JP2918065B2 - 光線偏向装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子再現技術の分野に関し、かつパターン
走査器（Vorlagen−Abtastgerｔ）用または記録器（A
ufzeichnungsgerｔ）用の走査装置内の光線偏向装置
に関するものである。この種の走査装置は主として、光
線発生用の光源と、光線用の偏向装置と、光線修正用の
光学的な手段とを有している。

インプットスキャナとも呼ばれるパターン走査器の場
合、走査装置内に発生した光線が点状または線状に被走
査パターン上へ案内され、パターンから反射した、また
はパターンを透過した走査光が、光電子変換器内で画像
信号に変換される。レコーダー、露光器、アウトプット
スキャナなどともに呼ばれる記録器の場合、走査装置内
で得られた情報記録用光線が、画像信号によって強度変
調され、点状または線状に感光記録材料上へ案内され
る。

フラットベッド型の機器の場合、パターンもしくは記
録材料の保持部が、平らな面であり、この面上へ光線が
点状または線状に案内され、この面が走査装置に対して
移動する。内部ドラム型の機器の場合は、パターンまた
は記録材料の保持部が、定置のシェル半部またはトラフ
として構成されている。走査装置は、保持部の長手方向
軸線に対して平行に移動し、光線は、長手方向軸線に対
して直角に半径方向に、パターンまたは記録材料上へ案
内される。

内部ドラム型記録器は、例えば欧州特許第354028号明
細書により公知である。この公知の記録器の場合、光線
偏向装置は、光の伝搬方向に対して横方向に配置された
鏡面として構成されている。この鏡面は、回転軸線を中
心として回転する軸と結合されている。この回転する鏡
面が、光線を点状または線状に記録材料上へ偏向させ
る。

記録器の作動中に、鏡面に汚染物が溜まることがあ
り、高回転数時には、回転軸線に関し非対称の光線偏向
装置の形状によって、空気の乱流が発生することがあ
る。この空気の乱流によって、煩わしい騒音や、鏡面区
域に汚れが生じる。さらに、空気の乱流は、回転軸の軸
受に対し交番圧力を作用させ、これにより鏡面位置の僅
かなずれが生じ、ひいては記録材料上での光線の振れが
生じることがある。さらに、光線偏向装置内での光線の
光路が、空気の乱流によって影響を受けるので、記録材
料上での光線位置の付加的な位置ずれが生じるおそれが
ある。光線位置のこのような誤差によって、記録材料上
の露光にむらが生じ、これにより高価な記録器の場合、
再現品質が損なわれる不都合が生じる。

ドイツ連邦共和国特許第4124229号明細書により、直
角に偏向される光線の入口面と出口面とを有する光線偏
向装置が公知である。この装置は、回転可能に支承され
た支持プリズムと、回転軸線方向に延びる光透過性の偏
向プリズムとから成っている。支持プリズムに隣接する
偏向プリズム面が、回転軸線に対して横方向に延びる反
射面として構成されている。偏向プリズムは支持プリズ
ムと接着され、両プリズムが補完し合って、少なくとも
部分的に、回転軸線に対して対称的なユニットを形成し
ている。ユニットの側方には、ディスク状のカバー部材
が配置されている。これらのカバー部材は、半径方向に
広がってユニットから張り出している。

この光線偏向装置の場合、これらカバー部材によっ
て、空気の乱流、汚れ、回転の不安定が低減されはする
が、空気の乱流に起因する偏向光線の位置誤差は完全に
は回避されない。さらに、カバー部材は、精密に製造さ
れかつユニットに正確にセンタリングされなければなら
ないため、比較的高い出費を要する。

ドイツ連邦共和国特許第4130977号明細書により公知
の別の光線偏向装置は、ボールセグメントとして形成さ
れた透明体と、やはりボールセグメントとして形成され
た支持体とから成っている。この支持体は、反射層にお
いて透明体に接着されている。この透明体は、光線の入
口面と、反射面と、出口面とを有している。透明体と支
持体とにより形成されたユニットは、光線の入口面に対
して直角方向の軸を中心にして回転可能であり、少なく
ともこの軸に対して回転対称的な外輪郭を有している。
ユニットを球形に形成することによって、この光線偏向
装置は、著しい騒音を発生することなしに比較的高回転
数で回転することはできるものの、それでもなお空気の
乱流が発生する。このような乱流はやはり光線の不都合
な位置誤差を招く。

請求項１に記載の本発明の課題は、回転騒音および汚
れのほかに、特に、空気の乱流に起因する偏向光線の不
都合な位置誤差が十分に防止されるように、光線偏向装
置を改良することである。

