(57)【要約】【課題】  光学的欠陥に対する検出感度を下げることなく検査対象走査光学素子における検査対象領域の幅を拡げることができる走査光学素子検査装置を、提供する。【解決手段】  光源装置１０から平行光として射出されたレーザー光束は、シリンドリカルレンズ１１によって回折分岐素子２０上に線像を形成し、３本に分岐し、リレーレンズ１２を介してポリゴンミラー１３の反射面１３ｂ上に再度線像を形成する。３本の光束は、ポリゴンミラー１３によって反射され、検査対象走査光学素子Ｌの副走査方向の異なる高さを透過して、被走査面上に主走査方向に離れたスポットを形成する。ポリゴンミラー１３を回転させつつ、検査装置１５のセンサ部１５ａを主走査方向に移動させ、主走査方向の各位置毎に各光束のピーク光量値を検出し、ピーク光量値が極端に低下する位置に光学的欠陥があると判断する。【選択図】  図１
2005189094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動的に偏向されるレーザー光を所定の被走査面上に収束させる走査光学素子の、光学的欠陥を検査するための走査光学素子検査装置であって、
レーザー光束を射出するレーザー光源と、
前記レーザー光源から発したレーザー光束を副走査方向に収束させて線像を形成するアナモフィックレンズと、
このアナモフィックレンズにより形成される線像の位置に配置され、レーザー光束を副走査方向において複数に分岐する回折分岐素子と、
この回折分岐素子により分岐された複数のレーザー光束を再度線像として収束させるリレーレンズと、
このリレーレンズにより形成される線像の位置に偏向点を位置させ、複数のレーザー光束を動的に主走査方向に沿って偏向する偏向手段と、
この偏向手段によって動的に偏向されたレーザー光束の光路上の所定位置に前記走査光学素子を保持するための保持具と、
前記偏向手段及び前記保持具に保持される前記走査光学素子に対して前記被走査面と同じ相対的位置関係となるように仮想される面上において、前記保持具に保持される前記走査光学素子によって収束されたレーザー光束の状態を主走査方向に移動しつつ測定する検出手段と
を備えたことを特徴とする走査光学素子検査装置。
【請求項２】
前記リレーレンズは、第１レンズ群と第２レンズ群とを有し、前記第１レンズ群の前側焦点を前記回折分岐素子の位置に一致させ、前記第１レンズ群の後側焦点を前記第２レンズ群の前側焦点に一致させ、前記第2レンズ群の後側焦点を前記偏向手段の偏向点に一致させたことを特徴とする請求項１に記載の走査光学素子検査装置。
【請求項３】
前記回折分岐素子は、その格子ベクトルが主走査方向、副走査方向のいずれに対しても傾くよう配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の走査光学素子検査装置。
【請求項４】
前記レーザー光源の波長をλ、前記アナモフィックレンズに入射する光束の副走査方向の幅をDz、該アナモフィックレンズの後側主点から線像位置までの距離をfCLとするとき、以下の条件(１)を満足することを特徴とする請求項３に記載の走査光学素子検査装置。
Ｄz／ｆCL＞(λ／ｐ)sinγ＞Ｄz／２ｆCL…(１)
ただし、ｐ：回折分岐素子の周期構造のピッチ、
γ：格子ベクトルの方向の主走査方向に対する角度である。
【請求項５】
前記回折分岐素子は、非線形に変化する基準位相パターンを等ピッチで多数並列して形成され、入射光を回折させて等光量の複数の光束に分岐する位相型回折素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の走査光学素子検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザープリンター等の描画装置に利用される走査光学装置に含まれる走査光学素子を検査するための走査光学素子検査装置に、関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の走査光学装置は、レーザープリンター，デジタルコピー機等の描画装置に組み込まれて利用されるものであり、光源装置から発したレーザー光束を、等速回転するポリゴンミラーの各反射面によって次々に反射させることによって、一定角度範囲内で偏向させ、ｆθ特性を有する走査光学素子（ｆθレンズ）によって被走査面上を走査するスポットとして集束させるという基本構成を、有している。