JPH01314926A - 光ビームプロファイル測定装置 - Google Patents

光ビームプロファイル測定装置

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JPH01314926A
JPH01314926A JP14917288A JP14917288A JPH01314926A JP H01314926 A JPH01314926 A JP H01314926A JP 14917288 A JP14917288 A JP 14917288A JP 14917288 A JP14917288 A JP 14917288A JP H01314926 A JPH01314926 A JP H01314926A
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JP
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light
light beam
shielding plate
scanning
waveform
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JP14917288A
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English (en)
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Katsuto Sumi
克人 角
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/4257Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors applied to monitoring the characteristics of a beam, e.g. laser beam, headlamp beam

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

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】 [産業上の利用分野コ 本発明は光ビームプロファイル測定装置に関し、−層詳
細には、光ビームを偏向して被走査体を走査し画像の記
録あるいは読取を行う光ビーム走査装置において、当該
光ビームの走査中のビーム形状、所謂、動的ビームプロ
ファイルを測定することを可能とする光ビームプロファ
イル測定装置に関する。
[発明の背景] 従来よりガルバノメータミラーや回転多面鏡、ホログラ
ムスキャナー等の光偏向手段によって一次元方向に偏向
された光ビームにより被走査体を主走査すると共に当該
被走査体を主走査方向と略直交する方向(副走査方向)
に相対的に移動し被走査体を二次元的に走査するよう構
成した光ビーム走査装置が各種記録装置並びに走査読取
装置に右いて広範に使用されている。
そこで、このように動作する機構を具備した光ビーム走
査記録装置を第1図に示す。この光ビーム走査記録装置
では記録用レーザダイオード2から出力されるレーザ光
L+ がコリメータ4によって平行光束とされ、矢印方
向に揺動するガルバノメークミラー6およびfθレンズ
8を介して回転するドラム10上を矢印入方向に主走査
する。なお、このドラム10には矢印B方向に副走査搬
送されるフィルムFが一対のニップローラ12a、12
bで挟持された状態で摺接する。
一方、同期用レーザダイオード駆動回路13によって駆
動されるレーザダイオード14から出力されるレーザ光
L2はコリメータ16によって平行光束とされ、ガルバ
ノメータミラー6およびfθレンズ8を介してグリッド
I8に照射される。
この場合、グリッド18には主走査方向(矢印A方向)
に沿って透過部20aおよび非透過部20bが交互に形
成されており、このグリッド18の背面部には集光ロッ
ド22が配置される。なお、前記集光ロッド22の両端
部には光検出器24aおよび24bが配設され、これら
の光検出器24a、24bからの出力信号は周波数逓倍
PLL回路26に供給される。当該周波数逓倍PLL回
路26の出力信号は原稿から読み取った画像情報を2値
化された網点画像信号に変換する画像信号生成回路28
