JPH02272304A - 光軸移動測定器 - Google Patents

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〕 本発明は光デイスク原盤露光機等に用いられる光軸移動
測定器に関する。

〔従来の技術〕

従来、光軸移動測定器としては位置検出素子を用いてレ
ーザ光の光軸の移動距離を測定するもの■がある。また
他の光軸移動測定器としては一対の２分割受光素子を互
いに直角な２つの方向に向けて配置し、レーザ光をハー
フミラ−、ビームスプリッタ等の光分割手段で２つに分
割して上記−対の２分割受光素子で受光し、この一対の
２分割受光素子の出力信号よりレーザ光の光軸の移動距
離を測定するもの■が特開昭５２−４５８４０号公報、
特開昭６２−２８０７１３号公報、昭和６０年度電子通
信学会総合全国大会報告１０５５ｒレーザの光軸変動と
その制御法」により知られている。さらに４分割受光素
子を用いて２つのレーザ光の相対位置の誤差を検出し、
その誤差信号に基づいて２つのレーザ光の一方を制御す
ることにより２つのレーザ光の間隔を一定に保つもの■
が特開昭６２−２８３４２６号公報により知られている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記光軸移動測定器■では分解能が現状では１０μｍで
あり、より高精度な測定が不可能である。

しかも光量の変化により測定分解能が変化してしまうの
で、光量を一定にしておかなければならない。

また、上記光軸移動測定器■では一対の２分割受光素子
を用いるので、配置及び光軸合わせが複雑になって精度
を上げることができず、大型になる。

上記光軸移動測定器■では光量、先口径を考慮しないで
レーザ光の光軸の移動距煎を測定するので、光軸が変動
したのか光量、先口径が変化したのか分からない。

レーザ光の光軸は常に変動しており、特にレーザのウオ
ーミングアツプ（スタート）時にはレーザのチューブ内
温度等が十分にウオーミングアツプされるまで変動する
。そしてレーザのウオーミングアツプが完了すればレー
ザ光の光軸の変動は微小になる。そこで、安定したレー
ザ光を使用する場合には必ず１〜２時間のウオーミング
アツプをするが、レーザ光が何時安定状態になったかは
上記光軸移動測定器でレーザ光の光軸の移動距離を測定
しても明確には分からなかった。それは上記光軸移動測
定器ではレーザ光の光量、先口径を考慮しないでレーザ
光の光軸の移動距離を測定するので、光軸が変動したの
か光量、先口径が変化したのか分からないからである。

本発明は上記欠点を改善し、正確かつ高精度な測定が可
能で小型にできる光軸移動測定器を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、請求項１の発明は光を２つに
分割する光分割手段と、この光分割手段からの一方の光
を受光する４分割受光素子と、前記光分割手段からの他
方の光の光量を検知する光量モニター用受光素子と、前
記４分割受光素子からの４つの出力信号から互いに直角
な２つの方向の差信号を求めてこれらの差信号を前記光
量モニター用受光素子の出力信号により前記光量に応じ
て補正する演算手段とを備えるようにしたものであり、 請求項２の発明は光を２つに分割する光分割手段と、こ
の光分割手段からの一方の光を受光する４分割受光素子
と、前記光分割手段からの他方の光の口径を検知する光
口径測定手段と、前記４分割受光素子からの４つの出力
信号から互いに直角な２つの方向の差信号を求めてこれ
らの差信号を前記光口径測定手段の出力信号により前記
口径に応じて補正する演算手段とを備えるようにしたも
のである。

〔作　用〕

請求項１の発明では光が光分割手段により２つに分割さ
れ、この光分割手段からの一方の光が４分割受光素子で
受光されて光分割手段からの他方の光の光量が光量モニ
ター用受光素子により検知される。演算手段は４分割受
光素子からの４つの出力信号から互いに直角な２つの方
向の差信号を求めてこれらの差信号を光量モニター用受
光素子の出力信号により前記光量に応じて補正する。

