專(zhuān)利名稱(chēng)：光束掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括兩個(gè)用于將通過(guò)旋轉(zhuǎn)多角鏡掃描的光束成像在像平面上的反射鏡的光束掃描裝置。
背景技術(shù)：
在將透鏡用于曝光裝置的偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，在防止光束位置和成像位置隨波長(zhǎng)的變化而偏移的色差消除方面存在著設(shè)計(jì)缺陷。這是因?yàn)橥哥R材料的折射率隨波長(zhǎng)而變。相反，反射鏡的優(yōu)點(diǎn)在于其對(duì)波長(zhǎng)的依賴(lài)性不強(qiáng)，因此已做出的很多發(fā)明都在掃描光學(xué)系統(tǒng)中使用了反射鏡。例如，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)(JP-A)第2001-56445號(hào)中描述的激光掃描裝置。
在該激光掃描裝置中，如圖1和圖2所示，偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)中使用了兩個(gè)反射鏡，并且這兩個(gè)反射鏡在主掃描方向上的放大倍數(shù)分別都為正。
因此，這兩個(gè)反射鏡的主點(diǎn)位于第一反射鏡和第二反射鏡之間，因此從最后成像元件到像平面的距離無(wú)法取得大于fθ反射鏡的f值。
此外，JP-A第2001-13441號(hào)和第2001-13442號(hào)公開(kāi)了一種采用一個(gè)反射鏡的裝置，這種情況下，主點(diǎn)位于反射鏡表面上。因此，從最后反射鏡表面到像平面的距離近似等于fθ反射鏡的f值。
此外，有一種采用一對(duì)塑料透鏡的裝置，它使用了采用便宜模制部件的光學(xué)元件，其缺陷是不能提供大的放大倍數(shù)給透鏡本身來(lái)抑制溫度和濕度對(duì)折射率和形狀的影響。由于這個(gè)原因，有必要減小有效畫(huà)角(field angle)并增大像頻來(lái)保證最后成像元件到像平面的距離。如果在模制部件上進(jìn)行鋁蒸發(fā)來(lái)用作反射鏡，則可以消除溫度和濕度對(duì)折射率的影響。過(guò)去，有這樣一種裝置，其中第一反射鏡形成為具有正放大倍數(shù)的凹形，然而，圖像側(cè)主點(diǎn)距離旋轉(zhuǎn)多角鏡側(cè)變得比第二反射鏡要近，并且最后成像元件與像平面之間的距離也縮短了。
為了不受旋轉(zhuǎn)多角鏡的各個(gè)表面上的不規(guī)則(旋轉(zhuǎn)中心到反射面的距離在面與面之間有差別的這種情況下的變化量)的影響，可以認(rèn)為近似平行于主掃描方向的光束入射到旋轉(zhuǎn)多角鏡(參見(jiàn)圖1)。這種情況下，fθ特性的f值近似等于成像系統(tǒng)中的合成焦距。因此，在距離像平面?zhèn)戎鼽c(diǎn)合成焦距的位置形成像平面。
作為一種保證最后成像元件和像平面之間距離的方法，有一種使f值變大的方法。然而，當(dāng)掃描相同寬度時(shí)，這會(huì)使θ值變小。這種情況下，有下述兩個(gè)缺點(diǎn)。
(1)當(dāng)θ值變小時(shí)，增加了作為對(duì)應(yīng)于一個(gè)像素的激光ON/OFF頻率的像頻。
設(shè)計(jì)光束位置使得滿(mǎn)足關(guān)系式h＝fθ。假定一個(gè)像素的尺寸為Δh，并且當(dāng)形成一個(gè)像素時(shí)的偏角為Δθ，則有Δh＝fΔθ。該方程表達(dá)為Δh＝fωΔT，其中光束的偏轉(zhuǎn)角速度為ω，形成一個(gè)像素的時(shí)間為ΔT。因此，像頻表示為1/ΔT＝fω/Δh。這表明，像頻與f成正比，即，f變大，像頻也增加。
(2)由于，隨著θ值變小，旋轉(zhuǎn)多角鏡的反射面到成像元件的最后表面的距離也正比于f而變大，因而整個(gè)光程長(zhǎng)度變長(zhǎng)，并且裝置的尺寸變大。
另一種方法是，使主掃描方向上的圖像側(cè)主點(diǎn)距離像平面?zhèn)缺茸詈蟪上裨姆椒ā?br> 利用近軸光線理論(paraxial ray theory)考慮兩個(gè)放大倍數(shù)為φ1和φ2的光學(xué)元件位于距離d2的這種情況。
合成放大倍數(shù)為φt＝φ1+φ2-d2×φ1×φ2.............................(1)對(duì)象點(diǎn)側(cè)主點(diǎn)位置由第一光學(xué)元件表達(dá)為Δ1＝d2(φ2/φt)......................................(2)像平面?zhèn)戎鼽c(diǎn)位置由第二光學(xué)元件表達(dá)為Δ2＝-d2(φ1/φt).....................................(3)其中Δ1和Δ2在像平面?zhèn)葹檎?br> 這里，主掃描方向上，需要設(shè)置合成放大倍數(shù)φt為正，使得近似平行光束入射到光學(xué)元件并且在像平面上成像。
為了使像平面?zhèn)戎鼽c(diǎn)位置距離像平面?zhèn)缺鹊诙鈱W(xué)元件要近，分配放大倍數(shù)使得Δ2＞0成立。
由于元件之間的距離為正，因而d2＞0成立。如上所述，由于合成放大倍數(shù)為正，因而有φt＞0。根據(jù)以上條件以及式(3)，如果φ1＜0，則可以實(shí)現(xiàn)Δ2＞0。
此外，為了使合成放大倍數(shù)為正，需要滿(mǎn)足下面的條件。首先，重寫(xiě)式(1)，條件表達(dá)為φt＝φ1+φ2(1-d2×φ1)由于d2＞0且φ1＜0、(1-d2×φ1)＞0且φ1＜0，至少需要φ2＞0，以使φt＞0成立。準(zhǔn)確來(lái)講，需要滿(mǎn)足φ2＞-[φ1/(1-d2×φ1)]。
因此，在包含一對(duì)光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)中，如果對(duì)象點(diǎn)側(cè)光學(xué)元件由負(fù)放大倍數(shù)的光學(xué)元件形成，并且像平面?zhèn)裙鈱W(xué)元件由正放大倍數(shù)的光學(xué)元件形成，則可以使圖像側(cè)主點(diǎn)距離像平面?zhèn)缺认衿矫鎮(zhèn)裙鈱W(xué)元件要近(參見(jiàn)圖3)。
為了消除軸向像差的色差，開(kāi)發(fā)出了具有一對(duì)透鏡的結(jié)構(gòu)，其中偏轉(zhuǎn)器側(cè)透鏡的放大倍數(shù)為負(fù)，并且偏轉(zhuǎn)器側(cè)透鏡的材料具有高折射率和高色散特性。該目的是消除作為透鏡所特有的問(wèn)題的色差。另一方面，反射鏡中放大倍數(shù)不隨波長(zhǎng)變化，不存在透鏡所特有的色差消除問(wèn)題。因此，對(duì)反射鏡來(lái)說(shuō)，不用像上述透鏡那樣仔細(xì)檢查放大倍數(shù)的分配。

發(fā)明內(nèi)容
一種光束掃描裝置，包括旋轉(zhuǎn)多角鏡，用于沿主掃描方向掃描來(lái)自偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的光束；以及兩個(gè)反射鏡，用于將旋轉(zhuǎn)多角鏡掃描的光束在像平面上進(jìn)行成像，位于旋轉(zhuǎn)多角鏡側(cè)的第一反射鏡在主掃描方向上具有負(fù)放大倍數(shù)，位于像平面?zhèn)鹊牡诙瓷溏R在主掃描方向上具有正放大倍數(shù)。因此，可以提高處理單元等的形狀和設(shè)置的自由度，并且通過(guò)保證最后成像元件和像平面之間的距離，同時(shí)抑制旋轉(zhuǎn)多角鏡反射面和像平面之間光程長(zhǎng)度的增加，能夠縮小光束掃描裝置、結(jié)合有該光束掃描裝置的曝光裝置和圖像形成裝置的尺寸。


