JPH08327444A - レーザービーム測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明はレーザービームの位置ずれや大きさに
影響されず、正確にビーム径を測定可能なレーザービー
ム測定装置を提供することを目的とする。 【構成】レーザービーム測定装置１０はレーザー・ポリ
ゴン駆動同期採取部１２を介して演算制御部１１により
光書込装置２０の駆動を制御しつつ、光書込装置２０か
ら出射されるレーザービームλの主走査及び副走査方向
の光強度、特に、副走査方向の光強度を測定部１３のＣ
ＣＤにより検出し、Ａ／Ｄ変換部１４でディジタル変換
して副走査検出信号として演算制御部１１に入力する。
演算制御部１１は副走査方向のピークレベルＰmax を検
出したＣＣＤのピーク画素Ｋmax を特定し、ピーク画素
Ｋmax から予め設定した所定画素数ｎ離れた位置の画素
をボトム画素ＫｏとしてボトムレベルＰmin を測定す
る。演算制御部１１はこのピークレベルＰmax とボトム
レベルＰmin に基づいて閾値Ｐthを演算し、閾値Ｐthと
副走査検出信号との交点間の幅をビーム径として演算す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザービーム測定装
置、詳細には、ファクシミリ装置や複写装置等のレーザ
ーを用いた光書込装置のレーザービームのビーム径を測
定するレーザービーム測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザーを利用した光書込装置として
は、レーザープリンタ、複写装置及びファクシミリ装置
等がある。

【０００３】レーザーを利用した光書込装置において
は、一般に、画像データにより変調したレーザービーム
を一定速度で回転するポリゴンミラーに投射し、ポリゴ
ンミラーでライン状に走査させる。光書込装置は、ポリ
ゴンミラーでライン状に走査されたレーザービームをｆ
θレンズにより等速直線変換し、感光体上に照射して、
書き込みを行っている。

【０００４】このようなレーザーを利用した光書込装置
においては、レーザービームのビーム形状、特に、ビー
ム径が書込性状に大きく影響を与える。

【０００５】そこで、従来から、レーザービーム測定装
置を用いてレーザービームのビーム径を測定しており、
レーザービーム測定方法としては、レーザービームをス
キャンさせないで静的特性を測定する方法と、レーザー
ビームを走査させてＣＣＤ（Charge Coupled Device）
等を用いて動的特性を測定する方法と、がある。

【０００６】ところが、上記レーザービームを走査させ
ずに一定の位置でスリットスキャンを用いて測定する方
法によれば、走査物であるポリゴンミラーを固定し、測
定装置にレーザービームを入射させることは困難である
ので、レーザービームを走査させる測定方法が採用され
ている。

【０００７】そして、レーザービームを走査させる測定
方法では、一般に、レーザービームの主走査をフォトダ
イオードにより測定し、副走査をＣＣＤにより測定し
て、主走査方向及び副走査方向共に、レーザービームの
測定値の最大値（Ｐmax ：ピークレベル）と最小値（Ｐ
min ：ボトムレベル）を用いて、ピークレベルＰmax と
ボトムレベルＰmin の２つの値の測定値の１／ｎ、一般
的には、１／ｅ² の値を閾値Ｐthとして、ビーム径を算
出している。

【０００８】このボトムレベルＰmin は、測定状況での
外乱、例えば、外光やノイズ等により出力値が変化する
ので、副走査をＣＣＤで測定する際に、ピークレベルＰ
maxを検出した画素位置と無関係に、ある特定の固定し
た画素の出力を用いてボトムレベルＰmin としている。

【０００９】このようなレーザービームを走査させてビ
ーム径を測定するレーザービーム測定装置としては、本
出願人が先に出願したビーム径測定装置（特開平６−１
０２０８７号公報参照）がある。

【００１０】このビーム径測定装置は、光偏向器と走査
レンズとを有するレーザー光学系からのレーザービーム
を測定するビーム径測定装置において、主走査方向ビー
ム径検出部と副走査方向ビーム径検出部を有するセンサ
ヘッドと、センサヘッドをレーザービームの主走査方向
に移動する移動装置とを備えたことを特徴としている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のレーザービーム測定装置にあっては、ボトム
レベルＰmin を測定する画素を、ピークレベルの検出画
素位置にかかわらず、特定の画素に固定的に設定し、当
該設定した画素の測定したボトムレベルＰmin の値とピ
ークレベルＰmax の値に基づいて、ビーム径を測定して
いたため、正確なレーザービームのビーム径を測定でき
ないおそれがあった。

【００１２】すなわち、従来、レーザービーム測定装置
においては、図１３に示すように、レーザービームを主
走査方向に走査させながら副走査方向のレーザービーム
のピークレベルＰmax とボトムレベルＰmin の値を測定
し、このピークレベルＰmaxとボトムレベルＰmin から
レーザービームの副走査方向のビーム径を測定する。

【００１３】このとき、図１４に示すように、複数の画
素が副走査方向に配列されたＣＣＤ１の特定位置の画素
をボトム画素Ｋｏとして固定的に設定し、当該ボトム画
素Ｋｏの測定値をボトムレベルＰmin の値として採用し
ている。

【００１４】したがって、図１４にＣＣＤ１とこれに入
射するレーザービーム及びＣＣＤ１の出力波形をＣＣＤ
１の左側に示すように、レーザービームが適切にＣＣＤ
１の副走査方向の中心位置に入射しているときには、ボ
トムレベルＰmin を適切に測定することができるが、図
１５に示すように、ポリゴンミラー２が正規位置である
ａの位置から面倒れによりｂの位置に傾いたとすると、
ＣＣＤ１に入射されるレーザービームの副走査方向の位
置がずれる。

