JPH04240816A - Light beam scanner - Google Patents

Light beam scanner

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Publication number
JPH04240816A
JPH04240816A JP3025254A JP2525491A JPH04240816A JP H04240816 A JPH04240816 A JP H04240816A JP 3025254 A JP3025254 A JP 3025254A JP 2525491 A JP2525491 A JP 2525491A JP H04240816 A JPH04240816 A JP H04240816A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light beam
scanning direction
amount
scanning
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP3025254A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukihiko Inagaki
幸彦 稲垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JAPAN SMALL CORP
Original Assignee
JAPAN SMALL CORP
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Filing date
Publication date
Application filed by JAPAN SMALL CORP filed Critical JAPAN SMALL CORP
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Publication of JPH04240816A publication Critical patent/JPH04240816A/en
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  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Facsimile Scanning Arrangements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To detect the focal point of light beam over the entire area in the main scanning direction of the light beam and to bring the focal point position onto a scanning surface. CONSTITUTION:A sensor part 15 is installed along the main scanning direction in the end position of a movable table 2 existing on the same plane as the plane of the scanning surface. The sensor part 15 is provided with grating glass 16 having plural pieces of light transparent parts of approximately the same width as the beam diameter in the focal point position of the light beam and a photodiode existing behind this glass. The out-of-focus quantity at the respective points in the main scanning direction is led out in accordance with the detection of the quantity of the light beam over the entire area in the main scanning direction and an ftheta lens 13 is moved in a sub-scanning direction in accordance therewith and is turned around the axial center perpendicular to the sub-scanning direction, by which the light beam is focused.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、光源から発射された光
ビームを走査して、画像の記録や読み取りなどを行う光
ビーム走査装置に係り、特には、走査面における光ビー
ムの焦点ズレ量を検出し、これを調整することのできる
光ビーム走査装置に関する。
[Field of Industrial Application] The present invention relates to a light beam scanning device that records or reads images by scanning a light beam emitted from a light source, and particularly relates to a light beam scanning device that records or reads an image by scanning a light beam emitted from a light source. The present invention relates to a light beam scanning device that can detect and adjust the light beam.

【0002】0002

【従来の技術】画像の記録や読み取りに光ビーム走査装
置を適用した場合、解像度の点から、走査面で光ビーム
が焦点を結んでいる(合焦点である)ことが重要な要件
になる。したがって、通常の光ビーム走査装置では、実
際の走査記録に入る前に、走査面に感光用フィルムをセ
ットしてこれを光ビームで走査して焼き付け、その焼き
付け結果の線幅などから、光ビームが走査面上で焦点を
結んでいるかを観察し、焦点ズレがある場合には走査面
の位置と光ビームの合焦点位置との位置合わせを行って
いた。このような手法によると、光ビームの合焦点を検
出するために、フィルムを現像したり、現像結果を熟練
者の観察に頼るなどしなければならず、多工程化に伴う
高コスト化を招くばかりか、効率も悪い。そこで、光ビ
ームの合焦点を検出する機構を付加した光ビーム走査装
置が特公昭60−29087 号公報および特公昭60
−9243号公報に記載されている。これらの装置を従
来例として挙げ、以下に説明する。
2. Description of the Related Art When a light beam scanning device is applied to image recording or reading, an important requirement from the viewpoint of resolution is that the light beam be focused on the scanning plane. Therefore, in a normal light beam scanning device, before starting the actual scanning recording, a photosensitive film is set on the scanning surface and is scanned and printed with a light beam, and from the line width of the printing result, the light beam It was observed whether the light beam was focused on the scanning plane, and if there was a focus shift, the position of the scanning plane and the focused position of the light beam were aligned. According to this method, in order to detect the focused point of the light beam, it is necessary to develop the film and rely on experts to observe the development results, leading to increased costs due to the multiplication of steps. Not only that, but it's also inefficient. Therefore, a light beam scanning device equipped with a mechanism for detecting the focal point of a light beam is disclosed in Japanese Patent Publication No. 60-29087 and Japanese Patent Publication No. 60-60.
It is described in the No.-9243 publication. These devices will be cited as conventional examples and will be described below.