圖1示出了采用兩個(gè)反射鏡的傳統(tǒng)偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)的平面圖；圖2示出了采用兩個(gè)反射鏡的傳統(tǒng)偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖3是用于說(shuō)明主點(diǎn)位置的示意圖；圖4示出了表面存在不規(guī)則情況下，從偏轉(zhuǎn)器的旋轉(zhuǎn)多角鏡到像平面的光束的狀態(tài)的示意平面圖；圖5示出了副掃描方向上光束通過(guò)位置的示意圖；圖6示出了光束位置和光程長(zhǎng)度之間關(guān)系的示意圖；圖7示出了光束位置和光軸方向位置之間關(guān)系的示意圖；圖8示出了第一反射鏡和第二反射鏡反射的光束的光程的示意圖；圖9是用于說(shuō)明偏轉(zhuǎn)器的旋轉(zhuǎn)多角鏡表面不規(guī)則對(duì)副掃描方向上像平面的光束位置的影響及其程度的示意圖；圖10A示出了當(dāng)展開(kāi)所有反射鏡時(shí)光學(xué)系統(tǒng)的俯視圖；圖10B示出了偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視截面圖；圖10C示出了偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視截面圖；圖11A示出了當(dāng)展開(kāi)偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)的所有反射鏡時(shí)光學(xué)系統(tǒng)的平面圖；圖11B示出了偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視截面圖；
圖11C示出了偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視截面圖；圖12示出了偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視截面圖；以及圖13示出了光束位置和光束的光軸方向位置之間關(guān)系的示意圖；具體實(shí)施方式
下文，將描述根據(jù)本發(fā)明的包括光束掃描裝置的曝光裝置的優(yōu)選實(shí)施例。
根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)合有光束掃描裝置的曝光裝置包括旋轉(zhuǎn)多角鏡，用于沿主掃描方向掃描來(lái)自偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的光束；以及兩個(gè)反射鏡(位于旋轉(zhuǎn)多角鏡側(cè)的第一反射鏡以及位于像平面?zhèn)鹊牡诙瓷溏R)，用于對(duì)通過(guò)旋轉(zhuǎn)多角鏡掃描的光束在像平面上成像。這里將對(duì)該曝光裝置的具體例子進(jìn)行詳細(xì)描述。該曝光裝置中，位于旋轉(zhuǎn)多角鏡側(cè)的第一反射鏡在主掃描方向上具有負(fù)放大倍數(shù)，并且位于像平面?zhèn)鹊牡诙瓷溏R在主掃描方向上具有正放大倍數(shù)。依照此配置，在包含反射鏡的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，可以提高處理單元等的形狀和設(shè)置的自由度，并且通過(guò)保證最后成像元件和像平面之間的距離并且同時(shí)抑制T.T.(旋轉(zhuǎn)多角鏡反射面和像平面之間的光程長(zhǎng)度)的增加，能夠縮小曝光裝置和結(jié)合有該曝光裝置的圖像形成裝置的尺寸。下文，將具體描述該配置。
對(duì)于能否通過(guò)使一對(duì)反射鏡中位于偏轉(zhuǎn)器(旋轉(zhuǎn)多角鏡)側(cè)的反射鏡的主掃描方向放大倍數(shù)為負(fù)、位于像平面?zhèn)鹊姆瓷溏R的主掃描方向放大倍數(shù)為正，在滿(mǎn)足作為掃描光學(xué)系統(tǒng)所需特性的fθ特性、掃描線曲線、表面傾斜校正功能以及成像特性的同時(shí)，來(lái)實(shí)現(xiàn)主掃描方向主點(diǎn)位置靠近像平面一側(cè)的設(shè)置，已經(jīng)進(jìn)行了研究。
對(duì)于透鏡，每個(gè)透鏡的入射面形狀、出射面形狀、厚度、折射率、散射都有多種設(shè)計(jì)自由度，并且通過(guò)這些自由度的優(yōu)化，分配主掃描方向放大倍數(shù)使得偏轉(zhuǎn)器一側(cè)有負(fù)放大倍數(shù)、像平面一側(cè)有正放大倍數(shù)。此外，由于出射光相對(duì)于入射光從光學(xué)元件的背面出射，所以即便當(dāng)透鏡光軸在副掃描方向上相對(duì)于光束不傾斜也不會(huì)有問(wèn)題出現(xiàn)。
相反地，反射鏡中，存在下面的限制。
(1)對(duì)于每個(gè)反射鏡，僅有一個(gè)表面的表面形狀可以得到控制。形狀可控表面的數(shù)目對(duì)一個(gè)光學(xué)元件來(lái)說(shuō)減一，而厚度、折射率或者散射則都無(wú)法控制。
(2)對(duì)于反射鏡，與光學(xué)元件相比，出射光向入射光相同的一側(cè)輸出。因此，反射鏡表面需要向副掃描方向傾斜使得滿(mǎn)足下面條件i)第一反射鏡上游側(cè)的光程不被第二反射鏡遮擋；ii)第二反射鏡下游側(cè)的光程不被第一反射鏡遮擋。
研究結(jié)果清楚表明，在這樣的限制條件下，對(duì)于具有一對(duì)反射鏡的配置，如果主掃描方向上對(duì)象點(diǎn)側(cè)由負(fù)放大倍數(shù)的光學(xué)元件形成，并且像平面?zhèn)扔烧糯蟊稊?shù)的光學(xué)元件形成，則可實(shí)現(xiàn)掃描光學(xué)系統(tǒng)所需的特性。即，成像元件由一對(duì)反射鏡形成，并且使第一反射鏡在主掃描方向上有負(fù)放大倍數(shù)、第二反射鏡有正放大倍數(shù)，因此可獲得下面的效果。
為了不受旋轉(zhuǎn)多角鏡表面不規(guī)則(從旋轉(zhuǎn)中心到反射面的距離在面與面之間有區(qū)別的變化量)的影響，可考慮近似平行于主掃描方向的光束入射到旋轉(zhuǎn)多角鏡(參見(jiàn)圖4)。這種情況下，fθ特性的f值近似等于成像系統(tǒng)的合成焦距。因此，距離像平面?zhèn)戎鼽c(diǎn)合成焦距的位置成為像平面。
使第一反射鏡在主掃描方向上具有負(fù)放大倍數(shù)、第二反射鏡有正放大倍數(shù)，因此，可使得在主掃描方向上，圖像側(cè)的主點(diǎn)比最后成像元件更靠近像平面。如圖3所示，由于圖像側(cè)主點(diǎn)被移到比作為第二光學(xué)元件的第二反射鏡更靠近像平面一側(cè)，所以可以使第二反射鏡和像平面之間的距離更長(zhǎng)一些。
因此，可以使處理單元等的形狀和布置自由度更高，并且通過(guò)保證第二反射鏡和像平面之間的距離并且抑制旋轉(zhuǎn)多角鏡和像平面的反射面之間光程長(zhǎng)度的增加，可以實(shí)現(xiàn)光束掃描裝置、以及結(jié)合了該裝置的曝光裝置和圖像形成裝置的尺寸縮小。
在根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)合了光束掃描裝置的曝光裝置中，除對(duì)上述第一實(shí)施例的要求以外，還對(duì)各個(gè)反射鏡在副掃描方向有進(jìn)一步的限定要求。
在根據(jù)本實(shí)施例的曝光裝置中，上述第一實(shí)施例的各個(gè)反射鏡中，第一反射鏡在副掃描方向上有負(fù)放大倍數(shù)、第二反射鏡在副掃描方向上有正放大倍數(shù)，像平面?zhèn)戎鼽c(diǎn)位置相比第二反射鏡在主掃描方向和副掃描方向上都更靠近像平面。
如果光束以偏斜地入射到包括設(shè)計(jì)和制造公差的旋轉(zhuǎn)多角鏡，則旋轉(zhuǎn)多角鏡表面不規(guī)則的影響表現(xiàn)為掃描線在副掃描方向上的偏移。在副掃描方向上，為了校正旋轉(zhuǎn)多角鏡表面傾斜的影響，旋轉(zhuǎn)多角鏡的反射點(diǎn)和像平面設(shè)置為共軛關(guān)系。表面不規(guī)則的影響首先表現(xiàn)在表面不規(guī)則帶來(lái)的反射點(diǎn)的位置偏移。此外，可以想到，如果光束以對(duì)角方向入射，則由于反射點(diǎn)的位置偏移，旋轉(zhuǎn)多角鏡上會(huì)出現(xiàn)副掃描方向位置上的偏移，并且它會(huì)被成像光學(xué)系統(tǒng)在副掃描方向上放大(縮小)并投影到像平面。由于這個(gè)原因，希望使副掃描方向上放大倍數(shù)的絕對(duì)值小一些，然而，為了這個(gè)目的，需要使圖像側(cè)主點(diǎn)的位置靠近像平面。
另一方面，從與對(duì)主掃描方向相同的觀點(diǎn)來(lái)看，期望光學(xué)元件位于遠(yuǎn)離像平面的位置。
這樣，同樣在副掃描方向上，保留了負(fù)放大倍數(shù)的第一反射鏡和正放大倍數(shù)的第二反射鏡之間的關(guān)系，因此在主掃描和副掃描方向上獲得期望特性的同時(shí)，可以保持第二反射鏡和像平面之間的距離關(guān)系。
在根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)合了光束掃描裝置的曝光裝置中，對(duì)上述第二實(shí)施例中各個(gè)反射鏡在副掃描方向上做了進(jìn)一步的限定。
在根據(jù)本實(shí)施例的曝光裝置中，上述第二實(shí)施例的各個(gè)反射鏡中，將第一反射鏡副掃描方向上放大倍數(shù)的絕對(duì)值設(shè)置得大于第二反射鏡副掃描方向上放大倍數(shù)的絕對(duì)值。
這樣，第一反射鏡副掃描方向上放大倍數(shù)的絕對(duì)值大于第二反射鏡副掃描方向上放大倍數(shù)的絕對(duì)值，從而，可以使像平面?zhèn)戎鼽c(diǎn)位置非?？拷衿矫?。
具體設(shè)置如下所述。從將在下文描述的式(3′)看，為使像平面?zhèn)戎鼽c(diǎn)位置比第二透鏡表面更靠近像平面，φ′1應(yīng)為負(fù)且絕對(duì)值越大越好。另一方面，為了提供表面傾斜校正功能，有必要將旋轉(zhuǎn)多角鏡的反射面與像平面設(shè)置為共軛關(guān)系(conjugate relationship)，為此，需要合成放大倍數(shù)φ′t為正。通常，式(1′)右邊的φ′1+φ′2設(shè)為正，然而，這里，φ′1+φ′2設(shè)置為負(fù)，-d2×φ′1×φ′2設(shè)置為正，并且d2設(shè)置的較大使得|φ′1+φ′2|＜|-d2×φ′1×φ′2|，因此，可以確認(rèn)，即便正合成放大倍數(shù)的設(shè)置也完全可以滿(mǎn)足掃描光學(xué)系統(tǒng)的性能。
在根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)合了光束掃描裝置的曝光裝置中，對(duì)上述各個(gè)實(shí)施例中各個(gè)反射鏡在副掃描方向上有進(jìn)一步的要求。
根據(jù)本實(shí)施例的曝光裝置中，對(duì)于偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)的兩個(gè)反射鏡，它們?cè)诟睊呙璺较蛏喜粚?duì)稱(chēng)，在主掃描方向和副掃描方向上的曲率隨主掃描方向和副掃描方向上的各個(gè)位置而變化。
通過(guò)偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)的兩個(gè)反射鏡，可以獲得優(yōu)化的fθ特性、掃描線曲線、表面傾斜特性。
在根據(jù)本實(shí)施例的曝光裝置中，對(duì)上述各個(gè)實(shí)施例中的各個(gè)反射鏡的基體材料的線性膨脹系數(shù)有進(jìn)一步的要求。
在根據(jù)本實(shí)施例的曝光裝置中，位于旋轉(zhuǎn)多角鏡一側(cè)的反射鏡的基體材料的線性膨脹系數(shù)設(shè)置得比像平面一側(cè)反射鏡基體材料的線性膨脹系數(shù)要大。
因此，假定預(yù)定溫度下各個(gè)元件的放大倍數(shù)為φ10和φ20，當(dāng)溫度從預(yù)定溫度改變?chǔ)度時(shí)各個(gè)反射鏡的放大倍數(shù)為φ1和φ2，因?yàn)榉瓷溏R表面由于熱膨脹而變化，因而以下方程分別成立。
φ1＝φ10/(1+α1Δt)
φ2＝φ20/(1+α2Δt)這里，α1是第一反射鏡基體材料的線性膨脹系數(shù)，α2是第二反射鏡基體材料的線性膨脹系數(shù)。
另一方面，兩個(gè)光學(xué)元件的合成主點(diǎn)位置由上述式(2)和式(3)表達(dá)。
假定反射點(diǎn)和第一反射鏡之間的距離為d1，第二反射鏡和像平面之間的距離為d3，則光學(xué)元件的合成像平面?zhèn)戎鼽c(diǎn)到像平面的距離為d3-Δ2首先，考慮主掃描方向。
當(dāng)近似平行的光束入射到偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，由于成像位置離主點(diǎn)的距離為合成焦距f1，因而為了保證像平面位置固定不隨溫度變化，需要使ft-(d3-Δ2)＝1/φt-(d3-Δ2).............................(4)不是溫度的函數(shù)。
因此，式(4)關(guān)于溫度變化量Δt求微分的值希望為0。
d(1/φt-(d3-Δ2))/d(Δt)＝0.............................(5)這里，假定線性膨脹系數(shù)d1、d2，和d3相比反射鏡基體材料的膨脹率足夠小且不是溫度的函數(shù)，如果用式(5)求α1，得到α1＝-α2(-1+d2φ10)2φ20/φ10..........................(6)
由于，如果式(6)中φ10為負(fù)，d2φ10也為負(fù)，(-1+d2φ10)2＞1。
此外，在這里討論的范圍中，獲得的結(jié)果的范圍是，在主掃描方向上，第二反射鏡放大倍數(shù)的絕對(duì)值大于第一反射鏡放大倍數(shù)的絕對(duì)值。因此-φ20/φ10＞1由于，如果這兩個(gè)值，即，大于1的值相乘，則得到一個(gè)大于1的值，從式(6)可以知道期望α1＞α2。
接下來(lái)，考慮副掃描方向。
下面的φ′10和φ′20表示副掃描方向上預(yù)定溫度的放大倍數(shù)，當(dāng)與主掃描方向的值不同時(shí)在其上附“′”以示區(qū)別。
