JP4859451B2 - レーザ走査光学系の光学特性測定装置及びその光学特性測定方法 - Google Patents
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Description
1.Fθレンズの光学特性の検査項目として、倍率誤差に関する検査を行えない。
2.Fθレンズの光学特性の検査項目として、走査線曲がり量に関する検査を行えない。
3.Fθレンズの光学特性の検査項目として、倍率誤差と走査線曲がり量に関する検査を同時に行えない。
4.結像位置でのビーム画像を拡大検出するが、走査光学系の入射角度よりも対物レンズの開口角が小さいため、検出するビーム像が、対物レンズの鏡筒にかかってしまう。これを避けるために、レーザビームの走査面に垂直な方向に設定した回転軸を回転中心として前記CCDカメラを回転させる手段と、前記走査面内にあって走査方向と直交する方向に前記CCDカメラを移動させる手段とを必要とするために、装置が大掛かりになる。加えて、ビーム径は、回転手段によって回転した後、CCDカメラで拡大して撮像したビーム画像に基づいて算出されているために、実際の結像位置に結像した書込みビームのビーム径よりも小さく算出される。
5.走査光学系とCCDカメラの距離を変更できないため、深度方向に書込みビームの最も絞れる位置であるビームウェスト位置、及びそのときのビーム径であるビームウェスト径を測定できない。このため、主走査方向及び副走査方向のビームウェスト位置の調整を行えないから、被検レンズを検査したとき、非点収差が生じた場合でもそのままのビーム画像の基づいてビーム径を算出しなければならないために、測定誤差が大きくなる。
6.CCDカメラを副走査方向へ移動する手段がないために、走査光学系の走査線曲がり量や走査線傾き量が大きいFθレンズを検査する場合に、書込みビームがCCDカメラの副走査方向の画角から外れてしまってビーム画像を取得できず、ビーム径を算出できないため、Fθレンズの検査を行えない。
7.光学特性測定治具上の走査光学系には、レーザビームの光軸高さ及び傾きを変更できる手段を備えておらず、被検レンズに入射するレーザビームの副走査方向の位置を変更できないために、被検レンズの副走査方向の有効幅ぎりぎりを通るビームに対する光学特性の検査を行えない。
さらに、本請求項記載の発明では、画面内ビーム位置算出手段の算出結果(ビーム重心位置)に主走査方向移動手段の検出結果(ビーム検出手段の主走査方向位置)を加算して書込みビームの主走査方向の位置を算出する主走査方向ビーム位置算出手段と、偏向角回転手段とを用いて、光学特性算出手段が倍率誤差を求める。すなわち、2つの異なる偏向角で偏向された書込みビームに対して、ビーム検出手段を主走査方向移動手段で移動させることで2つのビーム画像を取得し、演算で得られた撮像画面内のビーム重心位置にビーム検出手段の主走査方向位置を加算して主走査方向のビームの間隔を計算し、レーザ走査光学系の倍率誤差の算出を行う。測定対象を静止ビームとすることで、ビームの主走査方向の位置が時間的に安定して停止しており、それぞれの位置でのビーム主走査方向の位置の測定誤差が小さく、倍率誤差の測定精度を高めることができる。これにより、倍率誤差の算出結果に基づいて被検レンズの良否判定を実施し、画像形成装置等で使用される走査レンズの品質を検査する検査装置を提供することができる。
さらに、本請求項記載の発明では、画面内ビーム位置算出手段の算出結果(ビーム重心位置)に副走査方向移動手段の検出結果(ビーム検出手段の副走査方向位置)を加算して書込みビームの副走査方向の位置を算出する副走査方向ビーム位置算出手段を用いて、光学特性算出手段が走査線曲がり量を求める。すなわち、複数の異なる偏向角で偏向された書込みビームに対して、ビーム検出手段を副走査方向移動手段で移動させることで複数のビーム画像を取得し、演算で得られた撮像画面内のビーム重心位置にビーム検出手段の主走査方向位置を加算して、各像高におけるビームの副走査方向のビーム位置を求め走査光学系の走査線曲がり量を算出する。この算出結果をもとに被検レンズの良否判定を実施し、画像形成装置等で使用される走査レンズの品質を検査する検査装置を提供することができる。
