JPH0367215A

JPH0367215A - 光学走査装置

Info

Publication number: JPH0367215A
Application number: JP25990089A
Authority: JP
Inventors: Klaus Ostertag; クラウス　オスターターク; Karl Dr Pietzsch; カール　ピエツシュ; Rudi Schael; ルディ　シャーエル; Wolfgang Zorn; ヴォルフガンク　ツォルン
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1988-10-04
Filing date: 1989-10-04
Publication date: 1991-03-22
Also published as: EP0363666A3; EP0363666A2; DE3833727A1

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、光学式走査装置に関し、特に走査目的物つま
り材料ウェブをレーザーにより横断方向に走査し、かつ
前記レーザーの出力光線はアナモルフィック光学系によ
り偏向鏡を通じて走査平面に走査光点を生起する走査光
学系の方向に偏向される光学式走査装置に関する。

［従来の技術〕従来、光学式走査装置は材料ウェブ表面上の欠陥等の走
査に用いられており、材料ウェブはその長手側から走査
装置に挿入され、横断方向に走査される。

材料ウェブの反射光等の光学的な情報は適切な受信器に
よりコンピュータにデータとして送信され、更にコンピ
ュータにより解析され、材料ウェブ表面の欠陥等が解析
される。

ウェブを完全に走査するため、ウェブの挿入速度や走査
速度にある程度の幅を設ける必要があり、一方、ウェブ
表面の非常に小さい欠陥でも検出するためには、走査線
は非常に細くなければならない。

更に、ウェブの横断方向よりも、ウェブの挿入方向の走
査は深く精密に行わなければならない。

このような走査光を生起するため、アナモ−フィック光
学系が使用されており、このアナモ−フィック光学系内
の円筒形レンズにより前記光学系の反射光は互いに垂直
な２本の焦線に分離される。

走査線に垂直な焦線は走査平面上に進み、他方の走査線
に平行あるいは材料ウェブ挿入方向に垂直な焦線は、走
査面の後方あるいは前方に位置する。

光軸にある第二焦点上に配置された円筒形レンズの回転
により、光軸を様々な方向に展開することができ、この
操作により、光路長と走査平面上のスポットが変化する
。これは、光路長が変化すると、ビームの焦点が合わな
くなるためである。

また、スポット走査光の光路長調整において、この装置
では焦線の光軸が、入射光の光軸と同方向であるため、
走査光の光軸上を走査できないという欠点がある。もし
焦線の光軸を、光学走査系の射出光窓もしくは受光装置
の入射光窓に近接させると、例えば、ホコリや光学部品
の多少の傷といった些細な原因で不正確な信号を拾って
しまうことは明白である。

ビームを制御する各々の絞り即ち縁の変位による走査平
面上の走査ビーム焦点の狂いは、走査平面上の光量分布
偏重を誘発する点から明らかに望ましくなく、この様な
現象は誤った信号を生起してしまう。

［発明の解決しようとする課題］本発明は、従来技術における、光学走査装置において、
材料ウェブの走査平面上の光路差等による走査ビーム焦
点の狂いを防ぎ、更に高い分解能を得ることにある。

「課題を解決するための手段］材料ウェブの横断方向をレーザにより走査し、前記レー
ザの出力ビームはアナモ−フィック光学系により偏向装
置を通じて、受光装置に走査光点を生起する光学走査系
に偏向され、前記光学走査系は平面と無焦点光路拡大器
のみで形成されるアナモ−フィック装置により構成され
ることを特徴とする光学走査装置が提供される。

また、前記光学走査系は、更に、後方焦点に絞りが設置
されている短焦点距離の第一対物レンズと、相対的に焦
点距離が長くその前方焦点が前記第一・対物レンズの後
方焦点と一致する第二対物レンズにより構成される光学
基礎走査系を有する光学走査装置も提供される。

