JPH01312525A - 走査光学装置 - 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） 本発明は試料面などの平面の上に走査光束を投影し、平
面の上で走査させるための走査光学装置に関するもので
ある。

（従来の技術） 走査光学装置の使用されている例は数多く知られており
、レーず一光を水平面内で走査し基準平面を得るレーザ
ー測量機、感光紙上に走査光束を投影することにより印
字を行うレーザープリンタはその一例であり、他の例と
しては、プリント基板回路パターン等の検査装置がある
。これは、プリント回路基板をレーザー光束で走査し、
基板の走査面上に結像されたレーザー光束の透過光を受
光光学系を介して受光素子に入射させ、受光素子の出力
信号を標準パターン信号と比較することによって基板の
走査区域内に含まれている欠陥回路パターンの位置仙び
に形状を検出せんとするものである。

この種の走査光学装置において、走査を実現する手段と
しては種々のものが知られており、その一つにポリゴン
ミラーを等速回転させる方法がある。これは正多角形板
の中心軸を回転軸線とし、該多角形板の各側面を反射面
としたものである。

かかるポリゴンミラーを等速回転させることによってＬ
ＥＤなどのレーザー光源からの光束を隣接する回転反射
面により次々と反射させ、反射光束が順次ｆ・θレンズ
に入射するようにして該ｆ・θレンズの焦点位置に配置
された試料面を等速で走査することができる。また、ポ
リゴンミラーではなく、ペンタプリズムを回転させるこ
とにより走査を行なう技術も知られている。

（発明が解決しようとする課題） ポリゴンミラーを使用する従来の光学装置にあっては、
ポリゴンミラーの反射面の幾何学的中心が回転中心にな
いため、ポリゴンミラーの回転に伴って光束の瞳の位置
が光軸に沿って前後に移動するという欠点があった。ま
た、ペンタプリズムを使用する場合、この欠点はないが
、一般のペンタプリズムの形状はプリズムの回転中心に
対し線対称なためプリズムの回転に伴ない回転軸がぶれ
回転モーターに負担を与えるという欠点があった。

本発明は上記欠点を解消するためになされたものであっ
て、回転プリズムを介して走査を行う場合に、瞳の位置
が常に一定に維持されるとともに、プリズムの回転軸の
ぶれのない走査光学装置を提供することを目的としてい
る。

（課題を解決するだめの手段） 上記目的を達成するため、本発明の走査光学装置にあっ
ては、光源から出射された光束を回転プリズムを介して
走査させる走査光学装置において、上記回転プリズムを
ペンタプリズムとし、回転プリズムの回転軸線の両側部
分の各重心が該回転軸線と直交する同一直線上にあるよ
うにした。

また、上記ペンタプリズムがその２反射面のそれぞれの
外側に貼付した２個のプリズムを有し、全体として回転
軸線を対称中心とする直方体であることが望ましい。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第２図は従来から知られている一般のペンタプリズムを
示すもので、第２図において、入射光束と反射光束が常
に一定の角度で交わるという性質の５角形ＡＢＣＤＥは
ペンタプリズムの断面を示し、辺ＡＢと辺ＣＤのなす交
角し八ＭＯは４５″に等しい。反射鏡面が形成されてい
る辺ＡＢを含む面と透面ＣＤを含む面の交線は点Ｍを通
り紙面に垂直な直線となり、この直線に垂直な平面、す
なわち紙面の上では入射光束と反射光束が常に９０°の
角度を維持する。

ペンタプリズムの重心Ｇ、を通り透過面である辺ＡＥを
含む面に垂直な直線Ｆ　Ｇ　ＩＧに沿って光束が入射す
ると、入射光束は辺ＣＤ上の点Ｇで反射して辺ＢＣに平
行に進み、辺ＡＢ上の点Ｈに入射する。次いで、入射光
束ＧＨは辺ＡＢで反射され、重心Ｇ、を通る直線ＨＧ、
Ｊに沿い辺ＡＢに平行に進み、点Ｊにおいてプリズムか
ら出射する。

