JPH11149052A - 走査装置 - Google Patents

走査装置

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JPH11149052A
JPH11149052A JP31489497A JP31489497A JPH11149052A JP H11149052 A JPH11149052 A JP H11149052A JP 31489497 A JP31489497 A JP 31489497A JP 31489497 A JP31489497 A JP 31489497A JP H11149052 A JPH11149052 A JP H11149052A
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JP
Japan
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measured
scanning
lens
substrate
angle prism
Prior art date
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Pending
Application number
JP31489497A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenichi Kaita
健一 戒田
Yuji Ono
裕司 小野
Motohiro Yamashita
資浩 山下
Tsutomu Shibata
勉 芝田
Ichiji Miyake
一司 三宅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被測定物を移動することなく被測定物に対し
て2次元的に走査することができ、かつ装置を小型化で
きる走査装置を提供する。 【解決手段】 レーザ光源1と、レーザ光を平行光束に
するコリメートレンズ系2と、平行光束をX方向に偏向
させるガルバノミラー3などの偏向手段と、偏向手段に
て偏向された平行光束が入射され、被測定物である基板
8までの焦点距離が変わらずに被測定物を走査するよう
に集光して出射するfθレンズ4と、fθレンズ4から
基板8までの光路長さを変化させずに、偏向手段による
走査方向に対して直交するY方向にその移動に応じて基
板8への照射位置を変化させる一対の反射面を有する直
角プリズム7とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光により三
角測量を行う場合などに用いる走査装置に関し、特に被
測定物を固定したままスポットサイズ一定のレーザ光を
2次元的に走査できるようにした走査装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】一般的に、レーザ光の走査装置において
は、fθレンズを用いることにより基準面に対して焦点
を合わせて走査するように構成されている。その種の従
来の走査装置の構成を図4を参照して説明すると、21
はレーザ光源、22はレーザ光源21から出射されたレ
ーザ光を平行光束とするコリメートレンズ系である。2
3は偏向手段としてのガルバノミラーであり、その回転
により入射した平行光束を回転軸芯に対して垂直な一平
面内で偏向し、矢印Xで示す主走査方向に走査する。な
お、ガルバノミラー23の代わりに、ポリゴンミラーや
音響光学素子等を用いてもかまわない。24はガルバノ
ミラー23にて偏向された平行光束を基板25に対して
ほぼ垂直に照射させるfθレンズである。
【0003】26は基板25を固定するテーブル、27
は回転することによりテーブル26を矢印Xで示す主走
査方向と直交する矢印Yで示す副走査方向に移動させる
ボールネジ、28はボールネジ27を回転させる送りモ
ータ、29はテーブル26をY方向に移動自在に案内す
る案内レールである。
【0004】以上の構成の走査装置において、レーザ光
源21から出射されたレーザ光はコリメートレンズ系2
2により平行光束とされ、ガルバノミラー23にて偏向
されてfθレンズ24に入射する。fθレンズ24は、
入射した平行光束を入射方向に関わらず入射位置から基
板25に対してほぼ垂直になるように照射し、基板25
上に焦点を結ぶ。従って、ガルバノミラー23の回転に
よって、基板25上のレーザスポット光がX方向に1次
元的に走査されることとなる。加えて、テーブル26を
Y方向に移動させることにより、基板25の全面を2次
元的に走査することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の走査装置の構成では、基板25上を2次元的に走査