更に、ポリゴンミラーの回転軸や個々の反射面の傾きに起因する面倒れ誤差，即ち、被走査面上での副走査方向（スポットが走査される主走査方向に直交する方向）への集束位置ズレをキャンセルするために、光源装置から平行光として発したレーザー光束をシリンドリカルレンズを透過させることにより、一旦副走査方向においてポリゴンミラーの反射面近傍に集束させて線像を形成するとともに、アナモフィックに構成された走査光学素子を介して反射面近傍の線像と被走査面とを共役にすることにより、スポットが被走査面上の副走査方向における同一高さ位置に常に集束させるいわゆる面倒れ誤差補正機能を有する走査光学装置も、一般に利用されている。
【０００３】
このような走査光学装置に用いられる走査光学素子は、主走査方向に長尺なレンズであり、そのレンズ径に比して入射するレーザー光束のビーム径が極端に小さいので、走査中の瞬間々々では、レーザー光束は、走査光学素子のごく一部のみを透過しているに過ぎない。従って、走査光学素子の各レンズ面又は内部に、ゴミやキズや屈折率異常のような光学的欠陥が、その主走査方向における一部に存在していると、走査中のレーザビームがその光学的欠陥を通過した瞬間のみ、被走査面上でのスポットの状態に異常（例えば、光量の低下，スポット径の拡大又は縮小，スポットの位置ズレ）が生じてしまう。その結果として、副走査方向に移動する被走査面上には、主走査方向における上記光学的欠陥に相当する位置から副走査方向に伸びた筋状のノイズが、形成されてしまうのである。
【０００４】
このような印刷品質の劣化を避けるためには、走査光学装置を完成させる前には、これに組み込む走査光学素子を検査しなければならない。そのために従来採られていた検査の手法は、走査光学装置に組み込む前の走査光学素子を、人間の目視によって官能検査するというものであった。また、プラスチックの射出成形レンズに発生しうる脈理や歪みのような欠陥については、歪み計によってこれらの欠陥を可視化させた上で、人間の目視による結果を行うという方法も採られていた。また、人間の目視に換えて、走査光学素子を撮影することによって得られた画像データに対して所定の画像処理を施すことによって光学的欠陥を抽出するという手法も、利用されていた。
【０００５】
しかしながら、走査光学素子に存在する光学的欠陥は、その全てが上述した印刷品質劣化をもたらすのではない。即ち、走査光学素子を走査光学装置に組み込んで実際にレーザー光束を走査するときにレーザー光束が透過する領域に存在する光学的欠陥のみが、上述した印刷品質劣化をもたらすのである。にも拘わらず、上述した手法によると、印刷品質劣化をもたらす光学的欠陥を他から識別して検査することができないので、製品としての走査光学装置の印刷品質には全く問題を生じないのに不良品として判断してしまうことに因って、歩留りを悪化（従って、製造コストを高騰）させたり、走査光学装置の印刷品質に問題を生じてしまう光学的欠陥を見逃してしまうことが、避けられなかった。更に、人間の目視過程を含む手法の場合には、検査者の判断基準の変動や体調に因る判断の誤差が検出結果に影響を与えてしまうことも、避けられない。
【０００６】
そこで、走査光学素子以外の走査光学装置の全構成を備えるとともに、被走査面が存在すべき面に沿って主走査方向にスライドする受光手段を備えた検査装置が、提案されている（特許文献１参照）。この検査装置を用いて走査光学素子を検査するには、その検査対象走査光学素子を、検査装置内における所定位置（その検査対象光学素子を走査光学装置内に組み込むときと同じ位置）に配置した状態で、実際にポリゴンミラーを回転させることによってレーザー光束を走査させ、検査対象走査光学素子を透過した後に形成されるスポットの光量を、主走査方向における各位置にてこの受光手段によって計測するのである。そうすれば、この受光手段による計測結果は、その検査対象走査光学素子を実際に組み込んだ走査光学装置による印刷品質そのものを示すことになるので、走査光学装置の印刷品質に問題を生じない光学的欠陥の影響を排除した検査結果を、得ることが可能となるのである。
【特許文献１】特開平１０−３３２５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した検査装置によると、走査光学素子におけるレーザー光束が透過する領域のみが、検査対象領域として検査される（この領域に存在する光学的欠陥のみが検出される）ことになる。
