JPH01237614A - 集光位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、被走査面上に集光走査される光ビームの集光
位置ずれを検出する集光位置検出装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 被走査面、特に記録媒体上を光ビームで走査して画像を
記録する光ビーム走査光学系においては、光ビームの集
光位置（ビームウェスト位置）を被走査面上に極めて高
い精度で位置させる必要がある。

（発明が解決しようとする課題） しかし、このように高い精度で光ビームの集光位置を調
整しても、その後光学系の稼動中に環境温度が変化する
と、光学系を構成する光学部品やこの光学部品を載設し
ている定盤が伸縮し、さらには光学部品の屈折率が変化
して集光位置が被走査面上からずれてしまうことがある
。これにより、走査面上に照射される光ビームのスポッ
ト径は所望の値から変化し、記録画像の画質低下を招く
。

したがって、光学系の集光位置を一旦調整した後におい
ても光ビームの集光位置が走査面上に常に維持されるよ
う光源あるいは光学系を光軸方向に移動する必要がある
が、このためには走査面からの集光位置のずれ量を逐次
検出する必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光ビ
ームの被走査面からの集光位置のずれ量を簡単かつ正確
に検出し得る集光位置検出装置を提供することを目的と
するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の集光位置検出装置は、受光面の光ビーム走査方
向の幅（受光面に照射される光ビームがスリット等によ
り制限されるときはそのスリット等の幅）が走査される
光ビームの径以下に形成された２つの光検出手段を光ビ
ームの走査方向に所定の間隔をおき、かつ被走査面から
の距離が異なる位置にそれぞれ配し、光ビームがこの２
つの光検出手段を各々通過したときに各光検出手段から
出力されたピーク波形信号の幅を比較して光ビーム被走
査面からの光ビーム集光位置のずれ量を検出するように
したことを特徴とするものである。

（作　　用） ２つの光検出手段の受光面の光ビーム走査方向の幅は光
ビームのビーム径以下に形成されているから光検出手段
から出力された電気信号のピーク波形は光検出手段の配
設位置における光ビームスポットの上記走査方向の光量
分布と略一致する。

したがって両光検出手段から出力されたピーク波形の幅
が各光検出手段配設位置におけるビームスポット径に対
応し、一方ビームスポット径は集光位置から前後に離れ
る程大きくなるので、所定距離だけずれた上記２つの配
設位置におけるビームスポット径の比較を行なうことに
より、被走査面からどの程度ずれた位置に光ビームの集
光位置があるかを検出することができる。

（発明の効果） 本発明の集光位置検出装置によれば、２つの光検出手段
から出力されたピーク波形の幅を検出回路で比較するこ
とにより、被走査面からの光ビームの集光位置のずれ量
を検出し得るよう構成されているので、このずれ量に応
じた補正信号を出力することができる。

なお、この補正信号は、例えば光源やコリメータレンズ
等を光軸方向に移動せしめる駆動回路に人力し、光ビー
ムの集光位置を調整して（もちろん帰還回路等を使った
周知の調整方法が使用できる）この集光位置が常に光ビ
ームの被走査面上に位置するように設定することができ
る。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

第１図は本発明に係る集光位置検出装置の一実施例を具
備してなる光走査装置を示す概略図である。

この光走査装置は、半導体レーザ光源ｌＯから発せられ
るレーザビーム１Ｂをコリメータレンズ１８でコリメー
トし、コリメートされたレーザビームをＡＯＭ等の光変
調器２０で変調し、変調されたレーザビームを光偏向器
である回転多面鏡２２によって記録媒体２４上に走査さ
せるものである。なお、回転多面鏡２２の後段にはｆθ
レンズ２Ｂが配されており、半導体レーザ光源ＩＯには
これを駆動する光源駆動回路２８が接続されている。

上記レーザビーム１Ｂの記録媒体２４への走査は、回転
多面鏡２２の矢印Ａ方向の回転によってレーザビーム１
Ｂを記録媒体２４上で矢印Ｂ方向に主走査すると共に記
録媒体２４を矢印Ｂ方向と直角な方向（紙面に垂直な方
向）に定速で移動させて副走査することによって行なわ
れる。

