JP2001221968A - Optical scanner, and focal adjustment method for optical scanner - Google Patents

Optical scanner, and focal adjustment method for optical scanner

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JP2001221968A
JP2001221968A JP2000034240A JP2000034240A JP2001221968A JP 2001221968 A JP2001221968 A JP 2001221968A JP 2000034240 A JP2000034240 A JP 2000034240A JP 2000034240 A JP2000034240 A JP 2000034240A JP 2001221968 A JP2001221968 A JP 2001221968A
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Japan
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laser
focus
focal position
state
optical scanning
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JP2000034240A
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Japanese (ja)
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Yasutaka Izumi
康隆 泉
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical scanner being capable of adjusting a focal position of a laser by the few number of times of detection. SOLUTION: The optical scanner has an optical scanning system imaging an emitted laser from a light source 1 on a body to be scanned 9 by a light deflection means 5 and an image formation element 6, a detecting means 7 detecting the image-formation state near the focal position of the laser L, focal position adjustment means 3 and 4 adjusting the image-formation state of the laser, and a control part 8 controlling the focal position adjustment means 3 and 4 based on detection of the detecting means 7. The control part 8 changes the focal position of Laser L to the focal position back and front to the detecting means 7, fetches two or more detection data with the different quantity of defocuses in each back and front of the focal position, and controls, on the basis of the two or more detection data, the focal position adjustment means 3 and 4.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やレーザプ
リンタ等に組み込まれる光走査装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical scanning device incorporated in a copying machine, a laser printer, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えばレーザプリンタ等に組み込まれる
光走査装置は、画質向上を目的として被走査面上に結像
するレーザのスポット径が小さくなり、このため焦点深
度は浅くなってきている。ところが、電源の立ち上げ時
や長時間起動などにより機内温度の急激な変化で光学素
子が形状変化を起こし、十分な光学性能が得られないと
いった問題があり、このため従来より、レーザの焦点位
置を調整可能な光走査装置が提供されている。
2. Description of the Related Art For example, in an optical scanning device incorporated in a laser printer or the like, the spot diameter of a laser imaged on a surface to be scanned has been reduced for the purpose of improving image quality, and the depth of focus has been reduced. However, there is a problem that the optical element changes its shape due to a sudden change in the internal temperature when the power is turned on or when it is started for a long time, and it is not possible to obtain sufficient optical performance. Is provided.

【0003】図6に従来の光走査装置の全体構成を示
し、その焦点の調整機構を説明する。光源1から出射さ
れたビームは、コリメータレンズ2、補正レンズ3及び
ミラー9を介して、光偏向手段5で走査されるととも
に、集光レンズ系6によって被走査体9上へ結像する。
光偏向手段5により偏向されるレーザ(図中の2点鎖
線)は、その主走査方向Xの一端側でミラー10により
同期センサ11へ、また受光センサ7′へ入射する。
FIG. 6 shows an overall configuration of a conventional optical scanning device, and a focus adjusting mechanism thereof will be described. The beam emitted from the light source 1 is scanned by the light deflecting means 5 via the collimator lens 2, the correction lens 3, and the mirror 9, and forms an image on the scanned object 9 by the condenser lens system 6.
The laser (two-dot chain line in the figure) deflected by the light deflecting means 5 is incident on the synchronous sensor 11 and the light receiving sensor 7 'by the mirror 10 at one end in the main scanning direction X.

【0004】補正レンズ3は移動ステージ4に載置さ
れ、移動ステージ4はステッピングモータ12によりピ
ニオン&ラックを介して接続し、ステッピングモータ1
2が制御部8′に接続されている。また、制御部8′は
受光センサ7′の出力が取り込まれ、この受光センサ
7′の出力に基づいて、ステッピングモータ12を駆動
制御されるようになっている。これにより移動ステージ
4上の補正レンズ3はレーザの光軸方向前後へ位置制御
され、被走査体9上におけるレーザのスポット径を調整
可能である。すなわち、受光センサ7′の出力に基づい
てレーザの結像状態を最適化するためにレーザのデフォ
ーカス量を制御するようになっている。受光センサ7′
は被走査体9の被走査面とほぼ等価なデフォーカス位置
へ配置されるのは勿論である。この従来例では、公知の
ナイフエッジ法によりレーザを受光センサ7′上へ光ス
ポット状に結像させその焦点位置を判定する。このた
め、同期センサ11によるレーザ検知に基づいて、光源
1がパルス発光制御される。
The correction lens 3 is mounted on a moving stage 4, and the moving stage 4 is connected by a stepping motor 12 via a pinion and a rack.
2 is connected to the control unit 8 '. The control unit 8 'receives the output of the light receiving sensor 7' and drives and controls the stepping motor 12 based on the output of the light receiving sensor 7 '. As a result, the position of the correction lens 3 on the moving stage 4 is controlled back and forth in the optical axis direction of the laser, and the spot diameter of the laser on the scanned object 9 can be adjusted. That is, the laser defocus amount is controlled based on the output of the light receiving sensor 7 'to optimize the laser imaging state. Light receiving sensor 7 '
Is located at a defocus position substantially equivalent to the surface to be scanned of the object to be scanned 9. In this conventional example, a laser is focused on the light receiving sensor 7 'in the form of a light spot by a known knife edge method to determine the focal position. Therefore, the light emission of the light source 1 is controlled based on the laser detection by the synchronous sensor 11.

