JPH05346311A - ビーム径測定装置 - Google Patents
ビーム径測定装置Info
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- JPH05346311A JPH05346311A JP4179092A JP17909292A JPH05346311A JP H05346311 A JPH05346311 A JP H05346311A JP 4179092 A JP4179092 A JP 4179092A JP 17909292 A JP17909292 A JP 17909292A JP H05346311 A JPH05346311 A JP H05346311A
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- JP
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- scanning direction
- beam scanning
- mask pattern
- slit
- pattern forming
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ビームを高速で走査する場合においても、ビ
ーム走査状態でビーム走査方向およびビーム走査直角方
向のビーム径を簡単に精度良く測定できるようにする。 【構成】 マスクパターン形成板４には、異なる角度θ
1 、θ2 でビーム走査方向と交差する２つの直線状のエ
ッジが形成されており、ＣＰＵ９は、ビーム走査時に前
記マスクパターン形成板４を透過した光信号に基づいて
ビームが２つのエッジを通過する際のビームの各移動距
離を計測し、これら各移動距離に基づいてビーム走査方
向、およびビーム走査直角方向のビームの径を測定す
る。
ーム走査状態でビーム走査方向およびビーム走査直角方
向のビーム径を簡単に精度良く測定できるようにする。 【構成】 マスクパターン形成板４には、異なる角度θ
1 、θ2 でビーム走査方向と交差する２つの直線状のエ
ッジが形成されており、ＣＰＵ９は、ビーム走査時に前
記マスクパターン形成板４を透過した光信号に基づいて
ビームが２つのエッジを通過する際のビームの各移動距
離を計測し、これら各移動距離に基づいてビーム走査方
向、およびビーム走査直角方向のビームの径を測定す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザープリンタ、複
写機、ファクシミリ装置など光ビームを走査して必要な
情報を読み書きする光学走査系を有する装置に関し、特
に光ビームの径を測定するビーム径測定装置に関する。
写機、ファクシミリ装置など光ビームを走査して必要な
情報を読み書きする光学走査系を有する装置に関し、特
に光ビームの径を測定するビーム径測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】このような走査光学系では、光ビームの
径が設定値からずれると、記録された画像のエッジがぼ
けたり、走査線われが生じたりして出力画像が乱れ、画
質が低下することが知られている。従って、光ビームの
径を正確に測定することが必要であり、従来、次のよう
な手法が提案されている。
径が設定値からずれると、記録された画像のエッジがぼ
けたり、走査線われが生じたりして出力画像が乱れ、画
質が低下することが知られている。従って、光ビームの
径を正確に測定することが必要であり、従来、次のよう
な手法が提案されている。
【０００３】第１に、ポリゴンの回転を止め、静止ビー
ムに対して測定する手法として、スリットやピンホール
をビームを横切るように動かし、スリットやピンホール
を透過した光の強度分布を検出し、この光強度分布に基
づいて光ビームの径を測定する手法が知られている。こ
の手法では、スリットやピンホールを動かす方向を制御
することにより、ビーム走査方向およびビーム走査直角
方向のビーム径を求めることができる。
ムに対して測定する手法として、スリットやピンホール
をビームを横切るように動かし、スリットやピンホール
を透過した光の強度分布を検出し、この光強度分布に基
づいて光ビームの径を測定する手法が知られている。こ
の手法では、スリットやピンホールを動かす方向を制御
することにより、ビーム走査方向およびビーム走査直角
方向のビーム径を求めることができる。
【０００４】第２に、走査状態の光ビームの径を測定す
る手法として、光ビームの走査方向に対してそれぞれ異
なる角度で傾斜した３つのスリットを使用し、楕円状強
度分布をもつ光ビームの傾き角度と長径と短径とを求め
る手法が知られている（特開平３−１６０３２９号公
報）。
る手法として、光ビームの走査方向に対してそれぞれ異
