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Laserstrahibelichtungssystem
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Laserbelichtungssystem gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Schaffung eines genauen Aufze.chnvjngsmusters u.
ä. auf einem empfindlichen Material mittels eines Laserstrahls.
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Laserstrahlbelichtungssy:;tem dieser Art werden im allgemeinen in
einem Laserstrahldrucker verwendet.
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Die Grundanordnung ist so, daß ein Laserstrahl durch einen Ultraschallichtmodtilatcr
(akustisch-optisches Element), einen polygona-en rrehspiegel und eine fG Linse (bildformende
Linse) auf einer empfindlichen Trommel abgetastet wird, wobei bei diesem Abtasten
der Laserstrahl mittels es Ultraschallmodulators ein-und ausgeschaltet wird, so
daß die gewünschten Weiß-und Schwarzmuster als ein latentes Bild auf der empfindlichen
Trommel ausgebildet werden. Zur genauen Aufzeichnung ist es erforderlich, dic Positionierungsgenauigkeit
in Aufzeichnungsrictung des Aufzeichnungsstrahls zu steigern. Die Positioiiierungsgenauigkeit
in Aufzeichnungsrichtung hängt von der Drehgeschwindigkeit des polygonalen Drehspiegels,
der Oberflächengenauigkeit
jeder der Spiegelflächen und dem Bildausbildungsvermögen
der EG Linse usw. ab. Die Sicherstellung einer höheren Genauigkeit ist begrenzt
und mit hohen Kosten verbunden. Aus ciesem Grund wurde ein System vorgeschlagen,
das einen Steuerstrahl verwendet, um genau einen Ort des Aufzeichnungsstrahls zu
bestimmen.
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Fig. 1 zeigt eir. gewöhnliches Laserstrahlbeliclltungssystem mit einer
optischen Ortsbestimmungseinrichtung für den Aufzeiclnungsstrahl mittels des Steuerstrahls.
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Der von einer Lcserstrahlquelle 11 ausgegebene Laserstrahl wird durch
einen Ultraschallichtmodulator 12 und einen StrahZspreizer 13 auf einen polygonalen
Drehspiegel 14 projiziert, an dem der Laserstrahl reflektiert wird. Darauf gelangt
der Strahl durch eine fe Linse 15 und einen Drehspiegel 16 und wird auf eine Filmfolie
17 (zu belichtendes Material ) projiziert.
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Wenn der polygotlale Drehspiegel gedreht wird, wird der die Filmfolle
17 erreichende Laserstrahl in k-Richtung abgetastet. Andererseits wird die Filmfolie
17 in y-Richtung mittels eines Zuführmechanismus (nicht gezeigt) angetrieben. Somit
wird die gewünschte Aufzeichnung in zweidinensionaler Richtung vorgenommen.
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Fig. 2 zeigt das Prinzip des Ultraschallichtmodulators 12,. in dem
eine Ultraschallwelle in einer bestimmen Richtung auf einen Kristall 12a des Lichtmodulators
gerichtet wird, um am Laserstrahl eine Bragg'sche Brechung durchzuführen, und zwar
mit einem Winkel 2G, der das Doppelte) des Einfallwinkels 8 beträgt. Der Brechungswinkel
20 wird durch die Geschwindigkeit v und die Frequenz f der Ultraschallwelle und
eine Wellenlänge 2 des Laserstrahis bestimmt (28 = 2 d/v). Entsprechend wird die
Ultraschallwelle ein- und ausgeschaltet, so daß Teile des von dem Ultraschallichtmodulator
12 ausgec:endeten Laserstrahls sich von den Brechungsrichtungen nullter Ordnung
und erster Ordnung
ändern. Der zu der Filmfolie 17 geleitete Laserstrahl
ist ein Strahl erster Brechungsordnung. Die fe Linse 15 unterscheidet sich vor,
einer normalen fotographischen Linse und der Fourierwatdler1inse, weist jedoch ei-ne
derartige Eigenschaft auf, daß die Bildhöhe Y gleich fe ist, wobei f die Brennweite
und e der Einfallswinkel ist. Das heißt, die f0 Linse kann in einem breiten Bereich
als bildausbildeitde Iinse für ein Belichtungssystem dieser Art verwendet werden,
da der mittels des polygonalen DrehspiecJels 14 reflektier-te Laserstrahl linear
auf der Filmfolie 17 reproduziert wird.