本発明のそのほかの有利な構成および改良点は、請求
項２以下の各項に記載されている。

以下で、本発明を第１図〜第５図について詳説する。

図面： 第１図は、光線偏向装置の第１実施例の断面図であ
る。

第２図は、光線偏向装置の第２実施例の断面図であ
る。

第３図は、光線偏向装置の第３実施例の断面図であ
る。

第４図は、斜視図である。

第５図は、第３図のII−II線に沿った側断面図であ
る。

第１図は、パターン走査器または記録器のための、詳
細には図示されていない走査装置内に設置された光線偏
向装置の第１実施例の断面図である。この光線偏向装置
は、主として透明の偏向プリズム１と、支持プリズム２
とから成っている。支持プリズム２は、偏向プリズム１
を補完して、光軸３に関して回転対称的な、主として立
方体形状または直方体形状のコンパクトなユニット（1,
2）を形成する。偏向プリズム１と支持プリズム２との
対向面は、例えば互いに接着結合されている。

支持プリズム２に接する、偏向プリズム面１の面は、
光軸３に対して約40°〜50°の傾斜角度を成して延びる
反射面として構成されている。さらに、偏向プリズム１
は、光軸３に対して直角に配置された、光軸３の方向に
入射する光線６のための入口面５と、光軸３に対してほ
ぼ平行に方向付けられた、反射面４で反射された反射光
線６′のための出口面７とを有している。反射光線６′
は、図示されていない対物レンズ平面を介して偏向され
る。パターン走査器の場合は、対物レンズ上に、走査し
ようとするパターンが載せられ、記録器の場合は、露光
しようとする記録材料が載せられる。

偏向プリズム１と支持プリズム２とから形成されたユ
ニット（1,2）は、支持プリズム２の１つの面が、ディ
スク状の収容部に、例えばやはり接着固定されている。
この収容部８は、軸９を介して駆動装置10に接続されて
いる。この駆動装置10は、ユニット1,2を回転軸線であ
る光軸３を中心として回転させる。

本発明によれば、光線の入口面５の手前に、入口面５
に入射する光線６を取囲む部材11が配置されている。こ
の部材11は、例えばチタン等の金属から製造されていて
よい。部材11は、光線偏向装置の周囲を流れる空気の空
力抵抗を高め、これにより、不都合な空気乱流を低減す
る。空気乱流の低減によって、有利に光路が安定化さ
れ、対物レンズ平面において偏向された反射光線６′
の、前述のような位置誤差が最小化される。この結果、
記録器の場合、均質の露光が可能となり、ひいては高い
記録品質が得られる。

部材11は、入口面５に対して僅かな間隔を置いて定置
に配置されているか、または有利には、実施例に示した
ように、回転するユニット（1,2）に、例えば接着結合
されていてもよい。この場合、部材11は有利には回転対
称的に形成されており、その対称軸が、光線偏向装置の
光軸３と事実上合致する。

部材11の内径は全長にわたって一定でよいが、機能に
応じて変化させることもできる。その場合は、最小内径
が少なくとも光線６の直径と合致する。内径が一定の場
合は、部材11は中空円筒形状を有しており、リング状、
スリーブ状またはチューブ状と呼ぶこともできる。以下
チューブ状と呼ぶ、部材11のこの形状が図示の実施例に
実現されている。

しかし、機能に応じてこの内径を変化させた部材11を
用いて、特別な空力効果を達成することが有利である場
合もある。その場合には、部材11は、例えばノズルまた
はホッパの形状を成していてもよい。

第２図には、光線偏向装置の第２実施例の断面図が示
されている。この場合にも、光線偏向装置は透明の偏向
プリズム１と、支持プリズム２とから成っている。偏向
プリズム１と支持プリズム２とは、少なくとも部分的に
ボールセグメントとして形成され、相互に補完し合って
ほぼ球形のユニット（1,2）を形成している。このユニ
ット（1,2）は、光軸３を中心として回転する。偏向プ
リズム１と支持プリズム２の対向面は、やはり接着結合
されている。

偏向プリズム１の、支持プリズム２に接している面
は、やはり反射面４として形成されている。この反射面
４は、光軸３に対して約40°〜50°の傾斜角度を成して
延びている。さらに、偏向プリズム１は、光軸３に対し
て直角に配置された平らな、光軸方向で入射する光線６
のための入口面５と、反射面４で反射された光線６′が
放射される湾曲した出口面７とを有している。偏向プリ
ズム１と支持プリズム２から形成された球形のユニット
（1,2）は、支持プリズム２の面でカップ状の収容部８
に接着固定されている。この収容部８は、軸９を介して
駆動装置10に接続されている。この駆動装置10は、ユニ
ット1,2を光軸３を中心として回転させる。

光線偏向装置の周囲を流れる空気の空力抵抗を高める
ために、光線の入口面５の手前には、やはり本発明によ
るチューブ11が配置されていて、入口面に結合されてい
る。

第２図の実施例の場合、光線の入口面５は内方湾曲部
を有していてもよい。これにより、光線の出口面７の湾
曲構成により生ぜしめられるレンズ作用を補償するよう
なレンズ作用が得られる。湾曲する出口面７の代わり
に、レンズが前置された、光線の平らな出口面が使用さ
れてもよい。

