(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光点の長さと幅を即時測定する装置であって、
複数の透明なスリットを有する第１のマスクであって、各スリットが少なくとも予測される最大の光点長さと同じ長さのスリット長さを有し、これらスリットが予測される最大の光点幅の一部分から少なくとも予測される最大の光点幅まで漸次増大する幅を有し、隣接スリットが１度に１つより多いスリットの照射を最小にするのに十分な間隔をおいて配されている、第１のマスクと、
予測される最大の光点長さの一部分の長さと光の測定可能パルスを伝達する窓を得るのに十分な幅とを有する複数の透明窓を有する第２のマスクであって、前記窓が１つの線に沿って配置され隣接窓が１度に１つより多い窓の照射を最小にするのに十分な間隔をおいて配されている、第２のマスクと、
光点とマスクとの間の相対運動の経路を横切って第１及び第２のマスクを支持する部材であって、前記経路と前記窓の線とを横切るスリットが前記経路と角度をなして配設され、前記経路を横切って、予測される光点長さの一部分の中心から中心までの窓間隔が得られるようにしている部材と、
スリットを通過する光のパルスを検出し振幅が光のパルスの力に比例する第１の信号を発しまた窓を通過する光のパルスを検出し振幅が光のパルスの放射照度に比例する第２の信号を発する、少なくとも１つの光検出器と、
各第１の信号の振幅が所定値を超えたかどうかを決定し第１のデジタルパルス信号を発する第１の比較器と、
第１のデジタルパルス信号を光点幅の測定量として計数する第１の計数器と、各第２の信号の振幅が所定値を超えたかどうかを決定し第２のデジタルパルス信号を発する第２の比較器と、
第２のデジタルパルス信号を光点長さの測定量として計数する第２の計数器、
とを具備している光点の長さと幅の即時測定装置。
【請求項２】
光点の幅の即時測定装置であって、
複数の透明なスリットを有するマスクであって、各スリットが予測される最大の光点長さと少なくとも同じのスリットの長さを有し、これらスリットが予測される光点幅の一部分から少なくとも予測される最大の光点幅まで漸次増加する幅を有し、隣接スリットが１度に１つより多いスリットの照射を最小にするのに十分な間隔をおいて配されている、マスクと、
マスクを光点とマスクとの間の相対運動の経路を横切って支持しスリットが前記経路を横切るようにしている部材と、
スリットを通過する光のパルスを検出し振幅が光のパルスの力に比例する信号を発する光検出器と、
各信号の振幅が所定値を超えたかどうかを決定しデジタルパルス信号を発する比較器と、
デジタルパルス信号を光点幅の測定量として計数する計数器、
とを具備している光点の幅の即時測定装置。
【請求項３】
光点の長さの即時測定装置であって、
予測される最大の光点長さの一部分の長さと光の測定可能なパルスを伝達する窓を得るのに十分な幅とを有する複数の透明窓を有しているマスクであって、前記窓が１つの線に沿って配置され隣接窓が１度に１つより多い窓の照射を最小にするのに十分な間隔をおいて配されている、マスクと、
マスクを光点とマスクとの間の相対運動の経路を横切って支持する部材であって、前記窓の線が前記経路と角度をなして配され前記経路を横切って予測される光点長さの一部分の中心から中心までの窓間隔が得られるようにしている、部材と、
窓を通過する光のパルスを検出し振幅が光のパルスの放射照度に比例する信号を発する光検出器と、
各信号の振幅が所定値を超えたかどうかを決定しデジタルパルス信号を発する比較器と、
デジタルパルス信号を光点長さの測定量として計数する計数器、
とを具備している光点の長さの即時測定装置。
【請求項４】
光点の長さと幅を即時に測定する方法であって、
複数の透明スリットを有する第１のマスクを設ける段階であって、各スリットが予測される最大の光点長さと少なくとも等しいスリットの長さを有し、これらスリットが予測される最大の光点幅の一部分から少なくとも予測される最大の光点幅まで漸次増加する幅を有し、隣接するスリットが１度に１つより多いスリットの照射を最小にするのに十分な間隔をおいて配されている、第１のマスクを設ける段階と、
予測される最大の光点長さの一部分の長さと光の測定可能なパルスを伝達する１つの窓を得るのに十分な幅とを有する複数の透明な窓を有する第２のマスクを設ける段階であって、前記窓が１つの線に沿って配置され、隣接する窓が１度に１つより多い窓の照射を最小にするのに十分な間隔をおいて配されている、第２のマスクを設ける段階と、
光点の運動の経路を横切って第１及び第２のマスクを支持する段階であって、スリットが前記経路と前記窓の線とを横切るスリットが前記経路と角度をなして配され、前記経路を横切って予測される光点長さの一部分の中心から中心までの窓間隔が得られるようにしている、第１及び第２のマスクを支持する段階と、
スリットと窓とを横切って光点を走査する段階と、