上記走査においては、レーザビーム１Ｂを記録媒体２４
上、即ち被走査面上に極めて高い精度で集束させること
が要求され、したがって、上記光走査光学系を組み立て
るにあたっては、その光学系の集光位置、即ち半導体レ
ーザ光源１０から射出されるレーザビームＩＢのスポッ
ト径が最小となるウェストビーム位置を、記録媒体２４
が位置すべき位置に極めて高い精度で位置させるよう集
光位置調整が行なわれる。しかし、−旦高精度で調整さ
れた光走査光学系も、レーザビーム１６が長時間射出さ
れ続けると環境温度が変化し、これらの光学系を載設し
ている定盤が伸張したりコリメータレンズ１８の屈折率
が変化したりして上記集光位置が矢印Ｃ方向に移動する
ことがあるので、レーザビーム１６の射出時にはこのレ
ーザビーム１６の集光位置を逐次検出して、光学系の集
光位置補正を行なう必要がある。

上記光走査装置は、このような集光位置検出を高精度で
行なう集光位置検出装置を具備している。

この集光位置検出装置は、記録媒体２４の側縁近傍に配
された、レーザビーム１６の走査方向（主走査方向）に
狭いスリット３０ａ、３０ｂおよびこのスリブ）　３０
ａ、　３０ｂを通過した光ビーム１Ｂを受光する光検出
器３２ａ、　３２ｂからなる第１ならびに第２光検出部
３４ａ、　３４ｂと、２つの光検出器３２ａ、　３２ｂ
から出力された各受光信号の中からピーク波形を取り出
す２つの信号検出回路３８ａ、　３８ｂと、この２つの
信号検出回路３６ａ、　３８ｂから出力された各ピーク
波形の幅を検出する２つの信号波形幅検出回路３８ａ、
３８ｂと、この２つの信号波形幅検出回路３８ａ、３８
ｂから出力された各ピーク幅信号を比較する比較回路４
０と、この比較回路４０から出力された比較信号に基づ
きレーザビーム１Ｂの集光位置が記録媒体２４上から上
下どちらに、どの程度ずれているかを判断し、この集光
位置を正常な位置に戻すためには半導体レーザ光源１０
あるいはコリメータレンズ１８をどちらに、どの程度移
動すべきかを判断し、その判断に基づいて制御信号を出
力する制御回路４２からなっている。なお、制御回路４
２から出力された制御信号は半導体レーザ光源１０やコ
リメータレンズ１８を光軸方向に移動させ得るＰＺＴ駆
動回路４４に入力される。

以下、この集光検出装置により集光位置を検出する様子
を詳しく説明する。本実施例では、第１および第２の光
検出部３４ａ、３４ｂのスリット３０ａ、　３０ｂが第
２図に示すように被走査面を挾み各々被走査面（記録媒
体２４上）から等間隔りとなる位置に配されている。レ
ーザビーム１６の集光位置が走査面上にあれば、両スリ
ット３０ａ、３０ｂの配設位置におけるレーザビームＩ
Ｂのスポット径は等しい大きさとなるのに対し、上記集
光位置が走査面よりも矢印Ｃ方向に移動すれば、両スリ
ット３０ａ、　３０ｂの位置におけるレーザビーム■６
のスポット径の大きさは互いに異なるようになる。すな
わち、集光位置から矢印Ｃ方向（上下いずれの方向でも
）への距離が大きくなるにしたがってスポット径が直線
的に大きくなる。したがって両スリット３０ａ、３０ｂ
の位置におけるスポット径を比較すれば集光位置がどこ
にあるかを判断することができる。本実施例では、この
ような考えに基づき集光位置を検出している。

