JP3585883B2 - 多ビーム走査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子的な再生技術の分野に関連しており、特に内部ドラム式露光器である部分的に円筒形の記録媒体のための内部載置面を備えた記録装置のための多ビーム走査装置に関する。ここで、この多ビーム走査装置は、記録媒体を少なくとも１つの露光ビームを用いて走査する走査ユニットを有しており、この走査ユニットは、少なくとも１つの音響光学偏向器または変調器と、前記載置面の円筒軸に関して軸方向に移動可能な回転可能の偏向素子を有している。
【０００２】
【従来の技術】
内部ドラム式レーザー露光器は、再生技術において、円筒形のドラムの内側に張られた感光性の記録媒体を行ごとに強度変調されたレーザービームで露光するのに使用される。
【０００３】
ＵＳ−Ａ−６，０５２ ２１６号明細書では、冒頭に記載した形式の内部ドラム式露光器が既に開示されている。この露光器では、定置レーザー光源から発した個々の露光ビームは、同じく定置された２つの音響光学変調器を貫通した後、軸方向に移動可能な回転する鏡の形態の偏向素子へ偏向される。この鏡によって、露光ビームは、露光器の内部ドラム表面上の感光性記録媒体上に反射される。このような構成では、感光性記録媒体の行ごとの露光を可能とするためには、露光ビームの光の軸は、円筒軸によって形成される回転鏡の回転軸上になければならないので、音響光学変調器から発する露光ビームは回折のない０次ビームである。つまり、回転軸に関して軸から外れた露光ビームは、鏡での反射の後、載置面上で外周方向に動かず、したがって軸に対して垂直な、記録媒体の行ごとの走査は許容されない。
【０００４】
さらに、ＵＳ−Ａ−４，４４４，４７０号明細書から以下のことが公知である。すなわち、レーザー光源と回転する鏡との間に固定的に配置された音響光学偏向器を用いて記録速度を上げるために、平面内に互いに隣り合うよう配置された露光ビームの列を形成し、続いてこれを回転する鏡を用いてドラムの外周上の感光性記録媒体上に反射させることが公知である。すべての露光ビームが軸上に存在できる訳ではないので、この場合、露光ビームの反射には多角形の鏡を使用しなければならない。この鏡の回転軸は、回折のないレーザービームの光の軸に対してある角度を有しており、このため、偏向された露光ビームの面はドラム軸に対して垂直である。しかし、このような構成は、一方では比較的多くのスペースを必要とし、他方では外部ドラム式露光器においてしか使用できず、ドラム軸が回転偏向素子の回転軸と一致する内部ドラム式露光器では使用することができない。
【０００５】
しかも、ＤＥ−Ａ−４１ ２０ １０３号明細書からは以下のことがそれ自体公知である。すなわち、内部ドラム式露光器において、ドラム軸の回りを回転する、内部ドラムに関して軸方向に移動可能なハウジング内に、偏向素子の他に、この偏向素子と共にドラム軸の回りを回転するさらに１つの光源も設けることが公知である。この光源は、多チャネルレーザーダイオード列により構成することができ、このレーザーダイオード列から、露光ビームがドラム軸から距離を置いて出現し、偏向素子上に衝突する。通常市販されているダイオード列の個々のダイオードの間隔は比較的大きいので、直線的接続、すなわち形成された画素の部分的オーバーラップを記録媒体上で維持するために、レーザーダイオード列と偏向素子は、その一方を他方に対してある角度のもとで回転軸回りにひねりを加えることによって相互に配列される。