スリットを通過する光のパルスを検出し振幅が光のパルスの力に比例する第１の信号を発する段階と、
各第１の信号の振幅が所定値を超えたかどうかを決定し第１のデジタルパルス信号を発する段階と、
第１のデジタルパルス信号を光点幅の測定量として計数する段階と、
窓を通過する光のパルスを検出し振幅が光のパルスの放射照度に比例する第２の信号を発する段階と、
各第２の信号が所定値を超えたかどうかを決定し第２のデジタルパルス信号を発する段階と、
第２のデジタルパルス信号を光点長さの測定量として計数する段階、
とを含んでいる光点の長さと幅とを即時に測定する方法。
【請求項５】
光点の幅を即時に測定する方法であって、
複数の透明スリットを有するマスクを設ける段階であって、各スリットが予測される最大の光点長さと少なくとも同じのスリット長さを有し、前記スリットが予測される最大の光点幅の一部分から少なくとも予測される最大の光点幅まで漸次増加する幅を有し、隣接するスリットが１度に１つより多いスリットの照射を最小にするのに十分な間隔をおいて配されている、マスクを設ける段階と、
マスクを光点とマスクとの間の相対運動の経路を横切って支持しスリットが前記経路を横切るようにする段階と、
スリットを通過する光のパルスを検出し振幅が光のパルスの力に比例する信号を発する段階と、
各信号が所定値を超えたかどうかを決定しデジタルパルス信号を発する段階と、
デジタルパルス信号を光点幅の測定量として計数する段階、
とを含んでいる光点の幅の即時測定方法。
【請求項６】
光点の長さを即時に測定する方法であって、
予測される最大の光点長さの一部分の長さと光の測定可能なパルスを伝達する１つの窓を得るのに十分な幅とを有する複数の透明な窓を有するマスクを設ける段階であって、前記窓が１つの線に沿って配置され隣接する窓が１度に１つより多い窓の照射を最小にするのに十分な間隔をおいて配されている、マスクを設ける段階と、
マスクを光点とマスクとの間の相対運動の経路を横切って支持する段階であって、前記窓の線が前記経路と角度をなして配され前記経路を横切って予測される光点長さの一部分の中心から中心までの窓間隔が得られるようにする、マスクを支持する段階と、
窓を通過する光のパルスを検出し振幅が光のパルスの放射照度に比例する信号を発する段階と、
各信号が所定値を超えたかどうかを決定しデジタルパルス信号を発する段階と、
デジタルパルス信号を光点長さとして計数する段階
とを含んでいる光点の長さの即時測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光の走査点を用いて材料の表面を走査する方法と装置に関する。さらに詳細には、本発明は走査点の大きさと形状を測定し調節するための特徴を含む上記の方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
走査点又は飛点を用いる走査機は、特に連続するウエブ材料の高度の解像印刷、書類走査、バーコード走査、及び検査に広い適用を見出した。走査点もしくはその走査量又はその両者の大きさと形状を変更し特定の走査状態に適用させるようにすることが時には必要となる。これを行うため、走査機は、走査点の寸法、特に走査方向の幅と材料の移動方向の長さとを監視し測定しなければならない。これらの測定は、装置が走査点の大きさを連続して調節するためフィードバックするよう作動している間に行われなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
静止した光点の寸法を測定する方法と装置は容易に得られるが、光の走査点の測定は非常に複雑でありまた不明瞭である。公知の光点幅の測定技術は光点幅を推定するための一時的な測定に基づいており、走査点の速度によって影響が与えられる計算を必要としている。同様に、公知の光点長さ測定技術は走査から走査への位置決め誤差によって複雑化される困難な振幅測定を必要としている。これら公知の方法は共に測定中の手動計算又は手による介入を必要とし、どちらの方法も走査点の大きさと寸法を調節し制御するための自動フィードバック技術に役立つものではない。
【０００４】
本発明の目的は、光の走査点の幅と長さをその速度と走査から走査への位置決め誤差とに関係なく即時応答のデジタル測定をしまた光点の大きさを調節し制御するための自動フィードバックに適合したアナログ出力をもたらす、装置と方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は特許請求の範囲の各請求項に記載された発明によって規定されるものである。本発明の１つの実施態様は、透明なスリット又は窓の形状がエッチングされた不透明のプレートで作られたマスクの背後にそれぞれが配置された一対の光検出器を具備している。一方の検出器は走査点の長さに関する情報を提供し、他方の検出器は走査点の幅に関する情報を提供する。スリット又は窓の形状は、走査点からの光が各光検出器に、走査点が他の不透明プレートを横切るにつれて所望の寸法の情報を包含する光のパルスを生み出すように、配設される。
