JPH11351819A - Optical scanning device with scanning position detecting function - Google Patents

Optical scanning device with scanning position detecting function

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JPH11351819A
JPH11351819A JP16328698A JP16328698A JPH11351819A JP H11351819 A JPH11351819 A JP H11351819A JP 16328698 A JP16328698 A JP 16328698A JP 16328698 A JP16328698 A JP 16328698A JP H11351819 A JPH11351819 A JP H11351819A
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scanning device
optical
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the optical scanning device which can detect a scanning position with high resolution and high precision and has simple and inexpensive constitution as an optical scanning device which uses a resonance type deflecting means. SOLUTION: The optical scanning device which scans an observed body 15 by deflecting the light beam from a light source means 11 for scanning by a resonance type galvanomirror 13 projects the light from a light source 31 for position detection on a 1st Ronchi grating 32 and projects the image of the Ronchi grating on a 2nd Ronchi grating 35 through a zoom lens 33, the reverse surface of the galvanomirror 13, and a lens 34 so as to detect the scanning position. Moire fringes are formed by making slightly different the grating pitch of the 2nd Ronchi grating 35 and the grating pitch of the 1st Ronchi grating 33 and the movement of the moire fringes is detected by 1st to 4th photodetectors 36A to 36D. The moire fringes increase the movement quantity of the galvanomirror 13, so high resolution is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光源から放射され
る光ビームを周期的に偏向して走査を行なうようにした
光走査装置、特に走査用の光ビームを放射する走査用光
源手段と、この走査用光ビームを偏向して走査面に投射
する共振型の光偏向手段とを具え、走査用光ビームによ
って走査している位置を検出する機能を有する光走査装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical scanning device for scanning by periodically deflecting a light beam emitted from a light source, and more particularly to a scanning light source for emitting a scanning light beam. The present invention relates to an optical scanning device including a resonance type light deflecting unit for deflecting the scanning light beam and projecting the scanning light beam on a scanning surface, and having a function of detecting a position scanned by the scanning light beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】走査用光ビームを周期的に偏向して走査
を行なうようにした光走査装置は種々の型式のものが提
案されている。例えば、レーザ光源から放射されるレー
ザビームを光−音響偏向素子に通し、この素子にのこぎ
り波状の駆動信号を供給して偏向させるようにした光走
査装置が提案されている。このような光走査装置では、
光−音響変換素子を駆動するのこぎり波状の駆動信号か
ら光ビームによる走査位置の情報を取り出すことができ
る。しかしながら、このような光−音響偏向素子を用い
る光走査装置は、使用できる波長の制限を受ける問題が
ある。例えば、モリブデン酸鉛や2酸化テルルを用いる
ものでは450nm および380nm よりも短い波長の光に対す
る透過率がきわめて小さくなり、石英を用いるものでは
さらに短波長の光を透過するが、性能指数がきわめて低
いという問題がある。さらに、光−音響偏向素子やその
駆動回路の温度変化による変動が大きいという問題もあ
る。
2. Description of the Related Art Various types of optical scanning devices have been proposed in which scanning is performed by periodically deflecting a scanning light beam. For example, there has been proposed an optical scanning device in which a laser beam emitted from a laser light source is passed through a photo-acoustic deflecting element, and a sawtooth drive signal is supplied to the element to deflect the beam. In such an optical scanning device,
Information on the scanning position by the light beam can be extracted from the sawtooth drive signal for driving the photo-acoustic conversion element. However, an optical scanning device using such a photo-acoustic deflection element has a problem in that the usable wavelength is limited. For example, those using lead molybdate or tellurium dioxide have extremely low transmittance for light with wavelengths shorter than 450 nm and 380 nm, and those using quartz transmit light with shorter wavelengths, but have a very low figure of merit. There is a problem. Further, there is a problem that fluctuations due to temperature changes of the photo-acoustic deflection element and its driving circuit are large.

【0003】一方、光源から放射される光ビームを受
け、これを所定の走査面に向けて反射する反射ミラーを
振動させて偏向させるようにした機械的な光走査装置も
提案されている。このような反射ミラーを用いる光偏向
装置においては、走査速度が走査範囲に亘って一定とな
らず、一般に走査範囲の両端で遅く、中央で最も速くな
る。このような走査むらがあると、図1Aに示すような
格子パターンを走査した場合、走査して得られる画像信
号を表示すると図1Bに示すように格子のピッチが画面
の端から中央部に向けて小さくなってしまう。このよう
な走査むらを解消するために、反射ミラーの角度位置
を、例えばサーボモータの出力軸に取り付けられたアー
ムを有する摺動抵抗器によって電気的に検出し、これに
基づいてサーボ制御を行なうことにより走査を正確に行
なうようにしている。しかしながら、このような光走査
装置においては、サーボ制御の応答速度の点から、走査
の繰り返し周波数は数百Hz程度に制限され、それ以上
の高速の走査を行なうことができない。
On the other hand, there has also been proposed a mechanical optical scanning device which receives a light beam emitted from a light source and vibrates and deflects a reflecting mirror which reflects the light beam toward a predetermined scanning surface. In an optical deflector using such a reflection mirror, the scanning speed is not constant over the scanning range, but is generally slow at both ends of the scanning range and fastest at the center. When there is such scanning unevenness, when a grid pattern as shown in FIG. 1A is scanned, when an image signal obtained by scanning is displayed, the pitch of the grid is shifted from the edge of the screen toward the center as shown in FIG. 1B. Will be smaller. In order to eliminate such scanning unevenness, the angular position of the reflection mirror is electrically detected by, for example, a sliding resistor having an arm attached to the output shaft of a servomotor, and servo control is performed based on the electrical detection. In this way, scanning is performed accurately. However, in such an optical scanning device, the repetition frequency of scanning is limited to about several hundred Hz from the viewpoint of the response speed of servo control, and it is not possible to perform scanning at a higher speed.

