JP2920194B2 - 光学式走査装置 - Google Patents
光学式走査装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、物体表面を直線状に光学的に走査する光学
式走査装置であって、走査ビームを発生する放射源ユニ
ットと、走査ビームに最小集束点を形成すると共に走査
ビームにより物体表面上に走査スポットを形成する光学
系と、走査されるべき表面上の位置に走査ビームを調整
可能な偏向角で偏向する調整可能な偏向装置とを具え、
前記光学系が、前記放射源ユニットと偏向装置との間の
走査ビームの光路中に配置されている主結像光学系、及
び前記偏向装置と走査されるべき表面との間の走査ビー
ムの光路中に配置されている補正光学系を有する光学式
走査装置に関するものである。
式走査装置であって、走査ビームを発生する放射源ユニ
ットと、走査ビームに最小集束点を形成すると共に走査
ビームにより物体表面上に走査スポットを形成する光学
系と、走査されるべき表面上の位置に走査ビームを調整
可能な偏向角で偏向する調整可能な偏向装置とを具え、
前記光学系が、前記放射源ユニットと偏向装置との間の
走査ビームの光路中に配置されている主結像光学系、及
び前記偏向装置と走査されるべき表面との間の走査ビー
ムの光路中に配置されている補正光学系を有する光学式
走査装置に関するものである。
この型式の走査装置は、1978年に発行された“アプラ
イド オプティックス（Applied Optics）”第17巻、N
o.2.第203頁〜210頁に記載されている文献“アプリケー
ション オブ アドショナルミラーズ フォー レクテ
ィリニア レーザ スキャンニング オブ ワイド フ
ォーマット（Application of additional mirrors for
rectilinear laser scanning of wide formats）”に述
べられている。この文献に記載されているように、補正
光学系がない場合走査ビームの最小集束点は湾曲した軌
跡を示す。最小集束点は、以後の説明において像点と称
する。従って、平坦な表面を直線状に高解像度で走査す
るためには、湾曲した軌跡を物体表面上に直線に変換す
るための補正光学系が必要になる。従来の装置において
は、対物レンズ系から走査されるべきラインまでの放射
ビームによって移動される全光路長が結像長に等しくな
るように、すなわち対物レンズ系と像点との間の距離に
等しくなるように補正光学系により走査ビームを走査さ
れるべきラインに向けて反射させることにより行なわれ
ていた。
イド オプティックス（Applied Optics）”第17巻、N
o.2.第203頁〜210頁に記載されている文献“アプリケー
ション オブ アドショナルミラーズ フォー レクテ
ィリニア レーザ スキャンニング オブ ワイド フ
ォーマット（Application of additional mirrors for
rectilinear laser scanning of wide formats）”に述
べられている。この文献に記載されているように、補正
光学系がない場合走査ビームの最小集束点は湾曲した軌
跡を示す。最小集束点は、以後の説明において像点と称
する。従って、平坦な表面を直線状に高解像度で走査す
るためには、湾曲した軌跡を物体表面上に直線に変換す
るための補正光学系が必要になる。従来の装置において
は、対物レンズ系から走査されるべきラインまでの放射
ビームによって移動される全光路長が結像長に等しくな
るように、すなわち対物レンズ系と像点との間の距離に
等しくなるように補正光学系により走査ビームを走査さ
れるべきラインに向けて反射させることにより行なわれ
ていた。
従来の装置において、用いた補正光学系の集束作用は
無視されていた。この集束作用により、光学系全体の焦
点距離が対物レンズ系だけの焦点距離よりも短くなって
しまう不都合が生じてしまう。
無視されていた。この集束作用により、光学系全体の焦
点距離が対物レンズ系だけの焦点距離よりも短くなって
しまう不都合が生じてしまう。
さらに、補正光学系への入射点が別の位置に移動する
と光学系の光学性能が変化し、偏向光学系の偏向角の関
数として変化してしまう。同様に、走査ビーム中の補正
光学系によって占められる位置も変化する。これらの事
項は、像点すなわち走査ビームが一番細くなる点が走査
されるラインからある距離だけ離れることを意味する。
この距離も偏向角の大きさの関数として変化する。
と光学系の光学性能が変化し、偏向光学系の偏向角の関
数として変化してしまう。同様に、走査ビーム中の補正
光学系によって占められる位置も変化する。これらの事
項は、像点すなわち走査ビームが一番細くなる点が走査
されるラインからある距離だけ離れることを意味する。
この距離も偏向角の大きさの関数として変化する。
従来の補正ミラーは一方向にだけ湾曲しているから、
その方向にだけ特別な集束作用が発生する。この集束作
用によって非点収差が生じてしまい、この集束作用は走
査される面を補正光学系に向けて変位させても補償する
ことは不可能である。上述した光学系における光学性能
の変化により、この非点収差は簡単に補正することがで
きず、例えばシリンドリカルレンズを用いても補正する
ことはできない。
その方向にだけ特別な集束作用が発生する。この集束作
用によって非点収差が生じてしまい、この集束作用は走
査される面を補正光学系に向けて変位させても補償する
ことは不可能である。上述した光学系における光学性能
