JPS6336219A - 光偏向装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーリ′ビーム等の光を回転多面鏡により反射
させて表示面上を走査することにより、画像等を表示す
るようにした表示装置に用いて好適な光偏向装置に関す
るものである。

〔発明の概要〕

本発明は光偏向装置において、回転子ｒｆ＋ｉ鏡の各反
射面の面倒れ量を検出して各反則面別に記す、ａシ、こ
れを順次に読み出して各面倒れ鼠に応じた面倒れ補正制
御を行うようにしたごとにより、制？）ｔｌループに特
に広域特性を要求されることのない旧つ外乱に強い而倒
れ補正制御回路を得ることができるものである。

〔従来の技術〕

従来より第９図に示すような回転多面鏡１を用いた光偏
向装置が知られている。

第９図において、例えば半導体レージ′から成る光源２
から発射されたレーザビー１、等の光１２ばコリメータ
レンズ３により平行光線に変換された後、回転多面鏡１
で反射される。この回転多面鏡１は複数の反射面（図示
では５個の反則面）ｌａを有し、矢印Ａ方向に回転して
光りを各反射面１ａで反射させることにより、この光り
を水平方向に走査させる。この回転多面鏡１で反射され
た光りは、結像レンズ４を通じて面倒れ量検出器５及び
回転ドラム６の表示面６ａ上を矢印Ｂ方向に水平走査す
る。この回転ドラム６は矢印Ｃ方向に回転しており、こ
の回転によって上記Ｂ方向の主走査に対して乗用方向の
副走査を行うようにしている。

上記構成によれば、表示面６ａ上に光走査線７が−１−
記事直方向に平行に順次に描かれる。従って、上記光源
２からの光りを画像情報に応じて変調することにより、
表示面６ａに画像を表示することができる。

尚、この第９図の例は、光源２として半導体レーザのよ
うに点光源から光りが拡散するものを用いた場合を示し
たが、光源２に例えばＨｅ−Ｎｅレーザ等のような平行
光線を発射するものを用いた場合は、光′ｔＸ２とコリ
メータレンズ３との間に集光レンズが配される。上述し
た光偏向装置は、例えばレーザプリンタ等の記録装置に
用いられている。

上記光偏向装置においては、回転多面鏡１の反射面１ａ
の面倒れに起因する走査線ピッチむらの問題がある。

第１０図は反射面１ａの面倒れにより走査線にピッチむ
らが生じることを示す。

第１０図において、回転軸８を中心に回転する回転多面
鏡ｌの反射面１ａが、実線で示すように回転軸８と平行
である場合は、ａ点に配された光源２からの光りはａ点
−す点−０点の光路を進み、表示面６ａの正規の位置で
あるＣ点に到達する。

上記反射面１ａが仮想線で示すように回転軸８に対して
面倒れ角φだＬＪ傾いている場合は、光りはａ点＝ｂ点
−６点の光路を進むため、正規の位置Ｃ点より２φに応
じた距離だけずれた位置ｄ点に到達する。このずれが第
９図において走査線７のピッチむらとなって表われる。

このような反射面ｌａの面倒れ角φの許容値は一般に５
秒以内と言われている。回転多面鏡Ｉの複数の反射面１
ａに対して夫々上記許容値以内の精度を得るためには、
鏡面に対する極めて高度な加工精度を要求され、このた
め製造コストが非常に高くなる。

従って、加工精度の面から面倒れを除去することば実際
には殆んど不可能であり、このため従来では面倒れをあ
る程度許容してこれを補正する方法が採られており、従
来より種々の面倒れ補正に関する提案が成されている。

例えば第９図におりる面倒れ量検出器５により検出され
た面倒れ量に応じて、光路中に設けたガルバノミラ−等
の制御ミラーを微小に動かすことにより、光路を制御す
るようにした装置が、特開昭５８−１００１１８号公報
、特開昭５８−２２１８２２号公報及び実開昭５９−１
０１２１９号公報等に開示されている。

