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光學(xué)檢查設(shè)備和光學(xué)檢查系統(tǒng)的制作方法

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光學(xué)檢查設(shè)備和光學(xué)檢查系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及光學(xué)檢查設(shè)備和光學(xué)檢查系統(tǒng)。一種通過(guò)測(cè)量從光學(xué)掃描設(shè)備發(fā)射的掃描光的光量來(lái)檢查光學(xué)掃描設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)檢查設(shè)備包括:縫隙板,提供有用于允許一部分掃描光通過(guò)的多個(gè)縫隙以使得包括掃描有效部;擴(kuò)散器,擴(kuò)散已經(jīng)通過(guò)縫隙的掃描光;光導(dǎo),引導(dǎo)由擴(kuò)散器擴(kuò)散的掃描光;光學(xué)傳感器,測(cè)量由光導(dǎo)引導(dǎo)的掃描光的光量;以及檢查裝置,通過(guò)將光學(xué)傳感器獲取的測(cè)量結(jié)果與預(yù)設(shè)參考值進(jìn)行比較來(lái)檢查光學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài),其中在利用掃描光在縫隙板上執(zhí)行掃描的方向上間隔地布置縫隙。
【專(zhuān)利說(shuō)明】光學(xué)檢查設(shè)備和光學(xué)檢查系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于檢查光學(xué)掃描設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)檢查設(shè)備和光學(xué)檢查系統(tǒng)?!颈尘凹夹g(shù)】
[0002]傳統(tǒng)地,已經(jīng)開(kāi)發(fā)了在用于數(shù)字復(fù)印機(jī)或激光打印機(jī)等的光學(xué)掃描設(shè)備中檢查是否存在侵入光學(xué)系統(tǒng)中的灰塵、光學(xué)元件上的沾污(在下文中,被簡(jiǎn)單稱(chēng)為灰塵)的各種方法。已經(jīng)知道通過(guò)將從光學(xué)掃描設(shè)備發(fā)射的激光會(huì)聚到在像面上提供的可移動(dòng)的縫隙板上來(lái)執(zhí)行檢查的一種方法。一個(gè)縫隙被布置為使得縫隙的開(kāi)口的縱向方向與光學(xué)掃描方向垂直(參見(jiàn)日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2003-240675)。這個(gè)檢查方法基于通過(guò)縫隙的束斑的光量的變化測(cè)量該束斑的狀態(tài),并且基于該狀態(tài)執(zhí)行對(duì)于光學(xué)掃描設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)上是否存在灰塵的檢查。
[0003]這個(gè)檢查方法將包括一個(gè)縫隙和一個(gè)檢測(cè)傳感器的光檢測(cè)單兀在掃描方向上移動(dòng)到需要檢查的像面上的位置,接收該位置處的激光,因此執(zhí)行檢查。然后將光檢測(cè)單元順序地移動(dòng)到整個(gè)像面上的許多檢查位置,接收每個(gè)檢查位置處的激光以便執(zhí)行檢查,由此允許進(jìn)行整個(gè)像面上的檢查。
[0004]然而,在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2003-240675中描述的檢查光學(xué)掃描設(shè)備的方法中,要求光檢測(cè)單元被順序地移動(dòng)到整個(gè)掃描范圍上的許多檢查位置。因此,該檢查要求較長(zhǎng)時(shí)間。
[0005]本發(fā)明的一個(gè)目的是,提供可以減少用于檢查光學(xué)掃描設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)的檢查時(shí)間的光學(xué)檢查設(shè)備和光學(xué)檢查系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是一種光學(xué)檢查設(shè)備,通過(guò)測(cè)量從光學(xué)掃描設(shè)備發(fā)射的掃描光的光量來(lái)檢查光學(xué)掃描設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng),所述光學(xué)檢查設(shè)備包括:縫隙板,具有多個(gè)縫隙;擴(kuò)散器,擴(kuò)散已經(jīng)通過(guò)縫隙的掃描光;光導(dǎo),引導(dǎo)由擴(kuò)散器擴(kuò)散的掃描光;光學(xué)傳感器,測(cè)量由光導(dǎo)引導(dǎo)的掃描光的光量;以及檢查裝置,通過(guò)將光學(xué)傳感器獲取的測(cè)量結(jié)果與預(yù)設(shè)參考值進(jìn)行比較來(lái)檢查光學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài),其中在執(zhí)行利用掃描光的在縫隙板上的掃描的方向上在包括從光學(xué)掃描設(shè)備發(fā)射的掃描光的掃描范圍中的掃描有效部的范圍中間隔地布置縫隙。
[0007]本發(fā)明的一種光學(xué)檢查系統(tǒng)包括:光學(xué)掃描設(shè)備,包括光源、以及使從光源發(fā)射的光偏轉(zhuǎn)和反射作為朝向縫隙板的掃描光的旋轉(zhuǎn)多面反射鏡;以及所述光學(xué)檢查設(shè)備。
