(57)【要約】  【課題】  ２次元空間光変調素子により変調した光を感光材料に照射して該感光材料を露光する装置において、露光光の集光サイズを簡単に変更可能とする。  【解決手段】  照射された光を各々画像データに応じて変調する多数の画素を有する２次元空間光変調素子50と、空間光変調素子50で変調された光の光路に配置された第１の結像光学系52，54と、空間光変調素子50の各画素と対応するマイクロレンズ55ａがアレイ状に配されてなるマイクロレンズアレイ55と、このマイクロレンズアレイ55を通過した光の光路に配置されて、前記変調された光による像を所定の感光材料150上に結像する第２の結像光学系57，58とを備えてなる露光ヘッドにおいて、空間光変調素子50の相隣接する複数画素から出射した光がマイクロレンズアレイ55の１つのマイクロレンズ55ａに入射可能に、該複数画素と１つのマイクロレンズ55ａとを対応させておく。【選択図】          図５
2005234265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射された光を各々画像データに応じて変調する多数の画素が２次元状に配列されてなる２次元空間光変調素子と、
この空間光変調素子に光を照射する光源と、
前記空間光変調素子で変調された光の光路に配置された結像光学系と、
前記空間光変調素子の各画素と対応するマイクロレンズがアレイ状に配されてなり、前記結像光学系による結像面の近傍に配置されたマイクロレンズアレイとを備えてなる露光ヘッドにおいて、
前記空間光変調素子の相隣接する複数画素から出射した光が前記マイクロレンズアレイの１つのマイクロレンズに入射可能に、該複数画素と１つのマイクロレンズとが対応していることを特徴とする露光ヘッド。
【請求項２】
前記マイクロレンズアレイを通過した光の光路に配置されて、前記変調された光による像を所定の感光材料上に結像する第２の結像光学系を備えていることを特徴とする請求項１記載の露光ヘッド。
【請求項３】
前記複数画素としてｎ×ｎ（ｎは奇数）個の画素と、前記１つのマイクロレンズとが対応していることを特徴とする請求項１または２記載の露光ヘッド。
【請求項４】
請求項１から３いずれか１項記載の露光ヘッドおよび、画像データに応じて前記２次元空間光変調素子の各画素を駆動する駆動回路を有し、この空間光変調素子により変調された光を感光材料に照射して該感光材料に画像露光する装置であって、
露光画像の１画素に関する画像データに基づいて、空間光変調素子の前記相隣接する複数画素の全てを並列駆動する状態と、該複数画素から選択された一部画素のみを並列駆動する状態とを切り替え可能に前記駆動回路の動作を制御する手段を備えたことを特徴とする画像露光装置。
【請求項５】
請求項３記載の露光ヘッドおよび、画像データに応じて前記２次元空間光変調素子の各画素を駆動する駆動回路を有し、この空間光変調素子により変調された光を感光材料に照射して該感光材料に画像露光する装置であって、
露光画像の１画素に関する画像データに基づいて、空間光変調素子の前記相隣接する複数画素の全てを並列駆動する状態と、該複数画素から選択された一部画素であって、選択パターンが該画素の並び方向のいずれに関しても線対称となっている一部画素のみを並列駆動する状態とを切り替え可能に前記駆動回路の動作を制御する手段を備えたことを特徴とする画像露光装置。
【請求項６】
請求項４または５記載の画像露光装置を用いて、画像データが示す画像を感光材料に露光することを特徴とする画像露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像露光方法および、それに用いる画像露光装置、並びにその画像露光装置を構成する露光ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、空間光変調素子で変調された光を結像光学系に通して、この光による像を感光材料上で結像させ、それにより感光材料を露光させる画像露光装置が公知となっている。この種の画像露光装置は基本的に、照射された光を各々画像データに応じて変調する多数の画素が２次元状に配列されてなる空間光変調素子と、この２次元空間光変調素子に光を照射する光源と、空間光変調素子により変調された光による像を結像する結像光学系とを備えてなるものである。非特許文献１および本出願人による特願２００２−１４９８８６号明細書には、上記基本的構成を有する画像露光装置の一例が示されている。
【０００３】
上述のような画像露光装置においては、感光材料上に投影する画像を拡大したいという要求が伴うことも多く、その場合には、結像光学系として拡大結像光学系が用いられる。そのようにする際、空間光変調素子を経た光をただ拡大結像光学系に通しただけでは、空間光変調素子の各画素からの光束が拡大して、投影された画像において画素サイズが大きくなり、画像の鮮鋭度が低下してしまう。
