JPS5822727B2 - ヒカリビ−ムソウサホウシキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転多面鏡を用いた光ビーム走査方式に関する
ものであって、回転多面鏡の製作誤差（角度分割誤差）
、回転ムラおよび回転時における機械振動などにより生
ずる走査線方向のシック−を除去することを目的とする
ものである。

現在、光ビームとしてレーザを利用した記録を行うため
の装置が盛んに開発されているが、それらの装置ではレ
ーザ走査用の光偏向器が重要な役目をはだす部材となっ
ている。

現在よく知られている光偏向器として電気光学効果や音
響光学効果を用いたもの、ガルバノメークの如き振動鏡
ならびに回転多面鏡がある。

このうち回転多面鏡を光偏向器に用いる場合には偏向角
が大きく、高分解能であり、分光性がない等の利点があ
るが、その反面回転多面鏡の製作誤差（主として角度分
割誤差）、モーターの回転速度の変化等によりレーザ光
の走査の始点の位置がまちまちになる（以後この誤差を
走査線方向のジッターと呼ぶ）、正確な時間間隔で走査
が繰り返されなくなるという欠点があった。

これらの欠点のうち角度分割誤差について説明すると、
回転多面鏡にたとえば２４面鏡を用いて、その走査線の
うち８０係を有効走査線として利用し１，５００ドツト
に分解した時には１ドツト当りの多面鏡の回転角度は３
６０°／２４×０．８Ｘ１／１５００＝０．００８°＝
２８．８“となる。

従って多面鏡の隣合う鏡面で角度分割誤差が２８．８４
以上あれば隣合う走査線の間で走査線方向に１ドツト以
上のズレが生じてしまうことになる。

走査によって形成される画像に高解像度が要求される場
合、良い画質とするためには数分の１ドツト以下のズレ
におさえなければならない。

従って角度分割誤差も数秒以下におさえる必要がある。

しかしながらこのような高精度の多面鏡を製作すること
は高度の技術を必要とするばかりでなく非常に高価なも
のとなってしまう。

また、モーターの回転速度の変化に関しては、前述の２
４面鏡で３．６０Ｏｒｐｍの回転数とすると走査周波数
は１．４４ＫＨｚとなり一定査線の走査時間は６９４．
４μＳである。

その８０％を使用するのであるから有効走査時間は５５
５．６μｓとなり、１ドツトに相当する空間を走査する
時間は５５５．６μｓ／１，５００キ０．３７μＳとな
る。

モーターの回転速度変化はＩＫＨｚ以上もの高周波の変
動は存在しないから、−走査線内すなわち６９４．４μ
Ｓ中での変動は無視できるほど小さいが、この小さな変
動が累積されると数Ｈｚから数十Ｈｚの低周波の大きな
変動が生じ、この変動を測定すると理想的な定速回転に
対して数μＳ以上もの時間誤差となる。

このような誤差があれは前述の如く１ドツトに相当する
空間を走査する時間は約０．３７μｓであるから理想的
な画像に対して十数ドツトもの位置ズレとなってしまう
。

従ってこの回転速度変化を数分の１ドツト以下におさえ
るには高性能のモーターを使用しかつ複雑なフィードバ
ック制御をかける必要がある。

従来、走査線方向のシック−を除去する方法の−４１１
として、レーザ・フォーカス誌１９６６年１月１日号第
９頁から第１２頁に記載されているパーキンエルマー社
により開発されたレーザテレビジョンカメラシステムが
ある。

これは情報読、み取り装置であって、回転多面鏡をほぼ
定速に保ち、該回転多面鏡により形成される走査線の始
点近傍に光検出器を設置し、該光検出器により光電変換
された電気的出力を同期信号とし、該同期信号によりＣ
ＲＴ装置のごときディスプレイ装置を作動させる方法で
ある。

また他の態様の装置ではあるが、同様に走査線の始点近
傍に光検出器を設置して走査線方向のジッターを除去す
る機構を備えたコンピューター出力をプリントする装置
があり、これを図面と共に説明する。

