JPH02149814A - 走査式光学装置のモニター機構 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、レーザープリンター等のレーザー光走査に
よって描画を行う走査式光学装置に設けられて光束の走
査位置を検出するモニター機構に関するものである。

［従来の技術］ 従来レーザープリンター等の走査式描画装置においては
、走査光学系内で描画面と光学的に等価で、かつビーム
の走査方向に対して描画面より手前側となる位置にフォ
トディテクター設け、このフォトディテクターを光束が
横切る際の出力を走査光学系の垂直同期信号として書き
出しタイミング等の制御に用いている。

しかしながら、上記のような椙成では、描画精度が高ま
り、モータの回転ムラ等に起因する一走査内での描画タ
イミングの補正が必要となった場合には対処することが
できない。

これを解決するため、描画用の光束とは別にモニター用
の光束を用い、このモニター用の光束を同時に走査させ
て描画面と等価な位置でモニター光の走査位置を検出す
ることによって描画光束の描画面上での位置を常時検出
する方法が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来の方法では描画光束とモニター光束とを異
なる方向から偏向器及び走査レンズに入射させ、両光束
を空間的に分離してモニター光束をミラーにより反射さ
せて検出系に導く構成であるため、走査レンズの入射位
置の相違による性能誤差等の影響がある場合にはモニタ
ー光束の位置から描画光束の走査位置を厳密に検出する
ことができず、描画の精度が高く要求される場合には問
題となる。

［発明の目的］ この発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、描
画位置を正確に検出するために描画光束とモニター光束
との条件をできるだけ同一とし、同一の光源から発した
光束を分離して用い、しかも偏向器、走査レンズに対し
ては同一の方向から入射させることができるモニター機
構を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るモニター機構は、レーザー光源から発す
る光束をビームスプリッタ−により描画光とモニター光
とに二分し、分割された光束の偏光方向を位相子を用い
て直交させると共に、分割された光束を第１の偏光ビー
ムスプリッタ−によって再び同一光路上に合成し、この
合成光束を偏向器で偏向すると共に、走査レンズを介し
て収束させて再度第２の偏光ビームスプリッタ−により
分離し、描画光を描画面に導くと共にモニター光をモニ
ター検出系に導くことを特徴とする。

［実施例］ 以下、この発明に係る描画面調整機構を、ハロゲン化銀
感光材料に対して精密パターンを描画するレーザーフォ
トプロッタに適用した実施例を説明する。

まず、第１図〜第３図に従って装置全体の概略構成を説
明する。

この装置は、Ｘテーブル１００及びＹテーブル２００が
設けられた本体ｌと、この本体ｌの長手方向の両端に設
けられた支柱２．３によってテーブルの上方に固定され
た光学ヘッド部４とから概略構成されている。

Ｘテーブル１００は、本体ｌのキャビネット部に対して
一方向にスライド自在に設けられ、Ｘ方向用ＤＣモータ
１０１によりボールネジ１０２を介して駆動される。

Ｙテーブル２００は、このＸテーブル１００上に設けら
れたガイドレールに沿ってスライド自在に設けられ、ｙ
方向ＤＣモータ２０１によりボールネジ２０２を介して
駆動される。

また、Ｙテーブル上に設けられた描画板部３００は、第
３図に示すように３箇所に設けられたＡＰ駆動部３１Ｏ
，３２０，３３０により上下動、傾動可能に支持されて
いる。

光学ヘッド部４には、走査充用レーザー４００から発す
るビームを偏向させるポリゴンミラー４５０及びこのポ
リゴンミラー４５０で反射されたビームを描画面上に収
束させるｆθレンズ５００等の走査充用の光学素子が設
けられている。

また、テーブルの正確な位置出のため、レーザー測長器
が設けられている。レーザー測長器は、測長用レーザー
４６０からの光束を２分してＹテーブル２００に固定さ
れたＸ軸ミラ一部４７０、ｙ軸ミラ一部４８０で反射さ
せ、この反射光を受光して各テーブルの移動量を測定す
る公知の構造である。

