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JPH08166209A - Polygon mirror evaluating device - Google Patents

Polygon mirror evaluating device

Info

Publication number
JPH08166209A
JPH08166209A JP31071594A JP31071594A JPH08166209A JP H08166209 A JPH08166209 A JP H08166209A JP 31071594 A JP31071594 A JP 31071594A JP 31071594 A JP31071594 A JP 31071594A JP H08166209 A JPH08166209 A JP H08166209A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
distance
reflecting surface
polygon mirror
reflection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP31071594A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidenori Yamada
秀則 山田
Takashi Shimizu
敬司 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP31071594A priority Critical patent/JPH08166209A/en
Publication of JPH08166209A publication Critical patent/JPH08166209A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PURPOSE: To measure eccentricity in the optical axis direction along with the measurement of lateral deviation eccentricity and an angle error relative to the optical axis of a reflection face by mounting a polygon mirror having a plurality of optical reflection faces at an equal division angle and providing a distance measurement means for measuring distance to the reflection faces of the polygon mirror. CONSTITUTION: Light of a pointlike beam 11 transmitted through a collimator lens 3 is converted into a light wave front according to the shape of a reflection plate 9a by a wave front controller 10 to be made incident on the plate 9a, and the position of the image of a target 12 by reflected light is detected and stored by an image position detector 13. Distance to the reflection plate 9a is measured by a triangulation type optical displacement gage 14 exactly opposite to the reflection plate 9a. A highly accurate rotation stage 2 mounting a polygon mirror is rotated in the direction A by 90 deg. so as to face the reflection face 9b to a lens 3, and deviation of the image of the target 12 which is reflected by the reflection face 9b is measured by the device 13. Positions of the images of the reflection faces 9a and 9b are compared so as to understand lateral deviation eccentricity. Distance to the reflection face 9b which is measured by the displacement gage 14 is compared with that to the reflection face 9a so that eccentricity in the optical axis direction is found.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は多面鏡の光反射面の評価
を行う多面鏡評価装置に関し、特に、多面鏡の回転中心
から各反射面までの距離のばらつき(光軸方向偏心)の
測定を正確に行うことができる多面鏡評価装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polygon mirror evaluation apparatus for evaluating a light reflecting surface of a polygon mirror, and more particularly to measuring a variation in the distance from the center of rotation of the polygon mirror to each reflecting surface (eccentricity in the optical axis direction). The present invention relates to a polygonal mirror evaluation device capable of accurately performing.

【0002】[0002]

【従来技術】回転多面鏡の各反射面間の角度誤差(分割
角度誤差)を測定する従来の多面鏡評価装置として、例
えば、図4に示されるものがある。
2. Description of the Related Art As a conventional polygon mirror evaluation apparatus for measuring an angular error (divided angle error) between respective reflecting surfaces of a rotary polygon mirror, there is, for example, one shown in FIG.

【0003】この多面鏡評価装置は、回転多面鏡1を搭
載して高精度で所定の角度回転させることができる高精
度回転ステージ2と、回転多面鏡1の反射面1a〜1d
に光を照射するためのコリメータレンズ3と、コリメー
タレンズ3に対して回転多面鏡1とは反対側に配置され
たビームスプリッタ4と、ビームスプリッタ4の分岐光
路上に位置してコリメータレンズ3の焦点面5Aをその
一面に有する焦点板5と、ビームスプリッタ4の他の分
岐光路上に位置してコリメータレンズ3の焦点面6Aを
その一面に有する焦点板6と、焦点板5を照明する光源
7と、光源7からの光を焦点板5に集光する集光レンズ
8とを有する。
This polygonal mirror evaluation apparatus is equipped with a rotary polygonal mirror 1 and can rotate the polygonal mirror 1 with high precision and at a predetermined angle, and reflecting surfaces 1a to 1d of the rotary polygonal mirror 1.
The collimator lens 3 for irradiating the collimator lens 3, the beam splitter 4 arranged on the opposite side of the collimator lens 3 from the rotary polygon mirror 1, and the collimator lens 3 located on the branch optical path of the beam splitter 4. A focal plate 5 having a focal surface 5A on one surface thereof, a focal plate 6 having a focal surface 6A of the collimator lens 3 located on the other branched optical path of the beam splitter 4 on its one surface, and a light source for illuminating the focal plate 5. 7 and a condenser lens 8 for condensing the light from the light source 7 on the focusing screen 5.

【0004】光源側の焦点板5には透明ガラス板の片面
に十字線および目盛によるスケールが刻まれており、光
源7によって集光レンズ8を介して照明されるとともに
コリメータレンズ3の焦点がスケール面に一致するよう
に配置されている。観測側の焦点板6にも十字線あるい
はピンホールによって焦点板5と同様のスケールが刻ま
れており、コリメータレンズ3の焦点がスケール面に一
致するように配置されている。
The light source side focusing plate 5 has a scale formed by a crosshair and a scale on one surface of a transparent glass plate, which is illuminated by the light source 7 through the condenser lens 8 and the focus of the collimator lens 3 is scaled. It is arranged to match the surface. A scale similar to that of the focusing screen 5 is also engraved on the observing side focusing screen 6 by a crosshair or a pinhole, and the collimator lens 3 is arranged so that its focus coincides with the scale surface.

