JPH03223630A - Method for detecting shape of beam spot - Google Patents

Method for detecting shape of beam spot

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JPH03223630A
JPH03223630A JP1967490A JP1967490A JPH03223630A JP H03223630 A JPH03223630 A JP H03223630A JP 1967490 A JP1967490 A JP 1967490A JP 1967490 A JP1967490 A JP 1967490A JP H03223630 A JPH03223630 A JP H03223630A
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beam spot
knife
light beam
shape
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長 正道
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康雄 来栖
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友久 国雄
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Abstract

PURPOSE:To perform simple and accurate detection by computing the relative moving distance required for crossing a knife edge whose angle is different from those of two knife edges having the same slant angle. CONSTITUTION:The beam spot of a light beam B from a laser light source 10 is moved on a scanning surface 14 in the main scanning direction (a) by the rotation of a polygon mirror 11. The beam spot is relatively moved in the secondary scanning direction (b) which is perpendicular to the main scanning direction by the movement of a flat table. A mask 20 having the knife edges which are arranged in an M pattern is arranged on the appropriate position on the same surface as the surface 14. When the elliptical beam spot crosses the mask 20, a photodiode 25 outputs the detected light-amount signal. The signal is stored in a memory 28 through an amplifier 26 and an A/D converter 27. A CPU 29 operates the light-amount data in the memory 28 and computes the major axis and the minor axis of the beam spot and the angle of the longitudinal axis of the beam with respect to the advancing direction of the beam. The results are outputted into a display device 30. Thus, the detection can be performed simply and accurately.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、製版用スキャナ、レーザプリンタ、レーザプ
ロッタなどのように、光ビームを光学的に走査すること
によって、走査面上の原稿の画像情報を読み取ったり、
あるいは走査面上の感光材料に所要のパターンを記録す
る走査式光学装置に係り、特に、走査面上のビームスポ
ットの形状を検出するための方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention is capable of scanning an image of a document on a scanning surface by optically scanning a light beam, such as in a plate-making scanner, a laser printer, or a laser plotter. read information,
The present invention also relates to a scanning optical device for recording a desired pattern on a photosensitive material on a scanning surface, and particularly to a method for detecting the shape of a beam spot on a scanning surface.

〈従来の技術〉 この種の走査式光学装置において、例えば光学系の誤差
などにより、走査面上のビームスボンドの形状が目標値
から外れると、記録されたパターンのエツジがぼけたり
、走査線われが生じたりする(走査線間に隙間が生じる
)ことが知られている。そのため、従来、走査面上のビ
ームスポットの形状を検出するために、次のような手法
が提案実施されている。
<Prior Art> In this type of scanning optical device, if the shape of the beam bond on the scanning surface deviates from the target value due to an error in the optical system, for example, the edges of the recorded pattern may become blurred or the scanning line may be distorted. It is known that a gap may occur between scanning lines. Therefore, the following methods have been proposed and implemented in the past in order to detect the shape of a beam spot on a scanning surface.

第1の手法を第7図を参照して説明する0等速回転する
ドラム1の周壁に、回転方向に対してそれぞれ正負に4
5″傾いた2つのスリット2,3が形成されている。光
ビームはドラム1の外側から周壁に対して垂直に照射さ
れる。ドラム1の周面上に形成されるビームスポットB
Sに対向するように、ドラム1の内側に光検出器4が設
けられている。
The first method will be explained with reference to FIG.
Two slits 2 and 3 are formed with an angle of 5". A light beam is irradiated from the outside of the drum 1 perpendicularly to the peripheral wall. A beam spot B is formed on the peripheral surface of the drum 1.
A photodetector 4 is provided inside the drum 1 so as to face S.

第8図(a)に示すように、第1のスリット2が楕円形
状のビームスボンドBSを横切るとき、光検出器4は同
図にSXで示したような検出信号を出力する。この検出
信号sxが予め定められたレベル以上になる期間(t6
−Ll)にわたって、クロックパルスCKを計数するこ
とによって、第1のスリット2がビームスポットBSを
横切るのに要する時間を求める。その計数値をNイとす
ると、ビームスボンドBSのX方向(すなわち、第1の
スリット2に対して垂直方向)の長さは、NX×sin
 45°で与えられる。同様に、ビームスポットBSの
Y方向(すなわち、第2のスリット3に対して垂直方向
)の長さは、第8図い)に示すように、Ny X5in
 45”で与えられる。
As shown in FIG. 8(a), when the first slit 2 crosses the elliptical beam bond BS, the photodetector 4 outputs a detection signal as indicated by SX in the same figure. The period during which this detection signal sx exceeds a predetermined level (t6
-Ll), the time required for the first slit 2 to cross the beam spot BS is determined by counting the clock pulses CK. If the count value is N, then the length of the beam bond BS in the X direction (that is, the direction perpendicular to the first slit 2) is NX×sin
given by 45°. Similarly, the length of the beam spot BS in the Y direction (that is, the direction perpendicular to the second slit 3) is Ny
45”.