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Im Gegensatz dazu beruht der Steuerstrahl auf dem Strahl nullter Ordnung,
der durch den Strahlspreizer 13, den polygonalen Drehspiegel 4 und die f0 Linse
gelangt und dann mittels eines Drehcpiegels .16 in Richtung der Filmfolie 17 reflektiert
wird, ähnlich wie der Strahl erster Ordnung. Der zir Filmfolie 17 geführte Steuerstrahl
wird mittels eires Strahlablenkers 18 reflektiert und erreicht eine Ortsbestimmungsskala
19.
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Der Laserstrahl, der durch die Ortsbestimmungsskala 19 verläuft, trifft
durch eiren Lichtwandlerspiegel 20 auf einen fotoelektrischen Wandler 21 auf. Der
Lichtwandlerspiegel 20 ist so ausgebildet, daß er jeden durch die Ortsbestimmungsskalal9
gelangenden Steuerstrahl auf den fotoelektrischen Wandler 21 leitet.
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Statt des Wandlerspiegels kann ebenfalls eine optische Faser zur Leitung
des Strahls zum elektrischen Wandler 21 verwendet werden, wie dies dem Fachmann
bekannt ist.
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Die Ortsbestimmungsskala 19 erstreckt sich in x-Richtung, wie dies
in Fig. 1 dargestellt ist, und umfaßt ein Gitter, das abwechselnd angeordnete durchlassende
Abschnitte 22 und abschirmende Abschnitte 23 aufweist, die schlitzförmig ausgebildetsind,wie
dies in Fig. 3
gezeigt ist. Wenn der Steuerstrahl über die gesamte
Skala abgetastet wird, wird ein Skalaerfassungssignalimpuls der durchlassenden Abschnitte
erfaßt, wie dies schematisch in Fig. 4 dargestellt ist. Jeder der Abstände p wird
normalerweise so bestimmt, daß er mit einem Auflösungsvermögen des Aufzeichnungsstrahls
übereinstimmt. Da der Impuls immer dann erzeugt wird, wenn der Steuerstrahl durch
den durchlassenden Abschnitt 22 gelangt, eine Stelle des Steuerstrahls in x-Richtun-,
kann eine Stelle des Aufzeichnungsstrahls, der die Filmfolie 17 abtastet in x-Richtung
bestimmt werden.
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Entsprechend wird die dem Ultraschallichtmodulator 12 zugeführte Ultraschallwelle
in Abhängigkeit von der Stelle des Erfassungssignals ein- und ausgeschaltet, um
eine genaue f.ufzeichnung auf der Filmfolie 17 durchzuführen. Bei einer derartigen
Rückkopplung kann jedoch, auch wenn die Drehgeschwindigkeit des polygonalen Drehspiegels
14, die reflektierende Fläche oder die f0 Linse 15 einE- unzureichende Genauigkeit
oder Leistung aufweisen, der Ultraschallichtmodulator 12 ein- und ausgeschaltet
wcrden, während er eine Stellung des Aufzeichnungslaserstrahls, der tatsächlich
die Filmfolie 17 abtastet, erfaßt. Somit kann man eine genauere und präzisere Aufzeichnung
erhalten.
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Das gewöhnliche Laserbelichtungssystem, das mit dem oben beschriebenen
Steuerstrahl arbeitet, weist jedoch folgende Nachteile auf. Der Ultraschallichtmodulator
12 sendet Strahlen nullter und erster Ordnung aus, die als Auffzeichnungsstrahl
bzw. Steuerstrahl verwendet werden. In diesem Zusammenhang ist ZU bemerken, daß
die Strahlen nullter und erster Ordnung nicht gleichzeit.ig bei gleichem Niveau
ausgestrahlt werden. Insbesondere ist die Beziehung zwischen den Strahlen nullter
und erster Ordnung so, daß der Strahl nullter Ordnung bei einem niedrigen Niveau
ausf3esendet
wird, wenn der Strahl erster Ordnung ausgesendet wird.
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Hierdurch ergibt sich, daß das Signalniveau des Steuerstrahls durch
das Ein- wld Ausschalten des Ultraschalllichtmodulators 12 stark schwankt. Fig.
5 zeigt schematisch die Schwankungen d<?s Sgnalniveaus des Steuerstrahls und
die mittels der Crtsbestimmungsskala 19 erzeugte Signalwellenform. Schwankungen
in dem Signalniveau führen zu einer Minderung der Genauigkeit der Erfassung der
Stelle des Stelierstrahls und machen die Anordnung des Systems konpli lert, da eine
Korrektur erforderlich ist, um ein gle:chförmiges Niveau zu erreichen.