レーザーダイオード列のすべてのレーザーダイオードからの露光ビームが、回転軸に対して垂直な面内でのレーザーダイオードの配列にもかかわらず記録媒体上に衝突するためには、個々のレーザーダイオードは、記録媒体に関して軸方向の偏向素子の動きに応じて、時間を遅らせて制御されなければならず、これにより、時間的遅れの計算及び露光器のアラインメントのための付加的なコストが生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これらを前提として、本発明の課題は、冒頭に記載した形式の多ビーム走査装置において、任意の光源から発する１つまたは複数の露光ビームを用いて記録媒体の行ごとの走査を可能とすることであり、この場合、露光ビームは載置面の円筒軸上で偏向素子に衝突するのではなく、またそれらの間隔は変更可能である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明により、音響光学偏向器または変調器が偏向素子と共に円筒軸の回りを回転するように多ビーム走査装置を構成することで解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
鏡またはプリズムが定置された音響光学偏向器または変調器に対して回転する構成とは対照的に、本発明による特徴の組合せによれば、音響光学偏向器または変調器内部で円筒軸から回折され、露光ビームとして使用される部分ビームは、円筒軸を回転軸として回転する、走査ユニットの鏡またはプリズム、ひいては記録媒体に対するアラインメントを保持する。
【０００９】
本発明の有利な実施形態では、音響光学偏向器または変調器に、異なる周波数を有する電圧信号を同時に複数のチャネル上で印加することができ、これにより、レーザービーム（１０）は露光ビーム（１１）の列に分割され、この露光ビームの個数は同時に印加された周波数の個数により変化することが予定されている。
【００１０】
ＤＥ−Ａ−４１ ２０ １０３号明細書からの従来技術とは違って、この場合、記録媒体上での個々の露光ビームの画素間の間隔、または印加された周波数間の周波数の違いによる露光ビームのオーバーラップが調節されるので、偏向素子の後方に露光ビームによって張られた面を回転軸に対して垂直にアライメントするための所要時間補正が要らない。
【００１１】
ドライバから供給された電圧信号は、その周波数が異なるため、音響光学偏向器または変調器内に強く回折された複数の異なる１次部分ビームを生成し、これらの部分ビームは続いて記録媒体の露光のために用いられる。強度変調された露光ビームを準備するために、高周波電圧信号は、異なる搬送周波数を有しているだけでなく、これらは異なって変調されており、しかもそれぞれがドライバの相応するビデオ入力信号に依存して変調されている。音響光学偏向器または変調器の制御に使用されるこの変調された高周波電圧信号は、有利には、非回転式の高周波ドライバにより生成され、容量作用または誘導作用によりローターに伝送され、音響光学偏向器または変調器は偏向素子と共に適切にこのローター内に組み込まれる。
【００１２】
音響光学偏向器または変調器に異なる周波数の複数の電圧信号を同時に印加することによって、音響光学偏向器または変調器内への入射ビームは、異なる周波数の個数に相応する個数の１次部分ビームに分割され、これら１次部分ビームは、音響光学偏向器または変調器を出た後、記録媒体を走査するための露光ビームとして使用され、その一方で０次部分ビームはフェードアウトする。円筒軸から等距離にある記録媒体を走査するために、露光ビームは偏向素子により半径方向に偏向され、有利にはテレセントリック写像光学系により記録媒体上に集束する。使用される写像光学系は、有利には、その中に含まれる複数の光学素子のうちの１つを軸方向に移動することによって、記録媒体上での露光ビームのスポットのサイズの変更が生じるように構成されている。
【００１３】
本発明の別の有利な実施形態では、以下のことが予定されている。すなわち、記録媒体の載置面の円筒軸上に、ひいては偏向素子と音響光学偏向器または変調器の回転軸上に定置されたレーザー光源からのレーザービームをローター内へ結合し、有利には、これらのレーザービームは、音響光学偏向器または変調器の光入射面と一定の定められた角度を為すように、１つの方向に偏向される。前記角度は、レーザー光の光波長、音響光学偏向器または変調器の超音波中間周波数、及び音響的速度に依存するブラッグ角であり、１次レーザービームはこの角度で最も強い回折を被る。