第2の手法をしては、特開昭64−13514号公報に
記載されたような手法がある。この手法は、光源からの
光学的距離が走査面と等価なスリットを設け、このスリ
ットを横切るように光ビームを走査し、スリットを通過
した光を検出することによって、ビームスボンドBSの
形状を検出している。
As a second method, there is a method as described in Japanese Patent Laid-Open No. 13514/1983. This method detects the shape of the beam bond BS by providing a slit whose optical distance from the light source is equivalent to the scanning plane, scanning the light beam across the slit, and detecting the light that has passed through the slit. are doing.

具体的には、光ビームの走査方向に対して傾斜した第】
のスリットと、前記走査方向に対して垂直な第2のスリ
ットを使い、ビームスポットが各スリットを横切るのに
要する時間を計測することに基づいて、各スリットに対
して垂直な方向のビームスポット径を求めている。
Specifically, the angle tilted with respect to the scanning direction of the light beam is
and a second slit perpendicular to the scanning direction, and based on measuring the time required for the beam spot to cross each slit, determine the beam spot diameter in the direction perpendicular to each slit. I'm looking for.

第3の手法は、CCDのような2次元撮像素子上にビー
ムスボンドを拡大照射し、その画像からビームスボンド
径を直接的に計測する。
The third method is to irradiate a beam bond in an enlarged manner onto a two-dimensional imaging device such as a CCD, and directly measure the beam bond diameter from the image.

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上述した従来例には、次のような問題点
がある。
<Problems to be Solved by the Invention> However, the above-mentioned conventional example has the following problems.

2つのスリットを用いてビームスポット径を求めている
第1および第2の手法は、要するに、第9図に示すよう
に、第1および第2スリツトと同じ傾斜を持ち、かつビ
ームスポットBSに外接する平行四辺形ABCDを決定
し、対向する辺間の距#X、Yに基づきビームスポット
BSの形状を求めるものである。辺BC,ADは、例え
ば第8図(a)の第1のスリット2によっζ決まる平行
線であり、辺AB、DCは第8図(b)の第2のスリッ
ト3によって決まる平行線である。
The first and second methods of determining the beam spot diameter using two slits basically have the same slope as the first and second slits and are circumscribed to the beam spot BS, as shown in FIG. A parallelogram ABCD is determined, and the shape of the beam spot BS is determined based on the distances #X and Y between opposing sides. For example, sides BC and AD are parallel lines determined by the first slit 2 in FIG. 8(a), and sides AB and DC are parallel lines determined by the second slit 3 in FIG. 8(b). be.

ところで、走査面上のビームスポットは、通常、楕円形
状であり、平行四辺形ABCDに内接する楕円形状は一
義的に定まるものではなく無数に存在する。例えば、第
9図に鎖線で示したようなビームスボンドBS’ も、
平行四辺形ABCDに内接している。換言すれば、第1
および第2の手法によれば、形状の異なるビームスポッ
トBS、BS′を同じ形状であると誤って検出してしま
い、ビームスポットの楕円形状の判別が不可能である。
By the way, the beam spot on the scanning plane is usually elliptical, and the elliptical shape inscribed in the parallelogram ABCD is not uniquely determined but exists in an infinite number. For example, Beamsbond BS' as shown by the chain line in FIG.
It is inscribed in parallelogram ABCD. In other words, the first
According to the second method, beam spots BS and BS' having different shapes are mistakenly detected as having the same shape, and it is impossible to determine whether the beam spot has an elliptical shape.

第9図のビームスポットBsとBS’ とでは、副走査
方向のビーム幅が異なるから、例えばビームスポットB
Sでは第10図(a)に示すように正常に走査記録でき
たとしても、ビームスポットBS’では第10図(b)
に示すように走査線われが生じるおそれもある。
Since beam spots Bs and BS' in FIG. 9 have different beam widths in the sub-scanning direction, for example, beam spot B
Even if scanning and recording is performed normally at beam spot S as shown in Figure 10(a), beam spot BS' is scanned and recorded normally as shown in Figure 10(b).
There is also a risk that scanning line wrinkles may occur as shown in FIG.

また、スリットを使用する第1.第2の手法は、光量検
出信号の立ち上がり、立ち下がりのタイミングが、スリ
ットの幅の影響を受けるので、ビームスポットの形状を
精度よく検出しようとすれば、スリット幅に応じた補正
を施す必要がある。また、スリット幅が大きいと外乱光
の影響で光量検出信号に含まれるノイズ成分が多くなり
、逆に、スリット幅をあまり小さくすると、スリット透
過光量が極端に小さくなり、光量検出信号のレベルが低
下して光量検出器の内部雑音の影響を受けやすくなるの
で、いずれの場合にも測定精度が低下するという不都合
を招く。
In addition, the first method using a slit. In the second method, the timing of the rise and fall of the light intensity detection signal is affected by the width of the slit, so in order to accurately detect the shape of the beam spot, it is necessary to perform correction according to the width of the slit. be. Also, if the slit width is large, noise components included in the light intensity detection signal will increase due to the influence of ambient light, and conversely, if the slit width is too small, the amount of light transmitted through the slit will be extremely small, and the level of the light intensity detection signal will decrease. In either case, the measurement accuracy decreases, which is disadvantageous because the light intensity detector becomes susceptible to the influence of internal noise.

