JPH08233534A - 光点の長さと幅の即時測定装置と方法 - Google Patents

光点の長さと幅の即時測定装置と方法

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JPH08233534A
JPH08233534A JP7328670A JP32867095A JPH08233534A JP H08233534 A JPH08233534 A JP H08233534A JP 7328670 A JP7328670 A JP 7328670A JP 32867095 A JP32867095 A JP 32867095A JP H08233534 A JPH08233534 A JP H08233534A
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    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光の走査点の幅と長さを即時デジタル測定し
光点の大きさの調節制御のためのフィードバックに適合
したアナログ出力を得る装置と方法を提供する。 【解決手段】 走査点５４は、光点又は窓６０の経路に
沿って該経路と角度をなす線６２に沿って変化する位置
に、変動する幅の横断スリット５２の列が設けられた一
対のマスク５０，５８の上を移動する。スリットと窓を
通過する光のパルスが検出され、対応の信号が所定値と
比較され計数器９２，９４に案内されるデジタルパルス
を発生し、光点の幅と長さのデジタル表示１２６，１２
８を提供する。対応のアナログ信号がまたもたらされ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光の走査点を用いて
材料の表面を走査する方法と装置に関する。さらに詳細
には、本発明は走査点の大きさと形状を測定し調節する
ための特徴を含む上記の方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】走査点又は飛点を用いる走査機は、特に
連続するウエブ材料の高度の解像印刷、書類走査、バー
コード走査、及び検査に広い適用を見出した。走査点も
しくはその走査量又はその両者の大きさと形状を変更し
特定の走査状態に適用させるようにすることが時には必
要となる。これを行うため、走査機は、走査点の寸法、
特に走査方向の幅と材料の移動方向の長さとを監視し測
定しなければならない。これらの測定は、装置が走査点
の大きさを連続して調節するためフィードバックするよ
う作動している間に行われなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】静止した光点の寸法を
測定する方法と装置は容易に得られるが、光の走査点の
測定は非常に複雑でありまた不明瞭である。公知の光点
幅の測定技術は光点幅を推定するための一時的な測定に
基づいており、走査点の速度によって影響が与えられる
計算を必要としている。同様に、公知の光点長さ測定技
術は走査から走査への位置決め誤差によって複雑化され
る困難な振幅測定を必要としている。これら公知の方法
は共に測定中の手動計算又は手による介入を必要とし、
どちらの方法も走査点の大きさと寸法を調節し制御する
ための自動フィードバック技術に役立つものではない。
【０００４】本発明の目的は、光の走査点の幅と長さを
その速度と走査から走査への位置決め誤差とに関係なく
即時応答のデジタル測定をしまた光点の大きさを調節し
制御するための自動フィードバックに適合したアナログ
出力をもたらす、装置と方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は特許請求の範囲
の各請求項に記載された発明によって規定されるもので
ある。本発明の１つの実施態様は、透明なスリット又は
窓の形状がエッチングされた不透明のプレートで作られ
たマスクの背後にそれぞれが配置された一対の光検出器
を具備している。一方の検出器は走査点の長さに関する
情報を提供し、他方の検出器は走査点の幅に関する情報
を提供する。スリット又は窓の形状は、走査点からの光
が各光検出器に、走査点が他の不透明プレートを横切る
につれて所望の寸法の情報を包含する光のパルスを生み
出すように、配設される。
【０００６】光検出器は光のパルスを電気信号に変換
し、この信号は次に量子化され計数され走査点の寸法の
直接デジタル解読情報を提供する。測定された走査点寸
法に比例するアナログ信号がまた、計数された値のデジ
タル−アナログ変換によって得られ、走査点寸法の遠隔
読取りもしくは自動制御又はその両方を行うようにす
る。
【０００７】本発明の応用は、レーザープリンターと画
像デジタル化装置、書類複写機、バーコード走査機、及
び検査装置における走査点寸法の監視を含んでいる。こ
れら全ての応用において、時には、走査点の寸法を変え
もしくは制御し又はこの両方を行い、走査される材料も
しくは画像の特徴に適合するよう又は変動する走査条件
のもとで最大の解像を維持するようにする。本発明はし
たがって、走査点寸法の監視と閉ループの走査点寸法制
御との実施において広範な適用をもたらす。
【０００８】本発明の装置は光点の長さと幅の即時応答
測定に特に適している。第１のマスクが複数の透明スリ
ットを含み、各スリットは予測される最大の光点長さに