【0004】さらに、高速の走査を行なうことができる
光走査装置として共振型ガルバノスキャナと呼ばれるも
のが提案されている。このような光走査装置において
は、発振器からの、例えば正弦波状の駆動信号をトーシ
ョンバーと共に機械的な共振系を構成する電磁駆動素子
のコイルに流し、トーションバーに固着されたミラーを
周期的に振動させるようにしている。この共振型ガルバ
ノスキャナでは、サーボ制御を行っていないので、数K
Hzの高速走査が可能である。しかし、駆動信号の位相
と振動位置とは一致しないので、駆動信号を処理しても
走査位置を知ることはできず、図1に付き上述したよう
な走査むらを解消することはできない。
Further, a so-called resonance type galvano scanner has been proposed as an optical scanning device capable of performing high-speed scanning. In such an optical scanning device, for example, a sinusoidal drive signal from an oscillator is caused to flow through a coil of an electromagnetic drive element constituting a mechanical resonance system together with a torsion bar, and a mirror fixed to the torsion bar is periodically moved. I make it vibrate. In this resonance type galvano scanner, servo control is not performed.
Hz high-speed scanning is possible. However, since the phase of the drive signal and the vibration position do not match, even if the drive signal is processed, the scanning position cannot be known, and the scanning unevenness described above with reference to FIG. 1 cannot be eliminated.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したような共振型
ガルバノスキャナにおいて、光ビームのよる走査位置情
報を取り出すために、従来種々の機構が提案されてい
る。図2はそのような走査位置検出機能を有する従来の
光走査装置の一例を示すものである。光源手段11から
放射される走査用光ビームを電磁駆動手段12によって
所定の周波数で振動されるガルバノミラー13で反射さ
せ、コンデンサレンズ14によって被観察物体15に投
射し、この被観察物体を光ビームによって走査するよう
にしている。この走査は通常主走査といわれるもので、
この主走査方向と直交する方向の副走査は、例えば被観
察物体15を保持するステージを移動させて行なうこと
ができる。
In the above-mentioned resonance type galvano scanner, various mechanisms have been proposed for extracting scanning position information by a light beam. FIG. 2 shows an example of a conventional optical scanning device having such a scanning position detecting function. The scanning light beam emitted from the light source means 11 is reflected by a galvanomirror 13 oscillated at a predetermined frequency by an electromagnetic driving means 12 and is projected on an object 15 to be observed by a condenser lens 14. Scanning. This scanning is usually called main scanning,
The sub-scanning in the direction orthogonal to the main scanning direction can be performed, for example, by moving a stage that holds the object 15 to be observed.

【0006】被観察物体15を透過した光ビームを対物
レンズ16によって光検出器17に入射させ、この光検
出器から被観察物体の光学的特性を表す信号を出力する
ようにしている。例えば、被観察物体15の映像情報を
表す画像信号はアンプ18を経てフレームメモリ19に
書き込むようにしている。上述したようにこのような共
振型ガルバノスキャナにおいては、光ビームによる走査
速度は主走査幅全体に亘って均一ではなく、変化してい
るので、画像信号をフレームメモリ19に書き込むタイ
ミングは、光ビームによる被観察物体15の走査位置に
対応したものとする必要があり、そのためには光ビーム
による走査位置を検出する必要がある。
The light beam transmitted through the object under observation 15 is made incident on a photodetector 17 by an objective lens 16, and a signal representing the optical characteristics of the object under observation is output from the photodetector. For example, an image signal representing video information of the observed object 15 is written to a frame memory 19 via an amplifier 18. As described above, in such a resonance type galvano scanner, the scanning speed by the light beam is not uniform over the entire main scanning width, but is changing. Needs to correspond to the scanning position of the object 15 to be observed, and for that purpose, it is necessary to detect the scanning position by the light beam.

