JPH10170848A - 光ビーム走査装置およびその制御方法 - Google Patents
光ビーム走査装置およびその制御方法Info
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- JPH10170848A JPH10170848A JP8342343A JP34234396A JPH10170848A JP H10170848 A JPH10170848 A JP H10170848A JP 8342343 A JP8342343 A JP 8342343A JP 34234396 A JP34234396 A JP 34234396A JP H10170848 A JPH10170848 A JP H10170848A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 音響光学素子の駆動周波数を制御することに
より走査ビームの位置ずれを補正する場合に、ビームウ
エスト径の変化や、ビームウエスト位置の変化を発生さ
せず、画質を向上させる。 【解決手段】 音響光学素子の駆動パワーを一定に保ち
つつその駆動周波数を制御する一方、音響光学素子で回
折された光ビームの光パワーの変化を光源の光パワーに
より補正する。光源として半導体レーザを用いれば、光
ビーム（レーザ光）のパワーを直接変調することができ
る。
より走査ビームの位置ずれを補正する場合に、ビームウ
エスト径の変化や、ビームウエスト位置の変化を発生さ
せず、画質を向上させる。 【解決手段】 音響光学素子の駆動パワーを一定に保ち
つつその駆動周波数を制御する一方、音響光学素子で回
折された光ビームの光パワーの変化を光源の光パワーに
より補正する。光源として半導体レーザを用いれば、光
ビーム（レーザ光）のパワーを直接変調することができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光ビームが記録
面上に描く走査線の湾曲や位置のずれを、音響光学素子
を用いて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。
面上に描く走査線の湾曲や位置のずれを、音響光学素子
を用いて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。
【０００２】
【従来の技術】レーザなどの光ビームを、走査光学系に
よって感光体上に導き、走査させて感光体を露光させる
ことにより画像を形成する光ビーム走査装置が公知であ
る。
よって感光体上に導き、走査させて感光体を露光させる
ことにより画像を形成する光ビーム走査装置が公知であ
る。
【０００３】例えば回転多面鏡（ポリゴナルミラー、以
下ポリゴンという）を用いた走査光学系では、ポリゴン
の回転軸に対する鏡面の傾きが変化すること（面倒れ）
により、光ビームの走査軌跡である走査線が直線になら
ず、湾曲したり走査線の位置がずれたりすることがあ
る。そこでこのような走査光学系に起因する走査線の変
動を無くして走査線を正しい直線に修正することが必要
になる。そのために、光ビームを音響光学偏向素子（Ac
oustooptic Deflector, 以下ＡＯＤともいう）によって
偏向させることが従来より知られている。
下ポリゴンという）を用いた走査光学系では、ポリゴン
の回転軸に対する鏡面の傾きが変化すること（面倒れ）
により、光ビームの走査軌跡である走査線が直線になら
ず、湾曲したり走査線の位置がずれたりすることがあ
る。そこでこのような走査光学系に起因する走査線の変
動を無くして走査線を正しい直線に修正することが必要
になる。そのために、光ビームを音響光学偏向素子（Ac
oustooptic Deflector, 以下ＡＯＤともいう）によって
偏向させることが従来より知られている。
【０００４】一方、円筒内面走査型画像記録装置におい
て、走査ビームを複数として出力の高速化を図ることが
知られている。この場合複数の光ビームによる走査線が
互いに平行かつ等間隔な直線となることが必要である。
また各光ビームが同時に書込む点は副走査方向に並んで
いることが望ましい。そこで、各光ビームを２次元音響
光学偏向素子により２次元に偏向させることを、本願の
出願人は提案した（米国特許第５５０２７０９号参
照）。
て、走査ビームを複数として出力の高速化を図ることが
知られている。この場合複数の光ビームによる走査線が
互いに平行かつ等間隔な直線となることが必要である。
また各光ビームが同時に書込む点は副走査方向に並んで
いることが望ましい。そこで、各光ビームを２次元音響
光学偏向素子により２次元に偏向させることを、本願の
出願人は提案した（米国特許第５５０２７０９号参
照）。
【０００５】このように走査線の湾曲や位置のずれを補
正するために用いる音響光学素子は、その駆動周波数を
変えることにより偏向量を制御するものであるが、実際
にはこの駆動周波数の変化に伴い音響光学素子の回折効
率が変化する。このためこの音響光学素子で回折された
光ビームはその光パワーが変化する。
正するために用いる音響光学素子は、その駆動周波数を
変えることにより偏向量を制御するものであるが、実際
にはこの駆動周波数の変化に伴い音響光学素子の回折効
率が変化する。このためこの音響光学素子で回折された
光ビームはその光パワーが変化する。
【０００６】このように光ビームの光パワーが変化する
と、記録面上に記録される画像の濃度が変化することに
なり、画質が劣化する。そこでこの場合に、光パワーを
一定に保つ方法が米国特許第５４１２５０１号により提
案されている。
と、記録面上に記録される画像の濃度が変化することに
なり、画質が劣化する。そこでこの場合に、光パワーを
一定に保つ方法が米国特許第５４１２５０１号により提
案されている。
【０００７】この既提案の方法は、回折効率の変化に伴
い、光源のレーザーダイオード（ＬＤ）の光パワーを制
御して音響光学素子の回折光ビームの光パワーを一定に
保つものである。すなわちこの方法は駆動周波数の変化
が回折効率に及ぼす影響を光源の光パワーにより補正し
て、回折ビームの光パワーが一定になるように制御する