の同期信号として供給される。前記画像信号生成回路2
8からの網点画像信号に基づき記録用LD駆動回路30
が駆動され、当該記録用LD駆動回路30の出力信号に
よって前記記録用レーデダイオード2が駆動される。そ
こで、記録用レーザダイオード2から出力されるレーザ
光L1が前記のガルバノメータミラー6によって偏向さ
れフィルムP上を主走査することによって当該フィルム
P上の走査線Pの位置に所定の画像情報が記録される。
ところで、このように構成される光ビーム走査装置にお
いて、フィルムP上をガルバノメータミラー6の揺動動
作によって主走査するレーザ光L1 は前記フィルムP
上の走査線Pの全ての点で正確に集光され、従って、そ
のビーム径が走査線P上で同径になるように制御される
ことが望ましい。このように、光ビームとしてのレーザ
光L1のビーム径が走査線P上で同径に制御されること
によりフィルムP上で露光むらのない高品質の画像を形
成することが出来るからである。
ところが、光ビームを偏向させるガルバノメータミラー
6等の光偏向器はその反射面6aの周面部において慣性
力によりミラー面が歪むという、所謂、動歪が発生する
。このように動歪の生じた反射面6aにより反射されフ
ィルムP上に照射されるレーデ光り、は前記フィルムF
の主走査方向両端部側に近づくにつれて当該動歪の影響
を大きく受けることになる。すなわち、主走査方向両端
部側において、レーザ光り、のビーム径が太り、所謂、
集光ぼけが生じ、画像等が表された時、その集光ぼけの
ために画像品質が著しく低下するという不都合が指摘さ
れている。
そこで、これらの不都合の改善のために、ガルバノメー
タミラー6の背面部6bに補強部材を固着したり、ある
いはガルバノメータミラー6の材質そのものをヤング率
の小さい材料を使用して構成するようにしている。
ところで、従来技術に係る光ビームのプロファイル測定
装置は静止した光ビームを、例えば、画素に対応する充
電変換部が数十万個から構成されているCCD等の撮像
素子からなる二次元センサに照射し、この二次元センサ
から得られる光強度分布からビームプロファイルを測定
している。すなわち、光偏向器が静止している時に対応
するビームプロファイルのみしか測定出来ない。
然しなから、このような静止した光ビームのプロファイ
ルの測定のみによっては、前記した慣性力による動歪の
影響等の確認が不能であり、結局、逐一画像を再生しな
ければならないことから、光偏向器の改善とそれに伴う
確認作業が極めて煩雑なものとなっている。しかも、改
善度の定量的な数値を把握することが極必で困難であり
、これらのことから光ビーム走査装置において動的光ビ
ームプロファイルの測定は本分野における重要な技術的
課題となっている。
[発明の目的] 本発明は前記の技術的課題を解決するためになされたも
のであって、偏向される光ビームの走査線上に少なくと
も1個の開口部、例えば、矩形状の開口を有する遮光プ
レートを配設し、当該遮光プレートの光ビーム走査面の
反対面側に光電変換器を配設して前記開口部を透過する
光ビームの光エネルギを光電変換した後微分処理し、当
該微分処理後の出力信号をオシロスコープ等の波形測定
器に導入し、当該波形測定器で観測される光強度分布に
対応する波形形状と前記開口部の開口長とから動的光ビ
ームのビーム径を正確に測定し、この測定結果により被
走査体を走査する光ビームの走査線上の動的ビームプロ
ファイルが最適形状となるように光偏向器等の走査光学
系を調整して高品質の画像を再生することを可能とする
光ビームプロファイル測定装置を提供することを目的と
する。
[目的を達成するための手段] 前記の目的を達成するために、本発明は光ビームの走査
線上に当該光ビームのビーム径よりも大なる開口長を有
する少なくとも1個の開口部を形成した遮光プレートと
、当該遮光プレートの光ビームが走査される面の反対側
の面に前記開口部に対面するよう配設した光電変換手段
と、当該光電変換手段の出力信号を微分する微分手段と
を具備することを特徴とする。
また、本発明において遮光プレートに画成される開口部
の走査線方向の断面切口形状は光ビームの走査される面
の開口長が当該走査面の反対側の面の開口長と比較して
短いナイフェツジ形状であることを特徴とする。
さらに、本発明は遮光プレートの開口部の開口長が光ビ
ームのビーム径の2倍以上であることを特徴とする。
