JP2961765B2

JP2961765B2 - レーザビーム走査装置

Info

Publication number: JP2961765B2
Application number: JP26787789A
Authority: JP
Inventors: 俊行柏木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1989-08-31
Filing date: 1989-10-14
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2014-10-12
Also published as: JPH03163412A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、回転多面鏡を用いてレーザビームを走査
し、描画を行なうためのレーザビーム走査装置に関す
る。

〔発明の概要〕

この発明は、レーザビームを回転多面鏡により偏向し
て水平走査を行なうレーザビーム走査装置において、描
画用のレーザビームとは異なる参照用レーザビームを回
転多面鏡に入射し、反射された参照用レーザビームを光
検知器で検知して、回転多面鏡の平面鏡の分割角度に対
応した信号を得て、この信号に基づいて、回転多面鏡へ
入射される描画用のレーザビームを偏向するように構成
することによって、回転多面鏡の各平面鏡の分割角度に
ばらつきがあっても、回転多面鏡から反射される描画用
レーザビームによる水平走査を常に一定にすることがで
き、高品質の画像を表示することができるようにしたも
のである。

〔従来の技術〕

例えば、レーザディスプレイ装置やレーザプリンタに
おいては、回転多面鏡を用いてレーザビームを走査する
レーザビーム走査装置が用いられている。

このレーザビーム走査装置の回転多面鏡は、円筒状で
あり、その周囲に多数の平面鏡が形成されている。そし
て、レーザビームは平面鏡に入射され、回転多面鏡を回
転させることによって、平面鏡からの反射レーザビーム
が偏向され、水平走査されるものである。

さて、上述したレーザビーム走査装置において、回転
多面鏡の軸心に対する各平面鏡の倒れ角がばらついてい
ると、例えばレーザディスプレイ装置では、画像を表示
するスクリーン上の各水平走査線どおしの間隔のばらつ
き、つまりピッチむらが生じてしまう。

そこで、シリンドリカルレンズとリレーレンズとを用
いて、このピッチむらを補正する方法がある。

つまり、第４図に示すように、入射レーザビームl_iは
シリンドリカルレンズ（6a）を介して、回転多面鏡
（１）に入射され、反射レーザビームl_oはリレーレンズ
（7a）、シリンドリカルレンズ（6b）、リレーレンズ
（7b）を介してガルバノミラー（９）に入射される。そ
して、ガルバノミラー（９）によって反射されたレーザ
ビームは投影レンズ（８）を介してスクリーン（10）に
供給され、このスクリーン（10）に映像が表示される。
そして、シリンドリカルレンズ（6a）（6b）は、これら
のレンズ（6a）（6b）の焦点が回転多面鏡（１）におけ
るレーザビームの反射点となるように設置される。そし
て、リレーレンズ（7a）（7b）及び投影レンズ（５）に
対して、スクリーン（10）の結像点と多面鏡の反射点と
が互いに共役な関係となるように調整され、多面鏡
（１）の各平面鏡の倒れ角のばらつきによるピッチむら
が補正されるものである。

また、レーザプリンタにおいて、回転多面鏡の各平面
鏡の倒れ角がばらついていると、画像の書き込み開始位
置が各平面鏡ごとにずれてしまい、画像品質が低下して
しまう。

つまり、レーザプリンタにおいては、感光体の画像書
き込み開始位置付近に受光素子が配置されており、この
受光素子が回転多面鏡からのレーザビームを受光する
と、この受光素子から検知信号が発生され、この検知信
号に基づいて、一定時間経過後に、感光体への画像の書
き込みが開始されるように構成されている。そして、回
転多面鏡の各平面鏡の倒れ角がばらついていると、回転
多面鏡からのレーザビームの受光素子を通過する軌跡が
異なってくる。そして、受光素子が円形又は楕円形であ
ると、上述した検知信号の波形が受光素子を通過するレ
ーザビームの軌跡毎に異なってしまい、したがって、画
像の書き込み開始位置がずれてしまうことになる。

