JP3890891B2 - レーザー描画装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変調されたレーザー光束を走査対象面上に走査してパターンを描画するレーザー描画装置に、関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プリント基板や半導体素子を製造する際には、それらの表面上に配線等の描画パターンを直接記録するダイレクトイメージャーやレーザーフォトプロッター等のレーザー描画装置が、使用されている。これらレーザー描画装置は、ガスレーザーが光源として用いられている場合、光源から発せられるレーザー光束をリレー光学系等を介して変調器に導き、変調器でオンオフ変調されたレーザー光束を回転多面鏡等の偏向器で偏向し、偏向器で偏向されたレーザー光束をｆθレンズ等の結像光学系でビームスポットとして収束させて走査対象面としての感光面上を走査させることにより、感光面を有する被描画体に直接パターンを描画する。
【０００３】
このようなレーザー描画装置では、封入ガスが劣化すること等によりその光源を定期的に交換する必要があるが、その交換の際、光源をただ単に取り付けただけでは、レーザー光束を変調器や偏向器へ導くための光学系の光軸に対してレーザー光束のビーム軸がズレたり傾いたりしてしまうために、そのレーザー光束のビーム軸を正規な方向から偏向器における偏向面上の偏向基準点へ入射させることができなかった。
【０００４】
このため、従来、ピンホールを穿った平板等のターゲットを事前に当該光学系の光路上に幾つか配置しておき、光源を設置したときには、その光源からのレーザー光束のビーム軸が各ターゲット間のレンズ群の光軸と同軸な状態で各ピンホールを通過して偏向基準点に当たるように、光路中に幾つか存在するビームベンダーの角度を調整することによって、光軸合わせ（アラインメント）を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ターゲット上のピンホールの口径は、通常の描画時においてガウスビームの裾の部分も十分に通過できるようにある程度の大きさに形成されているために、光軸合わせを高精度で行えないという問題点があった。
【０００６】
また、各ターゲットの近傍でセンサーや蛍光板をレーザー光束にかざしてレーザー光束の位置を直接確認しながらビームベンダーの向きを変えるという調整が、各ターゲット毎に行われるために、調整に手間取ることが多かった。さらに、ビームベンダーの角度調整には自由度が多すぎるために、作業時間が非常に長くなってしまっていた。
【０００７】
このように、光源を交換するときには、その都度光軸合わせを行わねばならないために、需要者の間には、このような調整を一度に手早く行いたいという要望があった。
【０００８】
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、光源を交換して取り付けた際に、その光源から発せられるレーザー光束のビーム軸が光学系の光軸からシフトしたり傾いたりした場合でも、少ない箇所において正確且つ簡易にビーム軸を光軸上に合わせ込むことができるレーザー描画装置を、提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するために構成された本発明のレーザー描画装置は、レーザー光束を発するレーザー光源と、複数のレンズを含み、前記レーザー光源からのレーザー光束が入射されるリレー光学系と、前記リレー光学系を透過したレーザー光束を偏向面で反射することによって偏向する偏向器と、前記偏向面近傍の偏向基準点において前記リレー光学系の光軸に対して自己の光軸が交差するように配置され、前記偏向器により偏向されたレーザー光束を走査対象面上を走査するスポット光として収束させる結像光学系と、前記リレー光学系内に配置され、前記偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸の前記リレー光学系の光軸に対する傾き誤差を調整するための第１の光束位置調整器と、前記リレー光学系内に配置され、前記偏向面におけるレーザー光束のビーム軸の前記偏向基準点からの位置ズレ誤差を調整するための第２の光束位置調整器とを備えたことを、特徴とする。
【００１０】
このように構成されると、リレー光学系を透過して偏向器の偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸のリレー光学系の光軸に対する傾きが第１の光束位置調整器によって変更可能となり、偏向面におけるレーザー光束のビーム軸の偏向基準点からのズレ量及びズレ方向が第２の光束位置調整器によって変更可能となる。
【００１１】
これにより、作業者は、古いレーザー光源を交換して新しいレーザー光源を取り付けた際には、第１の光束位置調整器を操作して、第１の光束位置調整器よりも後方のレーザー光束のビーム軸がリレー光学系の光軸と平行になるように調整することにより、偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸のリレー光学系の光軸に対する傾き誤差のみを除去することができる。また、第２の光束位置調整器を操作して、第２の光束位置調整器よりも後方のレーザー光束のビーム軸がリレー光学系の光軸と平行になるように調整することにより、偏向面でのビーム軸の入射位置の偏向基準点からの位置ズレ誤差のみを除去することができる。
【００１２】
このように、両誤差を互いに独立して調整できるので、調整に時間を掛けることなく簡単に且つ高精度に、レーザー光束のビーム軸をリレー光学系の光軸と同軸となるように合わせ込むことができる。
【００１３】
なお、本発明によるレーザー描画装置では、第１の光束位置調整器としては、リレー光学系内における偏向基準点と共役関係にある位置においてレーザー光束を偏向することによりそのレーザー光束の偏向方向を調整可能な光学系を有するものであっても良いし、リレー光学系内における結像光学系の後側焦点と共役関係にある位置又はその近傍においてレーザー光束をシフトさせるとともにそのレーザー光束のシフト方向及びシフト量を調整可能な光学系を有するものであっても良い。また、第２の光束位置調整器としては、リレー光学系内における結像光学系の後側焦点と共役関係にある位置においてレーザー光束を偏向することによりそのレーザー光束の偏向方向を調整可能な光学系を有するものであっても良いし、リレー光学系内における偏向基準点と共役関係にある位置又はその近傍においてレーザー光束をシフトさせるとともにそのレーザー光束のシフト方向及びシフト量を調整可能な光学系を有するものであっても良い。何れの場合も、リレー光学系全体の後側焦点が偏向基準点に一致するように構成されるとともに、結像光学系の後側焦点が走査対象面上に存在するように構成される。
【００１４】
また、本発明によるレーザー描画装置では、偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸のリレー光学系の光軸に対する傾き誤差をビーム軸の光軸からのズレとして検出する光束位置検出器を備えていても良いし、偏向面におけるビーム軸の入射位置の偏向基準点からの位置ズレ誤差をビーム軸の光軸からのズレとして検出する光束位置検出器を備えていても良い。
【００１５】
傾き誤差を検出するための光束位置検出器の配置位置としては、結像光学系の後側焦点と共役関係にある位置又はその近傍であっても良いし、リレー光学系中に配置された分岐部材によって分岐されるレーザー光束の光路上であって、リレーレンズを介して結像光学系の後側焦点又はその近傍と光学的に等価になる位置でも良い。なお、光学的に等価になる位置とは、一方でビームの位置が光軸上にあるとき、他方でもビームの位置が光軸上にあるような状態をいう。
【００１６】
この場合、リレー光学系内における偏向基準点と共役関係にある位置又はその近傍に分岐部材を配置し、リレー光学系中の分岐部材よりも前方にある光学系の後側焦点に対して前側焦点が一致するようにリレーレンズを配置し、このリレーレンズの後側焦点位置に光束位置検出器を配置した構成であっても良いし、リレー光学系内における結像光学系の後側焦点と共役関係にある位置又はその近傍に分岐部材を配置し、リレーレンズを介して分岐位置と共役関係にある位置に光束位置検出器を配置した構成であっても良い。このように光束位置検出器を配置すると、偏向基準点からの位置ズレ誤差が傾き誤差の検出に影響しないので、傾き誤差のみを独立して検出することができる。
【００１７】
位置ズレ誤差を検出するための光束位置検出器の配置位置としては、偏向基準点と共役関係にある位置又はその近傍であっても良いし、リレー光学系中に配置された分岐部材によって分岐されるレーザー光束の光路上であって、リレーレンズを介して偏向基準点又はその近傍と光学的に等価になる位置でも良い。
【００１８】
この場合、リレー光学系内における偏向基準点と共役関係にある位置又はその近傍に分岐部材を配置し、リレー光学系において分岐部材よりも前方にある光学系の後側焦点に対して前側焦点が一致するようにリレーレンズを配置し、このリレーレンズの後側焦点位置に光束位置検出器を配置した構成であっても良いし、リレー光学系内における結像光学系の後側焦点と共役関係にある位置又はその近傍に分岐部材を配置し、リレーレンズを介して分岐位置と共役関係にある位置に光束位置検出器を配置した構成であっても良い。このように光束位置検出器を配置すると、偏向基準点への入射ビームの傾き誤差が位置ズレ誤差の検出に影響しないので、位置ズレ誤差のみを独立して検出することができる。
【００１９】
なお、傾き誤差と位置ズレ誤差は、別個の光束位置検出器によって検出されても良く、共用される１個の光束位置検出器によって検出されても良い。後者のように１個の光束位置検出器のみを用いる場合、リレー光学系からのレーザー光束を光束位置検出器にリレーする２系統の分岐部材及びリレーレンズを備える。さらに、何れかのリレーレンズを透過したレーザー光束であるかが分かるように、一方又は両方のリレーレンズの光路上にシャッターを備えることもできる。
【００２０】
光束位置検出器としては、ＣＣＤ等の撮像素子であっても良いし、ＰＳＤ等の位置検出素子であっても良いし、レーザー光束が入射した箇所だけ蛍光を発する蛍光板であっても良い。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るレーザー描画装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
【実施形態１】
図１は、本発明の第１の実施形態によるレーザー描画装置１の概略光学構成を示す斜視図である。
【００２３】
本例のレーザー描画装置１は、レーザー光源１０と，レーザー光源１０から発せられたレーザー光束を変調する変調光学系２０と，変調光学系２０により変調されたレーザー光束を偏向する偏向器としてのポリゴンミラー３０と，ポリゴンミラー３０により偏向されたレーザー光束を被描画体５０の走査対象面Ｓ上に結像させる結像光学系４０と，変調光学系２０中の走査対象面Ｓと共役な位置及びポリゴンミラー３０と共役な位置における変調光学系２０の光軸Axに対するレーザー光束のビーム軸のズレを夫々検出するための第１及び第２リレー光学系６０，７０及び光束位置検出器８０と，光軸Axに対するビーム軸のズレを夫々検出した２箇所と夫々共役な位置にて光軸Axに対するビーム軸のズレを調整するための第１及び第２の光束位置調整器９１，９２とを、有している。
【００２４】
このうちのレーザー光源１０は、レーザー媒質としてのガス（例えばArガスやHe−Ne混合ガス）を封入した放電管内に放電することによりレーザー媒質を励起させてレーザー光束を略発散光として発振させるガスレーザーである。このレーザー光源１０から発せられるレーザー光束は、ビームベンダー１５で反射された後、変調光学系２０に入射する。
【００２５】
変調光学系２０は、入射されるレーザー光束の光束径を縮小する第１及び第２の縮小光学系２１，２２と，第１及び第２の縮小光学系２１，２２を透過したレーザー光束を変調する音響光学変調器（ＡＯＭ）２６と，ＡＯＭ２６により変調されたレーザー光束を平行光束に変換するコリメートレンズ２８とを、主要な構成として有している。
【００２６】
第１の縮小光学系２１は、正のパワーを有する第１レンズ群２１ａと正のパワーを有する第２レンズ群２１ｂとを有する。このうちの第１レンズ群２１ａは、その前側焦点がレーザー光源１０の発光点と一致するように配置されている。また、第２レンズ群２１ｂは、その前側焦点が第１レンズ群２１ａの後側焦点に一致するように配置されている。そして、この第１レンズ群２１ａに入射したレーザー光束は、第２レンズ群２１ｂを透過して第２縮小光学系２２に入射する。ここで、第１レンズ群２１ａの後側焦点（即ち、第２レンズ群２１ｂの前側焦点）が第２レンズ群２１ｂ寄りにあるので、第１レンズ群２１ａに入射したレーザー光束は、第１及び第２レンズ群２１ａ，２１ｂを透過することにより、その光束径を縮小されて第２縮小光学系２２に入射する。なお、第１レンズ群２１ａと第２レンズ群２１ｂとの間の光路上には、図１に示すように、第１の光束位置調整器９１が配置されているが、この第１の光束位置調整器９１の機能については後述する。また、第２レンズ群２１ｂと第２縮小光学系２２との間の光路上には、第２の光束位置調整器９２が配置されているが、この第２の光束位置調整器９２の機能については後述する。
【００２７】
