JPH0154685B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0154685B2 JPH0154685B2 JP53061484A JP6148478A JPH0154685B2 JP H0154685 B2 JPH0154685 B2 JP H0154685B2 JP 53061484 A JP53061484 A JP 53061484A JP 6148478 A JP6148478 A JP 6148478A JP H0154685 B2 JPH0154685 B2 JP H0154685B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light beam
- light
- scanning
- converter
- diameter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はレーザ光を利用した文字、図形、写真
等の画像走査装置、特にフアクシミリ装置に使用
する光ビーム発生装置に関するものである。
等の画像走査装置、特にフアクシミリ装置に使用
する光ビーム発生装置に関するものである。
レーザ光を偏向器、集光レンズで物体上、紙面
上を走査して物体形状や画像を検出する方法や感
光材料上に走査して図形を記録する方法は高速度
でしかも高分解能が得られるという特徴があるの
で、POS（ポイント・オブ・セールス）やフアク
シミリ装置、プリンター等の光走査装置に用いら
れている。一般に上記のレーザ光走査装置では、
１回に情報を得る１画素の大きさや１回に記録で
きる１画素の大きさは走査面上に集束された光ビ
ームの径によつて決定される。また必要とされる
分解能は光走査装置によつて異なり、この異なつ
た分解能に対応して集束レーザビーム径は任意に
設定されなければならない。この要求を満たすた
めに通常行われる方法は光ビーム拡大器等の光学
系を使つて光走査光学系に入射する光ビームの径
を変換し、その結果集束ビームを変化する方法で
ある。一般にレーザ光源より出射する光ビームの
空間的エネルギー分布はガウス分布になつている
ので１本の光ビームにより照射される１画素中の
光エネルギー分布は光ビーム径にかゝわらず常に
ガウス分布となる。このことは反射光から得られ
る情報は一画素中の中心部からの情報の方が周辺
部からの情報よりも強く反映されることを示す。
また記録される画素は中心部での濃度が周辺部の
濃度よりも大きくなる。
上を走査して物体形状や画像を検出する方法や感
光材料上に走査して図形を記録する方法は高速度
でしかも高分解能が得られるという特徴があるの
で、POS（ポイント・オブ・セールス）やフアク
シミリ装置、プリンター等の光走査装置に用いら
れている。一般に上記のレーザ光走査装置では、
１回に情報を得る１画素の大きさや１回に記録で
きる１画素の大きさは走査面上に集束された光ビ
ームの径によつて決定される。また必要とされる
分解能は光走査装置によつて異なり、この異なつ
た分解能に対応して集束レーザビーム径は任意に
設定されなければならない。この要求を満たすた
めに通常行われる方法は光ビーム拡大器等の光学
系を使つて光走査光学系に入射する光ビームの径
を変換し、その結果集束ビームを変化する方法で
ある。一般にレーザ光源より出射する光ビームの
空間的エネルギー分布はガウス分布になつている
ので１本の光ビームにより照射される１画素中の
光エネルギー分布は光ビーム径にかゝわらず常に
ガウス分布となる。このことは反射光から得られ
る情報は一画素中の中心部からの情報の方が周辺
部からの情報よりも強く反映されることを示す。
また記録される画素は中心部での濃度が周辺部の
濃度よりも大きくなる。
この効果はフアクシミリ装置において顕著にあ
らわれ、光ビーム走査線間にある情報の抜けが生
じる。この情報の抜けを防ぐために光ビーム径を
大きくすると走査線方向に分解能を下げてしまう
ところに問題があつた。したがつて、縦横比の異
なる矩形状強度分布をもつ光ビームが求められて
いる。
らわれ、光ビーム走査線間にある情報の抜けが生