なる角度で傾斜した３つのスリットを使用し、楕円状強
度分布をもつ光ビームの傾き角度と長径と短径とを求め
る手法が知られている（特開平３−１６０３２９号公
報）。
【０００５】さらに、ビーム走査方向に対して４５度傾
斜した第１のスリットと、ビーム走査方向に対して直角
な第２のスリットとを設け、走査直角方向に長軸をも
ち、かつ楕円状強度分布をもつ光ビームに対して、ビー
ム走査方向のビーム径とともにビーム走査直角方向のビ
ーム径を求める手法も知られている（特開平３−１２０
４２６号公報）。
斜した第１のスリットと、ビーム走査方向に対して直角
な第２のスリットとを設け、走査直角方向に長軸をも
ち、かつ楕円状強度分布をもつ光ビームに対して、ビー
ム走査方向のビーム径とともにビーム走査直角方向のビ
ーム径を求める手法も知られている（特開平３−１２０
４２６号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、静止状態のビ
ーム形状を測定する手法では、ポリゴンを任意の位置に
静止させるのが困難である、ビーム走査全幅に渡って連
続的に測定するのが困難である、実際に装置として駆動
する場合のビーム走査状態におけるビーム形状の評価が
得られないなどといった多くの問題があった。
ーム形状を測定する手法では、ポリゴンを任意の位置に
静止させるのが困難である、ビーム走査全幅に渡って連
続的に測定するのが困難である、実際に装置として駆動
する場合のビーム走査状態におけるビーム形状の評価が
得られないなどといった多くの問題があった。
【０００７】また、走査状態のビーム形状を測定する手
法においては、特開平３−１２０４２６号公報では、ビ
ーム走査方向と直交するスリットによりビーム走査方向
の径を直接求めているが、この場合、ビームを高速で走
査するとビームがスリットを通過する通過時間が短くな
り、ビーム走査方向の径を求めるための処理がビーム走
査速度に追従できなくなるため、測定精度が低下すると
いう問題があった。
法においては、特開平３−１２０４２６号公報では、ビ
ーム走査方向と直交するスリットによりビーム走査方向
の径を直接求めているが、この場合、ビームを高速で走
査するとビームがスリットを通過する通過時間が短くな
り、ビーム走査方向の径を求めるための処理がビーム走
査速度に追従できなくなるため、測定精度が低下すると
いう問題があった。
【０００８】さらに、特開平３−１６０３２９号公報で
は、３つのスリットの信号を処理するため、装置が複雑
になるという問題があった。
は、３つのスリットの信号を処理するため、装置が複雑
になるという問題があった。
【０００９】本発明は、このような事情の下になされた
もので、その目的は、ビームを高速で走査する場合にお
いてもビーム走査状態でビーム走査方向、およびビーム
走査直角方向のビーム径を簡単に精度良く測定し得るビ
ーム径測定装置を提供することである。
もので、その目的は、ビームを高速で走査する場合にお
いてもビーム走査状態でビーム走査方向、およびビーム
走査直角方向のビーム径を簡単に精度良く測定し得るビ
ーム径測定装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ビームの長軸、或は短軸の向きがビーム
走査方向とほぼ一致する楕円状または円状のビームの径
を測定するビーム径測定装置において、異なる角度θ
1 、θ2 でビーム走査方向と交差する２つの直線状のエ
ッジを有するマスクパターンが形成されてなるマスクパ
ターン形成体と、ビーム走査時に前記マスクパターン形
成体を透過した光信号に基づいてビームが前記２つのエ
ッジを通過する際のビームの各移動距離を計測し、これ
ら各移動距離に基づいてビーム走査方向、およびビーム
走査直角方向のビームの径を測定する測定手段を備えて
いる。
め、本発明は、ビームの長軸、或は短軸の向きがビーム
走査方向とほぼ一致する楕円状または円状のビームの径
を測定するビーム径測定装置において、異なる角度θ
1 、θ2 でビーム走査方向と交差する２つの直線状のエ
ッジを有するマスクパターンが形成されてなるマスクパ
ターン形成体と、ビーム走査時に前記マスクパターン形
成体を透過した光信号に基づいてビームが前記２つのエ
ッジを通過する際のビームの各移動距離を計測し、これ
ら各移動距離に基づいてビーム走査方向、およびビーム
走査直角方向のビームの径を測定する測定手段を備えて
いる。
【００１１】
【作用】今、マスクパターン形成体には、直線状のエッ
ジを有するマスクパターンとして、例えば異なる角度θ
1 、θ2 でビーム走査方向と交差する２つのスリットが
形成されているものとする。この場合、図１０に示した
ように、ビームＢの長軸を２ｙ、短軸を２ｘとし、スリ
ットＳとビーム走査方向（短軸方向）との角度をθと
し、１／ｔａｎθ＝ａとし、ビームＢがスリットＳを横
切るのに要する移動距離を２ｗとすると、一般に、