【０００６】
光検出器は光のパルスを電気信号に変換し、この信号は次に量子化され計数され走査点の寸法の直接デジタル解読情報を提供する。測定された走査点寸法に比例するアナログ信号がまた、計数された値のデジタル−アナログ変換によって得られ、走査点寸法の遠隔読取りもしくは自動制御又はその両方を行うようにする。
【０００７】
本発明の応用は、レーザープリンターと画像デジタル化装置、書類複写機、バーコード走査機、及び検査装置における走査点寸法の監視を含んでいる。これら全ての応用において、時には、走査点の寸法を変えもしくは制御し又はこの両方を行い、走査される材料もしくは画像の特徴に適合するよう又は変動する走査条件のもとで最大の解像を維持するようにする。本発明はしたがって、走査点寸法の監視と閉ループの走査点寸法制御との実施において広範な適用をもたらす。
【０００８】
本発明の装置は光点の長さと幅の即時応答測定に特に適している。第１のマスクが複数の透明スリットを含み、各スリットは予測される最大の光点長さに少なくとも等しいスリットの長さを有し、これらスリットは予測される最大光点幅のほんの一部から少なくとも予測される最大光点幅まで漸次増大する幅を有し、隣接するスリットは十分に離間されて一度に１つのスリット以上の照射を最小にするようになっている。第２のマスクが、予測される最大の光点長さの一部の長さと光の測定可能なパルスを伝達する窓を得るのに十分な幅とを有する複数の透明な窓を含み、これらの窓が１つの直線に沿って位置し、隣接する窓は１度に１つの窓より大きい照射を最小にするのに十分なように離間されている。フレーム又は同様の部材が光点とマスクとの間の相対運動の経路を横切って第１及び第２のマスクを支持し、スリットが前記経路と経路とある角度をなして配された窓の線とを横切るようにし、それにより前記経路を横切って、予想される光点長さの一部の中心から中心までの窓間隔を得るようにしている。
【０００９】
少なくとも１つの光検出器が設けられ、スリットを通過する光のパルスを検出し振幅が光のパルスの動力に比例する第１の信号を発しまた窓を通過する光のパルスを検出し振幅が光のパルスの放射照度に比例する第２の信号を発するようにする。第１の比較装置が、各第１の信号の振幅が所定の値を超えたかどうかを決定し第１のデジタルパルス信号を発しまた第１の計数器が第１のデジタルパルス信号を光点幅の測定量として数える。第２の比較装置が各第２の信号の振幅が所定値を超えたかどうかを決定し第２のデジタルパルス信号を発しまた第２の計数器が第２のデジタルパルス信号を光点長さの測定量として数える。上記のような単一装置における幅と長さの測定と異なり、別々の装置を各寸法の測定のために設けることができる。
【００１０】
光点が走査されマスクが静止され、又は光点が静止されマスクが動くことができる。動くマスクは並進し又は回転することができる。スリットの幅は予想される最大光点幅の２倍半まで増大させることができる。隣接スリットの間の間隔は予測される最大光点幅の少なくとも４倍とされる。窓間の間隔は予測される最大光点幅の少なくとも５倍とされる。窓の幅は予想される最大光点幅とほぼ同じとされる。この装置は光点により走査されるウエブを移送する手段に包含され、また光点をマスクに反射させる手段が設けられ、この反射させる手段はウエブとマスクから等距離にある。レンズと拡散器が各マスクと光検出器との間に設けられる。
【００１１】
本発明の方法の１つの実施態様は、複数の透明なスリットを有する第１のマスクを設ける段階であって、各スリットが予想される最大光点長さと少なくとも等しいスリットの長さを有し、これらスリットが予想される最大光点幅の一部分から少なくとも予想される最大光点幅まで漸次増大する幅を有し、隣接するスリットが１度に１つのスリットより大きい照射を最小にするのに十分に離間されている段階と、予想される最大光点長さの一部分の長さと光の測定可能なパルスを伝達するための窓を得るのに十分な幅とを有する複数の透明な窓を有する第２のマスクを設ける段階であって、前記窓が１つの直線に沿って配置されまた隣接する窓が１度に１つの窓より大きい照射を最小にするのに十分に離間されている段階と、第１及び第２のマスクを光点の運動経路を横切って支持し、スリットが前記経路を横切り前記窓の線が前記経路に対し角度をもって配されるようにし、予測される光点長さの一部分の中心から中心までの窓間隔が前記経路を横切って得られるようにする段階と、光点とスリット及び窓との間の相対運動を得る段階と、スリットを通過する光のパルスを検出し振幅が光のパルスの動力に比例する第１の信号を発する段階と、各第１の信号の振幅が所定値を超えたかどうかを決定し第１のデジタルパルス信号を発する段階と、第１のデジタルパルス信号を光点幅の測定量として計数する段階と、窓を通過する光のパルスを検出し振幅が光のパルスの放射照度に比例する第２の信号を発する段階と、各第２の信号の振幅が所定値を超えたかどうかを決定し第２のデジタルパルス信号を発する段階と、第２のデジタルパルス信号を光点長さの測定量として計数する段階とを含んでいる。単一の方法において幅と長さを測定するのではなく、別々の方法を各寸法の測定のために提供することができる。
