JPH09122942A

JPH09122942A - レーザ描画装置

Info

Publication number: JPH09122942A
Application number: JP8153842A
Authority: JP
Inventors: Koichi Furusawa; 宏一古澤; Shingo Shiotani; 慎吾塩谷; Eiichi Ito; 栄一伊藤; Kiyoshi Yamamoto; 山本　　清
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1995-08-25
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 1997-05-13

Abstract

(57)【要約】【目的】熱作用を利用したレーザ描画装置において、コ
ンパクトな構成で高速描画を可能にする。【構成】描画用レーザ光源１１および予熱用レーザ光源
１９と、これらのレーザ光源１１、１９から射出された
描画用レーザ光および予熱用レーザ光を、反射し、偏向
して同期走査するスキャニングミラー１５とを備え、熱
書込み液晶セル２１に文字、図形などの画像を、予熱用
レーザ光で予熱しながら描画用レーザ光で描画するレー
ザ描画装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、レーザ光の熱作用によっ
て描画するレーザ描画装置に関する。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】熱転移型の液晶を透明板
の間に密封した熱書込み型液晶セルに描画する描画手段
としては、サーマルヘッドなどを用いた接触型（特開平
4-1723号公報、実開平7-14426 号公報など）と、レーザ
光などを利用した非接触型がある。非接触型は、液晶が
転移するのに十分なエネルギーを供給する必要があるの
で、光源は、かなり大きな出力が必要である。光源の出
力が低い場合は、加熱時間、つまり照射時間を長くしな
ければならないので、描画時間が長くなってしまう。

【０００３】

【発明の目的】本発明は、熱作用を利用したレーザ描画
装置において、コンパクトな構成で高速描画を可能にす
ること、を目的とする。

【０００４】

【発明の概要】この目的を達成する本請求項１に記載の
発明は、レーザ光の熱作用により被描画部材に描画する
レーザ描画装置であって、前記描画用レーザ光とは別の
予熱用レーザ光によって前記被描画部材を加熱しながら
前記描画用レーザ光で描画すること、に特徴を有する。
請求項８に記載の発明は、レーザ光の熱作用により被描
画部材に描画するレーザ描画装置であって、前記レーザ
光を射出する描画用レーザ光源と前記被描画部材との間
の光路途中に進退動可能に設けられ、前記光路途中に進
出したときに前記レーザ光が前記被描写部材を照射する
スポット径を拡大する光学部材を備え、前記レーザ光に
よって前記被描画部材に描画するときは、前記光学部材
を前記光路途中に進出させて前記レーザ光を走査させて
前記被描画部材を予熱し、その後、前記被描画部材を前
記光路途中から退避させてからの前記レーザ光の走査に
よって前記被描画部材の予熱部分に描画すること、に特
徴を有する。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下図示実施の形態を参照して本
発明を説明する。図１は、本発明を適用したレーザ描画
装置の一実施の形態の要部を示す図である。このレーザ
描画装置は、図示しないパソコンなどから入力した描画
データに基づいた画像を熱書込み液晶セル２１に書込む
装置である。熱書込み液晶セル２１とは、一定温度以上
に加熱されると、液晶の相が透光状態から散乱状態に転
移する液晶の性質を利用したもので、例えば、液晶を二
枚の透明板の間に密封して、透明板を枠で固定すること
により形成できる。本実施の形態の熱書込み液晶セル２
１は、スライドフィルムのようにスライド枠に装着さ
れ、スライドプロジェクターなどにマウント可能に形成
されている。

【０００６】描画用のレーザ光源１１から射出されたレ
ーザ光は、ハーフミラー１３でスキャニングミラー１５
に向かって反射される。このスキャニングミラー１５
は、例えば、不図示の駆動手段によって往復回動運動す
るガルバノミラーで構成される。スキャニングミラー１
５に入射した描画用レーザ光は、ここで反射および偏向
され、集光光学系１７を通って集光されて熱書込み液晶
セル２１を照射、つまり熱書込み液晶セル２１上に描画
用レーザスポット１１Ｐを形成し、この描画用レーザス
ポット１１Ｐで過熱する。