第１図はこの装置の要部についての概略説明図であり、
図示された装置においてレーザ光源１から発したレーザ
光は矢印の如く進行して光変調器２により強度変調され
た後、回転多面鏡３へ進行し、それにより一方向に偏向
され感光材料４上に達し、回転多面鏡３の回転に伴なっ
て走査線５を形成する。

感光材料４は矢印６方向に連続的に移動しているので、
各走査線は図の如く並び、感光材料上に二次元走査が為
され、各走査線上のドツトの構成により出力情報に対応
して文字等が記録される。

コンピューターや磁気テープ装置等の情報源７からのコ
ード信号はいったんバッファメモリー８に記憶され、該
バッファメモリー８に書き込まれた速度と異なる速度で
バッファメモリー８より読出され文字発生器９に印力目
される。

文字発生器９は後述する水晶発振器１５において発生し
たビデオ・クロック信号に従ってビデオ信号を発生する
。

該ビデオ信号は光変調器ドライバー１０に印加され増幅
されて光変調器２を駆動してレーザ光を変調する。

水晶発振器１５において発生したビデオ・クロック信号
の出力は波形整形回路１６によって増幅整形され、アン
ド回路１９へ送られる。

一方、後述する光検出器（ミラー１２、拡散板１３及び
光電素子１４からなっている。

）からの出力は増幅回路１７によって増幅され、この出
力はフリップフロップ１８へ送られる。

このフリップフロップ１８は、増幅回路１７の出力波形
の立ち上り時（レーザ光が光検出器を通過した時に相当
する。

）に起動し カウンター２０が有効走査線内のビデオ・
クロック数（ドツト数は相当する。

）を計数するとフリップフロップ１８をリセットする。

このフリップ７０ツブ１８の出力はアンド回路１９へ送
られる。

アンド回路１９はフリップフロップ１８の出力波形の状
態により波形整形回路１６から入力するビデオ・クロッ
ク信号を通したり遮断したりする。

アンド回路１９を通ったビデオ・クロック信号を文字発
生器９及びカウンター２０へ送り、それに伴なって文字
発生器９においてはビデオ信号をつくり、カウンター２
０においてはこの信号を計数し、前述のごとくフリップ
フロップ１８に作用する。

さて、前述したごときレーザ光１１の偏向光路、たとえ
ば回転多面鏡３の回転に伴なって移動する１１ａ、１１
ｂ及び１１ｃのごとき偏向光路中、それらによって感光
材料４上に形成される走査線の始点近傍に達するはすの
たとえば図中１１ａのごとき光路中に先端がエツジ状で
傾斜をもたせて固定したミラー１２と拡散板１３と光電
素子１４とからなる光検出器を設置すると、レーザ光’
１１ａはミラー１２に反射して拡散板１３を通して光電
素子１４に到達し、レーザ光１１ｂおよび１１ｃに感光
材料４上に到達する。

従って走査線の始点部分は光検出器によりカットされ、
回転多面鏡に角度分割誤差や七−り一回転速度変化があ
ってもミラー１２で規制される位置から常に感光材料４
に対する有効走査線が始まる。

ゆえにレーザ光が光検出器を通過後、ただちにもしくは
適当なる一定時間を経たのちビデオ信号を発生させれば
走査線方向のジッターは除去できるというものである。

かかる方式においては有効走査線の始点の位置は、光検
出器を設定した位置によって定まるので、感光材料面の
所望の端から端までに有効走査線があるように光検出器
を配置すればよいのであるが、従来はそのために偏向し
た光ビームの光路中感光材料面に至る間にホトマルチプ
ライヤ−やアバランシャダイオードのごとき光検出器を
設置していた。

しかしながら回転多面鏡に角度分割誤差がある場合には
、回転多面鏡に入射した光ビームがその誤差を含む反射
面によって他の反射面による（Ｍ内光ビームとは異なる
角度に偏向し、しかもこれらの偏向した光ビームは互に
異なる偏向角度でその光路中に配置されている光検出器
に入射してしまうので、光検出器を通過した光ビームは
走査の各回ごとに感光材料面上の異なる位置に到達し、
光検出器からその光ビームの入射ごとに同期信号が発生
したとしても各有効走査線の始点がそろわないという問
題があった。

