JPS5834424A - 光ビ−ムの制御方法 - Google Patents

光ビ−ムの制御方法

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JPS5834424A
JPS5834424A JP13038481A JP13038481A JPS5834424A JP S5834424 A JPS5834424 A JP S5834424A JP 13038481 A JP13038481 A JP 13038481A JP 13038481 A JP13038481 A JP 13038481A JP S5834424 A JPS5834424 A JP S5834424A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光ビームで感光面上に文章及び画像を書き込む
に当り非常な正確さが得られるようにするため採用でき
る方法に関するものである。この方法ではスリット又は
線(ライン)を具える特別なスケール又は格子を月1い
て光ビームの位置を測定する。而してこの測定により書
き込みに際し光ビームの位1aが正確に知られ、これに
より本番の傷き込み動作を像面上の所要の位置に正確に
案内できることになる。像面上で一方向の位置測定は像
面の夕j側に1にLかれたスリットを利用する巧みな技
術を利用し、スリットの縁で光ビームの位置を記録し、
これに基づいて光ビームを偏向させる。
光ビームの動きは反復的に再現性良く行なえるから、こ
れにより像面上のいたる所でこの方向につい−CのゲC
ビームの位tit座標を知ることができる。
この方向に垂直な方向での像面上でのilZ I′li
座標は多数のスリット又は線(ライン)を具えるもう一
つのスケールを用いて測定する。書き込みビーム又はこ
の書き込みビームから取り出した基準ヒームをスケール
」―に落し、当該方向に書き込めを進める際にスケール
−1−のビームかビームσ) 位1i’fを示す信号を
提供する。
光ビームは写真植字、印刷版の作成、ティジタル計算機
の出力、ファクシミリ伝送及び2次元面上に文章及び又
は+I!ii像を記録するその(1(Lの仕事で利用さ
れる。このような場合出力が非Vit cこII1確な
ことが求められる場合はレーザビームを使用する。
レーザビームを使ハIすると小さなスポットで非常に明
るいものが得られる。この分骨ではレーザビームを偏向
させ且つ変調させて粛き込みGこ利月1する方法が既に
知られている。これらの技術でGJ正J@な機械的運動
及び場合によってはt、c、 ip<ビームがスケール
上を走る時与えられる信号に基づいてレーザビームの位
置の制御が行なわれている。しかしこの方法では像面上
の一つの次元で約10000〜700000分解要素と
いう所要の46 (tli I’、F、はそうIyil
 IJiには得られない。
これに対し本願明細書の特許請求の範囲に記載されてい
る発明は像面の外側に設けらねたスケールが像面]二で
の光ビームの瞬時位1aについての正確な情報を与え、
この情報を(IIき込みプロセスを制御i1+1するの
に使う。
図面につき本発明の詳細な説明する。
不発明方7)、の−其体例を第を図に示す。一時に1V
:1さhの1本の細条毎に像面を露光する。光スポット
が水平方向に左から右へ動く時光スポットは同時に垂直
方向Gこ距離りたけ急速に偏向させられる。光ビームが
この時変tiliされていれは旨さhの区域の全tel
(の文章及び111j像が占き込まれる。互に隣接する
細条を一本づつ十分な数露光すれは一ベージ全部−(き
込まねる。この時大事なことは各細条が止(i(Itに
ぴったりと隣のA、111条とくつつくことである。而
してこれに必要な位置の測定と制御とは+゛t +:の
ように行なわれる。令弟1図の細条す上で光ビームを偏
向させ、このMll1条」−に落とすものとすると書き
込み動作をスタートさせる目I]に較正を行なう。この
ために光ビームを垂直方向に偏向させて細条すの左上隅
及び左下隅のスリット(第1図のSユと82)に当てる
スリン)S工の上縁及びスリットS2の上縁を光ビーム
が横切る時の偏向装置rtの駆動電圧イ1〆」又は時間
