JPH06250109A - 光拡張装置及び画像走査記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価にかつ精度良く拡張された平行光を得
る。 【構成】 光拡張器３１は、線状光を帯状の平行光に広
げる装置であって、第１シリンドリカルレンズ２０と第
２シリンドリカルレンズ２２と軸対称レンズ２１とを備
えている。第１シリンドリカルレンズ２０は、透過する
光を帯の幅方向に拡散させる。第２シリンドリカルレン
ズ２２は、透過する光を帯の厚さ方向に拡散させる。軸
対称レンズは、透過する光を軸対称に収束させる。軸対
称レンズ２１は、第１シリンドリカルレンズ２０と第２
シリンドリカルレンズ２２との間に、互いに向き合う焦
点が合致するように配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像走査記録装置及び
光拡張装置、特に、複数本のレーザ光を記録面上に照射
する画像走査記録装置及びその記録装置に主として好適
な光拡張装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、プリント配線基板のマスター
パターンをフィルム上に形成するためにレーザプロッタ
（画像走査記録装置の一例）が用いられる。この種のレ
ーザプロッタとして、出力速度を速くするために同時に
複数本のレーザ光をフィルム等の感光材料に照射するも
のが知られている。

【０００３】このレーザプロッタは、主走査方向に回転
する記録ドラムと、副走査方向（記録ドラムの軸方向）
に移動する記録ヘッドとを備えている。記録ヘッドは、
アルゴンレーザ光等のレーザ光を出射するためのレーザ
チューブと、レーザチューブから出射されたレーザ光を
複数本の平行なレーザ光に分配する光分配器と、分配さ
れた複数本のレーザ光をデータに応じて変調する音響光
学変調器（ＡＯＭ）と、変調されたレーザ光を感光材料
に照射する照射光学系とを有している。光分配器では、
複数本のレーザ光が感光材料表面へ垂直に入射するよう
に、分配するレーザ光が互いに精度良く平行に配列され
なければならない。

【０００４】従来の光分配器が、たとえば特開昭５２−
１２２１３号公報や特開昭６０−１９１０１号公報に記
載されている。この光分配器は、平行平面を有するガラ
ス板の多重内面反射を利用して、単一のレーザ光を複数
本の平行ビームに分割するものである。この光分配器
は、一面をハーフミラーに、他面を高反射率のミラーに
した平行平板を有している。この平行平板に斜めに入射
したレーザ光は、一面と他面とで繰り返して反射するこ
とで、互いに平行に配置された所定数のレーザ光に変換
される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成では、
平行平板の精度が分配されたレーザ光の平行度に強く影
響を与える。平行平板として、平面度，平行度とも最精
密級のものを使用したとしても、量産技術の限界から、
たとえば表裏面の平行度に関して数秒程度の加工誤差が
残存する。

【０００６】平行度の誤差は、平行平板を透過する第１
のレーザ光に対して、多重反射して出射される第２のレ
ーザ光以降での平行度の誤差は徐々に大きくなる。これ
は、レーザ光が平行平板内で多重反射して平行平板の加
工誤差が次々と積算され、平行度誤差の２倍の誤差が次
々と累積されていくためである。レーザ光の平行度誤差
が大きくなると、レーザ光が感光材料表面に垂直に入射
しなくなり、高精度な画像を記録できない。

【０００７】これを解決するために、平行平板の精度を
上げると、平行平板を量産できなくなり、平行平板の製
造コストが高くなる。本発明の目的は、安価にかつ精度
良く平行光を得ることにある。本発明の他の目的は、安
価かつ高精度なレーザ光による画像記録を可能にするこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光拡張装置
は、線状光を帯状の平行光に広げる装置であって、第１
シリンドリカルレンズと第２シリンドリカルレンズと軸
対称レンズとを備えている。第１シリンドリカルレンズ
は、透過する光を前記帯の幅方向に拡散または収束させ
るものである。第２シリンドリカルレンズは、透過する
光を帯の厚さ方向に拡散または収束させるものである。
軸対称レンズは、透過する光を軸対称に収束させるもの
である。これらのレンズは、線状光を受渡し得るように
配置されている。

【０００９】なお、軸対称レンズが、第１シリンドリカ
ルレンズと第２シリンドリカルレンズとの間に、互いに
向き合う焦点が合致するように配置されていてもよい。
本発明に係る画像走査記録装置は、複数本のレーザ光を
記録面上に照射して画像を記録するものである。この装
置は、レーザ光源とレーザ分配手段と光変調手段と照射
手段とを備えている。

