(57)【要約】【課題】  帯電物の各表面の部位における電位の分布状況を速やかに把握することが可能な帯電物の電位分布の測定装置であって、ＭＥＭＳ技術によって製造可能な共振型光スキャナを用いた小型、軽量でかつ安価な帯電物の電位分布の測定装置を提供する。【解決手段】  帯電物の電位分布の測定を、当該帯電物に対向させて配置され２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー３の傾きを２次元光スキャナによるレーザビームの走査によって検出することにより行う帯電物の電位分布の測定装置である。前記２次元光スキャナは、光走査用ミラーを備え、前記光走査用ミラーの回転振動によってレーザビームを主走査方向と副走査方向とに走査する共振型光スキャナである。本測定装置は、２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー３上のそれぞれの行を走査するレーザビームを検出する光検出器１０を備えている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電物の電位分布の測定を、当該帯電物に対向させて配置され２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラーの傾きを２次元光スキャナによる光ビームの走査によって検出することにより行う帯電物の電位分布の測定装置であって、
前記２次元光スキャナは、光走査用ミラーを備え、前記光走査用ミラーの回転振動によって光ビームを主走査方向と副走査方向とに走査する共振型光スキャナであり、かつ、
前記２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上の所定の位置を走査する光ビームを検出する光検出器を備えたことを特徴とする帯電物の電位分布の測定装置。
【請求項２】
前記光検出器は、前記２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上のそれぞれの行の所定の位置を走査する光ビームの主走査線上に位置するように設けられている、請求項１に記載の帯電物の電位分布の測定装置。
【請求項３】
前記光検出器は、前記２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラーのそれぞれの行の一方の端部の外側に設けられている、請求項１又は２に記載の帯電物の電位分布の測定装置。
【請求項４】
前記２次元光スキャナによる光ビームの副走査方向における２つの隣り合う主走査線の間隔が、各微小ミラーの、前記２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラーの列方向における寸法よりも小さく、
前記光検出器の受光部は、前記２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上のそれぞれの行の所定の位置を走査する光ビームだけを検出可能な受光面積を有する、請求項２又は３に記載の帯電物の電位分布の測定装置。
【請求項５】
各微小ミラーの傾きを、当該微小ミラーからの反射光ビームの入射位置の変化として検出する位置検出器をさらに備えた、請求項１〜４のいずれか１項に記載の帯電物の電位分布の測定装置。
【請求項６】
前記光検出器からの出力信号が現れるタイミングと前記位置検出器からの出力信号が現れるタイミングとを比較するタイミング比較手段をさらに備え、
前記タイミング比較手段による比較結果に基づいて、前記２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上の所定の位置を所定の方向に走査する光ビームが特定される、請求項５に記載の帯電物の電位分布の測定装置。
【請求項７】
前記２次元光スキャナは、前記光走査用ミラーを囲み、第１の梁を介して当該光走査用ミラーを支持する中間支持部と、前記中間支持部を囲み、第２の梁を介して当該中間支持部を支持する枠部とをさらに備えた、請求項１〜６のいずれか１項に記載の帯電物の電位分布の測定装置。
【請求項８】
前記第１の梁は、一直線上に位置して前記光走査用ミラーの両側を支持する一対の捻り梁であり、
前記第２の梁は、前記第１の梁と軸線方向が直交し、一直線上に位置して前記中間支持部の両側を支持する一対の捻り梁であり、
前記光走査用ミラーは、前記第１及び第２の梁の軸線を２軸として回転振動する、請求項７に記載の帯電物の電位分布の測定装置。
【請求項９】
前記第１の梁は、一直線上に位置して前記光走査用ミラーの両側を支持する一対の捻り梁であり、
前記第２の梁は、前記第１の梁の軸線方向と平行に位置して前記中間支持部の片側を支持する一対の片持ち梁であり、
前記光走査用ミラーは、前記第１の梁の軸線及び前記一対の片持ち梁を結ぶ直線を２軸として回転振動する、請求項７に記載の帯電物の電位分布の測定装置。
【請求項１０】
前記２次元光スキャナは、ＭＥＭＳ技術によって製造されたものである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の帯電物の電位分布の測定装置。
【請求項１１】
前記複数の微小ミラーは同一平面上に配列され、かつ、
前記２次元光スキャナと前記複数の微小ミラーとの間に、前記２次元光スキャナによって扇状に走査される光ビームを、前記複数の微小ミラーが配列された前記平面に垂直に入射する平行光ビームに変換するためのコリメートレンズが設けられた、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の帯電物の電位分布の測定装置。
【請求項１２】
前記複数の微小ミラーは同一球面上に配列され、前記２次元光スキャナによって扇状に走査される光ビームが、前記複数の微小ミラーが配列された前記球面に垂直に入射する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の帯電物の電位分布の測定装置。
【請求項１３】
帯電物の電位分布の測定を、当該帯電物に対向させて配置され２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラーの傾きを２次元光スキャナによる光ビームの走査によって検出することにより行う帯電物の電位分布の測定方法であって、
前記２次元光スキャナとして、光走査用ミラーを備え、前記光走査用ミラーの回転振動によって光ビームを主走査方向と副走査方向とに走査する共振型光スキャナを用い、
前記２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上の所定の位置を走査する光ビームによる信号だけを取り出すことを特徴とする帯電物の電位分布の測定方法。
【請求項１４】
前記２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上のそれぞれの行の所定の位置を走査する光ビームによる信号だけを取り出す、請求項１３に記載の帯電物の電位分布の測定方法。
【請求項１５】
前記２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上の所定の位置を所定の方向に走査する光ビームだけを取り出す、請求項１３又は１４に記載の帯電物の電位分布の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電物の電位分布の測定装置及び測定方法に関する。さらに詳細には、本発明は、帯電物の電位分布の測定を、当該帯電物に対向させて配置され２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー（マイクロミラー）の傾きを２次元光スキャナによる光ビームの走査によって検出することにより行う帯電物の電位分布の非接触測定装置及び測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子回路は、それを備えた装置又はそれを構成する集積回路等の回路素子や回路基板、あるいは周辺の物体の帯電によって誤作動を生じる場合がある。そして、この帯電による誤作動を防止するためには、回路素子等の各表面の部位における電位の分布状況を把握することが必要であるか、又は、極めて有用となる場合が多い。