【0005】図7は、受光センサ7′へのレーザの入射
状態を示している。同図(a)は合焦状態、(b)は前
ピント状態、(c)は後ピント状態である。図中に示さ
れるように受光センサ7′は、エッジEから光軸方向へ
降ろした線を中央にしてセンサ部Aとセンサ部Bの2つ
に分かれ、センサ部A,Bの各々から照射による蓄積電
荷が出力される。前ピント状態では、図2(b)のよう
にセンサ部Aのみに受光が検知され、後ピント状態では
(c)のようにセンサ部Bのみに受光が検知される。制
御部8は、同図(a)のような合焦状態を得るように、
上記補正レンズ3を駆動してレーザの焦点位置を、被走
査面上における結像状態を調整する。
FIG. 7 shows a state where a laser beam is incident on the light receiving sensor 7 '. 3A shows a focused state, FIG. 3B shows a front focus state, and FIG. 3C shows a rear focus state. As shown in the figure, the light receiving sensor 7 'is divided into two parts, a sensor part A and a sensor part B, with the line lowered in the optical axis direction from the edge E as the center, and the light is emitted from each of the sensor parts A and B. The stored charge is output. In the front focus state, light reception is detected only by the sensor unit A as shown in FIG. 2B, and in the rear focus state, light reception is detected only by the sensor unit B as shown in FIG. 2C. The control unit 8 obtains an in-focus state as shown in FIG.
The correction lens 3 is driven to adjust the focal position of the laser and the image formation state on the surface to be scanned.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ナ
イフエッジ法による場合、走査されるレーザを受光セン
サ7′へ光スポット状に結像し、且つ該光スポットがエ
ッジEにより半分に遮光される位置へ、正確にパルス発
光制御させる必要がある。このため制御の構成が複雑と
なる。
However, in the case of the knife edge method, the laser beam to be scanned is imaged on the light receiving sensor 7 'in the form of a light spot, and the light spot is shielded in half by the edge E. In addition, it is necessary to accurately control the pulse emission. This complicates the control configuration.

【0007】また、公知ではないが、構成の簡素化の観
点よりパルス発光制御せずにレーザ走査されるときの受
光センサからの出力、つまり光量ピーク値及び受光時間
を検出し、例えば、受光時間が最小となる状態を良好な
結像状態と判定する手法も考えられる。ところがこの場
合にあっては、レーザの走査および検知回数を増やし、
多数の検知情報を基に最適な結像状態を探し出す制御が
必要となり、焦点調整に時間がかかるといった問題点を
有している。
Although not known, from the viewpoint of simplification of the configuration, the output from the light receiving sensor when laser scanning is performed without pulse light emission control, that is, the light amount peak value and the light receiving time are detected. There is also a method of determining a state in which is minimum as a good imaging state. However, in this case, the number of laser scanning and detection is increased,
There is a problem that it is necessary to perform control for searching for an optimal imaging state based on a large amount of detection information, and it takes time to adjust the focus.

