(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光偏向ミラーを有する偏向反射器と、一次元方向の光の移動を検出する光検出器と、を有し、前記光偏向ミラーで反射した偏向光を前記光検出器で検出する光学測定装置であって、
前記光偏向ミラーに光を照射する光源と、
前記光偏向ミラーで反射した偏向光を前記一次元方向と異なる方向に拡散し、該異なる方向以外には拡散しないレンズ系と、
前記光偏向ミラーで反射した偏向光を複数の光に分離するビームスプリッタと、
を有し、
前記レンズ系は、前記ビームスプリッタにより分離された各光の光路上に設置され、各レンズ系を構成するレンズのアレイ方向が各々異なっており、
前記光検出器は、前記レンズ系で前記一次元方向と異なる方向に拡散した光を検出し、各レンズ系で拡散した光の光路上に設置されていることを特徴とする光学測定装置。
【請求項２】
前記偏向反射器は、前記偏向ミラーを複数の軸で回転し、
前記レンズ系の数は、前記軸の数と同じであり、各々の前記レンズ系を構成するレンズのアレイ方向は、前記偏向ミラーの軸と平行であることを特徴とする請求項１記載の光学測定装置。
【請求項３】
前記偏向反射器と前記ビームスプリッタとの間に凸レンズを有し、
前記光偏向ミラーが前記凸レンズの焦点位置に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学測定装置。
【請求項４】
前記レンズ系が複数のシリンドリカルレンズを所定のピッチで配列して構成され、該ピッチと、前記レンズ系に入射する光のビーム径と、の関係は、前記レンズのピッチが前記光のビーム径より広くなっており、前記光検出器に断続して入る光の遮断部分を補間することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光学測定装置。
【請求項５】
前記レンズ系が複数のシリンドリカルレンズを所定のピッチで配列して構成され、該ピッチと、前記レンズ系に入射する光のビーム径と、の関係は、前記レンズのピッチが前記光のビーム径より狭くなっており、前記光源は、コヒーレンスの低い光を発することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光学測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザスキャナ、レーザ顕微鏡、レーザ描画装置、光交換機、光無線通信装置等に用いられる光偏向器の光学特性（共振周波数、最大光学振り角など）を測定する光学測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザスキャナ、レーザ顕微鏡、レーザ描画装置、光交換機、光無線通信装置等の分野においては、入射した光を任意の角度に向けて反射させる必要があり、このための機器として光偏向器が用いられている。
【０００３】
この種の光偏向器は、入射した光を任意の角度に出射することができ、一般的には、光偏向ミラーを偏向駆動することで実現している。
【０００４】
光偏向器単体で光偏向角を二次元的に任意の角度に制御する場合は、電磁力、静電力、圧電力などを駆動源とした１軸または２軸の光偏向ミラーが用いられている。
【０００５】
この種の光偏向ミラーは、角度制御だけではなく、共振特性を利用して大きな角度変位を実現する場合もある。この種の光偏向器を駆動制御する場合は、機器固有の共振や光偏向角の振幅や位相の周波数応答特性を測定し、最適な制御系を設計することが必要になる。
【０００６】
この周波数応答特性の測定は、光偏向器の駆動信号を特定の周波数範囲でスイープし、その時の光偏向角の振幅と、駆動信号と角度変位との位相差と、を測定することで行われる。このような周波数応答特性の測定方法は、光偏向器に外力を与えないように、光を用いた非接触の測定方法が利用されている。
【０００７】
具体的には、光軸の角度変位を測定するオートコリメータや光変位計などの光学測定装置が利用される。これらの光学測定装置は、発光部と受光部とが一体になっており、受光部としてはPSD（Position Sensitive Detector）やCCD（Charge Coupled Devices）などが用いられ、受光スポットの位置により角度変位を測定している。
【０００８】
しかし、これらの光学測定装置は、高い計測分解能を持つが、受光部の面積が微小なため、大きな角度変位では光偏向ミラーの反射光が受光部から外れてしまう。このため、偏向角が数度程度の微小な角度範囲しか測定することができない。大きな角度変位を測定可能にするには、三角測距法の原理に基づき、発光部と受光部とを分離して配置し、受光部を光偏向ミラーに近づけて固定的に設ける必要がある。
【０００９】
ここで周波数応答特性の測定原理について図１５を用いて説明する。図１５において、被測定対象となる光偏向器2は、駆動部4に取り付けた光偏向ミラー6を有しており、この光偏向ミラー6を所定の立体的な開き角の範囲内で振動できるようにしている。この光偏向ミラー6に対して、例えば、直角方向となるように光LBを出射する光源としての光発生素子8と、反射する光を受けて入射位置を検出する光検出器としてのPSD素子10と、をそれぞれ配置している。上記光発生素子8より出射された光LBは、コリメータレンズ12で平行光束となって光偏向ミラー6に、例えば、略45度の角度で入射し、ここで反射された偏向光DBは、上記PSD素子10に入射して光スポットを形成する。ここで、光スポットは、図中において上下に往復振動し、光偏向ミラー6とPSD素子10との間の距離dと、光スポットの変位量Lと、に基づいて、三角測距法により下記の（式１）のように光（偏向光DB）の偏向角θを求める。
【００１０】
θ＝2×tan-1（L/2d）・・・（式１）
【００１１】
