JPH01502453A - 走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 」■ □ 技」リド野一 本発明は、電磁放射スポットを同一の線走査径路に沿って高周波数で順次に掃引 を行わせるための走査装置（スキャナ）に関する。ラスタを形成するためには、 ビームが向けられるターゲ・ントが直線走査径路に対し垂直な方向に移動される か、または走査ビームがこのような垂直方向に移動されるかのいずれかが行本特 許出願の優先権の基となる米国特許出願第８４８，４２７号と同一日イ寸の１９ ８６年４月４日に、Ｂａｄｈｒｉ　Ｎａｒａｙａｎ、ＪａｍｅｓＥｄｗａｒｄ　 Ｒｏｂｂｙ、Ｒｉｃｈａｒｄ　Ａｌａｎ　５ｔａｒｋおよびＤｅｎｎｉｓ　Ａｌ ｌｅｎＴｈｏｍｐｓｏｎの名前で出願された米国特許出願第８４８，４２８号に 優先権を有しかつ本特許出願と同一日付で出願された　特許出願第　号は、選択 された形状を有する光スボ・ントのほぼ真っ直ぐな線の走査を提供する走査装置 を記載する。そこに記載の装置は、放射源と、軸のｉわりに回転するように取付 けられた放射形ホロゴンと、および光源からの放射を長円の断面形状を有する平 行ビーム（コリメート化ビーム）に形成しかつビームを所定の入射角でホロゴン に入射させるが、ビームがホロゴンへ入射したところではビームの長円断面形状 の長軸はホロゴンの回転軸の半径方向を向くようにビームを入射させる手段と、 を含む、既知のように、ホロゴンは回折格子を含む各ファセットを通常は複数個 を含む回折装置である。放射形ホロゴンとは、格子線がファセットを三等分する 半径に平行であるようなホロゴンである。放射形ホロゴンは、ホロゴンをその軸 のまわりに回転させてビームを走査するのに適している。放射源は好ましくはコ ヒーレント（平行）光を発生し、レーザダイオードが好ましい。しかしながら、 放射源はたとえばタングステン光源のように非コヒーレント（非平行）であって もよく、この場合は光線をほぼ平行にするための手段が設けられる。このような 手段は、狭帯域フィルタと、タングステン光源からの光線がフィルタを通過後そ れに焦点合わせがなされるピンホールと、の形状をとる。

上記の同時係属特許出願に記載の走査装置はまた走査されるビームを受入れるた めのターゲット部を含む。ホロゴンとターゲット部との間にビームをターゲット 部におけるスポットに焦点合わせをなすレンズ手段が設けられる。ホロゴンとレ ンズ手段との間には、ターゲット部のスポットが選択された形状を有ビームの次 数、λは光の波長、およびｄは格子ピッチすなわちにより走査されるビーム上に 与えられる湾曲傾向とほぼ等しくかつ方向が反対の湾曲を、プリズム手段上に入 射する走査されるビーム内に発生するように選択される。

このような走査装置は、装置の種々の分野での性能を最大化するために、その長 さに沿った種々の位置におけるビームの形状および面積に関して多くの矛盾があ るという問題を解決する。

たとえばホロゴンの衡１２係数（デユーティサイクル）を最大にするためには、 ホロゴンに入射されるところでビームは弦方向に幅が狭いことが好ましい、しか しながらターゲット上では小さなスポットとしなければならないが、ホロゴンに 入射したところではビームは大きいことが望ましい、ターゲット上のスポットの 形状は、走査方向よりも走査方向に直角な方向により太きい非円形であることが 好ましい場合がしばしばある。しかじながら、その方向に寸法が大きいことは、 ホロゴン上のビームの好ましい形状とは矛盾が出てくる。

上記の同時係属特許出願に記載の走査装置は、ホロゴンとレンズ手段との間にプ リズム手段を含めることによりこの問題を解決する。プリズム手段はビームの形 状を変化する。しかじながら、プリズム手段は走査線内に湾曲を発生する傾向を 有する。

この問題を解決するために、補正湾曲を発生するようにホロゴンの格子係数が選 択される。

たとえば赤外光のような電磁放射ビームが回折格子に角θｉで入射すると、回折 されたビームの角θｄは、ｎλ ｓｉｎθｉ＋ｓｉｎθｄ＝□　（透過格子に対して）ここで；ｎは回折されたビ ームの次数 λは放射線の波長 線の本数） の関係にあることは既知である。

既知のように、また上式からもわかるように、θｄは波長とピッチとの関数であ る。したがって、もし放射線の波長が変化すると、回折されるビームの角も変化 するであろう、またもし格子ピッチが変化しても、回折されるビームの角は変化 するであろう、もし回折されるビームの角が変化すると、ターゲット上の走査線 の位置は変化するであろう。

走査系が設計されるときはある種のパラメータの値が選択されるが、系が構成さ れるときはこの値は正確には得られないであろう、たとえば、もし放射源がレー ザダイオードであると、それが発生する放射線の波長は正確に仕様どおりとはな らないかもしれない、また、ホロゴン内の線のピッチは正確に仕様どおりとはな らないかもしれない、さらに、レーザダイオードを取替えた場合、取替えられた レーザダイオードは系内の元のレーザダイオードと呼称上たとえ同一の波長を有 したとしても、前のレーザダイオードとは異なる波長で発光するかもしれない。

したがって、最初も、またレーザダイオードを取替えた後も、仕様のθｄを得る のはむずかしいかもしれない。

θｄの値がその設計値から外れると、ビームは走査線の設計位置から外れた線を 走査することになり、その結果ビームはホロゴンとターゲットとの間のある光学 要素を通過して意図した径路をとらないかもしれない。