また、前記光学基本走査系は逆式ガリレイ望遠鏡型の凹
面レンズと凸面レンズからなる対物レンズにより構成さ
れることを特徴とする光学走査装置も提供される。

また、前記第二対物レンズは、少なくとも球面収差に関
して調整される光学走査装置も提供される。

また、前記アナモ−フィック装置は楔型プリズムを少な
くとも１つは有する光学走査装置も提供される。

また、前記アナモ−フィック装置は二つの楔型プリズム
により構成され、その出射面は走査方向と出射光に対し
て垂直である光学走査装置も提供される。

また、前記楔型プリズムは同一の挟角αを有する光学走
査装置も提供される。

また、前記第一楔型プリズムと、第二楔型プリズムの対
応する頂点は光軸に関して互いに反対側に設置されてい
る光学走査装置も提供される。

また、前記光軸は各第一屈折面に対して同一の角度を有
する光学走査装置も提供される。

、ｔた、前記アナモーフィブク装置は偶数の楔型プリズ
ムを有１７、各対となる楔型プリズムは主光軸を平行化
する作用を有する光学走査装置も提供される。

また、Ｑｑ記デアモーフイック装置４つの楔型プリズム
により構成され、第一の一対の楔型プリズムにより生起
される主光軸の平行化作用は第二の一対の楔型プリズム
の主光軸の平行化作用は同質の逆作用である光学走査装
置も提供される。

また、前記光路拡大装置は無焦点の多焦点対物レンズ系
により構成されることを特徴とする請求項第１項から第
１１項のいずれか１つに記載の光学走査装置。

また、前記多焦点対物レンズ系は少なくとも球面収差に
関して調整される光学走査装置も提供される。

また、前記光路拡大装置はアナモ−フィック多焦点レン
ズにより構成される光学走査装置も提供される。

また、前記光路拡大装置は、平面だけにより形成される
アナモ−フィック装置により構成される光学走査装置も
提供される。

また、前記アナモ−フィック装置は多焦点拡大作用を有
する光学走査装置も提供される。

また、前記無焦点光路拡大装置は少なくとも楔型プリズ
ムを１つは有し、前記楔型プリズム面に平行な回転軸に
関して回転可能である光学走査装置も提供される。

また、前記無焦点光路拡大装置は二つの回転可能な第一
楔型プリズムと第二楔型プリズムを有し、その各出射面
は光軸に垂直で走査方向に平行である光学走査装置も提
供される。

また、前記楔型プリズムの前記回転軸は特に光軸に対し
て垂直になるよう調整可能である光学走査装置も提供さ
れる。

また、前記無焦点光路拡大器は、全て、同一の角度αを
有する楔型プリズムにより構成される光学走査装置も提
供される。

また、前記無焦点光路拡大器の第一楔型プリズムの挟角
は光軸に関して第二楔型プリズムの対応する挟角と反対
側にある光学走査装置も提供される。

また、前記無焦点光路拡大器の二つの前記楔型プリズム
の回転や、又は移動は、機械的又は電気的に連動する光
学走査装置も提供される。

また、前記無焦点光路拡大器は偶数の前記楔型プリズム
を有し、その各対になる前記楔型プリズムは主光軸の平
行化作用を行う光学走査装置も提供される。

また、前記無焦点光路拡大器は回転、移動可能でかつそ
の回転や、又は移動は互いに電気的又は機械的に連動す
る光学走査装置も提供される。

また、前記無焦点光路拡大器は四つの楔型プリズムによ
り構成され、一対の楔型プリズムの光軸平行化作用は、
他方の対の光軸平行化作用と同質の逆作用である光学走
査装置も提供される。

また、前記無焦点光路拡大器の前記楔型プリズムは、光
軸に垂直で楔型プリズムの屈折面中心点を通る回転軸に
関して回転可能である光学走査装置も提供される。

また、前記楔型プリズムの前記回転軸は長手の屈折面に
設けられている光学走査装置も提供される。

また、前記無焦点光路拡大器は四つの回転、移動可能な
楔型プリズムにより構成され、第一楔型プリズムは第四
楔型プリズムと同方向に連動し、第二楔型プリズムは第
三楔型プリズム同方向に連動し、かつ第一、第四楔型プ
リズムと第二、第三楔型プリズムの回転方向は互いに逆
方向であり、また、前記楔型プリズムの出射面と第一、
第三楔型プリズムの出射光軸のなす回転角は第二、第四
楔型プリズムの前記回転角と等しい光学走査装置も提供
される。

また、前記無焦点光路拡大器の入射光側の二つの楔型プ
リズムと、出射光側の二つの楔型プリズムは、光軸に垂
直で拡大方向に平行な方向に連動して調整可能な光学走
査装置も提供される。

また、前記四つの楔型プリズムから構成される無焦点光
路拡大器の内側の二つの楔型プリズムは光軸に垂直で拡
大方向に平行な方向に連動して調整可能なことを特徴と
する光学走査装置も提供される。

