(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像電極のグループを具備する電気光学変調器であって、
前記結像電極のグループは、
各々の電極に駆動電圧を別個に供給できるように、駆動手段に接続されるアレイ状の第１セットの隣接電極と、
前記第１セットの隣接電極に近接して配置され、且つ異なる電圧レベルに接続されるアレイ状の共通の電極と、を備え、
前記電気光学変調器は、無関係な光線をマスキングする２つのマスキング手段を具備し、
前記２つのマスキング手段の一方のマスキング手段は、前記共通の電極に隣接した複数の電極を備え、前記複数の電極に所定の電圧を印加するために電源に接続され、且つ前記結像電極のグループの一側又は両側に設けられ、前記２つのマスキング手段の他方のマスキング手段は、前記電気光学変調器の光源側に配置されることを特徴とする電気光学変調器。
【請求項２】
前記他方のマスキング手段は、常設マスクであることを特徴とする請求項１に記載の電気光学変調器。
【請求項３】
前記一方のマスキング手段は、第３および第４セットの電極からなり、前記第３セットの電極の各々は、共通の電圧レベルに接続され、かつ、前記第４セットの電極の各々は、同一または他の共通の電圧レベルに接続され、
前記第３セットの電極は、前記結像電極のグループの一側に配置され、かつ、前記第４セットの電極は、前記結像電極のグループの他側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電気光学変調器。
【請求項４】
前記電気光学変調器は、ＰＬＺＴ形式の電気光学変調器であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電気光学変調器。
【請求項５】
前記電気光学変調器は、全内反射（ＴＩＲ）形式の電気光学変調器であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の電気光学変調器。
【請求項６】
イメージを形成するための結像装置であって、
前記結像装置は、
光を放出するレーザ光源と、
請求項１から請求項５のいずれかにおいて定義された電気光学変調器と、
前記レーザ光源からの前記光を前記電気光学変調器に方向付ける手段と、
前記電気光学変調器からの変調された前記光を感光型媒体に方向付ける手段と、
を具備し、
前記電気光学変調器は、前記レーザ光源から出る前記光を変調することを特徴とする結像装置。
【請求項７】
感光型媒体上に情報を記録するための結像方法であって、
前記結像方法は、
光ビームを形成する段階と、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電気光学変調器内に光ビームを投影させる段階と、
所望のイメージにしたがって結像電極のグループを選択的に通電させる段階と、
前記電気光学変調器から出る変調された光ビームを感光型媒体へ向ける段階と、
を具備し、
前記光ビームは、前記結像電極のグループにより占有される領域よりも照明する領域の方が大きくなるように、前記電気光学変調器内に投影されることを特徴とする結像方法。
【請求項８】
前記一方のマスキング手段は、前記結像電極のグループに隣接する電極を具備し、
前記一方のマスキング手段の前記電極は、無関係な光を遮断するために連続的に通電されることを特徴とする請求項７に記載の結像方法。
【請求項９】
前記他方のマスキング手段は、常設マスクであることを特徴とする請求項７に記載の結像方法。
【請求項１０】
前記他方のマスキング手段は、前記一方のマスキング手段の上流にある機械的マスキング手段であることを特徴とする請求項７に記載の結像方法。
【請求項１１】
電気光学基板と、
前記電気光学基板上に搭載される電極アレイと、
前記電気光学基板の光源側に配置されたマスキング手段と、
を具備する電気光学変調器であって、
前記電極アレイは、前記電気光学変調器の変調領域を越えて延在している電極部を有し、
前記マスキング手段は、変調領域の外側の光をマスキングし、
前記延在している電極部は、前記変調領域の外側に配置される縁部の光を回折させることによって、縁部の光をマスキングすることを特徴とする電気光学変調器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電気光学変調器を使用して、光源により生成される光ビームを変調するための方法であって、
電極アレイを電気光学基板上に搭載する段階と、
前記電極アレイを、前記電気光学変調器の変調領域を越えて延在する段階と、
を具備する方法において、
