JPH03132710A - 複数レーザビームによる走査露光方法 - Google Patents

複数レーザビームによる走査露光方法

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JPH03132710A
JPH03132710A JP27233689A JP27233689A JPH03132710A JP H03132710 A JPH03132710 A JP H03132710A JP 27233689 A JP27233689 A JP 27233689A JP 27233689 A JP27233689 A JP 27233689A JP H03132710 A JPH03132710 A JP H03132710A
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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〕 本発明は複数レーザビーと走査露光方法に係り、特に入
射されたレーザビームを入射された超音波の周波数に応
じて複数に分割するマルチ周波、数音響光学素子を用い
て複数のレーザビームを発生させ、複数のレーザビーム
を同時に走査して露光する複数レーザビーと走査露光方
法に関する。
に関する。
〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕従来
より、マルチ周波数音響光学素子を利用した光変調装置
が知られている(特公昭63−5741号公報、特開昭
54−5455号公報、特開昭57−41618号公報
、特公昭53−9856号公報等)。かかるマルチ周波
同音響光学素子を用いた光変調装置では、感光面上で一
部分が重なるように配列された複数のレーザビームをレ
ーザビームの配列方向と直交する方向を主走査方向とし
て同時に走査して走査露光することになる。
一方、マルチ周波数音響光学素子から射出されたレーザ
ビームには、レーザビームの周波数が超音波の入射方向
に応じてシフトするドツプラーシフトが発生し、ドツプ
ラーシフトによる周波数差によってレーザビームの重な
り部分の強度分布が時間と共に変化するヘテロダイン干
渉が発生する。
このヘテロダイン干渉について角周波数ω1ω2で振幅
変調されている、強度分布が正規分布の2つのレーザビ
ームについて説明する。第1図に示すように、各レーザ
ビームの強度分布は、曲線A、Bに示すように正規分布
(ガウス分布)になっている。レーデビームが走査され
ていないと仮定すると、各周波数の差Δω(=ω1−ω
2)と時間tとの積Δωtが0のときの合成波の強度分
布は曲線Cのようになり、Δωt= (2n+1)π/
4のときの強度分布は曲線りのようになり、Δωt=n
π/2のときの強度分布は曲線Eのようになる。なお、
nは自然数、第1図において、rは、強度が中心強度に
対して1/e2(eは自然対数の底)となる部分の正規
分布の中心がらの半径、d/2は合成波の中心から各レ
ーザビームの中心までの距離である。このように、ヘテ
ロダイン干渉によって合成波の強度分布は時間と共に変
化することになる。
レーザビームを用いて感光面上に露光を行い、画像を形
成する場合、レーザビームの強度と露光時間との積、す
なわち露光量によって画像の濃度が決定される。第2図
はこの露光量とへテロダイン干渉しているレーザビーム
の強度分布との関係を示すものである。第21ffl 
(1)に示すようにヘテロダイン干渉している2つのレ
ーザビームし3、L2を矢印方向に走査したときの感光
面上の強度分布は、合成波の強度分布が第1図に示すよ
うに変化するから、第2図(2)に示すように変化する
。このとき、合成波の中心部分の強度分布には2つのレ
ーザビームの周波数差に応じた周波数のうねりが生ずる
ため、合成波による露光量は、走査速度が速ければ第2
図(3)の曲線Fに示すように変化する。なお、走査速
度を遅くすれば露光量が平均化されるため、点線Gで示
すように一定の露光量となる。
従って、ヘテロダイン干渉しているレーザビームを用い
て走査露光する場合には、走査速度等を適切に定めない
とヘテロダイン干渉によって画像に濃度むらが生ずるこ
とになる。
本発明は、複数のレーザビームを用いて走査露光する場
合に、ヘテロゲイン干渉によりレーザビームの重なった
部分の強度分布が時間と共に変化しても、露光量分布が
時間と共に変化しないようにして画像信号に対応した正
しい画像を形成することができる複数レーザビーと走査
露光方法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〕
上記目的を達成するために本発明は、重なり部分でヘテ
ロゲイン干渉するレーデビームを感光面上で一部分が重
なるように複数配列し、レーザビームの配列方向と交差
する方向に複数個同時に走査して露光するにあたり、複
数レーザビームで走査したときの露光量分布が各レーザ
ビームで走査したときの露光量分布の和となるように、
少なくとも各レーザビームの強度分布形状と感光面上の
走査速度とを決定することを特徴とする。
この発明では、各レーザビームの強度分布を正規分布と
すると共に強度分布形状を強度が中心部度に対して−と
なる部分の中心からの半径rで2 定め1.感光面上の走査速度をV、隣接するレーザが所