請求項２の発明では光が光分割手段により２つに分割さ
れ、この光分割手段からの一方の光が４分割受光素子に
より受光されて光分割手段からの他方の光の口径が光口
径測定手段により検知される。演算手段は４分割受光素
子からの４つの出力信号から互いに直角な２つの方向、
の差信号を求めてこれらの差信号を光口径測定手段の出
力信号により前記口径に応じて補正する。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す。

この実施例は光デイスク原盤露光機のＡｒ＋レーザのウ
オーミングアツプ時間の確認などに用いられるものであ
り、レーザ１１からの１本のレーザ光はハーフミラ−１
２により２本に分割されて４分割受光素子１３及び光量
モニター用受光素子１４によりそれぞれ受光される。４
分割受光素子１３は第２図に示すようにレーザ光の光軸
にほぼ直角で且つ互いに直角なＸ、Ｚ方向に分割された
４つの受光部Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄを有し、ハーフミラ−１２
からのレーザ光がスポットＳとして照射される。この４
分割受光素子１３の中心はスポットＳが正規の位置にあ
るときにはその中心と一致し、演算回路１５は第３図に
示すように構成されている。４分割受光素子１３の各受
光部Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの出力信号ａ。

ｂ、ｃ、ｄはコンパレータ１６〜１９によりゼロレベル
で２値化されてパルス信号となり、加算器２０〜２３に
より互いに異なる２つづつの信号が加算されて（ａ＋ｂ
Ｌ（ｃ＋ｄ）、（ａ＋ｄ）、（ｂ＋ｃ）となる。

加算器２０．２１の各出力信号（ａ　＋ｂ）、（ｃ　＋
ｄ）は減算器２４により差がとられてＸ方向の差信号ノ
＝（ａ　＋　ｂ）−（ｃ　＋　ｄ）となり、加算器２２
．２３の各出力信号（ａ＋ｄ）、（ｂ＋ｃ）は減算器２
４により差がとられてＺ方向の差信号ｍ＝（ａ十ｄ）−
（ｂ＋ｃ）となる。光量モニター用受光素子１４はレー
ザ光の光量を検知するものであり、その出力信号はコン
パレータ２６によりゼロレベルで２値化される。補正回
路２７は加算器２４　、２５からのＸ方向、Ｚ方向の差
信号！＝（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）、ｍ＝（ａ＋ｄ）　　
（ｂ＋Ｃ）に対してコンパレータ２６からのパルス信号
ｎに基づいて第４図に示すようにレーザ光の光量に応じ
た係数に１．に、を掛けて補正し、その結果ｊ＝（（ａ
　＋ｂ）　　（ｃ　＋　ｄ））　Ｘ　ｋｚ、ｋ　＝（（
ａ　＋　ｄ　）−（ｂ　＋　ｃ））Ｘ　ｋ工をレーザ光
の光軸移動距離を示す測定信号として出力する。この演
算回路１５の各部の信号は第５図に示すようになり、レ
ーザ光の光量、係数に□ｌｋ２、レーザ光の光軸移動量
測定値（ｊ、ｋ）の関係が第６図に示すようになってレ
ーザ光の光軸移動量測定値（ｊ、ｋ）はレーザ光の光量
に影響されなくなる。係数に工ｌ　ｋ２は実験により求
められ、第７図及び第８図は実験で求めたレーザ光の光
量が０．０３ｍｗの場合におけるレーザ光の光軸移動量
とＸ方向、Ｚ方向の差信号！＋ｍとの関係を示す。第９
図及び第１０図は実験で求めたレーザ光の光量が０．０
５ａ＋ｖの場合におけるレーザ光の光軸移動量とＸ方向
、Ｚ方向の差信号ノ２ｍとの関係を示し、第１１図及び
第１２図は実験で求めたレーザ光の光量が０．０７ｍｗ
の場合におけるレーザ光の光軸移動量とＸ方向、２方向
の差信号！１ｍとの関係を示す。第１３図及び第１４図
は実験で求めたレーザ光の光量と係数に□ｌｋｍとの関
係を示し、この実験結果から係数によｔｋ２はに□＝　
８．５　Ｘ　１０−’ｘ＋２．０２Ｘ１０−’、　ｋ、
＝８．２５Ｘ１０−’ｘ＋２．４Ｘ１０−４となった。