【０００４】
そこで、上記特願２００２−１４９８８６号明細書にも示されるように、空間光変調素子で変調された光の光路に第１の結像光学系を配し、この結像光学系による結像面には空間光変調素子の画素に対応するマイクロレンズがアレイ状に配されてなるマイクロレンズアレイを配置し、そしてこのマイクロレンズアレイを通過した光の光路に、変調された光による像を感光材料上に結像する第２の結像光学系を配置して、これら第１および第２の結像光学系によって像を拡大投影することが考えられている。なお特許文献１には、空間光変調素子とマイクロレンズアレイとを組み合わせた構成が開示されているが、ここでは画像の拡大については考慮されていない。
【０００５】
上記の構成において、感光材料に投影される画像のサイズは拡大される一方、空間光変調素子の各画素からの光はマイクロレンズアレイの各マイクロレンズによって集光されるので、投影画像における集光スポットサイズが小さくなり、よって画像の鮮鋭度も高く保つことができる。そして、上記空間光変調素子と感光材料とを相対移動させて走査露光を行い、そのときの移動方向に対して集光スポットの並び方向が傾くように両者を配置しておけば、ある列の集光スポットで露光される部分の間の部分を、別の列の集光スポットで露光することができるので、画素密度も高くすることができる。
【特許文献１】特開２００１−３０５６６３号公報
【非特許文献１】石川明人"マスクレス露光による開発短縮と量産適用化"、「エレクロトニクス実装技術」、株式会社技術調査会、Vol.18、No.6、2002年、p.74-79
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のように空間光変調素子とマイクロレンズアレイとの組み合わせを用いて画像露光する際には、露光光の集光サイズを変更したいこともある。そのための一つの方策として、マイクロレンズの焦点距離が異なるマイクロレンズアレイを複数用意しておき、望まれる集光サイズに応じてそれらのマイクロレンズアレイを交換使用することが考えられる。しかし、通常数十万個以上の画素を有する２次元空間光変調素子との間の位置精度を、一般に求められる１μｍ程度に保ってマイクロレンズアレイを交換することは非常に困難である。したがって、その実現には複雑な手段が必要になり、露光装置の大幅なコストアップを招くことになる。
【０００７】
また、マイクロレンズアレイ以降の結像光学系の光学倍率を変更して上記集光サイズを変えることも考えられるが、そのようにする場合は、集光サイズだけでなく、露光される領域の大きさも変わってしまう。そうであると、特に複数の露光ヘッドを用い、各露光ヘッドによる露光領域をつないで１つの画像を露光するようにした露光装置においては、複数の露光領域のつなぎ部が集光サイズの変更に伴ってズレてしまう。この不具合に対処するためには、集光サイズを変更する都度露光ヘッド位置を変更する操作が必要になるが、そのような操作を行うことは、現実上ほとんど不可能である。
【０００８】
また、前述した第２の結像光学系を備えずに、マイクロレンズアレイから出射した光を直接感光材料に照射して該感光材料を露光させる装置も考えられているが、その種の露光装置においても、集光サイズの変更が困難、あるいは不可能という問題は同様に存在するものである。
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、露光光の集光サイズを簡単に変更することができる画像露光装置および方法、並びにそれを実現可能にする露光ヘッド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】
【００１０】
本発明による露光ヘッドは、
照射された光を各々画像データに応じて変調する多数の画素が２次元状に配列されてなる２次元空間光変調素子と、
この空間光変調素子に光を照射する光源と、
前記空間光変調素子で変調された光の光路に配置された結像光学系と、
前記空間光変調素子の各画素と対応するマイクロレンズがアレイ状に配されてなり、前記結像光学系による結像面の近傍に配置されたマイクロレンズアレイとを備えてなる露光ヘッドにおいて、
前記空間光変調素子の相隣接する複数画素から出射した光が前記マイクロレンズアレイの１つのマイクロレンズに入射可能に、該複数画素と１つのマイクロレンズとが対応していることを特徴とするものである。
【００１１】
なお上記構成の本発明は、上記マイクロレンズアレイを通過した光の光路に配置されて、前記変調された光による像を感光材料上に結像する第２の結像光学系を備えている露光ヘッドに適用されることが好ましい。
