(57)【要約】 【課題】   ２つのレーザ光源と１つのポリゴンミラーを用いてＸ、Ｙ両方向のラインを発生させ、その両ラインで同一結像面上を走査できるようにする。【解決手段】   １つのポリゴンミラーに２つのレーザ光源からの光束を当て、その一方の反射光束で結像面上の主走査方向の走査を、他方の光束で副走査方向の走査を行う第１と第２の光学部を設ける。両光学部には形状変換部を収容し、ポリゴンミラーからの反射光束を受けたとき、その反射光束光点をＹ型ラインに変換する。更に第２光学部には方向転換部を収容して前記Ｙ型ラインをＸ型ラインに方向転換する。そして前記第１光学部でＹ型ラインに変換した光束で結像面の主走査方向を、第２光学部でＹ型ラインからＸ型ラインに転換した光束で結像面の副走査方向を走査する。   【選択図】    図１  
2005189377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１レーザ光源からの光束と、第２レーザ光源からの光束をｎ個の反射面を持つポリゴンミラーに当て、それぞれの反射光束が対応する第１、第２光学部を経て同一結像面上の主走査方向と副走査方向を走査する走査光学系を構成し、前記第１、第２光学部には、前記ポリゴンミラーからの主走査方向に移動する反射光束を受けたとき、その反射光束光点を副走査方向の向きとしたＹ型ラインに形状変換する形状変換部を収容し、前記第２光学部には、前記ポリゴンミラーからの主走査方向に移動する反射光束を受けたとき、その反射光束の進行方向を９０度垂直方向に方向転換し、さらにその光束を水平方向に９０度方向転換して、その移動方向を副走査方向とする方向転換部を収容し、前記第１光学部の形状変換部でＹ型ラインに変換した光束で結像面上の主走査方向を、第２光学部の形状変換部でＹ型ラインに変換した光束を方向転換部でＸ型ラインに方向転換して前記結像面上の副走査方向を、ポリゴンミラーの回転に応じてそれぞれ走査するようにしたことを特徴とするレーザ走査装置。
【請求項２】
第１レーザ光源からの光束と、第２レーザ光源からの光束をｎ個の反射面を持つポリゴンミラーに当て、それぞれの反射光束が対応する第１、第２光学部を経て同一結像面上の主走査と副走査方向を走査する走査光学系を構成し、前記第１光学部には、前記ポリゴンミラーからの主走査方向に移動する反射光束を受けたとき、その反射光束光点を副走査方向の向きとしたＹ型ラインに形状変換する形状変換部を収容し、前記第２光学部には、前記ポリゴンミラーからの主走査方向に移動する反射光束を受けたとき、その反射光束の進行方向を９０度垂直方向に方向転換し、さらにその光束を水平方向に９０度方向転換して、その移動方向を副走査方向とする方向転換部と、この方向転換部からの光束を受けたとき、その反射光束光点を主走査方向の向きとしたＸ型ラインに形状変換する形状変換部を収容し、前記第１光学部の形状変換部でＹ型ラインに変換した光束で結像面上の主走査方向を、第２光学部の方向転換部と形状変換部でＸ型ラインに変換した光束で前記結像面上の副走査方向を、ポリゴンミラーの回転に応じてそれぞれ走査するようにしたことを特徴とするレーザ走査装置。
【請求項３】
ポリゴンミラーから結像面上を主走査方向に移動する反射光束を受けたとき、その進行方向を９０度垂直方向に方向転換する第１ミラーと、この第１ミラーで方向転換された光束を受けたとき、その進行方向を９０度水平方向に方向転換した光束とすると共に、その進行方向が前記ポリゴンミラーからの反射光束中、中心光軸の光束に対し水平面から見たとき直交する方向として結像面に向かうよう、その反射面を配置した第２ミラーとで構成され、前記ポリゴンミラーから受ける主走査方向に移動する反射光束を、副走査方向に移動する光束として方向転換する方向転換部としたことを特徴とする前記請求項１、２記載のレーザ走査装置。
【請求項４】
形状変換部後方に結像位置補正手段を設置したことを特徴とする前記請求項１、２記載のレーザ走査装置。
【請求項５】
偶数個の反射面を持ち、その反射面を１面おきに非反射面として構成したポリゴンミラーとしたことを特徴とする前記請求項１、２記載のレーザ走査装置。
【請求項６】
ポリゴンミラーからの反射光束が形状変換部を通過するとき、その通過光束が形状変換部の中心軸に対して垂直入射する角度となるよう湾曲状にした形状変換部としたことを特徴とする前記請求項１、２記載のレーザ走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２つの半導体レーザ光源と１つのポリゴンミラーを用いてＸ、Ｙ両方向のラインを発生させ、その両ラインで同一結像面上を走査できるようにしたレーザ走査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザを光源として使用し、ポリゴンミラーで偏向した光束をＸ、又はＹ方向のラインとして結像面上を走査するライン発生装置は各種の分野で使用されている。例えばその１つに印刷用のプロッタがある。これは印刷用の各種版下やプリント基板の原版等を作成するもので、結像面位置に感材を設置し、そこにプロッタから発生した光でＸ、又はＹ方向のラインを投影し、所望画像を作成するようにしている。またスキャナと呼ばれる読み取り装置も知られている。これは任意物体などの表面にＸ、Ｙ方向の光を当て、それをスキャンしていくことで物体表面の形状を読みとるようにしている。もう１つの例として各種部材を組み立て加工するときに使用する墨出し用の器具がある。これは垂直方向と水平方向に組立加工する部材の見当合わせに使用するもので、ライン発生装置から発生した光のＸ、又はＹ方向ラインを目安用の墨として利用するものである。
