JPS6138922A

JPS6138922A - 光ビ−ム走査装置

Info

Publication number: JPS6138922A
Application number: JP15904984A
Authority: JP
Inventors: Masaru Noguchi; 勝野口
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1984-07-31
Filing date: 1984-07-31
Publication date: 1986-02-25
Also published as: JPH0544646B2

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１機械式走査用偏向器の反射面の変動により発
生する走査線の歪みを、補正用光偏向器により実時間で
補正す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従来技術）回転多面鏡、ガルバノメータ鏡、ホログラムスキャナー
等のへ械式の走査用偏向器を用いた光ビーム走査装置で
は２反射面の倒れやウオブリングにより走査光スポット
がその走査方向に直交する方向に偏位して走査線に歪み
が発生する。このような走査線の歪み？補正する方法と
して、光学的方法と、補正用光偏向器を用いる方法とが
ある。

光学的方法の１つとして、走査用ビームを９回転多面鏡
の反射面上に回転方向と平行な線像として結像させ、こ
の反射光を再び光スポットに戻すように、一対のアナ王
ルフイツクな光学系を用いる方法がある（特公昭５２−
２８６６６号）。しかしながらこの方法は光学系の調整
が難しく、また回転鏡の反射偏向点が反射面の回転角度
によって変化するので反射面上に常時線像の焦点を一致
させることが不可能となり、この結果発生する反射面上
の線像の広がりが、走査線の歪みを残留させまた走査ス
ポットをぼけさせるという問題があった。

また回転多面鏡の反射面に、互いに交わる２枚の反射鏡
をその稜線が回転軸に直交するように配設し９反射面で
偏向された光ビームを両度射鏡により再度反射面に入射
させる方法が提案されている（米国特許第３８９７１３
２号明細書）。しかしながらこの場合、最終的に射出さ
れる光ビームは回転軸に非垂直な曲面上を走査すること
になり。

走査線が湾曲するという問題があった。また反射面に近
接して反射鏡があるため、集束レンズが多面鏡から遠く
なり、大口径の集束レンズが必要になるという問題があ
った。

一方補正用光偏向器を用いる方法としては１回転多面鏡
の各反射面による走査歪みの補正情報を予め記憶してお
き、多面鏡の回転に同期して順次この補正情報を読出し
て補正用光偏向器を駆動する方法がある（特開昭４７−
３３６４２号）。しかしながらこの方法では、熱変形な
どの経済的な要因による走査誤差は全く補正できないと
いう問題がある。

また走査線の始点で、あるいは始点と終点で走査線の誤
差を検出し、有効走査領域に走査ビームが入るまでの間
に走査線の変動を補正用光偏向器で補正する方法がある
（特開昭５３−１４６６４３号）。しかしながらこの方
法では一走査線内で発生する誤差１例えば回転軸の軸ぶ
れや各反射面の面だれ量が異なることによる誤差が走査
線ごとに変化して、走査線に非宇常的なうねりを発生す
る場合には補正できないという問題があった。

そこで走査ビームの一部を光分割器（ハーフミラ−など
）で分け、この分割した光ビームの変位ご走査線方向に
長い位置検出用の光電変換器で検出し、実時間で補正用
光偏向器を駆動して走査線歪みを補正することが考えら
れた（実開昭５３−１１１７４５号）。しかしながらこ
の方法では。

光学系が複雑で大型化するという側照がある。またこの
時には光電変換器は走査線程変の長いものが必要で、こ
のような大型の光電変換器は実際には入手が殆ど不可能
であるばかりが、応答性およびＳ／Ｎが悪くなり、走査
線の誤差を十分に補正することができないという問題が
あった。

（発明の目的）本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、走
査線の歪みを実時間で検出して補正するにもかかわらず
、光学系が簡単かつ小型になり。

また小型で応答性およびＳ／Ｎの良い位置検出器を用い
ることができる光ビーム走査装置を提供することを目的
とする。

（発明の構成）本発明のこの目的は、走査用光ビームを機械式の走査用
光偏向器により走査する光ビーム走査装置において、検
出用光ビームを射出する検出用光源と、前記検出用光ビ
ームを少くとも走査方向に直交する方向に広がりを持つ
光ビームとして前記走査用光偏向器に導く第１の検出用
ビーム整形光学系と、前記走査用光偏向器により偏向さ
れた前記検出用光ビーム？その走査方向には静止しかつ
走査に直交する方向には集束した集束像にする第２の検
出用ビーム整形光学系と、前記集束像の走査方向に直交
する偏位を検出する位置検出器と。