ここで図１６に示すように、上記PSD素子10としては、直線的な光スポットの移動を検出する一次元タイプの素子（図１６（A）参照）と、平面的な光スポットの移動を検出する二次元タイプの素子（図１６（B）参照）と、がある。即ち、図１６（A）では受光面10aがＸ座標中心Oxを中心として一定の幅で直線的に延びており、図１６（B）では受光面10aがＸＹ座標中心Oxyを中心として四角形状に平面的に延びており、偏向光DBの光スポットSPが受光面10a上を移動して変位量に応じた電圧レベルを情報として出力できるようにしている。
【００１２】
また、一般的な光偏向器は、図１７、図１８に示すように構成されている。図１７は、一般的な光偏向器の光偏向ミラーを示す平面図であり、図１８は、一般的な光偏向器を示す分解斜視図である。ここでは２軸の光偏向ミラーを示している。
【００１３】
光偏向器2の光偏向ミラー6は、図１７、図１８に示すように、例えば、ポリイミド樹脂などの材料からなるベース14aを有している。このベース14aには、パターンエッチングなどの手法により二重の半円弧状の空隙部14b,14cが形成されている。外側の空隙部14bの外側と内側とは、２箇所の幅の狭いＹ軸ビーム部14d,14dによって繋がっている。また、内側の空隙部14cの外側と内側とは、２箇所の幅の狭いＸ軸ビーム部14e,14eによって繋がっている。これらのＹ軸ビーム部14d,14d及びＸ軸ビーム部14e,14eは、それぞれが空隙部14b,14cが形成する円の中心回りに180°となる位置に形成されていると共に、互いにこの中心回りに90°となる位置に形成されている。
【００１４】
従って、内側の空隙部14cの内側の円盤状の部分は、Ｘ軸ビーム部14e,14eが捻れることで、図１７中の矢印Ｘで示すＸ軸方向に傾くことが可能であり、また、Ｙ軸ビーム部14d、14dが捻れることにより、図１７中の矢印Ｙで示すＹ軸方向に傾くことができる。
【００１５】
このようにＸ軸方向及びＹ軸方向に傾くことが可能な内側の空隙部14cの内側の円盤状の部分は、ミラー反射部14f（光偏向ミラー6）を構成している。このミラー反射部14fの表面部が、金、銀、アルミニウム等がコーティングされてミラー面（反射面）となり、この反射面で光LBを反射する。なお、内側の空隙部14cと外側の空隙部14bとの間の円環状の部分は、Ｘ軸支持用ジンバル部14gとなっている。
【００１６】
そして、図１８に示すように、ベース14aの背後側には、駆動部4としてＸ軸駆動磁気コア14i及びＹ軸駆動磁気コア14jがそれぞれ配置されている。これらのＸ軸駆動磁気コア14i及びＹ軸駆動磁気コア14jは、それぞれ一部が欠損した円環状（Ｃ字状）に形成されていると共に、この欠損部の反対側にそれぞれコイル14k,14lが巻回されており、欠損部が磁気ギャップ部14m,14mとなる。これらのＸ軸駆動磁気コア14i及びＹ軸駆動磁気コア14jの各磁気ギャップ部14m,14mは、各コイル14k,14lに給電されたときに、互いに同一の空間に磁場を形成するように配置され、且つ、形成する磁場の方向を互いに直交させている。
【００１７】
また、ミラー反射部14fの裏面部には、永久磁石ピン14hの上端が接着されて設けられている。この永久磁石ピン14hは、ミラー反射部14fに対して、略垂直に取り付けられている。この永久磁石ピン14hの先端側部分は、Ｘ軸駆動磁気コア14i及びＹ軸駆動磁気コア14jの各磁気ギャップ部14m,14m内に挿入されている。これらのＸ軸駆動磁気コア14i及びＹ軸駆動磁気コア14jと、ベース14aと、は、永久磁石ピン14hの先端側部分が各磁気ギャップ部14m,14mの略中心に位置するように、互いに位置決めされて配置されている。
【００１８】
図１７、図１８に示すように構成された光偏向器2は、Ｘ軸駆動磁気コア14iの磁気ギャップ部14m及びＹ軸駆動磁気コア14jの磁気ギャップ部14mに形成される磁界の強度及び方向（極性）に応じて、永久磁石ピン14hの先端側が平面内で傾き、これによりミラー反射面14fが２軸方向に傾くことになる。
【００１９】
図１７、図１８に示す光偏向器2は、図１５及び図１９に示す偏向方向DAの矢印方向に一方の軸が駆動するように配置され、他方の軸には駆動信号を与えないようにしている。この１軸駆動による偏向光ビームDBが図１６（A）に示すPSD素子10の受光面10aに入射して光スポットSPを形成し、その軌跡が受光面10aと平行となり、且つ、その中心がＸ座標中心Oxとなるように位置調整する。ここで光偏向器2の偏向角θ（図１５参照）を正確に測定するためには、光LBを光偏向ミラー6、即ち、ミラー反射部14fの回転中心に入射する必要がある。
【００２０】
次に、上記の光偏向器2の周波数応答特性を測定する光学測定装置について説明する。図１９は、光学測定装置を示す図である。
【００２１】
図１９に示すように、光学測定装置20は、被測定対象である光偏向器2が着脱可能な着脱ユニット22を有しており、この着脱ユニット22に光偏向器2を装着する。この光偏向器2の光偏向ミラー6、即ち、ミラー反射部14fは、駆動信号発生部23より発生した信号を駆動アンプ24で増幅して駆動信号S1を形成し、この駆動信号S1を、上記着脱ユニット22を介して駆動部4に供給することで振動駆動する。光発生素子8から出射された光LBは、コリメータレンズ12を介して平行光束になされ、その後、振動駆動する光偏向ミラー6で反射されて偏向光DBとなってPSD素子10に入射する。このPSD素子10で検出された信号は、PSD信号処理部26へ入力され、このPSD信号処理部26は、Ｘ座標中心Ox（図１６（A）参照）からの変位量に比例した電圧レベルの情報信号S2として出力する。この情報信号S2は、A/D変換器28にてデジタル信号に変換された後に、振幅演算部30に入力され、偏向光ビームDBの振幅が求められる。
【００２２】
