JPS6113762A - レ−ザ−ビ−ム走査読取装置 - Google Patents

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】 （技術分野） 本発明はレーザービーム走査読取装置に関するものであ
る。

（従来技術） レーザービームをポリゴンミラー、ミラーガルバー等の
回転ミラーによって周期的に偏向させて被走査面を走査
して情報を読取る装置は、画像読取装置、検査装置等に
適用され実用化されている。

かかるレーザービーム走査読取装置におい°Ｃは、情報
読取誤差が生じないようにビーム位置を正確に制御する
必要があるが、ミラーガルバーヲ用イる走査装置におい
てはミラーガルバーの作動安定性が低いために、特に高
速走査においてビーム位置を正確に制御することが困難
である。これに対し、ポリゴンミラーを用いる走査装置
においては、ポリゴンミラーの加工精度およびそれを駆
動するモータの回転精度を高めると共に、被走査面上で
のビームの走査速度を一定にするためのｆθレンズを用
いることによってビーム位置偏差の発生を防止すること
ができるが、この場合には装置が大形になると共に、高
い部品加工精度が必要となるためコスト高になる不具合
がある。

一方、ミラーガルバーを用いる走査装置において、ビー
ム位置偏差による情報書込位置のずれを補正するように
した装置が従来提案されている。

第２図はかかる情報書込装置の構成を示すもので、連続
発振レーザーｌからのビームはハーフミラ−２で二分割
され、一方の光束は光変調器８によって記録情報に基く
変調を受けて、ミラー４，５、レンズ６．７、ミラー８
およびレンズ９を経てミラーガルバー１０のミラー１１
の表側反射面に到達し、これにより周期的な偏向作用を
受けてミラー１２を経て記録ドラム１８に照射され、他
方の光束はレンズ１４．１５および１６を経てミラーガ
ルバー１０のミラー１１の裏側反射面に到達し、これに
より周期的な偏向作用を受けながらミラー１７、スケー
ル１８およびミラー１９を経てホトディテクタ２０に到
達する。スケール１８には、一定ピツチで透光部と非透
光部とが形成され、これをレーザービームが走査するこ
とによってホトディテクタ２０の出力から等間隔位置毎
のパルスを得、このパルスによって記録すべき情報をバ
ッファーメモリから読出して光変調器３を駆動するよう
にしている。

かかる構成によれば、スケール１８に向う光束と記録ド
ラム１８に向う光束とは、同じミラーガルバー１０によ
って偏向された光束であるから、ホトディテクタ２０か
ら得たタイミングパルスによって記録すべき情報をバッ
ファーメモリから読出して光変調器８を駆動することに
より、レーザービームが所定の位置にきたときに所定の
光変調を行なうことができ、したがってミラーガルバー
１０の作動が変動しても正常な記録を行なうことができ
る。

しかし、第２図に示す走査装置においては、レーザービ
ームを二分割し、両光束をミラーガルバー１０で偏向さ
せるために走査光学系が二重に必要となり装置が複雑か
つ大形になる不具合がある。

また、補正用のビームと書込用のビームとが同じでない
から、両者を正確に対応させるための光学系の高い組立
精度および部品加工精度が必要となり、実施上の障害と
なる。

以上の情報書込位置のずれの補正は、情報の読取りにも
適用することができる。この場合には、レーザー光は変
調されず、その強度は一定であるから第２図のようにレ
ーザー、光の光路を二分割して一方を補正用ビーム、他
方を書込用ビームとして使い分ける構成とせずに、同一
のビームを読取および補正用のビームとして、例えばレ
ーザービームによって照射された被走査面からの反射光
を検知したり、レーザー光によって励起された発光を読
取ってビーム位置偏差による情報読取誤差を補正するこ
とができる。

（発明の目的ン 本発明の目的は、以上の点に鑑み、レーザービーム走、
査用の回転ミラーの製造誤差や動作の不安定、あるいは
駆動装置の簡易化に基〈ビーム速度の不均一を補正して
情報を常に高精度で読取り得るよう適切に構成した簡易
で小形なレーザービーム走査読取装置を提供しようとす
るものである。