このような装置で問題となることの１つにＸ、又はＹ方向にラインを発生させる手段が上げられる。前記したようにレーザを光源として使用し、そのビームをポリゴンミラーで偏向してＸ、又はＹ方向のラインとして発生させることは通常一般的に行われている。又、単一ポリゴンミラーの別々の反射面に２つのレーザ光源からのビームを当ててＸ、又はＹ方向のいづれか一方に２つのラインを同時的に発生させるようにしたマルチビーム方式も知られている。しかしどちらの場合も結像面上に得られるラインはＸ、又はＹの一方向のみであり、単一ポリゴンミラーからＸ、Ｙ両方向のラインを同一結像面上でほぼ同時に得ることは困難があった。そのためＸ方向専用のポリゴンミラーと、Ｙ方向専用のポリゴンミラーを別々に設置し、それぞれにレーザ光源を対応させてそのビームを反射偏向して、所定方向のラインを得るようにしている。従って同じ部材を２つ用意しなければならず、装置全体が大型化し高価となってしまっていた。又もう１つの問題としてライン発生の非効率さが上げられる。これはポリゴンミラーの１つの反射面にレーザ光源からの光束を当て、その回転によって得られる反射光束の偏向で、結像面に主走査方向の１つのラインを投影するという方式を採用しているためである。そのため１つの反射面で１つのラインしか発生することができず。又結像面を副走査方向に移動しなければ２本目のラインを新たな位置に投影することが出来なかった。
【特許文献１】特開２０００−１２１９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は上記問題を解決するため、１つのポリゴンミラーを使用してＸ、Ｙ両方向のラインをほぼ同時に発生させ、同一結像面上を走査できるようにした構造簡単で小型、かつ安価なレーザ走査装置を提供することを目的とする。そしてさらにポリゴンミラーを構成する各反射面で複数本のライン発生を担うことが出来るようにして、ラインの発生効率を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため本発明は、第１レーザ光源からの光束と、第２レーザ光源からの光束をｎ個の反射面を持つポリゴンミラーに当て、それぞれの反射光束が対応する第１、第２光学部を経て同一結像面上の主走査方向と副走査方向を走査する走査光学系を構成し、前記第１、第２光学部には、前記ポリゴンミラーからの主走査方向に移動する反射光束を受けたとき、その反射光束光点を副走査方向の向きとしたＹ型ラインに形状変換する形状変換部を収容し、前記第２光学部には、前記ポリゴンミラーからの主走査方向に移動する反射光束を受けたとき、その反射光束の進行方向を９０度垂直方向に方向転換し、さらにその光束を水平方向に９０度方向転換して、その移動方向を副走査方向とする方向転換部を収容し、前記第１光学部の形状変換部でＹ型ラインに変換した光束で結像面上の主走査方向を、第２光学部の形状変換部でＹ型ラインに変換した光束を方向転換部でＸ型ラインに方向転換して前記結像面上の副走査方向を、ポリゴンミラーの回転に応じてそれぞれ走査するようにしたことを特徴とする。
請求項２の発明によるものは、第１レーザ光源からの光束と、第２レーザ光源からの光束をｎ個の反射面を持つポリゴンミラーに当て、それぞれの反射光束が対応する第１、第２光学部を経て同一結像面上の主走査と副走査方向を走査する走査光学系を構成し、前記第１光学部には、前記ポリゴンミラーからの主走査方向に移動する反射光束を受けたとき、その反射光束光点を副走査方向の向きとしたＹ型ラインに形状変換する形状変換部を収容し、前記第２光学部には、前記ポリゴンミラーからの主走査方向に移動する反射光束を受けたとき、その反射光束の進行方向を９０度垂直方向に方向転換し、さらにその光束を水平方向に９０度方向転換して、その移動方向を副走査方向とする方向転換部と、この方向転換部からの光束を受けたとき、その反射光束光点を主走査方向の向きとしたＸ型ラインに形状変換する形状変換部を収容し、前記第１光学部の形状変換部でＹ型ラインに変換した光束で結像面上の主走査方向を、第２光学部の方向転換部と形状変換部でＸ型ラインに変換した光束で前記結像面上の副走査方向を、ポリゴンミラーの回転に応じてそれぞれ走査するようにしたことを特徴とする。
請求項３の発明によるものは、請求項１又は２記載のレーザ走査装置においてポリゴンミラーから結像面上を主走査方向に移動する反射光束を受けたとき、その進行方向を９０度垂直方向に方向転換する第１ミラーと、この第１ミラーで方向転換された光束を受けたとき、その進行方向を９０度水平方向に方向転換した光束とすると共に、その進行方向が前記ポリゴンミラーからの反射光束中、中心光軸の光束に対し水平面から見たとき直交する方向として結像面に向かうよう、その反射面を配置した第２ミラーとで構成され、前記ポリゴンミラーから受ける主走査方向に移動する反射光束を、副走査方向に移動する光束として方向転換する方向転換部としたことを特徴とする。
請求項４の発明によるものは、請求項１、２記載のレーザ走査装置において形状変換部後方に結像位置補正手段を設置したことを特徴とする。
請求項５の発明によるものは、請求項１、２記載のレーザ走査装置において偶数個の反射面を持ち、その反射面を１面おきに非反射面として構成したポリゴンミラーとしたことを特徴とする。
