JP2000214404A - 高解像度スキャナ中のコマを補正する方法及び装置 - Google Patents
高解像度スキャナ中のコマを補正する方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 走査装置の反射面の製造上の欠陥を補正しつ
つ光学走査系のクロス走査方向のコマを補正することを
目的とする。 【解決手段】 クロス走査軸上で合焦されるスポットの
中に一定の既知の量のコマを生成するよう第１の角度で
傾斜された第１のシリンダミラーによって光のビームを
走査装置の反射面の近傍でクロス走査軸上のスポットへ
合焦する段階と、上記反射面の位置を結像し、それによ
り上記スポットを第２の角度で傾斜された第２のシリン
ダミラーで第２の像位置へ再び結像し、上記第２のシリ
ンダミラーは、上記第１の一定の既知の量のコマに等し
く反対の符号を有するクロス走査軸上の第２の一定の既
知の量のコマで上記スポットを結像する段階とを有す
る、走査装置の反射面のピラミッドエラー及び光学走査
系のクロス走査方向のコマを補正する方法及び装置が提
供される。
つ光学走査系のクロス走査方向のコマを補正することを
目的とする。 【解決手段】 クロス走査軸上で合焦されるスポットの
中に一定の既知の量のコマを生成するよう第１の角度で
傾斜された第１のシリンダミラーによって光のビームを
走査装置の反射面の近傍でクロス走査軸上のスポットへ
合焦する段階と、上記反射面の位置を結像し、それによ
り上記スポットを第２の角度で傾斜された第２のシリン
ダミラーで第２の像位置へ再び結像し、上記第２のシリ
ンダミラーは、上記第１の一定の既知の量のコマに等し
く反対の符号を有するクロス走査軸上の第２の一定の既
知の量のコマで上記スポットを結像する段階とを有す
る、走査装置の反射面のピラミッドエラー及び光学走査
系のクロス走査方向のコマを補正する方法及び装置が提
供される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は概して高解像度光学
スキャナに関連し、更に特定的にはかかるスキャナによ
って形成される画像中のコマを除去する技術に関する。
スキャナに関連し、更に特定的にはかかるスキャナによ
って形成される画像中のコマを除去する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】光学スキャナは、反射的又は透過的な媒
体上の像をディジタル化するため、又は反射的又は透過
的な媒体上の像を印刷するためにレーザ機器中で広く使
用されている。ディジタル化するための用途では、レー
ザビームは変調されず、一方、印刷するための用途で
は、レーザビームは情報と共に変調される。光学スキャ
ナの１つの用途は、記録層を有するレンチキュラー材料
上に深さ又は動きの像を形成するためのものである。空
間的に多重化された像は、レーザ光学スキャナによって
記録層上に露光される。
体上の像をディジタル化するため、又は反射的又は透過
的な媒体上の像を印刷するためにレーザ機器中で広く使
用されている。ディジタル化するための用途では、レー
ザビームは変調されず、一方、印刷するための用途で
は、レーザビームは情報と共に変調される。光学スキャ
ナの１つの用途は、記録層を有するレンチキュラー材料
上に深さ又は動きの像を形成するためのものである。空
間的に多重化された像は、レーザ光学スキャナによって
記録層上に露光される。
【０００３】光学スキャナ設計の技術では、光学走査装
置の製造中の欠陥について系を補正することが標準的な
慣習であった。かかる装置は通常は回転ポリゴンである
が、ガルバノメータであってもよい。ポリゴンを製造す
るときに生ずる典型的な欠陥は「ピラミッドエラー」と
称される。これは、クロス走査軸上のポリゴンファセッ