（発明の概要） 本発明においては、被走査面に照射されたレーザービー
ムの反射光またはレーザービームの照射により被走査面
において励起された光を、結像光学系を介して光電変換
パルス発生器から成るビーム位置検知装置に結像させて
該ビーム位置検知装置によりレーザービームの走査位置
に対応するレーザービーム位置信号を得、このレーザー
ビーム位置信号に基いて読取信号をサンプリングするこ
とによって、レーザービーム位置が予定位置から変動し
たり、あるいはレーザービームＧ走査速度が非直線性で
あったりしても、それらの誤差を総て修正して高い位置
精度での読取信号を得るものである。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示す図である。このレーザ
ービーム走査読取装置は、Ｘ線画像を照射してＸ線エネ
ルギーを蓄積した螢光板にレーザー光を照射することに
よって蓄積したＸ線二ネル、ギーに比例した発光を生ぜ
しめ、この発光を検知してＸ線画像を読取るものである
。かかる原理で作動する装置は、例えばｌ５ｏｔｏｐｅ
　ｎｅＷ！３　、　Ａ　８５０　。

１９８８年７月号、第２〜８頁、第５１回電子写真学会
、研究討論会附属資料、１９８８年等において公知であ
る。これらの文獄にもあるように、レーザービーム走査
読取装置においてはレーザービームにより被走査面を５
〜１０画素／闘の密度で走査して画像情報を時系列的に
読取っている。

このため、この種の走査読取装置においてはレーザービ
ームに対して高い位装置精度が要求される。

第１図において、レーザー２１からの光束はレンズ２２
．２８、ミラーガルバー２４のミラー２５、およびレン
ズ２６を経てＸ＠エネルギーを蓄積する螢光板ｚ７に集
光する。ここで、レンズ２２はレーザー２１からの光束
の径を大きくするもので、レンズ２８はレーザービーム
を螢光板２７上に集光させるためのものである。また、
ミラーガルバー２４は図示しない駆動回路によってミラ
ー２５を振動させることによりレーザービー、ムを周期
的に往復動させて螢光板２７上を走査させるためのもの
で、レンズ２６はミラーガルバー２４によるレーザービ
ーム集束位置の円弧状の軌跡を螢光板２７上で直線状の
軌跡にするためのものである。

螢光板２７上にレーザービームが照射されると、その照
射された部分に蓄積されていたＸ線エネルギーが光に変
換されて放出される。この放出される光を反射ミラー２
８、ファイバーオプティックス２９およびフィルタ３０
を経てホトマルチプライヤ３１で受光する。ファイバー
オプティックス２９はその入射端を走査領域にそうよう
に細長い配列形状とし、出射端はホトマルチプライヤ３
１の窓部分に対応させて集合させ、゛この出射端からの
光のうちフィルタ３０によりＸ線エネルギーの蓄積に基
く発光をレーザービームの螢光板２７上での直接反射光
から分離して、ホトマルチプライヤ８１に入射させる。

以上の構成においては、ミラーガルバー２４の駆動速度
が共振周波数よりも極めて遅い場合には１、これを駆動
信号波形によく対応させて振動させることができるが、
駆動速度が速くなるとそれに従って駆動信号波形へ、の
追従が難しくなると共に、外気温の変化等による変動や
ランダムな統計学的なビーム位置変動も発生するため、
ビーム位置が安定しなくなる。また、螢光板２７上にお
けるレーザービームの移動速度は、ミラー２５の回転角
速度が一定であればｆθレンズを用いることにより一定
の値にすることができるが、この場合には往復動するミ
ラー２５で回転角速度を一定にできる範囲が限定される
ため十分な走査長が得られなくなる。このような不具合
を解決する方法として、駆動信号波形を工夫することに
よって定速度走査を行なわせることも考えられるが、こ
の方法は駆動信号波形が複雑化すると共にミラーガルバ
ー２４の追従性の点で実現が難しい。また、他の方法と
してミラーガルバー２４に代えてポリゴンミラーを適用
することもできるが、この場合にはポリゴンミラーの加
工精度が不十分であったり、モータの回転むら等によっ
て所望のビーム位置精度、を得ることが容易ではない。

