JPS58130306A - コリメ−トレンズ系の自動焦点合致調整装置 - Google Patents

コリメ−トレンズ系の自動焦点合致調整装置

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Publication number
JPS58130306A
JPS58130306A JP21308381A JP21308381A JPS58130306A JP S58130306 A JPS58130306 A JP S58130306A JP 21308381 A JP21308381 A JP 21308381A JP 21308381 A JP21308381 A JP 21308381A JP S58130306 A JPS58130306 A JP S58130306A
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JP
Japan
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collimating lens
output
pinhole
light source
automatic focusing
Prior art date
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Pending
Application number
JP21308381A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuuichi Akanabe
茜部 「ゆう」一
Hiroaki Ikeda
弘昭 池田
Shinsuke Funaki
信介 舟木
Masaharu Shiyudo
首藤 正治
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.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/40Systems for automatic generation of focusing signals using time delay of the reflected waves, e.g. of ultrasonic waves

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Focusing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、レーザプリンタ等の光ビームによる画像記録
装置に適用され、半導体レーザのような拡がりの大きい
光源をコリメートレンズを用いてコリメートするコリメ
ート光学系において、光源とコリメートレンズの距離を
一定に保つための自動焦点合致調整装置に関するもので
ある。
第1図は従来のこの種の自動焦点合致調整装置の一例を
示すものである。図において、半導体レーザ光源Sより
発生するレーザ光はコリメートレンズL1を介してコリ
メートされて平行ビームとなる。このとき、コリメート
された光ビームの一部をビームスプリッタBSで取り出
し、これを集光レンズL2で集光して焦点を結ばせる。
ピンホールPHを有するピンホール板PLは駆動機構D
Rによって励振されるようになっており、ピンホールP
Hは集光レンズL2の光軸方向に周期的に振動し、その
振動の中心位置が集光レンズL2の焦点位置に位置する
ように配置されている。従って、レーザ光源Sがコリメ
ートレンズL1の焦点に位1していれば、集光レンズL
2に入る光ビームは正しくコリメートされた平行光線に
なり、ピンホールPHの振動の中心位置(焦点位置)に
最小スポットを結ぶことになる。ピンホールPHを通過
した光は光検知器PDで受光され、第2図に示すような
出力を得る。即ち、ピンホールPHの振動変位が第2図
の(イ)に示すように時間変化するとき、光検知器PD
より得られる出力は、正しくコリメートされている場合
には第2図の(ロ)に示すような出力となる。もし正し
くコリメートされておらず最小スポットがピンホールP
Hの中心から光軸方向にずれて゛いる場合には第2図の
(ハ)に示すような成分(ピンホールの振動周波数に一
致する)が重畳され、結果として第2図の(ニ)に示す
ような出力波形となる。
この重畳成分波形のみをフィルターFLで取り出し、位
相検波増幅器PDAにより検波増幅すると、最小スポッ
トのずれの方向に応じた正又は負の直流電圧を得ること
ができる。この出力電圧で光源移動機構SMを作動させ
、光SSとコリター892111間の距離を調整し、正
しくコリメートさせるようになっている。
しかしながら、このような従来の自動焦点合致調整装置
には、高価でしかもその調整が極めて煩雑な門相検波増
幅器を要するという問題があった。
本発明は、この点に鑑みてなされたもので、位相検波増
幅器を使用することなく、構成が簡単で安価なゲート回
路を用いて最小スポットの位置ずれを検出し、ライ4−
ドパツク制御を行い得るようにしたコリメートレンズ系
の自動焦点合致調整装置を提供することにある。
このような目的を達成するための本発明の基本的構成は
、半導体レーザ光をコリメートレンズでコリメートした
後の光の一部を取り出すビームスプリッタと、この取〜
り出された光を収束させる集光レンズと、該集光レンズ
の焦点近傍にピンホールが位置するように配されたピン
ホール板と、該ピンホール板を一定周期で振動させる手
段と、前記ピンホールを通過したレーザ光を検知する光
検知器と、該光検知器の出力を前記ピンホール板の振動
に対応して交互のタイミングで前記光検知器の出力を2
つの信号に分割して取り出しその差信号を平均化して出
力する処理手段と、該処理手段の出りにより前記半導体
レーザを付設したトランスデユーサを駆動する駆動手段
を具え、コリメートレンズを通過したレーザ光が平行光
となるように光源の位置を変位させるようにしたことを
特徴とするものである。
以下図面を参照し本発明の詳細な説明する。
第3図は本発明に係るコリメートレンズ系の自動焦点合
致調整装置の一実施例を示す構成図である。第3図にお
いて、第1図と同等部分には同一符号を付し、その説明
は省略する。TR1はピンホール板PLを振動させるた
めのトランスデユーサ(バイブレータ)で、ドライバD
Rにより駆動される。O20は基準矩形波信号発生器で
、第4図の(イ)に示すような一定周期Tの矩形波信号
を発生するものである。その出力はドライバDR,第1
のゲート信号発生器G S O1及び第2のゲート信号
発生器G5O2に与えられる。第1のゲート信号発生器
G501は、第4図の(ハ)に示すように、矩形波信号
[第4図の(イ)]の正の波形のみ取り出し、しかもそ
のパルス波の前縁と後縁とが僅かに除去されたパルス波
形の信号を発生するものである。第2のゲート信号発生
器G5O2は、第4図の(ニ)に示すように、矩形波信
号[第4図の(イ)]の負の波形のみを反転して取り出
