JPS62232611A - 画像走査記録装置のレ−ザ露光装置 - 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〉 本発明は、例えばレーザプロッターやカラースキャナ等
のように、光変調されたレーザビームにより、所望画像
を記録するための画像走査記録装置にＪ３けるレーザ露
光装置に関する。

〈従来技術〉 上記のような画像走査記録装置としては、例えば第８図
に示すようなレーザプロッタが知られている。このレー
ザプロッタは、コンソール部２１と磁気テープ等の媒体
を介して入力したデータを演ヰ処理するデータ処理部２
２と、データ処理部２２で処理されたデータを所要の記
録信号に変換するデータ変換生成部２３と、記録信号に
基づいて記録シリンダ２５上の感光シートに画像を走査
記録する記録部２４とを具備して成り、プリント配線板
等の高精度のマスターパターンを高速で露光記録するよ
うにしたものである。

上記のような画像走査記録装置の記録部２４には、所望
のパターンを記録するために、例えば第９図に示すよう
なレーザ露光装置３０が装備されている。それは本出願
人が先に提案した特開昭６Ｏ−１６９ｆ３２０号公報に
開示、されているように、レザー光源３１からのレーザ
ビームＢ　ｌ　ｌをビームスプリッタ３２で複数本の平
行レーザビームＢ　ｌ　２に分割し、この複数本のレー
ザビームＢ１□をパータン信号に応じて多チャンネル型
音響又は電気光学変調器３３でそれぞれ独立に変調し、
変調した複数本の平行レーザビームＢ１１をズームレン
ズ３５及び結像レンズ３６からなる結像光学系３４によ
ってそのビームピッチを所要の値に縮小してその結像面
Ｇに像１４を形成し、記録シリング２５に巻着した感光
シート２６に所要のパターン画像を露光記録するように
構成したらである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記従来例のレーザ露光装置３０は簡単な構成の光学系
によって結像面Ｇに投影される光点列像のビームピンチ
を調整して露光し得るので、大変優れたものであるが、
下記に示すような点について、さらに改良の余地がある
。

（イ）上記従来例のものは、ビーム圧縮光学系３４によ
って、そのビームピッチを縮小して所要の光点列像を形
成する際に、第７図に示すように各レーザビームの主光
線５５を結像レンズ３６で収束させ、結像位置Ｑ上で所
要の光点列の’ｍ　Ｗ　＋を得るようにしているため、
その結像位置Ｑと記録位置ＧとのずれΔＤにより、記口
位置Ｇ上の光点列の幅Ｗ、は変化することとなる。

さらにズームレンズでビームピッチは無段階に謳！整可
能に構成されているが、例えば使用する感光シート２６
の厚みが異なるものを使用する場合等においてら上記ず
れΔＤが変化するから、このような場合においてらビー
ムピッチの調整を必要とするのは不都合であり、その３
！ｌ整作業も容易ではない。

（ロ）　また上記従来例のものは、リス系のフィルムに
画像を露光記録したとしても、現像条件等により、画像
のエッヂのシャープネスが十分でない場合がある。それ
は次のような理由によるものと考えられる。

すなわち、レーザ光源３１から射出されるレーザビーム
Ｂ　ｌ　＋の光強度分布は一様ではなく、例乏ば第６図
に示すような〃ウス分布Ｉ（実線部分）を有しており、
ビームの外周部は極度に光強度が低下しているため、こ
のようなレーザビームを用いて画線を描くと、その画線
のエッヂは硬調なリス型感光材を用いたとしても現像条
件により所要の濃度が得られないことあるからである。

これを解消するには、ビーム断面内での光強度を所要の
レベルで一様にすることが望ましく、第６図に示すよう
にがクス分布■の中心部、つまり比較的一様な部分Ｊで
例えばビーム整形板５１の７バーチヤ６１を照明すれば
よい。

しかし、レーザ光ａ３１がらの射出ビームＢｌ＋はもと
もと小径であらから、その中心部の一様な光量部分Ｊを
取り出すだめのアパーチャ６１は小さなものにする必要
があり、そうするとレーザ光の波長との相互関係により
回折現像が大きく影響し、一様であるべき光強度分布が
得られないこととなる。その上、このような小さいアパ
ーチャを高精度で形成することら容易ではない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、結
像光学系の結像面と記録面とのずれが変化しても、ビー
ムピッチが変化しないようにすること、画線のエッヂの
シャープネスを向上させることをその目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は上記目的を達成するため、前記従来例のレーザ
露光装置を例えば第１図〜第４図に示すように改良した
ものである。

