JPH081101U - 走査タイミング信号発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザーラスタースキャナーにおいて、廉価
にタイミング信号を発生させる。 【解決手段】 レーザーラスタースキャナー１０におい
て、基準ビーム２４が、間隔を置いて配置される光学的
透明領域を備えた基準マスク６２を横切って、また露光
ビーム２６が、基板を横切って、各々の走査線に沿って
同時に走査される。両ビームの走査率を表す信号を発生
する装置６４が、伝達拡散手段及び検出手段を有する。
伝達拡散手段は、基準マスク６２に整合されかつその後
方に配置され、基準ビーム２４を基準走査線にほぼ沿う
ように抑制しながら光学的に拡散させる。検出手段は、
伝達拡散手段に整合されかつその後方に配置され、基準
走査線に沿って間隔をおいて配置される複数の光検出器
を含み、基準ビーム２４を受け取り基準ビームと等価の
電気信号を供給する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、レーザーラスタースキャナーにおける走査基準信号又はタイミング 信号を発生させるシステムに関し、特に、レーザーラスタースキャナーにおいて 、廉価にタイミング信号を発生させ得る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

高精細度プロッター、プリンタ等の高速光学走査システムは、周知である。こ れらの装置は、直接描画システムであり、フィルムを横切る露光ビームをラスタ ー走査し、そのフィルムをマスクに加工することによって、プリント回路基板ア ートワーク及び印刷図版の製造に用いられる。

【０００３】 本出願の譲受人であるガーバー・サイエンティフィック・インスツルメント・ カンパニーにより市販されているような、典型的システムは、磁気テープ駆動装 置、ハードディスク、コンピュータ、インターアクティブグラフィック端末、イ メージプロセッサ、基板の位置決めのための可動描画プラテンを有する光学テー ブル、及び高精細度レーザースキャナーを含む。典型的システムは、更に、メデ ィアキャリッジ及びコンピュータ支援設計システムのデータを直接的にプラテン 回路基板アートワークに移送するか、字体、グラフィック及びハーフトーンイメ ージを印刷基板アートワークに移送する際に必要となる電子系をも含む。

【０００４】 操作時において、直接描画システムは、描画プラテン上に、上面に感光性ポリ マーを有するアルミニウムの平面基板（グラフィックアートの場合）、銅クラッ ド誘電体（プリント回路基板の場合）を受け入れるべく配置される。コンピュー タは、基板の予め選定された部分を露光するために、通常レーザーにより供せら れる光学ビームの強度を変調する。

【０００５】 典型的には、通常、露光ビームと同時に、走査タイミング信号を発生させ、基 板上の露光、即ち描画ビームの位置を正確に制御するために、第２の基準ビーム が走査される。平面フィールド走査システムが、時々使用され、ビームを小さな ポケットに集光させ、基準マスクと基板を各々横切るビームの同時走査が遂行さ れる。基板に描画する際、しばしば描画プラテンを案内するため高精度のエアベ アリングが使用される。

【０００６】 基準ビームは、典型的には、基板上の透明及び不透明バーの直線的配列、即ち 、約０．０２５ｍｍ透明部分／約０．０２５ｍｍ不透明部分というようなものか らなる高精細度ターゲットを走査する。このターゲットによる変調の後、光は、 基準マスクの後方に位置する光学ファイバーの直線的配列によって典型的に集光 され、走査線に揃えられる。基準ビームが走査線を横切りターゲットによって変 調されるとき、光は、前記光学ファイバーに入り、単数又は複数の光検出器によ り受け取られる。コントローラは、光検出器からの出力信号を用いてクロック信 号を発生する。

【０００７】 光学ファイバーの配列は、通常の走査線の長さ約５０．８ｃｍにわたり伸長す るために、多くの光学ファイバーから構成されねばならない。その上、異なるフ ァイバーによってひき起こされる不均一な減衰は、タイミング誤差の原因になる 。大きなラスタースキャナーにおける既知の走査タイミング信号発生装置は、こ のため高価であると共に、エラーを発生し易い。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