一方、第3の手法によれば、楕円形状の判別は可能であ
るが、ビームスポットを拡大照射させるための光学系の
調整が煩雑であり、装置が大損がりになるという問題点
や、ブルーミング、クロストークなどの影響も考慮する
必要がある。
On the other hand, according to the third method, it is possible to distinguish elliptical shapes, but the adjustment of the optical system for enlarging the beam spot is complicated, and there are problems such as major damage to the device, blooming, It is also necessary to consider effects such as crosstalk.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、ビームスポットの形状を正確に、しかも簡単に検出
することができるビームスポットの形状検出方法を促供
することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a beam spot shape detection method that can accurately and easily detect the shape of a beam spot.

く課題を解決するための手段〉 本発明は、このような目的を達成するために、次のよう
な構成をとる。
Means for Solving the Problems> In order to achieve the above objects, the present invention has the following configuration.

即ち、請求項(1)に記載の発明は、走査式光学装置に
おける走査面上のビームスポットの形状を検出する方法
であって、 光ビームと、直線的遮光・透光境界であるナイフェツジ
との相対的な移動速度が予め分からない場合に、光ビー
ムとナイフェツジとの相対的な移動方向に対してそれぞ
れ異なる傾斜角度を有する少なくとも3つのナイフェツ
ジと、前記3つのナイフェツジのうちの1つと同し傾斜
角度を有する1つのナイフェツジとを使用して、前記各
ナイフェツジを通過した光ビームの光量を検出し、前記
検出された光量を微分処理し、 同じ傾斜角度の2つのナイフェツジに係る検出光量の微
分値に基づき、光ビームとナイフェツジとの相対的な移
動速度を求め、 また、異なる傾斜角度の3つのナイフェツジに係る検出
光量の微分値に基づき、光ビームがそれぞれのナイフェ
ツジを横切るのに要する時間を求め、 前記移動速度と前記各時間とに基づき、光ビームが前記
3つのナイフェツジをそれぞれ横切るのに要した相対的
な移動距離を算出し、 前記3つの移動距離に基づき、ビームスポットの形状を
求めるものである。
That is, the invention described in claim (1) is a method for detecting the shape of a beam spot on a scanning surface in a scanning optical device, which method comprises: detecting the shape of a beam spot on a scanning surface in a scanning optical device; at least three knives each having a different angle of inclination with respect to the direction of relative movement of the light beam and the knife when the relative speed of movement is not known in advance; one knife having an angle, detecting the light intensity of the light beam passing through each knife, performing differential processing on the detected light intensity, and obtaining a differential value of the detected light intensity with respect to two knives having the same inclination angle. Based on this, calculate the relative moving speed of the light beam and the knife, and also calculate the time required for the light beam to cross each knife based on the differential value of the amount of detected light for the three knives with different inclination angles. , Calculating the relative travel distance required for the light beam to cross each of the three knives based on the travel speed and each time, and determining the shape of the beam spot based on the three travel distances. It is.

一方、請求項(2)に記載の発明は、走査式光学装置に
おける走査面上のビームスポットの形状を検出する方法
であって、 光ビームと、直線的遮光・透光境界であるナイフェツジ
との相対的な移動速度が予め分かっている場合に、光ビ
ームとナイフェツジとの相対的な移動方向に対してそれ
ぞれ異なる傾斜角度を有する3つのナイフェツジを使用
して、前記各ナイフェツジを通過した光ビーl、の光量
を検出し、前記検出された光量を微分処理し、 各検出光量の微分値に基づき、光ビームがそれぞれのナ
イフェツジを横切るのに要する時間を求め、 前記光ビームとナイフェツジとの相対的な移動速度と前
記各時間とに基づき、光ビームが前記3つのナイフェツ
ジをそれぞれ横切るのに要した相対的な移動距離を算出
し、 前記3つの移動距離に基づき、ビームスポットの形状を
求めるものである。
On the other hand, the invention according to claim (2) is a method for detecting the shape of a beam spot on a scanning surface in a scanning optical device, which comprises: When the relative speed of movement is known in advance, three knives having different inclination angles with respect to the direction of relative movement between the light beam and the knife are used to calculate the light beam passing through each knife. , detecting the amount of light of , differentially processing the detected amount of light, determining the time required for the light beam to cross each knife edge based on the differential value of each detected light amount, and determining the relative amount of the light beam and the knife edge. The relative moving distance required for the light beam to cross each of the three knife edges is calculated based on the moving speed and each of the above-mentioned times, and the shape of the beam spot is determined based on the three moving distances. be.

く作用〉 上記各請求項の発明によれば、傾斜角度がそれぞれ異な
る3つのナイフェツジを光ビームが横切るのに要する時
間を求め、光ビームとナイフェツジとの相対的な移動速
度と前記各時間とに基づき、光ビームが前記3つのナイ
フェツジを横切るのに要した相対的な移動距離を算出す
ることができる。
According to the invention of each of the above claims, the time required for the light beam to cross three knife blades having different inclination angles is determined, and the relative moving speed of the light beam and the knife blade is calculated based on the respective times. Based on this, the relative travel distance required for the light beam to traverse the three knives can be calculated.