定値以対して1/e2となる部分の中心からの半径rと
走査速度Vとを決定することができる。この所定値とし
ては、1.5が好ましい。
重なり部分でヘテロゲイン干渉する複数のレーザビーム
は、入射されたレーザビームを入射された超音波の周波
数に応じた方向に偏向する音響光学素子によって発生さ
せることができる。
〔作用〕
本発明では、重なり部分でヘテロゲイン干渉するレーザ
ビームを感光面上で一部分が重なるように複数配列し、
レーザビームの配列方向と交差する方向に複数個同時に
走査して露光する。従って、レーザビームの重なり部分
ではヘテロゲイン干渉が発生し、強度分布が時間の経過
と共に変化する。
そこで、複数レーザビームで走査したときの露光量分布
が、各レーザビームで走査したときの露光量分布の和と
なるように、少なくとも各レーザビームの強度分布形状
と感光面上の走査速度とを決定する。露光量は、レーザ
ビームの強度と露光時間との積で表され、強度は強度分
布形状に関係し、露光時間は感光面上の走査速度に関係
するから、レーザビームの強度分布形状と感光面上の走
査速度とを決定すれば、上記のように露光量分布を定め
ることができる。このように、複数レーザビームで走査
したときの露光量分布が、各レーザビームで走査したと
きの露光量の和になっているため、レーデビームの重な
り部分でヘテロゲイン干渉が発生して強度分布が時間の
経過と共に変化しても画像信号に応じた濃度の画像を形
成することができる。
本発明者の実験によれば、各レーザビームの強度分布を
正規分布とすると共に強度分布形状を強度が中心強度に
対して1/e2となる部分の中心からの半径rで定義し
、感光面上の走査速度をv1隣接するレーザビームの周
波数差をΔfとするとき、v/(r・Δf)が所定値以
下となるように、半径r、走査速度v1周波数差Δfを
定めれば、複数に一ザビームで走査したときの露光量分
布が各レーザビームで走査したときの露光量分布の和と
なること力(確言忍された。
第3図(1)はv= l 50m/s e cSr= 
1゜95μm、Δf=33.3Mf(z、すなわちV/
(r・Δf)が2.46のときの感光面(xy面)上の
露光NEの分布を示すものである。また、第3図(2)
はv=80m/sec、r=1.95μm、Δf=33
.3M)Iz、すなわちv/(r・Δf)が1623の
ときの露光量分布を示すものであり、第3図(3)は、
”/=54m/sec、r=1.95μm、八f=25
M)fz、すなわちV/(r・Δf)=1.10のとき
の露光量分布を示すものである。比v/(r・△f)が
1.23以下のときには合成波による露光量分布は各レ
ーザビームの露光量分布の略代数和になっており、比が
2.46以上のときの露光量分布にはへテロダイン干渉
による影響が発生している。マルチ周波数音響光学素子
をオンオフさせて走査したときのドツトの濃度を調べた
ところ、比を1.5以下とすれば濃度のむらが見られず
オンオフ信号に対応した正しいドツトが形成されること
が確認された。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、複数レーザビーム
で走査したときの露光量分布が各レーザビームで走査し
たときの露光量分布の和となるようにしているため、ヘ
テロダイン干渉によって時間の経過と共に強度分布が変
化するレーデビームを用いた場合であっても画像信号に
対応した正しい画像を形成することができる、という効
果が得られる。
〔実施例〕
以下本発明の詳細な説明する。まず、本発明が適用可能
なレーザプリンターの走査光学系について説明する。こ
の走査光学系は、ポリゴンミラー20のミラー面22に
、主走査方向に径が大きくかつ副走査方向に複数個に分
離されたレーザビームを結像するようにしたものである
。第4図に示すようにマルチ周波数音響光学素子(AO
M)10のレーザビーム射出側には、AOMIOの偏光
面24が第1焦点面に位置するように焦点距離がf、の
収束レンズ12が配置されている。収束レンズ12のレ
ーザビーム射出側には、第1焦点面が収束レンズ12の
第2焦点面と重なるように、副走査方向にのみレンズパ
ワーを有する焦点距離がfbfの副走査方向ビーム整形
シリンドリカルレンズ14が配置されている。副走査方
向ビーム整形シリンドリカルレンズ14のレーザビーム
射出側には、第1焦点が収束レンズ12の第2焦点と重
なるように主走査方向にのみレンズパワーを有する焦点
距離がfbsO主走査方向ビーム整形シリンドリカルレ
ンズ16が配置されている。また、主走査方向ビーム整
形シリンドリカルレンズ16のレーザビーム射出側には
、第1焦点面が副走査方向ビーム整形シリンドリカルレ
ンズ14の第2焦点面と重なるように副走査方向にのみ
レンズパワーを有する焦点距離がf。、の倒れ補正シリ
ンドリカルレンズ18が配置されている。そして、倒れ
補正シリンドリカルレンズ18の第2焦点面とミラー面
22とが重なるようにポリゴンミラー20が配置されて
いる。従って、ミラー面22、A○M偏光面24等はビ
ームウェスト面となる。
ポリゴンミラーのレーザビーム反射側には、fθレンズ
32と副走査方向にのみレンズパワーを有するシリンド
リカルレンズ34とから成る光学系が配置されている。
この光学系の主走査方向は、第1焦点面はミラー面22
と重なり、第2焦点面は感光材料36の感光面と重なっ
ており、副走査方向に対してはミラー面22と感光面と
