(57)【要約】【課題】照明エリアに照明される光の像面湾曲を改善する。【解決手段】照明装置であって、エミッタが複数個列設されたバーレーザと、エミッタが列設された第１方向に列設された複数のレンズユニットより成るレンズアレイと、バーレーザから出射されたレーザビームの遠視野像をレンズアレイ上に投影する第１レンズと、レンズアレイにより分割されたレーザビームの遠視野像を照明エリアに重畳して投影する第２レンズと、出射されたレーザビームにおける第１方向と直交する第２方向の近視野像を照明エリアに結像する一対のレンズとを備える。一対のレンズは、第３レンズを備え、複数のレンズユニットの個数が、出射されたレーザビームが第３レンズに入射して第３レンズから出射する光が第２方向と光軸とを含む平面において光軸となす最大の角度と、照明エリアに重畳して投影される光の像面湾曲との所定の関係に基づいて設定されている。【選択図】図１
2013228725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーレーザから出射したレーザビームをライン状の照明エリアに照明する照明装置であって、
レーザビームを出射するエミッタが直線状に複数個列設されたバーレーザと、
前記エミッタが列設された第１方向と平行な方向に列設された複数のレンズユニットより成り、当該複数のレンズユニットに平行に入射したレーザビームが当該複数のレンズユニットの最終面において、少なくとも前記第１方向と光軸とを含む面内で収束するよう構成されたレンズアレイと、
前記バーレーザから出射されたレーザビームにおける前記第１方向の遠視野像を前記レンズアレイ上に投影する第１レンズと、
前記レンズアレイにより分割されたレーザビームの遠視野像を前記照明エリアに重畳して投影する第２レンズと、
前記バーレーザから出射されたレーザビームにおける前記第１方向と直交する第２方向の近視野像を前記照明エリアに結像する一対のレンズと、
を備え、
前記一対のレンズは、
前記バーレーザから出射されたレーザビームの前記第２方向への発散を平行化によって抑制する第３レンズを備え、
前記複数のレンズユニットの個数が、
前記バーレーザから出射されたレーザビームの前記第１方向への発散に起因して、当該レーザビームが前記第３レンズに入射して前記第３レンズから出射する光が完全には平行化されなかったことにより、前記第３レンズから出射する光が、前記第２方向と光軸とを含む平面において光軸となす最大の角度と、
前記第２レンズによって前記照明エリアに重畳して投影された前記分割されたレーザビームの遠視野像についての所定の像面湾曲と、
の所定の関係に基づいて設定されている照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置であって、
前記最大の角度は、
前記バーレーザから出射されたレーザビームの前記第１方向における発散角と、前記第３レンズから射出された光の前記第２方向における光軸からの高さとのうち少なくとも一方が増加すれば、当該最大の角度も増加し、前記第３レンズの焦点距離と、前記複数のレンズユニットの個数とのうち少なくとも一方が増加すれば、当該最大の角度が減少する所定の関係に基づいて特定されている照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載の照明装置であって、
前記複数のレンズユニットの個数が、２５以上である照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーレーザから出射したレーザビームをライン状の照明エリアに照明するための照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、サーマル（感熱）材料等の記録媒体に対してレーザビームを照射することにより画像の記録を行う場合等においては、高出力のレーザ光源を使用する必要がある。このような場合には、複数のエミッタ（発光点）が直線状に形成され、これらのエミッタよりその主光線がほぼ平行な多数本のレーザビームを出射するバーレーザ（ブロードエリア半導体レーザ）が使用される。
【０００３】
特許文献１には、このようなバーレーザと空間光変調器とを使用し、バーレーザから出射されたレーザビームを、バーレーザにおける個々のエミッタの配列方向に配設された複数のマイクロレンズより成るマイクロレンズアレイを介して空間光変調器上に重畳して照明する照明装置が開示されている。該照明装置においては、均一な光量のレーザビームが、照明エリア上に照明され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−７２１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の照明装置には、照明される光量が均一化されたとしても照明エリアに照明される光の像面湾曲が大きくなって、記録媒体における露光ムラなどを生ずる場合があるといった問題がある。
【０００６】
本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、バーレーザから出射したレーザビームをライン状の照明エリアに照明するための照明装置において、照明エリアに照明される光の像面湾曲を改善できる技術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】
【０００７】