ジを有するマスクパターンとして、例えば異なる角度θ
1 、θ2 でビーム走査方向と交差する２つのスリットが
形成されているものとする。この場合、図１０に示した
ように、ビームＢの長軸を２ｙ、短軸を２ｘとし、スリ
ットＳとビーム走査方向（短軸方向）との角度をθと
し、１／ｔａｎθ＝ａとし、ビームＢがスリットＳを横
切るのに要する移動距離を２ｗとすると、一般に、
【００１２】
【数１】ｗ2 ＝ｘ2 ＋ａ2 ｙ2 なる関係式が成り立つ。
【００１３】そこで、測定手段は、角度θ1 のスリット
をビームＢが横切るのに要する移動距離ｗ1 と、角度θ
2 のスリットをビームＢが横切るのに要する移動距離ｗ
2 とを、たとえばビームＢが横切るのに要する時間に基
づいて計測し、
をビームＢが横切るのに要する移動距離ｗ1 と、角度θ
2 のスリットをビームＢが横切るのに要する移動距離ｗ
2 とを、たとえばビームＢが横切るのに要する時間に基
づいて計測し、
【００１４】
【数２】ｗ1 2＝ｘ2 ＋ａ1 2ｙ2 ｗ2 2＝ｘ2 ＋ａ2 2ｙ2 （ただし、ａ1 ＝１／ｔａｎθ1 、ａ2 ＝１／ｔａｎθ
2 ）なる連立方程式を解くことにより、ビームＢの長軸
２ｙ、短軸２ｘを求める。
2 ）なる連立方程式を解くことにより、ビームＢの長軸
２ｙ、短軸２ｘを求める。
【００１５】すなわち、数式２により、ｙ2 ＝（ｗ1 2−
ｗ2 2）／（ａ1 2−ａ2 2），ｘ2 ＝ｗ1 2−ａ1 2ｙ2 または
ｗ2 2−ａ2 2ｙ2 と変形して、ビームＢの長軸２ｙ、短軸
２ｘ、すなわち、ビーム走査直角方向のビーム径、ビー
ム走査方向のビーム径を求める。
ｗ2 2）／（ａ1 2−ａ2 2），ｘ2 ＝ｗ1 2−ａ1 2ｙ2 または
ｗ2 2−ａ2 2ｙ2 と変形して、ビームＢの長軸２ｙ、短軸
２ｘ、すなわち、ビーム走査直角方向のビーム径、ビー
ム走査方向のビーム径を求める。
【００１６】この場合、２つのスリットは、ビーム走査
方向と直交しておらず、ビームが横切るのに要する時間
が長くなるので、ビーム走査方向のビーム径を求めるた
めの処理がビーム走査速度に追従できるようになり、正
確に測定できるようになる。
方向と直交しておらず、ビームが横切るのに要する時間
が長くなるので、ビーム走査方向のビーム径を求めるた
めの処理がビーム走査速度に追従できるようになり、正
確に測定できるようになる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。
説明する。
【００１８】図１は、本発明の実施例による光ビーム形
状測定装置の構成図である。本実施例は、平面走査式光
学装置に適用した例であるが、本発明は、回転走査式光
学装置にも適用できる。また、記録システム、読取シス
テムのいずれにも適用できる。
状測定装置の構成図である。本実施例は、平面走査式光
学装置に適用した例であるが、本発明は、回転走査式光
学装置にも適用できる。また、記録システム、読取シス
テムのいずれにも適用できる。
【００１９】図１において、レーザ光源１から照射され
た光ビーム（レーザビーム）は、ポリゴン２の回転によ
り偏向され、ｆθレンズ３に入射される。ｆθレンズ３
は、ポリゴン２により偏向されたレーザービームを収束
し、走査面上で等速度となるようにして出射する。
た光ビーム（レーザビーム）は、ポリゴン２の回転によ
り偏向され、ｆθレンズ３に入射される。ｆθレンズ３
は、ポリゴン２により偏向されたレーザービームを収束
し、走査面上で等速度となるようにして出射する。
【００２０】走査面となるべき位置には、マスクパター
ン形成板４が設けられ、このスリット形成板４の裏側
（ポリゴン２やｆθレンズ３とは反対の側）には、フォ
トダイオード５が密着されている。マスクパターン形成
板４は、図２に示したような４つのスリットが形成され
ており、４つのスリット部以外は光を透過しない材質と
なっている。このスリットについては後で詳細に説明す
る。マスクパターン形成板４とフォトダイオード５とは
ステージＳｔ上に設けられ、ビーム走査方向および副走
査方向に移動可能に構成されている。また、マスクパタ
ーン形成板４とフォトダイオード５とは、垂直面内で微
小角度だけ回転調整して固定できるようステージＳｔ上
に取付けられている。
ン形成板４が設けられ、このスリット形成板４の裏側
（ポリゴン２やｆθレンズ３とは反対の側）には、フォ
トダイオード５が密着されている。マスクパターン形成
板４は、図２に示したような４つのスリットが形成され
ており、４つのスリット部以外は光を透過しない材質と
なっている。このスリットについては後で詳細に説明す
る。マスクパターン形成板４とフォトダイオード５とは
ステージＳｔ上に設けられ、ビーム走査方向および副走
査方向に移動可能に構成されている。また、マスクパタ
ーン形成板４とフォトダイオード５とは、垂直面内で微
