(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間変調光生成装置であって、
レーザ光源と、
複数の光変調素子が素子配列方向に一列に配列された空間光変調器と、
前記レーザ光源から出射された光から、光束断面が前記素子配列方向に長い線状であって前記複数の光変調素子上に導かれるライン照明光を生成する照明光学系と、
を備え、
前記複数の光変調素子の各光変調素子が、前記素子配列方向に垂直な方向に細長い可撓反射面と固定反射面とを前記素子配列方向に交互に備え、
前記可撓反射面の両端が支持された状態で前記可撓反射面が撓んで前記各光変調素子が０次光を出射する状態と１次回折光を出射する状態との間で切り替わることにより、前記複数の光変調素子からの０次光または１次回折光である信号光の集合が、空間変調光として生成され、
前記照明光学系が、
前記レーザ光源と前記空間光変調器との間の中間像位置に、前記素子配列方向に対応する横方向に垂直かつ光軸に垂直な方向である縦方向に関して前記レーザ光源の像を結ぶことにより、前記横方向に長い中間像を形成する第１光学系と、
前記中間像位置に配置され、前記横方向に伸びるスリットを有し、前記中間像の前記縦方向両側または片側に現れる不要光を遮るスリット部材と、
前記スリットを通過した光により、前記空間光変調器上にて少なくとも前記縦方向に関して前記中間像を再結像させることにより、前記ライン照明光を生成する第２光学系と、
前記レーザ光源、前記第１光学系および前記スリット部材を保持し、前記第２光学系に対して着脱可能な保持部材と、
を備え、
前記第１光学系が、前記中間像の前記横方向における光量分布を均一化する光学素子の一部であるフライアイレンズを備え、前記第２光学系が前記光量分布を均一化する前記光学素子の他の一部を備えることを特徴とする空間変調光生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空間変調光生成装置であって、
前記各光変調素子において、前記信号光が出射される状態における前記可撓反射面の撓み量が、前記信号光が出射されない状態における撓み量よりも小さいことを特徴とする空間変調光生成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の空間変調光生成装置であって、
前記信号光が０次光であり、前記各光変調素子において、前記信号光が出射される状態における前記可撓反射面と前記固定反射面とがこれらの反射面に平行な基準面からほぼ同じ高さに位置することを特徴とする空間変調光生成装置。
【請求項４】
請求項２に記載の空間変調光生成装置であって、
前記各光変調素子において、前記信号光が出射される状態における前記可撓反射面と前記固定反射面とがこれらの反射面に平行な基準面から異なる高さに位置することを特徴とする空間変調光生成装置。
【請求項５】
記録材料に画像を記録する画像記録装置であって、
請求項１ないし４のいずれかに記載の空間変調光生成装置と、
前記空間変調光生成装置からの空間変調光を記録材料に対して相対的に移動しつつ前記記録材料に照射する移動機構と、
を備えることを特徴とする画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折格子型の空間光変調器を用いて空間変調された光を生成する技術に関連する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置製造技術を利用して基板上に固定リボンと可撓リボンとを交互に形成し、可撓リボンを固定リボンに対して撓ませることにより回折格子の深さを変更することができる回折格子型の光変調素子が開発されている。このような回折格子では溝の深さを変更することにより正反射光や回折光の光量が変化する。特許文献１ないし３では、光変調素子を直線状に配列した空間光変調器の画像記録技術への応用が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−４５２５号公報
【特許文献２】特開２００２−７２１３２号公報