【0005】この多面鏡評価装置を用いて回転多面鏡1
の反射面1a〜1dの隣接する2つの面がなす分割角度
の測定について説明する。ここで、回転多面鏡1は4つ
の光反射面を有するので理想的な分割角度は90度とな
る。
A rotary polygon mirror 1 using this polygon mirror evaluation apparatus
The measurement of the division angle formed by the two adjacent surfaces of the reflective surfaces 1a to 1d will be described. Here, since the rotary polygon mirror 1 has four light reflecting surfaces, the ideal division angle is 90 degrees.

【0006】まず、高精度回転ステージ2に回転多面鏡
1を搭載する。このとき、高精度回転ステージ2の回転
中心に回転多面鏡1の回転中心を一致させ、そして反射
面1aをコリメータレンズ3に完全に正対させる。この
後、光源7によって照明された焦点板5のスケールの像
が反射面1aで反射されて焦点板6のスケールに一致す
るように設定する。
First, the rotary polygon mirror 1 is mounted on the high precision rotary stage 2. At this time, the center of rotation of the rotary polygon mirror 1 is made to coincide with the center of rotation of the high-accuracy rotary stage 2, and the reflecting surface 1a is completely opposed to the collimator lens 3. After that, the image of the scale of the focusing screen 5 illuminated by the light source 7 is set so that it is reflected by the reflecting surface 1a and coincides with the scale of the focusing screen 6.

【0007】次に、回転多面鏡1の反射面1a〜1dが
本来有するべき分割角度、即ち、90度だけ高精度回転
ステージ2をA方向に回転させることによって反射面1
bをコリメータレンズ3に向ける。
Next, the reflecting surface 1a to 1d of the rotary polygon mirror 1 is rotated by the division angle which the reflecting surfaces 1a to 1d should originally have, that is, 90 degrees, in the direction A to rotate the reflecting surface 1a.
Aim b at the collimator lens 3.

【0008】回転多面鏡1を90度だけ回転させた後、
反射面1bで反射されて焦点板6に結像される焦点板5
のスケールの像が一致しているときは反射面1aおよび
1bが理想的な分割角度を有している。
After rotating the rotary polygon mirror 1 by 90 degrees,
The focusing screen 5 which is reflected by the reflecting surface 1b and forms an image on the focusing screen 6.
When the images on the scale of 1 are in agreement, the reflecting surfaces 1a and 1b have an ideal division angle.

【0009】焦点板6に結像される焦点板5のスケール
の像が一致せず、そのずれ量がスケールの水平方向に生
じているときはそのずれ量とコリメータレンズ3の焦点
距離から分割角度誤差が求められ、ずれ量がスケールの
鉛直方向に生じているときは反射面の鉛直方向に対する
角度(倒れ角)が求められる。以下、残りの反射面1
c,1dについて同様の操作を行う。
When the scale images of the focusing screen 5 formed on the focusing screen 6 do not coincide with each other and the shift amount is generated in the horizontal direction of the scale, the split angle is calculated from the shift amount and the focal length of the collimator lens 3. The error is calculated, and when the amount of deviation is in the vertical direction of the scale, the angle (tilt angle) of the reflective surface with respect to the vertical direction is calculated. Below, the remaining reflective surface 1
The same operation is performed for c and 1d.

【0010】以上述べた方法とは別に、多面鏡の分割角
度を測定する他の方法としてビーム光を使用するものが
あり、例えば、特開昭56−112606号公報に開示
されている。
In addition to the above-mentioned method, there is another method for measuring the division angle of the polygonal mirror, which uses beam light, and is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 56-112606.

【0011】上記した多面鏡評価装置によって反射面が
平面でない回転多面鏡を評価しようとすると、反射面で
反射されて観測側の焦点板に結像される光源側の焦点板
のスケールの像がぼけて広がってしまい、このため、像
の位置を特定することができないという不都合がある。
When an attempt is made to evaluate a rotary polygon mirror whose reflecting surface is not a flat surface by the above-described polygon mirror evaluating apparatus, an image of the scale of the focusing plate on the light source side, which is reflected by the reflecting surface and forms an image on the focusing plate on the observation side, is obtained. There is the inconvenience that the position of the image cannot be specified because the image is blurred and spread.