前記走査用光ビームの光路途中に設けられ前記位置検出
器の出力に基づいて前記走査用光ビームなその走査方向
に直交する方向に（２）向させる補正用光偏向器とを備
えることを特徴とする光ビーム走査装置によって達成さ
れる。

（実施態様）以下図面に基づいて１本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の光ビーム走査装置の一実施態様な示す
斜視図、第２図および第３図はそれぞれ第１図に示され
る実施態様における走査方向に直交する方向への反射面
の倒れ量を検出する光学系を示す平面図およびその展開
正面図である。第１図で符号ｌはレーザなどの走査用光
源であり、この光源ｌから射出される走査用光ビーム２
は、補正用光偏向器３を通って回転多面鏡４の反射面５
に入射する。光ビーム２は、この反射面５上の偏向点６
で反射され、ｆθレンズなどの集束レンズ７を通って走
査線８上を走査する。光源１としては、半導体レーザ、
ガスレーザ、発光ダイオードなどが使用される。補正用
光偏向器３としては。

超音波光偏向器（音響光学的偏向器、ＡＯＤ）。

電気光学的光偏向器（ＥＯＤ）、ガルバノメータ鏡、電
歪素子に反射鏡やレンズを付けたもの等が使用できる。

ｉｏは検出用光ビーム１１を射出する検出用光源であり
、半導体レーザ、発光ダイオード、ガスレーザ、一般の
白色光源等が使用できる。また専用の検出用光源を設け
ることなく、走査用光源１から射出した走査用光ビーム
２の一部を、補正用光偏向器３に入射する以前にとり出
し、検出用光ビーム１１として用いることも可能である
。この検出用光ビーム１１は１例えばコリメータ１２と
凸面シリンドリカルレンズ１３とからなる第１の検出用
ビーム整形光学系１４により、多面鏡４の反射面５に導
かれ、偏向点６に重なる線像１５となる。この線像１５
は多面鏡４の回転軸に平行であり、走査用光ビーム２の
走査方向と直交する方向に長い。

この線像１５は反射面５で反射され１球面凸レンズ１６
と凹面シリンドリカルレンズ１７とで構成される第２の
検出用ビーム整形光学系１８に入り、スポット状の集束
像２ｏになる。

今１回転多面鏡４の反射面５が第２図で点線位置に回転
すると、検出用光ビーム１１は点線の光路により光学系
１８を通って結像するから、この第２図上では集束像２
０は殆ど移動しない。反射面５が走査方向に直交する方
向に傾くと９反射面５で反射された検査用光ビーム１１
は第３図に点線で示すように光学系１８ご通り、集束像
２ｏは走査方向と直交する方向に移動する。

このスポット状の集束像２ｏの位置は位置検出器２１で
検出される。この位置検出器２１が検出した集束像２０
の移動量は１反射面５の走査方向に直交する方向への倒
れ量に対応している。従ってこの検出器２１の出力を、
制御駆動部２２において所定の増幅特性に従って増幅し
、補正用光偏向器３を駆動して走査用光ビーム２′？ｉ
：走査方向に直交する方向に偏向させれば、走査用光ビ
ーム２の走査線８上での変動は打消すことができる。

ここに位置検出器２１には、半導体装置検出器。

二分割ホトダイオード、ダイオードアレイ、イメージセ
ンサ、ビジコンなど１種々のものが使用できることは勿
論である。

第４図は本発明の光ビーム走査装置の別の実施態様を示
す斜視図、第５図は第４図における実施態様における反
射面の倒れ量を検出する光学系の側面図である。この実
施態様では、直線偏光かつ一定波長の検出用光ビーム１
１を出力するレーザが光源１０に用いられる。３０は偏
光プリズム。

３１はλ／４板である。光源１０はその偏光方向が偏光
プリズム３０の透過方向に位置合わせされる。

従って光源１０の光ビーム１１は、第１の光学系１４．
［光プリズム３０を通り、λ／４板３１によって円部光
に変えられて反射面５上で線像１５となる。反射面５で
反射された光ビーム１１はλ／４板３１で再び位相が変
えられ、もとの直線偏光とは９０°異なる直線偏光とな
り、偏光プリズム３０により分離される。この分離され
た光ビーム１１は、第２の光学系１８Ｆ通り位置検出器
２１上でスポット状の集束像２０に結像される。なお第
４，５図では第１〜３図と同一部分に同一符号を付した
のでその説明は繰り返さない。