さらに、本請求項記載の発明は、画面内ビーム位置算出工程の算出結果(ビーム重心位置)に主走査方向移動工程の検出結果(ビーム検出手段の主走査方向位置)を加算して書込みビームの主走査方向の位置を算出する主走査方向ビーム位置算出工程と、偏向角回転手段の偏向角度とを用いて、光学特性算出工程により倍率誤差を求める。すなわち、2つの異なる偏向角で偏向された書込みビームに対して、ビーム検出手段を主走査方向移動工程で移動させることで2つのビーム画像を取得し、演算で得られた撮像画面内のビーム重心位置にビーム検出手段の主走査方向位置を加算して主走査方向のビームの間隔を計算し、レーザ走査光学系の倍率誤差の算出を行う。測定対象を静止ビームとすることで、ビームの主走査方向の位置が時間的に安定して停止しており、それぞれの位置でのビーム主走査方向の位置の測定誤差が小さく、倍率誤差の測定精度を高めることができる。これにより、倍率誤差の算出結果に基づいて被検レンズの良否判定を実施し、画像形成装置等で使用される走査レンズの品質を検査する検査方法を提供することができる。
さらに、本請求項記載の発明は、画面内ビーム位置算出工程の算出結果(ビーム重心位置)に副走査方向移動工程の検出結果(ビーム検出手段の副走査方向位置)を加算して書込みビームの副走査方向の位置を算出する副走査方向ビーム位置算出工程を用いて、光学特性算出工程により走査線曲がり量を求める。すなわち、複数の異なる偏向角で偏向された書込みビームに対して、ビーム検出手段を副走査方向移動手段で移動させることで複数のビーム画像を取得し、演算で得られた撮像画面内のビーム重心位置にビーム検出手段の主走査方向位置を加算して、各像高におけるビームの副走査方向のビーム位置を求め走査光学系の走査線曲がり量を算出する。この算出結果をもとに被検レンズの良否判定を実施し、画像形成装置等で使用される走査レンズの品質を検査する検査方法を提供することができる。
2 走査光学系
3 光学特性測定用治具
4 走査レンズ
5 取付治具
6 レーザ光源
7 コリメータレンズ
8 NDフィルタ
9 シリンドリカルレンズ
10 偏向ミラー
11 偏向角回転手段
12 レーザ電源
13 CCDカメラ
14 対物レンズ
15 結像レンズ
16a,b 遮光筒
17 ビーム計測部
18 主走査方向移動ステージ
19 副走査方向移動ステージ
20 固定ベース
21 主走査直動ガイド
22 副走査直動ガイド
23 計測部CPU
24 制御コントローラ
25 ロータリエンコーダ
26 光軸方向移動ステージ
27 リニアスケール
28 位置検出ヘッド
29 レーザ測長器
30 反射用バーミラー
31 門型部材
32 偏向角データ保存部
33 位置データ保存部
34 画像データ処理部
35 良否判定部
36 CYL上下方向移動ステージ
37 主走査方向ビーム位置算出部
38 副走査方向ビーム位置算出部
39 ビーム径算出部
40 光学特性算出部
Claims (18)
- レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、前記レーザ光発生手段によるレーザ光を偏向するレーザ光偏向手段と、前記レーザ光偏向手段を高精度に回転位置決めする偏向角回転手段と、結像位置に書込みビームを結像させる光走査光学手段と、前記光走査光学手段を着脱可能とする着脱手段とからなるレーザ走査光学系を配置した光学特性測定治具と、
前記書込みビームのビーム画像を前記結像位置で撮像し取得するビーム検出手段と、
前記ビーム検出手段を主走査方向へ移動させる主走査方向移動手段と、
前記ビーム検出手段を副走査方向へ移動させる副走査方向移動手段と、
前記主走査方向移動手段により移動したビーム検出手段の主走査方向の位置をビーム撮像のタイミングで検出する主走査方向ステージ位置検出手段と、
前記副走査方向移動手段により移動したビーム検出手段の副走査方向の位置をビーム撮像のタイミングで検出する副走査方向ステージ位置検出手段と、
前記ビーム検出手段により取得したビーム画像に画像処理を施して撮像画面内のビーム重心位置を算出する画面内ビーム位置算出手段と、
