(57)【要約】      （修正有）【課題】高価なＦ−シータレンズを使用することなく、製造過程を比較的簡単にし且つ製造コストを節減することが可能な、ビーム走査タイミングとビーム量の調節方法およびそれを用いた走査装置を提供する。【解決手段】平行光を発生するビーム発生処理手段と、被スキャニング体の走査ライン上に配列されるビームスポットの各区間において算出した走査周期およびビーム量に応じて、前記ビーム発生処理手段から走査されるビームを回折および変調させる光変調器の各ピクセルの駆動周期と回折量を制御する計算および制御手段と、前記計算および制御手段に応じて、前記ビーム発生処理手段から走査されるビームを回折および変調させて多数のビームを走査する回折および走査手段と、回折および変調された多数のビームを一定の速度で移動させてスキャニングする走査処理手段を提供する。【選択図】図３
2005352440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームを発生し、このビームを平行光に変形させて走査するビーム発生処理手段と、
被スキャニング体の走査ライン上に配列されるビームスポットの各区間における走査周期および走査ビーム量を計算して決定し、決定した走査周期およびビーム量に応じて、前記ビーム発生処理手段から走査されるビームを回折および変調させる光変調器の各ピクセルの駆動周期と回折量を制御する計算および制御手段と、
前記計算および制御手段による各ピクセルの駆動周期および回折量の制御に応じて、前記ビーム発生処理手段から走査されるビームを回折および変調させて多数のビームを走査する回折および走査手段と、
前記回折および走査手段によって回折および変調された多数のビームを一定の速度で移動させてスキャニングする走査処理手段とを含む走査装置。
【請求項２】
前記ビーム発生処理手段が、
レーザビームを発生するための光源と、
前記光源から走査されたレーザビームを平行光に変更させるための少なくとも一つの平行光レンズとを含む請求項１記載の走査装置。
【請求項３】
前記計算および制御手段が、
前記被スキャニング体の走査ライン上に配列されるビームスポットの各区間における走査周期および走査ビーム量を計算して決定する走査周期およびビーム量決定部と、
前記走査周期およびビーム量決定部によって決定されたビームスポットの走査周期およびビーム量に応じて前記光変調器の各ピクセルの駆動周期および回折量を制御する制御部とを含む請求項１記載の走査装置。
【請求項４】
前記回折および走査手段が、
前記計算および制御手段による各ピクセルの駆動周期および回折量の制御に応じて、前記ビーム発生処理手段から走査されるビームを回折および変調させて多数のビームを出力する前記光変調器と、
前記光変調器によって回折および変調されて出力される多数の回折ビームを前記走査処理手段の現在反射面に集束させるための少なくとも一つのレンズとを含む請求項１記載の走査装置。
【請求項５】
前記走査処理手段が、
前記光変調器によって回折および変調された多数の回折ビームを一定の速度で移動させて反射する回転ミラーと、
前記回転ミラーによって反射される多数の回折ビームを前記被スキャニング体に集束させるためのフォーカシングレンズとを含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の走査装置。
【請求項６】
前記回転ミラーが、回転モータによって回転するポリゴンミラーであることを特徴とする請求項５記載の走査装置。
【請求項７】
前記ポリゴンミラーが、前記回折および走査手段から出力される多数の回折ビームを移動させてスキャニングすることを特徴とする請求項６記載の走査装置。
【請求項８】
回転ミラーの初期回転角量θ値と被スキャニング体の走査面上のビーム線速度ｖを計算し、走査面上にｘ軸に配列されるビームスポット間の間隔Δｘが設定されると、前記設定された値を計算式に利用する所定のプログラムによって、隣接したビームスポット間の走査時間差Δｔを計算する第１段階と、
前記第１段階における走査時間差Δｔが計算されると、前記回転ミラーの等角速度Ωを用いて、前記計算した走査時間差Δｔの間の前記回転ミラーの回転角量Δθを計算する第２段階と、
前記第１段階で設定された回転角量θ値を、前記第２段階で計算した回転角量Δθに更新した後、更新した回転角量Δθを用いて新しいビームスポット間の走査時間差Δｔを計算する第３段階とを備えるが、
前記第１〜第３段階の過程を繰り返し行うことにより、走査面上に配列されるビームスポット間のサンプリング時間間隔を計算して記憶することを特徴とする走査装置における走査周期調節方法。
【請求項９】