【0007】図2に示す従来の走査装置においては、こ
のように光ビームによる走査位置を検出するために、走
査位置検出用の光ビームを放射する光源手段20を設
け、この光ビームをガルバノミラー13の裏面で反射さ
せてロンキー(Ronchi) 格子21に入射させ、このロン
キー格子を透過した光ビームを受光器22によって受光
するようにしている。ロンキー格子21は、開口部の幅
と遮光部の幅とが等しいものであるから、ガルバノミラ
ー13によって走査位置検出用の光ビームが偏向される
のに応じて、ロンキー格子21を透過する光量はほぼ正
弦波状に変化することになる。この走査位置検出用の光
ビームはガルバノミラー13で反射されるので、その偏
向の状態は、被観察物体15に投射される走査用光ビー
ムの偏向状態と1:1に対応したものとなる。したがっ
て、受光器22の出力信号を波形成形回路を含む信号処
理手段23によって処理することにより、走査用光ビー
ムの走査位置を表す情報を検出することができる。この
走査位置情報に基づいてフレームメモリ19の書き込み
信号を作成することによって、ガルバノミラー13の振
動速度の変動を補償して画像信号を所定の画素位置に書
き込むことができ、したがって、このフレームメモリ1
9から読み出した画像信号をモニタ24において表示す
ることによってガルバノミラー13の走査むらの影響を
受けない正確な画像を表示することができる。
In the conventional scanning apparatus shown in FIG. 2, in order to detect a scanning position by a light beam, a light source means 20 for emitting a light beam for scanning position detection is provided, and this light beam is applied to a galvanomirror. The light is reflected by the rear surface of the Ronchi grating 13 and is incident on a Ronchi grating 21. The light beam transmitted through the Ronchi grating is received by a light receiver 22. In the Ronchi grating 21, the width of the opening is equal to the width of the light shielding portion. Therefore, the amount of light transmitted through the Ronchi grating 21 is changed according to the deflection of the scanning position detecting light beam by the galvanomirror 13. It will change almost sinusoidally. The light beam for detecting the scanning position is reflected by the galvanomirror 13, and its deflection state corresponds to the deflection state of the scanning light beam projected on the observed object 15 in a one-to-one correspondence. Therefore, by processing the output signal of the light receiver 22 by the signal processing means 23 including the waveform shaping circuit, it is possible to detect information indicating the scanning position of the scanning light beam. By generating a write signal for the frame memory 19 based on this scanning position information, it is possible to write an image signal at a predetermined pixel position while compensating for fluctuations in the vibration speed of the galvanometer mirror 13.
By displaying the image signal read out from the monitor 9 on the monitor 24, it is possible to display an accurate image which is not affected by uneven scanning of the galvanomirror 13.

【0008】図2に示した従来の光走査装置において
は、位置検出信号の精度が高い利点があるが、位置検出
の分解能が低いとともに走査位置の変化の方向が判別で
きないという問題がある。ここで、位置検出の分解能を
向上するために、受光器22の出力信号を処理して得ら
れるパルス信号を逓倍することも考えられるが、このパ
ルス信号の周期は、上述した走査むらのために変化する
ものであるから、正確な逓倍を行なうことは面倒であ
り、複雑な回路が必要となる。
The conventional optical scanning apparatus shown in FIG. 2 has the advantage that the accuracy of the position detection signal is high, but has the problems that the resolution of position detection is low and the direction of change in the scanning position cannot be determined. Here, in order to improve the resolution of position detection, it is conceivable to multiply a pulse signal obtained by processing the output signal of the light receiver 22, but the period of this pulse signal is reduced due to the aforementioned scanning unevenness. Since it changes, it is troublesome to perform accurate multiplication, and a complicated circuit is required.

【0009】図3は共振型の偏向手段を用いる従来の光
走査装置の他の例を示すものであり、図2に示した光走
査装置と同じ部分には同じ符号を付けて示し、その説明
は省略する。この従来例においては、光ビームの走査位
置情報を検出するために、光源手段20から放射される
走査位置検出用の光ビームをガルバノミラー13の裏面
で反射させた後、半導体素子によって構成されている位
置検出装置(PSD:Position Sensing Device) 25に入射
させ、この位置検出装置からの出力信号をアナログ演算
部26に供給し、このアナログ演算部からの出力信号を
A/D変換器を含む信号処理手段27に供給し、光ビー
ムの走査位置情報によって補償した書き込みアドレス信
号を作成し、これに基づいて画像信号のフレームメモリ
19への書き込みタイミングを制御するようにしてい
る。
FIG. 3 shows another example of a conventional optical scanning device using a resonance type deflecting means. The same parts as those of the optical scanning device shown in FIG. Is omitted. In this conventional example, in order to detect the scanning position information of the light beam, the light beam for scanning position detection emitted from the light source means 20 is reflected by the back surface of the galvanometer mirror 13 and then constituted by a semiconductor element. To a position detecting device (PSD: Position Sensing Device) 25, which supplies an output signal from the position detecting device to an analog operation unit 26, and outputs an output signal from the analog operation unit to a signal including an A / D converter. The write address signal is supplied to the processing unit 27 and compensated by the scanning position information of the light beam, and the timing of writing the image signal to the frame memory 19 is controlled based on the write address signal.

【0010】このような従来の光走査装置においては、
位置検出装置25として高精度のものを使用することに
よって位置検出の分解能をある程度高くすることができ
るとともに走査位置の変化の方向を知ることができる
が、位置検出装置25やアナログ演算部26の特性が温
度変化によって大きく影響を受け、光ビームの走査位置
の検出精度が非常に低いという問題がある。恒温手段を
設けることによって、このような温度変化の問題を解決
することもできるが、光走査装置全体の構成が複雑かつ
大型になるとともに高価となってしまう。
In such a conventional optical scanning device,
By using a high-precision position detection device 25, the resolution of position detection can be increased to some extent and the direction of change in the scanning position can be known. However, there is a problem that the detection accuracy of the scanning position of the light beam is extremely low due to the influence of the temperature change. Although the problem of such a temperature change can be solved by providing the constant temperature means, the configuration of the entire optical scanning device becomes complicated, large, and expensive.

