(57)【要約】【課題】指向性の高い光源を用いた場合でも、受光手段を光ビームの光路上に設置せずに、光学系を有する装置全体を対象として各光学素子と光ビームとの相対的な位置を簡易に検出し、調整、検査等を可能とする。【解決手段】レーザダイオード等の光源で発光した光ビームを所定の位置に結像または導光させるための光学素子を有する光学系に適用する光学系検査装置に関する。ｆθレンズ３の画像と、ｆθレンズ３の所定の面で散乱する光ビームの散乱光の画像とを所定の方向より取得する２次元ＣＣＤカメラ８ａ，８ｂを備えている。【選択図】      図７
2004240019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビーム発光手段で発光した光ビームを所定の位置に結像または導光させるための光学素子を有する光学系に適用する光学系検査装置において、
前記光学素子の画像と、前記光学素子の所定の面で散乱する光ビームの散乱光の画像とを所定の方向より取得する画像取得手段を備えていることを特徴とする光学系検査装置。
【請求項２】
光ビーム発光手段で発光した光ビームを所定の位置に結像または導光させるための光学素子を有する光学系に適用する光学系検査装置において、
前記光学系の光ビーム伝搬領域に光散乱媒質を拡散させる光散乱媒質送出手段と、
前記光散乱媒質を拡散させない状態で取得する光学素子の画像と、前記光散乱媒質を光路上に拡散させた状態で取得する前記光ビームの散乱光の画像とを、所定の方向より取得する画像取得手段とを備えていることを特徴とする光学系検査装置。
【請求項３】
前記光学系を密閉する密閉手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の光学系検査装置。
【請求項４】
前記画像取得手段を複数備え、異なる方向から散乱光及び光ビームを取得するようにしたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光学系検査装置。
【請求項５】
前記光散乱媒質を排出する光散乱媒質排出手段を備えていることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の光学系検査装置。
【請求項６】
前記画像取得手段に、前記光ビームの波長透過特性を有するフィルタを備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の光学系検査装置。
【請求項７】
前記光散乱媒質を拡散させない状態で取得する光学素子の画像と、前記光散乱媒質を光路上に拡散させた状態で取得する前記光ビームの散乱光の画像とを処理する画像処理手段を備えていることを特徴とする請求項２乃至６の何れかに記載の光学系検査装置。
【請求項８】
前記光学素子の画像と前記光ビームの散乱光の画像との合成画像を表示する画像表示手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の光学系検査装置。
【請求項９】
光ビーム発光手段で発光した光ビームを所定の位置に結像または導光させるための光学素子を有する光学系に適用する光学系検査方法において、
前記光学系の光学素子の画像を取得する工程と、
前記光学素子の所定の面で散乱した光ビームの散乱光の画像を所定の方向より取得する工程とを備えていることを特徴とする光学系検査方法。
【請求項１０】
光ビーム発光手段で発光した光ビームを所定の位置に結像または導光させるための光学素子を有する光学系に適用する光学系検査方法において、
前記光学系のビーム伝播領域に光散乱媒質を送出する光散乱媒質送出工程と、
その光散乱媒質により前記光ビームを散乱させる工程と、
散乱された前記光ビームの散乱光画像を所定の方向より取得する工程とを有すること特徴とする光学系検査方法。
【請求項１１】
前記光ビームの散乱光の画像を複数回取得する工程と、複数回取得した散乱光の平均画像を導出する工程とを備えていることを特徴とする請求項１０に記載の光学系検査方法。
【請求項１２】
前記光学系の光学素子の画像を、前記光学系の光路上に光散乱媒質を拡散させない状態で取得する工程と、
前記光ビームの散乱光の画像を、前記光学系の光路上に光散乱媒質を送出した状態で取得する工程とを備えていることを特徴とする請求項１１に記載の光学系検査方法。
【請求項１３】
前記光散乱媒質を送出した状態での画像から前記光ビームの散乱光の画像を抽出する工程と、抽出された前記光ビームの散乱光の画像と前記光散乱媒質を送出していない状態での画像とを合成する工程とを備えていることを特徴とする請求項１１に記載の光学系検査方法。
【請求項１４】
前記光学系を構成する光学素子が移動又は回動可能な場合において、前記画像を取得するシャッタタイミングと、前記光ビームの点灯タイミングとを同期させて前記シャッタタイミングが開放状態のときに前記光ビーム発光手段を一回または複数回発光させる工程と、
前記光ビーム発光手段が一回または複数回発光したときの光ビームの散乱光の画像を取得する工程とを備えていることを特徴とする請求項１０乃至１３に記載の光学系検査方法。
【請求項１５】
前記光ビームの散乱光の画像を細線化する工程と、
その細線化した前記光ビームの散乱光の画像を直線に近似する工程とを備えていることを特徴とする請求項１０乃至１４の何れかに記載の光学系検査方法。
【請求項１６】
前記光散乱媒質を送出したあと、所定の時間経過後に検査を開始することを特徴とする請求項１０乃至１５の何れかに記載の光学系検査方法。
【請求項１７】
光ビーム発光手段とその光ビーム発光手段で発光した光ビームを所定の位置に結像または導光させるための光学素子を有する光学系ユニットにおいて、
前記光学素子の画像と、前記光学素子の所定の面で散乱する光ビームの画像または光路上の散乱媒質による前記光ビームの散乱光の画像とを所定の方向より取得する画像取得手段を備えていることを特徴とする光学系ユニット。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光学系ユニットを備えていることを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビーム発光手段で発光した光ビームを所定の位置に結像または導光させるための光学素子を有する光学系に適用する、光学系検査装置、光学系検査方法、同光学系を有する光学系ユニット及び光学装置に関する。詳しくは、その適用される光学系としては、例えば、電子写真方式の書込みユニット、感光体等から構成される画像形成部を持つ複写機、プリンタ製品等の画像製品における回転多面体鏡やレンズ、ミラー等から構成され、また例えば、複数光源を有するＬＤアレイ等の光源列を用いた画像製品や、光記憶装置等の書き込み読み出し装置の光学系など複数の光学素子から構成される光学系から構成される。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像製品に搭載される光学系ユニット（書込みユニット）は、レーザダイオード（以下ＬＤという）等の光源と、光源から出射される光ビームを整形するコリメータレンズ等と、整形された光ビームを偏向走査する回転多面鏡とを備えている。この書込みユニットでは、パルス変調信号が入力されるＬＤ等の光源から出射される光ビームをコリメータレンズ等で整形し、回転多面体鏡等により走査ビームとして偏向走査される。走査ビームとして空間的に変調された光ビームはｆθレンズ、シリンドリカルレンズ、またはミラーなどの光学素子を経て、所望のビーム径、ビームプロファイルに加工されて感光体面上に結像する。感光体面上に結像した光ビームのスポット像の光量分布状態から静電潜像が形成され、次いで画像形成プロセスより画像が作られる。書込みユニットにおいては所望のビームサイズが得られなければ画像解像度の要求仕様が満たせず、ビーム形状が乱れると光ビームの十分な光量が得られず、サイドローブによるドットの太り等のノイズ画像の顕在化など様々な不具合が生じる。