の変化により、この非点収差は簡単に補正することがで
きず、例えばシリンドリカルレンズを用いても補正する
ことはできない。
光路の共役性の観点より、冒頭部で述べた走査装置の
光学系は、放射光が発生する面を走査するためにも用い
ることができる。この面上の区域からの放射光は、光学
系によって放射感知検出系上に集束する。本発明は物体
表面をライン状に光学的に走査する装置にも関するもの
である。この光学式走査装置は、物体面からの放射光を
検出する放射感知検出系と、物体表面の区域を前記放射
感知検出系上に結像する光学系と、走査されるべき物体
表面の前記区域を選択する偏向装置とを具え、前記光学
系が、前記偏向装置と放射感知検出系との間の光路中に
配置されている主結像光学系及び走査されるべき物体表
面と偏向装置との間の光路中に配置されている補正光学
系とを有している。走査装置が放射感知検出系を具えて
いる場合、従来の光学系が具えられている走査装置によ
って物体表面を走査すると、走査される区域は放射感知
検出系上において非合焦となる範囲が広がって結像され
てしまう。本発明は、上述したような走査装置に用いる
のに好適な補正光学系にも関するものである。
光学系は、放射光が発生する面を走査するためにも用い
ることができる。この面上の区域からの放射光は、光学
系によって放射感知検出系上に集束する。本発明は物体
表面をライン状に光学的に走査する装置にも関するもの
である。この光学式走査装置は、物体面からの放射光を
検出する放射感知検出系と、物体表面の区域を前記放射
感知検出系上に結像する光学系と、走査されるべき物体
表面の前記区域を選択する偏向装置とを具え、前記光学
系が、前記偏向装置と放射感知検出系との間の光路中に
配置されている主結像光学系及び走査されるべき物体表
面と偏向装置との間の光路中に配置されている補正光学
系とを有している。走査装置が放射感知検出系を具えて
いる場合、従来の光学系が具えられている走査装置によ
って物体表面を走査すると、走査される区域は放射感知
検出系上において非合焦となる範囲が広がって結像され
てしまう。本発明は、上述したような走査装置に用いる
のに好適な補正光学系にも関するものである。
本発明の目的は、像点が走査面の幅に亘ってほぼ直線
状の軌跡を描くと共に走査ビーム中の非点収差がほとん
ど発生しない補正光学系を提供するものである。
状の軌跡を描くと共に走査ビーム中の非点収差がほとん
ど発生しない補正光学系を提供するものである。
上記目的を達成するため、光源を具える本発明による
走査装置は、前記補正光学系が、走査ビームの光路中に
交互に配置されている少なくとも２個の湾曲ミラーで構
成され、前記主結像光学系と最小集束点との間の光学距
離が偏向角に対してほぼ依存しないように構成したこと
を特徴とする。
走査装置は、前記補正光学系が、走査ビームの光路中に
交互に配置されている少なくとも２個の湾曲ミラーで構
成され、前記主結像光学系と最小集束点との間の光学距
離が偏向角に対してほぼ依存しないように構成したこと
を特徴とする。
放射光が発生する面を走査する本発明による走査装置
は、前記補正光学系が、放射光路中に交互に配置されて
いる少なくとも２個の湾曲ミラーで構成され、偏向素子
の設定によって選択された表面区域と主結像光学系との
間の光学距離が偏向装置の設定に依存しないように構成
したことを特徴とする。
は、前記補正光学系が、放射光路中に交互に配置されて
いる少なくとも２個の湾曲ミラーで構成され、偏向素子
の設定によって選択された表面区域と主結像光学系との
間の光学距離が偏向装置の設定に依存しないように構成
したことを特徴とする。
補正光学系に複数のミラーを組み込めば、一方のミラ
ーの局所的な合焦効果又は非合焦効果を走査ビームの光
路中に配置した別のミラーの局所的な非合焦効果又は合
焦効果によって補償することができることが見い出され
ている。このように構成すれば、主結像光学系と像点と
の間の等しい光学距離を得ることができ、像点は走査面
内の十分に直線状の範囲に常時位置し、走査スポットも
最小寸法に常時維持されることになる。
ーの局所的な合焦効果又は非合焦効果を走査ビームの光
路中に配置した別のミラーの局所的な非合焦効果又は合
焦効果によって補償することができることが見い出され
ている。このように構成すれば、主結像光学系と像点と
の間の等しい光学距離を得ることができ、像点は走査面
内の十分に直線状の範囲に常時位置し、走査スポットも
最小寸法に常時維持されることになる。
さらに、本発明による走査装置は、前記補正光学系が
第１及び第２の湾曲ミラーを有し、第１ミラーが凸状反
射面を有し、第２ミラーが凹状反射面を有し、第２ミラ
ーが、第１ミラーと走査されるべき物体表面との間の光
路中に配置されていることを特徴とする。本例における
ミラー面の数は２個以上となることはない。２個のミラ
ーだけで良好な補正を行なうことができることが見い出
されている。
第１及び第２の湾曲ミラーを有し、第１ミラーが凸状反
射面を有し、第２ミラーが凹状反射面を有し、第２ミラ
ーが、第１ミラーと走査されるべき物体表面との間の光
路中に配置されていることを特徴とする。本例における
ミラー面の数は２個以上となることはない。２個のミラ
ーだけで良好な補正を行なうことができることが見い出
されている。
本発明による走査装置の好適実施例は、前記第１ミラ
ーが双曲線円筒状反射面を有し、第２ミラーが放物線円
筒状反射面を有することを特徴とする。このようなミラ
ー形状とすることにより平坦な補正された視野が得られ
るばかりでなく、走査ビームの主軸が走査面の幅に亘っ