[実施態様] 次に、本発明に係る光ビームプロファイル測定装置につ
いて好適な実施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら
以下詳細に説明する。
第2図において、参照符号50は本発明に係る光ビーム
プロファイル測定装置を含む光ビームプロファイル測定
システムを示す。なお、第2図において、第1図に示す
従来技術と同一の構成要素には同一の参照符号を付しそ
の構成を概略的に説明する。
そこで、この光ビームプロファイル測定システム50は
基本的に走査光学系52と、その中央部に矩形状に穿設
される開口部54を有する遮光プレート56と、前記開
口部54を通過したレーザ光り、を光電変換する光電変
換部58とを含むビームプロファイル測定装置60とか
ら構成される。
この場合、走査光学系52は、前記したように、記録用
LD駆動回路30によって駆動される記録用レーザダイ
オード2と、当該記録用レーザダイオード2から出力さ
れるレーザ光L1を平行光束とするコリメータ4と、コ
リメータ4によって平行光束とされたレーザ光り、を反
射するガルバノメータミラー6と、このガルバノメータ
ミラー6で反射されたし:ザ光り、の走査速度を一定に
するfθレンズ8とから構成されている。
第3図の一部分解斜視図に示すように、前記光電変換部
58の光受光面59は遮光プレート56の背面!57 
bに取着され、光電変換部58の他方の面は保持部材6
2に取着される。この場合、保持部材62は矢印C方向
にスライドするスライド板64の垂直面部66に係着さ
れると共に、矢印り方向に回動自在に保持されている。
従って、遮光プレート56は上下方向にスライド可能に
保持されると共に垂直面上時計方向ある゛いは反時計方
向に回動自在に保持されている。スライド板64の下方
部にはキ一部68が形成され、このキ一部68が保持台
70に形成されたキー溝72に係着されている。
一方、前記保持台70の垂直面側部75には前記スライ
ド板64の高さ調節ねじ76が設けられ、これによって
遮光プレート56の上下位置を調節し固定することが出
来る。前記保持台70の基底部78はステージ80(第
2図参照)の溝部82に挿入され、主走査方向Aと同一
方向に当該保持台70がスライド可能である。この場合
、遮光プレート56は前記フィルムFの表面と同一面上
に配置しておく。前記光電変換部58の出力信号は電流
電圧変換回路90に導入され電圧信号に変換された後、
増幅器91、微分回路92を介して波形測定器としての
、例えば、オシロスコープ94の垂直軸入力端子に導入
される。
なお、前記遮光プレート56上に形成される開口部54
のレーザ光L1の走査側57a(以下、前面部という)
の走査線P方向の開口長DE  (第4図a’f面図参
照)は走査用レーザ光L1の走査速度の変動に対して十
分率さな値、例えば、数−以下の値であってレーザ光り
、のビーム径dBが後述するように相互に干渉しない長
さ、すなわち、ビーム径を超える長さに設定しておく必
要がある。
本実施態様においては、被測定レーザ光L1のビーム径
dBが略30μmであるので、開口長D6は200μm
に設定している。なお、開口部54の切口形状は、第4
図すのI’V−IV線断面図に示すように、遮光プレー
ト56の背面部57bの開口長DFの値がDF>DEと
なるようにダブルナイフェツジ形状に加工しておく。こ
れは開口部に入射するビームの、広い範囲の入射角に対
して実質的な開口長が一定になるようにするためである
本実施態様に係る光ビームプロファイル測定装置を組み
込む光ビームプロファイル測定システムは基本的には以
上のように構成されるものであり、次にその作用並びに
効果について説明する。
そこで、先ず、記録用レーザダイオード2より出力され
たレーザ光L1はコリメータ4を介して矢印方向に揺動
するガルバノメータミラー6の反射面6aによって反射
され、fθレンズ8を介して走査用レーザ光り、として
遮光プレート56上の開口部54の前面部57Hに対し
て略直交するように照射される。開口部54を通過した
レーザ光り、は光電変換部58によって光電変換され、
レーザ光L1の強度に応じた電流信号が電流電圧変換回
路90に導入される。電流電圧変換回路90に導入され
電圧信号Vに変換された信号波形98には、第5図に示
すように、レーザ光L1以外の外光によるオフセット分
V。4.が存在する。 次いで、当該信号波形98に対