請求項６の発明によるものは、請求項１、２記載のレーザ走査装置においてポリゴンミラーからの反射光束が形状変換部を通過するとき、その通過光束が形状変換部の中心軸に対して垂直入射する角度となるよう湾曲状にした形状変換部としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明はｎ個の反射面を持つ１つのポリゴンミラーに２つのレーザ光源からの光束を当て、その１つの反射光束を第１光学部を経由して主走査方向に走査するラインとして結像面に向かわせ、他方の反射光束を第２光学部を経由して副走査方向に走査するラインとして結像面に向かわせるようにした。そのため両光学部には形状変換部を収容し、結像面に向かう光束の光点がこの変換部を通過することで一旦副走査方向の向きとしたライン状の形状（Ｙ型ライン）に光点を変換し、この副走査方向の向きとしたＹ型ラインを第１光学部では主走査方向に移動していくようにした。また第２光学部には光束の方向転換部を設置し、前記形状変換部からの副走査方向に形状変換されたＹ型ラインを受けたとき、そのＹ型ラインを再度主走査方向の向きとしたＸ型ラインに転換し、転換されたＸ型ラインが副走査方向に移動するようにした。それによって第２光学部では、ポリゴンミラーからの反射光束光点がまず形状変換部で副走査方向の向きとしたＹ型ラインに変換され、次いで方向転換部で主走査方向の向きとしたＸ型ラインに転換されるから、ポリゴンミラーの回転が前記結像面上の副走査方向の走査となる。
このような構成としたので、１つのポリゴンミラーの回転だけで、ほぼ同時に主・副両
方向の走査を１つの反射面角度に応じて効率よく結像面上で実施することができる。また従来、ポリゴンミラーの１つの反射面で偏向した光点が主走査方向に移動して１つのラインを投影していくという方式から、ポリゴンミラーの１つの反射面に任意数のライン発生を担わせるという方式に変更することが出来、ライン発生の効率化を図ることが出来る。さらに装置全体の中で可動する部分はポリゴンミラーだけであり、第１、第２光学部とそこに収容される形状変換部、方向転換部は全て固定というシンプルな構造とすることが出来る。それによって全体として構造が簡単で、しかも小形で安価な装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に本発明に係わるレーザ走査装置について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は本発明によるレーザ走査装置を説明するための概略ブロック図である。図においてＰは走査光学系を表し、第１、第２の半導体レーザ光源１、２、ポリゴンミラー３、第１、第２の光学部４、５などで構成される。第１半導体レーザ光源１からのビーム６は、ｎ個の反射面を持つポリゴンミラー３の任意面、例えばｎ１面で反射され、その反射角に応じて第１光学部４を通過しながら結像面７上を走査する。この走査を主走査と呼ぶが、ポリゴンミラー３の回転は制御部８によって制御されるポリゴンモータ９によって実施される。第１光源１からのビーム６は結像面７に達する前に、後に詳述する第１光学部４と、その内部に収容した形状変換部を通過する。それによって主走査方向に移動するビーム６の光点は、それと直交する方向の副走査方向の向きに変換されたライン１１状の形状（以下Ｙ型ラインという）となる。そしてこの変換されたＹ型ライン１１がポリゴンミラー３の回転による反射面ｎ１角度に応じて結像面７上を矢印１０で示したＸ方向（主走査）に移動していく。制御部８はキーボードやＭＤなどの入力部１２と接続され、第１レーザ光源１、第２レーザ光源２の発光タイミング、ポリゴンモータ９の回転角、回転数などの動作を指令すると共に、装置全体を管理制御する。第２レーザ光源２からのビーム１３は、ポリゴンミラー３の任意面、例えばｎ１面に続くｎ２面で反射され、第２光学部５を経て結像面７に向かう。この第２光学部５の内部詳細は前記と同様に後に説明するが、第１光学部４と同じように形状変換部が収容され、そこを通過することでビーム１３の光点は前記と同様にＹ型のラインに変換される。そしてこの変換されたＹ型ラインはやはり第２光学部内に収容される方向転換部を通過して、その進行方向が９０度方向転換されてＸ型の向きとなったライン１５（以下Ｘ型ラインという）に転換される。そしてポリゴンミラーが回転し反射面ｎ２の角度が変化していくと、Ｘ型ライン１５も偏向角に応じて結像面７上を副走査方向１４に走査していく。つまり、方向転換部を通過することでポリゴンミラー３から受ける主走査方向に移動する反射光束は、Ｙ型ラインからＸ型のラインにその方向が転換され、結像面上を副走査方向に移動していく。
この移動によって結像面７上には、ｎ１面からの反射光束によるＹ型ライン１１と、ｎ２面からの反射光束によるＸ型ライン１５が同時に投影されていく。そしてポリゴンミラー３が回転し、ｎ１面による光束の反射偏向が終了すると、ｎ１面は第２レーザ光源２と対向する位置に位置づけられ、第１レーザ光源１には新たな反射面が位置づけられる。この２つの新反射面を用いて前記と同様な動作を行えば、再度結像面７上にＸ型ライン１５とＹ型ライン１１を投影していくことが出来る。
【０００８】