第２の縮小光学系２２は、正のパワーを有する第３レンズ群２２ａと正のパワーを有する第４レンズ群２２ｂとを有する。このうちの第３レンズ群２２ａは、その前側焦点が第１の縮小光学系２１の第２レンズ群２１ｂの後側焦点に一致するように配置されている。また、第４レンズ群２２ｂは、その前側焦点が第３レンズ群２２ａの後側焦点に一致するように配置されている。そして、この第３レンズ群２２ａに入射したレーザー光束は、ハーフミラー２３によって部分的に反射された後に第４レンズ群２２ｂを透過して、ビームベンダー２４で反射されて、ハーフミラー２５を部分的に透過してＡＯＭ２６に入射する。ここで、第３レンズ群２２ａの後側焦点（即ち、第４レンズ群２２ｂの前側焦点）が第４レンズ群２２ｂ寄りにあるので、第３レンズ群２２ａに入射したレーザー光束は、第３及び第４レンズ群２２ａ，２３ｂを透過することにより、その光束径を縮小されてＡＯＭ２６に入射する。
【００２８】
ＡＯＭ２６には、音響光学効果を有する結晶、即ち、超音波が印加されると屈折率が周期的に変化することにより入射光を回折させる結晶が、備えられている。このＡＯＭ２６へ入射したレーザー光束は、画像情報に応じて超音波がオンオフ印加された当該結晶を透過することにより、変調光として取り出される。そして、このＡＯＭ２６においてオンオフ変調されたレーザー光束は、ビームベンダー２７により反射されてコリメートレンズ２８へ入射する。コリメートレンズ２８により平行光束とされたレーザー光束は、ビームベンダー２９により反射されてポリゴンミラー３０へ入射する。
【００２９】
ポリゴンミラー３０は、多角柱状に形成されているとともにその複数の側面を反射面として構成され、中心軸周りに等角速度にて回転駆動される。そして、このポリゴンミラー３０の反射面に入射するレーザー光束は、ポリゴンミラー３０の回転に伴って各反射面によって偏向され、結像光学系４０へ入射する。なお、ポリゴンミラー３０の各反射面（偏向面）上でレーザー光束を偏向する点を偏向点と称するが、特に、この偏向点近傍であって変調光学系２０の光軸Axと結像光学系４０の光軸との交点を、偏向基準点と称する。
【００３０】
結像光学系４０は、ｆθレンズ４１，折返しミラー４２，及び、コンデンサレンズ４３を備えている。また、この結像光学系４０は、その後側焦点が走査対象面Ｓ上に存在するように配置されている。従って、レーザー光源１０の発光点，第２レンズ群２１ｂの後側焦点，及び、第４レンズ群２２ｂの後側焦点は、結像光学系４０の後側焦点と共役関係にあり、第１レンズ群２１ａの後側焦点及び第３レンズ群２２ａの後側焦点は、偏向基準点と共役関係にある。ポリゴンミラー３０により偏向されたレーザー光束は、ｆθレンズ４１を透過した後、折返しミラー４２により被描画体５０の走査対象面Ｓへ向けて反射され、コンデンサレンズ４３を介して走査対象面Ｓ上を等速度に走査する。このとき、走査対象面Ｓ上を主走査方向Ｘに沿って走査するレーザー光束は、コンデンサレンズ４３を介すことにより、走査対象面Ｓへ垂直に入射する光束として形成されるとともにスポット光として走査対象面Ｓ上に収束される。
【００３１】
被描画体５０は、結像光学系４０の後側焦点が走査対象面Ｓ上に存在する位置に配置され、レーザー描画装置１の図示せぬテーブルにズレないように固定されている。この図示せぬテーブルは、図示せぬテーブル台に備えられた図示せぬレール上に載せられており、やはり図示せぬ駆動源によってレールに沿って副走査方向Ｙへ平行移動できるように取り付けられている。そして、この被描画体５０を固定する図示せぬテーブルは、ポリゴンミラー３０の回転に同期して副走査方向Ｙへ等速にスライドされる。
【００３２】
第３レンズ群２２ａと第４レンズ群２２ｂとの間に配置されているハーフミラー２３は、ビームベンダーとしてレーザー光束の一部を第４レンズ群２２ｂに向けて反射させるとともに、残りの光束を透過させる。このハーフミラー２３を透過したレーザー光束の光路上には、このハーフミラー２３側から順に、ビームベンダー６１及びリレーレンズ６２からなる第１リレー光学系６０とシャッター６５とハーフミラー８１と光束位置検出器８０とが、配置されている。そして、ハーフミラー２３を通過した第３レンズ群２２ａの光軸Axは、正のパワーを有するリレーレンズ６２の光軸と同軸となるようにビームベンダー６１で折り曲げられた後、光路を開閉するためのシャッター６５とハーフミラー８１とを順に通過して光束位置検出器８０に導かれている。なお、リレーレンズ６２は、その前側焦点が第３レンズ群２２ａの後側焦点に一致し、後側焦点が光束位置検出器８０の撮像面に一致するように配置されている。従って、その撮像面は、リレーレンズ６２を介して第２レンズ群２１ｂの後側焦点と共役関係にあり、結像光学系４０の後側焦点と光学的に等価な位置にある。ハーフミラー２３を透過したレーザー光束は、ビームベンダー６１によってリレーレンズ６２に向けて反射され、リレーレンズ６２を透過し、シャッター６５が開いている場合にはハーフミラー８１を透過して、光束位置検出器８０に入射する。
【００３３】
また、ビームベンダー２４とＡＯＭ２６との間に配置されているハーフミラー２５は、ビームベンダー２４により反射されたレーザー光束の一部を透過させるとともに、残りの光束を反射させる。このハーフミラー２５で反射されたレーザー光束の光路上には、ハーフミラー２５側から順に、ビームベンダー７１及びリレーレンズ７２からなる第２リレー光学系７０とシャッタ７５とハーフミラー８１とが、配置されている。そして、ハーフミラー２５により折り曲げられた第４レンズ群２２ｂの光軸Axは、正のパワーを有するリレーレンズ７２の光軸と同軸になるようにビームベンダー７１によって折り曲げられた後、光路を開閉するためのシャッター７５を通過し、ハーフミラー８１によって折り曲げられ、第１リレー光学系６０のリレーレンズ６２の光軸と同軸な状態で光束位置検出器８０に導かれている。なお、リレーレンズ７２は、その前側焦点が第４レンズ群２２ｂの後側焦点に一致し、後側焦点が光束位置検出器８０の撮像面に一致するように配置されている。従って、その撮像面は、リレーレンズ７２を介して第３レンズ群２２ａの後側焦点と共役関係にあり、偏向基準点と光学的に等価な位置にある。ハーフミラー２５で反射されたレーザー光束は、ビームベンダー７１によってリレーレンズ７２に向けて反射され、リレーレンズ７２を透過し、シャッター７５が開いている場合にはハーフミラー８１で反射されて、光束位置検出器８０に入射する。
【００３４】
光束位置検出器８０は、入射されるレーザー光束を画像信号としての電気信号に光電変換するためのＣＣＤ等の撮像素子を有している。また、この光束位置検出器８０は、その撮像素子の撮像領域の中心が第１及び第２のリレー光学系６０，７０の光軸によって貫かれるように配置されている。そして、この光束位置検出器８０により生成される画像信号は、図示せぬモニタに出力され、図示せぬモニタの画面には、光束位置検出器８０の撮像面にレーザー光束が入射している場合、レーザー光束による輝点のみの画像が出力される。なお、この図示せぬモニタの長方形状の画面には、長辺方向において画面を２等分する縦線と短辺方向において画面を２等分する横線とからなる十字状の指標が、スーパーインポーズされている。そして、この指標における縦線と横線の交点（中心）は、第１及び第２のリレー光学系６０，７０の光軸位置に一致するように、調整されている。従って、撮像領域におけるその中心から外れた位置にレーザー光束が入射した場合、図示せぬモニタの画面では、レーザー光束による輝点が、ビーム軸の光軸Axからのズレに応じて指標の中心からシフトした位置に、表示される。
【００３５】
ここで、光束位置検出器８０は、リレーレンズ６２を介してはレーザー光源１０の発光点と共役の関係になるので、レーザー光源１０が発するレーザー光束の傾き、即ち、偏向基準点での位置ズレ誤差に対しては検出感度を持たない。また、リレーレンズ７２を介しては第１レンズ群２１ａの後側焦点と共役の関係になるので、レーザー光源１０が発するレーザー光束の位置ズレ、即ち、偏向基準点での傾き誤差に対しては検出感度を持たない。従って、光束位置検出器８０は、偏向基準点でのレーザー光束の傾き誤差と位置ズレ誤差とを独立して検出することができる。
【００３６】
また、第１レンズ群２１ａと第２レンズ群２１ｂとの間に配置されている第１の光束位置調整器９１，及び、第２レンズ群２１ｂと第３レンズ群２２ａとの間に配置されている第２の光束位置調整器９２は、図２（ａ）の斜視図に示すような同一の形状で同じ大きさの２個の直角プリズムを備えている。これら各調整器９１，９２を構成する両直角プリズムは、斜面同士が若干の隙間を挟んで互いに向き合うとともに夫々の斜面に隣接する四角形状の側面の一方が変調光学系２０の光軸Axに直交するように配置されている。また、各直角プリズムは、変調光学系２０の光軸Axと平行な回転軸周りにおいて各々独立に回転可能に保持されている。従って、入射側にある直角プリズムに入射したレーザー光束は、この直角プリズムを透過してその斜面から一旦射出されるとともに、他方の直角プリズムの斜面から再度入射してこの直角プリズムを透過して光軸Ax方向と直交する側面から射出される。このとき、両直角プリズムの斜面が平行に揃った標準状態にあれば、レーザー光束は、入射時のビーム軸と平行な方向にビーム軸を向けて光束位置調整器９１，９２を通過する。これに対して、各直角プリズムが標準状態から適宜回転されていた場合には、これらの第１及び第２の光束位置調整器９１，９２を通過することにより、レーザー光束のビーム軸は、入射時のビーム軸に対して各直角プリズムの回転位置に応じた方向へ相対的に傾けられる。従って、逆に、各光束位置調整器９１，９２への入射前にビーム軸が光軸Axに対して傾いていた場合には、２個の直角プリズムを適当量回転させることにより、光軸Axに対してビーム軸が同軸又は平行となるように調整することができる。そして、このような図２（ａ）に示す構成の光束位置調整器９１，９２が配置される箇所では、その前後の光軸が互いに平行にシフトするように、図１のレイアウトから若干変形される。
【００３７】
なお、図２（ｂ）の斜視図には、図２（ａ）で示した第１及び第２の光束位置調整器９１，９２の変形例が示されている。この図２（ｂ）に示すように、第１及び第２の光束位置調整器９１，９２は、反射面内で直交する２つの回転軸周りに回転可能に保持されたミラーを有するものであっても良い。但し、この場合の調整器９１，９２が配置される際には、変調光学系２０の光軸Axが各調整器９１，９２において折り曲げられるように、レーザー光源１０，ビームベンダー１５，及び、変調光学系２０の各要素の配置が、図１のレイアウトから若干変形される。そして、各調整器９１，９２のミラーの２つの回転軸が適宜回転された場合には、これらの第１及び第２の光束位置調整器９１，９２で反射されるレーザー光束のビーム軸は、その先にある光学系の光軸に対して傾けられる。従って、逆に、各光束位置調整器９１，９２への入射前にビーム軸が光軸Axに対して傾いていた場合には、そのミラーを各回転軸周りに適当量回転させることにより、光軸Axに対してビーム軸が同軸又は平行となるように調整することができる。
【００３８】
以上に示した本例のレーザー描画装置１は、通常の使用時には、レーザー光源１０からのレーザー光束をＡＯＭ２６において画像情報に基づいてオンオフ変調し、ポリゴンミラー３０で偏向して結像光学系４０を介して走査対象面Ｓ上で走査するので、画像情報に基づく画像を被描画体５０の走査対象面Ｓ上に描画する。従って、走査対象面Ｓに例えば感光材料が塗布されている場合には、オンオフ変調されたスポット光の軌跡である走査線が、被描画体５０が副走査方向Ｙへスライドされる毎に順次形成され、走査対象面Ｓ上には、画像情報に基づく画像が描画される。
【００３９】
但し、本例のレーザー光源１０はガスレーザーであるために、上記のような使用によって封入ガスが劣化する。このため、古くなったレーザー光源１０を新しいものに交換する必要がある。このとき、古くなったレーザー光源１０が取り外されて新しいレーザー光源１０が取り付けられると、その取り付け誤差に起因して、レーザー光源１０が発するレーザー光束のビーム軸が、変調光学系２０の光軸Axに対してシフトしたり傾いてしまう。このため、レーザー光源１０を交換する前ではレーザー光束が光軸Axと同軸にポリゴンミラー３０の各偏向面に入射していても、交換後のレーザー光束は、光軸Axに対する傾き誤差や位置ズレ誤差をもってこれら各偏向面に入射するようになってしまう。
【００４０】
しかし、本例のレーザー描画装置１は、第１及び第２リレー光学系６０，７０と光束位置検出器８０とにより、偏向面でのレーザー光束のビーム軸の傾き誤差と位置ズレ誤差とを独立して検出できるとともに、第１及び第２の光束位置調整器９１，９２によりそれら各誤差を他方から独立して修正することができる。以下、第１及び第２の光束位置調整器９１，９２を用いた調整方法について具体的に説明する。
【００４１】
図３は、偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axに対して傾いてしまうようにレーザー光源１０が取り付けられた場合（即ち、レーザー光源１０が光源Axに対して偏心して取り付けられた場合）のビーム軸の様子を示しており、図３（ａ）は、この場合において変調光学系２０の光軸Axを結像光学系４０の光軸と同軸に折り曲げる方向に偏向面が向けられたときのレーザー光源１０から走査対象面Ｓに至るまでの展開図であり、図３（ｂ）は、レーザー光源１０から第１リレー光学系６０を介して光束位置検出器８０に至るまでの展開図である。
【００４２】