少なくとも等しいスリットの長さを有し、これらスリッ
トは予測される最大光点幅のほんの一部から少なくとも
予測される最大光点幅まで漸次増大する幅を有し、隣接
するスリットは十分に離間されて一度に１つのスリット
以上の照射を最小にするようになっている。第２のマス
クが、予測される最大の光点長さの一部の長さと光の測
定可能なパルスを伝達する窓を得るのに十分な幅とを有
する複数の透明な窓を含み、これらの窓が１つの直線に
沿って位置し、隣接する窓は１度に１つの窓より大きい
照射を最小にするのに十分なように離間されている。フ
レーム又は同様の部材が光点とマスクとの間の相対運動
の経路を横切って第１及び第２のマスクを支持し、スリ
ットが前記経路と経路とある角度をなして配された窓の
線とを横切るようにし、それにより前記経路を横切っ
て、予想される光点長さの一部の中心から中心までの窓
間隔を得るようにしている。
【０００９】少なくとも１つの光検出器が設けられ、ス
リットを通過する光のパルスを検出し振幅が光のパルス
の動力に比例する第１の信号を発しまた窓を通過する光
のパルスを検出し振幅が光のパルスの放射照度に比例す
る第２の信号を発するようにする。第１の比較装置が、
各第１の信号の振幅が所定の値を超えたかどうかを決定
し第１のデジタルパルス信号を発しまた第１の計数器が
第１のデジタルパルス信号を光点幅の測定量として数え
る。第２の比較装置が各第２の信号の振幅が所定値を超
えたかどうかを決定し第２のデジタルパルス信号を発し
また第２の計数器が第２のデジタルパルス信号を光点長
さの測定量として数える。上記のような単一装置におけ
る幅と長さの測定と異なり、別々の装置を各寸法の測定
のために設けることができる。
【００１０】光点が走査されマスクが静止され、又は光
点が静止されマスクが動くことができる。動くマスクは
並進し又は回転することができる。スリットの幅は予想
される最大光点幅の２倍半まで増大させることができ
る。隣接スリットの間の間隔は予測される最大光点幅の
少なくとも４倍とされる。窓間の間隔は予測される最大
光点幅の少なくとも５倍とされる。窓の幅は予想される
最大光点幅とほぼ同じとされる。この装置は光点により
走査されるウエブを移送する手段に包含され、また光点
をマスクに反射させる手段が設けられ、この反射させる
手段はウエブとマスクから等距離にある。レンズと拡散
器が各マスクと光検出器との間に設けられる。
【００１１】本発明の方法の１つの実施態様は、複数の
透明なスリットを有する第１のマスクを設ける段階であ
って、各スリットが予想される最大光点長さと少なくと
も等しいスリットの長さを有し、これらスリットが予想
される最大光点幅の一部分から少なくとも予想される最
大光点幅まで漸次増大する幅を有し、隣接するスリット
が１度に１つのスリットより大きい照射を最小にするの
に十分に離間されている段階と、予想される最大光点長
さの一部分の長さと光の測定可能なパルスを伝達するた
めの窓を得るのに十分な幅とを有する複数の透明な窓を
有する第２のマスクを設ける段階であって、前記窓が１
つの直線に沿って配置されまた隣接する窓が１度に１つ
の窓より大きい照射を最小にするのに十分に離間されて
いる段階と、第１及び第２のマスクを光点の運動経路を
横切って支持し、スリットが前記経路を横切り前記窓の
線が前記経路に対し角度をもって配されるようにし、予
測される光点長さの一部分の中心から中心までの窓間隔
が前記経路を横切って得られるようにする段階と、光点
とスリット及び窓との間の相対運動を得る段階と、スリ
ットを通過する光のパルスを検出し振幅が光のパルスの
動力に比例する第１の信号を発する段階と、各第１の信
号の振幅が所定値を超えたかどうかを決定し第１のデジ
タルパルス信号を発する段階と、第１のデジタルパルス
信号を光点幅の測定量として計数する段階と、窓を通過
する光のパルスを検出し振幅が光のパルスの放射照度に
比例する第２の信号を発する段階と、各第２の信号の振
幅が所定値を超えたかどうかを決定し第２のデジタルパ
ルス信号を発する段階と、第２のデジタルパルス信号を
光点長さの測定量として計数する段階とを含んでいる。
単一の方法において幅と長さを測定するのではなく、別
々の方法を各寸法の測定のために提供することができ
る。
【００１２】本発明は様々な利点をもたらす。空間的な
一時的でない表示が光点の大きさの測定に用いられる。
これは光点速度を測定し精密なタイミング較正を維持す
る必要をなくする。デジタル出力とアナログ出力とは共
に光点の大きさの読取りとフィードバック制御のために
利用可能である。走査点は関連装置の作動中見本とさ
れ、光点の大きさの即時応答制御ができるようにしまた
装置が故障の場合に警報を発する。光点の大きさはそれ
ぞれの走査ごとに測定され多角形走査ミラーの各面に対
する光点の大きさの即時応答評価ができるようにする。
自動利得制御装置が容易に組込まれ光点動力強さの走査
における変動に対し他の方法によって必要とされる調節
をなくするようにする。光点の幅の測定も長さの測定も
材料の運動方向の誤差又は光点速度の変動を生じる走査
ビームによる影響を受けない。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の上記のまたその他の目
的、特徴及び利点は添付図面に示される本発明の好適な
実施態様についての以下のさらに詳細な記載から明らか