ものである。
い、光源のレーザーダイオード（ＬＤ）の光パワーを制
御して音響光学素子の回折光ビームの光パワーを一定に
保つものである。すなわちこの方法は駆動周波数の変化
が回折効率に及ぼす影響を光源の光パワーにより補正し
て、回折ビームの光パワーが一定になるように制御する
ものである。
【０００８】
【従来技術の問題点】この既提案の方法では、音響光学
素子の駆動パワー（ＲＦパワー、Radio Frequency パワ
ー、高周波パワーともいう）については何も触れていな
い。しかし音響光学素子の駆動パワーが変化すると、次
のような問題が懸念される。すなわちこの駆動パワーの
変化に伴い、音響光学素子内の発熱量が変化し、この発
熱量の変化が種々の問題を生じさせることである。
素子の駆動パワー（ＲＦパワー、Radio Frequency パワ
ー、高周波パワーともいう）については何も触れていな
い。しかし音響光学素子の駆動パワーが変化すると、次
のような問題が懸念される。すなわちこの駆動パワーの
変化に伴い、音響光学素子内の発熱量が変化し、この発
熱量の変化が種々の問題を生じさせることである。
【０００９】例えばこの発熱量の変化により回折光に収
差が生じ、これにより集光ビームの、ａ）ビームウエス
ト径の変化、ｂ）光軸方向のビームウエスト位置の変
化、ｃ）光軸垂直方向のビームウエスト位置の変化、な
どが生じる。このため光ビームによる走査線の線幅の変
化や湾曲が発生し、画質が劣化するという問題が生じ
る。
差が生じ、これにより集光ビームの、ａ）ビームウエス
ト径の変化、ｂ）光軸方向のビームウエスト位置の変
化、ｃ）光軸垂直方向のビームウエスト位置の変化、な
どが生じる。このため光ビームによる走査線の線幅の変
化や湾曲が発生し、画質が劣化するという問題が生じ
る。
【００１０】
【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、音響光学素子の駆動周波数を制御すること
により走査ビームの位置ずれを補正する場合に、ビーム
ウエスト径の変化や、ビームウエスト位置の変化を発生
させず、画質を向上させることができる光ビーム走査装
置の制御方法を提案することを第１の目的とする。また
この光ビーム走査装置を提案することを第２の目的とす
る。
ものであり、音響光学素子の駆動周波数を制御すること
により走査ビームの位置ずれを補正する場合に、ビーム
ウエスト径の変化や、ビームウエスト位置の変化を発生
させず、画質を向上させることができる光ビーム走査装
置の制御方法を提案することを第１の目的とする。また
この光ビーム走査装置を提案することを第２の目的とす
る。
【００１１】
【発明の構成】本発明によれば第１の目的は、音響光学
素子の駆動周波数を制御することによって走査ビームの
位置を補正する光ビーム走査装置の制御方法において、
前記音響光学素子の駆動パワーを一定に保ちつつその駆
動周波数を制御する一方、前記音響光学素子で回折され
た光ビームの光パワーの変化を光源の光パワーにより補
正することを特徴とする光ビーム走査装置の制御方法、
により達成される。
素子の駆動周波数を制御することによって走査ビームの
位置を補正する光ビーム走査装置の制御方法において、
前記音響光学素子の駆動パワーを一定に保ちつつその駆
動周波数を制御する一方、前記音響光学素子で回折され
た光ビームの光パワーの変化を光源の光パワーにより補
正することを特徴とする光ビーム走査装置の制御方法、
により達成される。
【００１２】この場合光源として半導体レーザを用いれ
ば、光ビーム（レーザ光）のパワーを直接変調すること
ができる。
ば、光ビーム（レーザ光）のパワーを直接変調すること
ができる。
【００１３】第２の目的は、音響光学素子の駆動周波数
を制御することにより、走査ビームの位置を補正する光
ビーム走査装置において、走査ビームの位置を補正する
ために必要とする音響光学素子の駆動周波数の時間変化
を記憶する第１のメモリと、この記憶した駆動周波数の
時間変化でかつ音響光学素子の駆動パワーを一定に保ち
つつ音響光学素子を駆動する音響光学素子制御手段と、
音響光学素子の駆動周波数に対する音響光学素子の回折
効率を示すデータを記憶する第２のメモリと、前記第１
のメモリに記憶した駆動周波数の時間変化による変調を
受けた光ビームの光パワーを前記回折効率を示すデータ
を用いて補正して目標値にするように光源の光パワーを
制御する光源制御手段と、を備えることを特徴とする光
ビーム走査装置、により達成される。
を制御することにより、走査ビームの位置を補正する光
ビーム走査装置において、走査ビームの位置を補正する
ために必要とする音響光学素子の駆動周波数の時間変化
を記憶する第１のメモリと、この記憶した駆動周波数の
時間変化でかつ音響光学素子の駆動パワーを一定に保ち
つつ音響光学素子を駆動する音響光学素子制御手段と、
音響光学素子の駆動周波数に対する音響光学素子の回折
効率を示すデータを記憶する第２のメモリと、前記第１
のメモリに記憶した駆動周波数の時間変化による変調を
受けた光ビームの光パワーを前記回折効率を示すデータ
を用いて補正して目標値にするように光源の光パワーを
制御する光源制御手段と、を備えることを特徴とする光
ビーム走査装置、により達成される。
【００１４】光ビーム走査装置は複数の光ビームを合波
して走査する円筒内面走査型のものとすることができ、
この場合には各光ビームの光源と合波光学系との間にそ
れぞれの光ビームごとに２次元音響光学素子を介在させ
る。
して走査する円筒内面走査型のものとすることができ、
この場合には各光ビームの光源と合波光学系との間にそ
れぞれの光ビームごとに２次元音響光学素子を介在させ
る。
【００１５】音響光学素子の回折効率は、合波した光ビ
ームの一部をビームスプリッタにより分割し、分割した
光ビームの光パワーを光パワー検出手段で検出すること
により求めることができる。この場合に光パワー検出手
段をビーム位置検出素子で形成し、この素子により光ビ
ームの光パワーと共にビーム位置も検出し、この検出し
たビーム位置から音響光学素子の光ビーム偏向量すなわ
ち駆動周波数の時間変化を求めてもよい。
ームの一部をビームスプリッタにより分割し、分割した