【００１５】その結果、固定的に設定された特定位置の
ボトム画素Ｋｏにより、ボトムレベルＰmin を測定した
場合、図１６に示すように、ポリゴンミラーの面倒し等
の光学系の要因によりレーザービームの走査位置がボト
ム画素Ｋｏ側にずれると、ボトム画素Ｋｏの出力にレー
ザービームの出力が混入して、適切にボトムレベルＰmi
n を測定することができず、正確にビーム径を測定する
ことができないという問題があった。

【００１６】そこで、本発明は、レーザービームの最大
光強度の検出位置に基づいて最小光強度を測定する最小
検出位置を設定して、当該設定した最小検出位置での測
定値を最小光強度としてレーザービームのビーム径を測
定することにより、正確にビーム径を測定するレーザー
ビーム測定装置を提供することを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のレーザービーム
測定装置は、レーザービームの最大光強度と最小光強度
に基づいて閾値を算出し、該閾値からレーザービームの
ビーム径を測定するレーザービーム測定装置において、
前記レーザービームの光強度変化を検出する光検出手段
と、前記光検出手段がレーザービームの最大光強度を検
出した最大検出位置から所定方向に所定ビット離れたビ
ット位置をレーザービームの最小検出位置として設定
し、該設定した最小検出位置で前記光検出手段の検出し
たレーザービームの最小光強度と前記最大光強度に基づ
いて前記閾値を算出してレーザービームのビーム径を算
出するビーム径算出手段と、を備えることにより、上記
目的を達成している。

【００１８】この場合、例えば、請求項２に記載するよ
うに、前記ビーム径算出手段は、前記最小検出位置から
所定ビットにわたって前記光検出手段の検出したレーザ
ービームの光強度の平均値を、前記最小光強度として採
用するものであってもよい。

【００１９】また、例えば、請求項３に記載するよう
に、前記ビーム径算出手段は、前記レーザービームの仮
の最小光強度を設定し、この仮の最小光強度と前記光検
出手段の検出した最大光強度により仮のビーム径を算出
して、該算出した仮のビーム径に基づいて前記最小検出
位置を設定し、該設定した最小検出位置で前記光検出手
段の検出したレーザービームの最小光強度と前記最大光
強度に基づいて前記ビーム径を算出するものであっても
よい。

【００２０】

【作用】本発明のレーザービーム測定装置によれば、レ
ーザービームの最大光強度と最小光強度に基づいて閾値
を算出し、該閾値からレーザービームのビーム径を測定
するに際し、光検出手段によりレーザービームの光強度
変化を検出し、ビーム径算出手段が、光検出手段がレー
ザービームの最大光強度を検出した最大検出位置から所
定方向、例えば、副走査方向に所定ビット離れたビット
位置をレーザービームの最小検出位置として設定し、該
設定した最小検出位置で光検出手段の検出したレーザー
ビームの最小光強度と最大光強度に基づいてレーザービ
ームのビーム径を算出する。

【００２１】したがって、最小光強度を検出する最小検
出位置を最大検出位置に基づいて設定することができ、
レーザービームの位置ずれが発生した場合においても、
レーザービームの影響を受けることなく、最小光強度を
正確に検出することができる。

【００２２】その結果、レーザービームのビーム径を正
確に測定することができる。

【００２３】この場合、例えば、請求項２に記載するよ
うに、ビーム径算出手段が、最小検出位置から所定ビッ
トにわたって光検出手段の検出したレーザービームの光
強度の平均値を、最小光強度として採用するようにする
と、奇偶ビットやノイズ等の外乱要因による影響を防止
して、最小光強度を正確に測定することができ、レーザ
ービームのビーム径を正確に測定することができる。

【００２４】また、例えば、請求項３に記載するよう
に、ビーム径算出手段が、レーザービームの仮の最小光
強度を設定し、この仮の最小光強度と光検出手段の検出
した最大光強度により仮のビーム径を算出して、該算出
した仮のビーム径に基づいて最小検出位置を設定し、該
設定した最小検出位置で光検出手段の検出したレーザー
ビームの最小光強度と最大光強度に基づいてビーム径を
算出すると、レーザービームのビーム径が比較的大きい
場合においても、仮の最小光強度に基づいて算出した仮
のビーム径に基づいて最小検出位置を設定することがで
き、ビーム径の大きさに対応した最小検出位置を設定す
ることができる。

【００２５】その結果、ビーム径が比較的大きい場合に
も、最小光強度を正確に検出することができ、レーザー
ビームのビーム径を正確に測定することができる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。

【００２７】尚、以下に述べる実施例は、本発明の好適
な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付
されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特
に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様
に限られるものではない。

【００２８】図１〜図１２は、本発明のレーザービーム
測定装置の一実施例を示す図である。

【００２９】図１は、本発明のレーザービーム測定装置
の一実施例の回路ブロック図である。

【００３０】図１において、レーザービーム測定装置１
０は、演算制御部１１、レーザー・ポリゴン駆動同期採
取部１２、測定部１３、Ａ／Ｄ変換部１４及びＣＣＤド
ライバ１５等を備え、測定対象である光書込装置２０か
ら出射されるレーザービームのビーム径を測定する。

