JPS6211326B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光ビームを一次元的に偏向して被走
査面上に走査線を形成しつつ、その被走査面を上
記の走査線とはほゞ直角をなす方向に移動させて
被走査面上に複数の平行な走査線を形成する光ビ
ーム走査装置に関するものであり、さらに詳しく
は上記の平行な走査線を一定の間隔を保つて形成
させることができる光ビーム走査装置に関するも
のである。

光ビームを被走査面に対して二次元的に走査す
る装置として、光ビームを光偏向器によつて一方
向に走査し（以下主走査と称する）、この被走査
面上に形成される走査線とはほぼ直角をなす方向
に被走査面を移動する（以下副走査と称する）も
のがある。この場合副走査の機構としては、駆動
源として例えば連続回転するモータを用い、モー
タの回動運動を被走査面の直線運動に変換する機
構があり、回動運動一直線運動変換機構には一般
にネジ送りによる方法や被走査面を引つ張る方法
（ベルト、ワイヤ等を使用）などがある。

このような光ビーム走査装置において主走査が
時間的に一定の周期で繰り返されるとしても副走
査の速度すなわち被走査面の移動速度が厳密に一
定とならない（以下送りムラがあると称する）場
合には走査線の間隔は一定にはならず、走査線が
疎に並ぶ部分と密に並ぶ部分とが生じる。このよ
うな場合、たとえば外部より入力された情報を光
ビームで記録すると、記録された画像は、それを
構成している個々の走査線の間隔の疎密が視覚的
には濃度の変化として感ぜられ、縞模様として認
識されてしまうので、画像の品質は著しく劣化し
たものとなる。とりわけ走査線が密で重なり合う
場合には、重なり合つた領域は走査線が疎の領域
に比べて画像濃度が高くなり縞模様が強調され
る。特に連続階調で記録された画像においてはそ
のことが大きな問題となる。これらの事柄は、例
えば「National Technical Report」誌、第22巻
第５号（1976年10月）、第550頁〜第558頁に記載
されている「円筒型フアクシミリの副走査におけ
る諸問題」や、「Journal of Applied
Photographic Engineering」誌第２巻第２号
（1976年４月）、第86頁〜第92頁に記載されている
「Visibility and Correction of Periodic
Interference Structures in Line−by−Line
Recorded Images」等に詳しく説明されてお
り、また本発明者らの実験においても明らかに認
められている。

このような個々の走査線で形成される記録画像
における視覚的な縞の発生による画質の劣化を軽
減させるため、従来より一般に副走査機構の作動
の高精度化により送りムラをできるだけ小さくし
たり、付加的な光偏向器を用いて光ビームを副走
査方向に偏向し、走査線の間隔が等しくなる様に
光ビームの位置的な補正を行なう等の方法が考え
られていた。前者の方法として従来より最も高精
度とされているネジ送りの場合、まず駆動源であ
るモーターの回動ムラを小さくすること、送りネ
ジ及びナツト等の個々の要素部品を高精度に製作
すること、更にモータと送りネジの接合部分や送
りネジとナツトのかみ合わせ部分など個々の要素
部品を組み合わせる際にも高い精度とすることな
どが要求され、結果として相当高価なものになつ
てしまうし、また送りネジとナツトの精度を高く
するほどモータの負荷トルクは増大し、更に取り
付け精度が十分に高められない場合は負荷トルク
の変動の増大につながり、モータの機能上の負担
が大きくなるという欠点がある。また後者の方法
は主走査が一定の周期でのみ繰り返しうる光偏向
器（例えば多面回転鏡）を用いる場合に効果的で
あるが、付加的な光偏向器を用いるために高価に
なり、更に系全体の構成が複雑になる。

本発明の目的は、走査線の間隔が一定となる光
ビーム走査装置であつて、副走査の送りムラを検
出して主走査の開始時期を決定し、走査線の間隔
の疎密による視覚的な縞の発生しない光ビーム走
査装置を提供することであり、また、走査線の間
隔が一定な記録あるいは読取り装置を提供するこ
とである。

上記の諸目的を達成しうる本発明は、次のごと
き構成になるものである。すなわち本発明は、光
ビームを一つの被走査面に対して一定の方向にく
り返し走査し得、かつ走査を任意の時点で開始し
うる光偏光器と、該被走査面をその面上に形成さ
れる走査線とほゞ直角をなす方向に移動させる手
段と、該被走査面が所定の移動量だけ移動するご
とに信号を発生する手段と、さらに該信号に同期
して該光偏向器を作動させる機構を含むことを特
徴とする光ビーム走査装置である。