前記電極アレイの前記延在された部分は、前記変調領域の外側に配置される縁部の光を回折させることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に、個々に制御された光点の連続的な列（successive column）を生成するための空間変調器（spatial modulator）を必要とする感光型媒体（light-sensitive medium）上における光の露光に関し、より詳細には、入射光ビームを変調し、その結果、光が感光型媒体に到達することを可能にするための結像（imaging）装置において用いられる電気光学変調器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気光学効果は、一般に、電子回路駆動信号（electronic drive signal）によって、光の同位相波面（light phase front）を非常に急速にかつ直接的に変調させることを可能にする。
【０００３】
例えば、米国特許第４，２８１，９０４号明細書、米国特許第４，３１６，１９６号明細書、米国特許第４，８０４，２５１号明細書、米国特許第４，７４６，９４２号明細書に記載されているような種々の形式の電気光学変調器が提案されている。
【０００４】
米国特許第４，２８１，９０４号明細書によれば、個々にアドレスされた各々の電極を有する全内反射（total internal reflection：ＴＩＲ）形式の電気光学装置が用いられる。ＴＩＲ形式の電気光学変調器の動作は、対称的な電極パターンに電圧を印加することの結果に依存し、これにより、光が完全に内反射する電気光学素子の表面の領域における該電気光学素子内の屈折率の変化を誘発する。前記電極パターンは、電極が入射光ビームに対して平行に配置されているアレイとして、電気光学素子の表面に蒸着される。電圧は、電極パターンに印加され、かつ、電気光学素子の屈折率を変化させる表面に隣接した電界（electric field）を誘発させる。これにより、入射同位相波面（incident phase front）は、ＴＩＲ形式の電気光学変調器により変調され、変調された光の同位相波面を生じさせる。電極パターン内の電極は、所望のイメージ（image）パターンにしたがって選択的に活性化される。
【０００５】
ＴＩＲ形式の電気光学変調器は、Yipらに刊行された米国特許第４，６３９，０７３号明細書と、Danieleらに刊行された米国特許第４，５５４，５６１号明細書と、においても用いられている。
【０００６】
他の電気光学変調器は、ＰＬＺＴ形式の電気光学変調器であり、Moulinに刊行された米国特許第４，７４６，９４２号明細書と、Jacobsに刊行された米国特許第４，３１６，１９６号明細書と、に示されている。ＰＬＺＴ形式の電気光学変調器は、複数の交互配置された電極（interleaved electrodes）を有し、これらの交互配置された電極は、交差された偏光子とともに、非常に小さな光ゲートのアレイを形成する。電圧がＰＬＺＴ形式の電気光学変調器の電極に印加される場合、電界が形成され、それ故に、該印加された電界に対して平行および垂直な偏光の相対的位相をシフトする。電極間のゾーンに伝達される光の偏光の平面は、適切な電圧を電極に印加することに基づいて回転される。
【０００７】
こうして、電気光学変調器は、個々に制御された光点の連続的な列を生じさせるために用いられる。イメージは、フィルム上、印刷プレート上、または、イメージを生成すべき他の媒体上に、テキストおよびグラフィックを生じさせるための点（spots）の連続的に隣接したバンドによって、感光型媒体上に生成される。
【０００８】
隣接したバンド間におけるあらゆる顕著な不連続性を回避するために、隣接したバンドおよび感光型媒体の相対的な変位（displacement）が点の列のサイズに正確に対応することが必要なだけでなく、全ての点が形状および強度において実質的に同一であることも必要である。さらに、電気光学変調器の独立的に選択された点生成素子（spot-producing elements）から出る光のみが、結像平面で感光型媒体に到達することが好ましい。
【０００９】
選択された点の間において所望の均一性を得るために、前記電気光学変調器の全ての選択可能な素子またはゲートを均一的に照明させる必要がある。このことは、光の同位相波面の縁部における入射光の強度の低下を補償するために、選択可能な電気光学変調器の素子により占有されるゾーンよりも大きな領域を照明することによって、より良好に行うことができる。したがって、ミスアラインメント（misalignment）または他の理由によって前記ゾーンと重複する無関係な（extraneous）光線が感光型媒体に到達することを防ぐことが望ましい。
【００１０】