【0003】(A) まず、特公昭60−29087 
号公報で開示されている装置について、図10を参照し
ながら説明する。この装置は、レーザ光源60から発射
した光ビームを、反射鏡61を介してビーム拡大レンズ
62,平行レンズ63に導いて平行光線に変換し、走査
鏡64を介して走査レンズ65(fθレンズ)で集束さ
せて走査面67に照射する。そして、走査鏡64を回動
させることにより、走査面67を光ビームで走査する。 この走査面67での光ビーム径を検出するために、走査
レンズ65と走査面67との間にハーフミラー66を設
置して、光ビームの一部を分岐し、分岐された光ビーム
が焦点を結ぶ仮想走査面68上に格子板69を設置して
いる。格子板69は、光ビームの合焦点位置におけるビ
ーム径とほぼ同じ間隔で、透光部と遮光部とを交互に形
成した格子パターンを有しており、図示のように、仮想
走査面68に対して所定角度だけ傾けられた状態で設置
されている。
(A) First, the Special Public Interest Publication No. 60-29087
The device disclosed in the publication will be explained with reference to FIG. This device converts a light beam emitted from a laser light source 60 into a parallel beam by guiding it through a reflecting mirror 61 to a beam expanding lens 62 and a parallel lens 63, and converting it into a parallel beam through a scanning mirror 64 to a scanning lens 65 (fθ lens). The beam is focused and irradiated onto the scanning surface 67. Then, by rotating the scanning mirror 64, the scanning surface 67 is scanned with the light beam. In order to detect the diameter of the light beam at the scanning surface 67, a half mirror 66 is installed between the scanning lens 65 and the scanning surface 67 to branch a part of the light beam, and the branched light beam is focused. A lattice plate 69 is installed on a virtual scanning plane 68 connecting the . The grating plate 69 has a grating pattern in which transparent parts and light blocking parts are alternately formed at approximately the same intervals as the beam diameter at the focused position of the light beam, and as shown in the figure, It is installed tilted at a predetermined angle.

【0004】格子板69の透過光を光検出器70で検出
すると、光ビームの焦点位置に相当する透光部からの光
量が最大となり検出信号値もピークとなる。すなわち、
格子板69の中心点Aからの検出信号が最大値となれば
、仮想走査面68に光ビームの焦点が位置していること
になり、これは実際の走査面67上に光ビームの焦点が
位置していることにもなる。もし、光ビームの焦点が走
査面67からズレた位置にあれば、格子板69の透過光
の検出信号のピークは、中心点Aからズレた位置に現れ
る。このような検出信号のピーク位置から、走査面67
における光ビームの焦点位置の検出、さらには走査面6
7の位置と光ビームの焦点位置とのズレ量を検出してい
る。
When the light transmitted through the grating plate 69 is detected by the photodetector 70, the amount of light from the transparent portion corresponding to the focal position of the light beam becomes maximum, and the detected signal value also reaches its peak. That is,
When the detection signal from the center point A of the grating plate 69 reaches the maximum value, it means that the focus of the light beam is located on the virtual scanning plane 68, which means that the focus of the light beam is on the actual scanning plane 67. It also means that it is located. If the focus of the light beam is at a position shifted from the scanning plane 67, the peak of the detection signal of the light transmitted through the grating plate 69 will appear at a position shifted from the center point A. From the peak position of such a detection signal, the scanning plane 67
Detection of the focal position of the light beam in the scanning plane 6
The amount of deviation between the position 7 and the focal position of the light beam is detected.

【0005】(B)次に、特公昭60−9243号公報
に開示されている装置について、図11を参照しながら
説明する。この装置は、レーザ光源71から発射した光
ビームを、光変調器72, ビームエキスパンダー73
を通して回転多面鏡74(ポリゴンミラーとも呼ばれる
)に導き、さらに走査レンズ75(fθレンズ)で集束
して走査面76に照射する。そして、回転多面鏡74を
回転させることにより、走査面76を光ビームで走査す
る。この走査面76上での光ビーム径を検出するのに、
走査面76の走査線の延長線上にホトディテクター77
を設置し、ホトディテクター77の検出面の前に直線状
のナイフエッジ78を配している。
(B) Next, the apparatus disclosed in Japanese Patent Publication No. 60-9243 will be explained with reference to FIG. 11. This device transmits a light beam emitted from a laser light source 71 to an optical modulator 72 and a beam expander 73.
The light is guided through a rotating polygon mirror 74 (also called a polygon mirror), and then focused by a scanning lens 75 (fθ lens) and irradiated onto a scanning surface 76. Then, by rotating the rotating polygon mirror 74, the scanning plane 76 is scanned with the light beam. To detect the light beam diameter on this scanning surface 76,
A photodetector 77 is placed on the extension line of the scanning line of the scanning surface 76.
A linear knife edge 78 is arranged in front of the detection surface of the photodetector 77.

【0006】ナイフエッジ78を横切って、ホトディテ
クター77に入光する光ビームの光量を検出すると、そ
れは光ビームの径に応じた信号になる。すなわち、光ビ
ームの径が大きいとナイフエッジ78を介してホトディ
テクター77に入光する光量は徐々に増加する。また、
光ビームの径が小さい場合には、ホトディテクター77
に入光する光量は急激に増加する。このように、光ビー
ムの径の大きさに応じたホトディテクター77の検出信
号の変化の度合いから光ビームの焦点を検出し、光ビー
ムの焦点位置と走査面位置との調整を行っている。
When the amount of light beam that crosses the knife edge 78 and enters the photodetector 77 is detected, it becomes a signal corresponding to the diameter of the light beam. That is, when the diameter of the light beam is large, the amount of light that enters the photodetector 77 via the knife edge 78 gradually increases. Also,
If the diameter of the light beam is small, the photodetector 77
The amount of light entering the area increases rapidly. In this way, the focus of the light beam is detected from the degree of change in the detection signal of the photodetector 77 depending on the diameter of the light beam, and the focal position of the light beam and the scanning plane position are adjusted.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来装置の場合には、次のような問題
がある。
However, the conventional device having such a configuration has the following problems.