ここで求められた振幅データGDは、例えば、マイクロコンピュータ等よりなる周波数応答特性演算部32に入力され、この周波数応答特性演算部32で上記振幅データGDと距離dとに基づいて先の（式１）より偏向角θを算出して求める。ここでPSD素子10と光偏向ミラー6との間の距離dは固定されている。
【００２３】
そして、駆動信号S1の周波数データと上記求めた偏向角θとを対応させて周波数応答特性が得られる。この得られた周波数応答特性は、記憶部34に記憶されると同時に、表示部36にも表示されてオペレータに知らせられる。上記駆動信号S1の周波数は、予め定められた最小値と最大値との間を、一定の間隔で少しずつステップ的に変化するように出力される。
【００２４】
以上の動作を図２０に示すフローチャートを参照して具体的に説明する。図２０は、光学測定装置の動作を示すフローチャートである。この動作全体はコンピュータによって制御される。
【００２５】
まず、周波数応答特性測定ルーチンを起動して測定を開始する（ステップS1）。
次に、測定する駆動信号S1の周波数の範囲として、測定開始の周波数Fmin（最小値）、測定終了の周波数Fmax（最大値）を設定し、周波数の変化ステップであるStepを設定する。
【００２６】
次に、駆動信号発生部23の駆動周波数FをFminに設定する（ステップS3）。そして、駆動信号発生部23の出力を開始して光偏向ミラー6を駆動する（ステップS4）。
【００２７】
次に、振幅演算部30にて振幅の測定演算処理を行い（ステップS5）、測定データの演算処理が終了していない場合は（ステップS6/No）、ステップS5の処理を続け、測定データの演算処理が終了している場合は（ステップS6/Yes）、ステップS7に進み、周波数応答特性演算部32にて、振幅データGDから偏向角θを演算する（ステップS7）。
【００２８】
次に、記憶部34に測定時の周波数データと測定された偏向角データとを保存し（ステップS8）。現在の周波数が測定終了の周波数Fmax未満の場合は（ステップS9/Yes）、ステップS10に進み、駆動周波数FにStep（増加周波数）を加算し（ステップS10）、次のステップの振幅の測定を行うためにステップS5に進む。ここで、Stepの増加方法は、測定する周波数帯域などによって任意に設定可能であり、リニア的な変化でも、指数的な変化でも良い。
【００２９】
ステップS9において、現在の周波数が測定終了の周波数Fmax以上の場合は（ステップS9/Yes）、ステップS11に進み、駆動信号の発生を停止し（ステップS11）、測定を終了する（終了）。これにより、光学測定装置は、所定の周波数範囲に亘って、周波数応答特性を得ることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
ところで、上述した図１５、図１９に示す光学測定装置20において、光検出器としてのPSD素子10として、例えば、図１６（A）に示すような直線的な光スポットの移動を検出する一次元タイプの素子を用いた場合は、光偏向器4の光偏向ミラー6で反射した偏向光DBがPSD素子10の受光面10aに入射するように設計することになる。
【００３１】
上述した設計で構築した光学測定装置20は、図１５、図１９に示す偏向方向DAの矢印方向に光偏向ミラー6の軸が可動するように光偏向器4を制御した場合は、図１６（A）に示すPSD素子10の受光面10aと同一方向（図１６（B）に示すX方向）に光偏向ミラー6が可動し、偏向光DBがPSD素子10の受光面10aに入射することになる。
【００３２】
しかし、図１５、図１９に示す偏向方向DAの矢印方向と直交する方向に光偏向ミラー6の軸が可動するように光偏向器4を制御した場合は、図１６（A）に示すPSD素子10の受光面10aと直交する方向（図１６（B）に示すY方向）に光偏向ミラー6が可動し、光偏向ビームDBがPSD素子10の受光面10aに入射できず、PSD素子10の受光面10aから外れてしまうことになる。この問題は、光偏向ミラー6を多軸に同時に可動するように光偏向器4を制御した場合に顕著に発生する。
【００３３】
このようなことから、図１６（A）に示すような一次元方向の光の移動を検出する光検出器を用いた場合に、光偏向ミラー6で反射した偏向光DBが光検出器で確実に検出できるようにしたいのが現状である。
【００３４】
なお、特許文献１（特開2009-109305号公報）には、MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー素子検査装置における共振周波数（レーザビームの走査角が最大角となる駆動周波数、や最大光学振り角（共振周波数における反時計方向の最大光学振り角および時計方向の最大光学振り角）の測定に関する技術が開示されており、このMEMSミラー素子検査装置に用いられる光検出器（ジッタセンサ、ウォブルセンサなど）でも、一次元方向の光の移動を検出する際に、上述した問題が発生するおそれがある。
【００３５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、一次元方向の光の移動を検出する光検出器を用いた場合に、光偏向ミラーで反射した偏向光を確実に検出することが可能な光学測定装置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】
【００３６】
かかる目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有する。
【００３７】
本発明にかかる光学測定装置は、
光偏向ミラーを有する偏向反射器と、一次元方向の光の移動を検出する光検出器と、を有し、前記光偏向ミラーで反射した偏向光を前記光検出器で検出する光学測定装置であって、
前記光偏向ミラーに光を照射する光源と、
前記光偏向ミラーで反射した偏向光を前記一次元方向と異なる方向に拡散し、該異なる方向以外には拡散しないレンズ系と、前記光偏向ミラーで反射した偏向光を複数の光に分離するビームスプリッタと、を有し、
