JPH01253629A - 鏡面反射率測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一般に各種光学機器に用いられる反射鏡面の
反射率、例えばレーザビームプリンタのポリゴンミラー
スキャナーの精度評価の１つとしてのその反射率を測定
する方法を改良したものである。

（従来の技術） 従来技術としては、例えば、国内刊行物のＮａｔｉｏｎ
ａｌ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｒｅｐｏｒｔ　Ｖｏｌ、３
３　Ｎｏ、５　Ｏｃｔ。

１９８７　　ＰＰ２６〜３５「ポリゴンミラースキャナ
ーモータ」の第３３頁、第１５図にはポリゴンミラーの
動特性評価装置の全体的構成図が示され、その中に反射
率測定部が含まれている。

第５図および第６図はその反射率測定方法の概要を示す
。第５図に示すように、レーザ発振器（１）からのレー
ザ光ビームＤ！、）を鏡面反射率の被測定板（２）に入
射し、その反射光ビーム（！２）をフォトダイオード等
の受光素子（３）で受光し、乙の受光出力と前辺てレー
ザ光ビーム（！１）から測定したレーザ光出力との比で
反射率を測定する。この場合、レーザ光出力は、第６図
に示すように、レーザ光ビーム（Ｐｌ）をこの素子（３
）に直接人別して得る較正出力電圧で以て代表される。

この素子（３）は被測定板（２）を中心とする円軌道（
４）のレール上に移動可能に配置され、被測定板（２）
へのレーザ光ビーム（ｆｆ、）の入射角を変えるととも
に受光素子（３）の位置を円軌道（４）トでそれに対応
する反射光ビーム（１２）の受光位置に変位させて測定
することにより、反射率の入射角依存性を読みとるよう
になっている。

（発明が解決しようとする問題点） 前記の従来技術の測定方法は、較正のためのレーザ光出
力それ自身が誤差数％程度の安定度のものであるので、
この変動の影響により反射率測定誤差が生ずる。またフ
オＩ・ダイオード等の受光素子（３）についても、受光
部に受光むらが生ずることを免れないので、反射光ビー
ム（！２）を常に一定した位置で受光しない限り誤差を
生ずる。これら両誤差により、測定結果は不正確、不確
かなものになるという問題がある。

本発明はこれら誤差を解消あるいは軽減することを可能
とし反射率測定精度を高める改良測定方法を捉供するこ
とを目的とする。

（問題点を解決するための手段） レーザ光出力の時間的変動に伴う前者の誤差は、本発明
においては、同一光源からのレーザ光ビーム（ｌ、）を
その光路に設けたビームスプリンターにより２分し、そ
の１方のスプリットビーム（１０）を固定の受光素子に
受光し、他方のスプリットビーム（ρｌｂ）を反射率被
測定板（２）の鏡板面に入射しその反射光ビーム（ｎ　
ｚｂ）を可変位の受光素子に前者と同時に受光するよ・
うにすることにより解消する。同時受光によりレーザ光
出力の時間的変動の影響は除外される。

予めスプリットビーム（ｆ！、、ｂ）を可変位受光素子
に直接受光して得る較正出力（Ｖｌｂ）　とスプリット
ビーム（ｐ！、ｌａ）を固定位置受光素子に受光して得
る基準出力（ｖｉａ）とのレーザ光出力の変位に伴う対
応関係を予め求めておれば、反射率を導く反射光ビーム
（尼２ｂ）の受光測定出力（ν２．）と前記較正出力（
ｖ　＋　ｂ）の対比は異時的であっても、前記の測定出
力（ｖｚｂ）と基準出力（Ｖ＋、）との同時測定結果か
ら前記（Ｖ、ヨ）〜（Ｖｌｂ）対応関係をとり入れて演
算することにより正しく導き出すことができる。

そしてこの場合、２つの受光素子の差異および可変位受
光素子の真位置での受光状態の差異からする誤差は、２
次元位置検出の可能な受光素子、例えばＰＳＤ素子を使
用し、２分したスプリットビーム（１０）と（Ｌｂ）　
との受光の対応関係を明確とし、スプリットビームＯＬ
、）とその反射光ビーム（Ｌｂ）との受光状態を均等と
なるようにすることにより事実上解消させることができ
る。この目的の受光素子としては前記ＰＳＤ素子の他、
ＣＣＤイメージセンサ−カメラ等を用いることができる
。調整不要の固定位置受光素子としてはこれとの対応関
係の食い違いを生じない限りにおいてフォトダイオード
、フォトマルチフライヤー等の異なる種類の受光素子を
用いて差支えない。