じる。この情報の抜けを防ぐために光ビーム径を
大きくすると走査線方向に分解能を下げてしまう
ところに問題があつた。したがつて、縦横比の異
なる矩形状強度分布をもつ光ビームが求められて
いる。
従来の走査装置では第１図に示したようにレー
ザ光源１、レンズ３，４、走査鏡６、fθレンズ
７、走査面８、光検出器１０とから成り、各レン
ズは光軸が一致するように配置されている。この
ような装置ではレーザ光源から出射されたレーザ
光２はレンズ３、レンズ４によつて拡大された光
ビーム径をもつ光ビーム５になり、走査鏡６に反
射された後にfθレンズ７によつてxy平面上にあ
る走査面８に集束される。集束された集束ビーム
９は走査鏡６をxz面内で回転することによつて
ｘ方向に走査され、ｘ方向の走査が終る毎に走査
面８がｙ方向に順次移動する。走査面８からの反
射光が光検出器１０に受けられて情報が読み出さ
れ二次元的な走査がおこなわれる。この場合、レ
ーザ光１の空間的エネルギー分布は通常ガウス分
布であるので集光ビーム９のエネルギー分布もガ
ウス分布である。一般にガウス分布をしたレーザ
光の径はエネルギーが１／e2（ｅは自然対数の底）
になる点の径で表わされる。光ビーム５の径を
2ω0，fθレンズ７の焦点距離をｆとすると集束ビ
ーム９の径2ωはレーザ光の波長をλしとて下式
で表わされる。
ザ光源１、レンズ３，４、走査鏡６、fθレンズ
７、走査面８、光検出器１０とから成り、各レン
ズは光軸が一致するように配置されている。この
ような装置ではレーザ光源から出射されたレーザ
光２はレンズ３、レンズ４によつて拡大された光
ビーム径をもつ光ビーム５になり、走査鏡６に反
射された後にfθレンズ７によつてxy平面上にあ
る走査面８に集束される。集束された集束ビーム
９は走査鏡６をxz面内で回転することによつて
ｘ方向に走査され、ｘ方向の走査が終る毎に走査
面８がｙ方向に順次移動する。走査面８からの反
射光が光検出器１０に受けられて情報が読み出さ
れ二次元的な走査がおこなわれる。この場合、レ
ーザ光１の空間的エネルギー分布は通常ガウス分
布であるので集光ビーム９のエネルギー分布もガ
ウス分布である。一般にガウス分布をしたレーザ
光の径はエネルギーが１／e2（ｅは自然対数の底）
になる点の径で表わされる。光ビーム５の径を
2ω0，fθレンズ７の焦点距離をｆとすると集束ビ
ーム９の径2ωはレーザ光の波長をλしとて下式
で表わされる。
2ω＝2fλ／πω0 (1)
よつて光ビーム５の径2ω0を小さくすれば集束
ビーム径2ωは大きくなり、光ビーム５の径2ω0を
大きくすれば集束ビーム径2ωは小さくなる。光
ビーム５の径を変えるには通常レンズ３とレンズ
４の焦点距離の比を変えることによつておこなわ
れる。
ビーム径2ωは大きくなり、光ビーム５の径2ω0を
大きくすれば集束ビーム径2ωは小さくなる。光
ビーム５の径を変えるには通常レンズ３とレンズ
４の焦点距離の比を変えることによつておこなわ
れる。
集束ビーム形状を楕円状にするにはレンズ３の
前に１次元にビーム巾を変更する円筒レンズのコ
リメート光学系を入れることによつておこなえる
が、強度分布はガウス分布のままであるので既に
述べた欠点を補うことができない。また光ビーム
を広げて矩形開口を置き、開口を通つた光のみを
用いる方法も考えられるが、光エネルギーの損失
が大きくて実用的でない。
前に１次元にビーム巾を変更する円筒レンズのコ
リメート光学系を入れることによつておこなえる
が、強度分布はガウス分布のままであるので既に
述べた欠点を補うことができない。また光ビーム
を広げて矩形開口を置き、開口を通つた光のみを
用いる方法も考えられるが、光エネルギーの損失
が大きくて実用的でない。
本発明の目的は矩形状強度分布を示す光ビーム
を発生する光ビーム発生装置を提供することにあ
る。
を発生する光ビーム発生装置を提供することにあ
る。
本発明の光ビーム発生装置は単色光源から出射
された光ビームを複数の光ビームに変換する光ビ
ーム変換器を単色光源の出射側に設け、さらにこ
の光ビーム変換器の出射側にレンズを設けた構造
となつており、単色光源からの光ビームを光ビー