φ′1＝φ′10/(1+α1×Δt)φ′2＝φ′20/(1+α2×Δt)合成放大倍數(shù)由下式表達(dá)。
φ′t＝φ′1+φ′2-d2×φ′1×φ′2...........................(1′)根據(jù)透鏡的成像方式，假定對(duì)象點(diǎn)和合成對(duì)象點(diǎn)側(cè)主點(diǎn)之間的光程長(zhǎng)度為S′1，合成像平面?zhèn)戎鼽c(diǎn)和像平面之間的距離為S′2，第一反射鏡表面和合成對(duì)象點(diǎn)側(cè)主點(diǎn)之間的距離為Δ′1，第二反射鏡表面和合成圖像側(cè)主點(diǎn)之間的距離為Δ′2，Δ′1＝d2(φ′2/φ′t)........................................(2′)Δ′2＝-d2(φ′1/φ′t).......................................(3′)
S＇＝d1+Δ′1根據(jù)光學(xué)元件的近軸成像公式，1/S′1+1/S′2＝φ′t如果該式求S′2，則成像位置表達(dá)為S′2＝-S′1/(1-φ′tS′1).................................(7)另一方面，圖像側(cè)主點(diǎn)位置和像平面之間的距離表達(dá)為d3-Δ′2..................................................(8)式(7)和式(8)的差為成像點(diǎn)的偏移量。對(duì)其關(guān)于溫度變化量Δt求微分，當(dāng)該值為0時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)溫度變化的影響。即，d[(d3-Δ′2)-S′2]/d[Δt]＝0該式求α1，得到α1＝-α2(-d2-d1+d2d1φ′10)2φ′20/(d12φ′10)...........(9)放大倍數(shù)的分配上，有-(-d3-d1+d2d1φ′10)2φ′20/(d12φ′10)＞1，這種情況下，同樣得到α1＞α2。即，期望第一反射鏡基體材料的線性膨脹系數(shù)大于第二反射鏡基體材料的線性膨脹系數(shù)。
在根據(jù)本實(shí)施例的曝光裝置中，對(duì)上述各個(gè)實(shí)施例中的各個(gè)反射鏡的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了限定。
在根據(jù)本實(shí)施例的曝光裝置中，位于旋轉(zhuǎn)多角鏡一側(cè)的第一反射鏡在主掃描方向上有負(fù)放大倍數(shù)，位于像平面一側(cè)的第二反射鏡在主掃描方向上有正放大倍數(shù)。具體來(lái)說(shuō)，成像元件由兩個(gè)反射鏡構(gòu)成，在主掃描方向上有負(fù)放大倍數(shù)的第一反射鏡在主掃描方向上為凸形形狀，在主掃描方向上有正放大倍數(shù)的第二反射鏡在主掃描方向上為凹形形狀。此外，第一反射鏡在副掃描方向上為凸形形狀，第二反射鏡在副掃描方向上為凹形形狀。因此，圖像側(cè)主點(diǎn)比第二反射鏡在主掃描方向和副掃描方向上都要位于更靠近像平面一側(cè)。
設(shè)置副掃描方向上第一反射鏡的曲率的絕對(duì)值大于副掃描方向上第二反射鏡的曲率的絕對(duì)值。此外，各個(gè)反射鏡有在副掃描方向上不對(duì)稱(chēng)的自由彎曲面。位于旋轉(zhuǎn)多角鏡側(cè)的第一反射鏡的基體材料的線性膨脹系數(shù)被設(shè)為大于位于像平面?zhèn)鹊诙瓷溏R基體材料的線性膨脹系數(shù)。
有了該結(jié)構(gòu)，可以發(fā)揮與各個(gè)實(shí)施例同樣的效果。
在根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)合了光束掃描裝置的曝光裝置，對(duì)上述各個(gè)實(shí)施例中各個(gè)反射鏡的具體排列結(jié)構(gòu)進(jìn)行了限定。
根據(jù)本實(shí)施例的曝光裝置中，如圖5所示，第一反射鏡相對(duì)于旋轉(zhuǎn)多角鏡在副掃描方向上向預(yù)定方向(圖5中往上)偏移，第二反射鏡相對(duì)于第一反射鏡沿預(yù)定方向的相同方向(圖5中往上)偏移。此時(shí)，當(dāng)在展開(kāi)經(jīng)過(guò)兩個(gè)反射鏡反射之后的折疊的狀態(tài)下觀察副掃描方向部分時(shí)，從第一反射鏡能夠看到光束通過(guò)預(yù)定方向(圖5中往上，即，通過(guò)第二反射鏡反射的光線穿過(guò)第一反射鏡的副掃描方向、且設(shè)置有第二反射鏡的一側(cè))。
即，圖5中，該裝置被設(shè)置為使第一反射鏡在副掃描方向上比旋轉(zhuǎn)多角鏡朝上偏移，第二反射鏡在副掃描方向上比第一反射鏡朝上偏移，此外，第二反射鏡反射的光束在副掃描方向上比第一反射鏡朝上偏移。
因此，如果采用了第一和第二反射鏡，則降低了設(shè)置位置的局限性，可以提高光程設(shè)計(jì)的自由度。
JP-A第2001-56445號(hào)和第2000-275557號(hào)中公開(kāi)了傳統(tǒng)的光程設(shè)計(jì)例子。
JP-A第2001-56445號(hào)中，采用了兩個(gè)反射鏡，旋轉(zhuǎn)多角鏡和第一反射鏡幾乎位于相同高度，第二反射鏡向預(yù)定方向偏移。由第二反射鏡反射的光束相對(duì)于第一反射鏡穿過(guò)與預(yù)定方向相反的一側(cè)(圖2的下方)。
如JP-A第2001-56445號(hào)和第2000-275557號(hào)中所示，如果第二反射鏡反射之后的光程被設(shè)置為通過(guò)旋轉(zhuǎn)多角鏡的反射表面和第一反射鏡之間，則存在下述缺陷。
a)在光軸方向上，要求第二反射鏡位于旋轉(zhuǎn)多角鏡和第一反射鏡之間。
b)要求來(lái)自第二反射鏡的反射光相對(duì)于旋轉(zhuǎn)多角鏡和第一反射鏡之間的多角鏡掃描線形成一個(gè)大的角度。
如果fθ特性、表面傾斜特性、掃描線曲線和聚焦特性不受a)的約束得到了優(yōu)化，則有[(從旋轉(zhuǎn)多角鏡到第一反射面的光程長(zhǎng)度)＜(從第一反射鏡到第二反射鏡的光程長(zhǎng)度)]。如果來(lái)自第二反射鏡的反射光在旋轉(zhuǎn)多角鏡和第一反射鏡之間通過(guò)，則光束在旋轉(zhuǎn)多角鏡或第一反射鏡上相交，如圖6所示。
此外，考慮到有許多光束通過(guò)，如圖7所示，則產(chǎn)生了對(duì)旋轉(zhuǎn)多角鏡和第一反射鏡之間通過(guò)的所有光束的限制。
根據(jù)約束條件b)，如果在主掃描方向上有放大倍數(shù)的第二反射鏡很大程度上相對(duì)入射光束是傾斜的，傾斜角度越大，第二反射鏡產(chǎn)生的掃描線彎曲越厲害。為了對(duì)該情況進(jìn)行校正，即使大大限制主掃描方向上的完整形狀和副掃描方向上非球面形狀，也很難對(duì)其他能力、fθ特性、表面傾斜特性、掃描線彎曲和副掃描方向上的聚焦特性進(jìn)行優(yōu)化。
此外，傳統(tǒng)上，光束與副掃描方向相交，即，所取光程為，光束垂直輸出到旋轉(zhuǎn)多角鏡的多角鏡表面、在預(yù)定方向上被第一反射鏡反射并傾斜，然后由第二反射鏡反射，因此，來(lái)自第二反射鏡的反射光在旋轉(zhuǎn)多角鏡和第一反射鏡之間與掃描線相交。
該系統(tǒng)中，平面圖上可以看到，第二反射鏡的位置已經(jīng)合理地位于旋轉(zhuǎn)多角鏡和第一反射鏡之間。因此，由于需要保持[(旋轉(zhuǎn)多角鏡到第一反射面的光程長(zhǎng)度)＞(從第一反射面到第二反射面的光程長(zhǎng)度)]，并且將第一反射面的折疊角取較大值，因此，過(guò)去一直需要在一定范圍內(nèi)采取優(yōu)化配置。
相反地，根據(jù)本實(shí)施例的曝光裝置采取如下的配置。
在副掃描方向取這樣的光程，其中光束傾斜輸出到旋轉(zhuǎn)多角鏡的多角鏡表面、被第一反射鏡在預(yù)定方向上反射并傾斜，因此，來(lái)自第二反射鏡的反射光在旋轉(zhuǎn)多角鏡和第一反射鏡之間不與掃描線相交。
該系統(tǒng)中，降低了對(duì)第二反射鏡位置的限制，并且可以保持[(旋轉(zhuǎn)多角鏡到第一反射面的光程長(zhǎng)度)＜(從第一反射面到第二反射面的光程長(zhǎng)度)]，沒(méi)必要再將第一反射面的折疊角取較大值。
具體配置如下。
主光線到每個(gè)反射鏡的入射點(diǎn)設(shè)置為原點(diǎn)，采取右手局部坐標(biāo)系。X方向平行于入射光方向，與光束行進(jìn)方向相同的方向在每一次反射時(shí)都在負(fù)和正之間切換。該局部坐標(biāo)系中，X軸到Z軸的方向?yàn)榻嵌鹊恼颉?br> 此外，Y方向平行于預(yù)定光束被掃描的方向，并且對(duì)所有光束都相同。在這一點(diǎn)上，采取從X軸看反射鏡表面的垂直角的正弦取相同符號(hào)的光程。
因此，緩解了第一反射鏡和第二反射鏡在布置上的限制，并且緩解了主掃描方向上整體形狀和副掃描方向上局部形狀的限制，因此，可以改進(jìn)副掃描方向上fθ特性、表面傾斜特性、掃描線曲線和聚焦特性。
在根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)合了光束掃描裝置的曝光裝置中，對(duì)上述各個(gè)實(shí)施例中的各個(gè)反射鏡的具體排列結(jié)構(gòu)進(jìn)行了限定。根據(jù)該實(shí)施例的曝光裝置通過(guò)結(jié)合第一實(shí)施例和第七實(shí)施例來(lái)構(gòu)成。
根據(jù)該構(gòu)成，可以提供各個(gè)實(shí)施例的效果。此外，該結(jié)合中，如果反射鏡法線相對(duì)入射光有一定角度，并且成像元件被設(shè)置成不中斷光程，則由于在主掃描方向上提供放大倍數(shù)并使之偏斜而產(chǎn)生的掃描線彎曲可以利用排列自身的效果得到抑制。因此，非球面化的效果集中在成像特性、表面傾斜校正特性等上，并且可以得到改進(jìn)。
此外，按第三實(shí)施例所述，為了能夠取較大的d2，可以使副掃描方向上圖像側(cè)主點(diǎn)位置非?？拷衿矫嬉粋?cè)。因此，副掃描方向上的橫向放大β可以得到抑制。這樣，對(duì)下文描述的第12實(shí)施例和第13實(shí)施例非常有效。
接下來(lái)，為了獲得抑制掃描線彎曲的反射鏡布置，假定一個(gè)主掃描方向上有曲率、副掃描方向上沒(méi)有曲率的反射鏡，則得到一個(gè)不產(chǎn)生掃描線偏移的情形。
圖8示出了當(dāng)偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)中反射鏡在副掃描方向上的曲率為0時(shí)，反射鏡和光程的主光線沿副掃描部分方向在平面上的投影。掃描方向上中間部分的狀態(tài)用實(shí)線示出，兩邊的狀態(tài)由虛線示出，下面將討論掃描線的彎曲程度。主光線到每個(gè)反射鏡的入射點(diǎn)設(shè)置為原點(diǎn)，采取右手局部坐標(biāo)系。X方向平行于入射光方向，與光束行進(jìn)方向相同的方向在每一次反射中都在負(fù)和正之間切換。圖上，在該局部坐標(biāo)系中，X軸到Z軸的方向?yàn)榻嵌鹊恼颉４送?，Y方向設(shè)置為平行于掃描預(yù)定光束的方向并且對(duì)所有光束都相同。
如果到第一反射鏡的入射角為α1，反射鏡沿垂直于反射鏡反射面的方向偏移δ1(入射光一側(cè)的偏移方向?yàn)樨?fù)，入射光相反的偏移方向?yàn)檎?，則主光線在反射光中間部分和兩邊之間的偏移量可由下式獲得。
∠FAD＝2α1光束在相對(duì)于主光線的垂直方向上，在反射光的中間部分和兩邊處的偏移量為DF＝δ1/cos(∠DAC)×sin(∠FAD)＝δ1/cos(α1)×sin(2α1)＝2δ1sin(α1)...................................(10)
由于光束被其他反射鏡折疊之后該偏移量保持不變，所以到掃描表面的入射光的偏移量通過(guò)疊加所有其他反射鏡產(chǎn)生的偏移量來(lái)獲得。
圖8所示的兩個(gè)反射鏡情況下，從入射光看過(guò)去，相對(duì)右手局部坐標(biāo)系X軸的反射鏡法線方向分別為α1和α2，如果連接各個(gè)反射鏡的光束所通過(guò)區(qū)域的兩邊及中間部分的直線之間的偏移量為δ1和δ2，則出射光位置的偏移量為2(δ1×sin(α1)+δ2×sin(α2))....................(11)假定主掃描方向上反射鏡曲率半徑為r(這里，當(dāng)反射鏡表面為凸時(shí)r取正號(hào)，當(dāng)反射鏡表面為凹時(shí)r取負(fù)號(hào))，反射鏡上光束掃描區(qū)域的掃描方向上寬度為ι，則帶有連接各個(gè)反射鏡光束通過(guò)區(qū)域的兩邊及中間部分的直線之間的偏移量δ的關(guān)系式為δ＝r×(1-cos(arctan(ι/2/r)))≈1/2/r×(ι/2)2.........(12)。
由于根據(jù)式(12)δ≈1/2/r×(ι/2)2，所以式(11)為1/4×(ι12/r1×sin(α1)+ι22/r2×sin(α2)).............(13)如果該式近似為0，則從這對(duì)反射鏡輸出的光束可以疊加起來(lái)。即，下面的式(14)是用來(lái)疊加從這對(duì)反射鏡輸出光束的條件方程。
1/4×(L12/r1×sin(α1)+L22/r2×sin(α2))＝0.........(14)該式求α2，條件表達(dá)為sin(α2)＝-ι12/ι22×r2/r1×sin(α1)........................(15)
這里r1是凸的為正，r2是凹的為負(fù)。因此，可以知道式(15)中-ι12/ι22×r2/r1為正，并且sin(α2)和sin(α1)同號(hào)。
這表達(dá)了圖上的關(guān)系。即，該系統(tǒng)由一對(duì)fθ反射鏡構(gòu)成，第一反射鏡相對(duì)旋轉(zhuǎn)多角鏡在副掃描方向上向預(yù)定方向(圖8朝上)偏移，第二反射鏡相對(duì)第一反射鏡向預(yù)定方向相同的方向(圖8朝上)偏移。這意味著，如果在經(jīng)過(guò)兩個(gè)反射鏡反射之后的折疊展開(kāi)的狀態(tài)下觀察副掃描方向，則從第一反射鏡能看到光束通過(guò)預(yù)定方向(圖8朝上)。