この実施態様によれば、検出用の光源１０．光学系１４
．１８．偏光プリズム３０．λ／４板３１゜位置検出器
２１を一体化し、１つのケースに収容してユニット化で
きるから、高精度な検出が可能になる。

第６図は本発明の光ビーム走査装置のさらに別の実施態
様を示す斜視図である。この実施態様は。

走査用光ビームにホログラムスキャナ４０を用いたもの
である。すなわちモータ４１で回転されるホログラム板
４２には、レーザ光源１から射出される走査用光ビーム
２を走査線８に沿って回折する透過型ホログラム回折格
子が多数固定されている。すなわち本実施態様のホログ
ラム回折格子は。

前記第１〜５図の実施態様における反射面５の作用分持
っている。検出用光源１０にはレーザが用いられ、この
光源１０が射出する検出用光ビーム１１は第１の光学系
１４を通って、走査用光ビーム２の偏向点６に重なる線
像１５となる。この線像１５が、走査線８に直交するこ
とは前記各実施態様と同じである。検出用光ビーム１１
は走査用光ビーム２と異なる方向からホログラム板４２
に入射され、その回折光は第２の光学系１８を通って位
置検出器２１上に光スポットを形成する。なお検出用光
源１０のレーザ光の波長を、走査用光源ｌのレーザ光の
波長より短かく設定しておけば。

検出用光ビーム１１のホログラム板４２による回折光は
、その偏向角度範囲が小さくなる。従って第２の光学系
１８が小型化でき好ましい。また本実１ｍＭ様では、デ
ィスク型のホログラムスキャナーを用いた光ビーム走査
において原理的に発生する走査線の弓形化（ｂｏｗ）’
Ｅも併せ補正することができ、好都合である。

以上の各実施態様では、第１の検出用ビーム整形光学系
１４は反射面５に走査方向に直交する線像１５を形成す
るが１本発明においては反射面５で少なくとも走査方向
に直交する方向に広がりを持つ光ビームに形成する機能
を持つものであれば第１の検出用ビーム整形光学系とし
て使用できる。

また第２の検出用ビーム整形光学系は、前記実施態様の
ようにスポット状の集束像２０を形成するものに限られ
ず、走査方向には静止しかつ走査に直交する方向には集
束する集束像を形成するものであれば足りる。すなわち
この第２の検出用ビーム整形光学系は、走査方向に平行
な面内では反射面５と位置検出器２１とが共役の関係に
なるような光学系であればよい。

第７図はこのような条件を満たす検出用光学系のさらに
別の実施態様の走査方向に垂直な方向から見た平面図、
第８図は同じく走査方向に平行な方向から見た側面図で
ある。この実施態様では検出用光源１０から出た検出用
光ビーム１１をフリメータ１２で平行ビームとして反射
面５に入射させる。すなわち第１の検出用ビーム整形光
学系１４Ａはこのコリメータ１２のみで形成される。

第２の検出用ビーム整形光学系１８Ａは１例えば球面凸
レンズ１６Ａと凹面シリンドリカルレンズ１７Ａとから
なり１反射面５と位置検出器２１とを走査に平行な面内
で共役の関係に結ぶと共に。

走査に直交する方向においては検出用光ビームＰ位置検
出器２１上に集束する作用をもつ。

従ってこの実施態様によれば集束像２ＯＡは走査方向に
長く位置検出器２１を横断する線像となり、この線像は
反射面５に倒れがあると第８図に点線で示す光路によっ
て走査に直交する方向に移動する。

なお１以上の各実１Ｍ態様では、第１の検出用ビーム整
形光学系１４，１４Ａにコリメータ１２Ｆ用い、平行ビ
ームとして反射面５に導く。しかしながら１本発明はこ
の反射面５への入射ビームは平行ビームでなくても、第
２の検出用ビーム整形光学系において反射面５と位置検
出器２１とを走査に平行な面上で共役の関係に保つこと
は可能であり２本発明はこのようなものも含む。

、また反射面５に平行ビームを導く場合において。

第８図に示すように検出すべき最小の光ビームのふれを
Δθ、第２の検出用ビーム整形光学系１８Ａの走査面に
垂直な面内での総合焦点距離をｆとすると１位置検出器
２１上での集束像２４Ａの移動量Δｙは。

Δｙ＝ｆ　　ｔａｎΔθ となる。従ってこの式で求められるΔｙが１位置検出器
２１の検出分解能以上、好ましくは２〜３倍以上になる
ように総合焦点距離を選択しておく必要がある。

