JPH02123320A - Scanner for plural beams - Google Patents

Scanner for plural beams

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JPH02123320A
JPH02123320A JP27696588A JP27696588A JPH02123320A JP H02123320 A JPH02123320 A JP H02123320A JP 27696588 A JP27696588 A JP 27696588A JP 27696588 A JP27696588 A JP 27696588A JP H02123320 A JPH02123320 A JP H02123320A
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JP
Japan
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beams
lens
light
deflector
lens system
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Application number
JP27696588A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Rei Morimoto
玲 森本
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Pentax Corp
Original Assignee
Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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Publication date
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Priority to US07/424,942 priority patent/US5194981A/en
Priority to DE3935239A priority patent/DE3935239A1/en
Publication of JPH02123320A publication Critical patent/JPH02123320A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To synthesize three pieces or more of beams onto a deflector by separating spatially plural beams and allowing them to be made incident on a lens system. CONSTITUTION:The title scanner is provided with a light source part 10, lens systems 50, 60, 70, 80 and 90, a deflector PM, and a scanning lens 100 for separating a deflected beam into the scanning direction of the beam by the deflector PM and in the direction being orthogonal to said direction and condensing it onto the picture drawing surface. In this state, plural beams are separated spatially and made incident on the lens systems 50, 60, 70, 80 and 90 so as to have center axes being different from each other. That is, when said beams are made incident on the lens systems 50, 60, 70, 80 and 90, since the beams are separated spatially, an incident light can be set by a physical means such as a mirror, etc. without using a means utilizing a polarized light. In such a way, three pieces or more of beams can be synthesized in the same position on the deflector PM. Also, by following it up, a spot formed on the picture drawing surface can be separated by a prescribed distance.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、複数のビームを同時走査して描画面上に画
像を形成する複数ビーム走査装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a multi-beam scanning device that simultaneously scans a plurality of beams to form an image on a drawing surface.

[従来の技術及び発明が解決しようとする課題]この種
の走査式光学装置においては、互いに異なる描画信号に
よって0N10FFされる複数のビームを1つの偏向器
で偏向する必要があり、このとき複数のビームは描画面
上での収束特性を維持するために偏向器上で同一位置に
合成される必要がある。
[Prior Art and Problems to be Solved by the Invention] In this type of scanning optical device, it is necessary to use one deflector to deflect a plurality of beams that are 0N10FF by mutually different drawing signals. The beams need to be combined at the same position on the deflector in order to maintain convergence characteristics on the drawing surface.

ここで異なる光路をとる2本のビームを偏向器に向けて
同一の光路上に合成する場合には、特開昭60−166
916号公報に示されるようにビームの偏光方向を互い
に901′ずらし、偏光ビームスプリッタ−により合成
する方法が一般的に利用されている。
Here, when two beams taking different optical paths are directed to a deflector and combined on the same optical path, Japanese Patent Laid-Open No. 60-166
As shown in Japanese Patent No. 916, a method is generally used in which the polarization directions of the beams are shifted by 901' from each other and the beams are combined using a polarizing beam splitter.

しかし、合成するビームが3本以上となると、」1記の
偏光による方法のみではビームの合成をすることができ
なくなる。
However, when three or more beams are to be combined, it is no longer possible to combine the beams using only the polarization method described in item 1.

また、描画密度を高めるために走査ラインの副走査方向
における間隔をスポット径以下に設定した場合、隣接す
る走査ラインを揃って同時に走査させるとスポットの重
合する部分で干渉が生じて描画特性が不安定となる。
In addition, if the spacing between scanning lines in the sub-scanning direction is set to be less than the spot diameter in order to increase the drawing density, if adjacent scanning lines are scanned simultaneously, interference will occur where the spots overlap, resulting in poor drawing characteristics. It becomes stable.

この不具合を避けるための手段としては、描画時に同時
に形成されるスポットを隣接するラインでなく、1また
はそれ以上離れたラインを走査させる構成が考えられる
。この構成によれば、複数のスポットを副走査方向に間
隔をあけて走査タイミングのずれをなくすことができる
。但し、この場合にはスポット間隔、1走査毎の移動ピ
ッチには制約を受け、電気的な制御も複雑となる。
As a means to avoid this problem, it is possible to have a configuration in which spots formed simultaneously during drawing are scanned not on adjacent lines but on one or more lines separated from each other. According to this configuration, the plurality of spots can be spaced apart in the sub-scanning direction, thereby eliminating deviations in scanning timing. However, in this case, there are restrictions on the spot interval and the movement pitch for each scan, and electrical control becomes complicated.

制御の複雑化を防ぐため隣接するラインを同時描画する
構成を前提とすれば、副走査方向の間隔をあけることは
描画密度の低下を招くため、スポットの間隔を主走査方
向に対して干渉を防ぐに十分な距離ずらす必要がある。
If we assume a configuration in which adjacent lines are drawn simultaneously to prevent complication of control, increasing the spacing in the sub-scanning direction will reduce the drawing density, so the spot spacing should be adjusted to avoid interference in the main scanning direction. You need to move it a sufficient distance to prevent it.

なお、主走査方向、副走査方向の双方にスポット間隔を
あけてもよい。
Note that the spots may be spaced apart in both the main scanning direction and the sub-scanning direction.

主走査方向にスポットをずらす方法としては、特開昭6
1−261715号公報に示されるように、複数の半導
体レーザーと複数のコリメートレンズとを用い、異なる
方向から偏向器に対してレーザービームを入射させ、偏
向器上で合成する方法がある。
As a method of shifting the spot in the main scanning direction,
As shown in Japanese Patent No. 1-261715, there is a method using a plurality of semiconductor lasers and a plurality of collimating lenses, making laser beams incident on a deflector from different directions, and combining the laser beams on the deflector.

しかし、このように異なった光学系を用いて光束を合成
する方法では、各光学素子を実装する際の枠体が必ず光
束より大きくなるため、この枠体による配置の制限を受
け、光束の入射角度差が大きくなりすぎ、それぞれの光
束による描画面上での走査領域が大きくずれることとな
る。
However, in this method of combining light beams using different optical systems, the frame used to mount each optical element is always larger than the light beam, so the arrangement is restricted by this frame and the incidence of the light beam is limited. If the angular difference becomes too large, the scanning area on the drawing surface by each light beam will deviate greatly.

描画に利用できるのは、それぞれの走査領域の重合部分
であるため、上記のような構成では走査効率が大きくと
れない、また、偏向器の大きさにも制限を受け、特に各
光束の偏向器による作用(ポリゴンミラーにおいては偏
向点変化)が異なるため、レンズ性能が悪化する。更に
、各スポットが大きく離れるので走査レンズ系の特性の
異なる部分を走査するために同一走査信号による制御で
は各スポット毎に走査ずれを生じてしまう。
What can be used for drawing is the overlapping portion of each scanning area, so the above configuration cannot achieve high scanning efficiency, and is also limited by the size of the deflector, especially the deflector for each beam. Since the effect (change in deflection point in the case of a polygon mirror) is different, lens performance deteriorates. Furthermore, since each spot is separated by a large distance, scanning a portion of the scanning lens system with different characteristics and controlling using the same scanning signal will result in scanning deviation for each spot.

[発明の目的] この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、
3本以上のビームを偏向器上で同一位置に合成すること
ができる複数ビーム走査装置の提供を目的とする。
[Object of the invention] This invention was made in view of the above problems, and
An object of the present invention is to provide a multiple beam scanning device capable of combining three or more beams at the same position on a deflector.

[ff題を解決するための手段] この発明は、上記目的を達成させるため、複数のビーム
を空間的に分離して互いに異なる中心軸を有するように
レンズ系に入射させると共に、このレンズ系により複数
のビームを偏向器上の同一位置に合成するようにしたこ
とを特徴とする。
[Means for solving the ff problem] In order to achieve the above object, the present invention spatially separates a plurality of beams and causes them to enter a lens system so as to have different central axes, and this lens system It is characterized in that a plurality of beams are combined at the same position on the deflector.

すなわち、レンズ系への入射時にはビームが空間的に分
離しているため、偏光を利用した手段でなく、ミラー等
の物理的手段により入射光の設定が可能である。各光束
は、偏向器上で同一位置に合成されるが、レンズ系から
の射出時には各光束が重なり合ってもよく、光束径が大
きくとも枠体等による物理的な制約なしに微小な分離角
度が設定できる。
That is, since the beams are spatially separated when entering the lens system, it is possible to set the incident light by physical means such as a mirror, rather than by means using polarization. Each light beam is combined at the same position on the deflector, but each light beam may overlap when exiting from the lens system, and even if the light beam diameter is large, a minute separation angle can be achieved without physical constraints such as a frame. Can be set.

この離間量を、主走査方向及び副走査方向に対して適宜
設定することにより、高精度#lt画時の干渉による影
響を除去することができる。
By appropriately setting this amount of separation in the main scanning direction and the sub-scanning direction, it is possible to eliminate the influence of interference during high-precision #lt image.

なお、偏向器としてポリゴンミラーを用い、走査レンズ
としてfθレンズを用いた場合、ポリゴンミラー上で合
成される際にΔθの角度を有する2つのビームにより形
成される描画面上のスポットの中心間隔は、f・Δθと
なる。
Note that when a polygon mirror is used as a deflector and an fθ lens is used as a scanning lens, the center distance between the spots on the drawing surface formed by two beams having an angle of Δθ when combined on the polygon mirror is , f·Δθ.

分離入射し、所定の位置で光束を合成する光学系として
は、収束系でもアフォーカル系でもよい。
The optical system that separates the light beams and combines them at a predetermined position may be a convergent system or an afocal system.

例として、アフォーカルなビームエクスパンダ−系に2
光束が光軸対称に入射する場合を第5図に示す。
As an example, for an afocal beam expander system,
FIG. 5 shows a case where the light beams are incident symmetrically on the optical axis.

この系は、2枚のレンズIs 、L2からなり、それぞ
れの焦点比jlf+(<0)、f2()0)の薄肉レン
ズに換算して表示する。レンズL1より手前aの位置S
におていて入射高さhi、角度θiで入射した主光線が
レンズLeより後方dの位置にあるポリゴンミラー面で
θpの角度で合成されるとすると、位置Sとポリゴンミ
ラー面との間の光学的マトリクスは、 但し、M=f*/f+である。
This system consists of two lenses Is and L2, each of which is converted into a thin lens with focal ratios jlf+(<0) and f2()0) for display. Position S in front of lens L1
If the principal rays incident at the incident height hi and the angle θi are synthesized at an angle θp at the polygon mirror surface located at a position d behind the lens Le, then the distance between the position S and the polygon mirror surface is The optical matrix is: where M=f*/f+.

従って、 Mhi+(f+ +f2+Ma+(d/M))・θ1=
0hi=−(θi/M)・(f++f、+Ma+(d/
14))=−θplf++fa+Ma+(d/M))と
なる。
Therefore, Mhi+(f+ +f2+Ma+(d/M))・θ1=
0hi=-(θi/M)・(f++f, +Ma+(d/
14))=-θplf++fa+Ma+(d/M)).

ここで3はレンズ系を複数枚の厚肉系に換算した場合の
第1面の位置とすれば、位1jsにおいて2光束が分離
していれば足りる。すなわち、入射光束の直径をDiと
して、 2hi>Di となる必要がある。
Here, if 3 is the position of the first surface when the lens system is converted into a thick-walled lens system with a plurality of lenses, it is sufficient that the two light beams are separated at about 1js. That is, it is necessary that 2hi>Di, where Di is the diameter of the incident light beam.

この条件は、fl<OlすなわちMhoの場合にはθi
とθpの符号が等しく、また、上式の0内が正となるの
で、第5図のような配置となり、分離が可能となる。
This condition holds that if fl<Ol, that is, Mho, then θi
Since the signs of and θp are the same, and 0 in the above equation is positive, the arrangement is as shown in FIG. 5, and separation is possible.

逆に、fl)O,M<Qの場合には、θiとθpの符号
が異なり、a、dを非常に長くとり、0内を負とするよ
うにしないと実現できない。
Conversely, in the case of fl)O, M<Q, the signs of θi and θp are different, and this cannot be realized unless a and d are made very long and the value within 0 is negative.

しかしながら、このような場合においても、例えば第6
図のように集光点にリレーレンズLRを設ければ、光学
的マトリクスは、 従って、 たように容易に実現することができる。
However, even in such a case, for example, the sixth
If a relay lens LR is provided at the focal point as shown in the figure, an optical matrix can be easily realized as shown in the figure.

このリレーレンズLRは、実際には集光点上に配置する
必要はなく、複数枚の構成により主点をずらしておけば
集光点からレンズ面をずらすことができ、このような配
置とすればレンズ面上のゴミや傷等による影響を小さく
することができる。
This relay lens LR does not actually need to be placed on the condensing point, but if the principal point is shifted by using a plurality of lenses, the lens surface can be shifted from the condensing point. Therefore, the influence of dust, scratches, etc. on the lens surface can be reduced.

ここでリレーレンズLRをレンズL1の一部と考えた場
合、レンKL+とリレーレンズLRとからなるレンズ系
は焦点距離がf(で主点間距離が負となっている。従っ
て、この関係さえ満足するように複数枚の厚肉レンズに
置き換えればよく、設計の自由度が増す、リレーレンズ
LRをレンズL2の一部と考えても同様である。
If we consider the relay lens LR as part of the lens L1, then the lens system consisting of the lens KL+ and the relay lens LR has a focal length f (and the distance between principal points is negative. Therefore, even this relationship is It is sufficient to replace the relay lens LR with a plurality of thick lenses to achieve a satisfactory result, increasing the degree of freedom in design.The same can be said of the relay lens LR being considered as a part of the lens L2.

また、リレーレンズLRとレンズL+とを別個に考えた
場合にも、aすなわちレンズL1の第1面から第1主点
までの距離が大きくとれるように複数枚で構成すれば効
果を高めることができる。
Furthermore, even when considering the relay lens LR and the lens L+ separately, the effect can be enhanced by configuring them with a plurality of lenses so that the distance from a, that is, the first surface of the lens L1 to the first principal point is large. can.

更に、第5図あるいは第6図に示されるようなビームエ
クスパンダ−系を予断に組み合わせることにより、構成
の自由度が増し、光束系の拡大倍率も大きくとることが
できる。
Furthermore, by predetermined combinations of beam expander systems such as those shown in FIG. 5 or 6, the degree of freedom in configuration is increased and the magnification of the beam system can be increased.

[実施例] 以下、この発明の実施例を第1図〜第4図に基づいて説
明する。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 4.

第1図は、実施例に係るフォトプロッターの光学系の配
置説明図であり、第2図及び第3図はこれの一部を光軸
に沿って展開した概略説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the arrangement of an optical system of a photoplotter according to an embodiment, and FIGS. 2 and 3 are schematic explanatory diagrams of a part thereof developed along the optical axis.

このフォトプロッターは、光源としてのアルゴンレーザ
ー10から出射するレーザー光を3本に分割し、その内
の2本によって描画面上に2つのスポットを形成し、残
りの1本をスポットの正確な位置を検出するためのモニ
ター光として用いている。描画面上のスポットは、ポリ
ゴンミラーPMの回転によって隣接する走査ライン上を
主走査方向に所定間隔をおいて同時に走査する。
This photoplotter splits the laser beam emitted from the argon laser 10 as a light source into three beams, two of which form two spots on the drawing surface, and the remaining one to accurately position the spot. It is used as a monitor light to detect. The spots on the drawing surface simultaneously scan adjacent scanning lines at predetermined intervals in the main scanning direction by rotation of the polygon mirror PM.

なお、上記のように1つの光源から発する光束を3つに
分割し、再び合成して同一の偏向器によって走査させる
ため、この光学系においては、描画用の光束とモニター
用光束とを偏向を利用して区別し、2本の描画用光束と
おしは同一のレンズに対して異なる方向から入射させる
ことによって同一光路上に合成している。このような合
成方法が許容させるのは、前述したように描画用のスポ
ットを主走査方向にずらして形成する構成を採用してい
るからである。
Note that, as mentioned above, the light beam emitted from one light source is divided into three parts, combined again, and scanned by the same deflector, so in this optical system, the light beam for drawing and the light beam for monitoring are deflected. The two drawing light beams are made to enter the same lens from different directions and are combined on the same optical path. This combination method is permissible because, as described above, the drawing spot is formed by shifting it in the main scanning direction.

次に、この装置の各部の構成を作用と共に説明する。Next, the configuration of each part of this device will be explained along with its operation.

アルゴンレーザー10から発したレーザー光は、ピンホ
ール11を介して5%反射のハーフミラ−12により1
分される。このハーフミラ−12で反射されたレーザー
光はモニタ用光束9・とじて利用される。
The laser beam emitted from the argon laser 10 is transmitted through a pinhole 11 to a half mirror 12 with a 5% reflection.
divided. The laser beam reflected by this half mirror 12 is used as a monitor light beam 9.

一方、ハーフミラ−12を透過したレーザー光は第1の
1/2波長板13で偏光方向を90@回転され、バリア
プルフィルター14で光量調節されて50%反射、50
%透過の第1のビームスプリッタ−15で更に1分され
る0分割された2本の光束は、描画面上で離間する2つ
のスポットを形成する描画用光束として用いられる。
On the other hand, the laser beam that has passed through the half mirror 12 has its polarization direction rotated by 90@ by the first 1/2 wavelength plate 13, and the light intensity is adjusted by the barrier pull filter 14 so that 50% is reflected and 50% is reflected.
The two 0-divided light beams, which are further divided into 1 by the first beam splitter 15 with % transmission, are used as drawing light beams that form two spots separated on the drawing surface.

第1のビームスプリッタ−15を透過した第1描画用光
束黛1は、レンズ16を介して第1描画用^0変調器1
7の位置に集光する。
The first drawing light beam 1 transmitted through the first beam splitter 15 is transmitted to the first drawing ^0 modulator 1 via a lens 16.
Focus the light on position 7.

この人O変調器17は、ブラッグ条件を満たす方向から
入射するレーザー光をトランスデユーサ−への超音波の
入力により回折させるもので、入力される超音波を0N
10FFすることにより、レーザー光を0次光と1次光
とに切り換えることができ、1次光を描画光束として利
用する。  AO変調器17は、描画面に対するドツト
単位の露光情報である書き込み信号により制御される。
This human O modulator 17 diffracts the laser beam incident from the direction satisfying the Bragg condition by inputting the ultrasonic wave to the transducer, and converts the input ultrasonic wave into 0N.
By performing 10FF, the laser beam can be switched to zero-order light and first-order light, and the first-order light is used as a drawing light beam. The AO modulator 17 is controlled by a write signal which is dot-by-dot exposure information for the drawing surface.

変調されたON光である1次光は、AO変調器17の後
方に設けられたレンズ18によって再び平行光束とされ
、ミラー19を介して4個のプリズムからなる第1の光
束方向調整装置&置40により所定角度偏向され、ミラ
ー20により第ルンズ系50に入射する。
The primary light, which is the modulated ON light, is made into a parallel light beam again by a lens 18 provided behind the AO modulator 17, and then passed through a mirror 19 to a first light beam direction adjustment device consisting of four prisms. The beam is deflected by a predetermined angle by the lens 40 and is incident on the lens system 50 by the mirror 20.

他方、第1のビームスプリッタ−15で反射された第2
描画用光束g2は、レンズ16′を介して収束光とされ
、ミラー21で反射されて第2描画用AO変調器17°
に入射する。AO変調@17゛の機能は、前記の第1描
画用AO変調器17と同様である。但し、この第2描画
用^0変調器17°を駆動する信号は、前記の第1描画
用^0変調器17に入力される信号とは1ライン分ずれ
たラインを走査するための信号である。
On the other hand, the second beam reflected by the first beam splitter 15
The drawing light beam g2 is made into a convergent light via the lens 16', is reflected by the mirror 21, and is transmitted to the second drawing AO modulator 17°.
incident on . The function of the AO modulation@17' is the same as that of the first drawing AO modulator 17 described above. However, the signal that drives this second drawing ^0 modulator 17° is a signal for scanning a line that is shifted by one line from the signal input to the first drawing ^0 modulator 17. be.

第2m[li用AO変giW器17°を出射した1次光
は、レンズ18’を通して4個のプリズムからなる第2
の光束方向調整装置40°により所定角度偏向され、第
ルンズ系50に入射する。
The primary light emitted from the 2nd m[li AO transformer 17° passes through the lens 18' and passes through the second
The beam is deflected by a predetermined angle by the beam direction adjusting device 40°, and enters the lens system 50.

なお、レンズ16.16°は13ページの第1表に示し
たような構成であり、レンズ18.18°は第2表に示
した構成である0表中のfは全系の焦点距離、rlはレ
ンズ系の第1面の曲率半径、diは第1面と第i+1面
間の距離(レンズ厚及び空気間隔)、nlは第1面と第
i+1面間の媒質の屈折率をそれぞれ表わしている。
The lens 16.16° has the configuration shown in Table 1 on page 13, and the lens 18.18° has the configuration shown in Table 2.0 In the table, f is the focal length of the entire system; rl is the radius of curvature of the first surface of the lens system, di is the distance between the first surface and the i+1th surface (lens thickness and air gap), and nl is the refractive index of the medium between the first surface and the i+1th surface. ing.

第1表 127.89である。Table 1 It is 127.89.

第2表 127 、89である。Table 2 127, 89.

第3表 第1、第2の光束方向II4整装置は、第4図に示した
ようにそれぞれ2つのプリズムを有する第1のプリズム
群P1及び第2のプリズム群P2から構成されている。
The first and second beam direction II4 adjusting devices in Table 3 are composed of a first prism group P1 and a second prism group P2 each having two prisms, as shown in FIG.

これらのプリズムの構成は13ページの第3表に示した
通りである。
The configurations of these prisms are shown in Table 3 on page 13.

ここで第4図中に、光束の入射方向と平行なX軸と、こ
れに直交するy、z軸とを設定する。第4図(A)の1
−7平面は、主走査方向の断面、第4図(B)のX−2
平面は、副走査方向の断面を示している。
Here, in FIG. 4, an X axis parallel to the direction of incidence of the light beam and y and z axes perpendicular to this are set. Figure 4 (A) 1
-7 plane is the cross section in the main scanning direction, X-2 in Fig. 4(B)
The plane shows a cross section in the sub-scanning direction.

第1プリズム群P1は、第1、第2プリズム41.42
が各入出射端面がy軸と平行となるよう配置され、第1
プリズム41がこのy軸と平行な回動軸回りに回動調整
自在とされている。
The first prism group P1 includes first and second prisms 41 and 42.
are arranged so that each input/output end face is parallel to the y-axis, and the first
The prism 41 is rotatably adjustable around a rotation axis parallel to the y-axis.

そして、第2プリズム群P2の第3、第4プリズム43
.44も、これらの相対的な関係においては第1プリズ
ム群P1と同様に配置されているが、各入出射端面は2
軸と平行とされており、第3プリズム43がこのz軸と
平行な回動軸回りに回動調整可能とされている。
The third and fourth prisms 43 of the second prism group P2
.. 44 is also arranged in the same manner as the first prism group P1 in terms of their relative relationship, but each entrance and exit end surface has two
The third prism 43 can be rotated around a rotation axis parallel to the z-axis.

この装置では、第1プリズム41、第3プリズム43を
回動調整することによって出射光束の方向を入射角と偏
角との関係に従って微調整することができる。そしてこ
の例では、第1、第2の描画用光束ffi Iff t
は、その中心軸が互いに主走査方向に0.27°、副走
査方向に0.034°の角度をもち、主走査方向に3.
8I、副走査方向に0.48+nm1l!れた位置から
第2レンズ系70に入射するよう構成されている。
In this device, by rotationally adjusting the first prism 41 and the third prism 43, the direction of the emitted light beam can be finely adjusted according to the relationship between the incident angle and the declination angle. In this example, the first and second drawing light fluxes ffi Ift
have their central axes at an angle of 0.27° in the main scanning direction and 0.034° in the sub-scanning direction, and 3.
8I, 0.48+nm1l in the sub-scanning direction! It is configured such that the light enters the second lens system 70 from the position where the light is directed.

また、第1プリズム群PI及び第2プリズム1njPt
は、それぞれ光束のX−Z平面内での方向m y4!1
.  x −y平面内での方向mi整にのみ関与し、他
の方向調整には干渉しないため、各方向への調整を独立
して行うことができる。
In addition, the first prism group PI and the second prism 1njPt
are the directions of the luminous flux in the X-Z plane m y4!1
.. Since it is involved only in adjusting direction mi within the x-y plane and does not interfere with adjustment in other directions, adjustment in each direction can be performed independently.

さて、上記の光束方向調整装@40.40’を出射した
光束が入射する第ルンズ系50は、第3図及び第4図に
展開して示したようにr+−+Jの3枚構成による正レ
ンズであり、入射するレーザー光を収束させる。この第
ルンズ系は、第1面から第1主点までの距離を長くとり
、分離入射を容易にしている。
Now, the first lens system 50 into which the light flux emitted from the above-mentioned light flux direction adjustment device @40.40' enters, has a three-element structure r + - + J as shown in Figure 3 and Figure 4. A lens that converges the incident laser light. This first lens system has a long distance from the first surface to the first principal point to facilitate separate incidence.

また、主点間距離は負であり、光学系全体の小型化を図
っている。
Further, the distance between the principal points is negative, and the entire optical system is made smaller.

そして、この第ルンズ系50による集光点より空気換算
距離で62m+n手前側に、ポリゴンミラーPMの面倒
れによる影響を補正するための補正用AO変調器22が
設けられている。
A correction AO modulator 22 for correcting the influence of the surface tilt of the polygon mirror PM is provided 62 m+n in air equivalent distance from the focal point of the first lens system 50.

補正用AO変調器22を出射してミラー23で反射され
た描画用のレーザー光は、 「十−」の2枚構成のリレ
ーレンズ系60を透過し、このリレーレンズ系により2
光束の位置が補正されて光束とおしがオーバーラツプし
てr−十」の2枚構成の第2レンズ系70に入射する。
The laser beam for drawing that is emitted from the correction AO modulator 22 and reflected by the mirror 23 is transmitted through a relay lens system 60 consisting of two "10-" lenses.
The position of the light beam is corrected, and the light beam and the light beam overlap and enter the second lens system 70, which is composed of two lenses.

第2レンズ系70により平行光束とされた描画用のレー
ザー光は、ミラー24で反射されると共に、第1の偏光
ビームスプリッタ−25においてモニタ光と合成される
。すなわち、ハーフミラ−12で分割されたモニタ光9
・は、ミラー26及びミラー27で反射されて第1の偏
光ビームスプリッタ−25にS偏光として入射し、反射
される。
The laser beam for drawing, which is made into a parallel beam by the second lens system 70, is reflected by the mirror 24 and combined with the monitor light by the first polarizing beam splitter 25. That is, the monitor light 9 divided by the half mirror 12
. is reflected by the mirrors 26 and 27, enters the first polarizing beam splitter 25 as S-polarized light, and is reflected.

一方、2本の描画用光束は第1の1/2波長板13によ
りモニタ光とは偏光方向が異なるものとされ、P偏光と
して入射するためそのまま透過することとな2本の描画
用光束とモニター用光束とは、第2の172波長板28
によりそれぞれ偏光方向が908回転させされ、 「−
十〜+」の4枚構成による第3レンズ系印、ミラー29
を介して「++」の2枚構成の第4レンズ系90に入射
する。
On the other hand, the two drawing light beams are made to have a different polarization direction from the monitor light by the first 1/2 wavelength plate 13, and are incident as P-polarized light, so they are transmitted as they are. The monitor light flux is the second 172 wavelength plate 28.
The polarization direction is rotated by 908, respectively, and "-
3rd lens system mark with 4-element configuration of 10~+'', mirror 29
The light enters a fourth lens system 90 consisting of two lenses "++" through the lens system 90.

第ルンズ系50と第2レンズ系70とは、倍率1.67
倍の第1のビームエクスパンダ−系を構成しており、0
.7φのビームを1.17φに拡大する。そして、第3
レンズ系80と第4レンズ系90とは、倍率21.4倍
の第2のビームエクスパンダ−系を構成しており、2本
の描画用光束は1,17φから25φに拡大される。
The first lens system 50 and the second lens system 70 have a magnification of 1.67.
It constitutes the first beam expander system of 0.0
.. Expand the 7φ beam to 1.17φ. And the third
The lens system 80 and the fourth lens system 90 constitute a second beam expander system with a magnification of 21.4 times, and the two drawing light beams are expanded from 1.17φ to 25φ.

この実施例では、前述した第6図のビームエクスパンダ
−系の後方に第5図のビームエクスパンダ−系を設けた
ような構成となっている。
This embodiment has a configuration in which the beam expander system shown in FIG. 5 is provided behind the beam expander system shown in FIG. 6 described above.

2本の描画用光束とモニター用光束とは、2つのミラー
30.31を介してポリゴンミラーPMに向けられ、こ
のポリゴンミラーPMによって反射偏向される。
The two drawing light beams and the monitoring light beam are directed to a polygon mirror PM via two mirrors 30 and 31, and are reflected and deflected by this polygon mirror PM.

なお、2本の描画用光束は、ポリゴンミラー上で互いに
27°の角度を持ちながら同一位置に合成された後に反
射される。
Note that the two drawing light beams are combined at the same position on the polygon mirror at an angle of 27 degrees, and then reflected.

リレーレンズ系60は、これらのビームエクスパンダ−
系の作用に関与せずに、補正用AO変調器22とポリゴ
ンミラーPMとを共役とし、面倒れ補正に伴うポリゴン
ミラー上での光束のずれを補正する機能を有している。
The relay lens system 60 connects these beam expanders.
It has a function of making the correction AO modulator 22 and the polygon mirror PM conjugate without being involved in the operation of the system, and correcting the deviation of the light beam on the polygon mirror due to surface tilt correction.

上記の第ルンズ系から第4レンズ系の構成は、第19ペ
ージ、第20ページの第4〜8表に示した通りである。
The configurations of the lens system to the fourth lens system described above are as shown in Tables 4 to 8 on pages 19 and 20.

そして、ポリゴンミラーPMによる反射光束は、焦点距
離151mmのfθレンズ100によって収束され、描
画光束は第2の偏光ビームスプリッタ−32を透過して
描画面に直径5μmの2つのスポットを形成する。
The light beam reflected by the polygon mirror PM is converged by an fθ lens 100 with a focal length of 151 mm, and the drawing light beam passes through the second polarizing beam splitter 32 to form two spots with a diameter of 5 μm on the drawing surface.

他方、モニター光はこのビームスプリッタ−32で反射
され、走査方向に直交する縞状のパターンを有する走査
補正用スケール33を介して受光光学系34に入射する
。この受光光学系34は、スケール33上を走査するビ
ームの透過光量の変化から走査速度に比例する周波数の
パルスを出力する。
On the other hand, the monitor light is reflected by the beam splitter 32 and enters the light receiving optical system 34 via a scanning correction scale 33 having a striped pattern perpendicular to the scanning direction. The light receiving optical system 34 outputs a pulse having a frequency proportional to the scanning speed based on a change in the amount of transmitted light of the beam scanning the scale 33.

第4表 第4レンズ系90の第6面から補正用AO変調器22ま
での空気換算距離は、54.67であり、第ルンズ系に
よる集光点とAO変調面との空気換算距離は81.95
である。
The air-equivalent distance from the sixth surface of the fourth lens system 90 in Table 4 to the correction AO modulator 22 is 54.67, and the air-equivalent distance between the focal point of the lens system and the AO modulation surface is 81. .95
It is.

第5表 の空気換算距離は140.38である。Table 5 The air equivalent distance is 140.38.

第6表 76.55である。Table 6 It is 76.55.

第7表 第8表 296.94であり、第4レンズ系90の第4面からポ
リゴンミラーPMまでの距離は1281.00である。
It is 296.94 in Table 7 and Table 8, and the distance from the fourth surface of the fourth lens system 90 to the polygon mirror PM is 1281.00.

描画面上に形成される2つのスポットは、主走査方向に
対しては20μm、副走査方向に対しては1ライン間隔
分の2.5μm離間して形成される。
The two spots formed on the drawing surface are spaced apart by 20 μm in the main scanning direction and 2.5 μm, which is one line interval, in the sub-scanning direction.

なお、上記の実施例においては、3本のビームを用いて
描画用光束とモニター用光束とを偏光によって区別する
例についてのみ述べたが、この発明はこれに限定されず
、例えば描画用の2本のビームのみを用いる場合に適用
できることはもちろん、4本以上のビームを合成する構
成にも利用することができる。
In the above embodiment, only an example was described in which three beams are used to distinguish the drawing light beam and the monitor light beam by polarization, but the present invention is not limited to this, and for example, two beams for drawing are used. Not only can it be applied when only one beam is used, but it can also be used in a configuration in which four or more beams are combined.

[効果] 以上説明したように、この発明によれば、複数のビーム
を空間的に分離してレンズ系に入射させる構成としたた
め、3本以上のビームを偏向器上に合成することができ
る。
[Effects] As described above, according to the present invention, since a plurality of beams are spatially separated and made incident on the lens system, three or more beams can be combined on the deflector.

また、これに伴って描画面上に形成されるスポットを所
定距離離間させることができ、走査ラインのピッチをス
ポット径より小さく設定した場合にも干渉による影響を
除去することができる−
Additionally, the spots formed on the drawing surface can be separated by a predetermined distance, and even when the pitch of the scanning line is set smaller than the spot diameter, the influence of interference can be removed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明に係る複数ビーム走査装置の一実施例
を示す光学系の配置説明図である。 第2図は第1図の光学系の一部を示す主走査方向の断面
図である。 第3図は第2図と同様の副走査方向の断面図である。 第4図(A)、第4図(B)は光束方向調整装置の断面
を示す説明図である。 第5図及び第6図はこの発明の原理を示すビームエクス
バンダー系の説明図である。 10・・・アルゴンレーザー(光源) 40.40°・・・光束方向調整装置 50.60.To、80.90・・・レンズ系100・
・・fθレンズ(走査レンズ)PM・・・ポリゴンミラ
ー(偏向@)
FIG. 1 is an explanatory diagram of the arrangement of an optical system showing an embodiment of a multiple beam scanning device according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view in the main scanning direction showing a part of the optical system shown in FIG. FIG. 3 is a sectional view in the sub-scanning direction similar to FIG. 2. FIG. 4(A) and FIG. 4(B) are explanatory diagrams showing a cross section of the beam direction adjusting device. FIGS. 5 and 6 are explanatory diagrams of a beam expander system showing the principle of the present invention. 10... Argon laser (light source) 40.40°... Luminous flux direction adjustment device 50.60. To, 80.90... Lens system 100.
...fθ lens (scanning lens) PM...polygon mirror (deflection@)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 複数のビームを発する光源部と、 該複数のビームを互いに異なる角度で、かつ空間的に分
離可能なだけ異なった位置から入射させ、出射後は光路
上の所定の同一位置で重ね合わせるレンズ系と、 前記複数のビームが重合する位置に設けられて該ビーム
を偏向する偏向器と、 偏向されたビームを前記偏向器によるビームの走査方向
及びこれと直交する方向に離間して描画面上に集光する
走査レンズとを備えることを特徴とする複数ビーム走査
装置。
[Scope of Claims] A light source unit that emits a plurality of beams; The plurality of beams are incident at mutually different angles and from different positions to the extent that they can be spatially separated, and after being emitted, the plurality of beams are emitted at the same predetermined position on an optical path. a lens system that overlaps the plurality of beams with each other; a deflector that is provided at a position where the plurality of beams overlap and deflects the beams; and a deflector that separates the deflected beams in a direction in which the beams are scanned by the deflector and in a direction perpendicular thereto. 1. A multiple beam scanning device comprising: a scanning lens that focuses light onto a drawing surface.
JP27696588A 1988-10-21 1988-11-01 Scanner for plural beams Pending JPH02123320A (en)

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US07/424,942 US5194981A (en) 1988-10-21 1989-10-23 Light scanning apparatus
DE3935239A DE3935239A1 (en) 1988-10-21 1989-10-23 SCANNER

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