【００１２】
本発明は様々な利点をもたらす。空間的な一時的でない表示が光点の大きさの測定に用いられる。これは光点速度を測定し精密なタイミング較正を維持する必要をなくする。デジタル出力とアナログ出力とは共に光点の大きさの読取りとフィードバック制御のために利用可能である。走査点は関連装置の作動中見本とされ、光点の大きさの即時応答制御ができるようにしまた装置が故障の場合に警報を発する。光点の大きさはそれぞれの走査ごとに測定され多角形走査ミラーの各面に対する光点の大きさの即時応答評価ができるようにする。自動利得制御装置が容易に組込まれ光点動力強さの走査における変動に対し他の方法によって必要とされる調節をなくするようにする。光点の幅の測定も長さの測定も材料の運動方向の誤差又は光点速度の変動を生じる走査ビームによる影響を受けない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の上記のまたその他の目的、特徴及び利点は添付図面に示される本発明の好適な実施態様についての以下のさらに詳細な記載から明らかとなるであろう。
【００１４】
以下は本発明の好適な実施態様の詳細な記載であり、各図において同一参照番号が構造の同一要素を示す図面が参照される。
【００１５】
図１は本発明に組合せて用いるのに適した一般型のウエブ輸送装置を示す。被駆動又は遊動とすることのできるローラ１０がウエブ１２を通常の方法で移送する。公知のレーザー走査機１４が動いているウエブの幅を横切って繰返しさっと照らす光の走査ビーム１６を発生する。ディスプレイ（表示装置）１８が走査機の出力を見るために設けられる。このような走査機の典型的な適用例において、ビーム１６の走査の各端部に、ビームがウエブ１２の無関係の縁部分又は下側ローラ１０の部分を走査する中立帯２０，２２がある。これらの中立帯はしたがって走査ビームを抽出試験し測定するのに便利な機会を提供する。したがって、本発明の装置の一対２４，２６が走査機１４の反対側端部に取付けられ走査点の幅と長さをそれぞれ測定する。当業者ならば装置２４，２６が本発明から外れることなく組合され走査機の一端に又はビーム１６の走査部に沿って任意の所望の位置に置くことのできることを理解するであろう。
【００１６】
装置２４，２６の詳細は図２と８に示されている。フレーム部材２８が走査機１４の各端部に取付けられブラケット板３０のための取付け具を提供する。ガセット板３２が装置２４，２６のブラケット板３０と頂板３４との間に延びている。一対の側板３６，３８と一対の後板４０が頂板３４から側板３６，３８を越えて延びる底板４２へと下方に向って延びている。底板４２の露出端部に平らな第１の表面ミラー４６を支持するため取付けブロック４４が設けられる。図２に見られるように、ミラー４６はミラー４６の反射面から装置２４，２６への入口のマスクまでの距離が反射面からウエブ１２までの距離と同じとなるように位置している。これは装置２４，２６がウエブ１２上にある時に光点の寸法を測定するのを保証する。装置２４，２６は、ビーム１６によって走査され一方が幅の測定に他方が長さの測定に用いられる一対の不透明のマスク又はプレートを除き、本質的に同じである。
【００１７】
光点幅の測定は、走査点を横切る動力の分配、光点の全体の大きさと形状、及び公知の寸法のスリットを通過することのできる光点の動力の量の関係に基づいている。当業者ならば本発明の装置と方法が何ら特定の光点動力分布又は幾何学形状に限定されないことを理解するであろう。ミラー４６の反対側で、前板４８が底板４２上に位置し、４．０密度のクロムで被覆されたガラス板のような不透明板又は円板からなる幅測定マスク又は開口板５０を支持するようにしている。マスク５０はさきに説明したようにミラー４６からウエブ１２と同じ距離で間隔が置かれている。図５に見られるように、クロム被覆にわたって一連のスリット５２１  …５２ｎ  がエッチングされ（刻み込まれ）ている。これらスリットは好ましくは真直ぐであり幅方向と幅Ｗを有する走査点５４の走査方向とに本質的に直角に配置されている。しかし、特に円い又はほぼ円い走査点にとっては、これら走査点は図示しない、走査方向に対しある角度で設置することができる。幅Ｗは走査点の横方向の動力分布によって画定される。図３，４及び８に見られるように、他の不透明マスク５０が、個々のスリットを通過する全ての光を集める光検出器５６Ｗの前方に位置している。
【００１８】