このようにレーザー光源１０が取り付けられた場合、図３（ａ）の破線（レーザー光源１０から第１の光束位置調整器９１までは太い実線と重なっている）にて示すように、レーザー光源１０から発せられたレーザー光束のビーム軸は、第１レンズ群２１ａの後側焦点（即ち、第２レンズ群２１ｂの前側焦点）を通過するように第１レンズ群２１ａによって屈折され、光軸Axと平行に進行するように第２レンズ群２１ｂによって屈折され、第３レンズ群２２ａの後側焦点（即ち、第４レンズ群２１ｂの前側焦点）を通過するように第３レンズ群２２ａによって屈折される。そして、第４レンズ群２２ｂによって光軸Axと平行に進行するように屈折されたレーザー光束のビーム軸は、ＡＯＭ２６を通過した後、ポリゴンミラー３０の反射面上の偏向基準点Ｈを通過するようにコリメートレンズ２８によって屈折され、光軸Axと平行になるように結像光学系４０によって屈折され、走査対象面Ｓにおける結像光学系４０の後側焦点Ｉからズレた位置に入射する。
【００４３】
このとき、第３レンズ群２２ａと第４レンズ群２２ｂとの間の光路上に配置されたハーフミラー２３を透過したレーザー光束のビーム軸は、図３（ｂ）に示すように、第３レンズ群２２ａの後側焦点に前側焦点が一致するように配置されたリレーレンズ６２によって、光軸Axと平行に進行するように屈折され、光束位置検出器８０の撮像面８０ａにスポット光を形成する。但し、この時点では、シャッター６５は開けられ、シャッター７５は閉じられている。図３（ｂ）の右側には、光束位置検出器８０からの画像信号を受信するモニタの画面２の模式図が示されているが、撮像面８０ａに入射したレーザー光束によって画面２上に生成される輝点は、画面２上に形成された指標の中心（縦線と横線の交点）からシフトした位置（図３（ｂ）では白丸の位置）に、形成される。このとき、指標の中心から輝点がシフトした量とシフトした方向は、偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axに対して傾いたときの傾き角度と傾き方向に対応している。
【００４４】
このように、偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axに対して傾くようにレーザー光源１０が光軸Axに対して偏心して取り付けられた場合には、光軸Axに対するビーム軸の傾き量と傾き方向とが、画面２における指標の中心からの輝点のズレ量及びズレ方向として表示されることによって、検出される。
【００４５】
この図３に示すような状態のときに、第１の光束位置調整器９１の２つの直角プリズム（図２（ｂ）に示される変形例ではミラー）が作業者によって適宜回転されることにより、モニタの画面２に表示される輝点が指標の中心に移動されると、第１レンズ群２１ａの後側焦点で第１の光束位置調整器９１に入射するレーザー光束のビーム軸が、図３の太線で示すように、この第１の光束位置調整器９１によって光軸Axと同軸又は平行となるように調整される。従って、各偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸の光軸Axに対する傾き誤差が除去される。
【００４６】
ところで、本実施形態では、第１の光束位置調整器９１を、第１レンズ群２１ａと第２レンズ群２１ｂの間における第１レンズ群２１ａの後側焦点の位置に、配置したが、その位置と共役関係にある位置（即ち、偏向基準点Ｈと共役関係にある位置）、例えば、第３レンズ群２２ａと第４レンズ群２２ｂとの間における第３レンズ群２２ａの後側焦点の位置に第１の光束位置調整器９１が配置されていても、同様の調整を行うことができる。この場合、ハーフミラー２３は、第３レンズ群２２ａの後側焦点よりも入射側に配置されても良いが、射出側に配置されていた方が偏向点での傾き誤差が修正される様子を観察できるので望ましい。
【００４７】
また、図４は、偏向面に対するレーザー光束のビーム軸の入射位置が偏向基準点Ｈからズレてしまうようにレーザー光源１０が取り付けられた場合（即ち、レーザー光源１０が光軸Axに対して傾いて取り付けられた場合）のビーム軸の様子を示しており、図４（ａ）は、この場合において変調光学系２０の光軸Axを結像光学系４０の光軸と同軸に折り曲げる方向に偏向面が向けられたときのレーザー光源１０から走査対象面Ｓに至るまでの展開図であり、図４（ｂ）は、レーザー光源１０から第２リレー光学系７０を介して光束位置検出器８０に至るまでの展開図である。
【００４８】
このようにレーザー光源１０が取り付けられた場合、図４（ａ）の破線（レーザー光源１０から第２の光束位置調整器９２までは太い実線と重なっている）にて示すように、レーザー光源１０から発せられたレーザー光束のビーム軸は、第１レンズ群２１ａによって光軸Axと平行になるように屈折され、第２レンズ群２１ｂの後側焦点（即ち、第３レンズ群２２ａの前側焦点）を通過するように第２レンズ群２１ｂによって屈折され、光軸Axと平行に進行するように第３レンズ群２２ａによって屈折される。そして、第４レンズ群２２ｂの後側焦点（即ち、コリメートレンズ２８の前側焦点）を通過するように第４レンズ群２２ｂによって屈折されたレーザー光束のビーム軸は、ＡＯＭ２６を通過した後、光軸Axと平行に進行するようにコリメートレンズ２８によって屈折され、ポリゴンミラー３０の偏向面において偏向基準点Ｈからズレた位置に入射し、走査対象面Ｓと結像光学系４０の光軸との交点（即ち、結像光学系４０の後側焦点Ｉ）に入射するように、結像光学系４０によって屈折される。
【００４９】
このとき、第４レンズ群２２ｂとコリメートレンズ２８との間に配置されたハーフミラー２５で反射されたレーザー光束は、図４（ｂ）に示すように、第４レンズ群２２ｂの後側焦点に前側焦点が一致するように配置されたリレーレンズ７２によって、光軸Axと平行に進行するように屈折され、光束位置検出器８０の撮像面８０ａにスポット光を形成する。但し、この時点では、シャッター７５は開けられ、シャッター６５は閉じられている。図４（ｂ）の右側には、光束位置検出器８０からの画像信号を受信するモニタの画面２の模式図が示されているが、撮像面８０ａへ入射したレーザー光束によって画面２上に生成される輝点は、画面２上に形成された指標の中心（縦線と横線の交点）からシフトされた位置（図４（ｂ）では白丸位置）に、形成される。このとき、指標の中心から輝点がシフトした量とシフトした方向は、偏向面におけるレーザー光束のビーム軸の入射位置が偏向基準点Ｈからズレたときのズレ量とズレ方向に対応している。
【００５０】
このように、偏向面におけるレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axに対してズレるようにレーザー光源１０が光軸Axに対して傾いて取り付けられた場合には、偏向面でのビーム軸の入射位置の偏向基準点Ｈからのズレ量とズレ方向とが、画面２における指標の中心からの輝点のズレ量及びズレ方向として表示されることによって、検出される。
【００５１】
この図４に示すような状態のときに、第２の光束位置調整器９２の２つの直角プリズム（図２（ｂ）に示される変形例ではミラー）が作業者によって適宜回転されることにより、モニタの画面２に表示される輝点が指標の中心に移動されると、第２レンズ群２１ｂの後側焦点で第２の光束位置調整器９２に入射するレーザー光束のビーム軸が、図４の太線で示すように、この第２の光束位置調整器９２によって光軸Axと同軸又は平行となるように調整される。従って、各偏向面に入射するビーム軸の偏向基準点Ｈからの位置ズレ誤差が除去される。
【００５２】
ところで、本実施形態では、第２の光束位置調整器９２を、第２レンズ群２１ｂと第３レンズ群２２ａの間における第２レンズ群２１ｂの後側焦点の位置に、配置したが、その位置と共役関係にある位置（即ち、結像光学系４０の後側焦点Ｉと共役関係にある位置）に第２の光束位置調整器９２が配置されていても、同様の調整を行うことができる。この場合、ハーフミラー２５が第２の光束位置調整器９２によりも射出側に配置されていた方が、偏向点での傾き誤差が修正される様子を観察できるので望ましい。
【００５３】
このように、第１の光束位置調整器９１を操作して輝点が指標の中心に重なるように合わせ込んだ後に、第２の光束位置調整器９２を操作して輝点が指標の中心に重なるように合わせ込むことにより（勿論、第２の光束位置調整器９２を操作した後に第１の光束位置調整器９１を操作しても良い）、偏向基準点Ｈでの傾き誤差と偏向面での偏向基準点Ｈからの位置ズレ誤差とが、各々独立して除去されることとなる。従って、第１及び第２の光束位置調整器９１，９２を交互に繰り返し操作することなく各々１回だけ操作しただけで、レーザー光束のビーム軸を、変調光学系２０の光軸Axと完全に同軸にさせることができる。
【００５４】
以上に示したように、第１の実施形態のレーザー描画装置１によれば、変調光学系２０内においてこの偏向基準点Ｈと共役関係にある位置に、レーザー光束のビーム軸を屈折させるとともにその屈折方向を調整可能な第１の光束位置調整器９１が備えられているので、偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axに対して傾き誤差成分を有している場合でも、その第１の光束位置調整器９１を操作してレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axと同軸又は平行となるように調整することにより、正確且つ簡易に、当該傾き誤差のみを除去することができる。
【００５５】
また、変調光学系２０内において結像光学系４０の後側焦点Ｉと共役関係にある位置にも、レーザー光束のビーム軸を屈折させるとともにその屈折方向を調整可能な第２の光束位置調整器９２が備えられているので、偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸が偏向基準点Ｈからの位置ズレ誤差成分を有している場合でも、その第２の光束位置調整器９２を操作してレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axと同軸又は平行となるように調整することにより、正確且つ簡易に、当該位置ズレ誤差のみを除去することができる。
【００５６】
さらに、結像光学系４０の後側焦点Ｉと等価な位置に光束位置検出器８０の撮像面８０ａを配置させる第１リレー光学系６０，及び、偏向基準点Ｈと等価な位置に光束位置検出器８０の撮像面８０ａを配置させる第２リレー光学系７０が、変調光学系２０から分岐されるレーザー光束の光路上に備えられているので、偏向面でのレーザー光束のビーム軸の傾き誤差と位置ズレ誤差とを、それぞれ独立してモニタの画面２上で簡単に検出することができる。
【００５７】
【実施形態２】
第２の実施形態のレーザー描画装置１’は、第１の実施形態で示したレーザー描画装置１と比較すると、レーザー光束を屈折させる第１及び第２の光束位置調整器９１，９２の代わりに、レーザー光束をシフトさせる第１及び第２の光束位置調整器９３，９４を変調光学系２０内に配置している他は、第１の実施形態に示したレーザー描画装置１と同様の構成を有している。そこで、以下においては、第１の実施形態に示したレーザー描画装置１と同様の構成の部分については、説明を省略する。
【００５８】
図５は、本発明の第２の実施形態によるレーザー描画装置１’の概略光学構成を示す斜視図である。
【００５９】
この図５に示すように、本例のレーザー描画装置１’は、第１レンズ群２１ａと第２レンズ群２１ｂとの間に第２の光束位置調整器９４を備えているとともに、第２レンズ群２１ｂと第３レンズ群２２ａとの間に第１の光束位置調整器９３を備えている。
【００６０】
これら各調整器９３，９４は、図６（ａ）の斜視図に示すような所定の厚みを有する平板ガラスを備えている。この平板ガラスは、変調光学系２０の光軸Axと直交するように配置され、平面内で直交する２つの回転軸周りに回転可能に保持されている。そして、この平板ガラスの入射側の側面から入射したレーザー光束は、この平板ガラスを透過して射出側の側面から射出される。このとき、この平板ガラスが２つの回転軸周りに標準状態から適宜回転されていた場合には、この平板ガラスを透過したレーザー光束のビーム軸は、光軸Axに直交する平面からの平板ガラスの傾き角度及び傾き方向に応じて、変調光学系２０の光軸Axからシフトされる。従って、逆に、各光束位置調整器９３，９４への入射前にレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axからシフトしている場合には、平板ガラスを各回転軸周りに適当量回転させることにより、光軸Axに対してビーム軸が同軸又は平行となるように調整することができる。
【００６１】
なお、図６（ｂ）の斜視図には、図６（ａ）で示した第１及び第２の光束位置調整器９３，９４の変形例が示されている。この図６（ｂ）に示すように、第１及び第２の光束位置調整器９３，９４は、２つのミラーを平板上に固定したものであっても良い。このうちの一方のミラーは、変調光学系２０の光軸Ax上を進行するレーザー光束を平板に平行な平面内で直角に反射させるとともに、他方のミラーは、一方のミラーで反射されたレーザー光束を更に平板に直交する方向に反射させる。また、この平板は、平板に平行な平面内で平行移動可能に保持されている。従って、この平板が移動された場合には、両方のミラーで反射されたレーザー光束は、その平板が移動した距離及び方向に応じてシフトされる。但し、この場合の調整器９３，９４では、入射側の光路と射出側の光路が直線状とならないために、レーザー光源１０，ビームベンダー１５，及び、変調光学系２０の各要素の配置が、図５のレイアウトから若干変形されている。
【００６２】
以上に示した本例のレーザー描画装置１’は、第１の実施形態のレーザー描画装置１と同様に、第１及び第２の光束位置調整器９３，９４によりそれら各誤差を他方から独立して修正することができる。以下、第１及び第２の光束位置調整器９３，９４を用いた調整方法について具体的に説明する。
【００６３】
