JP6376780B2 - 光学検査装置及び光学検査システム - Google Patents

Description

本発明は、走査光学装置の光学系を検査するための光学検査装置及び光学検査システムに関する。

従来、デジタル複写機やレーザプリンタ等に使用される走査光学装置において、光学系に入り込んだゴミや光学素子の汚れ等（以下、単にゴミ等という）の有無を検査する各種の方法が開発されている。その方法の１つとして、走査光学装置から出射されたレーザ光を、像面に設けられたスリット板に集光させ、光走査方向に対してスリット開口長手方向を垂直方向に配した検査方法が知られている（特許文献１参照）。この検査方法では、スリットを通過するビームスポットの光量の変化からビームスポットの状態を測定し、その状態から走査光学装置の光学系のゴミ等の有無を検査するようになっている。

また、この検査方法では、スリット及び検出センサを１つずつ有する受光ユニットを走査方向に移動させ、該受光ユニットを像面の検査の必要な部位に位置させ、当該位置でレーザ光を受光して検査する。そして、上記受光ユニットを像面の全域に亘る多数の検査位置に順番に移動させ、各検査位置でレーザ光を受光して検査を行うことにより、像面の全域について検査するようになっている。

特開２００３−２４０６７５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された走査光学装置の検査方法では、受光ユニットを走査範囲の全域に亘る多数の検査位置に順番に移動させる必要があるため、検査のために長時間を要するという問題があった。

本発明は、走査光学装置の光学系を検査する際の検査時間を短縮できる光学検査装置及び光学検査システムを提供することを目的とする。

本発明の光学検査装置は、走査光学装置から出射される走査光の光量を計測することにより、前記走査光学装置の光学系を検査する光学検査装置において、前記走査光の一部を通過させる複数のスリットを有するスリット板と、前記スリット板を通過した前記走査光を拡散させる拡散部材と、前記拡散部材により拡散された前記走査光を導光する導光部材と、前記導光部材により導光された前記走査光の光量を計測する光学センサと、前記光学センサによる計測結果に基づいて予め設定された基準値と比較して前記光学系の状態を検査する検査部と、を備え、前記複数のスリットは、前記走査光学装置から出射される前記走査光の走査範囲における検査後の走査で使用される部分である走査有効部を包含した範囲で、前記スリット板における前記走査光が走査される方向に対して間隔をあけて配置され、前記スリットの配置されるピッチをＰ、前記スリットの走査方向の開口幅をＷ、前記スリット板における前記走査光のスポット径をＤとして、
Ｐ＞Ｄの場合、０．３＜Ｗ／Ｄ＜０．７
Ｐ≦Ｄの場合、０．３＜Ｗ／Ｐ＜０．７
の関係を満たすことを特徴とする。

また、本発明の光学検査装置は、走査光学装置から出射される走査光の光量を計測することにより、前記走査光学装置の光学系を検査する光学検査装置において、前記走査光の一部を通過させる複数のスリットを有するスリット板と、前記スリット板を通過した前記走査光を拡散させる拡散部材と、前記拡散部材により拡散された前記走査光が側部に設けられた入射面から入射され、前記入射面から入射された前記走査光を導光する導光部材と、前記導光部材により導光された前記走査光の光量を計測する光学センサと、前記光学センサによる計測結果に基づいて予め設定された基準値と比較して前記光学系の状態を検査する検査部と、を備え、前記複数のスリットは、前記走査光学装置から出射される前記走査光の走査範囲における検査後の走査で使用される部分である走査有効部を包含した範囲で、前記スリット板における前記走査光が走査される方向に対して間隔をあけて配置され、前記導光部材において前記入射面に対向した反対側の面に、拡散特性を有する拡散部を備えることを特徴とする。
また、本発明の光学検査システムは、光源と、前記光源からの出射光をスリット板に向けて走査光として偏向反射する回転多面鏡と、を有する走査光学装置と、上記光学検査装置と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の走査光学装置の製造方法は、走査光を出射する走査光学装置の製造方法において、上記光学検査装置と検査対象としての走査光学装置とを準備する準備工程と、前記光学検査装置にて前記走査光学装置を検査する検査工程と、前記検査の結果に基づいて前記走査光学装置を調整する調整工程と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、スリット板に複数のスリットが、走査有効部を包含した範囲で、走査光が走査される方向に対して間隔をあけて配置されているので、スポット光の一度の走査により、スリットが形成された複数の箇所で受光することができる。そのため、単数のスリットを有する受光ユニットを走査光の走査ごとに移動させて受光する場合に比べて、検査に必要な時間を短縮することができる。

また、本発明によれば、スリット板と導光部材との間に拡散部材を備えているので、複数のスリットのうち一部のスリットへの入射光がスリット板に対して斜めに入射する場合でも、拡散部材により斜めの入射光を拡散させて導光部材に入射させることができる。これにより、スリット板に斜めに入射した入射光が導光部材の表面で反射されて導光部材に入り込めなくなる光量を減らし、光学センサにより受光される光量を増加することができ、検査精度を向上できる。

