JP2692889B2 - Scanning optical device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は、光源からの光ビームを偏向器及びレンズ系
を介して走査面上を走査する走査光学装置に関し、特に
温度等の環境変動に起因する走査面上の光ビームの結像
スポツトの焦点位置ずれを検出して補正する機構を備え
た走査光学装置に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning optical device for scanning a light beam from a light source on a scanning surface via a deflector and a lens system, and is particularly caused by environmental fluctuations such as temperature. The present invention relates to a scanning optical device provided with a mechanism for detecting and correcting a focal position shift of an imaging spot of a light beam on a scanning surface.
近年、走査光学装置として、画像信号に応じてレーザ
光源を変調し、該変調されたレーザ光源からのレーザ光
を偏向器により周期的に偏向させ、レンズ系によって、
感光性の記録媒体上にスポツト状に集束させ、露光走査
して画像記録を行うレーザビームプリンタ装置が広く一
般に使用されている。In recent years, as a scanning optical device, a laser light source has been modulated in accordance with an image signal, and the laser light from the modulated laser light source has been periodically deflected by a deflector.
2. Description of the Related Art A laser beam printer apparatus that focuses on a photosensitive recording medium in a spot shape, performs exposure scanning, and records an image is widely and generally used.
ところで、従来のレーザビームプリンタ装置では、環
境温度の変化によりレンズ系(光学系)を構成する各部
材が熱変形を起こし、感光体(走査面)上のレーザ光の
集束位置がずれてしまい画質が低下するという欠点があ
った。By the way, in the conventional laser beam printer, each member constituting the lens system (optical system) is thermally deformed due to a change in environmental temperature, and the focus position of the laser beam on the photoconductor (scanning surface) is deviated, so that the image quality is deteriorated. There was a drawback that it decreased.
その欠点を解決する手段として、特開昭62−81873号
公報に、走査面上の光ビームの結像スポツトの焦点位置
ずれを検出して補正する機構を備えた走査光学装置が開
示してある。As means for solving the drawback, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-81873 discloses a scanning optical device having a mechanism for detecting and correcting a focal position shift of an image spot of a light beam on a scanning surface. .
上記公報では光ビームの結像スポツトの焦点位置ずれ
を検出する方法として、走査光路中に複数の受光素子を
設け、その受光した素子の数が所定の数になるよう焦点
を調節している。しかし、この方式ではあらかじめ装置
に所定の数の情報を記憶させておく必要があるし、もし
何らかのトラブルにより所定の数の情報の記憶を失った
場合には焦点位置ずれの検出が不可能となる。In the above publication, as a method for detecting the focal position shift of the image spot of the light beam, a plurality of light receiving elements are provided in the scanning optical path and the focus is adjusted so that the number of the light receiving elements becomes a predetermined number. However, in this method, it is necessary to store a predetermined number of information in the device in advance, and if the storage of the predetermined number of information is lost due to some trouble, it is impossible to detect the focal position shift. .
本発明の目的は、上記従来装置の欠点を解消し、簡単
な構成で容易に焦点位置ずれを検出して補正し、更に簡
単な構成で容易に像面湾曲も考慮した焦点位置ずれを検
出して補正する方法を提供することにある。An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the conventional device, to easily detect and correct the focal position shift with a simple configuration, and to detect the focal position shift in consideration of the field curvature with a simpler configuration. The purpose is to provide a method of correction.
本発明の目的は、光源からの光ビームを偏向器及びレ
ンズ系を介して走査面上を走査し、かつ、該走査面上の
光ビームの集束状態を検知する検知手段および該走査面
上の光ビーム集束位置を移動させる焦点位置移動手段を
備えた走査光学装置において、前記走査面上の光ビーム
の集束状態を検知する検知手段として、前記走査面と光
学的に等価な位置でかつ走査方向と平行な方向に、開口
を有する検出部を複数所定間隔に配し、そして、前記光
源からの光ビームを偏向器及びレンズ系を介して前記複
数の検出部上を複数回数走査し、各走査ごとの同じ検出
部からの信号を比較あるいは演算することにより、前記
走査面上の光ビーム集束位置を移動させる焦点位置移動
手段により光ビーム集束位置を移動させ、走査面上の光
ビーム集束位置を調整することによって達成される。An object of the present invention is to detect a light beam from a light source on a scanning surface via a deflector and a lens system, and to detect a focusing state of the light beam on the scanning surface and a detecting means on the scanning surface. In a scanning optical device provided with a focus position moving means for moving a light beam focusing position, as a detecting means for detecting a focused state of a light beam on the scanning surface, it is at a position optically equivalent to the scanning surface and in a scanning direction. A plurality of detectors having apertures are arranged at a predetermined interval in a direction parallel to, and a light beam from the light source is scanned a plurality of times on the plurality of detectors via a deflector and a lens system, and each scan is performed. By comparing or calculating the signals from the same detection unit for each, the light beam focusing position is moved by the focus position moving means for moving the light beam focusing position on the scanning surface to determine the light beam focusing position on the scanning surface. Key It is achieved by.