ポリゴンミラー４５０は、光学ヘッド部４の端部に設け
られたスピンドル部４５１に固定され、描画板部３００
に対して垂直な面内で回転自在とされている。

従来のベクター描画ｖ装置においても、上記と同様にｘ
−ｙテーブルを用いて描画を行っていたが、ビームの方
向が固定されていたため２軸の動作が全て機械的であり
、描画スピードが遅い上、送り機構のバックラッシュ等
の影響も出やすかった。

この改良としてテーブルを１軸駆動として一方向のみに
スライドさせ、光学ヘッドを走査式光学系としてラスタ
ースキャンによる描画を行うシステムが存在する。

しかし、従来のラスタースキャン装置は比較的精度の緩
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。より高精度の描画を
目的とする場合には、スポットを絞るために走査レンズ
の焦点距離を短く設定する必要がある。

但し、この場合走査角度が従来と同一であれば走査幅は
小さくなり、焦点深度も浅くなる。

そこで、この実施例の装置では描画面の主走査方向の幅
を一回の走査でカバーせずにこれを複数のレーンに分割
し、複数回の走査によって主走査方向の幅全体に描画で
きるようテーブルの駆動方式を２軸としている。但し、
基本的にはラスタースキャン方式であるため従来のベク
タースキャン装置のような、テーブルの両方向の駆動は
必要なく、描画時の駆動は両軸とも一方向のみとしてバ
ックラッシュの影響を除去している。

また、焦点深度が浅くなる問題は、ＡＰ機構を設けて描
画板部３００を光学ヘッド部４に対して上下動作せて常
に適切な位置となるよう制御することで解決している。

この結果、描画スピードは多少犠牲となるが、高精度の
描画を行うことを可能としている。

基本的な動作としては、固定された光学ヘッド部４に対
し、ステーブル１００を移動させつつスポットを走査し
て描画を行い、所定の走査幅でＸ方向の走査が終了する
と、Ｙテーブル２００を走査幅分移動すると共にＸテー
ブル１００を書き初めと同一位置に戻し、再びＸテーブ
ル１００を移動させつつ描画を行う。

次に、第３図及び第４図に基づいて各光学素子の配列を
説明する。なお、第４図は第３図中の光学素子のみを抜
き出して概略的に示した斜視図であり、付された符号は
両図共通である。

このフォトプロッタは、走査充用レーザー４００から出
射するレーザー光を３本に分割し、その内の２本によっ
て描画面上に２つのスポットを形成し、残りの１本をス
ポットの正確な位置を検出するためのモニター光として
用いている。描画面上のスポットは、ポリゴンミラー４
５０の回転によって隣接する走査ライン上を主走査方向
に所定間隔をおいて同時に走査する。

主走査方向の間隔を設けた理由は、隣接する走査ライン
の間隔が精密描画を行うためにスポット径より小さく設
定されており、間隔を設けないと２つのスポットが一部
オーバーラップして干渉により描画性能を不安定なもの
とする虞があるからである。

なお、２つの光束を同一光路に合成するためには、２本
の光束の偏光方向を互いに直交させ、偏光ビームスプリ
ッタ−を用いて合成する構成が一般的であるが、上記の
ように１つの光源から発する光束を３つに分割し、再び
合成して同一の偏向器によって走査させるためには偏光
方向のみによる分割、合成では実現できない。

そこで、この光学系においては、描画用の光束とモニタ
ー用光束とを偏光を利用して区別し、２本の描画用光束
どうしは同一のレンズに対して異なる方向から入射させ
ることによって同一光路上に合成している。このような
合成方法が許容されるのは、前述したように描画用のス
ポットを主走査方向にずらして形成する構成を採用して
いるからである。

走査光用レーザー４００から発したレーザー光は、シャ
ッター４０１を介して５％反射のハーフミラ−４０２に
より二分される。このハーフミラ−４０２で反ｉｔされ
たレーザー光はモニタ用光束ＬＯとして利用される。

一方、ハーフミラ−４０２を透過したレーザー光はＡＯ
変調器（超音波光学変調器）に対してＳ偏光として入射
するよう第１の１／２波長板４０３で偏光方向を９０１
回転され、５０％０％反射０χ透過の第１のビームスプ
リッタ−４０４で更に二分される。そして、分割された
２本の光束は、描画面上で離間する２つのスポットを形
成する描画用光束として用いられる。