【0012】このような不都合を解決するものとして、
図5に示す多面鏡評価装置が本発明者によって提案され
ている。本発明者が提案した多面鏡評価装置は、非平面
で形成される回転多面鏡9の反射面9a〜9dに沿うよ
うに光波面の波面形状を設定する波面形状制御器10を
備えている。波面形状制御器10は、透過する光を反射
面9a〜9dの形状に応じた光波面に変換する、例え
ば、波面変換レンズあるいは波面変換ホログラムであっ
ても良く点状光源11で照明されたターゲット12の像
がぼけて広がらずに観測側に設けられる像位置検出装置
13に結像される。
As a means for solving such inconvenience,
The polygonal mirror evaluation apparatus shown in FIG. 5 has been proposed by the present inventor. The polygon mirror evaluation device proposed by the present inventor includes a wavefront shape controller 10 that sets the wavefront shape of the light wavefront so as to follow the reflecting surfaces 9a to 9d of the rotating polygon mirror 9 formed in a non-planar manner. The wavefront shape controller 10 converts the transmitted light into a light wavefront according to the shapes of the reflection surfaces 9a to 9d, and may be, for example, a wavefront conversion lens or a wavefront conversion hologram, and may be a target illuminated by the point light source 11. The image of 12 is not blurred and spread, and is formed on the image position detection device 13 provided on the observation side.

【0013】従って、図6に示すように反射面9aと9
dの曲率中心a,dが高精度回転ステージの回転中心O
を通るコリメータレンズ3の光軸に対してLa,Ldの
ずれを有しているとき、反射面9aと9dのこの角度誤
差により像位置検出装置13に結像されるターゲット像
にずれが生じる。このようなずれをターゲット像のぼけ
を防止しながら検出することができる。
Therefore, as shown in FIG. 6, the reflecting surfaces 9a and 9a
The curvature centers a and d of d are the rotation centers O of the high-accuracy rotary stage.
When there is a deviation of La and Ld with respect to the optical axis of the collimator lens 3 passing through, the deviation of the target image formed on the image position detecting device 13 occurs due to this angular error between the reflecting surfaces 9a and 9d. Such a shift can be detected while preventing blurring of the target image.

【0014】以上述べたように、従来の多面鏡評価装置
によると図7(A),(B)に示すように、観測側の焦
点板に結像された光源側の焦点板のターゲット像あるい
は光源の像のずれに基づいて、理想とする反射面Aに対
し、反射面Bの光軸に対する横ずれL(図7(A))、
反射面Bの角度誤差θ(図7(B))、あるいはこれら
の両方を測定することができる。
As described above, according to the conventional polygon mirror evaluation apparatus, as shown in FIGS. 7A and 7B, the target image of the light source side focusing screen imaged on the observation side focusing plate or Based on the deviation of the image of the light source, the lateral deviation L of the reflecting surface A from the ideal reflecting surface A with respect to the optical axis (FIG. 7A),
The angle error θ of the reflecting surface B (FIG. 7B), or both of them can be measured.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の多面鏡
評価装置によると、図7(C)に示すように回転多面鏡
の回転中心Oから反射面AあるいはBまでの距離のばら
つきDが生じているときには観測側の焦点板にターゲッ
ト像あるいは光源の像のずれが表れないので、この種の
ばらつき、即ち、反射面の中心線に沿った方向の偏心誤
差(光軸方向偏心誤差)の測定ができないという問題が
ある。最近ではプラスチックの成形による回転多面鏡も
提案されているが、プラスチック成形時に反射面に光軸
方向偏心が生じる恐れがあり、これが生じると回転多面
鏡の光ビーム走査精度を低下させる恐れがある。このこ
とは、反射面が平面である回転多面鏡についても同様で
あって、平面である反射面の面法線に沿った方向の面の
出入り、すなわち、回転中心からの反射面の距離のばら
つきを従来の多面鏡評価装置で測定することはできな
い。従って、本発明の目的は、光軸方向偏心、および回
転中心からの距離のばらつきの測定ができる多面鏡評価
装置を提供することにある。
However, according to the conventional polygon mirror evaluation apparatus, as shown in FIG. 7C, a variation D in the distance from the rotation center O of the rotary polygon mirror to the reflecting surface A or B occurs. Since the deviation of the target image or the image of the light source does not appear on the observing side reticle during this time, this kind of variation, that is, the measurement of eccentricity error in the direction along the center line of the reflecting surface (optical axis direction eccentricity error) There is a problem that you can not. Recently, a rotating polygon mirror made of plastic has been proposed, but decentering of the reflecting surface in the optical axis direction may occur at the time of molding the plastic. If this occurs, the accuracy of scanning the optical beam of the rotating polygon mirror may be reduced. This also applies to a rotating polygonal mirror whose reflection surface is a flat surface, in and out of a surface in a direction along the surface normal of the reflection surface which is a flat surface, that is, variation in the distance of the reflection surface from the rotation center. Cannot be measured with a conventional polygon mirror evaluation device. Therefore, an object of the present invention is to provide a polygonal mirror evaluation device capable of measuring the eccentricity in the optical axis direction and the variation in the distance from the rotation center.