通過(guò)這樣的設(shè)置，由于不再需要僅僅為了校正掃描線的曲線彎曲而改變副掃描方向上這對(duì)反射鏡的法線方向，所以副掃描方向的形狀可以根據(jù)成像特性、表面傾斜校正特性等在每個(gè)主掃描方向位置中確定，并且可以改進(jìn)這些特性。
根據(jù)本實(shí)施例的曝光裝置，通過(guò)結(jié)合第六實(shí)施例和第七實(shí)施例來(lái)構(gòu)成。
在根據(jù)本實(shí)施例的曝光裝置中，成像元件由兩個(gè)反射鏡形成，在主掃描方向上有負(fù)放大倍數(shù)的第一反射鏡在主掃描方向上是凸形的，在主掃描方向上有正放大倍數(shù)的第二反射鏡在主掃描方向上是凹形的。此外，第一反射鏡在副掃描方向上為凸形，并且第二反射鏡在副掃描方向上是凹形。因此，圖像側(cè)主點(diǎn)的位置在主掃描和副掃描方向上都比第二反射鏡更靠近像平面一側(cè)。
此外，副掃描方向上第一反射鏡曲率的絕對(duì)值設(shè)置得大于副掃描方向上第二反射鏡曲率的絕對(duì)值。此外，各個(gè)反射鏡都有關(guān)于副掃描方向不對(duì)稱(chēng)的自由彎曲面。位于旋轉(zhuǎn)多角鏡側(cè)的第一反射鏡基體材料的線性膨脹系數(shù)設(shè)置的比像平面一側(cè)第二反射鏡基體材料的線性膨脹系數(shù)大。
此外，設(shè)置各個(gè)部件使得第一反射鏡在副掃描方向上比旋轉(zhuǎn)多角鏡更靠上偏移，第二反射鏡比第一反射鏡更靠上偏移，另外，第二反射鏡反射的光束在副掃描方向上比第一反射鏡反射的光束更靠上偏移。
通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，可以發(fā)揮與每個(gè)實(shí)施例同樣的效果。
在根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)合了光束掃描裝置的曝光裝置中，線性膨脹的影響被降到最低。即，如果使用了兩個(gè)或多個(gè)反射鏡，即便使用了采用較大線性膨脹系數(shù)的樹(shù)脂作為基體材料并且用鋁蒸發(fā)的反射鏡，也可以抑制溫度變化帶來(lái)的特性變化。
在由兩個(gè)反射鏡形成的掃描光學(xué)系統(tǒng)的成像元件中，假定各自的基體材料不同，并且線性膨脹系數(shù)為α1和α2，主掃描方向上各自放大倍數(shù)為φ10和φ20，副掃描方向上各自放大倍數(shù)為φ′10和φ′20，兩個(gè)反射鏡之間的光程為d2，偏轉(zhuǎn)器的反射點(diǎn)和第一反射鏡之間的光程為d1，如果|α2-α1i|＞|α1-α1i|并且|α2-α′1i|＞|α1-α′1i|這里，α1i為式(6)的值，α′1i為式(9)的值，如果α1i＝-α2(-1+d2φ10)2φ20/φ10
α′1i＝-α2(-d2-d1+d2d1φ′10)2φ20/(d12φ′10)則相比采用通常的基體材料，可以很大程度地抑制溫度變化引起的散焦的出現(xiàn)。
傳統(tǒng)上，由于反射鏡由單一基體材料形成，過(guò)去一直有必要為兩個(gè)反射鏡選擇線性膨脹系數(shù)盡可能小的材料。
與此相反，本實(shí)施例中，最優(yōu)組合不是通過(guò)最小化線性膨脹系數(shù)的絕對(duì)值來(lái)進(jìn)行選擇的。
在由兩個(gè)反射鏡形成的掃描光學(xué)系統(tǒng)的成像元件中，假定各自的基體材料不同，并且線性膨脹系數(shù)為α1和α2，主掃描方向上各自放大倍數(shù)為φ10和φ20，副掃描方向上各自放大倍數(shù)為φ′10和φ′20，兩個(gè)反射鏡之間的光程為d2，偏轉(zhuǎn)器的反射點(diǎn)和第一反射鏡之間的光程為d1，|α2-α1i|＞|α1-α1i|并且|α2-α′1i|＞|α1-α′1i|這里，α1i＝-α2(-1+d2φ10)2φ20/φ10α′1i＝-α2(-d2-d1+d2d1φ′10)2φ20/(d12φ′10)主掃描方向上成像位置不變的條件是α1i表達(dá)的式(6)，副掃描方向上成像位置不變的條件是α′1i表達(dá)的式(9)。如果分別選擇線性膨脹系數(shù)接近這些值的基體材料，則可以抑制發(fā)生溫度變化時(shí)成像特性的變化，并且也可以抑制出現(xiàn)散焦引起的光束直徑的變化。
此外，可以獲得降低fθ特性關(guān)于主掃描方向上的變化以及抑制表面傾斜校正功能在副掃描方向上變化的效果。
至少在使用了與第二反射鏡材料的α2相同線性膨脹系數(shù)的第一反射鏡材料的情況下，如果它們接近從式(6)和(9)得到的線性膨脹系數(shù)α1i和α′1i，則可以得到這樣的效果。
也就是說(shuō)，如果|α2-α1i|＞|α1-α1i|并且|α2-α′1i|＞|α1-α′1i|，就可以得到這樣的效果。
根據(jù)本實(shí)施例的曝光裝置中，調(diào)節(jié)兩個(gè)反射鏡的放大倍數(shù)為最優(yōu)情況。
在由兩個(gè)反射鏡形成的掃描光學(xué)系統(tǒng)的成像元件中，設(shè)置主掃描方向上或者副掃描方向上第一反射鏡的放大倍數(shù)或者兩個(gè)方向上的放大倍數(shù)為負(fù)，設(shè)置主掃描方向和副掃描方向上第二反射鏡的放大倍數(shù)為正，設(shè)置第一反射鏡基體材料的線性膨脹系數(shù)比第二反射鏡基體材料的線性膨脹系數(shù)大。
傳統(tǒng)上，由于反射鏡由單一基體材料生成，所以溫度變化的影響過(guò)去一直通過(guò)分散放大倍數(shù)同時(shí)給兩個(gè)放大倍數(shù)提供與總放大倍數(shù)相同的符號(hào)來(lái)抑制。當(dāng)?shù)谝辉糯蟊稊?shù)設(shè)置為負(fù)并且最后元件的放大倍數(shù)設(shè)置為正時(shí)，認(rèn)為是基體材料的最優(yōu)組合。
例如，如果第一反射鏡由PMMA形成并且第二反射鏡由PC形成，則PMMA的線性膨脹系數(shù)為6.9×10-5(/度)，PC的線性膨脹系數(shù)為6.2×10-5(/度)，溫度變化的影響相比它們均為PC或PMMA的情況可以進(jìn)一步得到抑制。
在根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)合了光束掃描裝置的曝光裝置中，調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)裝置反射面和第一反射鏡以及第二反射鏡之間的光程長(zhǎng)度。
具體來(lái)說(shuō)，設(shè)置它們?yōu)?偏轉(zhuǎn)裝置反射面和第一反射鏡之間的光程長(zhǎng)度)＜(第一反射鏡和第二反射鏡之間的光程長(zhǎng)度)。
該設(shè)置的目的是為了使反射鏡可以安裝，當(dāng)采用該反射鏡并在不遮擋光學(xué)路徑的情況下放置成像元件時(shí)，使反射鏡法線形成一個(gè)相對(duì)入射光的角度，條件是反射鏡法線相對(duì)入射光的角度較小。
傳統(tǒng)上，在(偏轉(zhuǎn)裝置反射面和第一反射鏡之間的光程長(zhǎng)度)＞(第一反射鏡和第二反射鏡之間的光程長(zhǎng)度)的情況下，由于偏轉(zhuǎn)裝置反射面和第一反射鏡之間的光束以及第一反射鏡和第二反射鏡之間的光束，二者之間的角度需要設(shè)置得較大使得第二反射鏡不會(huì)在偏轉(zhuǎn)裝置反射面和第一反射鏡之間遮擋掃描線，并且為了根據(jù)布置來(lái)校正掃描線曲線彎曲需要反射鏡形狀為扭轉(zhuǎn)狀，此條件在成像特性上是缺點(diǎn)。
相反地，本實(shí)施例中，由于第二反射鏡位于第一反射鏡相反的一側(cè)，中間有旋轉(zhuǎn)多角鏡，即，位于在中間有旋轉(zhuǎn)多角鏡情況下沒(méi)有光束的一側(cè)，防止了第二反射鏡甚至以一很小的角度遮擋偏轉(zhuǎn)裝置反射面和第一反射鏡之間的光學(xué)路徑。
因此，放置偏轉(zhuǎn)裝置反射面、第一反射鏡和第二反射鏡使得(偏轉(zhuǎn)裝置反射面和第一反射鏡之間的光程長(zhǎng)度)＜(第一反射鏡和第二反射鏡之間的光程長(zhǎng)度)成立。
a)第一反射鏡表面相對(duì)第一反射鏡入射光的傾斜越小越好。如果第一反射鏡在主掃描方向上有放大倍數(shù)，則從副掃描方向部分看到的反射點(diǎn)發(fā)生了位置偏移，當(dāng)反射鏡在副掃描方向上傾斜時(shí)，期望將依照主掃描方向位置在掃描線中產(chǎn)生的彎曲部分的量抑制到最低。
b)需要放置第二反射鏡使之不遮擋旋轉(zhuǎn)多角鏡和第一反射鏡之間光束的光學(xué)路徑，并且保持第二反射鏡末端和旋轉(zhuǎn)多角鏡和第一反射鏡之間的光程長(zhǎng)度同時(shí)使得角度越小，第一反射鏡和第二反射鏡之間的光程長(zhǎng)度越長(zhǎng)越好。
此外，期望第二反射鏡置于旋轉(zhuǎn)多角鏡和第一反射鏡之間沒(méi)有光束的位置，使得上述條件不會(huì)成為角度的約束條件。
問(wèn)題是，必須放置反射鏡使之不與旋轉(zhuǎn)多角鏡接觸，然而，如果距離使用區(qū)域有約0.5mm的寬容度(latitude)，則旋轉(zhuǎn)多角鏡可以保持精度。
另一方面，具有放大倍數(shù)的表面通常需要約2～3mm的寬容度，這樣的話，避開(kāi)旋轉(zhuǎn)多角鏡就更容易。
此外，如上所述，副掃描方向上圖像一側(cè)主點(diǎn)位置可以非?？拷衿矫嬉粋?cè)，可以增大安裝的自由度并且通過(guò)取第二反射鏡和像平面之間較大的光程長(zhǎng)度，副掃描方向上的橫向放大β可以得到抑制。這對(duì)下文描述的第13實(shí)施例非常有效。
在根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)合了光束掃描裝置的曝光裝置中，調(diào)節(jié)各個(gè)元件之間的光程長(zhǎng)度以及副掃描方向上的放大倍數(shù)和橫向放大(lateral magnification)。
使用一對(duì)光學(xué)元件，設(shè)置第一光學(xué)元件副掃描方向上的放大倍數(shù)為負(fù)，設(shè)置第二光學(xué)元件副掃描方向上的放大倍數(shù)為正。設(shè)置這對(duì)光學(xué)元件之間的光程長(zhǎng)度，副掃描方向上的放大倍數(shù)和橫向放大為下面的關(guān)系。
＞(2×副掃描方向上的橫向放大)，副掃描方向上的橫向放大＜0.5，[(最后元件和像平面之間的光程長(zhǎng)度)/(偏轉(zhuǎn)器反射點(diǎn)和最后元件之間的光程長(zhǎng)度)]＞1.5。
這是因?yàn)?，在由于設(shè)計(jì)或裝配上變化的影響等引起光束偏斜地入射到旋轉(zhuǎn)多角鏡入射面的光學(xué)系統(tǒng)中，期望可以抑制副掃描方向上旋轉(zhuǎn)多角鏡表面不規(guī)則對(duì)副掃描方向上光束位置的影響。出于此目的，需要對(duì)副掃描方向上的橫向放大進(jìn)行抑制。
另一方面，保證最后成像元件到像平面的距離同時(shí)抑制上述T.T.的增加，允許處理單元等的形狀和排列上自由度的改進(jìn)以及尺寸變小為M/C。
傳統(tǒng)的JP-A第4-277715號(hào)中，討論了用來(lái)將副掃描方向上橫向放大抑制為1.2或者更小的配置。從實(shí)施該配置的例子中看到，最后成像元件和像平面之間的距離很小，安裝上的限制變得很大。橫向放大的抑制以及最后成像元件和像平面之間距離的增加是相互矛盾的要求。
相反地，本實(shí)施例中，在有表面傾斜校正功能的掃描光學(xué)系統(tǒng)情況下，設(shè)計(jì)偏轉(zhuǎn)器反射面的副掃描表面和像平面為共軛關(guān)系。此時(shí)副掃描方向上橫向放大定義為β。
如果光束傾斜入射到偏轉(zhuǎn)面，則由于表面不規(guī)則性，副掃描方向上光束在旋轉(zhuǎn)多角鏡上的位置發(fā)生變化。該情況示于圖9。由于旋轉(zhuǎn)多角鏡的表面不規(guī)則程度很小，所以旋轉(zhuǎn)多角鏡反射表面和基于其的像平面之間的橫向放大變化很小。因此，假定表面不規(guī)則程度為Δ，入射光束和旋轉(zhuǎn)多角鏡法線之間的角度為α，副掃描方向上到旋轉(zhuǎn)多角鏡的入射角為θ，副掃描方向上的橫向放大為β，則旋轉(zhuǎn)多角鏡上的光束位置偏移量為Δ×tanθ/cosα，作為其圖像，像平面上位置的變化量為β×Δ×tanθ/cosα。
從上面的討論，可以知道，為了抑制像平面上位置的變化同時(shí)允許Δ在某種程度上變化，應(yīng)使副掃描方向上橫向放大β盡可能小。
即，作為一種抑制表面不規(guī)則對(duì)偏斜入射光學(xué)系統(tǒng)影響的措施，考慮了一種抑制橫向放大的方法。解決方案是，可想到使得最后光學(xué)元件更靠近像平面并且給最后光學(xué)元件提供表面傾斜校正功能。然而，這會(huì)降低安裝自由度。強(qiáng)烈期望最后光學(xué)元件和像平面之間的距離取較大值，但是，不希望上述T.T.取得太長(zhǎng)。
研究了在滿(mǎn)足主掃描方向和副掃描方向上fθ特性、表面傾斜校正功能、像平面彎曲校正的要求，掃描光學(xué)系統(tǒng)所要求的整個(gè)掃描區(qū)域上一致的光束直徑的同時(shí)，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)到何種程度。
采用一個(gè)透鏡的情況下，在薄光學(xué)系統(tǒng)中，保持(最后元件和像平面之間的光程長(zhǎng)度)/(偏轉(zhuǎn)裝置反射面和像平面之間的光程長(zhǎng)度)≈副掃描方向上的橫向放大。作為一個(gè)目標(biāo)，期望使副掃描方向上的橫向放大大約為關(guān)系式中的一半。保持(最后成像元件和像平面之間的距離)≈(最后成像元件位置到合成圖像一側(cè)主點(diǎn)的距離)+1/((1/焦距)-(1/旋轉(zhuǎn)多角鏡反射面和對(duì)象點(diǎn)一側(cè)主點(diǎn)之間的距離))，但是，如果焦距變大，則需要像頻高一些。因此，最好不采取這種方法。
因此，使副掃描方向上對(duì)象點(diǎn)一側(cè)主點(diǎn)和像平面一側(cè)主點(diǎn)位置更靠近像平面一側(cè)。
為了使旋轉(zhuǎn)多角鏡反射點(diǎn)和對(duì)象點(diǎn)一側(cè)主點(diǎn)之間的光程長(zhǎng)度長(zhǎng)一些，圖像一側(cè)主點(diǎn)和像平面之間的光學(xué)距離短一些來(lái)降低橫向放大，在副掃描方向，同樣使得第一反射鏡的放大倍數(shù)為負(fù)并且第二反射鏡的放大倍數(shù)為正。
