JP2583920B2 - 光走査装置 - Google Patents

光走査装置

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JP2583920B2 JP62287912A JP28791287A JP2583920B2 JP 2583920 B2 JP2583920 B2 JP 2583920B2 JP 62287912 A JP62287912 A JP 62287912A JP 28791287 A JP28791287 A JP 28791287A JP 2583920 B2 JP2583920 B2 JP 2583920B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、画像情報に応じて変調されたビームを用
い、光を一方向に走査して記録、あるいは読取を行う光
走査装置に関するものである。
従来の技術 従来、光を一方向に走査し、記録、あるいは読取りを
行う装置として、第7図に示す構成が知られている。以
下、上記従来例の光走査装置について第8図を参照しな
がら説明する。
第8図に示すようにレーザ101からのレーザビームを
変調器102で画像信号に応じて変調し、この変調したビ
ームをビームエキスパンダー103で拡大し、続いて複数
の反射ミラー104を利用して複数のビームエキスパンダ
ー103により拡大する。この拡大したビームを回転する
ポリゴンミラー(多面体ミラー)等の偏向器105により
偏向し、この偏向したレーザビームをf・θレンズから
なる等速度走査レンズ106により、反射ミラー107を利用
して記録、あるいは読取媒体等の被走査面108上に集光
し、走査しながら記録、あるいは読取を行っていた。
従来の他の光走査装置として、実開昭57−93907号公
報及びSPIE Vol.498P135−139に記載されている構成が
知られている。以下、この従来例について第9図を参照
しながら説明する。
第9図に示すようにレーザ201からのレーザビーム202
が集光レンズ203により光変調器204の変調中心に結像さ
れる。変調後、再びレーザビーム202はコリメートレン
ズ205により平行光に直され、絞り206を介してx軸音響
光学偏向器207およびy軸音響光学偏向器208でx・y軸
方向に偏向される。偏向器207,208を通過後、リレーレ
ンズ209でレーザビーム202の光路とビーム形状が成形さ
れ、さらに対物レンズ210でテーブル211上の被走査面に
ビームスポットを結像し、微小範囲を高速高精度の偏向
を行う。そして、レーザビーム202はx軸方向に微小偏
向され、y軸移動用モータ214とx軸移動用モータ215の
作動よりy軸移動用テーブル212とx軸移動用テーブル2
13を作動させ、広範囲の面積を完全にレーザビーム202
が偏向する。このとき、レーザ測長器216はy軸移動用
テーブル212に装着された測長用ミラー217に測定用レー
ザ光218,219を照射し、移動時の移動台の位置を精密に
測定し、目標値との誤差および送り速度ムラ量をコント
ローラ220に送り、音響光学偏向器207,208で誤差量を補
正し、高速高精度偏光を達成している。また、所望のパ
ターンデータは計算機211に格納され、コントローラ220
を通して偏向位置に同期し、光変調器204を動作し、所
望のレジスト潜像、静電潜像および加工像を得る。
発明が解決しようとする問題点 しかし、上記従来の第8図に示す光走査装置では、大
画面の記録、あるいは読取を微小なスポットで行う場
合、入射ビーム径が大きくなるため、偏向器105及び等
速度走査レンズ106が大きくなってしまう。また、等速
度走査レンズ106から発生する収差による影響より、走
査域での中央と端でスポットむらが生ずるという問題が
あった。
一方、上記従来の第9図に示す走査装置では、偏向器
207,208から偏向される角度が小さく、対物レンズ210に
より集光するスポットには、走査域においてスポットむ
らがほとんど生じないという利点がある。しかし、走査
幅が小さいため、描画部のテーブル211を走査方向や副
走査方向に移動し、大面積を描画するが、このテーブル