以下本発明を詳細に説明する。

まず本発明の光ビーム走査装置における要素を
個々に説明すると、第一の要素である光偏向器
は、入射する光ビームを被走査面に対して投射し
得、かつ一定の方向に投射光を走査し得、さらに
この光ビームの被走査面への投射と走査を適宜く
り返して行なうことができ、しかも走査を任意
の、実際上は所定の信号を受けた時点で開始しう
る機能を有するものである。この光偏向器は、そ
のもの自体は公知であり、たとえば音響光学偏向
素子、電気光学偏向素子などいわゆる非慣性のも
のや、ガルバノメーターのごとき振動鏡がある。

第二の要素は、前記の光偏向器により光ビーム
が走査される被走査面を、その被走査面上に形成
される走査線とほゞ直角をなす方向に移動させる
手段であるが、これはつまり被走査面上に光ビー
ムをくり返し走査して複数本の走査線を形成させ
る場合に各回の走査線が重ならないようにこれを
平行に配置し、各走査線に含まれている情報を組
合せて所定の本数の走査線の組の全体から新たな
情報を表現させようとするものである。このとき
被走査面上の走査線とほゞ直角をなす方向に被走
面を移動させることにより、画面の縁辺が直角を
なす視覚的に見易い画面を構成させることができ
るのである。そして被走査面を移動させる手段
は、被走査面であるたとえば記録材料あるいは原
稿を保持してこれを一方向にしかも所定の一定速
度で連続的に移動させるものである。移動のため
の駆動源としては一般にはモータが使用される。

次に走査面が所定の移動量だけ移動する毎に信
号を発生する手段とは、後述するように被走査面
と一体となつて移動するリニヤ・エンコーダの移
動を光電的に検出して被走査面の一定の移動量ご
とに信号を発生するものである。上記の信号は光
学的に検出するのみでなく、たとえば一定間隔毎
に磁気を有するマグネスケールのごときものを用
いて磁気的に検出する手段によつてもよい。走査
面の一次元的な移動を直接検出することが特に好
ましいが、この走査面の移動量と対応のある他の
直線移動や回転移動によつて上記の信号を得ても
よいことは言うまでもない。また上記信号に同期
して光偏向器を動作させる回路とは、該信号と１
対１に対応して光偏向器を動作させるものばかり
でなく、前述の好ましい態様のごとく位置信号の
整数（ｍ）倍毎に光偏向器を動作させるものでも
よく、信号の整数（ｎ）分の１倍毎に光偏向器を
動作させるものでもよいし、さらにそれらの組み
合わせによつて、１回の信号に対してｎ／ｍ回光
偏向器を動作させるものでもよい。

本発明は、上記の諸要素を巧みに組合せて所期
の効果を奏しうる光ビーム走査装置であるが、以
下図面を参照しつつ本発明の光ビーム走査装置を
具体的に説明する。まず比較例として、従来のレ
ーザ走査装置の説明とする。第１図は従来のレー
ザ走査装置の構成を説明するためのものである。
レーザ発生器１より発せられた光ビーム２はミラ
ー３で反射して偏向し光変調器４に入射する。光
変調器４は外部より加えられた記録信号に従つて
光ビーム２の強度を変調する。変調された光ビー
ム２はガルバノメータ５に入射する。ガルバノメ
ータ５は信号発生器６で発生しガルバノメータ駆
動回路７において増幅された信号に従つて動作
し、変調された光ビームを記録材料８上に導くと
ともに記録材料８上に走査線９を形成させる。記
録材料８は走査線９に対してほぼ直角をなす方向
に移動するテーブル１０の上面に載せられてい
る。テーブル１０はテーブルの側面に設けられた
滑車１１と、光学定盤１２上に固定されたガイド
レール１３とにより滑走自在に支えられており、
モータ１４を駆動源として回転する送りネジ１５
と、テーブル１０の側面から突き出た支柱と一体
となつたナツト１６との噛合と、送りネジ１５の
回転により移動させられる。電磁クラツチ１７は
モータ１４のシヤフトと送りネジ１５とを結合す
るためのものであり、モータ１４の起動時及び回
転方向切換時にはモータ１４のシヤフトと送りネ
ジ１５とは切り離される。この図の装置において
はモータ１４の回転ムラ、モータ１４のシヤフト
と送りネジ１５との芯合わせの誤差、送りネジ１
５とナツト１６との芯合わせの誤差及びガタ、送
りネジ１５及びナツト１６の製作誤差等によりテ
ーブル１０には送りムラが生ずる。このような送
りムラが生ずるテーブル１０上に載せられた記録
材料８に対して、一定時間の間隔で駆動するガル
バノメータ５により形成された走査線９によつて
記録を行なうと、記録画像には送りムラに起因す
るところの走査線の間隔の疎密が生じ、視感的に
は濃度の変化する縞のように感ぜられた画像の品
質が大幅に劣化する。