即ち、結像光学系１０に入る手前におかれたアパーチャ
５の像１４を１以上のテレセットリック光学系で構成し
た結像光学系で記録面Ｇ上に結像し、その線を形成する
各レーザビーム６６の主光線１５が光軸１６に対して平
行となるようにしたことを特徴とするものである。

〈作　用〉 アパーチャを通った複数本の平行レーザビームＢ４は、
テレセンドリンク光学系上り成る結像光学系１０によっ
て、ビームピッチが縮小された像１４として記録面Ｇ上
にアパーチャ像を結像する。

このとき、像１４を形成する各レーザビームＢ６の主光
線１５は光軸１６に対して平行光線となる。

これにより、結像光学系１０の結像面Ｑと記録面Ｇとの
開にずれΔＤが生じるようなことがあっても、従来例の
ように像の寸法が変化することがない。

〈実　施　例〉 以下本発明によるレーザ露光装置の実施例を第１図〜第
５図に基づいて説明する。

第１図（Ａ）はレーザ露光装置の概要を示す斜視図であ
り、この図において、符号１はレーザ光源、３はビーム
エキスパンダ、４はビームスプリッタ（分割手段）、５
（５ａ・５１１１）はビーム整形板、６はアパーチャ、
７は多チャンネル型光変調器、８はＯ次回折光遮断用ス
リット板、２及び９ａ・９ｂはミラー、１０は結像光学
系である。

ビームエキスパンダ３は、−組のレンズ３ａ・３ｂを具
備して成り、レーザ光源１から射出されたレーザビーム
Ｂ、の径を拡大するためのらのである。

ビーム整形板５ａは、ビームエキスパンダ３により拡大
されたレーザビームＢ２の中心部分を取り出すことによ
り、比較的一様な光強度分布を得るためのものである。

すなわち、レーザ光＠１から射出されるレーザ光ビーム
Ｂ、のビームの光強度分布は一様でなく、前記のように
ビームの外周部は極度に光強度が低下しているため、こ
のようなレーザビームを用いて画線を描くと、その画線
のエッヂは硬調なリス型感光材を用いたとしても現像条
件により所要の濃度が得られないことがある。

従って、画線のエッヂのシャープネス低下の一つの原因
にもなることか呟ビーム整形板５ａはビームエキスパン
ダ３を介した後に使用し、かかる不都合を解消する手段
として用いる。すなわち、このビーム整形板５ａは単一
のアパーチャ６ａを有し、ビームエキスパンダ３とビー
ムスプリッタ４との間に配置され、例えば第５図に示す
ように、このアパーチャ６ａによりビーム断面Ｓの形状
及び大きさが規定されるとともに、拡大されたレーザビ
ームＢ２の中心部の比較的一様な光強度分布Ｊの部分を
取り出すことができる。これにより、ビームの外周部の
光強度の低下は無視できる。このようにして取り出した
レーザビームを用いて描いた画線は、そのエッヂのシャ
ープネスを十分確保することができる利点がある。

第１図（Ａ）のようにビーム整形板５ａをビームエキス
パンダ３の後に設ける場合には、ビームエキスパンダ３
によってレーザビームＢ２の径を十分大きくした後、ビ
ーム整形することができるので、そのアパーチャ６ａの
直径を回折現象の影響を無視し得る程度まで拡げること
が可能である。

この場合にはそれだけ７パーナヤを高精度で形成するこ
とが容具となる利点がある。すちなみに、本実施例にお
いては、このアパーチャ６ａの直径は約１．Ｓｎ＋／ｍ
程度である。

なお、上記ビーム整形板５ａに代えて第１図（Ｂ）で示
す別実施例によるビーム整形板５ｂを用いることらでき
る。この別実施例によるビーム整形板５ｂは、ビームス
プリッタ４と光変調器７どの間に設けられ、ビームスプ
リッタ４から射出される平行ビームＢコに対応させて直
列状に開口した複数の７バーチヤ６ｂを有しており、基
本的には上記のビム整形板５ａと同様に、このアパーチ
ャ６ｂにより各レーザビームＢ、を光変調器７に入射さ
せる前に整形上かつ、比較的一様な光強度部分Ｊを取り
出すようにしたものである。