【０００８】
しかしながら、検査の完了した走査光学素子は、一旦検査装置から外された後に、改めて、製品として走査光学装置に組み付けられる。従って、その走査光学装置が元々持っている機械誤差や、その走査光学素子を組み付ける際の組付誤差に因って、実際にレーザー光束が透過する位置が、検査対象領域から副走査方向にずれてしまうことがある。
【０００９】
この問題を、図１２を用いて、模式的に説明する。この図１２において、実線は検査対象走査光学素子のレンズ面を示し、破線は検査対象領域を示し、Ｄは光学的欠陥（例えば、異物）を示す。このように、光学的欠陥Ｄが検査対象領域の外側のみにあれば、この検査対象走査光学素子は良品であると判定されるが、この検査対象走査光学素子が走査光学装置に組み込まれた際に何らかの誤差があると、実際のレーザ光の透過位置が検査対象領域から副走査方向にずれてしまい、光学的欠陥Ｄに重なってしまうことがあり得るのである。このようにして、実際のレーザ光の透過位置が光学的欠陥Ｄに重なってしまうと、その走査光学素子は良品と判定されたにも拘わらず、その走査光学素子を組み込んだ走査光学装置の製品としての印字品質が劣化してしまうのである。
【００１０】
このような透過位置のずれに対処するには、予め、検査装置上において、検査対象走査光学素子における検査対象領域の幅を、副走査方向においてある程度拡げておけば良い。そのために考えられる手法として考えられるのが、光源装置から射出されるレーザー光束のビーム径を拡げることによって、検査対象走査光学素子に対するレーザー光束の透過領域の幅を、拡げるというものである。この手法を採用すれば、図１３に示すように、検査対象領域の幅が拡がるので、走査光学装置に組み込んだ場合に各種誤差に因ってレーザー光束の透過位置と重なり得る光学的誤差Ｄをも、検査対象領域内に包含させることが可能になる。
【００１１】
但し、検査対象光学素子に入射するレーザー光束のビーム径を拡大すると、印刷品質に影響を及ぼし得る最少の光学的欠陥の大きさに対するビーム径の比率が大きくなってしまう。この比率が大きくなってしまうと、レーザー光束がそのような光学的欠陥に当たった場合でも、その光学的欠陥によって遮断される光量がレーザー光束全体に対してなす比率（即ち、光量の減少率）が小さくなってしまう。そのため、受光手段によって受光された光量の変化を検知しにくくなってしまう（即ち、光学的欠陥に対する検出感度が下がってしまう）問題を、生じるのである。
【００１２】
そこで、本発明は、簡単な構成により、光学的欠陥に対する検出感度を下げることなく、検査対象走査光学素子における検査対象領域の幅を副走査方向に拡げることができ、もって、走査光学装置自体の機械誤差や走査光学装置に対する組付誤差の有無に拘わらず、検査対象走査光学素子を組み込んだ走査光学装置の製品としての印刷品質に対応した検査結果を得ることができる走査光学素子検査装置の提供を、課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような課題を解決するために案出された本発明による走査光学素子検査装置は、動的に偏向されるレーザー光を所定の被走査面上に収束させる走査光学素子の、光学的欠陥を検査するための装置であって、レーザー光束を射出するレーザー光源と、レーザー光源から発したレーザー光束を副走査方向に収束させて線像を形成するアナモフィックレンズと、このアナモフィックレンズにより形成される線像の位置に配置され、レーザー光束を副走査方向において複数に分岐する回折分岐素子と、この回折分岐素子により分岐された複数のレーザー光束を再度線像として収束させるリレーレンズと、このリレーレンズにより形成される線像の位置に偏向点を位置させ、複数のレーザー光束を動的に主走査方向に沿って偏向する偏向手段と、この偏向手段によって動的に偏向されたレーザー光束の光路上の所定位置に走査光学素子を保持するための保持具と、偏向手段及び保持具に保持される走査光学素子に対して被走査面と同じ相対的位置関係となるように仮想される面上において、保持具に保持される走査光学素子によって収束されたレーザー光束の状態を主走査方向に移動しつつ測定する検出手段とを備えたこと、を特徴とする。
【００１４】