第２図及び第３図は記録画像に発生した縞のよ
うすを説明するためのものである。第２図におい
て矢印Ａの方向は主走査の方向を示し、矢印Ｂの
方向は副走査の方向を示している。第３図は第２
図中丸印で囲んだ部分を個々の走査線が確認でき
る大きさに拡大したものである。走査線が疎に並
んでいる部分は視覚的には濃度が低く感じられ、
走査線が密に並んでいる部分は視覚的には濃度が
高く感じられるので画像の品質を著しく劣化させ
る結果となる。

次に本発明のレーザ走査装置の一実施例を第４
図を用いて詳細に説明する。なお第４図において
第１図と同一の機能をもつものを示す場合には同
一の番号を付してある。第４図においてレーザ発
生器１から出た光ビーム２はビームスプリツタ１
８により光ビーム１９と光ビーム２０とに分けら
れる。光ビーム１９はミラー３で反射し、光変調
器４で変調されたのちガルバノメータ５により偏
向されて記録材料８上で走査線９を形成する。一
方光ビーム２０は光学定盤１２上に固定されてい
るレンズ２１で集束されてリニアエンコーダ２２
に入射する。リニアエンコーダ２２は支持体２３
により光学定盤１２上を移動するテーブル１０に
固定されている。リニアエンコーダ２２はガラス
基板上に幅10μｍの透明部分と幅10μｍの不透明
部分を有するピツチ20μｍのパターンが副走査方
向に規則正しく並んでいるものであり、透明部分
に光ビーム２０が入射されるときのみ、光ビーム
２０はリニアエンコーダ２２を通過して光学定盤
１２上に固定されている受光器２４に達する。従
つて受光器２４からはテーブル１０が20μｍ移動
する毎に繰り返される信号２５が出力され、信号
処理回路２６に入力される。信号処理回路２６は
信号２５に同期させてガルバノメータ５を駆動さ
せる。ここで信号処理回路２６一つの例を第５
図、第６図、第７図を用いて説明すると、第５図
において受光器２４から出力された信号２５は増
幅器２７で増幅され、コンパレータ２８で波形整
形されたのち分周器２９に入力される。そして分
周器２９は走査線９の間隔を設定するためのもの
で、分周比は任意に該定可能であるが、走査線９
の間隔はリニアエンコーダ２２のピツチのＭ
（Ｍ；Ｍ≧１の整数）倍に選択されるので、その
時の分周比は１／Ｍとなる。分周器２９で分周さ
れた信号はフリツプフロツプ３０に入力される。
一方発振器３１からの出力パルス列はＤ／Ａ変換
されたのち第６図に示されるガルバノメータ駆動
信号３８の上り勾配Ｅ_１−Ｅ_０／ｔａを与え、同様に発
振 器３２からの出力パルス列はＤ／Ａ変換されたの
ちガルバノメータ駆動信号３８の下り勾配−
Ｅ_１−Ｅ_０／ｔｂを与えるが、共にマルチプレクサ３３
に 入力される。第６図において横方向は時間を、縦
方向は電圧の大きさをそれぞれ示す。図中taは走
査期間、tbは帰線期間、tnは待期期間、Tnは一
走査に要する全期間である。なお、ガルバノメー
タ５は、走査期間taの間ガルバノメータ駆動信号
３８の大きさに比例して回転し、入射する光ビー
ムを一定の速度で偏向して走査線を形成する。一
方帰線期間tbの間ガルバノメータ５は逆向きに回
転するが、この間では光変調器４が光ビームを遮
断するので走査線は形成されない。マルテプレク
サ３３は次段のアツプダウンカウンタ３４に対し
て発振器３１からの出力パルス列をアツプカウン
トクロツクとして入力し、又発振器３２からの出
力パルス列をダウンカウントクロツクとして入力
するが、その切換はフリツプフロツプ３０の出力
及びアツプダウンカウンタ３４のカウントの内容
を示す信号によつて行なわれる。アツプダウンカ
ウンタ３４のカウント出力はＤ／Ａコンバータ３
５に入力され、第６図に示されるようなガルバノ
メータ駆動信号３８に変換される。