[0008]從以下參考附圖的示例性實(shí)施例的描述中本發(fā)明更多的特征將變得清晰。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1A和圖1B是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)檢查設(shè)備的示意性配置的圖。圖1A是平面圖。圖1B是示出掃描有效部的圖。
[0010]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)檢查設(shè)備的光檢測(cè)器的透視圖。[0011]圖3A和圖3B示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)檢查設(shè)備的光檢測(cè)器。圖3A是平面圖。圖3B是截面圖。
[0012]圖4A、圖4B和圖4C是示出在縫隙的節(jié)距P大于光斑直徑D的情況下的在不同縫隙寬度W的情況下的光斑光量、透過(guò)光量以及差別的曲線圖。圖4A示出W/D=0.1的情況。圖4B示出W/D=0.5的情況。圖4C示出W/D=0.9的情況。
[0013]圖5是示出在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)檢查設(shè)備的光檢測(cè)器中在縫隙的節(jié)距P大于光斑直徑D的情況下縫隙寬度比W/D和靈敏度之間的關(guān)系的曲線圖。
[0014]圖6A、圖6B和圖6C是示出在縫隙的節(jié)距P等于光斑直徑D的情況下的在不同縫隙寬度W的情況下的光斑光量、透過(guò)光量以及差別的曲線圖。圖6A示出W/D=0.1的情況。圖6B示出W/D=0.5的情況。圖6C示出W/D=0.9的情況。
[0015]圖7A和圖7B是示出在縫隙寬度比W/D和靈敏度之間的關(guān)系的曲線圖。圖7A示出節(jié)距P等于光斑直徑D的情況。圖7B示出節(jié)距P等于光斑直徑D的1/2的情況。
[0016]圖8A、圖8B、圖8C和圖8D示出根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)檢查設(shè)備的光檢測(cè)器的變化示例。圖8A示出光導(dǎo)彎曲的情況。圖SB示出光導(dǎo)具有基本上梯形形狀的情況。圖SC不出光導(dǎo)是束式光纖(bundle fibers)的情況。圖8D不出束式光纖插入縫隙板和擴(kuò)散器(diffuser)之間的情況。
[0017]圖9是示出本發(fā)明第二實(shí)施例的光學(xué)檢查系統(tǒng)的示意性配置的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]現(xiàn)在將根據(jù)附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0019][第一實(shí)施例]
[0020]如圖1A中所示出的,在該實(shí)施例中,光學(xué)檢查設(shè)備I檢查光學(xué)掃描設(shè)備2的光學(xué)系統(tǒng)。作為檢查對(duì)象的光學(xué)掃描設(shè)備2包括激光源(光源)50。從激光源50發(fā)射的激光(所發(fā)射的光)通過(guò)調(diào)節(jié)光束直徑的透鏡51,并且被會(huì)聚在旋轉(zhuǎn)多面反射鏡52的反射表面52a上。被布置為能?chē)@旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)多面反射鏡52包括多個(gè)反射表面52a,并且被配置為使反射表面52a圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),由此在改變反射角的同時(shí)使激光偏轉(zhuǎn)和反射,并且因此使得光進(jìn)入?.θ透鏡53。已經(jīng)通過(guò)透鏡53的激光被會(huì)聚(成像)在像面上以便形成束斑S,并且在光斑在這個(gè)平面上移動(dòng)的同時(shí)利用光在像面上執(zhí)行掃描。束斑S移動(dòng)的方向被稱(chēng)為掃描方向。
[0021]遵循利用從光學(xué)掃描設(shè)備發(fā)射的光執(zhí)行掃描的范圍,存在光學(xué)掃描設(shè)備的有效部和非有效部。圖1B示出這個(gè)情形。有效部是其中包括光學(xué)掃描設(shè)備2的激光束打印機(jī)掃描其中要在打印對(duì)象片材上形成圖像的區(qū)域的寬度的范圍。其余是非有效部。
[0022]圖1B示出在本發(fā)明的光學(xué)檢查設(shè)備I中包括的縫隙板11和由掃描光形成的束斑S的掃描范圍之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0023]非有效部是除有效部以外的區(qū)域。然而,存在使得光進(jìn)入產(chǎn)生用于寫(xiě)圖像的開(kāi)始信號(hào)的傳感器的情況。在該情況下,對(duì)應(yīng)的范圍可以是有效部。
[0024]隨后,包括有效部和非有效部的范圍可以被稱(chēng)為掃描范圍。這個(gè)范圍中的有效部可以被稱(chēng)為掃描有效部。
[0025]光學(xué)檢查設(shè)備I包括:光檢測(cè)器10,接收從光學(xué)掃描設(shè)備2發(fā)射的掃描光并且將光轉(zhuǎn)換成電信號(hào);AD轉(zhuǎn)換器20,對(duì)電信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換;以及檢查裝置30,其基于AD轉(zhuǎn)換后的信號(hào)來(lái)檢查光學(xué)掃描設(shè)備2的光學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)。光學(xué)檢查設(shè)備I包括用于檢測(cè)利用掃描光進(jìn)行掃描的定時(shí)的觸發(fā)光檢測(cè)器40。