前記無焦点光路拡大器の各二個一対の楔型プリズムは彩
色を防ぐため前記一対の楔型プリズムに分散の異なるガ
ラスを用いている光学走査装置も提供される。

［実　施　例］以下に、本発明の実施例を添付図面を参照しながら説明
する。

この発明の根本的な課題は、光学走査系に高分解能かつ
誤りを犯さない機構を設ける点にあり、この点について
は、光学系統に、平坦な面と無焦点光路拡大器とからな
るアナモ−フィックな追加装置を設置することにより解
決している。

本発明に示される、平坦な面と無焦点光路拡大器とから
なるアナモ−フィックな追加装置を組み合わせることに
より、光学走査系走査方向に走査光のスポットをもち、
走査光のスポット焦点が走査の際に狂わぬよう光路中に
追加がなされている。

走査光のスポットは走査ビームをこの様に集束すること
で、走査平面上に固定される。

この主な利点は、アナモ−フィックなビームを平坦面に
より光軸に垂直な軸上でのみ拡大しているため光波面の
変形は起こらないことであるが、これには絞りの垂直方
向に対する変化のみが必要とされる。

この際、拡大系は精度の良いものを用い、非点収差を起
こさないものを用いているそれ故走査光スポットは、確
実に焦点に集束される。

本発明装置においては、ビームを拡大する光学系を備え
ている。これは、絞りの設置され得ている後方の焦点に
は、短い焦点を持つ第一の対物レンズを、そのレンズの
後方には、焦点距離の長い第二の対物レンズを持つもの
で、第二の対物レンズは、少くとも球面収差に関しては
、補正されている。

光学的拡大系は、天体望遠鏡の原理に基づき両者の焦点
にモード絞りを設置することで、λ／４以内の正確さで
十分高品位な平面波を発生する。この様な正確な平面波
は走査方向に対して分解能を高く取るために不可欠であ
り、その理由は、顕微錬観察の分野でも知られているよ
うに、回折現象により解像度が制限されるためである。

他の光学系の特徴は、凸レンズと凹レンズを逆ガリレオ
式に設置しである点である。

また他の光学系の特徴は、少なくとも一つのプリズムを
含むアナモ−フィックな拡大系の設置である。これによ
って、光軸に対する垂直なレーザビームのアナモ−フィ
ックな拡大を実現しており、収差を起こさず反射面に対
して平坦な、平面波の断面に対する単一次元の変化を実
現している。

本発明における装置では、楔型のプリズムを２つ使用し
ている。これはビームと走査面の両方に対して垂直に設
置されており、その仰角はともにαである。これにより
、アナモ−フィックな光学系を用いることで、相対的に
大きなビームの拡大が簡単な装置で可能となる。

本発明に於て具体的には、光軸上に楔方プリズムを配置
し、光軸とは異なった位置に第二の楔型プリズムを配置
しである。またいずれの楔型プリズムの入射面にも同様
の方向にビームが入射するよう配置されている。

これにより、光学拡大系の光軸はアナモ−フィックな光
学拡大系によりそれ自身と平行な配置を取ることができ
る。またこの光学拡大系は構造がシンプルであるため調
整も容易である。

ビームを単一次元方向に対して大きく拡大する際、１０
倍以上の大きな拡大ファクタを実現するためには、基本
光学系を光軸に対して平行に設置する必要がある。

本発明におけるアナモ−フィックな光学系を用いること
で、偶数個の楔型プリズムを使用すれば、光軸に平行な
配置が可能となる。

具体的に本発明を示したものでは、アナモ−フィックな
光学拡大系を用い光軸に平行に配置した２つの楔型プリ
ズムの後方に、同様な配置を持つ２つの楔型プリズムを
逆向きに配置している。それにより、光軸とその後段に
ある拡大系を同じ袖状に配置でき、アナモ−フィックな
拡大系を、基本的な拡大系と後段の拡大系の間でも、後
段の拡大系とローテーシゴンミラーの間でもどちらにで
も設置でき、異なったファクタのアナモ−フィックな拡
大系をそこに取り替えて設置することもできる。これに
より、目的毎に光学系を変化させることが容易にできる
。