となるであろう。
【００１４】以下は本発明の好適な実施態様の詳細な記
載であり、各図において同一参照番号が構造の同一要素
を示す図面が参照される。
【００１５】図１は本発明に組合せて用いるのに適した
一般型のウエブ輸送装置を示す。被駆動又は遊動とする
ことのできるローラ１０がウエブ１２を通常の方法で移
送する。公知のレーザー走査機１４が動いているウエブ
の幅を横切って繰返しさっと照らす光の走査ビーム１６
を発生する。ディスプレイ（表示装置）１８が走査機の
出力を見るために設けられる。このような走査機の典型
的な適用例において、ビーム１６の走査の各端部に、ビ
ームがウエブ１２の無関係の縁部分又は下側ローラ１０
の部分を走査する中立帯２０，２２がある。これらの中
立帯はしたがって走査ビームを抽出試験し測定するのに
便利な機会を提供する。したがって、本発明の装置の一
対２４，２６が走査機１４の反対側端部に取付けられ走
査点の幅と長さをそれぞれ測定する。当業者ならば装置
２４，２６が本発明から外れることなく組合され走査機
の一端に又はビーム１６の走査部に沿って任意の所望の
位置に置くことのできることを理解するであろう。
【００１６】装置２４，２６の詳細は図２と８に示され
ている。フレーム部材２８が走査機１４の各端部に取付
けられブラケット板３０のための取付け具を提供する。
ガセット板３２が装置２４，２６のブラケット板３０と
頂板３４との間に延びている。一対の側板３６，３８と
一対の後板４０が頂板３４から側板３６，３８を越えて
延びる底板４２へと下方に向って延びている。底板４２
の露出端部に平らな第１の表面ミラー４６を支持するた
め取付けブロック４４が設けられる。図２に見られるよ
うに、ミラー４６はミラー４６の反射面から装置２４，
２６への入口のマスクまでの距離が反射面からウエブ１
２までの距離と同じとなるように位置している。これは
装置２４，２６がウエブ１２上にある時に光点の寸法を
測定するのを保証する。装置２４，２６は、ビーム１６
によって走査され一方が幅の測定に他方が長さの測定に
用いられる一対の不透明のマスク又はプレートを除き、
本質的に同じである。
【００１７】光点幅の測定は、走査点を横切る動力の分
配、光点の全体の大きさと形状、及び公知の寸法のスリ
ットを通過することのできる光点の動力の量の関係に基
づいている。当業者ならば本発明の装置と方法が何ら特
定の光点動力分布又は幾何学形状に限定されないことを
理解するであろう。ミラー４６の反対側で、前板４８が
底板４２上に位置し、４．０密度のクロムで被覆された
ガラス板のような不透明板又は円板からなる幅測定マス
ク又は開口板５０を支持するようにしている。マスク５
０はさきに説明したようにミラー４６からウエブ１２と
同じ距離で間隔が置かれている。図５に見られるよう
に、クロム被覆にわたって一連のスリット５２1 …５２
n がエッチングされ（刻み込まれ）ている。これらスリ
ットは好ましくは真直ぐであり幅方向と幅Ｗを有する走
査点５４の走査方向とに本質的に直角に配置されてい
る。しかし、特に円い又はほぼ円い走査点にとっては、
これら走査点は図示しない、走査方向に対しある角度で
設置することができる。幅Ｗは走査点の横方向の動力分
布によって画定される。図３，４及び８に見られるよう
に、他の不透明マスク５０が、個々のスリットを通過す
る全ての光を集める光検出器５６Ｗの前方に位置してい
る。
【００１８】走査方向に見て、各スリットはその隣接ス
リットよりも幅Ｗが漸次狭くなり、それにより走査点に
よって順次照射される多様のスリット幅がもたらされる
ようにする。最初の幅のスリット６４の目的は以下に説
明される。走査方向を横切って見て、スリットの長さＬ
は、測定される走査点５４の予測される長さｌと少なく
とも等しい長さ好ましくはこれより大きい長さとされ
る。この結果、ビーム１６の動力はいずれも、各スリッ
トを照射する点の長さに沿って消失されることがなくな
る。スリットの幅Ｗは０．５倍から少なくとも最大の予
測される光点幅Ｗにわたるよう、好ましくは予測される
光点幅Ｗの２．５倍となるよう選択される。隣接スリッ
トの縁の間の間隔Ｓはまた重要であり、そして走査点５
４が何時でも１つの測定スリットよりも多くのスリット
を照射しないようにするのに十分なように選択される。
最大幅の測定スリット５２1 の少なくとも４倍のスリッ
ト間隔が良好な性能をもたらした。スリット間の間隔は
均一である必要はない。
【００１９】走査点が一連のスリットを最大幅から最小
幅へと横切るにつれて、漸次小さくなる走査点幅の動力
は各スリットを通過できるようになる。当業者であれ
ば、走査は最も狭いスリットから最も広いスリットへと
続けられ、またこれらスリットが本発明の範囲から外れ
ることなく走査方向に沿って無作為に配することができ
ることを理解するであろう。したがって、減少した動力
の光のパルスと知覚された明るさとはマスク５０を通過
して光検出器５６Ｗに達する。光検出器はこれら光の減
少したパルスを振幅がスリットを通過する光点の動力の
量に比例する電気信号に変換する。図８について詳細に
述べられるように、振幅が光点を横切る動力分布と光点
の幅とスリットの幅との間の関係によって規定される所
定値を超える全ての信号が比較器の回路によってデジタ
ルパルスに変換される。このデジタルパルスは次に、最
大幅のスリット５２1 の幅寸法を表わす計数より大きな
