JP2939766B2 - Laser scanning spot diameter measuring device - Google Patents
Laser scanning spot diameter measuring deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、レーザービームを結像面上に走査するレー
ザープリンタ等のレーザー走査系に関し、特に結像面上
のレーザービームのスポット径を測定する装置に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial application field> The present invention relates to a laser scanning system such as a laser printer that scans a laser beam on an image forming surface, and particularly measures a spot diameter of the laser beam on the image forming surface. To a device that
〈従来技術〉 従来のこの種の技術としては、例えば第9図に示すよ
うに、スリット61を有するドラム62が一定速度で回転さ
せ、スリット61を介して入光されたレーザービームの光
量をスリット61後方に設けられた光センサ63により測る
ことによりスポット径を測定するものがある。即ち、レ
ーザービームのスポット径が大きいほど単位面積当たり
の光量は小さくなるため、スポット61から入光されるレ
ーザービームの光量も小さくなることにより、スポット
径を測定できる。<Prior Art> As this kind of conventional technique, for example, as shown in FIG. 9, a drum 62 having a slit 61 is rotated at a constant speed, and a light amount of a laser beam incident through the slit 61 is reduced. There is one that measures the spot diameter by measuring with an optical sensor 63 provided behind 61. That is, the larger the spot diameter of the laser beam, the smaller the amount of light per unit area. Therefore, the amount of the laser beam entering from the spot 61 is also small, so that the spot diameter can be measured.
この他、レーザープリンタに適用されるものとして特
開平2−51119号公報や特開昭60−100113号公報に示さ
れるようなものがある。In addition, there are those applied to laser printers such as those disclosed in JP-A-2-51119 and JP-A-60-100113.
前者は、走査方向に透明部分と遮光部分とが断続する
格子パターンを形成したフィルタにレーザービームを当
て、レーザービームのスポット径が大きいときほど、透
明部分を通過する光量が小さく、遮光部分を通過すると
きの漏れ光量が大きいので、フィルタ後方の受光センサ
で検出される出力変化が小さく、スポット径が小さいと
きは、逆の関係になるので出力変化が大きくなることを
利用してスポット径を測定するものである。In the former method, a laser beam is applied to a filter having a lattice pattern in which a transparent portion and a light-shielding portion are intermittent in the scanning direction. As the spot diameter of the laser beam increases, the amount of light passing through the transparent portion decreases and the light passes through the light-shielding portion. Because the amount of leakage light is large, the output change detected by the light-receiving sensor behind the filter is small, and when the spot diameter is small, the opposite relationship is used. Is what you do.
後者は、結像面に設けた鏡で反射させたレーザービー
ムをシリンドリカルレンズを介して、4分割された受光
素子の交差する中央部を当て、焦点ずれ位置に応じて変
化するスポット形状を各受光素子の光量割合で検出する
ことにより、スポット径を測定するものである。In the latter, the laser beam reflected by the mirror provided on the image plane is applied to the intersecting central part of the four divided light receiving elements via a cylindrical lens, and the spot shape that changes according to the defocus position is received by each light receiving element. The spot diameter is measured by detecting the light amount ratio of the element.
〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記第1の従来例では、測定器が大型
で高価につき、しかも、止まっているレーザービームし
か測定できないため、レーザービームを走査するレーザ
ープリンタやレーザースキャナー等でスポット径を測定
しつつスポット径を調整するもの等に採用するには不適
当であった。<Problems to be Solved by the Invention> However, in the first conventional example, since the measuring device is large and expensive and can measure only a stopped laser beam, a laser printer or a laser scanner that scans the laser beam is used. However, it is not suitable for adopting a method for adjusting the spot diameter while measuring the spot diameter.
また、第2の従来例では、検出器の他に、フィルタが
必要であり、かつ、該フィルタに形成される格子パター
ンの精度によって測定値がばらつくという問題点があ
る。Further, the second conventional example has a problem that a filter is required in addition to the detector, and the measured value varies depending on the accuracy of a grid pattern formed on the filter.
また、第3の従来例では、スポット径測定のためにシ
リンドリカルレンズが必要であり、該レンズの位置調整
が必要である等の問題点がある。Further, the third conventional example has a problem that a cylindrical lens is required for spot diameter measurement, and the position of the lens needs to be adjusted.
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたも
ので、検出部がセンサのみの簡易な構成で、かつ、走査
されるレーザービームに対して応答性よく高精度にスポ
ット径を測定できるようにしたレーザービーム走査系の
スポット径測定装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such a conventional problem, and has a simple configuration in which a detection unit includes only a sensor, and can measure a spot diameter with high responsiveness and high accuracy to a scanned laser beam. It is an object of the present invention to provide a laser beam scanning system spot diameter measuring apparatus as described above.