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Weiter gelangen bei dem gewö}.nlichen Belichtungssystem der Aufzeichnungstrahl
als auch der Steuerstrahl durch den gleichen einzigen Strahl;preizer 13. Aus diesem
Grund ist der optimale Strahudurchmesser, wenn er für den Aufzeichnungsstrahl aingestellt
wurde, für den Steuerstrahl zu groß, so daß es Schwierigkeiten gibt, ein gewünschtes
Signal-Ruscltverhältnis (SN-Verhältnis) zu erhalten. Es ist bekannt, daß der Strahlspreizer
13 umgekehrt verwendet wird tnd zur Vergrößerung des Strahldurchmessers dient. Der
Durchmesser D des Laserstrahls zur Aufzeichnung liegt in der Größenordnung von 2p
= D in bezug auf einen Abstand p (gleich dem Abstand p der durchlassenden Abschnitte
22 in Fig. 3) bei der Ein-Auswirkung, wie in Fig. 6 dargestellt, um eine gerade
Linie u. ä. alfzuzeichnen, wobei es erforderlich ist, die benachbarten Abstände
in geeigneter Weise zu überlappen. Wenn der Steuerstrahl einen Durchmesser D aufweist,
der größer als der Abstand p der durcli-lassendenAb£chnitte 22 ist, ergibt sich
die Schwierigkeit, das gewünschte SN-Verhältnis zu erhalten, wie in Fig. 3 dirgestellt,
wenn der durchlassende Abschnitt abgetastet wird. Der Durchmesser des Steuerstrahls
sollte kleiner als der Abstand p
sein, vorzugsweice in der Größenordnung
von p/2, um das SN-Verhältni zu erhalten. Bei dem oben erwähnten Wandlerbelichtuncjssystem
weisen der Aufze.ichnungsstrahl und der Steuerstrahl den gleiche Durchmesser auf,
so daß einer der Strahlen somit geopfert wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, diese aufgezeigten Nachteile
zu beheben.
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Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1, 2 und 5 gekennzeichnete
Erfindung gelöst.
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Mit der Erfindung soll das Problem der Schwankungen des Signalniveaus
des Steuerstrahls behoben werden, wobei der Laserst.rahl, bevor er in den Ultraschalllichtmodulator
eintritt, als Steuerstrahl verwendet wird. Dies wird dadurch erreicht, daß der auf
den Ultraschallichtmc>dulator auftreffende Laserstrahl mittels eines Strahlspalters
aufgeteilt wird, um den Steuerstrahl zu verhalten, wobei ein optischer Steuerstrahlumgehungsweg
vcrgesehen ist, woraufhin dann der Steuerstrahl auf das optische System auftrifft,
das den polygonalen r>rehspiegel und die bildausbildende Linse umfaßt, und dann
der Steuerstrahl zu der Ortsbestimmungsskala geführt wird, um eine Stelle des Aufzeichnungsstrahlc;
zu erfassen.
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Die Durchmesser des Steuerstrahls und des Aufzeichnungsstrahls können
curch das Anordnen entsprechender Strahlspreizer ira optischen Steuerstrahlumgehun(gsweg
und dem von dem lJltraschallichtmodulator zum polygonalen Drehspiegel führenden
optischen Weg verändert werden, wodurch das cben genannte Problem gelöst wird.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig.
1 eine perspektivische Ansicht eines gewöhnlichen Laserbelichtungssystems; Fig.
2 eine schematische Ansicht der Art wie der Ultraschallichtmodulator betätigt wird;
Fig. 3 eine vergrößerte Arsicht einer Form einer Ortserfassungsskala; Fig. 4 ein
Diagramm, in dein das mittels der Ortserfassungsskala erfafte Ortsbestimmungssignal
aufgezeichnet ist; Fig. .5 ein Diagramm zllr Dcrstellung des Signalniveaus des StjuerttrahGs,
das mittels des gewöhnlichen S;/stertts schwankt; Fig. 6 eine Aufsicht der I;eziehung
der Durchmesser der LaserstrahLen und der Aufzeichnungsabstände; Fig. 7 eine perspektivische
Ansicht einer Ausführungsform des Laserbelichtungssystems gemäß der Erfindung; Fig.
