JPH02150399A - 走査式描画装置の描画面調整機構 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、レーザープロッタ等のレーザー光走査によ
って描画を行う走査式描画装置において、描画面の光学
系に対する遠近、傾斜を検出してこれを補正する描画面
調整機構に関するものである。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］従来の
しＬザーブロッタは、比較的精度の緩い描画を対象とし
ており、描画の最小線幅を決定するスポット径は３０μ
ｍ程度であった。

より高精度微小線幅の描画を実現するためには、スポッ
トを絞るために走査レンズの焦点距離をより短く設定・
する必要がある。

しかし、この場合走査レンズの焦点深度が浅くなるため
、描画対象（ワーク）が光学系に対して上下方向に変位
した場合には描画面全体が焦点深度外となることが考え
られ、また、描画面が傾斜している場合には一走査範囲
内の一部が焦点深度外となる場合も考えられ、何らかの
検出、補正手段が必要となる。

但し、大型の走査式描画装置においては、−走査内で描
画面を上下動して各走査位置での合焦を図ることは困難
であるため、−走査内では一定の位置を保つよう設定す
ることが望ましい。

このとき、描画面と光学系との位置関係の検出を一点の
みで行う構成であると、合焦を図れない可能性が高くな
る。すなわち、例えば走査幅の中央−点で検出を行う場
合、描画面が走査幅の全域に亘って水平であるか、ある
いは傾きがリニアである場合には問題はないが、第３７
図に示すように傾きがリニアでない場合には、中央Ｂ点
のみで検出した結果に基づいて描画面を上下に駆動する
と、破線で示したラインに合焦してレンズの焦点深度が
一方側のみで利用されることとなるため、Ａ点が焦点深
度外となってしまう可能性がある。ここでＡ点と０点と
の２箇所で検出してその平均に基づいて描画面を上下に
駆動すると、−点鎖線で示したラインに合焦することと
なり、焦点深度の両側を有効に利用して各点が・合焦範
囲内に入る可能性が前記の例より高くなる。

但し、描画面の形状が第３８図に示したような山形であ
る場合には、両端の２点で検出した結果に基づいて描画
面を上下動させたのではＢ点が範囲外となる可能性が強
く、この場合にはＡ、Ｂ、Ｃの３点で検出してこれらの
平均によって描画面を上下動させることが望ましい。

このことから、検出点が多いほど、描画面の上下動のみ
による合焦動作を考えた場合にも精度向上の可能性が高
いことが理解できる。

［発明の目的］ この発明は」二記の課題に鑑みてなされたものであり、
大型の走査式描画装置に適した描画面の調整機構を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る走査式描画装置の描画面ｖ４５＆機構は
、描画板部に載置された描画対象の描画面に対して描画
対象の感光感度外の波長域の光束をほぼ走査光学系によ
る描画光束の走査線上の複数箇所に収束するようそれぞ
れ投光する複数の発光部と、複数の発光部による投光光
束の描画面上のからの反射光をそれぞれ集光させる複数
の集光レンズと、集光レンズによる集光位置にそれぞれ
設けられて描画面との離反接近に基づく集光位置の差を
信号として出力する複数の受光素子と、複数の受光素子
の出力に基づいて走査光学系と描画板部との位置を相対
的に変位させる駆動手段とを備えることを特徴とする。

［実施例］ 以下、この発明に係る描画面調整機構を、フィルム等に
対して精密パターンを描画するレーザーフォトプロッタ
に適用した実施例を説明する。

まず、第１図〜第３図に従って装置全体の概略構成を説
明する。

この装置は、Ｘテーブル１００及びＹテーブル２００が
設けられた本体１と、この本体１の長手方向の両端に設
けられた支柱２．３によってテーブルの上方に固定され
た光学ヘッド部４とから概略構成されている。

Ｘテーブル１００は、本体１のキャビネット部に対して
一方向にスライド・自在に設けられ、Ｘ軸モータ１０１
によりボールネジ１０２を介して駆動される。

Ｙテーブル２００は、このＸテーブル１００上に設けら
れたがイドレールに沿ってスライド自在に設けられ、Ｙ
軸モータ２０１によりボールネジ２０２を介して駆動さ
れる。

また、Ｙテーブル上に設けられた描画板部３００は、第
３図に示すように３箇所に設けられたＡＦ駆動部３１０
．３２０，３３０により上下動、傾動可能に支持されて
いる。

光学ヘッド部４には、走査充用レーザー４００から発す
るビームを偏向させるポリゴンミラー４５０及びこのポ
リゴンミラー４５０で反射されたビームを描画面上に収
束させるｆθレンズ５００等の走査光用の光学素子が設
けられている。

また、テーブルの正確な位置出のため、レーザー測長器
が設けられている。レーザー測長器は、測長用レーザー
４６０からの光束を２分してＹテーブル２００に固定さ
れたＸ軸ミラ一部４７０、Ｙ軸ミラ一部４８０で反射さ
せ、この反射光を受光して各テーブルの移動量を測定す
る公知の構造である。

ポリゴンミラー４５０は、光学ヘッド部４の端部に設け
られたスピンドル部４５１に固定され、描画板部３００
に対して垂直な面内で回転自在とされている。

従来のベクター描画装置においても、上記と同様にｘ−
ｙテーブルを用いて描画を行っていたが、ビームの方向
が固定されていたため２軸の動作が全て機械的であり、
描画スピードが遅かった。

この改良としてテーブルを１軸駆動として一方向のみに
スライドさせ、光学ヘッドを走査式光学系としてラスタ
ースキャンによる描画を行うシステムが存在する。

しかし、従来のラスタースキャン装置は比較的精度の緩
い描画を対象としており、描画の最小線幅を決定するス
ポット径は３０μｍ程度であった。より高精度の描画を
目的とする場合には、スポットを絞るために走査１／ン
ズの焦点距離を短く設定し、Ｆナンバーを明るくする必
要がある。

但し、この場合走査角度が従来と同一であれば走査幅は
小さくなり、焦点深度も浅くなる。

そこで、この実施・例の装置では描画面の主走査方向の
幅を一回の走査でカバーせずにこれを複数のレーンに分
割し、複数回の走査によって主走査方向の幅全体に描画
できるようテーブルの駆動方式を２軸としている。但し
、基本的にはラスタースキャン方式であるため従来のベ
クタースキャン装置のような、テーブルの両方向の駆動
は必要なく、描画時の駆動は両軸とも一方向のみとして
ロストモーションの影響を除去している。

また、焦点深度が浅くなる問題は、ＡＦ機横を設けて描
画板部３００を光学ヘッド部４に対して上下動作せて常
に適切な位置となるよう制御することで解決している。

基本的な動作としては、固定された光学ヘッド部４に対
し、Ｘテアプル１００を移動させつつスポットを走査し
て描画を行い、所定の走査幅でＸ方向の走査が終了する
と、Ｙテーブル２００を走査幅分移動すると共にＸテー
ブル１００を書き初めと同一位置に戻し、再びＸテーブ
ル１００を移動させつつ描画を行う。