【００３１】光書込装置２０は、図２に示すように、フ
ァクシミリ装置や複写装置等のレーザーを用いた光書込
装置であり、ＬＤ（レーザーダイオード）ユニット２
１、シリンダレンズ２２、ポリゴンミラー２３、ｆθレ
ンズ２４、副走査方向補正レンズ２５、同期検知ミラー
２６及び同期検出部２７等を備えている。

【００３２】ＬＤユニット２１は、レーザーダイオード
２１ａやレーザードライバ等を備え、レーザーダイオー
ド２１ａがレーザードライバにより駆動されて、レーザ
ービームλを出射する。

【００３３】ＬＤユニット２１から出射されたレーザー
ビームλは、シリンダレンズ２２を介してポリゴンミラ
ー２３に照射され、ポリゴンミラー２３は、ビーム径の
測定時には、図１のレーザー・ポリゴン駆動同期採取部
１２から入力される駆動信号により駆動する図外のモー
タにより回転タイミングが制御されつつ図２中時計回り
に回転駆動される。

【００３４】ポリゴンミラー２３は、複数、例えば、６
つのミラー面を有し、ＬＤユニット２１から照射された
レーザービームλを等角速度のライン状の走査ビームと
してｆθレンズ２４方向に反射する。

【００３５】ｆθレンズ２４は、レーザービームλを等
速直線変換して、副走査方向補正レンズ２５に照射する
とともに、同期検知ミラー２６にも照射する。

【００３６】同期検知ミラー２６は、入射されたレーザ
ービームλを同期検知部２７に反射し、同期検知部２７
は、フォトダイオード２７ａ及び検知回路等を備えてい
る。

【００３７】同期検知部２７は、同期検知ミラー２６か
らフォトダイオード２７ａに入射されるレーザービーム
λを検出し、光書込装置２０がファクシミリ装置等に利
用されているときには、ファクシミリ装置等の制御部
が、同期検知部２７のレーザービームλの検出結果（同
期信号）に基づいてポリゴンミラーの回転及びＬＤユニ
ット２１の駆動を制御する。

【００３８】そして、光書込装置２０がレーザービーム
測定装置１０でのビーム径の測定に供されるときには、
同期検知部２７の同期信号は、レーザー・ポリゴン駆動
同期採取部１２に出力され、レーザービーム測定装置１
０は、後述するように、この同期検知部２７の同期信号
に基づいて、光書込装置２０のＬＤユニット２１の駆動
及びポリゴンミラー２３の回転を制御する。

【００３９】上記副走査方向補正レンズ２５は、ｆθレ
ンズ２４を介して入射されたレーザービームλが副走査
方向、すなわち、図２中上下方向に変動するのを補正す
るものであり、光書込装置２０がファクシミリ装置等に
利用されているときには、ファクシミリ装置等の感光体
にｆθレンズ２４から入射されるレーザービームλを照
射するが、光書込装置２０がレーザービーム測定装置１
０でのビーム径の測定に供されるときには、副走査方向
補正レンズ２５の後方の所定位置、例えば、光書込装置
２０がファクシミリ装置等に利用されるときの感光体の
位置に設置される測定部１３に照射させる。

【００４０】測定部１３は、副走査方向補正レンズ２５
の後方の所定位置に走査方向に移動可能に設置される。

【００４１】すなわち、測定部１３は、図示しない移動
装置に取り付けられ、演算制御部１１の制御下で、図２
中走査方向に移動される。演算制御部１１は、移動装置
を走査方向の複数の位置を測定位置として移動させ、当
該複数の測定位置でＬＤユニット２１から出射されたレ
ーザービームλを測定部１３に受光させて、ビーム径の
測定を行うことにより、ビーム径の測定精度を向上させ
ている。

【００４２】再び、図１において、演算制御部１１は、
ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read On
ly Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を
備えたパーソナルコンピュータ等が使用され、ＲＯＭ内
には、レーザービーム測定装置１０としての基本処理プ
ログラム及びビーム径演算処理プログラム等の各種処理
プログラムが格納されているとともに、この基本処理プ
ログラムやレーザービーム演算処理プログラム等を実行
する上で必要なシステムデータ等が格納されている。

【００４３】演算制御部１１は、そのＲＯＭ内のプログ
ラムに基づいてレーザービーム測定装置１０の各部を制
御するとともに、光書込装置２０の駆動、特に、ＬＤユ
ニット２１、ポリゴンミラー２３及び移動装置等を制御
して、光書込装置２０のレーザービームのビーム径の測
定を行う。

【００４４】演算制御部１１は、インターフェイス（Ｉ
／Ｆ）１１ａを備えており、演算制御部１１は、インタ
ーフェイス（Ｉ／Ｆ）１１ａを介して上記レーザー・ポ
リゴン駆動同期採取部１２、Ａ／Ｄ変換部１４及びＣＣ
Ｄドライバ１５との信号の授受を行う。

【００４５】レーザー・ポリゴン駆動同期採取部１２に
は、上述のように、光書込装置２０の同期検知部２７か
ら図３に示すような検出信号（同期信号）が入力され、
レーザー・ポリゴン駆動同期採取部１２は、光書込装置
２０から入力された同期信号を演算制御部１１に出力す
る。