8 ein Schaltbild einer Form eines Generators für den Aufzeichnungsabstand mittels
eines BezugstaktimpuLsos illators; Fig. 9 ein Zeitplan zur Drstellung der Ordnung,
in der die Abstände erzeugt werden; Fig. 10 eine Aufsicht zur 1)arstellung der Beziehung
zwischen den Aufzeichnungsabständen p des Laserstrahls und dem Durchmesser des.
Laserstrahls bei der Aufzeichnung der Linienbreite;
Fig. 11 die
optische Anordnung einer weiteren Ausführungsform des Laserbelichtungssystems gemäß
der Erfindung; und Fig. 12A, 12B und 12C Linsen zur änderbarer Brennweite mit unterschiedlichen
Brennweiten.
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In der in Fig. 7 dargestellten Erfindung werden gleiche Bezungszeichen
ftir gleiche Teile wie bei dem in Fig. 1 gezeigien gewöhnlichen System verwendet.
Das erfindungsgemäße System unterscheidet sich von dem gewöhnlichen System darin,
daß der Strahlspalter (Halbspiegel) vor dem UltraschallichtmDdulator 12 angeordnet
ist, um den Laserstrahl von der '.aserstrahlquelle 11 zur Erhaltung eines Steuerstrahls
M zu teilen, und darin, daß ein optischer Steuerstrahlumgehungsweg 31 vorgesehen
ist, durch den der Steueritrahl M auf den polygonalen Drehspiegel 14 geleitet wird,
ohne daß er durch den Ultraschallichtmodulator 12 und den Strahlspreizer 13 hindurchgeht,
und darin, daß ein weiterer Strahlspreizer 32 im optischen Steutrstrahlumgehungsweg
31 vorgesehen ist. Der optische St<uerstrahlumgehungsweg 31 umfaßt drei Spiegel
33. Der Steuerstrahl M nimmt eine Richtung ein, die mit einer Ebene der gleichen
Weise wie der Aufzeichnungsstrahl auf den polygonalen Drehspiegel auftrifft. Der
durch das Ein- und Ausschalten des Ultraschallichtmodulators 12 erzeugte Strahl
nullter Ordnung wird mittels einer Abschirmplatte 34 für den Strahl nullter Ordnung
abgeschirmt, so daß er nicht das optische Aufzeichnungsystem erreicht.
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Die oben beschrieben Anordnung ist so ausgelegt, daß der von der Lasecstrahlquelle
11 ausgesandte Laserstrahl mittels des Sfirahlspalters 30 in den Aufzeichnurgs-
strahl
B, der durch den Jltrc.schallichtmodulator 12 geleitet wird, und den Steuerstrahl
M, der durch den optischen Steuerstrahlum3ehungsweg 31 geleitet wird, geteilt wird.
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Genau wie bei dem gewöhnlichen System gelangt der Aufzeichnungsstrahl
B durch den Ultraschallichtmodulator 12, den Strahlspreizer 13, dtn polygonalen
Drehspiegel 14, die F0 Linse 15 und 1en Ttrehspiegel 16 zur Filmfolie 17. Der LaserstrahL
wild dann über der Filmfolie 17 in x-Richtung abgetastet, um das latente Bild auf
der Filmfolie 17 durch das Ein- und Ausschalten des Ultraschallichtmodulators 12
aufzuzeichnen.
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Andererseits gelangt der Stetterstrahl M über den optischen Steuerstrahlumgehungsweg
31, den darin angeordneten Strahlspreizer 32 zum potygoialen Drehspiegel 14. Nach
der Reflektion durch den polygonalen Drehspiegel 14 gelangt der Steuerstrahl durch
die F0 Linse 15 in gleicher Weise wie der LaserstrahL B ind wird von dem Drehspiegel
16 reflektiert. Der Steuerstlahl wird dann in Richtung der Filmfolie 17 umgelent
urd von dem Strahlablenker 18 reflektiert, um auf die Ortsbestimmungsskala 19 aufzutreffen.
Der auf die Ortsbestimmungsskala 19 auftreffende Steuerstrahl M triift auf einen
konvergenten oder Kondensorspiegel 20 auf und gelangt von dort zu dem fotoelektrischen
Wandler 21. Die Abtaststellung des Steuerstrahls M wird mittels des Ausgangs des
Wandlers 21 nach dem oben gerannten Prinzip erfaßt.