【００１４】
これを達成するために、本発明の別の有利な実施形態によれば、光学楔の使用によりレーザービームを１方向に偏向させることが提案される。この光学楔は、音響光学偏向器または変調器と共に回転し、光源に向けられた光入射面と音響光学偏向器または変調器に向けられた光出射面とを有している。光学楔の寸法、及び光入射面と光出射面のアライメントは次のように選択される。すなわち、光入射面と光出射面の間のレーザービームが回転軸から偏向され、光出射面の後方で再び円筒軸または回転軸の方向に流れ、音響光学偏向器または変調器の内部でこの軸と交差し、有利にはブラッグ角のもとでその光入射面上に出現するよう適切に選択される。
【００１５】
光路内において、さらに１つの光学系が適切に音響光学偏向器または変調器に前置されており、この光学系は、レーザービームと音響変調器内部の回転軸との交点にレーザービームのビームウエストを形成する。
【００１６】
以下では、図面に示された実施例をもとに本発明をより詳細に説明する。
【００１７】
【実施例】
部分的に図示された内部ドラム（１）は、従来の内部ドラム式露光器と同様に、外側ハウジング（２）を有しており、このハウジングの内側は、圧力板または軌道状もしくは弓状の他の感光性記録媒体（４）のための部分的に円筒形の載置面（３）を形成している。露光器（１）の外側ハウジング（２）の内部には、走査ユニット（５）があり、この走査ユニットは、ハウジング（２）に対して、部分的に円筒形の載置面（３）の円筒軸（６）の軸方向に移動可能に配置されている。
【００１８】
走査ユニット（５）は、実質的に、レーザー光源（７）と、回転駆動部（図示せず）に接続された、円筒軸（６）の回りを回転することのできるローター（８）とから成っている。中空円筒形のローター（８）は、とりわけ音響光学変調器（ＡＯＭ）（９）と偏向素子（１２）とを有しており、レーザー光源（７）から発するレーザービーム（１０）は、この音響光学変調器内で、強度または輝度が変調された個々の露光ビーム（１１）に分割され、変調された露光ビーム（１１）は、この偏向素子により、実質的に半径方向に軸（６）の方へ偏向され、その結果、載置面（３）上の感光性記録媒体（４）はその外周方向において行ごとに走査され、露光される。記録速度を上げるために、記録媒体（４）は、載置面（３）の外周方向において、露光ビーム（１１）の数に相応する個数の行（１３）に沿って同時に露光される。行方向を横切って、つまり軸（６）の方向に、外側ハウジング（２）に対して軸方向に走査ユニット（５）を移動させることでトラバースが行われる。
【００１９】
ＡＯＭ（９）は、構造の点で公知の音響光学変調器に相応しており、レーザービーム（１０）に対して透過性のクリスタルと圧電変換器とを有している。この圧電変換器は、外部交流電圧が変換器に印加されると、クリスタル内に超音波を放出する。外部からＡＯＭ（９）に向けられたレーザービーム（１０）は、クリスタルを通過する際に、変換器によって生成された超音波で回折される。ＡＯＭ（９）内部での回折の度合い、すなわち、続いて露光ビーム（１１）として使用される１次回折ビームがクリスタルから出て来る角度は、印加される電圧の周波数に依存している。本発明によれば、高周波ドライバ（１４）から、異なる周波数（ｆ１…ｆｎ）を有するｎ個の電圧信号がｎ個のチャネル（Ｓ１…Ｓｎ）で同時にＡＯＭ（９）に供給されるので、レーザービーム（１０）は、異なる周波数（ｆ１…ｆｎ）の個数（ｎ）に相応する個数の１次ビームに分割され、これらの１次ビームのそれぞれは、さまざまな角度でＡＯＭ（９）から出現し、出現後は露光ビーム（１１）の束として記録媒体（４）に向けられる。これら露光ビーム（１１）の各々の強度または輝度は、異なる搬送周波数で送出される高周波電圧信号を前もってドライバ（１４）内で異なるビデオ入力信号によって変調することにより、他の露光ビーム（１１）の強度または輝度とは別々に変更される。