図７は、偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axに対して傾いてしまうようにレーザー光源１０が取り付けられた場合（即ち、レーザー光源１０が光軸Axに対して偏心して取り付けられた場合）のビーム軸の様子を示しており、図７（ａ）は、この場合において変調光学系２０の光軸Axを結像光学系４０の光軸と同軸に折り曲げる方向に偏向面が向けられたときのレーザー光源１０から走査対象面Ｓに至るまでの展開図であり、図７（ｂ）は、レーザー光源１０から第１リレー光学系６０を介して光束位置検出器８０に至るまでの展開図である。
【００６４】
このようにレーザー光源１０が取り付けられた場合、図７（ａ）の破線（レーザー光源１０から第１の光束位置調整器９３までは太い実線と重なっている）にて示すように、レーザー光源１０から発せられたレーザー光束のビーム軸は、第１及び第２の縮小光学系２１，２２，ＡＯＭ２６，コリメートレンズ２８を順に透過した後、光軸Axに対して傾く状態でポリゴンミラー３０の反射面上の偏向基準点Ｈを通過し、最終的に、走査対象面Ｓにおける結像光学系４０の後側焦点Ｉからズレた位置に入射する。
【００６５】
このとき、結像光学系４０の後側焦点Ｉと共役関係にある位置にある光束位置検出器８０の撮像面８０ａにもスポット光が形成され、画面２上では、指標の中心からシフトした位置（図７（ｂ）では白丸の位置）に輝点が生成される。従って、指標の中心からの輝点のシフト量及びシフト方向により、偏向面での光軸Axに対するビーム軸の傾き量と傾き方向が検出される。
【００６６】
この図７に示すような状態のときに、第１の光束位置調整器９３の平板ガラスが作業者によって適宜回転される（図６（ｂ）に示される変形例では平板が適宜移動される）ことにより、モニタの画面２に表示される輝点が指標の中心に移動されると、第２レンズ群２１ｂの後側焦点付近で第１の光束位置調整器９３に入射するレーザー光束のビーム軸が、図７の太線で示すように、この第１の光束位置調整器９３によって光軸Axと同軸となるようにシフトされる。従って、各偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸の光軸Axに対する傾き誤差が除去される。
【００６７】
ところで、本実施形態では、第１の光束位置調整器９３を、第２レンズ群２１ｂと第３レンズ群２２ａの間における第２レンズ群２１ｂの後側焦点の近傍に、配置したが、その位置と共役関係にある位置（即ち、結像光学系４０の後側焦点Ｉと共役関係にある位置）の近傍、例えば、第４レンズ群２２ｂとコリメートレンズ２８との間に第１の光束位置調整器９３が配置されていても、同様の調整を行うことができる。
【００６８】
また、図８は、偏向面に対するレーザー光束のビーム軸の入射位置が偏向基準点Ｈからズレてしまうようにレーザー光源１０が取り付けられた場合（即ち、レーザー光源１０が光軸Axに対して傾いて取り付けられた場合）のビーム軸の様子を示しており、図８（ａ）は、この場合において変調光学系２０の光軸Axを結像光学系４０の光軸と同軸に折り曲げる方向に偏向面が向けられたときのレーザー光源１０から走査対象面Ｓに至るまでの展開図であり、図８（ｂ）は、レーザー光源１０から第２リレー光学系７０を介して光束位置検出器８０に至るまでの展開図である。
【００６９】
このようにレーザー光源１０が取り付けられた場合、図８（ａ）の破線（レーザー光源１０から第２の光束位置調整器９４までは太い実線と重なっている）にて示すように、レーザー光源１０から発せられたレーザー光束のビーム軸は、第１及び第２の縮小光学系２１，２２，ＡＯＭ２６，コリメートレンズ２８を順に透過した後、ポリゴンミラー３０の偏向面において偏向基準点Ｈからズレた位置で反射され、最終的に、走査対象面Ｓと結像光学系４０の光軸との交点（即ち、結像光学系４０の後側焦点Ｉ）に入射する。
【００７０】
このとき、偏向基準点と共役関係にある位置にある光束位置検出器８０の撮像面８０ａにもスポット光が形成され、画面２上では、指標の中心からシフトされた位置（図８（ｂ）では白丸位置）に輝点が形成される。従って、指標の中心からの輝点のシフト量及びシフト方向により、偏向面でのレーザー光束の入射位置の偏向基準点からのズレ量及びズレ方向が検出される。
【００７１】
この図８に示すような状態のときに、第２の光束位置調整器９４の平板ガラスが作業者によって適宜回転される（図６（ｂ）に示される変形例では平板が適宜移動される）ことにより、モニタの画面２に表示される輝点が指標の中心に移動されると、第１レンズ群２１ａの後側焦点付近で第２の光束位置調整器９４に入射するレーザー光束のビーム軸が、図８の太線で示すように、この第２の光束位置調整器９４によって光軸Axと同軸となるようにシフトされる。従って、各偏向面に入射するビーム軸の偏向基準点Ｈからの位置ズレ誤差が除去される。
【００７２】
ところで、本実施形態では、第２の光束位置調整器９４を、第１レンズ群２１ａと第２レンズ群２１ｂの間における第１レンズ群２１ａの後側焦点の近傍に、配置したが、その位置と共役関係にある位置（即ち、偏向基準点Ｈと共役関係にある位置）の近傍、例えば、第３レンズ群２２ａと第４レンズ群２２ｂとの間に第２の光束位置調整器９４が配置されていても、同様の調整を行うことができる。
【００７３】
以上に示したように、第２の実施形態のレーザー描画装置１’によっても、変調光学系２０内において結像光学系４０の後側焦点Ｉと共役関係にある位置又はその近傍に、レーザー光束のビーム軸をシフトさせるとともにそのシフト量及びシフト方向を調整可能な第１の光束位置調整器９３が備えられているので、偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axに対して傾き誤差成分を有している場合でも、その第１の光束位置調整器９３を操作してレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axと同軸又は平行となるように調整することにより、正確且つ簡易に、当該傾き誤差のみを除去することができる。
【００７４】
また、変調光学系２０内において偏向基準点Ｈと共役関係にある位置にも、レーザー光束のビーム軸をシフトさせるとともにそのシフト量及びシフト方向を調整可能な第２の光束位置調整器９４が備えられているので、偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸が偏向基準点Ｈからの位置ズレ誤差成分を有している場合でも、その第２の光束位置調整器９４を操作してレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axと同軸又は平行となるように調整することにより、正確且つ簡易に、当該位置ズレ誤差のみを除去することができる。
【００７５】
【変形例】
なお、第１及び第２の実施形態の変形例として、レーザー光束のビーム軸の折り曲げ角度を調整するタイプ（図２）の第１の光束位置調整器と，レーザー光束のビーム軸のシフト方向及びシフト量を調整するタイプ（図６）の第２の光束位置調整器とを組み合わせて用いても良いし、逆に、図６に示したシフトタイプの第１の光束位置調整器と図２に示した折り曲げタイプの第２の光束位置調整器とを組み合わせて用いても良い。
【００７６】
上記の各変形例の場合には、第１及び第２の光束位置調整器は、変調光学系２０中の同じ箇所に配置されることが可能になる。例えば、前者の実施形態の場合には、変調光学系２０中の偏向基準点Ｈと共役な位置に配置され、後者の実施形態の場合には、変調光学系２０中の結像光学系４０の後側焦点Ｉと共役な位置に配置される。但し、図２に示した折り曲げタイプの光束位置調整器は、偏向基準点Ｈの共役点上や結像光学系４０の後側焦点Ｉの共役点上に配置される必要があるが、図６に示したシフトタイプの光束位置調整器は、必ずしもそのような共役点上に配置される必要はないので、図２に示した折り曲げタイプの光束位置調整器の近傍に配置されれば良い。
【００７７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のレーザー描画装置によれば、光源を交換して取り付けた際に、その光源から発せられるレーザー光束のビーム軸が光学系の光軸からシフトしたり傾いたりした場合でも、少ない箇所において正確且つ簡易にビーム軸を光軸上に合わせ込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態によるレーザー描画装置の概略光学構成を示す斜視図
【図２】 本例のレーザー描画装置における（ａ）第１及び第２の光束位置調整器の光学構成を示す説明図及び（ｂ）その変形例の説明図
【図３】 本例のレーザー描画装置における（ａ）レーザー光源から走査対象面に至るまでの展開図及び（ｂ）レーザー光源から第１リレー光学系を介して光束位置検出器に至るまでの展開図
【図４】 本例のレーザー描画装置における（ａ）レーザー光源から走査対象面に至るまでの展開図及び（ｂ）レーザー光源から第１リレー光学系を介して光束位置検出器に至るまでの展開図
【図５】 本発明の第２の実施形態によるレーザー描画装置の概略光学構成を示す斜視図
【図６】 本例のレーザー描画装置における（ａ）第１及び第２の光束位置調整器の光学構成を示す説明図及び（ｂ）その変形例の説明図
【図７】 本例のレーザー描画装置における（ａ）レーザー光源から走査対象面に至るまでの展開図及び（ｂ）レーザー光源から第１リレー光学系を介して光束位置検出器に至るまでの展開図
【図８】 本例のレーザー描画装置における（ａ）レーザー光源から走査対象面に至るまでの展開図及び（ｂ）レーザー光源から第１リレー光学系を介して光束位置検出器に至るまでの展開図
【符号の説明】
１，１’ レーザー描画装置
１０ レーザー光源
２０ 変調光学系
２１，２２ 縮小光学系
２６ 音響光学変調器（ＡＯＭ）
２８ コリメートレンズ
３０ ポリゴンミラー
４０ 結像光学系
４１ ｆθレンズ
４３ コンデンサレンズ
５０ 被描画体
６０ 第１リレー光学系
６５ シャッター
７０ 第２リレー光学系
７５ シャッター
８０ 光束位置検出器
９１，９３ 第１の光束位置調整器
９２，９４ 第２の光束位置調整器
【発明の属する技術分野】
本発明は、変調されたレーザー光束を走査対象面上に走査してパターンを描画するレーザー描画装置に、関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プリント基板や半導体素子を製造する際には、それらの表面上に配線等の描画パターンを直接記録するダイレクトイメージャーやレーザーフォトプロッター等のレーザー描画装置が、使用されている。これらレーザー描画装置は、ガスレーザーが光源として用いられている場合、光源から発せられるレーザー光束をリレー光学系等を介して変調器に導き、変調器でオンオフ変調されたレーザー光束を回転多面鏡等の偏向器で偏向し、偏向器で偏向されたレーザー光束をｆθレンズ等の結像光学系でビームスポットとして収束させて走査対象面としての感光面上を走査させることにより、感光面を有する被描画体に直接パターンを描画する。
【０００３】
このようなレーザー描画装置では、封入ガスが劣化すること等によりその光源を定期的に交換する必要があるが、その交換の際、光源をただ単に取り付けただけでは、レーザー光束を変調器や偏向器へ導くための光学系の光軸に対してレーザー光束のビーム軸がズレたり傾いたりしてしまうために、そのレーザー光束のビーム軸を正規な方向から偏向器における偏向面上の偏向基準点へ入射させることができなかった。
【０００４】
このため、従来、ピンホールを穿った平板等のターゲットを事前に当該光学系の光路上に幾つか配置しておき、光源を設置したときには、その光源からのレーザー光束のビーム軸が各ターゲット間のレンズ群の光軸と同軸な状態で各ピンホールを通過して偏向基準点に当たるように、光路中に幾つか存在するビームベンダーの角度を調整することによって、光軸合わせ（アラインメント）を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ターゲット上のピンホールの口径は、通常の描画時においてガウスビームの裾の部分も十分に通過できるようにある程度の大きさに形成されているために、光軸合わせを高精度で行えないという問題点があった。
【０００６】
また、各ターゲットの近傍でセンサーや蛍光板をレーザー光束にかざしてレーザー光束の位置を直接確認しながらビームベンダーの向きを変えるという調整が、各ターゲット毎に行われるために、調整に手間取ることが多かった。さらに、ビームベンダーの角度調整には自由度が多すぎるために、作業時間が非常に長くなってしまっていた。
【０００７】
このように、光源を交換するときには、その都度光軸合わせを行わねばならないために、需要者の間には、このような調整を一度に手早く行いたいという要望があった。
【０００８】
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、光源を交換して取り付けた際に、その光源から発せられるレーザー光束のビーム軸が光学系の光軸からシフトしたり傾いたりした場合でも、少ない箇所において正確且つ簡易にビーム軸を光軸上に合わせ込むことができるレーザー描画装置を、提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するために構成された本発明のレーザー描画装置は、レーザー光束を発するレーザー光源と、複数のレンズを含み、前記レーザー光源からのレーザー光束が入射されるリレー光学系と、前記リレー光学系を透過したレーザー光束を偏向面で反射することによって偏向する偏向器と、前記偏向面近傍の偏向基準点において前記リレー光学系の光軸に対して自己の光軸が交差するように配置され、前記偏向器により偏向されたレーザー光束を走査対象面上を走査するスポット光として収束させる結像光学系と、前記リレー光学系内に配置され、前記偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸の前記リレー光学系の光軸に対する傾き誤差を調整するための第１の光束位置調整器と、前記リレー光学系内に配置され、前記偏向面におけるレーザー光束のビーム軸の前記偏向基準点からの位置ズレ誤差を調整するための第２の光束位置調整器とを備えたことを、特徴とする。