【０００３】
書込みユニットに用いられる光学素子は、通常、主走査方向に長く、副走査方向に短い形状をしており、光学特性も主副走査方向で対称ではなく、主走査方向全域でビーム径、ビームプロファイルが仕様を満たさなければならない。このため、主走査方向全域での光ビームの品質を検証する必要がある。
【０００４】
また、光ビームの品質はビームサイズ、ビーム形状のみならず、走査ビームの走査線の曲がりや傾き、像面湾曲など多岐に及ぶ。そのような光学系の設計はある程度の公差が考慮されてはいるが、理想的な光路をたどらなければ所望の光ビームの品質を得ることは困難である。
【０００５】
例えばシリンドリカルレンズの中心線や母線などの所定の通過位置からはずれた光ビームや、レンズが傾いて固定された光学系などでは波面収差が大きくなるという問題があった。また、途中の光路で光ビームが絞られていない状態の光ビームが光路の小さなずれにより光学素子のエッジ部分に蹴られ、または光学特性が保証されていない領域を通過するなどの場合は、当然に感光体面上で光ビームの品質は仕様を満たすことが不可能となる。
【０００６】
一方、書込みユニットに用いられているＬＤ等の光源は指向性が高く、その光源より出射、伝播する光ビームの光量などの特性値を検出するためには検出装置等の受光面に光ビームを直接入射させる必要がある。そのため、書込みユニットの光学素子を調整する場合は、光ビームの光路を把握するために、レーザ検出ターゲット等を用いて、書込みユニットの各光学素子の前後で光ビームの位置と各光学素子の高さ調整を目視で実施したり、検出装置の受光面と光ビームの位置の粗調整を目視で実施して、受光面内に光ビームを入れてから受光した光ビームをディスプレイ等で確認して微調整を実施する方法が取られてきた。これらの調整手法はターゲットを光路内に出し入れし、光ビームと受光面、光ビームと光学素子との相対的な位置を合わせるため、非常に手間、時間、技能が必要とされる作業である。
【０００７】
画像製品の最終出力である画像と光ビームの特性の相関は、点滅、走査する光ビームの特性を書込みユニットの結像位置で各々の位置で正確に検出する必要があり、そのためには書込みユニットの結像位置で光ビームを取得し、検証、検査する必要がある。
【０００８】
しかし、書込みユニットの各光学素子位置と走査ビームの全体的なバランスを調整するために、書込みユニット全体を対象とした光学素子と走査ビームとの相対的な位置検出を高速に実施する必要がある。
【０００９】
ところで、従来、特許第３１５１３６６号の「光検出回路」において、受光素子により煙等からの散乱光を検出し、ノイズを低減して信号を電気的に変換するという発明が開示されている。この発明は、検出対象が煙による散乱光であり、煙等の有無をノイズに影響されずに検出するものである。この発明では散乱光により、指向性のある光ビームの位置を検出するということは目的としておらず、当然に、光ビームと光学素子との相対的な位置の検出をするものではない。
【００１０】
また、特開２００２−５１１９３号の「光ビームのビーム径測定装置」において、走査ビームの焦点深度方向のビーム径を取得する装置であって、感光体と想定される回転ドラム表面に複数の開口を設け、開口には深度方向に異なる光路長となるように固定された複数のスリットで光ビームを切断することでビーム径を焦点深度を振って検出する発明が示されている。
【００１１】
また、特開平８−２６２３５０号の「走査光学系調整装置および走査光学系調整方法」においては、ビーム検出部移動機構でビーム検出部を光軸方向に移動し、ピント調整基準位置にビーム検出部を固定する発明が示されている。
【００１２】
【特許文献１】
特許第３１５１３６６号公報
【特許文献２】
特開２００２−５１１９３号公報
【特許文献３】
特開平８−２６２３５０号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２００２−５１１９３号に示されたスリットで光ビームを切断する方法を採用している発明によれば、スリットを（回転ドラムを）固定して光源が常時点灯時の走査ビームの光量しか測定できないか、もしくは回転ドラムを動作させて、静止ビームのビーム径を測定する方法に限定されてしまう。その理由は、通常、約１０００ｍ／秒で走査している走査ビームに同期させて回転ドラムを動作させたり、微小時間で点滅する光ビームの点灯している瞬間をスリットで切断するというのは困難だからである。また、焦点深度方向の光ビームの状態もスリットで光ビームを切断する方法を採用しているため、感光体面付近の光ビームの状態のみの検出となり、書込みユニット内部を伝播する光ビームの状態までも検出することは不可能である。
【００１４】
また、特開平８−２６２３５０号の発明では、感光体面上と想定されるピント基準位置のビームプロファイルを検出するが、当該位置でのビームプロファイルに不具合が生じていても走査光学系のどこに原因があるかまでは検出できない。
【００１５】
書込みユニットの光学素子個別の性能評価は形状測定や光学特性評価で実施可能であるが、書込みユニット全体として、光ビームの光路を把握し、各光学素子の光ビーム通過位置を検出する必要がある。
【００１６】
通常、書込みユニットに用いられている指向性の高い光源の光ビームを光路外から取得し、各光学素子との位置関係を検出しているものは皆無である。
また、製品に搭載された状態で光学系ユニットの光ビームを受光するためには、スペースの制約上、光路上に受光手段を設置できない場合がある。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、指向性の高い光源を用いた場合でも、受光手段を光ビームの光路上に設置せずに、光学系を有する装置全体を対象として各光学素子と光ビームとの相対的な位置を簡易に検出し、調整、検査等を可能とする光学系検査装置ならびに光学系検査方法を提供することにある。
【００１８】
また、本発明の他の目的は、スペース上の制約等により光路上に受光手段を設置できない場合でも所定の方向より各光学素子と光ビームとの相対的な位置を検出することを可能とする光学系ユニット及びその光学系ユニットを備えた光学装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、光ビーム発光手段で発光した光ビームを所定の位置に結像または導光させるための光学素子を有する光学系に適用する光学系検査装置において、
前記光学素子の画像と、前記光学素子の所定の面で散乱する光ビームの散乱光の画像とを所定の方向より取得する画像取得手段を備えていることを特徴とする光学系検査装置である。
【００２０】
また、請求項２の発明は、光ビーム発光手段で発光した光ビームを所定の位置に結像または導光させるための光学素子を有する光学系に適用する光学系検査装置において、
前記光学系の光ビーム伝搬領域に光散乱媒質を拡散させる光散乱媒質送出手段と、
前記光散乱媒質を拡散させない状態で取得する光学素子の画像と、前記光散乱媒質を光路上に拡散させた状態で取得する前記光ビームの散乱光の画像とを、所定の方向より取得する画像取得手段とを備えていることを特徴とする光学系検査装置である。
【００２１】
また、請求項３の発明は、前記光学系を密閉する密閉手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の光学系検査装置である。
【００２２】
また、請求項４の発明は、前記画像取得手段を複数備え、異なる方向から散乱光及び光ビームを取得するようにしたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光学系検査装置である。
【００２３】
また、請求項５の発明は、前記光散乱媒質を排出する光散乱媒質排出手段を備えていることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の光学系検査装置である。
