JPH01312426A - 光ビームプロファイル測定装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は光ビームプロファイル測定装置に関し、−層詳
細には、光ビームを偏向して被走査体を走査し画像の記
録あるいは読取を行う光ビーム走査装置において、当該
光ビームの走査中のビーム形状、所謂、動的ビームプロ
ファイルを測定することを可能とする光ビームプロファ
イル測定装置に関する。

［発明の背景］ 従来よりガルバノメータミラーや回転多面鏡、ホログラ
ムスキャナー等の光偏向手段によって一次元方向に偏向
された光ビームにより被走査体を主走査すると共に当該
被走査体を主走査方向と略直交する方向（副走査方向）
に相対的に移動し被走査体を二次元的に走査するよう構
成した光ビーム走査装置が各種記録装置並びに走査読取
装置において広範に使用されている。

そこで、このように動作する機構を具備した光ビーム走
査記録装置を第１図に示す。この光ビーム走査記録装置
では記録用レーザダイオード２から出力されるレーザ光
Ｌ１がコリメータ４によって平行光束とされ、矢印方向
に揺動するガルバノメータミラー６およびｆθレンズ８
を介して回転するドラム１０上を矢印六方向に主走査す
る。なお、このドラム１０には矢印Ｂ方向に副走査搬送
されるフィルムＦが一対のニップローラ１２ａ、１２ｂ
で挟持された状態で摺接する。

一方、同期用レーザダイオード駆動回路１３によって駆
動される同期用レーザダイオード１４から出力される同
期用レーザ光Ｌ２はコリメータ１６によって平行光束と
されガルバノメータミラー６および「θレンズ８を介し
てグリッド１８に照射される。この場合、グリッド１８
には主走査方向く矢印六方向）に沿って透過部２０ａお
よび非透過部２０ｂが交互に形成されており、このグリ
ッド１８の背面部には集光ロッド２２が配置される。な
お、前記集光ロッド２２の両端部には光検出器２４ａお
よび２４ｂが配設され、これらの光検出器２４　ａ　、
　２４　ｂからの出力信号は周波数逓倍ＰＬＬ回路２６
に供給される。当該周波数逓倍ＰＬＬ回路２６の出力信
号は原稿から読み取った画像情報を２値化された網点画
像信号に変換する画像信号生成回路２８の同期信号とし
て供給される。

前記画像信号生成回路２８からの網点画像信号に基づき
記録用レーザダイオード駆動回路３０が駆動され、当該
記録用レーザダイオード駆動回路３０の出力信号によっ
て前記記録用レーザダイオード２が駆動される。そこで
、記録用レーザダイオード２から出力される記録用レー
ザ光Ｌ１が前記のガルバノメータミラー６によって偏向
されフィルムＦ上を主走査することによって当該フィル
ムＦ上の走査線Ｐの位置に所定の画像情報が記録される
。

ところで、このように構成される光ビーム走査装置にお
いて、フィルムＦ上をガルバノメータミラー６の揺動動
作によって主走査するレーザ光Ｌ１は前記フィルムＦ上
の走査線Ｐの全ての点で正確に集光され、従って、その
ビーム径が走査線Ｐ上で同径になるように制御されるこ
とが望ましい。このように、光ビームとしてのレーデ光
Ｌ１　のビーム径が走査ＨＰ上で同径に制御されること
によりフィルムＦ上で露光むらのない高品質の画像を形
成することが出来るからである。

ところが、光ビームを偏向させるガルバノメータミラー
６等の光偏向器はその反射面６ａの周面部において慣性
力によりミラー面が歪み、所謂、動歪が発生する。この
ように動歪の生じた反射面６ａにより反射されフィルム
Ｆ上に照射される光ビームＬ１は前記フィルムＦの主走
査方向両端部側に近づくにつれて当該動歪の影響を大き
く受けることになる。すなわち、主走査方向両端部側に
おいて、光ビームＬ１のビーム径が増大し、所謂、ビー
ム太りが生じ、画像等が表された時、そのビーム太すの
ために画像品質が著しく低下するという不都合が指摘さ
れている。

そこで、これらの不都合の改善のために、ガルバノメー
タミラー６の背面部６ｂに補強部材を固着したり、ある
いはガルバノメータミラー６の材質そのものをヤング率
の小さい材料を使用して構成するようにしている。

ところで、従来技術に係る光ビームのプロファイル測定
装置は静止した光ビームを、例えば、画素に対応する光
電変換部が数十万個から構成されているＣＣＤ等の撮像
素子からなる二次元センサに照射し、この二次元センサ
から得られる光強度分布からビームプロファイルを測定
している。すなわち、光偏向器が静止している時に対応
するビームプロファイルのみしか測定出来ない。