また音響光学素子のキャリア周波数を面倒れ量に応じて
制御することにより、偏光を制御するようにした装置が
、特開昭５６−１０７２１．２号公報Ｇこ開示されてい
る。

このような従来の技術では、何れの場合も面倒れ量検出
器５により検出された回転多面鏡１の複数の反射面１ａ
に対する各面倒れ量に応じて共通の一つのサーボループ
を用いて、面倒れ補正のための制御を行うようにしてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したように従来例では、各反射面１ａに対する面倒
れ補正を共通の一つのサーボループにより行うようにし
ているので、広帯域のサーボ特性を要求され、このため
、サーボゲインを充分に大きくすることができない。ま
た外乱等のノイスに弱く、一旦外乱があると安定状態に
回復するまでに時間がかかると云う問題を生じていた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、回転多面鏡の各反射面の面倒れ量を
検出する検出手段と、上記検出手段から得られる面倒れ
量を各反射面別に記憶する記憶手段とを設けている。

〔作用〕

上記記憶手段から順次読み出される面倒れ量に基づいて
面倒れ補正制御を行うことにより、共通のサーボ系を用
いても特に広帯域特性を要求されることがなく、また外
乱に対しても回復を速くすることができる。

〔実施例〕

第１図において、例えばＣＣＤラインセンサから成る面
倒れ量検出器５はクロック発生器２１から得られるクロ
ックパルスにより駆動される。このクロックパルスばま
たカウンタ２２でカウントされる。上記検出器５から得
られる第８図のような検出信号ば、コンパレータ２３に
おいて基準レヘルＶＳＩと比較される。この比較信号は
ランチ回路２４に加えられてカウンタ２２のカウント値
をラッチする。このカウンタ２２は検出器５の検出信号
でリセットされることにより、そのときのカウント値が
ランチ回路２４に送られてラッチされる。このカウント
値は第８図のＴ１、Ｔ２、Ｔ３と対応する面倒れ量を表
わすものとなる。またこの面倒れ量は回転多面鏡１の各
反射面１ａについて夫々得られるものである。

」１記うソ千回路２４の出力側にはスイッチ３゜の接点
ａを介して反則面１ａの個数（実施例では５個）と同数
のメモリ３１．３２．３３．３４．３５が直列に接続さ
れている。その最終段のメモリ３５の出力側はスイッチ
３ｏの接点すに接続されると共に、スイッチ３６を介し
て１〕／Ａ変喚器２５の入力側に接続されている。スイ
ッチ３ｏ、３６は互いに連動されていて、スイッチ３ｏ
が接点ａに閉じるときスイッチ３６がＯＦＦとなり、ス
イッチ３０が接点すに閉じるときスイッチ３６がＯＮと
なるように成されている。

例えばレーザプリンタ等の場合は、電源スィッチを投入
すると、回転多面鏡１が回転してプリント待機状態とな
り、このプリント待機状態でプリント釦を押すことによ
りプリント動作が開始されるように成されている。

上記プリント待機状態にあるときは、スイッチ３０が接
点ａに閉じスイッチ３６がＯＦＦとなっている。この状
態では回転多面鏡１が回転しており、このため検出器５
により５個の反則面１ａについて夫々面倒れ量が検出さ
れる。この検出された面倒れ量はカウンタ２２で前述し
たように測定され、スイッチ３０を通じてメモリ３１〜
３５に順次転送されていく。そして最終的にメモリ３１
〜３５には５個の反射面１ａに対する面倒れ補正のため
のデータが夫々書き込まれる。そこでプリン１へ釦を押
すと、スイッチ３０が接点すに切換わると共にスイッチ
３６がＯＮとなる。

この結果、先ずメモリ３５が読み出され、読み出された
データがスイッチ３６を通じてＤ／Ａ変換器２５に加え
られることにより、対応する反射面１ａに対する面倒れ
補正が行われる。これと共に上記読み出されたデータは
スイッチ３０を介してメモリ３１に再び書き込まれる。

従って、メモリ３１〜３４のデータは順次転送される。

この結果、メモリ３５より、５個の反則面１ａの面倒れ
量を示すデータが順次読み出されてＤ／Ａ変換器２５に
加えられる。このＤ／Ａ変換器２５から得られるアナロ
グ電圧は、コンバーレータ２６において基準レベル■３
□と比較される。これにより、このコンパレータ２６よ
り而倒れ量に応じた制御電圧が得られる。この制御電圧
はアンプ２７を通じて補正機構駆動装置１１に供給され
る。ごれによって補正機構が制御されて各反則面１ａに
対する面倒れ補正を行うことができる。