【００２４】
また、請求項６の発明は、前記画像取得手段に、前記光ビームの波長透過特性を有するフィルタを備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の光学系検査装置である。
【００２５】
また、請求項７の発明は、前記光散乱媒質を拡散させない状態で取得する光学素子の画像と、前記光散乱媒質を光路上に拡散させた状態で取得する前記光ビームの散乱光の画像とを処理する画像処理手段を備えていることを特徴とする請求項２乃至６の何れかに記載の光学系検査装置である。
【００２６】
また、請求項８の発明は、前記光学素子の画像と前記光ビームの散乱光の画像との合成画像を表示する画像表示手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の光学系検査装置である。
【００２７】
また、請求項９の発明は、光ビーム発光手段で発光した光ビームを所定の位置に結像または導光させるための光学素子を有する光学系に適用する光学系検査方法において、
前記光学系の光学素子の画像を取得する工程と、
前記光学素子の所定の面で散乱した光ビームの散乱光の画像を所定の方向より取得する工程とを備えていることを特徴とする光学系検査方法である。
【００２８】
また、請求項１０の発明は、光ビーム発光手段で発光した光ビームを所定の位置に結像または導光させるための光学素子を有する光学系に適用する光学系検査方法において、
前記光学系のビーム伝播領域に光散乱媒質を送出する光散乱媒質送出工程と、
その光散乱媒質により前記光ビームを散乱させる工程と、
散乱された前記光ビームの散乱光画像を所定の方向より取得する工程とを有すること特徴とする光学系検査方法である。
【００２９】
また、請求項１１の発明は、前記光ビームの散乱光の画像を複数回取得する工程と、複数回取得した散乱光の平均画像を導出する工程とを備えていることを特徴とする請求項１０に記載の光学系検査方法である。
【００３０】
また、請求項１２の発明は、前記光学系の光学素子の画像を、前記光学系の光路上に光散乱媒質を拡散させない状態で取得する工程と、
前記光ビームの散乱光の画像を、前記光学系の光路上に光散乱媒質を送出した状態で取得する工程とを備えていることを特徴とする請求項１１に記載の光学系検査方法である。
【００３１】
また、請求項１３の発明は、前記光散乱媒質を送出した状態での画像から前記光ビームの散乱光の画像を抽出する工程と、抽出された前記光ビームの散乱光の画像と前記光散乱媒質を送出していない状態での画像とを合成する工程とを備えていることを特徴とする請求項１１に記載の光学系検査方法である。
【００３２】
また、請求項１４の発明は、前記光学系を構成する光学素子が移動又は回動可能な場合において、前記画像を取得するシャッタタイミングと、前記光ビームの点灯タイミングとを同期させて前記シャッタタイミングが開放状態のときに前記光ビーム発光手段を一回または複数回発光させる工程と、
前記光ビーム発光手段が一回または複数回発光したときの光ビームの散乱光の画像を取得する工程とを備えていることを特徴とする請求項１０乃至１３に記載の光学系検査方法である。
【００３３】
また、請求項１５の発明は、前記光ビームの散乱光の画像を細線化する工程と、その細線化した前記光ビームの散乱光の画像を直線に近似する工程とを備えていることを特徴とする請求項１０乃至１４の何れかに記載の光学系検査方法である。
【００３４】
また、請求項１６の発明は、前記光散乱媒質を送出したあと、所定の時間経過後に検査を開始することを特徴とする請求項１０乃至１５の何れかに記載の光学系検査方法である。
【００３５】
また、請求項１７の発明は、光ビーム発光手段とその光ビーム発光手段で発光した光ビームを所定の位置に結像または導光させるための光学素子を有する光学系ユニットにおいて、
前記光学素子の画像と、前記光学素子の所定の面で散乱する光ビームの画像または光路上の散乱媒質による前記光ビームの散乱光の画像とを所定の方向より取得する画像取得手段を備えていることを特徴とする光学系ユニットである。
【００３６】
また、請求項１８の発明は、請求項１７に記載の光学系ユニットを備えていることを特徴とする光学装置である。
光学装置としては、例えば走査光学系又はＬＥＤ光学系を備えた、電子写真式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置、例えば光ピックアップ光学的に情報を記録、再生または記録再生する装置等である。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る光学系検査装置で検査する、画像形成装置の書込みユニットに備える走査光学系の概略を示す平面図、図２は図１の走査光学系に備えるｆθレンズの側面図、図３は図２のｆθレンズの中心線上を光ビームが通過したときのビームプロファイルを示す図、図４は図２のｆθレンズの中心線上から所定量外れたを光ビームが通過したときのビームプロファイルを示す図、図５は図２のｆθレンズにより光ビームの一部がけられて通過したときのビームプロファイルを示す図、図６は参考例としての光ビームと各光学素子との相対的な位置を検出する方法を示す図である。
【００３８】
図１に示すように、画像形成装置の書込みユニットに備える走査光学系は、ビーム発光手段であるＬＤ（レーザダイオード）等の光源２と、光源２から発光した光ビームを所定の位置、本実施形態では感光体相当位置（結像位置４）に結像または導光させるための第１結像手段の一例としてのｆθレンズ３、反射手段であの一例としての回転多面体鏡１等の光学素子とを有している。
【００３９】
この書込みユニットでは、ＬＤユニット等の光ビーム発光手段である光源２から出射された光ビームが回転多面体鏡１で反射され、反射された光ビームが光学素子の一例としての第１結像手段であるｆθレンズ３を透過し、製品の感光体位置と想定される結像位置４に結像される。この結像位置４で所望のビーム径、ビーム光量等が得られるように、書込みユニット内の光学系は設計・設置されている。ビーム径の定義は通常、光ビームの最明値（ピーク強度）からの１／ｅ２  や１／ｅ、１／２などの割合の明るさで閾値を設定してその閾値以上の光量分布領域を検出しその領域の縦横幅を光ビームのそれぞれ主走査方向、副走査方向のビーム径と規定する方法が取られている。
【００４０】
光ビームは図２に示すビーム位置５ａのように、ｆθレンズ３の中心線６上を通れば図３に示すようなビームプロファイルが得られる。図３に示す断面光量からも分かる通り、サイドローブが小さいまま光ビームを結像させることが可能となる。
【００４１】
しかし、図２のビーム位置５ｂのように中心線６より、公差などの所定量以上外れると、ｆθレンズ３の仕様を保証できず、収差等の影響により図４に示すようにサイドローブの光量が無視できなくなる場合がある。更には、図２のビーム位置５ｃに示すようにｆθレンズ３から光ビームがけられ、図５に示すように光ビームの形状を維持できなくなる。また、光路のずれにより、結像位置のずれが生じる。
【００４２】
これら結像位置のずれの有無を局所的に詳細に検出するためには、たとえば、図６のように書込みユニットから出射する光ビームを、物点位置９ｃを感光体を想定する結像位置４に固定したレンズ７を通り、結像位置４（物点位置９ｃ）に共役な像点位置１０ｃで２次元ＣＣＤカメラ８に結像した光ビームの再結像像を画像として取得する。レンズ７をレンズの移動位置７ｃに移動することにより、物点位置９ｃと像点位置１０ｃ、物点位置９ａと像点位置１０ｃはレンズ固有の焦点距離で一意に決まり、２次元ＣＣＤカメラ８に形成される光ビームの画像を結像位置４から書込みユニット側に移動していき、光ビームと各光学素子との相対的な位置を検出する方法が考えられる。なお、図６では、レンズ７、レンズ７の移動位置７ｃ及び２次元ＣＣＤカメラ８が走査面上で走査範囲内に設けられている。
【００４３】