本考案の目的は、光検出を促進するために変調した基準ビームを拡散すること によりタイミング信号を発生させる装置を提供することである。本考案の他の目 的の一つは、簡単で廉価な形態のタイミング信号を発生させ得るレーザーラスタ ースキャナーを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案によれば、基準ビーム及び露光ビームを同時に各々の走査線に沿って走 査を行うレーザーラスタースキャナーにおいて、基準ビームは、間隔をもって配 置された透明領域を有する基準マスクを横切って走査し、露光ビームは、基板を 横切って走査する。このスキャナーにおいて、ビームの位置を表示する信号を発 生する装置が、基準走査線に沿って基準ビームを受ける基準マスクの後に配置さ れる光学的拡散器、及び拡散エネルギーを抑制するための透明な光パイプコレク タを含む。検出器の配列は、光学コレクタの後方に位置すると共に、基準ビーム の走査線に沿って間隔を置いて配置される複数の光検出器を含む。この光検出器 は、変調された基準ビームを受け取り相当する電気信号を発生する。

【００１０】

【考案の実施の形態】

図１を参照すると、図１にはレーザーラスタースキャナー１０の概略平面図が 示される。スキャナー１０は、ケース１２内に収納される。好ましくは、サイオ ニクス（Ｃｙｏｎｉｃｓ）３Ｍのアルゴンレーザーである光源１４から光ビーム １６が供給される。光ビーム１６は、先ず回転鏡１８に受け取られ、光ビーム形 成光学系２０へと伝えられる。光ビーム形成光学系２０としては、通常のものが 利用可能であり、特定の用途における必要に応じ、帯域レンズ、発散レンズ、ピ ンホール、及びトランスフォームレンズ組立体により構成することができる。

【００１１】 生成されたビームは、第１ビームスプリッタ２２により受け取られ、基準ビー ム２４と露光ビーム２６に分割される。露光ビーム２６は、通常の音響光学変調 器２８に受け取られ、そこでコントローラ３２からオンライン３０を経て入力さ れる制御信号に応じて変調される。同様に、基準ビーム２４は、第２の回転鏡３ ４により曲げられ、基準ビーム形成光学系３６へ送られる。光学系３６は、レン ズや前に詳述したビーム形成のための他の構成要素から構成される。

【００１２】 基準ビーム２４は、隔壁３８の開口を通過し、露光ビーム２６は、開口４０を 通過する。基準ビーム２４は、回転鏡４２に受け取られ、ビーム混合器４４へ送 られる。ビーム混合器４４には、露光ビームも入力され、その出力である組合わ せビームは、プリズム組立体４８のコリメータレンズ４６へと送られる。従来よ く行われるように、組立せビームは、スピンドル組立体５２上に収納される光学 的多角体５０へと送られる。多角体は、コントローラ３２からオンライン５６に より送られる制御信号に応答して軸５４の回りに通常の形態で回転する。

【００１３】 ビームは、多角体の表面から放出され、通常のシータスキャンレンズ５８によ り受け取られる。露光ビーム２６は、最終折りたたみ鏡６０に受け取られ、スキ ャナーの位置する平面外に位置する描画プラテン（本考案の構成部分でないため 図示省略）へと送られる。基準ビーム２４は、同時に、基準マスク６２へと送ら れ、最終的には光検出器組立体６４によって受け取られる。光検出器組立体６４ は、受け取った基準ビームを表す信号をオンライン６６を介してコントローラに 供給し、タイミング及び走査ビームの変調を制御する。多角体５０の回転の結果 、露光ビーム及び基準ビームは、各々、描画プラテン及び基準マスクを横切って 走査される。

【００１４】 コントローラは、好ましい実施例においては、ここで詳細に述べる機能を実現 できるに充分なプロセッサ及びメモリから構成される。上述のように、コントロ ーラは、多角体スキャナーの回転を監視すると共に、音響光学変変調器２８へ信 号を供給する。