このような移動距離が求まると、ビームスポットに外接
し、対向辺が平行な6角形が定まる。この6角形に内接
する楕円形状は1つであるから、上記3つの移動距離に
基づき、ビームスポットの形状、具体的には、楕円形状
のビームスポットの長径、短径、およびビーム長軸のビ
ーム移動方向に対する角度が一義的に求められる。
Once such a moving distance is determined, a hexagon that circumscribes the beam spot and whose opposing sides are parallel is determined. Since there is only one ellipse inscribed in this hexagon, the shape of the beam spot, specifically, the major axis, minor axis, and beam of the beam long axis of the elliptical beam spot, is determined based on the above three moving distances. The angle with respect to the direction of movement is uniquely determined.

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
<Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail based on the drawings.

進上実施撚 第1図は本発明方法を平面走査式光学装置のビームスポ
ットの形状検出に適用した例を示した概略ブロック図で
ある。ただし、本発明は、平面走査式光学装置に限らず
、回転走査式光学装置にも適用することができ、また、
記録システム、読み取りシステムにかかわらず通用する
ことができる。
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an example in which the method of the present invention is applied to detecting the shape of a beam spot of a plane scanning optical device. However, the present invention is not limited to a plane scanning optical device, but can also be applied to a rotational scanning optical device.
It can be used regardless of the recording system or reading system.

第1図に示した平面走査式光学装置は、レーザ光源10
♂、このレーザ光源】Oから照射された光ビームBを偏
向させる手段としてのポリゴンミラー11と、入射光ビ
ームを収束させるとともに、等角速度の入射光ビームを
等速度の光ビームとして出射するfθレンズ12と、こ
のrθレンズ12から出射された光ビームを走査面14
に向けて反射する反射ミラー13などを備えている。走
査面14は、図示しないフラットテーブルに載置された
感光材料の面に相当する。ポリゴンミラーllの回転に
より、光ビームのビームスポットは走査面14の上を主
走査方向に移動し、また、前記フラットテーブルの移動
により、ビームスポットは走査面14の上を前記主走査
方向と直交する副走査方向に相対移動する。
The plane scanning optical device shown in FIG.
♂, this laser light source] A polygon mirror 11 as a means for deflecting the light beam B irradiated from O, and an fθ lens that converges the incident light beam and emits the incident light beam with a constant angular velocity as a light beam with a constant velocity. 12, and the light beam emitted from this rθ lens 12 is directed to the scanning surface 14.
It is equipped with a reflective mirror 13 that reflects the light toward the target. The scanning surface 14 corresponds to the surface of a photosensitive material placed on a flat table (not shown). By the rotation of the polygon mirror II, the beam spot of the light beam moves on the scanning surface 14 in the main scanning direction, and by the movement of the flat table, the beam spot moves on the scanning surface 14 perpendicular to the main scanning direction. relative movement in the sub-scanning direction.

このような光学装置における走査面14上のビームスポ
ットの形状を検出するために、走査面14と同一面上の
適当な位置に、M字形に配置されたナイフェツジ(すな
わち、直線的な遮光・透光境界)をもったマスク20が
配置される。マスク20は、第2図(a)に示すように
、遮光領域H内に、三角形状の二つの透光領域G+ 、
G−を備え、各透光領域Q、、Gxの垂直エツジと傾斜
エツジとがM字形に配設されたナイフェツジ21.22
.23.24を形成している。このうちビームスポット
BSの形状検出に係る3つのナイフェツジ21〜23は
、ビームスボン1−BSの移動方向(主走査方向)に対
して、例えば90°、150a、30@の異なる傾斜角
度になっている。また、ビームスポットBSの移動速度
の検出に係るナイフェツジ2Iおよび24は、同じ傾斜
角度になっており、その離間距離dは例えば、1mmに
設定されている。
In order to detect the shape of the beam spot on the scanning surface 14 in such an optical device, an M-shaped knife (i.e., a linear light-shielding/transmitting knife) is placed at an appropriate position on the same plane as the scanning surface 14. A mask 20 with a light boundary) is placed. As shown in FIG. 2(a), the mask 20 has two triangular light-transmitting regions G+,
Knives 21 and 22, which are provided with a light-transmitting region Q, , Gx, and have vertical edges and inclined edges arranged in an M-shape.
.. 23.24 is formed. Among these, the three knives 21 to 23 involved in detecting the shape of the beam spot BS have different inclination angles of, for example, 90°, 150a, and 30@ with respect to the moving direction (main scanning direction) of the beam pants 1-BS. There is. Furthermore, the knives 2I and 24, which are used to detect the moving speed of the beam spot BS, have the same inclination angle, and the distance d between them is set to, for example, 1 mm.

マスク20の下には、各透光領域C,,C,を通過した
光ビームの光量を検出するフォトダイオード25のよう
な光検知器が設けられている。フォトダイオード25は
、マスク20の透光領域G、 、 (1;。
A photodetector such as a photodiode 25 is provided under the mask 20 to detect the amount of light beam passing through each transparent region C, , C,. The photodiode 25 is located in the light-transmitting region G, , (1;) of the mask 20.