図２は第１光学部４を通過した光束が、結像面７上をＹ型ライン１１として主走査方向１０に走査移動するときの状態を示した説明図である。図２ＡにおいてＹ型ライン１１はポリゴンミラー３の１つの反射面ｎ１面の回転によって順次１１−１、１１−２、１１−３・・・と主走査方向に連続して移動し、結像面７上を走査していく。即ち、これまでのレーザ走査装置は、ポリゴンミラーの１つの反射面で反射した光束を主走査方向に進む１本のラインとして発生させていた。本発明では主走査方向に移動するポリゴンミラー３からの反射光束を、形状変換部を通過させることで図２ＡのようにＹ型ライン１１に変換し、このＹ型ラインをｎ１反射面の偏向角に応じて主走査方向に移動させ、ライン１１−１、１１−２・・・を連続して投影するようにした。この投影されていく速度は、ポリゴンミラー３の回転速度によって決定されるが、反射面ｎ１のビーム６に対する角度が入力部１２で指令した角度になったときだけ第１光源１を発光するようにすれば、結像面７の指定した位置に、例えばライン１１ｎを結ばせることができる。Ｘ型ライン１５についても全く同様であるのでその説明は省略する。
Ｙ型ライン１１による矢印１０方向への主走査と、Ｘ型ライン１５による副走査を開始するタイミングは、前記説明のようにｎ１面とｎ２面の走査を同時に行ってもよいが、ポリゴンミラー３のｎ１面による偏向動作が行われている間は、ｎ２面と第２光学部１５によるＸ型ライン１５の発生動作を休止するような方式にする事もできる。この場合でもＹ型ライン１１の走査後にＸ型ライン１５の走査は直ちに行われるから、ＸとＹの両ライン１１、１５はほぼ同時に得ることが出来る。しかもＸとＹ型のラインによるそれぞれの走査時間は同じと見なせるから、ＸとＹの両ライン発生を同じ時間で管理することが出来る。そしてポリゴンミラー３の１つの反射面ｎ１の回転でＹ型ライン１１が図２の領域１６を走査するとすれば、結像面７を矢印１０と反対方向に移動することでｎ３の反射面、若しくは２回転目のｎ１反射面で図の領域１７をカバーすることができる。結像面７の移動を行わない場合は、当然同じ領域１６内を繰り返して走査することになる。従って光源１、２のビーム６、１３を可視光のものとし、ミラー３の回転数、回転角を選択することによってＸ、Ｙ型のライン１１、１５は目視できるようになるから、各種部材の組立加工時の墨出し用ラインとして利用することができる。尚、図２Ａで最初のＹ型ライン１１−１が結像する位置を正しく確定するためにはレーザビーム原点位置検出部が必要となる。これは第２光学部５によるＸ型ライン１５の場合も同様である。
【０００９】
図３は第１光学部４の内部を示したもので、そのＡは平面図、Ｂは正面図、Ｃは一部を省略した斜視図である。図に於いて２０はポリゴンミラー３からの反射光束を受ける走査レンズで、その光点を一次結像面２１に結像する。２２は形状変換部でロットレンズやシリンダーレンズなどで構成され、ポリゴンミラー３による主走査方向の光束が受けられるように配置される。２３は対物レンズで、走査レンズ２０の光軸上に配され、一次結像面２１の像を形状変換部２２を通して結像面７上に投影する。ポリゴンミラー３が図の矢印方向に回転すると、第１光源１からのビーム６は任意反射面ｎ１の反射角に応じて走査レンズ２０面を走査する様にして通過する。図Ａでは反射光束が走査レンズ２０の通過位置２４ａ、２４ｂ、２４ｃの３点上にある時を示していて、それぞれは一次結像面２１上の位置２５ａ、２５ｂ、２５ｃ上に結像する。この結像する光点は形状変換部２２によってＹ型ライン１１状に変換され、対物レンズ２３によって結像面７に投影される。図Ａでは光点２５ａ〜２５ｃの３つの像がそれぞれ結像面７上に２６ａ〜２６ｃとして示され、図Ｂでは一次結像面２１の中心光軸上光点２５ｂによる２６ｂの像を、Ｙ型ライン１１として示してある。図Ｃでは図Ｂと同じように光軸上の光点２４ｂが形状変換部２２によってＹ型ライン１１ｂに形状変換されて結像面７上に投影された状態を示している。この図Ｃでは対物レンズ２３を省略してあるが、ポリゴンミラー３の反射面ｎ１が回転するに応じて反射光束は走査レンズ２０上を２４ａから２４ｃ方向に走査していき、結像面７上では２６ａから２６ｃ方向に、つまり図１の矢印１０方向に走査していく。この矢印１０方向の走査は主走査方向の走査であるから、図２Ａのように１１−１、１１−２・・・と順次Ｙ型ラインが結像面７上を走査移動していく。
以上のようにこの第１光学部４は、ポリゴンミラー３からの主走査方向に移動する反射光束を受けてその各光点をＹ型ライン１１に形状変換し、変換されたＹ型ライン１１で結像面７上を主走査方向に走査していく。
【００１０】
図４、５、６は第２光学部５の内部を示したもので、図４Ａは平面図、Ｂは正面図、図５Ａは右側面図、Ｂは説明図、図６はその一部を省略して示した説明用斜視図である。図において２７はポリゴンミラー３のｎ２面で反射した光束Ｒ１を受ける走査レンズで、その光点を一次結像面２８に結像する。ポリゴンミラー３の反射点から走査レンズ２７までの距離Ｌ１（図４Ａ）、走査レンズ２７から一次結像面２８までの距離Ｌ２は、第１光学部４のポリゴンミラー３、走査レンズ２０、一次結像面２１のそれと同じにしてある。２９と３０は第１と第２のミラーで、光束の進行方向を転換する方向転換部３１を構成する。第１ミラー２９は、図５Ａのようにポリゴンミラー３からの反射光束Ｒ１を受けた時、その光束の進行方向を９０度垂直方向に変更するよう４５度の角度を持って設置される。３２は形状変換部で、第１光学部４の形状変換部２２と同様にロットレンズやシリンダーレンズで構成される。そしてこの形状変換部３２は、第１ミラー２９で方向転換され反射光束Ｒ２となった光束が入射できるよう第１ミラー２９の下部に、そのミラーと平行に設置される。