【0016】本発明の他の目的は、反射面の光軸に対す
る横ずれ偏心、角度誤差の測定に加えて光軸方向偏心の
測定が可能な多面鏡評価装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a polygonal mirror evaluation device capable of measuring the eccentricity in the optical axis direction in addition to measuring the lateral deviation eccentricity of the reflecting surface with respect to the optical axis and the angular error.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は光軸方向偏心、
および回転中心からの距離のばらつきの測定を可能にす
るため、複数の光反射面を等分割角度で有した多面鏡を
搭載し、所定の精度で中心点を中心にして回転する回転
ステージと、中心点から所定の距離の位置において多面
鏡の光反射面の1つに対向して設けられ、1つの光反射
面までの距離を測定する距離測定手段とより構成され、
距離測定手段は、回転ステージが回転したとき多面鏡の
光軸方向の偏心、および回転中心からの距離のばらつき
によって生じる複数の光反射面との間の距離の変動を検
出する構成を有する多面鏡評価装置を提供する。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is directed to eccentricity in the optical axis direction,
And in order to enable the measurement of the variation in the distance from the rotation center, a polygonal mirror having a plurality of light reflecting surfaces at equal division angles is mounted, and a rotation stage that rotates about a center point with a predetermined accuracy, The distance measuring means is provided to face one of the light reflecting surfaces of the polygon mirror at a position at a predetermined distance from the center point, and comprises distance measuring means for measuring the distance to one light reflecting surface,
The distance measuring means has a configuration for detecting a variation in the distance between a plurality of light reflecting surfaces caused by the eccentricity of the polygonal mirror in the optical axis direction when the rotating stage rotates and the variation in the distance from the rotation center. Provide an evaluation device.

【0018】また、本発明は反射面の光軸に対する横ず
れ偏心、角度誤差の測定に加えて光軸方向偏心、および
回転中心からの距離のばらつきの測定ができるようにす
るため、複数の光反射面を等分割角度で有した多面鏡を
搭載し、所定の角度で中心点を中心にして回転する回転
ステージと、多面鏡の光反射面の1つに光を照射するた
めのレンズ手段と、レンズ手段に対して多面鏡の反対側
に配置される光分岐手段と、光分岐手段によって分岐さ
れた分岐光路の1つの光路上に設けられ、レンズ手段の
光束集光点に位置させられた基準被写像と、光分岐手段
の分岐光路の他の1つの光路上に設けられ、多面鏡の光
反射面によって反射された基準被写像の結像位置を検出
する像位置検出手段と、回転ステージが所定の角度回転
する毎に得られる結像位置に基づいて多面鏡の各光反射
面の角度誤差を評価する評価手段と、回転ステージの回
転中心点から所定の距離の位置に固定され、多面鏡の光
反射面までの距離を測定する距離測定手段より構成され
る多面鏡評価装置を提供する。
Further, in the present invention, in addition to the measurement of the lateral deviation eccentricity of the reflecting surface with respect to the optical axis and the angular error, the eccentricity in the optical axis direction and the variation of the distance from the rotation center can be measured. A rotary stage that mounts a polygonal mirror having surfaces at equal division angles and rotates about a center point at a predetermined angle; and lens means for irradiating one of the light reflecting surfaces of the polygonal mirror with light. A light branching unit arranged on the opposite side of the polygonal mirror with respect to the lens unit, and a reference provided on one light path of the branching light path branched by the light branching unit and located at the light beam condensing point of the lens unit. The object and the image position detecting means for detecting the image forming position of the reference object image reflected by the light reflecting surface of the polygonal mirror provided on the other optical path of the branch optical path of the optical branching means, and the rotary stage are provided. Obtained each time you rotate a specified angle Evaluation means for evaluating the angular error of each light reflecting surface of the polygonal mirror based on the image position, and a distance from the center of rotation of the rotary stage to a predetermined distance to measure the distance to the light reflecting surface of the polygonal mirror. Provided is a polygon mirror evaluation device including distance measuring means.

【0019】更に、本発明は上記した目的を達成するた
めに距離測定手段は、光反射面に光ビームを照射するビ
ーム光源と、光反射面で反射された光ビームの位置を検
出する反射光ビーム位置検出部と、反射光ビーム位置検
出手段で検出された光ビームの位置から光反射面までの
距離を演算によって求める演算部より構成されることが
好ましい。
Further, in order to achieve the above-mentioned object, the present invention comprises a beam source for irradiating a light beam on a light reflecting surface and a reflected light for detecting the position of the light beam reflected by the light reflecting surface. It is preferably composed of a beam position detection unit and a calculation unit that calculates the distance from the position of the light beam detected by the reflected light beam position detection means to the light reflection surface.

【0020】[0020]

【作用】本発明の多面鏡評価装置によると、回転ステー
ジを多面鏡の光反射面の理想の分岐角度に等しい角度だ
け、所定の精度、即ち、光軸方向偏心、および回転中心
からの距離のばらつきの測定精度に応じた精度で回転さ
せる。回転ステージの中心点から所定の距離にある位置
を基準にして各光反射面までの距離を回転ステージの所
定の回転角次に測定する。このため、回転多面鏡の中心
軸を回転ステージの中心点に設定するだけで、各光反射
面の光軸方向偏心誤差、および回転中心からの距離のば
らつきを高い精度で測定することができる。
According to the polygon mirror evaluation apparatus of the present invention, the rotary stage is provided with a predetermined accuracy, that is, an eccentricity in the optical axis direction and a distance from the rotation center by an angle equal to the ideal branch angle of the light reflecting surface of the polygon mirror. Rotate with accuracy according to the measurement accuracy of the variation. The distance to each light reflecting surface is measured next to a predetermined rotation angle of the rotary stage with reference to a position at a predetermined distance from the center point of the rotary stage. Therefore, the eccentricity error in the optical axis direction of each light reflecting surface and the variation in the distance from the rotation center can be measured with high accuracy simply by setting the center axis of the rotary polygon mirror at the center point of the rotary stage.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の多面鏡評価装置を図面を参照
しつつ詳細に説明する。従来技術と同様の構成および機
能については同一の引用数字を附しているので重複する
説明を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A polygon mirror evaluation apparatus of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The same reference numerals are attached to the same configurations and functions as those of the conventional art, and thus duplicated description will be omitted.