て走査面にほぼ同一の角度で入射することが見い出され
ている。この角度は走査されるラインに対して直角であ
る。本発明による補正光学系を用いることにより、いわ
ゆるテレセントリックな方法又はテレセントリックな走
査システムが得られる。走査されるラインと直交する面
内において、入射角は自由に選択することができる。本
例によれば、極めて良好なｆ−θ補正が得られる重要な
利点が達成される。すなわち、偏向装置の偏向角の関数
としてのラインに沿う走査スポットの変位が広い範囲に
亘って線形になる。
ーが双曲線円筒状反射面を有し、第２ミラーが放物線円
筒状反射面を有することを特徴とする。このようなミラ
ー形状とすることにより平坦な補正された視野が得られ
るばかりでなく、走査ビームの主軸が走査面の幅に亘っ
て走査面にほぼ同一の角度で入射することが見い出され
ている。この角度は走査されるラインに対して直角であ
る。本発明による補正光学系を用いることにより、いわ
ゆるテレセントリックな方法又はテレセントリックな走
査システムが得られる。走査されるラインと直交する面
内において、入射角は自由に選択することができる。本
例によれば、極めて良好なｆ−θ補正が得られる重要な
利点が達成される。すなわち、偏向装置の偏向角の関数
としてのラインに沿う走査スポットの変位が広い範囲に
亘って線形になる。
本発明は、上述した走査装置の１個に用いるのに好適
なミラー補正系にも関するものである。このような補正
光学系は面を検査し又は読み取る走査装置に用いられる
だけでなく、例えばレーザプリンタのような放射光によ
って面上に情報を書き込む装置にも用いることができ
る。
なミラー補正系にも関するものである。このような補正
光学系は面を検査し又は読み取る走査装置に用いられる
だけでなく、例えばレーザプリンタのような放射光によ
って面上に情報を書き込む装置にも用いることができ
る。
以下、本発明の実施例を図面に基き詳細に説明する。
（実施例） 第１図は従来の走査装置を線図的に示す。この従来の
走査装置では、走査スポットは偏向素子により面上を走
査されるべきラインに沿って移動する。走査ビーム20
は、例えばHeNeレーザやダイオードレーザのような光源
10から発生する。走査ビームは、例えば回転可能なポリ
ゴンミラーの反射性側面のような回転ミラー40により走
査されるべき面60に向けて偏向される。回転可能なミラ
ー40の回転軸線は面60に直交する。走査ビームを結像点
21に集束させる主結像レンズ系又は対物レンズ系30をレ
ーザ10とミラー40との間に配置する。結像レンズ系は図
面上単レンズで示す。対物レンズ系30と結像点21との間
の距離は結像長と称する。偏向ミラー40をその回転軸41
を中心にして回転させると、像点21は図示の極限点22′
と22″との間で湾曲した軌跡を描く。すなわち、走査す
べき面60上にビーム20によって形成される走査スポット
は湾曲軌跡を描くことになる。これは、表面構造を再生
する見地から好ましいことではない。極限点22′及び2
2″を通るラインを中心にして面を回転させることは、
軌跡の大部分に亘って走査スポットが非合焦となること
を意味し、同様に好ましくない。
走査装置では、走査スポットは偏向素子により面上を走
査されるべきラインに沿って移動する。走査ビーム20
は、例えばHeNeレーザやダイオードレーザのような光源
10から発生する。走査ビームは、例えば回転可能なポリ
ゴンミラーの反射性側面のような回転ミラー40により走
査されるべき面60に向けて偏向される。回転可能なミラ
ー40の回転軸線は面60に直交する。走査ビームを結像点
21に集束させる主結像レンズ系又は対物レンズ系30をレ
ーザ10とミラー40との間に配置する。結像レンズ系は図
面上単レンズで示す。対物レンズ系30と結像点21との間
の距離は結像長と称する。偏向ミラー40をその回転軸41
を中心にして回転させると、像点21は図示の極限点22′
と22″との間で湾曲した軌跡を描く。すなわち、走査す
べき面60上にビーム20によって形成される走査スポット
は湾曲軌跡を描くことになる。これは、表面構造を再生
する見地から好ましいことではない。極限点22′及び2
2″を通るラインを中心にして面を回転させることは、
軌跡の大部分に亘って走査スポットが非合焦となること
を意味し、同様に好ましくない。
湾曲ミラー50を走査ビームの放射光路中に配置して像
点を面60に沿って直線を描かせる。このミラー50は、偏
向ミラー40及び補正ミラー50を通る対物レンズ30と面60
との間の光路長が偏向ミラー40の位置に対して独立する
と共に結像長に等しくなるような形状を有している。
点を面60に沿って直線を描かせる。このミラー50は、偏
向ミラー40及び補正ミラー50を通る対物レンズ30と面60
との間の光路長が偏向ミラー40の位置に対して独立する
と共に結像長に等しくなるような形状を有している。
この場合、ミラー50が１方向に曲率を有しているた
め、発散ビームにより非点収差が発生し面60上の走査ス
ポット23の形状がライン状になってしまい、走査スポッ
トがスポットの移動方向に拡長してしまうことが無視さ
れている。
め、発散ビームにより非点収差が発生し面60上の走査ス
ポット23の形状がライン状になってしまい、走査スポッ
トがスポットの移動方向に拡長してしまうことが無視さ
れている。
一方、偏向光学系はポリゴンミラーの反射性側面やガ
ルバノメータミラーのような回転可能なミラーとされる
必要はなく、例えば音響光学素子や回転可能なホログラ
ムのような他の偏向光学系を用いることもできる。