本発明では、後段の拡大系に於て多焦点の無限遠に焦点
を持つレンズ系を用いている。多焦点レンズ系は、球面
収差の修正に使用される。

これにより、後段の光学拡大系を連続的に変動させるこ
とが出来、走査線に対して垂直方向に走査光スポットの
ビーム長さを変化させ、ウェブに対する送り速度を走査
速度に応じて調整でるので、完璧なウェブのモニタが可
能となる。

また、これにより光学的拡大系における収縮はえ７４以
下であり、光学的な拡大は、球面収差の回折限界まで可
能となる。無限遠のレンズ系に焦点を変動させられるレ
ンズ系を用いた場合の拡大ファクタは、ミラーホイール
上のビーム幅と走査方向のビームスポット長だけでなく
、ミラーホイール上のビーム長さによっても変化する。

つまりミラー上の大きなスポットを、走査面上の小さな
スポットに集光した場合、ミラー上で小さなスポットを
もつ場合と比較して試料が明るくなりすぎる。

この場合走査面に対してビーム全体の光路をミラーで変
化させることができないので、走査面上のスポット照度
を減少させる。

これにより走査スポット照度と走査スポットの照度配分
が変動する。

この制限は、焦点を変動させられるレンズ系によるビー
ムの拡大ファクタを変化させる。照度を損なうことなく
走査スポットの走査範囲を広く取るために、本発明でも
使用している無限遠に焦点を持つアナモ−フィックな可
変焦点レンズ系を用いている。

平坦な表面を持つアナモ−フィックな２次拡大系を無限
遠に焦点を持つ光学系部分に適用した場合、二次側のア
ナモ−フィックな拡大系により様々な拡大ファクタを持
たせることができる。

この場合、アナモ−フィックな機能的光学拡大系を用い
た場合、走査方向と、垂直な方向の光路つまりビーム幅
に影響を及ぼすことになる。そのため、走査方向のミラ
ー表面で照度を最大もとくは超過に設定する。

本発明の利点は、無限遠に焦点を持つ拡大系が、少なく
とも一つの可動な楔型プリズムを含んでいる点である。

本発明の具体的な利点は、無限遠に焦点を持つ拡大系に
光軸と走査方向に平行な２つの可換な楔型プリズムを内
蔵している点である。

これにより幾何学的な光学収差を考慮せずに光路を平行
に保ったままビームを拡大することができる。可換な楔
型プリズムによってビームの拡大ファクタを走査に必要
なスポットサイズに設定することができる。

メインビームがずれた場合光軸に対して楔型プリズムを
ずらすことによっである程度修正が可能である。

本発明では、無限遠に焦点を持つ拡大系を同じ仰角を持
つ楔型プリズムによって構成している。

更に、無限遠に焦点を持つ拡大系の１番目の楔型プリズ
ムを光軸上に、２番目のプリズムを別な光軸上に取るこ
とで、メインビームを平行に配置替え刷ることが容易に
できる利点もあるまた、無限遠に焦点を持つ拡大系の楔
型プリズムセットを、電子的または機械的に取り替えた
り外したりすることで、光学系の拡大率を容易に変更す
ることができる。

本発明では、無限遠に焦点を持つ拡大系の楔型プリズム
を、２個ずつセットにし偶数個配置することで、メイン
ビームを平行化している。

本発明では、無限遠に焦点を持つ拡大系の楔型プリズム
２個を２組使用しメインビームとプリズムの後段の光が
同じ軸上にくるようになっているため、メインビームの
位置も、光学系の配置を変更しないで済むようになって
いる。

これにより、拡大率の取り得る幅も広くなり、拡大ファ
クタにしてｌ：７０〜７０：１迄可能である。

また、本実施例では無焦点光路拡大器の楔型プリズムは
、光軸に垂直方向に移動可能な、楔型プリズムの長手の
屈折面の中心を通る回転軸に関して回転可能にしている
。

拡大ファクタの変更にともなってどちらの光軸も狂わな
いようにするため、本発明では、無限遠に焦点を持つ回
転可能で可換な拡大系の楔型プリズムを４つセットにし
て使用している１段目と４段目、２段目と３段目が反対
向きに置かれており、その回転する角度の度合は、１段
目４３段目入射する光軸は同一で、２段目と４段目の回
転角は、同一であるる。