〈課題を解決するための手段〉 このため本発明は、レーザービームを結像面上に走査
するレーザー走査系において、結像面上のレーザービー
ムの走査経路に複数に分割された受光素子を近接して配
設すると共に、レーザービームが1つの受光素子から隣
接する受光素子へ移動する時間を各受光素子の出力状態
から測定し、該移動時間に応じてレーザービームの結像
面上のスポット径を測定する測定手段を設けた構成とす
る。<Means for Solving the Problems> For this reason, the present invention relates to a laser scanning system that scans a laser beam on an image forming surface, in which a plurality of divided light receiving elements are brought close to a scanning path of the laser beam on the image forming surface. In addition, the time required for the laser beam to move from one light receiving element to an adjacent light receiving element is measured from the output state of each light receiving element, and the spot diameter of the laser beam on the image plane is determined according to the moving time. Is provided with a measuring means for measuring.
例えば、受光素子は、レーザービーム走査方向に対し
て直交する分割線によって2分割され、測定手段はスポ
ットのレーザービーム走査方向の径(以下、横径とい
う)を測定する構成とすることができる。For example, the light receiving element may be divided into two by a dividing line orthogonal to the laser beam scanning direction, and the measuring unit may measure a diameter of the spot in the laser beam scanning direction (hereinafter, referred to as a lateral diameter).
また、受光素子は、レーザービーム走査方向に対して
斜めに傾斜する分割線によって2分割され、測定手段は
スポットのレーザービーム走査方向と直角な方向の径
(以下、縦径という)を測定する構成とすることができ
る。Further, the light receiving element is divided into two by a dividing line oblique to the laser beam scanning direction, and the measuring means measures the diameter of the spot in a direction perpendicular to the laser beam scanning direction (hereinafter, referred to as a vertical diameter). It can be.
さらに、受光素子は、レーザービーム走査方向に対し
て直交する分割線と斜めに傾斜する分割線とよって3分
割され、測定手段はスポットの横径と縦径とを測定する
構成とすることもできる。Further, the light receiving element may be divided into three parts by a dividing line orthogonal to the laser beam scanning direction and a dividing line obliquely inclined, and the measuring means may measure the horizontal diameter and the vertical diameter of the spot. .
〈作用〉 レーザービームのスポット径が小さいときには、1つ
の受光素子から隣接する受光素子へ、。短時間で移動
し、このとき隣接する一対の受光素子の出力変化が急で
あり、スポット径が大きいときには移動に時間を要し、
出力変化は緩やかである。<Operation> When the spot diameter of the laser beam is small, from one light receiving element to the adjacent light receiving element. It moves in a short time, and at this time, the output change of a pair of adjacent light receiving elements is sharp, and when the spot diameter is large, it takes time to move,
Output change is gradual.
したがって、各受光素子の出力状態から受光素子間の
移動に要する時間を測定することによってスポット径を
測定することができる。Therefore, the spot diameter can be measured by measuring the time required for movement between the light receiving elements from the output state of each light receiving element.
受光素子を、レーザービーム走査方向に対して直交す
る分割線によって2分割したものでは、スポットの横径
の一端が該分割線に接してから、他端が分割線に接する
までで移動を完了するため、測定手段によりスポットの
横径を測定することができる。In the case where the light receiving element is divided into two by a dividing line orthogonal to the laser beam scanning direction, the movement is completed after one end of the lateral diameter of the spot contacts the dividing line and the other end contacts the dividing line. Therefore, the lateral diameter of the spot can be measured by the measuring means.
また、受光素子を、レーザービーム走査方向に対して
斜めに傾斜する分割線によって2分割したものでは、ス
ポットの縦径の一端に近い部分が該分割線に接してか
ら、縦径の他端に近い部分が分割線に接するまでで移動
を完了するため、測定手段によりスポットの縦径を測定
することができる。In the case where the light-receiving element is divided into two by a dividing line that is oblique to the laser beam scanning direction, a portion near one end of the vertical diameter of the spot comes into contact with the dividing line, and then the other end of the vertical diameter Since the movement is completed until the close part touches the dividing line, the vertical diameter of the spot can be measured by the measuring means.
さらに、受光素子を、レーザービーム走査方向に対し
て直交する分割線と斜めに傾斜する分割線とよって3分
割したものでは、前述の理由により測定手段はスポット
の横径と縦径とを測定することができる。Further, when the light receiving element is divided into three parts by a dividing line orthogonal to the laser beam scanning direction and a dividing line obliquely inclined, the measuring means measures the lateral diameter and the longitudinal diameter of the spot for the above-mentioned reason. be able to.