このように構成されると、回折分岐素子により分岐された複数のレーザー光束により、検査対象である走査光学素子の副走査方向の高さが異なる複数の位置を同時に検査することが可能となる。このようにレーザー光束を複数に分岐させることにより、走査光学素子を透過するレーザー光束のビーム径を拡大することなく、当該走査光学素子における検査対象領域を、副走査方向に拡げることができる。
【００１５】
リレーレンズは、第１レンズ群と第２レンズ群とから構成されることが望ましい。その場合、第１レンズ群の前側焦点を回折分岐素子の位置に一致させ、第１レンズ群の後側焦点を第２レンズ群の前側焦点に一致させ、第2レンズ群の後側焦点を偏向手段の偏向点に一致させるように配置することが望ましい。
【００１６】
また、回折分岐素子は、その格子ベクトルが主走査方向、副走査方向のいずれに対しても傾くよう配置されることが望ましい。
【００１７】
さらに、レーザー光源の波長をλ、アナモフィックレンズに入射する光束の副走査方向の幅をDz、アナモフィックレンズの後側主点から線像位置までの距離をfCLとするとき、以下の条件(１)を満足することが望ましい。
【００１８】
Ｄz／ｆCL＞(λ／ｐ)sinγ＞Ｄz／２ｆCL…(１)
ただし、ｐ：回折素子の周期構造のピッチ、
γ：格子ベクトルの方向の主走査方向に対する角度である。
【００１９】
回折分岐素子としては、非線形に変化する基準位相パターンを等ピッチで多数並列して形成され、入射光を回折させて等光量の複数の光束に分岐する位相型回折素子を用いることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の走査光学素子検査装置によれば、光学的欠陥に対する検出感度を下げることなく、検査対象走査光学素子における検査対象領域の幅を拡げることができるので、走査光学装置自体の機械誤差や走査光学装置に対する組付誤差の有無に拘わらず、検査対象走査光学素子を組み込んだ走査光学装置の製品としての印刷品質に対応した検査結果を、得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明にかかる走査光学素子検査装置を実施するための形態を説明する。図１は、本実施形態による走査光学素子検査装置（以下、単に「検査装置」という）１の構成を示す斜視図である、図２は、その主走査方向における光学構成図であり、図３は、その副走査方向における光学構成図である。
【００２２】
この検査装置１は、特定の走査光学装置に組み込まれて使用される特定形状の走査光学素子を検査対象とするものである。具体的には、この検査装置１は、図１乃至図３に示されるように、レーザー光束の進行方向に沿って、光源装置１０、シリンドリカルレンズ１１、回折分岐素子２０、リレーレンズ１２、ポリゴンミラー１３を有すると共に、検査対象走査光学素子(ｆθレンズ)Ｌを保持する走査光学素子保持具１４、及び、検出装置１５を備えている。
【００２３】
光源装置１０は、レーザー光を平行光として射出する装置であり、アルゴンレーザー等のガスレーザー装置、あるいは、半導体レーザーとコリメータレンズとの組み合わせ等により構成される。光源装置１０とシリンドリカルレンズ１１との間には、図２に示すように、平行光束であるレーザー光束の光束幅を制限するための開口手段１０ａが、配置されている。なお、この開口手段１０ａの開口の形状は、主走査方向（図２の紙面と平行な方向）に長く副走査方向(図２の紙面に直交する方向)に短い矩形である。主走査方向に長径を有する楕円形又は長円形としてもよい。
【００２４】
シリンドリカルレンズ１１は、光源装置１０から平行光として射出されたレーザー光束を副走査方向に収束させて線像を形成するアナモフィックレンズである。このシリンドリカルレンズ１１により形成される線像の位置に、回折分岐素子２０が配置されている。回折分岐素子２０の詳細については後に説明するが、主走査方向、副走査方向の両方向についてレーザー光を分岐させる作用を持つ。この例では、レーザー光束を３本に分岐させる。
【００２５】
リレーレンズ１２は、共に正の単レンズから構成される第１レンズ群１２ａと第２レンズ群１２ｂとを備え、回折分岐素子２０とポリゴンミラー１３の反射面とを共役にする作用を持つ。製品として構成される走査光学装置では、シリンドリカルレンズ１１により形成される線像の位置にポリゴンミラー１３の反射面が配置されるが、検査装置では線像の位置に回折分岐素子２０が配置されるため、この回折分岐素子２０とポリゴンミラー１３との間にリレーレンズ１２が配置され、ポリゴンミラー１３の反射面上に再び線像を形成するようにしている。