[0026]從光學(xué)掃描設(shè)備2發(fā)射的激光被會(huì)聚在提供在光檢測(cè)器10中的稍后提到的縫隙板11的表面上,該表面用作像面;利用這個(gè)光掃描縫隙板11,使得該光的一部分通過(guò)在縫隙板11上形成的縫隙11s。提供在光檢測(cè)器10中的光學(xué)傳感器15測(cè)量已經(jīng)透過(guò)縫隙Ils的掃描光的光量,并且將該量輸出到AD轉(zhuǎn)換器20。
[0027]同時(shí),觸發(fā)光檢測(cè)器40被布置在光檢測(cè)器10的在掃描方向上的上游,每當(dāng)旋轉(zhuǎn)多面反射鏡52旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)于每次掃描發(fā)射一個(gè)電信號(hào)(觸發(fā)脈沖),并且信號(hào)被傳送到AD轉(zhuǎn)換器20。AD轉(zhuǎn)換器20根據(jù)從觸發(fā)光檢測(cè)器40發(fā)射的觸發(fā)脈沖作為用于測(cè)量定時(shí)的參考,對(duì)于利用從光學(xué)掃描設(shè)備2發(fā)射的激光的每次掃描,對(duì)通過(guò)光檢測(cè)器10獲取的電信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換,并且將信號(hào)以時(shí)序的方式順序地輸出到檢查裝置30。
[0028]檢查裝置30包括例如計(jì)算機(jī),并且基于作為通過(guò)光檢測(cè)器10獲取的測(cè)量結(jié)果的電信號(hào)來(lái)計(jì)算已經(jīng)透過(guò)縫隙Ils的光量。構(gòu)成檢查裝置30的計(jì)算機(jī)包括例如CPU、存儲(chǔ)用于基于來(lái)自光檢測(cè)器10的電信號(hào)計(jì)算已經(jīng)透過(guò)縫隙Ils的光量的程序的ROM、臨時(shí)地存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)的RAM以及輸入和輸出接口電路。
[0029]檢查裝置30對(duì)經(jīng)由AD轉(zhuǎn)換器20從多個(gè)光學(xué)傳感器15獲取的信號(hào)進(jìn)行相加,并且計(jì)算在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)已經(jīng)透過(guò)縫隙Ils的光量的最大值。如稍后所述,檢查裝置30通過(guò)使用透過(guò)光量的最大值的變化來(lái)確定光學(xué)掃描設(shè)備2的光學(xué)系統(tǒng)中是否存在灰塵。
[0030]在下文中詳細(xì)描述作為本實(shí)施例的特征的光檢測(cè)器10。
[0031]如圖2、圖3A和圖3B中所示出的,光檢測(cè)器10被固定到光學(xué)檢查設(shè)備1,并且包括具有掃描光通過(guò)的多個(gè)縫隙Ils的縫隙板11。縫隙板11由其縱向方向與掃描方向一致的矩形的金屬板制成。縫隙Ils是被形成在縫隙板11上的透光孔,具有與掃描方向垂直的縱向方向,并且沿著掃描方向間隔地被布置。在該實(shí)施例中,縫隙板11的尺寸覆蓋掃描范圍??p隙Ils被形成在縫隙板11中,至少橫過(guò)束斑S的有效部(掃描有效部)。也就是說(shuō),在縫隙板上沿著掃描光的掃描方向在覆蓋從光學(xué)掃描設(shè)備發(fā)射的掃描光的掃描范圍中的掃描有效部的范圍中間隔地布置縫隙。
[0032]稍后將描述縫隙Ils的布置的節(jié)距P以及縫隙Ils的開(kāi)口寬度(縫隙寬度)W。
[0033]這里,縫隙板11由金屬板制成,并且縫隙Ils是在縫隙板11上形成的透光孔??商娲?,例如,稍后提到的擴(kuò)散器12的入射表面可以用涂層掩蔽,并且縫隙可以通過(guò)圖案化被形成在表面的各個(gè)部分上。
[0034]已經(jīng)通過(guò)縫隙Ils的掃描光進(jìn)入與縫隙板11的背面接觸地提供的擴(kuò)散器12,并且在通過(guò)擴(kuò)散器12的同時(shí)被擴(kuò)散。擴(kuò)散器12具有基本上與縫隙板11的形狀相同的形狀,并且這里由乳色玻璃制成。
[0035]由擴(kuò)散器12擴(kuò)散的掃描光進(jìn)入提供在擴(kuò)散器12的背面上的光導(dǎo)13,并且由光導(dǎo)13引導(dǎo)到端面13c。在該實(shí)施例中,光導(dǎo)13由丙烯酸的棒制成,其是無(wú)色透明的透光構(gòu)件,并且被布置在擴(kuò)散器12的后方,使得縱向方向與掃描方向一致。光導(dǎo)13的正側(cè)面被形成為平面入射表面13a。擴(kuò)散器12被布置為與入射表面13a接觸。相應(yīng)地,已經(jīng)被擴(kuò)散器12擴(kuò)散并且通過(guò)擴(kuò)散器12的掃描光從入射表面13a進(jìn)入光導(dǎo)13。[0036]光導(dǎo)13的背面(即,與入射表面13a相對(duì)的表面)被形成為平面反射表面13b。擴(kuò)散膜14被提供在反射表面13b上。反射表面13b是粗糙表面。反射表面13b涂敷有白色反射材料,由此形成擴(kuò)散膜14。這里,因此擴(kuò)散膜14是通過(guò)把光導(dǎo)13的反射表面13b拋光為粗糙表面并且將該膜涂敷有反射材料來(lái)形成的。配置不限于此??商娲?,例如,反射表面13b可以被形成為平坦表面并且涂敷有反射材料,或者可以接觸地提供擴(kuò)散反射部件。
[0037]從入射表面13a進(jìn)入光導(dǎo)13的掃描光被擴(kuò)散器12和擴(kuò)散膜14擴(kuò)散和全反射,并且到達(dá)光導(dǎo)13的端面13c。