一般に、結像用の感光型媒体と関連した多電極変調システム（multi-electrodes modulating systems）は、選択された電極に通電されない場合には、光（または他の放射線）が前記感光型媒体に到達することを許容しない。これらのシステムにおいては、前記感光型媒体に到達する点の光強度は、光線が変調器材料を通過する際に、変調システムにより引き起こされるエネルギーの損失を負った光線により得られる。これらの光線は、一般に良好なイメージコントラストを生成させることができるが、効率を犠牲にする。このようなシステムは、変形可能なミラー、交差された偏光子、回折による偏向を包含することができる。感熱型ポリマー印刷プレートのような、より高い放射エネルギーを必要とする結像サポートのために、電気光学変調器を介するエネルギー損失は、たとえコントラストの損失を犠牲にしても、可能な限り少ないことが望ましい。このことについては、電気光学変調器により妨げられない光ビームを前記感光型媒体に到達させることにより行うことができる。この方法において、電気光学変調器の電極は、通常は、入射光ビームからの全てのエネルギーを前記感光型媒体に到達させることを可能にするように不活性化状態にされる。活性化状態にされたあらゆる電極は、自らが調整する光ビームを遮断するであろう。すなわち、いかなる光も前記感光型媒体に到達すべきではない場合には、全ての電極が活性化状態にされる。この代案においては、電気光学変調器に到達する照明された領域は、感光型媒体を露光する周囲の光線（marginal rays）の漏れの影響を回避するために、変調器の結像電極領域に正確に制限されるべきである。感光型媒体の照明または露光における均一性は、その縁部で、前記感光型媒体のアクティブゾーンに到達するこれらの周囲の光線により悪影響を受ける。
【００１１】
前記アクティブゾーンへの照明を制限するためのマスクの挿入は、外見は単純であっても、実施の困難性を呈し、かつ、結像ゾーンの端部に隣接する周囲の光線は、前記マスクの縁部による回折により影響を受けてしまう。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の一の目的は、空間変調器におけるエッジ効果を除去するための結像装置および方法を提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、非常に高効率であり、感光型媒体上に均一的なイメージを結果としてもたらし、さらに、比較的安価である電気光学変調器を提供することである。
【００１４】
本発明のさらなる他の目的は、光を変調するための、改善された電気光学変調器および方法を提供することである。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、電気光学変調器の性能および有用性を向上させることである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、迷光光線が感光型媒体に到達することを防ぐための電気的なマスキング手段を具備する電気光学変調器を提供することによって、前述の欠点を克服しようとするものである。電気光学変調器で、または電気光学変調器の内部に電気的なマスキング手段を提供することは、変調平面に対する該電気的なマスキング手段の距離を最小化させる。電極と同じ平面または該平面に近接して電気的なマスキング手段を有することは、電気光学変調器から上流側に機械的なマスキング手段を有することにより引き起こされ得るあらゆる回折効果を除去する。
【００１７】
本発明の実施形態によれば、前記マスキング手段は、電気光学変調器内に導入される常設マスクである。この常設マスクは、無関係な光線を遮断するためのシート、フィルム、又は同様のものであってもよい。
【００１８】
好ましい実施形態によれば、マスキング手段は、電気光学変調器の結像電極の一側または両側に配置された１つ以上の追加電極を具備する。これらの追加電極は、無関係な周囲の光線を恒久的に光停止手段（light-stop means）に方向付け、これにより、結像電極から出る光のみを感光型媒体に到達させることができる。この配置は、追加電極の形態におけるマスキング手段が結像電極と同じ平面に存在するというさらなる利点を有する。したがって、あらゆる回折効果が回避される。この配置の製造は容易かつ安価である。その理由は、結像電極およびさらなる電極を、変調器の１層における１段階において製造することができるためである。
【００１９】
さらに、電気光学変調器がＴＩＲ形式の電気光学変調器またはＰＬＺＴ形式の電気光学変調器のような電気光学変調器であることが好ましい。
【００２０】
本発明の他の特徴から、本発明は、入射光ビームを変調するための電気光学変調器を具備する結像装置であり、前記結像装置は、イメージ情報にしたがってアドレスされた結像電極のグループを具備する隣接電極のアレイと、前記結像電極の幅よりも僅かに大きな領域を照明する手段と、前記電気光学変調器上において前記結像電極のグループの一側又は両側に配置された１つ又は複数の追加電極であって、無関係な周囲の光線を光停止手段に持続的に方向付ける１つ又は複数の追加電極と、を具備し、それによって、前記結像電極のグループから出る光のみが感光型媒体に到達することを可能にさせる。
【００２１】
本発明の他の特徴によれば、感光型媒体上に情報を記録するための結像方法は、光ビームを形成する段階と、結像電極のグループとマスキング手段とを具備する変調器に光ビームを投影させる段階と、所望のイメージにしたがって結像電極を選択的に通電させる段階と、変調器から出る変調された光ビームを感光型媒体へ向ける段階とを具備し、前記光ビームは、結像電極により占有される領域よりも照明する領域の方が大きくなるように、変調器内に投影される。