これらを総合して、本発明の鏡面反射率の測定方法は、
全体的構成としては、レーザ光源から被測定板の予定取
付位置に向かう光路にヒームスプリッターを配置して、
２分スプリッ１へビームの一方を固定位置の第１の受光
素子に受光し、またスプリットビームの他方を前記取付
位置のまわりに回転するＰＳＤ　（半導体装置検出素子
）等の２次元位置検出用の第２の受光素子に同距離で受
光するようにし、はじめに被測定板の不存在の状態にお
いて第１受光素子の基準出力と第２受光素子の直接受光
の較正出力とのレーザ光出力の変化に伴う対応表をつく
り、のち被測定板を他方のスプリットビームが或る角度
で入射するよう存在させた状態においてその反射光ビー
ムを第２の受光素子に受光して得る測定出力と前記基準
出力とを同時に測定し、これから前記対応表を参照する
ことによりその角度での反射率を導き出すようにしたこ
とを特徴とする。

（作　用） 本発明方法によると、以上のようにして、レーザ光自身
の基準出力（ｖｉａ）と反射光ビームの測定出力（ｖｚ
ｂ）とを同時に検出するので、レーザ出力安定度に起因
する誤差は生じない。また受光素子へのレーザ光（ｆｆ
ｉ　＋−）　ＣＩ！、＋ｂ）および反射光ビーム（Ｉ！
、ｚｂ）の入射位置を常に定まった位置に設定できるの
で、受光素子の感度むらに基因する誤差が生じない。こ
の両者が相俟ってレーザビーム２分、２素子受光の間の
誤差の介入の余地をなくするので、高精度の鏡面反射率
の測定が可能となる。

（実施例） 以下、本発明の鏡面反射率測定方法を、第１〜４図を参
照し、実施側に即して具体的に説明する。

本発明方法を実施する装置としては、第１および４図に
示すように、レーザ発振器（１）からのレーザ光ビーム
（Ｉ！、ｌ）は鏡面反射率を測定しようとする被測定板
（２）が取付けられる位置（Ｃ）に向かう。その光路に
はハーフミラ−等のビームスプリッタ−（５）が配置さ
れ、それにより２分された１方のスプリットビーム（Ｉ
！、１．）は固定位置の第１受光素子（６）に受光し他
方のスプリットビーム（Ｌｂ）は位置（Ｃ）を中心とす
る円軌道（４）上を変位する第２受光素子（７）により
受光する。具体的には第２受光素子は駆動ローラ（８）
により駆動される回転リング（９）上に載置されて円軌
道上を変位する。この第２受光素子（７）は、例えば、
第２図に示すような２次元位置検出用ＰＳＤ（Ｐｏｓｉ
ｔｉｏｎ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　Ｄｅｖｉｃｅ）を用いるの
がよい。

このＰＳＤ素子は受光面の４辺に設けた２対の電極（７
’）（７″）の出力より入射光の位置を求めることがで
きる。第１受光素子（６）もなるべく同様なＰＳＤ素子
を用いるのが感度調整上都合がよい。２つの受光素子は
２つのスプリットビーム（ｆｆｉ＋、）　　（尼３．）
が同距離で入射するよう配置する。

本発明方法では、先ずはじめに、第１図に示すように、
被測定板（２）が除かれて存在しない状態において、一
方のスプリットビーム（Ｉ！、１．）を固定位置の第１
受光素子（６）に入射して基準出力（Ｖ　ｌａ）を得、
また第２受光素子（７）をスプリットビーム（Ｌｂ）が
直接入射する位置に設定して較正出力（Ｖ＋ｂ）を得る
。この際、スプリットビーム（Ｉ！、１．）　　（Ｌｂ
）の入射位置を各ＰＳＤ受光素子のＸ方向出力、Ｙ方向
出力で確認し、それぞれ同じ値（例えばＯＶ）に設定し
、以後この値となるようにレーザ光スプリットビームの
入射位置を調整する。そしてレーザ光の出力を減光フィ
ルター等で種々に変化させて、２つの−ＰＳＤ受光素子
（６）（７）の基準出力（Ｖ＋、）と較正出力＜ｖ、ｂ
）との対応表を作製する。第３図にこの対応図表００の
１例を示す。

次に、第４図に示すように、被測定板（２）を位置（Ｃ
）に取付け、ビームスプリッタ−（５）と第２受光素子
（７）との間に介在するよう配置し、第２受光素子（７
）を被測定板位置（Ｃ）を中心とする円軌道（４）上に
回転変位させ被測定板（２）からの反射光ビーム（ｐ、
２ｈ）が入射する位置に移動させる。