値の計数に予め設定された下降計数器回路へと通過され
る。光が走査点の幅より広い各スリット５２を通過する
につれて、比較器回路からのパルスは計数器の減少を示
す。したがって、この計数はパルスが所定の比較値に丁
度合致する最大のスリット幅を表わす値で停止する。
【００２０】この手順はそれぞれの走査ごとに繰返さ
れ、そのため読取り用の最終計数値を保持し次の減少サ
イクルのため計数器を予め調整する測定とは別の信号
を、発生する必要がある。光点幅の正確な表示である蓄
積されたデジタル値はデジタル−アナログ変換器と低域
フィルターとに通される。これらは光点幅寸法のフィー
ドバック制御もしくは遠隔読取り又はその両方のため、
全ての光点幅読取りの移動平均値を表示するアナログ信
号を提供する。
【００２１】光点長さの測定は上記の光点幅の測定と同
様であるが、代わりに、光点長さの放射照度と光点の動
力分布でなく大きさとの間の関係に基づいている。長さ
を測定する装置において、前板４８は長さ測定開口板又
はマスク５８を支持する。図６と７に見られるように、
マスク５８はマスクの面を横切り対角線に沿って均一に
間隔がおかれている一連の正方形又は矩形の窓６０1 …
６０n が設けられた不透明板からなっている。他の窓の
幾何学的形状もまた用いることができる。対角線６２は
光点５４の走査の方向に角度ａで配置されている。窓６
０1 …６０n は走査方向に本質的に直角に示されている
が、当業者であれば、窓は本発明の範囲から外れること
なく走査方向に対しある角度で配することができること
を理解するであろう。窓間の幅方向の中心から中心まで
の間隔Ｓw は測定される光点の予測される幅Ｗによって
決まり、１度に１つの窓より多い窓の照射を最小にする
のに十分なように選択される。
【００２２】最大の予測される幅の少なくとも５倍の間
隔が良好な性能をもたらす。窓の幅Ｗ′は光点の測定可
能なパルスを伝達する窓を得るのに十分なように選択さ
れる。名目上の光点幅Ｗとほぼ同じ幅が良好の性能をも
たらした。光点の長さ方向の窓の間の中心から中心まで
間隔ＳL は所望の測定解像度によって決定される。窓の
高さＨは窓の中心から中心までの間隔ＳL と同じ大きさ
とすることができるが、好ましくは最小の予測される光
点長さｌの０．１を超えないのが好ましい。最大の予測
される光点長さｌと窓の間の中心から中心までの間隔Ｓ
w とは窓が設けられる角度αを決定する。
【００２３】走査点５４がマスク５８を横切るにつれて
窓６０1 …６０n は順次照射され、より多い窓が走査中
短い光点よりも長い光点により照射され１つの窓からの
光の各パルスは光点長さに沿う減少する距離を表わす。
窓が順次照射されるにつれて、一連の光パルスが発生さ
れ、その放射照度（及び感知された輝度）が光点の長さ
方向に沿う放射照度の分布と共に変化する。マスク５８
の背後に配設され窓を通過する全ての光を集める光検出
器５６Ｌが光パルスを振幅が光パルスの放射照度に比例
する電気パルスに変換する。図８について詳細に述べら
れるように、振幅が光点長さの放射照度分布と光点の大
きさとの間の関係に基づく所定値を超えるいかなるパル
スも比較器回路によりデジタルパルスに変換され、そし
てゼロから始まり光点により照射された長さの増加の全
数を蓄積するアップカウンター回路上に通される。
【００２４】走査工程の反復特性は表示用のレジスター
における最後の計数を維持しついでそれぞれの新しい走
査の前に計数器をセットし直すことを必要とする。各走
査後にレジスターに残っているデジタル値は光点長さの
正確な測定であり、そしてデジタル−アナログ変換器と
遠隔読取りもしくは光点長さのアナログフィードバック
制御又はその両方のための低域フィルターとに通され
る。
【００２５】光点の大きさ測定器が、両方向にガウス放
射照度の形を有する０．１×２．０mmの長さと幅を測定
するよう構成された。図２から５に示されるように、マ
スク５０がウエブ１２と同じ平面上に、又はミラー４６
からの部分反射又は全反射により、同じ距離だけ離れた
他の平面上に効果的に位置している。この好適な実施態
様では、このプレート（マスク）は不透明の背面被覆を
介してエッチングされた透明なスリット５２からなって
いる。これらスリットは０．０８mmの幅のスリット５２
n から０．２５mmの幅のスリット５２1 まで０．０１mm
ずつ増加している。１．０mmの間隔が隣接するスリット
の縁の間に設けられる。１８個のスリットが３５から４
０mmの範囲の直径を有する円形マスク上に配設され、こ
れらのスリットは１０mmの長さとなっている。スリット
は幅が増加する順序で示されているが、さきに示したよ
うに本発明にとってはこの順序が必要とは限らない。さ
らに１．２５mmの幅の付加的なスリット６４が設けら
れ、幅測定光検出器５６Ｗ、光電子増倍管の自動利得制
御のための信号を提供するようにしている。幅測定の原
理は光検出器がスリットを通って現われる動力を走査点
に包含される全動力に比較することを必要とする。この
全動力信号は、予測される光点幅の１０倍より広くする
ことのできるスリット６４により又はガウス走査点とは
異なることが必要とされるように、もたらされる。
【００２６】図２から４と６及び７に示されるように、
マスク５８は走査ビーム状のマスク５０に配設される。
３５個の窓６０1 …６０n は予測される光点５４とほぼ