そこで、この画像書き込み開始位置ずれを補正するた
めの方法が、例えば特開昭57−68866号公報に記載され
ている。

これは、回転多面鏡と受光素子との間にシリンドリカ
ルレンズを配置し、回転多面鏡の各平面鏡の倒れ角がば
らついていても、回転多面鏡から受光素子に入射するレ
ーザビームが一定の位置を通過するようにして、画像書
き込み開始位置ずれを補正するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述したレーザディスプレイ装置やレーザ
プリンタに用いられているレーザビーム走査装置におい
て、回転多面鏡の軸心に対する各平面鏡の倒れ角のばら
つきに対しては、従来、上述したように補正が行なわれ
ているが、回転多面鏡の各平面鏡の角度分割誤差によっ
て生じる水平走査むらについては考慮されてはいなかっ
た。

つまり、第５図に示すように、ある平面鏡の分割角度
が実線で示すようにθ_１であるとき、入射レーザビーム
l_iに対して、反射レーザビームl_o1となるとする。そし
て、他のある平面鏡の分割角度が破線で示すようにθ_１
とは異なるθ_２であるとき、入射レーザビームl_iに対し
て、反射レーザビームはl_o2となり、これは反射レーザ
ビームl_o1と角度θ_３だけずれたものとなってしまう。

これでは水平走査の同期むらが生じてしまい、画像の
品質が劣化してしまうことになる。

〔課題を解決するための手段〕

そこでこの発明は、回転多面鏡（１）の一の平面鏡に
入射させる描画用のレーザビームl_iを出射する光源
（２）と、回転多面鏡（１）の他の平面鏡に入射させる
参照用のレーザビームl_rを出射するレーザビーム光源
（16）と、他の平面鏡から反射された参照用のレーザビ
ームl_rを検知する光検知手段（17）と、光検知手段（1
7）の出力信号から他の平面鏡の分割角度に対応する信
号を得る回路（18a）（18b）（19）（20）と、他の平面
鏡の分割角度に対応する信号を所定期間遅延（回路（2
1））した信号に基づいて回転多面鏡（１）の一の平面
鏡に入射させる描画用のレーザビームl_iを偏向する手段
（５）とを備えるようにしたものである。

〔作用〕

回転多面鏡（１）の各平面鏡の分割角度にばらつきが
あっても、多面鏡（１）からの反射レーザビームl_oによ
る水平走査を常に一定のものとすることができ、高品質
の画像を表示することができる。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例のブロック図であり、
レーザディスプレイ装置に適用した場合の例である。

同図において（11）はビデオ信号発生回路であり、こ
のビデオ信号発生回路（11）からの垂直同期信号Ｖは駆
動回路（15）に供給される。そして、この駆動回路（1
5）は供給された垂直同期信号Ｖに従って、ガルバノミ
ラー（９）を駆動するものである。

また、ビデオ信号発生回路（11）からのビデオ信号は
駆動回路（14）に供給される。そして、この駆動回路
（14）は供給されたビデオ信号に従って、光変調器
（４）を駆動するものである。

また、ビデオ信号発生回路（11）からの水平同期信号
Ｈは駆動回路（12）に供給され、この駆動回路（12）に
よって、回転多面鏡（１）が回転駆動される。

また、ビデオ信号発生回路（11）からの水平同期信号
Ｈはモノマルチ回路（13）に供給される。そして、この
モノマルチ回路（13）は水平同期信号と同期した１水平
期間の周期のパルス信号Ｐを、後述するサンプルホール
ド回路（20）に供給する。