光ビームの光パワーを光パワー検出手段で検出すること
により求めることができる。この場合に光パワー検出手
段をビーム位置検出素子で形成し、この素子により光ビ
ームの光パワーと共にビーム位置も検出し、この検出し
たビーム位置から音響光学素子の光ビーム偏向量すなわ
ち駆動周波数の時間変化を求めてもよい。
【００１６】求めた音響光学素子の回折効率や光ビーム
偏向量はメモリしておいてもよいが実時間でフィードバ
ックさせて光源の光パワーや音響光学素子の駆動周波数
を制御してもよい。
偏向量はメモリしておいてもよいが実時間でフィードバ
ックさせて光源の光パワーや音響光学素子の駆動周波数
を制御してもよい。
【００１７】
【実施態様】図１は本発明の一実施態様である円筒内面
走査型光ビーム走査装置を示す概念図、図２は音響光学
素子の制御系を示す図、図３は走査線の湾曲を示す図。
図４は音響光学素子に必要な補正量を示す図、図５は駆
動周波数の時間変化を示す図、図６はＡＯＤの回折効率
の駆動周波数特性を示す図、図７は回折効率の時間変化
を示す図、図８は光源パワーの補正量を示す図である。
走査型光ビーム走査装置を示す概念図、図２は音響光学
素子の制御系を示す図、図３は走査線の湾曲を示す図。
図４は音響光学素子に必要な補正量を示す図、図５は駆
動周波数の時間変化を示す図、図６はＡＯＤの回折効率
の駆動周波数特性を示す図、図７は回折効率の時間変化
を示す図、図８は光源パワーの補正量を示す図である。
【００１８】図１、２において１０（１０ａ、１０ｂ、
１０ｃ）は光源としての３個の半導体レーザ（レーザー
ダイオード）であり、これらは同一波長のレーザビーム
すなわち光ビームＬ（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）を出力する。
これらの光ビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃは後記するようにそ
れぞれ独立に光パワーが制御可能である。これらの光ビ
ームＬはそれぞれ図示しない光学系、２次元音響光学偏
向素子ＡＯＤ（ＡＯＤａ、ＡＯＤｂ、ＡＯＤｃ）を介
し、合波光学系１２により合波される。
１０ｃ）は光源としての３個の半導体レーザ（レーザー
ダイオード）であり、これらは同一波長のレーザビーム
すなわち光ビームＬ（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）を出力する。
これらの光ビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃは後記するようにそ
れぞれ独立に光パワーが制御可能である。これらの光ビ
ームＬはそれぞれ図示しない光学系、２次元音響光学偏
向素子ＡＯＤ（ＡＯＤａ、ＡＯＤｂ、ＡＯＤｃ）を介
し、合波光学系１２により合波される。
【００１９】ＡＯＤには後記するようにＡＯＤ制御手段
１６によって制御されたトランスデューサが発生する所
定周波数の超音波が印加され、この時の１次回折光が０
次光カット板（図示せず）で選択されるものである。こ
の１次回折光の偏向量はＡＯＤの駆動周波数により変化
する。なお２値画像信号のＯＮ／ＯＦＦに応じて半導体
レーザ１０の出力がＯＮ／ＯＦＦされる。
１６によって制御されたトランスデューサが発生する所
定周波数の超音波が印加され、この時の１次回折光が０
次光カット板（図示せず）で選択されるものである。こ
の１次回折光の偏向量はＡＯＤの駆動周波数により変化
する。なお２値画像信号のＯＮ／ＯＦＦに応じて半導体
レーザ１０の出力がＯＮ／ＯＦＦされる。
【００２０】３つのＡＯＤは、この実施態様ではそれぞ
れ光ビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃを、後記する合波ビームＬ
Oの部分で見た時にＸ軸方向およびＹ軸方向に２次元的
に偏向させるものである。すなわち、ＡＯＤにより、光
ビームＬを互いに直交する２つの方向（Ｘ軸方向および
Ｙ軸方向）に偏向させ、主走査線の湾曲と間隔と長さと
を修正するものである。
れ光ビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃを、後記する合波ビームＬ
Oの部分で見た時にＸ軸方向およびＹ軸方向に２次元的
に偏向させるものである。すなわち、ＡＯＤにより、光
ビームＬを互いに直交する２つの方向（Ｘ軸方向および
Ｙ軸方向）に偏向させ、主走査線の湾曲と間隔と長さと
を修正するものである。
【００２１】合波光学系１２は、全反射ミラーＭと、偏
光ビームスプリッタＰＢＳと、ビームスプリッタＢＳと
で形成される。前記半導体レーザ１０ａ、１０ｂ、１０
ｃは直線偏光のレーザビームを出力し、これらの偏光方
向はそれぞれ図１に矢印で示す方向に設定されている。
光ビームスプリッタＰＢＳと、ビームスプリッタＢＳと
で形成される。前記半導体レーザ１０ａ、１０ｂ、１０
ｃは直線偏光のレーザビームを出力し、これらの偏光方
向はそれぞれ図１に矢印で示す方向に設定されている。
【００２２】すなわちレーザダイオード１０ａと１０ｃ
は、ビームスプリッタＢＳおよび全反射ミラーＭに対す
る入射平面波の電界の振動面が入射面（入射光と反射光
を含む平面）に平行な偏光（Ｐ偏光）となるように、そ
の取付角度が設定されている。またレーザダイオード１
０ｂは、偏光ビームスプリッタＰＢＳに対する入射平面
波の電界の振動面が入射面に垂直となる偏光（Ｓ偏光）
となるように、その取付角度が設定されている。
は、ビームスプリッタＢＳおよび全反射ミラーＭに対す
る入射平面波の電界の振動面が入射面（入射光と反射光
を含む平面）に平行な偏光（Ｐ偏光）となるように、そ
の取付角度が設定されている。またレーザダイオード１
０ｂは、偏光ビームスプリッタＰＢＳに対する入射平面
波の電界の振動面が入射面に垂直となる偏光（Ｓ偏光）
となるように、その取付角度が設定されている。
【００２３】そしてレーザビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃはこ
の合波光学系１２によりほぼ一致したレーザビームすな
わち合波ビームＬｏに合波される。なおこの合波された