研究結(jié)果表明，關(guān)于該關(guān)系式，在至少采用一對(duì)光學(xué)元件(對(duì)該發(fā)明，描述的是反射鏡)并且使得第一光學(xué)元件的副掃描方向放大倍數(shù)為負(fù)，第二光學(xué)元件的副掃描方向放大倍數(shù)為正的情況下，可以得到解決方案，實(shí)現(xiàn)[(最后元件和像平面之間的光程長(zhǎng)度)/(偏轉(zhuǎn)器反射點(diǎn)和最后元件之間的光程長(zhǎng)度)]＞(2×副掃描方向上的橫向放大)。此外，特別地，我們知道，可以實(shí)現(xiàn)保持0.2＜β(.24138，.3186，.3779)＜0.5
(最后元件和像平面之間的光程長(zhǎng)度)/(偏轉(zhuǎn)器反射點(diǎn)和最后元件之間的光程長(zhǎng)度)＝404/250＝1.612＞1.5的配置。
在根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)合了光束掃描裝置的曝光裝置中，通過(guò)結(jié)合第八實(shí)施例和第十三實(shí)施例實(shí)現(xiàn)。
有了第八實(shí)施例的效果，第二反射鏡和像平面之間的距離可以取得大一些。此外，當(dāng)通過(guò)采取第八實(shí)施例的配置來(lái)實(shí)現(xiàn)第十三實(shí)施例時(shí)，如果來(lái)自偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的光束傾斜入射到旋轉(zhuǎn)反射鏡，則可以抑制表面不規(guī)則引起的副掃描方向光束位置的變化。
根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)合了光束掃描裝置的曝光裝置通過(guò)結(jié)合第九實(shí)施例和第十三實(shí)施例構(gòu)成。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以發(fā)揮與上述各個(gè)實(shí)施例同樣的效果。
掃描多個(gè)光束時(shí)，提供了用來(lái)通過(guò)僅對(duì)第二反射鏡反射后的部分光束折疊將光束分離的反射鏡。關(guān)于光束分離的位置，在副掃描方向上，多角鏡距離在第二反射鏡上的折疊點(diǎn)越遠(yuǎn)，該位置到第二反射鏡的距離就越近。
如果一組光學(xué)系統(tǒng)提供多個(gè)掃描線，則期望在抑制上述T.T.并且降低成像反射鏡尺寸的同時(shí)改進(jìn)特性。
傳統(tǒng)上，已有采用透鏡的系統(tǒng)，然而，在采用透鏡的系統(tǒng)中，透鏡厚度越厚，為了將其配置成掃描線寬度不會(huì)隨波長(zhǎng)的變化而變化的費(fèi)用也增加。此外，透鏡厚度薄的話，出現(xiàn)的問(wèn)題是掃描線寬度隨波長(zhǎng)的變化而變化。
相反地，本實(shí)施例中，采用了不受波長(zhǎng)影響的反射鏡。由于這里采用了反射鏡，會(huì)出現(xiàn)入射光和出射光在光學(xué)元件的相同方向上并且光程在反射鏡附近重疊的問(wèn)題。然而，可以設(shè)計(jì)一種構(gòu)造作為該問(wèn)題的解決辦法。該構(gòu)造如下敘述。
該構(gòu)造為，掃描多個(gè)光束時(shí)，提供了用來(lái)通過(guò)僅對(duì)第二反射鏡反射后的部分光束折疊來(lái)將光束分離的反射鏡。關(guān)于光束分離的位置，副掃描方向上多角鏡距離第二反射鏡上的折疊點(diǎn)越遠(yuǎn)，該位置到第二反射鏡的距離就越近。
根據(jù)該構(gòu)造，從第七實(shí)施例引用的圖5看到，觀察第二反射鏡之后光束的掃描光束軌跡的副掃描部分，關(guān)于可在第一反射鏡和第二反射鏡之間分離的光束，副掃描方向的上側(cè)(副掃描方向上遠(yuǎn)離多角鏡方向)光束位于光程的上游，即，第二反射鏡一側(cè)。
從光束RAY 22、RAY 32、RAY 42分離出光束RAY 12的分離點(diǎn)位于光軸方向上到第二反射鏡距離為最短的位置，即，距離第二反射鏡最近的位置，從光束RAY 32和RAY 42分離出光束RAY 22的分離點(diǎn)位于光軸方向上到第二反射鏡距離為次短的位置，從光束RAY 42分離出光束RAY 32的分離點(diǎn)位于光軸方向上到第二反射鏡距離為最長(zhǎng)的位置，即，距離第二反射鏡最遠(yuǎn)的位置。
因此，設(shè)置分離位置使得來(lái)自副掃描方向上多角鏡的第二反射鏡上較遠(yuǎn)折疊點(diǎn)的光束更靠近第二反射鏡。這樣可以使得，將可在最近位置分離的光束分離之后到第二反射鏡的光程長(zhǎng)度較長(zhǎng)，同時(shí)縮短了第二反射鏡之后的光程長(zhǎng)度。
縮短第二反射鏡之后光程長(zhǎng)度的能力可以減小部件的尺寸。此外，反射鏡角度偏移的影響正比于反射鏡排列之后的光程長(zhǎng)度。例如，如果反射鏡傾斜α，光束傾斜2α，并且當(dāng)光束行進(jìn)距離L時(shí)，偏移量為L(zhǎng)×tan(2α)?？紤]到這個(gè)原因，由于L會(huì)變小，所以也會(huì)降低角度偏移的影響。
如果加長(zhǎng)分離之后最上端一側(cè)可分離光束的光程長(zhǎng)度，則可以保證感光體(photoconductor)的行距(pitch)以及感光體和光學(xué)系統(tǒng)之間的距離，并且可以容裝大尺寸的處理單元。
在根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)合了光束掃描裝置的曝光裝置中，通過(guò)將第二反射鏡上各個(gè)光束的間隔取為要在第十六實(shí)施例中下側(cè)分離的光束的間隔來(lái)配置。
根據(jù)該配置，由于抑制了副掃描方向上橫向放大β以便降低旋轉(zhuǎn)多角鏡表面不規(guī)則的影響，所以距離像平面越近，各個(gè)光束之間的間隔就越小。
據(jù)此，隨著光束在更下游側(cè)的位置分離，第二反射鏡上光束之間的間隔也更大，如下。
RAY1和RAY2之間的間隔＜RAY2和RAY3之間的間隔＜RAY3和RAY4之間的間隔。
本實(shí)施例中，一組光學(xué)系統(tǒng)提供多個(gè)掃描線，并且，在用分離裝置導(dǎo)引各個(gè)掃描線到遠(yuǎn)距離位置的光學(xué)系統(tǒng)中，使得偏轉(zhuǎn)器的旋轉(zhuǎn)多角鏡厚度變薄。這是基于旋轉(zhuǎn)多角鏡厚度α風(fēng)阻損失的關(guān)系。薄的偏轉(zhuǎn)器的旋轉(zhuǎn)多角鏡厚度通過(guò)降低電機(jī)功率和提高旋轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)抑制生熱和噪聲。
傳統(tǒng)偏轉(zhuǎn)器中，多面鏡的厚度較厚。因此，增大了電機(jī)功率，并增加了費(fèi)用、生熱和噪聲。正因?yàn)檫@樣，很難提高旋轉(zhuǎn)數(shù)。
相反地，本實(shí)施例中，掃描多個(gè)光束，并且結(jié)合了第七和第十三實(shí)施例。此外，該配置中，多個(gè)光束在旋轉(zhuǎn)多角鏡和第一反射鏡之間在副掃描方向上相交。
這種情況下，可以另外結(jié)合第十二實(shí)施例。
因此，只要降低偏轉(zhuǎn)器的旋轉(zhuǎn)多角鏡厚度及電機(jī)功率，并且抑制生熱和噪聲，就可以提高旋轉(zhuǎn)數(shù)。
本實(shí)施例為一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，其中，只要抑制了成像反射鏡的尺寸和旋轉(zhuǎn)多角鏡的厚度，就可以保證第一分離點(diǎn)到像平面的距離。
具體地說(shuō)，掃描多個(gè)光束并且結(jié)合了第八和第十三實(shí)施例。此外，該配置中，多個(gè)光束在旋轉(zhuǎn)多角鏡和第一反射鏡之間在副掃描方向上相交。
這種情況下，可以另外結(jié)合第十二實(shí)施例。
因此，可以保證第一分離點(diǎn)到像平面的距離。
下面，將參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具體曝光裝置。
圖11A到11C說(shuō)明作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種曝光裝置。
圖11A顯示從俯視方向(從將在下文描述的偏轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)軸方向)看過(guò)去，結(jié)合到成像裝置中的曝光裝置到第二反射鏡的狀態(tài)，圖11B顯示與圖11A所示平面方向垂直的方向(從與相同偏轉(zhuǎn)器裝置的旋轉(zhuǎn)軸方向垂直的方向)看過(guò)去的狀態(tài)。分別顯示了，偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)角相對(duì)于通過(guò)設(shè)置在偏轉(zhuǎn)裝置反射點(diǎn)和掃描表面之間的光學(xué)元件的光束為0°的狀態(tài)。這種類(lèi)型的曝光裝置中，由于彩色圖像在用各光束形成潛像的各個(gè)成像單元中利用減法混色(subtraction color mixing)形成，所以，典型地，采用了分離為顏色分量Y，即，黃色，顏色M，即，洋紅色，C，即，青色和K，即，黑色(用于上墨)的四種圖像數(shù)據(jù)顏色以及用來(lái)關(guān)于相應(yīng)Y、M、C和K的每個(gè)顏色分量來(lái)形成圖像的四組不同單元。因此，下文的敘述中，關(guān)于各個(gè)分量的圖像數(shù)據(jù)以及與之對(duì)應(yīng)的單元，通過(guò)給附圖標(biāo)號(hào)附加Y，M，C和K來(lái)區(qū)分。
如圖11B所示，曝光裝置掃描針對(duì)基于已知的減法混色來(lái)形成經(jīng)過(guò)顏色分離出的顏色分量所對(duì)應(yīng)的圖像的第一到第四光束LY、LM、LC和LK。各個(gè)感光體58(Y，M，C和K，下文，對(duì)形成所有第一到第四曝光系統(tǒng)的部件進(jìn)行統(tǒng)一描述時(shí)，用給附圖標(biāo)號(hào)添加“*”來(lái)表示)，依次按58Y、58M、58C和58K的順序排列，放置在通過(guò)用于曝光黃色、洋紅色、青色和黑色圖像的第三反射鏡37Y、37M、37C和37K從曝光裝置輸出到外部的四個(gè)激光束L*的各個(gè)掃描線相對(duì)應(yīng)的位置。
通過(guò)曝光裝置的各個(gè)反射鏡37Y、37M、37C和37K導(dǎo)引到各個(gè)感光鼓58*的四個(gè)激光束L*從四個(gè)半導(dǎo)體激光陣列元件輸出，并且從各個(gè)充電單元和各個(gè)顯影單元(未顯示)照射到各個(gè)反射鏡37Y、37M、37C和37K所對(duì)應(yīng)的各個(gè)感光鼓58*的圓周表面上的預(yù)定位置。
曝光裝置含四個(gè)激光陣列元件3Y、3M、3C和3K，偏轉(zhuǎn)裝置5、偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)7*和偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)9。
四個(gè)激光陣列元件3Y、3M、3C和3K在每個(gè)組件中包含兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)，用來(lái)為成像裝置(未顯示)中四組成像單元形成的各個(gè)經(jīng)過(guò)顏色分離出來(lái)的顏色分量的圖像所對(duì)應(yīng)的四種顏色，發(fā)出圖像數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的激光束。偏轉(zhuǎn)裝置5包含可旋轉(zhuǎn)形成的多個(gè)反射面5a，它通過(guò)以預(yù)定速度旋轉(zhuǎn)各個(gè)反射面5a，將從各個(gè)激光陣列元件輸出的激光束以預(yù)定角速度朝設(shè)置在預(yù)定位置的掃描面偏轉(zhuǎn)，即，四組成像單元的四個(gè)感光鼓58Y、58M、58C和58K。偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)7*設(shè)置在各個(gè)激光陣列元件3*和偏轉(zhuǎn)裝置5之間，并且以預(yù)定形式形成各個(gè)激光束L*的各個(gè)局部束斑形式，以及將各個(gè)光束排列為四組激光束。偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)9對(duì)通過(guò)偏轉(zhuǎn)器5偏轉(zhuǎn)(反射)到光電鼓58*的激光束進(jìn)行成像。
這里，偏轉(zhuǎn)裝置5偏轉(zhuǎn)(連續(xù)并線性地反射)各個(gè)激光束的方向(與反射面5a旋轉(zhuǎn)方向平行的方向)稱(chēng)為“主掃描方向”，當(dāng)通過(guò)反射鏡形成折疊而旋轉(zhuǎn)反射裝置5a的反射面5a時(shí)，垂直于主掃描方向并且平行于旋轉(zhuǎn)軸軸向的方向稱(chēng)為“副掃描方向”。
從各個(gè)激光陣列元件發(fā)出的八個(gè)激光束通過(guò)靠近各個(gè)激光陣列元件設(shè)置的四個(gè)準(zhǔn)直透鏡11Y、11M、11C和11K轉(zhuǎn)換為近似平行的光束。所有準(zhǔn)直透鏡都可以根據(jù)偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)9透鏡的合適選擇來(lái)用有限焦距透鏡代替。
用各個(gè)準(zhǔn)直透鏡使之平行的八個(gè)、四組激光束，以預(yù)定的部分光束形式通過(guò)置于準(zhǔn)直透鏡后端焦點(diǎn)位置的光圈13Y、13M、13C和13K提供，激光束對(duì)LYa和LYb、LMa和LMb、以及LCa和LCb、LKa和LKb按照它們被偏轉(zhuǎn)裝置5偏轉(zhuǎn)的方向相對(duì)于副掃描方向以預(yù)定間隔相互對(duì)齊。截面圖(圖5和圖7)所示的Ray 1a、Ray 1b、Ray 2a、Ray 2b、Ray 3a、Ray 4a和Ray 4b分別用作LYa、LYb、LMa、LMb、LCa、LCb、LKa和LKb。