前記レンズ系は、前記ビームスプリッタにより分離された各光の光路上に設置され、各レンズ系を構成するレンズのアレイ方向が各々異なっており、
前記光検出器は、前記レンズ系で前記一次元方向と異なる方向に拡散した光を検出し、各レンズ系で拡散した光の光路上に設置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、一次元方向の光の移動を検出する光検出器を用いた場合に、光偏向ミラーで反射した偏向光を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の実施形態の光学測定装置の構成例を示す俯瞰図である。
【図２】第１の実施形態の光学測定装置を第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600のレンズアレイ方向と同一方向（A方向）から見た平面図である。
【図３】第１の実施形態の光学測定装置を第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600のレンズアレイ方向と直交する方向（B方向）から見た平面図である。
【図４】光偏向ミラー201の角度（θ）と、光検出器500、700で検出する光の検出位置（P）と、の関係を説明するための図である。
【図５】第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600が無い場合を示す図である。
【図６】第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600が有る場合を示す図である。
【図７】第２の実施形態の光学測定装置の構成例を示す俯瞰図である。
【図８】第２の実施形態の光学測定装置を第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600のレンズアレイ方向と同一方向（A方向）から見た平面図である。
【図９】第２の実施形態の光学測定装置を第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600のレンズアレイ方向と直交する方向（B方向）から見た平面図である。
【図１０】凸レンズ800が無い場合（a）と有る場合（b）とを説明するための第１の図である。
【図１１】凸レンズ800が無い場合（a）と有る場合（b）とを説明するための第２の図である。
【図１２】凹シリンドリカルレンズアレイ400、600のレンズのピッチαと、凹シリンドリカルレンズアレイ400、600に入射する光のビーム径βと、の関係を示し、レンズのピッチαよりも光のビーム径βが狭い状態を示す図であり、（a）は、凹シリンドリカルレンズアレイ400、600のレンズに光が入射した状態を示す図であり、（b）は、凹シリンドリカルレンズアレイ400、600のレンズの境界に光が入射した状態を示す図である。
【図１３】凹シリンドリカルレンズアレイ400、600のレンズのピッチαと、凹シリンドリカルレンズアレイ400、600に入射する光のビーム径βと、の関係を示し、レンズのピッチαよりも光のビーム径βが広い状態を示す図である。
【図１４】第４の実施形態の光学測定装置の構成例を示す俯瞰図である。
【図１５】周波数応答特性の測定原理を説明するための図である。
【図１６】一次元タイプ及び二次元タイプの素子の受光面を示す図である。
【図１７】一般的な偏向反射器の光偏向ミラーを示す平面図である。
【図１８】一般的な偏向反射器を示す分解斜視図である。
【図１９】従来の光学測定装置を示すブロック構成図である。
【図２０】従来の光学測定装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
＜本実施形態の光学測定装置の概要＞
まず、図１〜図３を参照しながら、本実施形態の光学測定装置の概要について説明する。
【００４１】
本実施形態の光学測定装置は、光偏向ミラー201を有する偏向反射器200と、一次元方向の光の移動を検出する光検出器（第１の光検出器500、または、第２の光検出器700）と、を有し、光偏向ミラー201で反射した偏向光を光検出器（500または700）で検出する光学測定装置である。
【００４２】
本実施形態の光学測定装置は、光偏向ミラー201に光を照射する光源100と、光偏向ミラー201で反射した偏向光を一次元方向と異なる方向に拡散し、該異なる方向以外には拡散しないレンズ系（第１の凹シリンドリカルレンズアレイ400、または、第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600）と、を有し、光検出器（500または700）は、レンズ系（400または600）で一次元方向と異なる方向に拡散した光を検出する。
【００４３】
本実施形態の光学測定装置は、上記構成を有することで、光検出器（500または700）は、レンズ系（400または600）で一次元方向と異なる方向に拡散した光を検出するため、光偏向ミラー201で反射した偏向光を確実に検出することができる。以下、添付図面を参照しながら、本実施形態の光学測定装置について詳細に説明する。
【００４４】
（第１の実施形態）
まず、図１〜図３を参照しながら、第１の実施形態の光学測定装置の構成例について説明する。図１は、光学測定装置の構成例を示す俯瞰図であり、図２は、光学測定装置を第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600のレンズアレイ方向と同一方向（A方向）から見た図であり、図３は、光学測定装置を第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600のレンズアレイ方向と直交する方向（B方向）から見た図である。
