JPH03266463A - フォトセンサおよびそれを用いた画像走査装置 - Google Patents

フォトセンサおよびそれを用いた画像走査装置

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JPH03266463A
JPH03266463A JP2067850A JP6785090A JPH03266463A JP H03266463 A JPH03266463 A JP H03266463A JP 2067850 A JP2067850 A JP 2067850A JP 6785090 A JP6785090 A JP 6785090A JP H03266463 A JPH03266463 A JP H03266463A
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JP
Japan
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light beam
photosensor
main
scanning
image
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JP2067850A
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English (en)
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Yoshihiro Kishida
岸田　吉弘
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Original Assignee
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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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〕 この発明は、光ビームの走査位置をモニタするために用
いられるフォトセンサと、このフォトセンサを利用して
走査（読取りあるいは記録）制御が行われる画像走査装
置に関する。
〔発明の背景〕
平面走査型の製版用スキャナなどにおいては、画像読取
りあるいは記録用の光ビームを主走査方向に沿って周期
的に偏向する必要がある。そして、この周期的な偏向の
ために、回転型あるいは揺動型の光偏向器、たとえばポ
リゴンミラー、ガルバノミラ−、ホログラムディスクな
どが使用されている。
ところが、このような光偏向器で偏向された光ビームの
被走査面上の軌跡は必ずしも完全な直線ではなく、その
光偏向器に固有の形状で湾曲した曲線となる。たとえば
ポリゴンミラーの場合には、このような湾曲がミラー面
の面倒れに起因して生ずることが知られており、光ビー
ムの軌跡を直線とするために面倒れ補正を行う必要があ
る。また、ガルバノミラ−の場合にこれに対応するもの
はウオブリング補正であり、ホログラムディスクの場合
にはスキャンバラ補正である。
〔従来の技術〕
これらの補正を行うための技術として、米国特許第４，
６６１，６９９号明細書には、主光ビームとともに偏向
される参照光ビームをフォトセンサで検出し、このフォ
トセンサの光電変換出力に基づいて副走査方向への主光
ビームの投射偏差を補償する装置が開示されている。こ
のフォトセンサは、縞模様の遮光パターンが形成された
ガラス（グレーティングガラス）を長尺の光電変換素子
の主面上に貼合せて構成されている。縞模様を構成する
単位パターンはテーバ部を有しており、光ビームの副走
査方向の°投射偏差の大きさに応じて光電変換素子から
の出力波形が変化する。そして、この出力波形に応じて
各光ビームを副走査方向に偏向し、それによって投射偏
差を補正する。
他方、特開昭６３−２７８０２０号公報には、独立した
２本のフォトセンサを並列的に配置して参照光ビームを
受光するとともに、それらの光電変換信号に基づいて光
ビームの投射偏差を補正する技術が開示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、米国特許第４，６６１，６９９号で開示され