211の重量が大きいので、移動速度が遅くなり、したが
って、描画速度が遅くなるという問題があった。
本発明は、以上のような従来技術の問題を解決するも
ので、走査方向にスポットむらが生じないようにして高
解像な描画、あるいは読取を行うことができ、また、描
画、あるいは読取速度を速くすることができるようにし
た光走査装置を提供することを目的とするものである。
問題点を解決するための手段 そして上記問題点を解決するために本発明は、光源
と、前記光源からの光ビームをコリメートするコリメー
ト光学系と、前記コリメート光学系でコリメートされた
光ビームを主走査方向に偏向し主走査を行なう偏向光学
系と、前記偏向光学系で偏向される光ビームを前記主走
査方向と直交する副走査方向に伝搬させる反射光学系
と、前記反射光学系で前記副走査方向に伝搬された光ビ
ームを原稿面上に結像する結像光学系とを有し、前記結
像光学系を光軸方向に移動することにより前記主走査方
向と直交した方向の副走査を行なう光走査装置であっ
て、前記偏向光学系の偏向周波数がスイープ自在であ
り、前記偏向光学系と前記反射光学系の間に主走査方向
にパワーを有する光学系を有する光走査装置である。
作用 上記技術的手段による作用は次のようになる。
すなわち、偏向器により偏向されたレーザビームを光
軸方向に移動する結像レンズにより走査することによ
り、副走査方向に送りを伴った描画、あるいは読取を行
うことができ、軽量のレンズを移動するので、移動スピ
ードを速くすることができる。また、結像レンズを用い
ているので、瞳位置の移動による軸外収差の変化はほと
んど見られなくなり、したがって、結像レンズの移動に
伴うスポット形状の変化はほとんど見られない。
実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。
まず、本発明の第1の実施例について説明する。第1
図ないし第6図は本発明の第1の実施例における光走査
装置を示し、第1図は斜視図、第2図(a)は断面図、
第2図(b)は第2図(a)の右側面図、第2図(c)
は第2図(a)の一部破断底面図、第3図は結像レンズ
と反射ミラーの移動装置の斜視図、第4図(a)、第5
図(a)はそれぞれ偏向器とシリンドリカルレンズの組
み合わせ例の説明図、第4図(b)、第5図(b)はそ
れぞれ偏向器に入力する周波数の例の説明図、第6図は
結像レンズ、反射ミラーと移動テーブルの動作説明図で
ある。
第1図および第2図において、1はレーザ、2はレー
ザ1からのレーザビームを集光する集光レンズ、3は集
光レンズ2により集光されたレーザビームを画像情報に
応じて変調する変調器、4は変調器3から射出したレー
ザビームをある大きさの平行ビームにするコリメートレ
ンズ、5はコリメートレンズ4から射出した平行ビーム
を反射する反射ミラー、6は反射ミラー5により反射さ
れた平行ビームを偏向する偏向器、7は偏向器6より射
出され、偏向方向に発散、あるいは収束したレーザビー
ムを平行に直すシリンドリカルレンズ、8はシリンドリ
カルレンズ7より射出した平行ビームをある大きさの平
行ビームにするケプラー型のリレーレンズ、9はリレー
レンズ8より射出した平行ビームを反射する反射ミラ
ー、10は光軸方向に移動し、上記のように偏向された平
行ビームを原稿面12に集光し、走査させるための結像レ
ンズ、11は光軸方向に移動し、結像レンズ10により集光
するレーザビームを移動テーブル16(第6図参照)上の
原稿面12に反射するための反射ミラーである。
上記結像レンズ10と反射ミラー11は第3図に示すよう
に移動子14に支持され、移動子14は空気軸受または磁気
により移動軸15上に安定した浮上状態に支持されてい
る。そして、移動子14および結像レンズ10、反射ミラー
11は移動軸15に内蔵されているリニアモーターにより移
動軸15の軸方向に沿って速やかに移動されるようになっ
ている。移動テーブル16は第6図に示すように結像レン
ズ10および反射ミラー11の移動方向に対して直角方向に
移動可能となっている。
次に上記第1の実施例の動作について説明する。
レーザ1から発射したレーザビームを変調器3内部に