【００４６】演算制御部１１は、レーザー・ポリゴン駆
動同期採取部１２から同期信号が入力されると、図３に
示すように、この同期信号に基づいて測定部１３に測定
用のレーザービームλを照射させるための同期をとって
ＬＤユニット２１を駆動してレーザービームλを出射さ
せるためのレーザー駆動制御信号をレーザー・ポリゴン
駆動同期採取部１２に出力するとともに、ポリゴンミラ
ー２３の回転制御を行うための回転駆動制御信号をレー
ザー・ポリゴン駆動同期採取部１２に出力する。

【００４７】レーザー・ポリゴン駆動同期採取部１２
は、演算制御部１１からレーザー駆動制御信号と回転駆
動制御信号が入力されると、これらの駆動制御信号に基
づいて、光書込装置２０のＬＤユニット２１を駆動する
ためのレーザー駆動信号と、ポリゴンミラー２３を駆動
するためのポリゴンミラー駆動信号を光書込装置２０に
出力する。

【００４８】光書込装置２０は、レーザー・ポリゴン駆
動同期採取部１２からのレーザー駆動信号、ポリゴンミ
ラー駆動信号及び移動装置駆動信号により駆動され、Ｌ
Ｄユニット２１からレーザービームλを出射して、この
レーザービームλをポリゴンミラー２３、ｆθレンズ２
４及び副走査方向補正レンズ２５を介して測定部１３に
照射する。

【００４９】このとき、演算制御部１１は、図３に示す
ように、測定部１３がポリゴンミラー２３の複数のミラ
ー面のうち、特定の１つのミラー面が反射面となるタイ
ミングでレーザー駆動制御信号を出力し、レーザー・ポ
リゴン駆動同期採取部１２を介してＬＤユニット２１を
駆動して、ポリゴンミラー２３の複数のミラー面のう
ち、特定の１つのミラー面にのみレーザービームλを照
射するようにＬＤユニット２１の駆動タイミングを制御
する。

【００５０】このようにすることにより、ポリゴンミラ
ー２３のミラー面に基づく誤差を防止するとともに、後
述する測定部１３での安定したレーザービームλの測定
を可能としている。

【００５１】ＣＣＤドライバ１５は、演算制御部１１か
らの駆動制御信号に基づいて動作し、駆動信号を測定部
１３に出力して、測定部１３に設けられているＣＣＤ３
５（図４及び図５参照）を駆動する。

【００５２】測定部１３は、図４及び図５に示すよう
に、測定基板３１上にフォトダイオード３２とＣＣＤ３
３がレーザービームλの主走査方向に並んで配設されて
おり、フォトダイオード３２上には、スリット板３４
が、ＣＣＤ３３上には、フィルタ３５が、それぞれ配設
されている。

【００５３】スリット板３４には、図５に示すように、
副走査方向に延在する主走査測定用のスリット３４ａが
形成されており、スリット３４ａは、フォトダイオード
３２の出力する主走査検出信号の信号幅を一定にする。

【００５４】フィルタ３５は、ＣＣＤ３３に入射するレ
ーザービームλの光量を制限し、ＣＣＤ３３が飽和する
のを防止する。

【００５５】これらスリット板３４とフィルタ３５は、
レーザービームλの走査の邪魔にならないように測定基
板３１に保持されている。

【００５６】測定部１３は、図６に示すように、副走査
方向補正レンズ２５を通過したレーザービームλが測定
部１３、すなわち、測定基板３１に垂直に入射する角度
で上記図示しない移動装置に取り付けられており、図７
に示すように、測定部１３がレーザービームλに対して
傾いて移動装置に取り付けられていると、適切なビーム
径の測定を行うことができない。

【００５７】フォトダイオード３２は、入射されるレー
ザービームλの主走査方向のビーム径を検出するための
ものであり、スリット板３４のスリット３４ａを介して
入射されるレーザービームλ、特に、レーザービームλ
の光強度変化を検出して、主走査検出信号をＡ／Ｄ変換
部１４に出力する。

【００５８】ＣＣＤ３３は、主走査方向に走査（スキャ
ン）されるレーザービームλの副走査方向のビーム径を
測定するためのものであり、フィルタ３５を介して入射
されるレーザービームλ、特に、レーザービームλの光
強度変化を検出して、副走査検出信号をＡ／Ｄ変換部１
４に出力する。

【００５９】Ａ／Ｄ変換部１４は、測定部１３のフォト
ダイオード３２から入力されるアナログの主走査検出信
号及びＣＣＤ３３から入力されるアナログの副走査検出
信号をディジタル信号に変換して、演算制御部１１に出
力する。

【００６０】演算制御部１１は、Ａ／Ｄ変換部１４から
入力されるディジタルの主走査検出信号及び副走査検出
信号に基づいてレーザービームλのビーム径を演算し、
図示しない表示部に演算結果のビーム径を表示出力し、
また、図示しない記録出力部を駆動してビーム径を記録
紙に記録出力する。

【００６１】なお、演算制御部１１の行うビーム径の演
算方法については、後述する。

【００６２】次に、作用を説明する。

【００６３】本実施例は、レーザービームλのビーム
径、特に、副走査方向のビーム径を測定するに際し、レ
ーザービームλの光強度のボトムレベルＰmin を測定す
るＣＣＤ３３の画素位置をピークレベルＰmax の画素位
置に基づいて設定することにより、ボトムレベルＰmin
を正確に測定して、正確なビーム径を測定するところに
その特徴がある。

【００６４】以下、このレーザービームλのビーム径の
測定について、説明する。

【００６５】レーザービーム測定装置１０により光書込
装置２０のレーザービームλのビーム径を測定するに
は、まず、光書込装置２０をレーザービーム測定装置１
０にセットして、必要な回路の接続を行う。