放射線および／または格子ピッチの仕様値からのずれはまた走査ビームの径路の 直線性に影響を与える。走査ビームの径路は次のように決定される。

の走査方向内の傾斜 Ｃ＝ｓｉｎ７−　Ｇｃｏｓφ Ｄ＝ｓｉｎγ−Ｇ Ｅ　＝　Ｇ５１ｎφ ｎλ ａ　＝−−−−一（格子係数）　＝　ｓ　ｉ　ｎθ、　＋ｓｉｎθｄ。

ｄ　１ θ＝ホロゴンの回転角（すなわちビームがファセ・ントの中央に入射する位置か らのホロゴンの角変位）γ＝ビームのホロゴンへの入射角 λ＝放射線の波長 光朋！１ｔ１ 波長または格子ピッチの原因による格子定数の仕様値からのずれを長期にわたり 補正することの可能性を提供することが本発明の目的である。長期という意味に は、たとえばレーザダイオードの内部変調やまたは格子ピッチのファセットごと の差異と共に発生する波長変化の原因による格子定数への一時的影響は含まない 。

本発明によると、ホロゴンと、走査ビームをターゲット部におけるスポットに焦 点合わせをなすレンズと、の間のプリズム手段は、関節取付台内に取付けられた 第１および第２のプリズムからなる。第１および第２のプリズムは、走査ビーム がそれらを順次に通過しかつそれらの頂線は入力ビームと中央走査における出力 ビームとを含む平面に垂直となるように配置される。

関節取付台は、第１および第２のプリズムにそれぞれ付帯の第１および第２のピ ボットを含む、ピボットの軸はプリズムの頂線に平行である。各ピボットはそれ に付帯のプリズムのピボット軸のまわりのピボット回転運動を可能にする。走査 線の形状を調節するために、第１のプリズムの第１のピボット軸まわりの方向を 調節するための第１の手段が設けられる。ターゲット上の線の位置を調節するた めに、第２のプリズムの第２のピボット軸まわりの方向を調節するための第２の 手段が設けられる。

このような配置は、系の性能における欠陥、すなわち走査線内の湾曲、および波 長および／または格子係数の規格値からのずれの原因によるその所定位置から外 れた走査線などが容易に第１のプリズムが第１のピボット軸のまわりに回転され ると、第２のプリズム上の走査線の入射線の位置が移動する。したがって、第１ のプリズムの方向によっては走査線が多数の位置を占めるのであれば、ある特定 の位置で走査線を受入れるためには第２のプリズムを必要以上に大きくする必要 があろう、走査装置系で使用するのに必要な品質のプリズムは高価であり、その 価格は大きさと共に増加する。したがって、コストの点から、第２のプリズムは 小さくするのが望ましい、また、レンズ手段の寸法を最小に保持するためには、 ホロゴンとレンズ手段との間の距離を最小に維持すべきである。この理由がらも 、第２のプリズムの寸法は小さく保持するのが好ましい。

好ましい実施例においては、関節取付台は第１のプリズムの回転運動に連動させ て第２のプリズムに変換運動を与え、これにより第２のプリズムへの走査ビーム の入射線の位置はほぼ一定に維持される。第１のプリズムにおける入力ビームと 出力ビームとの間の角度に変化があっても第２のプリズム上の走査ビームの入力 線は顕著に移動しないので、第２のプリズムの寸法は小さく維持でき、その結果 、レンズ手段と第２のプリズムとの両方のコスト節減が可能となる。

図ｌ１ｌＩＬｒ説朋− 第１図は、情報をフィルム上に書くための本発明による走査装置の略側面図であ るが、装置の全体理解のために、ホロゴンとレンズ手段との間のプリズム用の関 節取付台は省略された図：第２図は、代表例としてダイオードにより発生される ビームを有する、第１図に記載の装置内に含められたレーザダイオ−特表千１− ５０２４５３　（４） ドの略斜視図； 第３図は、第１図に記載の装置内に含められたプリズム手段を示す図； 第４図は、第１図に記載の装置内に含められた放射形ホロゴンを示す図； 第５図は、装置内に含められた他のプリズム手段とホロゴンの一部と、およびホ ロゴンと他のプリズム手段とを通過する光線径路とを示す図であるが、光線径路 の理解を容易にするために、プリズム手段用関節取付台は省略された図；第６ａ 図、第６ｂ図、第６ｃ図および第６ｄ図は、第１図に示す装置内の種々の位置に おけるビームの断面形状および方向を示す図； 第７図は、ホロゴンにより与えられる回折および走査線の径路の一部を示す図： 第８図は、第５図に示すプリズム手段用関節取付台の一方側端面図： 第９図は、第８図に示す関節取付台の他方側端面図；第１０図は、第９図の線Ｘ Ｉ−ＸＩによる関節取付台の一部の略図；第１１図は、第８図、第９図および第 １０図に示す取付台の関節の略図である。

日　の　モード 以下の説明の理解を助けるために、直交するＸ、ＹおよびＺ軸を第１図に示すよ うに配置する。したがって、第１図の平面はＸＹ平面内にある。光ビームの全体 方向はＹ方向にある。はとんどの図面には、各図面内に示される部品の方向の理 解な助けるために、Ｘ、ＹおよびＺ軸の方向指示が含められている。

第１図に示す走査装置２０は、ＹＺ平面に平行な頂面を有する剛な基板２２を含 み、基板２２上にはすべての光学部品が部品相互間の好ましくない相対運動が回 避されるように装着される。

