JPH076836B2 - Beam spot shape detection method - Google Patents
Beam spot shape detection methodInfo
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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 field of application> The present invention relates to an image of a document on a scanning surface by optically scanning a light beam, such as a plate making scanner, a laser printer, a laser plotter. Read information,
It also relates to a scanning optical device for recording a desired pattern on a photosensitive material on a scanning surface, and more particularly to a method for detecting the shape of a beam spot on the 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ポットの形状が目標値
から外れると、記録されたパターンのエッジがぼけた
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, when the shape of the beam spot on the scanning surface deviates from a target value due to, for example, an error in the optical system, the edge of the recorded pattern is blurred or the scanning line is not lined. Is known to occur (a gap occurs between scanning lines). Therefore, conventionally, the following method has been proposed and implemented in order to detect the shape of the beam spot on the scanning surface.
第1の手法を第7図を参照して説明する。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45
°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BS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 described with reference to FIG. On the peripheral wall of the drum 1 that rotates at a constant speed, positive and negative 45
Two inclined slits 2 and 3 are formed. The light beam is emitted from the outside of the drum 1 perpendicularly to the peripheral wall. A photodetector 4 is provided inside the drum 1 so as to face the beam spot BS formed on the peripheral surface of the drum 1.
第8図(a)に示すように、第1のスリット2が楕円形
状のビームスポット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(t0〜t1)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NXとすると、ビームスポ
ット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×sin45°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(b)に示
すように、NY×sin45°で与えられる。As shown in FIG. 8 (a), when the first slit 2 crosses the elliptical beam spot BS, the photodetector 4 outputs a detection signal as shown by S X in FIG. This detection signal
By counting the clock pulse CK over a period (t 0 to t 1 ) at which S X is equal to or higher than a predetermined level,
The time required for the first slit 2 to cross the beam spot BS is obtained. When the count value and N X, X direction of the beam spot BS (i.e., a direction perpendicular to the first slit 2) the length of is given by N X × sin45 °. Similarly, the length of the beam spot BS in the Y direction (that is, the direction perpendicular to the second slit 3) is given by N Y × sin 45 ° as shown in FIG. 8 (b).
第2の手法としては、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、ビームスポットBSの形状を検
出している。具体的には、光ビームの走査方向に対して
傾斜した第1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。The second method is the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 64-13514. This method provides a slit whose optical distance from the light source is equivalent to the scanning surface, scans the light beam across the slit, and detects the light passing through the slit to detect the shape of the beam spot BS. is doing. Specifically, the first slit inclined with respect to the scanning direction of the light beam and the second slit perpendicular to the scanning direction are used to measure the time required for the beam spot to cross each slit. Based on this, the beam spot diameter in the direction perpendicular to each slit is obtained.
第3の手法は、CCDのような2次元撮像素子上にビーム
スポットを拡大照射し、その画像からビームスポット径
を直接的に計測する。The third method is to irradiate a two-dimensional image pickup device such as a CCD with a beam spot in an enlarged manner, and directly measure the beam spot 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-described 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スリッ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
向する辺間の距離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によって決まる平行線であり、辺A
B,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, in short, have the same inclination as the first and second slits and are circumscribed to the beam spot BS, as shown in FIG. The parallelogram ABCD is determined, and the shape of the beam spot BS is obtained based on the distances X and Y between the opposing sides. The sides BC and AD are, for example, FIG. 8 (a).
Is a parallel line determined by the first slit 2 of
B and DC are parallel lines determined by the second slit 3 in FIG. 8 (b).
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ポット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。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BS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。By the way, the beam spot on the scanning surface is usually an elliptical shape, and the elliptical shape inscribed in the parallelogram ABCD is not uniquely determined and there are innumerable numbers. For example, a beam spot BS 'shown by a chain line in FIG. 9 is also inscribed in the parallelogram ABCD. In other words, according to the first and second methods, the beam spots BS and BS ′ having different shapes are erroneously detected as having the same shape, and the elliptical shape of the beam spot cannot be discriminated. The beam spots BS and BS 'in FIG. 9 have different beam widths in the sub-scanning direction. Therefore, for example, the beam spot BS can be scanned and recorded normally as shown in FIG.
In BS ', there is a possibility that scanning lines may be broken as shown in Fig. 10 (b).