ここでＸ、Ｙテーブルの構成について詳細な説明を行う
。

Ｘテーブル１００は、第４図〜第６図に示したように、
中央に設けられてＸ他モータ１０１の駆動力が直接伝達
されるマスターテーブル１１０と、その周囲にマスター
テーブルと同一方向にスライド自在に設けられ、かつ４
枚の板バネ１３０，１３１，１３２，１３３（第４図参
照）により連結されたワークテーブル１５０とから二重
構造として構成されている。

マスターテーブル１１０には、第４図及び第５図に示す
ように本体１上に設けられたメインレール１ａに側方か
ら当接してテーブルのスライド方向を規定する４つの水
平ローラ１１１．１１２，１１３，１１４と、メインレ
ール１ａに上方から当接してマスターテーブル１１０の
自重を受ける低置ローラ１１５，１１６，１１７，１１
８とが設けられている。また、マスターテーブル１１０
には、ボールネジ１０２が螺合するナツト１２０が固定
されており、Ｘ他モータ１０１の回転に伴ってマスター
テーブル１１０にＸ軸方向への駆動力を発生させる。

各水平ローラは、マスターテーブル１１０の４隅に固定
された支持板１２１，１２２，１２３，１２４によって
支持されており、メインい−ル１ａを挟んで対向する支
持板どうしは、第５図に示した板状の補強部材１２５に
よって連結されている。

他方、ワークテーブル１５０には、メインレール１ａに
側方から当接してテーブルのスライド方向を規定する４
つの水平ローラ１５１，１５２，１５３，１５４と、本
体１にメインレールを挟んで両側に設けられたサブレー
ル１ｂ、１ｃに１方から当接してワークテーブル１５０
の自重を受ける垂直ローラ１５５，１５８，１５７，１
５８とが設けられている。

ワークテーブル１５０の各水平ローラは、三角形の補強
板が設けられたアングル１６０，１６１，１６２，１６
３によって支持されている。

更に、ワークテーブル１５０上には、Ｙテーブル２００
を支持するためのメインレール１７０及びサブレール１
７１，１７２が、本体１上の各レールとは直交する方向
に設けられている。

上記のような構成によれば、マスターテーブル１１０に
対して加えられたＸ他モータ２０１の駆動力が、４枚の
板バネ１３０，１３１，１３２，１３３を介してワーク
テーブル１５０に伝達され、ワークテーブル１５０がス
ライドすることとなる。

板バネは、スライド方向には剛性を有するよう配置され
ているため、マスターテーブル１１０が受けるスラスト
方向の力はワークテーブル１５０にそのまま伝達される
。しかしながら、スライド方向と直交する方向には弾性
を有しているため、マスターテーブル１１０がラジアル
方向の分力によってヨーイングを起した場合にも、板バ
ネがこのヨーイングを吸収し、ワークテーブル１５０に
はスラスト方向の力のみが伝達されることとなる。

従って、電気的な補正手段等を用いなくともワークテー
ブル１５０のヨーイングを効果的に抑制することができ
、精密描画を行なう場合のテーブルの移動誤差に基づく
影響を簡ｔｉｔな構成で除去することができる。

第７図は、Ｙテーブル２００を示したものである。Ｙテ
ーブル２００の構成も、上記のＸテーブル１００と基本
的に同様であり、マスターテーブル２１０とワークテー
ブル２５０とが４枚の板バネ２３０，２３１，２３２，
２３３を介して連結されている。

マスターテーブル２１０には、Ｘテーブル１００のワー
クテーブル１５０上に設けられたメインレール１７０に
側方から当接して写−プルのスライド方向を規定する４
つの水平ローラ２１１，２１２，２１３，２１４と、メ
インレール１７０に上方から当接してマスターテーブル
２１０の自重を受ける垂直ローラ２１５．２１６，２１
７，２１８とが設けられている。また、マスターテーブ
ル２１０には、ボールネジ２０２が螺合するナツト２２
０が固定されており、Ｙ軸モータ２０１の回転に伴って
マスターテーブル２１０にＹ軸方向への駆動力を発生さ
せる。

他方、マスターテーブル２１０を囲んで設けられたワー
クテーブル２５０には、Ｘテーブル１００のメインレー
ル１７０に側方から当接して自身のスライド方向を規定
する４つの水平ローラ２５１．２５２，２５３，２５４
と、Ｘテーブル１００上に設けられたサブレール１７１
　、１７２に上方から当接してワークテーブル２５０の
自重を受ける垂直ローラ２５５，２５６，２５７，２５
８とが設けられている。

また、ワークテーブル２５０は中央に開口２６０を有す
るフレーム状であり、スライド方向と直交する方向に沿
う一側には第１ＡＦ駆動部３１０が設けられ、開口２６
０を隔てて反対側には、第２、第３ＡＦ駆動部３２０．
３３０が設けられている。

描画板部３００は、第８図に示したように一端側では第
１ＡＦ駆動部３１０のボールネジ３１１の先端に円柱形
の付光部材３４０を介して一点で当接すると共に、他端
側では互いに同一信号で制御される第２、第３ＡＰ駆動
部３２０，３３０により平行な状態で」二下駆動される
垂直移動片３５０に対して２つの軸受は部材３６０を介
して揺動自在に取り付けられている。

なお、第２、第３ＡＦ駆動部を同一信号で制御すること
として描画板部の傾動方向を１軸のみとしたのは、光束
の走査方向に関しては描画面の傾きがｆθレンズの焦点
深度との関係で問題となるが、副走査方向に関しては多
少傾斜していたとしても一走査内では問題とならず、描
画面のスライドに伴って描画面全体を上下動させること
により解決できるからである。

第１八Ｆ駆動部３１０は、第７図及びそのＤＣ−ＩＸ線
断面図である第９図に示したように、第１ＡＣモータ３
１２と、このモータの回転軸・にカップリング３１２ａ
を介して接続されてギアボックス３１３内に設けられた
ウオームギア３１４と、ギアボックス３１３内に同軸で
設けられたウオームホイール３１５及び第１平ギア３１
６と、この第１平ギア３１６に螺合して回転可能な第２
’Ｆギア３１７とを備えている。ウオームホイール３１
５及び第１平ギア３１６が固定された回転軸３１５ａは
、両端の単列玉軸受３１５ｂ、３１５ｃを介してギアボ
ックス３１３に取り付けられている。

なお、第２平ギア３１７の回転軸は前述したようにボー
ルネジ３１１となっており、ワークテーブル２５０に固
定されたナツト３１Ｂに螺合している。また、第１平ギ
アの厚さは、ボールネジの作用によって第２平ギア３１
７が上下動した場合にも噛合が外れないように上下方向
に余裕を持って設定されている。

ボールネジ３１１の先端にはクリップ３１１ａが設けら
れており、当て付は部、材３４０にはこのクリップ３３
１ａが当接する球面部材３４１が単列玉軸受３４２によ
り回転自在に設けられている。

上記のような構成によれば、第１ＡＣモータ３１２を駆
動することによってギア列を介してポールネジ３１１を
回転させ、モータ駆動量に応じて描画板部３００の一側
の上下動を行わせることができる。