【００１５】 基準マスクの光学的配置は、交互の光学的透過領域及び反射領域により構成さ れる。従って、多角体の回転に伴ってマスクを横切って基準ビームが走査され、 光検出器配列は、変調された光学ビームを受け取る。ビームの変調信号は、ビー ム位置を表す。光検出器システムの出力信号は、コントローラによってクロック 又はタイミング信号を発生させるのに用いられる。走査方向のアートワーク寸法 は、変調器によって供給される変調の率の関数（結局は、クロック信号の周波数 の関数）であるので、クロック信号の周期の増大は、結果として、走査線に沿っ たアートワークの寸法の比例的増大をもたらす。

【００１６】 既知のレーザー走査システムでは、基準ビームを検出機構で受け取る。この検 出機構は、基準マスクを含み、基準マスクの後方に光学ファイバーの直線的配列 が配置される。光学ファイバーの配列は、直線的空間分布を単数又は複数の光検 出器が位置する円形へと変換するものである。周知のように、基準マスクは、交 互に反射、透過領域を生成する不透明バーの配列で構成される。変調された基準 信号は、光検出器で受け取られ、最終的には、走査タイミング信号を発生させる のに用いられる。変調された基準ビームは、光学信号を含む。この信号は、極め て大きい高さに対する長さ比を有する。何故ならば、基準ビームの寸法は、約５ ０ｃｍの走査長と比較するとき、極めて小さいものにすぎないからである。光フ ァイバーの束の質及び整列性が決定的に重要である。何故ならファイバーの透過 率の変化が走査タイミング情報のエラーの原因となるからである。

【００１７】 一旦変調された基準ビームが基準マスクから出ると、基準ビーム中の情報は、 記号化される。光学ファイバーの役割は、単に、光学信号を光検出器に送る便利 な構成を提供することにある。ビームの基準マスクに対する位置関係を保持する 必要はない。何故なら、ビームの位置情報は、全て強度の変化として記号化され ているからである。

【００１８】 図２を参照すると、図２は、図１の検出器組立体６４の部分透視図を示す。基 準マスク６２は、１つの要素６８を有し、その要素６８上に光学的変調を発生さ せる間隔を置いたバーが形成される。バーは基板であるところの要素６８の表裏 どちらの面に存在してもかまわない。基準ビームは、該ビームを変調するガラス 要素を通過する。何故なら、基準ビームは、検出器に沿って縦方向に走査される からである。変調された基準ビームは、ビームを広げる作用をなす拡散体７０に 受け取られる。拡散体７０は、通常の曇りガラスであることが望ましいが、他の タイプの光学的拡散体でも等しく置換可能である。拡散され、変調された基準ビ ームは、好ましい実施例では、ビームを直接的に光検出器配列７４へ送る、光パ イプ等の、光学コレクタ又は集光ガイド７２によって受け取られる。

【００１９】 光検出器配列７４は、プリント基板上に配置され、約２．５４ｃｍの間隔をも って配置された光検出器の列により構成される。光検出器の分離幅は、基準マス クの透明領域の分離幅と比べ極めて大きい。典型的には、光検出器の分離幅は、 基準マスクの透明領域の分離幅の約１０００倍にも達する。好ましい実施例にお いては、光学拡散体は、変調された基準ビームをコレクターの長さ全体に渡るほ ど拡散し、拡散され変調された基準ビームが少なくとも２つの光検出器に、ビー ムが光検出器配列の長さに沿って横切る際に、どの位置でも同時に当たることを 可能とする。図３に詳細に示すように、集光ガイド７２は、内面反射によって垂 直面内でのビーム７５の発散を抑制する。このことにより全ての放射は、垂直寸 法内に集められる。

【００２０】 図４は、図３の検出器組立体の部分平面図であり、基準ビームが集光ガイドを 横切る際の基準ビームの拡散する角度７６を示すものである。光検出器配列から の出力電気信号は、個々の光検出器出力の総和として時間的に正弦波状に変化す る電気信号となり、コントローラ内の適切な回路に受け取られ、コントローラに よって前述の形態で基板を走査するに用いられるタイミング信号へと再変換され る。