[0038]測(cè)量由光導(dǎo)13引導(dǎo)的掃描光的光量的光學(xué)傳感器15被提供在光導(dǎo)13的各個(gè)端面13c處。例如,任何光電傳感器(諸如光電二極管和光電倍增管)以及已知或新的合適的傳感器可以被采用作為光學(xué)傳感器15。由兩個(gè)光學(xué)傳感器15獲取的電信號(hào)經(jīng)由AD轉(zhuǎn)換器20被輸入到檢查裝置30中,由檢查裝置30彼此相加,并且計(jì)算出已經(jīng)通過(guò)縫隙Ils的光量。
[0039]接下來(lái),描述縫隙寬度W和縫隙Ils的布置的節(jié)距P的設(shè)定。
[0040]首先,如果在光學(xué)掃描設(shè)備2的光學(xué)系統(tǒng)中有灰塵,則在反射和折射中出現(xiàn)異常,并且束斑S的形狀改變。結(jié)果,即使束總能量不改變并且整個(gè)光斑光(spot light)的光量不改變,光斑直徑D的變化也改變已經(jīng)透過(guò)縫隙Ils的光量或透過(guò)光量的最大值。為了檢查已經(jīng)透過(guò)縫隙Ils的光量或透過(guò)光量的最大值的變化,要求適當(dāng)?shù)卦O(shè)定對(duì)于光量的變化的分辨率和靈敏度。因此期望適當(dāng)?shù)卦O(shè)定節(jié)距P和縫隙寬度W。
[0041]這里分辨率是與掃描方向上的可檢查位置間隔對(duì)應(yīng)的指標(biāo)。如果分辨率高,則可以高度地精確地檢測(cè)灰塵的位置。這里靈敏度是與灰塵處產(chǎn)生的束斑S (中心部分處的最大光量和光斑直徑)的變化對(duì)應(yīng)的指示。如果靈敏度高,則靈敏地反映光斑直徑D的變化,由此允許檢測(cè)更小的灰塵。
[0042]關(guān)于分辨率,縫隙Ils的布置的節(jié)距P越小,掃描方向的分辨率越高。為了檢查已經(jīng)通過(guò)縫隙Ils的光量的變化以便定位灰塵的位置,優(yōu)選的是掃描方向上的高分辨率。然而,如果分辨率太高而超過(guò)所要求的分辨率,則制造縫隙板11和檢查的過(guò)程復(fù)雜。遵循要求的分辨率來(lái)設(shè)定合適的節(jié)距P。例如,在為了檢測(cè)光學(xué)掃描設(shè)備2的光學(xué)系統(tǒng)中的約25 μ m的灰塵將束斑S的光斑直徑D設(shè)定為約0.1mm的情況下,節(jié)距P優(yōu)選的是被設(shè)定為等同于光斑直徑D的0.1_。
[0043]在該實(shí)施例中,在利用掃描光掃描縫隙板11的方向上間隔地布置縫隙11s,其中每個(gè)節(jié)距(規(guī)定的檢查單位)P等同于光斑直徑D。這個(gè)布置實(shí)現(xiàn)支持可由光斑直徑D檢測(cè)的灰塵的尺寸的分辨率。
[0044]接下來(lái),描述靈敏度的設(shè)定。圖4A、圖4B和圖4C示出在縫隙Ils的節(jié)距P被設(shè)定為大于光斑直徑D以便改變縫隙寬度比W/D為三個(gè)類(lèi)型(即0.1,0.5和0.9)的情況下束斑S的位置與光量和差別之間的關(guān)系。在這些情況下,光斑光通過(guò)僅僅一個(gè)縫隙11s,或不通過(guò)任何縫隙Hs的光照射縫隙Ils之間的間隔。
[0045]在圖4A、圖4B和圖4C中的光斑光量的曲線圖中,在沒(méi)有灰塵的情況(在下文中,也稱(chēng)為正常情況)下的束斑S的光量由實(shí)線表示。在具有灰塵的情況(在下文中,也稱(chēng)為異常情況)下的束斑S的光量由虛線表示。這里,束斑S的光束輪廓(beam profile)具有高斯分布。在一些異常情況中,即使束斑S的光量相同,光斑直徑D也可以小于正常情況中的直徑。相應(yīng)地,光斑中心部分處的最大光量變大。在異常情況中的光斑光量的曲線圖中,已經(jīng)通過(guò)縫隙Ils的光量由陰影線表示。
[0046]在圖4A、圖4B和圖4C中示出的示例中,在束斑S的中心部分處,異常情況中的光量高于正常情況中的量。作為替代,在束斑S的周邊部分處,異常情況中的光量低于正常情況中的量。
[0047]在圖4A、圖4B和圖4C中的透過(guò)光量的曲線圖中,正常情況中的透過(guò)光的光量由實(shí)線表示,并且異常情況中的透過(guò)光的光量由虛線表示。此外,在圖4A到4C中的透過(guò)光量的差別的曲線圖中,表現(xiàn)出正常情況中的透過(guò)光量和異常情況中的透過(guò)光量之間的差別。
[0048]如圖4B中所示出的,在W/D=0.5的情況下,如果束斑S位于縫隙Ils的中心處,在透過(guò)光的幾乎所有部分處異常情況中的光量高于正常情況中的光量,異常情況中的光量和正常情況中的光量的量之間的差別增大,并且差別在正方向上增大。在W/D=0.5的情況下,隨著束斑S移動(dòng)遠(yuǎn)離縫隙Ils的中心,透過(guò)光的幾乎所有部分的異常情況中的光量變得低于正常情況中的光量,異常情況中的光量和正常情況中的量之間的差別增大,并且差別在負(fù)方向上變得更高。因此,在W/D=0.5或其附近的情況下,利用束斑S在縫隙Ils上的掃描增大異常情況中的光量和正常情況中的量的差別的最大值和最小值之間的差別(振幅)。相應(yīng)地,相對(duì)于光斑變化的差別的變化變大,由此實(shí)現(xiàn)高靈敏度。
[0049]如圖4A中所示出的,在W/D=0.1的情況下,當(dāng)束斑S位于縫隙Ils的中心處時(shí),透過(guò)光的幾乎所有部分的異常情況中的光量變得高于正常情況中的量。然而,縫隙Ils窄于在W/D=0.5的情況下的縫隙并且透過(guò)光量低于在W/D=0.5的情況下的量。相應(yīng)地,異常情況中的光量和正常情況中的量之間的差別變小。在W/D=0.1的情況下,隨著束斑S的縫隙Ils移動(dòng)遠(yuǎn)離中心,透過(guò)光的幾乎所有部分的異常情況中的光量變得低于正常情況中的量。然而,因?yàn)橥高^(guò)光量低于在W/D=0.5的情況下的量,所以異常情況中的光量和正常情況中的量之間的差別變小。相應(yīng)地,在W/D=0.1或其附近的情況下,利用束斑S在縫隙Ils上的掃描減少了異常情況中的光量和正常情況中的量之間的差別的最大值和最小值之間的差另IJ (振幅)。相應(yīng)地,相對(duì)于光斑變化的差別的變化變小,由此使得靈敏度低。