第１のビームスプリッタ−４０４で反射された第１描画
用光束Ｌｌは、ビームベンダー４０５で反射され、レン
ズ４０６を介して第１描画用ＡＯ変調器４０７の位置に
集光する。

この＾０変調器４０７は、ブラッグ条件を満たす方向か
ら入射するレーザー光をトランスデユーサ−への超音波
の入力により回折させるもので、入力される超音波を０
Ｎ１０ＦＦすることにより、レーザー光を０次光と１次
光とに切り換えることができ、１次光を描画光束として
利用する。　　ＡＯ変調器４０７は、描画面に対するド
ツト単位の露光情報である書き込み信号によりＩＩＩ御
される。

変調されたＯＮ光である１次光は、ＡＯ変調器４０７の
後方に設けられたレンズ４０８によって再び平行光束と
され、それぞれ２個のプリズムからなる第１、第２の光
軸微調部４１０，４２０により所定角度偏向され、ビー
ムベンダー４０９の端部を僅η）に外れて第ルンズ系４
３０に入射する。

他方、第１のビームスプリッタ−４０４を透過した第２
描画用光束Ｌ２は、レンズ４０６°を介して収束光とさ
れ、第２描画用＾０変調器４０７′に入射する。　　Ａ
Ｏ変調器４０７の機能は、前記の第１描画用ＡＯ変調器
４０７と同様である。但し、この第２描画用ＡＯ変調器
４０７゛を駆動する信号は、前記の第１描画用ＡＯ変調
器４０７に入力される信号とは１ライン分ずれたライン
を走査するための信号である。

第２描画用ＡＯ変調器４０７°を出射した１次光は、レ
ンズ４０８゛を通して２個のプリズムからなる第３光軸
微調部４１０′、ビームベンダー４３１、そして第４光
軸徴講部４２０′を介して所定角度偏向され、ビームベ
ンダー４０９の端部で反射されて第ルンズ系４３０に入
射する。

なお、レンズ４０６，４０６’は第１表に示したような
構成であり、レンズ４０８　、４０８″は第２表に示し
た構成である。以下、表中のｆは全系の焦点距離、ｒｉ
はレンズ系の第１面の曲率半径、ｄｉは第１面と第ｉ＋
１面間の距＃Ｅ（レンズ厚及び空気間隔）、ｎｉは第１
面と第ｉ＋１面間の媒質の使用波長での屈折率をそれぞ
れ表わしている。

像面上で複数のスポットを微小量分離し、かつ各スポッ
トの収束性能を高く保つためには、各光束が微小角度を
有するように偏向器上で同一位置に合成される必要があ
る。

これを達成するため、角度、位置の微小設定、調整が必
要となるが、特に角度方向に対する誤差は像面上で倍増
されるため、厳しい精度が要求され、ミラーによる調整
では満足する精度を得ることができない。

そこで、この装置においては、光束の方向、シフト量を
微小なピッチで調整するために上述したように１つの光
路につき２組の光軸微調部を設けている。同様の理由か
ら、モニター光ＬＯに関しても第５、第６光軸黴調部４
１０’　、４２０’が設けられている。

第１光軸徴調部４１０の第１、第２プリズム４１１，４
１２の構成は第５図及び第３表に示した通りであり、第
２光軸徴調部４２０の第１、第２プリズム４２１　、４
２２の構成は第６図及び第４表に示した通りである。

なお、第５図は光学ヘッド部４の上面に対して垂直なｙ
−ｚ面内での断面図、第６図は上面に対して平行なｘ−
ｙ面内での断面図である。また、第１光軸徴調部４１０
のプリズムはｘ−ｙ面内では光束の入射方向に対して傾
斜がなく、この面内での偏向には関与しない、同様に、
第２光軸徴調部４２０のプリズムはｙ−ｚ面内では光束
の偏向に関与しない。

各プリズムの状態を上記の設定値と一致させるため、第
１光軸微調部４１０の第１プリズム４１１は光軸方向に
スライドｔＪ４整自在とされ、第２プリズム４１２はＸ
軸と平行な回動軸回りに回動調整自在とされている。ま
た、第２光軸徴調部４２０の第１プリズム４２１は光軸
方向にスライド調整自在とされ、第２プリズム４２２は
ｚ軸と平行な回動軸回りに回動調整自在とすしている。