【００４５】
本実施形態の光学測定装置は、光源100と、偏向反射器200と、ビームスプリッタ300と、第１の凹シリンドリカルレンズアレイ400と、第１の光検出器500と、第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600と、第２の光検出器700と、を有して構成する。本実施形態では、測定対象の偏向反射器200は、２軸の光偏向ミラー201を有して構成する。第１の凹シリンドリカルレンズアレイ400は、第１の凹シリンドリカルレンズアレイ400のレンズアレイ方向（X方向）が光偏向ミラー201の一方の軸と平行となるように配置しており、また、第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600は、第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600のレンズアレイ方向（Y方向）が光偏向ミラー201の他方の軸と平行となるように配置している。
【００４６】
本実施形態の光学測定装置は、光源100から出射してコリメートされた光は、偏向反射器200の光偏向ミラー201に照射し、光偏向ミラー201で反射した偏向光は、光偏向ミラー201の偏向位置に対応した方向に出射し、ビームスプリッタ300に照射する。ビームスプリッタ300に照射した光は、ビームスプリッタ300で２本の光に分離される。２本の光は、ビームスプリッタ300で偏向された第１の光と、ビームスプリッタ300を透過した第２の光と、である。
【００４７】
ビームスプリッタ300で偏向された第１の光は、第１の凹シリンドリカルレンズアレイ400に照射し、第１の凹シリンドリカルレンズアレイ400により第１の光が第１の凹シリンドリカルレンズアレイ400のレンズアレイ方向（X方向）に扇状に広げられる。
【００４８】
第１の光検出器500は、第１の凹シリンドリカルレンズアレイ400で扇状になった光401が横切るように配置されている。第１の光検出器500は、PSDを用いることで、その扇状の光401がPSDの受光面を横切った位置yを光の検出位置として検出することができる。光の検出位置yは、偏向反射器200の光偏向ミラー201の動作に従ってPSDの受光面の方向（y方向）に移動するため、第１の光検出器500で検出した光の検出位置yと、その光を第１の光検出器500で検出した検出時間tと、の関係から、光偏向ミラー201で反射した光の移動速度vyを把握することができる。光の移動速度vyは、例えば、以下の（式２）で求めることができる。
【００４９】
vy＝（y1-y2）/（t2-t1）・・・（式２）
但し、y1,y2は、光の検出位置であり、t2は、検出位置y2を検出した検出時間であり、t1は、検出位置y1を検出した検出時間である。
【００５０】
なお、上記（式２）は、説明の簡略のため、２つの検出位置y1,y2、検出時間t1,t2を基に移動速度vyを求める式であるが、複数の検出位置、検出時間を基に移動速度を求めることも可能であることは言うまでもない。
【００５１】
また、ビームスプリッタ300を透過した第２の光は、第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600に照射し、第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600により第２の光が第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600のレンズアレイ方向（Y方向）に扇状に広げられる。
【００５２】
第２の光検出器700は、第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600で扇状になった光601が横切るように配置されている。第２の光検出器700は、PSDを用いることで、その扇状の光601がPSDの受光面を横切った位置xを光の検出位置として検出することができる。光の検出位置xは、偏向反射器200の光偏向ミラー201の動作に従ってPSDの受光面の方向（x方向）に移動するため、第２の光検出器700で検出した光の検出位置xと、その光を第２の光検出器700で検出した検出時間tと、の関係から、光偏向ミラー201で反射した光の移動速度vxを把握することができる。光の移動速度vxは、上述した（式２）を用いて求めることができる。
【００５３】
また、図４に示すように光偏向ミラー201の基準面（角度0度）に対して45度の方向で光源100から光を入射し、その時の光偏向ミラー201で反射した偏向光が光検出器（第１の光検出器500、第２の光検出器700）に垂直に入射するように設計しておけば、光偏向ミラー201の傾き角度θに対して光検出器500、700と偏向光との角度は、2θとなるので、光検出器500、700と光偏向ミラー201との間の距離をLとして、光検出器500、700で検出した光の検出位置をPとすれば、光偏向ミラー201の角度（θ）と、光の検出位置（P）と、距離（L）と、の関係は、以下の（式３）のようになる。
【００５４】
tan2θ=P/L・・・（式３）
【００５５】
このため、偏向光ミラー201の角度（θ）は、光検出器500、700で光の検出位置（P）を得ることで、その光の検出位置（P）を基に、以下の（式４）で求めることができる。
【００５６】
θ＝（tan-1（P/L））/2・・・（式４）
【００５７】
＜本実施形態の光学測定装置の作用・効果＞