よりも少し大きな単一形状のものであってもよいし、あ
るいは各ナイフェツジ21〜24に対向配設したセグメ
ント状の4個のフォトダイオードで構成してもよい。
It may be of a single shape slightly larger than the above, or it may be composed of four segment-shaped photodiodes arranged opposite each knife 21 to 24.

このマスク20を、第2図(a)に示すような楕円形状
のビームスボンドBSが横切った場合、フォトダイオー
ド25は、第2図ら)に示すような光量検出信号を出力
する。
When this mask 20 is crossed by an elliptical beam bond BS as shown in FIG. 2(a), the photodiode 25 outputs a light amount detection signal as shown in FIG. 2(a).

フォトダイオード25の検出信号は、増幅器26で増幅
された後、A/D変換器27でデジタル信号に変換され
て、メモリ28に記憶される。CPU29は、メモリ2
8に記憶された光量データを読み出して、微分処理を施
すことにより、第2図(C)に示すような光量微分値を
算出する。この光量微分値に対して、演算処理を行うこ
とにより、ビームスポットBSの長径、短径、およびビ
ーム長軸のビーム進行方向に対する角度をそれぞれ算出
し、その結果を表示器30などに出力する。
The detection signal of the photodiode 25 is amplified by an amplifier 26, then converted to a digital signal by an A/D converter 27, and stored in a memory 28. The CPU 29 is the memory 2
By reading the light amount data stored in 8 and performing differentiation processing, a light amount differential value as shown in FIG. 2(C) is calculated. By performing arithmetic processing on this light amount differential value, the major axis and minor axis of the beam spot BS, and the angle of the beam major axis with respect to the beam traveling direction are respectively calculated, and the results are output to the display 30 or the like.

以下、CPU29で行われる演算処理について説明する
The arithmetic processing performed by the CPU 29 will be described below.

第2図(C)に示すように、光量微分値データ中から、
ナイフェツジ21.22.23に対応し夫31.S2、
S3の各ピーク値P、。+  P 180 +  P 
1゜を検出し、これらのピーク値に対して一定の係数C
を乗じた光量レヘルC・[)、。、C−P+s。、c−
p、。
As shown in Figure 2 (C), from the light amount differential value data,
Husband 31. corresponding to Naifetsuji 21.22.23. S2,
Each peak value P of S3. + P 180 + P
1° and a constant coefficient C for these peak values.
The amount of light multiplied by Leher C・[),. , C-P+s. ,c-
p.

(但し、光量レヘルc−p、。、C−P3oの組と、C
・PIS。とは符号が異なる)をそれぞれに設定する。
(However, for the set of light quantity level c-p, ., C-P3o, and C
・PIS. (with a different sign) for each.

ここで、係数Cは、光量が正規分布をもつ光ビームのビ
ームスポット径を決定するための係数で、例えば、I 
/ e ′(e =2.71828・・・)に設定され
る。このような光量レー・ルC−P、。、C・1)、、
、 、  C−Tゝ、0を越える各ビーク51.52S
3の時間t、。、t、、、。、  ti。を求める。な
お、L、。は、ビークS1、S4の平均値を用いるよう
にしてもよい。
Here, the coefficient C is a coefficient for determining the beam spot diameter of a light beam whose light amount has a normal distribution; for example, I
/ e ′ (e = 2.71828...). Such a light quantity Le Le C-P. , C.1),,
, , C-Tゝ, each peak exceeding 0 51.52S
3 time t,. ,t,,. , ti. seek. In addition, L. The average value of the peaks S1 and S4 may be used.

このようにし、て求めたり、。r  LlsO+  t
、。は、ビームスポットBSが第1のナイフェツジ21
.第2のナイフェツジ22.第3のナイフェツジ23を
横切るのに要する時間に相当している。次に、第1のビ
ークS1と、第4のビークS4との間の時間り、を求め
る。
In this way, you can ask for it. r LlsO+ t
,. The beam spot BS is the first knife 21
.. Second Naifetsuji 22. This corresponds to the time required to cross the third knife ledge 23. Next, the time interval between the first beak S1 and the fourth beak S4 is determined.

第1のナイフェツジ21と第4のナイフェツジ24との
間隔dは既知であるから、a/lPより、ビームスポッ
トBSの移動速度を算出する。この移動速度と前記も、
。+  LISO+  L3゜とをそれぞれ乗算するこ
とにより、第3図に示すように、ビームスボンドBSが
各ナイフエ・ンジ21.22.23をそれぞれ横切るの
に要した移動路#2T、。、2T+s。。
Since the distance d between the first knife 21 and the fourth knife 24 is known, the moving speed of the beam spot BS is calculated from a/lP. This moving speed and the above,
. +LISO+L3°, the travel path #2T required for the beam bond BS to traverse each knife edge 21, 22, 23, respectively, as shown in FIG. , 2T+s. .

2T、。を知ることができる。ここで、Tea、  T
ea。
2T. can be known. Here, Tea, T
ea.

T、。は次式で与えられる。T. is given by the following equation.