ビームＬｏは図２では１本のビームとして表している
が、実際には図１に示すように互いに分かれた３本の共
軸ではないビームから成るものである。また図１では３
本のビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃが大きく離れているように
描かれているが、これは誇張して表現したものであって
実際には殆んど一致している。
の合波光学系１２によりほぼ一致したレーザビームすな
わち合波ビームＬｏに合波される。なおこの合波された
ビームＬｏは図２では１本のビームとして表している
が、実際には図１に示すように互いに分かれた３本の共
軸ではないビームから成るものである。また図１では３
本のビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃが大きく離れているように
描かれているが、これは誇張して表現したものであって
実際には殆んど一致している。
【００２４】この合波ビームＬｏは、さらにビームエキ
スパンダＥＸを構成するレンズＬ1およびＬ2においてビ
ーム径の拡大・変更が行われる。このビームＬｏはドラ
ム（円筒）Ｄの中心軸に沿ってドラムＤ内に導かれる。
ドラムＤの中心軸上には、走査光学系を形成する集光レ
ンズＬ3およびスピナーＳＰが設けられている。
スパンダＥＸを構成するレンズＬ1およびＬ2においてビ
ーム径の拡大・変更が行われる。このビームＬｏはドラ
ム（円筒）Ｄの中心軸に沿ってドラムＤ内に導かれる。
ドラムＤの中心軸上には、走査光学系を形成する集光レ
ンズＬ3およびスピナーＳＰが設けられている。
【００２５】このスピナーＳＰは中心軸（回転軸）に対
して４５°の反射面を持ち、モータにより高速回転され
る。なおこのモータにはロータリーエンコーダＥＮが取
付けられ、スピナーＳＰの回転角（θ＝ωｔ）が検出さ
れる。すなわち所定回転角ごとに出力されるパルス信号
と、１回転の基準位置を示す基準位置信号とが出力され
る。このスピナーＳＰに導かれるビームは、回転軸上に
あるビームエキスパンダＥＸおよび集光レンズＬ3を通
って、ドラムＤの内周面あるいは記録シートＳに合焦す
る。
して４５°の反射面を持ち、モータにより高速回転され
る。なおこのモータにはロータリーエンコーダＥＮが取
付けられ、スピナーＳＰの回転角（θ＝ωｔ）が検出さ
れる。すなわち所定回転角ごとに出力されるパルス信号
と、１回転の基準位置を示す基準位置信号とが出力され
る。このスピナーＳＰに導かれるビームは、回転軸上に
あるビームエキスパンダＥＸおよび集光レンズＬ3を通
って、ドラムＤの内周面あるいは記録シートＳに合焦す
る。
【００２６】このように構成される円筒内面走査型の光
ビーム走査装置において、仮りに３つのＡＯＤによる補
正が無ければ、記録シートＳ上に３本の光ビームＬａ、
Ｌｂ、Ｌｃが記録する走査線ａ、ｂ、ｃは、スピナーＳ
Ｐの回転角度θすなわち時間ｔの経過に対して図３に示
すように周期的に湾曲する。すなわち光ビームＬｂがス
ピナーＳＰの光軸上に位置し、他の光ビームＬａ、Ｌｃ
がこの光ビームＬｂを挟んで対称に位置すれば、光ビー
ムＬｂによる走査線ｂは直線となり、他の走査線ａ、ｃ
はスピナーＳＰの１回転の周期を持って弧状に湾曲す
る。
ビーム走査装置において、仮りに３つのＡＯＤによる補
正が無ければ、記録シートＳ上に３本の光ビームＬａ、
Ｌｂ、Ｌｃが記録する走査線ａ、ｂ、ｃは、スピナーＳ
Ｐの回転角度θすなわち時間ｔの経過に対して図３に示
すように周期的に湾曲する。すなわち光ビームＬｂがス
ピナーＳＰの光軸上に位置し、他の光ビームＬａ、Ｌｃ
がこの光ビームＬｂを挟んで対称に位置すれば、光ビー
ムＬｂによる走査線ｂは直線となり、他の走査線ａ、ｃ
はスピナーＳＰの１回転の周期を持って弧状に湾曲す
る。
【００２７】図２において１６はＡＯＤ制御手段であ
り、光ビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃによる走査線ａ、ｂ、ｃ
の湾曲を補正してこれらを等間隔の直線にする。なおこ
の実施態様では走査線ｂは直線となるが一般にはこの走
査線ｂも湾曲するから、これも補正する必要がある。走
査線ａ、ｂ、ｃの湾曲を補正するためのデータは第１の
メモリ１８に記憶されている。
り、光ビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃによる走査線ａ、ｂ、ｃ
の湾曲を補正してこれらを等間隔の直線にする。なおこ
の実施態様では走査線ｂは直線となるが一般にはこの走
査線ｂも湾曲するから、これも補正する必要がある。走
査線ａ、ｂ、ｃの湾曲を補正するためのデータは第１の
メモリ１８に記憶されている。
【００２８】各走査線ａ、ｂ、ｃの湾曲は、走査光学系
の周期性を考慮すれば正弦波あるいは余弦波となるか
ら、この補正するためのデータは正弦波あるいは余弦波
を示すものとなる。図４の（Ａ）はビームＬａに対しＡ
ＯＤａでＸ方向に加える補正量ｘの時間変化を示す。同
様に同図（Ｂ）はＡＯＤａでＹ方向に加える補正量ｙの
時間変化を示す。
の周期性を考慮すれば正弦波あるいは余弦波となるか
ら、この補正するためのデータは正弦波あるいは余弦波
を示すものとなる。図４の（Ａ）はビームＬａに対しＡ
ＯＤａでＸ方向に加える補正量ｘの時間変化を示す。同
様に同図（Ｂ）はＡＯＤａでＹ方向に加える補正量ｙの
時間変化を示す。
【００２９】ＡＯＤ制御手段１６では、スピナーＳＰの
回転角度θすなわち時間ｔに対する補正量ｘ、ｙをＡＯ
Ｄａが発生するために必要な駆動周波数ｆx、ｆyを求め
る（図５）。ＡＯＤａは駆動周波数ｆx、ｆyが変化する
と、前記したようにその回折効率が変化する。この特性
は図６に示されている。図７の（Ａ）、（Ｂ）はそれぞ
れｘ方向およびｙ方向の回折効率ηx、ηyの時間変化を
示す。
回転角度θすなわち時間ｔに対する補正量ｘ、ｙをＡＯ
Ｄａが発生するために必要な駆動周波数ｆx、ｆyを求め
る（図５）。ＡＯＤａは駆動周波数ｆx、ｆyが変化する
と、前記したようにその回折効率が変化する。この特性
は図６に示されている。図７の（Ａ）、（Ｂ）はそれぞ
れｘ方向およびｙ方向の回折効率ηx、ηyの時間変化を
示す。