〈実施例〉 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。<Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明に係るスポット径測定装置を備えたレーザープ
リンタの全体構成を示す第1図において、半導体レーザ
ー1から射出されたレーザービーム2は、コリメータレ
ンズ3によって平行ビームとされた上でミラー4で反射
された後に回転多面鏡等の光偏向器5に入射する。レー
ザービーム2はこの光偏向器5によって反射偏向され、
収束レンズ6に通され感光材料(以下フィルムという)
7上を矢印方向と略直角な方向に走査(主走査)する。In FIG. 1 showing the overall configuration of a laser printer provided with a spot diameter measuring device according to the present invention, a laser beam 2 emitted from a semiconductor laser 1 is converted into a parallel beam by a collimator lens 3 and then reflected by a mirror 4. After that, the light enters a light deflector 5 such as a rotary polygon mirror. The laser beam 2 is reflected and deflected by the optical deflector 5,
Photosensitive material (hereinafter referred to as film) passed through a converging lens 6
7 is scanned (main scanning) in a direction substantially perpendicular to the arrow direction.
それと共にフィルム7が搬送装置8によって上記矢印
Y方向に搬送されて副走査がなされ、したがってフィル
ム7上にはレーザービーム2が2次元的に照射される。At the same time, the film 7 is conveyed in the direction of the arrow Y by the conveying device 8 to perform sub-scanning, and therefore, the laser beam 2 is irradiated onto the film 7 two-dimensionally.
尚、半導体レーザー1は、搬送装置8の直前から直後
の何れかでレーザービーム2を照射して画像を形成す
る。The semiconductor laser 1 irradiates the laser beam 2 immediately before or immediately after the transport device 8 to form an image.
上記レーザービーム2は、画像信号出力装置から出力
された画像信号に基づいて変調されており、この変調さ
れたレーザービームに感光したフィルム7上には、上記
画像信号が担持する画像が写真潜像として記録される。The laser beam 2 is modulated based on an image signal output from an image signal output device, and an image carried by the image signal is provided on a film 7 exposed to the modulated laser beam. Is recorded as
尚、上記画像信号はデジタル信号であり、信号変換部
に通され所定の変換テーブルに基づいて信号に変換さ
れ、D/A変換器でアナログ信号に変調されて変調回路に
入力される。この変調回路がアナログの画像信号に基づ
いて前記半導体レーザー1のドライバを制御することに
より、レーザービーム2が上述のように変調される。The image signal is a digital signal, is passed through a signal converter, is converted into a signal based on a predetermined conversion table, is modulated into an analog signal by a D / A converter, and is input to a modulation circuit. The modulation circuit controls the driver of the semiconductor laser 1 based on an analog image signal, so that the laser beam 2 is modulated as described above.
更に、感光したフィルム7は次に公知の現像機に送ら
れ、そこで現像、定着、水洗、乾燥の各処理を受ける。
この処理により前記写真潜像が現像され、フィルム7に
は前記画像信号が担持する画像が可視像として記憶され
る。The exposed film 7 is then sent to a known developing machine, where it undergoes development, fixing, washing, and drying.
By this processing, the photographic latent image is developed, and the image carried by the image signal is stored on the film 7 as a visible image.
上記のフィルム7の搬送装置8は、図示しないモータ
等により回転駆動される駆動ローラ9と該駆動ローラ9
に接触して回転する走査方向に複数本の従動ローラ(ニ
ップローラ)10とからなる副走査ローラ(メインロー
ラ)を備え、ローラ9とローラ10間に挟持されたフィル
ム7を搬送する構成である。The conveying device 8 for the film 7 includes a driving roller 9 that is rotationally driven by a motor (not shown) and the like.
A sub-scanning roller (main roller) composed of a plurality of driven rollers (nip rollers) 10 in the scanning direction rotating in contact with the roller 9 is provided, and the film 7 sandwiched between the rollers 9 and 10 is transported.
かかる基本構成を有したレーザープリンタに本発明に
係るスポット径測定装置が配設される。The spot diameter measuring device according to the present invention is provided in a laser printer having such a basic configuration.
即ち、フィルム7と同一面、つまり結像面あるいは結
像面と光学的に等価な位置であって、かつ走査されるレ
ーザービームが当たる位置に、光センサ11を配設する。
該光センサ11は、第2図に示すように走査方向に近接し
て並ぶように走査方向に対して直交する分割線で2分割
された受光素子11a,11bを有し、レーザービームが先に
当たる側の受光素子11aの出力は、差動増幅器12の+入
力端子に入力され、後で当たる側の受光素子11bの出力
は、差動増幅器12の−入力端子に入力される。That is, the optical sensor 11 is disposed on the same surface as the film 7, that is, on the image forming surface or a position optically equivalent to the image forming surface and at a position where the laser beam to be scanned hits.