【０００３】
尚、極めて高いインピーダンスを有する回路素子の各表面の部位における電位分布を検出する電位計が既に開発されているが、当該電位計の場合には、検出する部位における漏洩電流をキャンセルする機構を必要としており、当該電位計を通常の回路における電位分布の測定に適用することは、極めて不適切である。
【０００４】
また、帯電物の区分における静電気の分布状況を把握するために、当該帯電物の表面近傍において電位計を走査することによって前記表面近傍の各部位における電位を測定した上で、前記表面近傍の各部位における静電荷の帯電状況を可視化するシステムが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。尚、このシステムにおいては、当然に、帯電物の前記表面近傍の各部位における電位分布を可視化することも可能である。
【０００５】
しかし、帯電物の表面近傍における電位計の走査には所定の時間を要するため、上記システムを電位分布の測定に援用したとしても、電位の分布状況を速やかに把握することは不可能である。
【０００６】
また、可動片を弾性力をもって回動可能な状態に支持し、被測定物との物理的な作用に基づく当該可動片の回動状況を、当該可動片からの反射光の角度変化によって検出する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
しかし、この構成の場合には、単一の可動片の偏位を検出しているだけであり、このような構成では、帯電物の表面における電位分布を測定することは不可能である。
【０００８】
そこで、最近、帯電物の各表面の部位における電位の分布状況を速やかに把握することが可能な帯電物の電位分布の測定装置として、帯電物の電位分布の測定を、当該帯電物に対向させて配置され２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラーの傾きを２次元光スキャナによる光ビームの走査によって検出することにより行うものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３０１１１４４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５６６８２号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】鹿児島県工業技術センター研究成果発表会予稿集（２００７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、特許文献２で提案されている帯電物の電位分布の測定装置においては、帯電物の静電気によって傾きが変化する微小ミラーを光ビームが正確に走査することができるようにするために、２次元光スキャナとして、電磁的な力によって角度を精密に制御できるガルバノミラーや、レーザプリンタに用いられるポリゴンミラーを使用する必要があった。すなわち、２枚のガルバノミラーの組み合わせやポリゴンミラーをステッピングモータあるいはサーボモータと組み合わせて、２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上に光ビームを精度良く走査させ、前記複数の微小ミラーの傾きの変化を光学的に検出することが行われていた。
【００１２】
しかし、上記のガルバノミラーやポリゴンミラー、ステッピングモータあるいはサーボモータは、光ビームを精度良く走査するのには適しているが、それらを用いた場合には、装置が大型化したり、重くなったり、また、高価になったりするという問題があった。特に、可搬型の装置を実現するためには、大きな障害となる。
【００１３】
一方、小型化、軽量化が可能な２次元光スキャナとして、従来、半導体技術であるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術によって製造可能な共振型光スキャナが知られている。例えば、特許第３１２９２１９号公報には、圧電素子によって駆動されるシリコン製マイクロミラーを用いた２次元光スキャナが開示されており、その他、静電気駆動や電磁駆動によるマイクロミラーの駆動方法も知られている。
【００１４】
しかし、これらのＭＥＭＳ技術によって製造される小型の光スキャナは、小さな駆動能力で大きな角度の光走査を実現するために、共振周波数あるいは共振周波数近傍の周波数で駆動されるものであり、そのため、正弦波状の光走査しかできず、２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上を、上記のガルバノミラーやポリゴンミラーのように精度良く２次元状に光走査することは不可能である。従って、ＭＥＭＳ技術によって製造される小型の共振型光スキャナを用いた場合、このままでは、帯電物の電位分布の測定を、当該帯電物に対向させて配置され２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラーの傾きを光ビームの走査によって検出することにより行うことは困難である。
【００１５】
そこで、本発明者らは、上記のＭＥＭＳ技術によって製造可能な共振型光スキャナを用いて、帯電物の各表面の部位における電位の分布状況を速やかに把握することが可能な帯電物の電位分布の測定装置及び測定方法を実現すべく鋭意研究を重ね、本発明をするに至った。
【００１６】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、帯電物の各表面の部位における電位の分布状況を速やかに把握することが可能な帯電物の電位分布の測定装置及び測定方法であって、ＭＥＭＳ技術によって製造可能な共振型光スキャナを用いた、小型、軽量でかつ安価な帯電物の電位分布の測定装置、及び、測定方法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】
【００１７】
前記目的を達成するため、本発明に係る帯電物の電位分布の測定装置の構成は、帯電物の電位分布の測定を、当該帯電物に対向させて配置され２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラーの傾きを２次元光スキャナによる光ビームの走査によって検出することにより行う帯電物の電位分布の測定装置であって、前記２次元光スキャナは、光走査用ミラーを備え、前記光走査用ミラーの回転振動によって光ビームを主走査方向と副走査方向とに走査する共振型光スキャナであり、かつ、前記２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上の所定の位置を走査する光ビームを検出する光検出器を備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る帯電物の電位分布の測定方法は、帯電物の電位分布の測定を、当該帯電物に対向させて配置され２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラーの傾きを２次元光スキャナによる光ビームの走査によって検出することにより行う帯電物の電位分布の測定方法であって、前記２次元光スキャナとして、光走査用ミラーを備え、前記光走査用ミラーの回転振動によって光ビームを主走査方向と副走査方向とに走査する共振型光スキャナを用い、前記２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上の所定の位置を走査する光ビームによる信号だけを取り出すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、共振型光スキャナである２次元光スキャナによって正弦波状に走査される光ビームのうち、２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上の所定の位置を走査する光ビームによる信号だけを取り出して、帯電物に対向させて配置された前記複数の微小ミラーの傾きを精度良く検出することが可能となる。