JPH05173087A - 自動焦点走査式光学装置 - Google Patents

自動焦点走査式光学装置

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JPH05173087A
JPH05173087A JP4101384A JP10138492A JPH05173087A JP H05173087 A JPH05173087 A JP H05173087A JP 4101384 A JP4101384 A JP 4101384A JP 10138492 A JP10138492 A JP 10138492A JP H05173087 A JPH05173087 A JP H05173087A
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JP
Japan
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focus
scanning
optical device
drawing surface
lens
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JP4101384A
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English (en)
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Takayuki Iizuka
隆之 飯塚
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Pentax Corp
Original Assignee
Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/04—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa
    • H04N1/113—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using oscillating or rotating mirrors
    • H04N1/1135—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using oscillating or rotating mirrors for the main-scan only
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G02B26/127—Adaptive control of the scanning light beam, e.g. using the feedback from one or more detectors
    • G02B26/128—Focus control
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学系のFナンバーを小さくした場合にも、
描画面のうねりや傾き等により焦点深度から外れないよ
うに補正することができる自動合焦走査式光学装置を提
供することを目的とする。 【構成】 描画用の光束を発するガスレーザー10と、ガ
スレーザー10からの光束を偏向、走査させるポリゴンミ
ラー20と、ポリゴンミラー20により偏向される光束を描
画面30上に結像させる描画面側にテレセントリックな走
査レンズ40と、描画面30からの反射光を走査レンズ40を
介して受光し、描画面30に対する走査レンズ40の合焦状
態を検出する焦点検出手段50と、焦点検出手段50の出力
に基づいて描画面30に対して走査レンズ40を合焦させる
焦点調節手段60とを備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザープロッター
等のレーザー光を走査して描画する走査式光学装置に関
し、より詳細には描画面に対して自動的に焦点合わせを
行なうことができる自動焦点走査式光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のレーザープロッタは、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30μm程度であった。
【０００３】より高精度な微小線幅の描画を実現するた
めには、描画面上でのスポットを絞る必要がある。スポ
ット径は光学系のFナンバーに比例するため、このFナン
バーを小さくすることによりスポット径を小さくするこ
とができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光学系
の焦点深度はFナンバーの2乗に比例するため、描画精度
向上のためにFナンバーを小さくすると、描画面のうね
り、傾き等により描画面が焦点深度から外れる可能性が
高くなる。
【０００５】
【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、光学系のFナンバーを小さくした場合に
も、描画面のうねりや傾き等により焦点深度から外れな
いように補正することができる自動合焦走査式光学装置
を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる自動焦
点走査式光学装置は、上記の目的を達成させるため、描
画用の光束を発する描画用光源と、描画用光源からの光
束を偏向、走査させる偏向器と、偏向器により偏向され
る光束を描画面上に結像させる描画面側にテレセントリ
ックな走査レンズと、描画面からの反射光を走査レンズ
を介して受光し、描画面に対する走査レンズの合焦状態
を検出する焦点検出手段と、焦点検出手段の出力に基づ
いて描画面に対して走査レンズを合焦させる焦点調節手
段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。
【０００８】