ここに、Ｘはレーザ光の光量を示す値である。

第１５図は本発明の他の実施例を示す。

この実施例は上記実施例においてＸ方向、２方向の差信
号！１ｍをレーザ光の光量に応じて補正する代りに、Ｘ
方向、Ｚ方向の差信号をレーザ光の口径に応じて補正す
るようにしたものである。

レーザ１１からの１本のレーザ光はハーフミラ−１２に
より２本に分割されて４分割受光素子１３及び光口径モ
ニター用受光素子２８によりそれぞれ受光される。光口
径モニター用受光素子２８はハーフミラ−１２からのレ
ーザ光の口径を検知するものであり、演算回路２９は１
６図に示すように構成されている。

この演算回路２９は前記実施例と同様な加算器２０〜２
３、減算器２４　、２５を含み、減算器２４の出力信号
をｙとすれば ｙ＝に’ｘ ｋ　’　＝０．０４０２　φ−０・”９φ：レーザ光の
口径 に′：補正係数 となる。これらの式から ｘ　＝　ｙ　／　ｋ　’　＝　ｙ　１０．０４０２・φ
−０・Ｇ５９となり、これを対数表示に変換すると、１
ｏｇｘ　＝１．３９６＋０．６５９１ｏｇφ十ｌｏｇ　
ｙとなる。この式の左辺定数項を考慮すると、ｌｏｇ　
ｘ　、　＝　０．６５９１ｏｇφ十ｌｏｇ　ｙを演算す
ればレーザ光の光軸移動量（口径の変化又は口径の設定
変更による誤差を補正したもの）が求められることにな
る。そこで、減算Ｑ２４の出力信号は正負判定部３０で
正であるが負であるかが判定されてこの正負判定部３ｏ
の出力信号がインバータ３１で反転される。そして減算
器２４の出力信号は正であれば正負判定部３０の出力信
号によりゲート３２を通って対数増幅器３３へ送られ、
負であれば反転回路３４で反転されてからインバータ３
１の出力信号によりゲート３５を通って対数増幅器３３
へ送られる。また、光口径モニター用受光素子２８の出
力信号は対数増幅器３６により増幅されて係数器３７に
より係数ｋ”（＝０．６５９）が掛けられ、対数増幅器
３３の出力信号は加算器３８にて係数器３７の出力信号
が加算される。

同様に減算器２５の出力信号は正負判定部３９で正であ
るか負であるかが判定されてこの正負判定部３９の出力
信号がインバータ４０で反転される。そして減算器２５
の出力信号は正であれば正負判定部３９の出力信号によ
りゲート４１を通って対数増幅器４２へ送られ、負であ
れば反転回路４３で反転されてからインバータ４０の出
力信号によりゲート４４を通って対数増幅器４２へ送ら
れる。また、対数増幅器３６の出力信号は係数器４６に
より係数に″′が掛けられ、対数増幅器４２の出力信号
が加算器４７にて係数器４６の出力信号が加算されて加
算器３８．４７の出力信号がレーザ光の光軸移動距離を
示す測定信号として出力される。

第１７図及び第１８図は上記実施例においてレーザ光の
口径φをφ＝０．６８とした場合の光軸ずれ量とＸ方向
、２方向の差信号との関係の実測値を示し、第１９図及
び第２０図は上記実施例においてレーザ光の口径φをφ
＝１．０８とした場合の光軸ずれ量とＸ方向、２方向の
差信号との関係の実測値を示す。