３３は対物レンズで走査レンズ２７の光軸上に配置され、一次結像面２８の光点を前記形状変換部３２を通して結像面７に結像させる。対物レンズ３３と結像面７の間には第２ミラー３０が設置される。この第２ミラー３０は、第１ミラー２９からの垂直方向の反射光束Ｒ２を対物レンズ３３を通して受けたとき、図４Ｂのようにその中心光軸３６の進行方向が水平方向に９０度転換した光束Ｒ３となるよう４５度の角度を持って設置される。そしてさらに、この４５度の角度を持って設置される第２ミラー３０は、図５Ｂに示したように水平面上から見たとき、その反射面によって反射された中心光軸３６光束が、ポリゴンミラー３からの反射光束Ｒ１中、中心の光軸光束に対して９０度の角度を持った交点１９が形成されるよう配置される。それによって第２ミラー３０で反射された光束Ｒ３は、第１光学部４による像１１が結像する同じ結像面７に像１５として結像する。
【００１１】
上記のように第２光学部５を構成したので、ポリゴンミラー３のｎ２面が図４Ａの矢印方向に回転すると、第２光源２からのビーム１３は反射光束Ｒ１となって走査レンズ２７面を主走査方向に走査し通過していく。図４Ａは反射光束Ｒ１が走査レンズ２７の位置３４ａ、３４ｂ、３４ｃにある時を示していて、それぞれは一次結像面２８の位置３５ａ、３５ｂ、３５ｃ上に光点として結像する。そしてこの光点は、第１ミラー２９によって９０度垂直方向に方向転換され、反射光束Ｒ２となって形状変換部３２を通過する。この形状変換部３２を通過すると、主走査方向に移動してきた反射光束の光点は副走査方向の向きになったＹ型ライン１５に形状が変換される。そしてこのＹ型ライン１５が第２ミラー３０で反射され光束Ｒ３となると、９０度水平方向に方向転換されＸ型のラインとなる。このＸ型ラインに転換された光束が反射面ｎ２の回転によって結像面７に向かい、像１５ａ、１５ｂ、１５ｃとして副走査方向に走査していく。
【００１２】
以上、図に基づいて本発明によるレーザ走査の原理について説明してきた。この説明で明らかなように本発明は１つのポリゴンミラーを用いてＸ、Ｙ型のライン１５、１１を同時的に発生させ、その両ラインで同一結像面７上を走査するということを大きな特徴としている。
【００１３】
図７は図１に示した制御部８の内部をブロック図として示した説明図で、ポリゴンミラーの回転と光源の関係を制御する部分となっている。図において４０は第１光源の原点位置検出部で、図１に示した第１光源１からのビーム６がポリゴンミラー３のｎ１面で反射され、第１光学部４に向かう光の一部を受けて主走査方向に走査するときの原点位置を検出する。４１は第２光源の原点位置検出部で、第２光源２からのビーム１３がポリゴンミラー３のｎ２面で反射され、第２光学部５に向かう光の一部を受けて副走査方向に走査するときの原点位置を検出する。４２、４３は制御部８内のＸ側とＹ側のコントロール部で、それぞれＹ型ライン１１とＸ型ライン１５の発生をコントロールする。Ｘ側コントロール部４２とＹ側コントロール部４３の内容は殆ど同じなので、Ｘ側コントロール部４２について説明する。カウンタ４４はクロック発生部４５からの信号を受けて計数し、その計数値を一致回路４６ａ、４６ｂに伝達する。２つのレジスタ４７にはキーボード１２からの設定値が記憶されるが、この例ではレジスタ４７ａに図２Ａの１番目Ｙ型ライン１１−１の投影される位置が、レジスタ４７ｂには第ｎ番目Ｙ型ライン１１ｎの投影される位置が設定される。４８は点灯パルス幅設定回路で、キーボード１２からの指令を受けて光源１の点灯時間に相当するバルス幅が設定される。４９は光源１の点灯信号発生部で、パルス幅設定回路４８からの信号を受けてＹ型ライン１１の露光幅Ｗ１（図２Ａ）だけ第１光源１に点灯指令する。
【００１４】
動作について説明する。まずキーボード１２から主走査方向の走査を実施する旨の信号５０をゲート部５１に伝える。次いで２つのレジスタ４７ａと４７ｂにＹ型ライン１１−１、１１ｎを投影する結像面上の位置を設定して記憶させる。ポリゴンミラー３が回転し、Ｘ側原点位置検出部４０が光源１からのビームを受けて原点としての位置を検出すると、カウンタ４４にリセット信号５２を送ってその内容をリセットする。するとカウンタ４４はポリゴンミラー３の回転と対応しているクロック発生部４５からのクロック信号を受けてその値を計数し、一致回路４６ａ、４６ｂに信号を送り出す。この間、ポリゴンミラー３は回転を続け、ビーム６に対する反射面角度を変化させていく。一致回路４６ａがレジスタ４７ａに記憶させた最初のＹ型ライン１１−１投影位置と一致すると、一致信号がゲート部５１に伝えられる。このゲート部５１には予めキーボード１２から主走査の指令５０が伝えられているから、バルス幅設定回路４８に信号を送り出す。パルス幅設定回路４８は設定されている１つのＹ型ライン１１−１分の幅Ｗ１に相当する信号を点灯信号発生部４９に伝えて光源１を点灯する。光源１はこの点灯指令によって結像面上の指定された位置に図２ＡのＹ型ライン１１−１を投影する。ポリゴンミラー３がさらに回転し、Ｙ型ライン１１−１の幅Ｗ１に相当する主走査方向の走査が終了すると、光源１への点灯指令が無くなって消灯する。
【００１５】