【0008】そこで、本発明の目的は、パルス発光制御
せずに簡素な制御構成としても、少ない検知回数でレー
ザの焦点位置を求めることができ、結像状態の調整時間
を短縮することができる光走査装置を提供することにあ
る。
Therefore, an object of the present invention is to obtain a laser focus position with a small number of detections even with a simple control configuration without pulse emission control, and to shorten the adjustment time of the image forming state. An object of the present invention is to provide an optical scanning device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の光走査装置は、光源から出射されるレーザを
光偏向手段及び結像素子を介して被走査体へ走査する光
学走査系と、該光学走査系により走査されるレーザが結
像する被走査面と等価な位置でレーザの焦点位置近傍に
おける結像状態を検知する検知手段と、検知されるレー
ザの焦点位置を調整する焦点位置調整手段と、上記検知
手段により出力される検知データに基づいて焦点位置調
整手段を制御する制御手段と、を有するに光走査装置お
いて、上記制御手段は、上記レーザの焦点位置が上記検
知手段に対する合焦位置の前後へ変更されたときに、該
合焦位置の前後各々でデフォーカス量の異なる2以上の
検知データを取り込み、該2以上の検知データに基づい
て上記焦点位置調整手段を制御することを特徴としてい
る。
In order to achieve the above object, an optical scanning apparatus according to the present invention comprises an optical scanning system for scanning a laser beam emitted from a light source onto an object to be scanned via an optical deflecting means and an imaging element. Detection means for detecting an imaging state near the focal position of the laser at a position equivalent to the surface to be scanned by the laser scanned by the optical scanning system; and a focus for adjusting the focal position of the detected laser. An optical scanning device, comprising: a position adjusting unit; and a control unit that controls the focal position adjusting unit based on the detection data output by the detecting unit. When the focus position is changed to a position before or after the focus position with respect to the means, two or more pieces of detection data having different defocus amounts before and after the focus position are fetched, and the focus position adjustment is performed based on the two or more pieces of detection data. It is characterized by controlling means.

【0010】上記制御手段は、上記焦点位置調整手段を
駆動することにより、上記レーザの焦点位置を変更可能
な構成とすることができる。または、上記結像状態検知
手段が、検知するレーザに対してそのデフォーカス位置
の異なる複数の受光部を備えることにより、上記レーザ
の焦点位置を変更可能でな構成とすることもできる。ま
た、上記焦点位置調整手段を駆動する構成と、複数の受
光部を備える構成とを併用してもよい。
The control means can change the focal position of the laser by driving the focus position adjusting means. Alternatively, the image forming state detecting means may include a plurality of light receiving units having different defocus positions with respect to the laser to be detected, so that the focal position of the laser can be changed. Further, a configuration for driving the focus position adjusting means and a configuration having a plurality of light receiving units may be used together.

【0011】本発明の焦点調整方法は、被走査面と等価
な位置でレーザの焦点位置近傍の結像状態を検知する検
知手段を設け、上記レーザの焦点位置を上記検知手段に
対する合焦位置の前後へ変更し、前ピント状態及び後ピ
ント状態の各々でデフォーカス量の異なる少なくとも2
回の検知を行い、該各2回の検知に基づいて各ピント状
態におけるデフォーカス量の変化に対する結像状態の変
化を直線に近似し、該ピント状態の異なる2つの直線の
交点から予測される上記合焦位置へ、レーザの焦点位置
を調整することを特徴としている。
The focus adjusting method according to the present invention further comprises detecting means for detecting an image forming state near the focal position of the laser at a position equivalent to the surface to be scanned, and determining the focal position of the laser with respect to the detecting means. Change to the front and back, at least two different defocus amounts in each of the front focus state and the rear focus state
Times, the change of the imaging state with respect to the change of the defocus amount in each focus state is approximated to a straight line based on the two detections, and the change is predicted from the intersection of two straight lines having different focus states. The focus position of the laser is adjusted to the in-focus position.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施例を説明する。図1は、本実施例の光走査装置の全体
構成図ある。この光走査装置は、光源1と、カップリン
グレンズ2と、補正レンズ3と、光偏向手段4としての
回転多面鏡と、結像素子6と、レーザLの結像状態を検
知する検知センサ7等とにより構成されている。被走査
体9は、上記走査光学系から出射されたレーザLが表面
へ結像するように所定位置へ支持された感光体ドラム等
である。上記結像素子6は、fθレンズ系からなりレー
ザLを被走査体9上に光スポット状に結像させ、また、
被走査面上における光スポットの主走査方向の移動速度
を等速に調整するようになっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of the optical scanning device of the present embodiment. This optical scanning device includes a light source 1, a coupling lens 2, a correction lens 3, a rotating polygon mirror as light deflecting means 4, an imaging element 6, and a detection sensor 7 for detecting an imaging state of the laser L. And so on. The scanned object 9 is a photosensitive drum or the like supported at a predetermined position so that the laser L emitted from the scanning optical system forms an image on the surface. The imaging element 6 is composed of an fθ lens system and forms an image of the laser beam L on the scanned object 9 in the form of a light spot.
The moving speed of the light spot on the surface to be scanned in the main scanning direction is adjusted to be constant.