然しなから、このような静止した光ビームのプロファイ
ルの測定のみによっては、前記した慣性力による動歪の
影響等の確認が不能であり、結局、逐一画像を再生しな
ければならないことから、光偏向器の改善とそれに伴う
確認作業が極めて煩雑なものとなっている。しかも、改
善度の定量的な数値を把握することが極めて困難てあり
、これらのことから光ビーム走査装置において動的光ビ
ームプロファイルの測定は本分野における重要な技術的
課題となっている。

［発明の目的］ 本発明は前記の技術的課題を解決するためになされたも
のであって、偏向される光ビームの走査線上に少なくと
も２個の開口部、例えば、矩形状のスリットを有する遮
光プレートを配設し、当該遮光プレートの光ビーム走査
面の反対面側に光電変換器を配設して前記２個のスリッ
トを透過する光ビームの光エネルギを光電変換した後、
当該光電変換後の出力信号をオシロスコープ等の波形測
定器に導入し、当該波形測定器で観測される光強度分布
に対応する波形形状と前記スリット間隔とから動的光ビ
ームのビーム径を正確に測定し、この測定結果により被
走査体を走査する光ビームの走査線上の動的ビームプロ
ファイルが最適形状となるように光偏向器等の走査光学
系を調整して高品質の画像を再生することを可能とする
光ビームプロファイル測定装置を提供することを目的と
する。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明は光ビームの走査
線上に２個所以上の開口部を有する遮光プレートと、当
該遮光プレートの光ビームが走査される面の反対側の面
に前記２個所以上の開口部に対面するよう配設した光電
変換手段とを具備することを特徴とする。

また、本発明は遮光プレートに形成される２個所以上の
開口部の中、少なくとも相隣合う２個の開口部間の間隔
を光ビームのビーム径の２倍以上の間隔となるよう構成
することを特徴とする。

さらに、本発明は相隣合う２個の開口部の走査線方向の
開口長が夫々光ビームのビーム径未満の長さとなるよう
構成することを特徴とする。

［実施態様］ 次に、本発明に係る光ビームプロファイル測定装置につ
いて好適な実施態様を鰺げ、添付の図面を参照しながら
以下詳細に説明する。

第２図において、参照符号５０は本発明に係る光ビーム
プロファイル測定装置を含む光ビームプロファイル測定
システムを示す。なお、第２図において、第１図に示す
従来技術と同一の構成要素には同一の参照符号を付しそ
の構成を概略的に説明する。

そこで、この光ビームプロファイル測定システム５０は
走査光学系５２と、その中央部に平行して穿設されるス
リット５４ａ、５４ｂを有する遮光プレート５６と、前
記スリット５４ａ、５４ｂを通過したレーデ光Ｌ１を光
電変換する光電変換部５８とを含むビームプロファイル
測定装置６０とから構成される。この場合、走査光学系
５２は、前記したように、記録用レーザダイオード駆動
回路３０によって駆動される記録用レーザダイオード２
と、当該記録用レーザダイオード２から出力されるレー
ザ光Ｌ１を平行光束とするコリメータ４と、コリメータ
４によって平行光束とされたレーザ光Ｌ１を反射するガ
ルバノメータミラー６と、このガルバノメータミラー６
で反射されたレーザ光Ｌ１の走査速度を一定にするｆθ
レンズ８とから構成されている。

第３図の一部分解斜視図に示すように、前記光電変換部
５８の光受光面５９は遮光プレート５６の背面部に取着
され、光電変換部５８の他方の面は保持部材６２に取着
される。この場合、保持部材６２は矢印Ｃ方向にスライ
ドするスライド板６４の垂直面部６６に係着されると共
に、矢印り方向に回動自在に保持されている。従って、
遮光プレート５６は上下方向にスライド可能に保持され
ると共に垂直面上時計方向あるいは反時計方向に回動自
在に保持されている。スライド板６４の下方部にはキ一
部６８が形成され、このキ一部６８が保持台７０に形成
されたキー溝７２に係着している。

一方、前記保持台７０の垂直面側部７５には前記スライ
ド板６４の高さ調節ねじ７６が設けられ、これによって
遮光プレート５６の上下位置を調節し固定することが出
来る。前記保持台７０の基底部７８はステージ８０（第
２図参照）の溝部８２に挿入され、主走査方向Ａと同一
方向に当該保持台７０がスライドされる。この場合、遮
光プレート５６は前記フィルムＦの表面と同一面上に配
置しておく。