さて、第３ＡＦ駆動部３３０は、第７図及びそのｘ−Ｘ
線断面図である第１０図に示すとおり、第３ＡＣモータ
３３１からの駆動力をカップリング３３１ａを経てギア
ボックス３３３内のウオームギア３３４に伝達し、この
ギアに噛合するウオームホイール３３５及びこれと同軸
で設けられた第１平ギア３３６を回転させる。そして、
この第１平ギア３３６に噛合する第２平ギア３３７を回
転させることにより、ナツト３３９と螺合するポールネ
ジ３３８を上下動させる。ポールネジ３３８の先端に設
けられたクリップ３３８ａは、垂直移動片３５０に固定
された当て付は部材３５１の球面部材３５１ａに当接し
ている。

また、ワークテーブル２５０からは、円柱状のリニアブ
ツシュ２８０が２本上方に突出して設けられており、こ
のリニアブツシュ２８０が垂直移動片３５０の両端部に
固定されたシリンダ３５１内に摺動自在に嵌挿されてい
る。そして、上記の構成は第２ＡＦ駆動部３２０パにつ
いても全く同様であり、第２、第３ＡＣモータめ駆動に
より垂直移動片３５０がリニアブツシュにガイドされて
上下動することとなる。

更に、垂直移動片３５０と描画板部３００とを接続する
軸受は部材３６０は、第７図のＸ−＞Ｃ線断面図である
第１１図及びその側面図である第１２図に示した通り、
垂直移動片３５０に固定される固定板部３６１と、この
固定板部から垂直に立ち上げられた支持腕部３６１ａと
、回動軸３６２を保持して支持腕部３６１ａに嵌合する
ソケット部３６３と、回転軸に対して組合せアンギュラ
軸受３６４を介して回動自在に設けられた回動部材３６
５と、この回動部材３６５と一体に取付けられて描画板
部３５０が固定される描画板支持部３６６とから構成さ
れている。なお、回動軸３６２は、両端からロックナツ
ト３６７により固定されている。

上述したような構成により、垂直移動片３５０と描画板
部３００とが傾動可能に連結される。　　次に、第３図
及び第１３図に基づいて各光学素子の配列を説明する。

なお、第１３図は第３図中の光学素子のみを抜き出して
概略的に示した斜視図であり、付された符号は両図共通
である。

このフォトプロッタは、走査充用レーサー４００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４
５０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。

主走査方向の間隔を設けた理由は、隣接する走査ライン
の間隔が精密描画を行うためにスポット径より小さく設
定されており、間隔を設けないと２つのスポットが一部
オーバーラップして干渉により描画性能を不安定なもの
とする虞があるからである。

なお、２つの光束を同一光路に合成するためには、２本
の光束の偏光方向を互いに直交させ、偏光ビームスプリ
ッタ−を用いて合成する構成が一般的であるが・　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には
・偏光方向のみによる分割、合成では実現できない。

そこで、この光学系においては、描画用の光束と１二タ
ー用光束とを偏光を利用して区別し、２本の描画用光束
どうしは同一のレンズに対して異なる方向から入射させ
る巳とによって同一光路上に合成している。このような
合成方法が許容されるのは、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。

走査充用レーザー４００から発したレーザー光は、シャ
ッター４０１を介して５％反射のハーフミラ−４０２に
より二分される。このハーフミラ−４０２で反射された
レーザー光はモニタ用光束ＬＯとして利用される。

一方、ハーフミラ−４０２を透過したレーザー光はＡＯ
変調！（超音波光学変調器）に対してＳ偏光として入射
するよう第１の１７２波長板４０３で偏光方向を９０゜
回転され、５０％０％反射０％透過の第１のビームスブ
リッター４０４で更に二分される。そして、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。

第１のビームスプリッタ−４０４で反射された第１描画
用光束Ｌ１は、ビームベンダー４０５で反射され、レン
ズ４０６を介して第１描画用ＡＯ変調器４０７の位置に
集光する。

このＡＯ変調器４０７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０
Ｎ１０ＦＦ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４０７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。

変調されたＯＮ光である１次光は、ＡＯ変調器４０７の
後方に設けられたレンズ４０８によって再び平行光束と
され、それぞれ２個のプリズムからなる第１、第２の光
軸微調部４１０，４２０により所定角度偏向され、ビー
ムベンダー４０９の端部を僅かに外れて第ルンズ系４３
０に入射する。

他方、第１のビームスプリッタ−４０４を透過した第２
描画用光束Ｌ２は、レンズ４０６″を介して収束光とさ
れ、第２描画用ＡＯ変５１器４０７゛に入射する。　　
ＡＯ変調＠　４０７’の機能は、前記の第１描画用ＡＯ
変調３４０７と同様である。但し、この第２描画用ＡＯ
変調器４０７゛を駆動する信号は、前記の第１描画用Ａ
Ｏ変調器４０７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。

第２描画用ＡＯ変調器４０７°を出射した１次光は、レ
ンズ４０８゛を通して２個のプリズムからなる第３光軸
徴調部４１０′、ビームベンダー４３１、そして第４光
軸微調部４２０°を介して所定角度偏向され、ビームベ
ンダー４０９の端部で反射されて第ルンズ系４３０に入
射する。

なお、レンズ４０６，４０６’は第１表に示したような
構成であり、レンズ４０８　、４０８°は第２表に示し
た構成である。以下、表中のｆは全系の焦点距離、ｒｉ
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）、ｎｉは第１面
と第ｉ＋１而間の媒質の使用波長での屈折率をそれぞれ
表わしている。

像面上で複数のスポットを微小量分離し、かつ各スポッ
トの収束性能を高く保つためには、各光束が微小角度を
有するように偏向器上で同一位置に合成される必要があ
る。

これを達成するため、角度、位置の微小設定、調整が必
要となるが、特に角度方向に対する誤差は像面上で倍増
されるため、厳しい精度が安求され、ミラーによる調整
では満足する精度を得ることができない。

そこで、この装置においては、光束の方向、シフト量を
微小なピッチで調整するために」一連したように１つの
光路につき２組の光軸微調部を設けている。同様の理由
から、モニター光ＬＯに関しても第５、第６光軸微調部
４１０’　、４２０’が設けられている。

第１光軸微調部４１０の第１、第２プリズム４１１，４
１２の構成は第１４図及び第３表に示した通りであり、
第２光軸徴調部４２０の第１、第２プリズム４２１，４
２２の構成は第１５図及び第４表に示した通りである。

なお、第１４図は光学ヘッド部４の上面に対して垂直な
ｙ−ｚ面内での断面図、第１５図は上面に対して平行な
ｘ−７面内での断面図である。また、第１光軸徴調部４
１０のプリズムはｘ−７面内では光束の入射方向に対し
て傾斜がなく、この面内での偏向には関与しない、同様
に、第２光軸徴調部４２０のプリズムはｙ−ｚ面内では
光束の偏向に関与しない。

各プリズムの状態を上記の設定値と一致させるため、第
１光軸微調部４１０の第１プリズム４１１は光軸方向に
スライド調整自在とされ、第２プリズム４１２はＸ軸と
平行な回動軸回りに回動調整自在とされている。また、
第２光軸徴調部４２０の第１プリズム４２１は光軸方向
にスライド調整自在とされ、第２プリズム４２２はｚ軸
と平行な回動軸回りに回動調整自在とされている。調整
機構については後述する。