【００６６】レーザービーム測定装置１０の制御下で光
書込装置２０を作動させると、図２に示すＬＤユニット
２１からレーザービームλが出射され、出射されたレー
ザービームλは、シリンダレンズ２２を介して所定の等
角速度で回転するポリゴンミラー２３に照射される。

【００６７】ポリゴンミラー２３に照射されたレーザー
ビームλは、ポリゴンミラー２３により、図２に示すよ
うに、等角速度のライン状の走査ビームλに変換され
て、ｆθレンズ２４方向に反射され、ｆθレンズ２４
は、このレーザービームλを等速直線変換して、副走査
方向補正レンズ２５に入射させるとともに、同期検知ミ
ラー２６に入射させる。

【００６８】同期検知ミラー２６に入射されたレーザー
ビームλは、同期検知ミラー２６により反射されて、同
期検知部２７のフォトダイオード２７ａに入射され、同
期検知部２７により検出されて、同期検知部２７が、図
３に示したように、同期信号を図１に示すレーザー・ポ
リゴン駆動同期採取部１２に出力する。

【００６９】レーザー・ポリゴン駆動同期採取部１２
は、この同期信号を演算制御部１１に出力し、演算制御
部１１は、この同期信号に基づいてＬＤユニット２１及
びポリゴンミラー２３の駆動を制御、特に、図３に示す
ように、レーザー駆動制御信号により、ＬＤユニット２
１の駆動タイミングを制御して、ポリゴンミラー２３の
複数のミラー面のうち特定の１つのミラー面にのみレー
ザービームλを照射させるとともに、測定部１３の搭載
されている移動装置の移動を制御して、レーザービーム
λの主走査方向の所定の複数の位置に順次移動させるこ
とにより、レーザービームλの主走査方向の所定の複数
の位置で測定部１３によりビーム径を測定（検出）させ
る。

【００７０】すなわち、上記副走査方向補正レンズ２５
に入射されたレーザービームλは、副走査方向補正レン
ズ２５によりその副走査方向の変動が補正されて主走査
方向に走査されつつ、測定部１３に入射され、主走査方
向に走査されるレーザービームλは、まず、フォトダイ
オード３２部分を照射した後、ＣＣＤ３３部分を照射す
る。

【００７１】フォトダイオード３２部分に照射されたレ
ーザービームλは、スリット板３４のスリットを通過し
て、フォトダイオード３２に入射し、フォトダイオード
３２は、このレーザービームλの光強度変化を検出し
て、主走査検出信号をＡ／Ｄ変換部１４に出力する。

【００７２】Ａ／Ｄ変換部１４は、測定部１４から入力
される主走査検出信号をディジタル変換して、演算制御
部１１に出力し、演算制御部１１は、主走査検出信号に
基づいて主走査方向のビーム径を算出する。

【００７３】このビーム径の算出は、一般にＬＤユニッ
ト２１のレーザーダイオード２１ａから出射されたレー
ザービームλの光強度がガウス分布をしていることか
ら、レーザービームλの光強度の最大レベル（ピークレ
ベル）と最小レベル（ボトムレベル）に基づいて演算さ
れる。

【００７４】すなわち、演算制御部１１は、フォトダイ
オード３２の出力する主走査検出信号の検出したレーザ
ービームλのピークレベルとボトムレベルの２つの値の
１／ｅ² の値を閾値Ｐthとし、この閾値Ｐthにより得ら
れる時間と走査の線速から主走査方向のビーム径を算出
する。

【００７５】続いて、レーザービームλが主走査方向に
走査されると、レーザービームλは、フィルタ３５を介
してＣＣＤ３３に照射され、ＣＣＤ３３は、照射される
レーザービームλの光強度変化に対応した副走査検出信
号をＡ／Ｄ変換部１４に出力する。具体的には、ＣＣＤ
３３は、副走査方向に複数の画素が配列されており、各
画素が入射されるレーザービームλの光強度に対応した
大きさの副走査検出信号をＡ／Ｄ変換部１４に出力す
る。

【００７６】Ａ／Ｄ変換部１４は、入力される副走査検
出信号をディジタル変換して、演算制御部１１に出力
し、演算制御部１１は、このＣＣＤ３３の各画素の副走
査検出信号からピークレベルＰmax とボトムレベルＰmi
n を決定して、副走査方向のビーム径を算出する。

【００７７】すなわち、レーザービームλは、その光強
度がガウス分布をしており、ＣＣＤ３３の出力信号、す
なわち、副走査検出信号は、図８に示すように、ガウス
分布をしている。

【００７８】そこで、演算制御部１１は、図９に示すよ
うに、副走査検出信号からレーザービームλのピークレ
ベルＰmax を検出したＣＣＤ３３の画素（ピーク画素Ｋ
max）の画素位置を特定し、このピーク画素Ｋmax から
予め設定した所定画素数ｎ離れた位置、すなわち、ピー
クレベルＰmax を検出したピーク画素Ｋmax から所定距
離離れた位置の画素をボトムレベルＰmin 検出用の画素
（ボトム画素Ｋｏ）として設定する。

【００７９】演算制御部１１は、この設定したボトム画
素ＫｏのＣＣＤ３３の副走査検出信号の値をレーザービ
ームλのボトムレベルＰmin として採用し、次式に基づ
いて閾値Ｐthを演算して、図１０に示すように、その閾
値Ｐthと副走査検出信号との交点間の幅を演算してビー
ム径ｔとしている。