ｔｌｌ整機構については後述する。

そしてこの例では、第１、第２の描画用光束ＬＬ、Ｌ２
は、その中心軸が互いに主走査方向に０．２７″″　副
走査方向に０．０３４＠の角度をもち、主走査方向に３
．８ｍｎ、副走査方向に０．４８ｍｍ１ｌｆｆれた位置
がら第ルンズ系４３０に入射するよう構成されている。

さて、上記の光束方向調整装置４２０，４２０’を出射
した光束が入射する第ルンズ系４３０は、第５表に示す
ようにｒ＋−＋」の３枚構成による正レンズであり、入
射するレーザー光を収束させる。そして、この第ルンズ
系４３０による集光点より空気換算距離で６２＋ｎｍ手
前側に、ポリゴンミラー４５０の面倒れによる影響を補
正するための補正用ＡＯ変調器４３２が設けられている
。

補正用ＡＯ変調器４３２を出射した描画用のレーザー光
は、第６表に示した「＋−」の２枚構成のリレーレンズ
系４３３を透過し、第７表に示した「−十」の２枚構成
の第２レンズ系４３４に入射する。

第２レンズ系４３４により再び平行光束とされた描画用
のレーザー光は、光量調整用のバリアプルフィルタ一部
４３５を透過すると共に、ビームベンダ−４３６で反射
されて第１偏光ビームスプリッタ−４３７においてモニ
ター光と合成される。すなわち、ハーフミラ−４０２で
分割されたモニタ光ＬＯは、ビームベンダー４３８で反
射され、第５、第６光軸微調部４１０’　。

４２０゛によって所定角度偏向されると共に、ビームベ
ンダー４３９．４４０で反射されて第１偏光ビームスプ
リッタ−４３７にＳ偏光として入射し、反射される。

一方、２本の描画用光束は第１の１／２波長板４０３に
よりモニター光とは偏光方向が異なるものとされている
ため、Ｐ偏光として入射してそのまま透過することとな
る。

２本の描画用光束とモニター用光束とは、第２の１７２
波長板４４１によりそれぞれ偏光方向が９０°回転させ
られ、第８表に示したｒ−＋−＋Ｊの４枚構成による第
３レンズ系４４２、ビームベンダー４４３を介して第９
表に示した「＋＋」の２枚構成の第４レンズ系４４４に
入射する。そして、第４レンズ系４４４を出射した光束
は、３つのビームベンダー４４５，４４６，４４７を介
してポリゴンミラー４５０に向けられ、このポリゴンミ
ラー４５０によって反射偏向される。

第２レンズ系４３４と第２レンズ系４３４とは、倍１！
１６７倍の第１のビームエクスパンダ−系を構成してお
り、０．７φのビームを１，１７φに拡大する。そして
、第３レンズ系４４２と第４レンズ系４４４とは、倍率
２１．４倍の第２のビームエクスパンダ−系を構成して
おり、２本の描画用光束は１．１７φから２５φに拡大
される。

リレーレンズ系４３３は、これらのビームエクスパンダ
−系の倍率に関与せずに、補正用ＡＯ変調器４３２とポ
リゴンミラー４５０の反射面とを共役とし、ポリゴンミ
ラーの面倒れ補正、及びこの補正に伴うポリゴンミラー
上での光束のずれを補正する機能を有している。

ポリゴンミラー４５０の反射面は、加工誤差等の問題か
ら回転軸に対する傾き、すなわち面倒れ誤差が発生し、
反射面毎に走査ラインがスポットの走査方向に対して垂
直な副走査方向にずれることとなる。

この面倒れ誤差を補正するため、単に光源と偏向器との
間にＡＯ変調器を設けて副走査方向への入射角度を微小
偏向する場合には、而倒れによる反射光束の角度ずれは
補正できるが、この補正に伴って反射光束に平行なシフ
トが発生する。そして、このシフトによりｆθレンズへ
の入射光束が副走査方向にずれ、レンズ性能の悪化や走
査ラインの湾曲、場合によっては枠によるケラレを生じ
て問題となる。