【００３０】このためこのＡＯＤａのトータルの回折効
率はηx×ηyとなり、図７（Ｃ）のようになる。この結
果光ビームＬａのパワーＰは、このＡＯＤａで回折され
ることにより回折効率ηx×ηyに比例して変化する。同
様に光ビームＬｂ、ｃも変化する。
率はηx×ηyとなり、図７（Ｃ）のようになる。この結
果光ビームＬａのパワーＰは、このＡＯＤａで回折され
ることにより回折効率ηx×ηyに比例して変化する。同
様に光ビームＬｂ、ｃも変化する。
【００３１】従来はこのパワーＰの変動を補正して一定
とするために、半導体レーザー１０の光パワーを制御し
ていたものであるが、前記したようにＡＯＤの駆動パワ
ーを変化させた場合には、ＡＯＤの発熱量の変化による
ビームウエスト径およびビームウエスト位置の変動が発
生する問題があったものである。そこで本発明ではＡＯ
Ｄの駆動パワーを一定に保ちつつ、光源である半導体レ
ーザ１０の光パワーを図８に示すように補正してＡＯＤ
を通過した後の光パワーを一定にするものである。以下
そのための構成を説明する。
とするために、半導体レーザー１０の光パワーを制御し
ていたものであるが、前記したようにＡＯＤの駆動パワ
ーを変化させた場合には、ＡＯＤの発熱量の変化による
ビームウエスト径およびビームウエスト位置の変動が発
生する問題があったものである。そこで本発明ではＡＯ
Ｄの駆動パワーを一定に保ちつつ、光源である半導体レ
ーザ１０の光パワーを図８に示すように補正してＡＯＤ
を通過した後の光パワーを一定にするものである。以下
そのための構成を説明する。
【００３２】図２において２０は光源制御手段であり、
半導体レーザ１０の光パワーを制御するものである。半
導体レーザ１０では、電流を制御することにより、光パ
ワーを制御することができる。
半導体レーザ１０の光パワーを制御するものである。半
導体レーザ１０では、電流を制御することにより、光パ
ワーを制御することができる。
【００３３】この結果走査中には、スピナーＳＰの回転
角度θ（すなわち時間ｔ）に対して第２のメモリ２２は
各半導体レーザ１０に対する光パワーの補正量を光源制
御手段２０に出力する。光源制御手段２０ではこのメモ
リ２０から読取った補正データを用いて各半導体レーザ
１０の光パワーを制御し、例えば光ビームａに対しては
図８に示す補正を加える。同様に他の光ビームｂ、ｃに
対しても光パワーの補正を加える。
角度θ（すなわち時間ｔ）に対して第２のメモリ２２は
各半導体レーザ１０に対する光パワーの補正量を光源制
御手段２０に出力する。光源制御手段２０ではこのメモ
リ２０から読取った補正データを用いて各半導体レーザ
１０の光パワーを制御し、例えば光ビームａに対しては
図８に示す補正を加える。同様に他の光ビームｂ、ｃに
対しても光パワーの補正を加える。
【００３４】なおこの光源制御手段２０には、２値画像
信号が入力され、前記した光パワーの補正と同時にこの
信号に基づいて光ビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃのオン・オフ
制御も行う。
信号が入力され、前記した光パワーの補正と同時にこの
信号に基づいて光ビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃのオン・オフ
制御も行う。
【００３５】次にメモリ１８、２２に記憶するデータを
求めるための構成を説明する。ビームエキスパンダＥＸ
にはビームスプリッタＢＳ1が設けられ、このビームス
プリッタＢＳ1は合波ビームＬOの一部を分割する。この
分割されたビームの位置と光パワーは４分割位置検出素
子などのビーム位置検出素子２４で検出され、この結果
光ビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃのビーム位置と光パワーとが
求められる。
求めるための構成を説明する。ビームエキスパンダＥＸ
にはビームスプリッタＢＳ1が設けられ、このビームス
プリッタＢＳ1は合波ビームＬOの一部を分割する。この
分割されたビームの位置と光パワーは４分割位置検出素
子などのビーム位置検出素子２４で検出され、この結果
光ビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃのビーム位置と光パワーとが
求められる。
【００３６】２６はデータ検出手段であり、ここにはビ
ーム位置検出素子２４が出力するビーム位置と光パワー
に対応する信号がそれぞれの増幅器２８を介して入力さ
れる。データ検出回路２６はこれらの信号に基づいて光
ビームの位置と光パワーを求める。
ーム位置検出素子２４が出力するビーム位置と光パワー
に対応する信号がそれぞれの増幅器２８を介して入力さ
れる。データ検出回路２６はこれらの信号に基づいて光
ビームの位置と光パワーを求める。
【００３７】検出した光ビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃの座標
を図４に示したｘ方向およびｙ方向の補正量ｘ、ｙにす
るためのデータが求められ、これらのデータは第１のメ
モリ１８に記憶される。また光ビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ
の光パワーの変化から図８に示す光パワーの補正量が求
められ、メモリ２２に記憶される。なおこれらメモリ１
８、２２に記憶するデータは、適時に入力されるデータ
書換え指令に基づいて光ビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃを１本
づつ別々に射出させ、各光ビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃに対
して別々に順に求められる。
を図４に示したｘ方向およびｙ方向の補正量ｘ、ｙにす
るためのデータが求められ、これらのデータは第１のメ
モリ１８に記憶される。また光ビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ
の光パワーの変化から図８に示す光パワーの補正量が求
められ、メモリ２２に記憶される。なおこれらメモリ１
