JPH08234144A - レーザ焦点位置調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 処理時間を短縮し、しかもレ−ザダイオ−ド
やコリメ−トレンズ等の部品の特性が異なっても、処理
時間が均一となるレ−ザ焦点調整装置を提供することを
目的としている。 【構成】 レ−ザの焦点位置またはその近傍に配置され
たレ−ザビ−ム径検出手段と、レ−ザ発生源の位置また
はコリメ−トレンズ位置を調整する手段と、調整の前後
のレ−ザビ−ム径の差を求める手段と、ビ−ム径と調整
前後のビ−ム径差とに基づきファジィ推論を行い調整量
または移動速度を決定する手段を備える。または、レ−
ザビ−ム径測定装置を二組備え、二つの測定結果に基づ
いてファジイ推論により上記調整量を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレ−ザ光学系の焦点位置
調整手段に関し、特に調整速度を向上し、かつ正確な調
整を可能とするレ−ザ焦点位置調整装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来技術】近年、ファクシミリ、デジタル複写機やプ
リンタの書き込み手段、あるいは光磁気ディスクドライ
ブ装置の記録再生手段として、あるいはカメラの自動焦
点手段としてレ−ザビームが多用されるようになった
が、それらの解像度や画質向上さらには焦点精度等を目
指す上で、レ−ザビ−ムを所望位置に正確に集光させる
必要がある。従来そのための手段としては、例えば特開
平４−２６８１７号公報「レ−ザビ−ムのコリメ−ト方
法及びレ−ザビ−ムのコリメ−ト装置」に開示されたよ
うに、光軸上の所定範囲内においてレ−ザビ−ムの直径
を検出し、この検出値に基づいてレ−ザビ−ムの収斂状
態または拡散状態を演算処理し、光軸上のコリメ−トレ
ンズの位置を調整するものがあった。

【０００３】しかしながら、上述したような従来のレ−
ザ焦点位置調整手段では、レ−ザビ−ムの直径を測定
し、その量の特徴に基づいてレ−ザダイオ−ドまたはコ
リメ−トレンズの移動量を数値計算によって求めていた
ため、所望位置に焦点を形成するのに大幅に時間を要
し、迅速な処理が不可能であった。また、レ−ザダイオ
−ドやコリメ−トレンズの部品の諸特性の違いによって
調整処理時間が異なり、製品の品質向上の点においても
問題があった。

【０００４】

【発明の目的】本発明は上述したような従来のレ−ザ焦
点調整装置の問題点を解決し、処理時間を短縮し、しか
もレ−ザダイオ−ドやコリメ−トレンズ等の部品の特性
が異なっても、処理時間が均一となるレ−ザ焦点調整装
置を提供することを目的としている。

【０００５】

【発明の構成】上記目的を達成するために、本発明のレ
−ザ焦点位置調整装置では、コリメ−トされたレ−ザ発
生源からのレ−ザをレンズによって集光する手段を備え
た装置におけるレ−ザ焦点位置を調整する装置におい
て、レ−ザの焦点位置またはその近傍に配置されたレ−
ザビ−ム径を測定するレ−ザビ−ム径検出手段と、レ−
ザ発生源の位置またはコリメ−トレンズ位置を調整する
手段と、レ−ザ発生源またはコリメ−トレンズの位置を
移行する前後におけるレ−ザビ−ム径の差を求める手段
と、位置調整後のレ−ザビ−ム径と上記レ−ザビ−ム径
の差とに基づきファジィ推論を行い上記レ−ザ発生源ま
たはコリメ−トレンズの移動量または移動速度を決定す
る手段を備えたことを特徴とする。

【０００６】また、第二の発明によるレ−ザ焦点位置調
整装置は、コリメ−トされたレ−ザ発生源からのレ−ザ
をレンズによって集光する手段を備えた装置におけるレ
−ザ焦点位置を調整する装置において、レ−ザの焦点位
置を挟んだ２点におけるレ−ザの径を測定する手段と、
上記２点のレ−ザビ−ム径の積を求める手段と、上記２
点のレ−ザビ−ム径の差を求める手段と、レ−ザ発生源
の位置またはコリメ−トレンズ位置を調整する手段と、
上記２点のレ−ザビ−ム径の積と差とに基づきファジィ
推論を行い上記レ−ザ発生源またはコリメ−トレンズの
移動量または移動速度を決定する手段を備えたことを特
徴とする。

