JPS62133416A - 光走査装置の軸ぶれ検出方法および軸ぶれ検出装置 - 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、回転軸を中心として回転または揺動する偏向
面で走査用光ビームを偏向する光走査装置における１回
転軸の軸ぶれを検出する方法と、この方法の実施に直接
使用する装置および偏向器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、ガルバノミラ−、バイモルフミラー、ホロ
グラムスキャナ等の機械式の偏向器を用い、この偏向器
の回転または揺動する偏向面で走査用ビームを偏向させ
る光走査装置がある。この種の装置では、偏向器の回転
軸がその軸受の遊び等により、非定常的・非周期的な軸
ぶれを発生することがある。この軸ぶれは、走査面上で
走査用光ビームの副走査方向の偏位を発生させ１画像情
報の書込み・読出し精度を低下させる。

この軸ぶれによる走査用光ビームの偏位は、偏向器の回
転軸への取付誤差や、偏向面の加工誤差などによる走査
用光ビームの偏位とは異なり、非定常的・非周期的に現
れる。このためこの軸ぶれを実時間で検出して、走査用
光ビームの副走査方向の偏位を補正する必要が生じる。

（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、偏
向器の回転軸の軸ぶれを定量的に実時間で検出する光走
査装置の軸ぶれ検出方法と、この方法の実施に直接使用
する軸ぶれ検出装置および偏向器を提供することを目的
とする。

（発明の構成） 本発明による軸ぶれ検出方法は、回転軸を中心として回
転または揺動する偏向面で走査用光ビームを変更する光
走査装置における回転軸の軸ぶれを検出する方法であっ
て、前記回転軸と同軸の回転面を有する回転面鏡を設け
、少なくとも前記回転軸の方向に広がった検出用光ビー
ムを前記回転面鏡で反射させ、反射せしめられた検出用
光ビームを位置検出器を備えた検出面に集光し、この集
光ビームの検出面における偏位量のうち前記走査用光ビ
ームの偏向点と前記回転軸とを含む偏向点・回転軸面に
平行な成分の大きさから前記回転軸の軸ぶれを検出する
ように構成される。

また本発明の軸ぶれ検出装置は、回転軸を中心として回
転または揺動する偏向器により走査用光ビームを変更す
る光走査装置における回転軸の軸ぶれ検出装置であって
、前記回転軸と同軸の回転面を有する回転面鏡と、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
ムを少なくとも前記回転軸の方向に広がった光ビームと
して前記回転面鏡に入射せしめる第１の光学系と、前記
回転面鏡で反射された検出用光ビームを検出面において
集光して集光ビームとする第２の光学系と、前記検出面
に設けられ、該検出面における前記集光ビームの偏位量
のうち前記走査用光ビームの偏向点と前記回転軸とを含
む偏向点・回転面に平行な成分の大きさを検出する位置
検出器とを備えるように構成される。

さらに本発明の前記方法の実施に直接使用される偏向器
は、回転軸とこの回転軸を中心として回転または揺動す
る偏向面とを有する偏向器において、前記回転軸と同軸
の回転面を有する回転面鏡が一体に形成されたものであ
る。

（実施態様） 以下図面に基づいて、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施態様の斜視図である。

図中符号１は偏向器としての正多角柱状の回転多面鏡で
ある。この回転多面鏡ｌは軸３を中心として回転するが
、この回転多面鏡ｌの下面には円柱鏡２が一体に形成さ
れている。この円柱鏡２の周面は、回転多面鏡１の回転
軸３を中心とする一定半径の円柱反射面４となっている
。５は回転多面鏡ｌを回転するモータである。走査用光
ビーム６は回転多面鏡ｌの偏向面７上の偏向点８で反射
され１回転多面ｔ１１１の回転に伴って走査面９上を走
査する。なお走査面９は光ビーム６の走査に同期して、
光ビーム６の走査方向に直交する方向（副走査方向）に
移動する。

ｌＯは検出用光源であり、半導体レーザ、ガスレーザ、
発光ダイオード、白色光等の独立した光源を用いること
ができる。この光源１０としては、走査用光ビーム６を
光分割器で分割することにより、走査用光ビーム６の光
源（図示せず）を兼用してもよい。