４つのセットの楔型プリズムのうち中央の２個は、光軸
に垂直方向かつ拡大方向に平行に動かすことができる。

これにより拡大系の楔型プリズムを拡大について最適条
件に設定することができる。

本発明では、無限遠に焦点を持つ拡大系の楔型プリズム
の前段２個と後段２個を拡大方向に平行に、かつ光軸に
垂直に設置している。

本発明では、無限遠に焦点を持つ拡大系においてビーム
の拡大ファクタを異なる波長の光源を用いた際にも一定
に保つために、異なる屈折率のプリズムをどうセット数
用意して取り替えて使用することによって実現している
。　第１図と第２図は光源レーザ２０を有する光学走査
装置を示し、レーザ出力光は、例えばマイクロスコープ
対物レンズのように、第一対物レンズ１４により絞り１
５に焦点を結ぶ。

絞り１５の発散出力光は第二対物レンズ１６により、少
なくとも球面収差に関して補正されて平行光線なる。こ
の際第二対物レンズ１６は絞り１５に位置する焦点を無
限遠に移し、かつ絞り１５の出力球面光線を平行光線に
変換する作用を行う。

尚、第二対物レンズ１６の出力光線の横断面は環状とな
っている。

これは第２図の光学走査装置内の光路を明確化するだけ
であり、そのため第二対物レンズの出力光線は第１図に
比して太く示されている。

前記レーザ光線は楔型プリズム１７．１９により構成さ
れるアナモ−フィック光路拡大器の入射光となり、各２
つの楔型プリズムは挟角を光軸１８に関して互いに反対
方向に有するよう配置される。

アナモーフィヅク光路拡大器１２によりレーザ光線は第
１図に示されるように光路拡大器内で走査方向に平行な
方向の光線の幅は増大するが、第２図に示されるように
光路拡大器からのウェブ挿入方向に平行な出力光の方向
の光線の幅は変化しない。

アナモ−フィック光路拡大器１２の出力光は光線断面の
形状を変化させない光路拡大器１３に入射する。

光路拡大器１３は基礎光学系１１の第二対物レンズによ
り一旦無限遠にされたレーザ光線の焦点をまた無限遠に
戻し、レーザ光線はミラーホイール２２に照射して凹面
鏡２１に入射し、走査面２３に焦点を結ぶ。

走査面上の材料ウェブは図には記載されていない一定の
規朗で配置され、第２図の矢印Ａの方向に走査される。

凹面鏡２１はミラーホイール２２の表面を無限遠に結像
し、レーザ光線が入射する所定のミラーホイール面によ
り走査口径が決定される。

凹面鏡２２の代わりに走査系として、図示はされていな
いが、テレセントリックまたは発散対物レンズを用いて
も良い。発散対物レンズの後部がミラーホイールに当た
る。

ミラーホイール２２の回転によりレーザ光線は矢印Ｂに
示される双方向に矢印Ａと垂直方向に走査を行う。

第３図に示されるように、光学走査系１０にレーザ光線
が入射され、その出射光は天体望遠鏡の原理により構成
された基礎光学走査系１１により断面の形を変えずに拡
大を行い、また、共に絞り１５に焦点を有する第一対物
レンズ１４と第二対物レンズ１６を有する。拡大された
レーザ光線は、続いて二個の、光軸に垂直な楔型プリズ
ムを有するアナモ−フィック光路拡大装置により楕円状
の断面に拡大される。

基礎光学系１１の光軸がアナモ−フィック光路拡大装置
Ｉ２の光軸と一致するのと同様に、光軸１８はアナモ−
フィック光路拡大装置１２により光学系ｌＯの光軸が多
焦点対物レンズ１３と一致する平行光線となる。

光軸１８はアナモ−フィック光学系内でレーザ光線が各
２つの楔型プリズム１７．１９の入射面と常に同一の角
をなし、挟角１７’　　　１９°は光軸Ｉ８に互いに逆
側になるよう楔型プリズムを設置することにより純粋に
平行光線化される。

第４図では四個の同一の挟角αを有する楔型プリズムを
用いたアナモ−フィック光路拡大器が示され、第一の対
の楔型プリズム１７．１９は、第二の対の楔型プリズム
１９．１７と同質な逆方向の平行化作動を行う。

結果として、アナモ−フィック光学系の光軸は変化せず
、最大８０倍の拡大が得られる。

上記の走査装置における走査方向である矢印Ｂ方向の走
査光点とウェブの挿入方向である矢印へ方向の光点の幅
を一定化することにより材料ウェブの完全で正確な走査
が行われ、その方法を以下に記述する。