値若しくはそれに類するす1報を記録する。次に光ビー
ムを像「nノの右端迄偏向させて細条すの右」−隅及び
右下隅のスリット(第1図の生、と84)についての対
応する伯を記録する。これにより細条すの位置が非常に
正確に測定されたことに7Jる。
而してこの測定は書き込みに使われるのと同じビームを
用いて行なわれているから整列ミスによる誤差並びに機
械部品及び機械連動の不正確さに起因する誤差は全部自
動的にM正される。同様にして垂直偏向を行なわせる電
子装置aにシト正111IIiさやドリフトがあっても
これは書き込みの際誤差を生じない。
このようにして較正と較正に伴なう誤差のhat正計算
が終ったら当該細条(第1図のb)の市き込みをスター
トさせる。この細条すは光ビームを細条の一端から他端
迄高さhだけ掃引させることにより書き込まれる。而し
て例えば新聞紙/ベージの幅だけ書き込むにはこのよう
な掃引を約11000回行なう。そして各掃引毎に当該
細条すの上側境界十の点く第1図の点B)に関する前記
電圧値文目時間4itiをH1°算しておく。同様に当
該細条の下側境界の点の位ttiも計算しておく。これ
によりそこでのJ、111条の、1% ’2’及び各1
1.III素の^Lさが知られる。而してこの情報に基
づいて光ビームの変調を光ビームの垂1fj−偏向に同
期させ、各画素を正しい位1aに正イI′βにmき込ま
せることかできる。殊に注意すべきことは成る細条のド
側境界(第を図で細条aに対する点B)の位1nカ)l
i#の細条の上側境界(第71図で細条l)に対Tる点
B〕を2iI!I定する時と同じスリットを用いて測定
される、即ち、像面の左端と右端にあって当該境界と同
一高さのスリット(S□及びS3)を用いて測定される
ことである。これはJlll’i次の細条を正確にくつ
つけるという庖介な問題が11:、イi/l114つ信
頼度高く解決されることを意味する。
場合によってはレンズの歪みのため偏向m圧は一定でも
卸1条の高さhが像面の中央部よりも両端に向うに従っ
て大きくなるということがある。これや他の成る4′4
11の歪みを補正するためにもう−っの較正手続を付加
することができる。このため像面の上方又は下方に泊:
線状の水平なスリット(第1図のL工及びL2)並びに
これらのスリットに対応する縁のスリン)(第1図のs
a、 Sb、 so。
Sd)を設け、これらのスリットを用いて例えば−日に
7回装置を根本的に較正する。光ビームをスリットL工
とり、の高さに当て前述したようにして先ずスリット5
a−8dを測定する。その後で細条の書き込み時と同様
にスリン)L工とL2の間で細条をまたがって光ビーム
を偏向させる。而し°にの際各垂直方向掃引又は適当に
選ばれた少数の掃引毎に光ビームかスリン)L、を横切
る時及びスリットL2を横切る時の電圧値又は時間値を
記録する。これにより根本的な較正か行なわれ、この上
で像面への曹き込みを行なうから結果として像面上の細
条Gこ対して正1iIIiなIf’−7線状上側境界及
び下側境界を与えることができる。
他の次元の方向、即ち水平方向の位置測定は適当な垂直
方向のスリット又は線を刻んだスケールを水平方向に1
斤いて測る。その場合一つの方法は基準ビームを像区域
の外側にIaかれたスケールに沿って走行させることで
ある。このようなスケールを第1図の上部に略式図示し
である。このようなスケールGこ光検出器を関連させ、
これから出力される信号で水平方向のX座標を知る。第
コの方法は帰き込みビーム自体を用いることである。そ
の−例を第2図にボした。ここでは感光像面を動かして
所望の細条か1■き込みビームの位1行にくるようにす
る。而して所要の細条を正しい位置に置いたらこの14
11条に対応するスリット(第2図のスリット5a−8
d)を用いて垂直方向の位置測定をQ& 、1:、する
。また、本査の書き込みでは各垂直方向の掃引毎に水平
スリット(第2図のL工及びL21を用いて化1頁偏向
を正確に制御する。ここで適当な水平スケールを月1い
て水平方向の位置測定を行各47第2図ではこのような
水平スケールがスリン) L□の下側の短い斜のスリッ
トでできている。