しかし、開発段階での各光学素子のアライメントや量産時の組付け調整、検査において、全体のバランスを短時間で実施するためには、書込みユニット全体または一部という広い領域を対象として各光学素子と走査ビームとの相対的な位置を検出する必要がある。通常、光源２として用いられるＬＤは指向性が高く、光路外からはその光ビーム自体の画像を取得することが不可能である。
【００４４】
図７は本発明に係る第１実施形態の光学系検査装置に備える、書込みユニットのｆθレンズの各面に焦点位置を有するレンズを固定した２次元ＣＣＤカメラを示す図、図８は図７のｆθレンズの画像と光学素子表面で散乱する光ビームの散乱光の画像とを示す図である。
【００４５】
光ビームの画像を取得するためには、画像を取得する２次元ＣＣＤカメラ等の受光面に光ビームが入射しなければ不可能である。しかし、書込みユニット等に用いられる光源のＬＤは指向性が高く、光路外から光ビームの画像を取得することが出来ない。光路上に浮遊する塵等による散乱を期待しても、光ビームの画像として取り扱うほどの塵が存在する環境の方が影響が大きい。
【００４６】
そこで、指向性のある光ビームを能動的に散乱させてその散乱光１１の画像を光路外から取得するようにした。
例えば書込みユニットの光学素子の各面に焦点を合わせた２次元ＣＣＤカメラにより、光学素子自体の画像を取得するとともに、光学素子の表面で散乱した光ビームの散乱光１１を画像として取得すれば、光学素子のどの位置を光ビームが伝播するかが検出される。
【００４７】
例えば、図７に示すように、書込みユニットのｆθレンズ３の各面に焦点位置を有する第２結像手段としてのレンズ７ａ，７ｂを固定した２次元ＣＣＤカメラ８ａ，８ｂにより、図８に示すように、ｆθレンズ３の画像とｆθレンズ３の表面で散乱する光ビームの散乱光１１の画像とを取得する。ｆθレンズ３の両端部（端部３ａ，端部３ｂ）と散乱光１１の位置より、ｆθレンズ３のどの位置を伝播しているかが検出できる。
【００４８】
光路上で光ビームを受光するときの取得前調整と比較し容易で、２次元ＣＣＤカメラ８ａ，８ｂの位置は、ｆθレンズ３の画像と散乱光１１の画像とが取得できる位置であれば、光路外に任意に決定できる。
【００４９】
また、通常、書込みユニットの光ビームは感光体面で最も小径化されているため、光路途中のビーム径は比較的大きく、感光体面上で規定した結像位置４で光ビームを受光する場合よりも、レンズ７ａ，７ｂの倍率を下げることができ、同時に画像取得範囲を広げることが可能となる。
【００５０】
開発段階での各光学素子（例えばｆθレンズ３）の固定や量産時の組付け調整、検査において、全体のバランスを短時間で行うためには、光学系全体を対象として各光学素子と光ビームとの相対的な位置を検出することが必要である。
【００５１】
本発明は、光学素子（例えばｆθレンズ３）の画像と、その光学素子の所定の面で散乱する光ビームの散乱光１１の画像とを所定の方向より取得する画像取得手段（２次元ＣＣＤカメラ８ａ，８ｂ）を備えているので、画像製品の書込みユニットや光ピックアップ等の光学系内を伝播する光ビームと各光学素子との相対的な位置決め精度の向上、位置決め調整の短時間化及び簡易化が可能である。これにより、光学系の所望の性能を確保し、その光学系を有する製品が画像製品であれば、最終出力である画像を高品質に保つことが可能となる。また、光学系を有する製品が、光ピックアップ等の光学装置の場合には、ピックアップ等の歩留まり向上に寄与する。
【００５２】
図９は書込みユニットに光散乱媒質を拡散させた状態を示す図、図１０は検査装置内に配置した検査対象としての書込みユニットの近くに光散乱媒質送出器が設置されている状態を示す図、図１１は図１０の検査装置の光散乱媒質送出器から光散乱媒質が送出された状態を示す図、図１２は図１０の検査対象である書込みユニットを含む検査装置全体を密閉ケースで囲んだ例を示す図、図１３は２次元ＣＣＤカメラにより２方向から書込みユニットの回転多面体鏡やｆθレンズのような各光学素子、及び、光ビームの散乱光画像を取得する状態を示す図である。
【００５３】
例えば、図９に示すように、書込みユニットを含む領域に、光散乱媒質１２を拡散させることにより、光ビームの光路上の散乱光１１の画像を取得することが可能となる。光ビームの伝播経路が分かれば、光学素子間の光ビームの角度、位置等のより詳細な特性を検出することが可能となる。
【００５４】
即ち、光散乱媒質１２によって、指向性の高い光ビームを光路外から検出することが可能となり、光学素子（例えばｆθレンズ３）と光ビームとの相対的な位置の初期アライメントに精度が要求される光路中での直接受光による検査に比べ、短時間で簡易に、光学系全体または一部という広い領域で、各光学素子と光ビームとの相対的な位置を検出、検査することが可能となる。
【００５５】
光散乱媒質としては、ドライアイスによるスモーク、ウォータベースやオイルベースのスモーク液を温めて発生させるスモーク等が考えられる。光散乱媒質の使用に際し、無害、不燃性であることが望ましい。
【００５６】
ドライアイスによるスモーク、ウォータベースやオイルベースのスモーク液を温めて発生させるスモーク等の光散乱媒質を光ビームの散乱光１１が２次元ＣＣＤカメラ８ａ，８ｂ（図１３参照）により検出することが可能な程度に画像取得領域に送出する。
【００５７】
２次元ＣＣＤカメラ８ａ，８ｂ（図１３参照）により検出することが可能な程度とは、例えば、画像の取得と閾値処理を繰り返し、光ビームの散乱光１１の閾値処理後の画像が一本の線として検出可能となる程度まで、または、光ビームの散乱光１１の閾値処理後の画像が設定した長さになる程度まで等が考えられる。
【００５８】
また、光ビームの散乱光画像を取得する際、２次元ＣＣＤカメラ８ａ，８ｂ（図１３参照）により複数回画像を取得し、その複数の画像の同一座標の画素の平均値を導出し、平均値画像を取得する。
【００５９】
短時間で見ると光散乱媒質の濃度に偏りがあっても、その濃度が刻々変化していくことが考えられ、散乱の状態に差がある場合など、複数回の画像を撮像して、その平均値画像を取得すれば濃度の偏り等が低減された画像を取得でき、画像取得後の閾値処理などにも影響されにくい安定した光ビーム拘束画像を取得することが可能となる。
【００６０】
なお、拡散させた光散乱媒質の落下、付着による光学素子の汚染が懸念されるが、後述するように、光散乱媒質を流動的に流す、排出用の手段を設けるなどにより回避する。
【００６１】
光学系を構成する結像手段、反射手段等の光学素子を経て結像する光ビームの伝播経路を、光ビームの光路の延長上で直接受光しなくても、光学素子の画像とその所定の面で散乱された光ビームの散乱光１１の画像または光路上に浮遊している光散乱媒質により散乱された光ビームの散乱光１１の画像を、各光学素子との相対的な位置を検出しやすい位置で取得し、光ビームが所望の経路を伝播しているか評価、判定、検査を可能とする。
【００６２】
光散乱媒質による光ビームの散乱光１１の複数回取得した画像の平均画像を導出することにより、光ビームの伝播経路周辺部分の散乱状態がまばらな領域より実際の光ビーム伝播経路に近い中央部分を協調することで、光ビームが所望の経路を伝播しているか評価、判定、検査を可能とする。
【００６３】
また、図１０に示すように、光散乱媒質を送出する光散乱媒質送出器１３を検査装置内の書込みユニット付近に設置する。なお、図１０中、符号Ｆはユニットのフレーム（ベース）部分である。図１１に示すように、光散乱媒質送出器１３から光散乱媒質１２を送出することで、光ビームが散乱し、光路外からの撮像においても光ビームの散乱光１１の画像を取得することが可能となる。
【００６４】
例えば、図１２に示すように、検査対象である書込みユニットを含む検査装置全体を密閉ケース１４で囲み、外部に光散乱媒質１２が漏洩しないようにする。そして、密閉ケース１４と光散乱媒質送出器１３との間には連通孔（図示せず）が設けられ、密閉ケース１４内に開口を介して光散乱媒質送出器１３から光散乱媒質１２を送出する。