【特許文献３】特許第３５２２１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、可撓リボンは両端部で支持された状態で撓むため、可撓リボンでは両端部に近いほど撓み量が小さくなる。そのため、この両端部にまで光が入射すると、光変調素子による変調が不良になり、コントラスト低下等の問題が生じる。これを防ぐためには、直線状に配列された光変調素子の列の中央に沿って、非常に幅の狭いライン照明光を正確に照射することが必要となる。レーザ光からこのようなライン照明光を生成するには、レーザ光源から光変調素子までの光学系に高精度で高価なレンズが必要となり、画像記録装置が高価なものとなってしまう。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高価な光学素子を用いることなく回折格子型の空間光変調器に適したライン照明光を生成し、高い性能を有する空間変調光生成装置を低コストにて提供することを主たる目的としてる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、空間変調光生成装置であって、レーザ光源と、複数の光変調素子が素子配列方向に一列に配列された空間光変調器と、前記レーザ光源から出射された光から、光束断面が前記素子配列方向に長い線状であって前記複数の光変調素子上に導かれるライン照明光を生成する照明光学系とを備え、前記複数の光変調素子の各光変調素子が、前記素子配列方向に垂直な方向に細長い可撓反射面と固定反射面とを前記素子配列方向に交互に備え、前記可撓反射面の両端が支持された状態で前記可撓反射面が撓んで前記各光変調素子が０次光を出射する状態と１次回折光を出射する状態との間で切り替わることにより、前記複数の光変調素子からの０次光または１次回折光である信号光の集合が、空間変調光として生成され、前記照明光学系が、前記レーザ光源と前記空間光変調器との間の中間像位置に、前記素子配列方向に対応する横方向に垂直かつ光軸に垂直な方向である縦方向に関して前記レーザ光源の像を結ぶことにより、前記横方向に長い中間像を形成する第１光学系と、前記中間像位置に配置され、前記横方向に伸びるスリットを有し、前記中間像の前記縦方向両側または片側に現れる不要光を遮るスリット部材と、前記スリットを通過した光により、前記空間光変調器上にて少なくとも前記縦方向に関して前記中間像を再結像させることにより、前記ライン照明光を生成する第２光学系と、前記レーザ光源、前記第１光学系および前記スリット部材を保持し、前記第２光学系に対して着脱可能な保持部材とを備え、前記第１光学系が、前記中間像の前記横方向における光量分布を均一化する光学素子の一部であるフライアイレンズを備え、前記第２光学系が前記光量分布を均一化する前記光学素子の他の一部を備える。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空間変調光生成装置であって、前記各光変調素子において、前記信号光が出射される状態における前記可撓反射面の撓み量が、前記信号光が出射されない状態における撓み量よりも小さい。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の空間変調光生成装置であって、前記信号光が０次光であり、前記各光変調素子において、前記信号光が出射される状態における前記可撓反射面と前記固定反射面とがこれらの反射面に平行な基準面からほぼ同じ高さに位置する。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の空間変調光生成装置であって、前記各光変調素子において、前記信号光が出射される状態における前記可撓反射面と前記固定反射面とがこれらの反射面に平行な基準面から異なる高さに位置する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、記録材料に画像を記録する画像記録装置であって、請求項１ないし４のいずれかに記載の空間変調光生成装置と、前記空間変調光生成装置からの空間変調光を記録材料に対して相対的に移動しつつ前記記録材料に照射する移動機構とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、スリット部材にて中間像における不要光を遮ることにより、コントラストの高い空間変調光を得ることができる。また、各光変調素子に対して、素子配列方向に垂直な方向のビーム幅を均一に制限することにより、ビーム形状が均一化され、高品質の照明光が得られる。またそれにより高画質の記録画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】画像記録装置を示す図である。
【図２】光学ヘッドを展開して示す平面図である。
【図３】光学ヘッドを展開して示す側面図である。
【図４】空間光変調器を示す図である。
【図５．Ａ】光変調素子の側面図である。
【図５．Ｂ】光変調素子の側面図である。
【図６．Ａ】光変調素子の断面図である。
【図６．Ｂ】光変調素子の断面図である。
【図７】１次回折光を出射する状態における光変調素子上の０次の回折光の強度分布を示す図である。
【図８．Ａ】スリットの位置における光強度分布を示す図である。
【図８．Ｂ】スリット通過後の光強度分布を示す図である。
【図９．Ａ】光変調素子の他の例を示す断面図である。
【図９．Ｂ】光変調素子の他の例を示す断面図である。
【図９．Ｃ】光変調素子の他の例を示す断面図である。