検出用光源から射出される検出用光ビーム１１は、第１
の光学系１２によって少なくとも前記回転軸３方向に広
がった光ビームとして円柱反射面４の反射部１３に導か
れる。この反射部１３で反射された検出用光ビーム１１
は、第２の光学系１４により、位置検出器１６が備えら
れた検出面に集光されて集光ビーム１５が形成される。

この集光ビーム１５の、前記偏向点８と回転軸３とを含
む偏向点・回転軸面に平行な方向の偏位量は１位置検出
器１６によって検出される０位置検出器１６としては、
半導体位置検出器（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　５ｅｎｓｉｔｉ
ｖｅ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ　：　ＰＳＤ　）を用いること
ができる。このＰＳＤは、平板状シリコン半導体の表・
裏にＰ、Ｎ型の抵抗層を形成したもので、光がスポット
状にこの半導体に当たってキ“ヤリャ電子が発生すると
、対向する２つの辺に設けられた電極に光電流が流れ、
両電極と光スポット入射位ととの距離に応じて流れる電
流の差に基づき、入射位置を検出するものである。この
位置検出器１６としては、ＰＳＤのほかに二分割ホトセ
ンサ、ホトダイオードアレイ、イメージセンサ、ビジコ
ン等も使用可能である。

なお反射部１３が、回転軸３と偏向点８とを含む平面（
偏向点・回転軸面）と、円柱鏡２との略交線上にあるの
が望ましい。この時には、走査用光ビーム６の副走査方
向の偏位に最も大きな影響を及ぼす、偏向点８を含む偏
向面７の偏向点・回転軸面に平行な軸ぶれ成分に対し、
検出用光ビーム１１の反射方向が最も大きく変化するか
らである。

前記の光学系１２．１４は例えば第２〜９図に示すよう
に構成することができる。第２．４．６．８図は光学系
１２．１４のそれぞれ異なる実施態様を示す平面図、第
３．５．７，９図はそれぞれ第２．４．６，８図に示さ
れる実施態様の展開側面図である。

第２，３図の実施態様においては、第１の光学系１２Ａ
は、検出用光源１０から射出される検出用光ビーム１１
を、平行光ビームｌｌａに変える球面レンズで構成され
ている。また第２の光学系１４Ａは、円柱反射面４で反
射された検出用光ビームｌｌを、スポット状の集光ビー
ム１５Ａとする２つの直交する円筒レンズ１４ａ、１４
ｂで構成される。この実施態様では、回転軸３の偏向点
・回転軸面に平行な方向の軸ぶれ成分に対しては、集光
ビーム１５Ａは第３図点線で示すように上下方向に移動
する。

第４，５図の実施態様においては、前記第２゜３図のも
のと同じ第１の光学系１１Ａを用い、第２の光学系１４
Ｂのみを１つの円筒レンズで構成して回転軸３に直交す
る線状の集光ビーム１５Ｂを形成する。従ってこの場合
には集光ビーム１５Ｂは常に位置検出器１６を横断し、
偏向点・回転軸面に平行な集光ビーム１５Ｂの偏位量が
・　検出される。

第６．７図の実施態様においては、第１の光学系１２ｃ
は１球面レンズ１２ａと円筒レンズ１２ｂとで構成され
、反射部１３では回転軸３方向の線状の光ビームｌｌｂ
が形成される。また第２の光学系１４Ｃは、反射部１３
で反射された検出用光ビーム１１を回転軸３に直交する
線状の集光ビーム１５Ｇとする円筒レンズで構成される
。従ってこの場合には集光ビーム１５ｃは常に位置検出
器１６を横断し、偏向点・回転軸面に平行な集光ビーム
１５Ｇの偏位量が検出される。

第８．９図の実施態様においては、第１の光学系１２Ｃ
は第６．７図のものと同一に構成され。

第２の光学系１４Ｄが球面レンズ１４ｃと円筒レンズ１
４ｄとで構成される。すなわち反射された検出用光ビー
ム１１は、球面レンズ１４ｃで平面から見て（第８図）
平行な光ビー４１１ｃとされる。また円筒レンズ１４ｄ
はこの平面から見た平行な光ビームｌｉｅを、球面レン
ズ１４’ｃの焦点位置に集束し、この結果集光ビーム１
５０はスポット状となる。