【０００７】一方、予備加熱用のレーザ光源１９から射
出された予熱用レーザ光は、ハーフミラー１３を透過し
てスキャニングミラー１５に入射し、スキャニングミラ
ー１５で反射および偏向され、集光光学系１７を通って
集光されて、熱書込み液晶セル２１上に予熱用レーザス
ポット１９Ｐを形成し、この予熱用レーザスポット１９
Ｐで熱書込み液晶セル２１を、転移温度よりも低い所定
温度まで加熱する。なお、本実施の形態では、描画用レ
ーザスポット１１Ｐは、十分絞られたフォーカス状態に
あるが、予熱用レーザスポット１９Ｐは予備加熱できれ
ば十分なので、描画用レーザスポット１１Ｐよりも大径
のデフォーカス状態にある。

【０００８】なおスキャニングミラー１５はポリゴンミ
ラー、ガルバノミラーなど、従来のレーザ描画装置で使
用されているものでよいが、本実施例では、不図示の駆
動手段によって往復回動運動するガルバノミラーで構成
されている。要するに本発明は、予熱用のレーザ光源１
９から射出された予熱用レーザ光を描画用レーザ光と同
期して走査できればよく、独立した別個のスキャニング
ミラーなどの走査手段を備えることも可能であり、図示
実施の形態に限定されない。

【０００９】図２には、熱書込み液晶セル２１上に集光
された描画用レーザ光スポット１１Ｐと予熱用レーザス
ポット１９Ｐの関係を示してある。この実施の形態で
は、両レーザ光スポット１１Ｐ、１９Ｐは、予熱用レー
ザスポット１９Ｐの方が大きいほぼ同心の円形である。
これらのレーザ光スポット１１Ｐ、１９Ｐがこの図示位
置関係で、スキャニングミラー１５の回動によって主走
査方向に移動して描画する。つまり、予熱用レーザスポ
ット１９Ｐで予熱した液晶を、描画用レーザ光スポット
１１Ｐで転移温度以上まで加熱して転移させて描画す
る。

【００１０】主走査方向１ライン分描画したら、図示し
ない副走査駆動手段によって熱書込み液晶セル２１を副
走査方向に沿って移動させてから再びレーザ光スポット
１１Ｐ、１９Ｐを主走査方向に走らせて描画する。以上
の主走査および副走査を繰り返して、熱書込み液晶セル
２１に描画データに基づいた文字、図形などを描画す
る。

【００１１】図３には、レーザ光スポット１１Ｐ、１９
Ｐの位置関係の他の実施例を示してある。同図（Ａ）
は、予熱用レーザスポット１９Ｐが描画用レーザ光スポ
ット１１Ｐとオーバーラップした範囲内で、主走査方向
に沿って描画用レーザ光スポット１１Ｐよりもややずれ
た（進んだ）状態を示し、同図（Ｂ）は、（Ａ）よりも
さらにずれて描画用レーザ光スポット１１Ｐと予熱用レ
ーザスポット１９Ｐとがもはやオーバーラップしていな
い状態を示している。同図（Ｃ）は、予熱用レーザスポ
ット１９Ｐが描画用レーザ光スポット１１Ｐとオーバー
ラップした状態で、副走査方向にややずれた（進んだ）
状態を、（Ｄ）は、予熱用レーザスポット１９Ｐがさら
に副走査方向に沿ってずれて（進んで）、もはやオーバ
ーラップしていない状態を示している。なお、描画用レ
ーザ光スポット１１Ｐと予熱用レーザスポット１９Ｐと
の位置関係は図示実施例に限られない。また、スポット
１１Ｐ、１９Ｐの形状、相対的大きさ（面積）も図示実
施例に限られない。

【００１２】図４および図５には、本発明を適用したレ
ーザ描画装置のより具体的な一実施例の平面図および断
面図を示してある。このレーザ描画装置は、熱書込み液
晶セル１０１に描画できる描画装置である。

【００１３】このレーザ描画装置は、描画用のレーザ光
源１１として描画用レーザダイオード１１３を、予熱用
のレーザ光源１９として予熱用レーザダイオード１２９
を備え、ハーフミラー１３としてハーフミラー１１９
を、スキャニングミラー１５としてガルバノミラー１２
１を、集光光学系１７としてｆθレンズ１２３を備えて
いる。これらの各部材は、テーブル１１１上に配置され
ていて、テーブル１１１は、４本の脚１１２で支持され
ている。テーブル１１１の下には、熱書込み液晶セル１
０１を保持してこれを副走査方向に駆動するステージ１
５１を備えている。