【００６５】
密閉ケース１４により、外部に光散乱媒質１２が漏れ出すことを防ぐことができる。光散乱媒質１２としてドライアイスを用いる場合では、二酸化炭素が漏れ出すことによる不具合を低減することが可能となる。また、光散乱媒質１２の拡散領域を限定することにより、光散乱媒質１２の濃度を一様とすることが可能となり、安定した光ビームの散乱光１１の画像を取得できる。
【００６６】
例えば、図１３に示すように、２次元ＣＣＤカメラ８ａ，８ｂにより２方向から書込みユニットの回転多面体鏡１やｆθレンズ３のような各光学素子の画像と、光ビームの散乱光画像とを取得することにより、光ビームの各光学素子に対する入射位置、出射位置を検出する。
【００６７】
以上のように、書込みユニットの光路を含む領域にスモーク状の光散乱媒質１２を拡散させることにより、光ビームの散乱光１１を発生させ、光路外から散乱光画像を取得することにより、書込みユニットの全体または一部の画像と、各光学素子、光ビームの散乱光画像とを取得することが可能となる。光ビームの散乱光画像と書込みユニットまたは各光学素子の画像より相対的な位置を検出することが可能となり、調整、全体のアライメントが可能となる。
【００６８】
ここで、画像を取得する２次元ＣＣＤカメラ８ａ，８ｂに取り付けるレンズ７ａ，７ｂの倍率を変更することで、位置決め精度、位置決め分解能を向上することも可能である。
【００６９】
また、光源２が可視光である場合は、２次元ＣＣＤカメラ８ａ，８ｂ等を用いなくても、散乱光１１を直接目視することが可能となるが、人体、特に目に影響を与えるため、２次元ＣＣＤカメラ８ａ，８ｂ等で取得した画像をディスプレイ等の表示デバイスに表示し、確認することが望ましい。
【００７０】
このように光散乱媒質１２により、光路外からも光ビームの散乱光１１の画像を取得することが可能となり、各光学素子との相対的な位置を画像取得しやすい方向で検出することが可能となる。また、散乱光画像と、光学系の結像位置での光ビームの画像とを取得することで、粗いアライメントと詳細なアライメントとを行うか、または粗い検査と詳細な検査とを行うことができる。
【００７１】
図１４は図１３の２方向の２次元ＣＣＤカメラに加えて、書込みユニットの結像位置で光ビームを直接受光する２次元ＣＣＤカメラを設けた例を示す図である。
図１４に示すように、２次元ＣＣＤカメラ８ａ，８ｂにより、光ビームの散乱光画像を取得し、光ビームと各光学素子との全体的な相対的な位置を検出し、走査状態の曲がりや傾きが検出された箇所において、２次元ＣＣＤカメラ８ｃにより、書込みユニットの結像位置（ｆθレンズ３の結像位置４）で光ビームを直接受光し、光ビームと光学素子との位置ずれによる光ビームの詳細な特性を検出可能となる。
【００７２】
また、検査装置の底部を透明として、書込みユニットの裏（下）側からの画像取得を可能とすれば、折返しミラー等による光路が多層になっていても対応可能とすることが考えられる。
【００７３】
光ビームの光路上も含め、複数方向より光ビームの画像、または、光ビームの散乱光１１の画像を取得し、光学系の各光学素子により陰となる領域を除去して、複数方向より光ビームの散乱光１１を取得することを可能とすると共に、複数の画像取得手段の一部を、光ビームの光路上、光学系の結像位置に設置することにより光学系全体を対象として各光学素子と走査ビームとの相対的な位置のバランスを検出すると同時に結像位置での点灯または点滅している光ビーム個別の特性を同時に取得することができる。
【００７４】
図１５は書込みユニットに対し光散乱媒質送出器と対称な位置に排気装置を設けた例を示す図である。
図１５に示すように、書込みユニットに対し光散乱媒質送出器１３と対称な位置に排気装置である光散乱媒質排出器１５を設け、光散乱媒質排出器１５から光散乱媒質を排気する。光散乱媒質排出器１５は、例えば、外部に連通する排気口と、排気孔に送風するファンと、ファンの吸入側に設けたフィルタからなる構造で実現することができる。
【００７５】
また、光散乱媒質排出器１５のみでも光散乱媒質１２に流れを持たせることが可能となるが、他に、ファン等の送風手段を設け、光散乱媒質に積極的に流れを持たせるようにしてもよい。これにより、光散乱媒質に一定方向の流れをもたせ濃度の偏りを防ぎ、一様な光量の光ビームの散乱光１１を取得することが可能となる。
【００７６】
このように、光散乱媒質１２の送出と排気とを行うことにより、光散乱媒質１２に流れを持たせ、光散乱媒質１２の位置による濃度の偏りを低減することが可能となる。また、流れにより光学系への光散乱媒質１２の落下量を低減できる。
他に検査終了後、光散乱媒質１２を所定の容器内に排出することにより、周辺環境へ光散乱媒質１２が漏洩するのを防ぐことが可能となる。
【００７７】
光散乱媒質を排出することで、余分な光散乱媒質の周辺環境への漏洩を防ぐこと、及び、送出と排出を同時にすることにより光散乱媒質に一定方向の流れをもたせ濃度の偏りを防ぎ、一様光量の光ビームの散乱光１１を取得することを可能とする。
【００７８】
図１６は光散乱媒質を送出する前の書込みユニットの画像を取得する状態を示す図、図１７は図１６の状態から光散乱媒質を送出した状態を示す図、図１８は抽出したｆθレンズの画像と光ビームの散乱光の画像を合成した画像（状態）を示す図である。
【００７９】
例えば、回転多面体鏡１により光ビームが一定の方向に走査されている場合において、図１６に示すように、光散乱媒質を送出する前の書込みユニットの画像を光路外から取得し、ｆθレンズ３の画像を抽出する。この場合、光ビームの画像は光路外からは取得できない。次いで、図１７に示すように。光散乱媒質１２を送出し、同一視野の画像を取得すると走査している光ビームの散乱光１１（回転多面体鏡からｆθレンズに入射する走査範囲の光ビームの散乱光１１ａ、ｆθレンズを出射した光ビームの散乱光１１ｂ、フレーム部分から出射した光ビームの散乱光１１ｃ）の画像を取得、抽出することが可能となる。それぞれの画像より、抽出したｆθレンズの画像と光ビームの散乱光画像の位置を検出し、相対的な位置比較を実施する。
検出する位置としてはｆθレンズのフィレ座標と光ビームの散乱光画像のフィレ座標を比較する方法などが考えられる。
【００８０】
光散乱媒質を送出し、光ビームの散乱光画像を取得可能とした際、送出された光散乱媒質によって、書込みユニットの各光学素子を視認、画像取得が困難なことが懸念されるが、光散乱媒質の送出前後で、同一視野画像を取得すれば、光学素子、散乱光画像の位置をそれぞれ検出することが可能となり、検出した相対的な位置を位置調整等に適用が可能となる。
【００８１】
光散乱媒質により視界状態が低下しても光ビームの伝播経路と光学系の各光学素子の相対的な位置を評価、判定、検査するために、光ビームの伝播経路を示す散乱光の画像と各光学素子の画像とを別々に取得することを可能とする。
【００８２】
例えば、さらに、抽出したｆθレンズ３の画像と光ビームの散乱光１１の画像とを合成して図１８に示すような相対的な位置を示す画像を取得、表示ことが可能となる。
これにより、光散乱媒質送出前後の画像より光学素子と散乱光１１の画像を抽出し、合成して表示することで、相対的な位置を目視確認することが可能となる。
【００８３】
別々に取得した、光ビームの散乱光画像と光学系の各光学素子の画像とを合成することにより、光ビームが光学系内の所望の位置を伝播しているかの確認を可能とする。
【００８４】
図１９は２次元ＣＣＤカメラの前面にフィルタを挿入した状態を示す図、図２０は書込みユニットの光源を１度だけパルス点灯させた場合を示す図である。
例えば、図１９に示すように、光散乱媒質送出時に、２次元ＣＣＤカメラ８ａ，８ｂの前面に書込みユニットの光源であるＬＤの波長の光を透過させるフィルタ１６を挿入し、光ビームの散乱光１１と周囲とのコントラストを向上して、画像を取得する。フィルタ１６としては、光ビームの散乱光１１のみを透過させるバンドパスフィルタを用いることができる。