本発明の第１の実施形態に係る光学検査装置の概略構成を示し、（ａ）は光学検査装置の平面図、（ｂ）は走査範囲の説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る光学検査装置の受光部を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る光学検査装置の受光部であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は横断面図である。 スリットのピッチＰがスポット径Ｄより大きい時にスリット幅Ｗを異ならせた場合のスポット光量、通過光量、差分を示すグラフであり、（ａ）はＷ／Ｄ＝０．１、（ｂ）はＷ／Ｄ＝０．５、（ｃ）はＷ／Ｄ＝０．９の場合である。 本発明の第１の実施形態に係る光学検査装置の受光部において、スリットのピッチＰがスポット径Ｄより大きい場合のスリット幅比Ｗ／Ｄと感度との関係を示すグラフである。 スリットのピッチＰがスポット径Ｄと同等である時にスリット幅Ｗを異ならせた場合のスポット光量、通過光量、差分を示すグラフであり、（ａ）はＷ／Ｄ＝０．１、（ｂ）はＷ／Ｄ＝０．５、（ｃ）はＷ／Ｄ＝０．９の場合である。 スリット幅比Ｗ／Ｄと感度との関係を示すグラフであり、（ａ）はピッチＰがスポット径Ｄと同等の場合、（ｂ）はピッチＰがスポット径Ｄの１／２の場合である。 第１の実施形態に係る光学検査装置の受光部の変形例であり、（ａ）は導光部材が曲折、（ｂ）は導光部材が略台形状、（ｃ）は導光部材がバンドルファイバ、（ｄ）はスリット板と拡散部材との間にバンドルファイバが介在されるものである。 本発明の第２の実施形態に係る光学検査システムの概略構成を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る光学検査装置を用いた走査光学装置の製造方法を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１（ａ）に示すように、本実施形態では光学検査装置１は、走査光学装置２の光学系を検査するようになっている。検査対象である走査光学装置２は、レーザ光源（光源）５０を備え、該レーザ光源５０から出射されたレーザ光（出射光）はレンズ５１を透過してビーム径を調整されて回転多面鏡５２の反射面５２ａに集光する。回転多面鏡５２は複数の反射面５２ａを有し、反射面５２ａを回転させることにより、レーザ光を、その反射角度を変更させながら偏向反射しｆθレンズ５３に入射させるようになっている。ｆθレンズ５３を透過したレーザ光は像面において、集光（結像）してビームスポットＳを形成すると共に像面上を移動して走査するようになっている。なお、ここでのビームスポットＳが移動する方向を走査方向とする。

ここで、図１（ｂ）に示すように、走査光学装置２から出射されるレーザ光が走査される走査範囲５４には、有効部（走査有効部）５４ａと非有効部５４ｂとが存在する。走査範囲５４の有効部５４ａとは、例えば、この走査光学装置２を用いたレーザビームプリンタがあったとき、印刷対象用紙に画像形成する領域の幅を走査する領域（部分、範囲）を意味する。即ち、有効部５４ａは、光学検査装置１を利用した検査後に、例えば実際の製品等に搭載されてから、画像形成等のための走査で使用される部分を意味する。

また、走査範囲５４の非有効部５４ｂとは、走査範囲５４のうちの有効部５４ａ以外の領域を意味する。なお、非有効部５４ｂは有効部５４ａ以外の領域であるが、例えば、画像を書き込むための開始信号を生成するためのセンサを非有効部５４ｂに配置して、走査時に当該センサにレーザ光を入射させることがある。この場合、非有効部５４ｂの一部が有効部になる。また、本実施形態では、走査範囲５４が有効部５４ａ及び非有効部５４ｂの両方を備えた場合について説明しているが、これには限られず、例えば、走査範囲５４が有効部５４ａのみを備えるようにしてもよい。

光学検査装置１は、走査光学装置２から出射された走査光を受光して電気信号に変換する受光部１０と、該電気信号をＡＤ変換するＡＤ変換部２０と、ＡＤ変換された信号に基づき走査光学装置２の光学系の状態を検査する検査部３０と、を備えている。また、この光学検査装置１は、走査光の走査のタイミングを検出するためのトリガ用受光部４０と、を備えている。以下、本実施形態では、光学検査装置１の走査光学装置２に対向する側（図１中、左側）を前側、光学検査装置１の走査光学装置２とは反対側（図１中、右側）を後側とする。

走査光学装置２から出射されたレーザ光は、受光部１０に設けられた後述するスリット板１１の表面を像面として集光しスリット板１１の表面上を走査され、その一部はスリット板１１に形成されたスリット１１ｓを通過するようになっている。そして、受光部１０に設けられた光学センサ１５が、スリット１１ｓを通過した走査光の光量を計測し、ＡＤ変換部２０に出力するようになっている。

一方、受光部１０の走査方向上流側にはトリガ用受光部４０が配置され、回転多面鏡５２が回転する度に１つの走査に対して１つの電気信号（トリガパルス）を発信し、ＡＤ変換部２０に送信するようになっている。ＡＤ変換部２０は、トリガ用受光部４０から発信されるトリガパルスを計時のタイミングの基準にして、走査光学装置２からのレーザ光の走査ごとに、受光部１０で得られる電気信号をＡＤ変換して検査部３０に時系列に沿って逐次出力するようになっている。