【００１２】
また、上記の構成において、１つのマイクロレンズと対応する複数画素は、ｎ×ｎ（ｎは奇数）個の画素であることが望ましい。
【００１３】
一方、本発明による１つの画像露光装置は、上述した本発明による露光ヘッドおよび、画像データに応じて前記２次元空間光変調素子の各画素を駆動する駆動回路を有し、この空間光変調素子により変調された光を感光材料に照射して該感光材料に画像露光する装置であって、
露光画像の１画素に関する画像データに基づいて、空間光変調素子の前記相隣接する複数画素の全てを並列駆動する状態と、該複数画素から選択された一部画素のみを並列駆動する状態とを切り替え可能に前記駆動回路の動作を制御する手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
なお、上記複数画素から選択される一部画素は複数でもまた１個であってもよく、１個の時はそれが単独で駆動されるが、「並列駆動」とはそのような場合も含むものとする。つまりこの際の「並列駆動」とは、複数画素から選択した一部画素を、互いに異なる画像データに基づいて独自に駆動するようなことなく、必ず同一の画像データに基づいて駆動することを指すものとする。
【００１５】
また、上述のように一部画素のみを選択する画素選択状態は、１通りだけ設定してもよいし、あるいは複数設定してもよい。
【００１６】
また、本発明による別の画像露光装置は、本発明による露光ヘッドの中でも、特に前記１つのマイクロレンズと対応する複数画素がｎ×ｎ（ｎは奇数）個の画素となっている露光ヘッドを用い、それに加えて、画像データに応じて前記２次元空間光変調素子の各画素を駆動する駆動回路を有し、該空間光変調素子により変調された光を感光材料に照射して該感光材料に画像露光する装置であって、
露光画像の１画素に関する画像データに基づいて、空間光変調素子の前記相隣接する複数画素の全てを並列駆動する状態と、該複数画素から選択された一部画素であって、選択パターンが該画素の並び方向のいずれに関しても線対称となっている一部画素のみを並列駆動する状態とを切り替え可能に前記駆動回路の動作を制御する手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
なお本装置においても、上述のように一部画素のみを選択する画素選択状態は、１通りだけ設定してもよいし、あるいは複数設定してもよい。
【００１８】
他方、本発明による画像露光方法は、上に説明した通りの本発明による画像露光装置を用いて、画像データが示す画像を感光材料に露光することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の露光ヘッドにおいては、空間光変調素子の相隣接する複数画素から出射した光がマイクロレンズアレイの１つのマイクロレンズに入射可能に、該複数画素と１つのマイクロレンズとが対応しているので、露光画像の１画素に関する画像データに基づいて該複数画素の全てを並列駆動したり、あるいは該複数画素の一部のみを並列駆動するように駆動状態を切り替えることが可能になる。そして、このように複数画素の全てを並列駆動する場合と、それらの一部のみを駆動する場合とでは、結像光学系を経て１つのマイクロレンズに入射する光のビーム径やプロファイルが互いに異なるようになるので、マイクロレンズによる集光サイズを変えることができる。
【００２０】
なお、本発明の露光ヘッドが、特に前述したような第２の結像光学系を備えたものとして構成された場合は、上記のようにしてマイクロレンズによる集光サイズを変更可能であることから、ひいては第２の結像光学系による感光材料上の集光サイズを変えることが可能となる。
【００２１】
本発明の画像露光装置は、露光画像の１画素に関する画像データに基づいて、空間光変調素子の相隣接する複数画素の全てを並列駆動する状態と、該複数画素から選択された一部画素のみを駆動する状態とを切り替え可能に駆動回路の動作を制御する手段を備えているので、実際に上述のようにして、マイクロレンズおよび第２の結像光学系による集光サイズを変えることができる。
【００２２】
なお、上記複数画素のうちの一部画素のみを選択する画素選択状態が１通りだけ設定される場合は、複数画素の全てを並列駆動する状態と合わせて、合計で２通りに集光サイズを変えることができる。また、上記画素選択状態が例えば２通り設定される場合は、複数画素の全てを並列駆動する状態と合わせて、合計で３通りに集光サイズを変えることができる。
【００２３】