ポリゴンミラー３が更に回転して２つ目の一致回路４６ｂがレジスタ４７ｂに設定した２番目の値１１ｎと一致したことを検出すると、一致信号がゲート部５１に送り出されパルス幅設定回路４８に信号を伝達する。するとこの回路４８は前記と同様にして信号を点灯信号発生部４９に伝え、光源１を指定された分だけ点灯する。そしてＹ型ライン１１ｎの幅Ｗ１に相当する分の点灯が終了すると光源１は消灯する。このようにしてレジスタ４７ａ、４７ｂに設定した光源点灯の作業は終了するが、ポリゴンミラー３はその後も回転を続ける。そして原点検出部４０が２回目の原点検出信号を受け取ると、カウンタ４４にリセット信号５２を送ってその内容をリセットし、以後前記と同じ作業を繰り返していく。それによって結像面上では２つのＹ型ライン１１−１、１１ｎが繰り返して投影されていく。２つのライン１１−１、１１ｎ以外にも投影するライン１１を増やしたいときは、レジスタ４７と一致回路４６の設置数を増やしてやればよい。
【００１６】
Ｙ型コントロール部４３の内容は前記したように上記のＸ側コントロール部４２と同様なので、その説明は省略する。但し図ではＸ側コントロール部４２の各部位と同じ番号を付して理解できるようにしてある。
【００１７】
次に図２Ａに示した最初のＹ型ライン１１−１を投影した後、連続してライン１１−２、１１−３・・・と投影していくときについて説明する。Ｙ型ライン１１を連続して投影するということは、図２Ｂの様にＹ型ライン１１−１に接続して１１−２、１１−３・・・を順番に投影していくということであり、ライン幅Ｗ１がＷｎとなる。従ってパルス幅設定回路４８に幅Ｗｎを設定しておけば同じように処理することが出来る。
【００１８】
次に図８について説明する。これは図７の一部を変形したもので、Ｘ側コントロール部４２だけを示している。図７で説明したものは、図２Ａ、Ｂの如くＹ型ライン１１の幅Ｗを一定にして投影するものとなっている。これに対し図８によるものは図２Ｃの様にラインの幅ＷをＷ１、Ｗ２、Ｗ３・・・Ｗｎとして投影できるようにしたものである。図において図７と同じ部位には同じ番号を付したので、その説明は省略するが、パルス幅設定回路が４８ａ、４８ｂ・・・４８ｎと各レジスタ４７毎に設置されている。この各パルス幅設定回路４８のそれぞれに、キーボード１２からＷ１、Ｗ２、Ｗ３・・・Ｗｎを設定すれば、図Ｃの様に幅Ｗの値が異なるライン１１−１、１１−２、１１−３を得ることが出来る。
【００１９】
制御部８は上記のような構成としてから、主走査方向の走査だけを結像面上で実施するときはキーボード１２からＸ側コントロール部４２内ゲート部５１に信号５０を伝えてやればよく、副走査方向の走査だけを実施するときはＹ側コントロール部４３内のゲート部５１に信号５０を伝えてやればよい。主、副両方向の走査を実施するときは、勿論両ゲート部５１に信号５０を伝えることになる。
【実施例２】
【００２０】
次に図９、１０を用いて実施例２について説明する。この実施例２によるものは実施例１の一部を変形したもので、第２光学部５の形状変換部３２を方向転換部３１内から方向転換部３１外に出して設置し、それに結像位置補正手段５５を付加したものである。
図９においてポリゴンミラー３のｎ１面からの反射光束Ｒ１は、図４、５、６で示したように主走査方向に移動しながら走査レンズ２７を通過し、第１ミラー２９、対物レンズ３３、第２ミラー３０を経て方向転換され、主走査方向に移動していく光束から副走査方向に移動する光束に転換される。この方向転換された反射光束Ｒ３が、縦状に設置した形状変換部３２を通過してＸ型ライン１５に形状変換され結像面７に向かう。つまり、主走査方向に移動する光束を方向転換部３１で副走査方向に方向転換してから形状変換部３２を通過させ、Ｘ型ライン１５として結像面７に向かわせる。そのため第１実施例の形状変換部３２を通過した光束がＹ型ラインとなるのに比して、この例によるものは形状変換部３２を通過した光束がＸ型ラインとなり、ラインの向きが異なることになる。しかしこれは形状変換部３２に向かう光束が主走査方向になっているか副走査方向になっているかの違いであり、実質的な差違はない。
尚、この例では第２ミラー３０が受ける像は第１ミラー２９からの光束だけであるから、第２ミラー３０の反射面幅は図４Ａに示した幅Ｗ４に比して狭くすることが出来る。これは図４Ａによるものが形状変換部３２でライン状に変換された後の像を第２ミラー３０で受けるようにしているためである。
【００２１】
図１０は、結像位置補正手段５５を第２光学部５の形状変換部３２後方に設置したときの説明図である。図Ａは形状変換部３２からの光束が結像面７上にＸ型ライン１５として投影された状態を示している。同図において形状変換部３２を中心光軸３６に沿って垂直入射した光束によるその像１５ｂは、その近域部５６に結像する像も含めて任意のピッチで配置されていく。しかし軸外の光束によって周辺部５７に結像する像は中心部５６よりも粗なるピッチで配置される。
これを図Ｃ、Ｄを用いて説明すると、第２光源２からのビーム１３がポリゴンミラー３で反射されるとき、ビーム１３に対する反射面角度が大きくなるに従って結像面上での結像位置に誤差が生じる。これは図Ｄの様に対物レンズ３３の焦点距離ｆ位置と平面上に設置される実際の結像面７上の位置に差が生じるためである。そのため図Ｃのミラー３で反射した光束５８が、それよりさらに回転した後のミラー３ａで反射した点線の光束５８ａとなって図Ｄの結像面７に結像したとき、その結像位置が中心光軸３６から距離Ｌ３離れた位置であったと仮定する。図Ｃの光束５８が光束５８ａに偏向したときのミラー３の回転角をθとすれば、点線光束５８ａからさらに角θ回転したとき、結像面７に結像する位置は距離Ｌ３からＬ４分離れた位置となる。このとき図からも明らかなようにＬ３＜Ｌ４となってしまう。そのため例えばポリゴンミラーがθ回転したとき、結像面７に投影されるＸ型ライン１５が図１０Ａのように中心光軸部５６付近では５ｍｍ間隔で投影されたとすれば、周辺部５７付近では同じθ分の回転でも５ｍｍ以上の間隔となってしまう。像１５の全体長さＬ５（図１０Ａ）は、形状変換部３２に入射する各光束の径φや形状変換部３２の径などによって決定されるが、前記したピッチ誤差に相当するような弊害が発生するとすれば管理上好ましくない。