この装置２０は、この実施例では、取付台２６に支持されたレーザダイオード２ ４であるコヒーレント光の光源を含む、バーニヤ（副尺）調節装置２８は、出力 ビーム２９の軸３０のＹ軸に対する傾斜の調節を可能にする（第２図参照）。ダ イオード２４は、第１図に示すようにＹ方向左側へ出力ビーム２９を導くように 装着される。

エレクトロニク信号の流れの中に含められている情報に応じてレーザダイオード ２４の出力を変調するために、変調手段が設けられる。このような変調手段はよ く知られているので、添付図面に図示されていないし以下でも説明は省略される 。

異なるレーザダイオードから放出されるビームの直交方向における断面形状およ び拡がり角は異なってくる０本実施例においてダイオード２４は楕円断面を有す る発散ビーム２９を発生しく第２図参照）、そのＺ方向寸法はＸ方向寸法より大 である。ビーム２９は、基板２２から伸長する取付台３４により支持されるコリ メート化（平行化）レンズ系３２上に入射する。レンズ系３２は光ビームを平行 化するがその断面形状は変更しない、したがってレンズ系を離れるビームは、た とえば第１図のＸＺ千圃面６ａおいて、第６ａ図に示すような断面形状を有する 。

６ａにおけるビームの断面形状の長軸と短軸との比は、ホロゴンに入射するとき にビームに対して望ましい大きさではない。

他の実施例ではビームは希望の形状を有しているかもしれないが；しかしながら 本実施例ではそうではない、したがってアナモルフィック（縦横の倍率の異なる ）ビーム拡大手段である本実施例のプリズム手段３６は、コリメート化レンズ系 ３２の後方のビームの径路内に配置される。プリズム手段３６は取付台３８を介 して基板２２から支持される。本実施例においてプリズム手段３６は、そのくさ び角頭線４１．４３がＸ軸に平行に配置された２個のプリズムを含む（第３図も 参照）。この配置においては、プリズムはＹＺＺ面内でのみ屈折をなす、プリズ ム４０．４２は、ビーム寸法を２方向に拡大し、それを第３図かられかるように その先へ入射ビームに平行にすなわちＹ方向に伝送するように配置される。

１個のプリズムの代りに２個のプリズムを有することの利点は、所定のアナモル フィックビーム拡大が、入射ビームにほぼ平行な出力ビームで達成可能なことで ある。

コリメート化レンズ系３２とアナモルフィックビーム拡大手段とが協働して、放 射源からの放射を長円の断面形状を有する平行ビーム（コリメート化ビーム）に 形成させるための手段を形成する。

アナモルフィックビーム拡大手段としては、プリズム手段の代りにシリンダ状レ ンズ系が使用可能である。

プリズム手段３６から出るビームは、（第１図における平面６ｂにおいて）第６ ｂ図に示すような断面形状を有する。Ｘ方向の寸法はプリズム手段３６への入射 ビームの寸法と同じであるが、Ｚ方向の寸法は増加されている。

ビームは次に、基板２２から伸長する取付台４６により支持される回折格子４４ に入射する０回折格子の面は後述のホロゴンの面に平行である。格子線はＺ軸に 平行である０回折格子４４はホロゴンの各ファセットの格子と同一特性を有する ０回折格子の目的を以下に示そう、格子４４のビームへの効果は、ビームをＸＹ 平面内で残りの軸のまわりに折返すことである。格子により回折された後のビー ムの断面形状は第６ｂ図に示したものと同じままである。

ビームは次に、モータ５２の軸５０により支持されたホロゴン４８に入射する。

モータ５２は基板２２からサポート（図示なし）により支持される。ホロゴンの ビームへの効果は後に詳細に説明する。

現時点では、ビームがＹ方向に主要なベクトル成分を有して再び進行するように ホロゴンはビームを回折するが、ホロゴンが回転されると、ホロゴンはビームを 走査させ、すなわちホロゴンにＺ方向の掃引成分を与えるという説明だけで十分 であろう。

ビームは次に、基板２２から第８図ないし第１１図に示すような関節取付台１０ １により支持された第２のプリズム手段５４に入射する。光線径路の理解を容易 にするために、第１図および第５図からは取付台は省略されている。プリズム手 段５４は、それらのくさび角の頂ｔｉ５７．５９がＺ軸に平行に配置された２個 のプリズム５６．５８を含む（第５図参照）、プリズム５６．５８はビーム寸法 をＸ軸方向に増大するように配置される。これらはＺ方向の寸法は変えないが、 寸法比は変ってくる。ビームはプリズム５８を離れた後、（６ｃのＸ２面におい て）第６Ｃ図に示すような形状を有し、全体はＹ軸に平行に導かれる。関節取付 台１０１は以下に記載のような好ましい方で、プリズム５６．５８の運動を可能 にする。

走査ビームはレンズ手段６０に入射するが、レンズ手段６０は基板２２上に装着 されたターゲット部６４における面６２内のターゲットにビームを焦点合わせす るように働く、ビームは第６ｄ図に示すような形状を有するスポット形状にてタ ーゲット上に衝当するが、このときは長軸はＸ軸に平行である。Ｘ方向とＺ方向 との寸法の相対量の逆転は焦点合わせレンズ６０により行われる。

ターゲットの形状は本発明の理解の対象ではない、それは、たとえばシート、ま たは連続ウェブ形状、あるいは感光ドラムであってもよい、それはレーザからの 放射線内のエネルギに感光しである画像形状がその上に形成される０画像は、た とえば静電式またはハロゲン化銀でよい０本実施例においては、感光性材料がＸ 方向、すなわち走査方向（Ｚ方向）に垂直な方向に、ラスクパターンを形成する 制御速度で移動される。他の実施例では、ターゲット材料は静止したままであり 、ビームが、たとえば既知の方法のように入射ビームへの傾斜角が変えられるミ ラーにより走査方向に垂直な方向内にも偏向される。