また、（16）は参照用のレーザビーム光源であり、描
画用のレーザビーム光源とは異なるものである。そし
て、この参照用のレーザビーム光源（16）からのレーザ
ビームl_rは、描画用のレーザビームl_iが入射される回転
多面鏡（１）の平面鏡よりも１水平期間前に対応する平
面鏡に入射されるものである。そして、この参照用のレ
ーザビームl_rは平面鏡により反射される。また、（17）
は２分割光検知器であり、２つの受光素子（17a）と受
光素子（17b）とからなるものである。そして、この光
検知器（17）は平面鏡から反射される参照用のビームl_r
を受光すると、受光素子（17a）はその検知信号をプリ
アンプ（18a）に供給し、受光素子（17b）はその検知信
号をプリアンプ（18b）に供給する。そして、プリアン
プ（18a）からの出力信号αとプリアンプ（18b）からの
出力信号βとは減算回路（19）に供給され、この減算回
路（19）において、信号α−βが得られる。そして、こ
の減算回路（19）からの信号α−βはサンプルホールド
回路（20）に供給される。すると、このサンプルホール
ド回路（20）は供給された信号α−βを、モノマルチ回
路（13）から供給されるパルス信号Ｐに従ってサンプル
ホールドし、このサンプルホールドされた信号S₁を1H遅
延回路（21）に供給する。すると、この遅延回路（21）
は供給された信号S₁を１水平期間だけ遅延した信号S₂と
して、電圧／周波数変換回路（22）に供給する。する
と、この電圧／周波数変換回路（22）は供給された信号
S₂に対応した周波数信号を後述する音響光学素子（５）
に供給する。

また、（２）は描画用のレーザビーム光源であり、こ
のレーザビーム光源（２）からのレーザビームがレンズ
（3a）を介して、光変調器（４）に供給される。そし
て、この光変調器（４）において、映像信号によりレー
ザビームが輝度変調される。そして、この光変調器
（４）からのレーザビームはレンズ（3b）を介して音響
光学素子（５）に供給される。そして、この音響光学素
子（５）は電圧／周波数変換回路（22）からの周波数信
号に従って、レーザビームl_iの光路を偏向するものであ
る。そして、このレーザビームl_iはシリンドリカルレン
ズ（6a）を介して回転多面鏡（１）に入射される。そし
て、この回転多面鏡（１）によって反射されたレーザビ
ームl_oはリレーレンズ（7a）、シリンドリカルレンズ
（6b）、リレーレンズ（7b）を介してガルバノミラー
（９）に入射される。そして、このガルバノミラー
（９）によって反射されたレーザビームは、レンズ
（８）を介してスクリーン（10）に供給される。そし
て、スクリーン（10）上に映像を表示する場合、回転多
面鏡（１）が回転されて、水平走査が行なわれるととも
に、ガルバノミラー（９）により垂直走査が行なわれる
ものである。なお、シリンドリカルレンズ（6a）（6
b）、リレーレンズ（7a）（7b）は回転多面鏡（１）の
各平面鏡の面倒れのばらつきを補正するものである。

次に、この実施例による、回転多面鏡（１）の角度分
割誤差の補正方法について、第２図，第３図を参照して
詳述する。

すなわち第２図において、参照用レーザビームl_rが図
上、左から右に移動して、このレーザビームl_rのビーム
スポットBSが受光素子（17a）（17b）の上を通過する
と、プリアンプ（18a）からの信号αはレーザビームl_r
の左から右の移動に伴なって“0"レベルから次第に増加
し、ビームスポットBS全体が受光素子（17a）に完全に
受光されたときに、ピークとなり、その後、徐々に減少
していく。また、プリアンプ（18b）からの信号βは信
号αのピーク時点から増加し始め、ビームスポットBS全
体が受光素子（17b）に完全に受光されたときに、ピー
クとなり、その後徐々に減少していく。従って、信号α
−βは図示したようにいわゆるＳ字カーブの波形とな
り、ここでこの波形の発生される位相が反射面の分割角
度に応じたものとなっている。

そして、上述のようにして得られる信号α−βを、サ
ンプルホールド回路（20）はモノマルチ回路（13）から
の所定のタイミングのパルス信号Ｐにしたがって、１水
平期間毎にサンプルホールドする。つまり、上述のＳ字
カーブの任意の点がサンプリングされ、第３図に示すよ
うな、反射面の分割角度のばらつきの量及び方向に応じ
た信号S₁がサンプルホールド回路（20）により得られ
る。なお分割角度のばらつきは、このＳ字の範囲に収ま
る程度の精度を有しているものとする。

そして、このサンプルホールド回路（20）からの信号
S₁が遅延回路（21）に供給され、１水平期間遅延された
信号S₂が遅延回路（21）から電圧／周波数変換回路（2
2）に供給される。そして、電圧／周波数変換回路（2
2）は供給された信号S₂に対応した周波数信号を音響光
学素子（５）に供給する。すると、この音響光学素子
（５）は供給された周波数信号に応じて、入射レーザビ
ームl_iを偏向する。そして、この偏向されたレーザビー
ムl_iがシリンドリカルレンズ（6a）を介して回転多面鏡
（１）に入射される。