ルバノメータミラーのような回転可能なミラーとされる
必要はなく、例えば音響光学素子や回転可能なホログラ
ムのような他の偏向光学系を用いることもできる。
第2a図及び第2b図は本発明による走査装置の一例の構
成を示す正面図及び側面図である。補正光学系は２個の
湾曲ミラー51及び52を有している。ミラー51は凸面とさ
れ双曲線円筒状をなし、その母線は回転可能なミラーの
回転軸線に平行である。ミラー52は凹面とされ放物線円
筒状をなしている。
成を示す正面図及び側面図である。補正光学系は２個の
湾曲ミラー51及び52を有している。ミラー51は凸面とさ
れ双曲線円筒状をなし、その母線は回転可能なミラーの
回転軸線に平行である。ミラー52は凹面とされ放物線円
筒状をなしている。
光源10と走査すべき面61との間に含まれる光学距離
は、偏向光学系42のいかなる調整（回転角）に対しても
並びに対物レンズ系30の位置に対しても等しくする。一
方、偏向光学系42の偏向角が変化する場合、補正光学51
及び52の素子へのビーム入射位置もビームの光路中で変
化しこれら素子の光学性能も変化する。これら全体の結
果により、光源10が同一の距離で結像される。
は、偏向光学系42のいかなる調整（回転角）に対しても
並びに対物レンズ系30の位置に対しても等しくする。一
方、偏向光学系42の偏向角が変化する場合、補正光学51
及び52の素子へのビーム入射位置もビームの光路中で変
化しこれら素子の光学性能も変化する。これら全体の結
果により、光源10が同一の距離で結像される。
第１図と比較して、走査すべき面は走査されるライン
を中心にして約90゜回転している。走査面を符号61で示
す。図示の便宜のため、第１図の走査面60を破線で示
す。
を中心にして約90゜回転している。走査面を符号61で示
す。図示の便宜のため、第１図の走査面60を破線で示
す。
補正光学系に対する必要な事項は、双曲線ミラーと放
物線ミラーとを結合することにより満足され得る。ミラ
ーが反射性を有する面内における走査ビームの全画像長
は、直交する面内における全画像長に等しいので、非点
収差は全く発生しない。さらに、このようにして形成さ
れた像点の描く軌跡は面60内において極めて高精度な直
線となる。
物線ミラーとを結合することにより満足され得る。ミラ
ーが反射性を有する面内における走査ビームの全画像長
は、直交する面内における全画像長に等しいので、非点
収差は全く発生しない。さらに、このようにして形成さ
れた像点の描く軌跡は面60内において極めて高精度な直
線となる。
ミラー51によって走査ビームの集束度が減少するか
ら、像点21′はオリジナルの像点21より一層長い距離だ
け離れた位置に得られる。第２の放物線状に湾曲したミ
ラー52により走査ビームは走査面60上の像点21″に集束
し、この結果走査スポットは走査面に一致し最小寸法の
スポットとなる。
ら、像点21′はオリジナルの像点21より一層長い距離だ
け離れた位置に得られる。第２の放物線状に湾曲したミ
ラー52により走査ビームは走査面60上の像点21″に集束
し、この結果走査スポットは走査面に一致し最小寸法の
スポットとなる。
走査面で反射した走査スポットからの放射光は検出系
70で受光され、この検出系70において走査面の構造形態
によって変調された強度変調の電気信号に変換され別の
処理に好適なものとされる。
70で受光され、この検出系70において走査面の構造形態
によって変調された強度変調の電気信号に変換され別の
処理に好適なものとされる。
第2a図及び第2b図はビーム偏向系として反射側面40を
有するポリゴンミラー42を示している。ポリゴンミラー
42は軸41を中心にして回転可能なため、走査ビームは走
査面60上の別の位置に向けて偏向されることができる。
有するポリゴンミラー42を示している。ポリゴンミラー
42は軸41を中心にして回転可能なため、走査ビームは走
査面60上の別の位置に向けて偏向されることができる。
反射面40の回転軸41は反射面40中に位置していないか
ら、補正ミラー51及び52のパラメータは偏向光学系の構
成に適合させることができる。従って、ミラー51及び52
の形状及び位置は、回転軸が反射面中に位置するガルバ
ノメータをビーム偏向素子として用いる場合の補正光学
系のミラーの形状及び位置とはわずかに異なっている。
双曲線形状のミラー及び放物線形状のミラーはこのよう
な光学系に課せられる精度を満足することが知られてい
る。
ら、補正ミラー51及び52のパラメータは偏向光学系の構
成に適合させることができる。従って、ミラー51及び52
の形状及び位置は、回転軸が反射面中に位置するガルバ
ノメータをビーム偏向素子として用いる場合の補正光学
系のミラーの形状及び位置とはわずかに異なっている。
双曲線形状のミラー及び放物線形状のミラーはこのよう
な光学系に課せられる精度を満足することが知られてい
る。
第3a図及び第3b図は、上述した冒頭の放射光路を走査
ビームが中心位置及び限界位置にある状態として線図的
に示す。比較のため、第3c図に補正光学系を有しないシ
ステムの光路を線図的に示す。主結像光学系30と像点21
との間の光路長は３個の図面の全てにおいて等しい。偏
向光学系40の位置を破線で示す。走査ビームが中心位置
を占める場合、２個のミラー51と52との間の距離は比較
的大きく、これらミラーと像点との間の距離も比較的大
きい。限界位置において、第3b図に示すように上記距離
は比較的小さい。尚、図面を明瞭ものとするためミラー
51と52との間は平行ビームとして示す。実際の装置にお