前記光電変換部５８の出力信号は電流電圧変換回路９０
に導入され電圧信号に変換された後、増幅器９２を介し
て波形測定器としての、例えば、オシロスコープ９４の
垂直軸入力端子に導入される。

なお、前記遮光プレート５６上のスリット５４ａ。

５４ｂのスリット幅ＷＳＬ　（第４図工面図参照）はレ
ーザ光ＬＩのビーム径ｄｌ１未満の値に設定しておく。

また、スリット５４ａ、５４ｂ間のスリット間隔ＤＳＬ
は走査用レーザ光Ｌ１の走査速度の変動に対して十分率
さな値、例えば、数ｍｍ以下の値であってレーザ光Ｌ１
のビーム径ｄ、が相互に干渉しない間隔に設定しておく
必要がある。

本実施態様にふいては、被測定レーザ光Ｌ１のビーム径
ｄ、が略３０μｍであるので、スリット幅Ｗ　Ｓ　Ｌは
そのｌ／１０の値である３μｍ、スリット間隔Ｉ）ｓｔ
、はビーム径ｄ、の３倍、すなわち、９０μｍに設定し
ている。

本実施態様に係る光ビームプロファイル測定装置を組み
込む光ビームプロファイル測定システムは基本的には以
上のように構成されるものであり、次にその作用並びに
効果について説明する。

そこで、先ず、レーザダイオード２より出力されたレー
ザ光り、はコリメータ４を介して矢印方向に揺動するガ
ルバノメータミラー６の反射面６ａによって反射され［
θレンズ８を介して走査用レーザ光り、として遮光プレ
ート５６上のスリット５４ａ、５４ｂに対して略直交す
るように照射される。スリット５４ａ、５４ｂを通過し
たレーザ光Ｌ１　は光電変換部５８によって光電変換さ
れ、レーザ光Ｌ１の強度に応じた電流信号が電流電圧変
換回路９０に導入される。電流電圧変換回路９０に導入
された電流信号は電圧信号に変換され、増幅器９２を介
してオシロスコープ９４に導入される。従って、オシロ
スコープ９４の掃引時間を適当に設定することによりオ
シロスコープ９４の管面上に、第５図に示すように、ガ
ウス型強度分布形状をした２個の波形１００と１０２が
表示される。このような状態において、前記スライド板
６４に係着する保持部材６２を矢印り方向に回動させる
ことによりスリット５４ａ、５４ｂを通過してオシロス
コープの管面に表示されたビームプロファイルに対応す
る波形１００．１０２の時間軸Ｔ方向の波形幅が最小と
なるように保持部材６２を固定する。このように調節す
ることにより遮光プレート５６に形成されたスリット５
４ａ１５４ｂがレーザ光Ｌ１に対して正確に直交する方
向に配置される。

次いで、オシロスコープの管面上の波形１００．１０２
からその波形間隔ＬＢおよびその波形の振幅値が１／ｅ
’　　（ｅ＃２．７２）に対応する点におけるビーム径
ｄ、に対応する間隔Ｌｄを測定する。

この場合、レーザ光り、のビーム径ｄＢは次の第（１）
式によって計算される。

ｄｏ　＝　（Ｌａ　／ＬＢ）　　・ＤＳＬ　　　　　・
（ｔ）ここで、波形間隔Ｌａおよび間隔り、のデイメン
ジョンは夫々「時間／目盛」のデイメンジョンであるの
でＬ　ａ　／　Ｌ　Ｂの値はノンデメンジョンとなる。

結局、ビーム径ｄ、のデイメンジョンはスリット間隔Ｄ
ＳＬのデイメンジョン、この場合、μｍに等しいものと
なる。このようにしてビーム径ｄ８を、第２図に示すよ
うに、フィルムＦ上の全走査域において測定することに
よりビーム径ｄ、が所定の値になっているかどうかを容
易に確認することが出来る。

なお、遮光プレート５６に形成されるスリットのスリッ
ト幅ＷＳＬは、第６図ａに示すように、ビーム径ｄ、に
比較して小さい値に設定しておくことにより、オシロス
コープ上の波形は、第６図すに示すように、レーザ光Ｌ
１のビーム形状に比例した強度分布を持った波形１０４
として表示される。若し、スリット幅ＷＳＬが、第６図
Ｃに示すように、ビーム径ｄＢよりも大きな値である場
合には、オシロスコープ上の波形は、第６図ｄに示すよ
うに、レーザ光り、のビーム形状に比例した強度分布と
は異なった波形となり、この場合において、ビーム径の
測定誤差は極めて大きなものとなる。この関係を第７図
の特性曲線に示す。すなわち、許容される測定誤差ε。