検査部３０は、例えばコンピュータにより構成され、受光部１０から得られる計測結果である電気信号に基づき、スリット１１ｓの通過光量を算出するようになっている。検査部３０を構成するコンピュータは、例えばＣＰＵと、受光部１０からの電気信号に基づきスリット１１ｓの通過光量を算出するためのプログラムを記憶するＲＯＭと、各種データを一時的に記憶するＲＡＭと、入出力インターフェース回路とを備えている。

検査部３０は、複数の光学センサ１５からＡＤ変換部２０を経て得られた信号を加算して、その時点でのスリット１１ｓを通過した光量の最大値を算出するようになっている。そして、検査部３０は、後述するように、この通過光量の最大値の変化を用いて、走査光学装置２の光学系にゴミ等が有るか否かの判定を行うようになっている。

以下、本実施形態の特徴部分である受光部１０について詳細に説明する。

図２及び図３に示すように、受光部１０は、光学検査装置１に固定され、走査光を通過させる複数のスリット１１ｓを有するスリット板１１を備えている。スリット板１１は、走査方向を長手方向とする長方形状の金属板から成り、スリット１１ｓはスリット板１１に形成された走査方向と直交する方向を長手方向にして走査方向に対して間隔をあけて複数配置された透孔から成る。本実施形態では、スリット板１１の走査方向の長さは走査範囲５４を含めたものであり、スリット１１ｓはスリット板１１内に形成され、少なくともビームスポットＳの有効部５４ａを包含するように形成されたものとなっている。つまり、複数のスリット１１ｓは、走査光学装置２から出射される走査光の走査範囲５４における有効部５４ａを包含した範囲で、スリット板１１における走査光が走査される方向に対して間隔をあけて配置されることになる。なお、スリット１１ｓの配置のピッチＰ及びスリット１１ｓの開口幅（スリット幅）Ｗについては、後述する。

ここでは、スリット板１１として金属板を用いると共にスリット板１１に形成した透孔をスリット１１ｓとしているが、これには限られない。例えば、後述する拡散部材１２の入射面を塗料等によりマスクして、その一部にスリットをパターンニングにより形成してもよい。

スリット１１ｓを通過した走査光は、スリット板１１の背後に接して設けられた拡散部材１２に入射され、拡散部材１２を透過しながら拡散される。拡散部材１２はスリット板１１とほぼ同形状の板状で、ここではオパールガラス製としている。

拡散部材１２により拡散された走査光は、拡散部材１２の背後に設けられた導光部材１３に入射され、導光部材１３において端面１３ｃに導光される。本実施形態では、導光部材１３は無色透明の光透過部材であるアクリル棒から成り、長手方向を走査方向に一致させて拡散部材１２の後方に配置されている。導光部材１３の前側面には平面状の入射面１３ａが形成され、該入射面１３ａに拡散部材１２が接触して設けられている。これにより、拡散部材１２で拡散されて透過された走査光は、導光部材１３に入射面１３ａから入射されるようになる。

導光部材１３の後側面、即ち入射面１３ａに対向する反対側の面には平面状の反射面１３ｂが形成されており、該反射面１３ｂに拡散膜１４が設けられている。反射面１３ｂは粗面化されており、該反射面１３ｂに白色の反射材料が塗布されることにより拡散膜１４が形成されている。ここでは、導光部材１３の反射面１３ｂを粗面化して反射材料を塗布することで拡散特性を有する拡散部である拡散膜１４を形成しているが、これに限らず、例えば反射面１３ｂを平面化して反射材料を塗布したり、あるいは拡散反射部材を接触させて拡散特性を有する拡散部を設けるようにしてもよい。

導光部材１３の入射面１３ａから入射された走査光は、拡散部材１２及び拡散膜１４により拡散及び全反射をしながら、導光部材１３の端面１３ｃに到達する。

導光部材１３の両端面１３ｃには、導光部材１３により導光された走査光の光量を計測する光学センサ１５が設けられている。光学センサ１５としては、例えばフォトダイオードや光電子増倍管等のフォトセンサ、及び既知あるいは新規の適宜なセンサを利用することができる。２つの光学センサ１５により得られた電気信号は、上記ＡＤ変換部２０を経て検査部３０に入力され、該検査部３０において加算され、スリット１１ｓを通過した光量が算出される。

次に、スリット１１ｓの配置のピッチＰ及びスリット幅Ｗの設定について説明する。

まず、走査光学装置２の光学系にゴミ等があると、反射や屈折に異常が発生し、ビームスポットＳの形状が変形する。その結果、ビームトータルエネルギの変動は無くスポット光全体での光量は変わらなくても、スポット径Ｄが変化することでスリット１１ｓを通過する光の通過光量あるいは通過光量の最大値は変化する。スリット１１ｓを通過する光の通過光量あるいは通過光量の最大値の変化を検査するには、光量変化に対する分解能及び感度を適宜設定する必要があり、そのためにピッチＰ及びスリット幅Ｗを適宜設定することが望まれる。