そこでこの装置では、補正用ＡＯ変ｔｉ４器４３２と、
ポリゴンミラー４５０とを光学的にほぼ共役な状態とし
ている。光学的に共役であるとは、必ずしも結像関係に
あることを意味しないが、主光線のみを考えると光束の
角度ずれがあっても位置ずれが生じないことが理解でき
る。

ポリゴンミラー４５０による反射光束は、第１０表に示
す焦点圧１１１１５１ｍｍのｆθレンズ５００によって
収束され、描画光束は第２の偏光ビームスプリッタ−４
４８を透過して描画面に直径５μｍの２つのスポットを
形成する。

描画面上に形成される２つのスポットは、主走査方向に
対しては２０μｍ、副走査方向に対しては１ライン間隔
分の２．５μｍＨ間して形成される。

他方、モニター光はこのビームスプリッタ−４４８に対
してＳ偏光で入射するためここで反射され、走査方向に
直交する縞状のパターンが形成された走査補正用スケー
ル８０１を有するモニター検出系８００に入射する。こ
のモニター検出系８００は、後述するようにスケール８
０１上を走査するビームの透過光量の変化から走査速度
に比例する周波数のパルスを出力する。

なお、符号９００は３対の発光部及び受光部から成る焦
点検出機構であり、後述するように描画面からの反射光
により描画面がＣθレンズの焦点深度内にあるか否かを
判断する。

（以下金白） 第１表 第５表 算距敲は１２７．８９である。

第２表 算距離は１２７．８９である。

第３表 第１光軸微調部４１０（２群２枚） ではｔｓｏ、ｏｏであり、第３レンズ系４４２の第６面
から補正用＾０変講＠４３２までの空気換算距離は５４
．６７であり、第ルンズ系による集光点と変調面との空
気換算距離は６１．９５である。

第６表 第４表 の空気換算距離は１４０．３８である。

第７表 では１２０．００である。

７６．５５である。

第８表 第１０表 ｒθレンズ ＦＮＯ，＝６．Ｏｆ＝１５１．２０７　２０＝４０”瞳
位置　第１面より前方　９４．０３０ｍｍ第９表 第３レンズ系４４２の第８面と第４レンズ系４４４の第
１面との距離は２９８．９４であり、第４レンズ系４４
４の第４面からポリゴンミラーまでの距離は１２８１．
００である。

さて、次にｆθレンズ５００の光学ヘッド部４への固定
と、ｆθレンズ５００に隣接して設けられたモニター検
出系８００．　　焦点検出系９００についての説明を行
う。

この例で示したｆθレンズ５００はＦナンバーが１：６
と大変明るく高精度であるため、面の偏心公差が非常に
厳しく、面の倒れの許容量は秒オーダーである。

但し、１次元走査に利用するｆθレンズでは、実際にレ
ンズとして機能するのはその走査ラインに沿う一部のみ
である。

そこで、この実施例の装置ではｆθレンズ５００に回転
機構を設け、組み付は後の回転調整によりレンズの殻も
性能の良い位置を定めて固定することができるように構
成している。　　調整機構は、第７図に示す通りである
。

第ルンズ５０１から第５レンズ５０５は、主枠５１０の
段部とリングネジ５０１ａ〜５０５ａとによって端部を
挟持されると共に、各々のコバ面に当接する埋め込みボ
ルト５０１ｂ〜５０５ｂにより固定されている。なお、
第ルンズ５０１は図中上方から、他のレンズは図中下方
から挿入される。

第６レンズ５０６は、副枠５２０の段部とリングネジ５
０６ａとによって端部を挟持されると共にコバ面に当接
する埋め込みボルト５０６ｂにより固定されている。

副枠５２０は、主枠５１０に対してねじ込みによって取
り付けられ、更に主枠５１０はこれを外側から囲む円筒
状のホルダ一部５３０の下端に形成された内方フランジ
によって支持されており、上方からはリングネジ５３１
が螺合してこれを抑えている。このホルダ一部５３０は
光学ヘッド部４に支持固定されている。