前記第３段階において、ビームスポット間の走査時間差Δｔが、Δｘ／Ω＊１／ｖにより計算され、ｖは走査面上のビームの線速度であり、Δｘはビームスポット間の間隔であり、Ωは回転ミラー２４０の等角速度である請求項８記載の走査周期調節方法。
【請求項１０】
前記計算されたビームスポット間のサンプリング時間間隔に応じて光変調器の各ピクセルの駆動周期を制御することを特徴とする請求項８または９記載の走査周期調節方法。
【請求項１１】
所定のプログラムによって、隣接したビームスポット間のサンプリング時間間隔Δｔを計算した後、計算したΔｔのうち最も短いビームスポット間の走査時間差Δｔｍｉｎを決定する第１段階と、
前記計算したビームスポット間のサンプリング時間間隔Δｔで前記Δｔｍｉｎを割ってビームスポット配列の各区間における時間加重値Ｒを計算する第２段階と、
前記計算した時間加重値Ｒに光源からのビームエネルギーの最大値Ｐｍａｘを掛けて、走査面上にスポットを形成する各ビームの回折量Ｐを決定する第３段階とを含む走査装置におけるビーム量調節方法。
【請求項１２】
前記決定した各ビームの回折量に応じて光変調器の各ピクセルの段差を制御することを特徴とする請求項１１記載のビーム量調節方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビーム走査タイミングとビーム量の調節方法およびそれを用いた走査装置に関し、特に、プリンタのドラムやプロジェクションテレビジョンのモニターなどにビームを走査する際、回折ビームの走査タイミングおよびビーム量を自動調節することが可能な方法およびそれを用いた走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光信号処理は、データ量が多くて実時間処理が不可能な既存のデジタル情報処理とは異なり、高速性、並列処理能力および大容量の情報処理の利点を持っており、空間光変調理論を用いて、二進位相フィルタの設計および製作、光論理ゲート、光増幅器、映像処理技法、光素子、光変調器などの研究が行われている。この中でも、光変調器は光メモリ、光ディスプレイ、プリンタ、光インタコネクションおよびホログラムなどの分野に用いられている。この光変調器を用いた光ビームスキャニング装置の研究開発が行われつつある。
【０００３】
この種の光ビームスキャニング装置は、画像形成装置、例えばレーザプリンタ、ＬＥＤプリンタ、電子写真複写機およびワードプロセッサなどで光ビームをスキャニングして光ビームを感光媒体にスポットさせることにより画像イメージを結像させる役割を果たす。
【０００４】
最近は、プロジェクション(Projection)テレビジョンなどの開発に伴って、映像ディスプレイにビームを走査する手段として光ビームスキャニング装置が用いられている。
【０００５】
このような光ビームスキャニング装置に必ずしも光変調器が採用されるのではない。例えば、図１に示した従来の光ビームスキャニング装置は光変調器を備えていない。これについてのより詳細な構成説明は次の通りである。
【０００６】
図１を参照すると、従来の光ビームスキャニング装置は、光源１１０、制御部１２０、レンズ１３０、回転ミラー１４０、Ｆ−シータ(F-theta)レンズ１５０、フォーカシングレンズ１６０および水平同期信号センサ１７０から構成される。
【０００７】
光源１１０は、レーザビームを発生するレーザまたはレーザダイオードで実現でき、制御部１２０の駆動制御に応じてオン／オフされてレーザビームを発生する。
【０００８】
制御部１２０は、水平同期信号センサ１７０からのビーム走査に対するタイミング値を入力して光源１１０のオン／オフおよび回転ミラー１４０の駆動を制御する。
【０００９】
レンズ１３０は、光源１１０から発生するレーザビームを回転ミラー１４０の回転軸方向に集束させる。
【００１０】
回転ミラー１４０は、制御部１２０の駆動制御に応じてオン／オフされ、駆動の際に予め設定された回転速度で一定に回転する。このような回転ミラー１４０は、多角形の形状をしており、回転時に各面を介して入射ビームを反射させる。この際、回転ミラー１４０の一面から反射されるビームは、一定間隔のスポット配列を形成させながら被スキャニング体１８０に走査されるが、このスポット配列は、被スキャニング体１８０の横断線上に一列に形成される。現在反射面の次の面によって反射されるビームもやはり被スキャニング体１８０の横断線上に一定間隔のスポット配列を形成させるが、この際、ビームのスポット配列は以前面によって反射されたビームのスポット配列と一定の間隔で離れてその下部に位置する。これにより、回転ミラー１４０の各面によって反射されるビームのスポット配列は被スキャニング体１８０上に縦と横に形成される。
【００１１】