そして、これにより、共振型光スキャナである２次元光スキャナを用いて、帯電物の電位分布を測定することが可能となる。従って、本発明によれば、帯電物の各表面の部位における電位の分布状況を速やかに把握することが可能な帯電物の電位分布の測定装置及び測定方法であって、ＭＥＭＳ技術によって製造可能な共振型光スキャナを用いた、小型、軽量でかつ安価な帯電物の電位分布の測定装置、及び、測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態における帯電物の電位分布の測定装置の全体構成を示す概略平面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態における帯電物の電位分布の測定装置に用いられる２次元光スキャナを示す概略斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態における帯電物の電位分布の測定装置に用いられる２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー周りの構成を示す概略正面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態における帯電物の電位分布の測定装置に用いられる２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上を走査するレーザビームの走査線の様子を示す概略正面図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態における帯電物の電位分布の測定装置のブロックチャートである。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態における帯電物の電位分布の測定装置に用いられる光検出器及び位置検出器からの出力信号のタイミングチャートである。
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態における帯電物の電位分布の測定装置の他の例のブロックチャートである。
【図８】図８は、本発明の第１の実施の形態における帯電物の電位分布の測定方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の第１の実施の形態における帯電物の電位分布の測定装置に用いられる２次元光スキャナの他の例を示す概略斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施の形態における帯電物の電位分布の測定装置に用いられる２次元光スキャナのさらなる他の例を示す概略斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施の形態における帯電物の電位分布の測定装置に用いられる２次元光スキャナのさらなる他の例を示す概略斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の第１の実施の形態における帯電物の電位分布の測定装置に用いられる２次元光スキャナのさらなる他の例を示す概略斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明の第２の実施の形態における帯電物の電位分布の測定装置の全体構成を示す概略平面図である。
【図１４】図１４は、本発明の第２の実施の形態における帯電物の電位分布の測定装置に用いられる２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー周りの構成を示す概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
前記本発明の帯電物の電位分布の測定装置の構成においては、前記光検出器は、前記２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上のそれぞれの行の所定の位置を走査する光ビームの主走査線上に位置するように設けられていることが好ましい。この好ましい例によれば、２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上を、ガルバノミラーやポリゴンミラーのように精度良く２次元状に光走査するのと同様の効果を得ることができる。
【００２２】
また、前記本発明の帯電物の電位分布の測定装置の構成においては、前記光検出器は、前記２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラーのそれぞれの行の一方の端部の外側に設けられていることが好ましい。
【００２３】
また、これらの場合には、前記２次元光スキャナによる光ビームの副走査方向における２つの隣り合う主走査線の間隔が、各微小ミラーの、前記２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラーの列方向における寸法よりも小さく、前記光検出器の受光部は、前記２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上のそれぞれの行の所定の位置を走査する光ビームだけを検出可能な受光面積を有することが好ましい。この好ましい例によれば、２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上のそれぞれの行の所定の位置を走査する光ビームだけを高精度に検出することが可能となる。さらに、この好ましい例によれば、光ビームの副走査方向の走査を１回（片道）行う間に、２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上の全ての行の所定の位置を走査する光ビームを順番に検出することが可能となる。
【００２４】
また、前記本発明の帯電物の電位分布の測定装置の構成においては、各微小ミラーの傾きを、当該微小ミラーからの反射光ビームの入射位置の変化として検出する位置検出器をさらに備えていることが好ましい。この好ましい例によれば、帯電物に対向させて配置され２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラーの傾きを光ビームの走査によって検出して、帯電物の電位分布を測定することができる。
【００２５】
また、この場合には、前記光検出器からの出力信号が現れるタイミングと前記位置検出器からの出力信号が現れるタイミングとを比較するタイミング比較手段をさらに備え、前記タイミング比較手段による比較結果に基づいて、前記２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上の所定の位置を所定の方向に走査する光ビームが特定されることが好ましい。この好ましい例によれば、特定された光ビームによる信号だけを取り出して、帯電物に対向させて配置された複数の微小ミラーの傾きを検出することが可能となる。そして、これにより、２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラーのうち、どの微小ミラーからの反射光ビームによる信号であるかをはっきりさせることができるので、帯電物の電位分布の測定の信頼性を向上させることができる。
【００２６】
また、前記本発明の帯電物の電位分布の測定装置の構成においては、前記２次元光スキャナは、前記光走査用ミラーを囲み、第１の梁を介して当該光走査用ミラーを支持する中間支持部と、前記中間支持部を囲み、第２の梁を介して当該中間支持部を支持する枠部とをさらに備えていることが好ましい。これらの光走査用ミラー、第１の梁、中間支持部、第２の梁、枠部は、例えば、シリコンチップを用いて半導体技術であるＭＥＭＳ技術により一体に形成することが可能である。このため、この好ましい例によれば、２次元光スキャナの小型化、軽量化、ひいては帯電物の電位分布の測定装置の小型化、軽量化が可能となる。また、ガルバノミラーやポリゴンミラー、ステッピングモータあるいはサーボモータを使用する場合に比べて２次元光スキャナのコストダウン、ひいては帯電物の電位分布の測定装置のコストダウンを図ることも可能となる。