第1は本発明に係る走査光学装置の第1の参考を説明
する図で、同図において、1は半導体レーザとコリメー
タレンズによって成る光源装置、2は焦点位置移動のた
めのレンズ系、3は偏向器である回転多面鏡、4は回転
多面鏡駆動モータ、5は走査レンズ系、6は走査面であ
る感光記録体ドラム、7は感光記録体ドラム上を走査す
るべきレーザビームの一部を反射してその残りを透過す
るビーム分割器、8は感光記録体ドラム上のレーザビー
ムの走査線(破線)と前記ビーム分割器の分割面に対し
て鏡像関係、つまり走査面と光学的に等価な位置でかつ
走査方向と平行な方向にある位置に配置されるレーザビ
ームスポツトを光電変換するスポツト検出器で、所定の
開口と光電変換面の対からなる検出部が複数個所定間隔
で配列されたものである。また9はスポツト検出器8か
らの電気信号を処理する検出信号処理部、10は検出信号
処理部9から出力される信号に応じて焦点位置移動のた
めのレンズ系2に対して駆動信号を発生させる制御部で
ある。1 is a view for explaining a first reference of a scanning optical device according to the present invention, in which 1 is a light source device composed of a semiconductor laser and a collimator lens, 2 is a lens system for moving a focus position, and 3 is a lens system. A rotary polygon mirror which is a deflector, 4 a rotary polygon mirror drive motor, 5 a scanning lens system, 6 a photosensitive recording drum which is a scanning surface, and 7 a part of a laser beam which is to scan the photosensitive recording drum. A beam splitter 8 that reflects the light and transmits the rest, and 8 is a mirror image of the scanning line (broken line) of the laser beam on the photosensitive recording drum and the split surface of the beam splitter, that is, optically equivalent to the scan surface. Is a spot detector for photoelectrically converting a laser beam spot which is arranged at a specific position and in a direction parallel to the scanning direction, and a plurality of detection units each consisting of a pair of a predetermined aperture and a photoelectric conversion surface are arranged at predetermined intervals. With something That. Further, 9 is a detection signal processing unit for processing an electric signal from the spot detector 8, and 10 is a drive signal for generating a driving signal for the lens system 2 for moving the focus position according to the signal output from the detection signal processing unit 9. This is a control unit.
第2図は、第1図におけるスポツト検出器8のスポツ
ト走査面内の断面図を示すもので、所定の開口と光電変
換面の対からなる検出部が複数個所定間隔で配置されて
いる。11は所定の開口13を有する開口板、12は光電変換
面、14は支持体で、図中のAからBの方向にレーザスポ
ツトが走査されるとき、一般に各検出部から出力される
電気信号15は、第3図のように表わされる。今、開口板
11が第1図の感光体面6の上のレーザビーム走査線(破
線)と鏡像関係にある位置つまり、光源に関して感光体
面と光学的に等価な位置に配置され、前記焦点位置移動
のためのレンズ系2を動かすことによってレーザビーム
ウエストの位置を変えて走査した場合、時間tに対して
出力信号IはS1,S2,S3の如くその出力パターンが変化す
る。すなわち、各検出部ごとにビームウエスト位置を変
えてスポツト検出部8上を走査した結果、中心強度が最
も大きくなる出力パターンあるいは半値幅が最も小さく
なる出力パターンが現れる。そのパターンに対するビー
ムウエスト位置になるように前記制御部10によって焦点
位置移動のためのレンズ系2を動作させる。この焦点位
置ずれを検出して補正する制御は、あるまとまった1つ
の単位の情報の記録を行う前に行なってもよいし、記録
走査を行う間(光源を変調し感光体面に画像の形成を行
う間)のブランキング期間(長時間画像の形成が行なわ
れない期間)にスポツト検出器付近のみレーザを発振さ
せて前記の如き制御動作を実行してもよい。もちろん記
録走査を行っている間は前記の如き制御動作は停止して
いる。また、例えばA4,A3等の用紙に所定複数枚数画像
記録を行うかのブランキング期間(ある用紙の画像記録
が終了し、次の用紙の画像記録が始まるまでの間)に前
記の如き制御動作を実行してもよい。もちろん用紙の画
像記録を行なっている間は前記の如き制御動作は停止し
ている。また、装置の制御部10にタイマを接続し、所定
時間ごとに制御部を作動させ、レーザビームを走査し、
焦点位置の調整を行なってもよい。また、装置に温度,
湿度等の環境の変化を検知するセンサを設け、このセン
サにより環境が大きく変化したことを検知した場合に前
述した焦点位置調整の動作を行なってもよい。FIG. 2 shows a cross-sectional view of the spot detector 8 in FIG. 1 in the spot scanning plane, in which a plurality of detecting portions each consisting of a pair of predetermined openings and photoelectric conversion surfaces are arranged at predetermined intervals. Reference numeral 11 is an aperture plate having a predetermined opening 13, 12 is a photoelectric conversion surface, and 14 is a support, which are generally electric signals output from the respective detectors when the laser spot is scanned in the direction A to B in the figure. 15 is represented as in FIG. Now the aperture plate
Reference numeral 11 denotes a position on the photosensitive surface 6 of FIG. 1 which is in a mirror image relationship with the laser beam scanning line (broken line), that is, at a position which is optically equivalent to the photosensitive surface with respect to the light source. When scanning is performed by changing the position of the laser beam waist by moving the system 2, the output pattern of the output signal I changes as S 1 , S 2 , and S 3 with respect to time t. That is, as a result of scanning the spot detection unit 8 while changing the beam waist position for each detection unit, an output pattern having the largest central intensity or the output pattern having the smallest half-value width appears. The control unit 10 operates the lens system 2 for moving the focal position so that the beam waist position for the pattern is obtained. The control for detecting and correcting the focus position deviation may be performed before recording a certain unit of information, or during recording scanning (modulating the light source to form an image on the photoconductor surface). During the blanking period (while the image is not formed for a long period of time), the laser may be oscillated only in the vicinity of the spot detector to execute the control operation as described above. Of course, the control operation as described above is stopped during the recording scan. In addition, for example, during the blanking period of a predetermined number of images recorded on A4, A3, etc. sheets (until the image recording of one sheet ends and the image recording of the next sheet begins) May be executed. Of course, the control operation as described above is stopped while the image recording on the paper is being performed. Further, a timer is connected to the control unit 10 of the apparatus, the control unit is activated at predetermined time intervals, and the laser beam is scanned,
The focus position may be adjusted. In addition, the temperature
A sensor for detecting a change in environment such as humidity may be provided, and when the sensor detects a great change in environment, the above-described focus position adjustment operation may be performed.