本発明における走査用光（社）内器は、前記各実施態様
で用いた回転多面鏡４．ホログラムスキャナ４０に限定
されるものではなく、ガルバノメータ鏡など他の方式の
ものであってもよく１反射面を機械的に回転、揺動など
させて走査用光ビームを偏向させるものであればよい。

特にガルバノメータ鏡を用いる場合には９反射面に対し
て検出用光ビームを走査用光ビームとは逆の面に入射さ
せてもよい。この場合、検出用光ビームは走査用光ビー
ムの偏向点と実質的に等価な位置に入射させれ　４゜ば
よい。また補正用光偏向器３は、偏向点５と走査線８と
の間に配設してもよい。

（発明の効果）本発明は以上のように、検出用光ビームを少くとも走査
に直交する方向に広がりを持つ光ビームとして偏向点に
導き、□□□向されたこの検出用光ビームを走査に平行
な方向には静止しかつ走査に直交する方向には集束する
集束像とし、この集束像の移動を検出して補正用光偏向
器を駆動する。従って走査用光ビームのふれを実時間で
補正することが可能になると共に、使用する光学系を簡
単かつ小型化することが可能になる。特に集束像は走査
方向に直交する方向だけで移動し、走査方向には殆ど移
動しないから、小型の位置検出器の使用が可能になり、
この位置検出器の応答性およびＳ／Ｎ　も十分に良いも
のとなる。このため走査用光ビームの走査速度に対して
、十分速く走査用光ビームに補正を加えることが可能で
、直線性が良く高精変な走査を安定して行わせることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ビーム走査装置の一実施態様の斜視
図、第２図および第３図はそれぞれ第１図に示される実
施態様における反射面の倒れ量を検出する光学系を示す
平面図および展開正面図。第４図および第５図は本発明の光ビーム走査装置の別の
実施態様の斜視図およびその反射面倒れ量検出のための
光学系の側面図、第６図は本発明の光ビーム走査装置の
さらに別の実施態様の斜視図。第７図は反射面の倒れ量を検出するさらに別の実施例の
平面図、第８図は同じく側面図である。２・・・走査用光ビーム、　３・・・補正用光偏向器。４・・・回転多面鏡、　　５・・反射面、　　１１・・
・検出用光ビーム、　　　１４．１４Ａ・・・第１の検
出用ビーム整形光学系、　　　１８，１８Ａ・・第２の
検出用ビーム整形光学系、　　２０．２ＯＡ・・・集束
像、２１・・・位置検出器、　４０・・ホログラムスキ
ャナ。特許出願人　富士写真フィルム株式会社代理人　弁理士
　　山　　１）　文　　雄第１図第２図第３図ｎ７４　　　　　。第４図第６図 −ｅ’１第７図ｆ第６図］ −ｒｒう手続補正書く自発〉昭和５９年１０月１１日

Claims

【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
走査する光ビーム走査装置において、検出用光ビームを射出する検出用光源と、前記検出用光
ビームを少くとも走査方向に直交する方向に広がりを持
つ光ビームとして前記走査用光偏向器に導く第１の検出
用ビーム整形光学系と、前記走査用光偏向器により偏向
された前記検出用光ビームをその走査方向には静止しか
つ走査に直交する方向には集束した集束像にする第２の
検出用ビーム整形光学系と、前記集束像の走査方向に直
交する偏位を検出する位置検出器と、前記走査用光ビー
ムの光路途中に設けられ前記位置検出器の出力に基づい
て前記走査用光ビームをその走査方向に直交する方向に
偏向させる補正用光偏向器とを備えることを特徴とする
光ビーム走査装置。
（２）検出用光ビームは、走査用光ビームから分割され
、走査用光源が検出用光源を兼ねる特許請求の範囲第１
項記載の光ビーム走査装置。
（３）第１の検出用ビーム整形光学系はコリメータと凸
面シリンドリカルレンズとで構成され、反射面上に走査
方向に直交する線像を形成する特許請求の範囲第１項記
載の光ビーム走査装置。
（４）第１の検出用ビーム整形光学系はコリメータで形
成されている特許請求の範囲第１項記載の光ビーム走査
装置。
（５）第２の検出用ビーム整形光学系は球面凸レンズと
凹面シリンドリカルレンズとで構成される特許請求の範
囲第３項または第４項記載の光ビーム走査装置。