[0050]如圖4C中所示出的,在W/D=0.9的情況下,當(dāng)束斑S位于縫隙Ils的中心處時(shí),異常情況中的束斑S的中心部分處的光量高于正常情況中的光量。然而,在異常情況中的在束斑S的周邊部分中的光量低于正常情況中的光量。相應(yīng)地,光量被抵消,并且異常情況中的光量和正常情況中的光量之間的差別變小。在W/D=0.9的情況下,隨著束斑S移動(dòng)遠(yuǎn)離縫隙Ils的中心,異常情況中的束斑S的周邊部分處的光量變得低于正常情況中的光量。然而,在異常情況中在束斑S的中心部分處的光量變得高于正常情況中的光量。相應(yīng)地,光量被抵消,并且異常情況中的光量和正常情況中的光量之間的差別變小。因此,在W/D=0.9或其附近的情況下,利用束斑S在縫隙Ils上的掃描減少了異常情況中的光量和正常情況的光量之間的差別的最大值和最小值之間的差別(振幅)。相應(yīng)地,相對(duì)于光斑變化的差別的變化減少,由此使得靈敏度低。
[0051]圖5示出在前述的縫隙Ils的節(jié)距P大于光斑直徑D的情況下縫隙寬度比W/D和靈敏度之間的關(guān)系。這里靈敏度為在光斑直徑D改變10%的情況下的透過(guò)光量的最大值和最小值之間的差別(振幅)。如圖5中所示出的,隨著縫隙寬度比W/D從O開(kāi)始增大,靈敏度增大。隨著縫隙寬度比W/D從1.2開(kāi)始減小,靈敏度增大。[0052]如圖5中所示出的,在P>D的情況下,靈敏度在下面范圍中顯著地高。
[0053]0.3<ff/D<0.7
[0054](P:縫隙的節(jié)距;W:縫隙寬度;D:光斑直徑)
[0055]在W/D=0.5的情況下,靈敏度變?yōu)樽畲笾怠?br> [0056]接下來(lái),圖6A、6B和6C示出在縫隙Ils的節(jié)距P被設(shè)定與光斑直徑D相同并且縫隙寬度W被設(shè)定為三個(gè)類(lèi)型(B卩,ff/D=0.1,0.5和0.9)的情況下束斑的位置和光量之間的關(guān)系和差別。每個(gè)曲線圖中示出的細(xì)節(jié)等同于圖4A到4C中的細(xì)節(jié)。因此,省略了詳細(xì)描述。在該情況下,光斑光通過(guò)僅僅一個(gè)縫隙Ils或同時(shí)通過(guò)兩個(gè)縫隙11s。
[0057]如圖6B中所示出的,在W/D=0.5的情況下,當(dāng)束斑S位于縫隙Ils的中心處時(shí)(圖中的左邊),透過(guò)光的幾乎所有部分的異常情況中的光量高于正常情況中的光量。異常情況中的光量和正常情況中的光量之間的差別增大;差別在正方向上增大。在W/D=0.5的情況下,當(dāng)束斑S位于縫隙Ils之間的中心處時(shí)(圖中的右邊),透過(guò)光的幾乎所有部分的異常情況中的光量低于正常情況中的光量。異常情況中的光量和正常情況中的光量之間的差別增大;差別在負(fù)方向上增大。因此,在W/D=0.5或其附近的情況下,利用束斑S在縫隙Ils上的掃描增大異常情況和正常情況中的光量的最大值和最小值之間的差別(振幅)。相應(yīng)地,相對(duì)于光斑變化的差別的變化大,由此實(shí)現(xiàn)高靈敏度。
[0058]如圖6A中所示出的,在W/D=0.1的情況下,當(dāng)束斑S位于縫隙Ils的中心處時(shí)(圖中的左邊),透過(guò)光的幾乎所有部分的異常情況中的光量高于正常情況。然而,縫隙Ils窄于在W/D=0.5的情況下的縫隙并且透過(guò)光量低于在W/D=0.5的情況下的量。相應(yīng)地,異常情況中的光量和正常情況中的光量之間的差別減少。在W/D=0.1的情況下,當(dāng)束斑S位于縫隙Ils之間的中心處時(shí)(圖中的右邊),透過(guò)光的幾乎所有部分的異常情況中的光量低于正常情況中的光量。然而,透過(guò)光量低于在W/D=0.5的情況下的量。相應(yīng)地,異常情況中的光量和正常情況中的光量之間的差別為小。因此,在W/D=0.1或其附近的情況下,利用束斑S在縫隙Ils上的掃描減少異常情況中的光量和正常情況中的光量的最大值和最小值之間的差別(振幅)。相應(yīng)地,相對(duì)于光斑變化的差別的變化小,由此使得靈敏度低。
[0059]如圖6C中所示出的,在W/D=0.9的情況下,當(dāng)束斑S位于縫隙Ils的中心處時(shí)(圖中的左邊),異常情況中的束斑S的中心部分的光量高于正常情況中的光量。然而,異常情況中的束斑S的周邊部分的光量低于正常情況中的光量。相應(yīng)地,異常情況中的光量和正常情況中的光量之間的差別減少。在W/D=0.9的情況下,當(dāng)束斑S位于縫隙Ils之間的中心處時(shí)(圖中的右邊),異常情況中的束斑S的周邊部分的光量低于正常情況中的光量。然而,束斑S的中心部分中的光量高于正常情況中的光量。相應(yīng)地,異常情況中的光量和正常情況中的光量的差別減少。因此,在W/D=0.9或其附近的情況下,利用束斑在縫隙Ils上的掃描減少異常情況和正常情況中的光量的最大值和最小值之間的差別(振幅)。相應(yīng)地,相對(duì)于光斑變化的差別的變化小,由此使得靈敏度低。
[0060]圖7A示出在前述的縫隙Ils的節(jié)距P等同于光斑直徑D的情況下縫隙寬度比W/D和靈敏度之間的關(guān)系。這里靈敏度為在透過(guò)光量改變10%的情況下的透過(guò)光量的最大差別和最小差別之間的差別(振幅)。如圖7A中所示出的,當(dāng)縫隙寬度比W/D為0.5時(shí),靈敏度為最大值。隨著縫隙寬度比W/D減少到0.5以下,靈敏度減少。隨著縫隙寬度比W/D增大到0.5以上,靈敏度減少。[0061]接下來(lái),圖7B示出在縫隙Ils的節(jié)距P小于光斑直徑D的情況下縫隙寬度比W/D和靈敏度之間的關(guān)系。繪制這個(gè)曲線圖的方法等同于圖7A中的方法。這里,P=0.5D??p隙寬度比W/D的范圍從O到0.5。如圖7B中所示出的,當(dāng)縫隙寬度比W/D為0.25時(shí),靈敏度為最大值。隨著縫隙寬度比W/D減少到0.25以下,靈敏度減少。隨著縫隙寬度比W/D增大到0.25以上,靈敏度減少。