【００２２】
本明細書において、“光”は、通常は、紫外線（ＵＶ）、可視光線、または赤外線（ＩＲ）であるが、これらに制約されるものではない。本発明に関する他の目的、特徴、および利点は、例示によって本発明の好ましい実施形態を示す以下の詳細な説明および図面を参照することによって当業者には明白となるが、本発明は、前記例示に制約されるものではない。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明について、図面を参照してさらに説明する。これらの図面においては、同じ参照番号は、同一または類似の構成要素を表す。
【００２４】
これらの図面は、理想的なものであり、一定の率で縮尺したものではなく、かつ、単に例示的なものでありかつ非制約的なものである。
【００２５】
以下の説明において、“高さ”という用語は、結像電極の組立体により生成されるドット列の長さを示し、かつ、“幅”という用語は、一般に媒体上において約１ミクロンオーダーのドットの断片の厚さを示す。
【００２６】
図面の図１および図２は、本発明の第１の好ましい実施形態による組立体を概略的に示す図である。この実施形態によれば、ＰＬＺＴ形式の電気光学変調器が利用される。電気光学変調器５上に投射する光の平行光線１は、最初に、マスク２によって照明ゾーンの両側において遮断される。平行光線１の残りの平行光線は、レンズ３を通り、かつこれにより、電気光学変調器５の表面に方向付けられる。ミラーなどのような、残りの平行光線を電気光学変調器の表面に方向付けるための他の適切な手段が、当業者には明白である。電気光学変調器５は、詳細については後述するように、光線のうち選択された光線を遮断する。電気光学変調器５から出る光ビーム１０は、レンズ９または必要に応じて他の同様の手段と、偏光子１２とを通り、最終的に、対物レンズ（objective）１１に到達する。対物レンズの他側において、イメージ１４が得られることができる。
【００２７】
前記電気光学変調器５は、第１グループの隣接した電極６を具備し、該第１のグループの隣接した電極６は、結像電極である。第１のグループの変調結像電極６の各側には、無関係な光線１５を下流に遮断する追加電極８が配置される。隣接した電極６及び追加電極８は、好ましくは、互いに平行に配列され、かつ、これらの電極に隣接して共通の電極７が設けられる。追加電極８は、無関係な光線１５を遮断するのに十分に高い電圧を該追加電極８に付加するために、電源２６に接続される。第１のグループの結像電極６には、駆動回路１３を介して制御電圧が供給される。これにより、結像電極のうちの各結像電極は、他の結像電極から独立して制御される場合があり、または選択される場合があり、これにより、所望されたイメージにしたがう電気光学変調器の制御が可能となる。
【００２８】
図２は、無関係な光線１５が遮断される方法を概略的に示す図である。レーザおよびこれに関連した光学機器によって生成された薄いシート状の光線束１は第１に、マスク２により幅ｌmに制限されるが、なおも結像電極の全幅を越えて及んでいる。したがって、結像電極６により画定された有用な結像ゾーンが照明されるだけでなく、結像電極の両側における一定の領域（ここには追加電極８が設けられている）もまた照明される。薄いシート状の光線束は、電極グループ６の各側における区域ｅを覆う光線を重複することによって、結像電極グループ６の幅ｌuを越えて延在している領域を照明する。光線束の厚さは、変調器素子の厚さの範囲内に収まるが、その幅は、ｌu＋２ｅにより表されるそれらの組立体の幅を越えて延長する。電極６の変調結像グループの各側には、無関係な周囲の光線１５を下流へ遮断させるための追加電極８が配置されている。この構成に起因して、結像電極により占有されるゾーンよりも大きな領域が照明されて、電気光学変調器の結像電極の均一的な照明という結果をもたらす。感光型媒体に到達する光の同位相波面の一部は実質的に均一的な強度を有し、その一方で、光の同位相波面の縁部は追加電極を照明する。しかしながら、この結果として生じる無関係な光線は、追加電極を設けたことにより、感光型媒体に到達することを妨げられる。
【００２９】
前記ＰＬＺＴ形式の電気光学変調器が用いられる場合に、追加電極８は、共通の電圧制御器２６に接続される（図５）。この電圧により誘発される電界は、有用な結像ゾーンを超えて入力された光線の経路を遮断するために、該入力された光線と相互作用する。このことは、図２に表されており、この図において、追加電極８から出る光線１５は、結像電極６の動作から独立して偏光子１２により位置１２’において遮断されている。
【００３０】