【0013】レーザLの焦点位置(ウエスト位置あるい
は収束点とも称する)を変える焦点位置調整手段は、上
記従来例のように補正レンズ3の移動ステージ4を駆動
制御するステッピングモータ等により構成することがで
きる。移動ステージ4上に補正レンズ3が載置される。
移動ステージ4を駆動するステッピングモータ等が制御
部8に接続され、補正レンズ3が光源の出射レーザの光
軸方向に沿って位置制御される。これにより補正レンズ
3を透過したレーザLの被走査面上近傍の、焦点位置が
調整されるようになっている。
The focus position adjusting means for changing the focus position (also referred to as a waist position or a convergence point) of the laser L may be constituted by a stepping motor or the like for driving and controlling the moving stage 4 of the correction lens 3 as in the above-mentioned conventional example. it can. The correction lens 3 is placed on the moving stage 4.
A stepping motor or the like for driving the moving stage 4 is connected to the control unit 8, and the position of the correction lens 3 is controlled along the optical axis of the emitted laser of the light source. As a result, the focal position of the laser L transmitted through the correction lens 3 near the surface to be scanned is adjusted.

【0014】レーザLの結像状態を検知する手段は、つ
ぎのように構成されている。検知センサ7が被走査体9
の一端側に設置され、且つ被走査体9の被走査面と光学
的にほぼ等価な位置へその受光部が備えられている。つ
まりレーザLが走査されるとその主走査方向一端で検知
センサ7の受光部上を光スポットが通過するように配置
されている。なお、この種の検知センサ7としてフォト
ダイオード等を使用可能である。検知センサ7は制御部
8に接続されている。走査レーザLの入射により受光部
に電荷が蓄積される。蓄積された電荷の情報は制御部8
へ取り込まれ、そのレーザLの結像状態が判定されるよ
うになっている。また、図示を省略したが、制御部8は
移動ステージ4を介して補正レンズ3の位置を駆動する
駆動回路部、検知センサ7の出力に基づいて移動ステー
ジ4の操作量を演算可能なCPU等を有し、また、これ
ら演算処理の実行に必要なプログラムを格納している。
The means for detecting the image forming state of the laser L is constituted as follows. The detection sensor 7 is the scanning object 9
And a light receiving portion is provided at a position optically substantially equivalent to the scanned surface of the scanned body 9. That is, when the laser L is scanned, the light spot is arranged to pass over the light receiving portion of the detection sensor 7 at one end in the main scanning direction. Note that a photodiode or the like can be used as this type of detection sensor 7. The detection sensor 7 is connected to the control unit 8. The charge is accumulated in the light receiving unit by the incidence of the scanning laser L. The information on the stored charges is stored in the control unit 8.
And the imaging state of the laser L is determined. Although not shown, the control unit 8 includes a driving circuit unit that drives the position of the correction lens 3 via the moving stage 4, a CPU that can calculate the operation amount of the moving stage 4 based on the output of the detection sensor 7, and the like. And stores programs necessary for executing these arithmetic processes.

【0015】つぎに、上記構成の光走査装置によりレー
ザLの結像状態を調整する制御について説明する。図2
は、受光した検知センサ7の出力を示す。その受光部へ
レーザ走査されたときの検知センサ7の出力は、時間を
横軸に釣り鐘型の波形となる。この波形のピーク光量を
Pとし、あるスレッシュsで切ったときの時間をtとす
る。この場合にピーク光量Pが大きく、また時間tが小
さいほど結像状態は良好である。時間tは主走査方向の
光スポット径に比例した検知時間である。本実施例で
は、結像状態を上記ピーク光量Pの逆数(1/P)また
は上記時間tにより定義し、1/Pあるいは時間tが最
小となる状態が、被走査面上におけるスポット径の最小
な最適な結像状態である。
Next, control for adjusting the image forming state of the laser L by the optical scanning device having the above configuration will be described. FIG.
Indicates the output of the detection sensor 7 that has received light. The output of the detection sensor 7 when the light receiving portion is laser-scanned has a bell-shaped waveform with time on the horizontal axis. Let P be the peak light amount of this waveform, and let t be the time when the waveform is cut at a certain threshold s. In this case, the larger the peak light amount P and the shorter the time t, the better the imaging state. The time t is a detection time proportional to the light spot diameter in the main scanning direction. In the present embodiment, the imaging state is defined by the reciprocal (1 / P) of the peak light amount P or the time t, and the state in which the 1 / P or the time t is minimum is the minimum spot diameter on the surface to be scanned. This is an optimal imaging state.