ト間の角度に差がある場合に生ずる。
置の製造中の欠陥について系を補正することが標準的な
慣習であった。かかる装置は通常は回転ポリゴンである
が、ガルバノメータであってもよい。ポリゴンを製造す
るときに生ずる典型的な欠陥は「ピラミッドエラー」と
称される。これは、クロス走査軸上のポリゴンファセッ
ト間の角度に差がある場合に生ずる。
【０００４】従来技術では、ポリゴンファセットのクロ
ス走査軸とシリンダミラーを有する像平面とを共役の関
係とすることが一般的である。レーザスポットもまた像
平面と共役の関係とされねばならないため、レーザは或
るスポットサイズでポリゴンファセット上に合焦されね
ばならない。ポリゴンファセット上のスポットサイズ
は、最終像平面における所望のスポットサイズ及び共役
用シリンダミラーの倍率に依存する。像平面における所
望のスポットサイズが小さい場合（即ち高解像度スキャ
ナの場合）、ポリゴンファセット上の小さなスポット、
又は、共役用シリンダの大きな縮小倍率を伴ったポリゴ
ンファセット上のより大きなスポットのいずれかが必要
とされる。ポリゴン上のスポットが小さければ、ポリゴ
ンファセット上の工具の跡又は埃から反射する光の回折
を通じて像の中のアーティファクトが生ずる。従って、
共役用シリンダが、ポリゴン上のスポットの像のサイズ
を減少させるよう、１Ｘ以下の縮小倍率で動作すること
が所望である。
ス走査軸とシリンダミラーを有する像平面とを共役の関
係とすることが一般的である。レーザスポットもまた像
平面と共役の関係とされねばならないため、レーザは或
るスポットサイズでポリゴンファセット上に合焦されね
ばならない。ポリゴンファセット上のスポットサイズ
は、最終像平面における所望のスポットサイズ及び共役
用シリンダミラーの倍率に依存する。像平面における所
望のスポットサイズが小さい場合（即ち高解像度スキャ
ナの場合）、ポリゴンファセット上の小さなスポット、
又は、共役用シリンダの大きな縮小倍率を伴ったポリゴ
ンファセット上のより大きなスポットのいずれかが必要
とされる。ポリゴン上のスポットが小さければ、ポリゴ
ンファセット上の工具の跡又は埃から反射する光の回折
を通じて像の中のアーティファクトが生ずる。従って、
共役用シリンダが、ポリゴン上のスポットの像のサイズ
を減少させるよう、１Ｘ以下の縮小倍率で動作すること
が所望である。
【０００５】しかしながら、共役用シリンダの倍率が１
Ｘから離れるにつれ、像の中にコマが生ずる。これは光
学系設計者にとってのジレンマである。像平面において
小さなスポットを有するためには、ポリゴンファセット
上の小さなスポット（従って回折アーティファクトが発
生する）、又は、実際にスポットを拡大させるような共
役用シリンダの中の大きな縮小倍率（従ってコマを発生
する）のいずれかを必要とする。この効果はまた、光が
シリンダミラーに当たる入射角によって増加される。ミ
ラーが光をその光源に向かって直接反射させれば、像は
コマを有さないが、像はアクセス可能でない。これに対
して、ミラーが幾らかの角度で光を曲げれば、像はアク
セス可能であり、軸を外れた像はコマを生ずる。
Ｘから離れるにつれ、像の中にコマが生ずる。これは光
学系設計者にとってのジレンマである。像平面において
小さなスポットを有するためには、ポリゴンファセット
上の小さなスポット（従って回折アーティファクトが発
生する）、又は、実際にスポットを拡大させるような共
役用シリンダの中の大きな縮小倍率（従ってコマを発生
する）のいずれかを必要とする。この効果はまた、光が
シリンダミラーに当たる入射角によって増加される。ミ
ラーが光をその光源に向かって直接反射させれば、像は
コマを有さないが、像はアクセス可能でない。これに対
して、ミラーが幾らかの角度で光を曲げれば、像はアク
セス可能であり、軸を外れた像はコマを生ずる。