【図１０】画像記録装置の他の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の一の実施の形態に係る画像記録装置１を示す図である。画像記録装置１は、空間変調光生成装置である光学ヘッド１０、および、記録材料９を外側面に保持する保持ドラム７０を有する。記録材料９には光学ヘッド１０からの空間変調された光が走査されつつ照射されることにより、画像が記録される（すなわち、光の照射により画像が描画される）。記録材料９としては、例えば、刷版、刷版形成用のフィルム等が用いられる。保持ドラム７０として無版印刷用の感光ドラムが用いられてもよく、この場合、記録材料９は感光ドラムの表面に相当し、保持ドラム７０が記録材料９を一体的に保持していると捉えることができる。
【００１６】
保持ドラム７０は円筒面の中心軸を中心にモータ８１により回転し、これにより、光学ヘッド１０が記録材料９に対して主走査方向に相対的に一定の速度で移動する。なお、走査方向は、後述する複数の光変調素子からの光が照射される位置の配列方向に対して交差する方向となっている。また、光学ヘッド１０はモータ８２およびボールねじ８３により保持ドラム７０の回転軸に平行な副走査方向に移動可能とされ、光学ヘッド１０の位置はエンコーダ８４により検出される。すなわち、モータ８１，８２、ボールねじ８３を含む移動機構により、保持ドラム７０の外側面および記録材料９が、光学ヘッド１０（および空間光変調器からの光）に対して一定の速度で主走査方向に相対的に移動するとともに主走査方向に交差する副走査方向にも相対的に移動する。
【００１７】
モータ８１，８２およびエンコーダ８４並びに光学ヘッド１０は全体制御部２１に接続され、全体制御部２１がモータ８１，８２および光学ヘッド１０内の空間光変調器からの光の出射を制御することにより、保持ドラム７０上の記録材料９に光による画像記録が行われる。
【００１８】
記録材料９に記録される画像のデータは予め信号生成部２３にて準備されており、信号処理部２２が全体制御部２１からの制御信号に基づいて信号生成部２３から画像信号を受け取る。信号処理部２２は受け取った画像信号を光学ヘッド１０用の信号へと変換して全体制御部２１に入力し、全体制御部２１の制御により、空間光変調器の各光変調素子に画像信号を示す電圧が印加される。
【００１９】
図２は、光学ヘッド１０を光軸に沿って展開して示す平面図であり、図３は側面図である。図２および図３は、正確な平面図および側面図ではなく、光学素子の３次元的な配置関係を省略している。
【００２０】
光学ヘッド１０は、図２および図３の左側から、レーザ光源１１、照明光学系１２、空間光変調器１３および結像光学系１４を順に備える。レーザ光源１１から出射されたレーザ光は、照明光学系１２にてライン照明光へと変換されて空間光変調器１３へと導かれる。空間光変調器１３にて空間変調された光は結像光学系１４にて記録材料９へと導かれる。レーザ光源１１は半導体レーザであり、１つの半導体レーザであってもよく、複数の半導体レーザからの光を重ね合わせるものであってもよい。さらに、複数の発光点を図２の上下方向に配列して有するものであってもよい。照明光学系としては、例えば、特開２００２−７２１３２号公報に記載のようなアレイレンズをホモジナイザとして用いた均一化照明光学系が使用できる。
【００２１】
図４は、空間光変調器１３が備える複数の光変調素子１３１の拡大図であり、空間光変調器１３において光変調素子１３１は一方向（以下、「素子配列方向」という。）に一列に配列される。ライン照明光の光束断面は、素子配列方向に長い線状であり、複数の光変調素子１３１上に照射される。各光変調素子１３１は格子の深さを変更することができる回折格子となっており、半導体装置製造技術を利用して製造される。光変調素子１３１には複数の可撓リボン１３１ａおよび固定リボン１３１ｂが素子配列方向に交互に平行に配列形成され、各リボン１３１ａ，１３１ｂは、素子配列方向に垂直な方向に細長い形状を有する。可撓リボン１３１ａは背後の基準面に対して相対的に昇降移動可能であり、固定リボン１３１ｂは基準面に対して固定される。回折格子型の光変調素子としては、例えば、ＧＬＶ（グレーティング・ライト・バルブ）（シリコン・ライト・マシーンズ（サニーベール、カリフォルニア）の登録商標）が知られている。
【００２２】
図５．Ａおよび図５．Ｂは、可撓リボン１３１ａを素子配列方向からみた側面図である。可撓リボン１３１ａの上面は、基板の上面である基準面１３１ｃに平行かつ素子配列方向に垂直な方向に細長い帯状の可撓反射面となっている。図５．Ａは可撓リボン１３１ａが撓まない初期状態を示しており、図５．Ｂは可撓リボン１３１ａと基準面１３１ｃとの間に電圧（電位差）が与えられ、静電気力により可撓リボン１３１ａが基準面１３１ｃに向かって撓んだ状態を示している。可撓リボン１３１ａは両端が支持され、撓むことにより中央の領域が基準面１３１ｃに近づく。