同じ幅Ｗ′であり、１．０mmの中心から中心までの距離
（Ｓw ）離間され０．２mmの長さ測定解像度をもたらす
よう配置されまた大きさとされる。窓は３５から４０mm
の範囲の直径を有する円形マスクの中心線に対する対角
線６２に沿って配置される。前板４８におけるマスク５
８の正しい位置決めは、直径方向に配置された切込み６
３を設け図示しない前板の対応構造に係合することによ
り保証される。対角線の角度αＨは開口の高さ（測定解
像度）と間隔Ｓw とによって決定される。この実施態様
では、角度αは１１．３°である。開口の高さＨを減少
し０．２mmの中心から中心までの垂直方向の間隔ＳL を
保つことが可能であるが、これは性能を向上させるもの
ではない。
【００２７】図３と４に示されるように、ホトダイオー
ド６６がまた前板４８上の所定位置に支持され走査の開
始時にビーム１６からの光を受けるようにする。マスク
５０又は５８の直ぐ後側に、平らな表面がマスクに直接
接触する平らな凸面レンズ６８が取付けられる。レンズ
６８はマスクの回折作用を修正するのを助ける。レンズ
６８を通過する光は、光検出器５６の全作用面への光を
拡散しそれにより不均一性を減少させる作用をする拡散
ディスク７０につき当たる。通常の磁気シールド７２が
検出器の周りに配されるが、このシールドの半分だけが
図示を容易にするため示されている。横断プレート７４
が光検出器５６と動力源７６とを支持する。マスク５
０，５８いずれかの側にホトダイオード６６を位置させ
るため、開口プラグ７８がホトダイオードのための反対
側の取付け位置に挿入される。回路板８０、ターミナル
ストリップ８２及びコネクター８４，８６が装置２４，
２６の構成要素を完備する。
【００２８】図８はマスク５０，５８の走査時に発生さ
れる信号を処理する回路のブロックダイヤグラムであ
る。図示された回路は、幅と長さとが単一のホトダイオ
ード６６と２つの光検出器５６Ｗと５６Ｌを有する一体
の装置を用いて検出される実施態様のためのものである
が、当業者であれば、幅と長さの測定はここに記載され
る型の一対のホトダイオード回路を単に設けることによ
り図１に示すようにウエブの両側に設置するよう容易に
分離することができる。この走査開始ホトダイオード６
６は走査されるとき電流のパルスを発生し、このパルス
はトランスインピーダンス増幅器８８により電圧のパル
スに変換される。増幅器の出力は量子化装置９０に供給
され、量子化装置９０は、（１）幅及び長さ増加レジス
ター９６，９８における幅及び長さ増加計数器９２，９
４のデータを保持し、（２）値２７の幅増加計数器を負
荷し、（３）長さ増加計数器をゼロにセットし直す、論
理レベルのパルスを供給する。
【００２９】走査が進行するにつれて、光点５４は幅開
口板５０を横切る。光点がスリット５２1 …５２n の列
を横切るときに生じた光パルスは光電子増倍管５６Ｗに
よって、各スリットを通過する動力に比例する電流パル
スに変換される。最も幅の広い１．２５mmのスリット６
４は光点の全動力から得られる最高の電流パルスを発生
する。トランスインピーダンス増幅器１００がこれらの
電流パルスを電流パルスに比例する電圧パルスに変換し
これを量子化装置１０２とピーク検出器１０４とに供給
する。ピーク検出器は出力の最高電圧パルスの振幅を保
持しこの信号を自動利得制御回路として基準電圧源１０
８に接続された差増幅器１０６に供給する。直流−直流
変換器１１０と協同して作動し変動高電圧を光検出器５
６Ｗに提供することにより、自動利得制御回路が最高パ
ルス電圧を、量子化装置１０２の中に走査点の広い範囲
の入力動力の強さを超えて所定の強さ（この実施態様で
は１．０ボルト）に維持する。この特徴構造は測定が走
査点の動力の変動に影響されないようにする利点を有し
ている。
【００３０】量子化装置１０２は電圧パルスの振幅を、
走査点の幅と光点の動力分布（この場合ガウス放射照度
の形状の）と開口板におけるスリットの公知の幅との間
の関係に基づく所定の電圧に比較する。この実施態様で
は、走査点の半分の動力が存在する光点幅を測定するこ
とが必要とされ、そのため比較電圧は０．５ボルトに選
択され、又は走査点の全動力により発生されたピーク電
圧の半分に選択される。他の幅の規格のための比較電圧
は“正常分布のもとの領域”と“正常分布の縦座標”の
統計値に関する普通のテキストで得られる表を参照する
ことによりこの実施態様のために容易に決定することが
できる。量子化装置１０２への電圧パルスの振幅が０．
５ボルトを超えたならば、論理レベルのパルスが、幅増
加計数器９２をその最初の前もって設定された値２７か
ら減少させる量子化装置出力で発生される。これは何時
も１．２５mmのスリット６４にとっての場合となるが、
その理由はこのスリットが常に予測される光点の大きさ
よりも大きく計数器がその前もって設定された値２７か
ら２６に減少する結果となるからである。走査を続け光
点の幅を０．１mmと想定することにより、０．２５mmか
ら０．１１mmに減少するスリットの幅は計数器を２５，
２４，２３…１３，１２及び１１を経てさらに減少させ
るのに十分な振幅の電気パルスを生じるようになる。計
数器に残っている値１０はしたがって光点幅寸法の２つ
の最も重要な数値をミクロンで表示する。
【００３１】走査は、走査点により照射される各窓６０
1 …６０n が光点長さ０．２mmに等しい光検出器５６Ｌ