The optical sensor 11 has light receiving elements 11a and 11b divided by a dividing line orthogonal to the scanning direction so as to be arranged close to the scanning direction as shown in FIG. 2, and the laser beam hits first. The output of the light receiving element 11a on the side is input to the + input terminal of the differential amplifier 12, and the output of the light receiving element 11b on the side to be applied later is input to the-input terminal of the differential amplifier 12.
前記差動増幅器12の出力は、2つのコンパレータ13,1
4に入力される。ここで、一方のコンパレータ13は、比
較電圧VAより差動増幅器12からの入力電圧VSの方が大で
あるときに出力がハイレベルとなり、他方のコンパレー
タ14は、比較電圧VB(<VA)より差動増幅器12からの入
力電圧VSの方が小であるときに出力がハイレベルとなる
ように構成されている。The output of the differential amplifier 12 has two comparators 13, 1
Entered in 4. Here, one comparator 13 outputs a high level when the input voltage V S from the differential amplifier 12 is higher than the comparison voltage V A , and the other comparator 14 outputs the comparison voltage V B (< When the input voltage V S from the differential amplifier 12 is smaller than V A ), the output is at a high level.
前記2つのコンパレータ13,14の出力は、タイマ15に
入力され、該タイマ15は、コンパレータ13より入力され
るパルス信号の立ち下がりから、コンパレータ14より入
力されるパルス信号の立ち上がりまでの時間Δt2を測定
する。The outputs of the two comparators 13 and 14 are input to a timer 15, which outputs a time Δt 2 from the falling edge of the pulse signal input from the comparator 13 to the rising edge of the pulse signal input from the comparator 14. Is measured.
タイマ15の出力は、スポット径演算回路16に入力さ
れ、該スポット径演算回路16は、測定された時間Δtに
より、予め、この時間とスポット径との関係をROMに記
憶したテーブルからスポット径を求める。The output of the timer 15 is input to a spot diameter calculation circuit 16, and the spot diameter calculation circuit 16 calculates the spot diameter from a table in which the relationship between this time and the spot diameter is stored in advance in ROM based on the measured time Δt. Ask.
尚、差動増幅器12、コンパレータ13,14、タイマ15、
スポット径演算回路16により測定手段が構成される。In addition, the differential amplifier 12, the comparators 13, 14, the timer 15,
The spot diameter calculation circuit 16 constitutes a measuring means.
ここで、スポット径が小さい場合と、大きい場合の、
差動増幅器12の出力変化状態を比較すると第3図に示す
ように、前者では出力最大から最小までの時間Δt1(後
述する理由によりΔt1>Δt2に設定してある)つまり受
光素子11aから受光素子11bへのスポットの移動時間が短
く、後者では長いことが分かる。Here, when the spot diameter is small and when the spot diameter is large,
When the output change state of the differential amplifier 12 is compared, as shown in FIG. 3, in the former, the time Δt 1 from the maximum output to the minimum output (Δt 1 > Δt 2 is set for a reason to be described later), that is, the light receiving element 11a It can be seen that the time required for the spot to move to the light receiving element 11b is short, and that the latter is long.
ところで、レーザービームのスポット形状が真円であ
る場合には、スポット径は移動時間に対して一律に定ま
る。したがって、真円がスポットの目標形状であり、径
の調整を1つの操作のみで行うものでは、この測定結果
に基づいた操作を行ってスポット径を調整すればよい。Incidentally, when the spot shape of the laser beam is a perfect circle, the spot diameter is uniformly determined with respect to the moving time. Therefore, when the perfect circle is the target shape of the spot and the diameter is adjusted by only one operation, the spot diameter may be adjusted by performing an operation based on the measurement result.
しかし、レーザービームのスポット形状を意図的に楕
円形状とし(例えば回転多面鏡の各反射面の倒れに対す
る補正としてスポット径の走査方向と直角な方向の径を
補正するような場合)、或いは目標形状は真円である
が、精度や環境変化等により楕円形状に歪んだものを補
正するために、スポット径の走査方向の径(横径)及び
これと直角な方向の径(縦径)を独立に調整する2次元
操作機構を備えたものでは、横径と縦径とを独立して測
定する必要がある。若しくは、横径又は縦径の一方のみ
を調整することも考えられる。However, the spot shape of the laser beam is intentionally made to be an elliptical shape (for example, when the diameter of the spot diameter in the direction perpendicular to the scanning direction is corrected as a correction for the inclination of each reflecting surface of the rotary polygon mirror) or the target shape. Is a perfect circle, but the spot diameter in the scanning direction (horizontal diameter) and the diameter in the direction perpendicular to this (vertical diameter) are independent in order to correct an elliptical distortion due to accuracy or environmental changes. In a device having a two-dimensional operation mechanism for adjusting the horizontal and vertical axes, it is necessary to measure the horizontal and vertical diameters independently. Alternatively, it is conceivable to adjust only one of the horizontal diameter and the vertical diameter.