【００８０】 Ｐth＝（Ｐmax −Ｐmin ）／ｅ² ＋Ｐmin ・・・（１） このように、本実施例においては、ピークレベルＰmax
の検出画素、すなわち、ピーク画素Ｋmax をＣＣＤ３３
のレーザービームλの検出結果である副走査検出信号に
より特定し、レーザービームλのボトムレベルＰmin を
検出するボトム画素Ｋｏを、このピークレベルＰmax を
検出したピーク画素Ｋmax から所定画素数ｎ離れた位置
の画素に設定して、当該ボトム画素Ｋｏの検出したレー
ザービームλの光強度をボトムレベルＰmin として採用
している。

【００８１】したがって、図１４に示したように、レー
ザービームλがＣＣＤ３３の副走査方向中心位置に入射
しているときだけでなく、図１６に示したように、レー
ザービームλがＣＣＤ３３の副走査方向にずれて入射し
ている場合においても、レーザービームλの影響を受け
ることなく、ピークレベルＰmax とボトムレベルＰmin
を正確に測定することができ、レーザービームλのビー
ム径ｔを正確に測定して算出することができる。

【００８２】すなわち、従来のように、ボトムレベルＰ
min を測定する画素をピークレベルＰmax の検出位置に
かかわらず、特定画素に設定していると、レーザービー
ムλが、図１４に示したように、ＣＣＤ３３の中心位置
に入射している場合には、正確にボトムレベルＰmin を
測定することができるが、図１６に示したように、ポリ
ゴンミラー２３の面倒れ等によりレーザービームλがＣ
ＣＤ３３の中心位置からずれると、ボトム画素Ｋｏにレ
ーザービームλの裾野の光が入射して、ボトムレベルＰ
min の値が実際のボトムレベルＰmin の値よりも大きな
値となり、正確なボトムレベルＰmin を測定することが
できない。

【００８３】その結果、図９に示した閾値Ｐthが上昇し
て、ビーム径ｔが実際のビーム径ｔよりも狭いものとな
り、ビーム径ｔの演算に誤差が生じる。

【００８４】ところが、本実施例のレーザービーム測定
装置１０によれば、ピークレベルＰmax を検出したピー
ク画素Ｋmax から予め設定した画素数ｎ離れた画素をボ
トム画素Ｋｏとして設定し、この設定したボトム画素Ｋ
ｏの検出したＣＣＤ３３の出力（副走査検出信号）の値
をボトムレベルＰmin として採用しているので、レーザ
ービームλの影響を受けることなく、正確にボトムレベ
ルＰmin を測定することができる。

【００８５】その結果、式（１）から正確に閾値Ｐthを
演算することができ、ビーム径ｔを正確に測定すること
ができる。

【００８６】ところが、ＣＣＤ３３には、一般に、奇偶
ビットやノイズという外乱要因を含むおそれがある。

【００８７】そこで、本実施例のレーザービーム測定装
置１０は、ボトム画素Ｋｏをピーク画素Ｋmax から所定
画素数ｎ離れた１画素に限定せず、ピーク画素Ｋmax か
ら所定画素数ｎ離れた画素から所定数ｍの画素をボトム
画素Ｋｏとして採用し、これら所定数ｍのボトム画素Ｋ
ｏの検出値（副走査検出信号）を平均した値をボトムレ
ベルＰmin として採用して、閾値Ｐthを算出している。

【００８８】例えば、演算制御部１１は、ピーク画素Ｋ
max から所定画素数ｎ離れた画素から副走査方向外方の
所定数ｍの画素をボトム画素Ｋｏとして採用し、これら
所定数ｍのボトム画素Ｋｏの検出値（副走査検出信号）
を平均した値をボトムレベルＰmin として採用して、次
式により閾値Ｐthを算出している。

【００８９】 Ｐth＝｛Ｐmax −（Ｐn ＋Ｐn+1 ＋・・・＋Ｐn+m ）／ｍ｝／ｅ² ＋（Ｐn ＋Ｐn+1 ＋・・・＋Ｐn+m ）／ｍ・・・（２） なお、式（２）において、Ｐn 、Ｐn+1 、・・・、Ｐn+
m は、それぞれピーク画素Ｋmax から所定画素数ｎ離れ
たボトム画素Ｋｏ及びこのボトム画素Ｋｏから所定数ｍ
の各ボトム画素Ｋｏの検出した副走査検出信号の値、す
なわち、ボトムレベルを示している。

【００９０】したがって、ボトムレベルＰmin を検出す
るボトム画素Ｋｏを、特定の１つの画素に限定すること
なく、ピーク画素Ｋmax から所定画素数ｎ離れた位置の
複数の画素をボトム画素Ｋｏとして採用し、これらの複
数のボトム画素Ｋｏの検出値を平均化した値をボトムレ
ベルＰmin として採用することができる。

【００９１】その結果、レーザービームλの影響を受け
ない複数のボトム画素Ｋｏの検出値の平均の値をボトム
レベルＰmin として採用することができ、奇偶ビットや
ノイズという外乱要因の影響を受けることなく、正確に
ボトムレベルＰmin を測定して、正確にビーム径ｔを測
定することができる。