【0011】本発明の目的は、上述した従来の光走査装
置の問題を解決し、高い分解能および高い精度が得られ
るとともに構成が簡単で、安価とすることができる走査
位置検出機能を有する光走査装置を提供しようとするも
のである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional optical scanning device, to obtain a high resolution and high accuracy, to have a simple structure, and to provide an optical scanning device having a scanning position detecting function which can be inexpensive. It is intended to provide a device.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明による、走査位置
検出機能を有する光走査装置は、走査用の光ビームを放
射する走査用光源手段と、この走査用光ビームを偏向し
て走査面に投射する共振型の光偏向手段と、周期的な位
置検出用の光を放射する位置検出用の光源手段と、この
位置検出用の光を前記光偏向手段またはそれと一体的に
振動する手段を介して所定の結像面に投射するレンズ手
段と、この所定の結像面において、所定のピッチで配置
された少なくとも2個の開口を有し、モアレ縞を形成す
るモアレ縞形成手段と、このモアレ縞形成手段によって
形成されるモアレ縞を受光する受光手段と、この受光手
段の出力信号を処理して、前記光偏向手段によって偏向
される走査用光ビームの位置を検出する信号処理手段
と、を具えることを特徴とするものである。
According to the present invention, there is provided an optical scanning apparatus having a scanning position detecting function, comprising: a scanning light source for emitting a scanning light beam; A resonance type light deflecting unit for projecting, a position detecting light source unit for emitting periodic position detecting light, and the position detecting light via the light deflecting unit or a unit vibrating integrally therewith. Lens means for projecting the light onto a predetermined image forming surface, moiré fringe forming means having at least two openings arranged at a predetermined pitch on the predetermined image forming surface and forming moiré fringes, Light receiving means for receiving moiré fringes formed by the fringe forming means; signal processing means for processing an output signal of the light receiving means to detect a position of a scanning light beam deflected by the light deflecting means; To equip It is an butterfly.

【0013】本発明による光走査装置の好適な実施例に
おいては、前記受光手段に、モアレ縞の移動方向にn個
(nは2以上の整数)の受光器を設け、これらの受光器
を、モアレ縞の周期の1/nの距離だけ互いに等間隔に
離間して配置する。また、前記位置検出用の光を放射す
る位置検出用の光源手段に第1のロンキー格子を設ける
とともに前記モアレ縞形成手段に第2のロンキー格子を
設け、これら第1および第2のロンキー格子を結ぶ光路
内に、第1のロンキー格子の像を第2のロンキー格子上
に投影する光学系を設けるのが好適である。
In a preferred embodiment of the optical scanning device according to the present invention, the light receiving means is provided with n (n is an integer of 2 or more) light receivers in the moving direction of the moire fringes, and these light receivers are The moiré fringes are arranged at equal intervals from each other by 1 / n of the period of the moiré fringes. Further, a first Ronchi grating is provided for the position detecting light source means for emitting the position detecting light, and a second Ronchi grating is provided for the moiré fringe forming means, and the first and second Ronchi gratings are provided. It is preferable to provide an optical system for projecting the image of the first Ronchi grating on the second Ronchi grating in the optical path to be connected.

【0014】このような光走査装置においては、前記第
2のロンキー格子上に投影される前記第1のロンキー格
子の像の格子ピッチと第2のロンキー格子とのピッチを
相違させるとともに互いに平行に配置し、前記n個の受
光器を、ロンキー格子の延在方向と直交する方向に離間
して配置するか、前記第2のロンキー格子上に投影され
る前記第1のロンキー格子の像の格子ピッチと第2のロ
ンキー格子とのピッチを等しくするとともに互いに僅か
に傾斜させ、前記n個の受光器を、第2のロンキー格子
の延在方向と平行な方向に離間して配置することができ
る。
In such an optical scanning device, the pitch of the image of the first Ronkey grating projected on the second Ronchi grating is different from the pitch of the second Ronchi grating, and the two are parallel to each other. And the n number of light receivers are spaced apart in a direction orthogonal to the extending direction of the Ronchi grating, or the image of the first Ronchi grating is projected on the second Ronchi grating. The pitch and the pitch of the second Ronchi grating can be made equal and slightly inclined with respect to each other, so that the n light receivers can be spaced apart in a direction parallel to the extending direction of the second Ronchi grating. .