【0022】図1は、本発明の一実施例における多面鏡
評価装置を示し、図1(A)において、曲面状の反射面
9a〜9dに対向し、高精度回転ステージ2の回転中心
から所定の距離の位置に反射面までの距離を測定する非
接触型の三角測量式光変位計14が設けられている。他
の構成は図5の多面鏡評価装置と共通であるので重複す
る説明を省略する。
FIG. 1 shows a polygon mirror evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1 (A), the polygonal mirror evaluation device is opposed to the curved reflecting surfaces 9a to 9d, and a predetermined distance from the rotation center of the high precision rotation stage 2 is set. A non-contact type triangulation type optical displacement meter 14 for measuring the distance to the reflection surface is provided at the position of the distance. Other configurations are common to those of the polygon mirror evaluation apparatus of FIG. 5, and thus redundant description will be omitted.

【0023】図1(B)は三角測量式光変位計14を示
し、半導体レーザ14aからレーザ光を回転多面鏡9の
反射面9aに照射し、反射面9aで反射あるいは散乱し
た光を結像レンズ14bで集光してポジションセンサ1
4cで受光する。ポジションセンサ14cで受光された
像は電気信号として検出され、演算部14dにおいて比
較演算処理されることにより反射面の光軸方向偏心が測
定される。反射面9a,9bが実線の位置と点線の位置
にあるときでは、ポジションセンサ14cの集光位置が
異なる。これによって光軸方向偏心が検出される。
FIG. 1B shows a triangulation type optical displacement meter 14, in which laser light is emitted from a semiconductor laser 14a onto a reflecting surface 9a of a rotary polygon mirror 9, and the light reflected or scattered by the reflecting surface 9a is imaged. The position sensor 1 collects light with the lens 14b.
Light is received at 4c. The image received by the position sensor 14c is detected as an electric signal, and the calculation unit 14d performs comparison calculation processing to measure the eccentricity of the reflecting surface in the optical axis direction. When the reflecting surfaces 9a and 9b are at the positions indicated by the solid line and the positions indicated by the dotted line, the light collecting position of the position sensor 14c is different. Thereby, the eccentricity in the optical axis direction is detected.

【0024】上記した多面鏡評価装置による各反射面の
測定を以下に説明する。ここでは反射面9aを最初の測
定面とする。
The measurement of each reflecting surface by the above-mentioned polygon mirror evaluation apparatus will be described below. Here, the reflecting surface 9a is the first measurement surface.

【0025】まず、コリメータレンズ3を透過した点状
光源11の光を波面形状制御器10で反射面9aの形状
に応じた光波面に変換して入射し、その反射光によるタ
ーゲット12の像の位置を像位置検出装置13で検出し
て記憶しておく。そして、反射面9aに正対している三
角測量式光変位計14によって反射面9aまでの距離を
測定する。
First, the light of the point light source 11 that has passed through the collimator lens 3 is converted into a light wavefront corresponding to the shape of the reflecting surface 9a by the wavefront shape controller 10 and is incident, and the image of the target 12 due to the reflected light is formed. The position is detected by the image position detecting device 13 and stored. Then, the distance to the reflecting surface 9a is measured by the triangulation type optical displacement meter 14 facing the reflecting surface 9a.

【0026】次に、回転多面鏡9を搭載した高精度回転
ステージ2をA方向に90度回転させて反射面9bをコ
リメータレンズ3に向け、反射面9bによって反射され
たターゲット12の像のずれを像位置検出装置13によ
って測定する。
Next, the high-precision rotary stage 2 equipped with the rotary polygon mirror 9 is rotated by 90 degrees in the A direction so that the reflecting surface 9b faces the collimator lens 3 and the image of the target 12 reflected by the reflecting surface 9b shifts. Is measured by the image position detecting device 13.

【0027】この測定時に像位置検出装置13に記憶さ
れた反射面9aの測定時におけるターゲット12の像の
位置と反射面9bの測定時におけるターゲット12の像
の位置を比較する。ここで、反射面9bの測定時におけ
るターゲット12の像に水平方向のずれが生じていると
き、反射面9bは反射面9aに対して横ずれ偏心を有し
ている。
The position of the image of the target 12 at the time of measuring the reflecting surface 9a stored in the image position detecting device 13 at the time of this measurement is compared with the position of the image of the target 12 at the time of measuring the reflecting surface 9b. Here, when the image of the target 12 is deviated in the horizontal direction when the reflection surface 9b is measured, the reflection surface 9b has a lateral deviation eccentricity with respect to the reflection surface 9a.