【００２７】
また、この場合には、前記第１の梁は、一直線上に位置して前記光走査用ミラーの両側を支持する一対の捻り梁であり、前記第２の梁は、前記第１の梁と軸線方向が直交し、一直線上に位置して前記中間支持部の両側を支持する一対の捻り梁であり、前記光走査用ミラーは、前記第１及び第２の梁の軸線を２軸として回転振動することが好ましい。
【００２８】
この場合にはさらに、前記光走査用ミラーと前記第１の梁とからなる第１の振動系の共振周波数と同一又はその近傍の周波数で、前記第２の梁の軸線方向と平行な方向に沿って前記枠部に並進振動を発生させる第１のアクチュエータと、前記第１の振動系と前記中間支持部と前記第２の梁とからなる第２の振動系の共振周波数と同一又はその近傍の周波数で、前記光走査用ミラーと平行な面に直交する方向又は前記第１の梁の軸線方向と平行な方向に沿って前記枠部に並進振動を発生させる第２のアクチュエータとをさらに備えていることが好ましい。
【００２９】
さらに、この場合には、前記第１及び第２のアクチュエータは、それぞれ、圧電アクチュエータ又は電磁アクチュエータであることが好ましい。
【００３０】
また、この場合には、前記第１の梁は、一直線上に位置して前記光走査用ミラーの両側を支持する一対の捻り梁であり、前記第２の梁は、前記第１の梁の軸線方向と平行に位置して前記中間支持部の片側を支持する一対の片持ち梁であり、前記光走査用ミラーは、前記第１の梁の軸線及び前記一対の片持ち梁を結ぶ直線を２軸として回転振動することが好ましい。この好ましい例によれば、副走査に対応する光走査用ミラーの一対の片持ち梁を結ぶ直線回りの回転振動の駆動周波数を容易に低く設定することができる。
【００３１】
この場合にはさらに、前記光走査用ミラーと前記第１の梁とからなる第１の振動系の共振周波数と同一又はその近傍の周波数で、前記光走査用ミラーと平行で前記第１の梁の軸線方向と直交する方向に沿って前記枠部に並進振動を発生させる第１のアクチュエータと、前記第１の振動系と前記中間支持部と前記第２の梁とからなる第２の振動系の共振周波数と同一又はその近傍の周波数で、前記光走査用ミラーと平行な面に直交する方向又は前記第１の梁の軸線方向と平行な方向に沿って前記枠部に並進振動を発生させる第２のアクチュエータとをさらに備えていることが好ましい。
【００３２】
さらに、この場合には、前記第１及び第２のアクチュエータは、それぞれ、圧電アクチュエータ又は電磁アクチュエータであることが好ましい。
【００３３】
また、前記本発明の帯電物の電位分布の測定装置の構成においては、前記２次元光スキャナは、ＭＥＭＳ技術によって製造されたものであることが好ましい。
【００３４】
また、前記本発明の帯電物の電位分布の測定装置の構成においては、前記複数の微小ミラーは同一平面上に配列され、かつ、前記２次元光スキャナと前記複数の微小ミラーとの間に、前記２次元光スキャナによって扇状に走査される光ビームを、前記複数の微小ミラーが配列された前記平面に垂直に入射する平行光ビームに変換するためのコリメートレンズが設けられていることが好ましい。
【００３５】
また、前記本発明の帯電物の電位分布の測定装置の構成においては、前記複数の微小ミラーは同一球面上に配列され、前記２次元光スキャナによって扇状に走査される光ビームが、前記複数の微小ミラーが配列された前記球面に垂直に入射することが好ましい。この好ましい例によれば、複数の微小ミラーが同一平面上に配列される構成の場合に必要なコリメートレンズが不要となる。
【００３６】
また、前記本発明の帯電物の電位分布の測定方法においては、前記２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上のそれぞれの行の所定の位置を走査する光ビームによる信号だけを取り出すことが好ましい。この好ましい例によれば、２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上を、ガルバノミラーやポリゴンミラーのように精度良く２次元状に光走査するのと同様の効果を得ることができる。
【００３７】
また、前記本発明の帯電物の電位分布の測定方法においては、前記２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー上の所定の位置を所定の方向に走査する光ビームだけを取り出すことが好ましい。この好ましい例によれば、２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラーのうち、どの微小ミラーからの反射光ビームによる信号であるかをはっきりさせることができるので、帯電物の電位分布の測定の信頼性を向上させることができる。
【００３８】
以下、好適な実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。但し、下記の実施の形態は本発明を具現化した例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３９】
［第１の実施の形態］
（装置の全体構成）
まず、帯電物の電位分布の測定装置の全体構成について説明する。
【００４０】
図１は、本発明の第１の実施の形態における帯電物の電位分布の測定装置の全体構成を示す概略平面図である。
【００４１】
図１に示すように、本実施の形態における帯電物の電位分布の測定装置（以下、単に「測定装置」ともいう）１は、帯電物２の近傍に対向させて配置され２次元マトリックス状に配列された導電性を有する複数の板状微小ミラー３と、光源としての半導体レーザ４と、半導体レーザ４から出射されたレーザビームを主走査方向と副走査方向とに扇状に走査する２次元光スキャナ５とを備えている。以下、２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラーを「２次元マトリックス配列微小ミラー」ともいい、個々の微小ミラーを単に「微小ミラー」という。
【００４２】
複数の微小ミラー３が帯電物２の近傍に対向させて配置され（本実施の形態において、各微小ミラー３は帯電物２に対して数ｍｍ〜数ｃｍの距離に位置している）、当該帯電物２の各表面から発生している電界によって複数の微小ミラー３が帯電する場合、各微小ミラー３は帯電物２の帯電状態の影響を受ける。すなわち、各微小ミラー３の帯電物２側の面は、帯電物２の対応する位置の極性と反対の極性の帯電状態に至り、一方、各微小ミラー３の帯電物２と反対側の面は、帯電物２の対応する位置の極性と同一の極性の帯電状態に至る。そして、この場合の各微小ミラー３の帯電の程度は、帯電物２の対応する位置の帯電量に比例する。但し、後述するように、各微小ミラー３は、いずれも導電性を有する一対の捻り梁２０（図３参照）を介してアースに接続されていることから、各微小ミラー３の帯電物２と反対側の面における帯電物２の極性と同一の極性の電荷は、全てアース側に移動し、各微小ミラー３には帯電物２の極性と反対の極性の電荷だけが残存することになる。従って、各微小ミラー３は、対応する帯電物２の各表面との間で吸引力を受けて個々に傾く。尚、図１中、９は微小ミラー３の帯電物２側に設けられた静電気遮蔽板であり、各静電気遮蔽板９は、一対の捻り梁２０を結ぶ直線を境界とした各微小ミラー３の片側だけを遮蔽するように配列されている。この静電気遮蔽板９は、一対の捻り梁２０を結ぶ直線を境界とした各微小ミラー３の他方側のみに帯電物２による吸引力を作用させることを目的としている。
【００４３】
ここで、複数の微小ミラー３は、同一平面上に配列されている。そして、２次元光スキャナ５と複数の微小ミラー３との間には、２次元光スキャナ５によって扇状に走査されるレーザビームを、複数の微小ミラー３が配列された平面に垂直に入射する平行レーザビームに変換するためのコリメートレンズ６が設けられている。
