JPS62237862A

JPS62237862A - レ−ザ−光走査装置

Info

Publication number: JPS62237862A
Application number: JP61080237A
Authority: JP
Inventors: Koji Kobayashi; 幸治小林
Original assignee: Kowa Co Ltd
Current assignee: Kowa Co Ltd
Priority date: 1986-04-09
Filing date: 1986-04-09
Publication date: 1987-10-17
Also published as: US4833528A

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】［ｌｒ業上の利用分デ？］本発明はレーザー光走査装置、特に複数波長のレーザー
光を画像信号により強度変調し、偏向手段により偏向さ
せ、出力媒体を走査することにより、出力媒体上に画像
出力を行なうレーザー光走査装置に関するものである。

〔従来の技術〕

映像信号によって強度変調したレーザー光のスポットで
、スクリーンやフィルム等の出力媒体上を走査し画像を
表示したり、記録したりする画像出力方式は、レーザー
光の高輝度、収束性、また屯−波長性などの特長から種
々の利点があり、産業用あるいは医療用の分野で広く利
用されている。

特にレーザー光の走査を水平、垂直方向に２次元的に行
ない、その速度を通常のＣＲＴのラスクスキャンに対応
させると、リアルタイムで残像のない映像が得られるた
め、用途が拡大されるとともに、その操作性は著しく向
上する。

この種の装置において、レーザー光を偏向させて重訂あ
るいは水平方向に走査する手段として、振動鏡やボリゴ
、ンミラー等の回転多面鏡その他を用いた機械的駆動方
法と音響光学素子などを利用する非機械的方法とが用い
られている。

［発明が解決しようとする問題点］ところが１通常のラスタスキャンの場合、ＮＴＳ　Ｃ方
式においては走査周波数は水平方向に１５．７５Ｋ　Ｈ
ｚ　、　’％直方向に６０Ｈ２であり、高品位テレビに
おいては、水平走査周波数はさらに高くなる。従ってレ
ーザーの垂直偏向は機械的駆動で充分追従ができ、安定
した制御が行なえるが。

その水平偏向は周波数が極めて高いため、低価格で信頼
性の高い機械的制御方法が存在しなかった。

即ち、振動鏡や回転多面鏡などによる機械的駆動方式で
は、複数波長のレーザー光を用いても色による分散がお
きず、また１ＯＫＨｚ以上の高い走査周波数を実現する
ことも不可能ではないが、耐久性や機構の寿命などの点
で問題があり、また鏡の軸振れなどのために精密なラス
タを描くことは困難である。

一方、音響光学素子を用いる方法は、機械的に制御され
る部分が存在しないため信頼性が高いが、次に示すよう
な問題がある。

第６図は音響光学素子６０の動作を示したものである。

音響光学素子６０は信号源６１に駆動され、その駆動超
音波周波数をｆ、入射するレーザー光の波長を入、υを
超音波速度とすると、音響光学素Ｔの動作により得られ
る一次回折光の回折角θは次の式で与えられる。

入 θ　÷−ｆところで、このような偏向方式では、ｉａを機械的に駆
動する方法と異なり、回折の角度が入射光の波長に依存
するため、色分散が起こる。

例えば、第７図に示すようにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（
青）３色のレーザー光を音響光学素子６０に入射させる
と、波長が長いほど回折角が大きくなるので、−次回折
光の色分散が生じる。

従って、複数の波長のレーザー光源を用いて被写体の色
情報を取得し、その画像をカラー化するのは困難である
という欠点がある。

この問題に鑑み、レーザー光の波長ごとに複数の音響光
学素子を用い偏向させた後、これらを合成したり、ある
いは１つの音響光学素子を用いて複数波長のレーザー光
を偏向させ、その結果生じた色分散をミラーやプリズム
などの光学素子を用いて補正する技術が知られている。

しかし、いずれの方法によっても光学系は複雑、高価に
なり、また大きな偏向角範囲にわたって複数の波長のレ
ーザー光を完全に一致させるような補正光学系を構成す
ることは極めて難しい。また、上記のような補正光学系
はレーザー光の波長によって固有な設定が行なわれるの
で、光源の波長を変える必要が生じた場合に、容易に対
応できないという問題があった。

３２！Ｉ光学素子以外にも高い走査周波数が得られる非
機械的なレーザー光偏向−装置が開発されているが、そ
の多くは光の回折や屈折を利用してるため本質的に色分
散が起り、分解能や信頼性の点での問題もあり、まだ実
用的なものは少ない。