ビームスプリッタ４は、拡大されたレーザビームＢ２を
複数本の平行なレーザビームＢ、に分割するためのもの
であり、このビームスプリッタ４は、例えば特開昭５２
−１２２１３５号公報に記載されているように、平行平
面を有するガラス板を具備して成り、一方の平面には完
全反射面を形成するコーティングが施され、他方の平面
には、その平面から射出する平行ビームＢ、の各ビーム
の光量が均一となるように透過率を段階的に変化させる
ようなコーティングが施されている。

多チャンネル型光変調器７は、例えば音響光学式のもの
が用いられ、周知のように複数個の超音波励振部材が単
一の音響光学媒体上に付着せしめられ、当該励振部材に
対応する音響光学媒体部分に各平行レーザビームＢ、を
入射させ、バタン信号に基づいて発せられる制御信号に
上り入射した各レーザビームＢ、をそれぞれ独立に変調
するように構成されている。

スリット板８は上記光変調調器７により変調された一次
回折光のみを通過させ、０次回折光を遮断除去するため
のものである。

スリッシ板８を通過した複数本の平行レーザビームＢ、
は、次の２つの平面ミラー９ａ・９ｂによってその方向
が変換され、結像光学系１０に入射される。

結像光学系１０は、二つの望遠鏡光学系１１及び１２を
テレセントリックに光学接続したテレセンドリンク光学
系として構成してあり、この構成により複数本の平行ビ
ームＢ、のビームピッチを圧縮してその結像面Ｆに所要
の幅Ｗ１をもった像１４を形成するようにしである。

第２図はこの結像光学系１０の概要図である。

Ｌ、及びＬ２はそれぞれ前段の望遠鏡光学系１１の対物
レンズ及び接眼レンズを示す。この光学系１１は全体と
して一つのテレセントリック光学系を構成し、対物レン
ズＬ１の前側焦点位置Ｆ１に配置されたビーム整形板５
からの複数本の平行ビームＢ４は接収レン′Ｘ：Ｌ２よ
り再び同じ本数の平行ビームＢ、となって射出し、１１
１ルンズＬ２の後側焦点位置Ｆ　２３に前段縮小倍率Ｍ
、にビームピッチを圧縮しすこ像１３を形成する。

Ｌ、及びＬ４はそれぞれ後段の望遠鏡光学系１２の対物
レンズ及び接眼レンズを示す、この光学系１２ら前段光
学系１１と同様に全体として一つのテレセンドリンク光
学系を構成し、対物レンズＬ、の前側焦点位置Ｆ　２１
に形成された像１３からの複数本の平行ビームＢ、は接
［Ｌ４より再び同じ本数の平行ビームＢＧとなって射出
し、接眼レンズＬ４の後側焦点位置Ｆに所要のビームピ
ッチに圧縮された像１４を形成する。

後段の望遠鏡光学系１２は、内部にズームレンズＬ、を
含んでおり、像１４のビームピッチを無段階に調整する
ことができるようになっている。

上記のように、望遠鏡光学系１１及び１２を２段に接続
した場合には、それぞれの倍率を比較的低くできるので
一段階で縮小するよりも収差を小さくできるという利点
を生ずる。もなみにこの実施例ではビーム圧縮光学系１
０全体の縮小倍率は１／１５０〜１／３００まで無段階
にｉ整可能となっている。

ズームレンズＬ、は必ずしも後段の光学系１２に限るこ
となく、これに代えて前段の光学系１１に含まれてもよ
く、あるいは縮小倍率を無段階に調整しない場合には第
３図に示すように省略することらできる。

結像光学系１０をテレセントリック光学系で構成するこ
とによる利点は、ｆｊｒＪ４図に示すように結像位置Ｆ
Ｑと記録位置Ｇとの間にずれ△Ｄが生じた場合でも、そ
れぞれの位置における像の寸法Ｗ１とＷ２とが実質的に
等しくなることである。つまり、前記のように後段の接
眼レンズＬ、から射出する各レーザビームＢ６の主光線
１５がこの光学系１２の光軸１６に対して平行となるか
らである。但し、このような位置ズレは各ビームの結像
状態が劣化することを意味するので、結像位置Ｆと記録
位置Ｇとは可能な限り近接させることが望ましい。