走査方向に見て、各スリットはその隣接スリットよりも幅Ｗが漸次狭くなり、それにより走査点によって順次照射される多様のスリット幅がもたらされるようにする。最初の幅のスリット６４の目的は以下に説明される。走査方向を横切って見て、スリットの長さＬは、測定される走査点５４の予測される長さｌと少なくとも等しい長さ好ましくはこれより大きい長さとされる。この結果、ビーム１６の動力はいずれも、各スリットを照射する点の長さに沿って消失されることがなくなる。スリットの幅Ｗは０．５倍から少なくとも最大の予測される光点幅Ｗにわたるよう、好ましくは予測される光点幅Ｗの２．５倍となるよう選択される。隣接スリットの縁の間の間隔Ｓはまた重要であり、そして走査点５４が何時でも１つの測定スリットよりも多くのスリットを照射しないようにするのに十分なように選択される。最大幅の測定スリット５２１  の少なくとも４倍のスリット間隔が良好な性能をもたらした。スリット間の間隔は均一である必要はない。
【００１９】
走査点が一連のスリットを最大幅から最小幅へと横切るにつれて、漸次小さくなる走査点幅の動力は各スリットを通過できるようになる。当業者であれば、走査は最も狭いスリットから最も広いスリットへと続けられ、またこれらスリットが本発明の範囲から外れることなく走査方向に沿って無作為に配することができることを理解するであろう。したがって、減少した動力の光のパルスと知覚された明るさとはマスク５０を通過して光検出器５６Ｗに達する。光検出器はこれら光の減少したパルスを振幅がスリットを通過する光点の動力の量に比例する電気信号に変換する。図８について詳細に述べられるように、振幅が光点を横切る動力分布と光点の幅とスリットの幅との間の関係によって規定される所定値を超える全ての信号が比較器の回路によってデジタルパルスに変換される。このデジタルパルスは次に、最大幅のスリット５２１  の幅寸法を表わす計数より大きな値の計数に予め設定された下降計数器回路へと通過される。光が走査点の幅より広い各スリット５２を通過するにつれて、比較器回路からのパルスは計数器の減少を示す。したがって、この計数はパルスが所定の比較値に丁度合致する最大のスリット幅を表わす値で停止する。
【００２０】
この手順はそれぞれの走査ごとに繰返され、そのため読取り用の最終計数値を保持し次の減少サイクルのため計数器を予め調整する測定とは別の信号を、発生する必要がある。光点幅の正確な表示である蓄積されたデジタル値はデジタル−アナログ変換器と低域フィルターとに通される。これらは光点幅寸法のフィードバック制御もしくは遠隔読取り又はその両方のため、全ての光点幅読取りの移動平均値を表示するアナログ信号を提供する。
【００２１】
光点長さの測定は上記の光点幅の測定と同様であるが、代わりに、光点長さの放射照度と光点の動力分布でなく大きさとの間の関係に基づいている。長さを測定する装置において、前板４８は長さ測定開口板又はマスク５８を支持する。図６と７に見られるように、マスク５８はマスクの面を横切り対角線に沿って均一に間隔がおかれている一連の正方形又は矩形の窓６０１  …６０ｎ  が設けられた不透明板からなっている。他の窓の幾何学的形状もまた用いることができる。対角線６２は光点５４の走査の方向に角度ａで配置されている。窓６０１  …６０ｎ  は走査方向に本質的に直角に示されているが、当業者であれば、窓は本発明の範囲から外れることなく走査方向に対しある角度で配することができることを理解するであろう。窓間の幅方向の中心から中心までの間隔Ｓｗ  は測定される光点の予測される幅Ｗによって決まり、１度に１つの窓より多い窓の照射を最小にするのに十分なように選択される。
【００２２】
最大の予測される幅の少なくとも５倍の間隔が良好な性能をもたらす。窓の幅Ｗ′は光点の測定可能なパルスを伝達する窓を得るのに十分なように選択される。名目上の光点幅Ｗとほぼ同じ幅が良好の性能をもたらした。光点の長さ方向の窓の間の中心から中心まで間隔ＳＬ  は所望の測定解像度によって決定される。窓の高さＨは窓の中心から中心までの間隔ＳＬ  と同じ大きさとすることができるが、好ましくは最小の予測される光点長さｌの０．１を超えないのが好ましい。最大の予測される光点長さｌと窓の間の中心から中心までの間隔Ｓｗ  とは窓が設けられる角度αを決定する。
【００２３】
走査点５４がマスク５８を横切るにつれて窓６０１  …６０ｎ  は順次照射され、より多い窓が走査中短い光点よりも長い光点により照射され１つの窓からの光の各パルスは光点長さに沿う減少する距離を表わす。窓が順次照射されるにつれて、一連の光パルスが発生され、その放射照度（及び感知された輝度）が光点の長さ方向に沿う放射照度の分布と共に変化する。マスク５８の背後に配設され窓を通過する全ての光を集める光検出器５６Ｌが光パルスを振幅が光パルスの放射照度に比例する電気パルスに変換する。図８について詳細に述べられるように、振幅が光点長さの放射照度分布と光点の大きさとの間の関係に基づく所定値を超えるいかなるパルスも比較器回路によりデジタルパルスに変換され、そしてゼロから始まり光点により照射された長さの増加の全数を蓄積するアップカウンター回路上に通される。
【００２４】