し、同様に前縁及び後縁を僅かに除去したパルス波形の
信号を発生するものである。G1.Gzは光検知器PD
の出力を通過させるゲート回路であり、ゲート回路G1
は第1のゲート信号発生器G50Iの出力でゲートが開
閉され、他方のゲート回路G2は第2のゲート信号発生
器G502の出力でゲートが開閉されるようになってい
る。SUBはゲート回路G1の出力信号からゲート回路
G2の出力信号を差し引く引算回路、AVEは引算回路
SUBの出力をローパスフィルタ等で平均化する平均化
回路である。TR2はピエゾ素子などでなる光源Sを光
軸方向に変位させることのできるトランスデユーサ(ア
クチュエータ)で、増幅器AMPを介して与えられる平
均化回路AVEの出力で作動されるようになっている。
前述のトランスデユーサT RlはトランスデユーサT
R2と同様にピエゾ素子で構成することができる。第5
図はピエゾ素子を使用したトランスデユーサの一例で、
同一特性のピエゾ素子を一方を裏返しにして貼り合わせ
、電圧を印加すると、一方の素子は縮み、他方の素子は
伸びるので全体として印加電圧に応じて矢印方向への曲
がりを生ずるようにしたものである(ピエゾバイモルフ
振動板)。このピエゾバイモルフ振動板PBは直流電圧
に対しては電流を消費しないコンデンサとして働らく。
ピエゾバイモルフ振動板PBを含む電気回路は第6図に
示すようになっている。即ち、ピエゾバイモルフ振動板
PBと並列にコンデンサCが接続され、抵抗Rを介して
駆動電圧が与えられるように構成されている。このよう
な回路に第7図(イ)に示すようなステップ電圧が印加
されると、ピエゾバイモルフ振動板PBの変位量は第7
図の(ロ)に示すように時間変化する。定常状態に達す
るまでの時間Trは定数R,C・に依存する。
例えば、幅5 am、長さ1Qll、厚さ1,6−蒙の
ピエゾバイモルフ振動板を使用し、R=7にΩ。
C=0.015μFとすると、ピエゾバイモルフ振動板
PB自身の容量は0.001μF以下と充分に小さいこ
とから、Trは約0.1−secとなる。尚、50vの
印加電圧に対しては約20μ−の変位量が得られる。一
方、ピンホールPHは5μ■φ、集光レンズL2の焦点
距離t= 20 mg+、入射ビーム径D = 8 s
+s+、焦点での最小スポット径do中2.5μmに選
定されている。従って、ピンホールPHの変位20μ−
においては、ビーム径は8.4μ箱となり、ピンホール
PHを通過するレーザ光の光量は、焦点位置における場
合に比べて大きな差異が生ずることになる。
このような構成における本発明の動作を次に説明する。
第4図の(イ)に示すような基準矩形波信号発生器O8
Cの出力電圧がドライバDRに与えられ、トランスデユ
ーサTRIが駆動される。板PLは、そのピンホールP
Hの振動中心位置をZ=Zoとして、第4図の(CI)
に示すように矩形波状に振動する。ピンホールPHを通
過したレーザ光を受光した光検知器PDの出力波形は、
最小スポットが光軸上でどちらかの方向にずれているか
によって第4図の(ホ)、(ト)のような出力波形をと
り、ずれていない場合、ビーム遮光量が等しいので、第
4図の(へ)に示すような出力波形をとる。この第4図
(ホ)で示した状態は、最小スポットが中心位置(Z=
Zo )よりかなり正方向く第3図の上方向)へずれて
た場合であり、第4図(ト)で示した状態は、最小スポ
ットが中心位置より少し負方向へずれてた場合である。
尚、ピンホール板PLの移動域内に最小スポットが存在
している場合、ピンホール板PLが立上り又は立下る時
に、ピンホールPHは最小スポットの位置を極めて短時
間で通過するので、ピーク出力は極めて細いパルスとな
って現われている。
さて、コリメートレンズ系が第4図(ホ)で示すような
状態にある場合、第1のゲート信号発生器G5Osは第
4図の(ハ)のパルス波を発生し、第2のゲート信号発
生器G5O2は第4図の(ニ)に示すパルス波を発生し
ており、このような信号のハイレベル時にゲートが開か
れ、ゲート回路Gt及びゲート回路G2を、光検知器P
Dの出りが通過する。即ち、第4図の(ホ)に示すよう
な光検知器’P Dの出力に対して、ゲート回路G1は
第4図(チ)に示すような波形の信号を出力し、ゲート
回路G2は第4図(す)に示すような波形の信号を出力
する。
引算回路5tJBは、ゲート回路Gtの出力からゲート
回路G2の出力を引き、第4図の(ヌ)に示すような信
号を出力する。この波形信号は平均化回路AVEで直流
化され、その直流電圧は増幅器AMPで適宜に増幅され
、駆動電圧としてトランスデユーサTR2に与えられる
。トランスデユーサT R2は、この駆動電圧の極性と
その絶対値に応じて変位し光源Sを光軸上に変位させる
。例えば正の電圧が印加された場合(最小スポットがZ
軸で正方向にずれている場合)は、最小スポットのずれ
が無くなるように光源Sを負方向に移動する。このよう
にフイ°−ドパツク制御することにより、最小スポット
が集光レンズL2の焦点に位置するように(この場合に
はコリメートレンズLlを出た光は平行光となる)、光
源Sの位置が自動的に調整される。
以上説明したように、本発明によれば、高価で調整が煩
雑な位相検波増幅器を用いず、簡単な構成で安価なゲー
ト回路を用いることによって自動焦点合致調整装ぼを実
現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の自動焦点合致調整装置の一例を示す構成
図、第2図は従来装醒における光検知器の出力波形図、
第3図は本発明装置の一実施例を示す構成図、第4図は
第3図装置の動作説明のための波形図、第5図はトラン
スデユーサの構成図、第6図はトランスデユーサに係る
電気的構成図、第7図はトランスデユーサの動作波形図
である。 S・・・光源 L+・・・コリメートレンズ BS・・・ビームスプリッタ L2・・・集光レンズ  PL・・・板PH・・・ピン
ホール TR1,TR2・・・トランスデユーサPD・・・光検
知器 O20・・・基準矩形波信号発生器 G50r 、G5O2・・・ゲート信号発生器01G1
.02・・・ゲート回路 SU8・・・引算回路  AVE・・・平均化回路AM
P・・・増幅器   DR・・・ドライバ特許出願人 
 小西六写真工業株式会社代  理  人   弁理士
  井  島  藤  治第1図 11 第2図 第3図 第4図 第5図 −1,−デ 第6図 M7図 手続補正書 1.事件の表示 昭和56年特許願第213083号 2、発明の名称 」リメートレンズ系の自動焦点合致調整装置3、補正を
する考 事件との関係  特 許 出 願 人 任 所     東京都新宿区西新宿1丁目26番2@
氏 名(名称’)   (127)   小西六写真工
業株式会社代表者 用本信彦 4、代 理 人 〒191 住 所      東京都]」野市多摩平1丁目2番地
第1ビル 706号室 5、補正命令の日付 自  発 6、補正の対象 図面の第4図 7、補正の内容 別紙の通り、第4図(D)の「0」をrZoJに補正し
、右端のrZoJを削除する。 以」二