その場合、前記した走査方向と直角方向に分断された
受光素子11a,11bを有する受光センサ11は、そのまま、
横径を測定するセンサとなる。即ち、第4図に示す差動
増幅器12の出力変化において、走査によりスポットの横
径の一端が受光素子11bに接してから横径の他端が受光
素子11bに接するまでの間に出力最大から最小まで変化
するから、その移動時間Δt1により、横径が決定する。In that case, the light receiving sensor 11 having the light receiving elements 11a and 11b divided in a direction perpendicular to the scanning direction described above,
It becomes a sensor for measuring the lateral diameter. In other words, in the output change of the differential amplifier 12 shown in FIG. 4, the output from the maximum output from the time when one end of the lateral diameter of the spot comes into contact with the light receiving element 11b by scanning until the other end of the lateral diameter comes into contact with the light receiving element 11b. since changes to a minimum, by the movement time Delta] t 1, the lateral diameter is determined.
但し、この移動時間Δt1の初期部分と末期部分との波
形の傾きは緩やかであるため、この付近をトリガ・ポイ
ント(コンパレータ13,14の比較電圧)とすると誤差を
大きく生じる可能性があり好ましくないので、例えば波
形の振幅が1/2になる点A,B等をトリガ・ポイントとして
出力が急峻に変化する部分の移動時間Δt2を測定するよ
うにすれば、精度が向上する。この場合、縦径が異なっ
ても楕円形状が保たれれば出力波形は変化しないため横
径を決定できる。第5図は、移動時間Δt2と差動増幅器
12の出力値(最大値を1としたときの値)に対する等横
径線を示したものである。例えば、移動時間Δt2が108n
sであった場合の横径は116μmとなる。However, since the slope of the waveform between the initial part and the last part of the movement time Δt 1 is gentle, it is preferable that a trigger point (comparison voltage of the comparators 13 and 14) causes a large error to occur around this point. Since there are no such points, for example, the points A and B where the amplitude of the waveform becomes 1/2 are used as trigger points to measure the movement time Δt 2 of the portion where the output changes abruptly, thereby improving the accuracy. In this case, if the elliptical shape is maintained even if the vertical diameter is different, the output waveform does not change, so that the horizontal diameter can be determined. FIG. 5 shows the transit time Δt 2 and the differential amplifier
This is a graph showing equal horizontal diameter lines for 12 output values (values when the maximum value is 1). For example, the moving time Δt 2 is 108n
The lateral diameter in the case of s is 116 μm.
また、この種の分割形センサの受光素子11a,11bとの
つなぎ目のギャップは、10μm程度あればよく、40〜50
μm以上のスポット径を測定する場合には、さほど問題
にならない。それより小さなスポット径を測定する場合
には、ギャップ幅を小さくしてやる方が望ましく、スポ
ット径の1/5以下程度であれば、波形の歪みは問題とな
らない。このようにして測定された横径が何らかの原因
により基準値に対して歪んでいる場合には、本体装置の
光学系に設けられた、横径調整機構により横径をフィー
ドバック制御することにより、常に横径を最適値に保つ
ことができる。Further, the gap between the light receiving elements 11a and 11b of this type of split type sensor may be about 10 μm,
When measuring a spot diameter of μm or more, there is not much problem. When measuring a spot diameter smaller than that, it is desirable to reduce the gap width. If the spot diameter is about 1/5 or less, the waveform distortion does not pose a problem. When the lateral diameter measured in this way is distorted with respect to the reference value for some reason, the lateral diameter is always feedback-controlled by the lateral diameter adjusting mechanism provided in the optical system of the main unit, so that the lateral diameter is always controlled. The lateral diameter can be kept at the optimum value.
尚、かかる分割形センサを用いず、1つの受光素子を
通過させただけでも一応測定は可能ではあるが、分割形
センサとした方が、前述のような急峻な波形部分を用い
ることができ、測定精度が向上する。It should be noted that although it is possible to measure for a time only by passing through one light receiving element without using such a split type sensor, the split type sensor can use the steep waveform portion as described above, Measurement accuracy is improved.
そして、かかるスポット径測定装置(以下の実施例で
も同様)によれば、装置が小型で、低コストに製造で
き、レーザープリンタ等の本体装置への組み込みも容易
に行え、かつレーザービームを走査状態で応答良く測定
することができる。According to such a spot diameter measuring apparatus (the same applies to the following embodiments), the apparatus can be manufactured in a small size and at low cost, can be easily incorporated into a main body device such as a laser printer, and can scan laser beams. Can be measured with good response.