【0028】更に、三角測量式光変位計14によって反
射面9bまでの距離を測定し、反射面9aまでの距離と
比較することによって、反射面9aに対する反射面9b
の光軸方向偏心が求められる。
Further, the distance to the reflecting surface 9b is measured by the triangulation type optical displacement meter 14 and compared with the distance to the reflecting surface 9a, whereby the reflecting surface 9b with respect to the reflecting surface 9a is measured.
The eccentricity in the optical axis direction is required.

【0029】以上の動作を反射面9c,9dについて同
様に行うことにより回転多面鏡9の各反射面における横
ずれ偏心および光軸方向偏心が測定される。また、三角
測量式光変位計14による反射面9a〜9dの距離測定
は図1に示すようにコリメータレンズ3の光軸に平行な
方向に限定されず、垂直な方向から行っても良く、例え
ば、三角測量式光変位計14を反射面9bに正対するよ
うに設け、反射面9aの横ずれを測定しているときに反
射面9bの距離測定を行うようにしても良い。
By performing the above-mentioned operation on the reflecting surfaces 9c and 9d in the same manner, the lateral deviation eccentricity and the optical axis direction eccentricity on each reflecting surface of the rotary polygon mirror 9 are measured. Further, the distance measurement of the reflecting surfaces 9a to 9d by the triangulation type optical displacement meter 14 is not limited to the direction parallel to the optical axis of the collimator lens 3 as shown in FIG. Alternatively, the triangulation type optical displacement meter 14 may be provided so as to face the reflecting surface 9b, and the distance of the reflecting surface 9b may be measured when the lateral displacement of the reflecting surface 9a is being measured.

【0030】図2は、本発明の他の実施例における多面
鏡評価装置を示し、コリメータレンズ3と回転多面鏡9
との間に設けられ、反射面9a〜9dの形状に応じて光
波面を変換する波面変換レンズ17と、コリメータレン
ズ3の光軸に垂直な方向に距離測定方向が設定された三
角測量式光変位計14とを有している。波面変換レンズ
17の設定される位置は回転多面鏡9の反射面9a〜9
dの形状に基づいて設定される。
FIG. 2 shows a polygon mirror evaluation apparatus according to another embodiment of the present invention, which includes a collimator lens 3 and a rotary polygon mirror 9.
And a wavefront conversion lens 17 for converting the light wavefront according to the shapes of the reflection surfaces 9a to 9d, and a triangulation type light whose distance measuring direction is set in a direction perpendicular to the optical axis of the collimator lens 3. And a displacement gauge 14. The set position of the wavefront conversion lens 17 is the reflecting surfaces 9a to 9 of the rotary polygon mirror 9.
It is set based on the shape of d.

【0031】ビームスプリッタ4の透過側にはコリメー
タレンズ3の焦点面16Aを有するTVカメラ16が設
けられており、レーザ光源15および集光レンズ8によ
って照明される焦点板5の像が焦点面16Aに一致する
ように撮像面が形成されている。
A TV camera 16 having a focal plane 16A of the collimator lens 3 is provided on the transmission side of the beam splitter 4, and an image of the focusing plate 5 illuminated by the laser light source 15 and the condenser lens 8 is a focal plane 16A. The image pickup surface is formed so as to coincide with.

【0032】上記の構成による多面鏡評価装置の動作を
以下に説明する。まず、コリメータレンズ3の光軸と高
精度回転ステージ2の回転軸とが一致するように設定し
た後、反射面9aをコリメータレンズ3に正対させる。
この状態でレーザ光源15からレーザ光を照射する。こ
のレーザ光による焦点板5の像が反射面9aによって反
射され、ビームスプリッタ4を透過することによってT
Vカメラ16の焦点面16Aの原点(図示せず)に来る
ように設定する。
The operation of the polygon mirror evaluation apparatus having the above configuration will be described below. First, after setting the optical axis of the collimator lens 3 and the rotation axis of the high-accuracy rotary stage 2 to coincide with each other, the reflecting surface 9a is directly opposed to the collimator lens 3.
In this state, laser light is emitted from the laser light source 15. The image of the focusing screen 5 due to this laser light is reflected by the reflecting surface 9a and transmitted through the beam splitter 4, so that T
It is set so as to come to the origin (not shown) of the focal plane 16A of the V camera 16.

【0033】この状態で、反射面9bに正対している三
角測量式光変位計14によって、反射面9bまでの距離
を測定する。三角測量式光変位計14は反射面9aがコ
リメータレンズ3に正対しているとき反射面9bに正対
するように設けられるとともに、距離測定方向が回転多
面鏡9の各反射面が理想的に分割されているときの角度
に等しい角度に設定されており、コリメータレンズ3の
光軸に対して90度をなしている。
In this state, the distance to the reflecting surface 9b is measured by the triangulation type optical displacement meter 14 directly facing the reflecting surface 9b. The triangulation type optical displacement meter 14 is provided so as to face the reflecting surface 9b when the reflecting surface 9a faces the collimator lens 3, and the distance measuring direction ideally divides each reflecting surface of the rotary polygon mirror 9. The angle is set to be equal to the angle at which the collimator lens 3 is set, and the angle is 90 degrees with respect to the optical axis of the collimator lens 3.

