JPH05501165A - ビーム形状化静置回折格子付ホロゴンスキャナ - 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】 ビーム形状化静置回折格子付ホロゴンスキャナ技術分野 本発明は高品質画像を形成するためのレニザ走査装置に関しまたさらに詳細には このような装置により形成される走査スポットを形状化するための手段を有する 装置に関するものである。

背景技術 １９８７年１１月１７日付でスターク（Ｓｔａｒｋ）に発行された米国特許第４ ゜７０７．０５５号および１９８６年４月４日付でナラヤン（Ｎａｒａｙａｎ） 　、　ｏディ（Ｒｏｄｄｙ）　、　スタークおよびトンプソン（７ｈｏｍｐｓｏ ｎ）により出願された米国特許出願第８４，４２６号（これらは本明細書に参考 資料として含まれる）は１選定された形状を有するレーザスポットのほぼ直線状 のラインの走査を提供するための走査装置を記載している６図２に略図で示した 走査装置はレーザダイオードのようなレーザビーム光源１０を含む。レーザダイ オード１０からのビーム１２はコリメート化光学装置によりコリメートされ、ま た該ビーム１２は１９８８年６月２１日付で本発明者により出願された米国特許 出願第２１１．９３８号（この出願は本明細書内に参考資料として含められる） に示すようなビーム絞り１５により希望の断面に予め形状化されてもよい。バッ チ内で個々のレーザダイオ−□　ドにより形成されるビームの形状にきわめて多 様性があるので、ビームを予め形状化するのにこのビーム絞り工５が使用される 。図３に示すように、レーザダイオードのバッチ内の個々のダイオードは種々の 断面形状を有するビームＡ、　ＢおよびＣを形成する。ビーム絞り１５は、バッ チ内でダイオードにより形成されるすべてのビームの形状の範囲内に入る希望の 形状Ｅを有するビームを形成するような形状を有している。ビーム絞り１５によ り形状化されたビーム１２は静置回折格子１６に入射し、該回折格子１６は該形 状化されたビーム１２′を当業者によりホロゴンスキャナと呼ばれている回転ホ ログラフィックビーム走査ディスク１８に導入する。ホロゴン走査ディスク１８ は図４に示すような複数のホログラフィックに形成された回折格子ファセット２ ０を含む。ビーム走査ディスクが高速モータ２２により回転されるとき７回折格 子ファセット２０は図２において図面平面に直角な方向にビームを走査させる。

走査ビーム１２′は次に１対のビーム形成化プリズム２４および２６内を通過し 、該プリズム２４および２６はビームの断面をクロス走査方向に拡大するための ビームエクスパンダとして働く。拡大ビーム１２′は次にｆ−θレンズ２８内を 通過し、該ｆ−θレンズ２８は走査ビームを回転ドラム３０のようなターゲット 上に焦点を結ばせる。ビームはホロゴン１８により回転ドラム３０の軸３２に平 行な方向に走査され、これによりドラム３０に装着された感光要素３４のライン 走査を提供する。ドラム３０の軸３２の周りの回転により要素３４のページ走査 が提供される。レーザダイオード１０の出力を電子信号の流れ内に含まれる情報 によって変調するための手段（図示なし）が設けられている。このような手段は 当業者に周知であるので、ここではこれ以上の説明は行わない。感光要素３４を 最適露出させるために、レーザビームにより形成されるスポットはページ走査方 向内におけるよりもライン走査方向内により幅が狭いことが好ましい。大型フォ ーマット走査装置に対しては、ホロゴンの有用なデユーティサイクルができるだ け大きいこともまた好ましく、また高解像度スキャナ（たとえば感光要素３４に おいて小さなスポット）に対してはホロゴンにおけるビームが大きいことが好ま しい。これらの要求は、ホロゴンにおけるスポット１２′が図４に示すようにペ ージ走査方向においてより幅が狭いこと（実際はライン走査方向に狭い。）を意 味している。感光要素３４において希望のビーム形状を発生するためにプリズム ２４および２６が使用される。

上記の走査装置において、走査装置の高い解像能力を維持しながら部品数を減少 することによって装置の製作コストを減少する努力が続けられてきている。

発明の概要 したがって、レーザにより発生されるコリメート化光線のビームを形状化するた めの手段とおよび該ビームをホロゴン走査ディスク上に導入するための静置回折 格子とを有するタイプの改良ホロゴンレーザスキャナを提供することが本発明の 目的である。

この目的は本発明により、静置回折格子を希望の断面形状に形状化することによ り達成され、これにより回折格子の前に他のビーム形状化手段の必要性を排除し かつ装置の構造を簡単にすることができる。