ム変換器により複数の光ビームに変換した後に、
これら複数の光ビームをレンズで合成して矩形状
強度分布を示しかつ非対称な形状をもつ光ビーム
を発生するものである。
された光ビームを複数の光ビームに変換する光ビ
ーム変換器を単色光源の出射側に設け、さらにこ
の光ビーム変換器の出射側にレンズを設けた構造
となつており、単色光源からの光ビームを光ビー
ム変換器により複数の光ビームに変換した後に、
これら複数の光ビームをレンズで合成して矩形状
強度分布を示しかつ非対称な形状をもつ光ビーム
を発生するものである。
以下この装置の詳細を図を用いて説明する。
第２図は本発明による光ビーム発生装置の原理
を説明するための図である。光ビーム変換器であ
る周期Ｐの正弦波位相板１２にガウス状ビーム１
１（2ω）が入射し、回折された光がレンズ１３
によつて集光されるが、レンズ焦点面での光ビー
ム強度Ｉ（ε）は下式で表わされる。
を説明するための図である。光ビーム変換器であ
る周期Ｐの正弦波位相板１２にガウス状ビーム１
１（2ω）が入射し、回折された光がレンズ１３
によつて集光されるが、レンズ焦点面での光ビー
ム強度Ｉ（ε）は下式で表わされる。
Ｉ（ε）〜∞
〓q=-∞
J2 q（ｍ）exp｛−2π2ω2（ε−ｑ／
ｐ）｝ (2) ｍ＝2π（ｎ−１）ｌ／λ (3) ε＝Ｘ／λf (4) ここでｑは整数、ｎは位相板の屈折率、λは光
の波長である。
ｐ）｝ (2) ｍ＝2π（ｎ−１）ｌ／λ (3) ε＝Ｘ／λf (4) ここでｑは整数、ｎは位相板の屈折率、λは光
の波長である。
第２図においてｑ＝０に対応するのが０次回折
光１４、ｑ＝１が１次回折光１４′、ｑ＝−１が
−１次回折光１４″である。｜ｑ｜＞２の次数にあ
たる回折光の強度はこれらの回折光に較べて小さ
い。位相変調度ｍの値を変えることにより各次数
の回折光強度を変えることができ、周期Ｐの値を
変えることにより各回折光の重なり具合を変化さ
せることができる。
光１４、ｑ＝１が１次回折光１４′、ｑ＝−１が
−１次回折光１４″である。｜ｑ｜＞２の次数にあ
たる回折光の強度はこれらの回折光に較べて小さ
い。位相変調度ｍの値を変えることにより各次数
の回折光強度を変えることができ、周期Ｐの値を
変えることにより各回折光の重なり具合を変化さ
せることができる。
第３図に、これら回折光がコヒーレントに重な
り合つて合成された光ビーム形状を示す。第３図
に示した光ビーム形状は、位相変調度ｍを
1.44radにとつたときの光ビーム形状で、このと
き等しい光強度を持つｑ＝０±１次回折光が重な
り合う。光ビーム形状２０は2ω／Ｐ＝0.75のと
きで、光ビーム形状２１は2ω／Ｐ＝0.875のとき
である。第３図から判るようにかなり矩形に類似
した強度分布をもつ光ビームが得られる。この矩
形状ビームを得る効率は(2)式より計算され、入射
光エネルギーの90％以上が変換される。位相変調
度ｍがｍ＞1.44radを満たす位相変調度でも2ω／
Ｐの値を選べば同様の光ビーム形状が得られる。
しかし、高次光強度が増えてくるので望ましくな
い。また2ω／ｐ≫１の条件では、各回折光が分
離してしまい、合成された矩形状光ビームは得ら
れない。
り合つて合成された光ビーム形状を示す。第３図
に示した光ビーム形状は、位相変調度ｍを
1.44radにとつたときの光ビーム形状で、このと
き等しい光強度を持つｑ＝０±１次回折光が重な
り合う。光ビーム形状２０は2ω／Ｐ＝0.75のと
きで、光ビーム形状２１は2ω／Ｐ＝0.875のとき
である。第３図から判るようにかなり矩形に類似
した強度分布をもつ光ビームが得られる。この矩
形状ビームを得る効率は(2)式より計算され、入射
光エネルギーの90％以上が変換される。位相変調
度ｍがｍ＞1.44radを満たす位相変調度でも2ω／
Ｐの値を選べば同様の光ビーム形状が得られる。
しかし、高次光強度が増えてくるので望ましくな
い。また2ω／ｐ≫１の条件では、各回折光が分
離してしまい、合成された矩形状光ビームは得ら
れない。
第４図は本発明による光ビーム発生装置の実施
例を示す図である。単色光源として用いたレーザ