前記書込みビームの位置を算出するビーム位置算出手段と、
前記偏向角回転手段の回転角度をビーム撮像のタイミングで検出する偏向角検出手段と、
前記光走査光学手段の光学特性を算出する光学特性算出手段と、
前記光学特性算出手段による光学特性に基づいて前記光走査光学手段の良否判定を行う良否判定手段とを有し、
前記ビーム位置算出手段は、前記画面内ビーム位置算出手段によるビーム重心位置に前記主走査方向ステージ位置検出手段によるビーム検出手段の主走査方向位置を加算して前記書込みビームの主走査方向の位置を算出する主走査方向ビーム位置算出手段を有し、
前記光学特性算出手段は、所定の2つの異なる偏向角度で偏向されたビームについて、前記主走査方向ビーム位置算出手段による2つの書込みビームの主走査方向位置から求めたビーム像の間隔と、前記偏向角回転手段の偏向角度とに基づいて、前記光走査光学手段の倍率誤差を算出することを特徴とするレーザ走査光学系の光学特性測定装置。 - レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、前記レーザ光発生手段によるレーザ光を偏向するレーザ光偏向手段と、前記レーザ光偏向手段を高精度に回転位置決めする偏向角回転手段と、結像位置に書込みビームを結像させる光走査光学手段と、前記光走査光学手段を着脱可能とする着脱手段とからなるレーザ走査光学系を配置した光学特性測定治具と、
前記書込みビームのビーム画像を前記結像位置で撮像し取得するビーム検出手段と、
前記ビーム検出手段を主走査方向へ移動させる主走査方向移動手段と、
前記ビーム検出手段を副走査方向へ移動させる副走査方向移動手段と、
前記主走査方向移動手段により移動したビーム検出手段の主走査方向の位置をビーム撮像のタイミングで検出する主走査方向ステージ位置検出手段と、
前記副走査方向移動手段により移動したビーム検出手段の副走査方向の位置をビーム撮像のタイミングで検出する副走査方向ステージ位置検出手段と、
前記ビーム検出手段により取得したビーム画像に画像処理を施して撮像画面内のビーム重心位置を算出する画面内ビーム位置算出手段と、
前記書込みビームの位置を算出するビーム位置算出手段と、
前記偏向角回転手段の回転角度をビーム撮像のタイミングで検出する偏向角検出手段と、
前記光走査光学手段の光学特性を算出する光学特性算出手段と、
前記光学特性算出手段による光学特性に基づいて前記光走査光学手段の良否判定を行う良否判定手段とを有し、
前記ビーム位置算出手段は、前記画面内ビーム位置算出手段によるビーム重心位置に前記副走査方向ステージ位置検出手段によるビーム検出手段の副走査方向位置を加算して前記書込みビームの副走査方向の位置を算出する副走査方向ビーム位置算出手段を有し、
前記光学特性算出手段は、所定の複数の異なる偏向角度で偏向されたビームについて、前記副走査方向ビーム位置算出手段による複数の書込みビームの副走査方向位置に基づいて、前記光走査光学手段の走査線曲がり量を算出することを特徴とするレーザ走査光学系の光学特性測定装置。 - 前記ビーム検出手段で取得したビーム画像に画像処理を施してビーム径を算出するビーム径算出手段を有し、
前記光学特性算出手段は、像面上の複数像高で、前記書込みビームの主走査方向位置、前記書込みビームの副走査方向位置及び前記ビーム径を同時に算出し、前記算出結果に基づいて前記光走査光学手段の倍率誤差、走査線曲がり量及びビーム径を同時に算出することを特徴とする請求項2に記載のレーザ走査光学系の光学特性測定装置。 - 前記ビーム検出手段は、前記書込みビームのビーム画像を拡大検出するビーム拡大検出手段を備え、
前記ビーム拡大検出手段は、前記光走査光学手段における前記ビーム検出手段への入射角度より大きな開口角を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のレーザ走査光学系の光学特性測定装置。 - 前記光学特性測定治具を光軸方向に移動させる光軸方向移動手段を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のレーザ走査光学系の光学特性測定装置。