小角度だけ回転調整して固定できるようステージＳｔ上
に取付けられている。
【００２１】ｆθレンズ３から出射されたレーザビーム
は、スリット部分でのみ通過し、それ以外の部分では遮
光される。そして、スリット部分を通過したレーザビー
ムは、フォトダイオード５にて光電変換され、アンプ６
にて増幅され、Ａ／Ｄ変換器７によりデジタル信号に変
換されてＲＡＭ８に光量データとして記憶される。ＣＰ
Ｕ９は、ＲＡＭ８に記憶された光量データを読出し、そ
の光量データに基づいてビーム走査方向、およびビーム
走査直角方向のレーザビームの径を求め、表示器１０に
表示する。
は、スリット部分でのみ通過し、それ以外の部分では遮
光される。そして、スリット部分を通過したレーザビー
ムは、フォトダイオード５にて光電変換され、アンプ６
にて増幅され、Ａ／Ｄ変換器７によりデジタル信号に変
換されてＲＡＭ８に光量データとして記憶される。ＣＰ
Ｕ９は、ＲＡＭ８に記憶された光量データを読出し、そ
の光量データに基づいてビーム走査方向、およびビーム
走査直角方向のレーザビームの径を求め、表示器１０に
表示する。
【００２２】マスクパターン形成板４に形成された４つ
のスリットは、図２のようになっている。すなわち、ス
リットＳ１、Ｓ４は、ビーム走査方向に対してそれぞれ
所定角度θ1 −θ1 だけ傾斜して「ハ」の字状に並べら
れ、スリットＳ２、Ｓ３は、ビーム走査方向に対してそ
れぞれ所定角度θ2 、−θ2 だけ傾斜してスリットＳ
１、Ｓ４の間に「ハ」の字状に並べられている。なお、
｜θ2 ｜＞｜θ1 ｜であり、スリットＳ１〜Ｓ４の高さ
位置は同一となっている。また、各スリットＳ１〜Ｓ４
の傾斜角度｜θ1 ｜、｜θ2 ｜は、１／ｔａｎ｜θ1
｜、１／ｔａｎ｜θ2 ｜の値がそれぞれ整数となるよう
設定されている。また、各スリットの幅は測定誤差を少
なくするために十分狭くなっている。また、各スリット
の長さをＬ1、Ｌ2 、Ｌ3 、Ｌ4 とするとＬ1 ＝Ｌ4 、
Ｌ2 ＝Ｌ3 であり、さらにＬ1 ｓｉｎ｜θ1 ｜及びＬ2
ｓｉｎ｜θ2 ｜がビーム走査直角方向のレーザビームの
径より十分大きくなっており、各スリットをレーザビー
ム全体が完全に横切れるようになっている。
のスリットは、図２のようになっている。すなわち、ス
リットＳ１、Ｓ４は、ビーム走査方向に対してそれぞれ
所定角度θ1 −θ1 だけ傾斜して「ハ」の字状に並べら
れ、スリットＳ２、Ｓ３は、ビーム走査方向に対してそ
れぞれ所定角度θ2 、−θ2 だけ傾斜してスリットＳ
１、Ｓ４の間に「ハ」の字状に並べられている。なお、
｜θ2 ｜＞｜θ1 ｜であり、スリットＳ１〜Ｓ４の高さ
位置は同一となっている。また、各スリットＳ１〜Ｓ４
の傾斜角度｜θ1 ｜、｜θ2 ｜は、１／ｔａｎ｜θ1
｜、１／ｔａｎ｜θ2 ｜の値がそれぞれ整数となるよう
設定されている。また、各スリットの幅は測定誤差を少
なくするために十分狭くなっている。また、各スリット
の長さをＬ1、Ｌ2 、Ｌ3 、Ｌ4 とするとＬ1 ＝Ｌ4 、
Ｌ2 ＝Ｌ3 であり、さらにＬ1 ｓｉｎ｜θ1 ｜及びＬ2
ｓｉｎ｜θ2 ｜がビーム走査直角方向のレーザビームの
径より十分大きくなっており、各スリットをレーザビー
ム全体が完全に横切れるようになっている。
【００２３】次に、ＣＰＵ９によるビーム走査方向、お
よびビーム走査直角方向のレーザビームの径の算出処理
について説明する。
よびビーム走査直角方向のレーザビームの径の算出処理
について説明する。
【００２４】今、図３に示したように、楕円状のレーザ
ビームＢが、その短軸の方向がビーム走査方向と一致す
るようにして走査されて４つのスリットＳ１〜Ｓ４を横
切ったものとする。この場合、フォトダイオード５は図
４に示したようなアナログ信号を出力する。なお、図４
中のＳＳ１はスリットＳ１、ＳＳ２はスリットＳ２、Ｓ
Ｓ３はスリットＳ３、ＳＳ４はスリットＳ４を各々通過
したレーザビームＢの光量を示し、これら光量の分布は
一般にガウス分布となっている。そして、図４に示した
ようなレーザビームＢの光量データ（アナログデータ）
は、Ａ／Ｄ変換器７によりデジタルデータに変換されて
ＲＡＭ８に記憶される。
ビームＢが、その短軸の方向がビーム走査方向と一致す
るようにして走査されて４つのスリットＳ１〜Ｓ４を横
切ったものとする。この場合、フォトダイオード５は図
４に示したようなアナログ信号を出力する。なお、図４
中のＳＳ１はスリットＳ１、ＳＳ２はスリットＳ２、Ｓ
Ｓ３はスリットＳ３、ＳＳ４はスリットＳ４を各々通過
したレーザビームＢの光量を示し、これら光量の分布は
一般にガウス分布となっている。そして、図４に示した
ようなレーザビームＢの光量データ（アナログデータ）
は、Ａ／Ｄ変換器７によりデジタルデータに変換されて
ＲＡＭ８に記憶される。
【００２５】そこで、ＣＰＵ９は、ＲＡＭ８に記憶され
た光量データについて、スリットＳ１〜Ｓ４に対応する