８、２２に記憶するデータは、適時に入力されるデータ
書換え指令に基づいて光ビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃを１本
づつ別々に射出させ、各光ビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃに対
して別々に順に求められる。
【００３８】次にこの実施態様の動作を説明する。書換
え指令が入力されると、１本の光ビームＬａだけを出力
させてそのビーム位置をビーム位置検出素子２４で検出
する。そしてその時のスピナーＳＰの角度位置θに対応
した駆動周波数ｆx、ｆyの補正量を求め、メモリ１８に
記憶する。またビーム位置検出素子２４で光ビームＬａ
の光パワーを検出し、光パワーの補正量を求めてメモリ
２２に記憶する。同様に他の光ビームＬｂ、Ｌｃに対し
てもこれらと同様な補正量を求めてメモリ１８、２２に
記憶する。
え指令が入力されると、１本の光ビームＬａだけを出力
させてそのビーム位置をビーム位置検出素子２４で検出
する。そしてその時のスピナーＳＰの角度位置θに対応
した駆動周波数ｆx、ｆyの補正量を求め、メモリ１８に
記憶する。またビーム位置検出素子２４で光ビームＬａ
の光パワーを検出し、光パワーの補正量を求めてメモリ
２２に記憶する。同様に他の光ビームＬｂ、Ｌｃに対し
てもこれらと同様な補正量を求めてメモリ１８、２２に
記憶する。
【００３９】このような準備が終わってから、２値画像
信号生成回路（図示せず）が出力する２値画像信号に基
づいて半導体レーザ１０ａ、１０ｂ、１０ｃがオン・オ
フされ、スピナーＳＰが回転する。またＡＯＤ制御手段
１６は、メモリ１８の内容により補正された正弦波およ
び余弦波を出力し、これらの正弦波および余弦波に対応
して周波数が変化する高周波でＡＯＤを駆動する。
信号生成回路（図示せず）が出力する２値画像信号に基
づいて半導体レーザ１０ａ、１０ｂ、１０ｃがオン・オ
フされ、スピナーＳＰが回転する。またＡＯＤ制御手段
１６は、メモリ１８の内容により補正された正弦波およ
び余弦波を出力し、これらの正弦波および余弦波に対応
して周波数が変化する高周波でＡＯＤを駆動する。
【００４０】一方光源制御手段２０は、メモリ２２の内
容によって光パワーの補正を行い、ＡＯＤで回折された
光ビームＬの光パワーを常に一定とする。この結果３本
の光ビームＬａ、Ｌｂ、ＬｃはそれぞれのＡＯＤａ、Ａ
ＯＤｂ、ＡＯＤｃにより適正に偏向され、相互の距離や
位置が適正に保たれる。また光ビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ
の光パワーはＡＯＤａ、ＡＯＤｂ、ＡＯＤｃを通過した
後も一定に保たれる。
容によって光パワーの補正を行い、ＡＯＤで回折された
光ビームＬの光パワーを常に一定とする。この結果３本
の光ビームＬａ、Ｌｂ、ＬｃはそれぞれのＡＯＤａ、Ａ
ＯＤｂ、ＡＯＤｃにより適正に偏向され、相互の距離や
位置が適正に保たれる。また光ビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ
の光パワーはＡＯＤａ、ＡＯＤｂ、ＡＯＤｃを通過した
後も一定に保たれる。
【００４１】このように互いにビーム位置が補正されか
つ光パワーが一定に保たれた３本の光ビームＬａ、Ｌ
ｂ、Ｌｃは、合波光学系１２で合波され、ビームエキス
パンダＥＸ、走査光学系（Ｌ3、ＳＰ）を介して記録シ
ートＳに導かれる。このため３本の光ビームＬａ、Ｌ
ｂ、Ｌｃにより記録シート上に描かれる３本の走査線を
互いに平行な直線とし、それらの長さや位相も揃えるこ
とができ、また走査線の濃度も一定に保たれるから、記
録画像の画質を向上させることができる。
つ光パワーが一定に保たれた３本の光ビームＬａ、Ｌ
ｂ、Ｌｃは、合波光学系１２で合波され、ビームエキス
パンダＥＸ、走査光学系（Ｌ3、ＳＰ）を介して記録シ
ートＳに導かれる。このため３本の光ビームＬａ、Ｌ
ｂ、Ｌｃにより記録シート上に描かれる３本の走査線を
互いに平行な直線とし、それらの長さや位相も揃えるこ
とができ、また走査線の濃度も一定に保たれるから、記
録画像の画質を向上させることができる。
【００４２】
【他の実施態様】この実施態様では、ＡＯＤで回折され
た光ビームの光パワーの補正量をメモリ２２に記憶して
おき、このメモリ２２のデータを用いて実際の画像を記
録する。しかしこの発明はビーム位置検出素子２４で検
出した光パワーが所定の目標値となるように光源１０の
光パワーをリアルタイム（実時間）で制御するものであ
ってもよい。
た光ビームの光パワーの補正量をメモリ２２に記憶して
おき、このメモリ２２のデータを用いて実際の画像を記
録する。しかしこの発明はビーム位置検出素子２４で検
出した光パワーが所定の目標値となるように光源１０の
光パワーをリアルタイム（実時間）で制御するものであ
ってもよい。
【００４３】この場合には図２における第２のメモリ２
２は不要になり、光源制御手段２０はビーム位置検出素
子２４で検出した光パワーを一定にするように光源１０
を直接制御すればよい。この実施態様によれば光源１０
やＡＯＤの温度変化や経時的特性変化などによる光パワ
ーの変動も正確に補正でき、画質は一層向上する。
２は不要になり、光源制御手段２０はビーム位置検出素
子２４で検出した光パワーを一定にするように光源１０
を直接制御すればよい。この実施態様によれば光源１０
やＡＯＤの温度変化や経時的特性変化などによる光パワ
ーの変動も正確に補正でき、画質は一層向上する。
【００４４】また前記の実施態様では、ビーム位置検出
素子２４で光ビームのビーム位置も検出し、スピナーＳ
Ｐの角度位置θに対するＡＯＤの駆動周波数ｆx、ｆyの
補正量を図５に示した補正量にするためのデータを求
め、メモリ１８に記憶させている。しかしこの駆動周波
数ｆx、ｆyの補正量（図５参照）は走査装置に固有のも
のであり、図３、４の走査線の湾曲量と、これに対応す
るＡＯＤの補正量により一義的に決まるものである。従
ってこのデータを予め第１のメモリ１８に記憶しておけ
ばビーム位置検出素子２４でビーム位置を検出する必要
はなくなる。
素子２４で光ビームのビーム位置も検出し、スピナーＳ