第1の参考例の信号処理系を次に説明する。 The signal processing system of the first reference example will be described below.
本発明においては走査レンズ系5によって像面湾曲は
十分に補正されているものとする。そのため、焦点位置
の調整は走査線上の任意の一点のみ正しく調整を行えば
よい。In the present invention, it is assumed that the field curvature is sufficiently corrected by the scanning lens system 5. Therefore, the focus position need only be adjusted correctly at any one point on the scanning line.
[ピーク値検知焦点調整] 第4図により開口(スリツト)を通過した光量のピー
ク値によって焦点調整を行う方式を説明する。[Peak Value Detection Focus Adjustment] A method of performing focus adjustment according to the peak value of the amount of light passing through the opening will be described with reference to FIG.
第1図においてスポツト検出器8を通過した光量は光
軸方向の位置によりそのピーク値が変化する。焦点位置
においてピーク値は最大となるので、それを見つければ
よい。スポツト検出器8は所定の開口と光量変換面より
構成される検出部101が複数設けられている。(b)の
ブロツクダイアグラムでは図面の都合上スポツト検出器
8として3つの検出部101のみ示したが、実際にはスポ
ツト走査方向に沿って検出器101は複数設けられてい
る。2つでも4つ以上の検出部でもよい。In FIG. 1, the peak value of the amount of light passing through the spot detector 8 changes depending on the position in the optical axis direction. Since the peak value is maximum at the focus position, it can be found. The spot detector 8 is provided with a plurality of detection units 101 each having a predetermined opening and a light amount conversion surface. In the block diagram of (b), only three detectors 101 are shown as spot detectors 8 for convenience of drawing, but in reality, a plurality of detectors 101 are provided along the spot scanning direction. Two or four or more detectors may be used.
第4図(a)はその概念図であり、(b)はブロツク
ダイアグラムである。FIG. 4 (a) is a conceptual diagram thereof, and FIG. 4 (b) is a block diagram.
焦点調整の信号処理系は検出信号処理部9を中心に行
われる。また、第5図はフローチヤートである。The focus adjustment signal processing system is mainly performed by the detection signal processing unit 9. Further, FIG. 5 is a flow chart.
情報信号を記録するに先立ち焦点位置の計測を行う。
制御部10の信号をスポツト検出器上の各検出器の位置を
示す検出部位置カウンタ107に送り、検出部位置カウン
タを位置1にセツトし、検出部位置カウンタ107の位置
指令によりフオーカス用駆動装置110はレンズ系2を光
軸方向に初期位置1に移動させる。第1図に示すように
走査手段により光軸と直交する方向に走査ビームの走査
を行う。検出部位置カウンター1 108には検出部位置
カウンタ107より常に1だけ小さい光軸方向の位置方向
の位置情報が入っている。以下順次各検出部ごとに制御
部10の出力により検出部位置カウンタ107を歩進させ
る。The focus position is measured before recording the information signal.
The signal from the control unit 10 is sent to the detection unit position counter 107 which indicates the position of each detector on the spot detector, the detection unit position counter is set to the position 1, and the focus driving device is operated by the position command of the detection unit position counter 107. 110 moves the lens system 2 to the initial position 1 in the optical axis direction. As shown in FIG. 1, the scanning means scans the scanning beam in the direction orthogonal to the optical axis. The detector position counter 1 108 stores position information in the optical axis direction, which is always smaller than the detector position counter 107 by 1. After that, the detection unit position counter 107 is sequentially incremented by the output of the control unit 10 for each detection unit.