【００４４】
２次元光スキャナ５とコリメートレンズ６との間には、２次元光スキャナ５からのレーザビームをそのまま透過し、各微小ミラー３からの反射レーザビームをさらに反射するビームスプリッタ７が設けられている。また、ビームスプリッタ７の側方には、帯電物２の静電気力による各微小ミラー３の傾きを、当該微小ミラー３からの反射レーザビームの入射位置の変化として検出する位置検出器８が配置されている。位置検出器８としては、例えば、ポジション・センシティブ・ディテクタ（Position Sensitive Detector：ＰＳＤ）を用いることができる。
【００４５】
以上の構成により、帯電物２に対向させて配置された２次元マトリックス配列微小ミラー３の傾きを２次元光スキャナ５によるレーザビームの走査によって検出して、帯電物２の電位分布を測定することが可能となる。
【００４６】
（２次元光スキャナの構成）
次に、２次元光スキャナ５の構成について説明する。
【００４７】
図２は、本発明の第１の実施の形態における帯電物の電位分布の測定装置に用いられる２次元光スキャナを示す概略斜視図である。
【００４８】
図２に示すように、本実施の形態の測定装置１に用いられる２次元光スキャナ５は、光走査用ミラー１１を備え、当該光走査用ミラー１１の回転振動によってレーザビームを主走査方向と副走査方向とに走査する共振型光スキャナである。
【００４９】
さらに詳細には、２次元光スキャナ５は、光走査用ミラー１１を囲み、第１の梁を介して当該光走査用ミラー１１を支持する中間支持部１３と、中間支持部１３を囲み、第２の梁を介して当該中間支持部１３を支持する枠部１５とをさらに備えている。ここで、第１の梁は、Ｙ軸方向に一直線上に位置して光走査用ミラー１１の両側を支持する一対の捻り梁１２であり、第２の梁は、第１の梁（一対の捻り梁１２）と軸線方向が直交し、Ｘ軸方向に一直線上に位置して中間支持部１３の両側を支持する一対の捻り梁１４である。そして、光走査用ミラー１１は、第１及び第２の梁（一対の捻り梁１２と一対の捻り梁１４）の軸線（Ｙ軸とＸ軸）を２軸として回転振動する。
【００５０】
共振型光スキャナである２次元光スキャナ５を構成する光走査用ミラー１１、第１の梁（一対の捻り梁１２）、中間支持部１３、第２の梁（一対の捻り梁１４）、枠部１５は、例えば、シリコンチップを用いて半導体技術であるＭＥＭＳ技術により一体に形成することが可能である。このため、以上の構成によれば、２次元光スキャナ５の小型化、軽量化、ひいては測定装置１の小型化、軽量化が可能となる。また、ガルバノミラーやポリゴンミラー、ステッピングモータあるいはサーボモータを使用する場合に比べて２次元光スキャナのコストダウン、ひいては測定装置１のコストダウンを図ることもできる。
【００５１】
枠部１５の第２の梁（一対の捻り梁１４）の軸線方向（Ｘ軸方向）の一側部には、光走査用ミラー１１と第１の梁（一対の捻り梁１２）とからなる第１の振動系の共振周波数と同一又はその近傍の周波数で、第２の梁（一対の捻り梁１４）の軸線方向（Ｘ軸方向）と平行な方向に沿って枠部１５に並進振動を発生させる第１の圧電アクチュエータ１６が接合されている。また、枠部１５の裏側には、前記第１の振動系と中間支持部１３と第２の梁（一対の捻り梁１４）とからなる第２の振動系の共振周波数と同一又はその近傍の周波数で、光走査用ミラー１１と平行な面に直交する方向（Ｚ軸方向）に沿って枠部１５に並進振動を発生させる第２の圧電アクチュエータ１７が接合されている。
【００５２】
ここで、第１の圧電アクチュエータ１６は、光走査用ミラー１１の第１の梁（一対の捻り梁１２）の軸線（Ｙ軸）回りの回転振動を生じさせるために利用され、第２の圧電アクチュエータ１７は、光走査用ミラー１１の第２の梁（一対の捻り梁１４）の軸線（Ｘ軸）回りの回転振動を生じさせるために利用される。主走査に対応する光走査用ミラー１１のＹ軸回りの回転振動の駆動周波数は１５ｋＨｚ近傍に設定され、副走査に対応する光走査用ミラー１１のＸ軸回りの回転振動の駆動周波数は６０Ｈｚ近傍に設定される。尚、並進振動を発生させるアクチュエータとしては、圧電アクチュエータに替えて、例えば、電磁アクチュエータを用いることもできる。
【００５３】
以上のような共振型光スキャナである２次元光スキャナ５は、正弦波状の光走査しかできず、２次元マトリックス配列微小ミラー３上を、ガルバノミラーやポリゴンミラーのように精度良く２次元状に走査することは不可能である。従って、共振型光スキャナである２次元光スキャナ５を用いた場合、このままでは、帯電物２の電位分布の測定を、当該帯電物２に対向させて配置された２次元マトリックス配列微小ミラー３の傾きをレーザビームの走査によって検出することにより行うことは困難である。
【００５４】
以下、共振型光スキャナである２次元光スキャナ５を用いた場合であっても、帯電物２の電位分布の測定を、当該帯電物２に対向させて配置された２次元マトリックス配列微小ミラー３の傾きをレーザビームの走査によって検出することにより行うことが可能となる構成について、図３〜図６をも参照しながら説明する。
【００５５】
（複数の微小ミラー周りの構成）
図３は、本発明の第１の実施の形態における帯電物の電位分布の測定装置に用いられる２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー周りの構成を示す概略正面図、図４は、当該複数の微小ミラー上を走査するレーザビームの走査線の様子を示す概略正面図である。
【００５６】
図１、図３に示すように、本実施の形態の測定装置１に用いられる複数の微小ミラー３は、２次元マトリックス状に配列されている。導電性を有する板状の各微小ミラー３は、長方形状の枠体１８に２次元マトリックス状に配列された状態で形成された矩形状の各孔１９内に第３の梁を介して支持されている。ここで、第３の梁は、Ｙ軸方向に一直線上に位置して微小ミラー３の両側を支持する一対の捻り梁２０である。また、各微小ミラー３は、いずれも導電性を有する第３の梁（一対の捻り梁２０）を介してアースに接続されている。
【００５７】
上記したように、２次元マトリックス配列微小ミラー３が帯電物２の近傍に対向させて配置され、当該帯電物２の各表面から発生している電界によって複数の微小ミラー３が帯電する場合、各微小ミラー３は帯電物２の帯電状態の影響を受ける。すなわち、各微小ミラー３の帯電物２側の面は、帯電物２の対応する位置の極性と反対の極性の帯電状態に至り、一方、各微小ミラー３の帯電物２と反対側の面は、帯電物２の対応する位置の極性と同一の極性の帯電状態に至る。但し、各微小ミラー３は、いずれも導電性を有する一対の捻り梁２０を介してアースに接続されていることから、各微小ミラー３の帯電物２と反対側の面における帯電物２の極性と同一の極性の電荷は、全てアース側に移動し、各微小ミラー３には帯電物２の極性と反対の極性の電荷だけが残存することになる。従って、各微小ミラー３は、対応する帯電物２の各表面との間で吸引力を受けて個々に傾く。
【００５８】
上記したように、共振型光スキャナである２次元光スキャナ５は、２次元マトリックス配列微小ミラー３上を正弦波状に光走査する（図４参照）。図４に示すように、２次元光スキャナ５によるレーザビームの副走査方向（Ｙ軸方向）における２つの隣り合う主走査線の間隔は、各微小ミラー３の、２次元マトリックス配列微小ミラー３の列方向（Ｙ軸方向）における寸法よりも小さくなっている。すなわち、共振型光スキャナである２次元光スキャナ５は、２次元マトリックス配列微小ミラー３上で細かいリサージュ図形を描くような光走査を行う。
【００５９】