各垂直方向掃引時に書き込みビーノ、がこれらの斜のス
リットから成るスケール上を走行する。光検出器がどの
ような正確な位置で光ビームが水平スケールを横切った
かを検出し、この信号が当該垂直方向掃引のX座標を与
える。この方法は唯一つのビーム、即ち書き込みビーム
しか必要としないという利点を有している。これにより
敲き込みビームの指すところと基準ビームの指ずところ
との間に差異があることに起因する誤差が消去される。
研究所では第3図に示す装置を用いて本発明方法を研究
した。これはレーザ/を具え、このレーザ/から変調器
−の方に向けて光ビームを放射する。また音響−光偏向
装置■3を具え、尚さ11の垂直偏向を行なわせる。更
に光ビーム路に沿って検流計の鏡p’tvけ、像区域を
横切って水平方向の偏向を行なわせた。この後段では光
ビームは収束レンズよと一部だけを反射するビームスプ
リッタ≦トヲ通る。ビームスプリッタtは光ビームを書
き込みビームと基準ビームとに分割する。基準ビームは
2個の水平方向スリットから戊るスケール7上に落ちる
。このようなスケール7を用いれば各掃引時に光ビーム
の垂直位置及び垂直偏向速度が正確に求まる。第3図で
は点線を用いて第2の基準ビームを示しである。この第
2の基準ビームは変調されておらず、水平方向スケール
r及びその後方の光検出器9に落ちる。この光検出器の
出力信号Gこより絶えずX座標が求まる。
第3図に示したタイプの装置Mの重要な特徴は音響−光
偏向装置を用いることであって、このため機械部品を動
かさずに電子式に垂直偏向を行なわせることができる。
光ビームの位置決めをする制御装置aも純粋に電子式の
ものが得られる。検流計鏡グを用いる機械式偏向は不変
の周期性の駆動装置aを月1いて自由に走らせることが
できる。前記垂1〆J、偏向をこの自由走行偏向と同期
させ、スケールを上で測ったビームが正しいX座標値に
達した時垂直偏向がスタートするようにする。こうすれ
ば電子式制御により各掃引に対し正しいX座標値か与え
られる。同様にy方向でも光ビームのy座標(+mを測
定し、この光ビームの変調を同期させることにより画素
が正しく位1a決めされ、光ビームが正しい7位1aに
達した時各画素が書き込まれるようにする。このy方向
の位trt 1Ii1+御も電子式に行なわれ、機械部
品の製造誤差か精度に悪影響を与えることはない。注意
すべきことはこの位置制御は簡単に高い精度をもって製
造でき、その精度が保たれることが保証されている幾何
学的スケールに基づいてなされることである。
提案された位rt測定装置は第1図に示さねているよう
なタイプの装置にすることができる。7本の細条から隣
の細条への移行はIIM束レンし/jの後段に置かれる
第2の検流計鏡/≦で行なわわる。こうすれば垂直方向
につき本質的にランダムアクセス可能な装置が得られる
。検流計の回転時間は/θミリ秒のオーダーであって、
成る程度回転角度から独立している。従来の装置ではど
れもこのようなランダムアクセス動作が得られない。蓋
し、検流計鏡の指示確度は所要の書き込み確度に達する
には不十分であるからである。しかし、本発明で提案さ
れている制御装置fは殊に書き込みビームを用いて位+
?L測定をし、電子式動作をするため非常に高速H2つ
正確で検流計を用いてランダムアクセスさせることがで
きる。ランダムアクセス可能な装置?コ例えば写真植字
で有用である。蓋し、この場合4j文章と画像とが異な
る時に別々に書き込むことができ、ページ全体を一定の
順序で、例えば左上側の隅から右F側の隅迄書き込む必
要はないからである。これにより柚々なタイプのグラフ
ィック要素を含む全ページを写真植字する場合の計算機
制御がずっと簡単になる。
81¥1図の装置ではレンズの像面/gが円筒状になっ
ている。この円筒の軸は検流計/乙の軸と同一である。
しかし場合によっては像面が平面であることが重要であ
る。これは光ビームを第S図に示すように案内ずれば達
成される。第2の検流計26の後段に放物面に沿って一
組の平面鏡1を並べる。
この時寸法を適当に選ぶことにより下記のことが妥当す
る状況か達成される。光ビームを任意の一つの平面鏡1
の中心に向けて案内すると光ビームは平坦な像面I上に