【0016】図3では、上記1/P等で現される結像状
態を縦軸に、補正レンズ3の移動量を横軸にとってい
る。補正レンズ3の光軸方向位置、すなわちレーザの焦
点位置を変えながらレーザLを検知する工程を繰り返
し、多数の検知結果をつなげば、同図に示すようなほぼ
「V」字型の曲線が得られる。
In FIG. 3, the vertical axis represents the imaging state expressed by 1 / P and the like, and the horizontal axis represents the amount of movement of the correction lens 3. By repeating the process of detecting the laser L while changing the position of the correction lens 3 in the optical axis direction, that is, the focal position of the laser, and connecting a large number of detection results, a substantially “V” -shaped curve as shown in FIG. Can be

【0017】以下では、焦点位置の初期化等により一度
その合焦位置へ調整された補正レンズ3の位置を基準位
置(ゼロ)とし、その調整後に何らかの環境変化により
レーザの焦点位置がずれ、この「ずれ」た焦点位置を合
焦位置Dとして、本実施例の焦点調整制御を説明する。
例えば機内温度の変化によりカップリングレンズ3等に
変形が生じると、このように合焦位置が「0」から
「D」へずれてしまう。なお、このような焦点調整は、
カップリングレンズ3近傍等に図示しない温度検知セン
サを配置し温度変化を判定するなどによって焦点調整制
御が開始されるとしても、また、これに限らず定期的に
行うとしてもよい。
In the following, the position of the correction lens 3 once adjusted to the in-focus position by initializing the focus position or the like is set as a reference position (zero), and after the adjustment, the focal position of the laser is shifted due to some environmental change. The focus adjustment control of the present embodiment will be described with the “shifted” focus position as the focus position D.
For example, if the coupling lens 3 or the like is deformed due to a change in the temperature inside the apparatus, the focus position shifts from “0” to “D”. In addition, such focus adjustment
The focus adjustment control may be started by, for example, arranging a temperature detection sensor (not shown) near the coupling lens 3 and determining a change in temperature. Alternatively, the focus adjustment control may be periodically performed.

【0018】図3に示されるように上記合焦位置Dで、
1/P又は時間tは最小値をとる。この最小値を探し出
すために、例えば補正レンズ3を各デフォーカス位置へ
順次駆動し最小のピーク光量値を判定するには多数の検
知回数が必要となる。またこのような試行錯誤的な調整
では効率が悪く調整に時間がかかってしまう。
As shown in FIG. 3, at the focus position D,
1 / P or the time t takes a minimum value. In order to find the minimum value, for example, the correction lens 3 is sequentially driven to each defocus position and a large number of detections are required to determine the minimum peak light amount value. In addition, such trial-and-error adjustment is inefficient and takes time to adjust.

【0019】そこで、本実施例では、変化した合焦位置
Dを下記の制御演算により求める。説明の便宜上、合焦
位置Dを挟んで前ピント状態となるデフォーカス領域を
D′とし、後ピント状態となるデフォーカス領域をD″
とする。これら双方のピント状態で、各々2回の検知が
行われる。したがって、検知回数は計4回である。
Therefore, in this embodiment, the changed focus position D is obtained by the following control calculation. For convenience of explanation, a defocus area that is in a front focus state across the in-focus position D is D ′, and a defocus area that is in a rear focus state is D ″.
And In each of the two focused states, detection is performed twice. Therefore, the number of times of detection is four times in total.

【0020】図示の例では、補正レンズ3は前回の調整
位置、つまり基準位置(ゼロ)にある。この基準位置の
補正レンズ3をマイナス側へ移動し、デフォーカス領域
D′内であって、且つ、デフォーカス量の異なるD1及
びD2へ順次変位させる。このD1からD2への移動は
前ピント状態を増加させ、スポット径が増加し、スポッ
ト径に比例して時間t(又は1/P)も増す領域であ
る。これらD1及びD2の各デフォーカス位置で上記レ
ーザLの走査及び検知を行う。
In the illustrated example, the correction lens 3 is at the previous adjustment position, that is, the reference position (zero). The correction lens 3 at the reference position is moved to the minus side, and is sequentially displaced to D1 and D2 within the defocus area D 'and having different defocus amounts. This movement from D1 to D2 is an area where the front focus state is increased, the spot diameter increases, and the time t (or 1 / P) increases in proportion to the spot diameter. The scanning and detection of the laser beam L are performed at the defocus positions D1 and D2.