第１の態様に係る照明装置は、バーレーザから出射したレーザビームをライン状の照明エリアに照明する照明装置であって、レーザビームを出射するエミッタが直線状に複数個列設されたバーレーザと、前記エミッタが列設された第１方向と平行な方向に列設された複数のレンズユニットより成り、当該複数のレンズユニットに平行に入射したレーザビームが当該複数のレンズユニットの最終面において、少なくとも前記第１方向と光軸とを含む面内で収束するよう構成されたレンズアレイと、前記バーレーザから出射されたレーザビームにおける前記第１方向の遠視野像を前記レンズアレイ上に投影する第１レンズと、前記レンズアレイにより分割されたレーザビームの遠視野像を前記照明エリアに重畳して投影する第２レンズと、前記バーレーザから出射されたレーザビームにおける前記第１方向と直交する第２方向の近視野像を前記照明エリアに結像する一対のレンズとを備え、前記一対のレンズは、前記バーレーザから出射されたレーザビームの前記第２方向への発散を平行化によって抑制する第３レンズを備え、前記複数のレンズユニットの個数が、前記バーレーザから出射されたレーザビームの前記第１方向への発散に起因して、当該レーザビームが前記第３レンズに入射して前記第３レンズから出射する光が完全には平行化されなかったことにより、前記第３レンズから出射する光が、前記第２方向と光軸とを含む平面において光軸となす最大の角度と、前記第２レンズによって前記照明エリアに重畳して投影された前記分割されたレーザビームの遠視野像についての所定の像面湾曲との所定の関係に基づいて設定されている。
【０００８】
第２の態様に係る照明装置は、第１の態様に係る照明装置であって、前記最大の角度は、前記バーレーザから出射されたレーザビームの前記第１方向における発散角と、前記第３レンズから射出された光の前記第２方向における光軸からの高さとのうち少なくとも一方が増加すれば、当該最大の角度も増加し、前記第３レンズの焦点距離と、前記複数のレンズユニットの個数とのうち少なくとも一方が増加すれば、当該最大の角度が減少する所定の関係に基づいて特定されている。
【０００９】
第３の態様に係る照明装置は、第１または第２の態様に係る照明装置であって、前記複数のレンズユニットの個数が、２５以上である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、バーレーザから出射されたレーザビームが第３レンズに入射して第３レンズから出射された光が、エミッタの列設方向である第１方向と直交する第２方向と光軸とを含む面内において光軸となす最大の角度と、所定の像面湾曲との所定の関係に基づいて、複数のレンズユニットの個数が設定される。当該最大の角度は、複数のレンズユニットの個数が増加すればするほど小さくなる関係を有している。従って、本発明によれば、像面湾曲を所望のレベル以下に抑制可能なレンズユニットの個数が設定されることにより、照明エリアに照明される光の像面湾曲が改善され得る。また、従来、レンズアレイに入射するレーザビームの照度分布を均一にするために必要であったＳＡＣレンズが不要になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る照明装置を、そのｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向から見た平面図である。
【図２】図１の照明装置を、そのｆａｓｔ  ａｘｉｓ方向から見た側面図である。
【図３】ボウタイ収差を例示する図である。
【図４】ボウタイ収差により発生する像面湾曲を例示する図である。
【図５】ボウタイ収差により発生する像面湾曲を例示する図である。
【図６】図２のｆａｃレンズ（第３レンズ）の近傍を拡大した図である。
【図７】レンズアレイの分割数と最大の像面湾曲との関係をグラフで示す図である。
【図８】空間光変調器において重畳されたレーザビームの輝度分布をグラフで示す図である。
【図９】空間光変調器において重畳されたレーザビームの輝度分布をグラフで示す図である。
【図１０】空間光変調器において重畳されたレーザビームの輝度分布をグラフで示す図である。
【図１１】空間光変調器において重畳されたレーザビームの輝度分布をグラフで示す図である。
【図１２】空間光変調器において重畳されたレーザビームの輝度分布をグラフで示す図である。
【図１３】空間光変調器において重畳されたレーザビームの輝度分布をグラフで示す図である。
【図１４】空間光変調器において重畳されたレーザビームの輝度分布をグラフで示す図である。
【図１５】空間光変調器において重畳されたレーザビームの輝度分布をグラフで示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図面では同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付され、下記説明では重複説明が省略される。また、各図面は模式的に示されたものであり、例えば、各図面における表示物のサイズおよび位置関係等は必ずしも正確に図示されたものではない。なお、図面には、方向の説明のために適宜ＸＹＺの直交座標系が記載されている。Ｚ軸は、光軸と平行な方向であり、Ｘ軸は、後述するｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向と平行であり、Ｙ軸は、後述するｆａｓｔ  ａｘｉｓ方向と平行である。
【００１３】
＜実施形態＞
＜１．照明装置の構成＞
図１は本発明の実施形態に係る照明装置を、そのｆａｓｔ  ａｘｉｓ方向から見た平面図であり、図２は図１に示す照明装置を、そのｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向から見た側面図である。
【００１４】
なお、ｆａｓｔ  ａｘｉｓ方向とは、後述するバーレーザ１２における各エミッタ（発光点）１１から出射されたレーザビームが速く広がる方向を指し、ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向とは、バーレーザ１２における各エミッタ１１から出射されたレーザビームが遅く広がる方向を指す。図１においては、紙面に垂直な方向（Ｙ軸方向）がｆａｓｔ  ａｘｉｓ方向であり、上下方向（Ｘ軸方向）がｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向、また、左右方向（Ｚ軸方向）が光軸方向である。同様に、図２においては、紙面に垂直な方向（Ｘ軸方向）がｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向であり、上下方向（Ｙ軸方向）がｆａｓｔ  ａｘｉｓ方向、また、左右方向（Ｚ軸方向）が光軸方向である。