尚、第１図においては１．ラインセンリ−から成る検出
器５に代えて、従来公知の而倒れ量検出器５を用いるこ
ともできる。また−１−記補正機構としては、従来公知
の例えばガルバノミラ−等の制御ミラーや前述した音響
光学素子あるいは後述するレンス駆動装置等を用いるこ
とができる。

上述のように本実施例においては、動作開始直前の面倒
れ量を先ず検出してこれを記１．ａシ、次にこの記憶さ
れた面倒れ量を補正データとして一義的に補正を行うよ
うにしている。このため外乱があっても一時的にザーポ
動作が乱されるだけで直ぐに回復することができる。ま
た特に広帯域である必要がないので、小さな制御電圧で
補正を行うことができる。さらに動作開始直前の状態に
応じた補正が行われるので、経時変化等があった場合に
対処することができる。

前述したように従来のサーボ回路では、回転多面鏡ｌの
複数個の反射面１ａに対する面倒れ補正を共通の一つの
サーボループにより行うようにしている。このようなサ
ーボ方式では回転多面鏡１の回転に応じて次々に変化す
る各反射面１ａに対する補正データに追従して補正を行
わなければならない。このためにはサーボゲインを高く
して応答を速くする必要があるが、サーボゲインを高く
すると、サーボ系が不安定となり、場合によっては発振
を起すことがある。この対策としてサーボループに位相
補償回路を設けてサーボ系を安定化することが考えられ
る。

しかしながら位相補償回路はコンデンサと抵抗を含むた
め時定数を持っており、この時定数が回転多面鏡１の各
反射面１ａの切換り時間より大きいと応答性が悪くなり
、各反射面１ａの補正データに追従した補正を行うこと
が困難となって来る。

第２図は上記の問題を解決するためのサーボ回路の第２
の実施例を示すもので、第１図と対応する部分には同一
符号が付されている。

第２図において、コンパレータ２６から各反射面１ａに
対応して得られる補正信号は、スイッチ回路４１の、回
転多面鏡１の回転と同期して切換えられるスイッチ４１
．〜４１５を介して積分器４２１〜４２．に順次に加え
られて各反射面１ａ別に積分される。これらの積分出力
は位相補償回路４３．〜４３５で位相補償された後、ス
イッチ回路４４の、回転多面鏡１の回転と同期して切換
えられるスイッチ４４１〜４４５を介して順次に取り出
される。この取り出された電圧は、各反射面１ａに対応
した制御電圧となっており、この制御電圧はアンプ２７
を通じて補正機構駆動装置１１を制御する。尚、カウン
タ４５は検出器５の出力をカウントし、このカウント値
に応じて上記スイッチ回路４１．４４の各反射面１ａと
対応するスイッチ４１．〜４１５．４４．〜４４５を回
転多面鏡１の回転と同期して切換える。

上記構成及び動作によれば、スイッチ４１により各反射
面１ａ別に得られる補正信号を夫々積分して充分に安定
化した後、各反射面１ａ別に位相補償しているので、積
分器４２１〜４２５及び位相補償回路４３．〜４３４の
時定数を大きくしても相互に干渉することがない。従っ
て、サーボゲインを高くして応答性を高めながらサーボ
系の安定化を図ることができる。

尚、この第２の実施例によるサーボ回路は光偏向装置に
用いた場合であるが、本実施例の考え方は他の分野にお
けるサーボ回路にも適用することができる。例えば、複
数の同質の制御対象を共通のエラー検出器から得られる
検出信号に基いて制御する場合に、サーボ系の一部にス
イッチ、積分器、位相補償回路等を制御対象の数だけ設
け、サーボ系の他の部分を共通にするように成すことが
できる。