【００１０】
このように構成されると、リレー光学系を透過して偏向器の偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸のリレー光学系の光軸に対する傾きが第１の光束位置調整器によって変更可能となり、偏向面におけるレーザー光束のビーム軸の偏向基準点からのズレ量及びズレ方向が第２の光束位置調整器によって変更可能となる。
【００１１】
これにより、作業者は、古いレーザー光源を交換して新しいレーザー光源を取り付けた際には、第１の光束位置調整器を操作して、第１の光束位置調整器よりも後方のレーザー光束のビーム軸がリレー光学系の光軸と平行になるように調整することにより、偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸のリレー光学系の光軸に対する傾き誤差のみを除去することができる。また、第２の光束位置調整器を操作して、第２の光束位置調整器よりも後方のレーザー光束のビーム軸がリレー光学系の光軸と平行になるように調整することにより、偏向面でのビーム軸の入射位置の偏向基準点からの位置ズレ誤差のみを除去することができる。
【００１２】
このように、両誤差を互いに独立して調整できるので、調整に時間を掛けることなく簡単に且つ高精度に、レーザー光束のビーム軸をリレー光学系の光軸と同軸となるように合わせ込むことができる。
【００１３】
なお、本発明によるレーザー描画装置では、第１の光束位置調整器としては、リレー光学系内における偏向基準点と共役関係にある位置においてレーザー光束を偏向することによりそのレーザー光束の偏向方向を調整可能な光学系を有するものであっても良いし、リレー光学系内における結像光学系の後側焦点と共役関係にある位置又はその近傍においてレーザー光束をシフトさせるとともにそのレーザー光束のシフト方向及びシフト量を調整可能な光学系を有するものであっても良い。また、第２の光束位置調整器としては、リレー光学系内における結像光学系の後側焦点と共役関係にある位置においてレーザー光束を偏向することによりそのレーザー光束の偏向方向を調整可能な光学系を有するものであっても良いし、リレー光学系内における偏向基準点と共役関係にある位置又はその近傍においてレーザー光束をシフトさせるとともにそのレーザー光束のシフト方向及びシフト量を調整可能な光学系を有するものであっても良い。何れの場合も、リレー光学系全体の後側焦点が偏向基準点に一致するように構成されるとともに、結像光学系の後側焦点が走査対象面上に存在するように構成される。
【００１４】
また、本発明によるレーザー描画装置では、偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸のリレー光学系の光軸に対する傾き誤差をビーム軸の光軸からのズレとして検出する光束位置検出器を備えていても良いし、偏向面におけるビーム軸の入射位置の偏向基準点からの位置ズレ誤差をビーム軸の光軸からのズレとして検出する光束位置検出器を備えていても良い。
【００１５】
傾き誤差を検出するための光束位置検出器の配置位置としては、結像光学系の後側焦点と共役関係にある位置又はその近傍であっても良いし、リレー光学系中に配置された分岐部材によって分岐されるレーザー光束の光路上であって、リレーレンズを介して結像光学系の後側焦点又はその近傍と光学的に等価になる位置でも良い。なお、光学的に等価になる位置とは、一方でビームの位置が光軸上にあるとき、他方でもビームの位置が光軸上にあるような状態をいう。
【００１６】
この場合、リレー光学系内における偏向基準点と共役関係にある位置又はその近傍に分岐部材を配置し、リレー光学系中の分岐部材よりも前方にある光学系の後側焦点に対して前側焦点が一致するようにリレーレンズを配置し、このリレーレンズの後側焦点位置に光束位置検出器を配置した構成であっても良いし、リレー光学系内における結像光学系の後側焦点と共役関係にある位置又はその近傍に分岐部材を配置し、リレーレンズを介して分岐位置と共役関係にある位置に光束位置検出器を配置した構成であっても良い。このように光束位置検出器を配置すると、偏向基準点からの位置ズレ誤差が傾き誤差の検出に影響しないので、傾き誤差のみを独立して検出することができる。
【００１７】
位置ズレ誤差を検出するための光束位置検出器の配置位置としては、偏向基準点と共役関係にある位置又はその近傍であっても良いし、リレー光学系中に配置された分岐部材によって分岐されるレーザー光束の光路上であって、リレーレンズを介して偏向基準点又はその近傍と光学的に等価になる位置でも良い。
【００１８】
この場合、リレー光学系内における偏向基準点と共役関係にある位置又はその近傍に分岐部材を配置し、リレー光学系において分岐部材よりも前方にある光学系の後側焦点に対して前側焦点が一致するようにリレーレンズを配置し、このリレーレンズの後側焦点位置に光束位置検出器を配置した構成であっても良いし、リレー光学系内における結像光学系の後側焦点と共役関係にある位置又はその近傍に分岐部材を配置し、リレーレンズを介して分岐位置と共役関係にある位置に光束位置検出器を配置した構成であっても良い。このように光束位置検出器を配置すると、偏向基準点への入射ビームの傾き誤差が位置ズレ誤差の検出に影響しないので、位置ズレ誤差のみを独立して検出することができる。
【００１９】
なお、傾き誤差と位置ズレ誤差は、別個の光束位置検出器によって検出されても良く、共用される１個の光束位置検出器によって検出されても良い。後者のように１個の光束位置検出器のみを用いる場合、リレー光学系からのレーザー光束を光束位置検出器にリレーする２系統の分岐部材及びリレーレンズを備える。さらに、何れかのリレーレンズを透過したレーザー光束であるかが分かるように、一方又は両方のリレーレンズの光路上にシャッターを備えることもできる。
【００２０】
光束位置検出器としては、ＣＣＤ等の撮像素子であっても良いし、ＰＳＤ等の位置検出素子であっても良いし、レーザー光束が入射した箇所だけ蛍光を発する蛍光板であっても良い。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るレーザー描画装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
【実施形態１】
図１は、本発明の第１の実施形態によるレーザー描画装置１の概略光学構成を示す斜視図である。
【００２３】
本例のレーザー描画装置１は、レーザー光源１０と，レーザー光源１０から発せられたレーザー光束を変調する変調光学系２０と，変調光学系２０により変調されたレーザー光束を偏向する偏向器としてのポリゴンミラー３０と，ポリゴンミラー３０により偏向されたレーザー光束を被描画体５０の走査対象面Ｓ上に結像させる結像光学系４０と，変調光学系２０中の走査対象面Ｓと共役な位置及びポリゴンミラー３０と共役な位置における変調光学系２０の光軸Axに対するレーザー光束のビーム軸のズレを夫々検出するための第１及び第２リレー光学系６０，７０及び光束位置検出器８０と，光軸Axに対するビーム軸のズレを夫々検出した２箇所と夫々共役な位置にて光軸Axに対するビーム軸のズレを調整するための第１及び第２の光束位置調整器９１，９２とを、有している。
【００２４】
このうちのレーザー光源１０は、レーザー媒質としてのガス（例えばArガスやHe−Ne混合ガス）を封入した放電管内に放電することによりレーザー媒質を励起させてレーザー光束を略発散光として発振させるガスレーザーである。このレーザー光源１０から発せられるレーザー光束は、ビームベンダー１５で反射された後、変調光学系２０に入射する。
【００２５】
変調光学系２０は、入射されるレーザー光束の光束径を縮小する第１及び第２の縮小光学系２１，２２と，第１及び第２の縮小光学系２１，２２を透過したレーザー光束を変調する音響光学変調器（ＡＯＭ）２６と，ＡＯＭ２６により変調されたレーザー光束を平行光束に変換するコリメートレンズ２８とを、主要な構成として有している。
【００２６】
第１の縮小光学系２１は、正のパワーを有する第１レンズ群２１ａと正のパワーを有する第２レンズ群２１ｂとを有する。このうちの第１レンズ群２１ａは、その前側焦点がレーザー光源１０の発光点と一致するように配置されている。また、第２レンズ群２１ｂは、その前側焦点が第１レンズ群２１ａの後側焦点に一致するように配置されている。そして、この第１レンズ群２１ａに入射したレーザー光束は、第２レンズ群２１ｂを透過して第２縮小光学系２２に入射する。ここで、第１レンズ群２１ａの後側焦点（即ち、第２レンズ群２１ｂの前側焦点）が第２レンズ群２１ｂ寄りにあるので、第１レンズ群２１ａに入射したレーザー光束は、第１及び第２レンズ群２１ａ，２１ｂを透過することにより、その光束径を縮小されて第２縮小光学系２２に入射する。なお、第１レンズ群２１ａと第２レンズ群２１ｂとの間の光路上には、図１に示すように、第１の光束位置調整器９１が配置されているが、この第１の光束位置調整器９１の機能については後述する。また、第２レンズ群２１ｂと第２縮小光学系２２との間の光路上には、第２の光束位置調整器９２が配置されているが、この第２の光束位置調整器９２の機能については後述する。
【００２７】
第２の縮小光学系２２は、正のパワーを有する第３レンズ群２２ａと正のパワーを有する第４レンズ群２２ｂとを有する。このうちの第３レンズ群２２ａは、その前側焦点が第１の縮小光学系２１の第２レンズ群２１ｂの後側焦点に一致するように配置されている。また、第４レンズ群２２ｂは、その前側焦点が第３レンズ群２２ａの後側焦点に一致するように配置されている。そして、この第３レンズ群２２ａに入射したレーザー光束は、ハーフミラー２３によって部分的に反射された後に第４レンズ群２２ｂを透過して、ビームベンダー２４で反射されて、ハーフミラー２５を部分的に透過してＡＯＭ２６に入射する。ここで、第３レンズ群２２ａの後側焦点（即ち、第４レンズ群２２ｂの前側焦点）が第４レンズ群２２ｂ寄りにあるので、第３レンズ群２２ａに入射したレーザー光束は、第３及び第４レンズ群２２ａ，２３ｂを透過することにより、その光束径を縮小されてＡＯＭ２６に入射する。
【００２８】
ＡＯＭ２６には、音響光学効果を有する結晶、即ち、超音波が印加されると屈折率が周期的に変化することにより入射光を回折させる結晶が、備えられている。このＡＯＭ２６へ入射したレーザー光束は、画像情報に応じて超音波がオンオフ印加された当該結晶を透過することにより、変調光として取り出される。そして、このＡＯＭ２６においてオンオフ変調されたレーザー光束は、ビームベンダー２７により反射されてコリメートレンズ２８へ入射する。コリメートレンズ２８により平行光束とされたレーザー光束は、ビームベンダー２９により反射されてポリゴンミラー３０へ入射する。
【００２９】
ポリゴンミラー３０は、多角柱状に形成されているとともにその複数の側面を反射面として構成され、中心軸周りに等角速度にて回転駆動される。そして、このポリゴンミラー３０の反射面に入射するレーザー光束は、ポリゴンミラー３０の回転に伴って各反射面によって偏向され、結像光学系４０へ入射する。なお、ポリゴンミラー３０の各反射面（偏向面）上でレーザー光束を偏向する点を偏向点と称するが、特に、この偏向点近傍であって変調光学系２０の光軸Axと結像光学系４０の光軸との交点を、偏向基準点と称する。
【００３０】
結像光学系４０は、ｆθレンズ４１，折返しミラー４２，及び、コンデンサレンズ４３を備えている。また、この結像光学系４０は、その後側焦点が走査対象面Ｓ上に存在するように配置されている。従って、レーザー光源１０の発光点，第２レンズ群２１ｂの後側焦点，及び、第４レンズ群２２ｂの後側焦点は、結像光学系４０の後側焦点と共役関係にあり、第１レンズ群２１ａの後側焦点及び第３レンズ群２２ａの後側焦点は、偏向基準点と共役関係にある。ポリゴンミラー３０により偏向されたレーザー光束は、ｆθレンズ４１を透過した後、折返しミラー４２により被描画体５０の走査対象面Ｓへ向けて反射され、コンデンサレンズ４３を介して走査対象面Ｓ上を等速度に走査する。このとき、走査対象面Ｓ上を主走査方向Ｘに沿って走査するレーザー光束は、コンデンサレンズ４３を介すことにより、走査対象面Ｓへ垂直に入射する光束として形成されるとともにスポット光として走査対象面Ｓ上に収束される。
【００３１】
被描画体５０は、結像光学系４０の後側焦点が走査対象面Ｓ上に存在する位置に配置され、レーザー描画装置１の図示せぬテーブルにズレないように固定されている。この図示せぬテーブルは、図示せぬテーブル台に備えられた図示せぬレール上に載せられており、やはり図示せぬ駆動源によってレールに沿って副走査方向Ｙへ平行移動できるように取り付けられている。そして、この被描画体５０を固定する図示せぬテーブルは、ポリゴンミラー３０の回転に同期して副走査方向Ｙへ等速にスライドされる。
【００３２】