【0021】ついで、補正レンズ3は逆方向へ、すなわ
ち合焦位置Dを超えて後ピント状態へ駆動される。この
デフォーカス量は、合焦位置Dを確実に超えるであろう
比較的大きな駆動量にて行われる。この移動によりデフ
ォーカス位置はD3となる。後ピント状態のデフォーカ
ス領域D″にあっても、デフォーカス量の異なる2回の
検知を行う。この例ではD3及びD4の2箇所でレーザ
検知を行う。D3からD4への駆動量は、上記D1から
D2への駆動量とほぼ同量で、後ピント状態を増加さ
せ、スポット径が増加し、スポット径に比例して時間t
(又は1/P)も増す領域である。以上の計4回の検知
により図4のデータが得られる。
Next, the correction lens 3 is driven in the opposite direction, that is, beyond the in-focus position D, to the back focus state. This defocus amount is performed with a relatively large drive amount that will surely exceed the focus position D. By this movement, the defocus position becomes D3. Even in the defocus area D ″ in the back focus state, detection is performed twice with different defocus amounts. In this example, laser detection is performed at two points D3 and D4. The drive amount from D3 to D4 is With approximately the same amount of driving from D1 to D2, the back focus state is increased, the spot diameter increases, and the time t increases in proportion to the spot diameter.
(Or 1 / P). The data of FIG. 4 is obtained by the above-described four detections.

【0022】図4に示すように、デフォーカス領域D′
(前ピント状態)におけるD1及びD2で得られた結像
状態の検知データ(t or 1/P)の点同士を結び、デフ
ォーカス領域D′におけるデフォーカス量の変化、つま
りD1−D2間の結像状態変化を直線L′に近似する。
また、同様にD3及びD4の検知データ同士を結び、デ
フォーカス領域D″(後ピント状態)における結像状態
変化を直線L″に近似する。ここで合焦位置Dを最小値
とするほぼV字状の曲線は、合焦位置Dを中心にほぼ対
称であるから、その前後における直線D′及びD″の各
変化率の絶対値はほぼ同じ値をとる。よって、図4で示
されるように、最小値デフォーカス位置、すなわち合焦
位置Dを与えるデフォーカス位置は直線D′と直線D″
との交点として求められる。この交点を求める演算によ
り合焦位置Dを予測し、制御部8からは合焦位置Dを得
るためるに必要な操作量を繰り出し移動ステージ4が駆
動される。この例では駆動前のデフォーカス位置が基準
位置(ゼロ)であるから、補正レンズ3をプラス側(以
前の基準位置からは後ピント状態へ)へ移動量Dにて駆
動すれば、レーザLの実際の焦点位置を被走査面上と等
価な面(受光部)へ合致させ、最適な結像状態を得るこ
とができるのである。
As shown in FIG. 4, the defocus area D '
The points of the detection data (t or 1 / P) of the imaging state obtained at D1 and D2 in the (front focus state) are connected to each other to change the defocus amount in the defocus area D ′, that is, between D1 and D2. The imaging state change is approximated to a straight line L '.
Similarly, the detection data of D3 and D4 are connected to each other, and the change in the imaging state in the defocus area D ″ (back focus state) is approximated to a straight line L ″. Here, since the substantially V-shaped curve having the focus position D as the minimum value is substantially symmetrical about the focus position D, the absolute values of the change rates of the straight lines D ′ and D ″ before and after the curve are substantially equal. Therefore, as shown in Fig. 4, the minimum value defocus position, that is, the defocus position that gives the focus position D, is a straight line D 'and a straight line D ".
Required as an intersection with The in-focus position D is predicted by the calculation for finding the intersection, and the control unit 8 sends out an operation amount necessary for obtaining the in-focus position D, and drives the moving stage 4. In this example, since the defocus position before driving is the reference position (zero), if the correction lens 3 is driven to the plus side (from the previous reference position to the back focus state) by the movement amount D, the laser L It is possible to match the actual focal position to a surface (light receiving portion) equivalent to the surface to be scanned, and to obtain an optimal image forming state.

【0023】図5は、上記結像状態検知手段の他の構成
例を示している。上述の装置では、検知センサ7は1つ
の受光部を備えるが、図5の装置は検知するレーザLに
対してそのデフォーカス位置の異なる複数の受光部7a
〜7bを備えるように構成されている。この構成によれ
ば、移動ステージ4を駆動することなくD1からD4へ
の焦点位置調整が可能である。すなわち、受光部7aと
受光部7bは、被走査面と等価な位置より光軸方向の後
方(前ピント領域)へ配置され、受光部7cと受光部7
dは逆に光軸方向の被走査面と等価な位置より前方(後
ピント領域)に配置されている。また、レーザLの合焦
位置(被走査面と等価な位置)を含む受光部7bと受光
部7c間は、上記環境変化に起因する焦点ずれをカバー
する範囲となっている。なお、その被走査面と等価な位
置(受光部7bと受光部7c間)に受光部を加えた構成
であっても構わない。
FIG. 5 shows another example of the configuration of the image forming state detecting means. In the above-described device, the detection sensor 7 includes one light receiving unit. However, the device in FIG. 5 uses a plurality of light receiving units 7a having different defocus positions with respect to the laser L to be detected.
To 7b. According to this configuration, it is possible to adjust the focal position from D1 to D4 without driving the moving stage 4. That is, the light receiving unit 7a and the light receiving unit 7b are arranged behind the position equivalent to the surface to be scanned in the optical axis direction (front focus area), and the light receiving unit 7c and the light receiving unit 7b are arranged.
On the other hand, d is disposed in front of the position equivalent to the surface to be scanned in the optical axis direction (back focus area). The area between the light receiving unit 7b and the light receiving unit 7c including the focus position of the laser L (the position equivalent to the surface to be scanned) is a range that covers the defocus due to the environmental change. Note that a configuration in which a light receiving unit is added at a position equivalent to the surface to be scanned (between the light receiving unit 7b and the light receiving unit 7c) may be used.