図１０Ｂはこの誤差を排除し、各ライン像１５毎に等間隔で投影できるようにするため結像位置補正手段５５を設置したものである。この補正手段は矩形状のｆθレンズで構成され、これを形状変換部３２の後方位置に設置する事で、結像面上での結像位置をミラー３の回転角θに比例するよう補正する。この補正手段５５は第２光学部５だけでなく、第１光学部４にも設置することで主、副走査方向とも品質の安定した像となる。
【実施例３】
【００２２】
次に図１１を用いて実施例３について説明する。この実施例によるものはポリゴンミラー３を一部変更したものである。図に於いてポリゴンミラー３ｂは偶数個（図では４）の反射面５３を持ち、しかもその反射面５３は１面おきに非反射面５３ｂとして構成される。この非反射面５３ｂは、例えば黒色の塗料などで表面が塗布されて作成され、光源からのビームを受けたときそれを吸収して反射光束の発生が遮断される。
このようなポリゴンミラー３ｂを使用して、第１光源１からのビーム６を反射面５３中の任意反射面ｎ１と対向させＹ型ラインを発生させたとすれば、ｎ１面に続くｎ２面は非反射面５３ｂとなる。そのため第２光源２からのビーム１３を第１光源１のビーム６と同時にｎ２面に向かわせたとしても、そこは非反射面５３ｂとなっているからビーム１３は反射されず吸収されてしまう。従って第２光源２からのビーム１３は、ｎ２面が通り過ぎてｎ１面が対向する位置に来るまで待たなければならない。よってこの例の場合、ｎ１面と第１光学部４によってＹ型ライン１１が投影されている間は、第２光学部５のＸ型ライン１５発生は休止となり、第２光学部５によってＸ型ライン１５が発生されている間は、Ｙ型ライン１１の発生は休止となる。しかし、この休止となるタイミングは非反射面毎に規則性を持つから、図７、８で述べた原点位置検出部４０、４１の代用となる。勿論、精度の点では低下が免れないが用途によっては充分である。
【実施例４】
【００２３】
次に図１２、１３を用いて実施例４について説明する。この実施例によるものは形状変換部２２、３２を、これまで説明してきた直状のものから湾曲状に変更したものである。図１２において走査光学系Ｐの構成は実施例１とほぼ同様であるが、第１と第２の光学部４、５中から走査レンズ２０、２７と、対物レンズ２３、３３を取り外して、光学系Ｐ全体を小型化したものとしてある。光源１からの光は、ポリゴンミラー３で反射して第１光学部４の湾曲した形状変換部２２ｃに向かい、そこでＹ型ライン１１に変換されて結像面７に向かう。湾曲形状変換部２２ｃについては図１３を用いて後に詳しく説明するが、ポリゴンミラー３が実施例１と同じ方向に回転すれば、そこで反射した光束はそのｎ１面の回転角に応じて湾曲形状変換部２２ｃ面上を主走査方向に走査し通過していく。図はこの通過によって発生した３本のＹ型ライン１１ａ、１１ｂ、１１ｃが結像面７上に投影された状態を示している。尚、この例では前記のように対物レンズ２３を第１光学部４中から取り外してあるため、Ｙ型ライン１１が結像面上を移動していく方向は図１の矢印１０とは逆方向になる。
第２光学部５でもポリゴンミラー３で反射した光束Ｒ１は、第２光学部５の第１ミラー２９によって９０度垂直方向に方向転換されて光束Ｒ２となり第２ミラー３０に向かう。そこで水平方向に再度方向転換されて副走査方向に移動するようになった光束Ｒ３は、縦状とした湾曲形状変換部３２ｃを通過する。この通過によって各光束はＸ型ライン１５ａ、１５ｂ、１５ｃとなって結像面７上に結像する。この場合も前記第１光学部４のＹ型ライン１１と同じように、対物レンズ３３を第２光学部５から外してあるため、Ｘ型ライン１５は結像面上を図１の矢印１４とは逆方向５９に移動していく。
【００２４】
図１３は第１、第２光学部４、５に設置される湾曲形状変換部２２ｃ、３２ｃを説明する図である。同図のＡは図１０Ａと同様に、直状の形状変換部３２を通過した光束が結像面７上にＸ型ライン１５ｂ、１５ｃとして投影された状態を示している。この投影されたＸ型ライン１５の内、１５ｂとして示したラインは図４Ａの走査レンズ２７の位置３４ｂ、一次結像面２８の位置３５ｂを経て結像面上に投影されたライン１５ｂと一致する。即ち、走査レンズ２７と対物レンズ３３を結ぶ中心光軸上を通る光束によって結像面に投影された像と一致する。この中心光軸を通る光束を図１３では６０として示したが、中心光軸の光束６０であるが故に直状の形状変換部３２を通過するときは、その変換部３２の中心軸６１に対して０度の角度（垂直入射）をもって通過する。