焦点を結ぶ。また、明らかに水平偏向用検流計2’lと
音響−光垂直偏向装置とけ収束レンズの手前にあるから
、平らな視野収束レンズの場合光ビームは偏向装置のI
J:6向角如何にかかわらず平らな像面上に合焦され続
ける。このように第S図に示したタイプの装置は像面を
物理的に動かさず、従って前記ランダムアクセス能力を
保持しつつ大きな平坦な面上に書き込みをJることかで
きる。
実験室で組み立てた装置はレーザとして波長11、!I
I nmの光を出すアルゴン−イオン−レーザを用いて
いる。これから出た光ビームは帯域幅r MHzの音響
−光変調器を用いて変調した。短かい垂直偏向は音響−
光偏向装置を用いて得た。像面上での偏向の最大値はl
f nmであり、−回の掃引に要する垂直偏向時間は実
験毎に異なったがSθμsecと、2 m5ecとの間
に入った。水平偏向検流計の偏向角度は3θ0迄であり
、ランダムアクセス時間は約lo m5ecであり、水
平偏向は収束レンズに依存して220〜’130關であ
った。細条の高さは3.2鴎であり、全像区域の高さは
300〜toomであった。
この像区域の左境界と右境界上にスケールを設け、こわ
をy座標の測定に利用した。これらのスケ−# l−J
 J 、 2 myn 1llI隔で5θ/1mIIv
11のスリットを含んでいた。スリットとスリットとの
間の距離の公Ht±2゜371mとした。像区域の外側
にX座標測定用スケールを設けたが、こねは各Bpm幅
の同一の透明垂直ラインと不透明垂直ラインとから成る
。これらのラインに対する公差は±2゜Sμmであった
垂直方向スケールを透過した光は光を透過する光ファイ
バを用いて半導体検出器に導ひいた。水平スケールを透
過した光は長い線を成す光検出器により検出した。加え
て装置aは第3図に示したタイプのスリットラインスケ
ールを具備し、この背後の光を光m管検出益で観察した
。制御回路はディジタル式とした。またこの装置には3
2 Mn2のクロックを設けた。光ビームの最大垂直偏
向速度は2oo prn /μS80であり、2個のク
ロックパルス間の時間間隔は6.2!r pmに対応し
た。
垂直方向の距離は光ビームが1本のスリットを横切って
からもう一つのスリットを横切る迄の時IE 内(7)
 クロックパルスの数を数えることにより測定した。ま
た距離が知られている。2本のスリット間のクロックパ
ルスの数を測定すれば!1i直偏向匣度を正確に測定す
ることができる。s:ln々の補正計算はディジタル技
術を用いて行なった。その後で各垂直偏向掃引時に光ビ
ームの変、9.1を各画素に対するスタート時刻を計算
1y 、クロックがスタート時刻になったことを示して
いる時スター1− (g と・を出力することにより1
朗御した。X方向の1I711υ1は水平方向スケール
」−の透明なラインと不透明なラインとの間の境界を横
切る度毎に、即ち!311m間隔で垂直偏向用のスター
ト信号を発生さUること(こより得た。全画像区域−に
の装置r″tの位置測定と制御の精度は分解能にして乙
。、2Kpmのオーターであった。
用途如何によっては提案されている位1に制011方法
は多少俣雑化されることもある。例えば水平偏向検流計
は十分高品質のものとし、所要の位Ill (M11度
が瑛流計で得られるものより厳しくない時は2本の垂直
方向スケールの一方が不要となる。この時較正は書き込
み動作の前に像面の左端にあるスケールだけで行ない、
装置nの動作速度が116まる。
水平ラインL工及びL2を必要とするか否かも必要とさ
れる精度如何による。用途が厳しい時は垂直位tft測
定に加えて像面に長い狭い直線状4(ミ直線を取り付け
、蒔き込みビームがこの線を横切る瞬時の+lff1 
I−E値又は時間値を記録することOこより像面の水平
位置を一段と正確に測定せねはならない。X座標の高度
に正確な測定は第2図に関連して説明したことであるが
書き込みビームを))Jいてこのタイプの装置とX位I
Ft測定装置とを結合させることにより得られる。
本消明の一実施例は細条の高さが7つの画素分だ(1の
場合に得られる。この場合長さか像区域の1111dよ
りも大きな唯/本の水平スリット又は線(ライン)を用