上記スリット３０ａ、３０ｂの幅はレーザビーム１６の
スポット径の１／４程度に設定されている。すなわちス
ポット径が１００μｍであればスリットの幅は２５μｍ
程度に設定されている。このようにスリット３０ａ、　
３０ｂの幅をレーザビーム１６のスポット径よりも小さ
くなるように設定したのは、スリット３０ａ、３０ｂの
幅の方が大きいと光検出器３２ａ、３２ｂから出力され
るピーク波形の幅はレーザビーム１Ｂの走査速度を示す
ことになり、スポット径の検出ができないからである。

もっとも、この場合スポット径はこのピーク波形の立上
期間あるいは立下期間の長さによって表わされるが、こ
のような検出方法によって高精度の検出結果を得ること
は難しい。本集光位置検出装置では、レーザビーム１６
のスポット径に対してスリット３０ａ、３０ｂの幅を１
／４程度に設定しているので、両光検出器３２ａ、　３
２ｂから出力され両信号検出回路３８ａ、　３６ｂで検
出されるピーク波形は、各スリット３０ａ、３０ｂの位
置におけるレーザビーム１６のスポットの光量分布に近
い、立上り、立下りの鋭い波形に形成され、したがって
このピーク波形の幅を検出すればレーザビーム１６のス
ポット径を検出することができる。なお、このスリット
の幅はビームのスポット径より小さければよいのであっ
て、必ずしも１／４に限られるものではない。

信号波形検出回路３８ａ、　３８ｂは、信号検出回路３
６ａ、３８ｂから出力されたピーク波形の幅を検出する
回路である。第３図に示すように、本実施例におしきい
値として、このしきい値以上の値となる期間をピーク波
形の幅Ｗと定めており、このピーク波形の幅ＷのＨレベ
ル期間を有する方形波信号４８がこの信号波形幅検出回
路３８ａ、３８ｂから各々出力される。なお、上記しき
い値としてはピーク値Ｐの当に限られるものではなく、
状況に応じて適切な値に設定すればよく例えば半値幅、
］値幅等としてもよい。

２つの信号波形幅検出回路３８ａ、３８ｂから出力され
た２つの方形波信号４８のＨレベル期間をＷとすれば、
この２つの信号の幅Ｗは比較回路４０において比較され
両者の差を表わす比較信号を出力する。

制御回路４２では、この比較信号に基づいて、レーザビ
ーム１Ｂの集光位置のずれ量を算出し、このずれ量を補
正するために必要にコリメータレンズ１Ｂの移動距離を
算出し、この算出結果に基づく補正信号を電歪素子駆動
回路４４に送出する。

補正信号を入力された電歪素子駆動回路４４は、半導体
レーザ光源ＩＯの保持台１０ａとフリメータレンズ１８
の可動基台との間に配された電歪素子５０に、上記補正
信号に基づく所定の電圧を印加せしめる。

これにより、電歪素子５０はコリメータレンズ１８の光
軸方向に伸縮し、コリメータレンズ１８がこの方向に移
動してこのコリメータレンズ１８と半導体レーザ光源ｌ
Ｏとの間隔が：Ａ整され、レーザビーム１Ｂ。

が走査面に集光するよう調整される。なお、本実施例の
ようにコリメータレンズ１Ｂを移動する代わりに、半導
体レーザ光源１０を移動するようにしてもよいし、他の
適当な光学部材を移動せしめるようにしてもよい。さら
にレーザビーム１Ｂの集光位置のずれ量情報に基づいて
このずれ量を補正する手段としては、種々の方法が考え
られ、例えば制御回路４２からのずれ量補正信号に基づ
いて記録媒体２４を矢印Ｃ方向に移動することもできる
。

なお、上記実施例においてはレーザビーム１Ｂの集光位
置の前後両側かつ走査面から等距離の位置に光検出部３
４ａ、３４ｂを配しているが、これに限られるものでは
なく、各光検出部３４ａ、３４ｂから走査面までの距離
の比が認識されていれば両光検出部３４ａ、３４ｂを任
意の位置に配設することができる。