【０００７】

【実施例】以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳
細に説明する。図１は本発明に係るレ−ザビ−ム焦点位
置調整装置の一実施例を示す概要構成図である。同図に
おいて、１はレ−ザダイオ−ドでありこれから出射され
たレ−ザ光は、コリメ−トレンズ２によって平行光にさ
れ、集光レンズ３によってレ−ザビ−ムが収斂される。
４はビ−ム径検出装置であり、上記レ−ザダイオ−ド１
がコリメ−トレンズ２の焦点位置のときのレ−ザ光ビ−
ムウエスト位置に配置されている。また、５と６は上記
ビ−ム検出装置４に接続されたビ−ム径検出部であっ
て、５は後述する焦点調整手段によってレ−ザダイオ−
ド１またはコリメ−トレンズ２のいづれか一方或は両者
の位置を調整した時のレ−ザビ−ム径を検出し、また、
６は上記調整前後のレ−ザビ−ム径の差を検出するもの
である。更に、７は上記二つの情報、即ち、調整後のレ
−ザビ−ム径と調整前後のレ−ザビ−ム径の差に基づい
てファジイ推論を行って、上記レ−ザダイオ−ド１また
はコリメ−トレンズ２の移動量または移動速度を決定す
るファジイ推論部、８は上記ファジイ推論部７の出力に
よって、レ−ザダイオ−ド１またはコリメ−トレンズ２
の位置を調整する焦点調整手段である。

【０００８】この構成において、動作と制御方法を説明
する。先ず、レ−ザダイオ−ド１に通電するとレ−ザが
発生し、コリメ−トレンズ２によって平行ビ−ムにされ
るが、レ−ザダイオ−ド１のレ−ザ発生点がコリメ−ト
レンズの焦点位置のときに、正確に平行ビ−ムとなる
が、焦点位置から前後にずれると平行状態が崩れる。コ
リメ−トレンズ２からのレ−ザビ−ムは集光レンズ３に
よってビ−ムが収斂され、ビ−ム径検出装置４に至る。
レ−ザダイオ−ド１がコリメ−トレンズ２の焦点位置に
あるとき、レ−ザのビ−ムウエストがビ−ム径検出装置
が配置された場所に位置する。レ−ザビ−ムウエストは
ビ−ムの径が最も小さくなる部分であり、上記レ−ザダ
イオ−ド１がコリメ−トレンズ２の焦点位置からずれた
ときは、ビ−ムウエストがビ−ム径検出装置の位置から
ずれ、ビ−ム径が大きくなり、ずれが大きい程ビ−ム径
は大きくなる。

【０００９】この実施例では、上記レ−ザダイオ−ド１
またはコリメ−トレンズ２、あるいはその両方の位置を
移行し、ビ−ム径検出装置にビ−ムウエストが位置する
ように調整するに当たって、調整動作の前後におけるビ
−ムウエスト径をビ−ム径検出装置４によって測定し、
調整前後のビ−ムウエスト径の差を、ビ−ム径検出部６
に記憶すると共に、調整後、即ち現在のビ−ム径をビ−
ム径検出部５に記憶する。更に、この二つの情報に基づ
き、ファジイ推論部７においてレ−ザダイオ−ド１また
はコリメ−トレンズ２の移送量または移送速度を算出
し、焦点調整手段８に供給する。ファジイ推論に関して
は後述するが、基本的には、レ−ザダイオ−ド１の位置
がコリメ−トレンズ２の焦点位置から大きくずれている
場合はビ−ム径検出装置４において検出するビ−ム径が
極めて大きくなり、また、上記ずれが小さい場合はビ−
ム径は極めて小さくなる。また、同時に、大きくずれた
場合の調整前後のビ−ム径の差は大きく、逆にずれが小
さい範囲では、調整前後のビ−ム径の差は小さくなる。
従って、これらの情報に基づけば、レ−ザダイオ−ドと
コリメ−トレンズ両者のずれの度合いを知ることができ
るから、ずれの度合いに対応して上記移動量、移動速度
等をファジイ推論によって決定する。即ち、ずれが大き
い場合は移動量を大きくし、また移動速度を大きくし、
逆にずれが小さい範囲では、移動量を小さく、または、
速度を遅くすることによって、レ−ザダイオ−ド１とコ
リメ−トレンズ２の位置関係を所望の状態に調整する。
この方法によれば、各部品の特性のばらつきに関係な
く、しかも迅速に調整を完了することができる。