この際被測定板自身の面倒れ誤差および回転機構（８）
　（９）のピッチング、ヨーイング等からする位置精度
の影響が入るので、変位設定したＰＳＤ第２受光素子（
力の入射位置に反射光ビーム（１ｚｂ）が来ないのが通
例である。そこで位置（Ｃ）の被測定板取付治具に、第
２図に併記した３次元座標のＬＬＺ軸方向およびそれぞ
れの軸まわりの回転を行わせる機構を設けて置く。この
機構の操作と第２受光素子のＸ方向、Ｙ方向出力とで反
射光ビーム（Ｉ！、２．）の入射位置を設定位置に合わ
せ、こうしてスプリットビーム（４２１ｂ）の直接入射
の場合と均等な入射状態となるようにする。この際に第
１受光素子（６）は位置固定であるため調整不要である
。

こうして第２受光素子（７）の測定出力（Ｖ２１．）と
第１受光素子（６）の基準出力（ν１８）とを同時に測
定する。そしてこれらの出力をＡ／Ｄ変換器（１１）に
入力し計算器０２）で前記の対応表００）を参照し、直
摘入射光と反射光の関係を演算することで、反射率を精
度よく求めることができる。

被測定板（２）の測定しようとする鏡面はその表面あら
さがレーザ光の波長との関係において全反射をするもの
であるが、それでも散乱光損失があり、それにより反射
率の入射角依存性が生ずる。入射角については、回転リ
ング（９）を駆動する駆動ローラ（８）の回転角をエン
コーダで信号としてとり出し計算器０２）に入力するこ
とにより、反射率とともにレーザ光の入射角のデータを
得ることができる。

また、被測定板取付添具のＸ＋ｙ＋Ｚ軸移動機構の出力
を取り出すと、被測定板のどの位置にレーザ光を入射さ
せているかを判断できる。従って、Ｘ＋ＬＺ軸の位置を
任意に設定することで、被測定板の任意の位置の反射率
を測定することが可能となる。

上記の実施例の説明では受光素子としてＰＳＤ素子を代
表例として説明したが、ＣＣＤイメージセンサ−カメラ
等の２次元位置の測定可能なものも入射位置を調整でき
るため使用可能である。

またレーザ発振器、ビームスプリッターおよび第１受光
素ｒの位置関係が固定であり変化しない場合は、Ｐ　Ｓ
　Ｉ）素子のかわりにフ第１・ダイオード、フオＩ・マ
ルチプライヤ−を用いても、同様にして本発明方法を実
施することができ、同様な効果が得られる。

（発明の効果） 以北のように本発明によると、レーザ光出力安定度の影
響なく、また受光素子の感度むらの影響なく、反射率を
正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の反射率測定方法の前段階の実施状況の
説明用図、第２図はそのＰＳＤ受光素子を示す斜視図、
第３図は前段階において得る基準出力と較正出力との相
関関係を示す対応図表、第４図は本発明方法の反射率測
定段階の実施状況の説明用図、第５図は従来技術の反射
率測定方法の実施状況の説明用図、第６図は従来技術の
較正出力測定状況の説明用図である。 （１）・・・レーザ発振器、（２）・・・被測定板、（
３）・・・受光素子、（４）・・・円軌道、（５）・・
・ビームスプリッタ−１、（６）・・・第１受光素子、
（７）・・・第２受光素子、（７’）（７″）・・・電
極、（８）・・・駆動ローラ、（９）・・・回転リング
、００）・・・対応図表、（１１）・・・ＡＩＤ変換器
、０の・・・計算器、Ｕ、　Ｉ）・・・レーザ光ビーム
、　Ｕ、　１．）　（／２　ｌｂ）・・・スプリットビ
ーム、　（Ｉ！、２）　（ｆｚｂ）・・・反射光ビーム
、（ｖｉａ）・・・基準出力、（ｖ＋ｂ）・・・較正出
力、（ν２．）・・・測定出力、（Ｃ）・・・位置、（
Ｘ）　（Ｙ）・・・出力方向、（ｘ）　（ｙ）　（ｚ）
・・・軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ光源から被測定板の予定取付位置に向かう光路に
   ビームスプリッターを配置して、２分スプリットビーム
   の一方を固定位置の第１の受光素子に受光し、またスプ
   リットビームの他方を前記取付位置のまわりに回転変位
   するＰＳＤ（半導体装置検出素子）等の２次元位置検出
   用の第２の受光素子に同距離で受光するようにし、はじ
   めに被測定板の不存在の状態において第１受光素子の基
   準出力と第２受光素子の直接受光の較正出力とのレーザ
   光出力の変化に伴う対応表をつくり、のち被測定板を他
   方のスプリットビームが或る角度で入射するよう存在さ
   せた状態においてその反射光ビームを第２の受光素子に
   受光して得る測定出力と前記基準出力とを同時に測定し
   、これから前記対応表を参照することによりその角度で
   の反射率を導き出すようにしたことを特徴とする鏡面反
   射率測定方法。