そしてこの例では、第１、第２の描画用光束Ｌｌ、Ｌ２
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．
８ｍ、副走査方向に０．４８ｍｍ離れた位置から第ルン
ズ系４３０に入射するよう構成されている。

さて、上記の光束方向調整装置４２０，４２０°を出射
した光束が入射する第ルンズ系４３０は、第５表に示す
ようにｒ＋−＋」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。そして、この第ルンズ
系４３０による集光点より空気換算距離で６２ｍｍ手前
側に、ポリゴンミラー４５０の而倒れによる影響を補正
するだめの補正用ＡＯ変調器４３２が設けられている。

補正用ＡＯ変ｖＪ４器４３２を出射した描画用のレーザ
ー光は、第６表に示した「十−」の２枚構成のリレーレ
ンズ系４３３を透過し、第７表に示した「−＋」の２枚
構成の第２レンズ系４３４に入射する。

第２レンズ系４３４により再び平行光束とされた描画用
のレーザー光は、光量調整用のバリアプルフィルタ一部
４３５を透過すると共に、ビームベンダー４３６で反射
されて第１偏光ビームスプリッタ−４３７においてモニ
ター光と合成される。すなわち、ハーフミラ−４０２で
分割されたモニタ光ＬＯは、ビームベンダー４３８で反
射され、第５、第６光軸徹調部４１０’　。

４２０′によって所定角度偏向されると共に、ビームベ
ンダー４３９．４４０で反射されて第１偏光ビームスプ
リッタ−４３７にＳ偏光・とじて入射し、反射される。

一方、２本の描画用光束は第１の１／２波長板４０３に
よりモニター光とは偏光方向が異なるものとされている
ため、Ｐ偏光として入射してそのまま透過することとな
る。

２本の描画用光束とモニター用光束とは、第２の１／２
波長板４４１によりそれぞれ偏光方向が９０°回転させ
られ、第８表に示したｒ−＋−Ｊの４枚構成による第３
レンズ系４４２、ビームベンダー４４３を介して第９表
に示した「＋＋」の２枚構成の第４レンズ系４４４に入
射する。そして、第４レンズ系４４４を出射した光束は
、３つのビームベンダー４４５，４４６，４４７を介し
てポリゴンミラー４５０に向けられ、このポリゴンミラ
ー４５０によって反射偏向される。

第ルンズ系４３０と第２レンズ系４３４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４４２と第４レンズ系４４４とは、倍率２
１．４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。

リレーレンズ系４３３は、これらのビームエクスパンダ
−系の倍率に関与せずに、補正用ＡＯ変調器４３２とポ
リゴンミラー４５０の反射面とを兵役とし、ポリゴンミ
ラーの而倒れ補正、及びこの補正にけうポリゴンミラー
上での光束のずれを補正する機能を有している。

ポリゴンミラー４５０の反射面は、加工誤差等の問題か
ら回転軸に対する傾き、すなわち面倒れ誤差が発生し、
反射面毎に走査ラインがスポットの走査方向に対して垂
直な副走査方向にずれることとなる。

この面倒れ誤差を補正するため、単に光源と偏向器との
間にＡＯ変調器を設けて副走査方向への入射角度を微小
偏向する場合には、面倒れによる反射光束の角度ずれは
補正できるが、この補正に伴って反射光束に平行なシフ
トが発生する。そして、このシフトによりｆθレンズへ
の入射光束が副走査方向にずれ、レンズ性（ｍの悪化や
走査ラインの湾曲、場合によっては枠によるケラレを生
じて問題となる。

そこでこの装置て−は、補正用ＡＯ変調器４３２と、ポ
リゴンミラーＪ′５０とを光学的にほぼ共役な状態とし
ている。光学的に共役であるとは、必ずしも結像関係に
あることを意味しないが、主光線のみを考えると光束の
角度ずれがあっても位置ずれが生じないことが理解でき
る。

ポリゴンミラー４５０による反射光束は、第１０表に示
す焦点圧Ｍ１５１ａｍのｆθレンズ５００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−４４８
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。

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２．５μｍＭ間して形成される。

他方、モニター光はこのビームスプリッタ−４４８に対
してＳ偏光で入射するためここで反射され、走査方向に
直交する縞状のパターンが形成された走査補正用スケー
ル８０１を有するモニター検出系８００に入射する。こ
のモニター検出系８００は、後述するようにスケール８
０１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。

なお、符号９００は３対の発光部及び受光部から成る焦
点検出機構であり、後述するように描画面からの反射光
により描画面がｆθレンズの焦点深度内にあるか否かを
判断する。

（以下余白） ｆＪＩ表 算距離は１２７．１１９である。

第２表 算距舷は１２７．８９である。

第３表 １１４表 では１２０．００である。

第５表 第８表 では１５０．００であり、第４レンズ系４４４の第６面
から補正用ＡＯ変調器４３２までの空気換算距離は５４
．［１７であり、第ルンズ系による集光点と変調面との
空気換算距離は６１．９５である。

第６表 第９表 の空気換算距離は１４０．３８である。

第７表 は２９６．９４であり、第４レンズ系４４４の第４面か
らポリゴンミラーまでの距離（よ１２６１．００である
。

７６．５５である。

第１０表 Ｃθレンズ ＦＮＯ，＝８．Ｏｆ＝１５１．２０７ ２θ；４０゜ 次に、前述した光軸微調部の構成を第１６図〜第２３図
に基づいて説明する。ここでは、便宜上第１、第２光軸
微調部について述べるが、他の光軸微調部もプリズムの
方向が異なるのみで他の機構は同一である。

第１６図〜第１９図は、第１光軸徴調部４１０を示した
ものである。

この光軸微調部４１０は、第１６図に示したように光学
ヘッド部４にボルト固定される基部６００と、この基部
６００上に固定され第１プリズム４１１が取り付けられ
たスライド調整部６１０、及び第２プリズム４１２が取
り付けられる回動調整部６２０とを有している。

スライド１１整部６１０は、第１７図に示したように基
部６００に固定された固定部６１１と、この固定部のガ
イドレール機構によって光軸方向にスライド自在な移動
部６１２とから構成されている。

そして、固定部６１１には、保持部６１３を介してスラ
イド用マイクロメーターヘッド８３０が固定されている
。

一方、移動部６１２には、第１８図に示したように光路
孔が穿設されて第１プリズム４１１が接着された断面り
字状の金具６１４が固定されており、またマイクロメー
ターヘッド６３０に対向する位置にガイド部６１５が一
体に固定されている。

そして移動部６１２は、内部のバネにより光束の入射側
、すなわち第１６図中の左側に付勢されており、マイク
ロメーターヘッド６３０のスピンドル６３１の先端はガ
イド部６１５に当て付けられている。

従って、移動部６１２はスライド用マイクロメーターヘ
ッド６３０の回動調整により光軸方向にスライド調整す
ることができ、所定の位置に調整された後、ボルトを締
め付けて移動部６１２を固定部６１１に固定する。