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Die Abtastposition des Laserstrahls M wird indirekt durch die erfaßte
Abtastposition des Steuerstrahl erfaßt, um somit das Ein- und Ausschalten des Modulators
12 zu steuern.
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Im Unterschied zu dem St-uer: i rah] des gewöhnlichen Systems gelangt
der Steu-rstlahl M des vorliegenden
Systems durch den optischen
Steuerstrahlumgehungsweg 31, ohne daß er durch den Ultraschallichtmodulator 12 gelangt,
so diß keine Ungleichheit im Signalniveau wie bei dem gewö?nlichen System erzeugt
wird. Somit kann die Stellung des Steuerstrahls M, d. h., des Laserstrahls B mittels
des stabilen Signals mit hoher Genauigkeit erfaßt werden. Der Durchmesser des Laserstrahls
B wird mittels des Strahlspreizers 13 eingestellt.
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Der Durchmesser des Steuerstrahls M wird mittels des Strahlspreizers
32 eingestellt. Somit kann der Durchmesser in geeigneter Weise für die Aufzeichnung
und die Ortserfassung eingestellt werden. Insbesondere entspricht der Darchllesser
des Steuer strahls M dem Abstand p der durchlassenden Abschnitte 22 der Erfassungsskala
19 und kaiin kleiner als der Durchmesser des Laserstrahls B scin. Hierdurch kann
das Signal zum Zählen der durchlassenden Abschnitte 22 als hohes SN-Verhältnis aufgen<,mmen
werden, wodurch sich eine Ortserfassung mit hoher Genauigkeit ergibt. Der Durchmesser
des Laserstrahls B kann natürlich in geeigneter Weise für die Aufzeichnung eingestellt
werden.
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In diesem Zusammznhang ist darauf hinzuweisen, daß der Aufzeichnungsabs4.and
p vom Abstand p der durchlassenden Abschnitte 22 der Erfassungsskala 19 abhängt.
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Der Abstand p der du-chlassenden Abschnitte 22 hat jedoch eine Grenze
uid eine mögliche Dichte der Aufzeichnung hat ebenfalls eine Grenze. EntsprechEnd
wird mit der Erfindung ebenfalls ein System geschaffen, um einen Aufzeichnunjsabstand
zu erhalten, der schmaler als der Abstand p de- durchlassenden Abschnitte 22 ist.
Fig. 8 und 9 zeigen eine derartige Anordnung.
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Das dargestellte System ist so angeordnet, daß ein mittels des fotoelek
rischen Wandlers 21 er-haltener Ortsimpuls als Referbnzimpuls verwendet wird, wenn
der Steuerstrahl durch die durchlassenden Abschnitte
22 der Erfassungsskala
19 geLangt,und daß ein Impulsgenerator 36 mittels eines Differentialschaltkreises
35 betätigt wird, immer wenn der Bezugs impuls erzeugt wird, so daß der Abstand
p einen Impuls in Schwingungen versetzt, der geringer als der Abstand p des Ortsbezugsimpulses
ist, wodurch de Impulsabstand p' als Aufzeichnungsabstand verwendet wird. Der Aufzeichnungsabstand
p wird so vorher eingestellt, daß er über einem Integralvielfachen von p' liegt.
Der Impulsgenerator 36 dient zum erneuten einleiten seines Betriebs, immer wenn
der Bezugsimpuls erzeugt wird. Der Impulsgenerator 36 bewirkt ein Takten der Erzeugung
des Bezugsimpulses, um immer mit einem Takten der Erzeugung des Aufzeichnungsinpulszs
übereinzust.immen.
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Insbesondere ist dieses System so ausgelegt, daß bis zu einem gewissen
Grad die ADstandstoleranz der durchlassenden Abschnitte 22 der Ortserfassungsskala
19 hingenommen werden kann und Jerwendet den von dem durchlassenden Abschnitt 22
erhaltenen Bezugs impuls als Auslöser für den Aufzeichnun3simpuls von dem Diferentialschaltkreis
35 und dem Impulsgenerator 36. Verglichen mit der Schaffung des Aufzeichnungsabstandes,
der lediglich mittels eines Taktimpulses erzeugt wird, besteht bei dem in Fig. 8
und 9 dargestellten System der Vorteil darin, daß das Takten der Erzeugung des Impulses
jedesmal bei der Erzeugung des Bezugs impulses durch den durchlassenden Abschnitt
22 berichtigt werden kann.