【0034】次に、高精度回転ステージ2を回転多面鏡
9の反射面9a〜9dが本来有するべき分割角度だけA
方向に回転させることによって反射面9bをコリメータ
レンズ3に向け、反射面9bによって反射された焦点板
5の像のずれをTVカメラ16によって測定する。
Next, the high-accuracy rotary stage 2 is divided by the division angle A which the reflecting surfaces 9a to 9d of the rotary polygon mirror 9 should originally have.
The reflecting surface 9b is directed toward the collimator lens 3 by rotating in the direction, and the deviation of the image of the focusing screen 5 reflected by the reflecting surface 9b is measured by the TV camera 16.

【0035】この測定時にTVカメラ16の焦点面16
Aに形成された原点に対して焦点板5の像の垂直線が水
平方向のずれ量を有しているとき、そのずれ量は反射面
9aに対する反射面9bの横ずれ偏心に比例する。
At the time of this measurement, the focal plane 16 of the TV camera 16
When the vertical line of the image of the focusing screen 5 has a horizontal shift amount with respect to the origin formed in A, the shift amount is proportional to the lateral shift eccentricity of the reflecting surface 9b with respect to the reflecting surface 9a.

【0036】そして更に、高精度回転ステージ2の回転
によって三角測量式光変位計14に正対した反射面9c
について光軸方向偏心を測定する。以上の動作を反射面
9a〜9dについて行うことにより反射面の横ずれ偏心
および光軸方向偏心が測定される。
Further, by the rotation of the high-accuracy rotary stage 2, the reflecting surface 9c facing the triangulation type optical displacement meter 14 is faced.
The eccentricity in the optical axis direction is measured. By performing the above operation on the reflecting surfaces 9a to 9d, the lateral deviation eccentricity of the reflecting surface and the eccentricity in the optical axis direction are measured.

【0037】一方、図3は本発明の更に他の実施例を示
し、以上述べた実施例と同じように平面で形成された反
射面1a〜1dを有する回転多面鏡1の分割角度誤差の
測定に加えて、三角測量式光変位計14による各反射面
の回転中心からの距離の誤差(半径相互差)を求めるこ
とができる。以上の各実施例では、距離測定装置として
三角測量式光変位計を使用したが、これに限定するもの
ではない。
On the other hand, FIG. 3 shows still another embodiment of the present invention, and the measurement of the division angle error of the rotary polygon mirror 1 having the reflecting surfaces 1a to 1d formed in the same plane as the above-mentioned embodiment. In addition to this, it is possible to obtain the error (radius mutual difference) in the distance from the rotation center of each reflecting surface by the triangulation type optical displacement meter 14. In each of the above embodiments, the triangulation type optical displacement meter was used as the distance measuring device, but the present invention is not limited to this.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の多面鏡評価
装置によると、多面鏡の反射面までの距離を測定する距
離測定手段を設けたため、反射面の光軸に対する横ず
れ、角度誤差の測定に加えて光軸方向偏心、および回転
中心からの反射面の距離のばらつきを測定することがで
きる。
As described above, according to the polygon mirror evaluation apparatus of the present invention, since the distance measuring means for measuring the distance to the reflecting surface of the polygon mirror is provided, the lateral deviation of the reflecting surface with respect to the optical axis and the measurement of the angular error. In addition, it is possible to measure the eccentricity in the optical axis direction and the variation in the distance of the reflecting surface from the center of rotation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例における多面鏡評価装置の説
明図であり、(B)は(A)における距離測定装置の説
明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a polygon mirror evaluation device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an explanatory diagram of a distance measurement device in FIG.

【図2】本発明の他の実施例における多面鏡評価装置を
示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a polygon mirror evaluation apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図3】本発明の他の実施例における多面鏡評価装置を
示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a polygon mirror evaluation apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図4】従来の多面鏡評価装置を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a conventional polygon mirror evaluation apparatus.

【図5】従来の多面鏡評価装置を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a conventional polygon mirror evaluation apparatus.

【図6】従来の多面鏡評価装置を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a conventional polygon mirror evaluation apparatus.