他方、回動調ａ部６２０は、基部６００にボルト固定さ
れた固定部６２１と、第２プリズム４１２の中心に位置
する回動軸６２２（第１８図参照）を中心に固定部６２
１に対して回動自在に設けられた回転ステージ６２３と
を有している。

また、回転ステージ６２３には、第２プリズム４１２が
接着された断面り字状の金具６２４が固定されると共に
、このステージと一体に回転するパー６２５が一端側に
突出して設けら・れている。

固定部の一端面には、第１９図に示したような断面コ字
状の保持部材６２６が固定されている。この保持部材６
２６の上腕部６２６ａには回動用マイクロメーターヘッ
ド６４０が設けられており、下腕部６２６ｂにはこのヘ
ッドに対向してスプリングプランジャー６５０が設けら
れている。

回転ステージ６２３のバー６２５は、上記の回転用マイ
クロメーターヘッド６４０のスピンドル６４１の先端と
スプリングプランジャー６５０との間に挟持されており
、この回動用マイクロメーターヘッド６４０を調節する
ことにより第２プリズム４１２の傾斜角度を自由に設定
することができる。この、＊＊により第２プリズムの傾
斜を前述の設定値に合わせた後、ボルトにより回転ステ
ージ６２３を固定部６２１に固定する。

第２０図〜第２３図は第２光軸微調部４２０を示したも
のである。

この光軸微調部４２０は、光学ヘッド部４にボルト固定
される基部７００と、この基部７００上に固定され第１
プリズム４２１が取り付けられたスライド調整部７１０
、及び第２プリズム４２２が取り付けられる回動調整部
７２０とをイｆしている。

スライドｔｓ？１部７１０は、第２１図に示したように
基部７００に固定された固定部７１１と、この固定部の
ガイドレール機構によって光軸方向にスライド自在な移
動部７１２とから構成されている。

そして、固定部７１１には、保持部７１３を介してスラ
イド用マイクロメーターヘッド７３０が固定されている
。

一方、移動部７１２には、第２０図に示したように光路
孔が穿設されて第１プリズム４１１が接着された断面り
字状の金具７１４が固定されており、またマイクロメー
ターヘッド７３０に対向する位置にガイド部７１５が一
体に固定されている。

そして移動部７１２は、内部のバネにより光束の入射側
、すなわち第２０図中の左側に付勢されており、マイク
ロメーターヘッド７３０のスピンドル７３１の先端はガ
イド部７１５に当て付けられている。

従って、移動部７１２はスライド用マイクロメーターヘ
ッド７３０の回動調整により光軸方向にスライド調整す
ることができ亀　所定の位置に調整された後、ボルトを
締め付けて移動部７１２を固定部７１１に固定する。

他方、回動調整部７２０は、基部７００にボルト固定さ
れた固定部７２１と、第２プリズム４２２の中心に位置
する回動軸７２２を中心に固定部７２１に対して回動自
在に設けられた回転ステージ７２３とをイイしている。

また、回転ステージ７２３には、第２プリズム４２２が
接着された断面り字状の金具７２４が固定されると共に
、このステージと一体に回転するバー７２５（第２０図
参照）が一端側に突出して設けられている。

固定部７２１の一端面には、第２０図に示したように側
方へ向けて突出する２つの保持部材７２６　、７２７が
固定されている。保持部材７２６には回動用マイクロメ
ーターヘッド７４０が設けられており、保持部材７２７
にはヘッドに対向するスプリングプランジャー７５０が
設けられている。

回転ステージ７２３のバー７２５は、」二記の回転用マ
イクロメーターヘッド７４０のスピンドル７４１の先端
とスプリングプランジャー７５０との間に挟持されてお
り、この回動用マイクロメーターヘッド７４０を調節す
ることにより第２プリズム４２０の傾斜角度を自由に設
定することができる。この調整により第２プリズムの傾
斜を前述の設定値に合わせた後、ボルトにより回転ステ
ージ７２３を固定部７２２に固定する。

なお、第１、第２光軸微調部は、描画用ＡＯ変調器の１
次回折光の光路上にあるため、回折角１０だけ底面に傾
斜が付けである。

さて、次にｆθレンズ５００の光学ヘッド部４への固定
と、ｆθレンズ５００に隣接して設けられたモニター検
出系８００、焦点検出系９００についての説明を行う。

この例で示したｆθレンズ５００はＦナンバーが１：６
と大変明るく高精度であるため、面の偏心公差が非常に
厳しく、面の倒れの許容量は秒オーダーである。

但し、１次元走査に利用するｒθレンズでは、実際にレ
ンズとして機能するのはその走査ラインに沿う一部のみ
である。

そこで、この実施例の装置ではｆθレンズ５００に回転
機構を設け、組み付は後の回転調整によりレンズの最も
性能の良い位置を定めて固定することができるように構
成している。ｙ４整機構は、第２４図に示す通りである
。

第１１ンズ５０１から第５レンズ５０５は、主枠５１０
の段部とリングネジ５０１ａ〜５０５ａとによって端部
を挟持されると共に、各々のコバ面に当接する埋め込み
ボルト５０１ｂ〜５０５ｂにより固定されている。なお
、第１１ンズ５０１は図中上方から、他のレンズは図中
下方から挿入される。

第６レンズ５０６は、副枠５２０の段部とリングネジ５
０６ａとによって端部を挟持されると共に、コバ面に当
接する埋め込みボルト５０６ｂにより固定されている。

副枠５２０は、主枠５１０に対してねじ込みによって取
り付けられ、更に主枠５１０はこれを外側から囲む円筒
状のホルダ一部５３０の下端に形成された内方フランジ
によって支持されており、」一方からはリングネジ５３
１が螺合してこれを抑えている。このホルダ一部５３０
は、光学ヘッド部４に支持固定されている。

ｙ４！Ｕに当たっては、主枠５１０を持ってこれを回動
させることにより、レンズ全体を光軸口りに回転させる
。そして、最も性能のよい位置を定めた後、埋め込みボ
ルト５３２を締め付けてホルダ一部５３０に対して主枠
５１０を固定する。

上記のホルダ一部５３０には、第２５図に示すようにそ
の下側に副枠５２０の下端を覆う段付き有底円筒状のレ
ンズカバー５４０が取り付けられている。

第２の偏光ビームスプリッタ−４４８は、このレンズカ
バー５４０の底壁５４１に走査方向に沿って穿設された
長孔５４２を覆う形で載置されている。また、このレン
ズカバー５４０の側壁には、第２の偏光ビームスプリッ
タ−４４８で反射されたモニター光をレンズカバー外に
導くための通孔５４３が光束の走査幅に対応して穿設さ
れている。モニター検出系８００は、ホルダ一部５３０
に固定されたアーム８５０により透孔５４３に臨んで支
持されている。

更に、レンズカバー５４０の下方には、光束を透過させ
る長孔９５１が穿設された円盤状の支持板９５０を介し
て焦点検出系９００の発光部９１０と受光部９２０とが
固定されている。