このように、本実施形態の光学測定装置は、一次元方向の光の移動を検出する第１、第２の光検出器500、700と、光偏向ミラー201と、光偏向ミラー201で反射した偏向光を、第１、第２の光検出器500、700の一次元方向と異なる方向に拡散する第１、第２の凹シリンドリカルレンズアレイ400、600と、を有し、第１、第２の光検出器500、700は、第１、第２の凹シリンドリカルレンズアレイ400、600で一次元方向と異なる方向に拡散した光401、601を検出することになる。これにより、光偏向ミラー201で反射した偏向光を確実に第１、第２の光検出器500、700で検出し、一次元方向の光の移動を検出することができる。即ち、第１、第２の凹シリンドリカルレンズアレイ400、600で光を扇状に広げているため、第１、第２の光検出器500、700は、第１、第２の凹シリンドリカルレンズアレイ400、600で扇状に広げられた光401、601を確実に検出し、一次元方向の光の移動を検出することができる。
【００５８】
例えば、図５（a）に示すように、第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600が無い場合は、ある角度の光偏向ミラー201で反射した偏向光が第２の光検出器700のPSDの受光面の方向（x方向）を通過するようにしていても、光偏向ミラー201がx方向と直交する方向（y方向）にも傾くと、光偏向ミラー201で反射した偏向光は、そのy方向にも変位することになる。その結果、図５（b）に示すように、光偏向ミラー201で反射した偏向光は、第２の光検出器700から外れてしまうことになる。その結果、第２の光検出器700で光の検出位置xを検出することができず、上述した光偏向ミラー201で反射した光の移動や、光偏向ミラー201の角度（θ）を把握することができなくなってしまう。
【００５９】
このため、本実施形態の光学測定装置は、図６（a）に示すように、光偏向ミラー201と第２の光検出器700との間に第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600を設置することにしている。これにより、光偏向ミラー201で反射した偏向光は、図６（b）に示すように第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600によりy方向に扇形に広げることができる。図６（b）に示すように第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600で扇形に広がった光601は、第２の光検出器700を横切るため、第２の光検出器700は、光の位置情報を絶えず検出することができる。このため、上述した光偏向ミラー201で反射した光の移動や、光偏向ミラーの角度（θ）を把握することができる。なお、図５、図６は、光偏向ミラー201と第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600と第２の光検出器700との関係について説明した。しかし、光偏向ミラー201と第１の凹シリンドリカルレンズアレイ400と第１の光検出器500との関係も上記と同様に、光偏向ミラー201と第１の光検出器500との間に第１の凹シリンドリカルレンズアレイ400を設置することで、第１の光検出器500は、光の位置情報を絶えず検出することができるため、上述した光偏向ミラー201で反射した光の移動や、光偏向ミラー201の角度（θ）を把握することができる。
【００６０】
また、本実施形態の光学測定装置は、光偏向ミラー201で反射した偏向光を複数の光に分離するビームスプリッタ300を有し、第１、第２の凹シリンドリカルレンズアレイ400、600は、ビームスプリッタ300で分離した光を第１、第２の光検出器500、700の一次元方向と異なる方向に拡散し、第１、第２の光検出器500、700は、第１、第２の凹シリンドリカルレンズアレイ400、600で一次元方向と異なる方向に拡散した光401、601を検出することになる。このため、本実施形態の光学測定装置は、光偏向ミラー201の２軸方向（x、y方向）の光を同時に検出することができる。
【００６１】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
【００６２】
第２の実施形態の光学測定装置は、図７に示すように、偏向反射器200とビームスプリッタ300との間に凸レンズ800を有し、偏向反射器200の光偏向ミラー201が凸レンズ800の焦点位置に位置するようにしている。これにより、光偏向ミラー201から反射した偏向光が凸レンズ800を透過した場合に、その透過した光が光軸と平行になり（光線逆進の原理）、一定の角度でビームスプリッタ300に入射することになる。
【００６３】
その結果、ビームスプリッタ300で分離された光（第１の光と第２の光）は、２つの凹シリンドリカルレンズアレイ（第１の凹シリンドリカルレンズアレイ400と第２のシリンドリカルレンズアレイ600）に垂直に入射することができる。凹シリンドリカルレンズアレイ400、600に光が垂直に入射した場合は、光検出器（第１の光検出器500、第２の光検出器700）で検出した光の検出位置x、yに誤差が発生しないため、光偏向ミラー201の角度（θ）を精度良く検出することができる。以下、図７〜図１１を参照しながら、第２の実施形態について説明する。
【００６４】
まず、図７〜図９を参照しながら、第２の実施形態の光学測定装置の構成例について説明する。図７は、光学測定装置の構成例を示す俯瞰図であり、図８は、光学測定装置を第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600のレンズアレイ方向と同一方向（A方向）から見た図であり、図９は、光学測定装置を第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600のレンズアレイ方向と直交する方向（B方向）から見た図である。
【００６５】