かかる従来技術における問題点は第２図及び第３図のご
とき図によって説明することができる。

第２図において回転多面体、２１に入射する光ビーム２
２は平行ビームであり、回転多面鏡２１にはその回転中
心から反射面までの最短距離（以下こ。

れを半径という。

）について誤差がある場合、上記の入射ビーム２２とそ
れが偏向した走査ビーム群２２ａ、２２ｂ等によってつ
くられる平面上で、互に異なる半径及び反射角度を有す
る反射面２１ａ及び２１ｂにより反射した光ビーム２２
ａ及び 。

２２ｂはその光路において光検出器２３のミラーの端末
の同じ位置に入射することかある。

従ってミラーが設置されている平面Ａとは異なる平面Ｂ
上に感光材料がある場合には、光ビーム２２ａ及び２２
ｂは感光材料面上においては互に異なる位、置２４ａ及
び２４ｂに到達し、結局各有効走査線の始点が一致しな
いことになるのである。

この場合、感光材料上に得られる記録画像は、たとえば
この一例を模式的に誇張して示した第３図によって説明
することができる。

図中、横線は走査線で・あって走査線上の丸印は記録さ
れたあるいは記録されるべきドツトを示し、番、印はビ
デオ信号を受けて記録が為されたドツトであり、○印は
ビデオ信号がないときのドツトである。

第３図では横５ドツト、縦７ドツトで１Ｆ」なる記号を
記録した場合が示されているのであるが、破線りによっ
て各有効走査線の始点の軌跡が示されているごとく後述
する第５図中Ｈの場合のように１直線にそろっていない
ため、「Ｆ」なる記号の記録画像はほとんど認識し得な
い形状になっていて、このような記録方式では実用上全
く満足し得ないものである。

なお、この始点の乱れは主として回転多面鏡の角度分割
誤差によるものであって、この各有効走査線の始点の軌
跡Ｃと各走査線の始点の軌跡りとか同形でないのは回転
多面鏡を駆動するモーターの回転速度のムラに起因して
いる。

この軌跡Ｃと軌跡りの形状の相違は多少誇張して示され
ているが、このような短時間内ではきわめて小さくほと
んど無視できる程度である。

本発明者らは、上述したごとき従来技術における問題点
に鑑みて、かかる欠点のない光ビーム走査方式を開発す
べく研究した結果、本発明を為すに至ったものである。

すなわち本発明は回転多面鏡により平行光ビームを偏向
し、偏向した該光ビームの光路中に光検出器を設置し、
該光検出器の出力を同期信号としてビデオ・クロックを
発生させる光ビームの走査方式において、偏向した該光
ビームの光路に集束光学系を設置し、該集束光学系によ
って該光ビームが焦点を結ぶ面に光検出器を設置したこ
とを特徴とする光ビームの走査方式である。

つまり平行ビームを回転多面鏡により偏向せしめた後、
たとえば集束レンズに導き、その集束レンズを通過後に
つくる焦点の位置に光検出器を設置して入射する光ビー
ムを検出し、光検出器の出力を同期信号として該同期信
号の終端からビデオ・クロックを発生させるものである
。

本発明による方式を第４図に示された一実施例に基づい
て詳細に説明する。

図において光ビーム走査記録装置に配置されている回転
多面鏡２５に平行光ビーム２６を入射せしめ、このとき
回転多面鏡２５においては製造に生じた角度分割誤差や
半径の誤差などにより反射面２５ａ 、２５ｂ等がある
ので各反射面ごとに上記の平行光ビーム２６は等しい角
度で入射したものでも、それらの偏向による光路は２６
ａ 、２６ｂ等のごとくすべての場合は一致しない光路
となる。

その光路にたとえば集束レンズのごとき集走光学系２７
を設置し、さらにその焦点となる位置に光検出器２８を
配置すれは、２６ａ 、２６ｂなどすべての偏向された
光ビームはこの集束光学系２７を通過して光検出器の位
置で集束し、いずれの光路についても、すなわち回転多
面鏡にわずかに角度分割誤差があったとしても一定光路
で入射する平行光ビームに対し、偏向に寄与する鏡面の
なす角がどの鏡面を使用する場合においても一定となる
回転多面鏡の回転角度になったときに光検出器に入射す
る。

