JP2761744B2 - 走査式描画装置のポリゴンミラー分割面倒れに基づく走査ビーム補正装置 - Google Patents

走査式描画装置のポリゴンミラー分割面倒れに基づく走査ビーム補正装置

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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、レーザー光源から出射されたレーザービー
ムを回転するポリゴンミラーに導き、このポリゴンミラ
ーの各分割面での反射方向を偏向させることにより、被
露光面を走査して描画を行うレーザーフォトプロッタ等
の走査式描画装置に関し、さらに詳しくはこの種の走査
式描画装置のポリゴンミラー分割面倒れに基づく走査ビ
ーム補正装置の改良に関する。
（従来の技術） 従来から、走査式描画装置としては、たとえば、レー
ザー光源から出射されたレーザービームを回転するポリ
ゴンミラーに導き、このポリゴンミラーの各分割面での
レーザービームの反射方向を偏向させることにより、被
露光面を走査して描画を行うレーザーフォトプロッタが
知られている。この種のレーザーフォトプロッタでは、
微細パターンの描画を行うことが要求されているが、第
４図、第５図に示すようにポリゴンミラー１の各分割面
２が基準面３に対して直角でないと（以下、基準面に対
する直角からの傾き角を倒れ角θという）、第６図に示
すように倒れ角θがない場合（倒れ角θ＝０゜）のレー
ザービームP1、P2の反射方向が２倍の倒れ角２θだけ正
規の反射方向からずれて、被露光面４において走査ビー
ムとしての反射レーザービームP1′、P2′のスポットが
正規のスポット位置から主走査方向Ａにずれると共に副
走査方向Ｂにずれ、ポリゴンミラー１の各分割面２毎の
倒れ角θのばらつきに起因して、微細パターンを精密に
描画することができないという不都合を生じる。
そこで、従来は、ポリゴンミラー１の各分割面３の倒
れ角θが極力０゜に近くなるように機械的加工してお
り、機械的加工をもってしても対処できない各分割面２
毎の倒れ角θに基づく反射方向の変動を、電気的に光変
調器としてのAO変調器を制御してそのAO変調器から出射
されるレーザービームの出射方向を偏向することにより
補正して、ポリゴンミラー１の各分割面２毎の倒れ角θ
に基づき走査レーザービームP1、P2が走査方向に変動し
ないようにしている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、ポリゴンミラー１の各分割面２の倒れ
角θは各分割面２内においてもばらついており、分割面
２毎の補正のみをもってしては、微細なパターンの描画
を行うのに支障がある。
そこで、本発明は、ポリゴンミラーの各分割面の面内
での倒れ角にばらつきがある場合であっても、電気的に
各分割面内におけるビームの反射方向を制御することの
できる走査式描画装置のポリゴンミラーの分割面倒れに
基づく走査ビーム補正装置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） 本発明に係わる走査式描画装置のポリゴンミラーの分
割面倒れに基づく走査ビーム補正装置の特徴は、 光源とポリゴンミラーとの間のビーム光路に光偏向器
が設けられ、ポリゴンミラーの一走査に関係する各分割
面が小分割され、一走査中に各分割面内のいずれの小分
割面にビームが照射されているか否かを検出して走査情
報を生成する検出手段が設けられ、小分割面毎の倒れ角
に応じてビームの反射方向を補正するための補正データ
を記憶するメモリーが設けられ、小分割面毎の倒れ角に
応じてビームの反射方向が補正されるように走査情報に
基づき補正データをメモリーから呼び出して光偏向器を
制御する制御回路が設けられ、検出手段の走査情報は描
画用メモリーからの露光情報の読み出しに兼用されてい
るところにある。
（作用） 本発明に係わる走査式描画装置のポリゴンミラー分割
面倒れに基づく走査ビーム補正装置によれば、制御回路
により各分割面毎にその各小分割面毎の倒れ角に応じて
ビームの出射方向が光偏向器により偏向されるので、ポ
リゴンミラーの各小分割面毎にビーム反射方向が正規の
反射方向に補正される。
（実施例） 以下に、本発明に係わる走査式描画装置のポリゴンミ
ラー分割面倒れに基づく走査ビーム補正装置をレーザー
フォトプロッタに適用した実施例を図面を参照しつつ説
明する。
第２図はそのレーザーフォトプロッタの概略構成を示
す図であって、10は本体部、11、12はその脚部、13はＸ
テーブル、14はＹテーブルである。Ｘテーブル13は矢印
Ｘ方向にスライドされ、Ｙテーブル14は矢印Ｙ方向にス
ライドされ、Ｙテーブル14には描画板部15が設けられて
いる。Ｘテーブル13、Ｙテーブル14はレーザー測長器に
よって位置出しされるもので、本体部10の光学ヘッド部
16には測長用レーザー光源17が設けられ、Ｙテーブル14
にはＸ軸用反射ミラー18とＹ軸用反射ミラー19とが設け
られ、測長用レーザー光源17から出射された測長用レー
ザービームは２分割されて各反射ミラー18、19に導か
れ、その各反射ミラー18、19により反射された測長用レ
ーザービームを受光することによりＸテーブル13、Ｙテ