回転ミラー１４０は、回転可能なモータ（図示せず）を備えており、このモータによって回転しながら、レンズ１３０を介して走査されるビームを被スキャニング体１８０の方向に反射する。このような回転ミラー１４０はポリゴンミラー(Polygon Mirror)またはガルバーニミラー(Galvano Mirror)で実現できる。
【００１２】
前記ポリゴンミラーが回転ミラー１４０として用いられる場合、前記ポリゴンミラーはレンズ１３０を介して走査されるビームを一定の速度で移動させるという特徴がある。
【００１３】
前記ガルバーニミラーが回転ミラー１４０として採用される場合、前記ガルバーニミラーはレンズ１３０を介して走査されるビームを非等線速度で移動させるという特徴がある。
【００１４】
Ｆ−シータ(F-theta)レンズ１５０は、回転ミラー１４０によって反射されるビームを被スキャニング体１８０に走査させるが、回転ミラー１４０の現在反射面と被スキャニング体１８０の走査面間の走査距離を一定にして被スキャニング体１８０上の走査線速度を一定に保たせることにより、ビームスポットの配列間隔を一定に調節する。このようなＦ−シータレンズ１５０の有無に応じて、被スキャニング体１８０上に形成されるビームスポットの配列間隔が変化する。その例を挙げると、図２ａおよび図２ｂに示されている通りである。
【００１５】
図２ａはＦ−シータレンズ１５０が従来の光ビームスキャニング装置に備えられた場合に被スキャニング体１８０上に形成されるビームスポットの配列状態を示すもので、その間隔が一定であることを示している。
【００１６】
図２ｂはＦ−シータレンズ１５０が従来の光ビームスキャニング装置に備えられていない場合に被スキャニング体１８０上に形成されるビームスポットの配列状態を示すもので、その間隔が不規則であることを示している。
【００１７】
フォーカシングレンズ１６０は、Ｆ−シータレンズ１５０を介して走査されるビームを集束させて被スキャニング体１８０に走査する。
【００１８】
水平同期信号センサ１７０は、回転ミラー１４０によって反射されるビームスポットのうちプリントや映像ディスプレイなどの開始を知らせる基準ビームスポットを受光した後、受光時から回転ミラー１４０の現在反射面によるビーム走査時間をタイミングし、タイミング値を制御部１２０へ出力する。この際、水平同期信号センサ１７０は、回転ミラー１４０の現在面の次の面から反射される基準ビームスポットを受光するまでビーム走査時間をタイミングする。
【００１９】
なお、特許文献１には、光軸に対して一定の屈折率を有して、ポリゴンミラー１５０で反射された等速度の光を主走査方向に屈折させて、これによってポリゴンミラー１５０で反射された光の収差を補正して感光ドラム１７０上へ誘導して画像データを決像させるＦ−シータ(F-theta)レンズ１６０に関するものが記載されている。
【００２０】
上述した従来の光ビームスキャニング装置の場合、被スキャニング体上のビームスポット配列の間隔を一定に保たせるために、Ｆ−シータ(F-theta)レンズを採用しているが、このＦ−シータレンズは、加工および設計上の難しさによって開発時間が多くかかり、その製造コストが高いという問題点があった。
【００２１】
光変調器を備える従来の光ビームスキャニング装置の場合にも、Ｆ−シータレンズを用いてビームスポット配列の間隔を一定に保たせているが、この製品も、前述と同様に、Ｆ−シータレンズによって製造コストが高いという問題点があった。
【００２２】
【特許文献１】大韓民国特許公開第２００４−００２２３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は、かかる問題点を解決するためのもので、その目的は、被スキャニング体に走査される回折ビームの走査タイミングを自動調節し、走査面上に走査されるビームスポットの間隔を一定に保たせることが可能なビーム走査タイミング調節方法およびそれを用いた走査装置を提供することにある。
【００２４】
本発明の他の目的は、高価のＦ−シータレンズを使用することなく回折ビームの走査タイミングを自動調節して、被スキャニング体上に走査されるビームスポットの間隔を一定に保たせることにより、製造コストを節減することが可能なビーム走査タイミングの調節方法およびそれを用いた走査装置を提供することにある。
【００２５】