いて走査ビームのこの部分は一般的に平行ではない。
ビームが中心位置及び限界位置にある状態として線図的
に示す。比較のため、第3c図に補正光学系を有しないシ
ステムの光路を線図的に示す。主結像光学系30と像点21
との間の光路長は３個の図面の全てにおいて等しい。偏
向光学系40の位置を破線で示す。走査ビームが中心位置
を占める場合、２個のミラー51と52との間の距離は比較
的大きく、これらミラーと像点との間の距離も比較的大
きい。限界位置において、第3b図に示すように上記距離
は比較的小さい。尚、図面を明瞭ものとするためミラー
51と52との間は平行ビームとして示す。実際の装置にお
いて走査ビームのこの部分は一般的に平行ではない。
上述した実施例において、ポリゴンミラーに入射する
ビームの中心光線はポリゴンミラーの回転軸線に向いて
いる。第４図は入射ビームの主軸がポリゴンミラーの回
転軸からわずかにずれて入射する実施例を示す。本例に
おいて、走査ビームの見掛上の回転点は、補正ミラーの
パラメータが正確に適合するように異なる位置にある。
ビームの中心光線はポリゴンミラーの回転軸線に向いて
いる。第４図は入射ビームの主軸がポリゴンミラーの回
転軸からわずかにずれて入射する実施例を示す。本例に
おいて、走査ビームの見掛上の回転点は、補正ミラーの
パラメータが正確に適合するように異なる位置にある。
第２図に示す実施例は、プリント回路基板（PCB）用
のものとして実現される。走査幅が439.5mmの場合、対
物レンズ系は800mmの焦点距離のレンズ系を具えてい
る。偏向光学系は、16個の小面を有する角柱体で構成さ
れ、各小面から回転軸までの距離は30.01mmとする。
尚、ポリゴンミラー上の走査ビームの径は小面の寸法よ
り大きいものとする。第１の補正ミラーは円筒状双曲線
形状をなし、その双曲線形状は、式（x/a）２−（y/b）
２＝１、ここでａ＝69.259mm、及びｂ＝363.46mmで与え
られる。第２の補正ミラーは円筒状放物線形状をなし、
この放射線形状は387.5865mmの焦点距離で特徴付けられ
る。ミラーの回転軸と直交する面に投影した場合、回転
軸と第１ミラーの中心との間の距離は約454mmであり、
２個のミラーの投影した中心間の距離は約87mmである。
走査ビームはポリゴンミラーに対してその回転軸に対し
て75゜の角度で入射する。
のものとして実現される。走査幅が439.5mmの場合、対
物レンズ系は800mmの焦点距離のレンズ系を具えてい
る。偏向光学系は、16個の小面を有する角柱体で構成さ
れ、各小面から回転軸までの距離は30.01mmとする。
尚、ポリゴンミラー上の走査ビームの径は小面の寸法よ
り大きいものとする。第１の補正ミラーは円筒状双曲線
形状をなし、その双曲線形状は、式（x/a）２−（y/b）
２＝１、ここでａ＝69.259mm、及びｂ＝363.46mmで与え
られる。第２の補正ミラーは円筒状放物線形状をなし、
この放射線形状は387.5865mmの焦点距離で特徴付けられ
る。ミラーの回転軸と直交する面に投影した場合、回転
軸と第１ミラーの中心との間の距離は約454mmであり、
２個のミラーの投影した中心間の距離は約87mmである。
走査ビームはポリゴンミラーに対してその回転軸に対し
て75゜の角度で入射する。
本例では、像点は第１補正ミラーの後方約40mmの位置
に形成される。本例において、像点はPCB面上に軌跡を
描き、その軌跡はPCB面上で直線から５μｍ以上に亘っ
て偏位することはなく、しかも垂直方向に理論的に平坦
な面から10μｍ以上に亘って偏位することもない。走査
は、偏位が0.05mrad.以下のテレセントリックに行なわ
れ、走査スポットの位置は偏位が走査幅の0.5％以下の
で偏向角に対して線形である。
に形成される。本例において、像点はPCB面上に軌跡を
描き、その軌跡はPCB面上で直線から５μｍ以上に亘っ
て偏位することはなく、しかも垂直方向に理論的に平坦
な面から10μｍ以上に亘って偏位することもない。走査
は、偏位が0.05mrad.以下のテレセントリックに行なわ
れ、走査スポットの位置は偏位が走査幅の0.5％以下の
で偏向角に対して線形である。
第５図は、面が放射感知検出系によって走査される実
施例を示す。例えばネガティブ写真フィルムの面161を
光源170より下方から照明する。光は、面161中の走査さ
れるべき構造形態によって散乱し、部分的に吸収され、
部分的に反射し、この結果面161を通過する光はこの面
に存在するパターンに従って変調される。面161を経て
入射する光の一部は、補正ミラー52及び51並びに回転す
るポリゴンミラー42を経て主結像光学系30で受光され
る。走査面の領域は主結像光学系を介して放射感知検出
系110上に結像される。この走査装置において、選択さ
れた区域から発する光が検出系に入射し、この区域が無
視できる程度の結像誤差で検出系上に結像されるので、
走査装置の解像度は最大のものとなる。
施例を示す。例えばネガティブ写真フィルムの面161を
光源170より下方から照明する。光は、面161中の走査さ
れるべき構造形態によって散乱し、部分的に吸収され、
部分的に反射し、この結果面161を通過する光はこの面
に存在するパターンに従って変調される。面161を経て
入射する光の一部は、補正ミラー52及び51並びに回転す
るポリゴンミラー42を経て主結像光学系30で受光され
る。走査面の領域は主結像光学系を介して放射感知検出
系110上に結像される。この走査装置において、選択さ
れた区域から発する光が検出系に入射し、この区域が無