より必要なスリット幅Ｗ、Ｌが定まるが、少なくともビ
ーム径ｄｏ未満に設定しておく必要があることが諒解さ
れよう。

このようにして、光ビームの動的ビームプロファイルを
容易に測定出来ることからガルバノメータミラー６に取
着した補強部材の動歪に対する効果や材質の変更がビー
ム径に与える影響を極めて簡単に測定することが出来、
光学系の設計、確認に極めて大きな効果を有する。なお
、光電変換部としてはフォトマルチプライヤ、フォトダ
イオード、ビンフォトダイオード等の光電変換素子のい
ずれを採用してもよいことは勿論である。

さらにまた、遮光プレートは、第８図ａに示すように、
スリット５４ａ、５４ｂの両側部にアパーチ＋　１１０
ａ、１１０ｂを設け、当該アパーチャ１１０ａ。

１１０ｂを通過するレーデ光Ｌ＋　に対応する信号をオ
シロスコープのトリガ信号として用いることによりスリ
ット５４ａ、５４ｂに係る波形１００．１０２の立ち上
がり部を正確に読み取るようにすることも出来ることは
勿論である（第８図す参照）。

さらには、スリットＭ隔ＤＳＬおよびスリット幅ＷＳＬ
を可変にするように構成し、光ビームのビーム径に対応
して応用性の高いビーム径測定装置とすることも出来る
。また、光ビームを通過させるためのスリットはスリッ
ト形状でなく、第９図に示すように、ピンホール形状に
してもよいことは勿論である。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、主走査方向に対応させ
て一組以上の開口部を有する遮光プレートと当該開口部
に光電変換手段を係着してビームプロファイル測定装置
を構成している。

このため、ビーム径算出方法が、第（１）式からも諒解
されるように、ビームの走査スピードに依存しないので
走査スピードが既知の光学系に対しては勿論、走査スピ
ードが未知の光学系や走査スピードの変動する光学系に
対しても光ビームの動的ビームプロファイルを簡単に測
定することが出来る。従って、ミラー振動型光偏向器の
実際の作動時、すなわち、振動時における、例えば、ビ
ーム径の変化を正確に測定することが出来、これにより
当該ミラー振動型光偏向器を使用する光ビーム走査装置
の設計期間等を短縮することが可能となる。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な光ビーム走査装置の概略構成図、 第２図は本発明に係る光ビームプロファイル測定装置を
組み込む光ビームプロファイル測定システムの概略構成
図、 第３図は第２図に示す光ビームプロファイル測定システ
ムの中、当該装置の要部構成説明図、第４図は第２図並
びに第３図に示す２個のスリットを有する遮光プレート
の正面説明図、第５図は第２図に示す光ビームプロファ
イル測定システムの作用説明図、 第６図並びに第７図は遮光プレートに形成されるスリッ
ト幅とビーム径測定誤差との関係説明図、 第８図並びに第９図は遮光プレートの他の実施態様の説
明図である。 ２・・・レーザダイオード　　４・・・コリメーク６・
・・ガルバノメータミラー ８・・・ｆθレンズ ５０・・・光ビームプロファイル測定システム５４ａ、
５４ｂ・・・スリット　　５６・・・遮光プレート５８
・・・光電変換部 ６０・・・ビームプロファイル測定装置９０・・・電流
電圧変換回路　　９４・・・オシロスコープＡ・・・主
走査方向　　　　　Ｌｌ・・・レーザ光特許出願人　　
　富士写真フィルム株式会社（ｄ） ＦＩＧ、７ γ　　□ ｓ　Ｌ 手続補正書（自発〉 １．事件の表示　昭和６３年特許願第１４３３７１号２
、発明の名称　光ビームプロファイル測定装置３、補正
をする者 ゛バ件との関係　　特許出願人 ４、代理人

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ビームの走査線上に２個所以上の開口部を有す
   る遮光プレートと、当該遮光プレートの光ビームが走査
   される面の反対側の面に前記２個所以上の開口部に対面
   するよう配設した光電変換手段とを具備することを特徴
   とする光ビームプロファイル測定装置。
2. （２）請求項１記載の装置において、遮光プレートに形
   成される２個所以上の開口部の中、少なくとも相隣合う
   ２個の開口部間の間隔を光ビームのビーム径の２倍以上
   の間隔となるよう構成することを特徴とする光ビームプ
   ロファイル測定装置。
3. （３）請求項２記載の装置において、相隣合う２個の開
   口部の走査線方向の開口長は夫々光ビームのビーム径未
   満の長さとなるよう構成することを特徴とする光ビーム
   プロファイル測定装置。