2       t。2     t.

2       t。2     t.

■〜■弐で求められたT、。、 TI5゜、T、。を、
次式■〜■にそれぞれ代入することにより、第3図に示
すような楕円形状のビームスボンドBSの長径2a、短
径2b、および長袖のビームスポットBSの進行方向に
対する角度θ(0°≦θ〈90°)を算出することがで
きる。なお、ビームスボy LBSが第9図のように逆
方向に傾斜する場合、0〜0式において、2aは短径、
2bは長径、θは短径の角度となる。
■~■T, which was asked for in 2. , TI5゜, T,. of,
By substituting the following equations (■ to ■), the major axis 2a, minor axis 2b of the elliptical beam spot BS as shown in Fig. 3, and the angle θ (0°≦θ <90°) can be calculated. In addition, in the case where the beam probe LBS is tilted in the opposite direction as shown in Fig. 9, in formulas 0 to 0, 2a is the minor axis,
2b is the major axis, and θ is the angle of the minor axis.

2  a  = [(1/3)(Tx+so+T’to
+47”qo) +(]/  l−71)×(↑”+5
e−T”zo)  ((1+tan”2θ)  /la
n’2θl  I/!  l  l/ffi・・・・・
・■ 2 b−[(1/3) (T’+so+T”3a+JT
”vo)  (1/ Jコ)X (T!1so−T”s
o)  ((1+jan”2θ)  /lan”2θ 
l  l/2  ]  1/!・・・・・・■ θ−(1,/2) tan−’ [1丁(T”+5o−
T”so)/(8T’vo−T’1so−T”so) 
1・・・・・・■ ただし、T、。−Tea。のとき、 θ−0,2a=2Tqo、2 b = 2 [(T”5
o−T”qo)/3第3図に示したように、対向辺がそ
れぞれ平行な6角形ABCDEFに内接する楕円は1つ
であるから、上記■〜■式によりビームスボンドBSの
形状を正しく測定することができる。
2 a = [(1/3)(Tx+so+T'to
+47”qo) +(]/l-71)×(↑”+5
e-T"zo) ((1+tan"2θ) /la
n'2θl I/! l l/ffi...
・■ 2 b-[(1/3) (T'+so+T"3a+JT
”vo) (1/Jko)X (T!1so-T”s
o) ((1+jan"2θ) /lan"2θ
l l/2 ] 1/!・・・・・・■ θ−(1,/2) tan−' [1 piece (T”+5o−
T"so)/(8T'vo-T'1so-T"so)
1・・・・・・■ However, T. -Tea. When θ−0, 2a=2Tqo, 2 b = 2 [(T”5
o-T”qo)/3 As shown in Figure 3, there is one ellipse inscribed in the hexagon ABCDEF whose opposing sides are parallel, so the shape of the beam bond BS can be correctly determined using the above formulas can be measured.

第1図に示したような走査式光学装置の光学系は、走査
位置によってビームスポット形状が異なることがある。
In the optical system of the scanning optical device as shown in FIG. 1, the beam spot shape may vary depending on the scanning position.

上述の実施例によれば、マスク20とフォトダイオード
25を光ビームBの主走査方向】 の種々の位置に設置して、それぞれの位置のビームスポ
ット形状の測定を行うことができる。
According to the embodiment described above, the mask 20 and the photodiode 25 can be installed at various positions in the main scanning direction of the light beam B, and the beam spot shape at each position can be measured.

なお、ナイフェツジ21〜24の傾斜角度は、上記の実
施例のものに限定されず、任意に設定することができる
。また、各ナイフェツジ21〜24は、必ずしもM字形
に配置する必要はな(、例えば第4図(a)〜(C)に
示すように任意の配列にすることができる。さらに、第
2図(a)および第4図に示した各遮光領域G、、Gt
を遮光領域に、その周囲領域を透光領域にしたようなマ
スクを用いてもよい。
Incidentally, the inclination angles of the knives 21 to 24 are not limited to those in the above embodiments, and can be set arbitrarily. Furthermore, the knives 21 to 24 do not necessarily have to be arranged in an M-shape (for example, they can be arranged in any arbitrary arrangement as shown in FIGS. 4(a) to 4(C)). a) and each light shielding area G, , Gt shown in FIG.
A mask may be used in which the area is a light-shielding area and the surrounding area is a light-transmitting area.

星I叉止割 第1実施例では、光ビームBを走査し、マスク20を静
止させることにより、光ビームBとマスク20を相対移
動させたが、光ビームBを静止させ、マスク20を移動
させることにより、ビームスポットBSの形状を検出す
ることも可能である。
In the first embodiment, the light beam B and the mask 20 are moved relative to each other by scanning the light beam B and keeping the mask 20 stationary. By doing so, it is also possible to detect the shape of the beam spot BS.