【００２６】
これらのシリンドリカルレンズ１１からポリゴンミラー１３までの各素子の配置は、図４に示すとおりである。シリンドリカルレンズ１１の焦点距離をｆCL、リレーレンズの第１レンズ群１２ａの焦点距離をｆ1、第２レンズ群１２ｂの焦点距離をｆ2とすると、シリンドリカルレンズ１１と回折分岐素子２０との間隔はｆCL、回折分岐素子２０と第１レンズ群１２ａとの間隔はｆ1、第１レンズ群１２ａと第２レンズ群１２ｂとの間隔はｆ1＋ｆ2、第２レンズ群１２ｂとポリゴンミラー１３の反射面との間隔はｆ2となる。即ち、シリンドリカルレンズ１１の副走査方向の焦点位置に回折分岐素子２０が配置され、第１レンズ群１２ａの前側焦点Ｆ1を回折分岐素子２０の位置に一致させ、第１レンズ群１２ａの後側焦点Ｆ1'を第２レンズ群１２ｂの前側焦点Ｆ2に一致させ、第2レンズ群１２ｂの後側焦点Ｆ2'をポリゴンミラー１３の偏向点に一致させるように配置されている。
【００２７】
このような配置により、光源装置１０から発した平行なレーザー光束は、シリンドリカルレンズ１１により副走査方向にのみ収束され、回折分岐素子２０により３本に分岐されて異なる角度でリレーレンズ１２に入射し、リレーレンズ１２の作用により再びポリゴンミラー１３の反射面上で同じ位置に線像を形成する。
【００２８】
偏向手段としてのポリゴンミラー１３は、扁平な正六角柱形状で側面に６面の反射面が形成されており、中心軸(対称軸)１３ａと同軸に回転軸が連結されたモーター(図示略)により、図１及び図２における時計方向に、高速回転する。このポリゴンミラー１３は、コリメータレンズ２２の光軸がその外接円よりも内側であって中心軸１３ａからオフセットした位置を通過するとともに、リレーレンズ１２によって再形成された線像が反射面１３ｂの近傍に存在する位置関係にて、配置されている。その結果、リレーレンズ１２を透過したレーザー光束は、ポリゴンミラー１３の反射面１３ｂに入射して、反射(偏向)される。そして、ポリゴンミラー１３が回転することにより、各反射面１３ｂがレーザー光束の光路中に順次進入して漸次その方向を変化させるので、レーザー光束は、繰り返し、一方向（即ち、主走査方向）に走査される。このとき、３本のレーザー光束は、それぞれ主走査方向においては平行光のままであるが、副走査方向においては、この反射面１３ｂ上にて一旦収束した後に、発散する。
【００２９】
走査光学素子保持具１４は、検査対象走査光学素子Ｌを着脱自在に保持する治具である。ポリゴンミラー１３によって走査された３本のレーザー光束は、走査光学素子保持具１４に保持されている検査対象走査光学素子Ｌに対して、副走査方向の高さが異なる３箇所に入射し、主走査方向に移動する。図１１は、実施形態の検査装置１により検査対象走査光学素子Ｌ上を走査する３本のレーザー光束の軌跡を示す説明図である。
【００３０】
検査対象走査光学素子Ｌは、製品となる走査光学装置内のシリンドリカルレンズ(シリンドリカルレンズ１１に相当)と共に面倒れ誤差を補正するため、アナモフィックレンズ系となっている。即ち、検査対象走査光学素子Ｌは、主走査方向においては、その像側焦点が被走査面と略一致するパワーを有しており、副走査方向においては、ポリゴンミラー１３の反射面と被走査面とを共役にするパワーを有している。従って、ポリゴンミラー１３によって偏向された３本のレーザー光束は、この検査対象光学素子Ｌの光学的欠陥の影響を受けない限り、この検査対象走査光学素子Ｌを透過することによって、被走査面に相当する位置にそれぞれスポットを形成し、これらのスポットは、被走査面に相当する面に沿って主走査方向に移動する。３つのスポットは、主走査方向には互いに離れ、副走査方向には同一の位置に形成される。図１には、このようにして移動する３つのスポットの軌跡が、破線によって示されている。
【００３１】
検出手段としての検出装置１５は、センサ部１５ａと駆動部１５ｂとから、構成されている。センサ部１５ａは、その前面に受光素子の受光面を保持した装置である。また、駆動部１５ｂは、センサ部１５ａを主走査方向に移動させる装置である。なお、この検出装置１５は、センサ部１５ａの受光面の主走査方向における位置を検出するために図示せぬエンコーダを備えている。