【0008】すなわち、(A)に記載した装置では、傾
斜させた格子板12からの透過光量を検出し、検出信号
のピーク位置から光ビームの合焦点位置を検出するもの
で、光ビームの走査幅全域にわたって合焦点を検出する
ものではない。これは、(B)に記載した装置も同様で
、走査線の延長線上における一点でしか光ビームの合焦
点を検出することはできない。
That is, in the apparatus described in (A), the amount of transmitted light from the inclined grating plate 12 is detected, and the focused position of the light beam is detected from the peak position of the detection signal, and the scanning of the light beam is performed. The in-focus point is not detected over the entire width. This also applies to the device described in (B), in which the focused point of the light beam can only be detected at one point on the extension of the scanning line.

【0009】ところが、走査レンズ(fθレンズ)や回
転多面鏡(ポリゴンミラー)などの光学系部品に生じる
歪みや設置位置のズレなどによって、同一の走査線上に
おける各点での光ビーム径が異なることがある。したが
って、従来装置のように、ただの一点だけで光ビームの
合焦点を検出するのでは不十分である。よって、検出点
以外の走査線上で光ビームが焦点を結んでいない場合に
これを検出することができず、画像の記録や読み取り時
の解像度が低下し、画像に「ボケ」が生じるという問題
を招く。
However, the diameter of the light beam at each point on the same scanning line may differ due to distortion or misalignment of the optical system components such as the scanning lens (fθ lens) or rotating polygon mirror (polygon mirror). There is. Therefore, it is insufficient to detect the focal point of the light beam at just one point, as in the conventional device. Therefore, if the light beam is not focused on the scanning line other than the detection point, it cannot be detected, and the resolution when recording and reading the image decreases, causing "blur" in the image. invite

【0010】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、主走査方向全域にわたって光ビームの
焦点検出を行うとともに、合焦点位置と光ビーム走査面
位置との位置合わせを行うことができる光ビーム走査装
置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and includes detecting the focus of a light beam over the entire main scanning direction and aligning the focused point position with the light beam scanning surface position. The object of the present invention is to provide a light beam scanning device that can perform the following steps.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわち
、この発明に係る光ビーム走査装置は、光ビームの走査
面と同一面上の主走査方向に配され、光ビームの合焦点
位置におけるビーム径と略同じ幅の複数個の透光部を有
する格子板と、前記格子板の透光部を通過した光ビーム
の光量を検出する光量検出手段と、前記光量検出手段の
検出信号値に基づいて主走査方向の各点における光ビー
ムの焦点ズレ量を導出する焦点ズレ導出手段と、前記導
出された焦点ズレ量を出力する出力手段と、前記光ビー
ムを走査面に集束させる光学系レンズを副走査方向に変
位させるとともに、主走査方向および副走査方向に対し
て鉛直な軸心周りに回転させる焦点調整機構と、を備え
たことを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration. That is, the light beam scanning device according to the present invention includes a plurality of transparent portions arranged in the main scanning direction on the same plane as the light beam scanning surface and having a width substantially equal to the beam diameter at the focused position of the light beam. a grating plate having a grating plate, a light quantity detecting means for detecting the light quantity of the light beam that has passed through the transparent part of the grating plate, and a focus shift of the light beam at each point in the main scanning direction based on a detection signal value of the light quantity detecting means. A focus shift deriving means for deriving the amount of focus shift, an output means for outputting the derived focus shift amount, and an optical system lens for focusing the light beam on the scanning surface are displaced in the sub-scanning direction. It is characterized by comprising a focus adjustment mechanism that rotates around an axis perpendicular to the scanning direction.