第７図は受光器２４からの信号２５とガルバノ
メータ駆動信号との関係を示すものである。第７
図の例においては、走査線９の間隔はリニアエン
コーダ２２のピツチの２倍即ち40μｍに選択され
ている。受光器２４からの信号２５を増幅器２７
で増幅したのちの信号３６はコンパレータ２８で
のスレツシユホールド電圧Vsでスライスされ整
形された信号３７に変換される。ガルバノメータ
駆動信号３８は整形された信号３７の１つおきの
立上り毎に（すなわちテーブル１０が40μｍ移動
する毎に）電圧が上り勾配Ｅ_１−Ｅ_０／ｔａの割合で上
昇 し、電圧E₁に達した時点で電圧は下り勾配−
Ｅ_１−Ｅ_０／ｔｂの割合で下降し、元の電圧E₀に復帰し
、 次に整形された信号３７の立上りが与えられるま
でtn時間の間電圧E₀の状態にある。Ta、tb、
E₁、E₀は予め設定されているが、Tn及びtnはテ
ーブル１０に送りムラがある場合一定ではなく、
テーブル１０の移動速度が遅い場合は電圧がE₀
のときの時間、つまりガルバノメーターが停止し
ている時間tnは長くなり、テーブル１０の移動速
度が早い場合はtnは短くなる。従つてガルバノメ
ータ駆動信号３８は繰り返し時間間隔Tnはテー
ブル１０の移動速度の変化に従つて変わるが、位
置的にはリニアエンコーダ２２のピツチに関連す
るので各走査線の間隔が常に正確に40μｍとなる
ように出力される。この結果、各走査線の間隔及
び主走査の速度は常に一定に保たれるので、テー
ブル１０に送りムラがあつても良品質の記録画像
が得られる。

次に信号処理回路２６の他の例を第８図及び第
９図を用いて説明する。なお第８図及び第９図に
おいて第５図及び第７図と同一の機能をもつもの
を示す場合は同一の番号を付してある。本例は受
光器２４からの信号２５をPLL回路により逓倍し
たのち、逓倍された信号の整数個毎に同期してガ
ルバノメータ駆動信号を発生するもので、ある基
準のピツチを有するリニアエンコーダからの信号
に基づいて様々な間隔で走査線を発生させること
を目的とするものである。第８図において位相比
較器３９、ローパスフイルター４０、電圧制御発
振器４１、分周器４２はPLL（Phase−Locked
Loop）回路を構成しており、本例においては分
周器４２の分周比は1/2である。従つて、受光器
２４から出力された信号２５は増幅器２７で増幅
されたのちコンパレータ２８でスライスされ位相
比較器３９に入力され、電圧制御発振器４１から
は２倍に逓倍された信号４３が出力される。２倍
に逓倍された信号４３は分周器２９に入力され、
以下第一の例と全く同様にしてガルバノメータ駆
動信号４４が得られるが、本例では走査線の間隔
が30μｍになるようにするため分周器２９の分周
比は1/3に設定されている。第９図はコンパレー
タ２８からの整形された信号３７と電圧制御発振
器４１からの２倍に逓倍された信号４３とガルバ
ノメータ駆動信号４４との関係を示すものであ
る。本例においても、テーブル１０に送りムラが
あつても常に30μｍの間隔で走査線を発生できる
ので良品質の画像が得られるが、更に分周器４２
及び分周器２９の各々の分周比を適当に選ぶこと
により、一つのリニアエンコーダ２２を用いて
様々な走査線間隔で主走査を行なうことができる
という利点を有する。又、更に一般にリニアエン
コーダ２２は極端に細かいピツチになると分割精
度が低下するという欠点があるが、本例では十分
高い精度を有するリニアエンコーダを用いて得た
位置信号を電気的処理により逓倍しているので実
質的に高精度かつ高分割のリニアエンコーダを用
いたのと同じ効果を発揮できるという利点も有す
る。

尚、本実施例では記録装置としての光ビーム走
査装置について説明したが、本発明は読み取り装
置としての光ビーム走査装置とした場合、副走査
系の送りムラに伴なう解像度の低下や画像情報の
乱れに対して大幅な改善が可能である。

以上の説明から明らかなように、本発明を記録
装置に用いれば、送りムラを有する副走査系にお
いても、常に走査線の間隔が一定に保たれるの
で、走査線の間隔の疎密に伴なう視覚的な縞によ
る記録画像の品質の低下を大幅に改善することが
できた。又高精度な副走査機構や付加的な光偏向
器等を必要としないので簡単な構成で、しかも低
価格で高性能な光ビーム記録装置を実現すること
が可能であり、又読取装置に用いれば高精度な読
取りが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のレーザ記録装置の概略図、第２
図及び第３図は副走査の送りムラが与える画質低
下を説明するための図、第４図は本発明の一実施
例の概略図、第５図、第６図、第７図、第８図及
び第９図は本発明に用いる信号処理回路を説明す
るための図である。 図面において、１はレーザ、５はガルバノメー
タ、８は原稿、１０は移動するテーブル、１４は
モーター、１５は送りネジ、１６はナツト、２２
はリニアエンコーダ、２４は受光器、２６は信号
処理回路、３８および４４はガルバノメータ駆動
信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光ビームを一つの被走査面に対して一定の方
   向にくり返し走査し得、かつ各走査を任意の時点
   で開始しうる光偏向器と、該被走査面をその面上
   に形成する走査線とほゞ直角をなす方向に移動さ
   せる手段と、該被走査面が所定の移動量だけ移動
   するごとに信号を発生する手段と、さらに該信号
   に同期して該光偏向器を作動させる機構を含むこ
   とを特徴とする光ビーム走査装置。