ーブル14の位置出しが行われるものとなっている。
光学ヘッド部16は、レーザー光源20を有する。このレ
ーザー光源20から出射されたレーザービーム光はシャッ
タ21を通過してハーフミラー22に導かれる。このハーフ
ミラー22は反射光量が略５％に設定されている。レーザ
ービーム光はこのハーフミラー22によって分割され、一
部はビームベンダー23に向けて反射されてモニター光L0
として用いられ、大部分はそのハーフミラー22を透過し
て二分の一波長板24に導かれて後述する走査ビームとな
る。
二分の一波長板24は後述する光変調器としてのAO変調
器（音響光学素子を用いた超音波光学変調器）に対して
レーザー光がＳ偏光として入射しかつ後述する偏光合成
器に対してＰ偏光として入射するように偏光方向を90゜
回転させる機能を有する。その二分の一波長板24を通過
したレーザー光はビームスプリッタ25に導かれ、そのレ
ーザー光の半分はそのビームスプリッタ25により反射さ
れて描画用光L1としてビームベンダー26を介してレンズ
27に導かれ、そのレーザー光の残りの半分はそのビーム
スプリッタ25を透過して描画用光L2としてレンズ28に導
かれる。ここで２本の描画用光L1、L2を用いることにし
たのは描画スピードの向上を図るためである。
描画用光L1、L2はそのレンズ27、28によりAO変調器2
9、30が設けられている箇所に集光される。AO変調器2
9、30は図示を略すトランスジューサーにより制御され
る。このAO変調器29、30は被露光面４上でのドット形成
の際のスポットのオン・オフに用いられ、描画用光L1、
L2はそのAO変調器29、30により透過光と回折光とに分割
されて、そのAO変調器29、30から出射され、一次の回折
光が描画に用いられる。そのトランスジューサはドット
単位の露光情報に基づき駆動されるが、露光情報は走査
線の１ライン毎に対応して図示を略す描画用メモリーに
記憶されているので、各トランスジューサは１ライン毎
にずれた露光情報に基づき駆動される。
各回折光はそれぞれレンズ31、32に導かれて、平行光
束とされる。レンズ31により平行光束とされた一次の回
折光はプリズムからなる光軸微調部33、34により所定の
微小角度偏向されて、レンズ系35に導かれる。レンズ32
により平行光束とされた一次の回折光は光軸微調部36、
ビームベンダー37、光軸微調部38、ビームベンダー39を
介してレンズ系35に入射される。ここで、光軸微調部3
3、34、36、38は被露光面での走査ビームのスポットを
微小量分離すると共に、各スポットの収束性能を高く保
つ作用を果たす。
レンズ系35を通過した描画用光L1、L2はポリゴンミラ
ー１の分割面倒れに基づき反射方向が正規の反射方向か
らずれるのを補正するための補正用AO変調器40に導かれ
るが、その補正用AO変調器40の制御の詳細については後
述することにし、先にその補正用AO変調器40から出射さ
れた描画用光L1、L2のビーム光路について説明する。
補正用AO変調器40から出射された描画用光L1、L2は、
リレーレンズ系41、レンズ系42を介して光量調整用のバ
リアブルフィルター43に導かれ、このバリアブルフィル
ター43を透過してビームベンダー44により光路を偏向さ
れて偏光合成器45に導かれる。この偏光合成器45はモニ
ター光L0の光路と描画用光L1、L2の光路とを合成する機
能を有するもので、モニター光L0は光軸微調部46、47、
ビームベンダー48、49を経由して偏光合成器45に導かれ
るものである。モニター光L0は偏光合成器45に対してＳ
偏光として入射するのでその偏光合成器45により二分の
一波長板50に向けて反射され、描画用光L1、L2は偏光合
成器45に対してＰ偏光として入射するためその偏光合成
器45を透過して二分の一波長板50に導かれる。なお、レ
ンズ系35、42はビームエキスパンダーを構成するもの
で、そのレンズ系35に入射前の描画用光L1、L2の直径を
レンズ系42から出射されるときに1.67倍に拡大する機能
を有する。
描画用光L1、L2とモニター光L0とは、二分の一波長板
50によりそれぞれ偏光方向が90゜回転され、レンズ系5
1、ビームベンダー52を介してレンズ系53に導かれる。
そして、このレンズ系53を通過した描画用光L1、L2とモ
ニター光L0とは、ビームベンダー54、55、56を介してポ
リゴンミラー１に向けて偏向され、このポリゴンミラー
１の分割面２によって描画板部15の被露光面４に向けて
反射される。なお、レンズ系51とレンズ系53とは、その
レンズ系51に入射する描画用光L1、L2としてのレーザー
ビームP1、P2の光束径とモニター光L0の光束径とを略21
倍に拡大するビームエキスパンダーとして機能する。こ
れは、被露光面４上でのビームウエストを小さく絞るこ
とによりスポット径を極力収束させるためである。ま
た、リレーレンズ系41は、補正用AO変調器40とポリゴン
ミラー１の分割面２とを共役とする役割を果たす。これ
は、ポリゴンミラー１の各分割面２の倒れ角θに基づく
反射方向のずれを補正するために補正用AO変調器40によ
り回折光の出射方向を偏向することにすると、ポリゴン
ミラー１の分割面２における反射箇所が出射方向変更前
の反射箇所からずれるので、これを防止するためであ
る。
