JPH04134874A - 光ビーム検出装置 - 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〕 本発明は光ビームのスポットが所定位置を通過したこと
を検出する光ビーム検出装置に関する。

〔従来の技術〕

レーザービームプリンタ等においては、光ビームのスポ
ットの通過タイミングを検出するために、フォトダイオ
ードが用いられる。すなわち、光スポットの通過位置に
フォトダイオードを配設し、その出力強度の変化を検出
することでタイミングを検出をする。しかし、この手法
によれば、光ビームの強度自体か変化するとフォトダイ
オードから出力される光電流も変化するので、所定のし
きい値レベルと比較したときにタイミングに誤差が生じ
る。

そこで、フォトダイオードとして受光面が２分割された
素子を用い、光学的プッシュプルをとることによりタイ
ミング検出する技術が提案されている。これによれば、
フォトダイオードから出力される光電流の波高が変化し
ても、検出タイミングは一定に保つことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の光学的プッシュプルでは、２個の
フォトダイオードが必要になるため受光素子の占を面積
が大きくなる。一方、フォトダイオードのサイズの大小
は検出出力のパルス幅の長短をもたらすので、フォトダ
イオードを小型化しすぎると出力パルス幅か短くなりす
ぎ、後段回路での信号処理が難しくなってしまう。

そこで本発明は、受光素子を全体として小型化しながら
、後段回路において容易に検出出力を信号処理すること
のできる光ビーム検出装置を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明体る光ビーム検出装置は、互いに隣接して配置さ
れた第１および第２の受光素子を有し、これら受光素子
の出力を対比することにより光ビームのスポットが第１
の受光素子側から第２の受光素子側に通過したことを検
出する装置において、光ビームのスポットの通過方向に
おける第１の受光素子のサイズが、第２の受光素子のサ
イズより小さくなっていることを特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、光ビームのスポ・ソトが先に通過する
受光素子のサイズを小さくしたので、全体を小型化しな
がら光スポットの通過タイミングを検出できる。また、
光ビームのスポ・ントが後で通過する受光素子のサイズ
は小さくしないので、時間幅か十分に長い検出出力（ノ
クルス出力）を得ることができる。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は実施例に係る光ビーム検出装置の構成を示して
いる。同図に示すように、第１のフォトダイオードＰＤ
１２の出力（光電流）は第１の増幅器１１て電流・電圧
変換されて増幅され、第２のフォトダイオードＰＤ　　
からの光電流は第２の増幅器１２で電流・電圧変換され
て増幅され、これらの出力は比較器２に与えられる。そ
して、比較器２の出力はパルス信号となって端子ＯＵＴ
力１ら後段回路に与えられる。

第２図は上記の回路に用いられるフォトダイオドの平面
構成と光電流出力波形を示し、同図（ａ）および（ｂ）
は従来のようにフォトダイオードを等分割したとき、同
図（ｃ）および（ｄ）は第１のフォトダイオードを第２
のフォトダイオードに比べて小さいサイズとしたときで
ある。まず、等分割（Ｌｌ、−Ｌ２、）した同図（ａ）
、（ｂ）について説明すると、第１のフォトダイオード
ＰＤ　と第２のフォトダイオードＰ　Ｄ　２　ｉの上を
、光ビームのスポットが矢印ＳＬのように通過すると、
その光電流出力１１１”２１の波形は同図（ｂ）の実線
のようになる。このＩ　　、Ｉ　　は第１の増幅器１１
と第２の増幅器１２でそれぞれ電圧レベル■　、■　に
変換されて増幅されるので、比較器２からは第２図（ｂ
）のクロス点ＸＡ１で立ち上るパルス波形が出力される
。このとき、クロス点Ｘ　の時間位置は光電流Ｉ、Ｉ（
電圧レベルＡｔ　　　　　　　　　　　１１　　２１Ｖ
　　、Ｖ　　）の波高値に影響されない。