検出部位置カウンタ107の出力は位置指令としてフオ
ーカス用駆動装置110に作用する。フオーカス用駆動装
置110はこの指令により走査ビームの光軸方向の位置を
位置2,…,位置k,…,位置nまで移動させ、各検出部上
の走査を行う。ここでは焦点位置はこの間にあるものと
する。もし、ないときは初期位置を移動すれば良い。The output of the detector position counter 107 acts on the focus drive device 110 as a position command. The focus driving device 110 moves the position of the scanning beam in the optical axis direction to the positions 2, ..., K, ..., N by this command, and performs scanning on each detection unit. Here, it is assumed that the focus position is between them. If not, move the initial position.
この時の検出部101の出力を(a)図に示した。この
ように検出部101の出力はスリツトを通過した光量に比
例した電気出力であり、光軸方向の位置の変化に対応し
てそのピーク値が変化する。The output of the detection unit 101 at this time is shown in FIG. As described above, the output of the detection unit 101 is an electrical output proportional to the amount of light passing through the slit, and its peak value changes in accordance with the change in the position in the optical axis direction.
検出部101の出力はピーク値ホールド102によりそのピ
ーク値が保持される。この様子を第4図(a)のピーク
値ホールド回路出力に示す。なお検出部ごと(=光軸方
向の位置ごと)に制御部10の出力により前検出部で得ら
れたピーク値をリセツトする。The peak value of the output of the detection unit 101 is held by the peak value hold 102. This situation is shown in the output of the peak value hold circuit of FIG. It should be noted that the peak value obtained by the previous detection unit is reset by the output of the control unit 10 for each detection unit (= every position in the optical axis direction).
保持されたピーク値はA/D変換器103によりアナログ電
圧からデジタル量に変換される。このデジタル量は最新
のピーク値レジスタ104に保持される。次の検出部のス
キヤンより前に最新のピーク値レジスタ104に保持され
た値は一つ前のピーク値レジスタ105に転送される。な
お一つ前のピーク値レジスタ105は計測に先立ってクリ
アしておく。The held peak value is converted from an analog voltage to a digital amount by the A / D converter 103. This digital amount is held in the latest peak value register 104. The value held in the latest peak value register 104 before the scan of the next detection unit is transferred to the previous peak value register 105. The previous peak value register 105 is cleared before measurement.
最新のピーク値レジスタ104の出力と一つ前のピーク
値レジスタ105の出力は大小判別回路106によりそれらの
大小すなわちピーク値が増加しているかそれとも減少し
ているかが判別される。大小判別回路106の出力の極性
が変化したならば、それはピーク値が最大となる光軸方
向の位置を通り過ぎた事が分かる。検出部位置カウンタ
ー1 108には現在の位置より一つ前の位置情報が入っ
ているから、大小判別回路106の出力の極性が変化した
ならば、その光軸方向の位置を記憶する。この位置が焦
点位置である。そして検出部位置カウンター1 108の
位置情報を検出部位置カウンタ107に転送し、フオーカ
ス用駆動装置110によりレンズ系2を1つ前の位置まで
戻し、検出部位置カウンタ107より制御部10に停止指令
を出し焦点位置の調整は終了する。そのため、フオーカ
ス用駆動装置110に走査ビームの光軸方向は焦点にある
焦点位置に固定される。スポツト検出器8と光軸方向に
同一距離にある感光体記録ドラム6上には常に走査ビー
ムの焦点位置が固定される。The output of the latest peak value register 104 and the output of the immediately preceding peak value register 105 are discriminated by the magnitude discriminating circuit 106 as to whether their magnitude, that is, the peak value is increasing or decreasing. If the polarity of the output of the magnitude discriminating circuit 106 changes, it can be seen that it has passed the position along the optical axis where the peak value is maximum. Since the detection unit position counter 1108 stores position information immediately before the current position, if the polarity of the output of the magnitude discriminating circuit 106 changes, the position in the optical axis direction is stored. This position is the focus position. Then, the position information of the detection unit position counter 1 108 is transferred to the detection unit position counter 107, the lens system 2 is returned to the previous position by the focus driving device 110, and the detection unit position counter 107 issues a stop command to the control unit 10. The focus position adjustment is completed. Therefore, the optical axis direction of the scanning beam is fixed to the focus drive device 110 at the focus position at the focus. The focus position of the scanning beam is always fixed on the photoconductor recording drum 6 located at the same distance as the spot detector 8 in the optical axis direction.
また、以上に示す例においては、一回のレーザビーム
走査によってレーザビームウエストの最適位置を設置す
るように構成していた。しかし、一回のレーザビーム走
査によって焦点位置が検出できない、つまり、ピーク値
検出方式においてはピーク値の大小判別回路の出力の極
性が変化しない場合には、再び検出器上をレーザビーム
走査し焦点位置の調整動作を行う。In addition, in the example described above, the optimum position of the laser beam waist is set by one laser beam scanning. However, if the focus position cannot be detected by one laser beam scan, that is, if the polarity of the output of the peak value detection circuit does not change in the peak value detection method, the laser beam is scanned again on the detector to focus. Adjust the position.