いて41j直位1a測定をすることができる。
好適t、C具体例は書き込みビームから基準ビームを分
割し、この基準ビームを長い水平スリット又はラインか
ら成るスケール上に落とす。スリットを透過する光li
t又はラインで反射される光量はスリット又はラインの
像と光ビームの相対位li¥に依存する。この時偏向装
置i’# 、例えば音響−光検出装置P’t 。
圧電鏡、検流計又はこれらに類する装置■を用いて光ビ
ームの指向方向を変え、スケールにより1g4差を補正
し、書き込み時に正確な垂直位l111tをイIIる。
この場合水平位置は同一基準ビーム又はもう一つの基準
ビームにより測定することができる。前者の場合は−n
? iM位置測定用の水\ILスリット又はラインから
成るスケールに若干のものを付加した構造にしなければ
ならない。この何カ101X座標に依存し、X位置測定
に利用される。このようなものの−例は短かい垂直線の
上に長い水平線を重ねて成るロンチ(Ronchi )
−スケールである。水平測定と垂直測定とで別々の基準
ビームを用いる時は必要な2本のスケールの各々は組め
合わせスケールよりも構造が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の一具体例を示す説明用平l′fI
図、第2図は水平スクールの一例の説明図、第3図は実
験室での研究に使用した装置aの説明図、第グ閃は像面
が円筒状の場合の一例の説明図、第5図は像面をiF面
にする一例の説明図である。 a、b・・・細条、S工〜S4・・・細条す用のスリ゛
ント、h・・・細条の高さ、Sa〜SdI Ll ’ 
L2・・・根本的調整用スリット又はライン、/・・・
レーザ、2・・・変調器、3・・・音響−光偏向装+R
s’l・・・検流計鏡、!・・・収束1/ンズ、乙・・
・ビームスプリッタ、7・・・スケール、g・・・水平
スケール、ワ・・・光検出器。 特許出願人  エーロ・ビックリング

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 像面上に光ビームを用いて書き込みを行なうに当
    り光ビームを制御する方法であって、少なくとも7個の
    偏向器を用いて像面上で光ビームを偏向させ、像面の書
    き込す区域の近傍に位置する、ライン、例えばスリット
    を具えるスケールを用いて光ビームの位1dを測定する
    光ビームのft7IJ御方法において、像面上での光ビ
    ームの瞬時位置を、少なくとも&1−分的に最後の書き
    込み時に光ビームをスケールに沿って偏向させ、ライン
    の位置に依存する信号を得て求めることを特徴とする光
    ビームの制御方法。 2 光ビームの偏向を7L子信号により制御するように
    し、書き込みに先立ってこの′電子fm号と位置の間の
    関係を光ビームを少なくとも1本のスケールラインに沿
    って動がし、これにより求められた?II子信号と位1
    ?Jの関係を用いて書き込み時の光ビームの位置を決め
    ることにより較正するようにする特許請求の範囲第1項
    記載の光ビームの制御方法。 3、 光ビームをほぼ一定の速度で偏向させ、少なくと
    もl不のスケールラインを光ビームが横切った瞬時から
    どれだ目の時間が経過し終ったかに基づいて光ビームの
    瞬時位置を知ることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の光ビームの制御方法。 4、 像面の占き込みを一時に一本の細条毎に行ない、
    このような細条を互に隣接して十分なWl、書き込むこ
    とにより全像面を充たし、各細条の書き込みを当該細条
    を掃引するように光ビームを偏向させて行ない、掃引の
    長さをほぼ細条の1lllAと同一とし、同時にこれよ
    りはゆっくりと光ビームを細条の長手方向に動かし、1
    1a F&する細条同士が正確に連結されることと細条
    の区域上での位1tt制御とを光ビームをスケールライ
    ンを横9ノって光ビームを偏向させ、ラインの位置に依