【0015】特に前者の構成を採る場合には、前記光学
系に、ズームレンズを設け、その倍率を調整することに
よって第2のロンキー格子上に投影される第1のロンキ
ー格子の大きさ、したがってそのピッチを微妙に調整す
ることができる。この場合、第1および第2のロンキー
格子を等しいピッチのものとし、ズームレンズを調整し
て、第2のロンキー格子上に投影される第1のロンキー
格子の像の大きさを調整して、これらの格子ピッチを微
少に相違させるようにするのが好適である。さらに、本
発明の叱り走査装置の好適な実施例においては、複数の
受光器を設けるとともに前記信号処理手段を、走査用光
ビームの位置を検出するとともに走査用光ビームの移動
方向をも検出するように構成する。
In particular, in the case of adopting the former configuration, a zoom lens is provided in the optical system, and the size of the first Ronchi grating projected onto the second Ronchi grating by adjusting the magnification thereof, therefore The pitch can be finely adjusted. In this case, the first and second Ronchi gratings have the same pitch, the zoom lens is adjusted, and the size of the image of the first Ronchi grating projected on the second Ronchi grating is adjusted. It is preferable to make these grating pitches slightly different. Further, in a preferred embodiment of the scolding scanning device of the present invention, a plurality of light receivers are provided and the signal processing means detects the position of the scanning light beam and also detects the moving direction of the scanning light beam. The configuration is as follows.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図4は本発明による走査位置検出
機能を有する光走査装置の一実施例の構成を示す線図で
あり、図2および3に付き上述した従来の光走査装置と
同じ部分には同じ符号を付けて示し、その詳細な説明は
省略する。本例でも、光走査機構の部分の構成は従来の
ものと全く同様である。本例では、光ビームの走査位置
の情報を検出するために、走査位置検出用の光を放射す
る光源手段31を設け、この光源手段から放射され光を
第1のロンキー格子32に入射させ、この第1のロンキ
ー格子を透過した光をズームレンズ33、ガルバノミラ
ー13の裏面および固定焦点レンズ34を経て第2のロ
ンキー格子35に投射する。このようにして、第1のロ
ンキー格子32の像を第2のロンキー格子35上に投影
する。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of an embodiment of an optical scanning device having a scanning position detecting function according to the present invention, which is the same as the conventional optical scanning device described above with reference to FIGS. The parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Also in this example, the configuration of the optical scanning mechanism is exactly the same as the conventional one. In this example, in order to detect information on the scanning position of the light beam, a light source unit 31 that emits light for scanning position detection is provided, and light emitted from this light source unit is made incident on the first Ronchi grating 32, The light transmitted through the first Ronchi grating is projected on the second Ronchi grating 35 through the zoom lens 33, the back surface of the galvanometer mirror 13, and the fixed focus lens. In this way, the image of the first Ronchi grating 32 is projected onto the second Ronchi grating 35.

【0017】本例では、第1のロンキー格子32のピッ
チを第2のロンキー格子35のピッチと僅かに相違させ
るとともにこれらの格子を互いに平行に配置する。した
がって、図5に示すように第1のロンキー格子32の投
影像32Iの格子ピッチと、第2のロンキー格子35の
格子ピッチとは僅かに相違したものとなり、格子の延在
方向に延在し、格子の延在方向と直交する方向に移動す
るモアレ縞が形成されることになる。本例では、このモ
アレ縞の移動を光電的に検出するために、第1〜第4の
受光器36A〜36Dを、モアレ縞の移動方向に、モア
レ縞のピッチの1/4の間隔だけ離間して配置する。
In this embodiment, the pitch of the first Ronchi grating 32 is made slightly different from the pitch of the second Ronchi grating 35, and these gratings are arranged in parallel to each other. Therefore, as shown in FIG. 5, the grating pitch of the projected image 32I of the first Ronchi grating 32 is slightly different from the grating pitch of the second Ronchi grating 35, and extends in the extending direction of the grating. Thus, moiré fringes moving in a direction perpendicular to the direction in which the grating extends are formed. In this example, in order to photoelectrically detect the movement of the moire fringes, the first to fourth light receivers 36A to 36D are separated in the moving direction of the moire fringes by an interval of 1/4 of the pitch of the moire fringes. And place it.

【0018】上述した第1〜第4の受光器36A〜36
Dの出力信号を波形成形回路を含む信号処理回路37に
供給し、ここで、モアレ縞の移動量および移動方向を表
す情報を検出する。周知のように、モアレ縞は、2つの
格子の相対的な移動量を拡大したものとなるので、モア
レ縞の移動量を検出することによって、ガルバノミラー
13の回動位置、すなわち走査位置を高い分解能を以て
検出することができる。したがって、信号処理回路37
からは、ガルバノミラー13による走査むらを補償した
書き込みアドレス信号が発生され、このアドレス信号に
基づいて、フレームメモリ19への画像信号の書き込み
を行なうことによってガルバノミラー13による走査む
らを補償した画像を得ることができる。
The above-described first to fourth light receivers 36A to 36A
The output signal of D is supplied to a signal processing circuit 37 including a waveform shaping circuit. Here, information indicating the moving amount and the moving direction of the moiré fringe is detected. As is well known, the moiré fringes are obtained by enlarging the relative movement amount of the two gratings. Therefore, by detecting the movement amount of the moiré fringes, the rotation position of the galvanomirror 13, that is, the scanning position, is increased. It can be detected with a resolution. Therefore, the signal processing circuit 37
Generates a write address signal that compensates for scanning unevenness due to the galvanomirror 13. Based on this address signal, an image signal is written to the frame memory 19, whereby an image compensated for scanning unevenness due to the galvanomirror 13 is obtained. Obtainable.