【００８５】
このように、光ビームを光散乱媒質１２で散乱させ、その散乱光１１を取得するので、直接光ビームを光路中で受光するより光量が低下する。そのため、散乱光画像を抽出する際に外部とのコントラストをフィルタ１６により向上させることで、安定して、散乱光１１の画像を抽出することが可能となる。
【００８６】
図２０は書込みユニットの光源を１度だけパルス点灯させた場合を示す図である。
例えば、図２０に示すように、書込みユニットの光源を１度だけパルス点灯させた場合、光ビームの全走査域の特定位置での光ビームが得られ、光散乱媒質が送出されているときは、その位置での散乱光１１ｅの画像が取得できる。画像取得手段である２次元ＣＣＤカメラの電子シャッタ、または、メカニカルシャッタにより、１走査分の期間だけシャッタ開放時間（２次元ＣＣＤカメラの露光時間）を設定すれば、パルス点灯のタイミングを全走査域の任意の位置に設定しても、必ず光ビームの散乱光画像は取得できる。また、図１３に示すように、２次元ＣＣＤカメラ８ａ，８ｂにレンズ７ａ，７ｂを固定し、高倍率とすることにより、画像取得領域１７を限定して、ｆθレンズ３との相対的な位置の検出解像度を高めることも可能である。取得された画像からｆθレンズ３のエッジと光ビームの散乱光１１ｅとの位置より、ｆθレンズ３の調整量を決定することができる。
【００８７】
レンズ７ａ，７ｂの倍率を上げて画像取得領域を限定する場合は、複数の２次元ＣＣＤカメラを設定するか、移動機構を設けることにより、全走査域について位置調整を可能とする。
【００８８】
書込みユニットのように光ビームが走査する場合でも。画像取得手段の受光タイミングと光学系の光源の点灯タイミングとを合わせることにより、光ビームが移動する領域の任意の位置での光ビームの散乱光画像を取得することができる。そのため、解像度を高めるため、画像取得の倍率を上げ、画像取得領域を限定しても、その位置での光学素子と光ビームとの相対的な位置を精度良く検出することが可能となる。
【００８９】
書込みユニットにおいては画像取得手段のシャッタ時間を１走査時間と同一にすると、走査域のどの位置で点灯、画像取得しても、光ビームの散乱光画像を、唯１度、取得することとなり、多重取得や取得ミスを防ぐことができる。このことから、回転多面体鏡の異なる面で反射された光ビームの散乱光画像を同一の画像に取得することを回避し、面を限定した（面による影響を除外した）光ビームと光学素子の位置を検出することが可能となる。
【００９０】
光ビームの位置を移動可能とする光学素子を有する光学系の検査においても、画像取得手段のシャッタタイミングと光ビームの点灯タイミングの同期を取り、移動方向の所定の位置で光ビームの伝播経路を検出するための散乱光画像を取得することを可能とする。
【００９１】
図２１は書込みユニットの光源のパルス点灯を連続的に、または、断続的に発光させた場合を示す図である。
図２１に示すように、光源２（図６参照）のパルス点灯を連続的に、または、断続的に発光することにより、光ビームの散乱光１１ｄの画像とｆθレンズ３との相対位置を領域１７として、取得することが可能となり。光ビームの走査の傾きや曲りなどによる、ｆθレンズ３の画像と散乱光１１ｄの画像との相関を確認することが可能となる。
【００９２】
光ビームの走査の傾きは、ｆθレンズ３の画像と散乱光１１ｄの画像との交点を複数検出し、回帰直線に近似することにより、その傾きを検出することが可能であり、回帰直線からの交点のばらつきにより、走査の曲り等の特徴量として検出することが可能となる。
【００９３】
以上において、光散乱媒質１２により散乱された光ビームは、光ビーム自体よりも太く、また、周囲に散乱光１１がまばらな状態で検出される。光ビームを特定するため、周囲の散乱状態を、モフォロジなどの処理により、除去または結合し、細線化処理を実施することにより、光ビームの光路を検出しづらい散乱光画像から光ビームを抽出する。光ビームの直進性を考慮し、細線化した散乱光画像を直線近似することにより、光ビームの伝播角度、位置等を特定可能とする。
【００９４】
また、光散乱媒質１２を送出し、所定時間経過後、即ちブラウン運動により光散乱媒質が自然に拡散してから、検出を開始する。光散乱媒質の拡散状態の判断は、書込みユニットの光源２（図６参照）を点灯させずに、画像取得領域の画像を取得し、光散乱媒質１２の濃度を画像として検出するか、光源２（図６参照）を連続点灯状態にして、全走査域の散乱光１１の光量を検出し、そのばらつきが設定した値以内（１０％以下等）であれば検出を開始する。
【００９５】
画像取得領域や書込みユニットのサイズ等により、光散乱媒質送出器１３を複数、設置するなど、拡散状態の一様性を早める構造を必要に応じて採用することができる。
【００９６】
光ビームの散乱状態からは、光ビーム自体の光路を特定しづらいが、画像として取得した光ビームの周囲の散乱光１１を画像処理により除去、結合し、細線化、直線近似することにより、光ビームを抽出し、その特徴量を特定することが可能となる。ひいては、それら特徴量より、光学素子との相対的な位置を検出し、位置調整等に適用することが可能となる。
【００９７】
また、光散乱媒質の拡散状態の一様性を高めることにより、光ビームの散乱光画像の光量一様性を確保し、散乱光画像取得後の閾値処理等の画像処理に対し、安定した画像を得ることが可能となる。
【００９８】
散乱光画像から光ビームの伝播経路を導出し、光ビームが所望の経路を伝播しているか評価、判定、検査を可能とする。
光散乱媒質が検査領域に一様に拡散する時間を確保して、散乱光１１の画像を取得し、光ビームの伝播経路を検査することを可能とする。
【００９９】
図２２は光学系検査装置の画像取得部分を示す図、図２３は光学系検査装置の画像表示部分を示す図である。
図２２に示すように、光散乱媒質１２を送出する前の、書込みユニットのｆθレンズ３の画像を２次元ＣＣＤカメラ８ａ，８ｂにより取得し、書込みユニットの光ビームの画像を、光路中に設置された２次元ＣＣＤカメラ８ｃで取得する。画像処理装置１８は画像を格納、処理を可能とし、２次元ＣＣＤカメラ８ａ，８ｂにより取得したｆθレンズ３の画像からその設置位置を、２次元ＣＣＤカメラ８ｃにより取得した光ビームの画像から、光ビームの特性を特定する。ｆθレンズ３の位置の特定はフィレ座標やエッジ部分の抽出等により可能である。光ビームの特性の特定は、取得した画像の光量分布状態からビーム径、位置等の特性を閾値処理やラベル処理、重心検出等の処理を適用し検出する。光ビームの特性は、書込みユニットの結像位置で、光ビームが数１０μｍオーダに絞られているため、高倍率で画像取得する必要があり、画像取得領域が限られてしまうため、同時に全走査域の光ビームについて高精度に検出することはほぼ不可能である。そのため、全走査域における局所的な光ビームの特性を高精度に検出するのに適用する。なお、画像処理装置１８は、例えばパーソナルコンピュータから構成される。
【０１００】
光散乱媒質送出後は２次元ＣＣＤカメラ８ａ，８ｂにより、光ビームの散乱光画像を取得する。書込みユニットの光源２（図６参照）から結像位置までの光路途中では、結像位置に比べ、光ビームの径は大きいため、光学素子のどの位置を伝播しているかを簡易に特定づけるのに適しており、２次元ＣＣＤカメラ８ｈ，８ｉの倍率を、光路中に設置した２次元ＣＣＤカメラ８ｊより高める必要は無く、広い領域で検出が可能となる。
【０１０１】
光散乱媒質送出前後の画像から、画像処理装置１８により、光学素子の位置、光ビームの伝播経路を検出し、それらの比較を行うことで、光学素子の所望の一位置を光ビームが伝播しているかどうかを判断し、所望の位置を伝播していない場合、光路中に設置された２次元ＣＣＤカメラ８ｊで光ビームの特性を詳細に検出することで、書込みユニットの良不良を決定できる。
【０１０２】