光源３０、光ビーム変換器３２、レンズ３４がこ
の順に設置されており、レーザ光源３０より出射
されたガウス状光ビーム３１が光ビーム変換器３
２に入射する。
例を示す図である。単色光源として用いたレーザ
光源３０、光ビーム変換器３２、レンズ３４がこ
の順に設置されており、レーザ光源３０より出射
されたガウス状光ビーム３１が光ビーム変換器３
２に入射する。
光ビーム変換器３２によつて回折された複数の
光ビーム３３はレンズ３４によつてフーリエ変換
され焦点面に複数の光ビーム３３による合成光ビ
ーム３５が得られる。第４図ではｙ方向に１次元
の正弦波形状が刻まれている位相板を用いている
ので、ｚ方向にはガウス分布で、ｙ方向に第３図
に示す形状の合成光ビーム３５となる。光ビーム
３５の幅はｚ方向を１とすると、ｙ方向にほぼ２
の大きさになる楕円状ビームが得られる。
光ビーム３３はレンズ３４によつてフーリエ変換
され焦点面に複数の光ビーム３３による合成光ビ
ーム３５が得られる。第４図ではｙ方向に１次元
の正弦波形状が刻まれている位相板を用いている
ので、ｚ方向にはガウス分布で、ｙ方向に第３図
に示す形状の合成光ビーム３５となる。光ビーム
３５の幅はｚ方向を１とすると、ｙ方向にほぼ２
の大きさになる楕円状ビームが得られる。
第５図は本発明に用いる光ビーム変換器のマス
ク露光法による製作方法の製造工程の一部を示
す。
ク露光法による製作方法の製造工程の一部を示
す。
フオトレジスト４１が塗布されている透明基盤
４０に正弦波状濃度分布が記録されているマスク
４２を重ね、上より照射光４３を与える。フオト
レジスト４１には正弦波状光量が記録されるの
で、現像処理によつて所望の正弦波形が刻まれた
光ビーム変換器が得られる。
４０に正弦波状濃度分布が記録されているマスク
４２を重ね、上より照射光４３を与える。フオト
レジスト４１には正弦波状光量が記録されるの
で、現像処理によつて所望の正弦波形が刻まれた
光ビーム変換器が得られる。
第６図は本発明に用いる光ビーム変換器をホロ
グラフイツクに製作する方法の工程の一部を示
す。
グラフイツクに製作する方法の工程の一部を示
す。
フオトレジスト４１が塗布されている透明基盤
４０にコヒーレント光４４，４５を与え、干渉縞
をフオトレジスト４１に記録する。記録される正
弦波形の周期、深さはコヒーレント光４４，４５
のなす角度と光強度によつて変えることができ
る。フオトレジスト４１には現像処理後、所望の
正弦波形が形成される。
４０にコヒーレント光４４，４５を与え、干渉縞
をフオトレジスト４１に記録する。記録される正
弦波形の周期、深さはコヒーレント光４４，４５
のなす角度と光強度によつて変えることができ
る。フオトレジスト４１には現像処理後、所望の
正弦波形が形成される。
第７図は本発明に用いる硬化性樹脂を用いた光
ビーム変換器の製造方法の工程の一部を示す図で
ある。透明基盤４０と正弦波状形状を刻んだ押し
型４７の間に硬化性樹脂４６を流し込み、熱重合
反応もしくは化学的重合反応を開始する。硬化性
樹脂４６が硬化した後、押し型４７を取り除くこ
とにより光ビーム変換器が得られる。
ビーム変換器の製造方法の工程の一部を示す図で
ある。透明基盤４０と正弦波状形状を刻んだ押し
型４７の間に硬化性樹脂４６を流し込み、熱重合
反応もしくは化学的重合反応を開始する。硬化性
樹脂４６が硬化した後、押し型４７を取り除くこ
とにより光ビーム変換器が得られる。
第８図は本発明に用いる熱変形樹脂を用いた光
ビーム変換器の製造方法の工程の一部を示す図で
ある。アクリル、塩ビ等の樹脂４８に正弦波形状
を刻んだ押し型４７を押しつけ、熱と圧力をかけ
ることにより樹脂４８を変形せしめることによ
り、光ビーム変換器が得られる。
ビーム変換器の製造方法の工程の一部を示す図で
ある。アクリル、塩ビ等の樹脂４８に正弦波形状
を刻んだ押し型４７を押しつけ、熱と圧力をかけ
ることにより樹脂４８を変形せしめることによ
り、光ビーム変換器が得られる。
以上述べたように本発明によれば、縦横比の異
なる矩形状強度分布をもつ光ビームを効率良く得
られる光ビーム発生装置が得られる。
なる矩形状強度分布をもつ光ビームを効率良く得