発光部９１０は、支持板９５０にネジ止めされた中空の
保持部材９１１と、この保持部材９１１内に嵌合して発
光ダイオード９１２及び投光レンズ９】３を保持する筒
状のブツシュ９１４と、投光レンズ９１３を出射した描
画面と平行な方向への光束を描画面へ向けて反射させる
プリズム５１５と、保持部材５１１の−・端側に設けら
れてプリズム５１５を固定するプリズムベース５１６と
から構成されている。プリズムベース５１６には、プリ
ズムからの反射光を透過させる光路孔５１６ａが形成さ
れている。

発光部９１０からの光束は、図示したように描画面上で
描画光束の収束位置に向けて収束するよう設定されてい
る。また、ＬＥＤ９１２の発光波長は８６０ｎｍであり
、描画対象となるフィルム、感材等の感光感度外とされ
ている。

受光部９２０は、支持板９５０にネジ止めされた中空の
保持部材９２１と、この保持部材９２１の発光部９１０
側に設けられて集光レンズ９２２を保持するレンズ枠９
２３と、集光レンズ９２２による収束光を再び描画面と
平行な方向への光束とするプリズム９２４及びこのプリ
ズムを保持するプリズムベース９２５と、保持部材９２
１内に嵌合して赤外透過フィルター９２６及びポジショ
ンセンサー（ＰＳＤ）９２７を保持する筒状のブツシュ
９２８とから構成されている。

ＰＳＤ９２７は、描画面との離反接近に基づく発光部９
１０からの光束の集光位置の差を信号として出力する一
次元のセンサーであり、ｐｓｏの他、ＣＣｏ等の素子を
用いることも可能である。また、この例ではＰＳＤ９２
７上での集光位置の差を拡大するために集光レンズ９２
２の後方の間隔を長くとっている。なお、赤外透過フィ
ルター９２６は、このセンサー出力のＳｌＮ比を向上さ
せる機能を果たしている。

発光部９１０と受光部９２０との下側には、更にカバー
９３０が設けられており、このカバー９３０は光学ヘッ
ド部４に固定されている。カバー９３０には描画光束及
び焦点検出用の光束を透過させる開口９３１が設けられ
ている。

なお、上記の発光部９１０と受光部９２０とは、第２６
図（第２５図を描画面側からみた図）に示す通り、長孔
９５１の長平方向となる描画光束の走査方向に離間して
３組設けられている。これにより、描画面と焦点検出機
構との図中上下方向の間隔を走査ライン上の３点（この
例では描画光の走査範囲のほぼ両端の２点とその中心の
１点）で検出することができ、間隔及び傾斜を判断する
ことができる。そして、この判断に基づいて描画板部３
００の上下９Ｊ】、あるいは傾動させ、描画光束のビー
ムウェスト位置を描画面と一致させるように制御するこ
とができる。

第２５図に二点鎖線で示したモニタ検出系８００は、第
２７図に示したように光入射側の端面に縞状のスリット
が１６０μｍピッチで形成されたガラス製のスケール８
０１と、蛍光ファイバーが複数本束ねられたファイバー
束８０２と、このファイバー束８０２の両端に設けられ
た２つのビンフォトダイオード８０３，８０４とを有す
るユニットとして一体に構成されている。

モニター光は、スケール８０１を介して蛍光ファイバー
束８０２に側方から入射し、ファイバーを伝播して両端
のピンフォトダイオード８０３，８０４に到達する。

モニター光がスケール８０１上を走査すると、ピンフォ
トダイオードからは正弦波が出力される。この正弦波は
整形されて矩形波として制御系に入力され、第１第２描
画用ＡＯ索子４０７．４０７°の制御タイミングをとる
ため、そして而倒れ補正用ＡＯ素子４３２のポリゴンｌ
面内での回転による反射光方向の変化を補正するための
制御に利用される。但し、スリットのピッチは１６０μ
ｍであるため、このままではスポット径の５μｍと比較
して１パルスの幅が大きすぎる。

そこで、１パルスを１７６４に電気的に分割し、２．５
μｍの走査に対応してｌパルスが出力されるようにして
いる。

ここで通常の光ファイバを用いると、モニター光はファ
イバーを透過してしまう、しかし、蛍光ファイバーを用
いると、光の照射によって蛍光が発生し、この蛍光がフ
ァイバー内を伝搬して両端のピンフォトダイオードに達
する。原理的には、ピンフォトダイオードは一端側にの
み設ければよいが、モニター光の照射する位置に拘らず
一定光量を得るためには、実施例のように両端に設ける
ことが望ましい。

そして、モニター検出系８００は、第２８図（第２７図
の入方向からの矢視図）に示すように、このユニットと
してアーム８５０の下端に形成された↓字状の載置部８
５１に載置されると共に、アーム８５０の両端部にモニ
ター検出系８００を挟んで固定されたマイクロメーター
ヘッド８６０，８８１とスプリングプランジャー８６２
．８６３との間に挟持されて位置決めされている。

なお、第２７図の中央線より下側は第２８図のｘｘ■−
ｘｘ■線に沿う断面図、中央線より上側は第２８図のＸ
ｘ■’−ｘｘ■゛線に沿う断面図である。

マイクロメーターヘッド８６０，８６１は、アーム８５
０の側壁部分にネジ止めされた取付は金具８７０，８７
１によって固定されており、マイクロメーターヘッド８
６０のスピンドル８８０ａはアーム８５０の側壁部分に
穿設された貫通孔８５２を通してモニター検出系８００
に当て付けられている。他方、スプリングプランジャー
８６２，８６３は、載置部８５１から上方に立ち上げら
れた支持壁８５３，８５４によって固定されており、モ
ニター検出系８００をマイクロメーターヘッド側に押圧
付勢している。このような構成により、マイクロメータ
ーヘッド８６０，８６１の調整によってモニター検出系
８００の光束入射方向に対する前後位置調整、及び走査
方向に沿う傾き調整を行うことができ、スケール８０１
の入射端面を描画面と等価な位置に設定する際の微調整
を行うことができる。

なお、モニター検出系８００は、レンズカバー５４０の
下段側面に穿設された透孔５４３から出射するモニター
光を受光するようこの透孔５４３に対向して配置されて
いるが、レンズカバー５４０とモニター検出系８００と
の間には、第２９図に示すように一辺側がレンズカバー
５４０に沿う円弧で他辺側か直線となるような開口端形
状の枠部材８８０が介在している。そしてこの枠部材８
８０の両開口縁部には、側壁に切込みを有するシリコン
チューブ８８１，８８２がそれぞれＳ４着されており、
各々の開口端縁がレンズカバー５４０及びアーム８５０
に密着する構成となっている。

ユニット化されたモニター検出系８００は、より詳細に
は、第３０．３１図に示すように正面にモニター光束を
透過させる矩形孔８０５ａが穿設されると共に、マイク
ロメーターへ・ラド及びスプリングプランジャーに直接
当接する基部８０５と、スピンドル８６０ａの当接部分
に固定された板バネ８０６の付勢力によりスケール８０
１を基部８０５に対して押し付ける押圧板８０７とを備
えている。なお、第３０図は第２７図の一部を拡大した
ものであり、第３１図は第２７図のｘｘｘ−ｘＸＸＩ線
に沿う断面図である。