這里，由于從各個(gè)激光陣列元件輸出兩個(gè)光束，并且從同一個(gè)激光陣列輸出的光束幾乎重疊，因此在不需要專(zhuān)門(mén)分開(kāi)描述這兩個(gè)光束的情況下，它們作為一個(gè)光束描述。即光束L*通常指L*a和L*b。
圖12顯示的是組合用的反射鏡以及通過(guò)組合用反射鏡折疊的各個(gè)光束之間的關(guān)系。
經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡11K準(zhǔn)直的光束LK通過(guò)柱狀透鏡17K使之至少相對(duì)于副掃描方向聚焦，然后，依次通過(guò)激光組合反射鏡19Y、19M和19C向副掃描方向偏移，并被引導(dǎo)至偏轉(zhuǎn)裝置5的反射面5a。
同樣，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡11C準(zhǔn)直的光束LC通過(guò)柱狀透鏡17C使之至少關(guān)于副掃描方向聚焦，然后，通過(guò)激光組合反射鏡19C反射對(duì)齊，以便光束沿主掃描方向主要疊加到激光束LY上，并沿副掃描方向通過(guò)激光束LK的內(nèi)側(cè)(靠近偏轉(zhuǎn)器5反射面5a的副掃描方向長(zhǎng)度的中心)，依次通過(guò)激光組合反射鏡19M和19Y向副掃描方向偏移，并被引導(dǎo)至偏轉(zhuǎn)裝置5的反射面5a。
此外，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡11M準(zhǔn)直的光束LM通過(guò)柱狀透鏡17M使之至少關(guān)于副掃描方向聚焦，然后，通過(guò)激光組合反射鏡19M反射對(duì)齊，以便光束關(guān)于主掃描方向主要疊加到由激光組合反射鏡19C折疊的激光束LC上，經(jīng)過(guò)從激光組合反射鏡19Y向副掃描方向偏移的光程，并被引導(dǎo)至偏轉(zhuǎn)裝置的反射面5a。
此外，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡11Y準(zhǔn)直的光束LY通過(guò)柱狀透鏡17Y使之至少關(guān)于副掃描方向聚焦，然后，通過(guò)激光組合反射鏡19Y反射對(duì)齊，以便光束關(guān)于主掃描方向主要疊加到激光組合反射鏡19M折疊的激光束LM上，其位置在關(guān)于副掃描方向比激光束LM向外的一側(cè)，并位于激光束LK相對(duì)于偏轉(zhuǎn)裝置5反射面5a的副掃描方向長(zhǎng)度的中心相反的一側(cè)，然后被引導(dǎo)至偏轉(zhuǎn)裝置5的反射面5a。
利用偏轉(zhuǎn)器5各個(gè)反射面5a的旋轉(zhuǎn)依次進(jìn)行偏轉(zhuǎn)的八個(gè)(四組)激光束通過(guò)第一和第二成像反射鏡23和25(偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)9)，因此，通過(guò)各個(gè)反射鏡提供了預(yù)定的成像特性。然后，最優(yōu)化設(shè)置其成像條件(偏離光束聚焦到掃描表面某個(gè)點(diǎn)的理想條件)、成像位置(主掃描方向和副掃描方向上主光線的位置)、部分光束直徑及其形式、像差狀態(tài)等，并且將光束導(dǎo)向掃描表面(感光鼓58*的圓周表面)。
因此，在降低掃描線曲率、抑制構(gòu)成偏轉(zhuǎn)裝置反射面的旋轉(zhuǎn)多角鏡表面斜度變化引起的副掃描方向位置變化(表面傾斜校正)、并且保持fθ特性來(lái)固定主掃描方向上光束的掃描速度的同時(shí)，也提供了抑制像平面彎曲從而均勻化整個(gè)掃描區(qū)域中成像位置的功能。
在“作為具有至少相對(duì)于副掃描方向偏轉(zhuǎn)光束功能的非平面成像光學(xué)裝置的偏轉(zhuǎn)后成像元件9”的下游端，即，位于偏轉(zhuǎn)后成像元件9和掃描表面之間，被引導(dǎo)至掃描表面的各個(gè)激光束依次分別被作為用于分離光束的分離反射鏡的反射鏡33Y、33M和33C、用來(lái)折疊光程的反射鏡34K、用來(lái)將這些反射鏡折疊的光束導(dǎo)向到更遠(yuǎn)分離位置的反射鏡35Y和37Y、35M和37M、35C和37C以及35K和37K折疊，再通過(guò)防塵玻璃39*并照射到掃描表面。
分離反射鏡和反射鏡33Y、33M、33C、34K、35M、35C、35K、37Y、37M、37C和37K中的每個(gè)都利用例如氣相沉積，以預(yù)定厚度在典型浮法玻璃的一側(cè)形成鋁等金屬層作為反射面來(lái)制作。
偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)由一對(duì)成像反射鏡構(gòu)成，第一反射鏡相對(duì)于旋轉(zhuǎn)多角鏡沿關(guān)于副掃描方向的預(yù)定方向(圖11中往上)偏移，第二反射鏡相對(duì)于第一反射鏡沿預(yù)定方向的相同方向(圖11中往上)偏移。此時(shí)，如果圖10B示出了副掃描方向部分處于可以觀察到經(jīng)過(guò)兩個(gè)反射鏡反射之后的折疊展開(kāi)的狀態(tài)，則可以知道，光束通過(guò)從第一反射鏡看的預(yù)定方向(圖10B中朝上)。
這里，提供了通過(guò)僅折疊第二反射鏡25反射之后的部分光束來(lái)分離光束的反射鏡33Y、33M和33C。關(guān)于光束分離的位置，沿副掃描方向從多角鏡到第二反射鏡25上的折疊點(diǎn)越遠(yuǎn)，則到第二反射鏡25的位置越近。
放置分離反射鏡使之不遮擋第一反射鏡23和第二反射鏡25之間光程的次序?yàn)?，反射點(diǎn)在位于光程的上游端并沿副掃描方向與多角鏡分離的第二反射鏡上的光束的次序。從圖11B可以看到，光束可以在上游以光束LY、LM和LC的次序分離。
從第二反射鏡到像平面，光軸離開(kāi)偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的順序與上述次序相同，以便光束之間留有空間。因此，從第二反射鏡25到像平面，在最上游側(cè)的LY和LM之間，留有用來(lái)插入分離反射鏡的間隔，從而可以保證LM和LC之間以及LC和LK之間的空間。
這里，由于為了降低旋轉(zhuǎn)多角鏡表面不規(guī)則的影響，副掃描方向上的橫向放大抑制為較小，所以越靠近像平面，各個(gè)光束之間的間隔也就越小。
據(jù)此，隨著光束在越往下游側(cè)的位置分離，第二反射鏡上光束之間的間隔取值越大LY和LM之間的間隔＜LM和LC之間的間隔＜LC和LK之間的間隔因此，可以拉長(zhǎng)可在最近位置分離的光束到第二反射鏡的光程長(zhǎng)度，同時(shí)，縮短了第二反射鏡之后的光程長(zhǎng)度。
縮短第二反射鏡之后光程長(zhǎng)度的能力允許縮小單元的尺寸。此外，反射鏡角度偏移的影響正比于反射鏡排列之后的光程長(zhǎng)度。例如，如果反射鏡傾斜α，光束傾斜2α，并且當(dāng)光束行進(jìn)距離L時(shí)，偏移量為L(zhǎng)×tan(2α)?？紤]到這個(gè)原因，由于L會(huì)變小，所以也會(huì)降低角度偏移的影響。
通過(guò)加長(zhǎng)分離之后可在最上游端分離的光束的光程長(zhǎng)度，可以保證感光體行距以及感光體和光學(xué)系統(tǒng)之間的距離，并且可以容納大尺寸的處理單元。
表1提供了工作例子中偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)數(shù)據(jù)，表2提供了工作例子中偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)數(shù)據(jù)，表3提供了代表成像反射鏡的形狀以及近軸主要取值的數(shù)據(jù)。由于表3的公式部分由通常代表副掃描方向和主掃描方向上的表達(dá)式來(lái)表示，所以，忽略了代表副掃描方向的“′”。
此外，由于表1、2、4和5中厚度的符號(hào)采用其正負(fù)在每次反射時(shí)切換的局部坐標(biāo)來(lái)描述，所以，該符號(hào)與用來(lái)研究近軸光的光程長(zhǎng)度不同。
關(guān)于表3和6所示的反射鏡曲率，假定當(dāng)曲率中心位于入射光相對(duì)反射鏡面的行進(jìn)方向時(shí)曲率為正，當(dāng)曲率中心位于入射光行進(jìn)方向相反一側(cè)時(shí)曲率為負(fù)，由于表面形狀1的符號(hào)在正負(fù)號(hào)上變得相反，所以第一反射鏡的曲率在主掃描方向和副掃描方向上均變?yōu)檎诙瓷溏R的曲率在主掃描方向和副掃描方向上均變?yōu)樨?fù)。這表明第一反射鏡在主掃描方向和副掃描方向上均為凸形形狀，第二反射鏡在主掃描方向和副掃描方向上均為凹形形狀。
此外，關(guān)于各個(gè)反射鏡的放大倍數(shù)，結(jié)果表明，第一反射鏡在主掃描方向和副掃描方向上均為負(fù)，第二反射鏡在主掃描方向和副掃描方向上均為正。
此外，第一反射鏡副掃描方向上放大倍數(shù)的絕對(duì)值大于第二反射鏡副掃描方向上放大倍數(shù)的絕對(duì)值。
此外，同時(shí)也示出了主點(diǎn)位置Δ，并且對(duì)象點(diǎn)側(cè)主點(diǎn)Δ1和圖象側(cè)主點(diǎn)Δ2都取正值。這意味著對(duì)象點(diǎn)側(cè)主點(diǎn)位于比第一反射鏡更靠近像平面的一側(cè)，圖像側(cè)主點(diǎn)位于比第二反射鏡更靠近像平面的一側(cè)，這樣通過(guò)保證反射鏡到像平面的距離，可以增加安裝自由度。
此外，表3和6中，示出了用來(lái)定義偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)反射鏡形狀的式子和系數(shù)，兩個(gè)反射鏡同樣在z方向上有奇數(shù)階次的非零系數(shù)項(xiàng)以及在副掃描方向上有不對(duì)稱(chēng)形狀。此外，∑al_m×y^l×Z^m＝∑al_m×yl×Zm這一項(xiàng)中的系數(shù)在較高階項(xiàng)中非零，可以知道，主掃描方向和副掃描方向中的曲率根據(jù)主掃描方向和副掃描方向中的位置不對(duì)稱(chēng)地變化。
從這些項(xiàng)上，這對(duì)反射鏡中，可以充分滿(mǎn)足成像特性、fθ特性、掃描線的彎曲和表面傾斜校正功能。
此外，如表2和5所示，第一反射鏡的基體材料為PMMA，第二反射鏡的基體材料為PC。PMMA的線性膨脹系數(shù)為6.9×10-5(/度)，PC的線性膨脹系數(shù)為6.2×10-5(/度)。相比通過(guò)第一反射鏡基體材料的線性膨脹系數(shù)使得它們均為PC的情況，可以進(jìn)一步降低由溫度帶來(lái)熱膨脹的影響。
表3和6中線性膨脹系數(shù)比α1i/α2分別表示從式(6)和式(9)得到的線性膨脹系數(shù)的理想比，借助這個(gè)關(guān)系，不會(huì)出現(xiàn)由于主掃描方向和副掃描方向中溫度改變帶來(lái)的變化。實(shí)際上，這些值是中間部分的取值，然而，實(shí)際上，由于各個(gè)反射鏡沒(méi)有大的放大系數(shù)變化，所以這些值足以表示整個(gè)反射鏡。
表3的情況中，理想情況下，主掃描方向的線性膨脹系數(shù)比為7.5，副掃描方向的線性膨脹系數(shù)比為22.8，然而，PMMA和PC之間比值的數(shù)量級(jí)為1.1。校正效果優(yōu)于相同材料的校正效果，但是會(huì)提高費(fèi)用。因此，采用線性膨脹系數(shù)為72×10-7的玻璃當(dāng)作第二反射鏡，使得比值為9.5，性能上會(huì)有優(yōu)勢(shì)。
無(wú)需多言，同樣在這種情況下，第一反射鏡基體材料的線性膨脹系數(shù)大于第二反射鏡基體材料的線性膨脹系數(shù)。
當(dāng)?shù)谝环瓷溏R為PMMA時(shí)，第二反射鏡為PC和玻璃的兩種情況下，如果偏離理想值較大，則滿(mǎn)足|α2-α1i|＞|α1-α1i|和|α2-α′1i|＞|α1-α′1i|這里，α1i＝-α2(-1+d2φ10)2φ20/φ10α′1i＝-α2(-d2-d1+d2d1φ′10)2φ20/(d12φ′10)如果第二反射鏡為玻璃，則因?yàn)闈M(mǎn)足|α2-α1i|＞|α1-α1i|條件，但是|α2-α1i|＞|α1-α1i|的值本身很小，所以這點(diǎn)就不成問(wèn)題。
此外，(偏轉(zhuǎn)裝置反射面和第一反射鏡之間的光程長(zhǎng)度)和(第一反射鏡和第二反射鏡之間的光程長(zhǎng)度)的比較示于表2和5下面，二者滿(mǎn)足的關(guān)系為(偏轉(zhuǎn)裝置反射面和第一反射鏡之間的光程長(zhǎng)度)＜(第一反射鏡和第二反射鏡之間的光程長(zhǎng)度)。
此外，關(guān)于各個(gè)光束，表明滿(mǎn)足的關(guān)系為(最后元件和像平面之間的光程長(zhǎng)度)/(偏轉(zhuǎn)器反射點(diǎn)和最后元件之間的光程長(zhǎng)度)＞2×副掃描方向上橫向放大，此外，副掃描方向上橫向放大＜0.5，(最后元件和像平面之間的光程長(zhǎng)度)/(偏轉(zhuǎn)器反射點(diǎn)和最后元件之間的光程長(zhǎng)度)＞1.5成立。
圖13說(shuō)明進(jìn)一步放大的光束的光程。橫軸的原點(diǎn)表示偏轉(zhuǎn)器反射表面上的位置，縱軸表示副掃描方向位置。通過(guò)增加偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的光程同時(shí)用旋轉(zhuǎn)多角鏡形成折疊，來(lái)形成副掃描方向橫軸近似為0的位置和從-100到0的位置的光程。通過(guò)使多個(gè)光束在旋轉(zhuǎn)多角鏡和第一反射鏡之間沿副掃描方向相交，能夠降低旋轉(zhuǎn)多角鏡的厚度。
該工作例子中，描述了用來(lái)提供多個(gè)光束的光學(xué)系統(tǒng)，然而，同樣適用于使用其中之一的單個(gè)光束的情況。這種情況下，也可以發(fā)揮與上述各個(gè)實(shí)施例相同的操作和效果。
表1波長(zhǎng) 0.00067mm偏轉(zhuǎn)角 23.45度旋轉(zhuǎn)多角鏡內(nèi)切圓的半徑 23.44mm旋轉(zhuǎn)多角鏡y的旋轉(zhuǎn)中心 21.74mm旋轉(zhuǎn)多角鏡x的旋轉(zhuǎn)中心 8.783mm旋轉(zhuǎn)多角鏡的面數(shù) 8個(gè)面