レーザダイオードにパルスが与えられるとき、それから放出される放射線の波長 はドリフトしジャンプすることは知られている。このような波長の変化は短期的 なものと定義してよい。

ホロゴン４８へのビームの入射角が一定ならば、波長の変化は、回折されたビー ムの角度も変化させるであろう、これは書込まれる画像内に加工を与えることに なる。ホロゴンの上流側の回折格子４４は波長の好ましからざる影響を減少させ る。要するに、波長が変化したとき、波長の変化にかかわらず回折角が一定とな るように格子４４がホロゴン４８への入射角を変化させる。

上記の説明は、走査装置の概略理解を与えることを意図している。以下はさらに 詳細に説明しよう。

ホロゴン４８は第４図に示すようにマルチ・ファセット・ホロゴンである。本実 施例においては、１８個の同一ファセット６６がある。各ファセット６６は回折 格子６８を含む。各ファセット内の格子線は、ファセットを三等分する半径に平 行である。いくつかの格子パターンの線が第４図に示されているけれども、これ らはいずれも不完全であって単なる例示にすぎないことは理解されよう。１醋あ たりの実際の線の本数は２１６２本であって、この場合レーザダイオードから放 出される電磁放射線の波長は０．８３０ｘ　１０−”ｕｎである０回折格子６８ は、透明なガラス支持体７２により支持された写真層７０で形成される（第５図 参照）。

破線楕円７４はホロゴン４８に入゛射したときのビームの形状および方向を示す 、ビームはディスクの周縁にほぼ接して入射することがわかるであろう、楕円が 半径方向にできるだけ遠く配置されると、楕円７４を通過して測定されるファセ ットの弦寸法の、同−弦方向内の楕円の寸法に対する比が最大になるので、これ は衝撃係数を最大にする。

楕円７４はファセット６６の中央に図示されているが、この位置ではその長軸は ファセット内の格子線に平行である。この配置においては、回折されたビームは Ｙ軸に平行でＺ軸内に成分をもたない、ホロゴン４８が第４図に示す位置から回 転すると、格子線は楕円の長軸に対して順次に傾斜をなしてくる０回折されたビ ームはこの順次傾斜により２方向の成分を順次に増加してくる。ビームはホロゴ ンに対しく第１図でみて）軸５０の後側で入射し、ホロゴンが第４図でみて、す なわち第１図の上方からみて時計方向に回転されると、ビームは第１図を支持す る紙面の後方向への２成分を有するであろう、ホロゴンが回転を続けると、Ｚ軸 成分は増加し続けるであろう、結局、ビームの一部は次に隣接するファセットに 入射し、ビームのその部分は第１図を支持する紙面から手前方向に最大Ｚ軸成分 をもって回折され、同時に前のファセット上に依然として残っているビームの一 部は、紙面の後方向へ最大Ｚ軸成分を有している。ホロゴンを回転し続けると、 前のファセット上のビーム部分はゼロに減少する。このように回転を継続すると 、紙面から手前方向へのＺ軸成分も結局ゼロに減少しくすなわちビームが再びフ ァセットの中央に戻るときまで）、それに続いて紙面から後方向へのＺ軸成分を 順次に増加するようになる。したがって、ホロゴンの下流側のビームは、ファセ ットが順次にビームをさえぎるごとに走査を反復する。テレビジョン走査におけ るような帰線（フライバック）はないが、ホロゴンから２本の出力ビームが存在 するときがある０本装置が画像形成に使用されるときは、ホロゴンから２本のビ ームが存在する間は書込みには有効ではなく、したがって各走査線の有用部分の 始点を示す信号、および終点を示す信号を出す信号発生手段が設けられる。これ らの信号発生手段はよく知られているので、ここでは図示ないし詳細説明は省略 する。ここでは、これらの手段は、第１のビームが終了する直後および第２のビ ームが再び開始する直前にそれぞれ走査ビームにより衝当されるように配置され た２個のセンナを含む−ザダイオード出力の変調を開始するように信号を出力し 、もし終了センサが設けられているときは、終了センナはレーザダイオード出力 の変調を停止させることが可能である。ダイオードが変調されていない間は、も し情報がリャルタイムで連続的に供給されるならば入力情報は一時的に記憶され る。もし情報が記憶装置から引出されるときは、それは各走査線の有用部分の走 査中においてのみ記憶装置から引出される。

ホロゴンから離れるビームはターゲットに衝当する光線のスポットに対し希望す る面積よりはるかに大きい断面積を有する。

レンズ系６０がこのビームの面積をターゲット上の所定の値に減少し、スポット が走査するとき平面ターゲット上にスポットの焦点を維持する。これは通常ｒθ レンズといわれる。このようなレンズ系は既知であるのでさらに説明は行なわな い。

ｆθレンズ系６０を適切に選択することによりターゲット上にビームの所定断面 積は達成されたとしてもその形状までは所定のものが得られない。プリズム手段 ５４はビームがレンズ系にはいる前にビームのＸ：ｚの比を所定の値に変化させ る。レンズ手段６０は結局ビームのＸ：ｚの寸法比を転置することを認識しなけ ればならない、たとえば、ｘ：Ｚ寸法比が１：２でレンズ系にはいったビームは 、ターゲットではＸ：Ｚの寸法比が２：１として現れるであろう。したがって、 もしターゲットにおいてＸ：Ｚの寸法比を増加したいときは、ホロゴン４８とレ ンズ系６０との間でＸ：Ｚの寸法比を減少すればよい。