アナモ−フィック光路拡大器によりレーザ光線は矢印Ｂ
方向にミラーホイールの面と等しいかそれ以上に拡大さ
れる。

各ミラーホイール面は最小回折限界幅に必要な走査装置
の口径を規定する。

ミラーホイール面と同等またはそれ以上の直径にするた
め、拡大を行っても、ミラーホイールより拡大すること
により失われるエネルギーは小さいため、エネルギーの
損失は最小限に押えられる。

走査方向Ｂに垂直な方向の走査光点の幅の材料ウェブの
挿入速度による調整が必要で、多焦点の無限遠に焦点を
持つレンズ系１３によりなされる。

これによりミラーホイール上のレーザ光線の高さｈが変
化し、結果としてこの口径が変動可能となることにより
、走査光線の偏向限界を変化させることも可能となる。

第５図に示される光学走査装置は実質的にほぼ上記の光
学走査装置と同じものであり、唯一無焦点レンズ系１３
°の構造が異なっている。

この無焦点レンズ系１３°は楔型プリズム２７．２９を
一対として四個の楔型プリズムを有し、その挟角２７’
、２９°を走査装置の光軸に関して互いに逆方向にして
設置されている。

第６図に示されるように、ミラーホイール上の光点の高
さｈを決定する無焦点レンズ系１３°は各挟角が同一の
角度αを有する四個の楔型プリズム２７．２９により構
成される。

楔型プリズムの第１の対２７．２９はその挟角２７°、
２９°を走査装置の光軸に関して互いに逆方向にして設
置され、このレンズ系１３°の入射光と出射光の軸は主
光軸１８に一致するように設置されている。

そのため、第一の対の楔型プリズム２７．２９は主光軸
に関して光軸に関して平行移動を行うこととなる。

また、これに対し、第二の対の楔型プリズム２７．２９
は上記平行移動を前記と逆に行うよう配置され、結果と
して光軸は入射光、出射光で不変となる。

各楔型プリズムは上記のように設置されいるので第６図
の出射側屈折面を通り楔型プリズム２７．２９の対応す
る挟角２７°、２９′に平行で光軸に垂直な回転軸りに
関して回転可能である。

楔型プリズム２７．２９の、回転軸りに関しての回転と
同時に、楔型プリズム２７．２９または前記回転軸は、
第６図中の二重矢印Ｆに示されるように、光軸に垂直に
移動可能であり、光軸と回転軸間の距離も可変である。

更に、楔型プリズム２７．２９は機械的、電気的に対に
して、第一、第三楔型プリズム２７．２９互いに逆方向
に同角度で回転するよう連動することも可能であり、第
６図の矢印ＰＳＦ’で示される。

また、第二、第四楔型プリズム２７．２９についても同
様の操作が可能である。

また、第一、第二楔型プリズム２７，２９の回転りに関
する回転角により光軸と第一、第三楔型プリズム２７．
２９の入射面のなす角βが決定され、更に、第二、第四
、楔型プリズム２９．２７の回転軸りに関する回転角も
決定されるので、第一、第三楔型プリズム２７．２９の
入射面が回転軸となす角γも決定される。

このようにして、レンズ系、つまり光路拡大器内で外側
の二個の楔型プリズム２７は同方向に回転し、内側の二
個の楔型プリズム２９は前記二個の楔型プリズム２７と
逆方向に回転する。

楔型プリズム２７．２９の回転と同時に、第二、第三の
楔型プリズム２９は対にして移動が可能であり、光軸Ｉ
８が二個の楔型プリズム２９の各出射面の中心点を通る
よう調整でき、都合のいいことに、楔型プリズム２９は
共に同距離を移動させるだけで前記の調整がなし得る。

これにより走査方向に垂直な方向の走査光の長さが決ま
れば、上記の無焦点光路拡大器１３°の楔型プリズムを
移動、回転するだけで走査光の調整ができる。

また、図示されてはいないが、楔型プリズム２７を対に
して一つの移動部材上に設置することにより、上記の調
整を補助することもできる。

これも図示されてはいないが、上記の作用の最も単純な
応用例として、各楔型プリズム２７に補助移動部材を使
用することにより、楔型プリズム２９と同様の移動、回
転を加えることができ、これにより光線の拡大率を変え
ることができる。