また、本発明による画像露光装置において、特に１つのマイクロレンズと対応する複数画素がｎ×ｎ（ｎは奇数）個の画素となっている露光ヘッドが用いられる一方、２次元空間光変調素子の各画素を駆動する駆動回路として、空間光変調素子の前記相隣接する複数画素の全てを並列駆動する状態と、選択パターンが画素並び方向のいずれに関しても線対称となっている一部画素のみを選択して並列駆動する状態とを切り替え可能なものが用いられた場合は、一部画素のみを選択して駆動する場合に、各マイクロレンズに入射する光のプロファイルが上記画素並び方向のいずれに関しても線対称となるので、マイクロレンズに入射した光を所望のスポットサイズに集光することができる。
【００２４】
なお、本発明の露光ヘッドにおいては、２次元空間光変調素子として透過型のものも、また反射型のものも使用可能である。反射型の空間光変調素子の一つとして、近時、デジタル・マイクロミラー・デバイス（テキサス・インスツルメンツ社の登録商標。以下ＤＭＤという）が多くの分野に適用されつつあり、本発明の露光ヘッドにおいてもこのＤＭＤを好適に用いることができる。
【００２５】
上記ＤＭＤは、１画素を構成する微小ミラーを多数格子状に（例えば１０２４個×７６８個等）配列して構成されたミラーデバイスである。上記微小ミラーは各々独立に傾動して２つの角度位置を取り得るように構成され、そこに照射された照明光を上記角度位置に応じて互いに異なる２方向に反射させる。したがって、この２方向のうちの一方に反射した照明光が入射する位置に感光材料を配置しておけば、照明光を該２方向のうちの他方に反射させたときには感光材料に光が入射しなくなるので、該感光材料に照射される光を１つの微小ミラー単位で空間変調可能になる。そこで、上記微小ミラーの角度位置を画像情報に応じて制御すれば、感光材料にこの画像情報に対応した光が照射されて、画像露光がなされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２７】
なおここでは、本発明の一実施形態による露光ヘッドを説明するが、まず、この露光ヘッドが適用される画像露光装置について詳しく説明する。
【００２８】
［露光装置の構成］
この画像露光装置は、図１に示すように、シート状の感光材料150を表面に吸着して保持する平板状の移動ステージ152を備えている。４本の脚部154に支持された厚い板状の設置台156の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた２本のガイド158が設置されている。ステージ152は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されると共に、ガイド158によって往復移動可能に支持されている。なお、この露光装置には、副走査手段としてのステージ152をガイド158に沿って駆動する後述のステージ駆動装置304（図９参照）が設けられている。
【００２９】
設置台156の中央部には、ステージ152の移動経路を跨ぐようにコ字状のゲート160が設けられている。コ字状のゲート160の端部の各々は、設置台156の両側面に固定されている。このゲート160を挟んで一方の側にはスキャナ162が設けられ、他方の側には感光材料150の先端および後端を検知する複数（例えば２個）のセンサ164が設けられている。スキャナ162およびセンサ164はゲート160に各々取り付けられて、ステージ152の移動経路の上方に固定配置されている。なお、スキャナ162およびセンサ164は、これらを制御する図示しないコントローラに接続されている。
【００３０】
スキャナ162は、図２および図３（Ｂ）に示すように、ｍ行ｎ列（例えば３行５列）の略マトリックス状に配列された複数（例えば１４個）の露光ヘッド166を備えている。この例では、感光材料150の幅との関係で、３行目には４個の露光ヘッド166を配置してある。なお、ｍ行目のｎ列目に配列された個々の露光ヘッドを示す場合は、露光ヘッド166mnと表記する。
【００３１】
露光ヘッド166による露光エリア168は、副走査方向を短辺とする矩形状である。従って、ステージ152の移動に伴い、感光材料150には露光ヘッド166毎に帯状の露光済み領域170が形成される。なお、ｍ行目のｎ列目に配列された個々の露光ヘッドによる露光エリアを示す場合は、露光エリア168mnと表記する。
【００３２】
また、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、帯状の露光済み領域170が副走査方向と直交する方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッドの各々は、配列方向に所定間隔（露光エリアの長辺の自然数倍、本例では２倍）ずらして配置されている。このため、１行目の露光エリア16811と露光エリア16812との間の露光できない部分は、２行目の露光エリア16821と３行目の露光エリア16831とにより露光することができる。