第３レンズ群２２ａと第４レンズ群２２ｂとの間に配置されているハーフミラー２３は、ビームベンダーとしてレーザー光束の一部を第４レンズ群２２ｂに向けて反射させるとともに、残りの光束を透過させる。このハーフミラー２３を透過したレーザー光束の光路上には、このハーフミラー２３側から順に、ビームベンダー６１及びリレーレンズ６２からなる第１リレー光学系６０とシャッター６５とハーフミラー８１と光束位置検出器８０とが、配置されている。そして、ハーフミラー２３を通過した第３レンズ群２２ａの光軸Axは、正のパワーを有するリレーレンズ６２の光軸と同軸となるようにビームベンダー６１で折り曲げられた後、光路を開閉するためのシャッター６５とハーフミラー８１とを順に通過して光束位置検出器８０に導かれている。なお、リレーレンズ６２は、その前側焦点が第３レンズ群２２ａの後側焦点に一致し、後側焦点が光束位置検出器８０の撮像面に一致するように配置されている。従って、その撮像面は、リレーレンズ６２を介して第２レンズ群２１ｂの後側焦点と共役関係にあり、結像光学系４０の後側焦点と光学的に等価な位置にある。ハーフミラー２３を透過したレーザー光束は、ビームベンダー６１によってリレーレンズ６２に向けて反射され、リレーレンズ６２を透過し、シャッター６５が開いている場合にはハーフミラー８１を透過して、光束位置検出器８０に入射する。
【００３３】
また、ビームベンダー２４とＡＯＭ２６との間に配置されているハーフミラー２５は、ビームベンダー２４により反射されたレーザー光束の一部を透過させるとともに、残りの光束を反射させる。このハーフミラー２５で反射されたレーザー光束の光路上には、ハーフミラー２５側から順に、ビームベンダー７１及びリレーレンズ７２からなる第２リレー光学系７０とシャッタ７５とハーフミラー８１とが、配置されている。そして、ハーフミラー２５により折り曲げられた第４レンズ群２２ｂの光軸Axは、正のパワーを有するリレーレンズ７２の光軸と同軸になるようにビームベンダー７１によって折り曲げられた後、光路を開閉するためのシャッター７５を通過し、ハーフミラー８１によって折り曲げられ、第１リレー光学系６０のリレーレンズ６２の光軸と同軸な状態で光束位置検出器８０に導かれている。なお、リレーレンズ７２は、その前側焦点が第４レンズ群２２ｂの後側焦点に一致し、後側焦点が光束位置検出器８０の撮像面に一致するように配置されている。従って、その撮像面は、リレーレンズ７２を介して第３レンズ群２２ａの後側焦点と共役関係にあり、偏向基準点と光学的に等価な位置にある。ハーフミラー２５で反射されたレーザー光束は、ビームベンダー７１によってリレーレンズ７２に向けて反射され、リレーレンズ７２を透過し、シャッター７５が開いている場合にはハーフミラー８１で反射されて、光束位置検出器８０に入射する。
【００３４】
光束位置検出器８０は、入射されるレーザー光束を画像信号としての電気信号に光電変換するためのＣＣＤ等の撮像素子を有している。また、この光束位置検出器８０は、その撮像素子の撮像領域の中心が第１及び第２のリレー光学系６０，７０の光軸によって貫かれるように配置されている。そして、この光束位置検出器８０により生成される画像信号は、図示せぬモニタに出力され、図示せぬモニタの画面には、光束位置検出器８０の撮像面にレーザー光束が入射している場合、レーザー光束による輝点のみの画像が出力される。なお、この図示せぬモニタの長方形状の画面には、長辺方向において画面を２等分する縦線と短辺方向において画面を２等分する横線とからなる十字状の指標が、スーパーインポーズされている。そして、この指標における縦線と横線の交点（中心）は、第１及び第２のリレー光学系６０，７０の光軸位置に一致するように、調整されている。従って、撮像領域におけるその中心から外れた位置にレーザー光束が入射した場合、図示せぬモニタの画面では、レーザー光束による輝点が、ビーム軸の光軸Axからのズレに応じて指標の中心からシフトした位置に、表示される。
【００３５】
ここで、光束位置検出器８０は、リレーレンズ６２を介してはレーザー光源１０の発光点と共役の関係になるので、レーザー光源１０が発するレーザー光束の傾き、即ち、偏向基準点での位置ズレ誤差に対しては検出感度を持たない。また、リレーレンズ７２を介しては第１レンズ群２１ａの後側焦点と共役の関係になるので、レーザー光源１０が発するレーザー光束の位置ズレ、即ち、偏向基準点での傾き誤差に対しては検出感度を持たない。従って、光束位置検出器８０は、偏向基準点でのレーザー光束の傾き誤差と位置ズレ誤差とを独立して検出することができる。
【００３６】
また、第１レンズ群２１ａと第２レンズ群２１ｂとの間に配置されている第１の光束位置調整器９１，及び、第２レンズ群２１ｂと第３レンズ群２２ａとの間に配置されている第２の光束位置調整器９２は、図２（ａ）の斜視図に示すような同一の形状で同じ大きさの２個の直角プリズムを備えている。これら各調整器９１，９２を構成する両直角プリズムは、斜面同士が若干の隙間を挟んで互いに向き合うとともに夫々の斜面に隣接する四角形状の側面の一方が変調光学系２０の光軸Axに直交するように配置されている。また、各直角プリズムは、変調光学系２０の光軸Axと平行な回転軸周りにおいて各々独立に回転可能に保持されている。従って、入射側にある直角プリズムに入射したレーザー光束は、この直角プリズムを透過してその斜面から一旦射出されるとともに、他方の直角プリズムの斜面から再度入射してこの直角プリズムを透過して光軸Ax方向と直交する側面から射出される。このとき、両直角プリズムの斜面が平行に揃った標準状態にあれば、レーザー光束は、入射時のビーム軸と平行な方向にビーム軸を向けて光束位置調整器９１，９２を通過する。これに対して、各直角プリズムが標準状態から適宜回転されていた場合には、これらの第１及び第２の光束位置調整器９１，９２を通過することにより、レーザー光束のビーム軸は、入射時のビーム軸に対して各直角プリズムの回転位置に応じた方向へ相対的に傾けられる。従って、逆に、各光束位置調整器９１，９２への入射前にビーム軸が光軸Axに対して傾いていた場合には、２個の直角プリズムを適当量回転させることにより、光軸Axに対してビーム軸が同軸又は平行となるように調整することができる。そして、このような図２（ａ）に示す構成の光束位置調整器９１，９２が配置される箇所では、その前後の光軸が互いに平行にシフトするように、図１のレイアウトから若干変形される。
【００３７】
なお、図２（ｂ）の斜視図には、図２（ａ）で示した第１及び第２の光束位置調整器９１，９２の変形例が示されている。この図２（ｂ）に示すように、第１及び第２の光束位置調整器９１，９２は、反射面内で直交する２つの回転軸周りに回転可能に保持されたミラーを有するものであっても良い。但し、この場合の調整器９１，９２が配置される際には、変調光学系２０の光軸Axが各調整器９１，９２において折り曲げられるように、レーザー光源１０，ビームベンダー１５，及び、変調光学系２０の各要素の配置が、図１のレイアウトから若干変形される。そして、各調整器９１，９２のミラーの２つの回転軸が適宜回転された場合には、これらの第１及び第２の光束位置調整器９１，９２で反射されるレーザー光束のビーム軸は、その先にある光学系の光軸に対して傾けられる。従って、逆に、各光束位置調整器９１，９２への入射前にビーム軸が光軸Axに対して傾いていた場合には、そのミラーを各回転軸周りに適当量回転させることにより、光軸Axに対してビーム軸が同軸又は平行となるように調整することができる。
【００３８】
以上に示した本例のレーザー描画装置１は、通常の使用時には、レーザー光源１０からのレーザー光束をＡＯＭ２６において画像情報に基づいてオンオフ変調し、ポリゴンミラー３０で偏向して結像光学系４０を介して走査対象面Ｓ上で走査するので、画像情報に基づく画像を被描画体５０の走査対象面Ｓ上に描画する。従って、走査対象面Ｓに例えば感光材料が塗布されている場合には、オンオフ変調されたスポット光の軌跡である走査線が、被描画体５０が副走査方向Ｙへスライドされる毎に順次形成され、走査対象面Ｓ上には、画像情報に基づく画像が描画される。
【００３９】
但し、本例のレーザー光源１０はガスレーザーであるために、上記のような使用によって封入ガスが劣化する。このため、古くなったレーザー光源１０を新しいものに交換する必要がある。このとき、古くなったレーザー光源１０が取り外されて新しいレーザー光源１０が取り付けられると、その取り付け誤差に起因して、レーザー光源１０が発するレーザー光束のビーム軸が、変調光学系２０の光軸Axに対してシフトしたり傾いてしまう。このため、レーザー光源１０を交換する前ではレーザー光束が光軸Axと同軸にポリゴンミラー３０の各偏向面に入射していても、交換後のレーザー光束は、光軸Axに対する傾き誤差や位置ズレ誤差をもってこれら各偏向面に入射するようになってしまう。
【００４０】
しかし、本例のレーザー描画装置１は、第１及び第２リレー光学系６０，７０と光束位置検出器８０とにより、偏向面でのレーザー光束のビーム軸の傾き誤差と位置ズレ誤差とを独立して検出できるとともに、第１及び第２の光束位置調整器９１，９２によりそれら各誤差を他方から独立して修正することができる。以下、第１及び第２の光束位置調整器９１，９２を用いた調整方法について具体的に説明する。
【００４１】
図３は、偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axに対して傾いてしまうようにレーザー光源１０が取り付けられた場合（即ち、レーザー光源１０が光源Axに対して偏心して取り付けられた場合）のビーム軸の様子を示しており、図３（ａ）は、この場合において変調光学系２０の光軸Axを結像光学系４０の光軸と同軸に折り曲げる方向に偏向面が向けられたときのレーザー光源１０から走査対象面Ｓに至るまでの展開図であり、図３（ｂ）は、レーザー光源１０から第１リレー光学系６０を介して光束位置検出器８０に至るまでの展開図である。
【００４２】
このようにレーザー光源１０が取り付けられた場合、図３（ａ）の破線（レーザー光源１０から第１の光束位置調整器９１までは太い実線と重なっている）にて示すように、レーザー光源１０から発せられたレーザー光束のビーム軸は、第１レンズ群２１ａの後側焦点（即ち、第２レンズ群２１ｂの前側焦点）を通過するように第１レンズ群２１ａによって屈折され、光軸Axと平行に進行するように第２レンズ群２１ｂによって屈折され、第３レンズ群２２ａの後側焦点（即ち、第４レンズ群２１ｂの前側焦点）を通過するように第３レンズ群２２ａによって屈折される。そして、第４レンズ群２２ｂによって光軸Axと平行に進行するように屈折されたレーザー光束のビーム軸は、ＡＯＭ２６を通過した後、ポリゴンミラー３０の反射面上の偏向基準点Ｈを通過するようにコリメートレンズ２８によって屈折され、光軸Axと平行になるように結像光学系４０によって屈折され、走査対象面Ｓにおける結像光学系４０の後側焦点Ｉからズレた位置に入射する。
【００４３】
このとき、第３レンズ群２２ａと第４レンズ群２２ｂとの間の光路上に配置されたハーフミラー２３を透過したレーザー光束のビーム軸は、図３（ｂ）に示すように、第３レンズ群２２ａの後側焦点に前側焦点が一致するように配置されたリレーレンズ６２によって、光軸Axと平行に進行するように屈折され、光束位置検出器８０の撮像面８０ａにスポット光を形成する。但し、この時点では、シャッター６５は開けられ、シャッター７５は閉じられている。図３（ｂ）の右側には、光束位置検出器８０からの画像信号を受信するモニタの画面２の模式図が示されているが、撮像面８０ａに入射したレーザー光束によって画面２上に生成される輝点は、画面２上に形成された指標の中心（縦線と横線の交点）からシフトした位置（図３（ｂ）では白丸の位置）に、形成される。このとき、指標の中心から輝点がシフトした量とシフトした方向は、偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axに対して傾いたときの傾き角度と傾き方向に対応している。
【００４４】
このように、偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axに対して傾くようにレーザー光源１０が光軸Axに対して偏心して取り付けられた場合には、光軸Axに対するビーム軸の傾き量と傾き方向とが、画面２における指標の中心からの輝点のズレ量及びズレ方向として表示されることによって、検出される。
【００４５】
この図３に示すような状態のときに、第１の光束位置調整器９１の２つの直角プリズム（図２（ｂ）に示される変形例ではミラー）が作業者によって適宜回転されることにより、モニタの画面２に表示される輝点が指標の中心に移動されると、第１レンズ群２１ａの後側焦点で第１の光束位置調整器９１に入射するレーザー光束のビーム軸が、図３の太線で示すように、この第１の光束位置調整器９１によって光軸Axと同軸又は平行となるように調整される。従って、各偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸の光軸Axに対する傾き誤差が除去される。
【００４６】
ところで、本実施形態では、第１の光束位置調整器９１を、第１レンズ群２１ａと第２レンズ群２１ｂの間における第１レンズ群２１ａの後側焦点の位置に、配置したが、その位置と共役関係にある位置（即ち、偏向基準点Ｈと共役関係にある位置）、例えば、第３レンズ群２２ａと第４レンズ群２２ｂとの間における第３レンズ群２２ａの後側焦点の位置に第１の光束位置調整器９１が配置されていても、同様の調整を行うことができる。この場合、ハーフミラー２３は、第３レンズ群２２ａの後側焦点よりも入射側に配置されても良いが、射出側に配置されていた方が偏向点での傾き誤差が修正される様子を観察できるので望ましい。
【００４７】