【００９２】なお、この場合、ピーク画素Ｋmax から所
定画素数ｎ離れた画素から副走査方向内方の所定数ｍの
画素をボトム画素Ｋｏとして採用し、これら所定数ｍの
ボトム画素Ｋｏの検出値を平均した値をボトムレベルＰ
min として採用してもよいし、また、ピーク画素Ｋmax
から所定画素数ｎ離れた画素から所定数ｍ／２ずつ副走
査方向の内方と外方の画素をボトム画素Ｋｏとして採用
して、これら所定数ｍのボトム画素Ｋｏの検出値を平均
した値をボトムレベルＰmin として採用してもよい。

【００９３】また、ビーム径が通常の大きさのときに
は、図８に示したように、ピークレベルＰmax を検出し
たピーク画素Ｋmax から所定画素数ｎ離れたボトム画素
Ｋｏには、レーザービームλが入射せず、ボトムレベル
Ｐmin を正確に測定することができるが、ビーム径が予
め設定されている値よりも一定以上大きい場合には、ボ
トムレベルＰmin がレーザービームλの影響を受けて、
ビーム径の測定に誤差が生じる。

【００９４】すなわち、図８に示したように、ビーム径
が小さいときには、ボトム画素Ｋｏがレーザービームλ
の影響を受けることがなく、ボトムレベルＰmin を正確
に測定することができるが、図１１に示すように、ピー
クレベルＰmax を検出したピーク画素Ｋmax から予め設
定した所定画素数ｎ離れたボトム画素Ｋｏまでの距離よ
りもビーム径が大きいときには、ボトム画素Ｋｏにレー
ザービームλの裾野の光が入射して、ボトムレベルＰmi
n の値が実際のボトムレベルＰmin の値よりも大きな値
となる。

【００９５】その結果、図１０に示した閾値Ｐthが上昇
し、ビーム径ｔが実際のビーム径ｔよりも狭いものとな
り、ビーム径ｔの測定に誤差が生じる。

【００９６】そこで、演算制御部１１は、図１２に示す
ように、仮のボトムレベルＰｏを設定し、この仮のボト
ムレベルＰｏと測定したピークレベルＰmax に基づい
て、上記（１）式により仮の閾値Ｐthr を演算して、こ
の仮の閾値Ｐthr により上記同様に仮のビーム径ｔｘを
測定する。

【００９７】そして、演算制御部１１は、仮のビーム径
ｔｘの値毎に設定したピーク画素Ｋmax からボトム画素
Ｋｏまでの画素数ｎを予めＲＯＭ等に記憶している。

【００９８】この画素数ｎは、例えば、仮のビーム径ｔ
ｘの値毎に、仮のビーム径ｔｘに所定の係数Ｋ（Ｋは、
１以下の数である。）を乗算した値として設定され、画
素数ｎとしては、仮のビーム径ｔｘがｔ０のときには、
Ｋｔｏが、仮のビーム径ｔｘがｔ１のときには、Ｋｔ１
が、・・・そして、仮のビーム径ｔｘがｔｎのときに
は、Ｋｔｎが、それぞれ設定されている。

【００９９】そして、演算制御部１１は、上述のよう
に、ピークレベルＰmax を測定すると、仮のボトムレベ
ルＰｏを設定して、仮の閾値Ｐthr を算出し、算出した
仮の閾値Ｐthr から仮のビーム径ｔｘを算出する。

【０１００】演算制御部１１は、この仮のビーム径ｔｘ
に基づいて、この仮のビーム径ｔｘに対応した上記画素
数ｎ（ｎ＝Ｋｔｘ）を設定し、設定した画素数ｎだけピ
ーク画素Ｋmax から離れた位置の画素をボトム画素Ｋｏ
として設定する。

【０１０１】そして、演算制御部１１は、この新たに設
定したボトム画素Ｋｏの測定した値（副走査検出信号）
をボトムレベルＰmin として採用し、このボトムレベル
Ｐmin と上記ピークレベルＰmax から真の閾値Ｐthを算
出して、真のビーム径ｔを算出する。

【０１０２】このように、レーザービームλのビーム径
ｔが予め設定した所定画素数ｎ分の距離よりも大きい場
合であっても、仮のボトムレベルＰｏを設定して算出し
た仮のビーム径ｔｘに応じて画素数ｎを設定し、ビーム
径ｔに適したボトム画素Ｋｏを設定して、ボトムレベル
Ｐmin を正確に測定することができる。

【０１０３】その結果、ビーム径ｔが大きい場合であっ
ても、ボトムレベルＰmin を正確に測定して、ビーム径
ｔを正確に測定することができる。

【０１０４】そして、予め設定した複数の測定位置に移
動装置により測定部１３を順次移動させ、各測定位置で
上記レーザービームλのビーム径ｔの測定を繰り返し行
う。

【０１０５】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【０１０６】例えば、上記実施例においては、レーザー
ビームλを主走査方向に走査させて、副走査方向のビー
ム径を測定しているが、これに限るものではなく、例え
ば、主走査方向のビーム径の測定にも、適用することが
できる。この場合、レーザービームλを固定してＣＣＤ
３３の画素の位置を合わせることにより、主走査方向の
ビーム径を測定する。

【０１０７】

【発明の効果】本発明のレーザービーム測定装置によれ
ば、レーザービームの最大光強度と最小光強度に基づい
て閾値を算出し、該閾値からレーザービームのビーム径
を測定するに際し、光検出手段によりレーザービームの
光強度変化を検出し、ビーム径算出手段が、光検出手段
がレーザービームの最大光強度を検出した最大検出位置
から所定方向、例えば、副走査方向に所定ビット離れた
ビット位置をレーザービームの最小検出位置として設定
し、該設定した最小検出位置で光検出手段の検出したレ
ーザービームの最小光強度と最大光強度に基づいてレー
ザービームのビーム径を算出する。