今回転多面鏡ｌの回転軸３が軸ぶれを起こし、偏向点８
を含む偏向面７が偏向点拳回転軸面上で角度α倒れると
、この偏向点８で反射された走査用光ビーム６は副走査
方向に２ｄだけ偏位する。

この時、反射部１３が偏向点・回転軸面に平行な面上で
α倒れるので、検出用光ビーム１１もこの面上で２αだ
け振られる。この変化は位置検出器１６で検出される。

すなわち位置検出器１６の出力の変化から、回転軸３の
偏向点・回転軸面方向への軸ぶれ量を検出することがで
きる。

このようにして求めた軸ぶれ量は、例えば走査用光ビー
ム６の光路途中に設けた補正用光偏向器（図示せず）に
帰還され、走査用光ビーム６を副走査方向に偏向させて
軸ぶれによる走査線のむらを実時間で補正することがで
きる。なおこの場合補正用光偏向器としては音響光学的
偏向器、ガルバノミラ−などが用いられる。

以上説明した実施態様では、検出用光ビームを反射させ
るための回転面鏡として円柱鏡２が用いられているが、
回転面鏡はこれに限られるものではなく、偏向器の回転
軸と同軸の回転面を有するものであればいかなる形状の
ものであってもよく、例えば円柱鏡以外の具体例として
円錐鏡が上げられる。また、回転面鏡は上述の実施態様
における円柱鏡のようにその表面（外面）で検出用光ビ
ームを反射するものに限られるものではなく、その内面
で検出用光ビームを反射するようなものであってもよい
。

また、以上説明した実施態様においては、回転面鏡であ
る円柱鏡２は回転多面鏡ｌと一体に設けられているが、
円柱鏡２は回転軸３と一体に設けられてもよく、また回
転軸３および回転多面鏡１と一体に設けられてもよい、
このように、本発明において偏向器と一体に形成される
回転面鏡は、その回転面が偏向器の回転軸と同軸である
という条件が満たされる限り、その形成場所に制限はな
い。

さらに以上説明した実施態様では偏向器として回転多面
鏡１を用いているが、本発明ではガルバノミラ−、バイ
モルフミラー、ホログラムスキャナ等からなる偏向器を
用いることもできる。特にガルバノミラ−やバイモルフ
ミラーなどの揺動する反射鏡を用いる場合には、本発明
における回転面鏡の一部のみを切欠いて用いることもで
き、このようなものも本発明は含む。