そこで、本実施例では螢光板２７に照射されたレーザー
ビームの反射光を屈折率分布形マイクロレンズアレーよ
り成る結像光学系８２を介しテヒーム位置検知装置８８
に結像させ、このビーム位置検知装置８３の出力に基い
てホトマルチプライヤ３１の出力をサンプリングして読
取信号を得るＯここで、ビーム位置検知装置３３はレー
ザビームが単位距離移動する毎にオン−オフ信号を発生
する光電変換パルス発生器から成り、その出力はビーム
の移動速度が変動してもビーム位置に厳密に対応する。

したがって、このビーム位置検知装置８８の出力に基い
てホトマルチプライヤ３１の出力をサンプリングすれば
、螢光板２７のＸｉ画像情報を高精度で読取ることがで
きる。

第８図Ａ−Ｅはビーム位置検知装置、３８の一例の構成
および動作を説明するための図である。ビーム位置検知
装置８８は、第８図Ａに示すように、ガラス板８４の入
射面上で結像光学系８２の結像位置に艮ドライブフィル
タ８５を設けると共に、ガラス板３４の出射面側にホト
センサ３６を設けて構成する。ホトセンサ８６はホトダ
イオードが適用可能だが、レーザービームの走査長より
小さい寸法のホトダイオードを配列して使用する場合に
は、接続部分での検知性能の変化が生じないように、ホ
トダイオードをガラス面から離間させて被走査面（第１
図において螢光板２７）に形成されているレーザービー
ムスポットの像がややぼけた状態で照射されるよう構成
するのが好適である。

また、この接続部分での検知性能の変化を一層効果的に
抑えるには、更にガラス板８４の出射面上に拡散加工を
施してレーザービームスポット像がホトダイオードによ
り多くぼけて照射されるようにする。また、ストライプ
フィルタ８５は、第８図Ｂに示すように、読取画素の幅
とほぼ等しい幅を有する不透光部８７と透光部８８とを
交互に配列して構成する。

かかる構成において、レーザービームスポット像がスト
ライプフィルタ８５を走査すると、ホトセンサ８６から
第８図Ｃに示すような出力波形か得られる。本実施例で
は、このホトセンサ８６の出力を第８図Ｃに示すように
適当なレベルＳで波形整形して第３図りに示すような矩
形波を得、この矩形波の立上りおよび立下りを検知して
第８図Ｅに示すようなレーザービーム走査の各画素毎に
対応するパルス状のサンプリング信号を作成し、これに
よりホトマルチプライヤ３１（第１図参照）の出力をサ
ンプリングする。

なお、上記の構成Ｇこおいては、ストライブフィルタ３
５の不透光部８７および透光部３８の幅を読取画素の幅
とほぼ等しくしたが、隣接する不透光部３７と透光部３
８との対の幅が画素の幅と等しくなるように設定して、
検知出力の立上りまたは立下り部分□のみを用いてサン
プリング信号を形成してもよい。また、数画素に一個の
割合で信号を発生させ、この間を補間する信号を電特的
に作成してサンプリング信号とすることもでき、この場
合はストライブフィルタ３５を簡略化することができる
。

第４図は本実施例の信号処理回路の一例の構成を示すブ
ロック図である。レーザービームの照射によって螢光板
２７から励起された発光を受光するホトマルチプライヤ
３１の検知信号は増幅回路４１で増幅してサンプリング
回路４２に供給する。

また、螢光板２７上に収束されたレーザービーム； 位置を検知するビーム位置検知装置３３を構成するホト
センサ３６の出力は、増幅回路４８で増幅してタイミン
グパルス回路４４に供給し、ここで所要の処理を行なっ
て第８図Ｅに示したようなタイミングパルスを作成する
。このタイミングパルスはサンプリング回路４２に供給
して、これによリレーザービームが所定の位置に到達す
る毎に増幅回路４１を経て供給されるホトマルチプライ
ヤ３１からの読取画像信号をサンプリングして信号処理
回路４５に供給し、ここで所要の処理を行なってサンプ
リングパルスの制御の下にバッファーメモリ４６に書込
み、これをり四ツク回路４７からのタイミングパルスの
平均周期にほぼ等しい周期のクロック信号により定速度
で読出す。ここで、信号処理回路４５は階調変換を行な
ったり、レベ／ｌ／調整を行なったり、あるいはＡ／Ｄ
変換を行なう等の使用目的に適した信号処理を行なうも
のであり、またバッファーメモ′す４６はレーザービー
ムの走査速度の変動を吸収して一定速度で信号を送り出
すもので、走査の繰返し周期が安定している場合には数
ライン分のメモリ容量のものを用い、走査の繰返し周期
も不安定である場合にはその不安定量をカバーする容量
のものを用いる。