[0062]相應(yīng)地,如圖7A和7B中所示出的,在P≤D的情況下,在該范圍中,
[0063]0.3<ff/P<0.7
[0064](P:縫隙的節(jié)距;W:縫隙寬度;D:光斑直徑),
[0065]靈敏度顯著地高。特別地,當(dāng)W/P=0.5時(shí),靈敏度為最大值。
[0066]因此,如圖5、7A和7B中所示出的,基于節(jié)距P和光斑直徑D和要求的靈敏度來(lái)設(shè)定縫隙寬度W。在該實(shí)施例中,P=D,并且W/P=W/D=0.5。注意,當(dāng)然該實(shí)施例不限于此。
[0067]由光學(xué)掃描設(shè)備2形成的束斑S的光斑直徑D在縫隙板11上的掃描方向上的整個(gè)范圍之上不均勻,而是在每個(gè)掃描位置上不同。相應(yīng)地,縫隙Ils的縫隙寬度W可以遵循每個(gè)掃描位置地不同。例如,在縫隙板11的端部周?chē)墓獍咧睆紻大于中心部分周?chē)墓獍咧睆紻的情況下,縫隙板11的端部周?chē)目p隙寬度W被設(shè)定為寬于縫隙寬度W。作為替代,例如,在縫隙板11 的端部周?chē)墓獍咧睆紻小于中心部分周?chē)墓獍咧睆紻的情況下,縫隙板11的端部周?chē)目p隙窄度W被設(shè)定為窄于中心部分周?chē)目p隙窄度W。因此,對(duì)于每個(gè)位置的遵循光斑直徑D的縫隙寬度W的設(shè)定可以相對(duì)于每個(gè)掃描位置中的光斑直徑D的變化而維持靈敏度恒定。
[0068]描述了前述的檢查光學(xué)掃描設(shè)備2的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)檢查設(shè)備I的操作。
[0069]在光學(xué)掃描設(shè)備2中,激光源50發(fā)射激光。激光在光束直徑被調(diào)節(jié)的情況下通過(guò)透鏡51,被會(huì)聚在旋轉(zhuǎn)多面反射鏡52的反射表面52a上,被偏轉(zhuǎn)和反射,進(jìn)入f Θ透鏡53,并且會(huì)聚在縫隙板11上,因此執(zhí)行掃描。
[0070]在光學(xué)檢查設(shè)備I中,從光學(xué)掃描設(shè)備2發(fā)射的激光對(duì)于每次掃描進(jìn)入觸發(fā)光檢測(cè)器40 一次。由觸發(fā)光檢測(cè)器40產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖經(jīng)由AD轉(zhuǎn)換器20被輸入到檢查裝置30中?;趶挠|發(fā)脈沖開(kāi)始的時(shí)間和掃描速度,可以識(shí)別在縫隙之中的光已經(jīng)通過(guò)的縫隙。相應(yīng)地,可以識(shí)別掃描方向上的灰塵存在于光學(xué)系統(tǒng)中的位置。
[0071]在光學(xué)檢查設(shè)備I中,從作為檢查對(duì)象的光學(xué)掃描設(shè)備2發(fā)射的激光被會(huì)聚在作為像面的縫隙板11的表面上,由此執(zhí)行縫隙板11上的掃描;激光的一部分通過(guò)縫隙11s。已經(jīng)通過(guò)縫隙IlS的掃描光進(jìn)入與縫隙板11的背面接觸地提供的擴(kuò)散器12,在通過(guò)擴(kuò)散器12的同時(shí)被擴(kuò)散,并且進(jìn)入提供在擴(kuò)散器12的背面上的光導(dǎo)13。已經(jīng)進(jìn)入光導(dǎo)13的掃描光在被擴(kuò)散器12和擴(kuò)散膜14擴(kuò)散和全反射的同時(shí)被引導(dǎo)到光導(dǎo)13的端面13c,并且輸入到兩個(gè)光學(xué)傳感器15中。
[0072]每個(gè)光學(xué)傳感器15根據(jù)輸入光量產(chǎn)生電信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)由AD轉(zhuǎn)換器20被輸入到檢查裝置30中。檢查裝置30將來(lái)自光學(xué)傳感器15的信號(hào)彼此相加,計(jì)算在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)已經(jīng)通過(guò)縫隙Ils的光量的最大值,并且將該值存儲(chǔ)作為與激光掃描對(duì)應(yīng)的時(shí)間數(shù)據(jù)。檢查裝置30將已經(jīng)通過(guò)縫隙Ils的光量的最大值與預(yù)設(shè)的規(guī)定參考值進(jìn)行比較,并且確定是否存在變化。基于該結(jié)果,檢查是否存在光斑光的光斑直徑D的變化。如果確定光斑直徑D改變,則確定灰塵在作為檢查對(duì)象的光學(xué)掃描設(shè)備2的光學(xué)系統(tǒng)上,并且基于改變的束斑S的位置估計(jì)存在灰塵的位置。
[0073]如上所述,根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)檢查設(shè)備1,縫隙Ils以每個(gè)規(guī)定節(jié)距P在包括有效部(掃描有效部)的范圍中被布置在整個(gè)縫隙板11之上。相應(yīng)地,在利用光斑光的一次掃描中,光可以在形成縫隙Ils的多個(gè)位置處被接收。此外,光檢測(cè)器10以固定方式被提供,這消除了光檢測(cè)器10中的移動(dòng)部件的需要。相應(yīng)地,與對(duì)于每次掃描移動(dòng)具有單個(gè)縫隙的光檢測(cè)單元并且接收光的情況相比,檢查所需的時(shí)間可以被減少。