【００２３】
固定リボン１３１ｂは図５．Ａに示す可撓リボン１３１ａと同様となっており、その上面が基板の上面である基準面１３１ｃに平行かつ素子配列方向に垂直な方向に細長い帯状の固定反射面となっている。ただし、固定リボン１３１ｂは撓まない。
【００２４】
図６．Ａおよび図６．Ｂは、可撓リボン１３１ａおよび固定リボン１３１ｂに垂直な面による光変調素子１３１の断面を示す図である。図６．Ａに示すように、可撓リボン１３１ａと固定リボン１３１ｂとはほぼ同じ幅となっており、一定のピッチにて配列される。図６．Ａに示す可撓リボン１３１ａが撓まない状態では、可撓反射面１３２ａの基準面１３１ｃからの高さと固定反射面１３２ｂの基準面１３１ｃからの高さとが等しい。この状態において、入射光Ｌ１に対して最大光量（すなわち、最大強度）の０次の回折光（正反射光であり、以下、「０次光」という。））Ｌ２が光変調素子１３１から出力される。一方、図６．Ｂは、可撓リボン１３１ａが撓み、可撓反射面１３２ａと固定反射面１３２ｂとの高さの差ｄが、（（２ｎ−１）／４）λ（ただし、λは入射光の波長であり、ｎは正の整数である。）となった状態を示す図である。図６．Ｂの状態では、光変調素子１３１から（±１）次回折光Ｌ３（さらには、高次の奇数次の回折光）の光量（強度）が最大となり、０次光の光量は最小となる。
【００２５】
図６．Ａおよび図６．Ｂは、入射光Ｌ１が基準面１３１ｃに対して垂直に入射する場合を示しているが、実際には、入射光は基準面１３１ｃに垂直かつリボンの伸びる方向に平行な面内にて傾斜している。可撓反射面１３２ａを経由する光路と固定反射面１３２ｂを経由する光路との差が（（２ｎ−１）／２）λを満たす場合に１次回折光が出射されるため、入射角がθの場合、反射面１３２ａ，１３２ｂの高さの差は（（２ｎ−１）／４）λｃｏｓθとなる。後述の図９．Ｂにおいても同様である。
【００２６】
以上のように、光変調素子１３１では、可撓リボン１３１ａが撓まない状態における固定反射面１３２ｂと可撓反射面１３２ａとの基準面１３１ｃからの高さがほぼ同じであり、入力される電圧に応じて可撓リボン１３１ａが撓んで可撓反射面１３２ａの基準面１３１ｃからの高さが変更されることにより、０次光を出射する状態と１次回折光を出射する状態との間で切り替わる。なお、実際には、各光変調素子１３１から０次光が出射される状態において、全ての光変調素子１３１からの０次光の光量が正確に等しくなるように、可撓リボン１３１ａは僅かに撓んだ状態とされる。
【００２７】
また、空間光変調器１３では照明光が反射されることにより空間変調された光が生成されるが、図２および図３では、既述のように、空間光変調器１３における光の反射による光軸Ｊ１の折れ曲がりを無視して描いている。
【００２８】
照明光学系１２はスリット部材１２５を有し、スリット部材１２５よりもレーザ光源１１側の光学系を、以下、「第１光学系１２ａ」と呼び、スリット部材１２５よりも空間光変調器１３側の光学系を「第２光学系１２ｂ」と呼ぶ。
【００２９】
第１光学系１２ａは、レーザ光源１１から順に、コリメートレンズ１２１、レンズ１２２、フライアイレンズ１２３およびシリンドリカルレンズ１２４を備える。レーザ光源１１から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１２１により図３における上下方向（以下、「縦方向」という。）に関してコリメートされ、レンズ１２２へと導かれる。レンズ１２２では、光は図２の上下方向（以下、「横方向」という。）に関して平行光とされ、縦方向に関して収束される。なお、「横方向」は、光軸Ｊ１に垂直かつ光変調素子１３１の配列方向に対応する方向であり、「縦方向」は、光軸Ｊ１に垂直かつ横方向に垂直な方向である。
【００３０】
レンズ１２２からの光は、フライアイレンズ１２３により５つの領域に分割され、縦方向に関しては平行とされる。そして、シリンドリカルレンズ１２４により、縦方向に関して収束される。スリット部材１２５は、横方向に細長く伸びる開口であるスリット１２５ａを有し、シリンドリカルレンズ１２４からの光は、スリット１２５ａの位置にて最も収束する。すなわち、照明光学系１２では、レーザ光源１１と空間光変調器１３との間に中間像位置が設けられ、この中間像位置にスリット部材１２５が配置される。スリット１２５ａの位置には、レーザ光源１１の中間像が形成される。中間像の結像は縦方向に関してのみであり、中間像は、フライアイレンズ１２３により横方向に細長くされる。
【００３１】