【０００６】図１の（Ａ）は、いかにして、軸上の（即
ち入射角０度の）シリンダミラー２０の曲面によって結
像された点光源１０がコマのない像点３０へ結像される
かを示す図である。図１の（Ｂ）は、いかにして、光学
軸に対して角度４０に亘って傾斜されたシリンダミラー
２０の曲面によって結像された点光源１０が幾らかの量
のコマ５０による収差のある像３０を生成するかを示す
図である。コマの量は、面の曲率半径、対象とミラー面
との間の距離、ミラー面と像との間の距離、光学軸に対
するミラーの傾斜角、及び光の開口数に依存する。物体
距離及び像距離が等しい場合、倍率は１であり、コマは
ない。
ち入射角０度の）シリンダミラー２０の曲面によって結
像された点光源１０がコマのない像点３０へ結像される
かを示す図である。図１の（Ｂ）は、いかにして、光学
軸に対して角度４０に亘って傾斜されたシリンダミラー
２０の曲面によって結像された点光源１０が幾らかの量
のコマ５０による収差のある像３０を生成するかを示す
図である。コマの量は、面の曲率半径、対象とミラー面
との間の距離、ミラー面と像との間の距離、光学軸に対
するミラーの傾斜角、及び光の開口数に依存する。物体
距離及び像距離が等しい場合、倍率は１であり、コマは
ない。
【０００７】光学誤差を補正するため、以下に示すよう
な多くの発明の開示がなされてきた。Kessler によって
発明された１９８８年７月２６日発行の米国特許第４，
７５９，５９３号。Kelley外によって発明された１９９
８年６月１６日発行の米国特許第５，７６８，００１
号。
な多くの発明の開示がなされてきた。Kessler によって
発明された１９８８年７月２６日発行の米国特許第４，
７５９，５９３号。Kelley外によって発明された１９９
８年６月１６日発行の米国特許第５，７６８，００１
号。
【０００８】Galbraith によって発明された１９９２年
１２月１日発行の米国特許第５，１６８，３８６号。Cl
ark によって発明された１９８９年７月１８日発行の米
国特許第４，８４８，８８５号。Naglerによって発明さ
れた１９８９年５月２３日発行の米国特許第４，８３
２，４２９号。
１２月１日発行の米国特許第５，１６８，３８６号。Cl
ark によって発明された１９８９年７月１８日発行の米
国特許第４，８４８，８８５号。Naglerによって発明さ
れた１９８９年５月２３日発行の米国特許第４，８３
２，４２９号。
【０００９】Sasadaによって発明された１９９３年１１
月３０日発行の米国特許第５，２６７，０５７号。Sasa
daによって発明された１９９３年８月１０日発行の米国
特許第５，２３５，４３８号。Hardy によって発明され
た１９８６年１２月３０日発行の米国特許第４，６３
３，２７２号。
月３０日発行の米国特許第５，２６７，０５７号。Sasa
daによって発明された１９９３年８月１０日発行の米国
特許第５，２３５，４３８号。Hardy によって発明され
た１９８６年１２月３０日発行の米国特許第４，６３
３，２７２号。
【００１０】Meeusen 外によって発明された１９７５年
７月２９日発行の米国特許第３，８９７，１３２号。
７月２９日発行の米国特許第３，８９７，１３２号。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
光学誤差を補正するための様々な技術を開示する特許は
いずれも上述の問題を十分に解決するものではない。
光学誤差を補正するための様々な技術を開示する特許は
いずれも上述の問題を十分に解決するものではない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は従来技術の問題
を解決することを目的とする。本発明によれば、クロス
走査軸上で合焦されるスポットの中に一定の既知の量の