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 半導体レーザ光をコリメートレンズでコリメー
    トした後のレーザ光の一部を取り出すビームスプリッタ
    と、この取り出されたレーザ光を収束させる集光レンズ
    と、該集光レンズの焦点近傍にピンホールが位置するよ
    うに配設されたピンホール板と、該ピンホール板を一定
    周期で振動させる手段と、前記ピンホールを通過したレ
    ーザ光を検知する光検知器と、前記ピンホール板の振動
    に対応して交互のタイミングで前記光検知器の出力を2
    つの信号に分割して取り出しその差信号を平均化して出
    力する処理手段と、該処理手段の出力に応じて前記半導
    体レーザを蛮位させる駆動手段とを備え、コリメートレ
    ンズを通過したレーザ光が平行光となるように光源の位
    置を弯位させるようにしたことを特徴とするコリメート
    レンズ系の自動焦点合致調整装置。
  2. (2) 前記ピンホール板の振動麦位を、時間の経過と
    共に略矩形波状に変化させたことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載のコリメートレンズ系の自動焦点合致
    調整装置。
  3. (3) 前記光検知器の出力は前記ピンホール板が定常
    状態にあるときに取り出されるようにしたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のコリメートレンズ系の
    自動焦点合致調整装置。
JP21308381A 1981-12-31 1981-12-31 コリメ−トレンズ系の自動焦点合致調整装置 Pending JPS58130306A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023025693A3 (en) * 2021-08-26 2023-04-13 Jt International Sa Aerosol generating device comprising an optical sensor

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