[0074]本實(shí)施例的光學(xué)檢查設(shè)備I包括在縫隙板11和光導(dǎo)13之間的擴(kuò)散器12。相應(yīng)地,即使在入射在任何縫隙Ils上的光傾斜地進(jìn)入縫隙板11的情況下,光束也可以由擴(kuò)散器12擴(kuò)散并且進(jìn)入光導(dǎo)13。相應(yīng)地,傾斜地進(jìn)入縫隙板11、被光導(dǎo)13的表面反射并且不能進(jìn)入光導(dǎo)13的光的量可以被減少。由光學(xué)傳感器15接收的光量可以增大。
[0075]根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)檢查設(shè)備1,擴(kuò)散膜14被提供在光導(dǎo)13的與入射表面13a相對(duì)的表面上。已經(jīng)進(jìn)入光導(dǎo)13的掃描光被擴(kuò)散器12和擴(kuò)散膜14擴(kuò)散和全反射,并且到達(dá)光導(dǎo)13的端面13c。相應(yīng)地,已經(jīng)進(jìn)入光導(dǎo)13的掃描光可以被有效地引導(dǎo)到光學(xué)傳感器15,并且可以改善檢查精度。
[0076]根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)檢查設(shè)備I,光學(xué)傳感器15被提供在光導(dǎo)13的兩個(gè)端部處。配置不限于此。可替代地,光學(xué)傳感器15可以被提供在光導(dǎo)13的僅僅一個(gè)端部處,并且全反射鏡可以被提供在另一個(gè)端部處。在該情況下,光學(xué)傳感器15的數(shù)量可以減少,其促進(jìn)成本減少。
[0077]在本實(shí)施例的光學(xué)檢查設(shè)備I中,光導(dǎo)13具有棒狀。配置不限于此。例如,如圖8A中所示出的,光導(dǎo)63可以具有平滑彎曲的形狀。在該情況下,光檢測(cè)器60包括:具有縫隙61s的縫隙板61 ;與板的背面接觸提供的擴(kuò)散器62 ;具有向后彎曲部分63a的光導(dǎo)63 ;在光導(dǎo)63的正面和背面上形成的擴(kuò)散膜64。光學(xué)傳感器65被提供在光導(dǎo)63的一個(gè)端部處。全反射鏡66被提供在另一個(gè)端部處。
[0078]在本實(shí)施例的光學(xué)檢查設(shè)備I中,光導(dǎo)13具有棒狀。配置不限于此。例如,如圖SB中所示出的,光導(dǎo)73可以具有基本上梯形的棱鏡。在該情況下,光檢測(cè)器70包括:具有縫隙71s的縫隙板71 ;與板的背面接觸提供的擴(kuò)散器72 ;以這個(gè)光導(dǎo)的較寬底面與擴(kuò)散器接觸的方式提供在擴(kuò)散器72上的光導(dǎo)73 ;以及形成在光導(dǎo)73的斜坡上的擴(kuò)散膜74。光學(xué)傳感器75被提供在光導(dǎo)73的較小底面上。
[0079]在本實(shí)施例的光學(xué)檢查設(shè)備I中,光導(dǎo)13由單件構(gòu)件制成。配置不限于此。例如,如圖SC中所示出的,光導(dǎo)83可以由作為一束光纖的束式光纖制成。在該情況下,光檢測(cè)器80包括:具有縫隙81s的縫隙板81 ;后方與該板接觸地提供的擴(kuò)散器82 ;在一個(gè)端部處與擴(kuò)散器82接觸地提供的光導(dǎo)83 ;以及在光導(dǎo)83的另一個(gè)端部處提供的光學(xué)傳感器85。
[0080]在本實(shí)施例的光學(xué)檢查設(shè)備I中,縫隙板81與擴(kuò)散器82接觸。配置不限于此。例如,如圖8D中所示出的,縫隙板91和擴(kuò)散器92可以彼此分隔開(kāi),并且例如束式光纖96可以被提供在縫隙板91和擴(kuò)散器92之間。在該情況下,光檢測(cè)器90包括:具有縫隙91s的縫隙板91 ;后方與該板接觸地提供的束式光纖96 ;后方與光纖接觸地提供的擴(kuò)散器92 ;以及在一側(cè)處與擴(kuò)散器92接觸地提供的光導(dǎo)93。這個(gè)檢測(cè)器還包括:提供在光導(dǎo)93的后面的擴(kuò)散膜94 ;以及在光導(dǎo)93的兩個(gè)端部處提供的光學(xué)傳感器95。
[0081][第二實(shí)施例][0082]接下來(lái),參考圖9描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的光學(xué)檢查系統(tǒng)100。
[0083]光學(xué)檢查系統(tǒng)100包括第一實(shí)施例的光學(xué)檢查設(shè)備I,并且還包括包含在光學(xué)掃描設(shè)備2內(nèi)的激光源50、透鏡51以及旋轉(zhuǎn)多面反射鏡52。檢查對(duì)象是光學(xué)組件101,諸如f Θ透鏡,其可拆卸地附接在旋轉(zhuǎn)多面反射鏡52和光檢測(cè)器10之間。光學(xué)組件101可以被附接和分離,使得來(lái)自激光源50的激光可以被成像在縫隙板11的表面上。
[0084]光學(xué)檢查設(shè)備1、激光源50、透鏡51和旋轉(zhuǎn)多面反射鏡52具有等同于第一實(shí)施例中的配置的配置。相應(yīng)地,相同的符號(hào)被分配給等同的組件,并且省略其詳細(xì)描述。縫隙Ils的節(jié)距P和縫隙寬度W和光斑直徑D之間的關(guān)系等同于第一實(shí)施例中的關(guān)系。
[0085]本實(shí)施例的光學(xué)檢查系統(tǒng)100可以?xún)H僅利用這個(gè)系統(tǒng)作為單體(single item)來(lái)檢查光學(xué)組件101,諸如?.θ透鏡。相應(yīng)地,包括灰塵和沾污的光學(xué)組件101可以被預(yù)先防止并入光學(xué)掃描設(shè)備2中。
[0086]因此,在第一實(shí)施例中作為掃描光學(xué)系統(tǒng)2的構(gòu)造元件的激光源50、透鏡51、旋轉(zhuǎn)多面反射鏡52和光學(xué)組件101 (諸如f Θ透鏡)之中的任何一個(gè)或多個(gè)組件可以被可拆卸地提供。相應(yīng)地,可以作為單體檢查每個(gè)可拆卸的構(gòu)造組件。