−例として、ターゲット上のスポットのＸ：Ｚの寸法比を１．４：１とすること が望ましいものとする（第６ｄ図）。したがって、平面６ｃにおけるＸ：Ｚ寸法 比、すなわちレンズ系への入力は１：１．４でなければならない。しかしながら 、ホロゴンを離れるビームのＸ：Ｚ寸法比は衝撃係数を最大にするために１：４ である。

プリズム手段５４はＸ方向の拡大によりビーム比を１：４から１：１．４へ変化 させる。したがって、プリズム手段５４はターゲット６４上のスポットの所定形 状を得るために有利な役目をなす。もしこれがなければ、ターゲット上のスポッ ト形状の最適化とホロゴンの衝撃係数の最適化との間で妥協させなければならな い。

しかしながら、プリズム手段５４は、それはビーム軸のＹ軸からの瞬間的角変位 に応じてビーム内Ｘ成分を形成するという点で好ましくない効果を有する。言い 替えれば、プリズム手段はターゲット上のスポットの径路内に湾曲を描く傾向を 有する。このような湾曲は、もし装置が画像を書込んでいて各走査線内の情報が 原稿内の直線から引出された情報であるときは好ましくない。

プリズム手段の湾曲形成傾向をゼロにするために、ホロゴンを離れるビームはプ リズム手段により形成された湾曲とは反対方向に故意に湾曲され、しかもスポッ トの径路ができるだけ直線となるように、プリズムにより形成される湾曲とでき るだけ等しい大きさで湾曲される。

ホロゴンのすぐ下流側の走査線の径路がいかに希望の湾曲を有するかを理解する ために、ここでホロゴンにより与えられる回折と走査線の径路とを示す第７図を 参照しよう。

ホロゴン平面はＸＺ平面に対し傾斜をなすので、この解析のために別の直交軸系 が設定される。

Ａ、ＢおよびＣは直交軸である。

ホロゴンはＡＢ平面内にある。

入力ビーム８０はＡＣ平面内にあり、Ｃ軸に対し角γの傾斜をなしている。γは 入射角である。

φは、入力ビームが入射してファセットを三等分する半径上に向けられた状態か らのホロゴンの瞬間回転角である。

８２はφ＝０のときの出力ビーム軸であって、ＡＣ平面内にある。これはホロゴ ンに対する基準軸と呼ばれ１、ビームの中央走査位置に相当する。これはＣ軸に 対し角γ′。の傾斜をなす。

Ａ′およびＢ′はＣ′に対し直交し；Ｂ′はＢに平行である。

８４は瞬間出力ビーム軸である。これはＡ’　Ｃ’平面に対しθ　の傾斜をなし 、Ｃ’　Ｂ’平面に対しθ９の傾斜をなす。

θ８はトラック内走査角といわれる。

θ八はクロストラック角といわれ、ターゲット上のスポットの、直線走査からの 瞬間変位を決定する。したがってθ９はスポット径路の湾曲の尺度である。

８６は走査軌跡であってスポットにより実際に追跡される径路である。

第７図に示す２つの走査成分θ８およびθ６は次のように表Ｃ＝ｓｉｎ７−Ｇｃ ｏｓφ Ｄ＝ｓｉｎγ−Ｇ Ｅ＝Ｇｓｉｎφ ｎ　は格子次数（第１次の回折が使用されるのでｎ−＋１）λ　ダイオードから 放出される放射線の波長ｄ　回折格子のピッチ である。

ホロゴンのぐらつきに対する系の感度を最小にするためには、角γおよびγ′は 等しくなければならないということは既知である。したがって、教科書に記載の 格子の関係式最小ぐらつき感度に対するこの条件を上記の一般走査軌跡の式に代 入することにより、２つの走査成分θ８およびθ９は格子係数Ｇとホロゴン回転 角φとだけで表現可能となる。その理由は； Ｅ＝Ｇｓｉｎφ となるからである。

選択することにより、出力ビームの希望とする軌跡が近似可能となる。実際には 利用可能な放射源の範囲は制限されるので、適切な格子係数の選択は適切な格子 ピッチの選択に帰結する。

ホロゴンにおけるビーム形状から希望のスボ・ノド形状を形成するのに必要なプ リズムを設計するためには、標準の光学解析が使用可能である。プリズム手段に より形成される湾曲はめて、既知の波長を有するレーザダイオードが選択される と、格子ピッチｄが決定され、そのピッチｄでホロゴンが製作される。

格子係数Ｇが決定されると、この格子係数を用いて入射角および回折角が 特表千１−５０２４５３　（７） により決定され、系はホロゴンにおけるこの入射角および回折角で設定される。

本発明のある特定実施例においては、種々のパラメータに下記の値が与えられた 。

格子ピッチ　０．４６２４μ鍮 ビーム入力（出力）角　６３．８２゜ 直径　４．５インチ プリズム５６ 屈折率　１．７０９８ 頂角　３０゜ 中央走査における入射角　５９°１４′プリズム５８ 屈折率　１．７０９８ 頂角　３０゜ 中央走査における入射角　５９°１４′ホロゴン上のビームの縦横比　４：１ ターゲツト上のスポットの形状　楕円（１：１．４）ホロゴンとｆθレンズとの 間のプリズム手段は、それらがＹ軸に平行な軸のまわりに一体としてたとえ１８ ０°回転されたとしても、同一ビーム形状を形成する働きをなすことは理解され よう、しかしながらこの場合は、プリズム手段により形成される湾曲は反対方向 になるであろう、したがってこの湾曲に対抗するためにホロゴンは反対方向に湾 曲を形成するように設計されるであろう０回折格子のピッチも異なり、かつホロ ゴン内へのビームの入射角も異なってくるであろう。

上記の特定の実施例においては、２個のプリズム５６および５８は同一である。

プリズムが同一でない実施例を構成してもよい。

上記の記載において、ターゲット上のスポットの形状および寸法について説明が なされている。ホロゴンへの入射点におけるビーム内の光エネルギの強度分布は ガウス分布であることは当業者の知るところである。また、もしビームに顕著な 頭切りがないものと仮定すれば、ターゲット上のスポットもよたガウス分布を有 する。スポットの希望寸法は目的により異なるであろう。

接線ホロゴンとｆθレンズとの間にもしビーム拡大プリズム手段が挿入されたと したら、ビーム拡大は達成されるけれども偏向感度は犠牲にされる。言い替える と、角度拡大はビーム拡大に反比例するのである。（ｌｉ向感度が低下されると 、所定の走査線長を達成するためにより長い焦点長さのｆθレンズを必要とする であろう。もしターゲット上に同一スポット直径が達成されなければならないな らば、ホロゴンにおいてはより大きなビーム直径が必要となるであろう、これは ホロゴンとｆθとの間のプリズム手段の利点を殺すことになる。しかしながら、 接線状ホロゴンで達成できないことが放射状ホロゴンで達成されるので、性能を 最適化するようにビーム径路に沿って形成されるビームを探し出すことも本発明 の一部である。

２個のプリズムは、第８図ないし第１１図に示すように、関節取付台１０１内に 取付けられる。第９図は第１図および第５図と同様な方向からみた取付台１０１ の端面図である。第８図は第１図および第５図の平面の裏側に観察者がいたとし て見た場合で、すなわち第１図および第５図において紙面から手前方向へ見た取 付台の端面図である。

取付台１０１は、相互に剛に、かつ剛な基板２２に対し剛に固定された枠部材１ ０３，１０５および１０７を含む、枠部材１０３は第８図および第９図の平面に 垂直な方向に伸長する。枠部材１０５，１０７は枠部材１０３の両端に配置され る。したがって３個の枠部材１０３゜１０５および１０７は、Ｙ軸に平行な方向 から見たとき口形の枠を形成する。

各枠部材１０５，１０７はそれぞれピボット１０９，１１１を支持する。ピボッ ト１０９，１１１はＺ軸に平行な軸１１０上に相互に一直線に並ぶ。

２個のピボット１０９，１１１は第１の木積みくクリブ）１１３を支持する０本 積み１１３は板１１５，１１７と、端板１１５，１１７の間に伸長し端板１１５ ．１１７にねじ１２１で固定された伸長部材１１９と、を含む。

伸長部材１１９は断面がＬ形をなしてそれにプリズム５６を固定し、プリズム５ ６の入射面１６７に平行でかつほぼその平面内に軸１１０を有する。

各端板１１５，１１７はそれぞれピボット１２３，１２５を有する。２個のピボ ット１２３，１２５は、ピボット１０９，１１１を通過伸長する軸１１０に平行 な軸１２４上で相互に一直線上に並ぶ、２個のピボット１２３゜１２５は第２の 本積み（クリブ）１２７を支持し、本積み１２７内にプリズム５８が内蔵されて それに固定され、プリズム５８の入射面１７１に平行でかつほぼその面内に軸１ ２４を有する。

１６９と出力ビーム１９１（第８図および第９図参照）とを含む平面に垂直であ る。

本積み１２７はその一端において軸１３０を有するピボット、１２９を有し、そ のとボット１２９上において第１０図でみられるように、Ｕリンク１３１と、Ｕ リンクのアーム間に位置する支持部材１３３と、がピボット回転される。ロリン ク１３１はそれと一体にねじ行動１３５を有し、支持部材１３３はそれと一体に 短かいねじ行動１３７を有する。

軸１３５は、軸１４１のまわりにピボット回転するように枠部材１０３上にピボ ット回転可能に取付けられた反力部材１３９を貫通伸長する６反力部材１３９に おいてロリン２１３１の反対側の軸１３５上にローレット（ぎざぎざ面）付ナツ ト１４３がねじ込み係合される。

軸１３７は、同じく外ねじも設けられている内部ねじ廿日筒軸１４５内に差込式 かつねじ込み式に係合される。軸１４５上の外ねじは軸１３７の外ねじと同−向 きであるがピッチは異なる。軸１４５は、軸１４９のまわりにピボット回転する ように枠部材１０７上にピボット回転可能に取付けられた反力部材１４７内のね じ孔を貫通伸長する。軸１４５はそれの回転を可能にするためにその自由端にね じ込みドライバ用溝１５０を有する。

張力ばね１５１は、支持部材１３３と枠部材１０７上のアンカ一点１５３との間 に伸長する。ばね１５１は、第８図かられかるように、軸１４９のまわりに時計 方向トルクを与えることにより、ローレット付ナツト１４３を反力部材１３９に 当接させたままに維持するように働らく。

ここで第１１図を参照すると、第１１図は第８図でみられるとボッ特表乎１−５ ０２４５３　（３） ト軸１１０，１２４，１３０，１４９および１４１の相対位置を示す、第１１図 において、軸の対、１４９と１１０．１１０と１２４；および１２４と１３０； との間の実線は、各対の軸の部材間隔が固定されていることを示す。軸１３０と １４９との間の一点鎖線および軸１３０と１４１との間の点線は、これら２対の 軸の各々の部材間隔が、実際に、それぞれ軸１４５またはローレット付ナツト１ ４３の回転により可変であることを示す。しかしながら、軸１４５が回転されて も軸１４１，１３０間の距離は一定のままであり、またローレット付ナツト１４ ３が回転されても軸１４９，１３０間の距離は一定のままである。

