JPS60221720A - 光ビ−ム走査装置 - Google Patents

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】 （発明の分野） 本発明は機械式の光偏向器により光ビームを走査する光
ビーム走査装置、特に詳細には光偏向器の角度位置検出
と、光ビームの走査方向と直交する方向のずれ口検出と
を共通の手段によって行ない、これにより走査方向のク
ロック信号を発生すると共に、光ビームの走査方向と直
交する方向のずれを補正しつるようにした光ビーム走査
装置に関するものである。

（発明の技術的背景および先行技術） 従来より、例えばガルバノメータミラーや回転多面鏡、
ホログラムスキャナ等の機械式の光偏向器によって光ビ
ームを偏向して走査する光ビーム走査装置が、各種走査
記録装置、走査読取装置等において広く使用されている
。この種の光ビーム走査装置においては、機械式偏向器
の偏向面の面倒れやウオブリングによ２り走査用光ビー
ムが走査方向と直交する方向にずれて走査線に歪みが生
じることがある。このような走査線の歪みを補正する方
法として従来より光学的方法や、走査用光ビームを走査
方向と直角な方向に補正偏向りる補正用光偏向器を上記
歪みＤに基づいて駆動する方法が知られている。

一方上記のような光ビーム走査装置においては、記録信
号や読取信号と走査の同期をとるために、光偏向器の角
度位置を検出することが必要となる。

そこで前述のように補正用光偏向器を設ける場合には、
この補正用光偏向器とその駆動制御のための手段と、光
偏向器角度位置検出手段とが必要になり、光偏向器周辺
の構造が極めて複雑化するとともに、光ビーム走査装置
のコストも高くなる。

（発明の目的） そこで本発明は、光偏向器の角度位置検出と、前記光偏
向器の面倒れやつＡブリングによる走査用光ビームのず
れ量の検出とを、共通の手段によって行ない、これによ
り走査方向のクロック信号を発生ずると共に、光ビーム
の走査方向と直交する方向のずれを補正する光ビーム走
査装置を提供することを目的とするものである。

（発明の構成） 本発明の光ビーム走査装置は、走査用光ビームとは別の
位置検出用光ビームを発生する位置検出用光ビーム発生
手段を設４ｔ　、この位置検出用光ビームを、走査用光
ビームの偏向点と略本なる点を偏向点とし走査用光ビー
ムの偏向面とは異なった偏向面内で偏向されるように走
査用光偏向器に入射させ、偏向された位置検出用光ビー
ムを集束光学系によって集束させて、その光ビームの集
束位置を光ビーム位置検出手段により検出し、それとと
もにこの光ビーム位置検出手段の出力信号を処理して走
査用光偏向器の角度位置を示す角度位置信号と、前記位
置検出用光ビームの偏向方向と直角な方向の偏位を示す
偏位信号とを出力する信号処理回路と、前述したように
走査用光ビームを走査方向と直交する方向に補正偏向す
る補正用光偏向器とを設け、この補正用光偏向器を、前
記偏位信号が入力される補正用光偏向器駆動制御手段に
より、前記位置検出用光ビームの偏位を解消する方向に
駆動するようにしたものである。

上記のように走査用光ビームと位置検出用光ビームの偏
向点を略本なるようにしておけば、位置検出用光ビーム
の偏位は、走査用光ビームの前記ずれと対応するから、
この位置検出用光ビームの偏位を解消するように補正用
光偏向器を駆動すれば、走査用光ビームのずれも解消さ
れる。なお光偏向器としてガルバノメータミラーを用い
る場合には、該ミラーの表裏両面を鏡面とし、走査用光
ビームをミラー表面を使って偏向し、位置検出用光ビー
ムを、ミラー回転軸を挟んで上記走査用光ビームの偏向
点の略真後ろの点を偏向点として、ミラー裏面を使って
偏向するようにしてもよい（本発明において［走査用光
ビームと位置検出用光ビームの偏向点が略本なるＪとは
、このような場合も含むものとする）。