ているフォトセンサでは、それに用いられるグレーティ
ングガラスの製作が容易ではなく、その結果として製作
コストがかなり高くなってしまう。特に、テーバ部を有
する特殊なパターンを必要とすることから、この傾向は
著しいものとなっている。
また、特開昭６３−２７８０２０号公報記載の技術では
、独立した２本のフォトセンサを副走査方向に均一間隔
で隣接させねばならないことから、これらのフォトセン
サの組込みにおける相対的位置調整が困難であるという
問題がある。
〔発明の目的〕
この発明は従来技術における上述の問題の克服を意図し
ており、製作コストが低く、かつ高精度の組込み位置調
整を必要としないような走査位置検出用のフォトセンサ
と、それを用いて光ビームの投射偏差の補正を行うよう
に構成された画像走査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〕
この発明では、光ビームの走査位置を検出するために使
用されるフォトセンサにおいて、（ａ）前記光ビームの
走査方向に対応する第１の方向とこの第１の方向に垂直
な第２の方向とによって規定される主面を有し、前記第
１の方向に沿って帯状に伸びた第１導電型の第１半導体
層と、（ｂ）前記主面上においてそれぞれが前記第１の
方向に沿って帯状に形成されるとともに、前記第２の方
向において互いに隣接する第２導電型の一対の第２半導
体層と、（ｅ）　　前記一対の第２半導体層上にまたが
って形成されるとともにそれぞれが前記第２の方向に沿
って伸びた帯状の単位遮光層が前記第１の方向に沿って
周期的に配列されてなる遮光パターンとを設けている。
そして、前記第１半導体層と前記一対の第２半導体層の
それぞれとの間で形成される第１と第２のｐｎ接合から
の第１と第２の光電変換信号を受光出力として得る。
また、この発明は、主光ビームによって被走査面を所定
の主走査方向に周期的に走査するとともに、副走査方向
に沿って前記被走査面を前記主光ビームに対して相対的
に移動させ、それによって前記被走査面への画像記録あ
るいは被走査面の画像読取りを行うための画像走査装置
をも対象としている。
そして、この発明の装置は、（ａ）　　前記主光ビーム
を発生するとともに、前記主光ビームに平行な参照光ビ
ームを発生する光ビーム発生手段と、（ｂ）　　前記主
光ビームと前記参照光ビームとのそれぞれの光路中に介
挿され、所定の制御信号に応じて前記副走査方向と共役
な偏向方向に前記主光ビームと前記参照光ビームとを偏
向する前置偏向器と、（ｅ）　　前記前置偏向器によっ
て偏向された後の前記主光ビームと前記参照光ビームと
を前記主走査方向に共役な方向に周期的に偏向する主偏
向器と、（ｄ）　　前記主偏向器によって偏向された後
の前記主光ビームと前記参照光ビームとのそれぞれの進
行方向を相対的に変えることにより、前記主光ビームの
みを前記被走査面上へと導く光ビーム進行方向転換手段
と、（ｅ）　　上記のフォトセンサがその長手方向に沿
って所要数だけ基板上に配列されてなり、前記長手方向
が前記主走査方向に共役な方向に一致するように配置さ
れて前記参照光ビームを受光するフォトセンサアレイと
、　（ｒ）前記フォトセンサアレイに含まれるそれぞれ
のフォトセンサからの第１の光電変換信号を合成したＩ
ＪＩの合成信号と、それぞれのフォトセンサからの第２
の光電変換信号を合成した第２の合成信号とに基づいて
前記主光ビームによる画像記録または画像読取りのタイ
ミングを決定するとともに、前記第１と第２の合成信号
の相互の差に応じた信号を前記制御信号として前記前置
偏向器に与えるフィードバックループとを備えている。
〔作用〕
この発明にかかるフォトセンサでは、それぞれが帯状と
なっている一対のｐｎ接合が、互いに隣接する形で共通
の半導体層（第１半導体層）の主面上に配列している。
そして、遮光パターンの隙間から入射する光ビームをそ
れぞれのｐｎ接合で光電変換して得られる２つの信号は
、光ビームの入射位置に関する情報を含んでいる。すな
わち、これら２つの信号のそれぞれの時間的変化は第１
の方向における光ビームの走査位置を表現し、２つの信
号の差は第２の方向における光ビームの投射偏差を表現
している。このため、これらの信号に基づいて、光ビー
ムのｍｌの方向（主走査方向）における走査タイミング