（発明の効果） 本発明は以上のように、偏向器の回転軸と同軸の回転面
を持つ回転面鏡を偏向器に固定し、この回転面鏡で反射
された検出用光ビームの偏向点・回転軸面に平行な方向
の偏位を検出するから、この偏位から逆に偏向面、偏向
器の倒れ量、すなわち回転軸の偏向点番回転軸面に平行
な軸ぶれ成分を正確に検出できる。従ってこの結果に基
づいて走査用光ビームを副走査方向に偏向させるなどに
より、走査用光ビームの軸ぶれによる副走査方向の走査
線むらを実時間で補正することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様を示す斜視図、第２〜９図
は第１．第２の光学系の種々の実施態様を示す図である
。 ｌ・・・偏向器としての回転多面鏡、２・・・円柱鏡、
３・・・回転軸、　　　　　　４・・・円柱反射面、６
・・・走査用光ビーム、　　７・・・偏向面、８・・・
偏向点、　　　　　　ｌＯ・・・検出用光源、１１・・
・検出用光ビーム、１２・・・第１の光学系、１３・・
・反射部、　　　　　　１４・・・第２の光学系、１５
・・・集光ビーム、　　　１６・・・位置検出器。 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　（２） 第　４　図 第　５　図 第　６　図 第　７　図 ｔＣ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転軸を中心として回転または揺動する偏向面で
   走査用光ビームを偏向する光走査装置における回転軸の
   軸ぶれを検出する方法であって、前記回転軸と同軸の回
   転面を有する回転面鏡を設け、少なくとも前記回転軸の
   方向に広がった検出用光ビームを前記回転面鏡で反射さ
   せ、反射せしめられた検出用光ビームを位置検出器を備
   えた検出面に集光し、この集光ビームの検出面における
   偏位量のうち前記走査用光ビームの偏向点と前記回転軸
   とを含む偏向点、回転軸面に平行な成分の大きさから前
   記回転軸の軸ぶれを検出することを特徴とする光走査装
   置の軸ぶれ検出方法。
2. （２）前記検出用光ビームを、前記回転面鏡上の、該回
   転面鏡と、前記回転軸と前記偏向面上の走査用光ビーム
   偏向点とを含む平面との略交線上に入射せしめることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光走査装置の軸
   ぶれ検出方法。
3. （３）前記走査用光ビームを光分割器で分割することに
   よって前記検出用光ビームを得ることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項もしくは第２項記載の光走査装置の軸
   ぶれ検出方法。
4. （４）回転軸を中心として回転または揺動する偏向器に
   より走査用光ビームを変更する光走査装置における回転
   軸の軸ぶれ検出装置であって、前記回転軸と同軸の回転
   面を有する回転面鏡と、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なくとも前記回転軸
   の方向に広がった光ビームとして前記回転面鏡に入射せ
   しめる第１の光学系と、前記回転面鏡で反射された検出
   用光ビームを検出面において集光して集光ビームとする
   第２の光学系と、前記検出面に設けられ、該検出面にお
   ける前記集光ビームの偏位量のうち前記走査用光ビーム
   の偏向点と前記回転軸とを含む偏向点・回転面に平行な
   成分の大きさを検出する位置検出器とを備えることを特
   徴とする光走査装置の軸ぶれ検出装置。
5. （５）前記検出用光ビームが反射せしめられる前記回転
   面鏡上の反射部が、該回転面鏡と、前記回転軸と前記走
   査用光ビームの偏向点とを含む平面との略交線上にある
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の光走査装
   置の軸ぶれ検出装置。
6. （６）前記偏向器は回転多面鏡で形成され、前記回転面
   鏡はこの回転多面鏡の一端に一体に形成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第４項または第５項記載の
   光走査装置の軸ぶれ検出装置。
7. （７）前記第１の光学系は、前記検出用光源から射出さ
   れる検出用光ビームを平行光ビームに変える球面レンズ
   で形成されている特徴とする特許請求の範囲第４項また
   は第５項または第６項記載の光走査装置の軸ぶれ検出装
   置。
8. （８）前記第２の光学系は、前記回転面鏡で反射された
   検出用光ビームをスポット状の集光ビームに集光する２
   つの円筒レンズで形成されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第７項記載の光走査装置の軸ぶれ検出装置。
9. （９）前記第２の光学系は、前記回転面鏡で反射された
   検出用光ビームを前記回転軸に略直交する線状の集光ビ
   ームに集光する円筒レンズで形成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第７項記載の光走査装置の軸ぶれ
   検出装置。
10. （１０）前記第１の光学系は、前記検出用光源から射出
    される検出用光ビームを前記回転面鏡の反射部で前記回
    転軸方向の線状の光ビームにする球面レンズおよび円筒
    レンズで形成されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第４項ないし第６項のいずれかの項記載の光走査装置
    の軸ぶれ検出装置。
11. （１１）前記第２の光学系は、前記回転面鏡で反射され
    た検出用光ビームを前記回転軸に略直交する線状の集光
    ビームに集光する円筒レンズで形成されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第１０項記載の光走査装置の軸
    ぶれ検出装置。
12. （１２）前記第２の光学系は、前記回転面鏡で反射され
    た検出用光ビームをスポット状の集光ビームに集光する
    球面レンズおよび円筒レンズで形成されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第１０項記載の光走査装置の軸
    ぶれ検出装置。
13. （１３）前記位置検出器が半導体位置検出器であること
    特徴とする特許請求の範囲第４項ないし第１２項のいず
    れかの項記載の光走査装置の軸ぶれ検出装置。
14. （１４）回転軸と、この回転軸を中心として回転または
    揺動する偏向面とを有する偏向器において、前記回転軸
    と同軸の回転面を有する回転面鏡が一体に形成されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲１項記載の方法の実
    施に使用する偏向器。