- 前記主走査方向ステージ位置検出手段は、前記ビーム検出手段によるビーム検出位置の主走査移動方向の延長線と平行に、ビーム検出位置近傍に設置され、
前記副走査方向ステージ位置検出手段は、前記ビーム検出手段によるビーム検出位置の副走査移動方向の延長線上に設置されることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のレーザ走査光学系の光学特性測定装置。 - 各像高でのビームの結像位置が予め設計された位置から主走査方向及び/又は副走査方向にずれた場合でも、前記ビーム検出手段がビーム画像を取得するために、前記主走査方向移動手段及び/又は副走査方向移動手段の移動量を予測して追従制御するビーム追従制御手段を有することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のレーザ走査光学系の光学特性測定装置。
- 前記ビーム追従制御手段は、ビーム像の画面内捕捉アルゴリズムとして、スパイラルボックスサーチ機能を備えることを特徴とする請求項7に記載のレーザ走査光学系の光学特性測定装置。
- 前記レーザ光発生手段と前記レーザ光偏向手段との間に配置される光学素子を移動させて、前記レーザ光の光軸高さを変更する光軸高さ変更手段を有することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のレーザ走査光学系の光学特性測定装置。
- レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、前記レーザ光発生手段によるレーザ光を偏向するレーザ光偏向手段と、前記レーザ光偏向手段を高精度に回転位置決めする偏向角回転手段と、結像位置に書込みビームを結像させる光走査光学手段と、前記光走査光学手段を着脱可能とする着脱手段とからなるレーザ走査光学系を配置した光学特性測定治具及びビーム検出手段を有するレーザ走査光学系の光学特性測定装置が行う測定方法であって、
前記書込みビームのビーム画像を前記結像位置で撮像し取得するビーム検出工程と、
前記ビーム検出手段を主走査方向へ移動させる主走査方向移動工程と、
前記ビーム検出手段を副走査方向へ移動させる副走査方向移動工程と、
前記主走査方向移動工程により移動したビーム検出手段の主走査方向の位置をビーム撮像のタイミングで検出する主走査方向ステージ位置検出工程と、
前記副走査方向移動工程により移動したビーム検出手段の副走査方向の位置をビーム撮像のタイミングで検出する副走査方向ステージ位置検出工程と、
前記ビーム検出工程により取得したビーム画像に画像処理を施して撮像画面内のビーム重心位置を算出する画面内ビーム位置算出工程と、
前記書込みビームの位置を算出するビーム位置算出工程と、
前記偏向角回転手段の回転角度をビーム撮像のタイミングで検出する偏向角検出工程と、
前記光走査光学手段の光学特性を算出する光学特性算出工程と、
前記光学特性算出工程による光学特性に基づいて前記光走査光学手段の良否判定を行う良否判定工程とを有し、
前記ビーム位置算出工程は、前記画面内ビーム位置算出工程によるビーム重心位置に前記主走査方向ステージ位置検出工程によるビーム検出手段の主走査方向位置を加算して前記書込みビームの主走査方向の位置を算出する主走査方向ビーム位置算出工程を有し、
前記光学特性算出工程は、所定の2つの異なる偏向角度で偏向されたビームについて、前記主走査方向ビーム位置算出工程による2つの書込みビームの主走査方向位置から求めたビーム像の間隔と、前記偏向角回転手段の偏向角度とに基づいて、前記光走査光学手段の倍率誤差を算出することを特徴とするレーザ走査光学系の光学特性測定方法。 - レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、前記レーザ光発生手段によるレーザ光を偏向するレーザ光偏向手段と、前記レーザ光偏向手段を高精度に回転位置決めする偏向角回転手段と、結像位置に書込みビームを結像させる光走査光学手段と、前記光走査光学手段を着脱可能とする着脱手段とからなるレーザ走査光学系を配置した光学特性測定治具及びビーム検出手段を有するレーザ走査光学系の光学特性測定装置が行う測定方法であって、