【0012】0012

【作用】本発明の構成による作用は以下のとおりである
。まず、光ビームの焦点ズレ量を導出するために、格子
板を光ビームで走査する。光量検出手段は、格子板の透
光部を通過した光ビームの光量を検出して、光ビーム径
に応じた検出信号を出力する。すなわち、光ビームが格
子板位置に焦点を結んでいれば、格子板の透光部を光ビ
ームの全光量が通過して検出信号値は最大値となり、焦
点を結んでいないと(光ビーム径が合焦点位置における
ビーム径よりも大きいと)、光ビームの一部光量は格子
板の遮光部によって遮られ、検出信号値は最大値よりも
小さな値になる。このように、光量検出手段の出力値と
光ビームの焦点のズレ量との間には相関関係があるので
、焦点ズレ導出手段は、光量検出手段の検出信号値に基
づき、主走査方向の各点における光ビームの焦点ズレ量
を導出する。出力手段はその導出された焦点ズレ量を外
部に出力することによって、オペレータに提示する。 次に、焦点ズレ量を修正するために、オペレータは、出
力手段から出力される焦点ズレ量を観察しながら、焦点
調整機構を操作し、焦点ズレ量が最小となるように光学
系レンズを副走査方向に変位させ、および/または、主
走査方向および副走査方向に対して鉛直な軸心周りに回
転させる。
[Function] The function of the structure of the present invention is as follows. First, a grating plate is scanned with a light beam in order to derive the amount of defocus of the light beam. The light amount detection means detects the amount of light beam that has passed through the transparent portion of the grating plate, and outputs a detection signal according to the diameter of the light beam. In other words, if the light beam is focused at the grating plate position, the entire amount of light beam passes through the transparent part of the grating plate, and the detection signal value becomes the maximum value; if it is not focused (the light beam diameter is larger than the beam diameter at the focal point position), a portion of the light beam is blocked by the light shielding portion of the grating plate, and the detected signal value becomes smaller than the maximum value. As described above, since there is a correlation between the output value of the light amount detection means and the amount of focus deviation of the light beam, the focus deviation derivation means calculates each of the main scanning directions based on the detection signal value of the light amount detection means. Derive the amount of defocus of the light beam at the point. The output means outputs the derived defocus amount to the outside to present it to the operator. Next, in order to correct the amount of focus deviation, the operator operates the focus adjustment mechanism while observing the amount of focus deviation output from the output means, and adjusts the optical system lens so that the amount of focus deviation is minimized. It is displaced in the scanning direction and/or rotated around an axis perpendicular to the main scanning direction and the sub-scanning direction.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1はこの実施例に係る光ビーム走査装置の概
略構成を示した斜視図である。この図では光ビーム走査
装置を画像記録に用いた例を示している。なお、本発明
は画像読み取り用の光ビーム走査装置においても適用す
ることができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a light beam scanning device according to this embodiment. This figure shows an example in which a light beam scanning device is used for image recording. Note that the present invention can also be applied to a light beam scanning device for image reading.

【0014】感光性シート1を載置する可動テーブル2
が、一対のガイドレール3a,3bによって移動可能に
支持されている。可動テーブル2の下側には、ネジ棒4
が取りつけられており、ネジ棒4の先端に固定されたギ
ア5は、モータ6の出力ギア7に噛み合わさっている。 モータ6の回転により、ネジ棒4が回転し、これに伴っ
て可動テーブル2がガイドレール3a,3bに案内され
てX軸方向に移動する。このX軸方向が感光性シート1
に照射される光ビームの副走査方向である。
Movable table 2 on which photosensitive sheet 1 is placed
is movably supported by a pair of guide rails 3a and 3b. At the bottom of the movable table 2 is a threaded rod 4.
A gear 5 fixed to the tip of the threaded rod 4 is engaged with an output gear 7 of a motor 6. As the motor 6 rotates, the threaded rod 4 rotates, and the movable table 2 is guided by the guide rails 3a and 3b and moves in the X-axis direction. This X-axis direction is photosensitive sheet 1
This is the sub-scanning direction of the light beam irradiated to the area.

【0015】照射用光ビームは、レーザ光源8から発射
されて、ビームエキスパンダー10で幅広の平行光線に
変換され、モータ12で駆動されてZ軸周りに回転する
回転多面鏡11(ポリゴンミラー11)によってY軸方
向に走査された後、走査レンズ13(fθレンズ13)
で集束される。このY軸方向が光ビームの主走査方向で
ある。fθレンズ13は、本発明において、光ビームを
走査面に集束させる光学系レンズに相当している。
The irradiation light beam is emitted from a laser light source 8, converted into a wide parallel beam by a beam expander 10, and rotated by a motor 12 to rotate a polygon mirror 11 around the Z axis. After being scanned in the Y-axis direction by the scanning lens 13 (fθ lens 13)
is focused on. This Y-axis direction is the main scanning direction of the light beam. In the present invention, the fθ lens 13 corresponds to an optical system lens that focuses a light beam on a scanning surface.

【0016】fθレンズ13で集束された光ビームは、
全反射ミラー14で直角に光路変換されて、感光性シー
ト1上(走査面上)に照射される。その走査面の延長面
上、すなわち、走査面と同一面位置となる可動テーブル
2の端部に沿って( すなわち、主走査方向に) セン
サー部15が取りつけられている。
The light beam focused by the fθ lens 13 is
The optical path of the light is changed at right angles by the total reflection mirror 14, and the light is irradiated onto the photosensitive sheet 1 (on the scanning surface). A sensor section 15 is mounted on an extension of the scanning surface, that is, along the edge of the movable table 2 that is flush with the scanning surface (that is, in the main scanning direction).