がモニタされるとともに、上記差に応じて光ビームの第
２の方向（副走査方向）の投射偏差補正を行うことがで
きる。
このフォトセンサにおける遮光パターンは、センサ本体
を構成する半導体積層構造の上に直接に形成されるため
、特殊なパターンを有するグレーティングガラスを別個
に準備する必要はない。遮光パターンを構成する単位遮
光層は単純な帯状となっており、その形成は容易である
。また、複数のフォトセンサを並列的に配置する必要が
ないため、所要の機器へ組込むにあたって高精度の位置
調整は不要とな′る。
この発明にかかる画像走査装置は、上記フォトセンサを
その長手方向に所要個数だけ配列したフォトセンサアレ
イを用いている。アレイ中に含まれるフォトセンサの数
は、そのフォトセンサアレイの配置位置における参照光
ビームの走査幅などに応じて定まる。従来技術のように
複数のフォトセンサを並列的に配置する場合と比較して
、その長手方向にフォトセンサを配列する場合の組立て
調整は容易である。それは、並列的配置の場合には長手
方向の全長にわたってフォトセンサの相互間隔を一定に
しなければならないのに対して、長手方向に沿った直列
的配列の場合には、フォトセンサの短辺側でのみ間隔調
整を行えばよいためである。
したがって、この発明にかかるフォトセンサの利点が十
分に活用された画像走査装置となっている。
〔実施例〕
Ａ、全体構成 第２図はこの発明の一実施例である画像走査記録装置１
の全体構成図である。この装置１は、主偏向器としてポ
リゴンミラー９を備えた平面走査型の製版用スキャナと
なっており、図中に示されたＸ方向およびＹ方向が、そ
れぞれ画像走査記録における主走査方向と副走査方向で
ある。
レーザ光源２で発生したレーザビームＬＢは、ハーフミ
ラ−３によって主光ビームＬＭと参照光ビームＬＲとに
分割される。主光ビームＬＭの光路中には、画像信号Ｓ
ｌによって制御される音響光学変調器（ＡＯＭ）４が配
置されており、このＡＯＭ４によって主光ビームＬＭは
０Ｎ１０ＦＦ変調される。そして、変調後の主光ビーム
ＬＭはミラー５で反射された後に、前置偏向器としての
音響光学偏向器（ＡＯＤ）８へ入射する。
一方、参照光ビームＬＲは、ミラー６．７によって順次
に反射されることによってＡＯＭ４を迂回し、主光ビー
ムＬＭと平行なビームとなってＡＯＤ８へ入射する。Ａ
ＯＤ８には後述するビーム偏差信号ＳＭが与えられてお
り、この信号ＳＭに応じて光ビームＬＭ、ＬＲをＦＹ力
方向偏向する。
このＦ、方向は副走査方向Ｙに対して光学的に共役な方
向であり、また、光ビームＬＭ、ＬＲのそれぞれの偏向
角度は実質的に同一である。なお、この明細書における
「共役な方向」とは、光ビームの進行経路上で互いに等
価な関係になる方向を指している。
ＡＯＤ８によって偏向された後の光ビームＬＭ。
ＬＲは、α方向に等速回転するポリゴンミラー９に入射
する。その結果、光ビームＬＭ、ＬＲは、ポリゴンミラ
ー９の回転に伴ってＦｘＸ方向周期的に偏向されたビー
ムとなる。このＦｘＸ方向、主走査方向Ｘに対して光学
的に共役な方向である。
偏向後の光ビームＬＭ、ＬＲのうち、主光ビームＬＭは
レンズ１０を通った後にミラー１１で反射されて感材１
２へと向う。したがって、ポリゴンミラー９の回転に伴
って主光ビームＬＭは感材１２を主走査方向Ｘに走査し
、その表面を選択的に露光する。この走査の軌跡ＴＬは
画像記録における走査線を規定する。また、図示しない
移動機構によって感材１２は主光ビームＬＭに対して相
対的に副走査方向Ｙに移動し、それによって画像信号Ｓ
Ｉに応じた２次元画像が潜像として感材１２上に記録さ
れる。
一方、ポリゴンミラー９で偏向された参照光ビームＬＲ
は、レンズ１０を通った後にフォトセンサアレイ１００
に入射する。このフォトセンサアレイ１００は、長尺の
絶縁性基板４ｏの上に複数（たとえば６個）のフォトセ
ンサ２０ａ、２０ｂ。
・・・、２０ｎを直線的に配列して固定した構造を有し
ている。そして、このフォトセンサアレイ１００は、そ
の長手方向ＤＸと幅方向り、とがそれぞれ主走査方向Ｘ
と副走査方向Ｙとに対して光学的に共役となるように配
置されている。換言すれば、フォトセンサアレイ１００
の配置位置は、感材１２上の主光ビームＬＭの軌跡ＴＬ
に対して共役な位置となっている。
後に詳述するように、フォトセンサ２０ａ〜２０ｎのそ