【００１４】レーザダイオード１１３から射出された描
画用レーザ光は、コリメートレンズ１１５で集束され、
アナモフィックプリズム１１７ａ、１１７ｂで光束の断
面形状がほぼ円形に整形され、ハーフミラー１１９で光
路をほぼ９０度屈曲されてガルバノミラー１２１に入射
する。そして描画用レーザ光は、ガルバノミラー１２１
で反射され、ｆθレンズ１２３で集束され、ビームスプ
リッタ１２５に入射する。ビームスプリッタ１２５に入
射した描画用レーザ光のうち、大部分、例えば６０〜９
０％、あるいは９０％以上がテーブル１１１の下方に配
置された熱書込み液晶セル１０１に向けて反射され、一
部が、例えば４０〜１０％、あるいは１０％以下がビー
ムスプリッタ１２５を透過する。熱書込み液晶セル１０
１に入射する描画用レーザ光は、微小なスポットに集束
して、熱書込み液晶セル１０１を加熱する。

【００１５】一方、レーザダイオード１２９から射出さ
れた予熱用レーザ光は、描画用レーザ光よりも太径の状
態でハーフミラー１１９を透過し、ガルバノミラー１２
１に入射して、描画用レーザ光同様に、ｆθレンズ１２
３で集光され、ビームスプリッタ１２５で反射され、熱
書込み液晶セル１０１上にスポットを形成する。なお、
予熱用のレーザ光スポットは描画用レーザ光スポットと
異なり描画するものではないので、そのスポットの形状
の精度は低くてよい。また、予熱用レーザ光のスポット
と描画用レーザ光スポットとの関係は、図２および図３
に示した実施例と同様である。

【００１６】ガルバノミラー１２１は、一定の周期で所
定角度範囲を揺動（往復回動）する。このガルバノミラ
ー１２１の揺動によって、描画用および予熱用レーザ光
が所定偏向角範囲で振られ、熱書込み液晶セル１０１を
走査する。熱書込み液晶セル１０１は、ステージ１５１
のスライダ１５３に保持されていて、１ライン分の主走
査が終了すると、熱書込み液晶セル１０１は、スライダ
１５３によって副走査方向に精密移動される。

【００１７】ビームスプリッタ１２５の後方には、ガル
バノミラー１２１によって偏向された描画用レーザ光の
内、ビームスプリッタ１２５で反射された描画用レーザ
光が描画可能領域外の基準位置を通るときにビームスプ
リッタ１２５を透過した描画用レーザ光を受光する位置
にビームディテクタ１２７が配置されている。つまり、
ビームスプリッタ１２５で反射され、熱書込み液晶セル
１０１を走査する描画用レーザ光の走査位置を、ビーム
ディテクタ１２７で間接的に検知している。

【００１８】以上、本実施例によると、熱書込み液晶セ
ル１０１を予熱する予熱装置が不要になるのでステージ
１５１、スライダ１５３の構造が簡単になり、レーザ描
画装置全体としても小型化できる。

【００１９】以上の本発明の実施例では、予熱用のレー
ザ光および描画用のレーザ光の２本のレーザ光を同時に
熱書込み液晶セル１０１に照射して、同一の描画サイク
ルで予熱しながら描画したが、１本のレーザ光によって
予熱と描画を別個の描画サイクルで実行する実施例につ
いて、図６および図７を参照して説明する。図６および
図７は、図５の実施例における、ビームスプリッタ１２
５および熱書込み液晶セル１０１に相当する部分の拡大
側面図である。この実施例は、図４、５に示した実施例
の部材のうち、予熱用レーザ光源１２９が不要である
が、その他の部材はそのまま利用できるので、図４およ
び図５のレーザ描画装置に適用したものとして以下説明
する。

【００２０】ｆθレンズ１２３を透過し、ビームスプリ
ッタ１２５に入射したレーザ光は、一部がこれを透過し
て透過レーザ光スポットfp2 に集束し、大部分は反射し
て反射レーザ光スポットfp1 に集束する。この反射レー
ザ光スポットfp1 が熱書込み液晶セル１０１の書込み面
と一致するようにセッティングされている。