【0024】また、前ピント領域における受光部7aと
受光部7bとの間は、各々が検知する各レーザLの光軸
方向に沿ってデフォーカス位置が異なり、受光部7aの
位置は上記D1に相当し、受光部7bの位置は上記D2
に相当するようになっている。また、後ピント領域にお
ける受光部7cと受光部7dとの間も同様に各々で検知
される各レーザLの光軸方向に沿ってデフォーカス位置
が異なり、受光部7cの位置は上記D3に相当し、受光
部7bの位置は上記D2に相当するようになっている。
各受光部7a〜7dの出力は制御部8に取り込まれ、受
光部7a,7b,7c,7dの出力する検知データはそ
れぞれD1,D2,D3,D4の各デフォーカス位置の
結像状態を示し、既述の演算によって合焦位置Dが求め
られる。
The defocus position is different between the light receiving section 7a and the light receiving section 7b in the front focus area along the optical axis direction of each of the lasers L detected by the light receiving section 7a. And the position of the light receiving section 7b is D2
Has become equivalent to. Also, the defocus position differs along the optical axis direction of each laser L similarly detected between the light receiving section 7c and the light receiving section 7d in the rear focus area, and the position of the light receiving section 7c corresponds to the above D3. However, the position of the light receiving section 7b corresponds to D2.
The outputs of the light receiving units 7a to 7d are taken into the control unit 8, and the detection data output by the light receiving units 7a, 7b, 7c, and 7d indicate the image forming state at the defocus positions D1, D2, D3, and D4, respectively. The focus position D is obtained by the above-described calculation.

【0025】上記の構成によれば、焦点位置調整手段を
介してD1からD4のピントずれ状態をつくるような駆
動制御が不要となり制御構成が簡素化されるとともに、
1回のレーザ走査でD1からD4の各出力が得られる点
で優れている。
According to the above configuration, there is no need for drive control for creating a defocus state between D1 and D4 via the focus position adjusting means, so that the control configuration is simplified and
It is excellent in that each output of D1 to D4 can be obtained by one laser scan.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、走査
及び検知されるレーザの焦点位置が検知手段に対する合
焦位置の前後へ変更されたときに、該合焦位置の前後各
々でデフォーカス量の異なる2以上の検知データを取り
込み、該2以上の検知データに基づいて上記焦点位置調
整手段を制御するので、簡素な制御構成により、且つ少
ない検知回数で、走査されるレーザの焦点位置(ウエス
ト位置あるいは収束点)を求めることができ、焦点位置
の調整時間を短縮することができる。
As described above, according to the present invention, when the focal position of the laser to be scanned and detected is changed to a position before and after the focus position with respect to the detection means, defocusing is performed before and after the focus position. Since two or more pieces of detection data having different amounts are fetched and the focus position adjusting means is controlled based on the two or more pieces of detection data, the focus position of the laser beam to be scanned with a simple control configuration and with a small number of detections ( (A waist position or a convergence point) can be obtained, and the time for adjusting the focal position can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施例の光走査装置の全体構成を示す平面図
である。
FIG. 1 is a plan view illustrating an overall configuration of an optical scanning device according to an embodiment.

【図2】検知されたレーザの結像状態を表す線図であ
る。
FIG. 2 is a diagram illustrating a detected image formation state of a laser.

【図3】補正レンズの移動量に対する結像状態の変化を
示す線図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a change in an imaging state with respect to a movement amount of a correction lens.

【図4】最適な結像状態を与える補正レンズ位置を求め
る線図である。
FIG. 4 is a diagram for finding a correction lens position that gives an optimal image forming state.

【図5】複数の受光部を備えた装置の構成を示す平面図
である。
FIG. 5 is a plan view illustrating a configuration of an apparatus including a plurality of light receiving units.

【図6】従来の光走査装置の全体構成を示す斜視図であ
る。
FIG. 6 is a perspective view showing the overall configuration of a conventional optical scanning device.