次に面倒れ補正を行う方法について第３図と共に原理的
に説明する。尚、第３図においては第１０図と対応する
部分には同一符号が付されている。

第３図において、光源２を正規の位置ａ点からΔｌだけ
光軸９に対して垂直方向に移動させてａ′点に配する。

反射面１ａが面倒れ角φだけ傾いていたとすると、ａ′
点からの光りはａ′点→ｄ点−０点の光路を進み、正規
の位置Ｃ点に到達することになる。

このように光源２を予め面倒れ角φに応じた距離Δρだ
け光軸９に対して垂直方向に移動させておくことにより
、走査線のピッチむらを除去することができる。尚、光
源２を移動させる代りに、第９図におけるコリメータレ
ンズ３を光軸９に対して垂直方向に移動させることによ
っても同様の効果を得ることができる。

第４図は光源２とコリメータレンズ３と光りとの関係を
示すもので、実線で示す光源２のａ点から発射された実
線で示す光りは上記レンズ３により平行光線に変換され
る。このレンズ３を出た光りは第１０図について述べた
ようにｂ点で反射されて０点に達する。

光源２が仮想線で示すように光軸９に対して垂直方向に
Δｐだけ移動した場合は、ａ′点から発射された仮想線
で示ず光りはレンズ３で平行光線に変換されるが、この
ときこの平行光線は図示のように光軸９に対して傾斜さ
れている。このレンズ３を出た光りは、第３図のように
ｄ点で反射されて０点に達する。

第５図は光源２が平行光線を発射する場合におけるこの
光源２とレンズ１０．３と光りとの関係を示すもので、
レンズ３と光源２との間に集光レンズ１０が設けられて
いる。

実線で示す光源２から発射された平行光線はレンズ１０
によりａ点に集光される。ａ点からの光りはレンズ３で
平行光線に変換される。光源２が仮想線で示すように光
軸９に対して垂直方向に移動した場合ば、レンズ１０か
らの光はａ′点に集光される。このａ′点から発射され
た仮想線で示す光りはレンズ３で平行光線に変換される
が、このときこの平行光線は図示のように光軸９に対し
て傾斜されている。このレンズ３を出た光りは、第３図
のようにｄ点で反射されて０点に達する。

第４図及び第５図においては光源２を移動させる場合に
ついて説明したが、光源２を固定し、レンズ３又はレン
ズ１０を光軸９に対して垂直方向に移動させても−１−
述と全く同様の効果が得られることば明らかである。

以上のよ・うに本実施例でば、光源２又はレンズ３．１
０を移動させて而倒れ補正を行、っているので、光路中
に不必要な素子を設りる必要がない。

このため構成が簡単で小型化を図ることができると共に
、光の損失が少ないので効率を高めることができる。

第６図は上記レンズ３を移動させるためのレンズ駆動装
置１１の実施例を示すものである。

第６図において、Ｌ字形を成ず主体１２にはレンズ取イ
１部１３が設りられ、このレンズ取付部１３には嵌合溝
１４が設りられている。この嵌合溝１４の一方の内壁に
は板ばねＩ５が取付げられると共に、この嵌合溝１４の
開放側の一端には板ばね１６が取付けられている。この
嵌合溝１／ｌには、」１記コリメータレンズ３が設けら
れたレンズホルダ１７が嵌合されている。このレンズホ
ルダ１７は上記板ばね１５．１６により弾性的に保持さ
れなから嵌合溝１４を矢印り、Ｅ方向に摺動可能に成さ
れている。レンズホルダ１７と主体１２との間には積層
型圧電素子１８が設けられている。この積層型圧電素子
１８には外部から制御８′ｌ電圧を供給するためのリー
ド線１９．２０が接続されている。上記制御電圧を供給
することにより、この積層型圧電素子１８は矢印り、Ｅ
方向に伸縮するように成されている。また上記レンズ３
と対向して光源２が配されており、上記レンズ３及び光
源２の光軸９に対して上記り、Ｅ方向は垂直となるよう
に成されている。

上記構成によれば、リード線１９．２０に面倒れ量に応
じた制御電圧を供給することにより、積層型圧電素子１
８が上記り又はＥ方向に伸縮し、これによりレンズホル
ダ１７がレンズ３と共にＤ又はＥ方向に移動する。従っ
て第４図及び第５図について説明したように反射面１ａ
に入射する光を光軸９に対して傾斜させることができる
。