光量データＳＳ１〜ＳＳ４の各ピーク値に１／ｅ2 （ｅ
＝２．７１８２８）を乗算した各値で、対応の光量デー
タＳＳ１〜ＳＳ４をスライスする（図４中の破線参照）
することにより、スリットＳ１〜Ｓ４に対応する光量デ
ータＳＳ１〜ＳＳ４の出力時間ｔ1 〜ｔ4 、すなわち、
レーザビームＢが各スリットＳ１〜Ｓ４を横切るのに要
した時間ｔ1 〜ｔ4 を求める。
た光量データについて、スリットＳ１〜Ｓ４に対応する
光量データＳＳ１〜ＳＳ４の各ピーク値に１／ｅ2 （ｅ
＝２．７１８２８）を乗算した各値で、対応の光量デー
タＳＳ１〜ＳＳ４をスライスする（図４中の破線参照）
することにより、スリットＳ１〜Ｓ４に対応する光量デ
ータＳＳ１〜ＳＳ４の出力時間ｔ1 〜ｔ4 、すなわち、
レーザビームＢが各スリットＳ１〜Ｓ４を横切るのに要
した時間ｔ1 〜ｔ4 を求める。
【００２６】次に、ＣＰＵ９は、レーザビームＢが各ス
リットＳ１〜Ｓ４を横切るのに要した時間ｔ1 〜ｔ4
に、それぞれレーザビームＢの走査速度を乗算すること
により、レーザビームＢが各スリットＳ１〜Ｓ４を横切
るのに要した移動距離２ｗ1 〜２ｗ4 を算出する。そし
て、スリットＳ１、Ｓ４に対応する移動距離２ｗ1 と２
ｗ4 の平均値と、スリットＳ２、Ｓ３に対応する移動距
離２ｗ2 と２ｗ3 の平均値とを求め、これら平均値に基
づいて、上記数式２の連立方程式を解くことにより、レ
ーザビームＢのビーム走査方向、ビーム走査直角方向の
径ｘ、ｙを求める。
リットＳ１〜Ｓ４を横切るのに要した時間ｔ1 〜ｔ4
に、それぞれレーザビームＢの走査速度を乗算すること
により、レーザビームＢが各スリットＳ１〜Ｓ４を横切
るのに要した移動距離２ｗ1 〜２ｗ4 を算出する。そし
て、スリットＳ１、Ｓ４に対応する移動距離２ｗ1 と２
ｗ4 の平均値と、スリットＳ２、Ｓ３に対応する移動距
離２ｗ2 と２ｗ3 の平均値とを求め、これら平均値に基
づいて、上記数式２の連立方程式を解くことにより、レ
ーザビームＢのビーム走査方向、ビーム走査直角方向の
径ｘ、ｙを求める。
【００２７】この際、スリットＳ１〜Ｓ４は走査方向と
直交することなく、傾斜しているので、レーザビームが
横切る時間がその分だけ長くなる。従って、ビーム走査
速度をある程度速くしても、ビーム径を求めるための光
信号の出力期間が長くなり、ビーム走査方向に高い位置
分解能でＡ／Ｄ変換を実行することができ、正確にビー
ム径を求めることが可能となる。
直交することなく、傾斜しているので、レーザビームが
横切る時間がその分だけ長くなる。従って、ビーム走査
速度をある程度速くしても、ビーム径を求めるための光
信号の出力期間が長くなり、ビーム走査方向に高い位置
分解能でＡ／Ｄ変換を実行することができ、正確にビー
ム径を求めることが可能となる。
【００２８】なお、数式２の連立方程式を解く場合、上
記のように、各スリットＳ１〜Ｓ４の傾斜角度｜θ1
｜、｜θ2 ｜は、１／ｔａｎ｜θ1 ｜、１／ｔａｎ｜θ
2 ｜の値がそれぞれ整数となるよう設定されているの
で、演算処理が簡単になる。
記のように、各スリットＳ１〜Ｓ４の傾斜角度｜θ1
｜、｜θ2 ｜は、１／ｔａｎ｜θ1 ｜、１／ｔａｎ｜θ
2 ｜の値がそれぞれ整数となるよう設定されているの
で、演算処理が簡単になる。
【００２９】次に、作用の欄で説明したように、レーザ
ビームＢのビーム走査方向、ビーム走査直角方向の径
ｘ、ｙは、異なる角度でビーム走査方向と交差する２つ
のスリットだけでも求めることができるにもかかわら
ず、４つのスリットを採用した理由について説明する。
これは、ビーム走査方向が設定よりずれた場合に、その
ずれに基づく測定誤差を解消することにある。
ビームＢのビーム走査方向、ビーム走査直角方向の径
ｘ、ｙは、異なる角度でビーム走査方向と交差する２つ
のスリットだけでも求めることができるにもかかわら
ず、４つのスリットを採用した理由について説明する。
これは、ビーム走査方向が設定よりずれた場合に、その
ずれに基づく測定誤差を解消することにある。
【００３０】すなわち、図５に示したように、ビーム走
査方向が設定通りの場合のスリットＳ１をレーザビーム
Ｂが横切るのに要する時間をｔとする。この場合、ビー
ム走査方向が設定からθ0 度だけずれると、スリットＳ
１とビーム走査方向とのなす角は（θ−θ0 ）と小さく
なるため、ビームがスリットＳ１を横切るのに要する時
間はｔよりも長いｔ1 と長くなる。一方、ビーム走査方
向が設定からθ0 度だけずれると、スリットＳ４とビー
ム走査方向とのなす角は（θ＋θ0 ）と大きくなるた
め、ビームがスリットＳ４を横切るのに要する時間はｔ
よりも短いｔ2 となる。従って、ビームがスリットＳ１
を横切るのに要する時間ｔ1 とビームがスリットＳ４を
横切るのに要する時間ｔ2 との平均値をとれば、ビーム
走査方向が設定通りの場合のビームのスリット通過所要