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, in the first and second methods using the slit, the rising and falling timings of the light amount detection signal are affected by the width of the slit, so if the shape of the beam spot is accurately detected, It is necessary to make a correction according to the width. Also, if the slit width is large, the noise component included in the light amount detection signal increases due to the influence of ambient light,
On the other hand, if the slit width is made too small, the amount of light transmitted through the slit will become extremely small, and the level of the light amount detection signal will drop, making it more susceptible to the internal noise of the light amount detector. This causes the inconvenience of lowering.
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、装置が大掛か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, although the elliptical shape can be discriminated, the problem that the adjustment of the optical system for expanding and irradiating the beam spot is complicated and the apparatus becomes large, blooming, and crossing are required. It is also necessary to consider the effects of talk.
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提供
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 thereof is to provide a beam spot shape detection method capable of accurately and easily detecting the shape of a beam spot.
〈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 Problem> The present invention has the following configuration in order to achieve such an object.
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 comprises a light beam and a knife edge which is a linear light-shielding / light-transmitting boundary. Of the at least three knife edges each having a different inclination angle with respect to the relative moving direction of the light beam and the knife edge, when one of the three knife edges is not known. And one knife edge having the same inclination angle, and detecting the light quantity of the light beam passing through each knife edge, differentiating the detected light quantity, and dividing the detected light quantity into two knife edges having the same tilt angle. Based on the differential value of the detected light amount, the relative moving speed of the light beam and the knife edge is obtained, and the differential value of the detected light amount of the three knife edges having different tilt angles is obtained. The time required for the light beam to cross each knife edge is determined based on the above, and the relative moving distance required for the light beam to cross each of the three knife edges based on the moving speed and each time. Is calculated, and the shape of the beam spot is obtained based on the three moving distances.
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 a light beam and a knife edge which is a linear light-shielding / light-transmitting boundary. When the relative moving speed of each of the knife edges is known in advance, three knife edges having different inclination angles with respect to the relative moving direction of the light beam and the knife edge are used to pass each of the knife edges. The light amount of the light beam is detected, the detected light amount is differentiated, based on the differential value of each detected light amount, the time required for the light beam to cross each knife edge is obtained, the light beam and the knife edge And a relative moving speed of the light beam and each of the three times, the relative moving distance required for the light beam to cross each of the three knife edges is calculated. Based, and requests the shape of the beam spot.
〈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つのナイフエッ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。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。<Operation> According to the invention of each of the above claims, the time required for the light beam to cross three knife edges having different inclination angles is obtained, and the relative moving speed between the light beam and the knife edge and each of the above-mentioned times are obtained. Based on, the relative distance traveled by the light beam to cross the three knife edges can be calculated. When such a moving distance is obtained, a hexagon circumscribing the beam spot and having parallel opposing sides is determined.
Since there is one elliptical shape inscribed in this hexagon, the shape of the beam spot, specifically, the major axis of the elliptical beam spot, the minor axis of the elliptical beam spot, and the beam of the major axis of the beam, based on the above three movement distances The angle with respect to the moving direction is uniquely obtained.
〈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 with reference to the drawings.
第1実施例 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適用
することができる。First Embodiment FIG. 1 is a schematic block diagram showing an example in which the method of the present invention is applied to shape detection of a beam spot of a plane scanning optical device. However, the present invention can be applied not only to the plane scanning type optical device but also to the rotary scanning type optical device, and can be applied regardless of the recording system and the 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
と、このレーザ光源10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fθ
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11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.
And a polygon mirror 11 as a means for deflecting the light beam B emitted from the laser light source 10, and an fθ lens 12 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. And this fθ
A reflection mirror 13 for reflecting the light beam emitted from the lens 12 toward the scanning surface 14 is provided. The scanning surface 14 corresponds to the surface of the photosensitive material placed on a flat table (not shown). Due to the rotation of the polygon mirror 11, the beam spot of the light beam moves on the scanning surface 14 in the main scanning direction,
Further, the beam spot relatively moves on the scanning surface 14 in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction by the movement of the flat table.
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エッジ(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G1,G2を備え、
各透光領域G1,G2の垂直エッジと傾斜エッジとがM字形
に配設されたナイフエッジ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
ナイフエッジ21〜23は、ビームスポットBSの移動方向
(主走査方向)に対して、例えば90°、150°、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エッジ21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、1m
m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, a knife edge (that is, a linear light shield A mask 20 having a transparent boundary is arranged. As shown in FIG. 2 (a), the mask 20 has two light-transmitting regions G 1 and G 2 in a triangular shape in a light-shielding region H,
Vertical edges and inclined edges of the respective light-transmitting areas G 1 and G 2 form knife edges 21, 22, 23 and 24 arranged in an M shape. Of these, the three knife edges 21 to 23 relating to the shape detection of the beam spot BS have different inclination angles of 90 °, 150 °, 30 ° with respect to the moving direction (main scanning direction) of the beam spot BS. There is. Also, beam spot BS
The knife edges 21 and 24 for detecting the moving speed of the have the same inclination angle, and their separation distance d is, for example, 1 m.