ここでの分解能とは、走査方向における検査可能な位置間隔に対応する指標であり、この分解能が高ければゴミ等の位置をより高精度に検出できるようになる。また、ここでの感度とは、ゴミ等で発生するビームスポットＳの変化（スポット径、中心部の最大光量）に対応する指標であり、この感度が高ければスポット径Ｄの変化に敏感であり、より小さいゴミ等を検出できるようになる。

分解能については、スリット１１ｓの配置のピッチＰが小さい程、走査方向の分解能が高くなる。スリット１１ｓを通過する光量変化の検査を行いゴミ等の位置を特定するためには、走査方向の分解能が高い方が好ましい。しかしながら、分解能が必要以上に高すぎるとスリット板１１の作成や検査処理が煩雑になってしまうので、要求される分解能に合わせて適切なピッチＰを設定する。例えば、走査光学装置２の光学系における２５μｍ程度のゴミを検出するためにビームスポットＳのスポット径Ｄを０．１ｍｍ程度にするような場合、ピッチＰをスポット径Ｄと同等の０．１ｍｍにすることが好ましい。

本実施形態では、スリット１１ｓは、スリット板１１における走査光が走査される方向に対して間隔をあけて、スポット径Ｄと同等のピッチ（所定の検査単位）Ｐごとに配置するようにしている。これにより、そのスポット径Ｄで検出可能なゴミ等の大きさに合わせた分解能を得ることができる。

次に感度の設定について説明する。図４に、スリット１１ｓのピッチＰをスポット径Ｄより大きくして、スリット幅比Ｗ／Ｄを０．１，０．５，０．９の３種類に変更した場合のビームスポットＳの位置と光量や差分等との関係を示す。この場合、スポット光は、１本のスリット１１ｓのみを通過するか、あるいはスリット１１ｓ同士の間を照射してスリット１１ｓを通過しない。

図４のスポット光量のグラフにおいて、ゴミ等が無い時（以下、正常時ともいう）のビームスポットＳの光量を実線で示し、ゴミ等がある時（以下、異常時ともいう）のビームスポットＳの光量を破線で示す。ここでは、ビームスポットＳのビームプロファイルはガウス分布としており、異常時は、正常時に比べて、例えばビームスポットＳの光量は同じでありながらスポット径Ｄが小さくなる場合がある。そのためスポット中央部の最大光量は大きくなる。異常時のスポット光量のグラフでは、スリット１１ｓを通過する光量をハッチングで示している。

図４に示す例では、ビームスポットＳの中心部では、異常時は正常時に比べて光量が大きくなるのに対し、ビームスポットＳの周辺部では、異常時は正常時に比べて光量が小さくなる。

また、図４の通過光量のグラフにおいて、正常時の通過光の光量を実線で示し、異常時の通過光の光量を破線で示す。更に、図４の通過光量の差分のグラフにおいて、上記通過光量のグラフでの正常時の通過光量と異常時の通過光量との差分を示す。

図４（ｂ）に示すように、Ｗ／Ｄ＝０．５の場合は、ビームスポットＳがスリット１１ｓの中央に位置すると、通過光の殆どの部位で異常時の光量が正常時の光量より大きくなり、異常時と正常時との光量の差が開き、差分が正方向に大きくなる。また、Ｗ／Ｄ＝０．５の場合は、ビームスポットＳがスリット１１ｓの中央から離れるにつれ、通過光の殆どの部位で異常時の光量が正常時の光量より小さくなり、異常時と正常時との光量の差が開き、差分が負方向に大きくなる。これらにより、Ｗ／Ｄ＝０．５程度の場合は、ビームスポットＳがスリット１１ｓに対して走査されることで、異常時と正常時との光量の差分の最大値と最小値との差（振幅）が大きくなるので、スポット変化に対する差分の変化が大きく、高感度になる。

また、図４（ａ）に示すように、Ｗ／Ｄ＝０．１の場合は、ビームスポットＳがスリット１１ｓの中央に位置すると、通過光の殆どの部位で異常時の光量が正常時の光量より大きくなる。しかし、Ｗ／Ｄ＝０．５の場合に比べると、スリット１１ｓが狭く通過光量が小さいので、異常時と正常時との光量の差分は小さくなる。また、Ｗ／Ｄ＝０．１の場合は、ビームスポットＳがスリット１１ｓの中央から離れるにつれ、通過光の殆どの部位で異常時の光量が正常時の光量より小さくなる。しかし、Ｗ／Ｄ＝０．５の場合に比べると、通過光量が小さいので異常時と正常時との光量の差分は小さくなる。これらにより、Ｗ／Ｄ＝０．１程度の場合は、ビームスポットＳがスリット１１ｓに対して走査されることで、異常時と正常時との光量の差分の最大値と最小値との差（振幅）が小さくなるので、スポット変化に対する差分の変化が小さく、低感度になる。