[0087]此外,通過(guò)使用上述光學(xué)檢查設(shè)備,可以制造光學(xué)掃描設(shè)備。
[0088]首先,制備上述光學(xué)檢查設(shè)備和作為檢查對(duì)象的光學(xué)掃描設(shè)備。隨后,光學(xué)檢查設(shè)備檢查光學(xué)掃描設(shè)備,并且隨后基于檢查結(jié)果調(diào)節(jié)光學(xué)掃描設(shè)備,由此允許制造高質(zhì)量光學(xué)掃描設(shè)備。
[0089]根據(jù)本發(fā)明,在 執(zhí)行利用掃描光的掃描的方向上間隔地在縫隙板上提供多個(gè)縫隙。因此,利用光斑光的一個(gè)掃描允許在形成縫隙的多個(gè)位置處收到光。相應(yīng)地,與對(duì)于利用掃描光的每次掃描移動(dòng)具有單個(gè)縫隙的光檢測(cè)單元同時(shí)接收光的情況相比,檢查所需的時(shí)間可以被減少。
[0090]此外,根據(jù)本發(fā)明,擴(kuò)散器被提供在縫隙板和光導(dǎo)之間。相應(yīng)地,即使在入射在縫隙之中的一些縫隙上的光傾斜地進(jìn)入縫隙板的情況下,傾斜的入射光也可以由擴(kuò)散器擴(kuò)散并且進(jìn)入光導(dǎo)。相應(yīng)地,傾斜地進(jìn)入縫隙板并且由光導(dǎo)的表面反射而不進(jìn)入光導(dǎo)的入射光的光量可以被減少,并且由光學(xué)傳感器接收的光量可以增大。因此,可以改善檢查精度。
[0091]雖然已經(jīng)參考示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明,但是應(yīng)當(dāng)理解,本發(fā)明不限于所公開(kāi)的示例性實(shí)施例。以下權(quán)利要求的范圍將被給予最寬的解釋從而包括所有這樣的修改、等同的結(jié)構(gòu)與功能。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)檢查設(shè)備,通過(guò)測(cè)量從光學(xué)掃描設(shè)備發(fā)射的掃描光的光量來(lái)檢查光學(xué)掃描設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng),所述光學(xué)檢查設(shè)備包括: 縫隙板,具有多個(gè)縫隙; 擴(kuò)散器,擴(kuò)散已經(jīng)通過(guò)縫隙的掃描光; 光導(dǎo),引導(dǎo)由擴(kuò)散器擴(kuò)散的掃描光; 光學(xué)傳感器,測(cè)量由光導(dǎo)引導(dǎo)的掃描光的光量;以及 檢查裝置,通過(guò)將光學(xué)傳感器獲取的測(cè)量結(jié)果與預(yù)設(shè)參考值進(jìn)行比較來(lái)檢查光學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài), 其中在執(zhí)行利用掃描光的在縫隙板上的掃描的方向上在包括從光學(xué)掃描設(shè)備發(fā)射的掃描光的掃描范圍中的掃描有效部的范圍中間隔地布置縫隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)檢查設(shè)備,其中縫隙對(duì)于每個(gè)檢查單位被布置,并且檢查單位的長(zhǎng)度是縫隙板上的掃描光的光斑直徑的長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)檢查設(shè)備,其中光導(dǎo)具有棒狀形狀,縫隙板被布置在光導(dǎo)一側(cè),并且光學(xué)傳感器被提供在光導(dǎo)的至少一個(gè)端面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一個(gè)所述的光學(xué)檢查設(shè)備, 其中布置縫隙的節(jié)距是P,縫隙上的掃描方向上的開(kāi)口寬度是W,縫隙板上的掃描光的光斑直徑是D,并且滿(mǎn)足如下關(guān)系: 在P>D的情況下0.3<ff/D<0.7,以及 在P≤D的情況下0.3<ff/P<0.7。
5.一種光學(xué)檢查系統(tǒng),包括: 光學(xué)掃描設(shè)備,包括光源、以及使從光源發(fā)射的光偏轉(zhuǎn)和反射作為朝向縫隙板的掃描光的旋轉(zhuǎn)多面反射鏡;以及 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)檢查設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)檢查系統(tǒng),其中使由旋轉(zhuǎn)多面反射鏡偏轉(zhuǎn)和反射的掃描光在縫隙板上成像的光學(xué)組件被提供在旋轉(zhuǎn)多面反射鏡和縫隙板之間,并且所述光學(xué)組件由光學(xué)檢查設(shè)備檢查。
7.—種制造光學(xué)掃描設(shè)備的方法,包括: 制備根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)檢查設(shè)備以及光學(xué)掃描設(shè)備; 使用光學(xué)檢查設(shè)備檢查光學(xué)掃描設(shè)備;以及 基于檢查結(jié)果調(diào)節(jié)光學(xué)掃描設(shè)備。
【文檔編號(hào)】G01N21/958GK104034508SQ201410075590
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月8日
【發(fā)明者】西脅正行, 春山弘司 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社
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