【0019】本実施例では、第1のロンキー格子32の
像を第2のロンキー格子35の上に投影する光学系にズ
ームレンズ33を設けたので、この倍率を変えることに
よって投影倍率を調整することができる。したがって、
例えば、第1および大2のロンキー格子32および35
として同一のピッチのものを使用し、ズームレンズ33
の倍率を調整して第2のロンキー格子35上に投影され
る第1のロンキー格子32のピッチを第2のロンキー格
子のピッチと相違させることができる。この場合、第1
〜第4の受光器36A〜36Bの間隔にモアレ縞のピッ
チを合わせる調整作業もズームレンズ33を調整して行
うことができる。
In this embodiment, since the zoom lens 33 is provided in the optical system for projecting the image of the first Ronchi grating 32 on the second Ronchi grating 35, the projection magnification is adjusted by changing the magnification. be able to. Therefore,
For example, first and second Ronchi gratings 32 and 35
Of the same pitch as the zoom lens 33
Can be adjusted so that the pitch of the first Ronchi grating 32 projected on the second Ronchi grating 35 is different from the pitch of the second Ronchi grating. In this case, the first
The adjustment work for adjusting the pitch of the moire fringes to the interval between the fourth light receivers 36A and 36B can also be performed by adjusting the zoom lens 33.

【0020】図6は本発明による走査位置検出機能を有
する光走査装置の他の実施例のロンキー格子の構成を示
す線図である。本例では、第2のロンキー格子35上に
投影される第1のロンキー格子32の像32Iの格子ピ
ッチと、第2のロンキー格子35の格子ピッチとを等し
くし、これらを互いに傾斜させたものである。このよう
な格子の組合せを使用する場合には、モアレ縞はロンキ
ー格子の延在方向と直交する方向に延在し、ロンキー格
子の延在方向と平行な方向に移動するので、第1〜第4
の受光器36A〜36Dは、ロンキー格子の延在方向に
おいて互いに離間させて配置する。この場合にも、第1
〜第4の受光器36A〜36Dはモアレ縞のピッチの1
/4の距離だけ離間させる。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a Ronchi grating of another embodiment of the optical scanning device having a scanning position detecting function according to the present invention. In this example, the grating pitch of the image 32I of the first Ronchi grating 32 projected on the second Ronchi grating 35 is equal to the grating pitch of the second Ronchi grating 35, and these are inclined with respect to each other. It is. When such a combination of gratings is used, the moiré fringes extend in a direction perpendicular to the extending direction of the Ronchi grating and move in a direction parallel to the extending direction of the Ronchi grating. 4
Are arranged to be separated from each other in the extending direction of the Ronchi grating. Also in this case, the first
The fourth light receivers 36A to 36D have a pitch of one of the moire fringes.
Separated by a distance of / 4.

【0021】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例え
ば、上述した実施例においては、モアレ縞の移動を検出
するのに4個の受光器36A〜36Dをモアレ縞のピッ
チの1/4の距離だけ離間して配置したが、2個の受光
器をモアレ縞のピッチの1/4の距離だけ離間して配置
することもできる。さらに、本発明によれば1個の受光
器を配置したり、5個以上の受光器を配置することもで
きる。特に、3個以上の受光器を配置する場合には、こ
れらの受光器をモアレ縞の1ピッチの中に等間隔で配置
することができる。本発明によれば、このように受光器
の個数を増やせば増やすほど走査位置検出の分解能を向
上することができるが、その個数はモアレ縞のピッチ、
受光器の開口の大きさや配置などによって制限される。
The present invention is not limited only to the above-described embodiment, and many modifications and variations are possible. For example, in the above-described embodiment, the four light receivers 36A to 36D are arranged at a distance of 1/4 of the pitch of the moire fringes to detect the movement of the moire fringes. Can be arranged at a distance of 1/4 of the pitch of the moire fringes. Further, according to the present invention, one light receiver can be arranged, or five or more light receivers can be arranged. In particular, when three or more light receivers are arranged, these light receivers can be arranged at equal intervals within one pitch of the moire fringes. According to the present invention, the resolution of scanning position detection can be improved as the number of light receivers is increased as described above.
It is limited by the size and arrangement of the aperture of the light receiver.

【0022】さらに、上述した実施例では、2個のロン
キー格子を用いたが、例えば第1のロンキー格子を用い
る代わりに、図7に示すように、光源41から放射され
るレーザビームをエキスパンダ42で拡大し、これを回
折パターン発生器43に入射させて、複数の光スポット
44−1〜44−mを発生させることもできる。また、
このような回折パターン発生器43を用いる代わりに、
複数の半導体レーザを配列したレーザアレイを用いるこ
ともできる。
Further, in the above-described embodiment, two Ronchi gratings are used. For example, instead of using the first Ronchi grating, a laser beam radiated from a light source 41 is expanded as shown in FIG. It is also possible to generate a plurality of light spots 44-1 to 44-m by enlarging the light at 42 and making it incident on the diffraction pattern generator 43. Also,
Instead of using such a diffraction pattern generator 43,
A laser array in which a plurality of semiconductor lasers are arranged can also be used.