本実施例においては、積層型圧電素子１８を用いている
ので、通常のバイモルフ型圧電素子を用いる場合より駆
動力を充分に大きくすることができる。このためレンズ
ホルダ１７を容易に移動させることができる。またレン
ズ３はプラスチックレンズを用いることにより軽量化す
ることができる。レンズ３の移動量としては１１ｔｍ程
度の微細な移動で、面倒れ角の許容値（５秒）を充分に
カバーすることが可能である。従って、レンズ３を移動
させても、走査線７を描くための光に対しては実質的な
影響はない。

次に上記制御電圧を得るための面倒れ量検出器５の実施
例について第７図と共に説明する。

本実施例においては、」−量検出器５としてＣＣＤライ
ンセンサが用いられている。ごのＣＣＤラインセンサは
、例えば１２８個の画素に対応したＣＣＤ受光素子５ａ
を３２μｍのピンチで直線的に配した構成を有するもの
が用いられている。このＣＣＤラインセンサから成る検
出器５は図示のように光りの走査線７ａ、７ｂ、７ｃに
対して素子５ａの配列方向を角度θだけ傾けて配されて
いる。上記走査線７ａ、７ｂ、７ｃは光りによって描か
れる同じ走査線７が、面倒れによって走査線７ａ又は７
ｂ又は７ｃのように移動するものとして図示されている
。

上記構成によれば、素子５ａの配列面を光りが走査線７
ａ、７ｂ、７ｃに沿って走査すると、この検出器５より
第６図に示すような検出信号が得られる。従って、この
検出信号が基準レベルＶｓ＋を横切る時点を、基準点０
からカウントすることにより、各カウント期間Ｔ＋　、
Ｔｔ　、Ｔ３が面倒れ量を表わすものとなる。

尚、検出器５を仮想線で示すように走査線７ａ、７ｂ、
７Ｃに対して素子５ａの配列面が直交するように設けて
も検出を行うことができるが、その場合は、素子５ａの
ピッチより小さい検出精度を得ることはできない。本実
施例では検出器５を図示のようにθだけ傾けているので
、素子５ａのピンチより小さい検出精度を得ることがで
きる。尚、上記θは例えば５°程度の大きさである。

また本実施例では、検出器５を仮想線で示す位置から図
の右側に傾けているが、左側に傾けてもよい。また、仮
想綿で示す位置から、紙面の向う側又は手前側に傾けて
もよい。その場合は、レンズ３のフォーカス方向の制御
を行うようにすることもできる。

上述したレンズ駆動装置１１及びＣＣＤラインセンサか
ら成る検出器５は前述したように第１図及び第２図のサ
ーボ回路に適用することができる。

〔発明の効果〕

回転多面鏡の複数の反射面に対して共通のサーボループ
を用いて面倒れ補正を行うようにしても、特に広帯特性
を要求されないので、サーボゲインを上げることができ
る。またサーボゲインを高くして応答性を速（した場合
でも、外乱に対して回復を速くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による面倒れ補正回路の実施例を示すブ
ロック図、第２図は面倒れ補正サーボ回路の他の実施例
を示すブロック図、第３図は面倒れ補正の原理を説明す
るための模式図、第４図は面倒れ補正の実施例を示す側
面図、第５図は面倒れ補正の他の実施例を示す側面図、
第６図はレンズ駆動装置の実施例を示す斜視図、第７図
は面倒れ量検出器の実施例を示す側面図、第８図は上記
検出器の検出信号の波形図、第９図は本発明を適用し得
る光偏向装置の斜視図、第１０図は面倒れを説明するた
めの模式図である。 なお図面に用いた符号において、 １−−−−−−・−・一回転多面鏡 ２−・−一一−−−光源 ５−・・−・−面倒れ量検出器 １１　−−−−−−・・−・−補正機構駆動装置３１〜
３５−・−メモリ である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光源からの光を回転多面鏡を用いて偏向するようにした
   光偏向装置において、 上記回転多面鏡の各反射面の面倒れ量を検出する検出手
   段と、 上記検出手段から得られる面倒れ量を各反射面別に記憶
   する記憶手段とを設け、 上記記憶手段から順次読み出される面倒れ量に基づいて
   面倒れ補正制御を行うようにした光偏向装置。