【００２１】この実施例では、ｆθレンズ１２３とビー
ムスプリッタ１２５との間の光路途中に、光路延長用光
学部材としての透明平行平面板３１を、描画サイクルに
同期して進退自在に配置した。透明平行平面板３１を光
路途中に進出させると、光路長がΔｆ延びて、反射レー
ザ光スポットfp1 、透過レーザ光スポットfp2 よりもそ
れぞれΔｆ遠方の反射レーザ光スポットfp'1、透過レー
ザ光スポットf'p2に集束する。つまり、透明平行平面板
３１を光路途中に進出させると、レーザ光は、熱書込み
液晶セル１０１上ではデフォーカス状態になり、Δｄ拡
大されたビーム径で熱書込み液晶セル１０１を照射す
る。この拡大ビーム径は、熱書込み液晶セル１０１を予
熱できても、書込みはできない程度の大きさに設定され
る。

【００２２】この構成による本実施例の描画動作は、次
の通りである。先ず、図７に示すように透明平行平面板３１を光路
途中に進出させて、この状態でレーザ光を１回（１行
分）走査させる。この走査によって、熱書込み液晶セル
１０１が予熱される。次に、図６に示すように透明平行平面板３１を光路
途中から退避させて、この状態で、レーザ光を１回（１
行分）走査させる。この２度目の走査で、所定の描画デ
ータに基づいて描画される。熱書込み液晶セル１０１を１行分副走査方向に移動
させる。以上の、およびの処理を繰り返すことで、１本の
レーザ光の２回の走査によって描画される。なお、透明
平行平面板３１を光路途中に進出させての１回目の走査
では、レーザ光は変調させないで、一定出力を継続させ
る。

【００２３】以上の通り図６および図７に示した実施例
では、１本のレーザ光、１個のレーザ光源によって熱書
込み液晶セル１０１に書込みができるので、構成が簡単
になる。

【００２４】なお、透明平行平面板３１はガラスあるい
はプラスチックで形成し、回転あるいはスライドなどの
駆動方法によって、描画データに同期させて移動する。
駆動方法は、描画データに同期できれば任意であり、ガ
ルバノミラー１２１に同期させて、あるいはガルバノミ
ラー１２１を同期駆動する信号に同期させて駆動させて
もよい。また、透明平行平面板３１を光路途中に進出さ
せた状態で描画し、退避させた状態で予熱する構成にも
できる。

【００２５】透明平行平面板３１は、光路長を延長でき
る光学部材であればよい。透明平行平面板３１を設けず
に、コリメートレンズ１１５、アナモフィックプリズム
１１７ａ、１１７ｂなどの相対間隔を変化させてレーザ
ビームの焦点位置を変え、デフォーカス量を変えてスポ
ット径を変え、あるいはビームの絞り程度を変えてスポ
ット径を変えることもできる。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り本発明は、
前記描画用レーザ光とは別の予熱用レーザ光によって前
記被描画部材を加熱しながら前記描画用レーザ光で描画
するので、被描画部材を直接予熱する予熱装置が不要な
のでコンパクトになり、しかも高速描画が可能になる。
さらに請求項７に記載の発明は、１本のレーザ光による
予熱用および描画用の２回の走査で描画するので、レー
ザ光源が１個で済み、よりコンパクトにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一実施の形態の要部を示す図
である。