応する電圧信号Vを増幅器91によって増幅処理した後
、微分回路92により微分処理することにより、光ビー
ム形状に比例した波形信号をとり出すことが出来る。こ
の時、同時にオフセット分V。FFは除去される。この
波形信号をオシロスコープ94に導入する。従って、オ
シロスコープ94の掃引時間を適当に設定することによ
りオシロスコープ94の管面上に、第5図に示すように
、光ビーム形状に比例した波形信号100と102が表
示される。このような状態において、前記スライド板6
4に係着する保持部材62を矢印り方向(第3図参照)
に回動させることにより開口部54を通過してオシロス
コープ94の管面に表示されたビームプロファイルに対
応する波形信号100.102の時間軸T方向の波形幅
を最小となるよう調整して保持部材62をその位置に固
定する。このように調節することにより遮光プレート5
6に形成された開口部54がレーザ光り、の走査線Pに
対して正確に直交する方向に配置される。
次いで、オシロスコープの管面上の波形信号100.1
02からその波形間隔り、およびその波形の振幅値が、
例えば、1/e2(e =2.72)に対応する点にお
けるビーム径dBに対応する間隔り、を測定する。この
場合、レーザ光L1のビーム径diは次の第(1)式に
よって計算される。
di = (Ld /l、a )  ・D6    ・
・・(1)ここで、波形間隔り、および間隔Ldのデイ
メンジョンは夫々「時間/目盛」のデイメンジョンであ
るので、L d / L Bの値はノンデイメンジョン
となる。結局、ビーム径dBのディメンジョンは開口長
り、のデイメンジョン、この場合、μmに等しいものと
なる。このようにしてビーム径dllを、第2図に示す
ように、フィルムF上の全走査域において測定すること
によりビーム径dBが所定の値になっているかどうかを
容易に確認することが出来る。
なお、遮光プレート56に形成される開口部54の開口
長DEは、第6図aに示すように、ビーム径dBに比較
して当該ビーム径dBを超える値に設定しておくことに
より、電流電圧変換回路90の出力波形が、第6図すに
示すように、微分処理後に2波形に分離可能な波形10
4となる。
若し、開口長DEが、第6図Cに示すように、ビーム径
dBよりも小さな値である場合には、電流電圧変換回路
90の出力信号波形は、第6図dに示すように、微分処
理後に2波形に分離不可能な波形となり、この場合にお
いて、ビーム径の測定誤差は極めて大きなものとなる。
この関係を第7図の特性曲線に示す。すなわち、ビーム
径の測定誤差ε。を小さくするためには、ビーム径d、
に対して開口長り、を十分大きく、少なくともビーム径
dBを超えるように設定しておく必要があることが諒解
されよう。
このようにして、光ビームの動的ビームプロファイルを
容易に測定出来ることからガルバノメータミラー6に取
着した補強部材の動歪に対する効果や材質の変更がビー
ム径に与える影響を極めて簡単に測定することが出来、
光学系の設計、確認作業に要する時間が極めて短縮され
る。なお、光電変換部としてはフォトマルチプライヤ、
フォトダイオード、ビンフォトダイオード等の光電変換
素子のいずれを採用してもよいことは勿論である。
さらにまた、遮光プレート56は、第8図aに示すよう
に、開口部54の両側部にアパーチャ110a、 11
0bを設け、当該アパーチャ110a、110bを通過
するレーザ光L1 に対応する信号をオシロスコープの
トリガ信号として用いることにより開口部54に係る波
形信号100.102の立ち上がり部を正確に読み取る
ようにすることも出来ることは勿論である(第8図す参
照)。
さらには、開口部54に係る開口長DEを可変にするよ
うに構成し、光ビームのビーム径に対応して可撓性の高
いビーム径測定装置とすることも出来る。
[発明の効果コ 以上のように、本発明によれば、主走査方向に対応させ
てその開口長がビーム径を超え且つ切口部をナイフェツ
ジ形状に加工した開口部を有する遮光プレートと、当該
開口部に係着する光電変換手段および光電変換後の出力
信号を微分処理する微分手段とからビームプロファイル
測定装置を構成している。このため、当該開口部を有す
る遮光プレート上を光ビームで走査し光電変換後の微分
出力信号を、例えば、オシロスコープ等の波形測定器上
に表示することにより、光ビームの動的ビームプロファ
イルを簡単に測定することが出来る。しかも第1式から