上の光の短いパルスを生じるマスク５８へと進行する。
これらの光パルスは光検出器により電流パルスに変換さ
れ、それからトランスインピーダンス増幅器１１２によ
り光パルスの放射照度に比例する電圧パルスに変換され
る。幅測定の場合におけるように、ピーク検出器１１
４、差増幅器１１６、基準電圧源１１８及び直流−直流
変換器１２０が光検出器５６Ｌの自動利得制御のために
用いられ走査点における動力の変化に関係なく量子化装
置１２２での正確な振幅の比較を保証する。
【００３２】量子化装置１２２はトランスインピーダン
ス増幅器１１２（１．０ボルトに制御されるピーク振
幅）からのパルスを走査点長さの放射照度形状と光点幅
との間の関係によって決定される電圧と比較する。例え
ば、走査点の全動力の５０％が存在する光点幅を測定す
ることが必要とされる。光点長さの放射照度の動力でな
い形状が開口によって見本として抽出され、“正常分布
のもとの領域”と“正常分布の縦軸座標”とのための曲
線の検査が、正常分布のもとの電力の１／２が±０．６
８シグマの間に位置し、±０．６８シグマの相対放射照
度（縦座標軸）が０．８であることを示す。量子化装置
１２２はしたがってトランスインピーダンス増幅器１１
２からのパルスを０．８ボルトと比較するよう調節され
る。この値を超える入口パルスは全て各入力パルスのた
めの２つのパルスを発生するパルス倍増装置１２４を作
動させる。パルス倍増装置は、開口板の各測定窓が０．
２mmの光点長さに対応するので長さ増加計数器９４を各
量子化装置パルスに対し２だけ増加させる。光点長さを
０．２mmと想定することにより、走査点により照射され
る１０個の窓６０1 …６０n は走査点により順次横断さ
れるにつれて量子化装置比較値を超えるパルスを発する
ようになる。これらの１０個のパルスはパルス倍増器１
２４から長さ増加計数器９４への２０個のパルスとな
り、長さ増加計数器を２０に上げることになる。
【００３３】幅計数器９２における１０と長さ計数器９
４における２０との値は走査点がホトダイオード６６を
横切る時次の走査開始時に幅及び長さ測定レジスター９
６，９８の中に保持される。レジスターに蓄積される
と、計数器からの値がデジタル表示器１２６，１２８上
に表示される。表示器１２６は３個の数字を示し、表示
器１２８は４個の数字を示す。同時に、これらの値はデ
ジタル−アナログ変換器１３０，１３２によりアナログ
値に変換される。スリット幅の間の増加は０．０１mm
（１０ミクロン）であることが知られているが計数器は
１ミクロンの単位で減少するので、表示器１２６はレジ
スターにおける値の１０倍、又は０．１mm（１００ミク
ロン）を読取るように目盛られる。同様に、長さの増加
は１００ミクロンのオーダーであり、そのため長さ表示
器１２８は長さレジスター値の１００倍又は２．０mm
（２０００ミクロン）を読取るように目盛られる。この
目盛りは最後の表示数字を０と読取るように配線し表示
された小数点を正しく位置させることにより、簡単に達
成される。デジタル−アナログ変換器１３０，１３２が
レジスター９６，９８からの各幅と長さの値を受け取り
これらの値を光点の幅又は長さのミクロン当り１０ミリ
ボルトに目盛りされたアナログ電圧に変換する。このア
ナログ出力は次に低域フィルター１３４，１３６を通し
て案内されアナログ出力における不規則性又は迅速の変
換を取除くようにする。フィルター１３０，１３２から
の信号は多くの走査にわたって測定された値の移動平均
からなる平滑化されたフィードバック制御信号として用
いられる。
【００３４】最後に、ミスパルス検出器１３８が設けら
れホトダイオード６６からの走査パルスの始点の存在を
監視する。走査が何らかの理由で停止され又は光点源が
消えたならば、自動利得制御回路が、１ボルトのピーク
信号が量子化装置出力部に到達するまで光検出器５６
Ｗ，５６Ｌの利得を増加させようとする。これは自動利
得制御回路の飽和と利得制御の損失とをもたらす。走査
点の存在しない間これをなくするため、ミスパルス検出
器１３８がある時間的な間隔をもたらし、この時間の間
少なくとも１つのパルスが生じなければならないように
し、又は自動利得制御基準電圧（ＶａｇｃｗとＶａｇｃ
ｌ）がスイッチ１４０，１４２を閉じ接地させることに
より０に固定され光検出器と自動利得制御回路とを効果
的にスイッチを切るようにする。この条件は走査パルス
のもう１つの開始がミスパルス検出器を再び発動させ正
常の操作を再び始めるまで続けられる。
【００３５】本発明は特に走査点の幅と長さを測定する
のに適しているが、静止した光点の寸法もまた測定され
る。図９は静止した光点５４ｆの寸法がリニアアクチュ
エータ１４６によって駆動される並進マスク１４４を用
いて測定される他の実施態様を示している。マスク１４
４は光点を通って動かされるが、作動様式は前に記載さ
れたのと同じである。図１０は回転マスク１４８がモー
ター１５０により駆動されるさらに他の実施態様を示
す。この２つの実施態様において、ホトダイオード６６
の作用はアクチュエータ上の適当な位置表示器又はエン
コーダーによって取替えられる。単一の光検出器５６だ
けが必要である。
【００３６】
【発明の効果】本発明はしたがって、光点の大きさの監
視と閉ループ光点の大きさの制御との実施に広い適用を
もたらすものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザー走査機と本発明の走査点の大きさの測