れぞれは、互いに平行に配列した上部センサと下部セン
サとを有している。そして、フォトセンサ２０ａ〜２Ｏ
ｎのそれぞれの上部センサが電気的に相互に接続されて
上部センサアレイ１００Ｕを構成している。また、フォ
トセンサ２０８〜２Ｏｎのそれぞれの下部センサも電気
的に相互に接続されて下部センサアレイ１００Ｌを構成
している。フォトセンサアレイ１００によって参照光ビ
ームＬＲを受光したとき、上部センサアレイ１００Ｕお
よび下部センサアレイ１００Ｌによってこの参照光ビー
ムＬＲが光電変換され、一対の光電変換信号ＳＵ、ＳＬ
として出力される。
第３図は、これらの信号ＳＵ、ＳＬに基づいてＡＯＭ４
における変調タイミング制御とＡＯＤ８における偏向制
御とを行うためのフィードバックループ２００を示すブ
ロック図である。上部センサアレイ１００Ｕおよび下部
センサアレイ１００Ｌから出力された信号ＳＵ、ＳＬは
、光電信号処理回路５０に取込まれる。この処理回路５
０は後述する信号処理を通じて主走査同期クロック（グ
レーティングクロック）ＣＫＸとビーム偏差信号ＳＭと
を発生する。これらのうち、ビーム偏差信号ＳＭは、フ
ォトセンサアレイ１００上での参照光ビームＬＲの入射
位置が、上部センサアレイ１００Ｕと下部センサアレイ
１００Ｌとの境界上に定義された基準線ＲＦからどれだ
けずれているかを示す信号となっている。また、ポリゴ
ンミラー９における偏向方向と偏向量とは参照光ビーム
ＬＲと主光ビームＬＭとにおいて実質的に同一であるた
め、ビーム偏差信号ＳＭは、感材１２上における主光ビ
ームＬＭの副走査方向Ｙへの偏向量を間接的に表現して
いる。これらの方向Ｙ、ＤＹへの光ビームＬＭ、ＬＲの
偏向は、主としてポリゴンミラー９の面倒れに起因して
いる。
このビーム偏差信号ＳＭは偏向制御信号としてＡＯＤ８
に与えられる。このＡＯＤ８における光ビームＬＭ、Ｌ
Ｒの偏向量はこのビーム偏差信号ＳＭによって変化し、
それによって光ビームＬＭ。
ＬＲは常に直線的な軌跡を描くようにフィードバック制
御される。すなわち、ポリゴンミラー９の面倒れに起因
する副走査方向Ｙ　、　Ｄ　ｙへの光ビームＬＭ、ＬＲ
の投射位置偏差は、ビーム偏差信号ＳＭに基づ＜　ＡＯ
Ｄ８の駆動によって補償される。
他方、主走査同期クロックＣＫＸは、画像信号発生装置
７１に与えられる。この画像信号発生装置７１は原画の
読取りによって得た画像信号に所要の処理を施して出力
する装置であってもよく、また、画像メモリにあらかじ
め記憶させておいた画像信号を順次に読出す装置であっ
てもよい。この画像信号発生装置７１において網点信号
の形で発生される画像信号Ｓｌは、主走査同期クロック
ＣＫＸで規定されるタイミングで画素ごとにＡＯＭ４に
伝送される。ＡＯＭ４はその画像信号ＳＩのレベルに応
じて主光ビームＬＭを０Ｎ１０ＦＦ変調する。
Ｂ、フォトセンサアレイ１００ 第１図はフォトセンサアレイに含まれるフォトセンサ２
０ａの構造を示す一部切欠斜視図である。
残りのフォトセンサ２０ｂ〜２Ｏｎも同様の構造を有し
ているため、ここではフォトセンサ２０ａのみについて
説明する。
フォトセンサ２０ａは、Ｄｘ力方向伸びた帯状のｐ型半
導体基板３１を有している。この半導体基板３１の主面
は、Ｄｘ力方向り、方向とで規定される平面に平行であ
る。そして、この主面上に一対のｎ型半導体層３２Ｕ、
３２Ｌが形成されている。ｎ型半導体層３２Ｕ、３２Ｌ
のそれぞれはＤＸ方向に伸びた帯状のウェルとなってお
り、それらは微小間隔を隔ててＤＹ力方向互いに隣接し
ている。そして、ｎ型半導体層３２Ｕ、３２Ｌとｐ型半
導体基板３１とのそれぞれの接触界面によって、一対の
ｐｎ接合領域ＪＵ、ＪＬが形成される。なお、半導体基
板３１としてｎ型の基板を用いたときには、半導体層３
２Ｕ、３２Ｌはｐ型半導体によって形成される。
ｐｎ接合領域ＪＵ、ＪＬは、第１図の上方から入射する
光を光電変換する機能を有している。このため、フォト
センサ２０ａは、それぞれがＤＸ方向に伸びた一対の部
分フォトセンサ２１Ｕ、２１Ｌを備えていることになる
。第２図に示した位置関係ではこれらの部分センサ２１
Ｕ、２１Ｌは上下方向に配列するため、これらはそれぞ
れ「上部センサ」、「下部センサ」と呼ばれる。
ｎ型半導体層３２Ｕ、３２Ｌの上には、これらのｎ型半
導体層３２Ｕ、３２Ｌにまたがるように多数の単位遮光