本発明のさらに他の目的は、光変調器の各ピクセルの回折量を自動調節することにより、走査面上に走査されるビームエネルギーの分布を均一にすることが可能なビーム量の調節方法およびそれを用いた走査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記目的を達成するための本発明は、ビームを発生し、このビームを平行光に変形させて走査するビーム発生処理手段と、被スキャニング体の走査ライン上に配列されるビームスポットの各区間における走査周期および走査ビーム量を計算して決定し、決定した走査周期およびビーム量に応じて、前記ビーム発生処理手段から走査されるビームを回折および変調させる光変調器の各ピクセルの駆動周期と回折量を制御する計算および制御手段と、前記計算および制御手段による各ピクセルの駆動周期および回折量の制御に応じて、前記ビーム発生処理手段から走査されるビームを回折および変調させて多数のビームを走査する回折および走査手段と、前記回折および走査手段によって回折および変調された多数のビームを一定の速度で移動させてスキャニングする走査処理手段とを含む、走査装置を提供する。
【００２７】
また、本発明は、回転ミラーの初期回転角量θ値と被スキャニング体の走査面上のビーム線速度ｖを計算し、走査面上にｘ軸に配列されるビームスポット間の間隔Δｘが設定されると、前記設定された値を計算式に利用する所定のプログラムによって、隣接したビームスポット間の走査時間差Δｔを計算する第１段階と、前記第１段階における走査時間差Δｔが計算されると、前記回転ミラーの等角速度Ωを用いて、前記計算した走査時間差Δｔの間の前記回転ミラーの回転角量Δθを計算する第２段階と、前記第１段階で設定された回転角量θ値を、前記第２段階で計算した回転角量Δθに更新した後、更新した回転角量Δθを用いて新しいビームスポット間の走査時間差Δｔを計算する第３段階とを備えるが、前記第１〜第３段階の過程を繰り返し行い、走査面上に配列されるビームスポット間のサンプリング時間間隔を計算して記憶する、走査装置における走査周期調節方法を提供する。
【００２８】
また、本発明は、所定のプログラムによって、隣接したビームスポット間のサンプリング時間間隔Δｔを計算した後、計算したΔｔのうち最も短いビームスポット間の走査時間差Δｔｍｉｎを決定する第１段階と、前記計算したビームスポット間のサンプリング時間間隔Δｔで前記Δｔｍｉｎを割ってビームスポット配列の各区間における時間加重値Ｒを計算する第２段階と、前記計算した時間加重値Ｒに光源からのビームエネルギーの最大値Ｐｍａｘを掛けて、走査面上にスポットを形成する各ビームの回折量Ｐを決定する第３段階とを含む、走査装置におけるビーム量調節方法を提供する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明は、高価のＦ−シータレンズを使用することなく発光タイミングおよびビーム量を自動調節して、被スキャニング体上に走査されるビームスポットの間隔を一定に保たせ、ビームエネルギーの分布を均一にすることにより、製造過程を比較的簡単にし且つ製造コストを節減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付図面に基づいて本発明の好適な実施例を詳細に説明する。
【００３１】
図３は本発明の一実施例に係るビーム走査タイミングおよびビーム量の調節方法を用いた走査装置の構成図である。
【００３２】
図３を参照すると、本発明の走査装置は、レーザビームを発生するための光源２１０と、光源２１０から走査されたレーザビームを平行光に変更させるための少なくとも一つの平行光レンズ２２０と、少なくとも一つの平行光レンズ２２０を介して平行光に変形されたレーザビームを回折および変調させてＮ（Ｎは自然数）本の多数のビームを出力する光変調器２３０と、光変調器２３０から出力される多数の回折ビームを非等線速度または等線速度で移動させてスキャニングする回転ミラー(Rotating Mirror)２４０と、光変調器２３０によって回折および変調されて出力される多数の回折ビームを回転ミラー２４０の現在反射面に集束させるための少なくとも一つのレンズ２５０と、回転ミラー２４０によって反射される多数の回折ビームを被スキャニング体２０１に集束させるためのフォーカシングレンズ２６０と、被スキャニング体２０１の走査ライン上に配列されるビームスポットの各区間における走査周期および走査ビーム量を計算して決定する走査周期およびビーム量決定部２７０と、走査周期およびビーム量決定部２７０によって決定されたビームスポットの走査周期およびビーム量に応じて光変調器２３０の各ピクセルの駆動周期および回折量を制御する制御部２８０とを備える。
【００３３】
本発明は、フォーカシングレンズ２６０を介して被スキャニング体２０１に走査されるビームスポットの中でも基準ビームスポットを受光し、受光時からビーム走査時間をタイミングしてタイミング値を出力する水平同期信号センサ２７０をさらに含む。何よりも、本発明に係る走査装置がプリンタに適用される場合、水平同期信号センサ２９０は走査装置に備えられる。
【００３４】