調整に当たっては、主枠５１０を持ってこれを回動させ
ることにより、レンズ全体を光軸口りに回転させる。そ
して、最も性能のよい位置を定めた後、埋め込みボルト
５３２を締め付けてホルダ一部５３０に対して主枠５１
０を固定する。

上記のホルダ一部５３０には、第８図に示すようにその
下側に副枠５２０の下端を覆う段付き有底円筒状のレン
ズカバー５４０が取り付けられている。

第２の偏光ビームスプリッタ−４４８は、このレンズカ
バー５４０の底壁５４１に走査方向に沿って穿設された
長孔５４２を覆う形で載置されている。また、このレン
ズカバー５４０の側壁には、第２の偏光ビームスプリッ
タ−４４８で反射されたモニター光をレンズカバー外に
導くための透孔５４３が光束の走査幅に対応して穿設さ
れている。モニター検出系８００は、ホルダ一部５３０
に固定されたアーム８５０により透孔５４３に臨んで支
持されている。

更に、レンズカバー５４０の下方には、光束を透過させ
る長孔９５１が穿設された円盤状の支持板９５０を介し
て焦点検出系９００の発光部９１０と受光部９２０とが
固定されている。

発光部９１０は、支持板９５０にネジ止めされた中空の
保持部材９１１と、この保持部材９１１内に嵌合して発
光ダイオード９１２及び投光レンズ９１３を保持する筒
状のブツシュ９１４と、投光レンズ９１３を出射した描
画面と平行な方向への光束を描画面へ向けて反射させる
プリズム５１５と、保持部材５１１の一端側に設けられ
てプリズム５１５を固定するプリズムベース５１６とか
ら構成されている。プリズムベース５１６には、プリズ
ムからの反射光を透過させる光路孔５１６ａが形成され
ている。

発光部９１０からの光束は、図示したように描画面上で
描画光束の収束位置に向けて収束するよう設定されてい
る。また、ＬＥＤ９１２の発光波長は８６０ｎｍであり
、描画対象となるフィルム、感材等の感光感度外とされ
ている。

受光部９２０は、支持板９５０にネジ止めされた中空の
保持部材９２１と、この保持部材９２１の発光部９１０
側に設けられて集光レンズ９２２を保持するレンズ枠９
２３と、集光レンズ９２２による収束光を再び描画面と
平行な方向への光束とするプリズム９２４及びこのプリ
ズムを保持するプリズムベース９２５と、保持部材９２
１内に嵌合して赤外透過フィルター９２６及びポジショ
ンセンサー（ＰＳＤ）９２７を保持する筒状のブツシュ
９２８とから構成されている。

ＰＳＤ９２７は、描画面との離反接近に基づく発光部９
１０からの光束の集光位置の差を信号として出力する一
次元のセンサーであり、ＰＳＤの他、ＣＣＤ等の素子ヲ
用いることも可能である。また、この例ではＰＳＤ９２
７上での集光位置の差を拡大するために集光レンズ９２
２の後方の間隔を長くとっている。なお、赤外透過フィ
ルター９２６は、このセンサー出力のＳｌＮ比を向上さ
せる機能を果たしている。

発光部９１０と受光部９２０との下側には、更にカバー
９３０が設けられており、このカバー９３０は光学ヘッ
ド部４に固定されている。カバー９３０には描画光束及
び焦点検出用の光束を透過させる開口９３１が設けられ
ている。

上記の発光部９１０と受光部９２０とは、第９図（第８
図を描画面側からみた図）に示す通り、長孔９５１の長
手方向となる描画光束の走査方向に離間して３組設けら
れている。これにより、描画面と焦点検出機構との図中
上下方向の間隔を走査ライン上の３点（この例では描画
光の走査範囲のほぼ両端の２点とその中心の１点）で検
出することができ、間隔及び傾斜を判断することができ
る。そして、この判断に基づいて描画板部３００の上下
動、あるいは傾動させ、描画光束のビームウェスト位置
を描画面と一致させるように制御することができる。

第８図に二点鎖線で示したモニタ検出系８００は、第１
０図に示したように先入ｌｊ側の端面に縞状のスリット
が１６０μｍピッチで形成されたガラス製のスケール８
０１と、蛍光ファイバーが複数本束ねられたファイバー
束８０２と、このファイバー束８０２の両端に設けられ
た２つのピンフォトダイオード８０３，８０４とを有す
るユニットとして一体に構成されている。