【００３３】
露光ヘッド16611〜166mnの各々は、図４および図５に示すように、入射した光ビームを画像データに応じて各画素毎に変調する空間光変調素子として、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）50を備えている。このＤＭＤ50は、データ処理部とミラー駆動制御部とを備えた後述のコントローラ302（図９参照）に接続されている。このコントローラ302のデータ処理部では、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド166毎にＤＭＤ50の制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成する。なお、制御すべき領域については後述する。また、ミラー駆動制御部では、画像データ処理部で生成した制御信号に基づいて、各露光ヘッド166毎にＤＭＤ50の各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。なお、反射面の角度の制御については後述する。
【００３４】
ＤＭＤ50の光入射側には、照明光源としてのＢＡＬＤ（ブロードエリア型半導体レーザ）66、このＢＡＬＤ66から出射されたレーザ光ＢをＤＭＤ上に集光させるレンズ系67、このレンズ系67を通過したレーザ光ＢをＤＭＤ50に向けて反射するミラー69がこの順に配置されている。なお図４では、レンズ系67を概略的に示してある。
【００３５】
上記レンズ系67は、図５に詳しく示すように、ＢＡＬＤ66から出射した照明光としてのレーザ光Ｂを集光する集光レンズ71、この集光レンズ71を通過した光の光路に挿入されたロッド型のオプティカルインテグレータ（以下、ロッドインテグレータという）72、およびこのロッドインテグレータ72の前方つまりミラー69側に配置された結像レンズ74から構成されている。集光レンズ71、ロッドインテグレータ72および結像レンズ74は、ＢＡＬＤ66から出射したレーザ光Ｂを、ビーム断面内強度が均一化された光束としてＤＭＤ50に入射させる。ロッドインテグレータ72の形状等については、後に詳しく説明する。
【００３６】
上記レンズ系67から出射したレーザ光Ｂはミラー69で反射し、ＴＩＲ（全反射）プリズム70を介してＤＭＤ50に照射される。なお図４では、このＴＩＲプリズム70は省略してある。
【００３７】
またＤＭＤ50の光反射側には、ＤＭＤ50で反射されたレーザ光Ｂを、記録媒体としての感光材料150上に結像する結像光学系51が配置されている。この結像光学系51は図４では概略的に示してあるが、図５に詳細を示すように、レンズ系52，54からなる第１結像光学系と、レンズ系57，58からなる第２結像光学系と、これらの結像光学系の間に挿入されたマイクロレンズアレイ55と、アパーチャアレイ59とから構成されている。上記のマイクロレンズアレイ55は例えば光学ガラスＢＫ７から形成され、多数のマイクロレンズ55ａが配設されてなるものである。マイクロレンズ55ａは、一例として焦点距離が０．１９ｍｍ、ＮＡ（開口数）が０．１１のものである。またアパーチャアレイ59は、マイクロレンズアレイ55の各マイクロレンズ55ａに対応する多数のアパーチャ59ａが形成されてなるものである。
【００３８】
上記第１結像光学系は、ＤＭＤ50による像を３倍に拡大してマイクロレンズアレイ55上に結像する。そして第２結像光学系は、マイクロレンズアレイ55を経た像を１．６７倍に拡大して感光材料150上に結像、投影する。したがって全体では、ＤＭＤ50による像が５倍に拡大して感光材料150上に結像、投影されることになる。
【００３９】
本例では、第２結像光学系と感光材料150との間にプリズムペア73が配設され、このプリズムペア73を図５中で上下方向に移動させることにより、感光材料150上における像のピントを調節可能となっている。なお同図中において、感光材料150は矢印Ｙ方向に副走査送りされる。
【００４０】
ＤＭＤ50は図６に示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）60上に、微小ミラー（マイクロミラー）62が支柱により支持されて配置されたものであり、画素（ピクセル）を構成する多数の（例えば１０２４個×７６８個）の微小ミラーを格子状に配列して構成されたミラーデバイスである。各ピクセルには、最上部に支柱に支えられたマイクロミラー62が設けられており、マイクロミラー62の表面にはアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。なお、マイクロミラー62の反射率は９０％以上である。また、マイクロミラー62の直下には、ヒンジおよびヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのＣＭＯＳのＳＲＡＭセル60が配置されており、全体はモノリシックに構成されている。