【０１０８】したがって、最小光強度を検出する最小検
出位置を最大検出位置に基づいて設定することができ、
レーザービームの位置ずれが発生した場合においても、
レーザービームの影響を受けることなく、最小光強度を
正確に検出することができる。

【０１０９】その結果、レーザービームのビーム径を正
確に測定することができる。

【０１１０】この場合、請求項２に記載するように、ビ
ーム径算出手段が、最小検出位置から所定ビットにわた
って光検出手段の検出したレーザービームの光強度の平
均値を、最小光強度として採用するようにすると、奇偶
ビットやノイズ等の外乱要因による影響を防止して、最
小光強度を正確に測定することができ、レーザービーム
のビーム径を正確に測定することができる。

【０１１１】また、請求項３に記載するように、ビーム
径算出手段が、レーザービームの仮の最小光強度を設定
し、この仮の最小光強度と光検出手段の検出した最大光
強度により仮のビーム径を算出して、該算出した仮のビ
ーム径に基づいて最小検出位置を設定し、該設定した最
小検出位置で光検出手段の検出したレーザービームの最
小光強度と最大光強度に基づいてビーム径を算出する
と、レーザービームのビーム径が比較的大きい場合にお
いても、仮の最小光強度に基づいて算出した仮のビーム
径に基づいて最小検出位置を設定することができ、ビー
ム径の大きさに対応した最小検出位置を設定することが
できる。

【０１１２】その結果、ビーム径が比較的大きい場合に
も、最小光強度を正確に検出することができ、レーザー
ビームのビーム径を正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザービーム測定装置の一実施例の
回路ブロック図。

【図２】図１の光書込装置の斜視図。

【図３】図１の演算制御部によるレーザービームの出力
タイミングを示すための同期信号とレーザー駆動制御信
号のタイミング図。

【図４】図１の測定部の側面図。

【図５】図４の測定部の上面図。

【図６】図１の測定部にレーザービームが垂直に入力さ
れている状態を示す図。

【図７】図１の測定部にレーザービームが斜めに入力さ
れている状態を示す図。

【図８】図４及び図５のＣＣＤの出力波形を示す図。

【図９】ＣＣＤがピークレベルを検出したピーク画素に
基づいてボトム画素を設定する説明図。

【図１０】ＣＣＤのピークレベルとボトムレベルから閾
値を算出して、ビーム径を算出する作用説明図。

【図１１】ビーム径が大きい場合のボトム画素とボトム
レベルを示す図。

【図１２】ビーム径が大きい場合のビーム径の測定方法
の説明図。

【図１３】レーザービームを走査しつつビーム径を測定
するレーザービーム測定方法の説明図。

【図１４】ＣＣＤの副走査方向中央部にレーザービーム
が照射されている場合の従来のレーザー測定装置のＣＣ
Ｄ出力を示す図。

【図１５】ポリゴンミラーの面倒れによるレーザービー
ムの照射位置の位置ずれの説明図。

【図１６】レーザービームの照射位置がＣＣＤの副走査
方向に位置ずれしている場合の従来のレーザー測定装置
のＣＣＤ出力を示す図。

【符号の説明】

１０ レーザービーム測定装置 １１ 演算制御部 １１ａ インターフェイス（Ｉ／Ｆ） １２ レーザー・ポリゴン駆動同期採取部 １３ 測定部 １４ Ａ／Ｄ変換部 １５ ＣＣＤドライバ ２０ 光書込装置 ２１ ＬＤユニット ２１ａ レーザーダイオード ２２ シリンダレンズ ２３ ポリゴンミラー ２４ ｆθレンズ ２５ 副走査方向補正レンズ ２６ 同期検知ミラー ２７ 同期検出部 ２７ａ フォトダイオード

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザービームの最大光強度と最小光強度
   に基づいて閾値を算出し、該閾値からレーザービームの
   ビーム径を測定するレーザービーム測定装置において、 前記レーザービームの光強度変化を検出する光検出手段
   と、 前記光検出手段がレーザービームの最大光強度を検出し
   た最大検出位置から所定方向に所定ビット離れたビット
   位置をレーザービームの最小検出位置として設定し、該
   設定した最小検出位置で前記光検出手段の検出したレー
   ザービームの最小光強度と前記最大光強度に基づいて前
   記閾値を算出してレーザービームのビーム径を算出する
   ビーム径算出手段と、 を備えたことを特徴とするレーザービーム測定装置。
2. 【請求項２】前記ビーム径算出手段は、 前記最小検出位置から所定ビットにわたって前記光検出
   手段の検出したレーザービームの光強度の平均値を、前
   記最小光強度として採用することを特徴とする請求項１
   記載のレーザービーム測定装置。
3. 【請求項３】前記ビーム径算出手段は、 前記レーザービームの仮の最小光強度を設定し、この仮
   の最小光強度と前記光検出手段の検出した最大光強度に
   より仮のビーム径を算出して、該算出した仮のビーム径
   に基づいて前記最小検出位置を設定し、該設定した最小
   検出位置で前記光検出手段の検出したレーザービームの
   最小光強度と前記最大光強度に基づいて前記ビーム径を
   算出することを特徴とする請求項１または請求項２記載
   のレーザービーム測定装置。