光源２１０は、レーザビームを発生するレーザまたはレーザダイオードＬＤなどで実現できる。ここで、光源２１０としてのレーザダイオードは比較的低い出力を有するが、これは、同時に多数本のビームを走査するので、単一ピクセルに対しては露光に必要なレーザダイオードの走査時間を長く許容することができるためである。
少なくとも一つの平行光レンズ２２０は光源２１０と光変調器２３０との間に配置されるが、平行光レンズ２２０が２つ以上採用される場合、多数の平行光レンズ２２０は一定の間隔で離れて配列される。
【００３５】
光変調器２３０は、最小２ピクセルから、光学系が許容する限り最大数百〜数千ピクセルまで同時制御が可能である。
【００３６】
また、光変調器２３０は、アナログでピクセルを制御することができるため、プリンタおよびディスプレイ製品への適用の際にグレイ(Gray)コントロールが可能である。この際、用いられる光学レンズおよび光投射距離を光変調器２３０が制御することにより、該当スポットに対するサイズおよびスポット間の間隔を制御することができる。
【００３７】
回転ミラー２４０は、回転可能なモータ（図示せず）を備えており、このモータによって回転しながら多数の回折ビームを走査する。このような回転ミラー２４０は、ポリゴンミラーまたはガルバーニミラーで実現できる。
【００３８】
前記ポリゴンミラーが回転ミラー２４０として採用される場合、前記ポリゴンミラーは、光変調器２３０から出力される多数の回折ビームを等線速度で移動させるという特徴がある。この際、フォーカシングレンズ２６０は、前記ポリゴンミラーで反射された多数の回折ビームを集束させて主走査方向に偏向させる。
【００３９】
前記ガルバーニミラーが回転ミラー２４０として採用される場合、前記ガルバーニミラーは、光変調器２３０から出力される多数の回折ビームを非等線速度で移動させるという特徴がある。この際、フォーカシングレンズ２６０は、前記ガルバーニミラーで反射された非等角速度の多数の回折ビームを集束させて主走査方向に偏向させる。
【００４０】
少なくとも一つのレンズ２５０は、光変調器２３０と回転ミラー２４０との間に配置される。レンズ２５０が２つ以上配置される場合、多数のレンズ２５０は一定の間隔で離れて配列される。
【００４１】
このような回転ミラー２４０は、制御部２９０の駆動制御に応じてオン／オフされ、駆動の際に予め設定された回転速度で一定に回転する。このような回転ミラー２４０は、多角形の形状をしており、回転の際に各面を介して入射ビームを反射させる。この際、回転ミラー２４０の一面から反射されるビームは、一定間隔のスポット配列を形成させ、被スキャニング体２０１に走査されるが、このスポット配列は、被スキャニング体２０１の横断線上に一列に形成される。現在反射面の次の面によって反射されるビームもやはり被スキャニング体２０１の横断線上に一定間隔のスポット配列を形成させるが、この際、ビームのスポット配列は以前面によって反射されたビームのスポット配列と一定の間隔で離れてその下部に位置する。これにより、回転ミラー２４０の各面によって反射されるビームのスポット配列は、被スキャニング体２０１上に縦と横に形成される。
【００４２】
水平同期信号センサ２９０は、回転ミラー２４０によって反射されるビームスポットの中でも、プリントや映像ディスプレイなどの開始を知らせる基準ビームスポットを受光した後、受光時から回転ミラー２４０の現在反射面によるビーム走査時間をタイミングしてタイミング値を制御部２９０へ出力する。この際、水平同期信号センサ２９０は、回転ミラー２４０の現在反射面の次の面から反射される基準ビームスポットを受光するまでビーム走査時間をタイミングし、このタイミング値を制御部２８０へ出力する。
【００４３】
このように、水平同期信号センサ２９０によって算出された現在水平走査ラインのタイミング値が制御部２８０に入力されると、制御部２８０は、このタイミング値の間、光変調器２３０を駆動させて被スキャニング体２０１の現在水平走査ラインにビームスポットが走査されるようにする。
【００４４】
このようなビームの水平走査過程で、水平同期信号センサ２９０によって算出されたタイミング値に相当する現在水平走査ラインの走査時間が経過した後、現在水平走査ラインの垂直下部に走査されるべき基準ビームスポットが水平同期信号センサ２９０に受光されなければ、水平同期信号センサ２９０は新しい水平走査ラインの走査時間をタイミングせず、結局、制御部２８０には新しいビームの水平走査のためのタイミング値が入力されない。これにより、制御部２８０は光変調器２３０の駆動を中止させる。
【００４５】
図４は本発明に係る走査装置に備えられる走査周期およびビーム量決定部の計算過程を説明するための例示図である。図４を参照して走査周期およびビーム量の計算過程をより具体的に説明する。
【００４６】
まず、下記数式で与えられた変数を定義すると、次の通りである。
【００４７】