【００４１】
ＤＭＤ50のＳＲＡＭセル60にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられたマイクロミラー62が、対角線を中心としてＤＭＤ50が配置された基板側に対して±α度（例えば±１０度）の範囲で傾けられる。図７（Ａ）は、マイクロミラー62がオン状態である＋α度に傾いた状態を示し、図７（Ｂ）は、マイクロミラー62がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。したがって、画像信号に応じて、ＤＭＤ50の各ピクセルにおけるマイクロミラー62の傾きを、図６に示すように制御することによって、ＤＭＤ50に入射したレーザ光Ｂはそれぞれのマイクロミラー62の傾き方向へ反射される。
【００４２】
なお図６には、ＤＭＤ50の一部を拡大し、マイクロミラー62が＋α度又は−α度に制御されている状態の一例を示す。それぞれのマイクロミラー62のオンオフ制御は、ＤＭＤ50に接続された上記コントローラ302によって行われる。また、オフ状態のマイクロミラー62で反射したレーザ光Ｂが進行する方向には、光吸収体（図示せず）が配置されている。
【００４３】
また、ＤＭＤ50は、その短辺が副走査方向と所定角度（例えば、０．１°〜５°）を成すように僅かに傾斜させて配置するのが好ましい。図８（Ａ）はＤＭＤ50を傾斜させない場合の各マイクロミラーによる反射光像（露光ビーム）53の走査軌跡を示し、図８（Ｂ）はＤＭＤ50を傾斜させた場合の露光ビーム53の走査軌跡を示している。
【００４４】
ＤＭＤ50には、長手方向にマイクロミラーが多数個配列されたマイクロミラー列が、短手方向に多数組配列されているが、図８（Ｂ）に示すように、ＤＭＤ50を傾斜させることにより、各マイクロミラーによる露光ビーム53の走査軌跡（走査線）のピッチＰ1が、ＤＭＤ50を傾斜させない場合の走査線のピッチＰ2より狭くなり、解像度を大幅に向上させることができる。一方、ＤＭＤ50の傾斜角は微小であるので、ＤＭＤ50を傾斜させた場合の走査幅Ｗ2と、ＤＭＤ50を傾斜させない場合の走査幅Ｗ1とは略同一である。
【００４５】
また、異なるマイクロミラー列により同じ走査線上が重ねて露光（多重露光）されることになる。このように、多重露光されることで、露光位置の微少量をコントロールすることができ、高精細な露光を実現することができる。また、主走査方向に配列された複数の露光ヘッドの間のつなぎ目を微少量の露光位置制御により段差無くつなぐことができる。
【００４６】
なお、ＤＭＤ50を傾斜させる代わりに、各マイクロミラー列を副走査方向と直交する方向に所定間隔ずらして千鳥状に配置しても、同様の効果を得ることができる。
【００４７】
図９は、本例の画像露光装置における電気的な構成を示すものである。ここに示されるように全体制御部300には変調回路301が接続され、該変調回路301にはＤＭＤ50を制御するコントローラ302が接続されている。また全体制御部300には、レーザモジュール64を駆動するＬＤ駆動回路303が接続されている。さらにこの全体制御部300には、前記ステージ152を駆動するステージ駆動装置304が接続されている。
【００４８】
次に図１０を参照して、ＤＭＤ50の画素となる上記マイクロミラー62と、マイクロレンズアレイ55のマイクロレンズ55ａとの対応について説明する。ここに示される通り本実施形態では、相隣接する３×３＝９個のマイクロミラー62が、マイクロレンズアレイ55の１つのマイクロレンズ55ａと対応している。
【００４９】
そして上記図９に示すコントローラ302は、露光画像の１画素を示す画像データに基づいて、上記３×３＝９個のマイクロミラー62を並列駆動する状態と、該９個のマイクロミラー62のうちの一部のみを駆動する状態とを切り替え可能に形成されている。すなわち本例では、図１１の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）にそれぞれ示す通り、１画素についての画像データに基づいて、９個のマイクロミラー62全てを並列駆動する第１状態、中央画素を除いた８個のマイクロミラー62を並列駆動する第２状態、中央画素のみを駆動する第３状態のうちのいずれかがコントローラ302によって設定されるようになっている。なおこの図１１において、ハッチングが付されたものが非選択のマイクロミラー62、それ以外が駆動されるマイクロミラー62である（以下、同様）。