（実ＩＭ態様） 以下、図面に示す実施態様に基づいて本発明の詳細な説
明する。

第１図は本発明の一実施態様による光ビーム走査装置を
示すものである。例えばレーザ等の走査用光ビーム発生
手段１から射出された走査用光ビーム２は、後述する補
正用光偏向器３を通して、走査用光偏向器としてのガル
バノメータミラー４に入射する。走査用光ビーム２はこ
のガルバノメータミラー４により点４ａを偏向点として
偏向ざ′れ、ｆθレンズ等の集束レンズ５により集束さ
れて被走査面６上を矢印六方向に走査する。なお走査用
光ビーム発生手段１としては、半導体レーザガスレーザ
、発光ダイオード等が使用される。

上記ガルバノメータミラー４はその裏面も鏡面とされ、
この裏面には位置検出用光ビーム発生手段１０から射出
された位置検出用光ビーム１１が入射される。この位置
検出用光ビーム発生手段１０としては前記走査用光ビー
ム発生手段１と同様のものに加え、白色光源等が使用さ
れる。第２図、第３図はそれぞれ、この位置検出用光ビ
ーム１１が通される光学系の展開平面図、展開側面図で
あり、以下これら第２．３図も参照して説明する。位置
検出用光ビーム１１は、凸レンズ１２．１３とシリンド
リカルレンズ１４とからなる第１集束光学系１５に通さ
れてからガルバノメータミラー４に入射し、該ガルバノ
メータミラー４により偏向される。このとき位置検出用
光ビーム１１は、ミラー回転軸４ｂを挟んで前記走査用
光ご−ム２の偏向点４ａの略真後ろの点を偏向点とする
ように入射される。位置検出用光ビーム１１の偏向面に
は、ミラー回転軸４ｂを中心とする円弧上において、偏
向方向に一定周期で交互に並んだ透明部と不透明部を有
する格子パターン１６が配置されており、位置検出用光
ビーム１１はこの格子パターン１６を通される。ぞして
位置検出用光ビーム１１は、凸レンズ１１とシリンドリ
カルレンズ１８とから構成される第２集束光学系１９に
よって、光ビーム位置検出器２ｏ上に少なくとも偏向方
向と直交する方向に関して集束される。

この光ビーム位置検出器２ｏは一例として、位置検出用
光ビーム１１の偏向面と直交する方向の光ビーム位置を
１次元的に検出する、連続型あるいは分割型の半導体装
置検出器が・使用され、該光ビーム位置検出器２０の出
力は信号処理回路２１に入力される。

第４図は上記の信号処理回路２１以降の回路を詳しく示
すものであり、以下この第４図も参照して説明する。光
ビーム位置検出器２０の上方端子出力Ｉｌと下方端子出
力Ｉ２は、信号処理回路２１の加算回路２２に入力され
、その加算信号（Ｉｔ＋Ｉｚは逓倍回路２３に入力され
る。偏向された位置検出用光ビーム１１は格子パターン
１６を通過するので、上記加算信号（Ｉｔ＋Ｉｚ、、）
は周期的に変動するパルス信号となる。したがってこの
パルス信号の周波数を逓倍回路２３により所定倍すれば
、画素周波数を担持するクロック信号ＣＬが得られる。

このクロック信号ＣＬは光ビーム走査による記録装置や
読取装置において、ガルバノメータミラー４の角度位置
を示す走査の基準信号として用いられる。第２図に示さ
れるように位置検出用光ビーム１１は、第１集束光学系
１５により少なく芒も偏向方向に関して格子パターン１
６上に集束するから、格子パターン１６によるビーム位
置検出の分解能が高く正確なりロック信号ＣＬが得られ
る。