【図２】同実施の形態において、熱書込み液晶セル上に
集光された描画用レーザ光スポットおよび予熱用レーザ
スポットの関係を示す図である。

【図３】描画用レーザ光スポットおよび予熱用レーザス
ポットの関係の他の実施例を示す図である。

【図４】本発明を適用したレーザ描画装置の一実施例を
示す平面図である。

【図５】図４の切断線Ｖ−Ｖに沿って切断した断面図で
ある。

【図６】本発明の別の実施例の、ビームスプリッタおよ
び熱書込み液晶セル付近の拡大側面図である。

【図７】図６に示した実施例において、透明平行平面板
を光路途中に進出させた状態を示す図である。

【符号の説明】

１１描画用のレーザ光源１３ハーフミラー１５スキャニングミラー１７集光光学系１９予備加熱用のレーザ光源２１熱書込み液晶セル（被描画部材）３１透明平行平面板１０１熱書込み液晶セル（被描画部材）１１３レーザダイオード１２１ガルバノミラー１２３ｆθレンズ１２５ビームスプリッタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本清東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光の熱作用により被描画部材に描
画するレーザ描画装置であって、前記描画用レーザ光とは別の予熱用レーザ光によって前
記被描画部材を加熱しながら前記描画用レーザ光で描画
すること、を特徴とするレーザ描画装置。
【請求項２】請求項１において、前記描画用レーザ光
を発生する光源と、前記予熱用レーザ光を発生する光源
とは別個に設けられていること、を特徴とするレーザ描
画装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記描画用
レーザ光および予熱用レーザ光は、同一の走査手段によ
って同期走査されること、を特徴とするレーザ描画装
置。
【請求項４】請求項１または２において、前記予熱用
レーザ光は、前記被描画部材を、走査手段によって、被
描画部材上において描画用レーザ光よりも進んだ状態
で、または描画用レーザ光の照射部分よりも進んだ照射
部分を有する状態で走査すること、を特徴とするレーザ
描画装置。
【請求項５】請求項１において、前記レーザ描画装置
は、描画用のレーザ光源と、この描画用のレーザ光源か
ら射出されたレーザ光を反射し、偏向して走査するスキ
ャニングミラーと、前記予熱用のレーザ光源とを備え、
前記予熱用のレーザ光源から射出された予熱用レーザ光
は、前記スキャニングミラーに入射し、反射して偏向さ
れ、被描画部材上において描画用レーザ光よりも進んだ
状態で、または描画用レーザ光の照射部分よりも進んだ
照射部分を有する状態で被描画部材を走査すること、を
特徴とするレーザ描画装置。
【請求項６】請求項１から５のいずれか一項におい
て、前記被描画面上に形成されるレーザ光のスポット
は、描画用レーザ光が形成するスポットよりも、予熱用
レーザ光が形成するスポットの方が大きいこと、を特徴
とするレーザ描画装置。
【請求項７】レーザ光の熱作用により被描画部材に描
画するレーザ描画装置であって、上記レーザ光による所定の描画の前に、上記レーザ光
を、描画時に前記被描画部材を照射するスポット径より
も大径で、かつ被描画部材に描画できない強さになるよ
うにデフォーカスして前記被描画部材を予熱すること、
を特徴とするレーザ描画装置。
【請求項８】レーザ光の熱作用により被描画部材に描
画するレーザ描画装置であって、前記レーザ光を射出するレーザ光源と前記被描画部材と
の間の光路途中に進退動可能に設けられ、前記光路途中
に進出したときに前記レーザ光が前記被描写部材を照射
するスポット径を拡大する光学部材を備え、前記レーザ
光によって前記被描画部材に描画するときは、前記光学
部材を前記光路途中に進出させて前記レーザ光を走査さ
せて前記被描画部材を予熱し、その後、前記被描画部材
を前記光路途中から退避させてからの前記レーザ光の走
査によって前記被描画部材の予熱部分に描画すること、
を特徴とするレーザ描画装置。
【請求項９】請求項８において、前記レーザ描画装置
は、前記レーザ光源から射出されたレーザ光を反射し、
偏向して走査するスキャニングミラーと、スキャニング
ミラーで反射されたレーザ光を集束するとともに等速走
査させるｆθレンズを備え、前記光学部材は、このｆθ
レンズと前記被描画部材との間に配置されていること、
を特徴とするレーザ描画装置。
【請求項１０】請求項８または９において、前記光学
部材は、光路長を延長する透明平行平面板であること、
を特徴とするレーザ描画装置。
【請求項１１】請求項１から１０のいずれか一項にお
いて、前記被描画部材は、熱転移型液晶が平行平板間に
充填された熱書込み液晶セルであること、を特徴とする
レーザ描画装置。
【請求項１２】請求項１１において、前記予熱用のレ
ーザ光が照射される前記液晶セル部分は、液晶の転移温
度よりも低い所定温度まで温度上昇すること、を特徴と
するレーザ描画装置。