本実施形態の光学測定装置は、偏向反射器200とビームスプリッタ300との間に凸レンズ800を新たに設けている。この場合、偏向反射器200の光偏向ミラー201が凸レンズ800の焦点位置となるように配置する。光偏向ミラー201が凸レンズ800の焦点位置となるように配置することで、光偏向ミラー201で反射した偏向光が凸レンズ800を透過した場合に、その透過した光が光軸と平行になり（光線逆進の原理）、一定の角度でビームスプリッタ300に入射することになる。
【００６６】
その結果、ビームスプリッタ300で分離された光（第１の光と第２の光）は、２つの凹シリンドリカルレンズアレイ（第１の凹シリンドリカルレンズアレイ400と第２のシリンドリカルレンズアレイ600）に垂直に入射することができる。
【００６７】
なお、図１０（a）に示すように、凸レンズ800が無い場合は、光偏向ミラー201で反射した偏向光が第２の光検出器700の前に配置されている第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600に斜めに入射する場合がある。
【００６８】
光が第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600に斜めに入射する場合は、図１１（a）に示すように、第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600の屈折により第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600中の光路が曲げられ、第２の光検出器700で検出する光の検出位置xは、第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600が無いときよりもずれてしまうことになる。このずれは、第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600への入射角、第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600のレンズの厚さ、第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600の屈折率により変化する。
【００６９】
このため、図１０（a）に示すように、凸レンズ800が無い場合は、第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600への入射角度についての補正が必要になる。また、第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600の材質、レンズの厚さ、取り付け精度などのばらつきが第２の光検出器700で検出する光の検出位置xの誤差の原因となるため、角度補正が複雑になるうえ、誤差も大きくなってしまうことになる。なお、第２の光検出器700で検出した光の検出位置xの誤差は、光偏向ミラー201の角度（θ）の誤差になるため、光偏向ミラー201の角度（θ）を精度良く検出することができなくなる。
【００７０】
このため、本実施形態では、図１０（b）に示すように、凸レンズ800を設け、光偏向ミラー201で反射した偏向光が第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600に垂直に入射するようにしている。図１１（b）に示すように、光が第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600に垂直に入射する場合は、第２の光検出器700で検出する光の検出位置xに上述した誤差が発生しないため、光偏向ミラー201の角度（θ）を精度良く検出することができる。なお、図１１では、光偏向ミラー201と第２の凹シリンドリカルレンズアレイ600と第２の光検出器700との関係について説明した。しかし、光偏向ミラー201と第１の凹シリンドリカルレンズアレイ400と第１の光検出器500との関係も上記と同様に、凸レンズ800を設けることで、第１の光検出器500で検出する光の検出位置yに上述した誤差が発生しないため、光偏向ミラー201の角度（θ）を精度良く検出することができる。
【００７１】
＜本実施形態の光学測定装置＞
このように、本実施形態の光学測定装置は、偏向反射器200とビームスプリッタ300との間に凸レンズ800を設け、且つ、光偏向ミラー201が凸レンズ800の焦点位置となるように配置する。これにより、ビームスプリッタ300で分離された光（第１の光と第２の光）は、第１の凹シリンドリカルレンズアレイ400と第２のシリンドリカルレンズアレイ600とに垂直に入射することができる。その結果、第１の光検出器500、第２の光検出器700で検出する光の検出位置x、yに誤差が発生しないため、光偏向ミラー201の角度（θ）を精度良く検出することができる。
【００７２】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
【００７３】
第３の実施形態は、図１２（a）に示すように、凹シリンドリカルレンズアレイ400、600のレンズのピッチαと、凹シリンドリカルレンズアレイ400、600に入射する光のビーム径βと、の関係は、レンズのピッチαが光のビーム径βより広くなっていることを特徴とする。
【００７４】
これにより、例えば、図１２（b）に示すように、凹シリンドリカルレンズアレイ400、600に入射する光が、その凹シリンドリカルレンズアレイ400、600のレンズの境界に位置する場合でも、光偏向ミラー201の移動を把握することができる。図１２（b）に示すように、凹シリンドリカルレンズアレイ400、600に入射する光が、その凹シリンドリカルレンズアレイ400、600のレンズの境界に位置する場合は、２つのレンズを通った光が重なり合って干渉を起こし、部分的な光線の消失が発生する場合がある。この場合、光検出器500、700で光の位置が検出できないことになる。しかし、光の位置が検出できなかった時間の前後の光の検出位置と検出時間とを基に未検出の光の位置を補間することで光偏向ミラー201の移動を把握することができる。