第２光学系１２ｂは、スリット部材１２５側からレンズ１２６およびシリンドリカルレンズ１２７を備える。フライアイレンズ１２３により横方向に分割された光は、スリット１２５ａを通過し、レンズ１２６により空間光変調器１３の位置で横方向に関して正確に重畳され、光量分布（すなわち、強度分布）が均一化される。縦方向に関しては、レンズ１２６およびシリンドリカルレンズ１２７により、空間光変調器１３の位置にて中間像が再結像される。これによりライン照明光が生成される。なお、再結像は、縦方向のみの再結像であってもよい。
【００３２】
結像光学系１４は、空間光変調器１３側から順に、レンズ１４１、遮光部材１４２およびレンズ１４３を備える。レンズ１４１は遮光部材１４２上に空間光変調器１３の遠視野像（角度分布）を作る働きをしており、これにより各光変調素子１３１からの光は遮光部材１４２上で０次光、１次光さらには、高次光に分離される。遮光部材１４２の間隔は、０次光のみを通過させるように設計されており、空間光変調器１３の各光変調素子１３１からの０次光は、レンズ１４１により遮光部材１４２の中央の間隙１４２ａを通過してレンズ１４３を介して記録材料９へと導かれる。これにより、記録材料９上に光変調素子１３１の像が形成される。一方、光変調素子１３１から出射される１次回折光は、レンズ１４１により遮光部材１４２へと導かれて遮光される。その結果、０次光の集合である空間変調された光が記録材料９に導かれ、光変調素子１３１の像の集合が記録材料９に描画される。光変調素子１３１では、０次光を出射する状態が記録材料９に描画を行うＯＮ状態であり、１次回折光を出射する状態が記録材料９に描画が行われないＯＦＦ状態である。換言すれば、０次光が画像の記録に利用される信号光となっている。
【００３３】
次に、スリット部材１２５の役割について説明する。図７は、１次回折光を出射する状態における光変調素子１３１の０次光の回折光強度（反射強度）分布を示す図である。図７における縦軸は、光変調素子１３１上のリボン方向に沿った位置を示し、０が光軸Ｊ１または光変調素子１３１の縦方向の中央位置を示す。横軸は、光変調素子１３１の全体に均一な光を照射した場合に、０次光が回折（反射）される方向における回折光強度分布（反射強度分布）を示す。図７に示すように、１次回折光が出射される状態においても、光変調素子１３１の可撓リボン１３１ａおよび固定リボン１３１ｂの両端部近傍では、０次光の光強度が強くなる。一方、中央の一定の範囲では、十分に０次光が抑えられ、１次回折光が生じる状態となっている。このような現象は、図５．Ｂに示すように、可撓リボン１３１ａでは両端部に近づくほど撓み量が小さく、中央部では基準面１３１ｃにほぼ平行に変位しているためである。以下、撓み量が一定の領域を「有効領域」と呼ぶ。図７の縦軸の範囲は２００μｍであり、有効領域の幅は７０μｍである。
【００３４】
空間光変調器１３に照射されるライン照明光の縦方向の幅（実際には、ライン照明光は空間光変調器１３に対して傾斜して入射するため、照射範囲の幅）が、この有効領域の幅をはみ出すと、光変調素子１３１をＯＦＦ状態にしても有効領域外からの０次光が記録材料９へと導かれる。その結果、コントラスト（信号光の消光比であるＯＮ／ＯＦＦ比）が劣化することとなる。
【００３５】
ここで、仮に、レンズのみにより有効領域のみに照射されるライン照明光を生成するには、非常に高いレンズの面精度や位置調整精度が必要となり、光学ヘッド１０の製造コストが高くなってしまう。特に、レーザ光源１１の直後のコリメートレンズ１２１（ＦＡＣ(Fast Axis Collimator)レンズとも呼ばれる。）に対して非常に厳しい面精度および位置精度が必要となる。
【００３６】
図８．Ａは、実用的なコストにて光学系を調整した場合のスリット１２５ａの位置における光強度分布を示す図である。縦軸は縦方向の位置を示し、横軸は強度を示す。縦方向の中央では、縦方向に関してレーザ光源１１の中間像が形成されるため、鋭いピークが現れるが、第１光学系１２ａの影響により、メインローブ６１の両側（すなわち、縦方向両側）にサイドローブ６２が現れる。ただし、第１光学系１２ａによっては、サイドローブがメインローブの片側のみに現れる場合もあり、さらに、サイドローブのような瘤状ではなく、メインローブから緩やかに広がる不要光が生じる場合もある。以下、このようなメインローブの主要部分以外の様々な不要な光を、「不要光」と総称し、メインローブに対応する光を「主ビーム」と呼ぶ。
【００３７】
スリット１２５ａは、主ビームの範囲のみに設けられ、不要光を遮る。これにより、図８．Ｂに示すように主ビームであるメインローブ６１のみを有する光が第２光学系１２ｂへと導かれ、不要光を有しないライン照明光が空間光変調器１３に照射されることとなる。その結果、不要光がＯＦＦ状態の光変調素子１３１の有効領域外に照射されることが防止され、信号光のコントラストの低下が防止される。すなわち、質の高い空間変調された光が空間光変調器１３にて生成される。
【００３８】