【００１０】図２は本発明の他の実施例を示す構成概要
図である。この図において、１、２及び３、は上記図１
と同様にレ−ザダイオ−ド、コリメ−トレンズ及び集光
レンズであり、２４と２５は上記集光レンズ３によって
収斂されるレ−ザビ−ムのウエスト位置を挟んで配置さ
れた二つのビ−ム径検出装置である。更に、２６と２７
は上記二つのビ−ム径検出装置２４、２５により測定さ
れたビ−ム径の積を求めるビ−ム積検出部と二つのビ−
ム径の差を求めるビ−ム径の差検出部である。また２８
は上記ビ−ム積と差の二つの情報に基づいて、レ−ザダ
イオ−ド１とコリメ−トレンズ２の移送量または移送速
度等を決定するファジイ推論部であり、この決定に従っ
て焦点調整手段２９を駆動するように構成されている。

【００１１】この例では、ビ−ム径検出部を二つ備える
ことによって、直接上記レ−ザダイオ−ドとコリメ−ト
レンズのずれを検出しており、調整前後のデータを必要
としないので、より迅速な調整が可能である。即ち、正
確に調整された場合のビ−ムウエスト位置を挟んで等距
離に二つのビ−ム径検出装置を配置すれば、ずれの度合
いに応じて両者のビ−ム径の差が変動し、更にその積も
変動する。例えば、正確に調整された状態では、二つの
ビ−ム径は等しく、その差はゼロであり、また同時に収
斂されたビ−ムの径も極めて小さくなるので両者の積も
小さくなる。

【００１２】以下、図３と図４を参照しながら、上記図
２に示した実施例に関して、ファジイ推論とそのための
ファジイ入出力のメンバ−シップ関数及びファジイ推論
のファジイル−ルの例について説明する。まず、ファジ
イル−ルは例えば、次のようにする。 なお、上記ル−ル中のＮＬ、ＮＭ等の記号はメンバ−シ
ップ関数のラベルを示し、その意味は次の通りであり、
図３及び図４においても同様とする。

【００１３】差入力に関しては、ＮＬは入力が非常に
（極めて）低い（小さい）、ＮＭは入力が低い、ＮＳは
入力がやや低い、ＰＳは入力が中くらい、ＰＭは入力が
高い。積入力に関しては ＮＬは入力が非常に（極め
て）低い（小さい）、ＮＭは入力が低い、ＮＳは入力が
やや低い、ＺＲは入力が中くらい、ＰＳは入力がやや高
い、ＰＭは入力が高い、ＰＬは入力が非常に高い。移動
速度または移動量に関しては、ＰＬは非常に高速（移動
量に関しては速度を量に読み替える）、ＰＭは高速、Ｐ
Ｓはやや高速、ＺＲは中速、ＮＳはやや中速、ＮＭは低
速、ＮＬは非常に低速。

【００１４】図３はファジイ推論におけるメンバ−シッ
プ関数と調整時のレ−ザダイオ−ドまたはレンズの移動
速度または移動量との関係を示したもので、上記ビ−ム
径検出装置の測定結果と演算結果に基づいて理想的調整
状態とのずれを評価し、ずれが大きい範囲では移動量ま
たは移動速度を大きくし、ずれが小さい範囲では移動速
度または移動量を小さくすることによって正確にしかも
迅速に理想状態への調整を行うものである。図４は上記
メンバ−シップ関数を使用したファジイル−ルの例を表
にしたものであり、上記ファジイル−ルに準じて、もし
（ＩＦ）・・・ならば、そのときは（ＴＨＥＮ）・・・
せよ、の形式で、条件部と実行部とを記述する。なお、
以上の説明は一実施例であり、本発明の適用に際して
は、種々変形が可能であることは説明を要しないであろ
う。