導いてビームウエストを作成し、レーザビームの変調速
度を上げるため、集光レンズ2によりレーザビームを集
光し、このビームウエスト位置に変調器3を設置し、レ
ーザビームの変調を行う。変調器3から再び射出された
レーザビームはコリメートレンズ4によりある大きさの
平行ビームとなり、射出される。この平行ビームは反射
ミラー5により反射され、偏向器6により偏向され、発
散および収束が行われ、偏向器6から射出され、この射
出ビームはシリンドリカルレンズ7により平行ビームと
なる。このとき、第4図(b)に示すように偏向器6に
入力する周波数fが高い方から低い方にスイープする場
合には、第4図(a)に示すように偏向器6より射出す
るビームは発散状態となり、正のパワーを持つシリンド
リカルレンズ7により平行ビームに補正する。また、第
5図(b)に示すように周波数fが低い方から高い方へ
スイープする場合には、第5図(a)に示すように偏向
器6より射出するビームは収束状態となり、負のパワー
を持つシリンドリカルレンズ7により平行ビームに補正
する。そして、シリンドリカルレンズ7より射出された
平行ビームはリレーレンズ8を通過してある大きさの平
行ビームとなり、反射ミラー9により反射する。この平
行ビームは結像レンズ10により反射ミラー11を利用して
原稿面12に集光し、走査され、記録、あるいは読取が行
われる。このとき、結像レンズ10および反射ミラー11は
光軸方向、すなわち副走査方向に送られる。これら結像
レンズ10と反射ミラー11は上記のように移動子14と共
に、移動軸15の軸方向に沿ってリニアモーターにより速
やかに移動させる。この記録、あるいは読取動作の詳細
について第6図を参照しながら説明すると、結像レンズ
10および反射ミラー11がその光軸方向、すなわち副走査
方向に移動しながら記録、あるいは読取を行い、送り方
向の端に結像レンズおよび反射ミラー11が到達したと
き、移動テーブル16を結像レンズ10の走査幅に等しいピ
ッチ分、結像レンズ10等の移動方向と直角方向に移動さ
せ、結像レンズ10および反射ミラー11を上記とは逆方向
に移動させ、記録、あるいは読取を行い、以下、上記動
作を繰り返して行う。
上記実施例によれば、結像レンズ10と反射ミラー11を
光軸方向に移動しながら記録、あるいは読取を行うの
で、原稿面12のテーブル16を副走査方向に送る必要がな
く、また、結像レンズ10と反射ミラー11はテーブル16に
比べてきわめて軽量であり、移動スピードを速くするこ
とができる。また、変調器3に入射するレーザビームが
変調器3内部でビームウエストを形成するようにしてい
るので、変調速度も速くすることができる。したがっ
て、記録、あるいは読取スピードを速くすることがで
き、また、大画面の走査を行うことができる。また、結
像レンズ10を正のパワーを持つレンズ群だけとすると、
瞳位置の移動による軸外収差の変化は見られなくなり、
したがって、結像レンズ10の移動に伴うスポット形状の
変化はほとんど見られなくなり、高解像な描画、あるい
は読取を行うことができる。
次に本発明の第2の実施例について説明する。第7図
(a)〜(c)は本発明の第2の実施例を示し、第7図
(a)は断面図、第7図(b)は第7図(a)の右側面
図、第7図(c)は第7図(a)の一部破断底面図であ
る。
本実施例においては、上記第1の実施例と同一部材に
ついては同一符号を付してその説明を省略し、主として
相違点について説明する。
第7図(a)〜(c)に示すように集光レンズ2と変
調器3の間にビームスプリッター17が設けられ、変調器
3にマルチチャンネルのものが用いられている。
次に上記第2の実施例の動作について説明する。
ビームスプリッター17は集光レンズ2により集光した
レーザビームを2つに分け、マルチチャンネルの変調器
3にそれぞれ入射する。このため、結像レンズ10により
集光するスポットは2つになり、また、コリメートレン
ズ4の焦点距離を変化させることにより、2つのスポッ
トを隣接させて走査することができ、走査時間を約半分
に短縮することができる。このとき、ビームスプリッタ
ー17が更に多くの複数のビームに分割し、変調器3のチ
ャンネル数を分割数に等しくした場合には、更に走査時