視できる程度の結像誤差で検出系上に結像されるので、
走査装置の解像度は最大のものとなる。
放射感知検出系110は走査面の単一点からの放射光を
検出する単一の検出素子で構成でき、或いは走査面の一
部からの放射光を同時に検出するダイオードやCCD素子
のような多重検出系で構成することもできる。
検出する単一の検出素子で構成でき、或いは走査面の一
部からの放射光を同時に検出するダイオードやCCD素子
のような多重検出系で構成することもできる。
勿論、走査面161は上方から照明することもできる。
特に、対物レンズ系30、偏向光学系42及び補正光学系51
及び52を経て走査されるべき面まで案内される走査ビー
ムによって露光することができる。この走査方法におい
ては、投射走査ビームを、例えばハーフミラーのような
方法で走査面からの反射した放射ビームから分離する必
要がある。走査面で反射したビームは検出系に入射する
ことになる。
特に、対物レンズ系30、偏向光学系42及び補正光学系51
及び52を経て走査されるべき面まで案内される走査ビー
ムによって露光することができる。この走査方法におい
ては、投射走査ビームを、例えばハーフミラーのような
方法で走査面からの反射した放射ビームから分離する必
要がある。走査面で反射したビームは検出系に入射する
ことになる。
本発明による走査装置はプリント回路基板の自動検査
だけでなく種々の走行装置に利用することができ、例え
ばＸ線写真や衛生画像のような写真や図面をデジタル化
する場合にも利用することができる。さらに、この走査
装置はレーザプリンタや表面の輪郭を非接触で測定する
装置にも利用することができる。特に、表面の非接触測
定に適用する場合、表面がテレセントリックに走査さ
れ、すなわち放射ビームの入射角が偏向素子の向きに独
立するようにミラー光学系を構成できる利点が達成され
る。
だけでなく種々の走行装置に利用することができ、例え
ばＸ線写真や衛生画像のような写真や図面をデジタル化
する場合にも利用することができる。さらに、この走査
装置はレーザプリンタや表面の輪郭を非接触で測定する
装置にも利用することができる。特に、表面の非接触測
定に適用する場合、表面がテレセントリックに走査さ
れ、すなわち放射ビームの入射角が偏向素子の向きに独
立するようにミラー光学系を構成できる利点が達成され
る。
第１図は１個のミラーだけを有する補正光学系を具える
従来の走査装置の構成を示す線図、 第2a図及び第2b図は２個のミラーを有する補正光学系を
具える本発明による光学式走査装置の実施例を示す線
図、 第3a図、第3b図及び第3c図は偏向装置の異なる偏向角に
おける走査装置を通る放射光路を示す線図、 第４図は本発明による走査装置の第２実施例を示す線
図、 第5a図及び第5b図は走査面から発生する放射光が放射感
知検出系上に集中する走査装置を示す線図である。 10……光源、20……走査ビーム 21……像点、23……走査スポット 30……主結像光学系、42……ポリゴンミラー 51,52……補正ミラー、61,161……走査面 70……放射感知検出系
従来の走査装置の構成を示す線図、 第2a図及び第2b図は２個のミラーを有する補正光学系を
具える本発明による光学式走査装置の実施例を示す線
図、 第3a図、第3b図及び第3c図は偏向装置の異なる偏向角に
おける走査装置を通る放射光路を示す線図、 第４図は本発明による走査装置の第２実施例を示す線
図、 第5a図及び第5b図は走査面から発生する放射光が放射感
知検出系上に集中する走査装置を示す線図である。 10……光源、20……走査ビーム 21……像点、23……走査スポット 30……主結像光学系、42……ポリゴンミラー 51,52……補正ミラー、61,161……走査面 70……放射感知検出系
Claims (5)
- 【請求項１】物体表面を直線状に光学的に走査する光学
式走査装置であって、走査ビームを発生する放射源ユニ
ットと、走査ビームに最小集束点を形成すると共に走査
ビームにより物体表面上に走査スポットを形成する光学
系と、走査されるべき表面上の位置に走査ビームを調整
可能な偏向角で偏向する調整可能な偏向装置とを具え、
前記光学系が、前記放射源ユニットと偏向装置との間の
走査ビームの光路中に配置されている主結像光学系、及
び前記偏向装置と走査されるべき表面との間の走査ビー
ムの光路中に配置されている補正光学系を有する光学式
走査装置において、前記補正光学系が、走査ビームの光
路中に交互に配置されている少なくとも２個の湾曲ミラ
ーで構成され、前記主結像光学系と最小集束点との間の
光学距離が偏向角に対してほぼ依存しないように構成し
たことを特徴とする光学式走査装置。 - 【請求項２】物体表面を直線状に光学的に走査する光学
式走査装置であって、物体面からの放射光を検出する放
射感知検出系と、物体表面の区域を前記放射感知検出系
上に結像する光学系と、走査されるべき物体表面の前記
区域を選択する偏向装置とを具え、前記光学系が、前記
偏向装置と放射感知検出系との間の光路中に配置されて
いる主結像光学系及び走査されるべき物体表面と偏向装
置との間の光路中に配置されている補正光学系とを有す
る光学式走査装置において、 前記補正光学系が、放射光路中に交互に配置されている
少なくとも２個の湾曲ミラーで構成され、偏向素子の設
定によって選択された表面区域と主結像光学系との間の
光学距離が偏向装置の設定に依存しないように構成した
ことを特徴とする光学式走査装置。 - 【請求項３】前記補正光学系が第１及び第２の湾曲ミラ