モニター光は、スケール８０１を介して蛍光ファイバー
束８０２に側方から入射し、ファイバーを伝播して両端
のピンフォトダイオード８０３，８０４に到達する。

モニター光がスケール８０１上を走査すると、ピンフォ
トダイオードからは正弦波が出力される。この正弦波は
整形されて矩形波として制御系に入力され、第１第２描
画用＾０索子４０７，４０７’の制御タイミングをとる
ため、モして而倒れ補正用ＡＯ１ｇ子４３２のポリゴン
１面内での回転による反射光方向の変化を補正するため
の制御に利用される。但し、スリットのピッチは１６０
μｍであるため、このままではスポット径の５μｍと比
較して１パルスの幅が大きすぎる。

そこで、１パルスを１１６４に電気的に分割し、２．５
μｍの走査に対応してｌパルスが出力されるようにして
いる。

ここで通常の光ファイバを用いると、モニター光はファ
イバーを透過してしまう、しかし、蛍光性ファイバーを
用いると、光の照射によって蛍光が発生し、この蛍光が
ファイバー内を伝搬して両端のピンフォトダイオードに
達する。原理的には、ピンフォトダイオードは一端側に
のみ設ければよいが、モニター光の照射する位置に拘ら
ず一定光量を得るためには、実施例のように両端に設け
ることが望ましい。

そして、モニター検出系８００は、第１１図（第１０図
のＡ方向からの矢視図）に示すように、このユニットと
してアーム８５０の下端に形成されたＬ字状の載置部８
５１に載置されると共に、アーム８５０の両端部にモニ
ター検出系８００を挟んで固定されたマイクロメーター
ヘッド８６０，８６１とスプリングプランジャー８６２
．８６３との間に挟持されて位置決めされている。

なお、第１Ｏ図の中央線より下側は第１１図のＸ−Ｘ線
に沿う断面図、中央線より上側は第１１図のＸｌ−Ｘ°
線に沿う断面図である。

マイクロメーターヘッド８６０，８６１は、アーム８５
０の側壁部分にネジ止めされた取付は金具８７０，８７
１によって固定されており、マイクロメーターヘッド８
６０のスピンドル８６０ａはアーム８５０の側壁部分に
穿設された貫通孔８５２を通してモニター検出系８００
に当て付けられている。他方、スプリングプランジャー
８６２，８６３は、載置部８５１から上方に立ち上げら
れた支持壁８５３，８５４によって固定されており、モ
ニター検出系８００をマイクロメーターヘッド側に押圧
付勢している。このような構成により、マイクロメータ
ーヘッド８６０，８６１の調整によってモニター検出系
８００の光束入射方向に対する前後位置調整、及び走査
方向に沿う傾き調整を行うことができ、スケール８０１
の入射−面を描画面と等価な位置に設定する際の微調整
を行うことができる。

なお、モニター検出系８００は、レンズカバー５４０の
下段側面に穿設された透孔５４３から出射するモニター
光を受光するようこの透孔５４３に対向して配置されて
いるが、レンズカバー５４０とモニター検出系８００と
の間には、第１２図に示すように一辺側がレンズカバー
５４０に沿う円弧で他辺側が直線となるような開口端形
状の枠部材８８０が介在している。そしてこの枠部材８
８０の両開口縁部には、側壁に切込みを有するシリコン
チューブ８８１，８８２がそれぞれ装着されており、各
々の開口端縁がレンズカバー５４０及びアーム８５０に
密着する構成となっている。

ユニット化されたモニター検出系８００は、より詳細に
は、第１３．１４図に示すように正面にモニター光束を
透過させる矩形孔８０５ａが穿設されると共に、マイク
ロメーターヘッド及びスプリングプランジャーに直接当
接する基部８０５と、スピンドル８６０ａの当接部分に
固定された板バネ８０６の付勢力によりスケール８０１
を基部８０５に対して押し付ける押圧板８０７とを備え
ている。なお、第１３図は第１Ｏ図の一部を拡大したも
のであり、第１４図は第１０図のＸＩＩＶ−ＸｒＶ線に
沿う断面図である。