また、スポット径を最小にするような走査系の場合
は、受光センサを結像面と等価な位置から焦点深度以上
離した位置に配置するのがよい。これにより、レーザー
ビームの焦点位置が結像面に対して手前側にずれている
のか、遠い側にずれているのかを判別できるためであ
る。In the case of a scanning system in which the spot diameter is minimized, it is preferable to dispose the light receiving sensor at a position separated from the position equivalent to the imaging plane by the depth of focus or more. Thereby, it is possible to determine whether the focal position of the laser beam is shifted to the near side or far side with respect to the imaging plane.
さらに、本測定に当たっては、高速応答が要求される
ため、センサは小さい方が望ましいが、取付精度が厳し
くしないために、縦に細長い形状にしてもよい。Furthermore, in this measurement, a high-speed response is required, and therefore, it is desirable that the sensor is small. However, in order to keep the mounting accuracy from becoming strict, the sensor may be vertically elongated.
次に、スポット径の縦径を測定する実施例について説
明する。Next, an example of measuring the vertical diameter of the spot diameter will be described.
縦径測定の場合は、第6図に示すように分割線をレー
ザービーム走査方向に対し、僅かに傾けるように2分割
された受光素子21a,21bを備えた受光センサ21を使用す
る。その他の回路構成、測定原理は、第2図に示す横径
測定の場合と同様であり、図示のように差動増幅器12の
出力VSが比較値VA以下となってから比較値VB以下となる
までのAB間の時間Δt2に基づいて、予めROMに記憶され
たテーブルから縦径を求める。In the case of vertical diameter measurement, as shown in FIG. 6, a light receiving sensor 21 having light receiving elements 21a and 21b divided into two so that a dividing line is slightly inclined with respect to a laser beam scanning direction is used. The other circuit configuration and measurement principle are the same as those in the case of the lateral diameter measurement shown in FIG. 2, and as shown in the figure, when the output V S of the differential amplifier 12 becomes equal to or less than the comparison value VA, the comparison value V B The vertical diameter is obtained from a table stored in the ROM in advance, based on the time Δt 2 between AB until the following.
分割線の走査方向に対する傾斜角度は、理論上は傾斜
角度が小さいほど、スポット縦径の下端及び上端に近い
部分で分割線に接するため、横径の影響を小さくして縦
径を独立して測定することができるが、レーザービーム
が分割線を横切るようにするために受光センサ21の取付
精度が厳しくなる。また、傾斜角度があまり小さ過ぎる
と、取付角度誤差が測定値に影響してしまい好ましくな
い。受光センサの大きさ、測定したい縦径によってセン
サの取付角度は異なるが、1mm程度のセンサなら15°程
度以上、3mm程度以上のセンサなら5°程度以上傾けて
おくとよい。その場合、スペースに余裕があれば、走査
方向に長いセンサを用いることにより、取付精度を維持
しつつ傾斜角度を小さくできるため有利である。逆に、
傾斜角度があまり大きいと、縦径の変化に対する検出感
度が鈍くなるだけでなく、横径が縦径の測定値に及ぼす
影響が大きくなるため、通常は40°以下位が望ましい。
但し、これは縦径のみを測定する場合であり、後述する
実施例のように横径測定と併用すれば、演算によって横
径の影響を取り除けるから、もう少し傾斜角度を大きく
することができる。The inclination angle of the dividing line with respect to the scanning direction is, theoretically, the smaller the inclination angle, the smaller the influence of the horizontal diameter and the more independent the vertical diameter because the smaller the inclination angle, the closer to the dividing line at the lower and upper ends of the spot vertical diameter. Although the measurement can be performed, the mounting accuracy of the light receiving sensor 21 becomes strict because the laser beam crosses the dividing line. On the other hand, if the inclination angle is too small, the mounting angle error affects the measured value, which is not preferable. Although the mounting angle of the sensor differs depending on the size of the light receiving sensor and the vertical diameter to be measured, it is preferable to incline the sensor by about 15 ° or more for a sensor of about 1 mm or about 5 ° or more for a sensor of about 3 mm or more. In that case, if there is enough space, it is advantageous to use a sensor that is long in the scanning direction, because the inclination angle can be reduced while maintaining the mounting accuracy. vice versa,
If the inclination angle is too large, not only does the detection sensitivity to a change in the vertical diameter become dull, but also the influence of the horizontal diameter on the measured value of the vertical diameter becomes large.
However, this is the case where only the vertical diameter is measured, and if used together with the horizontal diameter measurement as in the embodiment described later, the influence of the horizontal diameter can be removed by calculation, so that the inclination angle can be further increased.