このように光検出器２８に入射する光ビームは光路中、
集束光学系２７の焦点面Ｅ上の一点に集束するからさら
にこれ以後の光路中に配置されている集束光学系３０に
よって感光材料が配置されているＦ面の点２９に再び集
束される。

従って第１図に示された装置によって例示されるように
この検出器からの出力を利用すれば前述したごとき有効
走査線を始点を一直線にそろえて画像を記録することが
できるのである。

上述した集束光学系としては、従来一般に知られている
集束レンズやホログラムなどの手段を用いることができ
る。

また光検出器によって光検出か可能であるためには、光
検出器に入射させる光ビームが充分に明るくなくてはな
らない。

そこで光検出器近傍に光ビームがきた時に光ビームの強
度を上げておき、光ビームが光検出器を通過した後に光
変調器にビデオ信号を送って光ビームを明滅させる必要
があるが、そのような回路は周知であり、それを利用す
ることができる。

従来の光ビーム走査方式によって感光材料上に形成せし
めた記録画像について、第３図に模式的に示したことを
同様に本発明の光ビーム走査方式による記録画像につい
て第５図によって説明する。

図中の符号等は第３図の場合に準するか又は同義である
。

図において明らかなように各走査線の始点の軌跡Ｇの乱
れた形状にかかわらず各有効走査線の始点の軌跡Ｈは一
直線に並んでおり、Ｑ印によって形成される「Ｆ」なる
記号は明確に認識され得る。

各走査線において始点が発生するまでの時間は第１図に
ついて説明したごときビデオクロックが発生する時間と
一致する。

以上、回転多面鏡によって光ビームが一次元走査される
場合について説明したが、光ビームが二次元走査される
場合も同様に本発明の方式を用Ｇ）ることができる。

この場合、光検出器は各走査線の方向に対して垂直力向
に直線で横切るように光検出部を配置すれはよい。

また有効走査線の始点ノを直線にそろえる代りに任意の
形にしたい場合には、この光検出器の光ビーム検出部を
それに対応する形にするか、多数の検出部を設けてそれ
らからの各クロック発生までの時間を任意に設定すれば
よい。

デ 記録材料にレーザ光を照射する場合について説明し
たが、光走査方式として用いる光が特にレーザ洸に限定
されることはなく、また記録することに限定されること
も不要である。

上述したごとく本発明により回転多面鏡を用いアたレー
ザ走査に関し従来のように回転多面鏡の製作精度を上げ
たり、モーターの回転速度変化を小さくするため複雑高
価な制御回路を使用したりすることなく、走査線方向の
シック−を除去することができる。

１図面の簡単な説明 第１図は光検出器により同期信号を得る光ビーム走査装
置の概略図、第２図は従来の方式による光検出器の配置
の説明図、第３図は従来の方式によって形成された記録
画像の模式図、第４図は本フ発明の方式による光検出器
の配置の説明図、及び第５図は本発明の取代によって形
成された記録画像の模式図である。

１・・・・・・レーザ光線、２・・・・・・光測調器、
３・・・・・・回転多面鏡、４・・・・・・感光材料、
１２・・・・・・ミラー、５１３・・・・・・拡散板、
１４・・・・・・光電素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転多面鏡により平行光ビームを偏向し、偏向した
   該光ビームの光路中に光検出器を設置し、該光検出器の
   出力を同期信号としてビデオ・クロックを発生させる光
   ビーム走査方式において、偏向した該光ビームの光路に
   複数の集束光学系を設置し、該第１の集束光学系によっ
   て該光ビームが焦点を結ぶ面に上記光検出器を設置する
   と共に該光検出器以後の光路に別の第２の集束光学系を
   設置し上記光検出器設置面に一旦集束させたのちの該光
   ビームを上記第２の集束光学系によってさらに後方の該
   第２集束光学系焦点面に再び集束させて、該集束させた
   光ビームを該焦点面上で用いることを特徴とする光ビー
   ム走査方式。