間を短縮することができる。
発明の効果 以上述べたように本発明によれば、偏向器により偏向
されたレーザビームを光軸方向に移動する結像レンズに
より走査することにより、副走査方向に送りを伴った描
画、あるいは読取を行うことができ、軽量のレンズを移
動するので、移動スピードを速くすることができる。し
たがって、走査速度が速く、大画面の走査が可能とな
る。また、結像レンズを用いるので、瞳位置の移動によ
る軸外収差の変化はほとんど見られなくなり、したがっ
て、結像レンズの移動に伴うスポット形状の変化はほと
んど見られない。したがって、高解像な描画、あるいは
読取を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第6図は本発明の第1の実施例における光
走査装置を示し、第1図は斜視図、第2図(a)は断面
図、第2図(b)は第2図(a)の右側面図、第2図
(c)は第2図(a)の一部破断底面図、第3図は結像
レンズと反射ミラーの移動装置の斜視図、第4図
(a)、第5図(a)はそれぞれ偏向器とシリンドリカ
ルレンズの組み合わせ例の説明図、第4図(b)、第5
図(b)はそれぞれ偏向器に入力する周波数の例の説明
図、第6図は結像レンズ、反射ミラーと移動テーブルの
動作説明図、第7図(a)〜(c)は本発明の第2の実
施例を示し、第7図(a)は断面図、第7図(b)は第
7図(a)の右側面図、第7図(c)は第7図(a)の
一部破断底面図、第8図および第9図はそれぞれ従来の
光走査装置の説明図である。 1…レーザ、2…集光レンズ、3…変調器、4…コリメ
ートレンズ、5、9、11…反射ミラー、6…偏向器、7
…シリンドリカルレンズ、8…リレーレンズ、10…結像
レンズ、12…原稿面、13…射出瞳、14…移動子、15…移
動軸、16…移動テーブル、17…ビームスプリッター。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 健夫 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番 1号 松下技研株式会社内 (72)発明者 河田 耕一 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番 1号 松下技研株式会社内 (72)発明者 深沢 秀治 東京都目黒区下目黒2丁目3番8号 松 下電送株式会社内 (72)発明者 竹之内 博幸 東京都目黒区下目黒2丁目3番8号 松 下電送株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−118881(JP,A) 特開 昭60−221721(JP,A) 特開 昭62−127818(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源と、前記光源からの光ビームをコリメ
    ートするコリメート光学系と、前記コリメート光学系で
    コリメートされた光ビームを主走査方向に偏向し主走査
    を行なう偏向光学系と、前記偏向光学系で偏向される光
    ビームを前記主走査方向と直交する副走査方向に伝搬さ
    せる反射光学系と、前記反射光学系で前記副走査方向に
    伝搬された光ビームを原稿面上に結像する結像光学系と
    を有し、前記結像光学系を光軸方向に移動することによ
    り前記主走査方向と直交した方向の副走査を行なう光走
    査装置であって、前記偏向光学系の偏向周波数がスイー
    プ自在であり、前記偏向光学系と前記反射光学系の間に
    主走査方向にパワーを有する光学系を有する光走査装
    置。
  2. 【請求項2】さらに、光源と偏向光学系の間に、前記光
    源からの光ビームを集光する集光光学系と、前記集光光
    学系で集光された光ビームを変調する変調器とを有し、
    主走査方向にパワーを有する光学系と反射光学系との間
    に、リレー光学系を有する特許請求の範囲第1項記載の
    光走査装置。
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