【図7】多面鏡の横ずれ、角度誤差、光軸方向偏心を示
す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing lateral displacement, angular error, and eccentricity in the optical axis direction of the polygon mirror.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,回転多面鏡 1a〜1d,反射面 2,高精度回転ステージ 3,コリメータレンズ 4,ビームスプリッタ 5,6,焦点板 5A,6A,焦点面 7,光源 8,集光レンズ 9,回転多面鏡 9a〜9d,反射面 10,波面形状制御器 11,点状光源 12,ターゲット 13,像位置検出手段 14,三角測量式光変位計 14a,半導体レーザ 14b,結像レンズ 14c,ポジションセンサ 14d,演算部 15,レーザ光源 16,TVカメラ 16A,焦点面 17,波面変換レンズ 1, rotating polygon mirrors 1a to 1d, reflecting surface 2, high precision rotating stage 3, collimator lens 4, beam splitter 5, 6, focusing plate 5A, 6A, focal plane 7, light source 8, condenser lens 9, rotating polygon mirror 9a to 9d, reflecting surface 10, wavefront shape controller 11, point light source 12, target 13, image position detecting means 14, triangulation type optical displacement meter 14a, semiconductor laser 14b, imaging lens 14c, position sensor 14d, calculation Part 15, laser light source 16, TV camera 16A, focal plane 17, wavefront conversion lens

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の光反射面を等分割角度で有した多
面鏡を搭載し、所定の精度で中心点を中心にして回転す
る回転ステージと、 前記中心点から所定の距離の位置において前記多面鏡の
前記光反射面の1つに対向して設けられ、前記1つの光
反射面までの距離を測定する距離測定手段とより構成さ
れ、 前記距離測定手段は、前記回転ステージが回転したとき
前記多面鏡の光軸方向の偏心、および回転中心からの反
射面の距離のばらつきによって生じる前記複数の光反射
面との間の距離の変動を検出する構成を有することを特
徴とする多面鏡評価装置。
1. A rotary stage equipped with a polygonal mirror having a plurality of light-reflecting surfaces at equal division angles, and rotating about a center point with a predetermined accuracy, and a rotary stage at a predetermined distance from the center point. The polygonal mirror is provided so as to face one of the light reflecting surfaces, and is composed of distance measuring means for measuring a distance to the one light reflecting surface, and the distance measuring means is provided when the rotary stage rotates. Evaluation of polygonal mirror having a configuration for detecting variation in distance between the plurality of light reflecting surfaces caused by eccentricity in the optical axis direction of the polygonal mirror and variation in distance of the reflecting surface from the rotation center apparatus.
【請求項2】 複数の光反射面を等分割角度で有した多
面鏡を搭載し、所定の角度で中心点を中心にして回転す
る回転ステージと、 前記多面鏡の前記光反射面の1つに光を照射するための
レンズ手段と、 前記レンズ手段に対して前記多面鏡の反対側に配置され
る光分岐手段と、 前記光分岐手段によって分岐された分岐光路の1つの光
路上に設けられ、前記レンズ手段の光束集光点に位置さ
せられた基準被写像と、 前記光分岐手段の前記分岐光路の他の1つの光路上に設
けられ、前記多面鏡の前記光反射面によって反射された
前記基準被写像の結像位置を検出する像位置検出手段
と、 前記回転ステージが所定の角度回転する毎に得られる前
記結像位置に基づいて前記多面鏡の各光反射面の角度誤
差および偏心誤差を評価する評価手段と、 前記回転ステージの前記回転中心点から所定の距離の位
置に固定され、前記多面鏡の前記光反射面までの距離を
測定する距離測定手段より構成されることを特徴とする
多面鏡評価装置。
2. A rotary stage that mounts a polygonal mirror having a plurality of light reflecting surfaces at equal division angles and rotates about a center point at a predetermined angle, and one of the light reflecting surfaces of the polygonal mirror. A lens means for irradiating light onto the optical path, a light branching means arranged on the opposite side of the polygonal mirror with respect to the lens means, and one light path of a branching light path branched by the light branching means. A reference object image located at the light beam condensing point of the lens means, and another optical path of the branch optical path of the light branching means, which is reflected by the light reflecting surface of the polygon mirror. Image position detecting means for detecting an image forming position of the reference object image, and angular error and eccentricity of each light reflecting surface of the polygonal mirror based on the image forming position obtained each time the rotary stage rotates by a predetermined angle. An evaluation means for evaluating an error, and A polygon mirror evaluation apparatus, comprising a distance measuring unit fixed to a position of a predetermined distance from the rotation center point of a rotary stage and configured to measure a distance to the light reflecting surface of the polygon mirror.
【請求項3】 前記距離測定手段は、前記光反射面に光
ビームを照射するビーム光源と、前記光反射面で反射さ
れた光ビームの位置を検出する反射光ビーム位置検出部
と、前記反射光ビーム位置検出手段で検出された前記光
ビームの位置から前記光反射面までの距離を演算によっ
て求める演算部より構成された請求項第2項記載の多面
鏡評価装置。
3. The distance measuring means includes a beam light source for irradiating the light reflecting surface with a light beam, a reflected light beam position detecting section for detecting the position of the light beam reflected by the light reflecting surface, and the reflection. The polygonal mirror evaluation device according to claim 2, further comprising a calculation unit that calculates a distance from the position of the light beam detected by the light beam position detection means to the light reflection surface.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7098433B2 (en) 2001-09-18 2006-08-29 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Apparatus and method for estimating and adjusting deviations in an optical system based on wavefront aberrations ascribable to misalignment
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