図１、図３、図４に示すように、２次元マトリックス配列微小ミラー３のそれぞれの行の左側の端部の外側近傍には、光検出器１０が設けられている。すなわち、光検出器１０は、図４に示すように、２次元マトリックス配列微小ミラー３上のそれぞれの行を走査するレーザビームの主走査線（この主走査線を実線で示し、これ以外の主走査線を破線で示している）上に位置するように設けられている。ここで、光検出器１０の受光部は、２次元マトリックス配列微小ミラー３上のそれぞれの行を走査するレーザビームだけを検出可能な受光面積を有している。この構成によれば、２次元マトリックス配列微小ミラー３上のそれぞれの行を走査するレーザビームだけを高精度に検出することが可能となる。光検出器１０としては、例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタを用いることができる。尚、光検出器１０の受光部近傍にピンホールを備えるようにすれば、２次元マトリックス配列微小ミラー３上のそれぞれの行を走査するレーザビームだけを、より高精度に検出することが可能となる。
【００６０】
このように、本実施の形態の測定装置１は、２次元マトリックス配列微小ミラー３上のそれぞれの行を走査するレーザビームを検出する光検出器１０を備えている。
【００６１】
以上のような測定装置１の構成によれば、共振型光スキャナである２次元光スキャナ５によって正弦波状に走査されるレーザビームのうち、２次元マトリックス配列微小ミラー３上のそれぞれの行を走査するレーザビームによる信号だけを取り出して、帯電物２に対向させて配置された複数の微小ミラー３の傾きを精度良く検出することが可能となる。そして、これにより、共振型光スキャナである２次元光スキャナ５を用いて、帯電物２の電位分布を測定することが可能となる。従って、以上のような測定装置１の構成によれば、帯電物２の各表面の部位における電位の分布状況を速やかに把握することが可能な帯電物の電位分布の測定装置であって、ＭＥＭＳ技術によって製造可能な共振型光スキャナである２次元光スキャナを用いた小型、軽量でかつ安価な帯電物の電位分布の測定装置を提供することができる。
【００６２】
また、光検出器１０が、２次元マトリックス配列微小ミラー３上のそれぞれの行を走査するレーザビームの主走査線上に位置するように設けられていることにより、２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー３上を、ガルバノミラーやポリゴンミラーのように精度良く２次元状に光走査するのと同様の効果を得ることもできる。
【００６３】
また、光検出器１０の受光部が、２次元マトリックス配列微小ミラー３上のそれぞれの行を走査するレーザビームだけを検出可能な受光面積を有していることにより、２次元マトリックス配列微小ミラー３上のそれぞれの行を走査するレーザビームだけを高精度に検出することも可能となる。
【００６４】
また、２次元光スキャナ５によるレーザビームの副走査方向（Ｙ軸方向）における２つの隣り合う主走査線の間隔が、各微小ミラー３の、２次元マトリックス配列微小ミラー３の列方向（Ｙ軸方向）における寸法よりも小さくなっていることにより、レーザビームの副走査方向の走査を１回（片道）行う間に、２次元マトリックス配列微小ミラー３上の全ての行を走査するレーザビームを順番に検出することが可能となる。
【００６５】
（装置のその他の構成）
図５は、本発明の第１の実施の形態における帯電物の電位分布の測定装置のブロックチャート、図６は、当該測定装置に用いられる光検出器及び位置検出器からの出力信号のタイミングチャート、図７は、当該測定装置の他の例のブロックチャートである。
【００６６】
図５に示すように、本実施の形態の測定装置１は、位置検出器８からの出力信号を受けて、帯電体２の電位分布のデータをディスプレイ等に表示し、及び／又は、記録装置等に記録する表示／記録部２６を備えている。
【００６７】
本実施の形態の測定装置１においては、２次元光スキャナ５からのレーザビームは、２次元マトリックス配列微小ミラー３上を図４に示すように走査する。レーザビームが、２次元マトリックス配列微小ミラー３のそれぞれの行の左側の端部の外側近傍に設けられた光検出器１０上を走査すると、図５に示すように、光検出器１０からの出力信号（図６（ａ）の信号）が位置検出器８に送られる。位置検出器８は、光検出器１０からの出力信号（図６（ａ）の信号）を開始信号として用い、２次元マトリックス配列微小ミラー３のそれぞれの行内の所定の数の各微小ミラー３の傾きを、当該各微小ミラー３からの反射レーザビームの入射位置の変化として検出する。そして、位置検出器８からの出力信号（図６（ｂ）の信号)は表示／記録部２６に送られる。以上の動作が、２次元マトリックス配列微小ミラー３上でのレーザビームの走査中に繰り返される。２次元マトリックス配列微小ミラー３の全ての行でのレーザビームの走査が終了したら、表示／記録部２６によって帯電体２の電位分布のデータがディスプレイ等に表示され、及び／又は、記録装置等に記録される。
【００６８】
図７に示すように、本実施の形態の測定装置１は、光検出器１０からの出力信号が現れるタイミングと位置検出器８からの出力信号が現れるタイミングとを比較するタイミング比較手段２１をさらに備えていることが望ましい。
【００６９】
図６、図７に示すように、２次元マトリックス配列微小ミラー３上でのレーザビームの走査中に、タイミング比較手段２１は、光検出器１０からの出力信号が現れるタイミングと位置検出器８からの出力信号が現れるタイミンングとを比較する。そして、まず、光検出器１０からの出力信号が現れ、その後、短い時間の後にそれぞれの行の左端の微小ミラー３からの反射レーザビームによる検出信号が位置検出器８からの出力信号として現れた場合に、タイミング比較手段２１から位置検出器８に信号が送られる。位置検出器８は、タイミング比較手段２１からの当該信号を開始信号として用い、２次元マトリックス配列微小ミラー３のそれぞれの行内の所定の数の各微小ミラー３の傾きを、当該各微小ミラー３からの反射レーザビームの入射位置の変化として検出する。そして、位置検出器８からの出力信号（図６（ｂ）の２番目以降の信号）は表示／記録部２６に送られる。以上の動作が、２次元マトリックス配列微小ミラー３上でのレーザビームの走査中に繰り返される。２次元マトリックス配列微小ミラー３の全ての行でのレーザビームの走査が終了したら、表示／記録部２６によって帯電体２の電位分布のデータがディスプレイ等に表示され、及び／又は、記録装置等に記録される。
【００７０】
逆に、２次元マトリックス配列微小ミラー３上のそれぞれの行を図４の右から左へレーザビームが走査する場合には、まず、それぞれの行の左端の微小ミラー３からの反射レーザビームによる検出信号が位置検出器８からの出力信号として現れ、その後、短い時間の後に光検出器１０からの出力信号が現れる。この場合に、タイミング比較手段２１から位置検出器８に何らの信号も送られないようにすれば、両方向（左⇒右、右⇒左）の走査方向を区別することができる。
【００７１】
このように、光検出器１０からの出力信号が現れるタイミングと位置検出器８からの出力信号が現れるタイミングとを比較するタイミング比較手段２１をさらに備えることにより、当該タイミング比較手段２１による比較結果に基づいて、２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー３上の所定の位置（それぞれの行）を所定の方向（図４の左から右へ向かう方向）に走査するレーザビームを特定し、この特定したレーザビームによる信号だけを取り出して、帯電物２に対向させて配置された複数の微小ミラー３の傾きを検出することが可能となる。そして、これにより、２次元マトリックス配列微小ミラー３のうち、どの微小ミラー３からの反射レーザビームによる信号であるかをはっきりさせることができるので、帯電物２の電位分布の測定の信頼性を向上させることができる。
【００７２】
（帯電物の電位分布の測定方法）
次に、帯電物の電位分布の測定方法について、図８をも参照しながら説明する。
【００７３】
図８は、本発明の第１の実施の形態における帯電物の電位分布の測定方法を説明するためのフローチャートである。
【００７４】
まず、２次元マトリックス配列微小ミラー３を帯電物２の近傍に対向して配置させた状態で、測定装置１を設置（セット）する（図７のＳ１）。
【００７５】