図４を参照すると、ｘは回転ミラー２４０の回転軸ＣＴ１を水平に通る水平軸である。ｙは回転ミラー２４０の回転軸ＣＴ１を垂直に通る垂直軸である。ｒは回転ミラー２４０の回転軸ＣＴ１から反射面ＲＦの中央点ＣＴ２までの距離である。θは、回転ミラー２４０の回転軸ＣＴ１から反射面ＲＦの中央点ＣＴ２まで直線で連結する場合、この直線とｘ軸とが成す角度である。ｄはｘ軸と被スキャニング体２０１の走査面間の直線距離である。Ωは回転ミラー２４０の等角速度である。ｎは、ｙ軸の座標点であって、光変調器２３０の発光部分と水平方向に一致する座標値である。φは、光変調器２３０から発生する入射ビームが回転ミラー２４０の反射点ＲＰによって反射される場合、反射点ＲＰを水平に通る水平線と光変調器２３０から入射するビームとが成す角度である。ｍは、ｘ軸の座標点であって、光変調器２３０の発光部分と垂直方向に一致する座標値である。
【００４８】
回転ミラー２４０の現在反射面ＲＦにおけるビーム走査に対する平面方程式は、次の数式１および数式２で表わされる。
【００４９】
Ｆ１（ｘ、ｙ、ｒ、θ）＝０            （数式１）
ｘｃｏｓθ＋ｙｓｉｎθ＝ｒ            （数式２）
【００５０】
光変調器２３０から回転ミラー２４０の反射点ＲＰに入射するビームの直線方程式は、次の数式３および数式４で表わされる。
【００５１】
Ｆ２（ｘ、ｙ、ｎ、ｍ、φ）＝０        （数式３）
ｙ＝ｔａｎφｘ＋ｎ−ｍｔａｎφ        （数式４）
【００５２】
回転ミラー２４０の現在反射面ＲＦ上の反射点ＲＰから反射されるビームの直線方程式は、次の数式５および数式６で表わされる。
【００５３】
Ｆ３（ｘ、ｙ、ｎ、ｍ、ｒ、φ）＝０        （数式５）
ｘ＝（ｒ−ｎｓｉｎθ）／ｃｏｓθ＋（ｙ−ｎ）ｃｏｔ２θ      （数式６）
【００５４】
回転ミラー２４０の現在反射面ＲＦから反射されたビームが被スキャニング体２０１に走査される場合、走査面上のビームの軌跡は、次の数式７および数式８で表わされる。
【００５５】
ｘ＝Ｆ４（ｎ、ｍ、ｒ、ｄ、θ、φ）        （数式７）
ｘ＝（ｒ−ｎｓｉｎθ）／ｃｏｓθ＋（ｄ−ｎ）ｃｏｔ２θ      （数式８）
【００５６】
回転ミラー２４０が回転しながら反射面を介して反射させたビームが被スキャニング体２０１に走査されるので、走査面上にｘ軸方向に走査されるビームは線速度を有するが、この際、走査面上のビームの線速度ｖは次の数式９で表わされる。
【００５７】
ｖ＝ｄＦ４／ｄｔ＝ｄＦ４／ｄθ＊ｄθ／ｄｔ＝ｄＦ４／ｄθ＊Ω    （数式９）
ここで、「ｄθ／ｄｔ」は回転ミラーの等角速度Ωである。
【００５８】
前記数式から分かるように、被スキャニング体２０１の走査面上に走査されるビームの線速度ｖが異なるため、図２ｂに示すように、ビームスポット間の間隔が不均一に発生する。勿論、従来の走査装置の場合、ビームの線速度の変化によってビームスポットの間に発生する不均一性をＦ−シータレンズを用いて解決した。
【００５９】
ところが、Ｆ−シータレンズは製造期間が長くかかり且つ製造コストが高い。このため、本発明では、Ｆ−シータレンズを用いることなく、次の方式を用いてビームスポット間の間隔を均一に一致させようとする。
【００６０】
図５は本発明に係る走査装置におけるビーム走査タイミングの計算過程を示す流れ図である。
【００６１】
まず、製造者が初期θ値を設定する（Ｓ５０１）。次に、製造者は、前記数式９を実行する所定のプログラムにこの初期θ値を代入して走査面上のビームの線速度ｖを計算する（Ｓ５０２）。
【００６２】
このように、初期θ値と走査面上のビームの線速度ｖが決定され、走査面上にｘ軸に配列されるビームスポット間の間隔Δｘが製造者によって定められると、走査周期およびビーム量決定部２７０は、所定のプログラムによって次の数式１０および数式１１を実行させ、隣接したビームスポット間の走査時間差Δｔを計算する（Ｓ５０３）。ここで、Δｘは隣接したビームスポット間のｘ軸座標距離であり、Δｔは走査面上に走査されるビームが一定の線速を有するためのサンプリング時間間隔である。
【００６３】
Δｘ＝ｄｘ／ｄθ＊ｄθ／ｄｔ＊Δｔ        （数式１０）
ここで、「ｄｘ／ｄθ」はθに対するｘの微分値であり、「ｄθ／ｄｔ」は時間ｔに対するθの微分値である。
【００６４】
Δｔ＝Δｘ／Ω＊１／ｖ          （数式１１）
式中、１／ｖは次の数式１２で表わされる。
【００６５】
１／ｖ＝ｄθ／ｄｘ              （数式１２）
【００６６】
このような過程によって、隣接したビームスポット間の走査時間差Δｔが計算されると、走査周期およびビーム量決定部２７０は、回転ミラー２４０の等角速度Ωを用いて計算されたΔｔの間の回転ミラー２４０の回転角量Δθを計算する（Ｓ５０４）。