【００３２】
検査時には、光源装置１０からレーザー光束を発し、ポリゴンミラー１３を高速回転させながら、駆動部１５ｂによりセンサ部１５ａを比較的遅い速度で走査範囲の始端から終端に向けて主走査方向に移動させる。これにより、センサ部１５ａは主走査方向の位置を変更しつつ、３本のレーザー光束を繰り返し受光する。そして、エンコーダから出力される主走査方向の位置情報と、その位置でセンサ部１５ａの受光素子に受光されたピーク光量値とを、図示せぬ処理装置に入力する。３本のレーザー光束は、それぞれ受光素子の受光面の副走査方向の同一高さを通るが、主走査方向には分離されているため、センサ部１５ａの受光素子は３本のレーザー光束を異なるタイミングで受光することとなり、処理装置は、受光したレーザー光束が検査対象走査光学素子Ｌのどの位置を通過してきた光束かを、識別することができる。
【００３３】
処理装置は、エンコーダからの位置情報と、その位置におけるそれぞれのレーザー光束のピーク光量値とを対応付けて記録する。検査対象走査光学素子Ｌに欠陥がなければ、ピーク光量値はなだらかに連続し、光学的欠陥があると、その位置でのピーク光量値が急激に低下する。したがって、各レーザー光束についてピーク光量値の変化を監視することにより、光学的欠陥の有無を検査することができる。このようにして、センサ部１５ａを走査範囲にわたって一度移動させつつピーク光量を検出することにより、光学的欠陥の検出が可能となるのである。図１１の例では、図中下側を通るレーザー光束の光路中に光学的欠陥Ｄがあるため、このレーザー光束のピーク光量値が光学的欠陥に相当する部分で急激に低下することになる。処理装置は、主走査方向における各位置毎に、検査対象領域に光学的欠陥が全く無い場合のピーク光量値よりも若干低く設定された閾値を用い、測定されたピーク光量値が閾値を下回った場合に、検査対象領域における当該部分に光学的欠陥が存在していると、判断する。
【００３４】
上記の光学系に用いられている回折分岐素子２０は、非線形に変化する基準位相パターンを等ピッチで多数並列して形成され、入射光を回折させて等光量の複数の光束に分岐する素子であり、例えば、特開平１０−３３２５３４号公報に記載された素子を利用することができる。即ち、回折分岐素子２０は、図５に模式的に示されるように、ｘ方向に延びる帯状の基準位相パターンＰ1，Ｐ2，...が基板Ｂ上に等ピッチでｙ方向に多数並列させて形成される。基板Ｂは、基準位相パターンも含めて透明な樹脂材料、またはガラス材料で形成されている。
【００３５】
それぞれの基準位相パターンＰ1，Ｐ2，...は、ｙ方向においてそのピッチ内で与える位相差が非線形に変化するよう、すなわち、二値ではなく多値の値を持つよう形成され、しかも、隣接する基準位相パターンの間に位相ギャップを持たない滑らかな連続形状とされている。反射型ではなく回折型の分岐素子によりレーザー光束を分岐させることにより、収束、発散光の光路中で光束を分離する場合にも、全ての光束について光路長を一致させ、共役条件を成立させることができる。また、上記のような位相ギャップを持たない回折分岐素子を利用することにより、複数の回折光を効率よく発生させることができる。
【００３６】
以下の表１は、実施形態の３分割型の光束分割素子２０に用いられる基準位相パターンの数値構成を示す(特開平１０−３３２５３４号公報の実施例２に相当)。この表では、基準位相パターンの１ピッチを図５のｙ方向、すなわち位相パターンの並列方向に沿って０〜６３の６４の座標に等分割し、各座標での相対的な形状を光の位相差(単位：ラジアン)として示している。実形状は、座標０の点からの高さとして表される場合、空気中での使用を前提とすると、使用波長をλ、素子の屈折率をｎとして、位相×λ/(２π(ｎ−１))により求められる。図６は、表１に示される光束分割素子２０の基準位相パターンの形状を示すグラフであり、縦軸が位相差、横軸が座標である。
【００３７】
【表１】
2005189094.tif 000003
以下の表２は、上述の光束分割素子２０の光束分割性能を示す数値であり、入射光の強度を１として、分割された各光束の光量を±１０次の範囲で次数毎に示している。回折効率は、目的とする分割数の回折光の強度和が入射光束の強度に占める割合を示す。なお、表２に示される回折光の強度分布は、図７のグラフに示されている。これらのグラフで、横軸は回折光の次数、縦軸は入射光の強度を１としたときの各次数の回折光の強度を示す。