本発明の好ましい実施態様によれば、形状化静置回折格子は楕円形状でありかつ 該回折格子はソフトエツジを有する形状化スポットを形成する。

本発明の他の特徴によれば、形状化静置回折格子はスポットの外形を形状化する ばかりでなくスポット内の強度分布をも形状化する。

図面の簡単な説明 図１は本発明による形状化静置回折格子を使用したホロゴン走査装置の一部分を 示す略図： 図２は従来技術によるホロゴンレーザ走査装置を示す略図；図３は図１および図 ２の走査装置に使用されるダイオードレーザを説明するのに有用な略図： 図４は図１および図２に示すホロゴンレーザスキャナに使用されるラジアルホロ ゴン走査ディスクを示す略図： 図５は本発明によるホロゴンレーザスキャナにおいて使用される形状化静置回折 格子を示す略図；および 図６１図８９図１０９図１２および図１５は本発明の走査装置に使用される形状 化回折格子を製作するのに使用されるマスクの平面図：図７１図９１図１１１図 １３および図１６は図６１図８９図１０１図１２および図１５のそれぞれに示す マスクを使用して形成された種々の形状化回折格子の断面図を示す略図：および 図１４は図１６の形状化回折格子により変調されたスポットの強度の断面を示す グラフである。

発明を実施するモード 図１を参照すると３本発明による形状化静置回折格子１６′を含むホロゴンレー ザ走査装置の一部分が示されている。図２に示す従来技術によるスキャナ内の要 素に対応する要素には同じ符号が付けられている。図１に示す装置においてはビ ーム形状化絞り１５が省略されており、その機能は形状化静置回折格子１６′内 に含まれ、これにより部品を１つ削除しかつレーザスキャナの製作コストを減少 している。

図１に示すように、レーザダイオード１０により放出された光線はレンズ１４に よりビーム１２にコリメートされる。ビーム１２は形状化静置回折格子１６′に 入射し、またビーム１２′の形状化部分はホロゴン走査ディスク１８へ向けて回 折される。ビーム１２のうち形状化ビーム１２′　に回折されなかった光線は図 １の破線１３で示すように光学システムから真っすぐに進行する。ホロゴン走査 ディスク１８の回転はビーム１２′を図面平面に直角な方向に走査させる。

図５は形状化静置回折格子１６′の平面図を示す。格子１６′は非回折領域５２ により包囲されたビーム断面の希望の形状に形状化された中央回折領域５０を含 む。図５に示す実施例においては中央回折領域５０は楕円の形状を有しているが １円形、矩形または滴下涙形状などの他の形状を用いてもよい。中央形状化回折 領域５０は、格子の回折効率がなめらかに０に減少するところのソフトエ・ソジ によって包囲されることが好ましい。代替態様として、中央回折領域５０は１回 折効率が急に０に変化するところのノ１−ドエツジを有してもよい。

コリメート化レンズ１４の度および位置は、コリメート化ビーム１２のサイズが バッチ内のすべてのレーザダイオードに対する形状化中央回折領域５０のサイズ より大きくなるように選択され、これにより形状化ビーム１２′が完全に形成さ れることを可能にする。

図６および図７を参照すると、形状化回折格子１６′　は次のように製作される 。

光学的に透明な基板５４に感光フォトレジスト５６が塗布される。希望の回折Ｉ （ターンの形状をしたクリア開口６０を有するガラス上クロームフォトマスク５ ８がフォトレジストコーティング５６上に置かれる。位置決めされたフォトマス ク５８を用いて当業者に既知の手段によりフォトレジスト上に干渉Ｉくターンが 露出されるが、それ以上の説明は行わない。

後フォトマスク内の露出された回折パターンは当業者に周知の方法を用いて現像 され、これによりマスク５８内のクリア領域６０の形状に対応する形状化回折パ ターンを形成する。

図７の断面図に示すように１回折格子パターン５０はフォトレジスト層５６内の 正弦波溝パターンである。

代替態様として１図８に示すマスクを用いて最初に回折パターンを有する全体フ ォトレジストを露出されることにより図９に示すような形状化回折格子１６′が 形成され１次に図８に示すマスクをフォトレジストに接触して置きかつ光線でフ ラッド露出させる。図８に示すマスク６２は希望のレーザビーム断面の形状の中 央不透明スポット６４を有する。次にフォトレジストが現像されると１回折格子 ５０のみが基板上に残る。