従って、レーザー光走査で、通常のラスタスキャンに対
応し、リアルタイムでカラー画像の出力処理が行なえる
信頼性の高いレーザー光走査装置は今のところまだ現れ
ていない。

［問題点を解決するための手段］以りの問題を解決するため、本発明においては、光源と
して複数波長のレーザー光を用い、これらレーザー光を
画像信号により強度変調した後、偏向手段により偏向さ
せ、出力媒体を走査し、出力媒体上に画像信号に対応し
た画像を出力するレーザー光走査装置において、前記偏
向手段に色分散の生じる偏向器を用い、レーザー光の波
長ごとに設けられた強度変調手段に対し、偏向手段で発
生する色分散に応じてレーザー光の波長ごとに時系列を
異ならせた画像信号を入力する電子処理−１段を設け、
偏向手段の色分散により生じる出力媒体上の出力画像の
空間系列における色ずれを補ｌ［する構成を採用した。

［作　用］以］二の構成によれば、レーザー光走査のための偏向手
段で生じる色分散による出力媒体上の出力画像の空間系
列に関する色ずれを、強度変調手段に対する入力画像信
号の時系列を変更することにより補正することができる
。

［実施例］以下、図面に示す実施例に基づき本発明の詳細な説明す
る。

第１図は本発明を採用したレーザー光走査システムの構
成を示したブロック図である。

本実施例では、スクリーン、フィルムなどの出力媒体に
カラー画像を出力するために、Ｒ，Ｇ。

Ｂの３原色のレーザー光源１１，１２．１３が設けられ
る。これらのレーザー光源１１〜１３の出力するＲ、Ｇ
、Ｈのレーザー光は、それぞれビデオ信号源１０の出力
するＲＧＢ信号に基づき光変調器３１〜３３により強度
変調され、しかる後に水平及び垂直方向に偏向を受け、
出力媒体０Ｍ上に投射される０強度変調のための構成に
ついては後に詳述する。

上記の偏向、走査を行なうために、本実施例では水平偏
向用の素子として音響光学素子１４を用いている。また
、レーザー光の垂直偏向は揺動ミラー、あるいはポリゴ
ンミラーなどから構成したミラー装置１７を用いる。符
号１４．１７で示された水モ及び垂直偏向装置は、各々
の駆動方式に対応したドライバ１５．１８により各々制
御される。これらのドライバには、鋸歯状波による制御
信号が入力される。鋸歯状波の制御信号はジェネレータ
１６．１９により各々発生される。これらのジェネレー
タ１６．１９は、各々ビデオ信号源ｌＯによって発生さ
れた水平同期信号及び垂直同期信号に同期して動作する
。

前述のように、音響光学素子により光の偏向を行なうと
、色分散が生じるので、上記構成により補正を行なわず
にレーザー光の偏向を行なうと、音響光学素子１４を用
いる水平方向の偏向に関して、色分散の影響によりＲ，
Ｇ、Ｈの各レーザー光の同一時刻における出力媒体０Ｍ
上の到達地点に違いが出てくる。この到達地点のずれは
色すれとして観察される。

従って、本実施例ではＲ，Ｇ、Ｈの各成分を担当する光
変調器３１〜３３の変調動作を時系列的に調節すること
により色ずれを補正する。各光変ｙＡ器３１〜３３は、
それぞれドライバ３４〜３６を介して処理装置２１によ
り制御される。

処理袋２１２１はビデオ信号源（ビデオカメラやテレシ
ネ装置、あるいはＶＴＲ装になどから構成される）１０
から出力されるＲＧＢ４δ号に基づき、各変調器３１〜
３３を駆動するもので、後述のようにメモリ素子及びそ
の入出力を制御するマイクロプロセッサ素子などから構
成される。

処理装置２１で行なう補正動作を説明するために、第２
図に水平偏向を行なう音響光学素子１４の駆動周波数と
偏向角の関係がレーザー光の波長にどのように依存して
いるかを示す、第２図は横軸に音響光学素子１４を駆動
する超音波周波数ｆを、また縦軸に得られる偏向角０を
示したものである。Ｒ，Ｇ、Ｂの３原色のレーザー光波
長を各々入ｎ、λＧ、λＢとすれば、超音波の速度をυ
として偏向角θは０≠入ｆ／υ であるからＲ，Ｇ、Ｈの３原色について、第２図に示す
ような３木の直線が得られる。