このように、画像を格納して処理可能な画像処理装置により、光散乱媒質送出前後の画像を、同一画像上で処理することが可能となる。そのため、光学系の光学素子の位置および光ビームの伝播経路を、それぞれを検出するのに適した状態で画像を取得し、それらの画像から、相対的な位置、位置調整量などを検出することが可能となる。
【０１０３】
画像処理手段により、光学系の各光学素子の位置検出、光ビームの散乱光抽出、画像合成等の画像処理を可能とし、光ビームが所望の経路を伝播しているか評価、判定、検査を可能とする。
【０１０４】
例えば、図２３に示すように、画像処理装置１８に画像処理装置１８のメモリ上の画像を表示する画像表示手段であるディスプレイ１９を接続する。光散乱媒質送出前に取得した書込みユニットの画像と光散乱媒質送出後に取得した光ビームの散乱光画像とを画像処理装置１８のメモリ上で合成し、ディスプレイ１９に表示することで、視認者においては、通常、書込みユニット上で光路外から確認することができない光ビームの光路を目視確認することが可能となる。同時に、相対的な位置検出による位置調整量を表示することも可能となる。
【０１０５】
このように、通常の状態では目視確認できない光学系内の光ビームの光路を、画像処理、画像合成、表示により、確認することが可能となる。さらに、画像と共に位置調整量を表示することで、量産時の調整などにも対応可能となる。
【０１０６】
光散乱媒質により視界状態が低下しても、光ビームの伝播経路を示す散乱光１１の画像と光学系の各光学素子の画像とを合成した画像を表示することにより、光ビームが所望の経路を伝播しているかの確認を可能とする。
【０１０７】
図２４は本発明に係る光学系検査装置に備える２次元ＣＣＤカメラの設置例の一例を示す図である。
図２４に示すように、書込みユニットのフレーム２０に２次元ＣＣＤカメラ８ａ，８ｂを固定し、光ビームがｆθレンズ３のどの位置を伝播するかをモニタリングする機能を有することとし、光ビームとｆθレンズ３の中央または両端からの相対的な位置が設定値以上大きくなった場合にメンテナンスを必要とするシグナルを発信するようにする。
【０１０８】
光ビームの伝播を妨げる位置に検出系を設置しなくて済むため、光学系ユニットが稼動状態でも、光ビームの伝播経路と光学素子との位置変動を検査することが可能となる。
【０１０９】
光学系を構成する結像手段、反射手段等の光学素子を経て結像する光ビームの伝播経路を、光ビームの光路の延長上に画像取得手段等の受光手段を設置しなくても、光学素子の画像とその所定の面で散乱された光ビームの散乱光１１の画像または光路上に浮遊している光散乱媒質により散乱された光ビームの散乱光１１の画像を画像取得手段により取得し、稼動状態においても、振動による光学素子の位置ずれや熱等による各光学素子の膨張による光路の変化などを原因として、光ビームが所望の経路を伝播しているか評価、判定、検査を可能とする。
【０１１０】
光学系を構成する結像手段、反射手段等の光学素子を経て結像する光ビームの伝播経路を、光ビームの光路の延長上に画像取得手段等の受光手段を設置しなくても、光学素子の画像とその所定の面で散乱された光ビームの散乱光１１の画像または光路上に浮遊している光散乱媒質により散乱された光ビームの散乱光１１の画像を画像取得手段により取得し、稼動状態においても、振動による光学素子の位置ずれや熱等による各光学素子の膨張による光路の変化などを原因として、光ビームが所望の経路を伝播しているか評価、判定、検査を可能とする。
【０１１１】
図２５は本発明に係る光学系検査装置に備える２次元ＣＣＤカメラの他の設置例を示す図である。
図２５に示すように、書込みユニット等の光学系ユニットに備えるｆθレンズ３等の光学素子と同一平面状に２次元ＣＣＤカメラ８ａ，８ｂを設置することも可能である。例えば、複写機、プリンタ等の画像形成装置にこの光学系ユニットを搭載する。
これによれば、画像製品が稼働状態でも、その画像製品に搭載されている光学系の光ビームの伝播経路と光学素子との位置変動を検査することが可能となる。
【０１１２】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、走査光学系を備える電子写真式の画像形成装置について説明したが、走査光学系を有しないＬＥＤヘッドを備えた画像形成装置についても容易に本発明を適用することができる。
また、上記実施形態では、画像形成装置に備える書込みユニットの光学系の場合について説明したが、光ピックアップの光学系の場合についても容易に本発明を適用することができる。この場合には、光学系として書込みユニットの光学系の代わりに光ピックアップの光学系とし、光学素子としてｆθレンズの代わりに光ピックアップの対物レンズ等とする。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【０１１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る請求項１または請求項２の発明によれば、指向性の高い光源を用いた場合でも、受光手段を光ビームの光路上に設置せずに、光学系を有する装置全体を対象として各光学素子と光ビームとの相対的な位置を簡易に検出し、調整、検査等を可能とすることができる。
【０１１４】
また、請求項３の発明によれば、密閉手段により、外部に光散乱媒質が漏れ出すことを防ぐことができる。光散乱媒質送出にドライアイスを用いる場合では、二酸化炭素が漏れ出すことによる不具合を低減することが可能となる。また、拡散領域を限定することにより、光散乱媒質の濃度を一様とすることが可能となり、安定した光ビームの散乱光の画像を取得できる。
【０１１５】
また、請求項４の発明によれば、光散乱媒質により、光路外からも光ビームの散乱光の画像を取得することが可能となり、各光学素子との相対的な位置を画像取得しやすい方向で検出することが可能となる。また、散乱光画像と、光学系の結像位置での光ビームの画像とを取得することで、粗いアライメントと詳細なアライメントまたは粗い検査と詳細な検査を行うことができる。
【０１１６】
また、請求項５の発明によれば、光散乱媒質の送出と排気とを行うことにより、光散乱媒質に流れを持たせ、光散乱媒質の位置による濃度の偏りを低減することが可能となる。また、流れにより光学系への光散乱媒質の落下量を低減できる。他に検査終了後、光散乱媒質を所定の容器内に排出し、周辺環境へ光散乱媒質が漏洩するのを防ぐことが可能となる。
【０１１７】
また、請求項６の発明によれば、光ビームを光散乱媒質で散乱させ、その散乱光を取得するので、直接光ビームを光路中で受光するより光量が低下する。そのため、散乱光画像を抽出する際に外部とのコントラストをフィルタにより向上させることで、安定して、散乱光の画像を抽出することが可能となる。
【０１１８】
また、請求項７の発明によれば、画像を格納して処理可能な画像処理装置により、光散乱媒質送出前後の画像を、同一画像上で処理することが可能となる。そのため、光学系の光学素子の位置および光ビームの伝播経路を、それぞれを検出するのに適した状態で画像を取得し、それらの画像から、相対的な位置、位置調整量などを検出することが可能となる。
【０１１９】
また、請求項８の発明によれば、通常の状態では目視確認できない光学系内の光ビームの光路を、画像処理、画像合成、表示により、確認することが可能となる。画像と共に位置調整量を表示することで、量産時の調整などにも対応可能となる。
【０１２０】
また、請求項９または１０の発明によれば、光ビームを散乱させることにより、光路外からの散乱光画像の取得を可能とし、光ビームと各光学素子との相対的な位置の調整を時短化および容易化することが可能となる。
【０１２１】
また、請求項１１の発明によれば、短時間で見ると光散乱媒質の濃度に偏りがあっても、その濃度が刻々変化していくことが考えられ、散乱の状態に差がある場合など、複数回の画像を撮像して、その平均値画像を取得すれば濃度の偏り等が低減された画像を取得でき、画像取得後の閾値処理などにも影響されにくい安定した光ビーム拘束画像を取得することが可能となる。