Ｐの角度位置θに対するＡＯＤの駆動周波数ｆx、ｆyの
補正量を図５に示した補正量にするためのデータを求
め、メモリ１８に記憶させている。しかしこの駆動周波
数ｆx、ｆyの補正量（図５参照）は走査装置に固有のも
のであり、図３、４の走査線の湾曲量と、これに対応す
るＡＯＤの補正量により一義的に決まるものである。従
ってこのデータを予め第１のメモリ１８に記憶しておけ
ばビーム位置検出素子２４でビーム位置を検出する必要
はなくなる。
【００４５】しかし実際の装置では光学系の温度変化や
経時的特性変化などによりビーム位置が変動する。前記
実施態様ではビーム位置検出素子２４でビーム位置を検
出してＡＯＤの駆動周波数の補正を行うから、走査線位
置の補正が一層正確になる。
経時的特性変化などによりビーム位置が変動する。前記
実施態様ではビーム位置検出素子２４でビーム位置を検
出してＡＯＤの駆動周波数の補正を行うから、走査線位
置の補正が一層正確になる。
【００４６】なおビーム位置検出素子２４の検出結果を
リアルタイム（実時間）にフィードバックさせビーム位
置の修正を行うようにしてもよい。この場合は走査線の
補正はさらに高精度に行うことができる。
リアルタイム（実時間）にフィードバックさせビーム位
置の修正を行うようにしてもよい。この場合は走査線の
補正はさらに高精度に行うことができる。
【００４７】以上の実施態様は円筒内面走査型の装置に
適用したものであるが、本発明は円筒外面走査型や平面
走査型などの装置にも適用でき、これらを含む。また光
偏向素子は２次元のものに限らず、１次元のものであっ
てもよい。例えば回転多面鏡（ポリゴン）やピエゾミラ
ー、ガルバノミラーなどを用いて走査する場合には、走
査方向に直交する方向に光ビームを偏向させる１次元の
音響光学素子を用いることができる。なおメモリ１８、
２２にはＡＯＤの駆動周波数や光パワーの補正量をその
まま記憶してもよいが、これらと実質的に同等なデータ
を記憶してもよく本発明はこの場合を含む。
適用したものであるが、本発明は円筒外面走査型や平面
走査型などの装置にも適用でき、これらを含む。また光
偏向素子は２次元のものに限らず、１次元のものであっ
てもよい。例えば回転多面鏡（ポリゴン）やピエゾミラ
ー、ガルバノミラーなどを用いて走査する場合には、走
査方向に直交する方向に光ビームを偏向させる１次元の
音響光学素子を用いることができる。なおメモリ１８、
２２にはＡＯＤの駆動周波数や光パワーの補正量をその
まま記憶してもよいが、これらと実質的に同等なデータ
を記憶してもよく本発明はこの場合を含む。
【００４８】
【発明の効果】請求項１の発明は以上のように、音響光
学素子の駆動周波数を制御して光ビームの位置を補正す
る場合に、音響光学素子の駆動パワーを一定に保ちつつ
その駆動周波数を制御する一方、この音響光学素子の回
折効率がその駆動周波数により変化することによる光パ
ワーの変化を、光源の光パワーにより補正するものであ
る。
学素子の駆動周波数を制御して光ビームの位置を補正す
る場合に、音響光学素子の駆動パワーを一定に保ちつつ
その駆動周波数を制御する一方、この音響光学素子の回
折効率がその駆動周波数により変化することによる光パ
ワーの変化を、光源の光パワーにより補正するものであ
る。
【００４９】このため音響光学素子内の発熱量が常に一
定となり、ビームウエスト径が変化したり、ビームウエ
ストの光軸方向および光軸に直交する方向への位置が変
化したりするのを防ぐことができる。この結果画質を向
上させることできる。
定となり、ビームウエスト径が変化したり、ビームウエ
ストの光軸方向および光軸に直交する方向への位置が変
化したりするのを防ぐことができる。この結果画質を向
上させることできる。
【００５０】ここに光源を半導体レーザとすれば、その
駆動電流を変えることにより光パワーを容易に制御で
き、構成が簡単になる（請求項２）。
駆動電流を変えることにより光パワーを容易に制御で
き、構成が簡単になる（請求項２）。
【００５１】請求項３の発明によれば、この方法の実施
に直接使用する光ビーム走査装置が得られる。ここに複
数の光ビームを用いる円筒内面走査型の装置とした場合
には、各光ビームごとに２次元音響光学素子を設けるこ
とができる（請求項４）。また第２のメモリに記憶する
光パワーを補正するためのデータは、ビームスプリッタ
で光ビームの一部を分割して光パワー検出手段に導き、
光ビームの光パワーを検出することにより得られる（請
求項５）。この場合検出した光パワーをリアルタイムに
フィードバックして光源の光パワーを制御すれば、第２
のメモリが不用になり構成が簡単になると共に、光パワ
ーは一層高精度に制御できる。
に直接使用する光ビーム走査装置が得られる。ここに複
数の光ビームを用いる円筒内面走査型の装置とした場合
には、各光ビームごとに２次元音響光学素子を設けるこ
とができる（請求項４）。また第２のメモリに記憶する
光パワーを補正するためのデータは、ビームスプリッタ
で光ビームの一部を分割して光パワー検出手段に導き、
光ビームの光パワーを検出することにより得られる（請
求項５）。この場合検出した光パワーをリアルタイムに
フィードバックして光源の光パワーを制御すれば、第２
のメモリが不用になり構成が簡単になると共に、光パワ
ーは一層高精度に制御できる。
【００５２】このビーム検出手段をビーム位置検出素子
として、ビーム位置も同時に検出できるようにしてもよ
い（請求項６）。この検出したビーム位置のデータを用
いてＡＯＤの駆動周波数をリアルタイムにフィードバッ
ク制御すれば、一層高精度な制御が可能になる。
として、ビーム位置も同時に検出できるようにしてもよ
い（請求項６）。この検出したビーム位置のデータを用
いてＡＯＤの駆動周波数をリアルタイムにフィードバッ
ク制御すれば、一層高精度な制御が可能になる。
【図１】本発明の一実施態様を示す概念図
【図２】音響光学素子の制御系を示す図
【図３】走査線の湾曲を示す図
【図４】音響光学素子に必要な補正量を示す図
【図５】駆動周波数の時間変化を示す図
【図６】ＡＯＤの回折効率の駆動周波数特性を示す図
【図７】回折効率の時間変化を示す図
【図８】光源の駆動パワーの補正量を示す図