なお、上記実施例においては、結像光学系１０が望遠鏡
光学系１１・１２を２段に接続しだらのについて例示し
たがこれに限ることなく、全体としてテレセントリック
光学を構成するものであれば、単一のものでも３段以上
の多段に接続したものでもよい。

なお、遮断用スリット板８を直列状に開口した複数のア
パーチャにしてもよいし、結像光学系と多チャンネル型
光変調器との間の適宜の位置に直列状に開口した複数の
アパーチャを設けてもよい。

〈発明の効果〉 本発明によれば、結像光学系の結像面と記録面との間に
ずれが生ずるようなことがあっても、従来例のように像
の寸法が変化することがない、従って、例えば使用する
感光シートの厚みが変化しても、ピント調整だけ行えば
よく、像の寸法の変化を全く気にしなくてもよいから、
作業性が向上するとともに、結像光学系の組付調整ら容
易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明によるレーザ露光装置の実施例
を示し、第１図（Ａ）はレーザ露光装置の概要斜視図、
第１図（Ｂ）は別実施例の要部斜視図、第２図は第１図
におけるビーム圧縮光学系１０の概要を示す平面図、第
３図は結像光学系の別実施例を示す第２図対応図、第４
図は結像光学系による結像位置近傍でのビームの態様を
示す平面図、第５図及び第６図はそれぞれビーム整形板
によるビーム整形の態様を示す説明図、！＠７図〜第９
図は従来例を示し、第７図は従来の結像光学系による結
像位置近傍でのビームの態様を示す平面図、第８図はレ
ーザ露光装置が利用される画像走査記録装置の一例を示
すレーザプロフタの斜視図、第９図は従来例によるレー
ザ露光装置の概要斜視図である。 １・・・レーザ光源、　　３・・・ビームエキスパンダ
、４・・・ビームスプリッタ、　　５（５ａ・５ｂ）・
・・ビーム整形板、　６（６ａ・６ｂ）・・・アパーチ
ャ、７・・・多チャンネル型光変調器、　　１０・・・
結像光学系、　　１１・１２・・・望遠鏡光学系、　　
１４・・・像。 第　１　図 （Ａ’） 第　１　図 （Ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光源からのレーザビームをビーム分割手段で
   複数本の平行レーザビームに分割し、複数本のレーザビ
   ームを多チャンネル型光変調器でそれぞれ独立に変調し
   、変調した複数本の平行レーザビームを複数のレンズで
   構成した結像光学系を介して、記録面上に投影するよう
   に構成した画像走査記録装置のレーザ露光装置において
   、 結像光学系に入る手前におかれたアパーチャの像を１以
   上のテレセットリック光学系で構成した結像光学系で記
   録面上に結像し、その線を形成する各レーザビームの主
   光線が光軸に対して平行となるようにしたことを特徴と
   する画像走査記録装置のレーザ露光装置 ２、結像光学系がズームレンズを含んで成る特許請求の
   範囲第１項に記載した画像走査記録装置のレーザ露光装
   置 ３、ビームエキスパンダを設けてレーザ光源から射出し
   たレーザビームの径を拡大し、当該レーザビームの光強
   度分布を比較的一様な部品のレーザビームでアパーチャ
   を照射する特許請求の範囲第１項に記載した画像走査記
   録装置のレーザ露光装置 ４、ビーム整形板が単一のアパーチャを有し、ビームエ
   キスパンダとビームスプリッタとの間に配置された特許
   請求の範囲第３項に記載した画像走査記録装置のレーザ
   露光装置 ５、ビーム整形板が直列状に開口した複数のアパーチャ
   を有しビームスプリッタと多チャネル型光変調器との間
   に配置された特許請求の範囲第３項に記載した画像走査
   記録装置のレーザ露光装置 ６、ビーム型形板が結像光学系と多チャネル型光変調器
   との間に配置された特許請求の範囲第３項に記載の画像
   走査記録装置のレーザ露光装置