【００３８】
【表２】
2005189094.tif 000004
上記のように構成された回折分岐素子２０は、図８に示すように、入射光に垂直な面内で見たときに、その格子ベクトル(回折による光の分岐方向、角度を示すベクトルであり、基準位相パターンの向きに直交する図５のｙ方向に延びる)が主走査方向に対して角度γをなすように配置されている。したがって、分岐した光束は、図９に示すように副走査方向にも広がりつつ、図１０に示すように主走査方向にも広がる。分岐した光束は、図１０に示すように、主走査方向については平行光であるため、分岐してリレーレンズ１２を介してポリゴンミラー１３に入射する光束は、主走査方向では平行光の状態を保っている。３本の光束は、リレーレンズ１２を介してポリゴンミラー１３に対して同じ位置に入射するため、複数の光束を走査する場合にもポリゴンミラー１３の面のサイズを大きくする必要がない。
【００３９】
格子ベクトルを主走査方向に対して傾けることにより、前記のように被走査面上でスポットを主走査方向に分離することができるため、単一のセンサで３本の光束を時分割的に検出することができ、検出部１５の構成が簡単となる。
【００４０】
また、回折分岐素子２０の上に形成される線像を回折分岐素子２０の基準位相パターンに対して斜めにすることにより、光束が交差する基準位相パターンの本数を多くすることができる。線像の方向と基準位相パターンの方向とが一致すると、線像が細い場合には線像の範囲に含まれる基準位相パターンの数が少なくなり、回折効率が低下する。線像に対して周期構造を斜めにすることにより、線像が交差する基準位相パターンの数を増やすことができ、回折効率を上げることができる。
【００４１】
さらに、走査対象走査光学素子Ｌのレンズ面上で３本のレーザー光束が透過する検査領域が互いに離れないようにしたい。このためには、副走査方向の分岐角度を小さくする必要がある。回折分岐素子２０の格子ベクトルを主走査方向に対して傾けることにより、実質的な副走査方向の分岐角度を小さくすることができる。
【００４２】
３本のレーザービームによる検査領域を適正に設定するためには、格子ベクトルの主走査方向に対する角度γと回折分岐素子２０の周期構造(基準位相パターン)のピッチｐとが、レーザー光束の波長をλ、アナモフィックレンズに入射する光束の副走査方向の幅をDz、アナモフィックレンズの後側主点から線像位置までの距離をfCLとして、以下の条件(１)を満足することが望ましい。
【００４３】
Ｄz／ｆCL＞(λ／ｐ)sinγ＞Ｄz／２ｆCL…(１)
上記の条件の上限を超えると、複数のレーザー光束が通過する領域に隙間が生じて検査の見落しになる。一方、下限を下回ると、複数のレーザー光束が通過する領域の重複が大きすぎて検査領域の拡大に不利となる。
【００４４】
具体的には、実施形態の検査装置１は、以下の諸元を有する。
【００４５】
レーザー光束の波長（λ）：780ｎｍ
開口サイズ：主走査方向  3.00ｍｍ
副走査方向(Dz)  0.77ｍｍ
シリンドリカルレンズ１１の焦点距離(ｆCL)：50ｍｍ
リレーレンズ第１レンズ群１２ａの焦点距離(ｆ1)：50ｍｍ
第２レンズ群１２ｂの焦点距離(ｆ2)：50ｍｍ
シリンドリカルレンズ１１から回折分岐素子２０までの距離：50ｍｍ
回折分岐素子２０から第１レンズ群１２ａまでの距離：50ｍｍ
第１レンズ群１２ａと第２レンズ群１２ｂとの間隔：100ｍｍ
第２レンズ群１２ｂからポリゴンミラー１３までの距離：50ｍｍ
回折分岐素子２０の基準位相パターンのピッチ（p）：44.7μｍ
格子ベクトルと主走査方向のなす角度（γ）：45°
ピッチ44.7μｍで基準位相パターンを形成すると、回折分岐素子２０により分岐した３本の光束は、それぞれ１°ずつの角度差(全体で２°)を持つ。また、角度γが45°であると、主走査、副走査方向の角度差は共に0.707°となり、副走査方向に関しては0.175°(20%)の重なりを持たせることができる。
【００４６】
また、検査対象走査光学素子Ｌの主走査方向の焦点距離を150ｍｍ、副走査方向の倍率を‐2.0倍とすると、上記の設計例では、被走査面に達する光束の主走査方向のFnoは50、副走査方向のＦnoは65となる。また、被走査面上でのスポットの主走査方向の間隔は1.85ｍｍとなる。