【００１０】レーザ分配手段は、レーザ光源からのレー
ザ光を帯状に展開して複数本のレーザ光に分配するもの
であり、シリンドリカルレンズを用いている。光変調手
段は、並設された複数の光変調素子を有し、レーザ分配
手段によって分配された複数本のレーザ光を別々に変調
するものである。照射手段は、光変調手段によって変調
された複数本のレーザ光を記録面に照射するものであ
る。

【００１１】なお、レーザ分配手段は、透過する光を前
記帯の幅方向に拡散または収束させる第１シリンドリカ
ルレンズと、透過する光を帯の厚さ方向に拡散または収
束させる第２シリンドリカルレンズと、透過する光を軸
対称に収束させる軸対称レンズとを備え、各レンズが、
レーザ光を受渡し得るように配置されていてもよい。

【００１２】

【作用】本発明に係る光拡張装置では、第１シリンドリ
カルレンズが透過する光を帯の幅方向に拡散または収束
させ、第２シリンドリカルレンズが透過する光を帯の厚
さ方向に拡散または収束させ、軸対称レンズが透過する
光を軸対称に収束させる。ここでは、シリンドリカレル
レンズと軸対称レンズとを組み合わせているので平行光
を安価に精度良く得ることができる。

【００１３】本発明に係る画像走査記録装置では、レー
ザ光源から出射した光は、レーザ分配装置により複数本
のレーザ光に分配される。分配されたレーザ光は、複数
の光変調素子により別々に変調される。変調された複数
本のレーザ光は、照射手段によって記録面に照射され
る。ここでは、レーザ分配手段がシリンドリカルレンズ
を用いて複数本のレーザ光に分配するので、高価な平行
平板を用いる必要がなくなり装置のコストが安くなる。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の実施例を採用した画像記録
システムのシステム構成を示している。図において、ホ
ストコンピュータ１は、中央処理部４、ＣＲＴディスプ
レイを用いた表示部５、プリンタ６等で構成されてい
る。ホストコンピュータ１は、ＣＡＤ等の自動製図機で
作成されたベクトル形式の画像データをラスター形式の
画像データに変換するとともに、レーザプロッタ２及び
自動現像機３を制御する。

【００１５】ドラム型の画像走査記録装置であるレーザ
プロッタ２は、円筒走査により画像データを記録するも
のであり、暗室内に設置される。このレーザプロッタ２
は、画像データで変調された複数本のレーザ光により後
述する記録ドラムに保持されたフィルム上に画像を記録
し、それを搬送ユニット７を介して自動現像機３に送
る。

【００１６】レーザプロッタ２と搬送ユニット７とを介
してホストコンピュータ１にインライン接続された自動
現像機３は、レーザプロッタ２とは別の明室内に設置さ
れる。この自動現像機３は、画像データが記録されたフ
ィルムを現像、定着、水洗及び乾燥させ、外部トレイ８
に排出する。レーザプロッタ２は、図２に示すように、
その内部に矢印Ａ方向に回転する記録ドラム１０を備え
ている。記録ドラム１０は、図示しない把持機構により
フィルム１１の先端をクランプすることで、表面にフィ
ルム１１が巻き付けられ得る。記録ドラム１０は、図示
しないブラケットに回転可能に支持され、モータ（図示
せず）により回転駆動される。

【００１７】記録ドラム１０の表面に対向して記録ヘッ
ド１２が設けられている。記録ヘッド１２は、画像デー
タで変調された複数本のレーザ光を対物レンズ１３から
フィルム１１上に照射する。記録ヘッド１２は、２本の
ガイドレール１４，１５に移動自在に支持されている。
ガイドレール１４，１５は、レーザプロッタ２の本体フ
レーム上に記録ドラム１０の軸方向に平行に間隔を隔て
て配置されている。ガイドレール１４，１５の間には、
軸方向に平行にボールねじ９が配置されている。記録ヘ
ッド１２には、ボールねじ９に螺合するボールナット
（図示せず）が取り付けられており、この結果、記録ヘ
ッド１２は記録ドラム１０の中心軸と平行に移動する。

【００１８】記録ヘッド１２の図２手前側には、アルゴ
ンガスレーザを出射するレーザチューブ１６が配置され
ている。レーザチューブ１６と対物レンズ１３との間に
は、レーザチューブ側から順に反射ミラー１７と、光量
調節器１８と、反射ミラー１９と、第１シリンドリカル
レンズ２０、アクロマートレンズ２１及び第２シリンド
リカルレンズ２２からなる光拡張器３１と、アパーチャ
２３と、１０チャンネルのＡＯＭ２４と、反射ミラー２
５と、第１投影レンズ２６と、反射ミラー２７と、０次
光遮蔽板２８と、第２投影レンズ２９と、第３投影レン
ズ３０とが配置されている。