有限長(zhǎng)透鏡成像位置

表2


表3fθ反射鏡表面形狀為x＝(cuy*y^2+cuz*z^2)/(1+Sqrt(1-ay*cuy^2*y^2-az*cuz^2*z^2))+∑al_m*y^l*z^m(這里，y是主掃描方向位置，z是副掃描方向位置)表面形狀1用fθ1反射鏡表面來(lái)表示(這里，X是光線行進(jìn)方向，光線行進(jìn)方向?yàn)樨?fù))

cuy＝-0.001298ay＝1cuz＝0.045233613az＝1alm (上述值為y＝0和z＝0時(shí)的取值)

表面形狀2用fθ2反射鏡表面來(lái)表示(這里，X是光線行進(jìn)方向，光線行進(jìn)方向?yàn)檎?

cuy＝-0.000707071ay＝1cuz＝-0.003214468az＝1alm (上述值為y＝0和z＝0時(shí)的取值)

反射鏡距離d(mm) 178.4516422d1 72.34089686

(上述值為y＝0和z＝0時(shí)的取值)Δ從第一反射鏡(光程下游側(cè)為正)到對(duì)象點(diǎn)側(cè)主點(diǎn)的距離Δ′從第二反射鏡(光程下游側(cè)為正)到圖像側(cè)主點(diǎn)的距離線性膨脹系數(shù)比(1度)PMMA0.000069PC 0.000062GLASS 0.0000072當(dāng)?shù)诙瓷溏R的材料為PC時(shí) 當(dāng)?shù)诙瓷溏R的材料為玻璃時(shí)


表4波長(zhǎng) 0.00067mm偏轉(zhuǎn)角23.51度旋轉(zhuǎn)多角鏡內(nèi)切圓的半徑23.76mm旋轉(zhuǎn)多角鏡y的旋轉(zhuǎn)中心 22.01mm旋轉(zhuǎn)多角鏡x的旋轉(zhuǎn)中心 8.969mm旋轉(zhuǎn)多角鏡的面數(shù) 8個(gè)面

有限透鏡成像位置

表5


表6fθ反射鏡表面形狀為x＝(cuy*y^2+cuz*z^2)/(1+Sqrt(1-ay*cuy^2*y^2-az*cuz^2*z^2))+∑al_m*y^l*z^m(這里，y是主掃描方向位置，z是副掃描方向位置)表面形狀1用fθ1反射鏡表面來(lái)表示(這里，X是光線行進(jìn)方向，光線行進(jìn)方向?yàn)樨?fù))

cuy＝-0.001326596ay＝1cuz＝0.052941248az＝1alm (上述值為y＝0和z＝0時(shí)的取值)

表面形狀2用fθ2反射鏡表面來(lái)表示(這里，X是光線行進(jìn)方向，光線行進(jìn)方向?yàn)檎?

cuy＝-0.000711584ay＝1cuz＝-0.003212359az＝1alm (上述值為y＝0和z＝0時(shí)的取值)

反射鏡距離d(mm)178.09409d1 53.07108032

(上述值為y＝0和z＝0時(shí)的取值)Δ從第一反射鏡(光程下游側(cè)為正)到對(duì)象點(diǎn)側(cè)主點(diǎn)的距離Δ′從第二反射鏡(光程下游側(cè)為正)到圖像側(cè)主點(diǎn)的距離線性膨脹系數(shù)比(1度)PMMA0.000069PC 0.000062GLASS 0.0000072當(dāng)?shù)诙瓷溏R的材料為PC時(shí) 當(dāng)?shù)诙瓷溏R的材料為玻璃時(shí)