図７および図９に示す形状化回折格子はスポットのエツジにおいて回折効率の急 変を示す。この急変はビーム内の他の好ましくない回折効果を増大させることに なる。

本発明を実施する好ましいモードによれば、このような好ましくない回折効果を 低減させるために、形状化回折格子は格子のエツジにおける高い回折効率と低い 回折効率との間に滑らかな遷移部を示している。このようなソフトエツジ回折格 子を製作するためのマスクが図１０に示されている。フォトマスク６６は最大透 過率の形状化中央領域６０を有し、該領域６０は光学濃度を最大不透明領域７２ まで増大するところの狭い領域７０により包囲されている。したがって、クリア 中央領域６８と包囲不透明領域７２との間に勾配が存在する。このようなフォト マスクはグラス上にクロームまたは他の不透明材料の薄いフィルムを塗布するこ とによって製作される。この勾配はコーティングを選択的に除去する機械的手段 を用いることによって形成され、これにより光学濃度における勾配を形成する。

図１１に示すソフトエツジを有する格子を形成するために１図６および図７によ り上で説明したようなフォトマスク６６が使用される。図１１に示すように、高 い回折効率を有する中央領域５０は回折効率が漸減する領域７２により包囲され ている。

図１２は図８および図９により上で説明した方法と類似のソフトエツジを有する 形状化回折格子を形成するためのマスク７４を示す。図１２に示すように、マス ク７４は透明領域８０まで低減する光学濃度を有する領域７８によって包囲され た中央不透明領域７６を含む。結果として得られた格子１６′の断面が図１３に 示されている。

本発明の形状化回折格子はビームの外形を形状化するのに用いられるだけでなく ビームの強度分布を形状化するのにも用いることが可能である。これはスポット の中央領域内の格子の回折効率を変化させることによって達成される。たとえば 図１４において１曲線８２はレーザダイオードからのビームを切断した典型的な ガウス強度分布を示す。これは、ビームを形状化するために分布の後部を切り落 とすだけでなく図１４の破線曲線８４で示すようにビームの切断面内の強度を均 等化するためにもしばしば好ましい。ガウス分布からこのような強度分布を形成 するための形状化回折格子は格子の中央部において低減された回折効率を有する ことを特徴とし、これによりスポットの中央部におけるビームの強度を低減させ ることができる。スポットの中央部において低減された回折効率を有する形状化 回折格子は図１５に示すマスク８６を用いることによって形成することが可能で ある。

図１５に示すように、マスク８６は完全透明部分９０により包囲された中央半透 明部分８８を含む。半透明部分８８は中央からエツジに向かって連続的に光学濃 度を変化させるような形状を有している。完全透明部分９０は図１０に示すよう な勾配領域９２によってさらに包囲されてもよく、これによりソフトエツジを有 するスポットを形成することが可能である。マスクの残りの部分は不透明領域９ ４である。

図１６は結果として得られた低減された回折効率を有する中央部分９６を有する 形状化回折格子の断面を示す。

中央に半透明部を有する図１２に示すものに類似のマスクは、中央部に低減され た効率を有する図１３に示すものに類似の形状化格子を形成するのに使用可能で あることは当然である。

産業上の利用性および利点 本発明のスキャナは高い解像度を有するグラフィック画像を製作するのに有用で ある。本スキャナは同一機能を達成しながら従来技術のスキャナより少ない部品 が使用され、これにより製作コストの節減を達成するという点で有利である。

ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ、８　ＦＩＧ、９ Ｘ 要約書 ビーム形状化手段とおよび形状化ビームをホロゴン走査ディスクへ導入するため の静置回折格子とを有するタイプのレーザスキャナにおいて、形状化静置回折格 子を提供することによりビーム形状化手段が該静置回折格子と組み合わされ。

これにより形状化回折格子の前に他のビーム形状化手段を設ける必要性を排除し かつ装置の構造を簡単化することができる。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．ターゲットにおけるラインに沿って放射線スポットを走査させるための走査 装置において： ａ）コヒーレント放射線の源と； ｂ）入射する放射線のビームを走査させるために軸の周りに回転可能に装着され たホロゴンと； ｃ）源からの放射線をコリメート化ビームに形成するための手段と；ｄ）コリメ ート化ビームを受け取るための静置回折格子と；ｅ）走査ビームを受け取るため のターゲットステーションと；ｆ）ターゲットステーションとホロゴンとの間に 配置されて形状化ビームの焦点をターゲットステーションにおけるスポットに結 ぶためのｆ■レンズと；を含む走査装置において： 前記静置回折格子が希望のビーム断面の形状を有し，これにより該回折格子は希 望の形状を有するビームの一部分をホロゴン上へ所定の角度で導入することが可 能であることを特徴とする走査装置。
2. ２．形状化回折格子は低減された回折効率を有する周縁部分により包囲された， 高い回折効率を有する中央部分を有する請求項１の走査装置。
3. ３．回折格子の形状が楕円形である請求項１の走査装置。
4. ４．形状化回折格子がビーム外形とおよびビームの強度分布との両方を形状化す る請求項１の走査装置。