は共役の関係にある。
以下本実施例の作用を説明する。主走査方向に対しては
、収束レンズ12および主走査方向ビーム整形シリンド
リカルレンズ16のみがレンズパワーを有することにな
る。このため、収束レンズ12と主走査方向ビーム整形
シリンドリカルレンズ16とによってビームエキスパン
ダが構成され、シリンドリカルレンズ16から照射され
たレーザビームは主走査方向に拡がった平行レーザビー
ムに変換されてミラー面22に照射される。
副走査方向に対しては、収束レンズ12、副走査方向ビ
ーム整形シリンドリカルレンズ14およU(Mれ補正シ
リンドリカルレンズ18がレンズパワーを有することに
なる。収束レンズ12、副走査方向ビーム整形シリンド
リカルレンズ14および倒れ補正シリンドリカルレンズ
18の焦点面は重なっているため、フーリエ変換面で収
束レンズ12からシリンドリカルレンズ14、シリンド
リカルレンズ14からシリンドリカルレンズ16と順に
リレーされ、ミラー面22上にAOM偏向位置のフラウ
ンホーファー回折像が結像される。これによってミラー
面22上には副走査方向に分離された複数のレーザビー
ムが結像されることになる。なお、焦点面22の像はフ
ラウンホーファー回折像になる。
以上の結果、ミラー面22上には主走査方向の径が副走
査方向の径よりも大きくかつ副走査方向に複数個に分離
されたレーザビームが結像されることになる。
ポリゴンミラー20面の像はfθレンズ32とシリンリ
力ルレンズ34とによって感光面上に結像されるが、f
θレンズ32とシリンリ力ルレンズ34とを1つの組合
せレンズと考えると、この組合せレンズに対してポリゴ
ンミラー20面上の像が物点となり、感光面上の像が像
点となって副走査方向には共役な関係となる。このため
物点から出たすべてのレーザビームは必ず像点に収束さ
れるようになるため、ポリゴンミラー20の面倒れがあ
ってもこの面倒れ補正をすることができる。
そして、感光面の像は、副走査方向に並んだ複数の円形
スポットになる。
上記のような走査光学系を用いて強度分布が正規分布と
なりかつ周波数差△fが25M)(zとなる、ビーム径
rが1.95μmの2つのビームに分割して、感光面上
での走査速度を54m/secとして走査露光したとこ
ろ、記録材料上の露光量分布は、第3図(3)に示すよ
うになり、2つのレーザビームの露光量の代数和となっ
た。このときのv/(r・Δf)は1,10であった。
また、画像信号によってAOMを変調したときの感光材
料上のドツトの濃度は画像信号に対応して正しく記録さ
れた。
【図面の簡単な説明】
第1図はへテロダイン干渉を説明するための線図、第2
図(1)、(2)、(3)はへテロダイン干渉が生じて
いるときの露光量の変化を示す線図、第3図(1)、(
2)、(3)はヘテロゲイン干渉が生じているレーザビ
ームを用いてV/(r・Δf)の大きさを変化させたと
きの露光量分布を示す線図、第4図は本発明が適用可能
な走査露光光学系を示す斜視図である。 12・・・収束レンズ、 14.16.18.34・・・シリンドリカルレンズ 20・・・ポリゴンミラー

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重なり部分でヘテロダイン干渉するレーザビーム
    を感光面上で一部分が重なるように複数配列し、レーザ
    ビームの配列方向と交差する方向に複数個同時に走査し
    て露光するにあたり、複数レーザビームで走査したとき
    の露光量分布が各レーザビームで走査したときの露光量
    分布の和となるように、少なくとも各レーザビームの強
    度分布形状と感光面上の走査速度とを決定することを特
    徴とする複数レーザビームによる走査露光方法。
  2. (2)各レーザビームの強度分布を正規分布とすると共
    に強度分布形状を強度が中心強度に対して1/e^2と
    なる部分の中心からの半径rで定め、感光面上の走査速
    度をV、隣接するレーザビームの周波数差をΔfとする
    とき、V/r・Δfが所定値以下となるように、少なく
    とも半径rと走査速度Vとを決定する請求項(1)記載
    の複数レーザビームによる走査露光方法。
  3. (3)前記所定値は1.5である請求項(2)記載の複
    数レーザビームによる走査露光方法。
  4. (4)入射されたレーザビームを入射された超音波の周
    波数に応じた方向に偏向する音響光学素子によって複数
    レーザビームを発生させる請求項(1)、(2)、また
    は(3)記載の複数レーザビームによる走査露光方法。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS539856A (en) * 1976-07-14 1978-01-28 Hehl Karl Mold cramping device for injection molder
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JPS635741A (ja) * 1986-06-27 1988-01-11 和田精密歯研株式会社 歯科用補綴物の製作方法並びにこれに用いる記録用口腔模型

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