また、押圧板８０７は第１４図に示すとおりスケール８
０１に臨む側に段状の切り欠き８０７ａが形成され、そ
のスケール８０１側の角にはファイバー束８０２のスペ
ースを確保するためにスケール８０１側へ向けて下方へ
傾斜する傾斜面８０７ｂが形成されている。更に、この
切り欠き８０７ａには先端に押圧板８０５の傾斜面８０
７ｂと対称形の形斜面８０８ａが形成されてファイバー
束８０２を図中上方から抑える固定片８０８が挿入され
ている。そしてファイバー束８０２は、両傾斜面とスケ
ールとの間に形成される断面三角形のスペース内に固定
される。

なお、ポリゴンミラーの反射面上での光束の位置が回転
に伴って変化すると、ｆθレンズへの入射位置が変化し
て周辺部でテレセントリック性が崩れる。

従って、描画面とスケール８０１との位置とが光学的に
完全に等価でないと、実際の描画位置に対応したモニタ
ー信号が得られないこととなる０通常このズレは僅かで
あり、あまり問題とならないが、この装置では前述した
ように１画面を複数のレーンに分割して露光するため、
周辺部にズレが生じると隣接するレーンどうしの境界部
分で描画パターンが不連続となることとなって好ましく
ない。

そこで、この装置では、ポリゴンミラーの位置調整の際
に中心部のテレセントリック性を多少溝としても、有効
走査幅の周辺部におけるテレセントリック性を確保する
ように偏向点変化を考慮して設定している。

［効果］ 以上説明してきたように、この発明に係るモニター機構
によれば、偏光方向を利用して描画光とモニター光との
分離、合成を行う構成としたため、偏向器及び走査レン
ズに対する両光束の入射方向を同一とすることができ、
レンズ性能の相違等に基づく描画光とモニター光とのズ
レを抑えることができる。従って、モニター光の位置か
ら描画光の走査位置を正確に検出することができ、−走
査内での各種の補正をより高精度でかけることかできる
。

また、描画光束の位置を常時検出しているため、モータ
の回転むらがある場合、偏向器の偏向特性に対する走査
レンズのりニアリティが悪い場合にも、リアルタイムで
補正をかけることができ、描画特性の劣化を防ぐことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明に係るモニター機構の一実施
例に係るフォトプロッターを示したものであり、第１図
は側面図、第２図は正面図、第３図は平面図、第４図は
光学素子の配置を示す概略斜視図である。 第５図及び第６図は実施例に使用されるプリズムの配置
を示す説明図である。 第７図はｆθレンズの支持構造を示す断面図である。 第８図及び第９図は上記実施例に係るＡＰ検出系を示し
たものであり、第８図は一部破断した側面図、第９ＱＱ
は第８図を描画面側からみた平面図である。 第１０図〜第１４図は上記実施例に係るモニター検出系
を示したものであり、第１０図は一部破断した平面図、
第１１図は第１０図の入方向からの矢視図、第１２図は
枠部材の斜視図、第１３図は第１０図の一部拡大図、第
１４図は第１０図のＸｒＶ−ＸＩＶ線断面図である。 ４０２・・・ハーフミラ−（ビームスプリッタ−）４０
３・・・１７２ｍ長板（位相子） ４３７・・・第１偏光ビームスプリッタ−４５０・・・
ポリゴンミラー（偏向器）８００・・・モニター検出系 ４４Ｂ・・・第２偏光ビームスブリッター言 図 第１４ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 レーザー光源から発する光束を描画光とモニター光とに
   二分するビームスプリッターと、分割された光束の光路
   の少なくともいずれか一方に設けられて両光束の偏光方
   向を直交させる位相子と、 分割された光束を再び同一光路上に合成する第１の偏光
   ビームスプリッターと、 偏向器によって偏向されて走査レンズを透過した合成光
   束を再度分離し、描画光を描画面に導くと共にモニター
   光をモニター検出系に導く第２の偏光ビームスプリッタ
   ーとを備えることを特徴とする走査式光学装置のモニタ
   ー機構。