【0017】図2は、センサー部15を拡大した斜視図
である。センサー部15は、スリット状の透光部19と
遮光部20とを交互に形成してなるグレーティングガラ
ス16と、フォトダイオード17を水平方向に多数取り
付けたセンサー台18とを一体化したものである。透光
部19の幅は光ビームの合焦点位置におけるビーム径(
 以下、焦点径という)とほぼ等しい大きさに形成され
、フォトダイオード17はグレーティングガラス16の
全域に対して設けられている。グレーティングガラス1
6が本発明でいう格子板に相当し、フォトダイオード1
7が光量検出手段に相当している。このような構成の光
ビーム走査装置で、画像記録を行う場合、(1)可動テ
ーブル2を移動させてその端部に取りつけられたセンサ
ー部15を光路位置に置き、これを光ビームで走査する
。そして、フォトダイオード17の出力電圧値に基づい
て光ビームの焦点ズレ量を導出してこれを後述のモニタ
ディスプレイに表示する。(2)オペレータは、モニタ
ディスプレイに表示された焦点ズレ量を観察しながら、
fθレンズ13を変位させる後述の焦点調整機構を操作
して焦点ズレ量が最小となる位置にfθレンズ13をセ
ットする。
FIG. 2 is an enlarged perspective view of the sensor section 15. As shown in FIG. The sensor section 15 is an integrated structure that includes a grating glass 16 formed by alternately forming slit-shaped light-transmitting sections 19 and light-shielding sections 20, and a sensor stand 18 on which a large number of photodiodes 17 are mounted horizontally. . The width of the transparent portion 19 is determined by the beam diameter (
The photodiode 17 is formed to have a size substantially equal to the focal diameter (hereinafter referred to as the focal diameter), and the photodiode 17 is provided over the entire area of the grating glass 16. grating glass 1
6 corresponds to the grid plate in the present invention, and the photodiode 1
7 corresponds to a light amount detection means. When recording an image with a light beam scanning device having such a configuration, (1) move the movable table 2, place the sensor section 15 attached to the end of the movable table 2 on the optical path position, and scan it with the light beam; . Then, the amount of defocus of the light beam is derived based on the output voltage value of the photodiode 17, and this is displayed on a monitor display, which will be described later. (2) The operator observes the amount of defocus displayed on the monitor display.
The fθ lens 13 is set at a position where the amount of defocus is minimized by operating a focus adjustment mechanism, which will be described later, that displaces the fθ lens 13.

【0018】(1)まず、光ビームの焦点ズレ量の導出
について図3と図4を参照しながら説明する。  図3
と図4は、センサー部15に入射される光ビームの径と
、フォトダイオード17の出力電圧値との関係をそれぞ
れ示している。図3に示すように、全反射ミラー14で
光路変換されセンサー部15に入射した光ビームB1の
径φd1が、透光部19の幅dよりも大きいとき(φd
1>d)、フォトダイオード17の出力電圧値はV1で
あったとする。これに対し、図4に示すように、光ビー
ムB2の径φd2が透光部19の幅dと略一致している
とき(φd2≒d)、フォトダイオード17の出力電圧
値はV1よりも高いV2となる(V2>V1)。すなわ
ち、光ビーム径が透光部19の幅dよりも大きいと、遮
光部20によってその一部光量が遮断され、フォトダイ
オード17の出力電圧値は最大値よりも低くなるが、光
ビーム径が透光部19の幅にほぼ等しい大きさである(
最小の焦点の大きさである)と、光ビームの全光量がフ
ォトダイオード17に入光し、フォトダイオード17の
出力電圧値は最大値となる。 このように、フォトダイオード17の出力電圧値は、光
ビーム径に応じて変化する。
(1) First, the derivation of the amount of defocus of a light beam will be explained with reference to FIGS. 3 and 4. Figure 3
and FIG. 4 respectively show the relationship between the diameter of the light beam incident on the sensor section 15 and the output voltage value of the photodiode 17. As illustrated in FIG.
1>d), and the output voltage value of the photodiode 17 is assumed to be V1. On the other hand, as shown in FIG. 4, when the diameter φd2 of the light beam B2 substantially matches the width d of the transparent portion 19 (φd2≒d), the output voltage value of the photodiode 17 is higher than V1. V2 (V2>V1). That is, when the diameter of the light beam is larger than the width d of the light-transmitting part 19, part of the light quantity is blocked by the light-shielding part 20, and the output voltage value of the photodiode 17 becomes lower than the maximum value. The size is approximately equal to the width of the transparent portion 19 (
(the size of the minimum focal point), the entire light amount of the light beam enters the photodiode 17, and the output voltage value of the photodiode 17 becomes the maximum value. In this way, the output voltage value of the photodiode 17 changes depending on the light beam diameter.

【0019】そのフォトダイオード17の出力電圧値か
ら、光ビームの焦点ズレ量の求め方について、図5のロ
ジック回路図を参照しながら説明する。
How to determine the amount of defocus of the light beam from the output voltage value of the photodiode 17 will be explained with reference to the logic circuit diagram shown in FIG.

【0020】基準電圧+Vで逆バイアスされたフォトダ
イオード17の出力電流に比例した出力電圧値VPDは
、演算増幅器OPによって出力電圧値VOPに増幅され
、比較器CとA/D変換器22とに与えられる。比較器
Cは、演算増幅器OPからの出力電圧値VOPと基準電
圧発生器21からの基準電圧Vshとを比較し、VOP
>Vshになると「H−レベル」となる信号を出力する
。これにより、光ビームが透光部19に入射している間
、「H−レベル」となるパルス状の信号が出力される。 以下、このパルス信号をグレーティングクロック(グレ
ーティングガラス16に形成された透光部19のピッチ
毎に出力されるクロックパルス)という。
The output voltage value VPD proportional to the output current of the photodiode 17 reverse-biased with the reference voltage +V is amplified to the output voltage value VOP by the operational amplifier OP, and is applied to the comparator C and the A/D converter 22. Given. Comparator C compares the output voltage value VOP from the operational amplifier OP with the reference voltage Vsh from the reference voltage generator 21, and
>Vsh, a signal of "H-level" is output. As a result, while the light beam is incident on the transparent portion 19, a pulse-like signal that is at "H-level" is output. Hereinafter, this pulse signal will be referred to as a grating clock (a clock pulse that is output for each pitch of the transparent portions 19 formed on the grating glass 16).