【００６７】
このように回転角量Δθが決定されると、走査周期およびビーム量決定部２７０は、設定されたθ値を更新した後（Ｓ５０５）、更新された回転角量Δθを前記数式１０および数式１１に代入して新しいビームスポット間の走査時間差Δｔを計算する。
【００６８】
このような過程を繰り返し行うことにより、走査周期およびビーム量決定部２７０は、被スキャニング体２０１の走査面上に走査されるビームが一定の線速を有するためのサンプリング時間間隔Δｔを計算する。
【００６９】
このように計算されたサンプリング時間間隔Δｔは、走査面上のビームスポット配列の各区間に応じて長く或いは短くなるが、この際、ビームスポット配列の各区間によるサンプリング時間間隔Δｔの変化は図６に示したようである。
【００７０】
図６に示すように、サンプリング時間間隔Δｔは、ビーム走査の開始点である基準ビームスポットから中間部分に位置したビームスポットまで漸次長くなった後、この中間部分のビームスポットから最後のビームスポットまで漸次短くなる。
【００７１】
このような時間変化を持つようにサンプリング時間間隔Δｔが決定される理由は、図２ｂに示すようにＦ−シータレンズがない場合、基準ビームスポットからビームスポット配列の中間部分に行くほど、隣接したビームスポット間の間隔Δｘが漸次狭くなった後、中間部分から最後のビームスポットに行くほどビームスポット間の間隔Δｘが漸次広くなるためである。実際、Ｆ−シータレンズがない場合でも、走査面上のビームスポット配列の初め部分と終わり部分に位置したビームスポットの間隔は正常的に形成される。
【００７２】
このように、走査周期およびビーム量決定部２７０がサンプリング時間間隔Δｔを計算して記憶していると、制御部２８０はこのΔｔを読み取って記憶する。この状態で被スキャニング体２０１にビームを走査する場合、制御部２８０は記憶されたサンプリング時間間隔Δｔに応じて光変調器２３の各ピクセルを駆動させる。
【００７３】
例えば、走査面上のビームスポット配列の初め部分に隣接して走査されるビームスポットを回折させるためのピクセル間の駆動時間差Δｔが０.１秒となるように、制御部２８０が光変調器２３０のピクセル駆動を制御すると、走査面上のビームスポット配列の中間部分に隣接して走査されるビームスポットを回折させるためのピクセル間の駆動時間差Δｔが１秒となるように、制御部２８０は光変調器２３０のピクセル駆動を制御する。この場合、走査面上のビームスポット配列の終わり部分に隣接して走査されるビームスポットを回折させるためのピクセル間の駆動時間差Δｔが０.１秒となるように、制御部２８０は光変調器２３０のピクセル駆動を制御する。
【００７４】
このようにピクセルが制御される場合、走査面上のビームスポット配列の初め部分から中間部分に行くほど、隣接して走査されるビームスポットを回折させるためのピクセル間の駆動時間差Δｔは、０.１秒〜１秒の範囲内で漸次大きくなり、逆に走査面上のビームスポット配列の中間部分から終わり部分に行くほど、隣接して走査されるビームスポットを回折させるためのピクセル間の駆動時間差Δｔは、０.１秒〜１秒の範囲内で漸次小さくなる。
【００７５】
しかし、上述したように光変調器２３０の各ピクセル間の駆動時間差を差等を設けて制御すると、走査面上の各ビームのスポットに走査される時間がそれぞれ異なるため、プリンタや映像ディスプレイの場合、それぞれ印刷濃度または解像度が異なるという問題点が発生する。
【００７６】
プリンタの場合を例として挙げると、走査面上のビームスポット間の走査時間差Δｔが大きくなるほど、ビームスポット配列の中の特定のビームスポットの走査時間が長くなって、そのビームスポットに走査されるビーム量が多くなり、これにより該当部分の印刷濃度が濃くなる。すなわち、ビームスポットの走査時間が短くなるほど、そのビームスポットに走査されるビーム量が少なくなるため、該当部分の印刷濃度が相対的に薄くなる。
このような問題点を解決するために、本発明では、走査面上のビームスポット間の走査時間差Δｔに応じて次のようにビーム量を調節する。
【００７７】
図７は本発明に係る走査装置におけるビーム量の計算過程を示す流れ図である。
【００７８】
図７を参照すると、まず、走査周期およびビーム量決定部２７０は、前記数式１１を実行させて計算したΔｔのうち最も短いビームスポット間の走査時間差Δｔｍｉｎを決定する（Ｓ７０１）。
【００７９】
その後、走査周期およびビーム量決定部２７０は、次の数式１３の如く、ビームスポット配列の各区間別ΔｔでΔｔｍｉｎを割って各区間における時間加重値Ｒを計算する（Ｓ７０２）。
【００８０】
Ｒ＝Δｔｍｉｎ／Δｔ          （数式１３）