【００１９】光量調節器１８は、レーザチューブ１６か
ら出射されたアルゴンガスレーザの光量を調節するもの
である。光拡張器３１は、光量が調整されたレーザ光を
帯状の平行光に拡張するものである。アパーチャ２３
は、帯状に拡張された平行光を１０本のレーザ光（１０
チャンネル分）に分配するものである。ＡＯＭ２４は、
画像データに応じた超音波信号により、入射した１０本
のレーザ光を別々に変調するものである。

【００２０】光拡張器３１において、第１シリンドリカ
ルレンズ２０は、図３及び図４に示すように、平凹レン
ズであり、円筒軸が垂直に配置されている。アクロマー
トレンズ２１は軸対称正焦点の色消しレンズであり、そ
の前側焦点が第１シリンドリカルレンズ２０の後ろ側焦
点ｆ１に合致するように配置されている。第２シリンド
リカルレンズ２２は、平凹レンズであり、その円筒軸が
水平に配置されており、その前側焦点ｆ２がアクロマー
トレンズ２１の後ろ側焦点に合致するように配置されて
いる。アパーチャ２３は、１０個の孔を光束内に並設配
置した構成となっている。なお、すべての光学系におい
ては、光軸が一致している。

【００２１】なお、各レンズ２０，２１，２２の焦点距
離は充分に長いものを用いている。これらのレンズのｆ
値は、たとえばｆ８までの広がりを持っている。このよ
うなレンズを使用すると、光学系の収差が充分小さく抑
えられ、後述するように分配されたレーザ光の平行度の
誤差を極めて小さくできる。また、レーザ光の拡張形状
は、第１シリンドリカルレンズ２０，アクロマートレン
ズ２１及び第２シリンドリカルレンズ２２の焦点距離の
比と、入射するレーザ光の直径とで決まる。ここでは、
拡張されたレーザ光が水平面上でＡＯＭ２４の開口部を
充分カバーし、垂直面上でアパーチャ２３の透過部の孔
の寸法よりわずかに大きくなるように、焦点距離と、レ
ーザチューブ１６で出射するレーザ光の径とが定められ
ている。

【００２２】次に、上述の実施例の動作について説明す
る。記録ドラム１０にフィルム１１が装填され、走査が
開始されると、記録ドラム１０がＡ方向に回転する。そ
してその回転に同期して、記録ヘッド１２が図２の矢印
Ｂ方向手前側に移動を開始する。また、走査が開始され
ると、レーザチューブ１６がアルゴンレーザ光を出射す
る。出射されたレーザ光は反射ミラー１７で反射して光
量調節器１８に入射する。光量調節器１８では、光量が
適量に調整され、光量調整されたレーザ光は反射ミラー
１９を介して光拡張器３１に入射する。

【００２３】光拡張器３１では、図４に示すように、第
１シリンドリカルレンズ２０によって水平面上で発散す
る光束が形成される。図３に示すように、この光束は垂
直面上では変化しない。発散された光束がアクロマート
レンズ２１に入射すると、水平面上で平行な光束になり
（図４）、垂直面上で焦点ｆ２に向かって収束する（図
３）。アクロマートレンズ２１からの光束が第２シリン
ドリカルレンズ２２に入射すると、水平面上ではそのま
ま透過し（図４）、収束する光束が垂直面上で平行にな
る（図３）。得られた帯状の平行光はアパーチャ２３に
与えられて１０本の平行なレーザ光Ｌ１に分配される。

【００２４】ここで、ＡＯＭ２４に入射するレーザ光Ｌ
１は、ＡＯＭ２４の結晶に対して特定の一角度をなして
いる必要がある。したがって、入射するレーザ光Ｌ１の
光軸はすべて互いに平行でなければならない。ここで
は、第１シリンドリカルレンズ２０とアクロマートレン
ズ２１と第２シリンドリカルレンズ２とをこの順に配置
し、かつそれらの焦点を合致して配置しているので、水
平面上で広がり垂直面上で収束した帯状の平行光を得る
ことができ、この平行光を分割して得られたレーザ光Ｌ
１は、互いに平行になる。