反射面４が、光軸３に対して45°の傾斜角度を有する
場合、反射光線６′は、入射光線６に対して90°の偏角
を成してユニット1,2を出て行く。しかし、90°の偏角
は、対物レンズ平面から光線偏向装置への不都合な逆反
射を発生するおそれがある。

この反射を防止するために、90°とは約１°〜５°だ
け異なる偏角にするのが有利である。そのためには、第
１図および第２図の実施例の場合、光軸３に対する反射
面４の角度を45°とは異なる角度にすればよい。

第３図には、光線偏向装置の第３実施例の断面図が示
されている。この第３実施例は、第１図の実施例と異な
っている点は、立法体形状または直方体形状のユニット
（1,2）のエッジや光学的に利用されていない角を丸く
面取りして、空気乱流や回転騒音の形成に関連して空力
特性を改善した点である。これにより、ユニット（1,
2）の平らな外面12は、第４図の斜視図から分かるよう
に、ほとんど円形を成している。空力特性をさらに改善
するために、ユニット（1,2）の、利用されていない３
つの外面12のうちの少なくとも２つの面には、球欠形部
材13,14,15またはボールセグメントが取付けられてい
る。その場合、利用される外面には、光線の入口面５
と、出口面７と、収容部８に結合された外面である。球
欠形部材13,14,15はユニット（1,2）に例えば接着結合
されていて、このユニットにほぼ球形の外輪部を部分的
に付与している。光線の入口面５の手前には、やはり本
発明によるチューブ11が取付られている。

光線偏向装置内への逆反射を防止するために、反射面
４は、45°とは僅かに異なる傾斜を有している。これに
より、射出する反射光線６′は、90°とは異なる偏角を
有している。光線の出口面７が、射出する反射光線に対
して直角を成すようにしたいという光学的条件は、図示
のこの実施例の場合、光軸３に対して出口面７を相応に
傾斜させることによって達せられる。偏向プリズム１と
支持プリズム２とにより形成されたユニット（1,2）の
回転対称性を維持するために、出口面７に対向して位置
する、支持プリズム２の外面が、同じく傾斜させられ
て、ユニット（1,2）の形状が立方体または直方体とは
僅かだけ異なるようになっている。

第５図は、第３図のII−II線に沿った側断面図であ
る。この図からは、光線の入口面５と出口面７とが、ユ
ニット（1,2）の、利用されている外面12であることが
分かる。さらにこの側断面図には、利用されていない外
面12に取付けられた３つの球欠形部材13,14,15が示され
ている。さらに、側方外面12に取付けられえた球欠形部
材13,14は、偏向プリズム１と支持プリズム２との結合
強度を改善する。なぜなら、球欠形部材13,14の基底面
が、偏向プリズム１と支持プリズム２とを、付加的な接
着結合によって閉じ合わせているからである。

球欠形部材13,14,15は、例えばガラス、金属、または
計量の多孔質材料から製造することができる。球欠形部
材としては、市販の光学レンズを使用することもでき
る。