【００５０】
［露光装置の動作］
次に、上記露光装置の動作について説明する。画像露光に際しては、図９に示す変調回路301から露光パターンに応じた画像データがＤＭＤ50のコントローラ302に入力され、そのフレームメモリに一旦記憶される。この画像データは、画像を構成する各画素の濃度を２値（ドットの記録の有無）で表したデータである。
【００５１】
感光材料150を表面に吸着したステージ152は、図９に示すステージ駆動装置304により、ガイド158に沿ってゲート160の上流側から下流側に一定速度で移動される。ステージ152がゲート160下を通過する際に、ゲート160に取り付けられたセンサ164により感光材料150の先端が検出されると、フレームメモリに記憶された画像データが複数ライン分ずつ順次読み出され、データ処理部で読み出された画像データに基づいて各露光ヘッド166毎に制御信号が生成される。そして、ミラー駆動制御部により、生成された制御信号に基づいて各露光ヘッド166毎にＤＭＤ50のマイクロミラーの各々がオンオフ制御される。なお本例の場合、１画素となる上記マイクロミラーのサイズは１４μｍ×１４μｍである。
【００５２】
ＢＡＬＤ66からＤＭＤ50にレーザ光Ｂが照射されると、ＤＭＤ50のマイクロミラー62がオン状態のときに反射されたレーザ光Ｂは、レンズ系54、58により感光材料150上に結像される。このようにして、ＢＡＬＤ66から出射されたレーザ光Ｂが１つのマイクロミラー62毎にオンオフされて、感光材料150がこのレーザ光Ｂで露光される。また、感光材料150がステージ152と共に一定速度で移動されることにより、感光材料150がスキャナ162によりステージ移動方向と反対の方向に副走査され、各露光ヘッド166毎に帯状の露光済み領域170が形成される。
【００５３】
スキャナ162による感光材料150の副走査が終了し、センサ164で感光材料150の後端が検出されると、ステージ152は、ステージ駆動装置304により、ガイド158に沿ってゲート160の最上流側にある原点に復帰し、再度、ガイド158に沿ってゲート160の上流側から下流側に一定速度で移動される。
【００５４】
［照明光学系］
次に、図５に示したＢＡＬＤ66、集光レンズ71、ロッドインテグレータ72、結像レンズ74、ミラー69およびＴＩＲプリズム70から構成されて、ＤＭＤ50に照明光としてのレーザ光Ｂを照射する照明光学系について説明する。
【００５５】
ＢＡＬＤ66は、活性層66ａに例えば100〜400μｍ程度の幅広の発光領域が形成されて、高出力化が図られたものである。このＢＡＬＤ66からはレーザ光Ｂが発散光状態で発せられ、このレーザ光Ｂは集光レンズ71で集光されて、ロッドインテグレータ72の入射端面（図５中の左端面）に導かれる。ロッドインテグレータ72は概略四角柱状の透光性部材からなるものであり、上記入射端面から該ロッドインテグレータ72内に入射したレーザ光Ｂは、その側端面と空気との界面で全反射を繰り返しながら進行し、出射端面（図５中の右端面）から出射する。
【００５６】
ロッドインテグレータ72から出射したレーザ光Ｂは、結像レンズ74により集光されてＤＭＤ50に導かれ、該ＤＭＤ50を照明する。このレーザ光Ｂは、ロッドインテグレータ72内を上述のようにして進行するうちに、そのビーム断面内の強度分布が均一化される。そこでＤＭＤ50を、一様な強度のレーザ光Ｂで照明することが可能となる。
【００５７】
ここで、レーザ光Ｂにより感光材料150を露光する際に、該レーザ光Ｂの集光サイズを変更する点について説明する。本実施形態では先に図１１の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）を参照して説明した通り、１つのマイクロレンズ55ａと対応する３×３＝９個のマイクロミラー62に関して、露光画像の１画素についての画像データに基づいて、該９個のマイクロミラー62の全てを並列駆動する第１状態、中央画素を除いた８個のマイクロミラー62を並列駆動する第２状態、中央画素のみを駆動する第３状態のうちのいずれかがコントローラ302によって設定される。
【００５８】
上記第１状態、第２状態および第３状態においては、レンズ系52，54からなる第１結像光学系で集光されて１つのマイクロレンズ55ａに入射するレーザ光Ｂのビーム径やプロファイルが互いに異なるので、該マイクロレンズ55ａによる集光サイズが互いに異なるようになり、結局、レンズ系57，58からなる第２結像光学系による感光材料150上の集光サイズを変えることが可能となる。ここで図１２の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）にそれぞれ、上記第１状態、第２状態および第３状態におけるレーザ光Ｂの概略プロファイルを示す。ここに示される通りレーザ光Ｂの集光サイズは、上記第３状態において最大、第２状態において最小、第１状態においてそれらの中間となる。