定装置とを含むウエブ移送装置の概略正面図である。
【図２】図１の２−２線に沿った図である。
【図３】本発明の装置の分解斜面図である。
【図４】頂板を取外した図３の装置の頂面図である。
【図５】本発明の幅測定マスクの平面図である。
【図６】本発明の長さ測定マスクの平面図である。
【図７】図６の７で示す部分の拡大図である。
【図８】本発明の走査点寸法を測定し表示するための回
路の概略図である。
【図９】静止している光点を測定する並進マスクを有す
る本発明の他の実施態様の概略図である。
【図１０】静止している光点を測定する回転マスクを有
する本発明のさらに他の実施態様の概略図である。
【符号の説明】
１０…ローラー １２…ウエブ １４…レーザー走査機 １６…光の走査ビーム １８…走査機出力用表示器 ２４，２６…光点測定装置 ２８…フレーム部材 ３０…ブラケット板 ３４…頂板 ４４…取付けブロック ４６…ミラー ５０…幅測定開口板（マスク） ５２1 ，〜５２n …スリット ５４…走査点 ５４ｆ…静止光点 ５６，５６Ｗ，５６Ｌ…光検出器 Ｌ…スリット長さ ｌ…光点長さ Ｗ…スリット幅 Ｓ…スリット間隔 ５８…長さ測定開口板 ６０1 〜６０n …窓 ６２…対角線 Ｓw …隣接窓間中心間隔 Ｗ′…窓の幅 ＳL …隣接窓間中心間隔 Ｈ…窓高さ ６６…ホトダイオード ６８…平面−凸面レンズ ７０…拡散器 ７６…電源（動力源） ８０…回路板 ８４，８６…コネクター ８８，１００…トランスインピーダンス増幅器 ９０，１０２，１２２…量子化装置 ９２…幅増加計数器 ９４…長さ増加計数器 ９６…幅増加レジスター ９８…長さ増加レジスター １０４…ピーク検出器 １０６…差増幅器 １０８…自動利得制御回路 １２０…直流−直流変換器 １２４…パルス倍増器 １２６，１２８…デジタル表示器 １３０，１３２…デジタル−アナログ変換器 １３４，１３６…低域フィルター １３８…ミスパルス検出器 １４０，１４２…スイッチ １４４…並進マスク １４６…ライナーアクチュエータ １４８…回転マスク １５０…モーター

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光点の長さと幅を即時測定する装置であ
    って、 複数の透明なスリットを有する第１のマスクであって、
    各スリットが少なくとも予測される最大の光点長さと同
    じ長さのスリット長さを有し、これらスリットが予測さ
    れる最大の光点幅の一部分から少なくとも予測される最
    大の光点幅まで漸次増大する幅を有し、隣接スリットが
    １度に１つより多いスリットの照射を最小にするのに十
    分な間隔をおいて配されている、第１のマスクと、 予測される最大の光点長さの一部分の長さと光の測定可
    能パルスを伝達する窓を得るのに十分な幅とを有する複
    数の透明窓を有する第２のマスクであって、前記窓が１
    つの線に沿って配置され隣接窓が１度に１つより多い窓
    の照射を最小にするのに十分な間隔をおいて配されてい
    る、第２のマスクと、 光点とマスクとの間の相対運動の経路を横切って第１及
    び第２のマスクを支持する部材であって、前記経路と前
    記窓の線とを横切るスリットが前記経路と角度をなして
    配設され、前記経路を横切って、予測される光点長さの
    一部分の中心から中心までの窓間隔が得られるようにし
    ている部材と、 スリットを通過する光のパルスを検出し振幅が光のパル
    スの力に比例する第１の信号を発しまた窓を通過する光
    のパルスを検出し振幅が光のパルスの放射照度に比例す
    る第２の信号を発する、少なくとも１つの光検出器と、 各第１の信号の振幅が所定値を超えたかどうかを決定し
    第１のデジタルパルス信号を発する第１の比較器と、 第１のデジタルパルス信号を光点幅の測定量として計数
    する第１の計数器と、 各第２の信号の振幅が所定値を超えたかどうかを決定し
    第２のデジタルパルス信号を発する第２の比較器と、 第２のデジタルパルス信号を光点長さの測定量として計
    数する第２の計数器、 とを具備している光点の長さと幅の即時測定装置。
  2. 【請求項２】 光点の幅の即時測定装置であって、 複数の透明なスリットを有するマスクであって、各スリ
    ットが予測される最大の光点長さと少なくとも同じのス
    リットの長さを有し、これらスリットが予測される光点
    幅の一部分から少なくとも予測される最大の光点幅まで
    漸次増加する幅を有し、隣接スリットが１度に１つより
    多いスリットの照射を最小にするのに十分な間隔をおい
    て配されている、マスクと、 マスクを光点とマスクとの間の相対運動の経路を横切っ
    て支持しスリットが前記経路を横切るようにしている部
    材と、 スリットを通過する光のパルスを検出し振幅が光のパル
    スの力に比例する信号を発する光検出器と、 各信号の振幅が所定値を超えたかどうかを決定しデジタ
    ルパルス信号を発する比較器と、 デジタルパルス信号を光点幅の測定量として計数する計
    数器、 とを具備している光点の幅の即時測定装置。
  3. 【請求項３】 光点の長さの即時測定装置であって、 予測される最大の光点長さの一部分の長さと光の測定可