するには基板25を固定したテーブル26をY方向に移
動させる必要があり、テーブル26の移動ストロークの
ために装置が大型化してしまうという問題があった。
【0006】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、被測
定物を移動することなく被測定物に対して2次元的に走
査することができ、かつ装置を小型化することができる
走査装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の走査装置は、被
測定物に照射するレーザ光を発生する光源と、光源から
のレーザ光を平行光束にするコリメートレンズ系と、平
行光束をある一平面内で偏向させる偏向手段と、偏向手
段にて偏向された平行光束が入射され、被測定物までの
焦点距離が変わらないようにかつ上記一平面内で被測定
物を走査するように入射した平行光束を集光して出射す
るfθレンズと、fθレンズから被測定物までの光路長
さを変化させずに偏向手段による走査方向に対して直交
する方向に、その移動に応じて被測定物への照射位置を
変化させる一対の反射面とを備えたものであり、X方向
は偏向手段によって、またこれと直交するY方向は一対
の反射面の移動によって走査することができ、被測定物
を移動させなくてもレーザスポットのサイズを変えずに
被測定物上を2次元的に走査することができ、被測定物
の移動手段を設ける必要がないので装置を小型化でき、
さらに一対の反射面はY方向の走査量の半分だけ移動さ
せればよいので、一層小型化することができる。
【0008】また、一対の反射鏡を直角プリズムの直角
を挟む2つの面で構成し、fθレンズからのレーザ光が
直角プリズムの移動方向に垂直に入射しかつ出射して被
測定物に対して垂直に走査するようにすると、単一の直
角プリズムを用いた簡単な構成でレーザ光を被測定物に
垂直に照射できる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の走査装置の一実施
形態について、図1、図2を参照して説明する。
【0010】図1において、1は基板8上に照射するレ
ーザ光を発生するレーザ光源である。2はレーザ光源1
から出射されたレーザ光を平行光束にするコリメートレ
ンズ系である。3は、その回転により入射した平行光束
を回転軸芯に対して垂直な一平面内で偏向するガルバノ
ミラーであり、平行光束を矢印Xで示す主走査方向に走
査する。4はガルバノミラー3によって偏向されて入射
した平行光束を入射方向にかかわらず入射位置から基板
8に向けて垂直に照射し、基板8上に焦点を結ばせるf
θレンズである。5、6はfθレンズ4からの光を直角
プリズム7に導くためのミラーである。直角プリズム7
は90°の頂角の2等分線が矢印X方向と平行となる面
内に位置するように配設され、かつ矢印X方向に対して
直交する矢印Y方向にモータ7aなどの移動手段にて平
行移動可能に構成されている。本実施形態の走査装置と
従来の走査装置との相違点は、直角プリズム7とミラー
5、6を追加した点であり、他の構成要素は従来と同様
である。
【0011】次に、以上のように構成した走査装置の動
作を説明する。レーザ光源1から出射したレーザ光はコ
リメートレンズ系2は平行光束となり、ガルバノミラー
3の回転により平行光束はX方向に偏向する。fθレン
ズ4は平行光束の入射方向に関わらず入射位置に応じて
それぞれ基板8に対して垂直な光を出射する。また、f
θレンズ4の焦点は基板8の表面に合わせている。
【0012】fθレンズ4を出たレーザ光は、ミラー
5、6により反射されて直角プリズム7に入射する。直
角プリズム7の入射面、すなわち底面は入射光に対して
直角になっており、屈折することなく直角プリズム7内
に入射し、90°の頂角を挟む一対の反射面で全反射
し、180°折り返して出射し、基板8上に照射する。
【0013】ここで、基板8のX方向の走査は、従来と
同様にガルバノミラー3を回転させることによって行わ
れる。一方、Y方向の走査は直角プリズム7を移動させ
ることによって行われる。
【0014】このY方向の走査について説明すると、図
2に示すように、fθレンズ4により集光されてo点か
ら出射したレーザ光は、直角プリズム7に入射してa
点、b点で反射し、基板8に対してほぼ垂直に照射され
るとともに基板8上のc点で結像する。直角プリズム7
が破線で示す位置までY方向に移動した場合には、レー
ザ光は直角プリズム7のd点、e点で反射して基板8上
のf点に照射される。また、光路長oabcと光路長o
defは等しいため、c点が焦点であると、f点も焦点
となり、レーザ光が結像する。直角プリズム7が破線の
位置に限らずY方向の他の位置に移動した場合でも光路
長は常に一定であり、直角プリズム7のY方向の移動に
よりレーザ光が基板8上をY方向に移動し、かつレーザ