例えば、第5図に示すように、マスク20が形成された
円板31を光ビームBに対して垂直に配置し、この円板
31をモータ32で回転駆動する。光ビームBの光路上
で円板31の後側にフォトダイオード25を配置し、こ
のフォトダイオード25で各ナイフェツジを通過した光
ビームの光量を検出することにより、第1実施例と同様
にビームスポットの形状を検出することができる。
For example, as shown in FIG. 5, a disk 31 on which the mask 20 is formed is placed perpendicular to the light beam B, and the disk 31 is rotated by a motor 32. A photodiode 25 is placed behind the disk 31 on the optical path of the light beam B, and the photodiode 25 detects the light intensity of the light beam that has passed through each knife, thereby determining the beam spot as in the first embodiment. The shape of can be detected.

あるいは、第6図に示すように、マスク20が形成され
たドラム33を回転駆動し、このドラム33の内側に設
けられたフォトダイオード25で各ナイフェツジを通過
した光ビームの光量を検出することにより、ビームスポ
ットの形状を検出することも可能である。
Alternatively, as shown in FIG. 6, by rotating a drum 33 on which a mask 20 is formed and detecting the amount of light beam passing through each knife with a photodiode 25 provided inside the drum 33. , it is also possible to detect the shape of the beam spot.

なお、M字形に配列されたナイフェツジを用いた場合、
傾斜角度90°の二つのナイフェツジ21゜24で、光
ビームBとナイフェツジとの相対速度を検出しているか
ら、スリント駆動用のモータの回転速度のむらによって
、測定精度が低下することはない。
In addition, when using knife blades arranged in an M-shape,
Since the relative speed between the light beam B and the knife is detected by the two knives 21 and 24 having an inclination angle of 90 degrees, measurement accuracy will not be degraded due to uneven rotational speed of the slint driving motor.

■11施貫 第1および第2実施例では、光ビームBとマスク20の
相対移動速度が予め分かっていない場合に、4つナイフ
ェツジ21〜24を用い、90°傾斜の2つのナイフェ
ツジ21.24を介して検出された光量から、前記相対
移動速度を算出した。しかし、光ビームとナイフェツジ
との相対移動速度が予め分かっている場合は、前述した
ような4つのナイフェツジを用いてビーム形状を検出す
る必要はなく、ビームスポットの相対的な移動方向に対
して傾斜角度の異なった3つのナイフェツジ21〜23
によって、ビームスポットの形状を検出することが可能
である。
(11) In the first and second embodiments, when the relative movement speed between the light beam B and the mask 20 is not known in advance, four knife blades 21 to 24 are used, and two knife blades 21 and 24 with a 90° inclination are used. The relative movement speed was calculated from the amount of light detected through the . However, if the relative moving speed of the light beam and the knife blade is known in advance, there is no need to detect the beam shape using the four knives described above, and the beam spot is tilted with respect to the relative moving direction of the beam spot. Three knives with different angles 21-23
It is possible to detect the shape of the beam spot.

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかなように、請求項(1)に記載の
発明によれば、光ビームとナイフェツジとの相対的な移
動速度が予め分かっていない場合に、走査面上のビーム
スポットの形状を比較的簡単に、かつ、正確に検出する
ことができる。
<Effects of the Invention> As is clear from the above description, according to the invention set forth in claim (1), when the relative moving speed of the light beam and the knife blade is not known in advance, The shape of the beam spot can be detected relatively easily and accurately.

また、請求項(2)に記載の発明によれば、光ビームと
ナイフェツジとの相対速度が予め分かっている場合に、
走査面上のビームスポット形状を比較的簡単に、かつ正
確に検出することができる。
Further, according to the invention described in claim (2), when the relative speed between the light beam and the knife blade is known in advance,
The beam spot shape on the scanning plane can be detected relatively easily and accurately.

さらに、請求項(+)および(2)に記載の発明によれ
ば、ナイフェツジを介して光量を検出し、その光量の微
分値に基づきビームスポットの形状を求めているから、
従来例のようにスリットの幅を補正する処理が不要であ
る。また、ナイフェツジの前後で検出される光量の変化
は、スリットを介して検出される光量の変化に比較して
大きいので、雑音の影響を受けにくい信顛性の高い形状
検出を行うことができる。
Furthermore, according to the invention described in claims (+) and (2), the amount of light is detected through the knife, and the shape of the beam spot is determined based on the differential value of the amount of light.
There is no need for processing to correct the width of the slit as in the conventional example. Furthermore, since the change in the amount of light detected before and after the knife is larger than the change in the amount of light detected through the slit, highly reliable shape detection that is less susceptible to noise can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図ないし第3図は本発明の第1実施例に係り、第1
図はその概略構成を示したブロック図、第2図(a)は
M字形に配列されたナイフェツジの説明図、第2図山)
はナイフェツジを介して検出された光量検出信号の波形
図、第2図(C)は光量検出信号の微分波形図、第3図
はビームスポットの形状検出の説明図、第4図(a)、
Φ)、 (C)はナイフェツジの変形例の説明図である
。 第5図は第2実施例の説明図、第6図はその変形例の説
明図である。 第7図は従来方法の要部構成を示した斜視図、第8図は
従来方法の作用説明図、第9図および第10図は従来方
法の問題点の説明図である。 20・・・マスク 21、22.23.24・・・ナイフェツジ25・・・
フォトダイオード BS・・・ビームスポット
Figures 1 to 3 relate to the first embodiment of the present invention.
The figure is a block diagram showing its schematic configuration, Figure 2 (a) is an explanatory diagram of the naifetsuji arranged in an M-shape, Figure 2 (Mountain)
is a waveform diagram of the light quantity detection signal detected through the knife, Figure 2 (C) is a differential waveform diagram of the light quantity detection signal, Figure 3 is an explanatory diagram of beam spot shape detection, Figure 4 (a),
Φ), (C) is an explanatory diagram of a modification of the knife. FIG. 5 is an explanatory diagram of the second embodiment, and FIG. 6 is an explanatory diagram of a modification thereof. FIG. 7 is a perspective view showing the main structure of the conventional method, FIG. 8 is an explanatory diagram of the operation of the conventional method, and FIGS. 9 and 10 are explanatory diagrams of problems in the conventional method. 20... Mask 21, 22.23.24... Naifetsuji 25...
Photodiode BS...beam spot