    存する(g号を記録し、この信号を用いて掃引時に光ビ
    ームの変調を!1jO御囲第1項記載の光ビームの制御
    方法。 5、 書き込み時に光学素子と像面とを壌に動がし、光
    学素子につ(Jらねているスクールと画面につけられて
    いるスケールとの11141力を横切って光ビームを偏
    向させることにより、JJ、に動くこれらの2個の座標
    系の間の関係を求め、この情報を用いて像面]二に落ち
    る徂き込みビームを制御し、fl:、シい位置に書き込
    みが行なわれるようにすることを特徴とする特r(’F
     Wd求の範囲第1項記載の光ビームの制御方法。 6、 細条を横切る前記掃引をt扛子式にトリガし、上
    記細条の長手方向に沿っての書き込まれる画素の位置を
    ゆっくりとした万の偏向の大きさを測定し、このゆっく
    りとした方向の偏向が所要の距離進み終った瞬時にH(
    い方の偏向をトリガすることにより制御することを特徴
    とする特許請求の範囲第4項記載の光ビーム7、 細条
    を横りJつて掃引するに当り、光ビームを変調させて画
    素を発生させ、画素の位1aを光ビームの偏向のJ>t
    と計算された値とを比較し、各1llII索の書き込み
    時間間隔を計算から得ら〕」だ時間間隔と一致させるよ
    うに同期をとることにより1lill ?illする特
    許請求の範囲第4項FIL!蝦の光ビームのi曲jil
    t方法。 a 各掃引時に光ビーノ、が少なくとも7個のスケ・−
    ルに落ちるようにし、これにより得られる当該掃引時の
    光ビームの位置についての情報を用いて位1i’j !
    fi制御し、光ビームの変調をilj制御して1lIl
    i素が正確に正しい位置に落ちるようにする特N’l請
    求の範囲第4項記載の光ビームの制御方法。 9 書き込みビームから7個又は若干個の基準ビームを
    分離し、書き込みビームに加λてこれらのノん準ビーム
    を用いてスケールによる位1M測定を行なうことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の光ビームの制御方法
    。 10  音響−光偏向器を月1いて細条を横切って光ビ
    ームの偏向を行なう特許請求の範囲第4拍記載の光ビー
    ムの制御方法。 IL  各細条に向って光ビームを指向させることを光
    ビームをこの光ビームか所要の細条上に落ちるように回
    転させられである鏡で反射させることにより行ない、光
    ビームの位置の測定をこの回転する鏡から反射された光
    ビームを用いて行なう特許請求の範囲第4項記載の光ビ
    ームの制御方法。 1z  平面上に書き込みを行なうために、細条を選択
    するのに用いられる回転鏡の後段にm数個の平面鏡から
    成る鏡を設け、この鏡の各要素鏡上に一点を定め、光ビ
    ームがこの点に当ればその光ビームは平坦な像1rli
     lに合焦するようにする特許請求の範囲第11項記載
    の光ビームの制御方法。
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JP (1) JPH0617946B2 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4922149A (ja) * 1972-06-17 1974-02-27
JPS5256944A (en) * 1975-11-06 1977-05-10 Canon Inc Device for correcting position of beam

Patent Citations (2)

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Publication number Publication date
JPH0617946B2 (ja) 1994-03-09

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