光の焦点は常に基板8表面と一致する。このように直角
プリズム7の矢印Y方向の位置によって出射するレーザ
光の出射位置がY方向に変化し、かつその出射位置の変
化量は直角プリズム7の移動量の2倍である。
【0015】以上のように本実施形態によれば、直角プ
リズム7をY方向に移動させることによりY方向の走査
を行うことができるので、基板8を移動させなくても2
次元的な走査を行うことがてきる。従って、基板8を動
かさなくてもよい分だけ装置を小型化することができ
る。なお、直角プリズム7をY方向に移動させる必要は
あるが、基板8を固定するテーブルを移動させる場合に
比してコンパクトに構成できるだけでなく、直角プリズ
ム7の移動量はY方向の走査量の半分でよいため、一層
コンパクトに構成することができる。
【0016】なお、上記実施形態では、直角プリズム7
を用いた例を示したが、必ずしも2つの反射面の成す角
度が90°である必要はなく、また図3に示すように一
対の反射ミラー11、12を組み合わせて構成すること
もできる。この場合、走査面10の法線方向に対して角
度θだけ傾いた方向から走査面10上にレーザスポット
のサイズが一定のレーザ光を照射することができる。そ
の際に、角度θは一対の反射ミラー11、12の成す角
度γ、及び反射ミラー11に対するレーザ光の入射角α
によって、次式によって与えられる。
【0017】
【数1】
【0018】なお、一対の反射ミラー11、12を移動
させるY方向は上記実施形態と同様にX方向に対して垂
直、すなわち偏向されて入射するレーザ光の光軸に対し
て平行な平面に対して直交する方向である。
【0019】
【発明の効果】本発明の走査装置によれば、以上の説明
から明らかなように、一対の反射面を一方向に移動させ
る簡単な構成を追加するだけで、1つのレーザ光源から
出たレーザ光をX方向、Y方向ともに、被測定物に焦点
が合った状態で走査することができ、被測定物を移動さ
せなくても被測定物上を2次元的に走査することがで
き、被測定物の移動手段を設ける必要がないので装置を
小型化でき、さらに一対の反射面はY方向の走査量の半
分だけ移動させればよいので、一層小型化することがで
きる。
【0020】また、一対の反射鏡を直角プリズムの直角
を挟む2つの面で構成し、fθレンズからのレーザ光が
直角プリズムの移動方向に垂直に入射しかつ出射して被
測定物に対して垂直に走査するようにすると、単一の直
角プリズムを用いた簡単な構成で被測定物に垂直にレー
ザ光を照射できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の走査装置の概略構成を示
す斜視図である。
【図2】同実施形態のY方向の走査原理の説明図であ
る。
【図3】本発明の他の実施形態におけるY方向の走査原
理の説明図である。
【図4】従来例の走査装置の概略構成を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
1 レーザ光源 2 コリメートレンズ系 3 ガルバノミラー(偏向手段) 4 fθレンズ 7 直角プリズム 8 基板(被測定物) 11 反射ミラー 12 反射ミラー
フロントページの続き (72)発明者 芝田 勉 東京都大田区北千束3−26−12 株式会社 応用計測研究所内 (72)発明者 三宅 一司 東京都大田区北千束3−26−12 株式会社 応用計測研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定物に照射するレーザ光を発生する
    光源と、光源からのレーザ光を平行光束にするコリメー
    トレンズ系と、平行光束をある一平面内で偏向させる偏
    向手段と、偏向手段にて偏向された平行光束が入射さ
    れ、被測定物までの焦点距離が変わらないようにかつ上
    記一平面内で被測定物を走査するように入射した平行光
    束を集光して出射するfθレンズと、fθレンズから被
    測定物までの光路長さを変化させずに偏向手段による走
    査方向に対して直交する方向に、その移動に応じて被測
    定物への照射位置を変化させる一対の反射面とを備えた
    ことを特徴とする走査装置。
  2. 【請求項2】 一対の反射面を直角プリズムの直角を挟
    む2つの面で構成し、fθレンズからのレーザ光が直角
    プリズムの移動方向に垂直に入射しかつ出射して被測定
    物に対して垂直に走査するようにしたことを特徴とする
    請求項1記載の走査装置。
JP31489497A 1997-11-17 1997-11-17 走査装置 Pending JPH11149052A (ja)

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