ーを有し、第１ミラーが凸状反射面を有し、第２ミラー
が凹状反射面を有し、第２ミラーが、第１ミラーと走査
されるべき物体表面との間の光路中に配置されているこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の光学式走査装
置。 - 【請求項４】前記第１ミラーが双曲線円筒状反射面を有
し、第２ミラーが放物線円筒状反射面を有することを特
徴とする請求項３に記載の光学式走査装置。 - 【請求項５】請求項１から４までのいずれか１項に記載
の光学式走査装置に用いるのに好適なミラー補正光学
系。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8801803 | 1988-07-15 | ||
| NL8801803 | 1988-07-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0284612A JPH0284612A (ja) | 1990-03-26 |
| JP2920194B2 true JP2920194B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=19852635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1180608A Expired - Fee Related JP2920194B2 (ja) | 1988-07-15 | 1989-07-14 | 光学式走査装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5013108A (ja) |
| EP (1) | EP0351011B1 (ja) |
| JP (1) | JP2920194B2 (ja) |
| DE (1) | DE68912008T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5111325A (en) * | 1989-10-16 | 1992-05-05 | Eastman Kodak Company | F-θ lens |
| JP3157550B2 (ja) * | 1991-02-28 | 2001-04-16 | 株式会社リコー | 等速光走査用結像反射鏡および光走査装置 |
| US5255114A (en) * | 1991-11-12 | 1993-10-19 | Eastman Kodak Company | High resolution scanner |
| JP3330248B2 (ja) * | 1995-02-20 | 2002-09-30 | 松下電器産業株式会社 | 光走査装置、画像形成装置及び画像読み取り装置 |
| JP2000275557A (ja) * | 1999-03-26 | 2000-10-06 | Minolta Co Ltd | レーザー走査装置 |
| US6661393B2 (en) * | 1999-08-05 | 2003-12-09 | Microvision, Inc. | Scanned display with variation compensation |
| US7262765B2 (en) * | 1999-08-05 | 2007-08-28 | Microvision, Inc. | Apparatuses and methods for utilizing non-ideal light sources |
| JP3349122B2 (ja) | 1999-09-29 | 2002-11-20 | 松下電器産業株式会社 | 光走査装置 |
| US6469729B1 (en) | 1999-10-15 | 2002-10-22 | Videojet Technologies Inc. | Laser marking device and method for marking arcuate surfaces |
| PT102735A (pt) * | 2002-03-05 | 2003-09-30 | Ibe Ind De Bens De Equipamento | Processo e maquina de corte e/ou soldadura e/ou gravacao de corpos |
| EP1609017A1 (en) * | 2003-03-21 | 2005-12-28 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Post-objective scanning device |
| KR20050115943A (ko) * | 2003-03-31 | 2005-12-08 | 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | 디스플레이 디바이스 및 이를 통한 데이터 디스플레이 방법 |
| EP1710995A1 (en) * | 2005-04-01 | 2006-10-11 | Yuping Yang | Fast scanner with rotatable mirror and image processing system |