以上のように、空間変調光生成装置である光学ヘッド１０では、高価な光学素子を用いることなく回折格子型の空間光変調器に適したライン照明光を生成することができ、低コストにて高い性能が実現される。また、各光変調素子に対し、素子配列方向に垂直な方向のビーム幅を均一に制限することにより、ビーム形状が均一化され、高品質の照明光が得られ、またそれにより高画質の記録画像を得ることができる。
【００３９】
なお、記録材料９が、相反則不軌を有する場合、すなわち、照射される光の量が一定量を超えると速やかに感光するため、高照度高速記録と低照度低速記録とで感度に差がでる場合、スリット１２５ａを設けなくても不要光が画像記録に与える影響は限定的となる。しかし、記録材料９が、相反則不軌が少ない材料である場合、すなわち、照射光量と感光の程度とがおよそ比例する場合、サイドローブ等の不要光の影響が顕著となる。このように、スリット部材１２５を備える光学ヘッド１０は、相反則不軌の少ない記録材料９への画像記録に特に適している。
【００４０】
また、横方向における光量分布を均一化する光学素子（フライアイレンズ１２３およびレンズ１２６）の一部であるフライアイレンズ１２３が第２光学系１２ｂではなく第１光学系１２ａに設けられることにより、複雑化された第１光学系１２ａからの光がスリット１２５ａへと導かれ、第２光学系１２ｂが簡素化される。その結果、第２光学系１２ｂによるライン照明光の質の低下を抑制することができる。なお、横方向における光量分布を均一化する光学素子の全てが第１光学系１２ａに設けられてもよい。光量分布を均一化する光学素子としては他のホモジナイザ、例えばＤＯＥ素子（回折光学素子）やロッドレンズ等が用いられてもよい。
【００４１】
次に、照明光学系１２の一部を着脱する機構について説明する。図２および図３に示すように、レーザ光源１１、照明光学系１２の第１光学系１２ａおよびスリット部材１２５は、保持部材１５１上に固定される。実際には、これらの光学部品は保持部材１５１上に取り付けられた様々な支持部材により支持される。一方、第２光学系１２ｂ、空間光変調器１３および結像光学系１４は、画像記録装置１の基台に取り付けられる大型のベース１５２上に適宜、支持部材を介して取り付けられる。そして、保持部材１５１はベース１５２に対して（すなわち、第２光学系１２ｂに対して）容易に位置決め可能となっており、ネジ等にて容易に着脱可能とされる。
【００４２】
このように光学ヘッド１０では、レーザ光源１１、第１光学系１２ａおよびスリット部材１２５が、保持部材１５１に固定したユニットとして第２光学系１２ｂを含む他の部位に対して着脱自在となっている。これにより、光源から中間像が形成される部位までの光学的な調整や変更を、この部位を取り外して容易に行うことが可能となり、また部品交換等の際も容易に脱着して交換でき、コントラスト低下等が生じない状態を容易に維持できる。なお、既述のように、光軸Ｊ１は空間光変調器１３等の位置にて折れ曲がるため、ベース１５２の形状および配置は図３に示すものとは異なる。
【００４３】
図９．Ａおよび図９．Ｂは光変調素子１３１の他の例を示す図であり、図６．Ａおよび図６．Ｂに対応する断面を示す。他の例に係る光変調素子１３１では、可撓リボン１３１ａの上面は、基準面１３１ｃに平行かつ素子配列方向に垂直な方向に細長い帯状の可撓反射面１３２ａとなっており、固定リボン１３１ｂは基準面１３１ｃ上に固定され、その上面が基準面１３１ｃに平行かつ素子配列方向に垂直な方向に長い帯状の固定反射面１３２ｂとなっている。
【００４４】
図９．Ａは可撓リボン１３１ａが撓まない状態（少し撓んだ状態であってもよい）を示している。光変調素子１３１では、この状態で可撓反射面１３２ａと固定反射面１３２ｂとの高さの差ｄが（２ｎ／４）λとなり、光変調素子１３１からの０次光Ｌ２の光量が最大となり、１次回折光の光量は最小となる。なお、既述のように、照明光が入射角θにて入射する場合、高さの差ｄは（２ｎ／４）λｃｏｓθとなる（図９．Ｃにおいて同様）。
【００４５】
図９．Ｂは可撓リボン１３１ａと基準面１３１ｃとの間に電圧（電位差）が与えられ、静電気力により可撓リボン１３１ａが基準面１３１ｃに向かって撓んだ状態を示している。図９．Ｂでは、可撓リボン１３１ａが撓み、可撓反射面１３２ａと固定反射面１３２ｂとの高さの差ｄが、（（２ｎ＋１）／４）λとなる。その結果、光変調素子１３１から最大光量の（±１）次回折光Ｌ３（およびさらに高次の回折光）が出力される。このように、可撓反射面１３２ａの撓みがない（または小さい）状態で０次光が出射され、撓みが大きい状態で１次回折光が出射される。
【００４６】
光変調素子１３１では、０次光である信号光が出射される状態における可撓反射面１３２ａと固定反射面１３２ｂとは基準面１３１ｃから異なる高さに位置する。このような光変調素子１３１では、反射面に垂直な方向から見た場合に、可撓反射面１３２ａと固定反射面１３２ｂとの間に隙間をなくすことができるため、信号光のコントラストをさらに向上することができる。