It is set to m.
マスク20の下には、各透光領域G1,G2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G1,G2よりも少し大きな単一形状のものであ
ってもよいし、あるいは各ナイフエッジ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。Below the mask 20, there is provided a photodetector such as a photodiode 25 that detects the light amount of the light beam that has passed through the light-transmitting areas G 1 and G 2 . Photodiode 25 is mask 20
May have a single shape slightly larger than the light-transmitting areas G 1 and G 2 , or may be composed of four segment-shaped photodiodes arranged facing each knife edge 21-24. Good.
このマスク20を、第2図(a)に示すような楕円形状の
ビームスポットBSが横切った場合、フォトダイオード25
は、第2図(b)に示すような光量検出信号を出力す
る。When the elliptical beam spot BS as shown in FIG. 2 (a) crosses the mask 20, the photodiode 25
Outputs a light amount detection signal as shown in FIG. 2 (b).
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28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 the amplifier 26, converted into a digital signal by the A / D converter 27, and stored in the memory 28. The CPU 29 reads out the light amount data stored in the memory 28 and performs a differentiation process to calculate a light amount differential value as shown in FIG. 2 (c). By performing arithmetic processing on this light quantity differential value, the major axis, the minor axis of the beam spot BS, and the angle of the major axis of the beam with respect to the beam traveling direction are 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、
ナイフエッジ21,22,23に対応したS1,S2,S3の各ピーク値
P90,P150,P30を検出し、これらのピーク値に対して一定
の係数Cを乗じた光量レベルC・P90,C・P150,C・P
30(但し、光量レベルC・P90,C・P30の組と、C・P150
とは符号が異なる)をそれぞれに設定する。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、1/e2(e=2.71
828…)に設定される。このような光量レベルC・P90,C
・P150,C・P30を越える各ピークS1,S2,S3の時間t90,t
150,t30を求める。なお、t90は、ピークS1,S4の平均値
を用いるようにしてもよい。As shown in FIG. 2 (c), from the light quantity differential value data,
Peak values of S1, S2, S3 corresponding to knife edges 21, 22, 23
Light intensity level C ・ P 90 , C ・ P 150 , C ・ P detected by detecting P 90 , P 150 , P 30 and multiplying these peak values by a constant coefficient C
30 (However, the combination of light intensity levels C / P 90 and C / P 30 and C / P 150
And the sign is different). Here, the coefficient C is a coefficient for determining the beam spot diameter of a light beam having a normal distribution of light quantity, and is, for example, 1 / e 2 (e = 2.71).
828 ...) is set. Such light level C ・ P 90 , C
・ Time of each peak S1, S2, S3 exceeding P 150 , C ・ P 30 t 90 , t
Find 150 , t 30 . The average value of peaks S1 and S4 may be used as t 90 .
このようにして求めたt90,t150,t30は、ビームスポット
BSが第1のナイフエッジ21,第2のナイフエッジ22,第3
のナイフエッジ23を横切るのに要する時間に相当してい
る。次に、第1のピークS1と、第4のピークS4との間の
時間tPを求める。T 90 , t 150 , t 30 obtained in this way is the beam spot
BS has 1st knife edge 21, 2nd knife edge 22, 3rd
Corresponding to the time required to cross the knife edge 23 of the. Next, the time t P between the first peak S1 and the fourth peak S4 is obtained.
第1のナイフエッジ21と第4のナイフエッジ24との間隔
dは既知であるから、d/tP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t90,t150,t30と
をそれぞれ乗算することにより、第3図に示すように、
ビームスポットBSが各ナイフエッジ21,22,23をそれぞれ
横切るのに要した移動距離2T90,2T150,2T30を知ること
ができる。ここで、T90,T150,T30は次式で与えられる。Since the distance d between the first knife edge 21 and the fourth knife edge 24 is known, the moving speed of the beam spot BS is calculated from d / t P. As shown in FIG. 3, by multiplying this moving speed by t 90 , t 150 , and t 30 , respectively,
The travel distances 2T 90 , 2T 150 , 2T 30 required for the beam spot BS to cross each knife edge 21, 22, 23 respectively can be known. Here, T 90 , T 150 , and T 30 are given by the following equation.