また、以上に示す例においては、開口(スリツト)を
通過した光量のピーク値によって焦点調整を行う方式を
用いたが、本発明者が先に出願した特願昭63−123624号
のように、分散の値によって焦点調整を行う方式、時間
計測によって焦点調整を行う方式等を用いてもよい。Further, in the example shown above, a method of performing focus adjustment by the peak value of the amount of light passing through the aperture (slit) was used, but as in Japanese Patent Application No. 63-123624 filed by the present inventor earlier, A method of performing focus adjustment by the value of dispersion, a method of performing focus adjustment by measuring time, or the like may be used.
また、以上に示す例においては、走査面上の光ビーム
の集束位置を移動させる手段として補助レンズ系を移動
させているが、光ビームの集束位置を移動させる手段に
ついてはその他の公知の技術を用いてもよい。Further, in the above example, the auxiliary lens system is moved as a means for moving the focusing position of the light beam on the scanning surface, but other known techniques are used for the means for moving the focusing position of the light beam. You may use.
光ビームの集束位置を移動させる手段としては、特開
昭62−112123号公報のようにコリメータレンズを移動さ
せるもの、特開昭59−116603号公報のようにレーザー光
源または結像レンズを移動させるもの、特開昭112020号
公報のように走査レンズと走査媒体の光学的距離を可変
するもの、特開昭61−275868号公報のようにレーザーの
パワーを可変するもの、等が考えられる。As means for moving the focusing position of the light beam, a means for moving a collimator lens as in JP-A-62-112123, or a laser light source or an imaging lens as in JP-A-59-116603. A method in which the optical distance between the scanning lens and the scanning medium is variable as in JP-A-112020, and a laser power is variable as in JP-A-61-275868 can be considered.
走査レンズ系5によって像面湾曲が十分に補正されて
いれば、以上に示した例のように、複数のスポツト検出
部を有するスポツト検出器上を一回のレーザビーム走査
によって、レーザビームウエストの最適位置を制御部に
よって焦点位置移動のためのレンズ系2を作動すること
により設定することが可能である。しかしながら、走査
レンズ系5によって像面湾曲が十分に補正されていない
場合には、走査面と光学的に等価な位置でかつ走査方向
と平行な方向に開口を有する検出部を複数所定間隔に配
し、その複数の検出部上を複数回数のレーザビーム走査
によって、レーザビームウエストの最適位置を制御部に
よって焦点位置移動のためのレンズ系を作動することに
より設定する必要がある。そのための本発明の実施例に
ついて次に説明する。If the field curvature is sufficiently corrected by the scanning lens system 5, the laser beam waist of the laser beam waist is scanned by one laser beam on the spot detector having a plurality of spot detectors as in the above-described example. The optimum position can be set by operating the lens system 2 for moving the focus position by the control unit. However, when the curvature of field is not sufficiently corrected by the scanning lens system 5, a plurality of detection units having openings at positions optically equivalent to the scanning surface and parallel to the scanning direction are arranged at predetermined intervals. However, it is necessary to set the optimum position of the laser beam waist by scanning the plurality of detectors a plurality of times by operating the lens system for moving the focus position by the controller. An embodiment of the present invention for that purpose will be described below.
第6図は本発明に係る走査光学装置の第1の実施例の
焦点調整の信号処理系を説明する図で、(a),(b)
は焦点調整法の概念図とその制御のブロツクダイアグラ
ムである。この第1の実施例の走査光学装置の基本的構
成は第1の参考例と同一であるが、この第1の実施例に
おいては第1の参考例と異なり走査レンズ系によって像
面湾曲は十分に補正されていないものとする。そのた
め、焦点位置の調整は走査線上の任意の2点以上で行え
ばよい。FIG. 6 is a view for explaining the signal processing system for focus adjustment of the first embodiment of the scanning optical device according to the present invention.
Is a block diagram of the focus adjustment method and its control. The basic configuration of the scanning optical device of the first embodiment is the same as that of the first reference example, but in the first embodiment, unlike the first reference example, the curvature of field is sufficient due to the scanning lens system. It has not been corrected to. Therefore, the focus position may be adjusted at any two or more points on the scanning line.
[ピーク値検知焦点調整] 第4図と同じようにピーク値を検知して焦点調整を行
う場合について説明する。[Peak value detection focus adjustment] A case where the peak value is detected and focus adjustment is performed as in FIG. 4 will be described.
スポツト検出器は所定の開口と光電変換面より構成さ
れる検出部がスポツト走査方向に沿って複数設けられて
いる。ここでは、検出部の数、即ち走査方向の位置を3
点(A,B,C)として説明しているが、2点以上であれば
任意で良い。必要な測定点はどこまで像面湾曲を補正す
るかにより決めれば良い。The spot detector is provided with a plurality of detecting portions each having a predetermined aperture and a photoelectric conversion surface along the spot scanning direction. Here, the number of detectors, that is, the position in the scanning direction is set to three.
Although it is described as points (A, B, C), any number of points may be used as long as it is two or more. The required measurement point may be determined depending on how much the field curvature is corrected.