【0021】A/D変換器22は、そのグレーティング
クロックのパルスタイミングに同期して前記入力されて
いるフォトダイオード17の出力電圧波形をサンプリン
グし、デジタル信号に変換してメモリMに出力する。ア
ドレスカウンタACは、グレーティングクロック数を計
数し、それをアドレスデータとしてメモリMに出力する
。 その結果、メモリMには1走査線分の光量データがグレ
ーティングガラス16の透光部19のピッチごとに格納
される。
The A/D converter 22 samples the inputted output voltage waveform of the photodiode 17 in synchronization with the pulse timing of the grating clock, converts it into a digital signal, and outputs it to the memory M. Address counter AC counts the number of grating clocks and outputs it to memory M as address data. As a result, the light amount data for one scanning line is stored in the memory M for each pitch of the transparent portions 19 of the grating glass 16.

【0022】焦点ズレ導出手段に相当するCPU23は
、メモリMから光量データを読み出し、その光量データ
をルックアップテーブル24への読みだしアドレスデー
タとして与え、該当するデータを読み出す。ルックアッ
プテーブル24に登録されている内容をグラフ形式にし
て図6に示す。この図に示すように、ルックアップテー
ブル24はフォトダイオード17で検出される光量と、
焦点ズレ量との関係を記憶した2次元テーブルで、予め
実験的に求められたものである。同図より明らかなよう
に光量が多いほど焦点ズレ量は小さくなっている。CP
U23は、読み出した焦点ズレ量を縦軸に、アドレス値
を横軸にもつグラフを作成する。アドレス値は、グレー
ティングクロックのパルス数(透光部19のピッチ数)
に応じた値であるから、これはすなわち、光ビームの主
走査位置を示す情報である。したがって、アドレス値を
横軸にし、焦点ズレ量を縦軸にもつグラフを作成すれば
、走査面におけるどの位置で焦点がどれだけズレている
かを知ることができる。作成されたグラフの一例を図7
に示す。このグラフは表示用メモリ25に格納された後
、モニタディスプレイ26に表示される。なお、モニタ
ディスプレイ26の代わりにプリンタを設け、前記グラ
フを印刷物として出力してもよい。
The CPU 23, which corresponds to the focus deviation deriving means, reads out the light amount data from the memory M, supplies the light amount data as read address data to the lookup table 24, and reads out the corresponding data. The contents registered in the lookup table 24 are shown in graph form in FIG. As shown in this figure, the lookup table 24 shows the amount of light detected by the photodiode 17,
This is a two-dimensional table that stores the relationship with the amount of defocus, and has been determined experimentally in advance. As is clear from the figure, the larger the amount of light, the smaller the amount of defocus. C.P.
U23 creates a graph having the read out focus shift amount on the vertical axis and the address value on the horizontal axis. The address value is the number of pulses of the grating clock (the number of pitches of the transparent part 19)
Since the value corresponds to , this is information indicating the main scanning position of the light beam. Therefore, by creating a graph with the address value on the horizontal axis and the amount of defocus on the vertical axis, it is possible to know at which position on the scanning plane and by how much the focus has deviated. Figure 7 shows an example of the created graph.
Shown below. This graph is stored in the display memory 25 and then displayed on the monitor display 26. Note that a printer may be provided in place of the monitor display 26 to output the graph as a printed matter.