時間ｔとほぼ等しくなり、ビーム走査方向が設定よりず
れた場合の測定誤差を解消することが可能となる。すな
わち、ビーム走査方向のずれ角度θ0 が小さいとき、
査方向が設定通りの場合のスリットＳ１をレーザビーム
Ｂが横切るのに要する時間をｔとする。この場合、ビー
ム走査方向が設定からθ0 度だけずれると、スリットＳ
１とビーム走査方向とのなす角は（θ−θ0 ）と小さく
なるため、ビームがスリットＳ１を横切るのに要する時
間はｔよりも長いｔ1 と長くなる。一方、ビーム走査方
向が設定からθ0 度だけずれると、スリットＳ４とビー
ム走査方向とのなす角は（θ＋θ0 ）と大きくなるた
め、ビームがスリットＳ４を横切るのに要する時間はｔ
よりも短いｔ2 となる。従って、ビームがスリットＳ１
を横切るのに要する時間ｔ1 とビームがスリットＳ４を
横切るのに要する時間ｔ2 との平均値をとれば、ビーム
走査方向が設定通りの場合のビームのスリット通過所要
時間ｔとほぼ等しくなり、ビーム走査方向が設定よりず
れた場合の測定誤差を解消することが可能となる。すな
わち、ビーム走査方向のずれ角度θ0 が小さいとき、
【００３１】
【数３】 ｔ1 ＋ｔ2 ≒２ｙ〔｛１／（θ−θ0 ）｝＋｛１／（θ＋θ0 ）｝〕 ＝４ｙθ／｛（θ−θ0 ）（θ＋θ0 ）｝ ＝４ｙ／｛θ−（θ0 2 ／θ）｝≒４ｙ／θ＝２ｔ となり、ｔ1 ＋ｔ2 の平均である（ｔ1 ＋ｔ2 ）／２
は、ｔとほぼ等しくなる。 ［第２実施例］図６は、第２実施例におけるマスクパタ
ーン形成板４を示す図であり、第２実施例では、マスク
パターンとして、光を透過する２つのナイフエッジＫＥ
１、ＫＥ２が形成されている。ナイフエッジＫＥ１の左
側のエッジＫＥ１L とナイフエッジＫＥ２の右側のエッ
ジＫＥ２R の傾斜角は等しく、向きが正負に異なってい
る。また、ナイフエッジＫＥ１の右側のエッジＫＥ１R
とナイフエッジＫＥ２の左側のエッジＫＥ２L の傾斜角
は等しく、向きが正負に異なっている。
は、ｔとほぼ等しくなる。 ［第２実施例］図６は、第２実施例におけるマスクパタ
ーン形成板４を示す図であり、第２実施例では、マスク
パターンとして、光を透過する２つのナイフエッジＫＥ
１、ＫＥ２が形成されている。ナイフエッジＫＥ１の左
側のエッジＫＥ１L とナイフエッジＫＥ２の右側のエッ
ジＫＥ２R の傾斜角は等しく、向きが正負に異なってい
る。また、ナイフエッジＫＥ１の右側のエッジＫＥ１R
とナイフエッジＫＥ２の左側のエッジＫＥ２L の傾斜角
は等しく、向きが正負に異なっている。
【００３２】このようなマスクパターンでは、フォトダ
イオード５からは、図７（ａ）に示したような光量デー
タが出力される。なお図７（ａ）中のｄ１、ｄ２、ｄ
３、ｄ４は、それぞれエッジＫＥ１L 、エッジＫＥ１
R 、エッジＫＥ２L 、エッジＫＥ２R に対応している。
イオード５からは、図７（ａ）に示したような光量デー
タが出力される。なお図７（ａ）中のｄ１、ｄ２、ｄ
３、ｄ４は、それぞれエッジＫＥ１L 、エッジＫＥ１
R 、エッジＫＥ２L 、エッジＫＥ２R に対応している。
【００３３】そこで、ＣＰＵ９は、図７（ａ）の光量デ
ータを図７（ｂ）に示したように微分し、その微分デー
タに基づいて第１実施例と同様の処理を行い、レーザビ
ームＢのビーム走査方向、およびビーム走査直角方向の
ビーム径を求める。 ［第３実施例］図８は、第３実施例におけるマスクパタ
ーン形成板４を示す図であり、第３実施例では、マスク
パターンとして、光りを遮光する２つのナイフエッジＫ
Ｅ３、ＫＥ４が形成されている。ナイフエッジＫＥ３の
左側のエッジＫＥ３L とナイフエッジＫＥ４の右側のエ
ッジＫＥ４R の傾斜角は等しく、向きが正負に異なって
いる。また、ナイフエッジＫＥ３の右側のエッジＫＥ３
R とナイフエッジＫＥ４の左側のエッジＫＥ４L の傾斜
角は等しく、向きが正負に異なっている。
ータを図７（ｂ）に示したように微分し、その微分デー
タに基づいて第１実施例と同様の処理を行い、レーザビ
ームＢのビーム走査方向、およびビーム走査直角方向の
ビーム径を求める。 ［第３実施例］図８は、第３実施例におけるマスクパタ
ーン形成板４を示す図であり、第３実施例では、マスク
パターンとして、光りを遮光する２つのナイフエッジＫ
Ｅ３、ＫＥ４が形成されている。ナイフエッジＫＥ３の
左側のエッジＫＥ３L とナイフエッジＫＥ４の右側のエ
ッジＫＥ４R の傾斜角は等しく、向きが正負に異なって
いる。また、ナイフエッジＫＥ３の右側のエッジＫＥ３
R とナイフエッジＫＥ４の左側のエッジＫＥ４L の傾斜
角は等しく、向きが正負に異なっている。
【００３４】このようなエッジパターンでは、フォトダ
イオード５からは、図９（ａ）に示したような光量デー
タが出力される。なお図９（ａ）中のｄｄ１、ｄｄ２、
ｄｄ３、ｄｄ４は、それぞれエッジＫＥ３L 、エッジＫ