第２図゛の超音波周波数ｆ１に関してＲ，Ｇ、Ｈの３原
色の偏向角は各々０＋ｎ　、０＋ｃ　、０１ｇとなる。

また、高周波側の周波数ｆ２についてＲ，Ｇ、Ｈに関す
る偏向角はθ２　Ｒ＊　０２　Ｇ　＋０２８となる。低
周波側に関して周波ａ　ｆ　１によって得られるＲの偏
向角θＩｎを考えるとＧ。

Ｂについて同じ偏向角の得られる周波数は各々ｆｌＧ、
ｆ１Ｂとなる。また高周波側の周波数ｆ２についてＢの
偏向０２日を考えると、Ｒ１Ｇ各色について同じ偏向角
の得られる周波数はｆ２ｎ　、ｆ２Ｇとなる。

第１図の構成で、光変調器３１〜３３により色波長のレ
ーザー光を強度変調する場合、ＲｌＧ、Ｈの３原色につ
いて、各々周波数がｆ１〜ｆ２ｒ＋　、ｆ＋　ａ−ｆ２
ａ及びｆ　Ｉ　９〜ｆ　２となる偏向範囲を利用する。

第３図は第１図の構成における水平偏向と、処埋装Ｆ！
１２１による信号処理を示したものである。

第３図上段のグラフは音響光学素子１４の出力媒体走査
時の周波数の変化を示したもので、前記のようにその変
化範囲はｆ、−ｆｌの範囲に設定されている。

このような水平偏向により、信号源における同一画素の
Ｒ，Ｇ、Ｂ強度成分を出力媒体上の同一地点に到達させ
るためには各波長ごとに偏向角が等しくなるタイミング
を利用すれば良い。

即ち、信号源のｈる画素のＲ成分の強度により、例えば
超音波周波数がｆ、の時にＲのレーザー光を変調した場
合、第２図の例からそれぞれ周波数がｆ　Ｉ　Ｇ　ｒ　
ｆｌ　Ｂとなった時に、同じ画素のＧ成分強度、Ｂ成分
強度によりＧ、Ｈのレーザー光を変調すれば、信号源所
定画素の正しいＲ，Ｇ、Ｂ強度成分を出力媒体の同一地
点上に反映させることが可能となる。同様に、上限の周
波数ｆ２に関してはＢ成分を基準として、周波数がそれ
ぞれｆ２Ｇ　、　ｆｌ、となるときに、Ｇ成分。

Ｒ成分の強度変調を行なえば、ある信号源の画素のＢ、
Ｇ、Ｒ成分強度を出力媒体上の同一地点に反映すること
ができる。

従って木実流側では、ビデオ信号源１０が出力するＲＧ
Ｂ信号をＲ，Ｇ、Ｂ各成分の強度データとして一旦処理
装置２１内に設けたメモリに格納し、そこから信号源各
画素のＲ，Ｇ、Ｂ成分について同一の偏向角を得られる
タイミングでＲ２Ｏ，Ｂデータをそれぞれ読み出して強
度変調に用いる。

メモリへの書き込み処理においては、第３図の波形ＲＧ
ＢｗのようにＲ，Ｇ、Ｂ各成分につき１水平走査期間内
にビデオ信号源からの入力データをそのまま同時に書き
込む、また、読み出し処理においては、第３図の波形Ｒ
ｐ　、ＧＲ、Ｂｎのように、１つ前の走査期間において
ＲＧＢｗのようにして書き込まれたデータを波長毎に別
々に読み出す、Ｒ，Ｇ、Ｈの各強度データの読み出し開
始タイミングは、先の条件からそれぞれ周波数がｆ＋　
、ｆｓａ　、ｆｌ日となる時刻１．ｌ。

ｔｃｔ、ｔｅｔ、同様に読み出し終了は周波数がｆ２ｎ
　ｌ　ｆ２Ｇ　、ｆｌとなる時刻Ｌ　ｎ　２　＋ｔＧ２
．を日２に設定される。各読み出し期間の長さは異なる
から、メモリからの読み出し速度としてＲ，Ｇ、Ｂ各成
分につき異なる値を用いなければならない。