更に、各楔型プリズムの移動、回転の際の誤差を押える
ため、カムの使用や、電気的な各楔型プリズムの制御も
可能である。

この光学走査装置が波長の異なる他の光源に用いられた
場合、走査光点を安定化するため、無焦点光路拡大器１
３°を修正する必要がある。

しかし、上記の修正は非常に複雑になるため、対になる
楔型プリズム２７．２９に、互いに分散の異なるものを
使用し、収光性を持つ構造を採っている。

［効果］上記のアナモ−フィック光学系と、無焦点行路拡大装置
を用いた本発明の構成により、光路差による焦点の不鮮
明化を排除し、高い解像度が得られる

【図面の簡単な説明】

第１図は走査方向に平行な光学走査装置の断面図であり
、第２図は材料ウェブの挿入方向に平行な光学走査操作装
置の断面図であり、第３図は第１図の光学走査装置の光路拡大器の透視図で
あり、第４図は四個のプリズムによるアナモ−フィック光路拡
大器のプリズムの配置図であり、第５図は異なる光路拡
大器を用いた第２図の光学走査操作装置の断面図である
。第６図は四個のウェッジプリズムを有する光路拡大器の
配置図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）材料ウェブの横断方向をレーザにより走査し、前
記レーザの出力ビームはアナモーフィック光学系により
、偏向装置を通じて受光装置に走査光点を生起する光学
走査系に偏向され、前記光学走査系は平面と無焦点光路
拡大器のみで形成されるアナモーフィック装置により構
成されることを特徴とする光学走査装置。
（２）前記光学走査系は、更に、後方焦点に絞りが設置
されている短焦点距離の第一対物レンズと、相対的に焦
点距離が長くその前方焦点が前記第一対物レンズの後方
焦点と一致する第二対物レンズにより構成される光学基
礎走査系を有することを特徴とする、請求項第１項記載
の光学走査装置。
（３）前記光学基本走査系は逆式ガリレイ式望遠鏡型の
凹面レンズと凸面レンズからなる対物レンズにより構成
されることを特徴とする請求項第１項又は第２項記載の
光学走査装置。
（４）前記第二対物レンズは少なくとも球面収差に関し
て調整されることを特徴とする請求項第三項記載の光学
走査装置。
（５）前記アナモーフィック装置は楔型プリズムを少な
くとも１つは有することを特徴とする請求項第１項から
第４項のどれか一つに記載の光学走査装置。
（６）前記アナモーフィック装置は二つの楔型プリズム
により構成され、その出射面は走査方向と出射光に対し
て垂直であることを特徴とする請求項第５項記載の光学
走査装置。
（７）前記楔型プリズムは同一の挟角αを有することを
特徴とする、請求項第５項又は第６項記載の光学走査装
置。
（８）前記第一楔型プリズムと、第二楔型プリズムの対
応する頂点は、光軸に関して互いに反対側に設置されて
いることを特徴とする、請求項第５項又は第６項又は第
７項に記載の光学走査装置。
（９）前記光軸は各第一屈折面に対して同一の角度をな
すことを特徴とする、請求項第５項から第８項のどれか
一つに記載の光学走査装置。
（１０）前記アナモーフィック装置は偶数の楔型プリズ
ムを有し、各対となる楔型プリズムは光軸を平行化する
作用を有することを特徴とする、請求項第５項から第９
項のどれか一つに記載の光学走査装置。
（１１）前記アナモーフィック装置は４つの楔型プリズ
ムにより構成され、第一の一対の楔型プリズムにより生
起される光軸の平行化作用は第二の一対の楔型プリズム
の光軸の平行化作用と同質で逆に作用することを特徴と
する、請求項第１０項記載の光学走査装置。
（１２）前記無焦点光路拡大装置は無焦点の多焦点対物
レンズ系により構成されることを特徴とする、請求項第
１項から第１１項のいずれか１つに記載の光学走査装置
。
（１３）前記多焦点対物レンズ系は少なくとも球面収差
に関して補正されることを特徴とする、請求項第１２項
に記載の光学走査装置。
（１４）前記無焦点光路拡大装置はアナモーフィック多
焦点レンズ系により構成されることを特徴とする、請求