次に、半導体レーザ４及び２次元光スキャナ５を動作状態にする（図７のＳ２）。これにより、半導体レーザ４から２次元光スキャナ５に向けてレーザビームが出射され、２次元光スキャナ５による当該レーザビームの走査が開始される（図７のＳ３）。ここで、２次元光スキャナ５からのレーザビームは、２次元マトリックス配列微小ミラー３上を図４に示すように走査する。
【００７６】
次に、２次元マトリックス配列微小ミラー３上でのレーザビームの走査中に、タイミング比較手段２１により、光検出器１０からの出力信号が現れるタイミングと位置検出器８からの出力信号が現れるタイミンングとが比較される（図７のＳ４）。そして、まず、光検出器１０からの出力信号（図６（ａ）の信号）が現れ、その後、短い時間の後に最初の行の左端の微小ミラー３からの反射レーザビームによる検出信号が位置検出器８からの出力信号（図６（ｂ）の２番目の信号）として現れた場合（すなわち、２次元マトリックス配列微小ミラー３上のそれぞれの行を図４の左から右へ向かう方向にレーザビームが走査している場合）には、タイミング比較手段２１から位置検出器８に信号が送られる。位置検出器８は、タイミング比較手段２１からの当該信号を開始信号として用い（図７のＳ５）、２次元マトリックス配列微小ミラー３の最初の行内の所定の数の各微小ミラー３の傾きを、当該各微小ミラー３からの反射レーザビームの入射位置の変化として検出する（図７のＳ６）。
【００７７】
次に、位置検出器８からの出力信号（図６（ｂ）の２番目以降の信号）が表示／記録部２６に送られる（図７のＳ７)。
【００７８】
Ｓ４〜Ｓ７の動作が、２次元マトリックス配列微小ミラー３の最後の行でのレーザビームの走査が終了するまで繰り返される（図７のＳ８）。
【００７９】
そして、２次元マトリックス配列微小ミラー３の全ての行でのレーザビームの走査が終了したら、表示／記録部２６によって帯電体２の電位分布のデータがディスプレイ等に表示され、及び／又は、記録装置等に記録される（図７のＳ９）。
【００８０】
尚、本実施の形態においては、光検出器１０が、２次元マトリックス配列微小ミラー３のそれぞれの行の左側の端部の外側に設けられている場合を例に挙げて説明しているが、本発明は、必ずしもかかる構成のものに限定されるものではない。本発明の帯電物の電位分布の測定装置に用いられる光検出器は、２次元マトリックス配列微小ミラー上のそれぞれの行の所定の位置を走査する光ビームの主走査線上に位置するように設けられていればよく、また、それぞれの行の右側の端部の外側に設けられていてもよい。
【００８１】
また、本実施の形態においては、図２に示すような構成の２次元光スキャナ５を用いる場合を例に挙げて説明しているが、本発明の帯電物の電位分布の測定装置に用いられる２次元光スキャナは、必ずしもかかる構成のものに限定されるものではない。２次元光スキャナは、光走査用ミラー１１を備え、当該光走査用ミラー１１の回転振動によって光ビームを主走査方向と副走査方向とに走査する共振型光スキャナであればよく、例えば、図９〜図１２に示すような構成のものを用いることもできる。図９〜図１２は、本発明の第１の実施の形態における帯電物の電位分布の測定装置に用いられる２次元光スキャナの他の例を示す概略斜視図である。
【００８２】
図９に示す２次元光スキャナにおいては、図２の第２の圧電アクチュエータ１７に替えて、枠部１５の第１の梁（一対の捻り梁１２）の軸線方向（Ｙ軸方向）の一側部に、前記第１の振動系と中間支持部１３と第２の梁（一対の捻り梁１４）とからなる第２の振動系の共振周波数と同一又はその近傍の周波数で、第１の梁（一対の捻り梁１２）の軸線方向（Ｙ軸方向）と平行な方向に沿って枠部１５に並進振動を発生させる第２の圧電アクチュエータ２２が接合されている。
【００８３】
図１０に示す２次元光スキャナにおいては、図２の第１及び第２の圧電アクチュエータ１６、１７に替えて、枠部１５の裏側に、光走査用ミラー１１と平行な面に直交する方向（Ｚ軸方向）に沿って枠部１５に並進振動を発生させる１つの圧電アクチュエータ２３が接合されている。そして、この構成においては、一対の捻り梁１２の軸線と一対の捻り梁１４の軸線のそれぞれの回りの回転振動を生じさせる共振周波数が合成された信号で圧電アクチュエータ２３のＺ軸方向の並進運動を駆動することにより、１つの圧電アクチュエータ２３で光走査用ミラー１１の２軸回りの回転振動を効率良く励振することができる。
【００８４】
図１１に示す２次元光スキャナにおいては、図２に示す２次元光スキャナ５と異なり、第２の梁は、第１の梁（一対の捻り梁１２）の軸線方向と平行に位置して中間支持部１３の片側を支持する一対の片持ち梁２４である。そして、光走査用ミラー１１は、第１の梁（一対の捻り梁１２）の軸線及び一対の片持ち梁２４を結ぶ直線を２軸として回転振動する。この構成によれば、副走査に対応する光走査用ミラー１１の一対の片持ち梁２４を結ぶ直線（Ｘ軸）回りの回転振動の駆動周波数を容易に低く設定することができる。
【００８５】
図１２に示す２次元光スキャナにおいては、図９に示す２次元光スキャナと異なり、第２の梁は、第１の梁（一対の捻り梁１２）の軸線方向と平行に位置して中間支持部１３の片側を支持する一対の片持ち梁２４である。
【００８６】
また、本実施の形態においては、２次元光スキャナ５によるレーザビームの副走査方向（Ｙ軸方向）における２つの隣り合う主走査線の間隔が、各微小ミラー３の、２次元マトリックス配列微小ミラー３の列方向（Ｙ軸方向）における寸法よりも小さくなっている場合を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもかかる構成のものに限定されるものではない。２次元光スキャナ５によるレーザビームの副走査方向（Ｙ軸方向）における２つの隣り合う主走査線の間隔が、各微小ミラー３の、２次元マトリックス配列微小ミラー３の列方向（Ｙ軸方向）における寸法より大きい場合も本発明に含まれる。
【００８７】
２次元光スキャナ５によるレーザビームの副走査方向（Ｙ軸方向）における２つの隣り合う主走査線の間隔が、各微小ミラー３の、２次元マトリックス配列微小ミラー３の列方向（Ｙ軸方向）における寸法よりも大きい場合には、レーザビームの副走査方向の走査を１回（片道）行う間に、２次元マトリックス配列微小ミラー３上の全ての行を走査するレーザビームを順番に検出することは困難であるが、レーザビームの副走査方向の走査を複数回行えば、２次元マトリックス配列微小ミラー３上の全ての行を走査するレーザビームを検出することが可能となる。この場合、２次元マトリックス配列微小ミラー３上の各行を走査するレーザビームの検出順序は一定とは限らない。
【００８８】
尚、主走査線は、厳密には直線状ではなく正弦波状に近い曲線状であるため、２次元光スキャナ５によるレーザビームの副走査方向（Ｙ軸方向）における２つの隣り合う主走査線の間隔が大きくなり過ぎると、１回の走査中に、２次元マトリックス配列微小ミラー３上の各行の先頭から末尾までの全ての微小ミラー３上を走査することができなくなる点に留意する必要がある。
【００８９】
また、測定精度の観点から、各微小ミラー３の所定の範囲を測定範囲とすることが望ましい。例えば、光検出器１０の受光面積を小さくすれば、レーザビームを検出できる副走査方向の範囲が狭まり、各微小ミラー３の、２次元マトリックス配列微小ミラー３の列方向（Ｙ軸方向）の所定の範囲のみを測定範囲とすることができる。そして、各微小ミラー３の所定の範囲以外の場合には、たとえレーザビームが微小ミラー３上を走査する場合であっても測定データとしては採用されないため、測定の精度を向上させることができる。また、この場合には、各微小ミラー３の全体を測定範囲とする場合よりも、２次元光スキャナ５によるレーザビームの副走査方向（Ｙ軸方向）における２つの隣り合う主走査線の間隔を狭くすることが望ましい。
【００９０】
［第２の実施の形態］
（装置の全体構成）
図１３は、本発明の第２の実施の形態における帯電物の電位分布の測定装置の全体構成を示す概略平面図である。
【００９１】