| US7327507B2 (en) * | 2005-08-02 | 2008-02-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical beam scanning device having two sets of fθ mirrors where the mirror base and mirror face have differing coefficients of linear expansion |
| US7995258B2 (en) * | 2007-12-06 | 2011-08-09 | Texas Instruments Incorporated | Angle diversity antispeckling in spot displays |
| NL2005821A (en) * | 2009-12-23 | 2011-06-27 | Asml Netherlands Bv | Lithographic apparatus, device manufacturing method, and method of applying a pattern to a substrate. |
| JP5170171B2 (ja) | 2010-06-22 | 2013-03-27 | コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 | 光走査装置 |
| CN110567970B (zh) * | 2019-09-23 | 2021-11-12 | 上海御微半导体技术有限公司 | 一种边缘缺陷检测装置及方法 |
| JP2021110698A (ja) * | 2020-01-15 | 2021-08-02 | 株式会社Xtia | 光学式三次元形状測定装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3365724A (en) * | 1965-12-20 | 1968-01-23 | Dresser Systems Inc | Dual presentation oscillographic recorder |
| US3881801A (en) * | 1973-09-19 | 1975-05-06 | Eltra Corp | Optical scanning system |
| GB1567604A (en) * | 1976-02-02 | 1980-05-21 | Rank Organisation Ltd | Optical system |
| US4265510A (en) * | 1979-05-16 | 1981-05-05 | Hughes Aircraft Company | Three mirror anastigmatic optical system |
| DE3404407C1 (de) * | 1984-02-08 | 1985-08-22 | Mergenthaler Linotype Gmbh, 6236 Eschborn | Optisch-mechanischer Ablenker |
| JPS60257417A (ja) * | 1984-06-04 | 1985-12-19 | Fuji Xerox Co Ltd | 光ビ−ム走査装置 |
| DE3431540A1 (de) * | 1984-07-02 | 1986-03-06 | Elektro Optik Gmbh & Co Kg | Verfahren zur korrektur der sphaerischen aberration und des astigmatismus eines ausmittigen lichtbuendels in einer spiegeloptik |
| SE451636B (sv) * | 1985-03-22 | 1987-10-19 | Pharos Ab | Optisk skanneranordning |
| US4836666A (en) * | 1986-05-29 | 1989-06-06 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Compensation for primary reflector wavefront error |
-
1989
- 1989-07-10 EP EP89201813A patent/EP0351011B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-07-10 DE DE68912008T patent/DE68912008T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-07-13 US US07/379,514 patent/US5013108A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-07-14 JP JP1180608A patent/JP2920194B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5013108A (en) | 1991-05-07 |
| EP0351011A1 (en) | 1990-01-17 |
| DE68912008T2 (de) | 1994-07-21 |
| EP0351011B1 (en) | 1994-01-05 |
| JPH0284612A (ja) | 1990-03-26 |
| DE68912008D1 (de) | 1994-02-17 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |