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スキャンレンズとそのシステム
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ガルバノスキャナや回転するポリゴンミラーを使用するレーザースキャンシステムには、像面を平らにするための特別なスキャンレンズが必要です。標準的なスキャンレンズでも平坦な像面は得られますが、スポットがスキャンされることにより移動する距離はスキャン角度の変化に対して直線的ではありません。 F- θスキャンレンズはスキャンレンズに特定の量の樽形歪曲収差を加える事によりこの問題を解決し、電子的な補正の必要性を排除しています。 F- θレンズはマーキングやフォトレジストの露光などの用途に適していますが、切断や穴あけのアプリケーションについてはテレセントリックF- θレンズが適しています。

1964 年に炭酸ガスレーザーが発明されてまもなく科学者やエンジニアは、レーザービームの焦点位置にワークを正確に位置決めする必要が無く、また焦点に対して複雑なパターン上を移動させる必要も無い、切断や溶接、穴あけなどの様々な用途にレーザーを使用し始めました。ここから、レーザーのスキャニングが生まれました。初期のスキャン装置には、ワークをX- Y（またはX- Y- Z ）ステージにより位置決めするビーム固定システムと、ワークは固定したままで多関節ロボットアームと一連のミラーによりビームの焦点をワーク上に移動させるビーム移動システムの2 つのタイプがありました。どちらの場合も、図1 のように、フォーカスのための単レンズを光軸上に置いています。
これらのスキャンシステムは、大きなスキャン動作を必要とするアプリケーション（例えば自動車のボディの溶接）に、今日でも使用されています。

図1 ビーム位置が固定されたレーザーカッティングシステム

新たなレーザーの登場と共に、書き込み、モデリング、フォトレジストの露光、その他様々なアプリケーションが開発され、スキャンシステムに対してより早く、より安く、そしてよりコンパクトなことが必要とされるようになりました。これらの内の早くから用いられたものの1 つに、図2 のようなオフセット印刷機の印版の作成に広く用いられているドラムスキャナが挙げられます。基本的にビーム移動システムであるドラムスキャナには、ビームをフォーカスするための単レンズが使用されています。

図2 オフセット印刷の印版の作成を行なうドラムスキャナ

フォーカシングレンズの後段に位置する直角プリズムが回転することにより、ドラムの内面に取り付けたれたオフセットの印版上に直接ビームを照射します。スキャンの間レンズとプリズムが稼動することにより、1 行ごとにビームがドラムの軸上に照射され、完全に露光されるまでこれが続けられます。サイズ、重量、可動部品の数、機械的な複雑さ、システムのコストを大幅に削減できる点が、ドラムスキャナの最大の利点です。しかしながら、このシステムでは処理できる材質の種類とサイズが制限されます。

レーザースキャンシステムの次の進化は、スキャン用のミラーをフォーカシングレンズの後側に挿入する事によりシステムの複雑さを減らした点です。 1 つのタイプとして、ポリゴンミラーを使用した1 軸のスキャンが挙げられます。面的なX- Y 方向のスキャンには、小さなミラーが取り付けられた2 つのガルバノメータにより行います（図3 を参照）。これは、小型でミラーの慣性が小さいため、非常に早いスキャンが可能です。いずれの場合もレンズの位置は固定されていますが、スキャンされたビームの焦点は常に平面上にある必要があり、もはや単レンズを使用することはできません。

図3 X- Y ガルバノメータを用いたスキャナ

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