【００２５】なお、レーザチューブ１６からのレーザ光
は厳密には若干の広がり角を持って出射される。ここで
は、アクロマートレンズ２１により垂直面上で収束させ
ているので、若干の拡散光であるレーザ光を用いても問
題ない。ＡＯＭ２４に入射した光Ｌ１は、反射ミラー２
５，２７、第１投影レンズ２６及び第２投影レンズ２９
からなる１次縮小系で反転縮小される。さらに、０次光
遮蔽板２９でＡＯＭ２４の０次光が遮蔽され、第３投影
レンズ３０及び対物レンズ１３からなる２次投影系によ
って再度反転縮小され、フィルム１１に照射される。図
５に示すように、ここでは、ＡＯＭ２４内の画像Ｉ１
が、１次縮小系で中間像Ｉ２になり、さらに２次投影系
で再度縮小されて最終像Ｉ３になる。この最終像Ｉ３が
フィルム１１に露光される。

【００２６】ここでは、２つのシリンドリカルレンズ２
０，２２と軸対称レンズ２１とだけで（すなわち、通常
の結像系程度の簡素な光学構成で）高精度な平行光を得
ることができる。このため、露光されたレーザ光の平行
度が誤差の少ないものになり、高精度のマスクを描画で
きる。またこれらの平行光をを高精度平行平板を用いる
ことなく得られるので、装置の製造コストは安い。

【００２７】〔他の実施例〕 （ａ） 図６に示すように、平凸レンズの第１シリンド
リカルレンズ３１用いてもよい。この場合には、このレ
ンズ３１の後ろ側焦点ｆ３をアクロマートレンズ２１の
前側焦点に合致させる必要がある。したがって、前記実
施例に比べて第１シリンドリカルレンズ３１とアクロマ
ートレンズ２１との間隔が広くなる。 （ｂ） 図７に示すように、平凸レンズの第２シリンド
リカルレンズ３２を用いてもよい。この場合には、その
前側焦点ｆ４をアクロマートレンズ２１の後ろ側焦点に
合致させる必要がある。ここでは、アクロマートレンズ
２１と第２シリンドリカルレンズ３２との間隔が広くな
る。なお、シリンドリカルレンズを共に平凸レンズで構
成してもよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明に係る光拡張装置では、２つのシ
リンドリカルレンズと軸対称レンズとにより、安価に高
精度の平行光を得ることができる。本発明に係る画像走
査記録装置では、シリンドリカルレンズを用いてレーザ
光を分配するので、装置の価格が安価になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を採用した画像記録システムの
斜視図。

【図２】レーザプロッタの斜視部分図。

【図３】光拡張器の構成を示す側面展開概略図。

【図４】その平面展開概略図。

【図５】縮小及び照射光学系の構成を示す平面展開概略
図。

【図６】他の実施例の図４に相当する図。

【図７】さらに他の実施例の図３に相当する図。

【符号の説明】

２ レーザプロッタ １１ フィルム １２ 記録ヘッド １３ 対物レンズ １６ レーザチューブ ２０ 第１シリンドリカルレンズ ２１ アクロマートレンズ ２２ 第２シリンドリカルレンズ ２３ アパーチャ ２４ ＡＯＭ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】線状光を帯状の平行光に広げる光拡張装置
   であって、 透過する光を前記帯の幅方向に拡散または収束させる第
   １シリンドリカルレンズと、 透過する光を前記帯の厚さ方向に拡散または収束させる
   第２シリンドリカルレンズと、 透過する光を軸対称に収束させる軸対称レンズと、を備
   え、 前記各レンズが、前記線状光を受渡し得るように配置さ
   れている光拡張装置。
2. 【請求項２】前記軸対称レンズは、前記第１シリンドリ
   カルレンズと第２シリンドリカルレンズとの間に、互い
   に向き合う焦点が合致するように配置されている請求項
   １に記載の光拡張装置。
3. 【請求項３】複数本のレーザ光を記録面上に照射して画
   像を記録する画像走査記録装置であって、 レーザ光源と、 前記レーザ光源からのレーザ光を帯状に展開して複数本
   のレーザ光に分配する、シリンドリカルレンズを用いた
   レーザ分配手段と、 並設された複数の光変調素子を有し、前記レーザ分配手
   段によって分配された複数本のレーザ光を別々に変調す
   る光変調手段と、 前記光変調手段によって変調された複数本のレーザ光を
   前記記録面に照射する照射手段と、を備えた画像走査記
   録装置。
4. 【請求項４】前記レーザ分配手段は、透過する光を前記
   帯の幅方向に拡散または収束させる第１シリンドリカル
   レンズと、透過する光を前記帯の厚さ方向に拡散または
   収束させる第２シリンドリカルレンズと、透過する光を
   軸対称に収束させる軸対称レンズとを備え、前記各レン
   ズが、前記レーザ光を受渡し得るように配置されている
   請求項３に記載の画像走査記録装置。