コマを生成するよう第１の角度で傾斜された第１のシリ
ンダミラーによって光のビームを走査装置の反射面の近
傍でクロス走査軸上のスポットへ合焦する段階と、上記
反射面の位置を結像し、それにより上記スポットを第２
の角度で傾斜された第２のシリンダミラーで第２の像位
置へ再び結像し、上記第２のシリンダミラーは、上記第
１の一定の既知の量のコマに等しく反対の符号を有する
クロス走査軸上の第２の一定の既知の量のコマで上記ス
ポットを結像する段階とを有する、走査装置の反射面の
ピラミッドエラー及び光学走査系のクロス走査方向のコ
マを補正する方法が提供される。
を解決することを目的とする。本発明によれば、クロス
走査軸上で合焦されるスポットの中に一定の既知の量の
コマを生成するよう第１の角度で傾斜された第１のシリ
ンダミラーによって光のビームを走査装置の反射面の近
傍でクロス走査軸上のスポットへ合焦する段階と、上記
反射面の位置を結像し、それにより上記スポットを第２
の角度で傾斜された第２のシリンダミラーで第２の像位
置へ再び結像し、上記第２のシリンダミラーは、上記第
１の一定の既知の量のコマに等しく反対の符号を有する
クロス走査軸上の第２の一定の既知の量のコマで上記ス
ポットを結像する段階とを有する、走査装置の反射面の
ピラミッドエラー及び光学走査系のクロス走査方向のコ
マを補正する方法が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】図２は、本発明の概念、即ち、い
かにして単一の点が、２つのシリンダミラーによって、
コマを有さない最終像へ結像されうるかを示す図であ
る。点光源１０は、角度４０に亘って傾斜され幾らかの
量のコマ５０による収差を有する像３０を生成する湾曲
したミラー２０によって１以外の倍率で結像される。こ
の収差を有する像３０は、角度７０に亘って傾斜され収
差を有する像３０をコマのない最終像８０へ再び結像す
る第２のミラー面６０へ向けられる。
かにして単一の点が、２つのシリンダミラーによって、
コマを有さない最終像へ結像されうるかを示す図であ
る。点光源１０は、角度４０に亘って傾斜され幾らかの
量のコマ５０による収差を有する像３０を生成する湾曲
したミラー２０によって１以外の倍率で結像される。こ
の収差を有する像３０は、角度７０に亘って傾斜され収
差を有する像３０をコマのない最終像８０へ再び結像す
る第２のミラー面６０へ向けられる。
【００１４】図３は、本発明の望ましい実施例を示す図
である。１つ以上の周波数のレーザ光１００は、変調さ
れたレーザダイオードといった光源１１０から生ずる。
リレーレンズ１２０はレーザ光１００をビームウエスト
位置１４０へ結像する。光はビームウエスト位置１４０
から距離１３０に亘って進行し、シリンダミラー１６０
によって角度１８０で第２のシリンダミラー２００へ向
かって反射される。第２のシリンダミラー２００の出力
軸は、第１のシリンダミラー１６０の出力軸に直交す
る。第１及び第２のシリンダミラー１６０，２００は、
アキシアル距離１３２に亘って離間されている。
である。１つ以上の周波数のレーザ光１００は、変調さ
れたレーザダイオードといった光源１１０から生ずる。
リレーレンズ１２０はレーザ光１００をビームウエスト
位置１４０へ結像する。光はビームウエスト位置１４０
から距離１３０に亘って進行し、シリンダミラー１６０
によって角度１８０で第２のシリンダミラー２００へ向
かって反射される。第２のシリンダミラー２００の出力
軸は、第１のシリンダミラー１６０の出力軸に直交す
る。第１及び第２のシリンダミラー１６０，２００は、
アキシアル距離１３２に亘って離間されている。
【００１５】第２のシリンダミラー２００は、走査装置
の反射面、例えば回転ポリゴンファセット２２０の軸に
平行な平面上に合焦されたビームウエスト２４０を形成