    能なパルスを伝達する窓を得るのに十分な幅とを有する
    複数の透明窓を有しているマスクであって、前記窓が１
    つの線に沿って配置され隣接窓が１度に１つより多い窓
    の照射を最小にするのに十分な間隔をおいて配されてい
    る、マスクと、 マスクを光点とマスクとの間の相対運動の経路を横切っ
    て支持する部材であって、前記窓の線が前記経路と角度
    をなして配され前記経路を横切って予測される光点長さ
    の一部分の中心から中心までの窓間隔が得られるように
    している、部材と、 窓を通過する光のパルスを検出し振幅が光のパルスの放
    射照度に比例する信号を発する光検出器と、 各信号の振幅が所定値を超えたかどうかを決定しデジタ
    ルパルス信号を発する比較器と、 デジタルパルス信号を光点長さの測定量として計数する
    計数器、 とを具備している光点の長さの即時測定装置。
  4. 【請求項４】 光点の長さと幅を即時に測定する方法で
    あって、 複数の透明スリットを有する第１のマスクを設ける段階
    であって、各スリットが予測される最大の光点長さと少
    なくとも等しいスリットの長さを有し、これらスリット
    が予測される最大の光点幅の一部分から少なくとも予測
    される最大の光点幅まで漸次増加する幅を有し、隣接す
    るスリットが１度に１つより多いスリットの照射を最小
    にするのに十分な間隔をおいて配されている、第１のマ
    スクを設ける段階と、 予測される最大の光点長さの一部分の長さと光の測定可
    能なパルスを伝達する１つの窓を得るのに十分な幅とを
    有する複数の透明な窓を有する第２のマスクを設ける段
    階であって、前記窓が１つの線に沿って配置され、隣接
    する窓が１度に１つより多い窓の照射を最小にするのに
    十分な間隔をおいて配されている、第２のマスクを設け
    る段階と、 光点の運動の経路を横切って第１及び第２のマスクを支
    持する段階であって、スリットが前記経路と前記窓の線
    とを横切るスリットが前記経路と角度をなして配され、
    前記経路を横切って予測される光点長さの一部分の中心
    から中心までの窓間隔が得られるようにしている、第１
    及び第２のマスクを支持する段階と、 スリットと窓とを横切って光点を走査する段階と、 スリットを通過する光のパルスを検出し振幅が光のパル
    スの力に比例する第１の信号を発する段階と、 各第１の信号の振幅が所定値を超えたかどうかを決定し
    第１のデジタルパルス信号を発する段階と、 第１のデジタルパルス信号を光点幅の測定量として計数
    する段階と、 窓を通過する光のパルスを検出し振幅が光のパルスの放
    射照度に比例する第２の信号を発する段階と、 各第２の信号が所定値を超えたかどうかを決定し第２の
    デジタルパルス信号を発する段階と、 第２のデジタルパルス信号を光点長さの測定量として計
    数する段階、 とを含んでいる光点の長さと幅とを即時に測定する方
    法。
  5. 【請求項５】 光点の幅を即時に測定する方法であっ
    て、 複数の透明スリットを有するマスクを設ける段階であっ
    て、各スリットが予測される最大の光点長さと少なくと
    も同じのスリット長さを有し、前記スリットが予測され
    る最大の光点幅の一部分から少なくとも予測される最大
    の光点幅まで漸次増加する幅を有し、隣接するスリット
    が１度に１つより多いスリットの照射を最小にするのに
    十分な間隔をおいて配されている、マスクを設ける段階
    と、 マスクを光点とマスクとの間の相対運動の経路を横切っ
    て支持しスリットが前記経路を横切るようにする段階
    と、 スリットを通過する光のパルスを検出し振幅が光のパル
    スの力に比例する信号を発する段階と、 各信号が所定値を超えたかどうかを決定しデジタルパル
    ス信号を発する段階と、 デジタルパルス信号を光点幅の測定量として計数する段
    階、 とを含んでいる光点の幅の即時測定方法。
  6. 【請求項６】 光点の長さを即時に測定する方法であっ
    て、 予測される最大の光点長さの一部分の長さと光の測定可
    能なパルスを伝達する１つの窓を得るのに十分な幅とを
    有する複数の透明な窓を有するマスクを設ける段階であ
    って、前記窓が１つの線に沿って配置され隣接する窓が
    １度に１つより多い窓の照射を最小にするのに十分な間
    隔をおいて配されている、マスクを設ける段階と、 マスクを光点とマスクとの間の相対運動の経路を横切っ
    て支持する段階であって、前記窓の線が前記経路と角度
    をなして配され前記経路を横切って予測される光点長さ
    の一部分の中心から中心までの窓間隔が得られるように
    する、マスクを支持する段階と、 窓を通過する光のパルスを検出し振幅が光のパルスの放
    射照度に比例する信号を発する段階と、 各信号が所定値を超えたかどうかを決定しデジタルパル
    ス信号を発する段階と、 デジタルパルス信号を光点長さとして計数する段階とを
    含んでいる光点の長さの即時測定方法。
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