JP4366254B2 - 走査光学系検査装置および方法 - Google Patents
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Description
こうした走査光学系検査装置で書き込みユニットから出射されたビーム光束は、一般に光源の応答性向上のためバイアス電流注入による暗電流発光や点灯ビームによるドット列が連続して存在する。
こうしたビーム光束を取得して光学特性を検査・計測する場合、検査・計測系の視野内に入ってくるビームについて詳細な検査・計測を行い、移動機構により逐次、主走査方向等に移動して全域を検査することとなる。
このため、視野外に伝播しているビーム光束が検査光学系のレンズフレームで散乱し、その散乱光が視野内に入射して広い範囲で検査対象のビーム光束に重畳したノイズとなってしまい、走査ビーム光束を取得するための有効な検査対象領域が確保できなくなってしまう虞があった。この問題は、検査・計測不可能を引き起こす虞もあるものであった。
また、上記した調整手段は、遮蔽手段を回転させることで当該遮蔽手段の角度を調整する回転機構であってもよい。
上記技術的手段によれば、ビーム光束を受光する走査方向での位置、ビーム光束の角度変化によらずノイズ光の発生を抑制することができる。
上記技術的手段によれば、ビーム光束を受光する走査方向での位置、ビーム光束の角度変化によらずノイズ光の発生を抑制することができる。
上記技術的手段によれば、ビーム光束を受光する走査方向での位置、ビーム光束の角度変化によらずノイズ光の発生を抑制することができる。
上記技術的手段によれば、ビーム光束を受光する走査方向での位置、ビーム光束の角度変化によらずノイズ光の発生を抑制することができる。
上記技術的手段によれば、散乱によるノイズ光を受光することなくビーム光束を受光することができる。
このため、走査ビーム光束を取得するための有効な検査対象領域を確保し、検査対象のビーム光束のみを取得、検査することができ、高精度・高効率な検査を行うことができる。
本発明は、走査ビーム特有の検出対象領域外に連続して存在するビーム光束が検査光学系で散乱し発生するノイズを有効なデータに重なることなく検査可能とする装置、方法に関するものである。
まず、本発明の概要について説明し、その後に本実施形態の詳細について説明する。
画像製品の高解像化に伴いビーム光束の小径化が進み、ビーム光束をより高精細な検出系で検査・計測をする必要がある。
また、光学素子形状も加工技術の進展に伴い、自由曲面形状をなし主走査方向の各位置でのビームの伝播角度は任意に設定されている。
〈1〉ビームをスリットでスキャンしスリットを通過した光量を時系列に検出することで光量分布を測定する方法
〈2〉2次元エリアセンサに結像してビームプロファイルを2次元的に検出する方法
などがある。
〈3〉光源を常時点灯状態にして走査させ、スリットを横切らせ、上記〈1〉の方法のようにスリットを通過した光量を時系列で検出することで光量分布状態を検出する方法
〈4〉光源を点滅状態にし、走査周期と同期を取りながら、走査点滅ビームの光量分布状態を2次元エリアセンサで検出する方法
が主である。ほかにラインセンサを用いたものや、スリットに角度を持たせて、主副走査方向のビーム径に対応した方法などがある。
例えば、図1に示すように、回転するポリゴンミラー(1)でLD(レーザダイオード)ユニット(2)から出射されたビーム光束が反射されfθレンズ(3)を透過し、結像面(4)に走査、結像される走査光学系(5)において、LDユニット(2)にLD制御パルスを注入電流として入力し、LDの点灯状態を制御すると、結像面(4)には図2に示すようなドット(6)列を形成する。
通常、図6に示すように、対物レンズはレンズ性能を有効に発揮するため、対物レンズのフレーム(10)自体がアパーチャーとなりその有効径を規定する。
このノイズ光はドットの散乱やバイアス光の散乱により生じることが確認されている。ノイズ光は走査光学系より出射された検査対象領域外の走査ビーム光束により生じるため走査光学系特有であり、走査方向のみに生じる。
こうした走査ビーム光束とノイズ光との受光画像の実画像を、図9から図11に例示する。
図13に示すように遮光板(18a)を設置することにより、所定の角度を有して伝播しレンズフレーム(10b)での反射、散乱によりノイズ光となりうる走査ビーム光束(14f)は遮断することが可能であるが、図14に示すように、例えば正面よりの入射では散乱光(17b、17c)が発生し受光面に再結像した受光データに図15に示すノイズ光(17d、17e)が重畳して受光された。