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Auf diese Weise ist der Impuls, wenn er erzeugt wird, in der Lage,
einen feinen Aufzeichnungsabstand zu erhalten, auch wenn der Abstand des durchlassenden
Abschnitts 22 der Skala 19 ungenau ist.
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Wie oben beschrieben ist das erfindungsgemäße Laserbelichtungssystem
dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl mittels des Steu(rstrlhls erfaßt wird,
der nicht
durch den Ultrashalichtmodulator geht, der zum Ein-und
Ausschalten 1es Laserstrahls geeignet ist, um die Stellung des Laserstrahls mittels
des stabilen Ausgangs bei einem festen Signalniveau zu erfassen, das nicht durch
das Ein- und Ausschalten des Ultraschallichtmodulators beeinflußt wird. Das vorliegende
System schafft ein korrektes Rückkopplungssystem, um die gewünschte Aufzeiclnung
zu erreichen, auch wenn die Drehgeschwindigkeit tind die Oberflächengenauigkeit
des polygonalen Drehspiegels und die Leistung der f0 Linse nicht ausreichend sind.
Hierdurch wird die Verwendung einer teueren f0 Linse vermieden. Die Anordnung der
Strahlspreizer in dem optischen Weg des Laserstrahls und dem optischen St<uerstrahlumgehungsweg
ermöglicht, daß die Durchmesser des Aufzeichnungsstrahls und des Steuerstrahls unabhängig
voneinander eingestellt werden.
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Insbesondere kann somit der Durchmesser des Steuerstrahls der Ortsbestimmungsskala
entsprechen, um eine Ortsbestimmung mit einer besseren Toleranz zu schaffen.
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Fig. 10 ist eine verjrößerte Ansicht der geraden Linienaufzeichnung
mittels des Laserstrahls B in der oben genannten Weise. Jetzt soll das System des
Laserstrahls B als D3 eingestellt werden, und angenommen weiden, daß die Mittellinie
j.n x-Richtung festgelegt ist, wobei die Breite der mittels Verwendung des Aufzeichnungsabstandes
p aufzuzeichnenden Linie durch folgenden Formel ausgedrückt wird.
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41 = D3 #2 = 2p + D3 s3 = 4p + D3 4n = 2(n-1) + D3 (1)
Dann
ergibt sich die var£abl Breite ÄW der Linienbreite aus folgender Gleichung: ßW =
Wn - (Wn-1) = 2p (2) Diese Gleichung zeigt, daß d-e Linienbreite nicht durch einen
Abstand verändert verdtn kann, der geringer als 2p ist.
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Häufig ist es jedoch bei der fotosensitiven Beschichtung der Oberfläche
von beispielslveise einer Druckplatte erforderlich, das Muster aus.:ubilden, und
nach der Entwicklung zu ätzen. Es ist daher notwendig, die Linienbreite des ursprünglichen
Musters unter Berücksichtigung der Wirkung der zu großen odr zu kleinen Linienbreite
und der Unregelmäßigkeiten der Seitenkante im Ätzverfahren zu bestimmen. Obwohl
die gewöhnliche fotoautomatische Zeichenmaschiene in der Lage ist, die Linienbreite
einzustellen, ist das Lasermuster (Belichtungsvorrichtung) nicht in der Lage eine
derartige Linienbreite einzustellen.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung liefert ein Laserbelichtungssystem,
um ol)timal die Zeichenlinienbreite zu bestimmen, um die rerschiedensten kleinen
Muster sogar unter Verwendung des Laserzeichners aufzuzeichnen. Das Laserbelichtungssystem
ist dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlspreizer, der in dem optischem System
für den Laserstrahl angeordnet ist, aus einem optischem System veränderbarer Leistung,
einschließlich einer Linse mit veränderbarer Brennweite besteht, und daß der Durchmesser
des Laserstrahls durch Ändern der Brennweite verändert wird.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 11 soll nun erläutert werden, warum der
Durchmesser W3 des Aufzeichnungsstrahls durch
die Umwandlung von
dem Strahlspreizer zur Linse mit veränderbarer Brennweite und somit die Zeichnungslinienbreite
geändert wird. Fig. 11 ist die Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Laserbelichtungssystems
gemäß der Erfindung, wobei nur die Laserstrahlquelle 11, eine feste Linse 141, der
Strahlspreizer 13 mit einer Linse 142 veränderbarer Brennweite, die f0 Linse 15
und die Filmfolie 17 dargestellt ist. Wenn der Durchmesser D des von der Laserstrahlquelle
11 ausgesendeten Laserstrahls, der Durchmesser D2 des von dem Strahlspreizer 3 ausgesendeten
Laserstrahls und der Durchmesser D3 des letzen auf die Filmfolie 17 gelangenden
laserstrahls durch den Durchmesser l/e2 des Gauß'schen Strahls ausgedrückt werden,
ergibt sich folgende Gleichung aus der Brechungstherorie, D3 = 1,272 f3/D .....