【００２０】
図１において、Ｓ１…Ｓｎは伝送されるべきｎ個のチャネルを、ｆ１…ｆｎは１…ｎのチャネルの異なる周波数を、Ａ１…Ａｎは１…ｎのチャネルの電圧信号の振幅を、Ａｉｊは１…ｎのチャネルの電圧信号の振幅を補正するための補正係数を具体的に示している。相応に、説明に使用される図２の３チャネル走査装置に関しては、３チャネルの電圧信号の振幅及び周波数は、Ａ１，Ａ２及びＡ３ならびにｆ１，ｆ２及びｆ３により示されており、図３では、伝送すべき３つのチャネルは、Ｓ１，Ｓ２及びＳ３により示されている。
【００２１】
関与するチャネルは、とりわけ相互変調作用及び／または劣化により相互に影響を与え、各々のチャネルは電気的な適合により制限され、各チャネルに対する絶対的には最適ではないブラッグ角によって正確には同じ回折効率に置かれることはないので、各チャネルの１次回折ビームが同じ前提のもとで同じ光強度を有するように、チャネルの電圧信号の振幅が補正される。
【００２２】
このために、まず、全チャネルＳ１…Ｓｎのオン／オフ状態の可能なすべての組合せについて、１次ビームの光強度または光レベルが求められる。オン／オフ状態の可能なすべての組合せは、図３ａに示された３つのチャネルＳ１，Ｓ２，Ｓ３を有する実施例のようにＭ×Ｎ行列として表される。この場合、行列の列の個数ＮはチャネルＳ１…Ｓｎの個数ｎと同じであり、一方、行列の行の個数は可能な組合せの個数と同じであり、したがって２^ｎである。図３ｂは、さまざまなオン状態に依存する測定された光強度の付属のＭ×Ｎ行列を示しており、測定された光強度は、オフのチャネルでは０であり、オンのチャネルでは他の２つのチャネルのオン状態に依存して値Ｂｉｊを有する。この値のＭ×Ｎ行列から最小の値Ｂｉｊ_ｍｉｎが求められ１００％として規定される一方で、残りの値は、各オン状態について付属する補正係数Ａｉｊを決定するために値Ｂｉｊ_ｍｉｎにより除される。オフのチャネルでは、補正係数を求める必要がない。補正係数Ａｉｊは、図３ｃに示されているように、続いてＭ×Ｎ補正値行列内に置かれる。補正値行列は、ディジタル値の形で、ローター（５）の外部に配置されたメモリ（２５）、例えばＲＡＭまたはＲＯＭの中に格納される。
【００２３】
振幅Ａ１，Ａ２及びＡ３、ならびに周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３を有する、３つのチャネルＳ１，Ｓ２及びＳ３の電圧信号は、ＡＯＭ（９）への伝送のために加算素子（２６）を介してドライバ（１４）に供給される前に、３つのチャネルＳ１，Ｓ２，Ｓ３のそれぞれのオン状態に依存して、格納された補正値Ａｉｊの使用のもとで補正される。このために、絶えず各チャネルＳ１，Ｓ２及びＳ３のオン状態が求められ、プロセッサ（２７）によって、メモリ（２５）内の各補正係数Ａｉｊのオン状態の求められた組合せに依存して、相応のアドレスのもとで呼び出される。
【００２４】
図２に示されているように、メモリ（２５）から呼び出された補正係数の各々は、メモリ（２５）に後置接続された、各チャネルのＤ／Ａ変換器（２８）内でアナログ値に変換される。呼び出された補正係数は、このチャネルＳ１，Ｓ２またはＳ３の電圧信号の振幅Ａ１，Ａ２またはＡ３を格納された補正係数Ａｉｊに応じて低減し、同じ前提のもとでオン状態とは無関係に同じ光強度の１次ビームを達成するために、付属の増幅器（２９）に供給されるが、上記アナログ値への変換はこれに先行して行われる。
【００２５】
ＡＯＭ（９）の制御に使用される高周波ドライバ（１４）はローター（８）上には取付られていないので、補正された高周波電圧信号は、伝送装置（１６）により、誘導作用または有利には容量作用によって、ローター（８）を囲む空隙（１５）を介してローター（８）及びＡＯＭ（９）へ伝送される。
【００２６】