したがってレーザビーム１Ｂの集光位置の前後両側に両
光検出部３４ａ、３４ｂを配する場合のほか、この集光
位置の前後いずれか一方に両光検出部８４ａ、３４ｂを
配することもできる。また、一般にレーザビーム１Ｂの
集光位置の温度変化に伴なうずれ量は微かであると考え
られるので、この集光位置がいずれかの光検出部３４ａ
、３４ｂの前後に亘って移動することは実際には余り考
える必要がないし、またそのようなことがないように両
光検出部３４ａ、３４ｂを配設すべきである。なお、も
し温度変化に伴なう上記集光位置の矢印Ｃ方向のずれ量
が大きくて、この集光位置がいずれかの光検出部３４ａ
、　３４ｂの前後に亘って移動するような場合には、上
記ピーク波形幅Ｗの差または比の変化の様子、例えば微
分信号波形の様子をも考慮すれば上記集光位置を求める
ことができる。

なお、上記実施例では各光検出器Ｈａ、３２ｂの前段に
レーザビーム１Ｂの主走査方向に狭いスリット３０ａ、
３０ｂを用いて光検出器３２ａ、３２ｂの受光面上に照
射されるレーザビーム１６のビーム径を制限しているが
、受光面が上記スリット３０ａ、　３０ｂと同様の幅狭
形状をなしている場合には、必ずしもスリブ）　３０ａ
、３０ｂを用いる必要はない。

なお、上記両光検出部３４ａ、　３４ｂは同一走査線上
に配設するのが望ましいが、必ずしも同一走査線・上に
配設しなくてもよい。

なお、上記実施例においては光源として半導体レーザ光
源ｌＯを用いているが、これに限られるものではなく例
えばガスレーザ、ＬＥＤ等を用いることも可能であるこ
とは官うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の集光位置検出装置の一実施例を具備し
てなる光走査装置を示す概略図、第２図は第１図に示す
光検出部を拡大して示す概略図、第３図は、第１図に示
す一部の回路から出力される信号波形を示す信号波形図
である。 １０・・・半導体レーザ光源　　ＩＢ・・・レーザビー
ム１８・・・コリメータレンズ　　２２・・・回転多面
鏡３０ａ、３０ｂ・・・スリット　　　３２ａ、３２ｂ
・・・光検出器３４ａ、３４ｂ・・・光検出部（光検出
手段）３８ａ、　３６ｂ・・・信号検出回路 ３８ａ、　３８ｂ・・・信号波形幅検出回路４０・・・
比較回路　　　　　　４２・・・制御回路４４・・・電
歪素子駆動回路 ［：面　　　（内７ｉ：に変更なし） 第１図 、５８ｔ）　　　　　　　　３６ｔ） 第２図 第３図 昭和６３年０４月１３０ ζ１゛− 特許庁長官　小川邦夫殿　　　　、／／１、　事件の表
示 昭和６３年　特許願　　第０６４．９２７月２、　発明
の名称 集光位置検出装置 ３、　補正をする者 事件との関係　　　、　特許出願人 性　所　神奈川県南足柄市中沼２１０番地名　称　　（
５２０）富士写真フィルム株式会社代表者　大　西　　
實 ４、代理人 住　所　東京都港区六本木５−２−１　　　　　　はう
らいやビル７階自発補正 ６、補正の対象　　図面 ７．補正の内容 １）手１き図面を昌入れ図面に補正する。（内容に変更
なし）。 ８、添付書類

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被走査面上に集光、走査される光ビームの集光位置を検
   出する装置であって、 前記光ビームの走査方向に所定の間隔をおき、かつ前記
   被走査面からの距離が異なる位置にそれぞれ配された、
   受光面の走査方向の幅が前記光ビームの径以下に形成さ
   れた第１および第２の光検出手段と、 該第１および第２の光検出手段から各々出力された電気
   信号の幅を比較して前記被走査面からの光ビーム集光位
   置のずれ量を検出する検出回路とを備えたことを特徴と
   する集光位置検出装置。