(3) wobei 3 die We]lenlnge des Laserstrahls und f3 die Brennweite der fB Linse ist.
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Wenn die Brennwcite ler festen Linse des Strahlspreizers 13 und die
Brenr.weitz der Linse 142 mit veränd(rbarer Brennweite durch fl and f2 ausgedrückt
werden, kann der oben erwähnte Durchmesser des Laserstrahls wie folgt geschrieben
werden: D2 = (f2/fl)D1, und dann D3 =1,27# . f3.fl/f2.D1 (4).
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Es ist verständlich, daß der Aufzeichnungspunkidurchmesser durch andern
der Brennweite der Linse 142 mit veränderbarer Brennweite des Strahlspreizers 1J
ge-
ändert werden kann.
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Durch eine Änderung von D3 kctnn die Zeichnungslinienbreite Wn geändert
werden, wrne man dies aus Gleichung 3 erkennt. Es ist jedoch nicht erforderlich,
daß die veränderbare Breite D3 geringer als 2p ist. Anders ausgedrückt ergibt sich
folgende Gleichung D3 # 2P..... (5) Hierfür können die Beispiele wie folgt gegeben
werden: p # D1 fl 2 D2 f3 D3 (tim) (nm) (mm) (mm) (ihm) (mm) (mm) (Am) 25,4 488
0,7 18,4 1 0- 4,2- 687 101-2'0 10,6 40 womit sich unter Bezugnahme juf obiges ßD3
= 101-40(µm) = 61m -> 2p ergibt, so daß dies die Bedingungen der Gleichung 5
erfüllt, um ein Aufzeichnen aller Linienbreiten zu ermöglichen.
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Fig. 12 zeigt eine Form der linse mit veränderbarer Brennweite mit
einer Brennweite von 110 bis 280 mm.
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Die Linse mit veränderbarer Brennweite besteht aus zwei Gruppen bewegbarer
Linsengruppen L1, L2, als vordere und hintere Linsen. Fig. 12A, 12B und 12C zeigen.
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die Linse mit veränderbarer Brennweite mit der kürzesten, der mittleren
und der längsten Brennweite, z. B. 110mm, 195mm bzw. 290mm.
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Die Erfindung ist nicht auf eine Linse mit veränderbarer Brennweite,
wie dargestellt, begrenzt, sondern ist ebenfalls auf andere Linsen mit veränderbarern
Brennweiten,
die untfrschiedlich angeordnet sind, anwendbar.
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Obwohl der sich von der Abtaststellungerfassungseinrichtung für die
Verwendung mit dem Steuerstrahl der Laserbelichtungsuorrichtung ergebende Vorteil
darin liegt, daß die Stellung des Laserstrahls genau durch die Stellung des Steuerstrahls
erfaßt wird, spielt es keine Rolle, ob eine derartige Abtasteinrichtung durch den
Steuerstrahl bei der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen ist.
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Wie im einzelnen obeii ausgeführt, ist das Laserbel.ichtungssystem
gemäß der Erfindung so ausgelegt, daß die Strahlspreizer so auigebildet sind, daß
sie den Durchmesser des Laserstrahls mittels des optischen Systems.
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mit der Linse veränd.>rbarer Brennweite spreizen, um dadurch den
Durchmesier des Laserstrahls zu verändern.
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Aus diesem Grund kann die Aufzeichnungslinienbreite nach Wunsch eingestel.lt
werden, um kleinere Aufzeichnungen zu erzeugen. [nsbesondere kann, wenn das Muster
zum Ätzen auf der Dru(kplatte beschrieben wird, eine kleine Linienbreite unter Berücksichtigung
einer zu großen oder zu kleinen Linienbreite im Ätzverfahren geschaffen werden,
die sich aus der Erfahrung ergibt, um so das Muster mit hoher Reproduzierbarkeit
und Genauigkeit zu schaffen.