第２１図及び第２２図は上記実施例においてレーザ光の
口径φをφ＝２．１とした場合の光軸ずれ量とＸ方向、
２方向の差信号との関係の実測値を示し、第２３図及び
第２４図は上記実施例においてレーザ光の口径φをφ＝
３．２とした場合の光軸ずれ量とＸ方向、Ｚ方向の差信
号との関係の実測値を示す。

第２５図及び第２６図は上記実施例においてレーザ光の
口径φをφ＝３．８１とした場合の光軸ずれ量とＸ方向
、２方向の差信号との関係の実測値を示し。

第２７図及び第２８図はこれらの実測値についての係数
（Ｘ方向、Ｚ方向の差信号／光軸ずれ量）とレーザ光の
口径との関係（補正曲線）を示したものである。

〔発明の効果〕

以上のように請求項１の発明によれば光を２つに分割す
る光分割手段と、この光分割手段からの一方の光を受光
する４分割受光素子と、前記光分割手段からの他方の光
の光量を検知する光量モニター用受光素子と、前記４分
割受光素子からの４つの出力信号から互いに直角な２つ
の方向の差信号を求めてこれらの差信号を前記光量モニ
ター用受光素子の出力信号により前記光量に応じて補正
する演算手段とを備えたので、光量が変化しても正確か
つ高精度な測定が可能となり、しかも小型化が可能であ
る。

また請求項２の発明によれば光を２つに分割する光分割
手段と、この光分割手段からの一方の光を受光する４分
割受光素子と、前記光分割手段からの他方の光の口径を
検知する光口径測定手段と、前記４分割受光素子からの
４つの出力信号から互いに直角な２つの方向の差信号を
求めてこれらの差信号を前記光口径測定手段の出力信号
により前記口径に応じて補正する演算手段とを備えたの
で、正確かつ高精度な測定が可能となり、しかも小型化
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
同実施例の４分割受光素子を示す平面図。 第３図は同実施例の演算回路を示すブロック図、第４図
は同実施例の光量と補正係数との関係を示す特性図、第
５図は同実施例の各部の信号波形を示すタイミングチャ
ート、第６図は同実施例のレーザ光の光量、補正係数、
レーザ光の光軸移動量測定値の関係を示す図、第７図乃
至第１２図は同実施例の各光量におけるレーザ光の光軸
移動量とＸ方向、Ｚ方向の差信号との関係を示す特性図
、第１３図及び第１４図は同実施例におけるレーザ光の
光量と係数との関係を示す特性図、第１５図は本発明の
他の実施例を示すブロック図、第１６図は同実施例の演
算回路を示すブロック図、第１７図乃至第２６図は同実
施例の各先口径における光軸ずれ量とＸ方向、２方向の
差信号との関係を示す特性図、第２７図及び第２８図は
同実施例の係数（Ｘ方向、２方向の差信号／光軸ずれ量
）とレーザ光の口径との関係を示す特性図である。 １２・・・ハーフミラ−１１３・・・４分割受光素子、
１４・・・光量モニター用受光素子、１５・・・演算回
路、２８・・・光口径モニター用受光素子、２９・・・
演算回路。 も 図 九量 も２ ＝フー− 塵だ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光を２つに分割する光分割手段と、この光分割手段
   からの一方の光を受光する４分割受光素子と、前記光分
   割手段からの他方の光の光量を検知する光量モニター用
   受光素子と、前記４分割受光素子からの４つの出力信号
   から互いに直角な２つの方向の差信号を求めてこれらの
   差信号を前記光量モニター用受光素子の出力信号により
   前記光量に応じて補正する演算手段とを備えたことを特
   徴とする光軸移動測定器。 ２、光を２つに分割する光分割手段と、この光分割手段
   からの一方の光を受光する４分割受光素子と、前記光分
   割手段からの他方の光の口径を検知する光口径測定手段
   と、前記４分割受光素子からの４つの出力信号から互い
   に直角な２つの方向の差信号を求めてこれらの差信号を
   前記光口径測定手段の出力信号により前記口径に応じて
   補正する演算手段とを備えたことを特徴とする光軸移動
   測定器。