ガルバノメータミラー４にウオブリングが生じると、走
査用光ビーム２の走査スポットが走査・方向と直角な方
向にずれ、走査線７に歪みが生じる。

このとき第３図に示すように位置検出用光ビーム１１も
、当然上記走査用光ビーム２のずれと対応して、その偏
向方向・と直角な方向に偏位する。この偏位をめるため
前記上方端子出力Ｉｔと下方端子出力Ｉ２とを信号処理
回路２１の差分回路２４に入力し、差分信号（Ｉｆ　１
２）をめる。この差分信号（Ｉｘ、−１２）を、除算回
路２５におい゛（前記加算信号（Ｉｔ　＋Ｉ２　）で除
してノーマライズした信号（Ｉｓ、−Ｉ２　）／　（Ｉ
Ｉ　＋１２　＞は、前記位置検出用光ビーム１１の偏位
の方向と量を示づ゛ものとなる。上記信号（Ｉｌ　１２
　＞／　（Ｉｔ　＋１２）はサンプリングホールド回路
２６によりサンプリングホールドされ、前述の加算信号
（１１＋１２）を同期信号として用いて、所定偏向角毎
に補正用光偏向器駆動制御回路２７に入力される。前述
した補正用光偏向器３は、例えば超音波光偏向器（音響
光学的光偏向器：ＡＯＤ）、電気光学的光偏向器（ＥＯ
Ｄ）　、ガルバノメータミラー、電歪素子型光偏向器等
からなり、走査用光ビーム２を、走査に際して走査の方
向と直角な方向に偏向するように構成されている。そし
て補正用光偏向器駆動制御回路２７は、位置検出用光ビ
ーム１１の偏位（これは前述のように走査用光ビーム２
のずれに対応する）を示す上記信号（１１１２）／（Ｉ
ｌ＋’１２）に応じて、該偏位を解消する偏向方向、偏
向器を得るように補正用光偏向器３を駆動する。それに
より、ガルバノメータミラー４のウオブリングによる走
査用光ビーム２の走査スポットのずれが打ち消され、走
査線７の歪みが防止される。

以上、走査用光偏向器としてガルバノメータミラー４を
用い、該ガルバノメータミラー４のウオブリングによる
走査線の歪みを解消するようにした実ＩＭ態様を説明し
たが、本発明の光ビーム走査装置はその他の走査用光偏
向器を用いて形成することも可能である。第５図は走査
用光偏向器として回転多面鏡を用いた本発明の第２実施
態様を示すものである。

走査用光ビーム発生手段１から射出された走査用光ビー
ム２は、補正用光偏向器３を通して、回転多面ｌ！３０
の鏡面３１に入射する。走査用光ビーム２はこの回転多
面鏡３０により点３１ａを偏向点として偏向され、ｆθ
レンズ等の集束レンズ５により集束されて被走査面６上
を矢印へ方向に走査する。

上記偏向点３１ａには位置検出用光ビーム発生手段１０
から射出された位置検出用光ビーム１１が入射される。

この位置検出用光ビーム１１は、前述した実施態様にお
けるのと同様に、第１集束光学系１５を通され上記偏向
点３１ａにおいて偏向され、格子パターン１６を通して
第２集束光学系１９により光ビーム位置検出器２０上に
集束される。

本実施態様装置においても走査用光ビーム２は、回転多
面鏡３０の鏡面３１の面倒れやウオブリングにより、そ
の走査方向と直角な方向にずれることがあるが、このず
れに対応する位置検出用光ビーム１１の偏位が光ビーム
位置検出器２０によって検出され、該偏位を解消するよ
うに補正用光偏向器３が駆動されて上記走査用光ビーム
２のずれが１］ち消される。

なお光ビーム位置検出器としては、前述した半導体装置
検出器等の１次元位置検出器の他、ビジコン、イメージ
センサ−等の２次元位置検出器が使用されてもよい。そ
の場合には、位置検出用光ビームのスポットの偏向方向
位置を検出して、走査用光偏向器の角度位置をめること
ができる。