られる光ビーム発生装置が得られる。
第１図は従来の光走査装置の一例を説明するた
めの図、第２図、第３図は本発明による光ビーム
発生装置の原理を説明するための図、第４図は本
発明による光ビーム発生装置の実施例を示す図、
第５，６，７，８図は本発明に用いる光ビーム変
換器の製造方法の製造工程の一部を示す図であ
る。 図において、１，３０は単色光源、２，５，
９，１１，３１，３２，３５は光ビーム、３，
４，７，１３，３４はレンズ、６は走査鏡、８は
走査面、１０は受光器、１２，３２は光ビーム変
換器、１４，１４′，１４″，２０，２１は光ビー
ム形状、４０は透明基盤、４１はフオトレジス
ト、４２はマスク、４３，４４，４５は照射光、
４６は硬化性樹脂、４７は押し型、４８は熱変形
樹脂である。
めの図、第２図、第３図は本発明による光ビーム
発生装置の原理を説明するための図、第４図は本
発明による光ビーム発生装置の実施例を示す図、
第５，６，７，８図は本発明に用いる光ビーム変
換器の製造方法の製造工程の一部を示す図であ
る。 図において、１，３０は単色光源、２，５，
９，１１，３１，３２，３５は光ビーム、３，
４，７，１３，３４はレンズ、６は走査鏡、８は
走査面、１０は受光器、１２，３２は光ビーム変
換器、１４，１４′，１４″，２０，２１は光ビー
ム形状、４０は透明基盤、４１はフオトレジス
ト、４２はマスク、４３，４４，４５は照射光、
４６は硬化性樹脂、４７は押し型、４８は熱変形
樹脂である。
Claims (1)
- １ 単色光源から出射された光ビームを複数光ビ
ームに変換する光ビーム変換器であつて、正弦波
状の位相をもち、かつ正弦波状位相周期Ｐと前記
単色光源から出射された光ビーム径2ωが0.75
2ω／Ｐ0.875の関係をもち、位相変調度が1.44
ラジアンである光ビーム変換器を前記単色光源の
出射側に設け、さらにこの光ビーム変換器の出射
側にレンズを設けてｘ方向に矩形状強度分布を示
し、ｙ方向にガウス状強度分布を示す光ビームを
発生することを特徴とする光ビーム発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6148478A JPS54153052A (en) | 1978-05-22 | 1978-05-22 | Light beam generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6148478A JPS54153052A (en) | 1978-05-22 | 1978-05-22 | Light beam generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54153052A JPS54153052A (en) | 1979-12-01 |
| JPH0154685B2 true JPH0154685B2 (ja) | 1989-11-20 |
Family
ID=13172391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6148478A Granted JPS54153052A (en) | 1978-05-22 | 1978-05-22 | Light beam generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54153052A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS598804B2 (ja) * | 1973-12-19 | 1984-02-27 | キヤノン株式会社 | 線像形成装置 |
-
1978
- 1978-05-22 JP JP6148478A patent/JPS54153052A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54153052A (en) | 1979-12-01 |
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