横径と、縦径とを測定する必要がある場合、或いは、
縦径の測定を横径の影響を除いて精度よく測定するため
に横径の測定を併用する実施例としては、前記2つの実
施例をそのまま利用し、前記2種類の受光センサ11,21
を走査方向に並べて、これらの検出信号から横径と縦径
とを測定すればよい。その場合、前述したように、縦径
測定に際して、横径測定値によって横径の影響を取り除
く場合には、斜めに傾斜する分割線の傾斜角度を、単独
で縦径測定する場合に比較して、ある程度大きくするこ
とができる。When it is necessary to measure the horizontal diameter and the vertical diameter, or
As an embodiment in which the measurement of the vertical diameter is used in combination with the measurement of the horizontal diameter in order to accurately measure the influence of the horizontal diameter except for the influence of the horizontal diameter, the two embodiments are used as they are, and the two types of light receiving sensors 11 and 21 are used.
May be arranged in the scanning direction, and the horizontal and vertical diameters may be measured from these detection signals. In that case, as described above, when measuring the longitudinal diameter, when removing the influence of the lateral diameter by the measured value of the lateral diameter, the inclination angle of the dividing line that is obliquely inclined is compared with the case where the longitudinal diameter is measured alone. , To some extent.
より合理的な実施例としては、第7図に示すように、
走査方向に対して直交する分割線と、傾斜する分割線と
で3分割した受光素子31a,31b,31cを有する受光センサ3
1を使用し、受光素子31aから受光素子31bに移動する時
間で横径を測定した後、受光素子31bから受光素子31cへ
移動する時間によって縦径を測定すればよい。既述のよ
うに、縦径測定に際して、横径測定値から横径の影響を
取り除くことにより縦径の測定精度を向上できる。In a more rational embodiment, as shown in FIG.
Light receiving sensor 3 having light receiving elements 31a, 31b, 31c divided into three by a dividing line orthogonal to the scanning direction and an inclined dividing line
Using 1, the horizontal diameter may be measured by the time required to move from the light receiving element 31a to the light receiving element 31b, and then the vertical diameter may be measured by the time required to move from the light receiving element 31b to the light receiving element 31c. As described above, when measuring the vertical diameter, the measurement accuracy of the vertical diameter can be improved by removing the influence of the horizontal diameter from the measured value of the horizontal diameter.
第8図は、分割線の傾斜角度を20°、横径が70μmと
した場合の、移動時間と縦径との関係を示したものであ
る。例えば、移動時間Δt2が370nsの時には、縦径は145
μmとなる。FIG. 8 shows the relationship between the moving time and the vertical diameter when the inclination angle of the dividing line is 20 ° and the horizontal diameter is 70 μm. For example, when the movement time Δt 2 is 370 ns, the vertical diameter is 145 ns.
μm.
〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、小型で安価に製
造できる測定装置でありながら、レーザービームのスポ
ット径を高精度で、かつ、応答良く測定することがで
き、レーザープリンタ等へ組み込んでスポット径調整の
ための測定として利用価値の高いものである。<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, a laser beam spot diameter can be measured with high accuracy and responsiveness, while being a small and inexpensive measuring device. It is of high utility value as a measurement for adjusting the spot diameter by being incorporated into the device.
また、受光素子の分割線を走査方向と直交させる受光
センサのみを用いることにより、スポット径の横径を測
定でき、走査方向に対して斜めに傾斜させる受光センサ
を用いることにより、縦径を測定できる。Also, by using only the light receiving sensor that makes the dividing line of the light receiving element orthogonal to the scanning direction, the horizontal diameter of the spot diameter can be measured, and by using the light receiving sensor that is inclined with respect to the scanning direction, the vertical diameter can be measured. it can.
さらに、かかる2種類のセンサを2つ並べて使用し、
或いは、前記直交する分割線と傾斜する分割線とで3分
割したセンサの使用によって、横径と縦径とを同時に測
定することも可能で、縦径の測定に際し、横径測定値に
より横径の影響を取り除い高精度な測定を行うこともで
きる。Furthermore, by using two of these two types of sensors side by side,
Alternatively, by using a sensor divided into three by the orthogonal dividing line and the inclined dividing line, it is also possible to measure the lateral diameter and the longitudinal diameter at the same time. It is also possible to perform highly accurate measurement by removing the influence of.