する。ビームウエスト２４０は一定の量のコマを有す
る。ポリゴンファセット２２０は、レーザ光をポリゴン
ファセット２２０から軸方向距離１３６にあるビーム折
返しミラー２３０へ向けて方向付け走査する。ビーム折
返しミラー２３０は、走査ビームを角度２５０で、ビー
ム折返しミラー２３０からアキシアル距離１３８に配置
される第３のシリンダミラー２６０へ向ける。第３のシ
リンダミラー２６０はクロス走査方向に出力軸を有し、
レーザビームを角度３００で方向付ける。ビームは、ク
ロス走査軸上で、シリンダミラー２６０から距離１４２
の像平面２８０へ合焦される。像平面２８０は記録媒体
４００によって表わされている。
の反射面、例えば回転ポリゴンファセット２２０の軸に
平行な平面上に合焦されたビームウエスト２４０を形成
する。ビームウエスト２４０は一定の量のコマを有す
る。ポリゴンファセット２２０は、レーザ光をポリゴン
ファセット２２０から軸方向距離１３６にあるビーム折
返しミラー２３０へ向けて方向付け走査する。ビーム折
返しミラー２３０は、走査ビームを角度２５０で、ビー
ム折返しミラー２３０からアキシアル距離１３８に配置
される第３のシリンダミラー２６０へ向ける。第３のシ
リンダミラー２６０はクロス走査方向に出力軸を有し、
レーザビームを角度３００で方向付ける。ビームは、ク
ロス走査軸上で、シリンダミラー２６０から距離１４２
の像平面２８０へ合焦される。像平面２８０は記録媒体
４００によって表わされている。
【００１６】走査装置は、また反復するガルボミラーで
ありうる。第３のシリンダミラー２６０は、上記第２の
シリンダ２００によって導入されたコマが像平面２８０
において打ち消されるよう、クロス走査軸上でポリゴン
ファセット面２２０と最終像平面２８０とを共役の関係
とさせる。これは、以下の式、
ありうる。第３のシリンダミラー２６０は、上記第２の
シリンダ２００によって導入されたコマが像平面２８０
において打ち消されるよう、クロス走査軸上でポリゴン
ファセット面２２０と最終像平面２８０とを共役の関係
とさせる。これは、以下の式、
【００１７】
【数３】
【００１８】が満たされるときに生ずる。本発明の１つ
の適用では、記録媒体４００は、（例えば感光媒体とい
った）記録層４０２とレンチキュラーレンズ４０６を含
むレンチキュラー層４０４とを含むレンチキュラー媒体
（図４）である。変調されたレーザビームは、矢印Ｂ
（図３）の方向に媒体４００を横切って、また媒体中の
レンチキュラーレンズのシリンダ長軸に平行に走査され
る。媒体４００は、矢印Ｂの方向に直交する方向に走査
するよう矢印Ａの方向に動く。
の適用では、記録媒体４００は、（例えば感光媒体とい
った）記録層４０２とレンチキュラーレンズ４０６を含
むレンチキュラー層４０４とを含むレンチキュラー媒体
（図４）である。変調されたレーザビームは、矢印Ｂ
（図３）の方向に媒体４００を横切って、また媒体中の
レンチキュラーレンズのシリンダ長軸に平行に走査され
る。媒体４００は、矢印Ｂの方向に直交する方向に走査
するよう矢印Ａの方向に動く。
【００１９】本発明は、幾つかの望ましい実施例を特に
参照して詳述されたが、本発明の精神及び範囲を逸脱す
ることなく変形及び変更がなされうることが理解されよ
う。
参照して詳述されたが、本発明の精神及び範囲を逸脱す
ることなく変形及び変更がなされうることが理解されよ
う。
【００２０】
【発明の効果】本発明は以下の利点を有する。 １．本発明は共役用シリンダが１Ｘ以外の倍率で動作す
ることを可能とする一方で最終像がコマを有さないよう
にする光学的解法を提供する。 ２． 本発明はかかる系を設計する数学的方法を提供す
る。
ることを可能とする一方で最終像がコマを有さないよう
にする光学的解法を提供する。 ２． 本発明はかかる系を設計する数学的方法を提供す