また、図４は、偏向面に対するレーザー光束のビーム軸の入射位置が偏向基準点Ｈからズレてしまうようにレーザー光源１０が取り付けられた場合（即ち、レーザー光源１０が光軸Axに対して傾いて取り付けられた場合）のビーム軸の様子を示しており、図４（ａ）は、この場合において変調光学系２０の光軸Axを結像光学系４０の光軸と同軸に折り曲げる方向に偏向面が向けられたときのレーザー光源１０から走査対象面Ｓに至るまでの展開図であり、図４（ｂ）は、レーザー光源１０から第２リレー光学系７０を介して光束位置検出器８０に至るまでの展開図である。
【００４８】
このようにレーザー光源１０が取り付けられた場合、図４（ａ）の破線（レーザー光源１０から第２の光束位置調整器９２までは太い実線と重なっている）にて示すように、レーザー光源１０から発せられたレーザー光束のビーム軸は、第１レンズ群２１ａによって光軸Axと平行になるように屈折され、第２レンズ群２１ｂの後側焦点（即ち、第３レンズ群２２ａの前側焦点）を通過するように第２レンズ群２１ｂによって屈折され、光軸Axと平行に進行するように第３レンズ群２２ａによって屈折される。そして、第４レンズ群２２ｂの後側焦点（即ち、コリメートレンズ２８の前側焦点）を通過するように第４レンズ群２２ｂによって屈折されたレーザー光束のビーム軸は、ＡＯＭ２６を通過した後、光軸Axと平行に進行するようにコリメートレンズ２８によって屈折され、ポリゴンミラー３０の偏向面において偏向基準点Ｈからズレた位置に入射し、走査対象面Ｓと結像光学系４０の光軸との交点（即ち、結像光学系４０の後側焦点Ｉ）に入射するように、結像光学系４０によって屈折される。
【００４９】
このとき、第４レンズ群２２ｂとコリメートレンズ２８との間に配置されたハーフミラー２５で反射されたレーザー光束は、図４（ｂ）に示すように、第４レンズ群２２ｂの後側焦点に前側焦点が一致するように配置されたリレーレンズ７２によって、光軸Axと平行に進行するように屈折され、光束位置検出器８０の撮像面８０ａにスポット光を形成する。但し、この時点では、シャッター７５は開けられ、シャッター６５は閉じられている。図４（ｂ）の右側には、光束位置検出器８０からの画像信号を受信するモニタの画面２の模式図が示されているが、撮像面８０ａへ入射したレーザー光束によって画面２上に生成される輝点は、画面２上に形成された指標の中心（縦線と横線の交点）からシフトされた位置（図４（ｂ）では白丸位置）に、形成される。このとき、指標の中心から輝点がシフトした量とシフトした方向は、偏向面におけるレーザー光束のビーム軸の入射位置が偏向基準点Ｈからズレたときのズレ量とズレ方向に対応している。
【００５０】
このように、偏向面におけるレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axに対してズレるようにレーザー光源１０が光軸Axに対して傾いて取り付けられた場合には、偏向面でのビーム軸の入射位置の偏向基準点Ｈからのズレ量とズレ方向とが、画面２における指標の中心からの輝点のズレ量及びズレ方向として表示されることによって、検出される。
【００５１】
この図４に示すような状態のときに、第２の光束位置調整器９２の２つの直角プリズム（図２（ｂ）に示される変形例ではミラー）が作業者によって適宜回転されることにより、モニタの画面２に表示される輝点が指標の中心に移動されると、第２レンズ群２１ｂの後側焦点で第２の光束位置調整器９２に入射するレーザー光束のビーム軸が、図４の太線で示すように、この第２の光束位置調整器９２によって光軸Axと同軸又は平行となるように調整される。従って、各偏向面に入射するビーム軸の偏向基準点Ｈからの位置ズレ誤差が除去される。
【００５２】
ところで、本実施形態では、第２の光束位置調整器９２を、第２レンズ群２１ｂと第３レンズ群２２ａの間における第２レンズ群２１ｂの後側焦点の位置に、配置したが、その位置と共役関係にある位置（即ち、結像光学系４０の後側焦点Ｉと共役関係にある位置）に第２の光束位置調整器９２が配置されていても、同様の調整を行うことができる。この場合、ハーフミラー２５が第２の光束位置調整器９２によりも射出側に配置されていた方が、偏向点での傾き誤差が修正される様子を観察できるので望ましい。
【００５３】
このように、第１の光束位置調整器９１を操作して輝点が指標の中心に重なるように合わせ込んだ後に、第２の光束位置調整器９２を操作して輝点が指標の中心に重なるように合わせ込むことにより（勿論、第２の光束位置調整器９２を操作した後に第１の光束位置調整器９１を操作しても良い）、偏向基準点Ｈでの傾き誤差と偏向面での偏向基準点Ｈからの位置ズレ誤差とが、各々独立して除去されることとなる。従って、第１及び第２の光束位置調整器９１，９２を交互に繰り返し操作することなく各々１回だけ操作しただけで、レーザー光束のビーム軸を、変調光学系２０の光軸Axと完全に同軸にさせることができる。
【００５４】
以上に示したように、第１の実施形態のレーザー描画装置１によれば、変調光学系２０内においてこの偏向基準点Ｈと共役関係にある位置に、レーザー光束のビーム軸を屈折させるとともにその屈折方向を調整可能な第１の光束位置調整器９１が備えられているので、偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axに対して傾き誤差成分を有している場合でも、その第１の光束位置調整器９１を操作してレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axと同軸又は平行となるように調整することにより、正確且つ簡易に、当該傾き誤差のみを除去することができる。
【００５５】
また、変調光学系２０内において結像光学系４０の後側焦点Ｉと共役関係にある位置にも、レーザー光束のビーム軸を屈折させるとともにその屈折方向を調整可能な第２の光束位置調整器９２が備えられているので、偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸が偏向基準点Ｈからの位置ズレ誤差成分を有している場合でも、その第２の光束位置調整器９２を操作してレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axと同軸又は平行となるように調整することにより、正確且つ簡易に、当該位置ズレ誤差のみを除去することができる。
【００５６】
さらに、結像光学系４０の後側焦点Ｉと等価な位置に光束位置検出器８０の撮像面８０ａを配置させる第１リレー光学系６０，及び、偏向基準点Ｈと等価な位置に光束位置検出器８０の撮像面８０ａを配置させる第２リレー光学系７０が、変調光学系２０から分岐されるレーザー光束の光路上に備えられているので、偏向面でのレーザー光束のビーム軸の傾き誤差と位置ズレ誤差とを、それぞれ独立してモニタの画面２上で簡単に検出することができる。
【００５７】
【実施形態２】
第２の実施形態のレーザー描画装置１’は、第１の実施形態で示したレーザー描画装置１と比較すると、レーザー光束を屈折させる第１及び第２の光束位置調整器９１，９２の代わりに、レーザー光束をシフトさせる第１及び第２の光束位置調整器９３，９４を変調光学系２０内に配置している他は、第１の実施形態に示したレーザー描画装置１と同様の構成を有している。そこで、以下においては、第１の実施形態に示したレーザー描画装置１と同様の構成の部分については、説明を省略する。
【００５８】
図５は、本発明の第２の実施形態によるレーザー描画装置１’の概略光学構成を示す斜視図である。
【００５９】
この図５に示すように、本例のレーザー描画装置１’は、第１レンズ群２１ａと第２レンズ群２１ｂとの間に第２の光束位置調整器９４を備えているとともに、第２レンズ群２１ｂと第３レンズ群２２ａとの間に第１の光束位置調整器９３を備えている。
【００６０】
これら各調整器９３，９４は、図６（ａ）の斜視図に示すような所定の厚みを有する平板ガラスを備えている。この平板ガラスは、変調光学系２０の光軸Axと直交するように配置され、平面内で直交する２つの回転軸周りに回転可能に保持されている。そして、この平板ガラスの入射側の側面から入射したレーザー光束は、この平板ガラスを透過して射出側の側面から射出される。このとき、この平板ガラスが２つの回転軸周りに標準状態から適宜回転されていた場合には、この平板ガラスを透過したレーザー光束のビーム軸は、光軸Axに直交する平面からの平板ガラスの傾き角度及び傾き方向に応じて、変調光学系２０の光軸Axからシフトされる。従って、逆に、各光束位置調整器９３，９４への入射前にレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axからシフトしている場合には、平板ガラスを各回転軸周りに適当量回転させることにより、光軸Axに対してビーム軸が同軸又は平行となるように調整することができる。
【００６１】
なお、図６（ｂ）の斜視図には、図６（ａ）で示した第１及び第２の光束位置調整器９３，９４の変形例が示されている。この図６（ｂ）に示すように、第１及び第２の光束位置調整器９３，９４は、２つのミラーを平板上に固定したものであっても良い。このうちの一方のミラーは、変調光学系２０の光軸Ax上を進行するレーザー光束を平板に平行な平面内で直角に反射させるとともに、他方のミラーは、一方のミラーで反射されたレーザー光束を更に平板に直交する方向に反射させる。また、この平板は、平板に平行な平面内で平行移動可能に保持されている。従って、この平板が移動された場合には、両方のミラーで反射されたレーザー光束は、その平板が移動した距離及び方向に応じてシフトされる。但し、この場合の調整器９３，９４では、入射側の光路と射出側の光路が直線状とならないために、レーザー光源１０，ビームベンダー１５，及び、変調光学系２０の各要素の配置が、図５のレイアウトから若干変形されている。
【００６２】
以上に示した本例のレーザー描画装置１’は、第１の実施形態のレーザー描画装置１と同様に、第１及び第２の光束位置調整器９３，９４によりそれら各誤差を他方から独立して修正することができる。以下、第１及び第２の光束位置調整器９３，９４を用いた調整方法について具体的に説明する。
【００６３】
図７は、偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axに対して傾いてしまうようにレーザー光源１０が取り付けられた場合（即ち、レーザー光源１０が光軸Axに対して偏心して取り付けられた場合）のビーム軸の様子を示しており、図７（ａ）は、この場合において変調光学系２０の光軸Axを結像光学系４０の光軸と同軸に折り曲げる方向に偏向面が向けられたときのレーザー光源１０から走査対象面Ｓに至るまでの展開図であり、図７（ｂ）は、レーザー光源１０から第１リレー光学系６０を介して光束位置検出器８０に至るまでの展開図である。
【００６４】
このようにレーザー光源１０が取り付けられた場合、図７（ａ）の破線（レーザー光源１０から第１の光束位置調整器９３までは太い実線と重なっている）にて示すように、レーザー光源１０から発せられたレーザー光束のビーム軸は、第１及び第２の縮小光学系２１，２２，ＡＯＭ２６，コリメートレンズ２８を順に透過した後、光軸Axに対して傾く状態でポリゴンミラー３０の反射面上の偏向基準点Ｈを通過し、最終的に、走査対象面Ｓにおける結像光学系４０の後側焦点Ｉからズレた位置に入射する。
【００６５】
このとき、結像光学系４０の後側焦点Ｉと共役関係にある位置にある光束位置検出器８０の撮像面８０ａにもスポット光が形成され、画面２上では、指標の中心からシフトした位置（図７（ｂ）では白丸の位置）に輝点が生成される。従って、指標の中心からの輝点のシフト量及びシフト方向により、偏向面での光軸Axに対するビーム軸の傾き量と傾き方向が検出される。
【００６６】
この図７に示すような状態のときに、第１の光束位置調整器９３の平板ガラスが作業者によって適宜回転される（図６（ｂ）に示される変形例では平板が適宜移動される）ことにより、モニタの画面２に表示される輝点が指標の中心に移動されると、第２レンズ群２１ｂの後側焦点付近で第１の光束位置調整器９３に入射するレーザー光束のビーム軸が、図７の太線で示すように、この第１の光束位置調整器９３によって光軸Axと同軸となるようにシフトされる。従って、各偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸の光軸Axに対する傾き誤差が除去される。
【００６７】
ところで、本実施形態では、第１の光束位置調整器９３を、第２レンズ群２１ｂと第３レンズ群２２ａの間における第２レンズ群２１ｂの後側焦点の近傍に、配置したが、その位置と共役関係にある位置（即ち、結像光学系４０の後側焦点Ｉと共役関係にある位置）の近傍、例えば、第４レンズ群２２ｂとコリメートレンズ２８との間に第１の光束位置調整器９３が配置されていても、同様の調整を行うことができる。
【００６８】
また、図８は、偏向面に対するレーザー光束のビーム軸の入射位置が偏向基準点Ｈからズレてしまうようにレーザー光源１０が取り付けられた場合（即ち、レーザー光源１０が光軸Axに対して傾いて取り付けられた場合）のビーム軸の様子を示しており、図８（ａ）は、この場合において変調光学系２０の光軸Axを結像光学系４０の光軸と同軸に折り曲げる方向に偏向面が向けられたときのレーザー光源１０から走査対象面Ｓに至るまでの展開図であり、図８（ｂ）は、レーザー光源１０から第２リレー光学系７０を介して光束位置検出器８０に至るまでの展開図である。
【００６９】
このようにレーザー光源１０が取り付けられた場合、図８（ａ）の破線（レーザー光源１０から第２の光束位置調整器９４までは太い実線と重なっている）にて示すように、レーザー光源１０から発せられたレーザー光束のビーム軸は、第１及び第２の縮小光学系２１，２２，ＡＯＭ２６，コリメートレンズ２８を順に透過した後、ポリゴンミラー３０の偏向面において偏向基準点Ｈからズレた位置で反射され、最終的に、走査対象面Ｓと結像光学系４０の光軸との交点（即ち、結像光学系４０の後側焦点Ｉ）に入射する。