【0023】また、上述した実施例においては、走査位
置を検出するための光をガルバノミラーの裏面で反射さ
せる構成としたが、走査用の光ビームと区別することが
できれば、ガルバノミラーの表面で反射させることもで
き、さらにはこのガルバノミラーと一体的に振動する別
個の反射ミラーで反射させることもできる。
In the above-described embodiment, the light for detecting the scanning position is reflected on the back surface of the galvanomirror. However, if it can be distinguished from the scanning light beam, the light on the surface of the galvanomirror can be recognized. The light can be reflected, and further, can be reflected by a separate reflecting mirror that vibrates integrally with the galvanometer mirror.

【0024】[0024]

【発明の効果】上述した本発明による走査位置検出機能
を有する光走査装置においては、ガルバノミラーのよう
な共振型の光偏向手段を用いる光走査装置において、周
期的な位置検出用の光を光偏向手段またはそれと一体的
に振動する手段を介して所定の結像面に投射し、この結
像面において、所定のピッチで配置された少なくとも2
個の開口を有するモアレ縞形成手段によってモアレ縞を
形成し、このモアレ縞を受光手段で受光してモアレ縞の
移動を検出することによって、光偏向手段により偏向さ
れる走査用光ビームの位置を検出することができる。モ
アレ縞は移動量を拡大する作用を有するので、走査位置
を高い分解能で検出することができる。さらに、図3に
示したような温度変化に敏感な位置検出装置やアナログ
演算部を用いていないので、走査位置の検出が温度変化
によって影響されることがなく、高精度の検出ができ、
しかも恒温手段も必要としないので、構成は簡単とな
り、安価となる。さらに、モアレ縞の移動方向を検出す
ることによって、走査方向をも検出することができの
で、走査位置および走査方向に関する有用な情報を得る
ことができる。
In the optical scanning device having the scanning position detecting function according to the present invention described above, in the optical scanning device using the resonance type optical deflecting means such as a galvanomirror, the light for periodic position detection is transmitted to the optical scanning device. The light is projected onto a predetermined image plane through a deflecting unit or a unit that vibrates integrally with the deflecting unit.
A moiré fringe is formed by moiré fringe forming means having a plurality of openings, and the moiré fringe is received by a light receiving means to detect the movement of the moiré fringe. Can be detected. Since moire fringes have the effect of increasing the amount of movement, the scanning position can be detected with high resolution. Further, since the position detecting device and the analog arithmetic unit which are sensitive to the temperature change as shown in FIG. 3 are not used, the detection of the scanning position is not affected by the temperature change, and the detection can be performed with high accuracy.
Moreover, since no constant temperature means is required, the configuration is simple and the cost is low. Further, the scanning direction can be detected by detecting the moving direction of the moiré fringes, so that useful information on the scanning position and the scanning direction can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1はAおよび1Bは、共振型の光偏向手段に
よる走査での走査むらを説明するための線図である。
FIGS. 1A and 1B are diagrams for explaining scanning unevenness in scanning by a resonance type optical deflecting unit. FIGS.

【図2】図2は、従来の走査位置検出機能を有する光走
査装置の一例の構成を示す線図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an example of a conventional optical scanning device having a scanning position detection function.

【図3】図3は、従来の走査位置検出機能を有する光走
査装置の他の例の構成を示す線図である。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of another example of a conventional optical scanning device having a scanning position detection function.

【図4】図4は、本発明による走査位置検出機能を有す
る光走査装置の一実施例の構成を示す線図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an embodiment of an optical scanning device having a scanning position detecting function according to the present invention.

【図5】図5は、同じくその第1および第2のロンキー
格子の構成と、受光器の配置を示す線図である。
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the first and second Ronchi gratings and the arrangement of the photodetectors.

【図6】図6は、本発明による走査位置検出機能を有す
る光走査装置の他の実施例における第1および第2のロ
ンキー格子の構成と、受光器の配置を示す線図である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of first and second Ronchi gratings and an arrangement of light receivers in another embodiment of the optical scanning device having a scanning position detecting function according to the present invention.

【図7】図7は、本発明による走査位置検出機能を有す
る光走査装置のさらに他の例の操作位置検出用の光源手
段の構成を示す線図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a light source means for detecting an operation position of still another example of the optical scanning device having a scanning position detection function according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 走査用光源手段、 12 電磁駆動手段、 13
共振型ガルバノミラー、 14 コンデンサレンズ、
15 被観察物体、 16 対物レンズ、 17 光
検出器、 18 アンプ、 19 フレームメモリ、
24 モニタ、31 走査位置検出用光源手段、 32
第1のロンキー格子、 32I 第1のロンキー格子
の像、 33 ズームレンズ、 34 レンズ、 35
第2のロンキー格子、 36A〜36D 第1〜第4
の受光器、 37 信号処理回路、 41 レーザ光
源、 42 ビームエキスパンダ、 43 回折パター
ン発生素子、 44−1〜44−m ビームスポット
11 scanning light source means, 12 electromagnetic drive means, 13
Resonant galvanometer mirror, 14 condenser lens,
15 object to be observed, 16 objective lens, 17 photodetector, 18 amplifier, 19 frame memory,
24 monitor, 31 light source means for scanning position detection, 32
The first Ronchi grating, 32I The image of the first Ronchi grating, 33 zoom lens, 34 lens, 35
2nd Ronchi grating, 36A-36D 1st-4th
, 37 signal processing circuit, 41 laser light source, 42 beam expander, 43 diffraction pattern generation element, 44-1 to 44-m beam spot