走査工程の反復特性は表示用のレジスターにおける最後の計数を維持しついでそれぞれの新しい走査の前に計数器をセットし直すことを必要とする。各走査後にレジスターに残っているデジタル値は光点長さの正確な測定であり、そしてデジタル−アナログ変換器と遠隔読取りもしくは光点長さのアナログフィードバック制御又はその両方のための低域フィルターとに通される。
【００２５】
光点の大きさ測定器が、両方向にガウス放射照度の形を有する０．１×２．０ｍｍの長さと幅を測定するよう構成された。図２から５に示されるように、マスク５０がウエブ１２と同じ平面上に、又はミラー４６からの部分反射又は全反射により、同じ距離だけ離れた他の平面上に効果的に位置している。この好適な実施態様では、このプレート（マスク）は不透明の背面被覆を介してエッチングされた透明なスリット５２からなっている。これらスリットは０．０８ｍｍの幅のスリット５２ｎ  から０．２５ｍｍの幅のスリット５２１  まで０．０１ｍｍずつ増加している。１．０ｍｍの間隔が隣接するスリットの縁の間に設けられる。１８個のスリットが３５から４０ｍｍの範囲の直径を有する円形マスク上に配設され、これらのスリットは１０ｍｍの長さとなっている。スリットは幅が増加する順序で示されているが、さきに示したように本発明にとってはこの順序が必要とは限らない。さらに１．２５ｍｍの幅の付加的なスリット６４が設けられ、幅測定光検出器５６Ｗ、光電子増倍管の自動利得制御のための信号を提供するようにしている。幅測定の原理は光検出器がスリットを通って現われる動力を走査点に包含される全動力に比較することを必要とする。この全動力信号は、予測される光点幅の１０倍より広くすることのできるスリット６４により又はガウス走査点とは異なることが必要とされるように、もたらされる。
【００２６】
図２から４と６及び７に示されるように、マスク５８は走査ビーム状のマスク５０に配設される。３５個の窓６０１  …６０ｎ  は予測される光点５４とほぼ同じ幅Ｗ′であり、１．０ｍｍの中心から中心までの距離（Ｓｗ  ）離間され０．２ｍｍの長さ測定解像度をもたらすよう配置されまた大きさとされる。窓は３５から４０ｍｍの範囲の直径を有する円形マスクの中心線に対する対角線６２に沿って配置される。前板４８におけるマスク５８の正しい位置決めは、直径方向に配置された切込み６３を設け図示しない前板の対応構造に係合することにより保証される。対角線の角度αＨは開口の高さ（測定解像度）と間隔Ｓｗ  とによって決定される。この実施態様では、角度αは１１．３°である。開口の高さＨを減少し０．２ｍｍの中心から中心までの垂直方向の間隔ＳＬ  を保つことが可能であるが、これは性能を向上させるものではない。
【００２７】
図３と４に示されるように、ホトダイオード６６がまた前板４８上の所定位置に支持され走査の開始時にビーム１６からの光を受けるようにする。マスク５０又は５８の直ぐ後側に、平らな表面がマスクに直接接触する平らな凸面レンズ６８が取付けられる。レンズ６８はマスクの回折作用を修正するのを助ける。レンズ６８を通過する光は、光検出器５６の全作用面への光を拡散しそれにより不均一性を減少させる作用をする拡散ディスク７０につき当たる。通常の磁気シールド７２が検出器の周りに配されるが、このシールドの半分だけが図示を容易にするため示されている。横断プレート７４が光検出器５６と動力源７６とを支持する。マスク５０，５８いずれかの側にホトダイオード６６を位置させるため、開口プラグ７８がホトダイオードのための反対側の取付け位置に挿入される。回路板８０、ターミナルストリップ８２及びコネクター８４，８６が装置２４，２６の構成要素を完備する。
【００２８】
図８はマスク５０，５８の走査時に発生される信号を処理する回路のブロックダイヤグラムである。図示された回路は、幅と長さとが単一のホトダイオード６６と２つの光検出器５６Ｗと５６Ｌを有する一体の装置を用いて検出される実施態様のためのものであるが、当業者であれば、幅と長さの測定はここに記載される型の一対のホトダイオード回路を単に設けることにより図１に示すようにウエブの両側に設置するよう容易に分離することができる。この走査開始ホトダイオード６６は走査されるとき電流のパルスを発生し、このパルスはトランスインピーダンス増幅器８８により電圧のパルスに変換される。増幅器の出力は量子化装置９０に供給され、量子化装置９０は、（１）幅及び長さ増加レジスター９６，９８における幅及び長さ増加計数器９２，９４のデータを保持し、（２）値２７の幅増加計数器を負荷し、（３）長さ増加計数器をゼロにセットし直す、論理レベルのパルスを供給する。
【００２９】