第1図は本発明のスポット横径を測定する実施例の全体
構成を示す斜視図、第2図は同上実施例のスポット径測
定装置に係る部分の回路図、第3図(A),(B)は夫
々同上実施例のスポット径小時と大時における受光セン
サの出力変化状態を示す図、第4図は同上実施例におけ
る実際の受光センサの測定時間部分を説明するための
図、第5図は同上実施例のスポット移動時間と受光セン
サ出力に対する横径の関係を示す線図、第6図は本発明
のスポット縦径を測定する実施例の受光センサとその出
力状態を示す図、第7図は本発明のスポット横径と縦径
とを同時に測定する実施例の受光センサとその出力状態
を示す図、第8図は同上実施例のスポット移動時間と受
光センサ出力に対する縦径の関係を示す線図、第9図は
従来のスポット径測定装置の一例を示す斜視図である。 2…レーザービーム、7…フィルム、11,21,31…受光セ
ンサ、11a,11b,21a,21b,31a,31b,31c…受光素子、12…
差動増幅器、13,14…コンパレータ、15…タイマ、16…
スポット径演算回路FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of an embodiment for measuring the spot lateral diameter of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of a portion relating to the spot diameter measuring apparatus of the above embodiment, and FIGS. FIG. 4B is a diagram showing an output change state of the light receiving sensor when the spot diameter is small and when the spot diameter is large in the embodiment. FIG. 4 is a diagram for explaining a measurement time portion of the actual light receiving sensor in the embodiment. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the spot moving time and the lateral diameter with respect to the output of the light receiving sensor of the above embodiment. FIG. 6 is a diagram showing the light receiving sensor of the embodiment for measuring the spot longitudinal diameter of the present invention and its output state. FIG. 7 is a diagram showing a light receiving sensor according to an embodiment of the present invention for simultaneously measuring the horizontal and vertical diameters of the spot and the output state thereof. FIG. FIG. 9 shows a conventional spot diameter measurement. Is a perspective view showing an example of a device. 2: laser beam, 7: film, 11, 21, 31: light receiving sensor, 11a, 11b, 21a, 21b, 31a, 31b, 31c: light receiving element, 12 ...
Differential amplifier, 13,14… Comparator, 15… Timer, 16…
Spot diameter calculation circuit
Claims (4)
ザー走査系において、結像面上のレーザービームの走査
経路に複数に分割された受光素子を近接して配設すると
共に、レーザービームが1つの受光素子から隣接する受
光素子へ移動する時間を各受光素子の出力状態から測定
し、該移動時間に応じてレーザービームの結像面上のス
ポット径を測定する測定手段を設けたことを特徴とする
レーザー走査系のスポット径測定装置。In a laser scanning system for scanning a laser beam on an image forming surface, a plurality of divided light receiving elements are arranged close to a scanning path of the laser beam on the image forming surface, and the laser beam is emitted. Measuring means for measuring a time required to move from one light receiving element to an adjacent light receiving element from an output state of each light receiving element and measuring a spot diameter on an imaging plane of a laser beam according to the moving time; Characteristic spot diameter measuring device for laser scanning system.
して直交する分割線によって2分割され、測定手段はス
ポットのレーザービーム走査方向の径を測定してなる請
求項1に記載のレーザー走査系のスポット径測定装置。2. The laser scanning system according to claim 1, wherein the light receiving element is divided into two by a dividing line orthogonal to the laser beam scanning direction, and the measuring means measures a diameter of the spot in the laser beam scanning direction. Spot diameter measuring device.
して斜めに傾斜する分割線によって2分割され、測定手
段はスポットのレーザービーム走査方向と直角な方向の
径を測定してなる請求項1に記載のレーザー走査系のス
ポット径測定装置。3. The light receiving element is divided into two by a dividing line oblique to the laser beam scanning direction, and the measuring means measures the diameter of the spot in a direction perpendicular to the laser beam scanning direction. The spot diameter measuring device for a laser scanning system according to item 1.
して直交する分割線と斜めに傾斜する分割線とよって3
分割され、測定手段はスポットのレーザービームの走査
方向の径と、これに直角な方向の径を測定してなる請求
項1に記載のレーザー走査系のスポット径測定装置。4. The light-receiving element is divided into three parts by a dividing line orthogonal to the laser beam scanning direction and a dividing line inclined obliquely.
2. The spot diameter measuring apparatus for a laser scanning system according to claim 1, wherein the measuring means measures the diameter of the spot in the scanning direction of the laser beam and the diameter of the spot in a direction perpendicular thereto.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2210185A JP2939766B2 (en) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | Laser scanning spot diameter measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2210185A JP2939766B2 (en) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | Laser scanning spot diameter measuring device |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH0497115A JPH0497115A (en) | 1992-03-30 |
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|---|---|---|---|---|
| CN110751689A (en) * | 2019-10-24 | 2020-02-04 | 南京农业大学 | A method for measuring the horizontal and vertical diameter of pear fruit based on image processing |
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1990
- 1990-08-10 JP JP2210185A patent/JP2939766B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH0497115A (en) | 1992-03-30 |
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