補正用AO変調器40は第１図に示す制御回路57によって
制御されるもので、その第１図において、58はポリゴン
ミラー１の一回転を検出するための回転位置検出センサ
ー、59はポリゴンミラー１の各分割面２の分割面位置検
出を行うための分割面位置検出センサーで、回転位置検
出センサー58は回転スリット板60と発光・受光部61とか
らなり、回転スリット板60には１個のスリット62が形成
されている。分割面位置検出センサー59は回転スリット
板63と発光・受光部64とからなり、回転スリット板63に
は各分割面２に対応するスリット65が形成されている。
ここでは、このスリット65の個数はポリゴンミラー１の
分割面２の個数が８個であるので８個である。
回転スリット板60、63はポリゴンミラー１と一体に回
転するもので、発光・受光部61はポリゴンミラー１の一
回転毎に１個のパルスを出力し、発光・受光部64はポリ
ゴンミラー１の８分の１回転毎に１個のパルスを出力す
る。その発光・受光部61のパルスはカウンタ65のクリア
端子CLに入力され、その発光・受光部64のパルスはカウ
ンタ65のアップ端子UPとカウンタ66のクリア端子CLとに
入力される。
カウンタ65、66は後述するメモリー67のアドレスを指
定する機能を有するもので、カウンタ65は発光・受光部
61のパルスが入力されることによりそのカウント内容が
クリアされ、発光・受光部64のパルスが入力されるたび
にカウントアップして、ポリゴンミラー１の回転位置情
報メモリー67に向かって出力する。カウンタ66のアップ
端子UPにはパラレルシリアル変調器68を介してモニター
部69からの走査アドレス情報が入力される。この走査ア
ドレス情報は、モニター光L0に基づき生成されるもの
で、モニター光L0はポリゴンミラー１の分割面２により
反射された後、ｆθレンズ70を介してビームスプリッタ
71に導かれ、このビームスプリッタ71により反射され
て、モニター部69に導かれる。このモニター部69は走査
方向に長く延びるスケール72と受光ファイバー系73とか
ら大略構成され、スケール72には縞状のパターンが形成
されている。モニター部69は一走査中に各分割面内のい
ずれの小分割面にビームが照射されているか否かを検出
して走査情報を生成する検出手段としての役割を果た
す。この受光ファイバー系73は、そのモニター光L0の透
過光量の変化に基づき走査速度に比例する周波数のパル
スを出力し、この受光ファイバー系73により得られるパ
ルスが走査アドレス情報として用いられる。なお、モニ
ター部69により得られた走査アドレス情報は、描画用メ
モリーの読み出しにも用いられる。
カウンタ66は発光・発光部64のパルスが入力されるた
びにそのカウント内容がクリアされ、モニター部69の走
査アドレス情報がパルスとして入力されるたびにカウン
トアップする。そのカウンタ65とカウンタ66とのカウン
ト内容により、メモリ67のアドレスが指定される。すな
わち、各分割面２のいずれを用いて走査しているかが指
定されると共にその各分割面２のいずれの面内での反射
であるかが指定される。ここでは、メモリー67には、各
分割面２のうちその反射に用いられる範囲（第５図の符
号Ｆで示す範囲）をそのポリゴンミラー１の回転方向に
10等分に小分割して、各小分割面毎の倒れ角θに基づく
補正データが記憶されている。この補正データはこのレ
ーザーフォトプロッタの製作時に測定により倒れ角θに
基づく反射方向のずれを求めて得るものである。
メモリー67はそのポリゴンミラー１の各分割面２と、
各分割面２内での小分割面とが指定されると、その指定
された小分割面における補正データがスイーパー74によ
り出力され、スイーパー74はその補正データに基づき正
規の出射方向（L1、L2）に対して出射方向を変更する。
したがって、第３図に示すように各分割面２の面倒れに
よる補正を考慮しなかった場合のスポットの正規の位置
から副走査方向へのずれを破線で示し、各分割面２毎の
分割面倒れに基づく補正を考慮した場合のスポットの正
規の位置から副走査方向へのずれが実線で示すようなず
れであるとき、各分割面２の小分割面毎の補正を行なう
ことによって、符号Ｇで示すようにほとんど正規の位置
からのずれがない状態になる。
なお、ポリゴンミラー１による走査ビームは、ｆθレ
ンズ70によって収束され、偏光ビームスプリッター71を
透過し、被露光面４に直径５μｍの２つのスポットを形
成し、その二つのスポットは、主走査方向に対して20μ
ｍ、副走査方向に対して2.5μｍだけ離間して形成さ
れ、被露光面４は２本の走査ビームにより同時に走査さ
れる。
また、第１図において、75は透過光を遮光する遮光板
であり、第２図において、76はLEDとPSDとからなる焦点
検出機構で、被露光面がｆθレンズ70による焦点深度内
にあるか否かを検出するのに用いる。
（効果） 本発明に係わる走査式描画装置のポリゴンミラーの分
割面倒れに基づく走査ビーム補正装置は、以上説明した
ように構成したので、ポリゴンミラーの各分割面の面内
での倒れ角にばらつきがある場合であっても、電気的に
各小分割面毎のビームの反射方向を制御することがで
き、精密に倒れ角に基づく反射方向のずれを補正するこ
とができるという効果を奏する。
本発明によれば、更に、補正データをメモリに記憶さ