これに対して結像面上に投影されるもう１つのＸ型ライン１５ｃは、図４Ａの走査レンズ２７の位置３４ａ、一次結像面２８の位置３５ａを経て結像面に投影されたライン１５ａと一致する。つまりこの図１３Ａのライン１５ｃは、走査レンズ２７と対物レンズ３３を結ぶ中心光軸より外れた軸外光束によって投影される像１５ａと一致する。この軸外を通る光束を図１３では６２として示したが、軸外の光束であるため縦状の形状変換部３２を通過するときは、その中心軸６１に対して０度以上の角度を持って進入する。それによって光束６２は形状変換部３２を斜断するようにして通過し結像面７に像１５ｃを結像する。そのためこの像１５ｃは形状変換部３２の通過角度に応じた湾曲した像となる。図ではこれをライン１５ｃの終端部が中心部よりＹ方向にＬ６だけずれた湾曲ライン１５ｃｃとして示した。更にこのライン１５ｃｃは第１光学部４の場合は、Ｙ型のライン１１ｃｃとなるからＸ方向にＬ７＋Ｌ７の誤差が生じる。このＬ６、Ｌ７の値は直状形状変換部２２、３２を通過する光束の位置によって異なってくる。
【００２５】
図１３Ｂは上記弊害を防ぐため直状の形状変換部３２を湾曲にして３２ｃとして設置したものである。図において前記中心光軸を通る光束６０は、湾曲形状変換部３２ｃの中心軸６１ｃに対して０度の角度をもって通過し、結像面７に１５ｂのＸ型ラインを結像する。一方の軸外を通る光束６２も湾曲形状変換部３２ｃを通過し、結像面７に１５ｃのＸ型ラインを結像する。しかし形状変換部３２ｃの中心軸６１ｃは、軸外光束６２であっても垂直入射するよう湾曲して構成されているので、像１５ｃは中心光軸光束６０の像１５ｂと同じ条件でＸ型ライン１５ｃを結像する。
図１３Ｃは上記の説明を補足するもので、第２光学部の湾曲形状変換部３２ｃを通過する中心光軸光束６０と２つの軸外光束６２、６３の全てが０度の角度をもって通過する状態を示したものである。このような湾曲形状変換部３２ｃとすれば、図１３Ａに示したＬ６、Ｌ７の問題を除去し、中心光軸光束６０のライン１５ｂと同じ条件のライン１５ｃを結像面７上に作成していくことが出来る。尚、図Ｂでは第２光学部の形状変換部３２ｃを例として説明しているが、図１２に示した第１光学部の形状変換部２２ｃも同様な湾曲形状としてあることは当然である。また前記した図Ｃの軸外光束６３は、図１２のライン１５ａを投影するための光束である事は明らかであろう。
【００２６】
以上説明してきたように本発明では、走査光学系を小型化し稼働する部分を減らしたことで、装置全体を可搬式にすることが出来る。また走査光学系Ｐと結像面７間の距離を数ｍから数１０ｍにしたとしても、その性能を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるレーザ走査装置を説明する概略ブロック図。
【図２】結像面上のＹ型ラインを説明する図。
【図３】第１光学部の説明図。
【図４】第２光学部の平面図と正面図。
【図５】第２光学部の右側面図と説明図。
【図６】第２光学部の説明用斜視略図。
【図７】制御部の内部をブロック図として示し説明図。
【図８】図７の一部を変形した説明用のブロック図。
【図９】実施例２を説明するための光学系斜視略図。
【図１０】結像位置補正手段の説明図。
【図１１】実施例３によるポリゴンミラーの説明図。
【図１２】実施例４を説明するための光学系斜視略図。
【図１３】図１２の一部詳細説明図。
【符号の説明】
【００２８】
１・・・第１半導体レーザ光源      ２・・・第２半導体レーザ光源      ３・・・ポリゴンミラー      ４・・・第１光学部      ５・・・第２光学部      ６・・・ビーム      ７・・・結像面      ８・・・制御部      ９・・・ポリゴンモータ      １１・・・Ｙ型ライン      １２・・・入力部      １３・・・ビーム      １５・・・Ｘ型ライン      ２０・・・走査レンズ      ２１・・・一次結像面      ２２・・・形状変換部      ２３・・・対物レンズ      ２７・・・走査レンズ      ２８・・・一次結像面      ２９・・・第１ミラー      ３０・・・第２ミラー      ３１・・・方向転換部      ３２・・・形状変換部      ３３・・・対物レンズ      ３６・・・中心光軸      ４０・・・Ｘ側原点位置検出部      ４１・・・Ｙ側原点位置検出部      ４２・・・Ｘ側コントロール部      ４３・・・Ｙ側コントロール部      ４４・・・カウンタ      ４５・・・クロック発生部      ４６・・・一致回路      ４７・・・レジスタ      ４８・・・点灯バルス幅設定回路      ４９・・・光源点灯信号発生部      ５０・・・信号      ５１・・・ゲート部      ５２・・・リセット信号      ５３・・・反射面      ５５・・・結像位置補正手段      ５６・・・中心部      ５７・・・周辺部      ５８・・・光束      ６０・・・中心光軸光束      ６１・・・中心軸      ６２・・・軸外光束      Ｐ・・・走査光学系
【図１】
2005189377.tif 000003
【図２】
2005189377.tif 000004
【図３】
2005189377.tif 000005
【図４】
2005189377.tif 000006
【図５】
2005189377.tif 000007
【図６】
2005189377.tif 000008
【図７】
2005189377.tif 000009
【図８】
2005189377.tif 000010
【図９】
2005189377.tif 000011
【図１０】
2005189377.tif 000012
【図１１】
2005189377.tif 000013
【図１２】
2005189377.tif 000014
【図１３】
2005189377.tif 000015