前記書込みビームのビーム画像を前記結像位置で撮像し取得するビーム検出工程と、
前記ビーム検出手段を主走査方向へ移動させる主走査方向移動工程と、
前記ビーム検出手段を副走査方向へ移動させる副走査方向移動工程と、
前記主走査方向移動工程により移動したビーム検出手段の主走査方向の位置をビーム撮像のタイミングで検出する主走査方向ステージ位置検出工程と、
前記副走査方向移動工程により移動したビーム検出手段の副走査方向の位置をビーム撮像のタイミングで検出する副走査方向ステージ位置検出工程と、
前記ビーム検出工程により取得したビーム画像に画像処理を施して撮像画面内のビーム重心位置を算出する画面内ビーム位置算出工程と、
前記書込みビームの位置を算出するビーム位置算出工程と、
前記偏向角回転手段の回転角度をビーム撮像のタイミングで検出する偏向角検出工程と、
前記光走査光学手段の光学特性を算出する光学特性算出工程と、
前記光学特性算出工程による光学特性に基づいて前記光走査光学手段の良否判定を行う良否判定工程とを有し、
前記ビーム位置算出工程は、前記画面内ビーム位置算出工程によるビーム重心位置に前記副走査方向ステージ位置検出工程によるビーム検出手段の副走査方向位置を加算して前記書込みビームの副走査方向の位置を算出する副走査方向ビーム位置算出工程を有し、
前記光学特性算出工程は、所定の複数の異なる偏向角度で偏向されたビームについて、前記副走査方向ビーム位置算出工程による複数の書込みビームの副走査方向位置に基づいて、前記光走査光学手段の走査線曲がり量を算出することを特徴とするレーザ走査光学系の光学特性測定方法。 - 前記ビーム検出工程で取得したビーム画像に画像処理を施してビーム径を算出するビーム径算出工程を有し、
前記光学特性算出工程は、像面上の複数像高で、前記書込みビームの主走査方向位置、前記書込みビームの副走査方向位置及び前記ビーム径を同時に算出し、前記算出結果に基づいて前記光走査光学手段の倍率誤差、走査線曲がり量及びビーム径を同時に算出することを特徴とする請求項11に記載のレーザ走査光学系の光学特性測定方法。 - 前記ビーム検出工程は、前記書込みビームのビーム画像を拡大検出するビーム拡大検出工程を有し、
前記ビーム拡大検出工程は、前記光走査光学手段における前記ビーム検出手段への入射角度より大きな開口角をもって拡大検出することを特徴とする請求項10から12のいずれか1項に記載のレーザ走査光学系の光学特性測定方法。 - 前記光学特性測定治具を光軸方向に移動させる光軸方向移動工程を有することを特徴とする請求項10から13のいずれか1項に記載のレーザ走査光学系の光学特性測定方法。
- 前記主走査方向ステージ位置検出工程は、前記ビーム検出工程によるビーム検出位置の主走査移動方向の延長線と平行に、ビーム検出位置近傍で検出し、
前記副走査方向ステージ位置検出工程は、前記ビーム検出工程によるビーム検出位置の副走査移動方向の延長線上で検出することを特徴とする請求項10から14のいずれか1項に記載のレーザ走査光学系の光学特性測定方法。 - 各像高でのビームの結像位置が予め設計された位置から主走査方向及び/又は副走査方向にずれた場合でも、前記ビーム検出工程によりビーム画像を取得するために、前記主走査方向移動工程及び/又は副走査方向移動工程の移動量を予測して追従制御するビーム追従制御工程を有することを特徴とする請求項10から15のいずれか1項に記載のレーザ走査光学系の光学特性測定方法。
- 前記ビーム追従制御工程は、ビーム像の画面内捕捉アルゴリズムとして、スパイラルボックスサーチ機能を備えることを特徴とする請求項16に記載のレーザ走査光学系の光学特性測定方法。
- 前記レーザ光発生手段と前記レーザ光偏向手段との間に配置される光学素子を移動させて、前記レーザ光の光軸高さを変更する光軸高さ変更工程を有することを特徴とする請求項10から17のいずれか1項に記載のレーザ走査光学系の光学特性測定方法。
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