１０ 半導体レーザ １２ 合波光学系 １６ ＡＯＤ制御手段 １８ 第１のメモリ ２０ 光源制御手段 ２２ 第２のメモリ ２４ ビーム位置検出素子 ２６ データ検出手段 ＡＯＤ ２次元音響光学素子 ＢＳ、ＢＳ1 ビームスプリッタ ＳＰ 走査光学系を形成するスピナー ａ、ｂ、ｃ 走査線 Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ 光ビーム Ｌｏ 合波ビーム
Claims (6)
- 【請求項１】 音響光学素子の駆動周波数を制御するこ
とによって走査ビームの位置を補正する光ビーム走査装
置の制御方法において、 前記音響光学素子の駆動パワーを一定に保ちつつその駆
動周波数を制御する一方、前記音響光学素子で回折され
た光ビームの光パワーの変化を光源の光パワーにより補
正することを特徴とする光ビーム走査装置の制御方法。 - 【請求項２】 光源は半導体レーザであり、電流により
光ビームの光パワーを制御する請求項１の光ビーム走査
装置の制御方法。 - 【請求項３】 音響光学素子の駆動周波数を制御するこ
とにより、走査ビームの位置を補正する光ビーム走査装
置において、 走査ビームの位置を補正するために必要とする音響光学
素子の駆動周波数の時間変化を記憶する第１のメモリ
と、 この記憶した駆動周波数の時間変化でかつ音響光学素子
の駆動パワーを一定に保ちつつ音響光学素子を駆動する
音響光学素子制御手段と、 音響光学素子の駆動周波数に対する音響光学素子の回折
効率を示すデータを記憶する第２のメモリと、 前記第１のメモリに記憶した駆動周波数の時間変化によ
る変調を受けた光ビームの光パワーを前記回折効率を示
すデータを用いて補正して目標値にするように光源の光
パワーを制御する光源制御手段と、を備えることを特徴
とする光ビーム走査装置。 - 【請求項４】 複数の光ビームを合波して走査光学系に
導く円筒内面走査型光ビーム走査装置であって、音響光
学素子は各光ビームの光源と合波光学系との間に各光ビ
ームごとに別々に設けられた２次元音響光学素子である
請求項３の光ビーム走査装置。 - 【請求項５】 音響光学素子の駆動周波数を制御するこ
とにより走査ビームの位置を補正する光ビーム走査装置
において、 走査ビームの位置を補正するために必要とする音響光学
素子の駆動周波数の時間変化を記憶する第１のメモリ
と、 この記憶した駆動周波数の時間変化でかつ音響光学素子
の駆動パワーを一定に保ちつつ音響光学素子を駆動する
音響光学素子制御手段と、 光ビームを音響光学素子の後方で分割するビームスプリ
ッタと、 この分割された光ビームの光パワーを検出する光パワー
検出手段と、 この光パワー検出手段で検出した光ビームの光パワーが
目標値になるように光源の光パワーを制御する光源制御
手段と、 を備えることを特徴とする光ビーム走査装置。 - 【請求項６】 音響光学素子の駆動周波数を制御するこ
とにより、走査ビームの位置を補正する光ビーム走査位
置において、 光ビームを音響光学素子の後方で分割するビームスプリ
ッタと、 この分割された光ビームの光パワーおよびビーム位置を
検出するビーム位置検出手段と、 このビーム位置検出手段で検出したビーム位置を目標位
置にするための音響光学素子の駆動周波数でかつその駆
動パワーを一定に保ちつつ音響光学素子を制御する音響
光学素子制御手段と、 前記ビーム位置検出手段で検出した光パワーを目標値に
するように光源の光パワーを制御する光源制御手段と、 を備えることを特徴とする光ビーム走査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8342343A JPH10170848A (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 光ビーム走査装置およびその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8342343A JPH10170848A (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 光ビーム走査装置およびその制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10170848A true JPH10170848A (ja) | 1998-06-26 |
Family
ID=18352998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8342343A Pending JPH10170848A (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 光ビーム走査装置およびその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10170848A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012053331A (ja) * | 2010-09-02 | 2012-03-15 | Ricoh Co Ltd | 静電潜像計測装置および静電潜像計測方法 |
| KR102002490B1 (ko) * | 2018-03-20 | 2019-07-23 | 주식회사 이오테크닉스 | 음향 광학 편향기 및 이를 위한 캘리브레이션 방법 |
-
1996
- 1996-12-09 JP JP8342343A patent/JPH10170848A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012053331A (ja) * | 2010-09-02 | 2012-03-15 | Ricoh Co Ltd | 静電潜像計測装置および静電潜像計測方法 |
| KR102002490B1 (ko) * | 2018-03-20 | 2019-07-23 | 주식회사 이오테크닉스 | 음향 광학 편향기 및 이를 위한 캘리브레이션 방법 |
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