走査が進行するにつれて、光点５４は幅開口板５０を横切る。光点がスリット５２１  …５２ｎ  の列を横切るときに生じた光パルスは光電子増倍管５６Ｗによって、各スリットを通過する動力に比例する電流パルスに変換される。最も幅の広い１．２５ｍｍのスリット６４は光点の全動力から得られる最高の電流パルスを発生する。トランスインピーダンス増幅器１００がこれらの電流パルスを電流パルスに比例する電圧パルスに変換しこれを量子化装置１０２とピーク検出器１０４とに供給する。ピーク検出器は出力の最高電圧パルスの振幅を保持しこの信号を自動利得制御回路として基準電圧源１０８に接続された差増幅器１０６に供給する。直流−直流変換器１１０と協同して作動し変動高電圧を光検出器５６Ｗに提供することにより、自動利得制御回路が最高パルス電圧を、量子化装置１０２の中に走査点の広い範囲の入力動力の強さを超えて所定の強さ（この実施態様では１．０ボルト）に維持する。この特徴構造は測定が走査点の動力の変動に影響されないようにする利点を有している。
【００３０】
量子化装置１０２は電圧パルスの振幅を、走査点の幅と光点の動力分布（この場合ガウス放射照度の形状の）と開口板におけるスリットの公知の幅との間の関係に基づく所定の電圧に比較する。この実施態様では、走査点の半分の動力が存在する光点幅を測定することが必要とされ、そのため比較電圧は０．５ボルトに選択され、又は走査点の全動力により発生されたピーク電圧の半分に選択される。他の幅の規格のための比較電圧は“正常分布のもとの領域”と“正常分布の縦座標”の統計値に関する普通のテキストで得られる表を参照することによりこの実施態様のために容易に決定することができる。量子化装置１０２への電圧パルスの振幅が０．５ボルトを超えたならば、論理レベルのパルスが、幅増加計数器９２をその最初の前もって設定された値２７から減少させる量子化装置出力で発生される。これは何時も１．２５ｍｍのスリット６４にとっての場合となるが、その理由はこのスリットが常に予測される光点の大きさよりも大きく計数器がその前もって設定された値２７から２６に減少する結果となるからである。走査を続け光点の幅を０．１ｍｍと想定することにより、０．２５ｍｍから０．１１ｍｍに減少するスリットの幅は計数器を２５，２４，２３…１３，１２及び１１を経てさらに減少させるのに十分な振幅の電気パルスを生じるようになる。計数器に残っている値１０はしたがって光点幅寸法の２つの最も重要な数値をミクロンで表示する。
【００３１】
走査は、走査点により照射される各窓６０１  …６０ｎ  が光点長さ０．２ｍｍに等しい光検出器５６Ｌ上の光の短いパルスを生じるマスク５８へと進行する。これらの光パルスは光検出器により電流パルスに変換され、それからトランスインピーダンス増幅器１１２により光パルスの放射照度に比例する電圧パルスに変換される。幅測定の場合におけるように、ピーク検出器１１４、差増幅器１１６、基準電圧源１１８及び直流−直流変換器１２０が光検出器５６Ｌの自動利得制御のために用いられ走査点における動力の変化に関係なく量子化装置１２２での正確な振幅の比較を保証する。
【００３２】
量子化装置１２２はトランスインピーダンス増幅器１１２（１．０ボルトに制御されるピーク振幅）からのパルスを走査点長さの放射照度形状と光点幅との間の関係によって決定される電圧と比較する。例えば、走査点の全動力の５０％が存在する光点幅を測定することが必要とされる。光点長さの放射照度の動力でない形状が開口によって見本として抽出され、“正常分布のもとの領域”と“正常分布の縦軸座標”とのための曲線の検査が、正常分布のもとの電力の１／２が±０．６８シグマの間に位置し、±０．６８シグマの相対放射照度（縦座標軸）が０．８であることを示す。量子化装置１２２はしたがってトランスインピーダンス増幅器１１２からのパルスを０．８ボルトと比較するよう調節される。この値を超える入口パルスは全て各入力パルスのための２つのパルスを発生するパルス倍増装置１２４を作動させる。パルス倍増装置は、開口板の各測定窓が０．２ｍｍの光点長さに対応するので長さ増加計数器９４を各量子化装置パルスに対し２だけ増加させる。光点長さを０．２ｍｍと想定することにより、走査点により照射される１０個の窓６０１  …６０ｎ  は走査点により順次横断されるにつれて量子化装置比較値を超えるパルスを発するようになる。これらの１０個のパルスはパルス倍増器１２４から長さ増加計数器９４への２０個のパルスとなり、長さ増加計数器を２０に上げることになる。
【００３３】
幅計数器９２における１０と長さ計数器９４における２０との値は走査点がホトダイオード６６を横切る時次の走査開始時に幅及び長さ測定レジスター９６，９８の中に保持される。レジスターに蓄積されると、計数器からの値がデジタル表示器１２６，１２８上に表示される。表示器１２６は３個の数字を示し、表示器１２８は４個の数字を示す。同時に、これらの値はデジタル−アナログ変換器１３０，１３２によりアナログ値に変換される。スリット幅の間の増加は０．０１ｍｍ（１０ミクロン）であることが知られているが計数器は１ミクロンの単位で減少するので、表示器１２６はレジスターにおける値の１０倍、又は０．１ｍｍ（１００ミクロン）を読取るように目盛られる。