また、第３図では簡略化のため、１水平走査期間あたり
２０ビツトの解像度を設定したが、解像度としては必要
に応じて７〜５６　、５１２　、１０２４ビツト／走査
線など所望の値を用いることができる。

第４図は、上記の制御を行なうための処理装置２１の具
体的な構成を示したものである。ここではビデオ信号源
ｌＯのＲＧＢ出力を処理するため、Ｒ，Ｇ、Ｂ各成分に
つき同一の構成の回路ブロックが設けられており、それ
らは同一の数字とＲ，Ｇ、Ｂのアルファベットによる符
号で識別できるようにしである。以下では必要な場合を
除き、各回路ブロックの符号として、数字のみを引用す
る。

図示のように、ビデオ信号源１０のＲＧＢ出力はＡ／Ｄ
変換器１１２により、所定ビット数のデジタルデータに
変換される。変換されたデジタルデータはメモリ１１３
または１１４に格納するようにしである。

メモリ１１３または１１４の出力は、Ｄ／Ａ変換器１１
９により再びアナログデータに戻され、第１図のＲ，Ｇ
、Ｂ各成分の光変調器ドライバに出力される。

メモリに対するデータ書き込み時におけるメモリ１１３
．または１１４の選択は、制御信号発生器１１７により
行なわれる。即ち、制御信号発生器１１７はメモリ制御
器１１８を介してＲＧＢ各成分のメモリ１１３または１
１４を選択する信号を与える。また、これと同時に書き
込み用のクロック生成器１１５．アドレスカウンタ１１
６を介してデータを書き込むべきメモリ１１３ないし１
１４のアドレスが指定される。Ｂき込み時には、Ｒ，Ｇ
、Ｂ各成分につき、送られたデータをそのまま同時に害
き込むから、アドレス制御はＲ，Ｇ、Ｂ各成分につき共
通のクロック生成器１１５が用いられる。

一方、メモリ１１３ないし１１４からの読み出しは、前
述のように、波長ごとに異なるタイミング、速度で行な
う必要があるから、読み出し時のアドレス指定には、Ｒ
，Ｇ、Ｂ各成分につき独立したアドレスカウンタ１２１
Ｒ，１２１Ｇ。

１２１Ｂ、及び読み出し用のクロック生成器１２０Ｒ，
１２０Ｇ、１２０Ｂを用いる。各クロック生成器は制御
信号発生器１１７により、前述のような変調タイミング
が得られるように制御される。制御信号発生器１１７は
上記動作を行なう際、ビデオ信号源１０の出力する同期
信号に同期して処理を進める。

次に上記構成における動作につき説明する。

第５図は、第３図の書き込み及び読み出しタイミングを
実現するためのメモリ１１３，１１４の割り当てを示し
たものである。図示のように。

１つの水平走査期間では一方のメモリ１１３（１１４）
が書き込みに、また他方のメモリ１１４（１１３）が１
つ前の走査期間で書き込まれたデータの読み出しに用い
られる。読み出し期間には、第３図に関して説明したよ
うに、ＲｌＧ、Ｂ各成分につき異なった期間が設定され
る。

以りの構成により１水平走査期間で、ＲＧＢ各成分のメ
モリ１１３または１１４に各成分ごとにビデオ信号源の
水平走査データが格納されることになる。前記のように
、メモリからの読み出しタイミング及び読み出し速度、
即ち強度変調手段に対するデータ入力タイミング９入力
速度は、信号源の所定画素のＲ，Ｇ、Ｂ各成分の偏向角
が等しくなるよう調整される。即ち１強度変調手段に対
する入力データの時系列がＲ，Ｇ、Ｂ各成分ごとに色分
散に応じて変更される。

以上のようにして、変調手段に対する入力タイミングを
調節することで、信号源の所定画素のＲ，Ｇ、Ｂ強度酸
分を正しく反映させたＲ、Ｇ。

Ｂのレーザー光を出力媒体上の同一地点に投射すること
ができる。Ｗｔ視的には、信号源の同一画素のＲ，Ｇ、
Ｂ各成分は、同一時刻に出力媒体に到達しないが、その
時間的なずれは非常に短いため、出力媒体がスクリーン
である場合の出力画像の肉眼による観察、あるいは出力
媒体を感光フィルムとした際の露光には全く支障がない
。