【0023】(2)このようにして、焦点ズレ量がグラ
フで表示されると、このグラフを見ながら焦点ズレ量が
最小になるように焦点調節機構が操作されてfθレンズ
13の位置調整が行われる。以下、図8の斜視図と図9
の平面図とを参照しながら焦点調節機構について説明す
る。fθレンズ13は、レンズ枠30に嵌め込まれて回
転テーブル31の上面に取り付けられている。その回転
テーブル31の裏面の中心位置には円柱部材32(図9
参照)が一体的に設けられており、円柱部材32は移動
テーブル33の上面に立設されている円筒部材34の内
部に回転自在に挿入されている。これにより、fθレン
ズ13は主走査方向および副走査方向に対して鉛直な軸
心P周りに回転する。円筒部材34の外周面部には水平
方向に延びる一対のアーム35a,35b の基部が取
り付けられている。一方のアーム35a の先端部には
スプリング36により内側に向かって付勢される支持部
材37が設けられ、もう一方のアーム35b の先端部
には内蔵モータ(図示せず)の駆動力により同じく内側
に向かって進退移動する可動棒38を備えた電気マイク
ロメータ39a が設けられている。これら支持部材3
7と、電気マイクロメータ39a の可動棒38とによ
って、アーム35a,35b 間の回転テーブル31に
突設された突起体40が挟持されている。すなわち、電
気マイクロメータ39a の可動棒38が進退移動する
と、支持部材37がスプリング36の弾性力によってこ
れに追随し、突起体40はこれらに挟持されたまま電気
マイクロメータ39a の進退移動に伴って移動する。 その移動力によって、回転テーブル31は軸芯P周りに
回転変位(首振り運動)する。
(2) In this way, when the amount of focus shift is displayed on the graph, the focus adjustment mechanism is operated to adjust the position of the fθ lens 13 so that the amount of focus shift is minimized while looking at this graph. It will be done. Below, the perspective view of Fig. 8 and Fig. 9
The focus adjustment mechanism will be explained with reference to the plan view of FIG. The fθ lens 13 is fitted into a lens frame 30 and attached to the upper surface of a rotary table 31. A cylindrical member 32 (Fig. 9
) is integrally provided, and the cylindrical member 32 is rotatably inserted into a cylindrical member 34 erected on the upper surface of the movable table 33. As a result, the fθ lens 13 rotates around an axis P perpendicular to the main scanning direction and the sub-scanning direction. Attached to the outer peripheral surface of the cylindrical member 34 are bases of a pair of arms 35a, 35b extending in the horizontal direction. A support member 37 is provided at the tip of one arm 35a, which is urged inward by a spring 36, and a support member 37 is provided at the tip of the other arm 35b, which is also inwardly biased by the driving force of a built-in motor (not shown). An electric micrometer 39a is provided with a movable rod 38 that moves forward and backward toward the electric micrometer 39a. These supporting members 3
7 and the movable rod 38 of the electric micrometer 39a, a protrusion 40 that protrudes from the rotary table 31 between the arms 35a and 35b is held. That is, when the movable rod 38 of the electric micrometer 39a moves back and forth, the support member 37 follows it due to the elastic force of the spring 36, and the protrusion 40 remains held between them as the electric micrometer 39a moves back and forth. Moving. Due to the moving force, the rotary table 31 is rotationally displaced (oscillating motion) around the axis P.

【0024】前記移動テーブル33は副走査方向に沿う
ガイドレール41を介して固定テーブル42の上に設置
されており、ガイドレール41の長手方向の端面部には
前記と同様の電気マイクロメータ39b の可動棒43
が連結されている。この電気マイクロメータ39b の
本体は固定テーブル42に固定的に取り付けられている
。すなわち、マイクロメータ39b の可動棒43が進
退移動すると、移動テーブル42はガイドレール41に
案内されて副走査方向に変位する。これらの電気マイク
ロメータ39a,39b に内蔵された各モータはそれ
ぞれのモータドライブ回路44,45 によって駆動さ
れ、各モータドライブ回路44,45 はコントローラ
46によって制御されるように構成されている。コント
ローラ46には各マイクロメータの進退移動をオペレー
タが操作するための2個のスイッチS1,S2 が設け
られている。
The movable table 33 is installed on a fixed table 42 via a guide rail 41 extending in the sub-scanning direction, and an electric micrometer 39b similar to that described above is installed on the longitudinal end surface of the guide rail 41. Movable rod 43
are connected. The main body of this electric micrometer 39b is fixedly attached to a fixed table 42. That is, when the movable rod 43 of the micrometer 39b moves back and forth, the moving table 42 is guided by the guide rail 41 and displaced in the sub-scanning direction. Each motor built into these electric micrometers 39a, 39b is driven by a respective motor drive circuit 44, 45, and each motor drive circuit 44, 45 is configured to be controlled by a controller 46. The controller 46 is provided with two switches S1 and S2 for the operator to operate the forward and backward movement of each micrometer.