【００７５】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。
【００７６】
第４の実施形態は、図１３に示すように、凹シリンドリカルレンズアレイ400、600のレンズのピッチαと、凹シリンドリカルレンズアレイ400、600に入射する光のビーム径βと、の関係は、レンズのピッチαが光のビーム径βより狭くなっており、光源100は、コヒーレンスの低い光を発することにする。
【００７７】
これにより、凹シリンドリカルレンズアレイ400、600に入射する光のビーム径βがレンズのピッチαよりも大きく、複数のレンズに同時に入射した場合でも、複数のレンズを通った光が重なり合い、干渉を起こすことで生じる部分的な光線の消失が起こらず、光検出器500、700で連続的に光の位置を検出できる。以下、図１４を参照しながら、本実施形態の光学測定装置について説明する。
【００７８】
本実施形態の光学測定装置は、光源100としてLEDを使用し、図１４に示すように、光源100と偏向反射器200との間に、レンズ群101と、アパーチャ102と、を配置している。
【００７９】
光源100から出射した光は、レンズ群101とアパーチャ102とにより収束し、光源100から出射した光を収束させた光を偏向反射器200に出射させるようにしている。
【００８０】
これにより、光源100から出射される光はコヒーレンスが低くなり、干渉距離が短くなるため、第１、第２の凹シリンドリカルレンズ400、600のレンズの境界で２つに分けられた光線も干渉することがなく、光線の一時的な消失を発生させないようにすることができる。このため、第１、第２の光検出器500、700で検出した光の検出結果を解析する際に、消失部分の補間処理などを行う必要がなくなる。その結果、光学測定装置の処理を簡素化することができる。
【００８１】
なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
【００８２】
例えば、上述した実施形態では、２軸の光偏向ミラー201の場合について説明した。しかし、上述した技術思想は、１軸の光偏向ミラー201や多軸の光偏向ミラー201についても適用可能であり、光偏向ミラーと光検出器との間に凹シリンドリカルレンズアレイを配置することで、光検出器で光を検出することができる。
【００８３】
また、上述した実施形態では、光検出器でPSDを用いて光を連続的に検出する光学測定装置を例に説明した。しかし、特開2009-109305号公報の図１〜図３に開示されている光検出器（第１ジッタセンサ31a、第２ジッタセンサ31b、ウォブルセンサ41で構成する光検出器）を用いた光学測定装置にも適用可能である。
【００８４】
また、上述した実施形態では、光偏向ミラー201と光検出器500、700との間に、凹シリンドリカルレンズアレイ400、600を設け、光偏向ミラー201で反射した偏向光を凹シリンドリカルレンズアレイ400、600で一方向に拡散させ、その一方向に拡散させた光を光検出器500、700で検出することにした。しかし、凹シリンドリカルレンズアレイ400、600のように光を一方向に拡散し、その一方向以外には光を拡散しないようにすることが可能であれば、凹シリンドリカルレンズアレイ400、600に限定せず、凸シリンドリカルレンズアレイ等の他のレンズ系を用いることが可能である。また、上記実施形態では、光偏向ミラー201と光検出器500、700との間に、１つの凹シリンドリカルレンズアレイ400、600を設けることにした。しかし、レンズ系の構成は、特に限定せず、複数のレンズを用いて光を一方向に拡散し、その一方向以外には拡散しないようにすることも可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１００    光源
１０１    レンズ群
１０２    アパーチャ
２００    偏向反射器
２０１    光偏向ミラー
３００    ビームスプリッタ
４００    第１の凹シリンドリカルレンズアレイ（レンズ系）
５００    第１の光検出器
６００    第２の凹シリンドリカルレンズアレイ（レンズ系）
７００    第２の光検出器
８００    凸レンズ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８６】
【特許文献１】特開２００９−１０９３０５号公報
【図１】
0005857711.tif 000002
【図２】
0005857711.tif 000003
【図３】
0005857711.tif 000004
【図４】
0005857711.tif 000005
【図５】
0005857711.tif 000006
【図６】
0005857711.tif 000007
【図７】
0005857711.tif 000008
【図８】
0005857711.tif 000009
【図９】
0005857711.tif 000010
【図１０】
0005857711.tif 000011
【図１１】
0005857711.tif 000012
【図１２】
0005857711.tif 000013
【図１３】
0005857711.tif 000014
【図１４】
0005857711.tif 000015
【図１５】
0005857711.tif 000016
【図１６】
0005857711.tif 000017
【図１７】
0005857711.tif 000018
【図１８】
0005857711.tif 000019
【図１９】
0005857711.tif 000020
【図２０】
0005857711.tif 000021