【００１５】

【発明の効果】本発明は上述したように、コリメ−トさ
れたレ−ザ発生源からのレ−ザ光をレンズによって集光
する手段を備えた装置におけるレ−ザ焦点位置を調整す
る装置において、レ−ザ光の焦点位置またはその近傍に
配置されたレ−ザビ−ム径を測定するレ−ザビ−ム径検
出手段と、レ−ザ発生源の位置またはコリメ−トレンズ
位置を調整する手段と、レ−ザ発生源またはコリメ−ト
レンズの位置を移行する前後におけるレ−ザビ−ム径の
差を求める手段と、位置調整後のレ−ザビ−ム径と上記
レ−ザビ−ム径の差とに基づきファジィ推論を行い上記
レ−ザ発生源またはコリメ−トレンズの移動量を決定す
る手段を備えたので、部品の特性のばらつき等があって
も、調整時間に差がなく、しかも迅速な調整が可能とな
る。

【００１６】また、第二の発明によるレ−ザ焦点位置調
整装置は、コリメ−トされたレ−ザ発生源からのレ−ザ
光をレンズによって集光する手段を備えた装置における
レ−ザ焦点位置を調整する装置において、レ−ザ光の焦
点位置を挟んだ２点におけるレ−ザの径を測定する手段
と、上記２点のレ−ザビ−ム径の積を求める手段と、上
記２点のレ−ザビ−ム径の差を求める手段と、レ−ザ発
生源の位置またはコリメ−トレンズ位置を調整する手段
と、上記２点のレ−ザビ−ム径の積と差とに基づきファ
ジィ推論を行い上記レ−ザ発生源またはコリメ−トレン
ズの移動量を決定する手段を備えたので、部品のばらつ
きによる調整時間の不均一さの除去は勿論、更に調整時
間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレ−ザ焦点調整装置の一実施例を示す
概要構成図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す概要構成図である。

【図３】本発明の実施例におけるファジイ推論のメンバ
−シップ関数を説明する図である。

【図４】本発明の実施例におけるファジイ推論ル−ルを
説明するための図である。

【符号の説明】

１ レ−ザダイオ−ド、 ２ コリメ−トタレンズ、
３ 集光レンズ、４、２４、２５ レ−ザビ−ム径検出
装置、 ５、６ ビ−ム径検出部、７、２８ ファジイ
推論部、 ８、２９ 焦点調整手段、 ２６ ビ−ム積
検出部、 ２７ ビ−ム径の差検出部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コリメ−トされたレ−ザ発生源からのレ
   −ザ光をレンズによって集光する手段を備えた装置にお
   けるレ−ザ焦点位置調整装置において、レ−ザ光の焦点
   位置またはその近傍に配置されてレ−ザビ−ム径を測定
   するレ−ザビ−ム径検出手段と、レ−ザ発生源の位置ま
   たはコリメ−トレンズ位置を調整する手段と、レ−ザ発
   生源またはコリメ−トレンズの位置を移動する前後にお
   けるレ−ザビ−ム径の差を求める手段と、位置調整後の
   レ−ザビ−ム径と上記レ−ザビ−ム径との差に基づきフ
   ァジィ推論を行い上記レ−ザ発生源またはコリメ−トレ
   ンズの移動量または移動速度を決定する手段を備えたこ
   とを特徴とするレ−ザ焦点位置調整装置。
2. 【請求項２】 コリメ−トされたレ−ザ発生源からのレ
   −ザ光をレンズによって集光する手段を備えた装置にお
   けるレ−ザ焦点位置調整装置において、集光レンズによ
   り形成されるレ−ザビ−ムウエスト位置を挟んだ２点に
   おいて夫々のレ−ザ光の径を測定する手段と、上記２点
   のレ−ザビ−ム径の積を求める手段と、上記２点のレ−
   ザビ−ム径の差を求める手段と、レ−ザ発生源の位置ま
   たはコリメ−トレンズ位置を調整する手段と、上記２点
   のレ−ザビ−ム径の積と差とに基づきファジィ推論を行
   い上記レ−ザ発生源またはコリメ−トレンズの移動量ま
   たは移動速度を決定する手段を備えたことを特徴とする
   レ−ザ焦点位置調整装置。