【0025】オペレータは、モニタディスプレイ26に
表示された焦点ズレ量を観察しながら、コントローラ4
6のスイッチS1,S2 を操作し、主走査方向におけ
る各点の焦点ズレ量が最小となるようにfθレンズ13
の位置を調整する。なお、格子板としては実施例のよう
なグレーティングガラスに限らず、光ビームの焦点ズレ
検出位置にのみ透光部を配置したものを用いてもよい。 また、上述のように焦点ズレ量を直接表示するのではな
く、主走査方向の各位置におけるビーム径を表示するこ
とによって、間接的に焦点ズレ量を表示するようにして
もよい。焦点ズレ量とビーム径とは相関関係があるので
、本発明における焦点ズレ量の導出とは、このようなビ
ーム径の導出をも含んでいる。また、上述のように、オ
ペレータがスイッチS1,S2 を操作して、fθレン
ズ13の位置を調整するのではなく、導出された焦点ズ
レ量のデータをコントローラ46に出力し、焦点ズレ量
に応じて、電気マイクロメータ39a,39b を制御
するように構成してもよい。
The operator controls the controller 4 while observing the amount of defocus displayed on the monitor display 26.
6, the fθ lens 13 is adjusted so that the amount of defocus at each point in the main scanning direction is minimized.
Adjust the position. Note that the grating plate is not limited to the grating glass as in the embodiment, but may be one in which a transparent portion is arranged only at the focal shift detection position of the light beam. Further, instead of directly displaying the amount of focus shift as described above, the amount of focus shift may be displayed indirectly by displaying the beam diameter at each position in the main scanning direction. Since there is a correlation between the amount of defocus and the beam diameter, the derivation of the amount of defocus in the present invention includes such derivation of the beam diameter. Furthermore, as described above, instead of the operator operating the switches S1 and S2 to adjust the position of the fθ lens 13, the data on the derived focus shift amount is output to the controller 46, and the data is adjusted according to the focus shift amount. It may also be configured to control the electric micrometers 39a, 39b.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の光ビーム走査装置は、格子板を走査した光ビームの光
量を検出して、主走査方向の各点における光ビームの焦
点ズレ量を導出しこれを外部に出力するようにしたので
、従来装置のようにただの一点だけでなく、主走査方向
全域にわたって光ビームの焦点ズレを検出することがで
き、これをオペレータに提示することができる。また、
オペレータはその焦点ズレ量を観察しながら光学系レン
ズに付設された焦点調節機構を操作して焦点ズレ量が最
小となるような位置に光学系レンズをセットする。 これにより、主走査方向の各点で光ビームが焦点を結ぶ
ようにすることができ、画像の記録や読み取りを行う際
の解像度を向上させることができる。
As is clear from the above description, the light beam scanning device of the present invention detects the amount of light beam that scans the grating plate and determines the amount of defocus of the light beam at each point in the main scanning direction. By deriving and outputting this to the outside, it is possible to detect the defocus of the light beam over the entire main scanning direction, rather than just one point like conventional equipment, and present this to the operator. Can be done. Also,
The operator operates a focus adjustment mechanism attached to the optical system lens while observing the amount of focus deviation, and sets the optical system lens at a position where the amount of focus deviation is minimized. Thereby, the light beam can be focused at each point in the main scanning direction, and the resolution when recording or reading an image can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例に係る光ビーム走査装置の外
観斜視図。
FIG. 1 is an external perspective view of a light beam scanning device according to an embodiment of the present invention.

【図2】センサー部の拡大斜視図。FIG. 2 is an enlarged perspective view of the sensor section.

【図3】光ビーム径とフォトダイオードの出力電圧との
関係を示した図。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the light beam diameter and the output voltage of a photodiode.

【図4】光ビームの焦点径とフォトダイオードの出力電
圧との関係を示した図。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the focal diameter of a light beam and the output voltage of a photodiode.

【図5】焦点ズレ量を導出するためのロジック回路図。FIG. 5 is a logic circuit diagram for deriving the amount of focus shift.

【図6】ルックアップテーブルの内容を模式的に示した
図。
FIG. 6 is a diagram schematically showing the contents of a lookup table.

【図7】主走査方向の焦点ズレ量の表示例を示した図。FIG. 7 is a diagram showing an example of displaying the amount of focus shift in the main scanning direction.

【図8】fθレンズに付設されている焦点調節機構を示
した斜視図。
FIG. 8 is a perspective view showing a focus adjustment mechanism attached to an fθ lens.

【図9】fθレンズに付設されている焦点調節機構を示
した平面図。
FIG. 9 is a plan view showing a focus adjustment mechanism attached to an fθ lens.

【図10】従来装置の概略構成を示した図。FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional device.

【図11】その他の従来装置の概略構成を示した図。FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of another conventional device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

13  fθレンズ 15  センサー部 16  グレーティングガラス 17  フォトダイオード 19  透光部 20  遮光部 23  CPU 24  ルックアップテーブル 31  回転テーブル 33  移動テーブル 13 fθ lens 15 Sensor section 16 Grating glass 17 Photodiode 19 Translucent part 20 Light shielding part 23 CPU 24 Lookup table 31 Rotating table 33. Moving table

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  光ビームの走査面と同一面上の主走査
方向に配され、光ビームの合焦点位置におけるビーム径
と略同じ幅の複数個の透光部を有する格子板と、前記格
子板の透光部を通過した光ビームの光量を検出する光量
検出手段と、前記光量検出手段の検出信号値に基づいて
主走査方向の各点における光ビームの焦点ズレ量を導出
する焦点ズレ導出手段と、前記導出された焦点ズレ量を
出力する出力手段と、前記光ビームを走査面に集束させ
る光学系レンズを副走査方向に変位させるとともに、主
走査方向および副走査方向に対して鉛直な軸心周りに回
転させる焦点調整機構と、を備えたことを特徴とする光
ビーム走査装置。
1. A grating plate disposed in the main scanning direction on the same plane as the scanning plane of the light beam and having a plurality of transparent parts having a width substantially equal to the beam diameter at the focused position of the light beam; a light amount detection means for detecting the amount of the light beam that has passed through the transparent portion of the plate; and a focus shift derivation that derives the amount of focus shift of the light beam at each point in the main scanning direction based on the detection signal value of the light amount detection means. means, an output means for outputting the derived defocus amount, and an optical system lens for converging the light beam on the scanning surface, which is displaced in the sub-scanning direction, and perpendicular to the main-scanning direction and the sub-scanning direction. A light beam scanning device comprising: a focus adjustment mechanism that rotates around an axis.
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