上記実施例によれば、音響光学素子を用いることにより
高速な水平偏向を行なえ、しかも上記のように音響光学
素子特有の色分散による色ずれを完全に解消できるから
、動画などのカラー画像の出力処理も可能である。しか
も、水平偏向は高精度な機械的制御の必要がない音響光
学素子により行なうから、長期間にわたり、安定した水
平偏向走査が可能になる。垂直偏向に関しては、比較的
低速なミラー装置を用いており、偏向周波数に見あった
充分な精度と耐久性を確保することができる。

また、未実施例では色分散の影響を純電子的な構成によ
り、補正するようにしているから、従来の光学的な補正
法に比して低価格であり、正確かつ安定した色ずれ補正
が可能になる。しかも走査レーザー光の波長変更の必要
が生じた場合でも、その対応は極めて容易である。

なお、以上の構成は、音響光学素子により必然的に発生
する色分散のみでなく、発生条件が分っていれば他の光
学系その他により発生した一次元的な色分散の影響をも
除去できる。

［効　果］以上の説明から明らかなように、本発明によれば、光源
として複数波長のレーザー光を用い、これらレーザー光
を画像信号により強度変調した後、色分散の生じる偏向
手段により偏向させ、出力媒体を走査し、出力媒体上に
画像信号に対応した画像を出力するレーザー光走査装置
において、前記レーザー光の波長ごとに設けられた強度
変調手段に対し、偏向手段で発生する色分散に応じてレ
ーザー光の波長ごとに、時系列を異ならせた映像信号を
入力する電子処理手段を設け、偏向手段の色分散により
生じる出力媒体上の出力画像の空間系列における色ずれ
を補正する構成を採用しているので、出力画像に対する
偏向手段の色分散の、影響を完全に除去することが可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用したレーザー光走査装置の全体構
成を示したブロック図、第２図は音響光学素子の駆動超
音波周波数とＲＧＢ各成分の偏向角の関係を示した線図
、第３図はメモリを用いた色分散補正の原理を示した説
明図、第４図は第１図の処理装置の構成を示したブロッ
ク図、第５図は第４図のメモリの割り当てを示した説明
図、第６図は音響光学素子の動作原理を示した説明図、
第７図は音響光学素子による色分散の様子を示した説明
図である。ｌＯ・・・ビデオ信号源１１〜１３・・・レーザー光源１４・・・音響光学素子１７・・・ミラー装置　　　ＯＭ・・・出力媒体２１・
・・処理装置３１〜３３・・・光変調器１１３．１１４・・・メモリ１１５．１２０・・・クロック生成器１１７・・・制御信号発生器１１８・・・メモリ制御器１１６．１２１・・・アドレスカウンタ第６図帛７図 −「−糸完　、ν山　〔［二　：懸３　（自効１財１１
６１年　５Ｊ］１６１１シ＋ＩＦ詐庁長宮殿１、基件の表示１１／（Ｊｌｌ　６１年４￥詐願第８０２３７号２、発
１ｊＩの名称レーザー光走査装置３、補正をする者・１￥性との関係　　　４卵重出願人名　称　　興和株式会社４　、イ朋　　　　　　　　　　■覚Ｊ古　　０３　　
（２６８）　　２４８　１　　（（ＩＪ５　、７＋ｌｉ
正により増加する発明の数　　０６、補正の対象明細書の発明の詳細な説すＩの欄図面 ′、７．；、・。補正の内容１）明細書第１０頁第１２行「１の「偏向」を［偏向角
」に訂正する。２）同第１Ｏ頁第１６行１１のｒ色波長」を「各波長」
に訂ＩＦする。３）同第１３頁第８行ＩＩの「７〜５６」を「２５６」
に訂正する。４）図中、第１図及び第２図を別紙のように訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】

光源として複数波長のレーザー光を用い、これらレーザ
ー光を画像信号により強度変調した後、偏向手段により
偏向させ出力媒体を走査し、出力媒体上に画像信号に対
応した画像を出力するレーザー光走査装置において、前
記偏向手段に色分散の生じる偏向器を用い、レーザー光
の波長ごとに設けられた強度変調手段に対し、偏向手段
で発生する色分散に応じてレーザー光の波長ごとに時系
列を異ならせた画像信号を入力する電子処理手段を設け
、偏向手段の色分散により生じる出力媒体上の出力画像
の空間系列における色ずれを補正することを特徴とする
レーザー光走査装置。