【実施例１】図1は、この発明にかかる走査式光学装置
の実施例1を示したものである。
【０００９】描画用光源としてのガスレーザー10から発
した描画用の光束は、収束レンズ11により収束されて変
調器としてのA／O変調器12に入射して変調され、コリメ
ートレンズ13により平行光束とされる。描画用光束は、
ポリゴンミラー20により反射、偏向され、描画面側にテ
レセントリックな走査レンズ40により描画面30上に結像
される。
【００１０】ポリゴンミラー20は図中の矢印R方向に回
転しており、描画面30上のスポットは主走査方向Pに走
査される。
【００１１】焦点検出手段50は、描画用光源とは異なる
波長の光束を発し、この焦点検出用の光束を描画用光束
と重ね合わせて共に描画面30上を走査させ、描画面から
の反射光を受光して描画面30に対する走査レンズの合焦
状態を検出する。
【００１２】焦点検出用光源としての半導体レーザー51
から発した直線偏光の発散光束は、コリメートレンズ52
により平行光束とされ、偏光ビームスプリッター53を透
過してλ/4板54により円偏光に変換される。ダイクロイ
ックミラー55は、描画用光束の波長を透過させ、焦点検
出用光束の波長を反射する特性を有し、両光束を重ね合
わせてポリゴンミラー20へ入射させる。
【００１３】ポリゴンミラー20で描画用光束と共に反
射、偏向された焦点検出用光束は、走査レンズ40を介し
て描画面30に結像され、この描画面30で反射されて円偏
光の回転の向きが入射時とは逆になる。
【００１４】走査レンズ40は描画面側にテレセントリッ
クであるため、光束は描画面30に対して垂直に入射す
る。したがって、描画面30から反射された焦点検出用光
束は、入射時と同一の光路を通って光源側に戻り、ダイ
クロイックミラー55で反射される。
【００１５】ダイクロイックミラー55で反射された光束
は、λ/4板54を透過して射出時とは垂直な直線偏光に変
換されて偏光ビームスプリッター53で反射され、アナモ
フィックな集光レンズ56を介して受光素子57上に集光さ
れる。
【００１６】焦点検出の原理は、例えば光ディスク装置
のフォーカシングエラー検出と同様であり、描画面と描
画面上のスポットとの位置関係により受光素子上のスポ
ットの形状、大きさが変化することを利用している。
【００１７】受光素子57により検出された合焦状態に関
する信号は、焦点調節手段60に入力される。この例で
は、焦点調節手段60が走査レンズ40を光軸方向に駆動す
ることにより焦点を調節する。駆動の対象は、走査レン
ズ40全体でもよいが、走査レンズが複数の群から構成さ
れる場合にはその一部を対象としてもよい。
【００１８】実施例1の装置によれば、焦点検出用光束
の波長を描画面の露光感度外に設定することにより、描
画質に影響を与えずに合焦状態を検出できる。また、描
画用光源が発光していないときにも検出が可能である。
【００１９】
【実施例２】図2は、この発明にかかる走査式光学装置
の実施例2を示したものである。
【００２０】実施例2の装置は、描画用光源として直接
変調が可能な半導体レーザー14を用い、焦点検出もこの
描画用光束の反射光を利用している。
【００２１】半導体レーザー14から発した描画用光束
は、コリメートレンズ13、偏光ビームスプリッター58、
λ/4板54を透過して円偏光の平行光束とされ、ポリゴン
ミラー20で反射偏光されて走査レンズ40を介して描画面
30上に結像される。
【００２２】描画面30で反射された光束は、入射時と同
一の光路を通ってλ/4板54で入射時とは垂直な直線偏光
に変換され、偏光ビームスプリッター58で反射され、集
光レンズ56を介して受光素子57上に集光される。
【００２３】受光素子57からの信号は、焦点調節手段60
に入力される。この例では、焦点調節手段60は描画面30
を光軸方向に駆動することにより描画面30に対する走査
レンズ40の合焦状態を調節する。
【００２４】実施例2の装置によれば、別個の光源を用
いることなく、簡単な構成で合焦状態を検出することが
できる。
【００２５】
【実施例３】図3及び図4は、この発明にかかる走査式光
学装置の実施例3を示したものである。
【００２６】実施例3の装置は、描画用光源、焦点検出
手段の光源として共に半導体レーザー14,51を用いてお
り、両光束を重ね合わせるために偏光ビームスプリッタ
ー58が設けられている。
【００２７】半導体レーザー14から発した描画用光束
は、コリメートレンズ13、偏光ビームスプリッター58を
透過して調整部70により平行度を調整された後、ポリゴ
ンミラー20で反射、偏向されて走査レンズ40を介して描
画面30上に結像する。
【００２８】一方、半導体レーザー51から発した焦点検
出用の光束は、コリメートレンズ52、第1の偏光ビーム
スプリッター53を透過し、λ/4板54により円偏光に変換
される。円偏光となった焦点検出用光束は、一部が第2
の偏光ビームスプリッター58で反射されて描画用光束と
重ね合わされる。
【００２９】描画面30で反射された焦点検出用の光束は
入射時と同一の光路を通って光源側に戻り、その一部は
第2の偏光ビームスプリッター58により反射される。描
画用の光束は、直線偏光のまま入射するため、描画面か
ら反射した場合にも第2の偏光ビームスプリッターを透
過し、焦点検出手段50側へは入射しない。第2の偏光ビ
ームスプリッター58で反射された焦点検出用光束は、λ
/4板54により入射時とは垂直な直線偏光となって第1の
偏光ビームスプリッター53で反射され、集光レンズ56を
介して受光素子57上に集光する。
【００３０】調整部70は、図4に示したようなビームエ
クスパンダーにより構成されている。図中左が光源側、
右がポリゴンミラー側である。
【００３１】図4(A)は正レンズ、負レンズが配列したガ
リレオ型、(B)は負レンズ、正レンズが配列した逆ガリ
レオ型、(C)は2枚の正レンズにより構成されるケプラー
型のビームエクスパンダーであり、いずれの例でも一方
のレンズを光軸方向に移動させることにより、光束の平
行度を調整することができる。
【００３２】実施例3の装置によれば、描画用光源が発