また、図４（ｃ）に示すように、Ｗ／Ｄ＝０．９の場合は、ビームスポットＳがスリット１１ｓの中央に位置すると、ビームスポットＳの中央部では異常時の光量が正常時の光量より大きくなる。しかし、ビームスポットＳの周辺部では異常時の光量が正常時の光量より小さくなるので、相殺して異常時と正常時との光量の差分は小さくなる。また、Ｗ／Ｄ＝０．９の場合は、ビームスポットＳがスリット１１ｓの中央から離れるにつれ、ビームスポットＳの周辺部では異常時の光量が正常時の光量より小さくなる。しかし、ビームスポットＳの中央部では異常時の光量が正常時の光量より大きくなるので、相殺して異常時と正常時との光量の差分は小さくなる。これらにより、Ｗ／Ｄ＝０．９程度の場合は、ビームスポットＳがスリット１１ｓに対して走査されることで、異常時と正常時との光量の差分の最大値と最小値との差（振幅）が小さくなるので、スポット変化に対する差分の変化が小さく、低感度になる。

上述したスリット１１ｓのピッチＰがスポット径Ｄより大きい場合のスリット幅比Ｗ／Ｄと感度との関係を、図５に示す。ここでの感度は、スポット径Ｄが１０％変化した場合の通過光量の最大差分と最小差分との差（振幅）としている。図５に示すように、スリット幅比Ｗ／Ｄが０から上がるにつれて感度が上昇し、またスリット幅比Ｗ／Ｄが１．２から下がるにつれて感度が上昇する。

図５に示すように、Ｐ＞Ｄの場合、
０．３＜Ｗ／Ｄ＜０．７
（Ｐ：スリットのピッチ、Ｗ：スリット幅、Ｄ：スポット径）
の範囲において、感度が顕著に高くなり、特に、
Ｗ／Ｄ＝０．５
の時に、感度が最大になる。

次に、図６に、スリット１１ｓのピッチＰとスポット径Ｄとを同じくして、スリット幅ＷをＷ／Ｄ＝０．１，０．５，０．９の３種類に変更した場合のスポットの位置と光量や差分等との関係を示す。各グラフにおいて表示される内容は、図４と同様であるので詳細な説明は省略する。この場合、スポット光は、１本のスリット１１ｓのみを通過するか、あるいは２本のスリット１１ｓを同時に通過するようになる。

図６（ｂ）に示すように、Ｗ／Ｄ＝０．５の場合は、ビームスポットＳがスリット１１ｓの中央に位置すると（図中左側）、通過光の殆どの部位で異常時の光量が正常時の光量より大きくなり、異常時と正常時との光量の差が開き、差分が正方向に大きくなる。また、Ｗ／Ｄ＝０．５の場合は、ビームスポットＳがスリット１１ｓ同士の間の中央に位置すると（図中右側）、通過光の殆どの部位で異常時の光量が正常時の光量より小さくなり、異常時と正常時との光量の差が開き、差分が負方向に大きくなる。これらにより、Ｗ／Ｄ＝０．５程度の場合は、ビームスポットＳがスリット１１ｓに対して走査されることで、異常時と正常時との光量の差分の最大値と最小値との差（振幅）が大きくなるので、スポット変化に対する差分の変化が大きく、高感度になる。

また、図６（ａ）に示すように、Ｗ／Ｄ＝０．１の場合は、ビームスポットＳがスリット１１ｓの中央に位置すると（図中左側）、通過光の殆どの部位で異常時の光量が正常時の光量より大きくなる。しかし、Ｗ／Ｄ＝０．５の場合に比べると、スリット１１ｓが狭く通過光量が小さいので、異常時と正常時との光量の差分は小さくなる。また、Ｗ／Ｄ＝０．１の場合は、ビームスポットＳがスリット１１ｓ同士の間の中央に位置すると（図中右側）、通過光の殆どの部位で異常時の光量が正常時の光量より小さくなる。しかし、Ｗ／Ｄ＝０．５の場合に比べると、通過光量が小さいので異常時と正常時との光量の差分は小さくなる。これらにより、Ｗ／Ｄ＝０．１程度の場合は、ビームスポットＳがスリット１１ｓに対して走査されることで、異常時と正常時との光量の差分の最大値と最小値との差（振幅）が小さくなるので、スポット変化に対する差分の変化が小さく、低感度になる。

また、図６（ｃ）に示すように、Ｗ／Ｄ＝０．９の場合は、ビームスポットＳがスリット１１ｓの中央に位置すると（図中左側）、ビームスポットＳの中央部では異常時の光量が正常時の光量より大きくなる。しかし、ビームスポットＳの周辺部では異常時の光量が正常時の光量より小さくなるので、異常時と正常時との光量の差分は小さくなる。また、Ｗ／Ｄ＝０．９の場合は、ビームスポットＳがスリット１１ｓ同士の間の中央に位置すると（図中右側）、ビームスポットＳの周辺部では異常時の光量が正常時の光量より小さくなる。しかし、ビームスポットＳの中央部では異常時の光量が正常時の光量より大きくなるので、異常時と正常時との光量の差分は小さくなる。これらにより、Ｗ／Ｄ＝０．９程度の場合は、ビームスポットがスリット１１ｓに対して走査されることで、異常時と正常時との光量の差分の最大値と最小値との差（振幅）が小さくなるので、スポット変化に対する差分の変化が小さく、低感度になる。