つまり、上述した例は回転多面鏡（１）の各平面鏡の
分割角度に応じて、入射レーザビームを音響光学素子
（５）によって偏向させ、各平面鏡の分割角度にばらつ
きがあっても、回転多面鏡（１）からの反射レーザビー
ムl_oによる水平走査を常に一定とするようになされてい
るものである。

こうして、この実施例によれば、回転多面鏡（１）の
平面鏡のうち、描画用のレーザビームl_iが入射される平
面鏡の１水平期間前に相当する平面鏡に、参照用レーザ
ビームl_rを入射し、反射されたレーザビームl_rを２分割
光検知器（17）で検知し、この平面鏡の分割角度に応じ
た信号を得て、この信号を１水平期間遅延した信号に応
じて、描画用のレーザビームl_iの回転多面鏡（１）への
入射角度を音響光学素子（５）によって変えられるよう
にしているので、回転多面鏡（１）の各平面鏡の分割角
度にばらつきがあっても、多面鏡（１）からの反射レー
ザビームl_oによる水平走査を常に一定とすることがで
き、高品質の画像を表示することができる。

なお、上述した例においては、入射レーザビームl_iの
回転多面鏡（１）への入射角度を変える手段として音響
光学素子（５）を用いたが、他のもの、例えば電気光学
素子を用いるようにしてもよい。

また、上述した例はレーザディスプレイ装置に適用し
た場合の例であるが、この発明はレーザディスプレイ装
置に限らず、回転多面鏡を用いてレーザビームを走査す
るレーザビーム走査装置であれば、例えばレーザプリン
タにも適用することができる。

〔発明の効果〕

こうして、この発明によれば、回転多面鏡（１）の平
面鏡のうち、描画用のレーザビームl_iが入射される平面
鏡の１水平期間前に相当する平面鏡に、参照用レーザビ
ームl_rを入射し、反射されたレーザビームl_rを２分割光
検知器（17）で検知し、この平面鏡の分割角度に応じた
信号を得て、この信号を１水平期間遅延した信号に応じ
て、描画用のレーザビームl_iの回転多面鏡（１）への入
射角度を音響光学素子（５）によって変えられるように
しているので、回転多面鏡（１）の各平面鏡の分割角度
にばらつきがあっても、多面鏡（１）からの反射レーザ
ビームl_oによる水平走査を常に一定とすることができ、
高品質の画像を表示することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例のブロック図、第２図は
２分割光検知器の説明図、第３図は信号のタイムチャー
トを示す図、第４図は従来例を示す図、第５図は分割角
度のばらつきの説明図である。（１）は回転多面鏡、（２）は描画用のレーザビーム光
源、（５）は音響光学素子、（10）は表示用スクリー
ン、（11）はビデオ信号発生回路、（13）はモノマルチ
回路、（16）は参照用のレーザビーム光源、（17）は２
分割光検知器、（19）は減算回路、（20）はサンプルホ
ールド回路、（21）は遅延回路、（22）は電圧／周波数
変換回路、l_i,l_oは描画用のレーザビーム、l_rは参照用
のレーザビームである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザビームを回転多面鏡によって偏向し
て走査を行なうレーザビーム走査装置において、上記回転多面鏡の一の平面鏡に入射させる描画用のレー
ザビームを出射する光源と、上記回転多面鏡の他の平面鏡に入射させる参照用のレー
ザビームを出射するレーザビーム光源と、上記他の平面鏡から反射された上記参照用のレーザビー
ムを検知する光検知手段と、上記光検知手段の出力信号から、上記他の平面鏡の分割
角度に対応する信号を得る回路と、上記他の平面鏡の分割角度に対応する信号を所定期間遅
延した信号に基づいて、上記回転多面鏡の一の平面鏡に
入射させる上記描画用のレーザビームを偏向する手段
と、を備えたレーザビーム走査装置。