また、押圧板８０７は第３１図に示すとおりスケール８
０１に臨む側に段状の切り欠き８０７ａが形成され、そ
のスケール８０１側の角にはファイバー束８０２のスペ
ースを確保するためにスケール８０１側へ向けて下方へ
傾斜する傾斜面８０７ｂが形成されている。更に、この
切り欠き８０７ａには先端に押圧板８０５の傾斜面８０
７ｂと対称形の形斜面８０８ａが形成されてファイバー
束８０２を図中上方から抑える固定片８０８が挿入され
ている。そしてファイバー束８０２は、１傾斜面とスケ
ールとの間に形成される断面三角形のスペース内に固定
される。

なお、ポリゴンミラーの反射面１−での光束の位置が回
転に伴って変化すると、ｆθレンズへの入射位置が変化
して周辺部でテレセントリック性が崩れる。

従って、描画面とスケール８０１との位置とが光学的に
完全に等価でないと、実際の描画位置に対応したモニタ
ー（３号が得られないこととなる０通常このズレは僅か
であり、あまり問題とならないが、この装置では前述し
たように１画面を複数のレーンに分割して露光するため
、周辺部にズレが生じると隣接するレーンどうしの境界
部分で描画パターンが不連続となることとなって好まし
くない。

そこで、この装置では、ポリゴンミラーの位置調整の際
に中心部のテレセントリック性を多少落としても、有効
走査幅の周辺部におけるテレセントリック性を確保する
ように偏向点変化を考慮して設定している。

次に、上述したフォトプロッタの制御について説明する
。

制御系は、第３２図に示した通り、ホストＣＰＵと接続
されて描画データをラスタースキャン用のデータに変換
するラスターエンジンと、このラスターエンジンを介し
てデ・−夕が一走査ライン分を単位として書き込み、吐
き出しが行われるラインバッファと、各種のコマンドの
入出力を行いつつ、ラインバッファあるいはｌ１０（人
出力）コントローラを制御す条ＣＰυとを備えている。

ラインバッファは、モニター検出系８００から入力され
るモニター信号のタイミングに基づき、各オシレータを
介して第１、第２描画用ＡＯ索子、而倒れ補正用ＡＯ素
子を駆動する。

Ｉ１０コントローラは、ＣＰＩＪからのコマンドに基づ
いて描画用レーザー、ポリゴンミラーを駆動する。

また、Ｉ１０コントローラは焦点検出系９００の３つの
ＬＥＤを駆動すると共に、このＬＥＤからの光束を受光
したＰＳＤからの出力がそれぞれのＰＳＤにつき２つ設
けられたオペアンプを介して入力される。　・方のオペ
アンプからの出力ＶＬはＰＳＤＪ：に集光した光束の光
量信号であり、他方のオペアンプからの出力ｖＰは光束
の収束位置に対応する位置信号である０位置信号を光量
信号で割ることにより、光量の全体的な変動による彩四
を相殺して各点での検出機構と描画面との位置関係を検
知することができる。

Ｉ１０コントローラは、入力された上記の焦点検出系か
らの信号をＣＰＵに送り、ＣＰＵはこの信号に基づいて
各ＡＦモータの駆動！汁を決定してこれを再び１１０コ
ントローラに返す、■１０コントローラはこの駆動量に
基づいてＡＦモータドライバを介して各ＡＦモータを制
御し、描画面がｆθレンズ５００のメ（：点深度±１５
μｍの範囲内となるようｊＭ画板＋＊３００の１−下位
置、傾斜角度を調整する。

更に、１７０コントローラは、ヘテロダイン計測を行な
うために測長用レーザー４６０を制御すると共に、この
測長用レーザーの光束を利用したＸ、Ｙ測長器からのフ
ィードバックを受けつつＸ軸モータ１０１、Ｙ軸モータ
２０１を駆動する各サーボ回路を制御している。

次に、焦点検出系の検出原理と、描画板部の駆動方法に
ついて説明する。

上記のような大型の走査式光学装置においては、−走査
内で描画面を上下動して各走査位置での合焦を図ること
は困難である。但し、Ｊ／Ｊ画面の表面の凹凸は走査幅
と比較して緩やかなうねりであるため、比較的反応速・
度が遅い駆動１段によって描画面のに下動を行い、−走
査内では一定の位置を保つよう設定した場合にも目的を
達成することはできる。

また、この例で示したように走査方向に離間する複数点
で描画面の位置を検出した場合には、描画面の傾斜をも
検出することができ、検出された角度に基づいて描画面
を傾動させることにより、描画面のうねり等に対してよ
り柔軟な対応をとることができる。すなわち、第３３図
の左側に示したように一回の走査幅内でのワークの高度
差が焦点深度内にあれば描画に支障はないが、同図右側
に示したように描画板部が水平な状態でのＩ：１度差が
範囲外となる場合であっても、描画板部を破線で示した
ラインが水平となるように傾斜させることにより、この
走査幅内での高度差を前記の範囲内とできる場合がある
。

第３４図は、Ｌ記実施例における描画板部３００の駆動
ａ！横を簡略化して示したものである。実際には３つの
駆動部による３点支持が行われているが、走査方向の一
側に設けられた２つの駆動部は前述したように同一の信
号によって駆動されるため、２つの駆動部３１０，３２
０に代表させて表示している。

図示したＡ、Ｂ、Ｃの３点で検出を行った結果、各点に
おけるＩＡ準合焦ラインからのズレを示す出力電圧を第
３５図に示すようニＶｑａ、Ｖｑｂ、Ｖｑｃとすると、
Ａ、Ｂの中点Ｍ１に対応する電圧Ｖａ、Ｂ、Ｃの中点Ｍ
２に対応する電圧ｖｂは、 １／ａ二（Ｖｑａ＋Ｖｑｂ）／２ Ｖｂ＝（Ｖｑｂ＋Ｖｑｅ）／２ で表すことができる。この中点旧、Ｍ２を通る直線が、
Ａ、Ｂ、Ｃの３点からの距離が平均して最小となる仮想
描画面を示している。この仮想描画面を基卓合焦ライン
と一致させるよう各ＡＦ駆動部をυ制御することにより
、通常は走査範囲内の各点を合焦範囲内に収めることが
できる。

この際のモータ駆動ｍに対応する電圧ｄｉ、ｄ２は、中
点Ｍｌ、８２間の水平距離をＷ、各支点と中点８１．８
２間の水平距離をＬｌ、Ｌ２とすると、 ｄｌ：Ｖａ−Ｖｌ：Ｖａ−（Ｌｌハ１）（Ｖｂ−Ｖａ）
ｄ２：Ｖａ−Ｖ２：Ｖａ＋（（Ｗ＋Ｌ２）／Ｗ）（Ｖｂ
−Ｖａ）：Ｖｂ−（Ｌ２／Ｗ）（Ｖａ−Ｖｂ） で求めることができる。