權(quán)利要求
1.一種光束掃描裝置，包括旋轉(zhuǎn)多角鏡，用于沿主掃描方向掃描來(lái)自偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的光束；以及兩個(gè)反射鏡，用于將通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)多角鏡掃描的光束在像平面上成像，其中，位于所述旋轉(zhuǎn)多角鏡側(cè)的第一反射鏡在主掃描方向上具有負(fù)放大倍數(shù)，并且，位于所述像平面?zhèn)鹊牡诙瓷溏R在主掃描方向上具有正放大倍數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光束掃描裝置，其中，所述第一反射鏡在副掃描方向上具有負(fù)放大倍數(shù)，所述第二反射鏡在所述副掃描方向上具有正放大倍數(shù)，并且，圖像側(cè)主點(diǎn)在所述主掃描方向和所述副掃描方向上都位于比所述第二反射鏡更靠近所述像平面的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光束掃描裝置，其中，所述第一反射鏡在所述副掃描方向上放大倍數(shù)的絕對(duì)值大于所述第二反射鏡在所述副掃描方向上放大倍數(shù)的絕對(duì)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光束掃描裝置，其中，偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)包括兩個(gè)反射鏡，所述反射鏡在所述副掃描方向上不對(duì)稱(chēng)，并且在所述主掃描方向和所述副掃描方向上有隨在所述主掃描方向和所述副掃描方向上的位置而變化的曲率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光束掃描裝置，其中，位于所述旋轉(zhuǎn)多角鏡側(cè)的反射鏡的基體材料的線性膨脹系數(shù)大于位于所述像平面?zhèn)鹊姆瓷溏R的基體材料的線性膨脹系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光束掃描裝置，其中，所述第一反射鏡在所述主掃描方向和所述副掃描方向?yàn)橥剐涡螤?，所述第二反射鏡在所述主掃描方向和所述副掃描方向?yàn)榘夹涡螤睢?br> 7.一種光束掃描裝置，包括旋轉(zhuǎn)多角鏡，用于沿主掃描方向掃描來(lái)自偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的光束；以及兩個(gè)反射鏡，用于將通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)多角鏡掃描的光束在像平面上成像，其中，位于所述像平面?zhèn)鹊牡诙瓷溏R相對(duì)位于所述旋轉(zhuǎn)多角鏡側(cè)的第一反射鏡向副掃描方向的預(yù)定方向偏移，并且，通過(guò)所述第二反射鏡反射的光束穿過(guò)與所述第一反射鏡的所述副掃描方向的預(yù)定方向相同的方向。
8.一種光束掃描裝置，包括旋轉(zhuǎn)多角鏡，用于沿主掃描方向掃描來(lái)自偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的光束；以及兩個(gè)反射鏡，用于將通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)多角鏡掃描的光束在像平面上成像，其中，位于所述旋轉(zhuǎn)多角鏡側(cè)的第一反射鏡在所述主掃描方向上有負(fù)放大倍數(shù)，并且位于所述像平面?zhèn)鹊牡诙瓷溏R在所述主掃描方向上有正放大倍數(shù)，并且其中，所述第二反射鏡相對(duì)所述第一反射鏡向副掃描方向的多個(gè)方向之一偏移，并且通過(guò)所述第二反射鏡反射的光束穿過(guò)與所述第一反射鏡的所述副掃描方向的多個(gè)方向之一相同的方向。
9.一種光束掃描裝置，包括旋轉(zhuǎn)多角鏡，用于沿主掃描方向掃描來(lái)自偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的光束；以及兩個(gè)反射鏡，用于將通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)多角鏡掃描的光束在像平面上成像，其中，位于所述旋轉(zhuǎn)多角鏡側(cè)的第一反射鏡在所述主掃描方向和副掃描方向?yàn)橥剐涡螤?，位于所述像平面?zhèn)鹊牡诙瓷溏R在所述主掃描方向和所述副掃描方向?yàn)榘夹涡螤?，并且其中，所述第一反射鏡向所述副掃描方向的多個(gè)方向之一偏移，所述第二反射鏡類(lèi)似于所述第一反射鏡向所述副掃描方向的一個(gè)方向偏移，通過(guò)所述第二反射鏡反射的光束穿過(guò)所述第一反射鏡的所述副掃描方向的所述一個(gè)方向。
10.一種光束掃描裝置，包括旋轉(zhuǎn)多角鏡，用于沿主掃描方向掃描來(lái)自偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的光束；以及兩個(gè)反射鏡，用于將通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)多角鏡掃描的光束在像平面上成像，并且假定位于所述旋轉(zhuǎn)多角鏡側(cè)的第一反射鏡的基體材料的線性膨脹系數(shù)為α1，位于所述像平面?zhèn)鹊牡诙瓷溏R的基體材料的線性膨脹系數(shù)為α2，在所述主掃描方向上各自放大倍數(shù)為φ10和φ20，在副掃描方向上各自放大倍數(shù)為φ′10和φ′20，兩個(gè)反射鏡之間的光學(xué)距離為d2，偏轉(zhuǎn)器反射點(diǎn)和所述第一反射鏡之間的光程長(zhǎng)度為d1，具有以下關(guān)系式|α2-α1i|＞|α1-α1i|并且|α2-α′1i|＞|α1-α′1i|這里，α1＝-α2(-1+d2φ10)2φ20/φ10α′1＝-α2(-d2-d1+d2d1φ′10)2φ′20/(d12φ′10)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光束掃描裝置，其中，所述主掃描方向或副掃描方向上所述第一反射鏡的放大倍數(shù)或者兩個(gè)方向的放大倍數(shù)設(shè)為負(fù)，所述主掃描方向和所述副掃描方向上所述第二反射鏡的放大倍數(shù)設(shè)為正，所述第一反射鏡的基體材料的線性膨脹系數(shù)設(shè)為大于所述第二反射鏡的基體材料的線性膨脹系數(shù)。
12.一種光束掃描裝置，包括旋轉(zhuǎn)多角鏡，用于沿主掃描方向掃描來(lái)自偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的光束；以及兩個(gè)反射鏡，用于將通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)多角鏡掃描的光束在像平面上成像，其中，偏轉(zhuǎn)裝置反射面和位于所述旋轉(zhuǎn)多角鏡側(cè)的第一反射鏡以及位于所述像平面?zhèn)鹊牡诙瓷溏R之間的光程長(zhǎng)度設(shè)置為(所述偏轉(zhuǎn)裝置反射面和所述第一反射鏡之間的光程長(zhǎng)度)＜(所述第一反射鏡和所述第二反射鏡之間的光程長(zhǎng)度)。
13.一種光束掃描裝置，包括旋轉(zhuǎn)多角鏡，用于沿主掃描方向掃描來(lái)自偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的光束；以及兩個(gè)反射鏡，用于將通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)多角鏡掃描的光束在像平面上成像，其中，位于所述旋轉(zhuǎn)多角鏡側(cè)的第一反射鏡的副掃描方向放大倍數(shù)設(shè)為負(fù)，位于所述像平面?zhèn)鹊牡诙瓷溏R的副掃描方向放大倍數(shù)設(shè)為正，并且，設(shè)置這對(duì)光學(xué)元件在所述副掃描方向上的光程長(zhǎng)度和放大倍數(shù)和橫向放大之間的關(guān)系為[(所述第二反射鏡和所述像平面之間的光程長(zhǎng)度)/(偏轉(zhuǎn)器反射點(diǎn)和所述第二反射鏡之間的光程長(zhǎng)度)]＞(2×副掃描方向上的橫向放大)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光束掃描裝置，包括用于沿主掃描方向掃描來(lái)自偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的光束的旋轉(zhuǎn)多角鏡以及兩個(gè)用于將通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)多角鏡掃描的光束在像平面上成像的反射鏡，其中，位于所述旋轉(zhuǎn)多角鏡側(cè)的第一反射鏡在所述主掃描方向和副掃描方向有負(fù)放大倍數(shù)，位于所述像平面?zhèn)鹊牡诙瓷溏R在所述主掃描方向和所述副掃描方向有正放大倍數(shù)，各個(gè)反射鏡在所述副掃描方向上不對(duì)稱(chēng)，并且在所述主掃描方向和所述副掃描方向上有根據(jù)在所述主掃描方向和所述副掃描方向上的位置而變化的曲率，其中，所述第一反射鏡的副掃描方向放大倍數(shù)的絕對(duì)值大于所述第二反射鏡的副掃描方向放大倍數(shù)的絕對(duì)值，所述第一反射鏡向所述副掃描方向的多個(gè)方向之一偏移，所述第二反射鏡類(lèi)似于所述第一反射鏡向所述副掃描方向的一個(gè)方向偏移，通過(guò)所述第二反射鏡反射的光束穿過(guò)所述第一反射鏡的所述副掃描方向的所述一個(gè)方向，其中，各個(gè)反射鏡在所述副掃描方向上的光程、放大倍數(shù)和橫向放大之間的關(guān)系設(shè)為[(所述第二反射鏡和所述像平面之間的光程長(zhǎng)度)/(偏轉(zhuǎn)器反射點(diǎn)和最后元件之間的光程長(zhǎng)度)]＞(2×副掃描方向上的橫向放大)，副掃描方向上的橫向放大＜0.5，[(所述第二反射鏡和所述像平面之間的光程長(zhǎng)度)/(所述偏轉(zhuǎn)器反射點(diǎn)和所述第二反射鏡之間的光程長(zhǎng)度)]＞1.5。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其中，所述第一反射鏡在所述主掃描方向和所述副掃描方向上具有凸形形狀，所述第二反射鏡在所述主掃描方向和所述副掃描方向上具有凹形形狀，其中，所述第一反射鏡向所述副掃描方向的多個(gè)方向之一偏移，所述第二反射鏡類(lèi)似于所述第一反射鏡向所述副掃描方向的一個(gè)方向偏移，通過(guò)所述第二反射鏡反射的光束穿過(guò)所述第一反射鏡的所述副掃描方向的所述一個(gè)方向，并且其中，所述第一光學(xué)元件的副掃描方向放大倍數(shù)設(shè)為負(fù)，所述第二光學(xué)元件的副掃描方向放大倍數(shù)設(shè)為正，這對(duì)光學(xué)元件在所述副掃描方向上的光程、放大倍數(shù)和橫向放大之間的關(guān)系設(shè)為[(最后元件和所述像平面之間的光程長(zhǎng)度)/(偏轉(zhuǎn)器反射點(diǎn)和最后元件之間的光程長(zhǎng)度)]＞(2×副掃描方向上的橫向放大)，副掃描方向上的橫向放大＜0.5，[(最后元件和所述像平面之間的光程長(zhǎng)度)/(所述偏轉(zhuǎn)器反射點(diǎn)和最后元件之間的光程長(zhǎng)度)]＞1.5。
16.一種光束掃描裝置，包括用于沿主掃描方向掃描來(lái)自偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的光束的旋轉(zhuǎn)多角鏡，以及兩個(gè)用于將通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)多角鏡掃描的光束在像平面上成像的反射鏡，進(jìn)一步包括多個(gè)反射鏡，用于通過(guò)僅折疊在光束被掃描和被位于所述像平面?zhèn)鹊牡诙瓷溏R反射之后的部分光束來(lái)分離多個(gè)光束，其中，關(guān)于光束被這些反射鏡分離的位置，光束在所述第二反射鏡上的折疊點(diǎn)沿光束副掃描方向距離偏轉(zhuǎn)器越遠(yuǎn)，光束到所述第二反射鏡的距離設(shè)置得越近。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光束掃描裝置，其中，所述第二反射鏡上各個(gè)光束之間的間隔隨著在越往下游端分離的光束之間的間隔而越大。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光束掃描裝置，其中，有多個(gè)要掃描的光束，并使用于沿所述主掃描方向掃描多個(gè)光束的旋轉(zhuǎn)多角鏡的厚度變薄。
19.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光束掃描裝置，其中，所述第一光學(xué)元件的副掃描方向放大倍數(shù)設(shè)為負(fù)，所述第二光學(xué)元件的副掃描方向放大倍數(shù)設(shè)為正，這對(duì)光學(xué)元件在所述副掃描方向上的光程、放大倍數(shù)和橫向放大之間的關(guān)系設(shè)為[(最后元件和所述像平面之間的光程長(zhǎng)度)/(偏轉(zhuǎn)器反射點(diǎn)和最后元件之間的光程長(zhǎng)度)]＞(2×副掃描方向上的橫向放大)，副掃描方向上的橫向放大＜0.5，[(最后元件和所述像平面之間的光程長(zhǎng)度)/(偏轉(zhuǎn)器反射點(diǎn)和最后元件之間的光程長(zhǎng)度)]＞1.5。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光束掃描裝置，其中，偏轉(zhuǎn)裝置反射面和所述第一反射鏡以及所述第二反射鏡之間的光程長(zhǎng)度設(shè)為(所述偏轉(zhuǎn)裝置反射面和所述第一反射鏡之間的光程長(zhǎng)度)＜(所述第一反射鏡和所述第二反射鏡之間的光程長(zhǎng)度)。
21.一種光束掃描裝置，包括旋轉(zhuǎn)多角鏡，用于沿主掃描方向掃描來(lái)自偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的光束；以及兩個(gè)反射鏡，用于將通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)多角鏡掃描的光束在像平面上成像，并且包括多個(gè)偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)，其中，從所述多個(gè)偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)輸出的光束在所述旋轉(zhuǎn)多角鏡和位于所述旋轉(zhuǎn)多角鏡側(cè)的第一反射鏡之間在副掃描方向上相交。
全文摘要
一種光束掃描裝置，包括用于沿主掃描方向上掃描來(lái)自偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的光束的旋轉(zhuǎn)多角鏡以及兩個(gè)用于將由旋轉(zhuǎn)多角鏡(5)掃描的光束在像平面上成像的反射鏡(23)、(25)。該裝置被設(shè)置為使得位于旋轉(zhuǎn)多角鏡(5)側(cè)的第一反射鏡(23)在主掃描方向上有負(fù)放大倍數(shù)，位于像平面?zhèn)鹊牡诙瓷溏R(25)在主掃描方向上有正放大倍數(shù)。因此，可以提高處理單元等的形狀和排列自由度，并且可以通過(guò)保證最后成像部件和像平面之間的距離，同時(shí)抑制旋轉(zhuǎn)多角鏡(5)中反射面(5A)和像平面之間光程長(zhǎng)度的增加，來(lái)降低裝置尺寸。
文檔編號(hào)G02B26/10GK1908725SQ200610104209
公開(kāi)日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2006年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月2日
發(fā)明者白石貴志 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝, 東芝泰格有限公司