【００４７】
光学系の構成要素は上記の実施形態と同一とし、回折分岐素子２０の格子ベクトルの主走査方向に対する角度γを45°から30°に変更すると、副走査対応方向の分岐角は0.500°、主走査対応方向の分岐角は0.866°となり、副走査方向には0.382°(43％)の重なりを持たせつつ、３本のレーザー光束により検査対象走査光学素子Ｌを検査することができる。この場合、被走査面上でのスポットの主走査方向の間隔は2.27ｍｍとなる。
【００４８】
以下の表３は、角度γが45°の実施形態と、30°の変形例について上記の条件(１)の各項の値を計算した結果を示す。いずれの場合も、中間項が上限と下限との間にあり、条件(１)を満たしていることがわかる。
【００４９】
【表３】
2005189094.tif 000005
このように、本実施形態によると、回折分岐素子２０によりレーザー光束を３本に分岐することにより、スポット位置（即ち、検出装置１５のセンサ部１５ａによる受光位置）を副走査方向に変位させることなく、検査対象走査光学素子Ｌに対するレーザー光束の入射位置及び透過位置（即ち、検査対象領域）を副走査方向の高さが異なる複数の領域に設定することができる。その結果、検査対象走査光学素子Ｌへの透過時におけるビーム径はそのままに、全体としての検査対象領域を拡げることができる。また、各レーザー光束は時間差を持ってセンサ部１５ａに入射するため、単一のセンサで検査が可能であり、検出装置１５としては、従来のものをそのまま用いることができるのである。
【００５０】
このように、本実施形態によると、ビーム径は何ら拡大されないので、検出感度が劣化することはないが、検査対象領域が拡がるので、検査によって光学的欠陥を全く検出されなかった良品の走査光学素子Lであれば、これが検査終了後に図示せぬ走査光学装置に組み込まれる場合には、仮に当該走査光学装置自体に機械誤差があったり組付誤差が生じたとしても、この走査光学素子に起因する印刷品質の劣化は生じない。このように検査対象領域が拡大しても、その拡大比率は最大３倍程度であるため、通常生じ得る走査光学装置自体の誤差や走査光学装置に対する走査光学素子Lの組付誤差に起因してレーザー光束がズレ得る範囲の外側における光学的欠陥の有無は、検査結果に影響を及ぼさない。
【００５１】
なお、本実施形態による検査装置の光学構成は、検査対象走査光学素子Lが組み込まれる走査光学装置の光学構成に応じて、適宜変更される。また、検出装置１５のセンサ部１５ａは、レーザー光束の光量を測定するものであったが、レーザー光束のビーム径を計測するものであっても良い。その場合には、計測されたビーム径に対応する判定閾値が設定されていれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態である走査光学素子検査装置の概略構成を示す斜視図
【図２】走査光学素子検査装置の主走査方向における光学構成図
【図３】走査光学素子検査装置の副走査方向における光学構成図
【図４】走査光学素子検査装置のシリンドリカルレンズからポリゴンミラーまでの配置の詳細を示す光学構成図
【図５】回折分岐素子の構造を模式的に示す斜視図
【図６】回折分岐素子の基準位相パターンの一周期内の位相分布を示すグラフ
【図７】回折分岐素子により分岐された光束の次数毎の強度を示すグラフ
【図８】入射光に垂直な面内で見たときの回折分岐素子の格子ベクトルの方向を示す図
【図９】回折分岐素子により分岐した光束の光路を示す副走査方向の説明図
【図１０】回折分岐素子により分岐した光束の光路を示す主走査方向の説明図
【図１１】実施形態の検査装置における検査対象領域を示す図
【図１２】従来の検査装置における検査対象領域を示す図
【図１３】従来の検査装置においてビーム径を拡げた場合の検査対象領域を示す図
【符号の説明】
【００５３】
１０    光源装置
１０ａ  開口手段
１１    シリンドリカルレンズ
１２    リレーレンズ
１３    ポリゴンミラー
１４    走査光学素子保持具
１５    検査装置
２０    回折分岐素子
２１    半導体レーザー
Ｌ    検査対象走査光学素子
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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