上述したスリット１１ｓのピッチＰがスポット径Ｄと同等の場合のスリット幅比Ｗ／Ｄと感度との関係を、図７（ａ）に示す。ここでの感度は、通過光量が１０％変化した場合の通過光量の最大差分と最小差分との差（振幅）としている。図７（ａ）に示すように、スリット幅比Ｗ／Ｄが０．５の時が最大感度となり、スリット幅比Ｗ／Ｄが０．５より小さくなるにつれ感度が低下し、またスリット幅比Ｗ／Ｄが０．５より大きくなるにつれ感度が低下する。

次に、スリット１１ｓのピッチＰがスポット径Ｄより小さい場合のスリット幅比Ｗ／Ｄと感度との関係を、図７（ｂ）に示す。このグラフの作成手法は図７（ａ）と同様としている。ここでは、Ｐ＝０．５・Ｄとし、スリット幅比Ｗ／Ｄは０〜０．５とする。図７（ｂ）に示すように、スリット幅比Ｗ／Ｄが０．２５の時が最大感度となり、スリット幅比Ｗ／Ｄが０．２５より小さくなるにつれ感度が低下し、またスリット幅比Ｗ／Ｄが０．２５より大きくなるにつれ感度が低下する。

従って、図７（ａ）（ｂ）に示すように、Ｐ≦Ｄの場合、
０．３＜Ｗ／Ｐ＜０．７
（Ｐ：スリットのピッチ、Ｗ：スリット幅、Ｄ：スポット径）
の範囲において、感度が顕著に高くなり、特に、
Ｗ／Ｐ＝０．５
の時に、感度が最大になる。

このように、図５及び図７に示すように、ピッチＰ及びスポット径Ｄと、要求される感度とに基づいて、スリット幅Ｗを設定するようにする。本実施形態では、Ｐ＝Ｄであり、Ｗ／Ｐ＝Ｗ／Ｄ＝０．５としている。但し、これに限られないのは勿論である。

なお、走査光学装置２により形成されるビームスポットＳのスポット径Ｄは、スリット板１１の走査方向の全域で均一ではなく走査位置ごとに異なることから、スリット１１ｓのスリット幅Ｗもそれに合わせて走査位置ごとに異ならせることが好ましい。例えば、スリット板１１の端部付近のスポット径Ｄが中央部付近のスポット径Ｄよりも大きくなる場合は、スリット板１１の端部付近のスリット幅Ｗを中央部付近のスリット幅Ｗよりも広くする。あるいは、例えば、スリット板１１の端部付近のスポット径Ｄが中央部付近のスポット径Ｄよりも小さくなる場合は、スリット板１１の端部付近のスリット幅Ｗを中央部付近のスリット幅Ｗよりも狭くする。このように、スポット径Ｄに合わせてスリット幅Ｗを位置ごとに設定することで、各走査位置でのスポット径Ｄの変化に対する感度を一定にすることができる。

上述した光学検査装置１により、走査光学装置２の光学系を検査する際の動作について説明する。

走査光学装置２では、レーザ光源５０がレーザ光を発し、レーザ光は、レンズ５１を透過してビーム径を調整されて回転多面鏡５２の反射面５２ａに集光し偏向反射され、ｆθレンズ５３に入射され、スリット板１１上に集光して走査される。

光学検査装置１では、走査光学装置２から出射されたレーザ光がトリガ用受光部４０に１回の走査で１回ずつ入射され、トリガ用受光部４０により発せられたトリガパルスがＡＤ変換部２０を介して検査部３０に入力される。トリガパルスからの時間と走査速度により複数スリットのどのスリットを通過した光かを特定でき、これにより走査方向の光学系にゴミ等がある位置を知ることができる。

また、光学検査装置１では、検査対象である走査光学装置２から出射されたレーザ光がスリット板１１の表面を像面として集光しスリット板１１上を走査され、その一部はスリット１１ｓを通過する。スリット１１ｓを通過した走査光は、スリット板１１の背後に接して設けられた拡散部材１２に入射され、拡散部材１２を透過しながら拡散され、拡散部材１２の背後に設けられた導光部材１３に入射される。導光部材１３に入射された走査光は、拡散部材１２及び拡散膜１４により拡散及び全反射をしながら、導光部材１３の端面１３ｃに導光され、２つの光学センサ１５に入力される。

各光学センサ１５は入力された光量に応じて電気信号を発生し、ＡＤ変換部２０を経て検査部３０に信号を入力する。検査部３０は、各光学センサ１５からの信号を加算して、その時点でのスリット１１ｓを通過した光量の最大値を算出し、レーザ光の走査に対応する計時的なデータとして記憶する。検査部３０は、スリット１１ｓを通過した光量の最大値を、予め設定した所定の基準値と比較して変化の有無を判定し、その結果に基づいてスポット光のスポット径Ｄの変化の有無を検査する。スポット径Ｄに変化があったと判定した場合は、検査対象である走査光学装置２の光学系にゴミ等があるものと判定し、その変化のあったビームスポットＳの箇所からゴミ等のある位置を推定する。