【００５９】
なお本実施形態では、１つのマイクロレンズ55ａと３×３＝９個のマイクロミラー62とが対応する一方、コントローラ302はそれら９個のマイクロミラー62の中から、ミラー選択パターンが画素並び方向のいずれに関しても線対称となるように１個（第２状態のとき）あるいは８個（第３状態のとき）を選択して駆動する。そこで、これら第２状態および第３状態のとき、マイクロレンズ55ａに入射するレーザ光Ｂのプロファイルは上記画素並び方向のいずれに関しても線対称となるので、マイクロレンズ55ａに入射した光を所望のスポットサイズに集光することができる。
【００６０】
なお、３×３＝９個のマイクロミラー62の中から一部のみを選択して駆動する際のミラー選択パターンは、特に図１１の（Ｂ）および（Ｃ）に示したパターンに限られるものではなく、その他例えば図１３に示すような選択パターンを採用することもできる。
【００６１】
また、１つのマイクロレンズ55ａに対応させるマイクロミラー62の数も、上記実施形態における３×３＝９個に限られるものではなく、その他例えば２×２＝４個、４×４＝１６個、５×５＝２５個等としても構わない。例えば２×２＝４個とする場合は、図１４の（Ａ）に示すように４個のマイクロミラー62を全て並列駆動する状態と、（Ｂ）に示すよう選択した２個のマイクロミラー62を並列駆動する状態とを切り替えれば、レーザ光Ｂの集光サイズを変更することができる。
【００６２】
なお本発明は、ＤＭＤ以外の２次元空間光変調素子を用いる場合にも同様に適用可能であって、その場合にも上記と同様の効果を奏するものである。
【００６３】
また以上は、照明光源としてＢＡＬＤ66を用いる実施形態について説明したが、本発明はＢＡＬＤ以外の半導体レーザや合波レーザ光源、半導体レーザと光ファイバとを結合してなる半導体レーザ光源、さらには各種ランプ等を照明光源として用いる露光ヘッドに適用することも可能であり、その場合も上記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態による画像露光装置の外観を示す斜視図
【図２】図１の画像露光装置のスキャナの構成を示す斜視図
【図３】（Ａ）は感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図、（Ｂ）は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図
【図４】図１の画像露光装置の露光ヘッドの概略構成を示す斜視図
【図５】図１の画像露光装置を構成する照明光学系の、光軸に沿った副走査方向の断面図
【図６】デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）の構成を示す部分拡大図
【図７】（Ａ）および（Ｂ）はＤＭＤの動作を説明するための説明図
【図８】（Ａ）および（Ｂ）は、ＤＭＤを傾斜配置しない場合と傾斜配置する場合とで、露光ビームの配置および走査線を比較して示す平面図
【図９】上記画像露光装置の電気的構成を示すブロック図
【図１０】ＤＭＤの画素とマイクロレンズアレイの各レンズとの対応を示す概略図
【図１１】ＤＭＤの駆動画素選択パターンを示す説明図
【図１２】ＤＭＤの駆動画素選択パターン毎の集光スポットサイズを示す説明図
【図１３】ＤＭＤの駆動画素選択パターンの別の例を示す説明図
【図１４】ＤＭＤの駆動画素選択パターンのさらに別の例を示す説明図
【符号の説明】
【００６５】
50    デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）
52，54    レンズ系（第１結像光学系）
55    マイクロレンズアレイ
55ａ    マイクロレンズ
57，58    レンズ系（第２結像光学系）
62    マイクロミラー
66    ＢＡＬＤ（ブロードエリア型半導体レーザ）
72    ロッドインテグレータ
74    結像レンズ
150    感光材料
152    ステージ
162    スキャナ
166    露光ヘッド
168    露光エリア
170    露光済み領域
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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