なお、読取った信号を直ちに利用する場合にはバッファ
ー、メモリ４６は不要であるが、読取った信号を少く共
ページ単位で一旦蓄積したり、ファイリングしておいて
後で利用するような場合には、大容量のページメモリや
ファイルメモリを用いる。

この場合、クロック回路４７のり四ツク信号の周期すな
わち信号の読出し速度は、レーザービームの走査速度と
は無関係に、読出し信号を利用する側の信号処理速度や
メモリの読出し応答速度の限界を考慮して決定すること
ができる。

第５図はビーム位置検知装置３３の変形例を示すもので
ある。本例では、ガラス板３４の出射面側にファイバー
オプティックス５１の一端をレー。

ザービームスポットの走査長をやや上回る長さに直ｉ状
に配列し、このファイバーオプティックス５１の他端を
集合させてホトセンサ５２の受光面に対向させたもので
、その他の構成は第８図Ａと同様である。かかる構成に
よれば、ホトセンサ５２として小形で高感度のものを選
択できる利点がある。なお、ファイバーオプティックス
５１に代えてフレネルレンズをガラス板８４の出射面上
に配置し、その焦点位置にホトセンサ５２を配！しても
同様の効果が得られる。

以上、ミラーガルバーを用いた読取り装置を主体に説明
したが、本発明はポリゴンミラーを用いた読取り装置に
も有効に適用することができ、その構成はミラーガルバ
ーをポリゴンミラーに代えるだけでよい。また、ビーム
位置の検出はレーザービ・−ムの被走査面からの反射光
のみでなく、レーザービームの照射によりその照射位置
において励起された発光があれば、その光を用いて行な
うこともできる。

（発明の効果） 以下述べたように、本発明によれば、レーザービー　ム
の走査方向のビーム位置やビーム速度が不安定であって
も、それらの不安定性を補償した情報の読出しが可能と
なり、装置の小型化、簡略化低コスト化が図れると同時
に、読出した情報の位置対応精度を著しく高めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、 第２図は公知のレーザービーム走査装置の構成を示す図
、 第８図Ａ〜Ｅは第１図に示すビーム位置検知装置の一例
の構成および動作を説明するための図、第４図は第１図
に示す実施例の信号処理回路の一例の構成を示すブロッ
ク図、 第５図は第１図に示すビーム位置検知装置の変形例を示
す図である。 ２１・・・レーザー　　　　　２２．２８．２６・・・
レンズ２４−・・ミラーガルバー　　２６・・・ミラー
２７・・・螢光板　　　　　　２８・・・反射ミラー２
９・・・ファイバーオプティックス ８０・・・フィルタ　　　　　８１・・・ホトマルチプ
ライヤ８２・・・結像光学系　　　　３３・・・ビーム
位置検知装置３４・・・ガラス板　　　　　８５・・・
ストライプフィルタ８６・・・ホトセンサ　　　　８７
・・・不透光部８８・・・透光部　　　　　　４１．４
８・・・増幅回路４２・・・サンプリング回路 ４４・・・タイミングパルス回路 ４５・・・信号処理口ｖ！Ｉ４６・・・バッファーメモ
リ４７・・・り四ツク回路 ５１・・・ファイバーオプティックス ５２・・・ホトセンサ。 第１図 第２図 第３図 時間 的聞

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転ミラーによつてレーザービームを周期的に偏向
   させて被走査面を走査し、該被走査面からの光を集光し
   て光電変換する光電変換読取装置によつて被走査面が保
   有する情報を読取るレーザービーム走査読取装置におい
   て、前記光電変換読取装置とは別に、前記被走 査面に照射されたレーザービームの反射光またはレーザ
   ービームの照射により被走査面において励起された光を
   結像する投影光学系と、この投影光学系の結像位置に配
   置して光電変換パルス発生器から成るビーム位置検知装
   置とを設け、このビーム位置検知装置からの信号に基い
   て前記光電変換読取装置において光電変換信号をサンプ
   リングして情報を読取るよう構成したことを特徴とする
   レーザービーム走査読取装置。