層３３が配列している。単位遮光層３３のそれぞれはり
、方向に伸びる直線的な帯状となっており、各単位遮光
層３３がＤｘ力方向沿って周期的に配列していることに
より、全体として遮光パターン（グレーティングパター
ン）３４を構成している。遮光パターン３４は、たとえ
ばアルミニウムによって形成されたパターンである。こ
のフォトセンサ２０ａの製造方法については後述する。
第４Ａ図は、フォトセンサアレイ１００の正面図である
。上記の構造を有する複数のフォトセンサ２０ａ〜２Ｏ
ｎが絶縁性の基板４０上にＤＸ方向に配列されている。
そして、模式的に示す接続配線２３によって、それぞれ
のフォトセンサ２０ａ〜２Ｏｎにおけるｎ型半導体層３
２Ｕが相互に接続され、一方の光電変換信号ＳＵが取出
される。
また同様に、他の接続配線２４によって、それぞれのフ
ォトセンサ２０ａ〜２Ｏｎにおける他方のｎ型半導体層
３２Ｌが相互に接続され、他方の光電変換信号ＳＬが取
出される。さらに、それぞれのフォトセンサ２０ａ〜２
Ｏｎにおけるｐ型半導体基板３１が接続配線３１または
絶縁基板４０の表面に設けたプリント金属層によって相
互に接続され、接地レベルＧＮＤとされている。
フォトセンサ２０ａ〜２Ｏｎが直線的に整列しているこ
とによって、それぞれの上部センサ２１Ｕの集合として
の上部センサアレイ１００Ｕと、それぞれの下部センサ
２１Ｌの集合としての下部センサアレイ１００Ｌとが構
成される。また、上部センサアレイ１００Ｕと下部セン
サアレイ１００Ｌとの境界部分に沿って基準線ＲＦが定
義される。
第４Ｂ図は、互いに隣接するフォトセンサ２０ａ、２０
ｂの境界部分の拡大図である。Ｄｘ力方向おいて単位遮
光層３３のそれぞれは所定の幅Ｗを有しており、単位遮
光層３３の相互間に存在するスリット状のウィンドウ３
５もこれと同一の幅Ｗを有している。この幅Ｗは、フォ
トセンサアレイ１００の位置における参照光ビームＬＲ
のビーム径と同程度の値とされている。そして、フォト
センサ２０ａ、２０ｂの配列ギャップＧは、このギャッ
プＧをはさんで相対する単位遮光層３３の内側エツジＥ
Ａ、ＥＢ間の距離が上記幅Ｗに一致するように決定され
ている。したがって、フォトセンサ２０ａにおけるウィ
ンドウ３５の配列と次のフォトセンサ２０ｂにおけるウ
ィンドウ３５の配列とが空間的に整合している。
また、このような配置関係は残りのフォトセンサ２０ｂ
〜２Ｏｎにおいても同様である。このため、フォトセン
サ２０ａ〜２Ｏｎの全体を通じて、ウィンドウ３５が単
一の周期（グレーティングピッチ）２Ｗで配列している
ことになる。各フォトセンサ２０ａ〜２Ｏｎの相互配列
ギャップＧの調整はこれらのフォトセンサの短辺側つま
りＤＹ力方向幅にわたって行えば足りるため、その調整
のための作業は比較的容易である。
フォトセンサアレイ１００のＤｘ力方向長さは、その配
置位置における参照光ビームＬＲのＤｘ方向走査幅に応
じて定まる。また、フォトセンサ２０ａ〜２Ｏｎのそれ
ぞれは、それらの製造に用いられた半導体ウェハの径よ
りも大きな長さは持ち得ないため、複数のフォトセンサ
２０ａ〜２Ｏｎの配列によって、上記走査幅に応じたセ
ンシング幅を確保している。このため、フォトセンサア
レイ１００に含まれるフォトセンサ２０ａ〜２Ｏｎの総
数は、上記走査幅と個々のフォトセンサの長さとの比に
よって定まる。
第５Ａ図はフォトセンサアレイ１００の模式的正面図で
あり、第５Ｂ図は第５Ａ図に対応して描かれたフォトセ
ンサアレイ１００の等価回路図である。ただし、第５Ａ
図においては遮光パターンは省略されている。上部セン
サ２１Ｕと下部センサ２１Ｌとのそれぞれが光電変換機
能を有していることから、上部センサアレイ１００Ｕは
フォトダイオードＰＵａ−ＰＵ、の並列接続と等価てあ
り、また下部センサアレイ１００Ｌはフォトダイオード
ＰＬａ−ＰＬｎの並列接続と等価である。
そして、上部のフォトダイオードＰＵ　　−ＰＵｎの合
成出力が信号ＳＵとして取出され、また、下部のフォト
ダイオードＰＬ、〜ＰＬ、の合成出力が信号ＳＬとして
取出される。なお、実際のデバイス構造では上部のフォ
トダイオード（たとえばＰＵａ）とそれに対応する下部
のフォトダイオード（たとえばＰＬ、）とを考えたとき
、第１図のｐ型半導体基板３１がそれらに共通のアノー
ド領域となっているため、第５Ｂ図のように２本の接地