実施例として、図16に示すように、遮光板(18c)を対物レンズの光軸と垂直に並進する移動機構(19)を設けることで、レンズフレームでの反射、散乱を除去することを可能とする。
ここで遮光板(18c)によるビーム光束の散乱、回折が懸念されるが、本実施例では対物レンズとの組合せにより、そうした散乱光や回折光が受光面に結像しない調整とすることで、解消することができる。
また、図17の遮光板(18d)の並進による移動だけでは、走査光学系の走査方向の位置ごとに異なる走査ビーム光束(14i)の伝播角度に対応できない場合があり、図18に示す例では、遮光板(18e)を回転させる回転機構(21)を付加することで、走査光学系の走査方向の位置ごとに異なる走査ビーム光束の伝播角度に対応し、レンズの有効径を最大に活用することが可能となる。これら移動機構の組合せにより遮光板の開口幅を変えずに角度だけ変更することも可能となる。
散乱光が無くなるまで遮蔽板を調整する構成動作において、図19に示すように、LDを連続点灯し、走査ビーム光束の再結像画像(22)を得る。連続点灯であるので、ドット点灯時のドットが内部分がレンズフレームで反射、散乱し、比較的光量の低いノイズ画像となる場合と異なり、必然的にノイズ画像(17f)を取得できる。
ノイズ光が無くなるまで移動機構を調整し、遮光板の姿勢を設定することが可能であり、調整時の無限ループからの離脱条件などを設定することで、調整の自動化も可能である。
遮光板の位置調整にはモータ駆動の並進ステージや回転ステージを設置することで可能である。
走査光学系の走査方向の全位置で走査ビーム光束を取得可能とするため、ベース(23)は移動ステージ(24)に固定される。移動ステージ(24)は走査ビームの位置情報に誤差を生じさせないよう精度を要する。リニアステージなどが考えられる。
そのため、上述した第5の実施例によれば、上述した第1、第3の実施例としての走査光学系検査装置において、新たに検査対象となるビーム光束の角度、位置に合わせて遮蔽手段の位置を調整することにより、検査対象領域外のビーム光束がレンズフレームで散乱しノイズ光として検査領域に広がるのを防ぎ、検査対象のビーム光束のみを取得、検査することを可能とした走査光学系検査装置を提供することができる。
そのため、上述した第6の実施例によれば、上述した第2、第4の実施例としての走査光学系検査装置において、新たに検査対象となるビーム光束の角度、位置に合わせて遮蔽手段の角度を調整することにより、検査対象領域外のビーム光束がレンズフレームで散乱しノイズ光として検査領域に広がるのを防ぎ、検査対象のビーム光束のみを取得、検査することを可能とした走査光学系検査装置を提供することができる。
これにより、走査光学系のfθレンズ(3c)などの光学素子の結像特性など深度方向の光学特性が検証可能となる。
遮光板調整の機構は上述した通りとしてよい。上述した第3、第4の実施例における構成動作同様、ベース(23a)上、対物レンズ(8c)の入射側に図示しない遮光板及び遮光板の姿勢調整用の並進ステージ、及び/または回転ステージを有する。
これらの各工程の詳細は、上述した各実施例の通りである。
しかし、実用段階ではLDの応答性を考慮し、バイアス電流を注入している場合が多く、図29のドット(6a)前後にはバイアス光(27)が存在している。走査ビーム光束は感光体上、本検査装置では受光面上に光量が重畳しながら移動するため、図29の光量分布は図30の意プロファイル(6b)となる。
そのため、検査対象がドット(6a)である場合、対物レンズのフレームでの反射、散乱が生じない領域でバイアス光(27)を発光させる必要がある。この方法により、ノイズ光を発生させることなく、実用時と同様の条件で検査、測定が可能となる。
本発明の上述した各実施例によれば、主走査方向の全域で走査ビーム光束の検査検証が可能となり、製品の光学特性を検証し、品質を保証することが可能となる。
例えば、走査ビームとは異なり、ビーム光束が連続して存在はしていないが、検査対象領域外に近接して点在するLDアレイ、LEDアレイ等の光源列を用いた画像製品の検査などへの応用も可能である。
2〜2c LDユニット
3〜3c fθレンズ
4〜4c 走査光学系の結像面
5〜5d 走査光学系
6、6a ドット点灯時の走査ビーム光束
7 走査ビーム光束のバイアス光
8〜8g 対物レンズ
9〜9c 2次元CCDエリアセンサ
10〜10f 対物レンズのフレーム
11〜11i 対物レンズを構成するレンズ
12〜12c 対物レンズの開口絞り
13〜13d 対物レンズの光軸
14〜14k 走査ビーム光束