ここで、走査周期およびビーム量決定部２７０は、次の数式１４の如く、ビームスポット配列の各区間における時間荷重値Ｒに光源２１０からのビームエネルギーの最大値Ｐｍａｘを掛けて、走査面上にスポットを形成する各ビームの回折量Ｐを決定する（Ｓ７０３）。
【００８１】
Ｐ＝Ｒ＊Ｐｍａｘ          （数式１４）
ここで、Ｐｍａｘは光源の最大出力値である。
【００８２】
このように、走査面上に走査されるビームの回折量が決定されると、走査周期およびビーム量決定部２７０は、光変調器２３０の各ピクセルの回折量Ｐを記憶し、制御部２８０は、この回折量Ｐを読み取って記憶する。この状態で被スキャニング体２０１にビームを走査する場合、制御部２８０は、記憶された回折量Ｐに応じて光変調器２３０の各ピクセルの回折量を調節する。ここで、光変調器２３の各ピクセルの回折量は、段差がλ／４のときに最大となる。すなわち、段差がλ／４以下に行くほど、各ピクセルの回折量は減少する。
【００８３】
このような各ピクセルの段差は、駆動電圧の大きさに比例して大きく或いは小さくなるので、制御部２８０は、記憶された各ピクセルの回折量Ｐに応じて、該当ピクセルに印加される電圧の大きさを制御する。
【００８４】
例えば、走査面上のビームスポット配列の初め部分に位置するビームスポットには、比較的短い時間にビームが走査されるため、制御部２８０は、該当ピクセルの回折量が最大となるように高電圧を印加し、逆に走査面上のビームスポット配列の中間部分に位置するビームスポットには比較的長い時間にビームが走査されるため、制御部２８０は、該当ピクセルの回折量が最小となるように低電圧を印加する。
【００８５】
このような過程によって調節される光変調器２３０の各ピクセルの回折量の変化状態は図８に示すようである。
【００８６】
図８に示すように、走査面上のビームスポット配列の初め部分と終わり部分に位置するビームスポットには、比較的短い時間にビームが走査されるため、該当ピクセルの回折量が多くなり、ビームスポット配列の中間部分に行くほどビームの走査時間が長くなるため、該当ピクセルの回折量が少なくなる。
【００８７】
前述したように、制御部２８０は、各ピクセルの回折量を制御することにより、図９に示すように、走査面上に走査されるビームエネルギーを均一にする。
【００８８】
本発明の技術思想は前記の好適な実施例によって具体的に述べられたが、これらの実施例は本発明を説明するためのもので、制限するものではないことに注意すべきである。また、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の技術思想の範囲から逸脱することなく様々な実施が可能であることを理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】従来の光ビームスキャニング装置の構成図である。
【図２ａ】従来の光ビームスキャニング装置によって走査されたビームスポットの配列状態を示す前面図である。
【図２ｂ】従来の光ビームスキャニング装置によって走査されたビームスポットの配列状態を示す前面図である。
【図３】本発明の一実施例に係るビーム走査タイミングおよびビーム量の調節方法を用いた走査装置の構成図である。
【図４】本発明に係る走査装置に備えられる走査周期およびビーム量決定部の計算過程を説明するための例示図である。
【図５】本発明に係る走査装置におけるビーム走査タイミングの計算過程を示す流れ図である。
【図６】本発明に係る走査装置に適用される光変調器の各ピクセルの駆動周期を示す例示図である。
【図７】本発明に係る走査装置におけるビーム量の計算過程を示す流れ図である。
【図８】本発明に係る走査装置に適用される光変調器の各ピクセルの回折量を示す例示図である。
【図９】本発明に係る走査装置によって走査されるビームエネルギーの分布図である。
【符号の説明】
【００９０】
２１０    光源
２２０    平行光レンズ
２３０    光変調器
２４０    回転ミラー
２５０    レンズ
２６０    フォーカシングレンズ
２７０    走査周期およびビーム量決定部
２８０    制御部
２９０    水平同期信号センサ
【図１】
2005352440.tif 000003
【図２ａ】
2005352440.tif 000004
【図２ｂ】
2005352440.tif 000005
【図３】
2005352440.tif 000006
【図４】
2005352440.tif 000007
【図５】
2005352440.tif 000008
【図６】
2005352440.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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