情報信号を記録するに先立ち焦点位置の計測を行う。
各々の検出部出力のピーク値により焦点位置を検出する
原理,動作は第1の実施例と同じなので説明を省略す
る。スポツト検出部201A,201B,201Cと焦点位置検出部20
2A,202B,202Cにより、スポツト検出器上を複数回数走査
することにより、各々の走査方向位置ごとに検出部出力
のピーク値が最大となる位置即ちフオーカス位置を求め
る。フオーカス位置カウンタ203A,203B,203Cには各々の
検出部の位置に対応する走査方向の位置A,B,Cのフオー
カス位置が入る。The focus position is measured before recording the information signal.
The principle and operation of detecting the focus position based on the peak value of the output of each detector are the same as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted. Spot detectors 201A, 201B, 201C and focus position detector 20
By scanning the spot detector a plurality of times with 2A, 202B, and 202C, the position where the peak value of the output of the detector is maximum, that is, the focus position is obtained for each position in the scanning direction. In the focus position counters 203A, 203B, 203C, the focus positions of positions A, B, C in the scanning direction corresponding to the positions of the respective detectors are entered.
MPU(マイクロプロセツサユニツト)204の位置指令に
よりフオーカス用駆動装置110は走査ビームを光軸方向
に位置1に移動させ、スポツト検出器上をレーザビーム
により走査を行う。そして走査方向測定点A,B,Cごとに
光軸方向の位置1の光電出力のピーク値を測定する。MP
U204の出力は位置指令としてフオーカス用駆動装置110
に作用する。フオーカス用駆動装置110はこの指令によ
り走査ビームの光軸方向の位置を位置2,…,位置k,…,
位置nまで移動させ各位置ごとに走査を行ない、走査方
向に並んだ検出部ごとのピーク値測定を行う。ここでは
焦点位置はこの間にあるものとする。もし、ないときは
初期位置を移動すれば良い。In response to a position command from an MPU (microprocessor unit) 204, the focus driving device 110 moves the scanning beam to position 1 in the optical axis direction, and scans the spot detector with a laser beam. Then, the peak value of the photoelectric output at the position 1 in the optical axis direction is measured for each of the scanning direction measurement points A, B, and C. MP
The output of U204 is the focus drive 110 as a position command.
Act on. Based on this command, the focus driving device 110 determines the position of the scanning beam in the optical axis direction as position 2, ..., Position k ,.
The position is moved to the position n, scanning is performed for each position, and the peak value is measured for each detection unit arranged in the scanning direction. Here, it is assumed that the focus position is between them. If not, move the initial position.
この時の検出部201A,201B,201Cの出力を(a)図に示
した。このように検出部の出力はスリツト(開口)を通
過した光量に比例した電気出力であり、光軸方向の位置
の変化に対応して走査方向位置ごとにそのピーク値が変
化する。第1の参考例と異なるのは像面湾曲があるので
ピーク値が最大となる光軸方向の位置が検出部ごとに異
なることである。この検出部ごとの異なる度合いは像面
湾曲によって決定される。そして、走査方向測定点A,B,
Cごとにフオーカス位置を決定する。フオーカス位置カ
ウンタ203A,203B,203Cには各々の走査方向位置A,B,Cの
フオーカス位置が入っている。これらの数値はMPU204に
送られる。ここで、MPU204は測定点以外の走査方向位置
のフオーカス位置を曲線近似により求める。測定点の数
をnとすれば(n−1)次曲線で近似できる。曲線近似
の方法は多くの方法が公知であるからここでは説明を省
力する。求められた結果はRAM(ランダムアクセスメモ
リ)205に走査方向位置ごとに順番に一時記憶される。
また、ROM(リードオンリイメモリ)206にはこれらの計
算手順,定数等をあらかじめ記憶させておくものとす
る。The outputs of the detection units 201A, 201B, 201C at this time are shown in FIG. In this way, the output of the detector is an electrical output proportional to the amount of light that has passed through the slit (opening), and its peak value changes for each position in the scanning direction corresponding to the change in position in the optical axis direction. The difference from the first reference example is that there is a field curvature, and therefore the position in the optical axis direction where the peak value is maximum differs for each detection unit. The degree of difference for each detector is determined by the field curvature. Then, the scanning direction measurement points A, B,
The focus position is determined for each C. The focus position counters 203A, 203B, 203C contain the focus positions of the respective scanning direction positions A, B, C. These numbers are sent to the MPU 204. Here, the MPU 204 obtains the focus position of the scanning direction position other than the measurement point by curve approximation. If the number of measurement points is n, it can be approximated by an (n-1) th order curve. Since many methods of curve approximation are known, the description thereof is omitted here. The obtained result is temporarily stored in RAM (random access memory) 205 in order for each position in the scanning direction.
Further, these calculation procedures, constants, etc. are stored in advance in a ROM (Read Only Memory) 206.