る。
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は、光学走査系における誤差
の源を理解するために用いられる線図である。
の源を理解するために用いられる線図である。
【図２】本発明を理解するために用いられる線図であ
る。
る。
【図３】本発明の実施例を示す図である。
【図４】レンチキュラー記録媒体を示す断面図である。
１０ 点光源 ２０ シリンダミラー ３０ コマのない像点 ４０ 角度 ５０ コマ ６０ 第２のミラー面 ７０ 角度 １００ レーザ光 １１０ 光源 １２０ リレーレンズ １３０ 距離 １３８ アキシアル距離 １４０ ビームウエスト位置 １４２ 距離 １６０ 第１のシリンダミラー １８０ 角度 ２００ 第２のシリンダミラー ２２０ 回転ポリゴンファセット ２３０ ビーム折返しミラー ２４０ 合焦されたビームウエスト ２５０ 角度 ２６０ 第３のシリンダミラー ２８０ 像平面 ３００ 角度 ４００ 記録媒体 ４０２ 記録層 ４０４ レンチキュラー層 ４０６ レンチキュラーレンズ
Claims (3)
- 【請求項１】 クロス走査軸上で合焦されるスポットの
中に一定の既知の量のコマを生成するよう第１の角度で
傾斜された第１のシリンダミラーによって光のビームを
走査装置の反射面の近傍でクロス走査軸上のスポットへ
合焦する段階と、 該反射面の位置を結像し、それにより該スポットを第２
の角度で傾斜された第２のシリンダミラーで第２の像位
置へ再び結像し、該第２のシリンダミラーは、該第１の
一定の既知の量のコマに略等しく反対の符号を有するク
ロス走査軸上の第２の一定の既知の量のコマで該スポッ
トを結像する段階とを有する、 走査装置の反射面のピラミッドエラー及び光学走査系の
クロス走査方向のコマを補正する方法。 - 【請求項２】 曲率半径Ｒ1 を有する第１のシリンダミ
ラーから 【外１】 において光ビームを合焦させる段階と、 該ビームが該第１のシリンダミラーから 【外２】 に配置された反射面の位置において再び合焦するよう該
第１のシリンダミラーを該ビームの中心に対して角度Ｉ
1 に亘って傾斜させる段階と、 該ビームを該反射面上で反射させて、曲率半径Ｒ2 を有
し該反射面から 【外３】 に配置され入来する該ビームの中心に対して角度Ｉ2 に
亘って傾斜された第２のシリンダミラーへ向かわせる段
階と、 該ビームを該第２のシリンダミラー上で反射させ、該ビ
ームを該第２のシリンダミラーから 【外４】 に配置される像平面へ再び合焦させる段階とを含み、但
し、 【外５】 は、本質的には以下の式、 【数１】 によって関連される、 走査装置の反射面のピラミッドエラー及びクロス走査方
向のコマを補正する方法。 - 【請求項３】 曲率半径Ｒ1 を有する第１のシリンダミ
ラーから 【外６】 において光ビームを合焦させる手段と、 該ビームが該第１のシリンダミラーから 【外７】 に配置された反射面の位置において再び合焦するよう該
第１のシリンダミラーを該ビームの中心に対して角度Ｉ
1 に亘って傾斜させる手段と、 該ビームを該反射面上で反射させて、曲率半径Ｒ2 を有
し該反射面から 【外８】 に配置され入来する該ビームの中心に対して角度Ｉ2 に
亘って傾斜された第２のシリンダミラーへ向かわせる手
段と、 該ビームを該第２のシリンダミラー上で反射させ、該ビ
ームを該第２のシリンダミラーから 【外９】 に配置される像平面へ再び合焦させる手段とを含み、但
し、 【外１０】 は、以下の式、 【数２】 によって関連される、走査装置の反射面のピラミッドエ
ラー及びクロス走査方向のコマを補正する装置。
Applications Claiming Priority (2)
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