偏向素子（１２）は、実質的に、有利には回転軸に対してほぼ４５度の角度でローター（８）に取付られた平面鏡から成る。しかしながら、平面鏡（１２）の代わりに、プリズム、ホログラム格子もしくは回折格子、または凹面鏡を使用して、ＡＯＭ（９）から出て来た露光ビーム束の向きを変え、軸（６）に関して実質的に半径方向にアラインメントし、露光ビーム（１１）が実質的に記録媒体（４）上に垂直に衝突するようにすることもできる。
【００２７】
ローター（８）には、光路内においてＡＯＭ（９）に後方に配置されたさらに１つの写像光学系が搭載されており、この写像光学系は、鏡（１２）の前方及び場合によっては部分的に後方にも配置される複数のレンズ（１７，１８）を有している。レンズ（１７，１８）は、回折された発散する露光ビーム（１１）を記録媒体（４）上に集束させる。写像光学系（１７，１８）は、有利にはテレセントリック光学系であり、記録媒体（４）上に生成されるビーム点のスポットサイズを変更するために、軸方向に可動な１つまたは複数のレンズ（１７）を有していてもよい。写像光学系（１７，１８）は、ＡＯＭ（９）を通過して現れる回折のない０次部分ビームをフェードアウトさせるための、さらなる光学素子（図示せず）を有していてもよい。
【００２８】
光源（２）とＡＯＭ（９）との間の光路内において、さらに１つの光学楔（２３）がローター（８）に取付られている。この光学楔（２３）は、光源（２）の軸（６）に沿って中空円筒形ローター（８）内に結合された分割されていないレーザービーム（１０）が、ブラッグ角のもとでＡＯＭ（９）の光入射面（１９）に入射することで、最大の１次回折効率が達成されるように配慮する。このために、まずレーザービームは、光学楔（２３）内部で軸（６）から偏向するように光学楔（２３）の入射面で屈折される。続いて、レーザービーム（１０）は光学楔（２３）の出射面で新たに屈折され、再び軸（６）の方向に向けられる。これにより、レーザービームは、ＡＯＭ（９）の内部またはその光入射面（１９）で有利にはブラッグ角のもとでこの軸と交差する。
【００２９】
同様に光源（７）とＡＯＭ（９）との間で、ローター（８）に及び／またはローター（８）の前方に配置された、１つまたは複数のレンズ（２２）を備えた光学系は、光源（７）から来るレーザービーム（１０）をＡＯＭ（９）内部および軸（６）上に集束させることで、ビーム（１０）内にビームウエストを形成するのに使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】内部ドラム式露光器の本発明による多ビーム走査装置の基本部分の概略図である。
【図２】３チャネル走査装置の高周波ドライバの高周波電圧信号の振幅補正を説明するための線図的表現である。
【図３ａ】オン状態の組合せの行列である。
【図３ｂ】オン状態に依存する補正されていない測定された光レベルの行列である。
【図３ｃ】図２の高周波電圧信号の振幅に対する補正値の行列である。

Claims (20)

1. 特に内部ドラム式露光器である部分的に円筒形の記録媒体のための内部載置面を備えた記録装置のための多ビーム走査装置であって、
   記録媒体を少なくとも１つの露光ビームを用いて走査する走査ユニットを有しており、
   前記走査ユニットが、少なくとも１つの音響光学偏向器または変調器と、前記載置面の円筒軸に関して軸方向に移動可能な回転可能の偏向素子とを内包してる形式の多ビーム走査装置において、
   前記音響光学偏向器または変調器（９）が前記偏向素子（１２）と共に前記円筒軸（６）の回りを回転する、ことを特徴とする多ビーム走査装置。
2. 前記音響光学偏向器または変調器（９）には、異なる周波数（ｆ１…ｆｎ）を有する電圧信号を同時に複数（ｎ）のチャネル（Ｓ１…Ｓｎ）上で印加することができ、これにより、前記音響光学偏向器または変調器（９）内に供給されるレーザービーム（１０）は露光ビーム（１１）の列に分割される、請求項１記載の多ビーム走査装置。