図１３に示すように、本実施の形態における測定装置２７は、帯電物２の近傍に対向させて配置され２次元マトリックス状に配列された導電性を有する複数の板状微小ミラー３と、光源としての半導体レーザ４と、半導体レーザ４から出射されたレーザビームを主走査方向と副走査方向とに扇状に走査する２次元光スキャナ５とを備えている。
【００９２】
ここで、複数の微小ミラー３は、同一球面上に配列されている。そして、２次元光スキャナ５によって扇状に走査されるレーザビームは、複数の微小ミラー３が配列された球面に垂直に入射する。このため、本実施の形態の測定装置２７においては、上記第１の実施の形態の測定装置１と異なり、２次元光スキャナ５によって扇状に走査されるレーザビームを平行レーザビームに変換するためのコリメートレンズは不要である。但し、複数の微小ミラー３は、同一球面上に配列され、各微小ミラー３の帯電物２からの距離が異なっているため、各微小ミラー３の帯電物２側には、帯電物２の対応する位置の帯電を各微小ミラー３に印加するための誘導電極３０が設けられている。この誘導電極３０は、一対の捻り梁２８（図１４参照）を結ぶ直線を境界とした各微小ミラー３の片側のみに帯電物２による吸引力を作用させる役割をも果たしている。
【００９３】
また、本実施の形態の測定装置２７においては、２次元光スキャナ５の側方に、帯電物２の静電気力による各微小ミラー３の傾きを、当該微小ミラー３からの反射レーザビームの入射位置の変化として検出する位置検出器８が配置されている。尚、位置検出器８としては、例えば、ポジション・センシティブ・ディテクタ（Position Sensitive Detector：ＰＳＤ）を用いることができる。
【００９４】
以上の構成によっても、帯電物２に対向させて配置された２次元マトリックス配列微小ミラー３の傾きを２次元光スキャナ５によるレーザビームの走査によって検出して、帯電物２の電位分布を測定することが可能となる。
【００９５】
尚、２次元光スキャナ５としては、上記第１の実施の形態で説明したものと同じ構成のもの（共振型光スキャナ；図２等参照）が用いられている。従って、本実施の形態においても、このままでは、帯電物２の電位分布の測定を、当該帯電物２に対向させて配置された２次元マトリックス配列微小ミラー３の傾きをレーザビームの走査によって検出することにより行うことは困難である。
【００９６】
以下、共振型光スキャナである２次元光スキャナ５を用いた場合であっても、帯電物２の電位分布の測定を、当該帯電物２に対向させて配置された２次元マトリックス配列微小ミラー３の傾きをレーザビームの走査によって検出することにより行うことが可能となる構成について、図１４等をも参照しながら説明する。
【００９７】
（複数の微小ミラー周りの構成）
図１４は、本発明の第２の実施の形態における帯電物の電位分布の測定装置に用いられる２次元マトリックス状に配列された複数の微小ミラー周りの構成を示す概略正面図である。
【００９８】
図１３、図１４に示すように、本実施の形態の測定装置２７に用いられる複数の微小ミラー３は、２次元マトリックス状に配列されている。導電性を有する板状の各微小ミラー３は、球面形状の枠体（図示せず）に２次元マトリックス状に配列された状態で形成された矩形状の各孔２９内に第４の梁を介して支持されている。ここで、第４の梁は、Ｘ軸方向に一直線上に位置して微小ミラー３の両側を支持する一対の捻り梁２８である。また、各微小ミラー３は、いずれも導電性を有する第４の梁（一対の捻り梁２８）を介してアースに接続されている。
【００９９】
上記したように、共振型光スキャナである２次元光スキャナ５は、２次元マトリックス配列微小ミラー３上を正弦波状に光走査する（図４参照）。すなわち、共振型光スキャナである２次元光スキャナ５は、細かいリサージュ図形を描くような光走査を行う。
【０１００】
図１３、図１４に示すように、２次元マトリックス配列微小ミラー３のそれぞれの行の左側の端部の外側近傍には、基準ミラー２５が設けられ、当該基準ミラー２５の外側近傍には光検出器１０が設けられている。
【０１０１】
光検出器１０は、上記第１の実施の形態の場合と同様、２次元マトリックス配列微小ミラー３上のそれぞれの行を走査するレーザビームの主走査線上に位置するように設けられている。ここで、光検出器１０の受光部は、２次元マトリックス配列微小ミラー３上のそれぞれの行を走査するレーザビームだけを検出可能な受光面積を有している。光検出器１０としては、例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタを用いることができる。
【０１０２】
基準ミラー２５は、上記第１の実施の形態における、２次元マトリックス配列微小ミラー３のそれぞれの行の左端の微小ミラー３に替わるものである。すなわち、本実施の形態においても、図７に示すタイミング比較手段２１は、光検出器１０からの出力信号が現れるタイミングと位置検出器８からの出力信号が現れるタイミンングとを比較する。但し、本実施の形態においては、まず、光検出器１０からの出力信号が現れ、その後、短い時間の後にそれぞれの行の基準ミラー２５からの反射レーザビームによる基準信号が位置検出器８からの出力信号として現れた場合に、タイミング比較手段２１から位置検出器８に信号が送られる。位置検出器８は、タイミング比較手段２１からの当該信号を開始信号として用い、２次元マトリックス配列微小ミラー３のそれぞれの行内の所定の数の各微小ミラー３の傾きを、当該各微小ミラー３からの反射レーザビームの入射位置の変化として検出する。そして、位置検出器８からの出力信号は表示／記録部２６に送られる。以上の動作が、２次元マトリックス配列微小ミラー３上でのレーザビームの走査中に繰り返される。２次元マトリックス配列微小ミラー３の全ての行でのレーザビームの走査が終了したら、表示／記録部２６によって帯電体２の電位分布のデータがディスプレイ等に表示され、及び／又は、記録装置等に記録される。
【０１０３】
尚、以上の基準ミラー２５を用いる構成は、上記第１の実施の形態の測定装置１においても採用することができる。
【０１０４】
また、本実施の形態の測定装置２７において、基準ミラー２５は必須の構成要素ではなく、２次元マトリックス配列微小ミラー３上の所定の位置を走査する光ビームを検出する光検出器１０を備えていれば十分である。
【０１０５】
また、本実施の形態の測定装置２７においても、基準ミラー２５の替わりに微小ミラー３を用いて、２次元マトリックス配列微小ミラー３上の所定の位置を所定の方向に走査するレーザビームを特定するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明によれば、帯電物の各表面の部位における電位の分布状況を速やかに把握することが可能な帯電物の電位分布の測定装置及び測定方法であって、ＭＥＭＳ技術によって製造可能な共振型光スキャナを用いた小型、軽量でかつ安価な帯電物の電位分布の測定装置及び測定方法を提供することができる。従って、本発明は、回路素子等の帯電による電子回路の誤動作を防止するために回路素子等の各表面の部位における電位の分布状況を把握することが必要となる場合等に有用である。
【符号の説明】
【０１０７】
１、２７  測定装置
２  帯電物
３  微小ミラー
４  半導体レーザ
５  ２次元光スキャナ
６  コリメートレンズ
７  ビームスプリッタ
８  位置検出器
９  静電気遮蔽板
１０  光検出器
１１  光走査用ミラー
１２、１４、２０、２８  一対の捻り梁
１３  中間支持部
１５  枠部
１６  第１の圧電アクチュエータ
１７、２２  第２の圧電アクチュエータ
１８  枠体
１９、２９  孔
２１  タイミング比較手段
２３  圧電アクチュエータ
２４  一対の片持ち梁
２５  基準ミラー
２６  表示／記録部
３０  誘導電極
【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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【図１４】
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