この時、入射光束Ｆ　Ｇ　、Ｇと出射光束ＨＧ、Ｊのな
す角度は９０°である。従って、直線ＦＧ、Ｇを回転軸
線としてペンタプリズムＡＢＣＤＥを回転させた場合、
例え入射光束が上記回転軸線に対しある傾角を以て入射
したとしても、入射光束と出射光束のなす角度は９０′
に維持される。従って、この時の出射光束は、回転軸線
に沿って入射した場合の出射方向に対し上記傾角だけ傾
いて出射するに過ぎないので、ポリゴンミラーの場合の
ように光束の職の位置が光軸に沿って前後に移動するよ
うなことはない。

しかしながら、プリズムを回転させる際、回転軸線の左
側にあるプリズム部分ＡＢＣＧＦの重心Ｇ２と回転軸線
の右側にあるプリズム部分ＥＦＧＤの重心Ｇ、とが重心
Ｇ１を通る直線ＨＧ、Ｊ上になく、バランスの崩れによ
りプリズムを回転駆動するモーターのシャフトにラジア
ル方向の力が加わり、その結果モーターの寿命を縮める
という欠点を有する。

第１図は本発明の走査光学装置に使用される回転手段と
してのペンタプリズムの実施例の斜視図である。第２図
においては、ベンタプリズムＡＢＭＣＤＥ−Ａ’　Ｂ’
　Ｍ’　Ｃ’　Ｄ’　Ｅ’の２反射面ＣＯＤ’　Ｃ’と
ＡＢＢ’　Ａ’にそれぞれプリズムＤＣＬ−Ｄ’　Ｃ’
　Ｌ’とＡＢＫ−Ａ’　Ｂ’　Ｋ’を貼付して直方体Ｅ
ＫＭＬ−Ｅ’　Ｋ’　Ｍ’　Ｌ’を形成した場合である
。回転軸線は上記直方体の頂面ＫＥＥ’　Ｋ’の中心下
を通り、該面ＫＥＥ’　Ｋ’に垂直な直線ＦＧであって
、この直方体の重心Ｇ。

は該直線ＦＧ上にある。回転軸線ＦＧ、Ｇに沿って入射
した光束は、プリズムＤＣＬ−Ｄ’　Ｃ’　Ｌ’の面Ｃ
ＤＤ’　Ｃ’上の点Ｇ及びプリズムＡＢＫ−Ａ’　Ｂ’
　Ｋ’の面ＡＢＢ’　Ａ’上の点Ｈで反射された後重心
Ｇ、を通る直線ＨＧ、Ｊに沿って進み、直方体から射出
する。このとき、ペンタプリズムの性質から、入射光束
と出射光束との間には９０゜の角度が維持される。

なお、第１図に示す実施例の場合、ペンタプリズムの使
用材料を２個の貼付プリズムに使用する材料と同じにす
れば、直方体の重心Ｇ１を該直方体の幾何学的対称心と
一致させることができるので、プリズム回転駆動用モー
ターがラジアル方向の力を受けることがないためモータ
ーの寿命は格段に延びることになる。

以上、ペンタプリズムを直方体に変えた場合について説
明したが、回転軸線を中心線としてその左側の部分の重
心とその右側の部分の重心が回転軸線と直交する同一直
線上にあるような形のもの、例えば立方体、円柱体、球
体、回転楕円面体によっても同一の効果を奏することが
できる。

第３図及び第４図は、回転プリズムとしてペンタプリズ
ムを使用する走査光学装置であるプリント基板回路パタ
ーン検査装置の一部を構成する走査ヘッドの側面図及び
平面図を示す。

第３図において、光軸１に沿って順次、ペンタプリズム
２、レンズ３．４．５及び６から成るｆ・θレンズ７が
並び、さらにプリント回路基板などの検査部材８が上記
ｆ・θレンズ７の焦点に位置するように配置されている
。第４図を見れば明かなように、ｆ・θレンズ７の各要
素レンズ３．４．５及び６は短冊レンズとして形成され
ている。