15〜15b 入射瞳(物体面)
16〜16b 受光面
17〜17h ノイズ光
18〜18e 遮光板
19、19a 遮光板移動ステージ
20 遮光板移動ステージ
21 遮光板回転ステージ
22〜22b 連続点灯時の走査ビーム光束
23、23a ベース
24、24a 検査光学系移動ステージ
25、25a 走査光学系移動ステージ
26 走査光学系高さ移動ステージ
27 バイアス光
28 ドット点灯時のビームプロファイル
Claims (10)
- 光源を備えた走査光学系から出射されたビーム光束を用いて画像を形成する機器の光学特性を検査する走査光学系検査装置であって、
前記走査光学系から出射されたビーム光束を受光する受光手段と、
前記ビーム光束を前記受光手段の受光面に結像させる結像手段と、
ビーム光束走査方向と垂直となる方向に長い開口を有し、前記走査光学系検査装置による検査対象領域外のビーム光束から生じたノイズ光を前記受光面に再結像させないよう遮蔽する遮蔽手段と、
前記遮蔽手段の設置状態を調整する調整手段とを備えたことを特徴とする走査光学系検査装置。 - 前記遮蔽手段の開口は、前記結像手段の前記ビーム光束入射側に設けられたことを特徴とする請求項1記載の走査光学系検査装置。
- 前記調整手段は、前記遮蔽手段を前記結像手段の光軸と垂直に移動させることで当該遮蔽手段の位置を調整する移動機構であることを特徴とする請求項1又は2に記載の走査光学系検査装置。
- 前記調整手段は、前記遮蔽手段を回転させることで当該遮蔽手段の角度を調整する回転機構であることを特徴とする請求項1又は2に記載の走査光学系検査装置。
- 前記走査光学系から出射されたビーム光束を複数位置で受光するために前記受光手段および/または前記結像手段を走査方向に移動する移動手段を備え、
前記移動手段により移動した位置で前記結像手段に入射するビーム光束の角度により前記移動機構で前記遮蔽手段の位置を調整するよう構成されたことを特徴とする請求項3記載の走査光学系検査装置。 - 前記走査光学系から出射されたビーム光束を複数位置で受光するために前記受光手段および/または前記結像手段を走査方向に移動する移動手段を備え、
前記移動手段により移動した位置で前記結像手段に入射するビーム光束の角度により前記回転機構で前記遮蔽手段の角度を調整するよう構成されたことを特徴とする請求項4記載の走査光学系検査装置。 - 前記走査光学系から出射されたビーム光束を複数位置で受光するために前記受光手段および/または前記結像手段を走査方向に移動する第一の移動手段と、
前記受光手段および/または前記結像手段を前記結像手段の光軸方向に走査光学系と相対的に移動する第二の移動手段とを備え、
前記移動手段および/または前記第二の移動手段により移動した位置で前記結像手段に入射するビーム光束の角度により前記移動機構で前記遮蔽手段の位置を調整するよう構成されたことを特徴とする請求項3記載の走査光学系検査装置。 - 前記走査光学系から出射されたビーム光束を複数位置で受光するために前記受光手段および/または前記結像手段を走査方向に移動する第一の移動手段と、
前記受光手段および/または前記結像手段を前記結像手段の光軸方向に走査光学系と相対的に移動する第二の移動手段とを備え、
前記移動手段および/または前記第二の移動手段により移動した位置で前記結像手段に入射するビーム光束の角度により前記回転機構で前記遮蔽手段の角度を調整するよう構成されたことを特徴とする請求項4記載の走査光学系検査装置。 - 前記走査光学系は、前記光源から出射されるビーム光束を変調し、変調されたビーム光束を走査させ、ビーム光束を反射結像等させる素子により走査したビーム光束を感光体ドラム等に結像させて画像を生成するシステムを有する機器に設けられたことを特徴とする請求項1から8の何れか1項に記載の走査光学系検査装置。
- 光源を備えた走査光学系から出射されたビーム光束を用いて画像を形成する機器の光学特性を検査する走査光学系検査方法であって、
前記光源を連続点灯させる点灯工程と、
前記走査光学系から出射されたビーム光束を結像する受光面を有する受光手段が、連続点灯したビーム光束を受光する受光工程と、
受光したビーム光束のデータと前記ビーム光束が散乱した散乱光のデータとを分離する分離工程と、
前記走査光学系検査方法による検査対象領域外のビーム光束から生じたノイズ光を前記受光面に再結像させないよう遮蔽する遮蔽手段の設置状態を散乱が無くなるまで調整する調整工程とを備えたことを特徴とする走査光学系検査方法。
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