線を取外す必要はなく、第４Ａ図のような１本の接地線
で足りる。
Ｃ１光電信号処理回路５゜ 第６図は光電信号処理回路５ｏの回路図である。
上部センサアレイ１００Ｕからの光電変換信号ＳＵと下
部センサアレイ１００Ｌからの光電変換信号ＳＬとは、
オペアンプ５１Ｕ、５１Ｌおよび反転バッファＩＶ、Ｉ
ＶＬによってそれぞれ電流／電圧変換される。そして、
このようにして得られた電圧信号Ａ、Ｂｏは、コンパレ
ータ５２Ｕ。
５２Ｌにそれぞれ入力される。コンパレータ５２Ｕ、５
２Ｌのそれぞれの他方入力としては、基準電圧発生器５
３からの所定の基準電圧ＶＲが与えられている。
ここで第７図を参照する。この第７図は光電信号処理回
路５０の各部の波形を、参照光ビームＬＲによってフォ
トセンサアレイ１００上に投射されるビームスポットＢ
ＳのＤｘ力方向走査位置に対応して描いた図である。た
だし、−点鎖線で示すように、各波形のＤｘ力方向スケ
ールはフォトセンサアレイ１００上のスケールよりも拡
大しである。また、この第７図では、ビームスポットＢ
Ｓの中心位置が基準線ＲＦよりも上側にずれている場合
を想定している。
ビームスポットＢＳが上側に偏っているため、このビー
ムスポットＢＳがウィンドウ３５を通過したときに、上
部センサアレイ１００Ｕから得られる信号Ａ。は幅の広
いピークを形成する。逆に、下部センサアレイ１００Ｌ
から得られる信号Ｂ。
は幅の狭いピークを形成する。コンパレータ５２Ｕ、５
２Ｌはこれらの信号Ａ、Ｂｏを共通の基準電圧ＶＲとを
比較し、その比較結果を２値化信号ＳＡ、ＳＢとしてそ
れぞれ出力する。このようにして波形整形された信号の
うち信号ＳＡは幅の広い２値化パルスであり、信号ＳＢ
は幅の狭い２値化パルスである。
次段のＯＲゲート５４はこれらの信号ＳＡ、ＳＡ、ＳＢ
の論理和を算出し、それを主走査同期クロックＣＫＸと
して出力する。第７図かられかるように、ビームスポッ
トＢＳが上側に偏った状態ではクロックＣＫＸは信号Ｓ
Ａと同じ波形を有する。逆に、ビームスポットＢＳが下
側に偏った状態では、第７図中の信号Ａ。とＢ。のそれ
ぞれの波形を相互に入れ換えるとともに、信号ＳＡ、Ｓ
Ｂのそれぞれの波形も相互に入れ換えた状況となる。し
たがって、このときにはクロックＣＫＸは信号ＳＢと同
一の波形となる。さらに、ビームスポットＢＳの中心が
基準線ＲＦ上にあるときには信号Ａ、Ｂｏが実質的に同
一の波形を有することとなり、その共通波形を２値化し
たクロックＣＫＸが得られる。
すなわち、実質的に信号ＳＡ、ＳＢのうちパルス幅が広
い方がクロックＣＫＸとして利用されることになる。そ
して、基準電圧ＶＲＯ値を調整すれば、距離換算したと
きのクロックＣＫＸのパルス幅ＣＷを遮光パターン繰返
し周期２Ｗの５０％程度に設定することが可能となる。
これによって、クロックＣＫＸはデユーティ比１／２を
有するパルス列となる。
この主走査同期クロックＣＫＸは、第３図の画像信号発
生装置７１に与えられるほか、第６図のタイミング発生
回路６０にも与えられる。このタイミング発生回路６０
ては、２段構成の遅延回路６１．６２によってクロック
ＣＫＸに２段階の遅延を与える（第８Ａ図参照）。そし
て、それらの後段側に設けた排他的ＯＲゲート６３とＮ
ＡＮＤゲート６４とによって第８Ａ図の下側の部分に示
したパルス列ＳＴを得る。このパルス列ＳＴは、参照光
ビームＬＲがフォトセンサアレイ１００の各ウィンドウ
３５内に投射されているそれぞれの期間内に１度ずつ負
のピークを形成する信号である。そして、遅延回路６１
．６２における遅延時間を調整することによって、パル
ス列ＳＴ中の負のピークを、ウィンドウ３５の中央部で
発生させることができる。
このパルス列ＳＴはサンプルホールド回路５５Ｕ、５５
Ｌにタイミング制御信号として与えられる。サンプルホ
ールド回路５５Ｕ、５５Ｌは、パルス列ＳＴが負のピー
クを形成した際に信号Ａ。。
Ｂｏレベルをそれぞれサンプリングし、次の負のピーク
が生じるまでの期間はそのサンプリングされたレベルを
ホールドする。このため、サンプルホールド回路５５Ｕ
、５５Ｌのそれぞれの出力Ａ。
Ｂは、第８Ｂ図に示すように信号Ａ、Ｂｏの直前のピー
ク値を表現する信号となり、遮光層３３上をビームスポ
ットＢＳが通過中でもゼロでない値を維持することがで
きる。したがってこの信号Ａ、Ｂに基づく面倒れ補正は