〜式で求められたT90,T150,T30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
状のビームスポットBSの長径2a,短径2b、および長軸の
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、ビームスポッ
トBSが第9図のように逆方向に傾斜する場合、〜式
において、2aは短径、2bは長径、θは短径の角度とな
る。 By substituting T 90 , T 150 , and T 30 obtained by the equations into the following equations, respectively, the major axis 2a, the minor axis 2b, and the major axis of the elliptical beam spot BS shown in FIG. 3 can be obtained. Angle θ (0 ° ≦ θ
<90 °) can be calculated. When the beam spot BS inclines in the opposite direction as shown in FIG. 9, in the formula, 2a is the minor axis, 2b is the major axis, and θ is the minor axis.
ただし、T30=T150のとき、 θ=0、2a=2T90、2b=2{(T2 30-T2 90/3}1/2 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
によりビームスポットBSの形状を正しく測定することが
できる。 However, when the T 30 = T 150, θ = 0,2a = 2T 90, 2b = 2 {(T 2 30 -T 2 90/3} as shown in half Fig. 3, the opposing sides, respectively Parallel hexagon
Since there is one ellipse inscribed in ABCDEF, the shape of the beam spot BS can be correctly measured by the above formulas.
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。
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。The optical system of the scanning optical device as shown in FIG. 1 may have a different beam spot shape depending on the scanning position.
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、ナイフエッジ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、各ナイフエッジ21〜24は、必ずしもM字形に配置す
る必要はなく、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図に示した各透光領域G1,G2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。The inclination angles of the knife edges 21 to 24 are not limited to those in the above embodiment, and can be set arbitrarily. Further, the knife edges 21 to 24 do not necessarily have to be arranged in an M shape, and can be arranged in any arrangement as shown in FIGS. 4 (a) to 4 (c), for example. Further, a mask may be used in which each of the light-transmitting regions G 1 and G 2 shown in FIGS. 2A and 4 is used as a light-shielding region and the surrounding region thereof is a light-transmitting region.
第2実施例 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。Second Embodiment In the first embodiment, the light beam B is scanned and the mask 20 is stopped to move the light beam B and the mask 20 relative to each other. However, the light beam B is stopped and the mask 20 is moved. As a result, it is 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で各ナイフエッ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 disc 31 on which the mask 20 is formed is arranged perpendicularly to the light beam B, and the disc 31 is rotationally driven by a motor 32. A disk 31 on the optical path of the light beam B
By disposing the photodiode 25 on the rear side and detecting the light quantity of the light beam passing through each knife edge with this photodiode 25, the shape of the beam spot can be detected as in the first embodiment.
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で各ナイフエッジを通過した光ビ
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, the drum 33 on which the mask 20 is formed is rotationally driven, and the photodiode 25 provided inside the drum 33 detects the light amount of the light beam passing through each knife edge. 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エッジを用いた場合、
傾斜角度90°の二つのナイフエッジ21,24で、光ビーム
Bとナイフエッジとの相対速度を検出しているから、ス
リッ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 the knife edge arranged in M shape is used,
Since the relative speed between the light beam B and the knife edge is detected by the two knife edges 21 and 24 having the inclination angle of 90 °, the measurement accuracy does not decrease due to the uneven rotation speed of the slit driving motor. .
第3実施例 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つナイフエ
ッジ21〜24を用い、90°傾斜の2つのナイフエッジ21,2
4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、光ビームとナイフエッジとの相対移動
速度が予め分かっている場合は、前述したような4つの
ナイフエッ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つのナイフエッジ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。Third Embodiment In the first and second embodiments, when the relative moving speeds of the light beam B and the mask 20 are not known in advance, the four knife edges 21 to 24 are used and the two knife edges 21 inclined at 90 ° are used. , 2
The relative moving speed was calculated from the amount of light detected through 4. However, when the relative moving speed of the light beam and the knife edge is known in advance, it is not necessary to detect the beam shape using the four knife edges as described above, and the relative movement direction of the beam spot is not detected. The shape of the beam spot can be detected by the three knife edges 21 to 23 having different inclination angles.
〈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、光ビームとナイフエッジとの相対的な移
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 described in claim (1), when the relative moving speed of the light beam and the knife edge is not known in advance, on the scanning surface. 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
ナイフエッ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。According to the invention described in claim (2), when the relative velocity between the light beam and the knife edge 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(1)および(2)に記載の発明によれ
ば、ナイフエッ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、ナイフエッ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頼性の高い形状
検出を行うことができる。Further, according to the inventions of claims (1) and (2), the light quantity is detected via the knife edge, and the shape of the beam spot is obtained based on the differential value of the light quantity.