次に、第２図（Ｃ）のように、第１のフォトダイオード
ＰＤ１２のサイズを第２のフォトダイオードＰＤ２２の
サイズよりも小さくしたとき（Ｌ１２〈Ｌ　）には、光
電流１１２”２２およびこれに対応した電圧レベルＶ　
　Ｖ　の波形は、同図（ｄ）１２’　　２２ の実線のようになる。この場合にも、光電流の波高値に
影響されることなくタイミング検出でき、しかも受光素
子の全体としてのサイズを小型化できる。この小型化の
程度は、実際には第２図に示されたものに比してはるか
に大きい。すなわち、参照用節１のフォトダイオードＰ
　Ｄ　１２の光ビーム移動方向の長さは、理想的には光
ビームのスポットサイズまで狭めることができ、光ビー
ムの広がり余裕を考慮したとしても、光ビームのスポッ
トサイズか５０μｍ程度であるときは第１のフォトダイ
オードＰＤ　　のサイズＬ１２は１°００μｍ程度にで
きる。これに対し、第２のフォトダイオードＰ　Ｄ　２
２のサイズは１０００μｍ程度であるので、結局は全体
のサイズを半分近くまで小型化できる。

本発明によれば、上記のようなサイズの小型化に加えて
、より正確なタイミング検出が可能になる。すなわち、
フォトダイオードは必然的に接合容量Ｃ０を有しており
、これを第１図の回路で示コ すと点線のようになる。ここで、Ｃｊｌは参照用の第１
のフォトダイオードＰＤ、。による接合容量であり、Ｃ
ｊ２はタイミングパルス出力用の第２のフォトダイオー
ドＰ　Ｄ　２２による接合容量である。このような接合
容量が存在すると、フォトダイオードの出力は第２図（
ｃ）　　　（ｄ）の実線のようにはならず、点線のよう
に遅延が生じる。そして、この遅延量は接合容量の大き
さに比例する。ここで、接合容量はフォトダイオードの
サイズか小さいほど小さく、従って第２図（ｄ）のよう
に、サイズの小さい第１のフォトダイオードＰ　Ｄ　１
２の遅延は他に比べて小さくなる。このため、受光面が
等分割された第２図（ａ）の構成では、同図（ｂ）のよ
うにクロス点がＸＡ１かＸＡ２へと大きくずれるのに対
し、第１のフォトダイオードを小型化した第２図（Ｃ）
の構成では、同図（ｄ）のようにクロス点はＸ　からＸ
Ｂ２へとわずかにずれるだけに止まる。よって、正確な
タイミング検出が可能になる。

これをより詳しく説明すると、第１の増幅器１１の出力
の波高値をＶ　、第２の増幅器１２の出力の波高値をｖ
１２とすると、クロス点付近の時間に対する差電圧の変
化率の絶対値 ｄ　（Ｖｌｌ−Ｖ１２）　／ｄ　ｔ は、第１のフォトダイオードＰＤ１２のサイズＬ１２を
小さくするほど大きくなり、比較器２の出力に現れるジ
ッタも小さくなる。本発明によれば、第１のフォトダイ
オードＰＤ１２のサイズは光ビームのスポットサイズま
で小さくてきるので、クロス点付近での上記絶対値を高
くして、ジッタの少ない比カパルスを比較器２から後段
回路に与えることができる。

本発明は上記の実施例に限定されることなく、種々の変
形が可能である。

例えば、サイズの異なる２つのフォトダイオードの出力
のクロス点を検出する変りに、第１のフォトダイオード
の最大値をホールドし、これを参照して第２のフォトダ
イオードの出力からタイミング検出してもよい。また、
極性が逆ならば、第１のフォトダイオードの最小値をホ
ールドしてタイミング検出してもよい。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した通り本発明では、光ビームのスポ
ットが先に通過する受光素子のサイズを小さくしたので
、全体を小型化しながら光スポットの通過タイミングを
検出できる。また、光ビームのスポットが後で通過する
受光素子のサイズは小さくしないので、時間幅が十分に
長いパルス出力を得ることができる。このため、後段回
路において容易に検出出力を信号処理することができる
。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例に係る光ビーム検出装置の構成
図、第２図は受光素子の構成とその出力を示す図である
。 ＰＤ１２・・・第１のフォトダイオード、Ｐ　Ｄ　２２
・・・第２のフォトダイオード、１１・・・第１の増幅
器、１２・・・第２の増幅器、２・・・比較器、ＣＨ”
　ｊ２・・・接合容量。 実施例の全体構成 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　互いに隣接して配置された第１および第２の受光素子
   を有し、これら受光素子の出力を対比することにより光
   ビームのスポットが前記第１の受光素子側から前記第２
   の受光素子側に通過したことを検出する光ビーム検出装
   置において、 前記光ビームのスポットの通過方向における前記第１の
   受光素子のサイズが、前記第２の受光素子のサイズより
   小さくなっていることを特徴とする光ビーム検出装置。