第４図において、ＬＥＤなどのレーザー光源（図示せず
）を発した楕円断面のレーザービームはビーム整形プリ
ズム（図示せず）によって縮小され円形断面の平行ビー
ムとしてペンタプリズム２に垂直入射する。ペンタプリ
ズム２は回転プリズムであって、該プリズム２は光軸１
に垂直で、且つ紙面上にある回転軸線の回りに等速回転
しうるように配置されている。第３図においては、この
回転軸線は光軸１を通り且つ紙面に垂直な軸線である。

第３図において、ペンタプリズム２が上記回転軸線の回
りに等速回転するので、入射ビームは該ペンタプリズム
２により９０°偏向されて出射し、出射ビームはｆ・θ
レンズ７を介して集光され検査部材８を紙面上で上下に
走査する。ここで、ペンタプリズム２はｆ・θレンズ７
の前側焦点位置に配置されており、ｆ・θレンズ７を透
過した光束の光線は光軸１に対し常に平行になる。いわ
ゆるテレセントリック光学系として構成されている。

なお、このｆ・θレンズ７は、ペンタプリズム２の等速
回転につれて該プリズムからの出射ビームの結像点が上
記検査部材８の裏面上で上下に等速運動を行うように設
計されている。従って、検査部材８上では、集光された
レーザースポット光として上下方向に等速走査されるこ
とになる。

検査部材８を透過した走査光は受光光学系（図示せず）
を経て受光素子（図示せず）に入射し、受光素子は上記
区域内の基板回路パターンの情報を含む出力信号を発生
する。この出力信号を標準パターン信号と比較すること
によって該区域内の欠陥パターンの位置並びに形状を検
出することができる。なお、検査部材８をその全域に亘
って検査可能とするため、検査部材８は横方向（紙面に
対して垂直な方向）、すなわち上下方向にある上記走査
方向に対し垂直な方向に移動可能に配設されている。

（発明の効果） 本発明は、回転手段として従来のポリゴンミラーの代り
にペンタプリズムを使用することによって、走査光束の
瞳の位置を、プリズムの回転に伴って該位置が光軸方向
に沿い前後に移動するような事態を避けて、常に定位置
に維持することができる。

また、走査のためペンタプリズムを回転させる際、ペン
タプリズムの回転軸線の両側部分の各重心を該回転軸線
と直交する同一直線上にあるようにすることができ、上
記両側部分の各重心位置が該直交直線上に無い場合に認
められるような回転軸線の「ブレ」によって回転駆動用
モーターのシャフトにラジアル方向の負荷が加わり、そ
の結果モーターの寿命を縮めるようなことの起らないよ
うにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のペンタプリズムの平面図、第２図は本発
明の走査光学装置に使用される回転手段としてのペンタ
プリズムの実施例の斜視図、第３図、及び第４図は回転
プリズムにペンタプリズムを使用する走査光学装置であ
るプリント基板回路パターン検査装置の一部を側面図及
び平面図である。 ２・・・・・・ペンタプリズム　　７・・・・・・ｆ・
θレンズＦＧ・・・・・・回転軸線　　　　Ｇ２、Ｇ３
・・・・・・重心ＨＪ・・・・・・回転軸線と直交する
同一直線ＡＢＫ−Ａ’　Ｂ’　Ｋ’　・・・・・・プリ
ズムＣＤＬ−Ｃ’　Ｄ’　　Ｌ’　・・・・・・プリズ
ムＥＫＭＬ−Ｅ’　Ｋ’　Ｍ’　Ｌ’・・・・・・直方
体中

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源から射出された光束を、回転プリズムを介し
   て走査させる走査光学装置において、上記回転プリズム
   をペンタプリズムとし、回転プリズムの回転軸線の両側
   部分の各重心が該回転軸線と直交する同一直線上にある
   ように形成したことを特徴とする走査光学装置。
2. （２）上記ペンタプリズムはその２反射面のそれぞれの
   外側に貼付した２個のプリズムを有し、全体として回転
   軸線を対称中心とする直方体である請求項（１）記載の
   走査光学装置。