せているので、補正データの変動を避けることができる
という効果を奏する。
また、これに加えて、検出手段の走査情報を、補正デ
ータのメモリーから呼び出しと、描画用メモリーからの
露光情報の読み出しとに兼用しているので、分割面内で
の倒れ角のばらつきに基づく反射方向のずれを補正する
ための検出手段を専用に設ける必要がなく、従って、分
割面の倒れ角に基づく反射方向のずれを精密に補正する
構成としたとしても、コストアップを抑制できるという
効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係わる走査式描画装置のポリゴンミラ
ーの分割面倒れに基づく走査ビーム補正装置の要部構成
を示す制御回路図、 第２図は本発明に係わる走査式描画装置としてのレーザ
ーフォトプロッタの概略構成を示す斜視図、 第３図は本発明に係わる走査式描画装置のポリゴンミラ
ーの分割面倒れに基づく走査ビーム補正装置の作用を説
明するためのグラフ、 第４図〜第６図は分割面の面倒れに基づく不具合を説明
するための説明図、 である。 １……ポリゴンミラー、２……分割面 ４……被露光面、20……レーザー光源 40……補正用AO変調器（光変調器） 57……制御回路、67……メモリー θ……倒れ角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥山 隆志 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭 光学工業株式会社内 (72)発明者 吉村 利隆 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭 光学工業株式会社内 (72)発明者 山口 秀孝 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭 光学工業株式会社内 (72)発明者 池田 安 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭 光学工業株式会社内 (72)発明者 野中 純 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭 光学工業株式会社内 (72)発明者 三好 民博 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭 光学工業株式会社内 (72)発明者 柿本 光雄 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭 光学工業株式会社内 (72)発明者 岩間 正俊 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭 光学工業株式会社内 (72)発明者 森田 英行 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭 光学工業株式会社内 (72)発明者 立原 悟 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭 光学工業株式会社内 (72)発明者 森本 玲 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭 光学工業株式会社内 (72)発明者 大脇 明 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭 光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−208522（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光源から出射されたビームを回転するポリ
    ゴンミラーに導き、該ポリゴンミラーの各分割面でのビ
    ームの反射方向を偏向させることにより、被露光面を走
    査して描画を行う走査式描画装置において、 前記光源と前記ポリゴンミラーとの間のビーム光路に光
    偏向器が設けられ、前記ポリゴンミラーの一走査に関係
    する各分割面が小分割され、一走査中に各分割面内のい
    ずれの小分割面にビームが照射されているか否かを検出
    して走査情報を生成する検出手段が設けられ、小分割面
    毎の倒れ角に応じてビームの反射方向を補正するための
    補正データを記憶するメモリーが設けられ、前記小分割
    面毎の倒れ角に応じて前記ビームの反射方向が補正され
    るように前記走査情報に基づき前記補正データを前記メ
    モリーから呼び出して前記光偏向器を制御する制御回路
    が設けられ、前記検出手段の走査情報は前記描画用メモ
    リーからの露光情報の読み出しに兼用されていることを
    特徴とする走査式描画装置のポリゴンミラー分割面倒れ
    に基づく走査ビーム補正装置。
JP63304782A 1988-12-01 1988-12-01 走査式描画装置のポリゴンミラー分割面倒れに基づく走査ビーム補正装置 Expired - Fee Related JP2761744B2 (ja)

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