Ｅ３R 、エッジＫＥ４L 、エッジＫＥ４R に対応してい
る。
イオード５からは、図９（ａ）に示したような光量デー
タが出力される。なお図９（ａ）中のｄｄ１、ｄｄ２、
ｄｄ３、ｄｄ４は、それぞれエッジＫＥ３L 、エッジＫ
Ｅ３R 、エッジＫＥ４L 、エッジＫＥ４R に対応してい
る。
【００３５】そこで、ＣＰＵ９は、図９（ａ）の光量デ
ータを図９（ｂ）に示したように微分し、その微分デー
タに基づいて第１実施例と同様の処理を行い、レーザビ
ームＢのビーム走査方向、およびビーム走査直角方向の
ビーム径を求める。
ータを図９（ｂ）に示したように微分し、その微分デー
タに基づいて第１実施例と同様の処理を行い、レーザビ
ームＢのビーム走査方向、およびビーム走査直角方向の
ビーム径を求める。
【００３６】なお、本発明は、上記の各実施例に限定さ
れることなく、たとえば、正方向に異なる角度で傾斜し
た２つのスリットを用いてもよい。また、ビーム走査速
度が不明の場合は、ビーム走査方向と直交する２つのス
リットにより、ビーム走査速度を検出するようにしても
よい。また、ビームと被走査体とが相対的に移動する装
置であればよく、ビーム自体は一方向に投光され、被走
査体の方が移動する装置にも適用できる。さらに、マス
クパターン形成体は、レーザビームが反射してレーザ光
源に戻ったり、測定者の方向に反射したりしないよう、
レーザビームの光軸に対して微小量傾けてもよい。
れることなく、たとえば、正方向に異なる角度で傾斜し
た２つのスリットを用いてもよい。また、ビーム走査速
度が不明の場合は、ビーム走査方向と直交する２つのス
リットにより、ビーム走査速度を検出するようにしても
よい。また、ビームと被走査体とが相対的に移動する装
置であればよく、ビーム自体は一方向に投光され、被走
査体の方が移動する装置にも適用できる。さらに、マス
クパターン形成体は、レーザビームが反射してレーザ光
源に戻ったり、測定者の方向に反射したりしないよう、
レーザビームの光軸に対して微小量傾けてもよい。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のビーム径
測定装置によれば、異なる角度でビーム走査方向と交差
する２つの直線状のエッジを有するマスクパターンのエ
ッジ部分を各々通過する際のビームの各移動距離を検出
してビーム走査方向、およびビーム走査直角方向のビー
ム径を測定しているので、ビームを高速に走査する場合
においてもビーム走査状態で簡単に精度良く測定でき
る。
測定装置によれば、異なる角度でビーム走査方向と交差
する２つの直線状のエッジを有するマスクパターンのエ
ッジ部分を各々通過する際のビームの各移動距離を検出
してビーム走査方向、およびビーム走査直角方向のビー
ム径を測定しているので、ビームを高速に走査する場合
においてもビーム走査状態で簡単に精度良く測定でき
る。
【図１】本発明の第１実施例によるビーム径測定装置の
構成図である。
構成図である。
【図２】マスクパターン形成板に形成されたスリットの
例を示す図である。
例を示す図である。
【図３】ビームの向きとビーム走査方向との関係を示す
図である。
図である。
【図４】図２のスリットをビームが透過した場合のフォ
トダイオードからの信号を示す図である。
トダイオードからの信号を示す図である。
【図５】２つのスリットからなる「ハ」の字形のスリッ
ト対を２対設けた理由を説明するための図である。
ト対を２対設けた理由を説明するための図である。
【図６】マスクパターン形成板に形成された光透過型の
ナイフエッジの例を示す図である。
ナイフエッジの例を示す図である。
【図７】図６のナイフエッジをビームが透過した場合の
フォトダイオードからの信号と、その処理の仕方を示す
図である。
フォトダイオードからの信号と、その処理の仕方を示す
図である。
【図８】マスクパターン形成板に形成された遮光型のナ
イフエッジの例を示す図である。
イフエッジの例を示す図である。
【図９】図８のナイフエッジでビームが遮光された場合
のフォトダイオードからの信号と、その処理の仕方を示
す図である。
のフォトダイオードからの信号と、その処理の仕方を示
す図である。
【図１０】本発明の原理を説明するための原理説明図で
ある。
ある。
１ レーザ光源 ２ ポリゴン ３ ｆθレンズ ４ マスクパターン形成板 ５ フォトダイオード ６ アンプ ７ Ａ／Ｄ変換器 ８ ＲＡＭ ９ ＣＰＵ １０ 表示器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 光晴 東京都日野市さくら町１番地 コニカ株式 会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 ビームの長軸、或は短軸の向きがビーム
走査方向とほぼ一致する楕円状または円状のビームの径
を測定するビーム径測定装置において、異なる角度θ