項第１２項又は第１３項記載の光学走査装置。
（１５）前記無焦点光路拡大装置は平面だけにより形成
されるアナモーフィック装置により構成されることを特
徴とする、請求項第１項から第１１項のいずれか一つに
記載の光学走査装置。
（１６）前記アナモーフィック装置は多焦点拡大作用を
有することを特徴とする、請求項第１５項記載の光学走
査装置。
（１７）前記無焦点光路拡大装置は少なくとも楔型プリ
ズムを１つは有し、前記楔型プリズム面に平行な回転軸
に関して回転可能であることを特徴とする、請求項第１
４項又は第１５項又は第１６項に記載の光学走査装置。
（１８）前記無焦点光路拡大装置は二つの回転可能な第
一楔型プリズムと第二楔型プリズムを有し、その各出射
面は光軸に垂直で走査方向に平行であることを特徴とす
る請求項第１７項記載の光学走査装置。
（１９）前記楔型プリズムの前記回転軸は特に光軸に対
して垂直になるよう調整可能であることを特徴とする、
請求項第１８項記載の光学走査装置。
（２０）前記無焦点光路拡大器は、全て、同一の角度α
を有する楔型プリズムにより構成されることを特徴とす
る、請求項第１７項又は第１８項又は第１９項記載の光
学走査装置。
（２１）前記無焦点光路拡大器の第一楔型プリズムの挟
角は光軸に関して第二楔型プリズムの対応する挟角と反
対側にあることを特徴とする、請求項第１８項又は第１
９項又は第２０項に記載の光学走査装置。
（２２）前記無焦点光路拡大器の二つの前記楔型プリズ
ムの回転や、又は移動は、機械的又は電気的に連動する
ことを特徴とする、請求項第１７項から第２１項のいず
れか一つに記載の光学走査装置。
（２３）前記無焦点光路拡大器は偶数の前記楔型プリズ
ムを有し、その各対になる前記楔型プリズムは主光軸の
平行化作用を行うことを特徴とする、請求項第１７項か
ら第２２項のいずれか一つに記載の光学走査装置。
（２４）前記無焦点光路拡大器は回転、移動可能で、か
つその回転や、又は移動は互いに電気的、又は機械的に
連動することを特徴とする、請求項第１７項から第２３
項のいずれか一つに記載の光学走査装置。
（２５）前記無焦点光路拡大器は四つの楔型プリズムに
より構成され、一対の楔型プリズムの光軸平行化作用は
他方の対の光軸平行化作用と同質の逆作用であることを
特徴とする、請求項第２３項に記載の光学走査装置。
（２６）前記無焦点光路拡大器の前記楔型プリズムは、
光軸に垂直で楔型プリズムの屈折面中心点を通る回転軸
に関して回転可能であることを特徴とする、請求項第１
７項から第２５項記載の光学走査装置。
（２７）前記楔型プリズムの前記回転軸は長手の屈折面
に設けられていることを特徴とする、請求項第２６項記
載の光学走査装置。
（２８）前記無焦点光路拡大器は四つの回転、移動可能
な楔型プリズムにより構成され、第一楔型プリズムは第
四楔型プリズムと同方向に連動し、第二楔型プリズムは
第三楔型プリズム同方向に連動し、かつ第一、第四楔型
プリズムと第二、第三楔型プリズムの回転方向は互いに
逆方向であり、また、前記楔型プリズムの出射面と第一
、第三楔型プリズムの出射光軸のなす回転角は第二、第
四楔型プリズムの前記回転角と等しいことを特徴とする
、請求項第２３項から第２７項のいずれか一つに記載の
光学走査装置。
（２９）前記無焦点光路拡大器の入射光側の二つの楔型
プリズムと出射光側の二つの楔型プリズムは光軸に垂直
で拡大方向に平行な方向に連動して調整可能なことを特
徴とする、請求項第２４項から第２８項のいずれか一つ
に記載の光学走査装置。
（３０）前記四つの楔型プリズムから構成される無焦点
光路拡大器の内側の二つの楔型プリズムは光軸に垂直で
拡大方向に平行な方向に連動して調整可能なことを特徴
とする、請求項第２４項から第２８項のいずれか一つに
記載の光学走査装置。
（３１）前記無焦点光路拡大器の各二個一対の楔型プリ
ズムは彩色を防ぐため前記一対の楔型プリズムに分散の
異なるガラスを用いていることを特徴とする、請求項第
１９項から第１９項のいずれか一つに記載の光学走査装
置。