情報信号の記憶の際には、焦点位置の計測により得ら
れた焦点位置はRAM205に走査方向位置ごとに順番に入っ
ている。情報信号の記録時にはRAM205に記憶された値を
MPU204へ転送する。MPU204出力が走査方向位置ごとに固
定されるので、位置指令も走査方向位置ごとに固定され
る。フオーカス用駆動装置110により走査ビームの光軸
方向の位置は走査方向位置ごとに焦点位置に固定され
る。When the information signal is stored, the focus position obtained by measuring the focus position is sequentially entered in the RAM 205 for each position in the scanning direction. When recording the information signal, the value stored in RAM 205
Transfer to MPU204. Since the MPU 204 output is fixed for each position in the scanning direction, the position command is also fixed for each position in the scanning direction. The focus drive device 110 fixes the position of the scanning beam in the optical axis direction to the focal position for each position in the scanning direction.
以上説明したような第1の実施例によれば、走査レン
ズ系による像面湾曲が十分に補正されていなくても、ス
ポツト検出器と光軸方向に光学的に同一な面である感光
記録体ドラム上においては常に走査ビームの焦点位置が
固定される。According to the first embodiment as described above, even if the curvature of field by the scanning lens system is not sufficiently corrected, the photosensitive recording body having the same surface as the spot detector in the optical axis direction is obtained. The focus position of the scanning beam is always fixed on the drum.
第7図は本発明に係る走査光学装置の第2の実施例を
説明する図であり、第1図と同一の部材には共通の符号
を附し説明は略す。21は半導体レーザと集光結像レンズ
からなる光源装置で、そこから出射したレーザビームは
焦点位置移動のためのレンズ系22及び回転多面鏡3を介
して感光記録体ドラム6の所定の位置に結像される。従
って、レンズ系22が動かない時は光源装置21から射出し
たレーザビームは回転多面鏡3で偏向された結果、ほぼ
円弧に近いレーザビームウエスト位置の軌跡が描かれる
(第7図中の1点鎖線)。すなわち、焦点位置制御系を
動作させレンズ系22を動作させないと、その走査線の軌
跡に対して走査面である感光記録体ドラム面を焦点深度
内におさめることができない場合がある。この場合も上
述した第1の実施例と同様に、所定の開口と光電変換面
よりなる検出部がスポツト走査方向に複数設けられてい
る検出器8上を複数回数のレーザビーム走査によって、
レーザビームウエストの最適位置を制御部10によって焦
点位置移動のためのレンズ系を作動することにより設定
すればよい。FIG. 7 is a view for explaining the second embodiment of the scanning optical device according to the present invention. The same members as those in FIG. 1 are designated by the common reference numerals and the description thereof is omitted. Reference numeral 21 denotes a light source device composed of a semiconductor laser and a condensing image forming lens. A laser beam emitted from the light source device is passed through a lens system 22 for moving a focal position and a rotary polygon mirror 3 to a predetermined position on the photosensitive recording drum 6. It is imaged. Therefore, when the lens system 22 does not move, the laser beam emitted from the light source device 21 is deflected by the rotary polygon mirror 3, and as a result, a locus of the laser beam waist position that is almost an arc is drawn (one point in FIG. 7). Chain line). That is, unless the focus position control system is operated and the lens system 22 is operated, it may be impossible to keep the photosensitive recording drum surface, which is the scanning surface, within the depth of focus with respect to the locus of the scanning line. Also in this case, similarly to the above-described first embodiment, a plurality of detectors each having a predetermined opening and a photoelectric conversion surface are provided in the spot scanning direction on the detector 8 by a plurality of laser beam scanning operations.
The optimum position of the laser beam waist may be set by operating the lens system for moving the focus position by the control unit 10.
また、以上に示す例においては、開口(スリツト)を
通過した光量のピーク値によって焦点調整を行う方式を
用いたが、本発明者が先に出願した特願昭63−123624号
のように、分散の値によって焦点調整を行う方式、時間
計測によって焦点調整を行う方式等を用いてもよい。Further, in the example shown above, a method of performing focus adjustment by the peak value of the amount of light passing through the aperture (slit) was used, but as in Japanese Patent Application No. 63-123624 filed by the present inventor earlier, A method of performing focus adjustment by the value of dispersion, a method of performing focus adjustment by measuring time, or the like may be used.
また、以上に示す例においては、走査面上の光ビーム
の集束位置を移動させる手段として補助レンズ系を移動
させているが、光ビームの集束位置を移動させる手段に
ついてはその他の公知の技術を用いてもよい。Further, in the above example, the auxiliary lens system is moved as a means for moving the focusing position of the light beam on the scanning surface, but other known techniques are used for the means for moving the focusing position of the light beam. You may use.
光ビームの集束位置を移動させる手段としては、特開
昭62−112123号公報のようにコリメータレンズを移動さ
せるもの、特開昭59−116603号公報のようにレーザー光
源または結像レンズを移動させるもの、特開昭112020号
公報のように走査レンズと走査媒体の光学的距離を可変
するもの、特開昭61−275868号公報のようにレーザーの
パワーを可変するもの、等が考えられる。As means for moving the focusing position of the light beam, a means for moving a collimator lens as in JP-A-62-112123, or a laser light source or an imaging lens as in JP-A-59-116603. A method in which the optical distance between the scanning lens and the scanning medium is variable as in JP-A-112020, and a laser power is variable as in JP-A-61-275868 can be considered.