以上の３実施例の場合、例えば、偏向プリズム１はガ
ラスから成っていて、支持プリズム２は不透明材料、例
えばセラミック、アルミニウムのような金属または金属
合金から成っている。偏向プリズム１と支持プリズム２
とは、ほぼ等しい比重の材料で製造されていると有利で
ある。これにより、対称的な質量分布を達成することが
できる。このような対称的な質量分布は、高回転数時の
光線偏向装置の動荷重を低減する。偏向プリズム１、支
持プリズム２およびチューブ11に異なる材料を使用する
場合は、結合区域におけるせん断力を回避するために、
それらの材料が、少なくともほぼ等しい熱膨張率を有し
ていると有利である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−11660（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−129145（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−33117（ＪＰ，Ｕ) 国際公開93／2376（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 26/10 ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光線偏向装置であって、 （イ）入射する光線（６）の光軸（３）方向に延びる光
   透過性の偏向プリズム（１）が設けられており、該偏向
   プリズムが、光軸（３）に対してほぼ直角に向けられた
   光線入口面（５）と、光軸（３）に対して斜めに延びる
   反射面（４）と、光線出口面（７）とを有しており、 （ロ）支持プリズム（２）が設けられており、該支持プ
   リズムが、反射面（４）で偏向プリズム（１）に結合さ
   れていて、かつ偏向プリズム（１）を補完して、光軸
   （３）に対してほぼ対称的なユニット（1,2）を形成し
   ており、該ユニット（1,2）が、光軸（３）を中心にし
   て回転可能に支承されている形式のものにおいて、 （ハ）ユニット（1,2）の回転時の空気乱流を低減する
   ために、光線入口面（５）の手前に、光線（６）を取囲
   む部材（11）が配置されていることを特徴とする、光線
   偏向装置。
2. 【請求項２】光線入口面（５）への空気ギャップを有す
   る前記部材（11）が、定置に配置されている、請求項１
   記載の光線偏向装置。
3. 【請求項３】（イ）前記部材（11）が回転対称的に形成
   されており、 （ロ）前記部材（11）の対称軸が光軸（３）と合致して
   おり、 （ハ）前記部材（11）がユニット（1,2）に結合されて
   いる、請求項１記載の光線偏向装置。
4. 【請求項４】前記部材（11）が中空円筒体として形成さ
   れている、請求項１から３までのいずれか１項記載の光
   線偏向装置。
5. 【請求項５】前記部材（11）の内径が、部材の全長にわ
   たって変化している、請求項１から３までのいずれか１
   項記載の光線偏向装置。
6. 【請求項６】前記部材（11）がノズルとして形成されて
   いる、請求項５記載の光線偏向装置。
7. 【請求項７】偏向プリズム（１）と支持プリズム（２）
   とから形成されたユニット（1,2）が、ほぼ立方体また
   は直方体形に形成されている、請求項１から６までのい
   ずれか１項記載の光線偏向装置（第１図）。
8. 【請求項８】偏向プリズム（１）と支持プリズム（２）
   とが、ほぼボールセグメントとして形成されており、こ
   れにより、ユニット（1,2）がほぼ球形の外輪郭を有し
   ている、請求項１から６までのいずれか１項記載の光線
   偏向装置（第２図）。
9. 【請求項９】（イ）偏向プリズム（１）と支持プリズム
   （２）とから形成されたユニット（1,2）が、ほぼ立方
   体形または直方体形に形成されており、 （ロ）ユニット（1,2）の、光学的に利用されていない
   エッジおよび角が丸く面取りされており、 （ハ）ユニット（1,2）の、利用されていない外面（1
   2）のうちの少なくとも２つに、球欠形部材（13,14,1
   5）が取付けられており、これらの球欠形部材が、ユニ
   ット（1,2）の輪郭を補完して、少なくとも部分的に球
   形の外輪郭を形成している、請求項１から６までのいず
   れか１項記載の光線偏向装置（第３図）。
10. 【請求項１０】２つの球欠形部材（13,14）が、両プリ
    ズムの面から成る、ユニット（1,2）の外面（12）に配
    置されている、請求項９記載の光線偏向装置。
11. 【請求項１１】球欠形部材（13,14,15）が、ユニット
    （1,2）の外面（12）と接着結合されている、請求項９
    または10記載の光線偏向装置。
12. 【請求項１２】球欠形部材（13,14,15）として、市販の
    光学レンズが用いられている、請求項９から11までのい
    ずれか１項記載の光線偏向装置。
13. 【請求項１３】光線入口面（５）に対向して位置する、
    ユニット（1,2）の外面が、回転駆動される収容部
    （８）に結合されていることを特徴とする、請求項１か
    ら12までのいずれか１項に記載の光線偏向装置。
14. 【請求項１４】偏向プリズム（１）がガラスから成って
    いる、請求項１から13までのいずれか１項記載の光線偏
    向装置。
15. 【請求項１５】支持プリズム（２）が光非透過性の材
    料、有利には金属から成っている、請求項１から14まで
    のいずれか１項記載の光線偏向装置。
16. 【請求項１６】偏向プリズム（１）と支持プリズム
    （２）とが、互いに接着結合されている、請求項１から
    15までのいずれか１項記載の光線偏向装置。
17. 【請求項１７】偏向プリズム（１）と、支持プリズム
    （２）と、前記部材（11）とが、ほぼ等しい比重の材料
    から成っている、請求項１から16までのいずれか１項記
    載の光線偏向装置。
18. 【請求項１８】偏向プリズム（１）と、支持プリズム
    （２）と、前記部材（11）とが、ほぼ等しい温度係数を
    有する材料から成っている、請求項１から17までのいず
    れか１項記載の光線偏向装置。
19. 【請求項１９】（イ）反射面（４）が、光軸（３）に対
    して45°の傾斜角度を有しており、 （ロ）光線入口面（５）と光線出口面（７）とが、90°
    の角度を成している、請求項１から18までのいずれか１
    項記載の光線偏向装置。
20. 【請求項２０】（イ）反射面（４）が、光軸（３）に対
    して45°とは異なる傾斜角度を有しており、 （ロ）光線出口面（７）が、光線入口面（５）に対し、
    90°とは異なる傾斜角度を成すように方向付けられてお
    り、反射面（４）から反射された反射光線（６′）が、
    直角に出口面を貫通している、請求項１から18までのい
    ずれか１項記載の光線偏向装置。