軸１１０，１４９間の距離と軸１２４，１３０間の距離とは同一である。軸１１ ０．１２４間の距離と軸１３０，１４９間の距離とは、軸１３０が軸１４９に対 する相対位置の標準作動範囲の中央にあるときは、等しい。

軸１４１，１４９および１１０は、第１１図で丸印で囲んで示すように、空間内 で固定されている。軸１２４，１３０は、第１１図でＸ印で示すように、空間内 で可動である。

もし点線の辺１３０−１４１がローレット付ナツト１４３の回転によりその長さ が変化されると、軸１３０は軸１４９のまわりに描かれた弧１６１の上を移動し 、その結果、軸１２４は軸１１０のまわりに描かれた弧１６３の上を移動する。

これらの状況下で、軸１１０，１２４，１３０゜１４９は平行四辺形の関係の隅 部として相互関係を維持する。

もし一点鎖線の辺１３０−１４９が軸１４５を回転することによりその長さが変 化されると、軸１３０は軸１４１ののまわりに描かれた弧１６５の上を移動する 。

ローレット付ナツト１４３が回転されると、プリズム５６は、プリズム５６の入 射面１６７に平行でかつほぼ入射面の平面内に配置された軸１１０のまわりに回 転する。このときもし軸１３０，１４９間の距離が軸１１０，１２４間の距離に 等しく、したがってリンク配置が正確に平行四辺形として作用するとすれば、プ リズム５８は枠１０３に対する軸１２４のまわりのいかなる相対運転も同時に受 けることはない、もし軸１３０，１４９間の距離が軸１２４，１１０間の距離に 等しくないときは、プリズム５８はわずかながらピボット運動を行うであろう。

したがって理想的な状態では、プリズム５８は回転することなくその主成分がＹ 軸に平行な方向となるように移動される。しかしながらプリズム相互間の相対回 転運動はある。

これはこの対をなすプリズムによって走査ビームに与えられる湾曲を変える所定 の効果を有するので、格子係数が通常の状態または系が最適化されていた前回の 状態から外れたことによる、ホロゴンから離れる走査ビームの湾曲の好ましから ざる変化は修正される。

プリズム５６の軸１１０のまわりの回転は、プリズム５６へのビーム入力とプリ ズム５６からのビーム出力との間の角度を変化させる。もし第２のプリズムが静 止したままであれば、プリズム５６からのビームの出力角度の変化は、走査ビー ムをプリズム５８の入射面１７１の異なる部分に入射させる。プリズム５６の回 転運動に伴ってもしプリズム５８の変換運動がなければ、プリズム５８は走査ビ ームのあらゆる可能性の入射位置に対しても受入れるだけの十分な大きさをもた なければならないであろう、ビームは点ではなく、Ｘ方向に有限の寸法をもつこ とは認められるところであろう、またプリズム５８に入射する走査ビームの径路 は直線ではなく湾曲している。しかしながら、プリズム５８の変換運動により、 走査ビームの入射位置はほぼ一定の位置を維持可能である。したがって、プリズ ム５８は、ナツト１４３を回転したときに変換運動が行われない場合よりも小さ くてもよい。これにより、プリズム５８のコストが実質的に節約可能である。ま た、プリズム５８はより小さくてもよいので、ホロゴン４８とレンズ系６０との 間の距離は小さく維持することが可能で、この結果レンズ系のコストの節約が可 能となる。ホロゴンとレンズ系との間のビームが走査することになるので、レン ズ系がホロゴンから離れれば離れるほどレンズ系の直径はより大きくしなければ ならないことがわかるであろう。

第２のプリズム５８へのビームの入射角の変化は出口角を変化させ、すなわちプ リズム５８からの出力ビーム１９１はもはやプリズム５６への入射ビーム１６９ に平行でなくなるであろう。この結果ターゲット上の走査線の位置は変化し、こ れは好ましいことではない。この好ましくない変化は、溝１５０内にねじドライ バーを挿入しそれを回転して軸１３０を回転することにより修正可能である。こ れによりピボット軸１３０を弧状径路１６５上で移動させる。ピボット軸１３０ のこのような運動はプリズム５８にピボット軸１２４のまわりの回転運動を与え る。この運動の結果、軸１２４は完全静止を維持できず、したがってプリズム５ ６も多少変位することになる。これは相互作用により打消される。プリズム５８ の所定の回転運動はビームの出力角を変化させ、したがってターゲット上の走査 線はその所定位置へ戻され得る。

プリズム５８の回転運動がプリズム５６のいかなる運動なしに達成されるのであ れば、ピボット軸１３０は第１１図における弧１８１の上を移動しなければなら ないことがわかるであろう、微小範囲内ならば弧１８１はほぼ径路１６５に一致 することがわかるであろう。

通常の作動範囲内でも弧１６５を弧１８１に近似させることは、もし軸１４１が 軸１２４と軸１３０との両方を通過伸長する１本の線上に配置されれば達成され るであろう、しかしながら、第８図をみると、もし軸１４１がこのような位置に くると、関節取付台はＹ軸の方に大きくなることがわかる。この増加寸法は、ホ ロゴンとレンズ系との間により大なる距離を必要とし、これはより大きな、好ま しくないことにより高価なレンズ系を必要とするであろう。

上記の特定実施例においては光源はコヒーレント（平行ビーム）であるけれども 、厳密な性能が要求されないような本発明の実施例においては、光源は必ずしも レーザダイオードのようにコヒーレントである必要はない、たとえば、狭帯域フ ィルタを通過させかつピンホールを通過して焦点を結ばせたタングステン光は、 この場合はぼ平行な光が生成されるので、使用可能であろう。

二裏昨机肚 本発明による走査装置用の工業的利用の中には、たとえば写真フィルムのような 感光材料上への画像書込装置がある０画像は電子情報流れとして走査装置に供給 される。