次に、光学検査装置１を利用して走査光学装置２を製造する際の手順について、図１０に沿って説明する。

走査光学装置２を製造する際には、走査光学装置２の組み立て後、走査光学装置２の光学系が基準を満たしているか否かの検査を行う。そのために、図１０に示すように、上述した光学検査装置１と、検査対象としての走査光学装置２とを準備する（ステップＳ１０、準備工程）。そして、光学検査装置１によって、走査光学装置２を検査する（ステップＳ１１、検査工程）。更に、検査の結果に基づいて、走査光学装置２の光学系が基準を満たすように調整する（ステップＳ１２、調整工程）。このように、光学系が基準を満たすように調整するので、高品質な走査光学装置２を製造することができる。

上述したように本実施形態の光学検査装置１によれば、複数のスリット１１ｓが有効部５４ａを包含した範囲で所定のピッチＰごとに配置されているので、スポット光の一度の走査により、スリット１１ｓが形成された複数の箇所で受光することができる。しかも、受光部１０は固定して設置されているので、受光部１０側の部材を移動させる必要はない。そのため、単数のスリットを有する受光ユニットを走査ごとに移動させて受光する場合に比べて、検査に必要な時間を短縮することができる。

また、本実施形態の光学検査装置１によれば、スリット板１１と導光部材１３との間に拡散部材１２を備えている。そのため、複数のスリット１１ｓのうち一部のスリット１１ｓへの入射光がスリット板１１に対して斜めに入射する場合でも、拡散部材１２によりその光線を拡散させて導光部材１３に入射させることができる。これにより、スリット板１１に斜めに入射した光線が導光部材１３の表面で反射されて導光部材１３に入り込めない光量を減らし、光学センサ１５により受光される光量を増加することができる。

また、本実施形態の光学検査装置１によれば、導光部材１３の入射面１３ａに対向する面には拡散膜１４が設けられている。このため、導光部材１３に入射された走査光は、拡散部材１２及び拡散膜１４により拡散及び全反射され、導光部材１３の端面１３ｃに到達する。これにより、導光部材１３に入射された走査光を、効率よく光学センサ１５に導光することができるようになり、検査精度を向上することができる。

また、本実施形態の光学検査装置１では、導光部材１３の両端部に光学センサ１５を設けたが、これに限らず、導光部材１３の一端部のみに光学センサ１５を設けると共に、他端部には全反射ミラーを設けるようにしてもよい。この場合、光学センサ１５の個数を減らすことができるので、低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態の光学検査装置１では、導光部材１３を棒状としたが、これに限らず、例えば、図８（ａ）に示すように、導光部材６３を緩やかに曲折した形状としてもよい。この場合、受光部６０は、スリット６１ｓを有するスリット板６１と、その後方に接して設けられる拡散部材６２と、後方に曲折した曲折部６３ａを有する導光部材６３と、導光部材６３の前後面に形成された拡散膜６４と、を備えるようにする。そして、導光部材６３の一端部には光学センサ６５が設けられると共に、他端部には全反射ミラー６６が設けられるようにする。

また、本実施形態の光学検査装置１では、導光部材１３を棒状としたが、これに限らず、例えば、図８（ｂ）に示すように、導光部材７３を略台形状のプリズムとしてもよい。この場合、受光部７０は、スリット７１ｓを有するスリット板７１と、その後方に接して設けられる拡散部材７２と、拡散部材７２に下底面を接して設けられる導光部材７３と、導光部材７３の斜面に形成された拡散膜７４と、を備えるようにする。そして、導光部材７３の上底面には光学センサ７５が設けられるようにする。

また、本実施形態の光学検査装置１では、導光部材１３を単一部材からなるようにしたが、これに限らず、例えば、図８（ｃ）に示すように、導光部材８３を光ファイバを束ねたバンドルファイバとしてもよい。この場合、受光部８０は、スリット８１ｓを有するスリット板８１と、その後方に接して設けられる拡散部材８２と、拡散部材８２に一端部を接して設けられる導光部材８３と、導光部材８３の他端部に設けられる光学センサ８５とを備えるようにする。

また、本実施形態の光学検査装置１では、スリット板１１と拡散部材１２とが接するようにしたが、これに限らず、例えば、図８（ｄ）に示すように、スリット板９１と拡散部材９２とが離隔し、その間に例えばバンドルファイバ９６を設けるようにしてもよい。この場合、受光部９０は、スリット９１ｓを有するスリット板９１と、その後方に接して設けられるバンドルファイバ９６と、その後方に接して設けられる拡散部材９２と、拡散部材９２に側面を接して設けられる導光部材９３とを備えるようにする。そして、導光部材９３の後方に設けられる拡散膜９４と、導光部材９３の両端部に設けられる光学センサ９５とを備えるようにする。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る光学検査システム１００について図９に沿って説明する。

光学検査システム１００は、第１の実施形態の光学検査装置１に、走査光学装置２のレーザ光源５０、レンズ５１、回転多面鏡５２を設けて構成され、検査対象は回転多面鏡５２と受光部１０との間に着脱可能なｆθレンズ等の光学部材１０１となっている。光学部材１０１は、レーザ光源５０からのレーザ光をスリット板１１の表面上に結像できるように着脱可能になっている。

なお、光学検査装置１やレーザ光源５０、レンズ５１、回転多面鏡５２については、第１の実施形態と同様の構成であるので、同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、スリット１１ｓのピッチＰやスリット幅Ｗとスポット径Ｄとの関係等も第１の実施形態と同様とする。