以上説明したように、本発明は従来の、光源からの光
ビームを偏向器及びレンズ系を介して走査面上を走査
し、かつ、該走査面上の光ビームの集束状態を検知する
検知手段および該走査面上の光ビーム集束位置を移動さ
せる焦点位置移動手段を備えた走査光学装置において、
前記走査面上の光ビームの集束状態を検知する検知手段
として、前記走査面と光学的に等価な位置でかつ走査方
向と平行な方向に、開口を有する検出部を複数所定間隔
に配し、そして、前記光源からの光ビームを偏向器及び
レンズ系を介して前記複数の検出部上を複数回数走査
し、各走査ごとの同じ検出部からの信号を比較あるいは
演算することにより、前記走査面上の光ビーム集束位置
を移動させる焦点位置移動手段により光ビーム集束位置
を移動させ、走査面上の光ビーム集束位置を調整するこ
とによって簡単な構成で容易に像面湾曲も考慮した焦点
ずれを検出して補正することが可能である。As described above, according to the present invention, the conventional detecting means for scanning the light beam from the light source on the scanning surface via the deflector and the lens system and detecting the focused state of the light beam on the scanning surface. And a scanning optical device including a focus position moving means for moving a light beam focusing position on the scanning surface,
As a detecting means for detecting the focused state of the light beam on the scanning surface, a plurality of detecting portions having openings are arranged at predetermined intervals in a direction optically equivalent to the scanning surface and in a direction parallel to the scanning direction, The light beam from the light source is scanned a plurality of times on the plurality of detection units via a deflector and a lens system, and signals from the same detection unit for each scan are compared or calculated to obtain the scanning surface. By moving the light beam focusing position by the focus position moving means for moving the upper light beam focusing position and adjusting the light beam focusing position on the scanning surface, it is possible to easily defocus with consideration of the field curvature with a simple configuration. It is possible to detect and correct.
第1図は本発明に係る走査光学装置の第1の参考例を説
明する図、第2図は検出器の概略断面図、第3図は検出
器から出力される各種状態のスポツトに対応する信号を
示す図、第4図(a),(b)は焦点調整法の概念図と
その制御のブロツクダイアグラム、第5図は第4図
(a),(b)に示した焦点調整法のフローチヤート、
第6図(a),(b)は本発明に係る焦点調整法の概略
図とその制御のブロツクダイヤグラム、第7図は本発明
に係る走査光学装置の他の実施例を説明する図である。 1……光源装置、2……レンズ系 3……回転多面鏡、5……走査レンズ系 6……感光記録体ドラム、7……ビーム分割器 8……スポツト検出器、9……信号処理部 10……制御部FIG. 1 is a diagram illustrating a first reference example of a scanning optical device according to the present invention, FIG. 2 is a schematic sectional view of a detector, and FIG. 3 corresponds to spots in various states output from the detector. FIGS. 4 (a) and 4 (b) are conceptual diagrams of the focus adjustment method and a block diagram of its control, and FIG. 5 shows the focus adjustment method shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). Flow chart,
6 (a) and 6 (b) are schematic diagrams of the focus adjusting method according to the present invention and a block diagram of the control thereof, and FIG. 7 is a diagram for explaining another embodiment of the scanning optical device according to the present invention. . 1 ... Light source device, 2 ... Lens system 3 ... Rotating polygon mirror, 5 ... Scanning lens system 6 ... Photosensitive recording drum, 7 ... Beam splitter 8 ... Spot detector, 9 ... Signal processing Section 10 ... Control section
Claims (1)
を介して走査面上を走査し、かつ、該走査面上の光ビー
ムの集束状態を検知する検知手段および該走査面上の光
ビーム集束位置を移動させる焦点位置移動手段を備えた
走査光学装置において、 前記走査面上の光ビームの集束状態を検知する検知手段
として、前記走査面と光学的に等価な位置でかつ走査方
向と平行な方向に、開口を有する検出部を複数所定間隔
に配し、そして、前記光源からの光ビームを偏向器及び
レンズ系を介して前記複数の検出部上を複数回数走査
し、各走査ごとの同じ検出部からの信号を比較あるいは
演算することにより、前記走査面上の光ビーム集束位置
を移動させる終点位置移動手段により光ビーム集束位置
を移動させ、走査面上の光ビーム集束位置を調整するこ
とを特徴とする走査光学装置。1. A detecting means for scanning a light beam from a light source on a scanning surface through a deflector and a lens system, and detecting a focused state of the light beam on the scanning surface, and light on the scanning surface. In a scanning optical device provided with a focus position moving means for moving a beam focusing position, as a detecting means for detecting a focused state of a light beam on the scanning surface, a position optically equivalent to the scanning surface and a scanning direction A plurality of detectors having openings are arranged at predetermined intervals in a parallel direction, and a light beam from the light source is scanned a plurality of times on the plurality of detectors via a deflector and a lens system, and each scan is performed. By comparing or calculating the signals from the same detection unit, the light beam focusing position is moved by the end point position moving means for moving the light beam focusing position on the scanning surface, and the light beam focusing position on the scanning surface is adjusted. You A scanning optical device characterized in that.
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