ＦＩＧ、　９ ＦＩＧ、ＩＩ 手続補正書 昭和６３年１０月　４いハ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．波長λを有する放射源と； 軸のまわりに回転するように設けられかつピッチｄを有する平行な格子線の少な くとも１つのパターンを有する放射形ホロゴンと； 前記放射源からの放射を平行コリメート化ビームに形成しかつビームを所定の入 射角でホロゴンに入射させる手段と；走査されるビームを受取るためのターゲッ ト部と；ターゲット部におけるスポットへビームの焦点合わせをするためのホロ ゴンとターゲット部との間のレンズ手段と；およびビームの断面形状を修正する ためのホロゴンとレンズ手段との間のプリズム手段と；からなる、ターゲット上 の所定位置においてほぼ真っ直ぐな線に沿って放射スポットを走査するための走 査装置において： 放射線の波長およびホロゴンの格子係数ｎλ／ｄ（ここでｎは格子次数）は、走 査されるビーム上にプリズム手段により与えられる湾曲傾向とほぼ等しくかつ反 対方向の湾曲を、ホロゴンとプリズム手段との間の走査されるビーム内に発生す るように選択されること； 前記プリズム手段は、ビームがそれらを順次に通過するように配置された第１お よび第２のプリズムを含み、前記プリズムの頂線は、前記プリズムヘのビーム入 力と中央走査における前記プリズムからのビーム出力とを含む平面に垂直である こと；前記プリズムを支持する関節取付台は、前記第１のプリズムに付帯の第１ のピボットと前記第２のプリズムに付帯の第２のピボットとを含み、前記ピボッ トの軸は前記プリズムの頂線に平行であること； 前記ピボットの各々はその付帯のプリズムをピボット軸のまわりにピボット回転 運動を可能にすること；ターゲット上の線の形状を調節するために、前記第１の プリズムの第１のピボット軸まわりの方向を調節するための第１の手段が設けら れること；および ターゲット上の線の位置を調節するために、前記第２のプリズムの第２のピボッ ト軸まわりの方向を調節するための第２の手段が設けられること； を特徴とする走査装置。
2. ２．前記第１のプリズムのその付帯のピボット軸まわりのピボット回転運動を変 換して前記第２のプリズムを運動させる手段であって、これにより第１のプリズ ムのピボット回転運動の後もビームは前記第２のプリズム上の前とほぼ同じ位置 に入射するような運動を与える手段を有することを特徴とする請求の範囲第１項 に記載の走査装置。
3. ３．前記第１のピボットはほぼ前記第１のプリズムの入射面の平面内にあること ；および 前記第２のピボットはほぼ前記第２のプリズムの入射面の平面内にあること； を特徴とする請求の範囲第１項に記載の走査装置。
4. ４．第１のピボットの位置は装置のその他部分に対して固定されていること；お よび 第２のピボットは第１のピボットのまわりの円弧上を可動であること； を特徴とする請求の範囲第１項、第２項または第３項に記載の走査装置。
5. ５．固定枠が設けられ、前記第１のピボットは前記枠上に取付けられ、第３のピ ボットは前記枠上に取付けられること；前記第１のピボットから固定の位置にお いて前記第１のピボットのまわりにピボット回転運動を行わせるように前記第２ のピボットを取付ける手段が設けられること；前記第２のピボットに対して固定 して取付けられた第４のピボットが設けられ、前記第３および第４のピボット軸 は第１および第２のピボット軸に平行であること；前記第１および第３のピボッ ト間の距離は第２および第４のピボット間の距離に等しいこと；および第３およ び第４のピボット間の距離は、第３および第４のピボット間距離が第１および第 ２のピボット間の距離に等しいところの基準値の付近で調節可能であり、したが って４個のピボットはほぼ平行四辺形隅部にくること； を特徴とする請求の範囲第２項に記載の走査装置。
6. ６．第２のプリズムに連動変換運動を与える手段は、平行四辺形の隣接辺間の角 度を変化させるように第４のピボットと枠との間で作動する手段を含むことを特 徴とする請求の範囲第５項に記載の走査装置。
7. ７．第４のピボットと枠との間で作動する手段は、第４のピボットを第３のピボ ットのまわりに回転させながら一方向に引上げるねじ手段と、第４のピボットを 第３のピボットのまわりに回転させながら他方向にバイアス力を与える弾性手段 と、を含むことを特徴とする請求の範囲第６項に記載の走査装置。
8. ８．前記ねじ付手段は前記第４のピボットと第５のピボットとの間で作動し、前 記第５のピボットはその軸がほぼ第２および第４のピボットの軸を通過する線上 に配置され、したがって第３および第４のピボット間の距離が基準値から外れる ように調節されたとき、第２のプリズムは、第１のプリズムが第１のピボットの まわりに行なうピボット回転運動とはほとんど関連なく第２のプリズムに第２の ピボットまわりのピボット回転運動が与えられることを特徴とする請求の範囲第 ７項に記載の走査装置。
9. ９．第３および第４のピボット間の調節はねじ付手段で行われることを特徴とす る請求の範囲第８項に記載の走査装置。
10. １０．第３および第４のピボット間の調節を行なうねじ付手段は外ねじと内ねじ とを有する第１の管状軸を含み、前記外ねじは前記第３のピボットを介して前記 枠にピボット回転可能に取付けられた反力部材とねじ係合をなし、前記内ねじは 前記第４の軸のまわりにピボット回転運動が可能なように取付けられたねじ付ロ ッドとねじ係合をなし、前記管状軸の内ねじと外ねじとは異なるピッチを有する こと、を特徴とする請求の範囲第９項に記載の走査装置。