光していないときにも検出が可能である。ただし、描画
用と焦点検出用とでほぼ同一の波長の光束を利用する場
合には、焦点検出用の光束が描画質に影響を与えないよ
うに十分にそのエネルギーを抑えて入射させる必要があ
る。
【００３３】
【実施例４】図5及び図6は、この発明にかかる自動焦点
走査式光学装置の実施例4を示す。この例では、ポリゴ
ンミラー20と走査レンズ40との間にポリゴンミラーによ
り偏向される光束の範囲をカバーする偏光ビームスプリ
ッター59を備えている。
【００３４】半導体レーザー51から発した焦点検出用の
光束は、コリメートレンズ52、偏光ビームスプリッター
53、λ／4板54を介して偏光ビームスプリッター59に入
射し、その一部が反射されて走査レンズ40を介して描画
面30上に集光する。
【００３５】描画面からの反射光は、再び走査レンズ40
を介して偏光ビームスプリッター59で反射され、集光レ
ンズ56を介して受光素子57上に集光される。
【００３６】描画用の光束は、ポリゴンミラーの回転に
伴い偏光ビームスプリッター59、走査レンズ40に対する
入射角度が変化し、描画面30上を走査する。これに対
し、モニター用の光束は、常に一定の角度で走査レンズ
40に入射し、描画面の主走査範囲の中央に集光する。こ
れにより、描画面の主走査範囲の中央に対する走査レン
ズ40の合焦状態を検出することができる。
【００３７】焦点調節手段60は、検出された合焦状態に
基づいて走査レンズ40を光軸方向に移動させ、描画面に
対してピントが一定となるよう調節する。
【００３８】なお、上述した実施例では、それぞれ異な
る焦点検出手段と焦点調節手段とを組み合せているが、
それぞれの組み合せは固定的なものではなく、いずれの
焦点検出手段と焦点調節手段とを組み合せることも可能
である。
【００３９】
【効果】以上説明したように、この発明によれば、描画
面上を走査するスポット位置の描画面に対する合焦状態
を検出してフィードバックをかけることにより、常に焦
点の合った状態で描画を行なうことができ、光学系の焦
点深度が浅い場合にも描画面のうねりや傾き等によるス
ポットの深度からの外れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例1にかかる走査式光学装置の主走査面
内の説明図である。
【図２】 実施例2にかかる走査式光学装置の主走査面
内の説明図である。
【図３】 実施例3にかかる走査式光学装置の主走査面
内の説明図である。
【図４】 実施例3の調整部の具体例を示す説明図であ
る。
【図５】 実施例4にかかる走査式光学装置の主走査面
内の説明図である。
【図６】 実施例4にかかる走査式光学装置の副走査面
内の説明図である。
【符号の説明】
10…ガスレーザー(描画用光源) 14…半導体レーザー(焦点検出用光源) 20…ポリゴンミラー 30…描画面 40…走査レンズ 50…焦点検出手段 60…焦点調節手段

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】描画用の光束を発する描画用光源と、 前記描画用光源からの光束を偏向、走査させる偏向器
    と、 前記偏向器により偏向される光束を描画面上に結像させ
    る走査レンズと、 前記描画面からの反射光を前記走査レンズを介して受光
    し、前記描画面に対する走査レンズの合焦状態を検出す
    る焦点検出手段と、 前記焦点検出手段の出力に基づいて前記描画面に対して
    走査レンズを合焦させる焦点調節手段とを備えることを
    特徴とする自動焦点走査式光学装置。
  2. 【請求項２】前記走査レンズは、描画面側にテレセント
    リックであることを特徴とする請求項１に記載の自動焦
    点走査式光学装置。
  3. 【請求項３】前記焦点検出手段は、前記描画光源から発
    して描画面で反射された光束を利用することを特徴とす
    る請求項１に記載の自動焦点走査式光学装置。
  4. 【請求項４】前記焦点検出手段は、前記描画光源とは別
    の焦点検出用光源から発して描画面で反射された光束を
    利用することを特徴とする請求項１に記載の自動焦点走
    査式光学装置。
  5. 【請求項５】前記焦点検出用光源の発光波長は、前記描
    画用光源の発光波長とは異なることを特徴とする請求項
    １に記載の自動焦点走査式光学装置。
  6. 【請求項６】前記焦点検出用光源の発光波長は、描画面
    の露光感度外であることを特徴とする請求項１に記載の
    自動焦点走査式光学装置。
  7. 【請求項７】前記焦点調節手段は、走査レンズの少なく
    とも一部を光軸方向に移動させることを特徴とする請求
    項１に記載の自動焦点走査式光学装置。
  8. 【請求項８】前記焦点調節手段は、描画面を光軸方向に
    移動させることを特徴とする請求項１に記載の自動焦点
    走査式光学装置。
  9. 【請求項９】前記焦点調節手段は、前記光源と前記偏向
    器との間に設けられ、光束の平行度を調整することを特
    徴とする請求項１に記載の自動焦点走査式光学装置。
  10. 【請求項１０】前記走査レンズは、プラスチックレンズ
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の自動焦点走査
    式光学装置。
JP4101384A 1991-06-26 1992-04-21 自動焦点走査式光学装置 Pending JPH05173087A (ja)

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JP4101384A JPH05173087A (ja) 1991-06-26 1992-04-21 自動焦点走査式光学装置
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JP25268691 1991-06-26
JP3-252686 1991-06-26
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