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)走査式光学装置における走査面上のビームスポッ
トの形状を検出する方法であって、 光ビームと、直線的遮光・透光境界であるナイフエッジ
との相対的な移動速度が予め分からない場合に、光ビー
ムとナイフエッジとの相対的な移動方向に対してそれぞ
れ異なる傾斜角度を有する少なくとも3つのナイフエッ
ジと、前記3つのナイフエッジのうちの1つと同じ傾斜
角度を有する1つのナイフエッジとを使用して、前記各
ナイフエッジを通過した光ビームの光量を検出し、前記
検出された光量を微分処理し、 同じ傾斜角度の2つのナイフエッジに係る検出光量の微
分値に基づき、光ビームとナイフエッジとの相対的な移
動速度を求め、 また、異なる傾斜角度の3つのナイフエッジに係る検出
光量の微分値に基づき、光ビームがそれぞれのナイフエ
ッジを横切るのに要する時間を求め、 前記移動速度と前記各時間とに基づき、光ビームが前記
3つのナイフエッジをそれぞれ横切るのに要した相対的
な移動距離を算出し、 前記3つの移動距離に基づき、ビームスポットの形状を
求めることを特徴とするビームスポットの形状検出方法
(1) A method for detecting the shape of a beam spot on the scanning surface of a scanning optical device, in which the relative moving speed between the light beam and the knife edge, which is a linear light-shielding/light-transmitting boundary, is not known in advance. at least three knife edges each having a different angle of inclination with respect to the direction of relative movement of the light beam and the knife edge, and one knife edge having the same angle of inclination as one of said three knife edges. Detect the amount of light of the light beam that has passed through each of the knife edges using Determine the relative moving speed of the beam and the knife edge, and also determine the time required for the light beam to cross each knife edge based on the differential value of the detected light amount for three knife edges with different inclination angles, Calculating relative travel distances required for the light beam to cross each of the three knife edges based on the travel speed and each time, and determining the shape of the beam spot based on the three travel distances. A beam spot shape detection method characterized by:
(2)走査式光学装置における走査面上のビームスポッ
トの形状を検出する方法であって、 光ビームと、直線的遮光・透光境界であるナイフエッジ
との相対的な移動速度が予め分かっている場合に、光ビ
ームとナイフエッジとの相対的な移動方向に対してそれ
ぞれ異なる傾斜角度を有する3つのナイフエッジを使用
して、前記各ナイフエッジを通過した光ビームの光量を
検出し、前記検出された光量を微分処理し、 各検出光量の微分値に基づき、光ビームがそれぞれのナ
イフエッジを横切るのに要する時間を求め、 前記光ビームとナイフエッジとの相対的な移動速度と前
記各時間とに基づき、光ビームが前記3つのナイフエッ
ジをそれぞれ横切るのに要した相対的な移動距離を算出
し、 前記3つの移動距離に基づき、ビームスポットの形状を
求めることを特徴とするビームスポットの形状検出方法
(2) A method for detecting the shape of a beam spot on a scanning surface in a scanning optical device, in which the relative moving speed between the light beam and a knife edge, which is a linear boundary between light blocking and light transmission, is known in advance. detect the amount of the light beam that has passed through each of the knife edges, using three knife edges each having a different inclination angle with respect to the direction of relative movement between the light beam and the knife edge; The detected light amount is differentiated, the time required for the light beam to cross each knife edge is determined based on the differential value of each detected light amount, and the relative moving speed of the light beam and the knife edge is calculated. A beam spot characterized in that the relative movement distance required for the light beam to cross each of the three knife edges is calculated based on the time, and the shape of the beam spot is determined based on the three movement distances. shape detection method.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0424522A (en) * 1990-05-19 1992-01-28 Nippon Kagaku Eng Kk Method for measuring intensity distribution of light beam
US5499094A (en) * 1994-12-21 1996-03-12 Eastman Kodak Company Apparatus and method for measuring the length and width of a spot of light utilizing two different masks
JP2013145379A (en) * 2013-02-12 2013-07-25 Funai Electric Co Ltd Image display apparatus
JP2017227615A (en) * 2016-06-25 2017-12-28 株式会社ウェイブサイバー Optical beam profile measuring device

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