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 走査用の光ビームを放射する走査用光源
手段と、 この走査用光ビームを偏向して走査面に投射する共振型
の光偏向手段と、 周期的な位置検出用の光を放射する位置検出用の光源手
段と、 この位置検出用の光を前記光偏向手段またはそれと一体
的に振動する手段を介して所定の結像面に投射するレン
ズ手段と、 この所定の結像面において、所定のピッチで配置された
少なくとも2個の開口を有し、モアレ縞を形成するモア
レ縞形成手段と、 このモアレ縞形成手段によって形成されるモアレ縞を受
光する受光手段と、 この受光手段の出力信号を処理して、前記光偏向手段に
よって偏向される走査用光ビームの位置を検出する信号
処理手段と、を具えることを特徴とする走査位置検出機
能を有する光走査装置。
A scanning light source for emitting a scanning light beam; a resonance type light deflecting unit for deflecting the scanning light beam and projecting the scanning light beam on a scanning surface; Light source means for detecting a position to radiate; lens means for projecting the light for position detection onto a predetermined image forming surface via the light deflecting means or means vibrating integrally therewith; and the predetermined image forming surface , A moire fringe forming means having at least two openings arranged at a predetermined pitch and forming moire fringes; a light receiving means for receiving moire fringes formed by the moire fringe forming means; An optical scanning device having a scanning position detection function, comprising: a signal processing unit that processes the output signal of (a) and detects a position of the scanning light beam deflected by the optical deflection unit.
【請求項2】 前記受光手段に、モアレ縞の移動方向に
n個(nは2以上の整数)の受光器を設け、これらの受
光器を、モアレ縞の周期の1/nの距離だけ互いに等間
隔に離間して配置したことを特徴とする請求項1に記載
の走査位置検出機能を有する光走査装置。
2. The light receiving means is provided with n (n is an integer of 2 or more) light receivers in the direction of movement of the moire fringes, and these light receivers are mutually separated by a distance of 1 / n of the period of the moire fringes. The optical scanning device having a scanning position detection function according to claim 1, wherein the optical scanning device is arranged at regular intervals.
【請求項3】 前記位置検出用の光を放射する位置検出
用の光源手段に第1のロンキー格子を設けるとともに前
記モアレ縞形成手段に第2のロンキー格子を設け、これ
ら第1および第2のロンキー格子を結ぶ光路内に、第1
のロンキー格子の像を第2のロンキー格子上に投影する
光学系を設けたことを特徴とする請求項2に記載の走査
位置検出機能を有する光走査装置。
3. A first Ronchi grating is provided in the position detecting light source means for emitting the position detecting light, and a second Ronchi grating is provided in the moiré fringe forming means. The first in the optical path connecting the Ronchi gratings
3. The optical scanning device according to claim 2, further comprising an optical system for projecting the image of the Ronchi grating on the second Ronchi grating.
【請求項4】 前記第2のロンキー格子上に投影される
前記第1のロンキー格子の像の格子ピッチと第2のロン
キー格子とのピッチを相違させるとともに互いに平行に
配置し、前記n個の受光器を、ロンキー格子の延在方向
と直交する方向に離間して配置したことを特徴とする請
求項3に記載の走査位置検出機能を有する光走査装置。
4. The method according to claim 1, wherein the pitch of the image of the first Ronchi grating and the pitch of the second Ronchi grating are different from each other and are arranged in parallel with each other. 4. The optical scanning device having a scanning position detecting function according to claim 3, wherein the light receivers are arranged apart from each other in a direction orthogonal to the extending direction of the Ronchi grating.
【請求項5】 前記光学系に、ズームレンズを設けたこ
とを特徴とする請求項4に記載の走査位置検出機能を有
する光走査装置。
5. The optical scanning device according to claim 4, wherein a zoom lens is provided in the optical system.
【請求項6】 前記第2のロンキー格子上に投影される
前記第1のロンキー格子の像の格子ピッチと第2のロン
キー格子とのピッチを等しくするとともに互いに僅かに
傾斜させ、前記n個の受光器を、第2のロンキー格子の
延在方向と平行な方向に離間して配置したことを特徴と
する請求項3に記載の走査位置検出機能を有する光走査
装置。
6. The method according to claim 1, wherein the pitch of the image of the first Ronchi grating and the pitch of the second Ronchi grating are projected on the second Ronchi grating and equal to each other and slightly inclined with respect to each other. 4. The optical scanning device having a scanning position detecting function according to claim 3, wherein the photodetectors are spaced apart in a direction parallel to a direction in which the second Ronchi grating extends.
【請求項7】 前記モアレ縞を受光する受光手段に複数
の受光器を設け、前記信号処理手段を、走査用光ビーム
の位置を検出するとともに走査用光ビームの移動方向を
も検出するように構成したことを特徴とする請求項1〜
6の何れかに記載の走査位置検出機能を有する光走査装
置。
7. A light receiving means for receiving the moiré fringes is provided with a plurality of light receivers, and the signal processing means detects a position of the scanning light beam and also detects a moving direction of the scanning light beam. Claim 1 characterized by the above-mentioned.
7. An optical scanning device having the scanning position detection function according to any one of 6.
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