図３は、ＴＩＲ形式の電気光学変調器を用いた本発明の第２実施形態を示す。これらの電気光学変調器は、従来技術において既知であり、これらの変調器は、レーザからの高強度ビームを選択的に偏向または屈曲させるように動作する。これらの電気光学変調器は、電極パターンに電圧を印加することの結果に依存し、これにより、光が完全に内反射する電気光学素子表面の領域において該電気光学素子内の屈折率の変化を誘発する。出力ビームは、一連の次数（order）に回折される。一般に、このシステムに基づくイメージにおいて、ゼロまたは低次数の光線は、抑制装置により、記録平面内の感光型媒体に到達することを妨げられる。より高次数の光線は、選択されたスポットのイメージを形成するために集束させられる。本発明の好ましい実施形態において、ゼロ次数のビームのみが、最小のエネルギー損失とともに記録平面に到達できる。結像平面において空白領域を得るために、これらの領域に対応する電極が活性化状態にされ、これにより、電気光学変調器から出る事実上全ての光エネルギーを、マスクにより記録平面に到達することを妨げられている、より高次数の回折されたビームに集中させる。
【００３１】
図３を参照すると、シート状の光線束を形成するためにレーザおよびこれに関連した光学機器から出る平行光ビームは、参照番号１にて示される。バッフル２により制限された光ビームの幅は、電気光学変調器１６の全幅を満たすには十分に広い。電気光学変調器の電極は、第１グループの結像電極と第２グループの電極とに分割され、該第１グループの電極は、ゾーン２２（図５）に配置された個々に選択された光点の投影のための電圧変動を個々に受け、かつ、該第２グループの電極は、前記第１グループの各側のゾーン２１，２１’に配置されており、結像電極を越えて延在している無関係な“ノイズ”光線が結像平面に到達するのを防ぐために、共通の回路２６を通して恒常的に通電されている。参照番号２３にて示されるこれらの光線は、視野レンズ２８から出た後に、該視野レンズの焦点に配置されたマスク２４により遮断される。これは、無関係の光線が感光型媒体に到達することなく、結像電極の均一的な照明という結果をもたらす。
【００３２】
図４は、本発明による無関係な光を遮断させる方法をより詳細に示す。光線束３２は、マスク２のような機械的な遮断手段によってシート状の光線束３０を遮断することにより得られる。電気光学変調器３４に設けられた追加電極は、照明ゾーンをさらに減少させ、これにより、参照番号３６により示された光線のみが結像電極に到達する。
【００３３】
本発明によれば、結像電極および／またはマスキング電極については、図５に示すように形成し、かつ配置することができる。他の許容可能な構成もまた、当業者には明白である。電極の一の配列は、例えば、本明細書に参照として組み込まれる米国特許第４，７４６，９４２号明細書に示されている。これらの電極は、２つの導電ブロックに接続され、２つの導電ブロックの各々が複数の電極フィンガまたは電極アーム（６，６’，８，８’）を具備する。電極の一方のブロックの電極アーム（６，８’）は、他方のブロックの隣接した電極アーム（６’，８’）間で交互配置される。導電ブロックの電極アームは、結像グループ２２に分割され、これにより、２つのセットの隣接した電極と、結像グループの両側に設けられた２つのセットのマスキング電極２１，２１’と、を具備する。マスキンググループの電極アーム８は、共通の電圧制御器２６に直接的に接続され、その一方で、スイッチ２７のような制御手段が、結像グループの電極の第１セットの電極において設けられる。これにより、第１セットの各々の電極には、制御電圧を別個に供給することができる。
【００３４】
例示的な実施形態が決して本発明の範囲を制約するものではないことが理解されるべきである。本発明に関する他の変更が、前述の説明を考慮することにより当業者には明白である。したがって、本発明は、説明された実施形態に制約されるものではなく、かつ、添付された請求項の意図および範囲内に収まる本発明に関するあらゆる代案的変更および変形例が包含される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＰＬＺＴ形式の電気光学変調器を具備する本発明による組立体を概略的に示す図である。
【図２】  本発明の実施を示す図である。
【図３】  ＴＩＲ形式の電気光学変調器を用いた本発明の他の実施形態を示す図である。
【図４】  本発明による無関係な光線の遮断を示す図である。
【図５】  電極を概略的に示す部分的な回路を示す図である。
【符号の説明】
１ 光線
２ マスク
３，９ レンズ
５ 変調器
６ 結像電極
７ 共通の電極
８ 追加電極
１０ 光ビーム
１１ 対物レンズ
１２ 偏光子
１３ 駆動回路
１４ 像（イメージ）
１５ 無関係な光線
１６ 変調器
２３ 光線
２４ マスク
２６ 共通の回路
２８ 視野レンズ
３０，３２，３６ 光線
３４ 変調器
【図１】
0004592960.tif 000002
【図２】
0004592960.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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