諒解されるようにビーム径の算出方法がビームの走査速
度に依存していないので、走査速度が既知の光学系に対
しては勿論のこと、走査速度が未知の光学系あるいは走
査速度の変動する光学系に対してもビーム系の測定が可
能であるという利点が得られる。従って、ミラー振動型
光偏向器の実際の作動時、すなわち、振動時における、
例えば、ビーム径の変化を正確に測定することが出来、
これによりミラー振動型光偏向器を使用する光ビーム走
査装置の設計期間等を短縮することが可能となる。
また、光電変換後の出力信号を微分処理することによっ
て直流オフセット分を除去しているので、外光等の存在
する明るい場所においても当該装置を用いて光ビームの
ビームプロファイルを正確に測定することが出来る。
このように、本発明のビームプロファイル測定装置を用
いれば、画像記録装置や画像読取装置等に用いられる光
ビーム走査装置の動的なビーム形状を容易に測定可能と
なり、装置の組立時や工場出荷時のチエツク、あるいは
定期的なメンテナンス時に利用出来、非常に利用価値が
高い。
以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般的な光ビーム走査装置の概略構成図、 第2図は本発明に係る光ビームプロファイル測定装置を
組み込む光ビームプロファイル測定システムの概略構成
図、 第3図は第2図に示す光ビームプロファイル測定システ
ムの中、当該装置の要部構成説明図、第4図aは第2図
並びに第3図に示す開口部を有する遮光プレートの正面
説明図、 第4図すは当該遮光プレートのIV−IV線断面図、 第5図は第2図に示す光ビームプロファイル測定システ
ムの作用説明図、 第6図並びに第7図は遮光プレートに形成される開口部
の開口長とビーム径測定誤差との関係の説明図、 第8図は当該遮光プレートの他の実施態様の説明図であ
る。 2・・・記録用レーザダイオード 4・・・コリメータ 6・・・ガルバノメータミラー 8・・・fθレンズ 50・・・光ビームプロファイル測定システム54・・
・開口部       56・・・遮光プレート58・
・・光電変換部 60・・・ビームプロファイル測定装置90・・・電流
電圧変換回路  92・・・微分回路94・・・オシロ
スコープ   A・・・主走査方向L+ 、L2・・・
レーザ光 (Q)   l− FIG、6 (Q) (C) (b) (d) 手続補正書(自発) 1.事件の表示 昭和63年特許願第+49172号2
、発明の名称 光ビームプロファイル測定装置3、補正
をする者 事件との関係  特許出願人 4、代理人

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光ビームの走査線上に当該光ビームのビーム径よ
    りも大なる開口長を有する少なくとも1個の開口部を形
    成した遮光プレートと、当該遮光プレートの光ビームが
    走査される面の反対側の面に前記開口部に対面するよう
    配設した光電変換手段と、当該光電変換手段の出力信号
    を微分する微分手段とを具備することを特徴とする光ビ
    ームプロファイル測定装置。
  2. (2)請求項1記載の装置において、遮光プレートに画
    成される開口部の走査線方向の断面切口形状は光ビーム
    の走査される面の開口長が当該走査面の反対側の面の開
    口長と比較して短いナイフエッジ形状であることを特徴
    とする光ビームプロファイル測定装置。
  3. (3)請求項1または2記載の装置において、遮光プレ
    ートの開口部の開口長は光ビームのビーム径の2倍以上
    であることを特徴とする光ビームプロファイル測定装置
JP14917288A 1988-06-15 1988-06-15 光ビームプロファイル測定装置 Pending JPH01314926A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009115819A (ja) * 2009-01-30 2009-05-28 Seiko Epson Corp 走査光ビームスポット測定方法及び測定装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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