時間的に連続して行うことができる。
信号Ａ、Ｂは次段のオペアンプ５６．５７に与えられる
。一方のオペアンプ５６はアナログ減算器として、また
、他方のオペアンプ５７はアナログ加算器として機能す
る。このため、これらのオペアンプ５６．５７からは差
信号（Ａ−Ｂ）および和信号（Ａ＋Ｂ）がそれぞれ出力
される。除算器５８は差信号（Ａ−Ｂ）を和信号（Ａ＋
Ｂ）で除算することにより、規格化偏差Ｍを：Ｍ−（Ａ
−Ｂ）／　（Ａ＋Ｂ） のように求め、この値Ｍを表現するビーム偏差信号ＳＭ
を発生してＡＯＤ８に出力する。このビーム偏差信号Ｓ
Ｍによってポリゴンミラー９の面倒れ補正がリアルタイ
ムで行われることは既述した通りである。
ＡＯＤ８の制御信号として差信号（Ａ−Ｂ）自身でなく
、規格化偏差Ｍを用いることにより、フォトセンサアレ
イ１００で光電変換される参照光ビームＬＲの光量が一
定でない場合にも、基準線ＲＦからのビームスポットＢ
Ｓの偏差が定量的に表現されている。このため、ポリゴ
ンミラーの面倒れ補正の精度も高い。
Ｄ、フォトセンサの製造方法 第９Ａ図から第９Ｃ図はフォトセンサ２０ａの製造方法
を示す断面図であり、これらは第１図のＩＸ−ＩＸ断面
に対応している。また、他のフォトセンサ２０ｂ〜２Ｏ
ｎについても同様の方法で製造される。
まず、ｐ型の半導体ウェハ９１（第９Ａ図）が準備され
、その上側主面上にｎ型不純物をドープすることにより
、ｎ型の半導体層９２が形成される。そして、ｎ型半導
体層９２の上にアルミニウム膜９３が蒸着によって形成
された後、周期的なスリットパターンをなすレジスト層
９４がその上に形成される。
次に、レジスト層９４をマスクとしてアルミニウム膜９
３が選択的にエツチングされる（第９Ｂ図）。したがっ
てレジスト層９４を除去すると、スリット状のウィンド
ウ３５と交互に配列した単位遮光層３３が得られる（第
９Ｃ図）。そして、第９Ｃ図の状態のウェハを第１図の
ように帯状に切分けることにより、フォトセンサ２０ａ
が得られる。切分けられた後の半導体基板９１および半
導体層９２が、それぞれ第１図の半導体基板３１および
半導体層３２となる。
Ｅ、追補 ところで、一対の半導体層３２Ｕ、３２Ｌの間の間隔は
狭いほど偏差検出精度が高まる。しかしながら、この間
隔を極端に狭くするとこれらの半導体層３２Ｕ、３２Ｌ
をコレクタおよびエミッタとし、かつ、半導体基板３１
のうちこれらの半導体層３２Ｕ、３２Ｌにはさまれた部
分をベースとするｎｐｎ　（またはｐｎｐ）の寄生トラ
ンジスタが形成されてしまう。このため、上記間隔はた
とえば０　、　Ｏｆ　ｍｍ程度とすることが好ましい。
また、グレーティングピッチ２Ｗとしてはたとえば約０
．８■嘗が好ましい。
この発明のフォトセンサは、ポリゴンミラーを主偏向器
として有する画像読取りあるいは記録装置のほか、ガル
バノミラ−やホログラムディスクなどを主偏向器として
用いた画像読取りあるいは記録装置にも適用可能である
。画像読取りの場合には、主光ビームで原稿面を走査し
、その透過または反射光をフォトセンサで受光するとと
もに、その受光信号を画像メモリなどに取込むタイミン
グを主走査同期クロックＣＫＸで制御する。面倒れなど
の補正方法自身は画像記録の場合と同様である。また、
参照光ビームＬＲは主光ビームＬＭとは別の光源から発
生させてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、請求項１記載のフォトセンサでは
、２つのｐｎ接合が共通の半導体層上に並列的に形成さ
れており、その位置関係は固定されているため、所要の
機器への組込みにあたって高精度の組込み位置調整は不
要である。
また、遮光パターンは単純な帯状の遮光層の配列からな
り、それらがセンサ本体上に直接に形成されているため
、特殊な遮光パターンを有するグレーティングガラスは
不要である。その結果、製作コストを低減させることが
できる。
さらに請求項２記載の画像走査装置では、上記フォトセ
ンサをその長手方向に沿って配列したフォトセンサアレ
イを利用しているため、上記の各利点を活用した装置と
なっている。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の一実施例であるフォトセンサの一
部切欠き斜視図、 第２図は、実施例のフォトセンサを利用した画像走査記