なお、描画板部の最大移動ｊｒｔはワークとしてガラス
板がａ置された場合とフィルムが載置された場合との両
方を考慮に入れて１０ｍｍとしである。

ここで描画板部３００の駆動につき基本的な動作を説明
する。

電源が投入されると、Ｃ２０はＨ１１画板部を最下位の
位置まで降下させるようＩｌｏ：Ｉントローラに信号を
出力する。描画板部がド降して、Ｙテーブルに設けられ
たリミットスイッチにより最ド位であることが検出され
ると、モータを切り替えて」−′ｆｔ！を開始させる。

従って、前述した焦点検出系９００には、当初信号は発
生しない、焦点検出系９００の信号を検出しつつ描画板
部３００を徐々に上界させ、信号が出力され始めた時点
から上述した原理に基づいて焦点検出、描画板部の駆動
制御がなされる。

描画板部のｆθレンズに対する合焦位置は、予めテスト
描画によって実際に最適な描画が可能な位置、すなわち
スポット径が最小となる位置を捜し、その際出力される
焦点検出系９００の３つのＰＳＤの信号として記憶され
ている。従って、描画面が合焦位置にある場合の３つの
ＰＳＤの出力が全て同一であるとは限らない、制御系は
この合焦位置における出力信号と現在の信号との差を０
とするよう３つのモータを駆動する。

制御の際の方法としては、駆動１＋ｔが決定された際に
その駆動↑の全てを一度に駆動するのではなく、ある程
度駆動した時点で再度焦点検出系からの信号を人力し、
今度はこの人力に基づく駆動量を決定して駆動を続行す
る。

この制御方法は、第３６図のフローチャートに示すとお
りである。すなわち、ＡＦ倍信号入り始めてＡＰが許可
されると、ステップ（以下、単にＳ、とする）ｌを抜け
、Ｓ、２で光量信号ＶＬを入力するとＪＩ−に、８．３
で位置＜Ｓ号ＶＰを入力する。そして３．４で位置信号
を光量信号で割って光量変化による影響を除去した純粋
位置１８号ＶＲを得る。８．５ではこの純粋位置信号Ｖ
Ｒと予め定められた描画板部の合焦位置における信１（
とを−比較して各モータの駆動量と駆動方向とを演算す
る。演算により求めた駆動量が０でない場合には、３．
６から３．７に進んでモータの駆動を開始し、３．８に
おいて求められた駆動量分の移動が完了したか否かを判
断する。完了していなければ再びＳ、２に戻って信号を
入力する。８．６で駆動ｆｆ１Ｏと判断された場合と、
８．８で駆動が完了したと判断された場合とには、３．
９へ進んでモータを停止し、３．１に戻って処理が続け
られる。

なお、このプロッタでは、前述したようにガラス板等の
厚い部材からフィルム等の薄い部材まで種々のワークを
想定しているため、Ｈ＋、４画板部の高さはワークの厚
さによって異なることとなる。但し、上記の方式によれ
ば、描画板部はワークを載置した状態で最下位から上昇
するため、焦点検出系が最初に検知するのはワークの上
表面に対する光学ヘッドの位置情報である。従って、厚
さの異なるワークがセットされた場合にも−その表面を
ｆＯレンズの合焦位置とすることが７きる。

［効果］ 以上説明してきたように、この発明に係る走査式描画装
置の描画面機構によれば、走査光学系から描画面までの
距離を光束の走査ラインにほぼ沿った複数箇所で検出し
て補正することができるため、−走査範囲内での描画面
のうねり等があった場合にも各点での検出結果を平均し
て描画面を駆動することができるため、描画面を走査レ
ンズの焦点深度内に収めることができる可能性が高くな
る。

また、駆動機構として傾動機構と平行移動機構とを設け
た場合には、描画面のうねりに応じてテーブルを傾ける
ことにより、傾けない場合には焦点深度内に入らないよ
うな描画面をも深度内に収めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明に係る走査式描画装置の一実
施例であるレーザーフォトプロッタを示したものであり
、第１図は側面図、第２図はｉＥ而面、第３図は平面図
である。 第４図〜第１２図はテーブルの説明図であり、第４図は
Ｘテーブルの平面図、第５図は第４図のｖ−ｖ線断面図
、第６図は第４図のＶｌ−■線断面図、第７図はＹテー
ブルの）平面図、第８図は第７図の側面図、第９図は第
７図のｌＸ−１Ｘ線断面図、第１Ｏ図は第７図のＸ−Ｘ
線断面図、第１１図は第７図の）Ｃ−Ｘ線断面図、第１
２図は第１１図の側面図である。 第１３図は光学素子の配置を示す概略斜視図である。 第１４図及び第１５図は実施例に使用されるプリズムの
配置を示す説明図である。 第１６図〜第１９図は上記実施例に係る第１光軸徴調部
のメカ系を示したものであり、第１６図は一部破断した
側面図、第１７図は正面図、第１８図は一部破断した平
面図、第１９図は背面図である。 第２０図〜第２３図は上記実施例に係る第２光軸徴調部
のメカ系を一部破断して示したものであり、第２０図は
平面図、第２１図は側面図、第２２図は正面図、第２３
図は背面図である。 第２４図はｆθレンズの支持構造を示す断面図であ第２
５図及び第２６図は上記実施例に係る＾Ｆ検出系を示し
たものであり、第２５図は一部破断した側面図、第２６
図は第２５図を描画面側からみた゛１′面図である。 第２７図〜第３１図は実施例に係るモニター検出系を示
したものであり、第２７図は一部破断した平面図、第２
８図は第２７図の入方向からの矢視図、第２９図は枠部
材の斜視図、第３０図は第１１図の−・部拡大図、笥３
１図は第２７図のｘｘｘ−ｘｘｙＪ線断面図である。 第３２図は制御系のブロック図、第３３図は描画面の傾
斜あるいはうねりの説明図、第３４図はＡＦ駆動機構の
概略図、第３５図はＡＰ検出及び駆動の原理を示す説明
図、第３６図はＡＦの手順を示すフローチャートである
。 第３７図及び第３８図は描画向の位ｉｆ？検出の方法を
示す説明図である。 ９１０・・・発光部 ９２２・・・集光レンズ ９２７・・・ｐｓｏ（受光索子）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）描画板部に載置された描画対象の描画面に対して
   該描画対象の感光感度外の波長域の光束をほぼ走査光学
   系による描画光束の走査線上の複数箇所に収束するよう
   それぞれ投光する複数の発光部と、該複数の発光部によ
   る投光光束の前記描画面上からの反射光をそれぞれ集光
   させる複数の集光レンズと、 該集光レンズによる集光位置にそれぞれ設けられて前記
   描画面との離反接近に基づく集光位置の差を信号として
   出力する複数の受光素子と、該複数の受光素子の出力に
   基づいて前記走査光学系と前記描画板部との位置を相対
   的に変位させる駆動手段とを備えることを特徴とする走
   査式描画装置の描画面調整機構。
2. （２）前記駆動手段は、前記描画板部を前記走査光学系
   に対して傾斜させる傾動手段と、前記描画板部を前記走
   査光学系に対して離反接近させる平行移動手段とを備え
   ることを特徴とする請求項１記載の走査式描画装置の描
   画面調整機構。