【００７０】
このとき、偏向基準点と共役関係にある位置にある光束位置検出器８０の撮像面８０ａにもスポット光が形成され、画面２上では、指標の中心からシフトされた位置（図８（ｂ）では白丸位置）に輝点が形成される。従って、指標の中心からの輝点のシフト量及びシフト方向により、偏向面でのレーザー光束の入射位置の偏向基準点からのズレ量及びズレ方向が検出される。
【００７１】
この図８に示すような状態のときに、第２の光束位置調整器９４の平板ガラスが作業者によって適宜回転される（図６（ｂ）に示される変形例では平板が適宜移動される）ことにより、モニタの画面２に表示される輝点が指標の中心に移動されると、第１レンズ群２１ａの後側焦点付近で第２の光束位置調整器９４に入射するレーザー光束のビーム軸が、図８の太線で示すように、この第２の光束位置調整器９４によって光軸Axと同軸となるようにシフトされる。従って、各偏向面に入射するビーム軸の偏向基準点Ｈからの位置ズレ誤差が除去される。
【００７２】
ところで、本実施形態では、第２の光束位置調整器９４を、第１レンズ群２１ａと第２レンズ群２１ｂの間における第１レンズ群２１ａの後側焦点の近傍に、配置したが、その位置と共役関係にある位置（即ち、偏向基準点Ｈと共役関係にある位置）の近傍、例えば、第３レンズ群２２ａと第４レンズ群２２ｂとの間に第２の光束位置調整器９４が配置されていても、同様の調整を行うことができる。
【００７３】
以上に示したように、第２の実施形態のレーザー描画装置１’によっても、変調光学系２０内において結像光学系４０の後側焦点Ｉと共役関係にある位置又はその近傍に、レーザー光束のビーム軸をシフトさせるとともにそのシフト量及びシフト方向を調整可能な第１の光束位置調整器９３が備えられているので、偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axに対して傾き誤差成分を有している場合でも、その第１の光束位置調整器９３を操作してレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axと同軸又は平行となるように調整することにより、正確且つ簡易に、当該傾き誤差のみを除去することができる。
【００７４】
また、変調光学系２０内において偏向基準点Ｈと共役関係にある位置にも、レーザー光束のビーム軸をシフトさせるとともにそのシフト量及びシフト方向を調整可能な第２の光束位置調整器９４が備えられているので、偏向面に入射するレーザー光束のビーム軸が偏向基準点Ｈからの位置ズレ誤差成分を有している場合でも、その第２の光束位置調整器９４を操作してレーザー光束のビーム軸が変調光学系２０の光軸Axと同軸又は平行となるように調整することにより、正確且つ簡易に、当該位置ズレ誤差のみを除去することができる。
【００７５】
【変形例】
なお、第１及び第２の実施形態の変形例として、レーザー光束のビーム軸の折り曲げ角度を調整するタイプ（図２）の第１の光束位置調整器と，レーザー光束のビーム軸のシフト方向及びシフト量を調整するタイプ（図６）の第２の光束位置調整器とを組み合わせて用いても良いし、逆に、図６に示したシフトタイプの第１の光束位置調整器と図２に示した折り曲げタイプの第２の光束位置調整器とを組み合わせて用いても良い。
【００７６】
上記の各変形例の場合には、第１及び第２の光束位置調整器は、変調光学系２０中の同じ箇所に配置されることが可能になる。例えば、前者の実施形態の場合には、変調光学系２０中の偏向基準点Ｈと共役な位置に配置され、後者の実施形態の場合には、変調光学系２０中の結像光学系４０の後側焦点Ｉと共役な位置に配置される。但し、図２に示した折り曲げタイプの光束位置調整器は、偏向基準点Ｈの共役点上や結像光学系４０の後側焦点Ｉの共役点上に配置される必要があるが、図６に示したシフトタイプの光束位置調整器は、必ずしもそのような共役点上に配置される必要はないので、図２に示した折り曲げタイプの光束位置調整器の近傍に配置されれば良い。
【００７７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のレーザー描画装置によれば、光源を交換して取り付けた際に、その光源から発せられるレーザー光束のビーム軸が光学系の光軸からシフトしたり傾いたりした場合でも、少ない箇所において正確且つ簡易にビーム軸を光軸上に合わせ込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態によるレーザー描画装置の概略光学構成を示す斜視図
【図２】 本例のレーザー描画装置における（ａ）第１及び第２の光束位置調整器の光学構成を示す説明図及び（ｂ）その変形例の説明図
【図３】 本例のレーザー描画装置における（ａ）レーザー光源から走査対象面に至るまでの展開図及び（ｂ）レーザー光源から第１リレー光学系を介して光束位置検出器に至るまでの展開図
【図４】 本例のレーザー描画装置における（ａ）レーザー光源から走査対象面に至るまでの展開図及び（ｂ）レーザー光源から第１リレー光学系を介して光束位置検出器に至るまでの展開図
【図５】 本発明の第２の実施形態によるレーザー描画装置の概略光学構成を示す斜視図
【図６】 本例のレーザー描画装置における（ａ）第１及び第２の光束位置調整器の光学構成を示す説明図及び（ｂ）その変形例の説明図
【図７】 本例のレーザー描画装置における（ａ）レーザー光源から走査対象面に至るまでの展開図及び（ｂ）レーザー光源から第１リレー光学系を介して光束位置検出器に至るまでの展開図
【図８】 本例のレーザー描画装置における（ａ）レーザー光源から走査対象面に至るまでの展開図及び（ｂ）レーザー光源から第１リレー光学系を介して光束位置検出器に至るまでの展開図
【符号の説明】
１，１’ レーザー描画装置
１０ レーザー光源
２０ 変調光学系
２１，２２ 縮小光学系
２６ 音響光学変調器（ＡＯＭ）
２８ コリメートレンズ
３０ ポリゴンミラー
４０ 結像光学系
４１ ｆθレンズ
４３ コンデンサレンズ
５０ 被描画体
６０ 第１リレー光学系
６５ シャッター
７０ 第２リレー光学系
７５ シャッター
８０ 光束位置検出器
９１，９３ 第１の光束位置調整器
９２，９４ 第２の光束位置調整器
Claims (15)
- 夫々の後側焦点の位置が直後のレンズの前側焦点の位置に合致するように連続して配置された偶数個の正レンズからなるリレー光学系を含む前側光学系，
前記リレー光学系を構成する最前の正レンズの前側焦点に配置されるとともに当該正レンズに向けてレーザー光束を発するレーザー光源，
前記前側光学系を透過したレーザー光束を偏向面で反射することによって偏向する偏向器，
前記偏向器により偏向されたレーザー光束を走査対象面上を走査するスポット光として収束させる結像光学系，
前記リレー光学系内における奇数番目の正レンズの後側焦点近傍に配置され、レーザー光束を偏向するとともにその偏向方向を調整自在にするための第１種の光学素子を含む第１の光束位置調整器，及び、
前記リレー光学系内における偶数番目の正レンズの後側焦点近傍に配置され、レーザー光束を偏向するとともにその偏向方向を調整自在にするための第１種の光学素子を含む第２の光束位置調整器
を備えたことを特徴とするレーザー描画装置。 - 夫々の後側焦点の位置が直後のレンズの前側焦点の位置に合致するように連続して配置された偶数個の正レンズからなるリレー光学系を含む前側光学系，
前記リレー光学系を構成する最前の正レンズの前側焦点に配置されるとともに当該正レンズに向けてレーザー光束を発するレーザー光源，
前記前側光学系を透過したレーザー光束を偏向面で反射することによって偏向する偏向器，
前記偏向器により偏向されたレーザー光束を走査対象面上を走査するスポット光として収束させる結像光学系，
前記リレー光学系内における偶数番目の正レンズの直後に配置され、レーザー光束をシフトさせるとともにそのシフト方向及びシフト量を調整自在にするための第２種の光学素子を含む第１の光束位置調整器，及び、
前記リレー光学系内における奇数番目の正レンズの直後に配置され、レーザー光束をシフトさせるとともにそのシフト方向及びシフト量を調整自在にするための第２種の光学素子を含む第２の光束位置調整器
を備えたことを特徴とするレーザー描画装置。 - 夫々の後側焦点の位置が直後のレンズの前側焦点の位置に合致するように連続して配置された偶数個の正レンズからなるリレー光学系を含む前側光学系，
前記リレー光学系を構成する最前の正レンズの前側焦点に配置されるとともに当該正レンズに向けてレーザー光束を発するレーザー光源，
前記前側光学系を透過したレーザー光束を偏向面で反射することによって偏向する偏向器，
前記偏向器により偏向されたレーザー光束を走査対象面上を走査するスポット光として収束させる結像光学系，
前記リレー光学系内における奇数番目の正レンズの後側焦点近傍に配置され、レーザー光束を偏向するとともにその偏向方向を調整自在にするための第１種の光学素子を含む第１の光束位置調整器，及び、
前記リレー光学系内における奇数番目の正レンズの直後に配置され、レーザー光束をシフトさせるとともにそのシフト方向及びシフト量を調整自在にするための第２種の光学素子を含む第２の光束位置調整器
を備えたことを特徴とするレーザー描画装置。 - 夫々の後側焦点の位置が直後のレンズの前側焦点の位置に合致するように連続して配置された偶数個の正レンズからなるリレー光学系を含む前側光学系，
前記リレー光学系を構成する最前の正レンズの前側焦点に配置されるとともに当該正レンズに向けてレーザー光束を発するレーザー光源，
前記前側光学系を透過したレーザー光束を偏向面で反射することによって偏向する偏向器，
前記偏向器により偏向されたレーザー光束を走査対象面上を走査するスポット光として収束させる結像光学系，
前記リレー光学系内における偶数番目の正レンズの直後に配置され、レーザー光束をシフトさせるとともにそのシフト方向及びシフト量を調整自在にするための第２種の光学素子を含む第１の光束位置調整器，及び、
前記リレー光学系内における偶数番目の正レンズの後側焦点近傍に配置され、レーザー光束を偏向するとともにその偏向方向を調整自在にするための第１種の光学素子を含む第２の光束位置調整器
を備えたことを特徴とするレーザー描画装置。 - 前記リレー光学系内における偶数番目の正レンズの後側焦点近傍、又は、その後側焦点と光学的に等価な位置近傍に、前記偏向面近傍においてレーザー光束のビーム軸が前記リレー光学系の光軸に対して傾いているときの傾き角度及び傾き方向を、前記ビーム軸の前記リレー光学系の光軸からのシフト量及びシフト方向として検出する光束位置検出器を、更に備えた
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のレーザー描画装置。 - 前記光束位置検出器は、前記第１の光束位置調整器よりも後方にある
ことを特徴とする請求項５記載のレーザー描画装置。 - 前記リレー光学系内における偶数番目の正レンズの後側焦点近傍に配置され、レーザー光束を分岐する分岐部材，
前記リレー光学系内における前記分岐部材の直前にある正レンズの後側焦点に対し、その前側焦点が一致するように配置されるリレーレンズ，及び、
前記分岐部材で分岐されて前記リレーレンズを透過するレーザー光が入射され、その入射位置を検出する光束位置検出器
を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のレーザー描画装置。 - 前記分岐部材は、前記第１の光束位置調整器よりも後方にある
ことを特徴とする請求項７記載のレーザー描画装置。 - 前記リレー光学系内における奇数番目の正レンズの後側焦点近傍、又は、その後側焦点と光学的に等価な位置近傍に、前記偏向面近傍においてレーザー光束のビーム軸が前記リレー光学系の光軸からズレているときのズレ量及びズレ方向を、前記ビーム軸の前記リレー光学系の光軸からのシフト量及びシフト方向として検出する光束位置検出器を、更に備えた
ことを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載のレーザー描画装置。 - 前記光束位置検出器は、前記第２の光束位置調整器よりも後方にある
ことを特徴とする請求項９記載のレーザー描画装置。 - （旧請求項１４）
前記リレー光学系内における偶数番目の正レンズの後側焦点近傍に配置され、レーザー光束を分岐する分岐部材，
前記リレー光学系内における前記分岐部材の直前にある正レンズの後側焦点に対し、その前側焦点が一致するように配置されるリレーレンズ，及び、
前記分岐部材で分岐されて前記リレーレンズを透過するレーザー光が入射され、その入射位置を検出する光束位置検出器
を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載のレーザー描画装置。 - 前記分岐部材は、前記第２の光束位置調整器よりも後方にある
ことを特徴とする請求項１１記載のレーザー描画装置。 - 前記前側光学系は、画像情報に基づいてレーザー光束をオンオフ変調する変調器を含み、
前記第１の光束位置調整器及び前記第２の光束位置調整器は、前記変調器よりも前方に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載のレーザー描画装置。 - 前記前側光学系は、前記変調器からの光束を平行光束に変換するコリメートレンズを含む
ことを特徴とする請求項１３記載のレーザー描画装置。 - 前記リレー光学系が、レーザー光束の光束径を縮小する機能を有する
ことを特徴とする請求項１乃至１４の何れかに記載のレーザー描画装置。
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