同様に、長さの増加は１００ミクロンのオーダーであり、そのため長さ表示器１２８は長さレジスター値の１００倍又は２．０ｍｍ（２０００ミクロン）を読取るように目盛られる。この目盛りは最後の表示数字を０と読取るように配線し表示された小数点を正しく位置させることにより、簡単に達成される。デジタル−アナログ変換器１３０，１３２がレジスター９６，９８からの各幅と長さの値を受け取りこれらの値を光点の幅又は長さのミクロン当り１０ミリボルトに目盛りされたアナログ電圧に変換する。このアナログ出力は次に低域フィルター１３４，１３６を通して案内されアナログ出力における不規則性又は迅速の変換を取除くようにする。フィルター１３０，１３２からの信号は多くの走査にわたって測定された値の移動平均からなる平滑化されたフィードバック制御信号として用いられる。
【００３４】
最後に、ミスパルス検出器１３８が設けられホトダイオード６６からの走査パルスの始点の存在を監視する。走査が何らかの理由で停止され又は光点源が消えたならば、自動利得制御回路が、１ボルトのピーク信号が量子化装置出力部に到達するまで光検出器５６Ｗ，５６Ｌの利得を増加させようとする。これは自動利得制御回路の飽和と利得制御の損失とをもたらす。走査点の存在しない間これをなくするため、ミスパルス検出器１３８がある時間的な間隔をもたらし、この時間の間少なくとも１つのパルスが生じなければならないようにし、又は自動利得制御基準電圧（ＶａｇｃｗとＶａｇｃｌ）がスイッチ１４０，１４２を閉じ接地させることにより０に固定され光検出器と自動利得制御回路とを効果的にスイッチを切るようにする。この条件は走査パルスのもう１つの開始がミスパルス検出器を再び発動させ正常の操作を再び始めるまで続けられる。
【００３５】
本発明は特に走査点の幅と長さを測定するのに適しているが、静止した光点の寸法もまた測定される。図９は静止した光点５４ｆの寸法がリニアアクチュエータ１４６によって駆動される並進マスク１４４を用いて測定される他の実施態様を示している。マスク１４４は光点を通って動かされるが、作動様式は前に記載されたのと同じである。図１０は回転マスク１４８がモーター１５０により駆動されるさらに他の実施態様を示す。この２つの実施態様において、ホトダイオード６６の作用はアクチュエータ上の適当な位置表示器又はエンコーダーによって取替えられる。単一の光検出器５６だけが必要である。
【００３６】
【発明の効果】
本発明はしたがって、光点の大きさの監視と閉ループ光点の大きさの制御との実施に広い適用をもたらすものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザー走査機と本発明の走査点の大きさの測定装置とを含むウエブ移送装置の概略正面図である。
【図２】図１の２−２線に沿った図である。
【図３】本発明の装置の分解斜面図である。
【図４】頂板を取外した図３の装置の頂面図である。
【図５】本発明の幅測定マスクの平面図である。
【図６】本発明の長さ測定マスクの平面図である。
【図７】図６の７で示す部分の拡大図である。
【図８】本発明の走査点寸法を測定し表示するための回路の概略図である。
【図９】静止している光点を測定する並進マスクを有する本発明の他の実施態様の概略図である。
【図１０】静止している光点を測定する回転マスクを有する本発明のさらに他の実施態様の概略図である。
【符号の説明】
１０…ローラー
１２…ウエブ
１４…レーザー走査機
１６…光の走査ビーム
１８…走査機出力用表示器
２４，２６…光点測定装置
２８…フレーム部材
３０…ブラケット板
３４…頂板
４４…取付けブロック
４６…ミラー
５０…幅測定開口板（マスク）
５２１  ，〜５２ｎ  …スリット
５４…走査点
５４ｆ…静止光点
５６，５６Ｗ，５６Ｌ…光検出器
Ｌ…スリット長さ
ｌ…光点長さ
Ｗ…スリット幅
Ｓ…スリット間隔
５８…長さ測定開口板
６０１  〜６０ｎ  …窓
６２…対角線
Ｓｗ  …隣接窓間中心間隔
Ｗ′…窓の幅
ＳＬ  …隣接窓間中心間隔
Ｈ…窓高さ
６６…ホトダイオード
６８…平面−凸面レンズ
７０…拡散器
７６…電源（動力源）
８０…回路板
８４，８６…コネクター
８８，１００…トランスインピーダンス増幅器
９０，１０２，１２２…量子化装置
９２…幅増加計数器
９４…長さ増加計数器
９６…幅増加レジスター
９８…長さ増加レジスター
１０４…ピーク検出器
１０６…差増幅器
１０８…自動利得制御回路
１２０…直流−直流変換器
１２４…パルス倍増器
１２６，１２８…デジタル表示器
１３０，１３２…デジタル−アナログ変換器
１３４，１３６…低域フィルター
１３８…ミスパルス検出器
１４０，１４２…スイッチ
１４４…並進マスク
１４６…ライナーアクチュエータ
１４８…回転マスク
１５０…モーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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