【００２１】 本考案の光検出器組立体の各要素が廉価であり、光学ファイバーの直線配列に よって必要とされていた極めて精度の高い要求が不要となることは、当業者にと って明らかであろう。変調された基準ビームの拡散によっていかなる情報も失わ れることもないので、拡散体の使用によりファイバーの光学的束と、従来は変調 された基準ビームの受取りのために必要とされていた広範囲の高速光検出器の排 除が可能となった。この点が、従来技術と本考案を比較した場合の大きな特徴で ある。以上の説明は、好ましい実施例に基づいて行ったが、本考案の精神と範囲 から外れることなく、多様の変更、省略、付加を行い得ることは、当業者にとっ て自明であろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるタイミング信号発生装置を有する
レーザーラスタースキャナーの概略図。

【図２】図１に示したレーザーラスタースキャナーの部
分透視図。

【図３】代表的光ビーム通過路を示す図２の検出器組立
体の側面図。

【図４】基準ビームの拡散角を示す図３の検出器組立体
の平面図である。

【符号の説明】

１０：レーザーラスタースキャナー、２４：基準ビー
ム、２６：露光ビーム、３２：コントローラ、６２：基
準マスク、７０：拡散手段、７４：検出手段。

Claims (7)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準ビーム（２４）が、間隔を置いて配
   置される光学的透明領域を備えた基準マスク（６２）を
   横切って、また露光ビーム（２６）が、基板を横切っ
   て、各々の走査線に沿って同時に走査されるレーザーラ
   スタースキャナー（１０）における両ビームの走査率を
   表す信号を発生する装置（６４）において、 基準マスク（６２）に整合されかつその後方に配置さ
   れ、基準ビーム（２４）を基準走査線にほぼ沿うように
   抑制しながら光学的に拡散させる伝達拡散手段（７
   ０）、及び伝達拡散手段に整合されかつその後方に配置
   され、基準走査線に沿って間隔をおいて配置される複数
   の光検出器を含む検出手段（７４）を有し、検出手段
   （７４）は、基準ビーム（２４）を受け取り基準ビーム
   と等価の電気信号を供給する手段であることを特徴とす
   る装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、前記光
   検出器は、基準マスク（６２）の光学的透明領域の分離
   幅の約１０００倍の分離幅を有することを特徴とする装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の装置において、前記拡
   散された基準ビームは、少なくとも２つの光検出器によ
   り同時に受け取られることを特徴とする装置。
4. 【請求項４】 基準ビーム（２４）が、間隔を置いて配
   置される光学的透明領域を備えた基準マスク（６２）を
   横切って、また露光ビーム（２６）が、基板を横切っ
   て、各々の走査線に沿って同時に走査されると共に、光
   検出器信号を受け取り走査タイミング信号を発生し、走
   査タイミング信号に従って基準ビーム（２４）及び露光
   ビーム（２６）を走査するコントローラ（３２）を有す
   るレーザーラスタースキャナー（１０）における装置
   （６４）において、 基準マスク（６２）に整合されかつその後方に配置さ
   れ、基準ビーム（２４）を基準走査線にほぼ沿うように
   抑制しながら光学的に拡散させる伝達拡散手段（７
   ０）、及び伝達拡散手段に整合されかつその後方に配置
   され、基準走査線に沿って間隔をおいて配置され出力が
   電気的に加算される複数の光検出器を含む検出手段（７
   ４）を有し、検出手段（７４）は、基準ビーム（２４）
   を受け取り、走査線に沿って基準ビームの位置を表示す
   る対応する電気信号を発生することを特徴とする装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の装置において、前記光
   検出器は、基準マスク（６２）の光学的透明領域の分離
   幅の約１０００倍の分離幅を有することを特徴とする装
   置。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の装置において、前記拡
   散された基準ビームは、少なくとも２つの光検出器によ
   り同時に受け取られることを特徴とする装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の装置において、前記光
   検出器の信号は、立上り時間の変動する正弦波信号であ
   り、前記コントローラは、光検出器の信号をデジタルク
   ロック信号に変換するものであることを特徴とする装
   置。