1 、θ2 でビーム走査方向と交差する２つの直線状のエ
ッジを有するマスクパターンが形成されてなるマスクパ
ターン形成体と、ビーム走査時に前記マスクパターン形
成体を透過した光信号に基づいてビームが前記２つのエ
ッジを通過する際のビームの各移動距離を計測し、これ
ら各移動距離に基づいてビーム走査方向、およびビーム
走査直角方向のビームの径を測定する測定手段を備えた
ことを特徴とするビーム径測定装置。 - 【請求項２】 前記２つのエッジは、ビーム走査方向と
交差する角度θ1 、θ2 が各々ｔａｎθ1 、ｔａｎθ2
の逆数が整数となるよう設定されていることを特徴とす
る請求項１に記載のビーム径測定装置。 - 【請求項３】 前記マスクパターン形成体は、ビーム走
査方向と交差する角度θ1 、θ2 の２つのエッジの他
に、ビーム走査方向と交差する角度−θ1 、−θ2 の２
つのエッジも形成されていることを特徴とする請求項１
に記載のビーム径測定装置。 - 【請求項４】 前記マスクパターンはスリットであるこ
とを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記
載のビーム径測定装置。 - 【請求項５】前記マスクパターンはナイフエッジである
ことを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に
記載のビーム径測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4179092A JPH05346311A (ja) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | ビーム径測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4179092A JPH05346311A (ja) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | ビーム径測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05346311A true JPH05346311A (ja) | 1993-12-27 |
Family
ID=16059924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4179092A Pending JPH05346311A (ja) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | ビーム径測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05346311A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0718659A1 (en) * | 1994-12-21 | 1996-06-26 | Eastman Kodak Company | Apparatus and method for measuring dimensions of scanning spot of light |
| JP2006118954A (ja) * | 2004-10-21 | 2006-05-11 | Seiko Epson Corp | ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法及び測定装置 |
-
1992
- 1992-06-12 JP JP4179092A patent/JPH05346311A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0718659A1 (en) * | 1994-12-21 | 1996-06-26 | Eastman Kodak Company | Apparatus and method for measuring dimensions of scanning spot of light |
| JP2006118954A (ja) * | 2004-10-21 | 2006-05-11 | Seiko Epson Corp | ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法及び測定装置 |
| JP4508821B2 (ja) * | 2004-10-21 | 2010-07-21 | セイコーエプソン株式会社 | ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法及び測定装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000801 |