【０１２２】
また、請求項１２の発明によれば、光散乱媒質を送出し、光ビームの散乱光画像を取得可能とした際、送出された光散乱媒質によって、書込みユニットの各光学素子を視認、画像取得が困難なことが懸念されるが、光散乱媒質の送出前後で、同一視野画像を取得すれば、光学素子、散乱光画像の位置をそれぞれ検出することが可能となり、検出した相対的な位置を位置調整等に適用が可能となる。
【０１２３】
また、請求項１３の発明によれば、請求項１２の発明の奏する作用・効果に加え、光散乱媒質送出前後の画像より光学素子と散乱光の画像を抽出し、合成して表示することで、相対的な位置を目視確認することが可能となる。
【０１２４】
また、請求項１４の発明によれば、書込みユニットのように光ビームが走査する場合でも。画像取得手段の受光タイミングと光学系の光源の点灯タイミングとを合わせることにより、光ビームが移動する領域の任意の位置での光ビームの散乱光画像を取得することができる。そのため、解像度を高めるため、画像取得の倍率を上げ、画像取得領域を限定しても、その位置での光学素子と光ビームとの相対的な位置を精度良く検出することが可能となる。
書込みユニットにおいては画像取得手段のシャッタ時間を１走査時間と同一にすると、走査域のどの位置で点灯、画像取得しても、光ビームの散乱光画像を、唯１度、取得することとなり、多重取得や取得ミスを防ぐことができる。このことから、回転多面体鏡の異なる面で反射された光ビームの散乱光画像を同一の画像に取得することを回避し、面を限定した（面による影響を除外した）光ビームと光学素子の位置を検出することが可能となる。
【０１２５】
また、請求項１５の発明によれば、光ビームの散乱状態からは、光ビーム自体の光路を特定しづらいが、画像として取得した光ビームの周囲の散乱光を画像処理により除去、結合し、細線化、直線近似することにより、光ビームを抽出し、その特徴量を特定することが可能となる。ひいては、それら特徴量より、光学素子との相対的な位置を検出し、位置調整等に適用することが可能となる。
【０１２６】
また、請求項１６の発明によれば、光散乱媒質の拡散状態の一様性を高めることにより、光ビームの散乱光画像の光量一様性を確保し、散乱光画像取得後の閾値処理等の画像処理に対し、安定した画像を得ることが可能となる。
【０１２７】
また、請求項１７の発明によれば、光ビームの伝播を妨げる位置に検出系を設置しなくて済むため、光学系ユニットが稼動状態でも、光ビームの伝播経路と光学素子との位置変動を検査することが可能となる。
【０１２８】
また、請求項１８の発明によれば、請求項１７の作用効果と同様、画像製品等の光学装置が可動状態でも、その光学装置に搭載されている光学系の光ビームの伝播経路と光学素子との位置変動を検査することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学系検査装置で検査する、画像形成装置の走査光学系の概略を示す平面図である。
【図２】図１の走査光学系に備えるｆθレンズの側面図である。
【図３】図２のｆθレンズの中心線上を光ビームが通過したときのビームプロファイルを示す図である。
【図４】図２のｆθレンズの中心線上から所定量外れた位置を光ビームが通過したときのビームプロファイルを示す図である。
【図５】図２のｆθレンズにより光ビームの一部がけられて通過したときのビームプロファイルを示す図である。
【図６】参考例としての光ビームと各光学素子との相対的な位置を検出する方法を示す図である。
【図７】本発明に係る第１実施形態の光学系検査装置に備える、書込みユニットのｆθレンズの各面に焦点位置を有するレンズを固定した２次元ＣＣＤカメラを示す図である。
【図８】図７のｆθレンズの画像と光学素子表面で散乱する光ビームの散乱光の画像とを示す図である。
【図９】書込みユニットに光散乱媒質を拡散させた状態を示す図である。
【図１０】検査装置内に配置した検査対象としての書込みユニットの近くに光散乱媒質送出器が設置されている状態を示す図である。
【図１１】図１０の検査装置の光散乱媒質送出器から光散乱媒質が送出された状態を示す図である。
【図１２】図１０の検査対象である書込みユニットを含む検査装置全体を密閉ケースで囲んだ例を示す図である。
【図１３】２次元ＣＣＤカメラにより２方向から書込みユニットの回転多面体鏡やｆθレンズのような各光学素子、及び、光ビームの散乱光画像を取得する状態を示す図である。
【図１４】図１３の２方向の２次元ＣＣＤカメラに加えて、書込みユニットの結像位置で光ビームを直接受光する２次元ＣＣＤカメラを設けた例を示す図である。
【図１５】書込みユニットに対し光散乱媒質送出器と対称な位置に排気装置を設けた例を示す図である。
【図１６】光散乱媒質を送出する前の書込みユニットの画像を取得する状態を示す図である。
【図１７】図１６の状態から光散乱媒質を送出した状態を示す図である。（ｅｘ５）
【図１８】抽出したｆθレンズの画像と光ビームの散乱光の画像を合成した画像（状態）を示す図である。
【図１９】２次元ＣＣＤカメラの前面にフィルタを挿入した状態を示す図である。
【図２０】書込みユニットの光源を１度だけパルス点灯させた場合を示す図である。
【図２１】書込みユニットの光源のパルス点灯を連続的に、または、断続的に発光させた場合を示す図である。
【図２２】光学系検査装置の画像取得部分を示す図である。
【図２３】光学系検査装置の画像表示部分を示す図である。
【図２４】２次元ＣＣＤカメラの設置例を示す図である。
【図２５】２次元ＣＣＤカメラの他の設置例を示す図である。
【符号の説明】
１  回転多面体鏡
２  光源
３  ｆθレンズ（光学素子）
４  結像位置
５ａ〜５ｃ  ビーム位置
６  中心線
７，７ａ，７ｂ  検査光学系のレンズ
７ｃ  レンズ７の移動位置
８ａ，８ｂ  ２次元ＣＣＤカメラ
１１  散乱光
１１ａ  走査範囲の光ビームの散乱光
１１ｂ  ｆθレンズを出射した光ビームの散乱光
１１ｃ  フレーム部分から出射した光ビームの散乱光
１１ｄ  連続点灯の光ビームの散乱光
１１ｅ  １パルスの光ビームの散乱光
１２  光散乱媒質
１３  光散乱媒質送出器
１４  密閉ケース
１５  光散乱媒質排出器
１６  光学フィルタ
１７  画像取得領域
１８  画像処理装置
１９  ディスプレイ
２０  書込みユニットのフレーム
Ｆ  フレーム部分
【図１】
2004240019.tif 000003
【図２】
2004240019.tif 000004
【図３】
2004240019.tif 000005
【図４】
2004240019.tif 000006
【図５】
2004240019.tif 000007
【図６】
2004240019.tif 000008
【図７】
2004240019.tif 000009
【図８】
2004240019.tif 000010
【図９】
2004240019.tif 000011
【図１０】
2004240019.tif 000012
【図１１】
2004240019.tif 000013
【図１２】
2004240019.tif 000014
【図１３】
2004240019.tif 000015
【図１４】
2004240019.tif 000016
【図１５】
2004240019.tif 000017
【図１６】
2004240019.tif 000018
【図１７】
2004240019.tif 000019
【図１８】
2004240019.tif 000020
【図１９】
2004240019.tif 000021
【図２０】
2004240019.tif 000022
【図２１】
2004240019.tif 000023
【図２２】
2004240019.tif 000024
【図２３】
2004240019.tif 000025
【図２４】
2004240019.tif 000026
【図２５】
2004240019.tif 000027