The process of correcting the width of the slit unlike the conventional example is unnecessary. Further, since the change in the amount of light detected before and after the knife edge is larger than the change in the amount of light detected through the slit, it is possible to perform highly reliable shape detection that is not easily affected by noise.
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エッジの説明図、第2図
(b)はナイフエッ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),(b),(c)はナイフエッジの変形例の説明
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…ナイフエッジ 25…フォトダイオード BS…ビームスポット1 to 3 relate to a first embodiment of the present invention.
The figure is a block diagram showing its schematic configuration, FIG. 2 (a) is an explanatory view of knife edges arranged in an M shape, and FIG. 2 (b) is a waveform of a light amount detection signal detected through the knife edges. FIG. 2 (c) is a differential waveform diagram of the light amount detection signal,
FIG. 3 is an explanatory diagram of the shape detection of the beam spot, and FIGS. 4 (a), (b) and (c) are explanatory diagrams of a modified example of the knife edge. FIG. 5 is an explanatory view of the second embodiment, and FIG. 6 is an explanatory view of its modification. FIG. 7 is a perspective view showing a main structure of a conventional method, FIG. 8 is an explanatory view of the operation of the conventional method, and FIGS. 9 and 10 are explanatory views of problems of the conventional method. 20… Mask 21,22,23,24… Knife edge 25… Photodiode BS… Beam spot
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 友久 国雄 京都府京都市上京区堀川通寺之内上る4丁 目天神北町1番地の1 大日本スクリーン 製造株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−160329(JP,A) 特開 平3−120426(JP,A) 特開 平1−314926(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kunio Tomohisa 1 Nihon Screen Manufacturing Co., Ltd. 1 No. 1 Tenjin Kitamachi 4-chome, Horikawa-dori Teranouchi, Kamigyo-ku, Kyoto-shi, Kyoto (56) References 3-160329 (JP, A) JP-A-3-120426 (JP, A) JP-A 1-314926 (JP, A)
Claims (2)
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、光ブ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 a shape of a beam spot on a scanning surface in a scanning optical device, wherein a relative moving speed of a light beam and a knife edge which is a linear light-shielding / light-transmitting boundary is previously determined. If not known, at least three knife edges, each having a different tilt angle with respect to the relative movement direction of the light beam and the knife edge, and one having the same tilt angle as one of the three knife edges. The knife edge is used to detect the light quantity of the light beam that has passed through each of the knife edges, and the detected light quantity is subjected to differential processing, and based on the differential value of the detected light quantity relating to two knife edges with the same inclination angle. , The relative moving speed of the light beam and the knife edge is obtained, and the light boom is adjusted based on the differential value of the detected light amount for the three knife edges with different inclination angles. The time required to cross each knife edge is obtained, and based on the moving speed and each time, the relative moving distance required for the light beam to cross each of the three knife edges is calculated, A method of detecting a shape of a beam spot, wherein the shape of the beam spot is obtained based on the three moving distances.
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, wherein a relative moving speed of a light beam and a knife edge which is a linear light-shielding / light-transmitting boundary is previously determined. If known, three knife edges, each having a different tilt angle with respect to the relative direction of movement of the light beam and the knife edge, are used to detect the amount of light beam passing through each said knife edge. , Differentially processing the detected light quantity, based on the differential value of each detected light quantity, the time required for the light beam to cross each knife edge is obtained, and the relative moving speed of the light beam and the knife edge, The relative movement distance required for the light beam to cross each of the three knife edges is calculated based on each of the times, and the beam spot is calculated based on the three movement distances. Shape detection method of the beam spot, wherein the determination of the shape.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP1967490A JPH076836B2 (en) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | Beam spot shape detection method |
| US07/607,416 US5105296A (en) | 1989-11-20 | 1990-10-31 | Method and apparatus for detecting beam spot shape |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1967490A JPH076836B2 (en) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | Beam spot shape detection method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03223630A JPH03223630A (en) | 1991-10-02 |
| JPH076836B2 true JPH076836B2 (en) | 1995-01-30 |
Family
ID=12005784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP1967490A Expired - Lifetime JPH076836B2 (en) | 1989-11-20 | 1990-01-29 | Beam spot shape detection method |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH076836B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| 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 |
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-
1990
- 1990-01-29 JP JP1967490A patent/JPH076836B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH03223630A (en) | 1991-10-02 |
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