3. 前記電圧信号の周波数（ｆ１…ｆｎ）はそれぞれ異なって変調され、これにより、前記露光ビーム（１１）の強度は相互に独立して変更される、請求項２記載の多ビーム走査装置。
4. 前記音響光学偏向器または変調器（９）を電圧信号により制御する高周波ドライバ（１４）を有する、請求項２または３記載の多ビーム走査装置。
5. 各電圧信号の搬送周波数は前記高周波ドライバ（１４）のビデオ入力信号に応じて変調される、請求項４記載の多ビーム走査装置。
6. 電圧信号を非回転式ドライバ（１４）から回転式音響光学偏向器または変調器（９）へ容量作用または誘導作用により伝送するための装置（１６）を有する、請求項５記載の多ビーム走査装置。
7. レーザービーム（１０）を前記回転式音響光学偏向器または変調器（９）内の円筒軸に供給する非回転式レーザ光源（７）を有する、請求項１から６のいずれか１項記載の多ビーム走査装置。
8. 光路内において前記音響光学偏向器または変調器（９）に前置された装置（２３）を有し、
   該装置により、前記レーザ光源（７）によって発生されたレーザービーム（１０）のうちの１つは、前記音響光学偏向器または変調器（９）の光入射面（１９）に対して所定の角度で前記音響光学偏向器または変調器（９）に向けられる、請求項１から６のいずれか１項記載の多ビーム走査装置。
9. 前記装置（２３）は前記音響光学偏向器または変調器（９）と共に回転する、請求項８記載の多ビーム走査装置。
10. 前記装置は光学楔（２３）を有する、請求項８または９記載の多ビーム走査装置。
11. レーザービーム（１０）は、前記レーザー光源（７）に向けられた前記光学楔（２３）の光入射面（２０）の後方で前記軸（６）から逸れ、前記音響光学偏向器または変調器（９）に向けられた前記光学楔（２３）の光出射面（２１）の後方で再び前記軸（６）の方向に流れ、前記音響光学偏向器または変調器（９）の内部で交差する、請求項１０記載の多ビーム走査装置。
12. レーザービーム（１０）は前記音響光学偏向器または変調器（９）の光入射面（１９）の法線に対してブラッグ角を有する、請求項１から１１のいずれか１項記載の多ビーム走査装置。
13. 光路内において前記音響光学偏向器または変調器（９）に前置された光学系（２２）を有し、
    該光学系により、前記音響光学偏向器または変調器（９）内部のレーザービーム（１０）にビームウエストが形成される、請求項１から１２のいずれか１項記載の多ビーム走査装置。
14. 前記偏向素子（１２）は、光路内において前記音響光学偏向器または変調器（９）の後方に配置されており、
    露光ビーム（１１）は、実質的に半径方向で外側に向かって前記記録媒体（４）へ向けられる、請求項１から１３のいずれか１項記載の多ビーム走査装置。
15. 前記偏向素子は、鏡（１２）、プリズム、ホログラム格子もしくは回折格子、または凹面鏡を有する、請求項１から１４のいずれか１項記載の多ビーム走査装置。
16. 光路内において前記音響光学偏向器または変調器（９）の後方に配置された写像光学系（１７，１８）を有する、請求項１から１５のいずれか１項記載の多ビーム走査装置。
17. 前記写像光学系（１７，１８）はテレセントリック光学系である、請求項１６記載の多ビーム走査装置。
18. 同一の光強度の露光ビームを形成するために各電圧信号の振幅（Ａ１…Ａｎ）を補正する装置を有する、請求項２から１７のいずれか１項記載の多ビーム走査装置。
19. 前記複数（ｎ）のチャネル（Ｓ１…Ｓｎ）のＭ×Ｎの可能なオン状態の各々に対する補正値Ａｉｊの行列を有するメモリ（ＳＰ）と、記憶された補正値Ａｉｊを用いて電圧信号の振幅（Ａ１…Ａｎ）を変化させる装置とを有し、但し、Ｎ＝ｎかつＭ＝２^ｎである、請求項１８記載の多ビーム走査装置。
20. 請求項１から１９のいずれか１項記載の多ビーム走査装置
    を有する、ことを特徴とする内部ドラム式レーザー露光器。

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