【００４７】
図９．Ａおよび図９．Ｂに示す光変調素子１３１を有する空間光変調器１３の場合においても、スリット１２５ａが設けられることにより、不要光が遮られたライン照明光が空間光変調器１３に照射される。その結果、不要光が、ＯＦＦ状態の光変調素子１３１の有効領域外に照射されることが防止され、質の高い空間変調された光が空間光変調器１３にて生成される。
【００４８】
画像記録装置１では、光変調素子として、可撓リボン１３１ａが撓まない、または、少し撓んだ状態で図９．Ｂに示す１次回折光Ｌ３を出射するものが使用されてもよい。この場合、図９．Ｃに示すように、可撓リボン１３１ａがさらに撓んだ状態で０次光Ｌ２が出射される。このような光変調素子１３１では、図９．Ｂに示す状態で反射面１３２ａ，１３２ｂの高さの差ｄが（（２ｎ−１）／４）λとなり、図９．Ｃに示す状態で差ｄが（２ｎ／４）λとなる。
【００４９】
一方、図９．Ｂおよび図９．Ｃの間で遷移する光変調素子１３１が使用される場合、画像記録装置１では１次回折光が描画に用いられる信号光とされてもよい。この場合においても、信号光が出射される状態における可撓反射面１３２ａと固定反射面１３２ｂとは基準面１３１ｃから異なる高さに位置する。１次回折光が信号光として用いられる場合、図２の遮光部材１４２に代えて、光軸Ｊ１上にて０次光を遮り、光軸Ｊ１から離れる方向へと進む１次回折光を通過させる遮光部材が配置される。そして、遮光部材の後方にて大きなレンズにより（±１）次回折光の集合が空間変調された光として記録材料９上へと集光される。
【００５０】
また、光変調素子１３１では、０次光を出射する状態にて可撓リボン１３１ａが撓んでいるため、０次光を出射する状態で素子全体を照明した場合、１次回折光の縦方向の強度分布は図７に準じたものとなる。したがって、図９．Ｂおよび図９．Ｃに示す光変調素子１３１を用いて１次回折光を信号光として描画を行う場合、図８．Ａおよび図８．Ｂに示すように、スリット部材１２５により不要光を遮ることにより、コントラストの高い信号光を安価に得ることができる。
【００５１】
なお、信号光が出射される状態における可撓反射面１３２ａの撓み量が、信号光が出射されない状態における撓み量よりも小さいタイプの光変調素子１３１において、照明光からの不要光の除去が信号光のコントラスト向上に大きく貢献するが、既述のように、通常、信号光を出射する状態でも光量調整のために可撓反射面１３２ａは僅かに撓む状態とされる。したがって、可撓反射面１３２ａの撓み量が大きい状態で信号光を出射するタイプの光変調素子１３１（図９．Ａで非信号光、図９．Ｂで信号光を出射する光変調素子、または、図９．Ｂで非信号光、図９．Ｃで信号光を出射する光変調素子）においても、スリット部材１２５による不要光の除去は信号光のコントラスト向上に貢献する。
【００５２】
図１０は、画像記録装置の他の例を示す斜視図である。画像記録装置１ａの制御ユニット２０には、図１の全体制御部２１、信号処理部２２および信号生成部２３が設けられる。
【００５３】
画像記録装置１ａは、ガラスマスクやＴＦＴ（Thin Film Transistor）液晶パネル等の製造用のガラス基板９ａにマスクや配線等のパターンの画像を記録する装置であり、光の照射により画像を直接描画するいわゆる直描装置である。画像記録装置１ａでは感光材料が塗布されたガラス基板９ａが画像の情報が記録される記録材料となっている。画像記録装置１ａは、ガラス基板９ａを（＋Ｚ）側の上面上に保持するテーブル７２を備え、テーブル７２をＹ方向（主走査方向）に移動するテーブル移動機構８５が基台７４上に設けられる。基台７４上には、テーブル７２の位置を検出する位置検出モジュール８５ａが設けられる。
【００５４】
テーブル７２の上方にはガラス基板９ａに向けて光を出射する光学ヘッド１０が配置され、光学ヘッド１０はヘッド移動機構８６により副走査方向であるＸ方向に移動可能に支持される。すなわち、主走査方向および副走査方向は水平なテーブル７２に平行であり、テーブル移動機構８５およびヘッド移動機構８６が、主走査方向にテーブル７２を空間光変調器を含む光学ヘッド１０に対して一定の速度で相対的に移動するとともに主走査方向に垂直な副走査方向にも相対的に移動する移動機構となっている。
【００５５】
基台７４にはテーブル７２を跨ぐようにしてフレーム７５が設けられ、ヘッド移動機構８６はフレーム７５に固定される。光学ヘッド１０の基本構造は、図２および図３に示すものと同様であり、照明光学系１２内の中間像位置にスリット部材１２５が設けられる。本実施の形態におけるガラス基板９ａの（＋Ｚ）側の主面上には紫外線の照射により感光する感光材料（レジスト）の膜が予め形成されている。光学ヘッド１０内に設けられた空間光変調器１３の複数の光変調素子１３１（図３参照）の配列方向は、Ｘ方向である副走査方向に一致しているが、複数の光変調素子１３１の配列方向はＹ方向である主走査方向と交差する方向であれば、副走査方向と必ずしも一致していなくてもよい。すなわち、図１の場合と同様に、ガラス基板９ａの移動方向である主走査方向は、光が照射される位置の配列方向に対して交差する方向であればよい。