録装置の構成図、 第３図は、第２図の装置におけるフィードバック制御系
を示すブロック図、 ！１４Ａ図は、フォトセンサアレイの正面図、第４Ｂ図
は、フォトセンサアレイにおけるフォトセンサ間の配列
境界の拡大図、 第５Ａ図は、フォトセンサアレイの模式的正面図、 第５Ｂ図は、フォトセンサアレイの等価回路図、第６図
は、光電信号処理回路の回路図、第７図、第８Ａ図およ
び第８Ｂ図は、光電信号処理回路の動作波形図、 第９Ａ図から第９Ｃ図は、フォトセンサの製造方法を示
す断面工程図である。 １・・・画像走査記録装置（製版用スキャナ）、４−Ａ
　ＯＭ、８−ＡＯＤ（前置偏向器）、９・・・ポリゴン
ミラー（主偏向器）、２０ａ〜２Ｏｎ・・・フォトセン
サ、 ３１・・・ｐ型半導体基板、 ３２Ｌ、３２Ｕ−ｎ型半導体層、 ３３・・・単位遮光層、　　３４・・・遮光パターン、
１００・・・フォトセンサアレイ、 ２００・・・フィードバックループ、 ＬＭ・・・主光ビーム、　　ＬＲ・・・参照光ビーム、
ＪＬ、ＪＵ・・・ｐｎ接合、

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）光ビームの走査位置を検出するために使用される
    フォトセンサであって、 （ａ）前記光ビームの走査方向に対応する第１の方向と
    この第１の方向に垂直な第２の方向とによって規定され
    る主面を有し、前記第１の方向に沿って帯状に伸びた第
    １導電型の第１半導体層と、（ｂ）前記主面上において
    それぞれが前記第１の方向に沿って帯状に形成されると
    ともに、前記第２の方向において互いに隣接する第２導
    電型の一対の第２半導体層と、 （ｃ）前記一対の第２半導体層上にまたがって形成され
    るとともにそれぞれが前記第２の方向に沿って伸びた帯
    状の単位遮光層が前記第１の方向に沿って周期的に配列
    されてなる遮光パターンとを備え、 前記第１半導体層と前記一対の第２半導体層のそれぞれ
    との間で形成される第１と第２のｐｎ接合からの第１と
    第２の光電変換信号を受光出力として得ることを特徴と
    するフォトセンサ。
  2. （２）主光ビームによって被走査面を所定の主走査方向
    に周期的に走査するとともに、副走査方向に沿って前記
    被走査面を前記主光ビームに対して相対的に移動させ、
    それによって前記被走査面への画像記録あるいは被走査
    面の画像読取りを行うための画像走査装置であって、 （ａ）前記主光ビームを発生するとともに、前記主光ビ
    ームに平行な参照光ビームを発生する光ビーム発生手段
    と、 （ｂ）前記主光ビームと前記参照光ビームとのそれぞれ
    の光路中に介挿され、所定の制御信号に応じて前記副走
    査方向と共役な偏向方向に前記主光ビームと前記参照光
    ビームとを偏向する前置偏向器と、 （ｃ）前記前置偏向器によって偏向された後の前記主光
    ビームと前記参照光ビームとを前記主走査方向に共役な
    方向に周期的に偏向する主偏向器と、 （ｄ）前記主偏向器によって偏向された後の前記主光ビ
    ームと前記参照光ビームとのそれぞれの進行方向を相対
    的に変えることにより、前記主光ビームのみを前記被走
    査面上へと導く光ビーム進行方向転換手段と、 （ｅ）請求項１記載のフォトセンサがその長手方向に沿
    って所要数だけ基板上に配列されてなり、前記長手方向
    が前記主走査方向に共役な方向に一致するように配置さ
    れて前記参照光ビームを受光するフォトセンサアレイと
    、 （ｆ）前記フォトセンサアレイに含まれるそれぞれのフ
    ォトセンサからの第１の光電変換信号を合成した第１の
    合成信号と、それぞれのフォトセンサからの第２の光電
    変換信号を合成した第２の合成信号とに基づいて前記主
    光ビームによる画像記録または画像読取りのタイミング
    を決定するとともに、前記第１と第２の合成信号の相互
    の差に応じた信号を前記制御信号として前記前置偏向器
    に与えるフィードバックループとを備えることを特徴と
    する画像走査装置。
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