【図7】従来の装置におけるナイフエッジ法について、
同図(a)は合焦状態、(b)は前ピント状態、(c)
は後ピントを示す説明図である。
FIG. 7 shows a knife edge method in a conventional apparatus.
3A shows a focused state, FIG. 3B shows a front focus state, and FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a rear focus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 3,4 補正レンズ、移動ステージ(焦点位置調整手
段) 5 光偏向手段 6 結像素子 7 検知手段 7a,7b,7c,7d デフォーカス位置の異なる複
数の受光部 8 制御部(制御手段) D 検知センサに対する合焦位置 L 走査されるレーザ D′,D″ 各デフォーカス領域 L′,L″ 直線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 3, 4 Correction lens, moving stage (focal position adjusting means) 5 Light deflecting means 6 Imaging element 7 Detecting means 7a, 7b, 7c, 7d A plurality of light receiving parts with different defocus positions 8 Control part (Control means) D Focusing position with respect to the detection sensor L Laser to be scanned D ', D "Each defocus area L', L" Straight line

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源から出射されるレーザを光偏向手段
及び結像素子を介して被走査体へ走査する光学走査系
と、該光学走査系により走査されるレーザが結像する被
走査面と等価な位置でレーザの焦点位置近傍における結
像状態を検知する検知手段と、検知されるレーザの焦点
位置を調整する焦点位置調整手段と、上記検知手段によ
り出力される検知データに基づいて焦点位置調整手段を
制御する制御手段と、を有する光走査装置おいて、上記
制御手段は、上記レーザの焦点位置が上記検知手段に対
する合焦位置の前後へ変更されたときに、該合焦位置の
前後各々でデフォーカス量の異なる2以上の検知データ
を取り込み、該2以上の検知データに基づいて上記焦点
位置調整手段を制御することを特徴とする光走査装置。
1. An optical scanning system for scanning a laser beam emitted from a light source onto a scanning object via a light deflecting unit and an imaging element, and a scanning surface on which the laser beam scanned by the optical scanning system forms an image. Detecting means for detecting an imaging state near the focal position of the laser at an equivalent position; focal position adjusting means for adjusting the focal position of the detected laser; and a focal position based on the detection data output by the detecting means. Control means for controlling the adjustment means, wherein the control means, when the focal position of the laser is changed to before or after the focus position with respect to the detection means, before and after the focus position An optical scanning device, wherein two or more pieces of detection data each having a different defocus amount are taken in, and the focus position adjusting means is controlled based on the two or more pieces of detection data.
【請求項2】 上記制御手段は、上記焦点位置調整手段
を駆動することにより、上記レーザの焦点位置を変更可
能であることを特徴とする請求項1記載の光走査装置。
2. The optical scanning device according to claim 1, wherein said control means is capable of changing a focal position of said laser by driving said focal position adjusting means.
【請求項3】 上記結像状態検知手段が、検知するレー
ザに対してそのデフォーカス位置の異なる複数の受光部
を備えることにより、上記レーザの焦点位置を変更可能
であることを特徴とする請求項1記載の光走査装置。
3. The image forming state detecting means includes a plurality of light receiving sections having different defocus positions with respect to a laser to be detected, so that a focal position of the laser can be changed. Item 2. The optical scanning device according to Item 1.
【請求項4】 被走査面と等価な位置でレーザの焦点位
置近傍の結像状態を検知する検知手段を設け、上記レー
ザの焦点位置を上記検知手段に対する合焦位置の前後へ
変更し、前ピント状態及び後ピント状態の各々でデフォ
ーカス量の異なる少なくとも2回の検知を行い、該各2
回の検知に基づいて各ピント状態におけるデフォーカス
量の変化に対する結像状態の変化を直線に近似し、該ピ
ント状態の異なる2つの直線の交点から予測される上記
合焦位置へ、レーザの焦点位置を調整することを特徴と
する光走査装置の焦点調整方法。
4. A detecting means for detecting an imaging state near a focal position of a laser at a position equivalent to a surface to be scanned, wherein the focal position of the laser is changed to a position before and after a focal position with respect to the detecting means. At least two detections with different defocus amounts are performed in each of the focus state and the back focus state,
The change of the imaging state with respect to the change of the defocus amount in each focus state is approximated to a straight line based on the number of times of detection, and the laser focus is moved to the focus position predicted from the intersection of the two straight lines having different focus states. A focus adjustment method for an optical scanning device, comprising adjusting a position.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016221545A (en) * 2015-05-29 2016-12-28 パナソニック デバイスSunx株式会社 Laser processing device, and converging angle setting method for laser processing device

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