また光ビーム位置検出器上に位置検出用光ビームを集束
させる集束光学系は、以上説明したようなものに限らず
、その他の公知のものが用いられてもよい。さらに本発
明の光ビーム走査装置は、機械式の光偏向器としてホロ
グラムスキャナを用いて構成することも勿論可能である
。

さらにまた、位置検出用光ビームと走査用光ビームは、
同一の光ビーム発生手段より発せられた光ビームをビー
ム分割器にて分割して得てもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の光ビーム走、査装置は
、機械式の光偏向器の角度位置検出と走査用光ビームの
ずれ補正を、共通の手段によって行ないつるものである
から、小型かつ安価に形成可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施態様装置を示づ概略斜視図、 第２図、第３図はそれぞれ上記実施態様装置の集束光学
系を示す展開平面図、展開側面図、第４図は上記実施態
様装置の電気回路を示タブロック図、 第５図は本発明の第２実ＩＩＭ態様装置を示ず概略斜視
図である。 ２・・・走査用光ビーム　３・・・補正用光偏向器４・
・・ガルバノメータミラー　４ａ、３１ａ・・・偏向点
７・・・走査線　１０・・・位置検出用光ビーム発生手
段１１・・・位置検出用光ビーム　１６・・・格子パタ
ーン１５．１９・・・集束光学系　２０・・・光ビーム
位置検出器２１・・・信号処理回路 ２７・・・補正用光偏向器駆動制御回路３０・・・回転
多面鏡 第１図 第２図 ９ ＠４図 第５図 （自発）手続ネｍ正書 １、事件の表示 特願昭５９−７８２３０号 ２、発明の名称 光ビーム走査装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 任　所　神奈川県南足柄市中沼２１０番地名　称　富士
写真フィルム株式会社 ４、代理人 東京都港区六本木５丁目２番１号 ８、補正の内容 １）明細書第１３頁第２０行 「ずれ補正」を「ずれ量検出」と補正する。 ２）同第１４頁第１行 ［ないうるちのであるから」を「ない、これにより走査
方向のクロック信号を発生すると共に、光ビームの走査
方向と直　。 交する方向のずれを補正しうるものであるから」と補正
する。 ３）図面中筒２図および第３図を添付の通り補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）走査用光ビームを機械式の走査用光偏向器により偏
   向して走査する光ビーム走査装置において、位置検出用
   光ビームを発生し該位置検出用光ビームを、前記走査用
   光ビームの偏向点と略本なる点□を偏向点として偏向さ
   れるように前記走査用光偏向器に入射させる位置検出用
   光ビーム発生手段、偏向された前記位置検出用光ビーム
   を集束させる集束光学系、該位置検出用光ビームの集束
   面に配されこの位置検出用光ビームの集束位置を検出す
   る光ビーム位置検出手段、この光ビーム位置検出手段の
   出力信号を処理して前記走査用光偏向器の角度位置を示
   す角度位置信号と、前記位置検出用光ビームの偏向方向
   と直角な方向の偏位を示す偏位信号とを出力する信号処
   理回路、前記走査用光偏向器に入射する前の前記走査用
   光ビームを、前記走査の際に該走査の方向と直交する向
   きに補正を受け、前記偏位を解消するように前記補正用
   光偏向器を駆動する補正用光偏向器駆動制御手段を備え
   たことを特徴と°す”る光ビーム走査装置。 ２）前記光ビーム位置検出手段が、前記位置検出用光ビ
   ームの偏向面に配され、該光ビームの偏向方向に交互に
   透明部と不透明部とを有する格子バタ」ンと、位置検出
   珀光ビームの偏向方向と直角な方向の偏位を検出する１
   次元位置検出器とから構成され、前記信号処理回路が、
   前記格子パターンによる前記１次元位置検出器の出力の
   周期的変化を検出して前記走査用光偏向器の角度位置を
   検出することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   光ビーム走査装置。