本実施形態の光学検査システム１００によれば、ｆθレンズ等の光学部材１０１を単体で検査できるので、ゴミや汚れ等のある光学部材１０１を走査光学装置２へ組み込むことを事前に防止できるようになる。

なお、本実施形態では、ｆθレンズ等の光学部材１０１を検査対象として着脱可能にしているが、これには限られない。例えば、走査光学装置２の構成要素であるレーザ光源５０、レンズ５１、回転多面鏡５２、ｆθレンズ等の光学部材１０１のうち、いずれか１つ又は複数の構成要素を検査対象として着脱可能とするようにしてもよい。この場合、着脱可能な構成要素部品の検査が可能となる。

１…光学検査装置、２…走査光学装置（検査対象）、１１，６１，７１，８１，９１…スリット板、１１ｓ，６１ｓ，７１ｓ，８１ｓ，９１ｓ…スリット、１２，６２，７２，８２，８２…拡散部材、１３，６３，７３，８３，９３…導光部材、１３ｃ…導光部材の端面、１５，６５，７５，８５，９５…光学センサ、３０…検査部、５０…光源、５２…回転多面鏡、１００…光学検査システム、１０１…光学部材（検査対象）、Ｄ…スポット径、検査単位、Ｐ…ピッチ（検査単位）

Claims (8)

1. 走査光学装置から出射される走査光の光量を計測することにより、前記走査光学装置の光学系を検査する光学検査装置において、
   前記走査光の一部を通過させる複数のスリットを有するスリット板と、
   前記スリット板を通過した前記走査光を拡散させる拡散部材と、
   前記拡散部材により拡散された前記走査光を導光する導光部材と、
   前記導光部材により導光された前記走査光の光量を計測する光学センサと、
   前記光学センサによる計測結果に基づいて予め設定された基準値と比較して前記光学系の状態を検査する検査部と、を備え、
   前記複数のスリットは、前記走査光学装置から出射される前記走査光の走査範囲における検査後の走査で使用される部分である走査有効部を包含した範囲で、前記スリット板における前記走査光が走査される方向に対して間隔をあけて配置され、
   前記スリットの配置されるピッチをＰ、前記スリットの走査方向の開口幅をＷ、前記スリット板における前記走査光のスポット径をＤとして、
   Ｐ＞Ｄの場合、０．３＜Ｗ／Ｄ＜０．７
   Ｐ≦Ｄの場合、０．３＜Ｗ／Ｐ＜０．７
   の関係を満たす、
   ことを特徴とする光学検査装置。
2. 走査光学装置から出射される走査光の光量を計測することにより、前記走査光学装置の光学系を検査する光学検査装置において、
   前記走査光の一部を通過させる複数のスリットを有するスリット板と、
   前記スリット板を通過した前記走査光を拡散させる拡散部材と、
   前記拡散部材により拡散された前記走査光が側部に設けられた入射面から入射され、前記入射面から入射された前記走査光を導光する導光部材と、
   前記導光部材により導光された前記走査光の光量を計測する光学センサと、
   前記光学センサによる計測結果に基づいて予め設定された基準値と比較して前記光学系の状態を検査する検査部と、を備え、
   前記複数のスリットは、前記走査光学装置から出射される前記走査光の走査範囲における検査後の走査で使用される部分である走査有効部を包含した範囲で、前記スリット板における前記走査光が走査される方向に対して間隔をあけて配置され、
   前記導光部材において前記入射面に対向した反対側の面に、拡散特性を有する拡散部を備える、
   ことを特徴とする光学検査装置。
3. 前記複数のスリットは検査単位ごとに配置され、前記検査単位の長さは、前記スリット板における前記走査光のスポット径の長さである、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学検査装置。
4. 前記導光部材は棒状で、前記スリット板が前記導光部材の側面に配置されると共に、前記光学センサが前記導光部材の少なくとも一方の端面に設けられる、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学検査装置。
5. 前記スリットの配置されるピッチをＰ、前記スリットの走査方向の開口幅をＷ、前記スリット板における前記走査光のスポット径をＤとして、
   Ｐ＞Ｄの場合、０．３＜Ｗ／Ｄ＜０．７
   Ｐ≦Ｄの場合、０．３＜Ｗ／Ｐ＜０．７
   の関係を満たす、
   ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の光学検査装置。
6. 光源と、前記光源からの出射光をスリット板に向けて走査光として偏向反射する回転多面鏡と、を有する走査光学装置と、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載された前記光学検査装置と、を備える、
   ことを特徴とする光学検査システム。
7. 前記回転多面鏡と前記スリット板との間に、前記回転多面鏡により偏向反射された前記走査光を前記スリット板に結像させる光学部材を設置し、該光学部材を前記光学検査装置により検査する、
   ことを特徴とする請求項６記載の光学検査システム。
8. 走査光を出射する走査光学装置の製造方法において、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載された前記光学検査装置と、検査対象としての走査光学装置とを準備する準備工程と、
   前記光学検査装置にて、前記走査光学装置を検査する検査工程と、
   前記検査の結果に基づいて前記走査光学装置を調整する調整工程と、を備える、
   ことを特徴とする走査光学装置の製造方法。

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