【００５６】
ガラス基板９ａに画像が記録される際には、まず、テーブル移動機構８５によりテーブル７２が光学ヘッド１０に対して（−Ｙ）方向へと相対的に移動し、これにより、光学ヘッド１０からの光の照射位置がガラス基板９ａに対して（＋Ｙ）方向に相対的かつ連続的に移動する（すなわち、主走査する）。テーブル７２の移動と並行して、位置検出モジュール８５ａからの信号に同期して信号光の出射が行われる。これにより、空間光変調器の像の大きさに対応した幅のＹ方向に長い帯状領域（スワス）に描画が行われる。
【００５７】
照射位置がガラス基板９ａの（＋Ｙ）側の端部まで到達すると、光学ヘッド１０が帯状領域のＸ方向の幅に相当する距離だけ副走査方向（Ｘ方向）に移動するとともにテーブル７２の移動方向が反転され、往路にて描画された帯状領域の横に接する新たな帯状領域に復路における描画が行われる。そして、画像記録装置１ａでは、テーブル７２がＹ方向に往復しつつ光学ヘッド１０がＸ方向に間欠的に移動することにより、平面状のガラス基板９ａの描画領域全体に画像が記録される。
【００５８】
画像記録装置１ａにおいても、照明光学系１２の中間像位置にスリット部材１２５が設けられることにより、信号光のコントラスト向上が安価に実現される。その結果、容易に記録される画像の質を向上することができる。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００６０】
可撓リボン１３１ａおよび固定リボン１３１ｂは、厳密な意味でのリボン状である必要はない。例えば、固定リボン１３１ｂは、上面が固定反射面であるブロック状の部位として設けられてもよい。
【００６１】
レーザ光源１１は半導体レーザには限定されず、ガスレーザ、固定レーザ等であってもよい。
【００６２】
記録材料９およびガラス基板９ａは光学ヘッド１０に対して相対的に移動可能であるならば他の手法により移動されてもよい。また、記録材料は、プリント配線基板や半導体基板等の感光性材料が塗布された、あるいは、感光性を有する他の材料であってもよく、光の照射による熱に反応する材料であってもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１，１ａ    画像記録装置
９    記録材料
９ａ    ガラス基板
１０    光学ヘッド
１１    レーザ光源
１２    照明光学系
１２ａ    第１光学系
１２ｂ    第２光学系
１３    空間光変調器
８１，８２    モータ
８３    ボールねじ
８５    テーブル移動機構
８６    ヘッド移動機構
１２３    フライアイレンズ
１２５    スリット部材
１２５ａ    スリット
１３１    光変調素子
１３１ｃ    基準面
１３２ａ    可撓反射面
１３２ｂ    固定反射面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５．Ａ】
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【図５．Ｂ】
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【図６．Ａ】
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【図６．Ｂ】
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【図７】
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【図８．Ａ】
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【図８．Ｂ】
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【図９．Ａ】
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【図９．Ｂ】
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【図９．Ｃ】
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【図１０】
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