【００１５】
この照明装置は、バーレーザ１２から出射したレーザビームを空間光変調器１３の表面のライン状の照明エリアに照射するためのものであり、ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向にパワーを有するレンズアレイ１５と、ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向にパワーを有する一対のシリンドリカルレンズ１６、１７と、ｆａｓｔ  ａｘｉｓ方向にパワーを有する一対のシリンドリカルレンズ１８、１９とを備える。この照明装置は、例えば、サーマル材料に画像を記録するための画像記録装置等に使用されるものである。
【００１６】
バーレーザ１２は、半導体レーザの一種であり、レーザビームを出射するエミッタ１１が直線状に複数個列設された構成を有する。このようなバーレーザ１２としては、例えば、ＣＯＨＥＲＥＮＴ社製のＢ１−８３−４０Ｃ−１９−３０−ＡやＢ１−８３０−６０Ｃ−４９−５０−Ｂを使用することができる。なお、図１においては、説明の便宜上、エミッタ１１を５個のみ図示しているが、このエミッタ１１は、実際には、数十個程度列設されている。
【００１７】
各エミッタ１１からそれぞれ出射された各レーザビームは、ｆａｓｔ  ａｘｉｓ方向に発散角α（図２）でそれぞれ発散するとともに、ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向に発散角β（図１）でそれぞれ発散する。なお、発散角αは、発散角βよりも大きい角度である。
【００１８】
レンズアレイ１５（単に「レンズアレイ」とも称される）は、レンズアレイ１４を２枚組み合わせた構成を有する。このレンズアレイ１５は、バーレーザ１２におけるエミッタ１１の列設方向と平行な方向に列設された複数のレンズユニットより成り、複数のレンズユニットに平行に入射したレーザビームがその最終面においてエミッタ１１の列設方向と光軸とを含む面内で収束するように構成されている。なお、この実施形態においては、レンズアレイ１５（すなわち、各レンズアレイ１４）は、レンズユニット１〜５の５個のレンズユニットによって構成されている。
【００１９】
ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向にパワーを有するシリンドリカルレンズ１６（「第１レンズ」）は、バーレーザ１２における各エミッタ１１から出射されたレーザビームのエミッタ１１の列設方向（ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向、「第１方向」とも称される）の遠視野像（Ｆａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｐａｔｔｅｒｎ）を、レンズアレイ１５上に各々重畳して投影するためのものであり、シリンドリカルレンズ１６の前側焦点位置にバーレーザ１２、後側焦点位置にレンズアレイ１５の第一面が配置される。
【００２０】
また、ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向にパワーを有するシリンドリカルレンズ１７（「第２レンズ」）は、レンズアレイ１５により分割された各レーザビームの遠視野像を、空間光変調器１３の表面のライン状の照明エリアに重畳して投影するためのものであり、シリンドリカルレンズ１７の前側焦点位置にレンズアレイ１５の最終面、後側焦点位置に空間光変調器１３の表面が配置される。
【００２１】
ｆａｓｔ  ａｘｉｓ方向にパワーを有する一対のシリンドリカルレンズ１８、１９は、バーレーザ１２における各エミッタ１１から出射されたレーザビームのエミッタ１１の列設方向と直交する方向（ｆａｓｔ  ａｘｉｓ方向、「第２方向」とも称される）の近視野像（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｐａｔｔｅｒｎ）を、空間光変調器１３の表面のライン状の照明エリアに結像するためのものである。
【００２２】
シリンドリカルレンズ１８（「第３レンズ」）は、ｆａｓｔ  ａｘｉｓ  ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ(ＦＡＣ)レンズとも称される。シリンドリカルレンズ１８は、バーレーザ１２の各エミッタ１１から出射されたレーザビームのｆａｓｔ  ａｘｉｓ方向（第２方向）への発散を平行化によって抑制するレンズである。
【００２３】
空間光変調器１３は、その表面のライン状の照明エリアに照射されたレーザビームを複数本のレーザビームに分割するとともに、これらの複数本のレーザビームを各々独立して変調するためのものである。この空間光変調器１３により変調されたレーザビームは、図示を省略した結像光学系を介して記録媒体上に照射される。なお、このような空間光変調器１３としては、例えば、米国のシリコンライトマシーンズ社製のＧＬＶ（登録商標）（Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｌｉｇｈｔ  Ｖａｌｖｅ）を使用することができる。
【００２４】
以上のように構成された照明装置においては、バーレーザ１２における各エミッタ１１から出射されたレーザビームは、シリンドリカルレンズ１６、１８の作用により略平行光となった状態でレンズアレイ１５に入射する。そして、各レーザビームは、レンズアレイ１５により分割された後、空間光変調器１３の表面のライン状の照明エリアに重畳して照射される。
【００２５】
＜２．ボウタイ収差＞
図３は、複数のエミッタ１１から出射されたレーザビームが、シリンドリカルレンズ１８とシリンドリカルレンズ１６とによって偏向されてレンズアレイ１５に投影されるレーザ光の、面１０２（図１、図２）におけるボウタイ収差を例示する図である。図３においては、面１０２を＋Ｚ方向に向かって見たときの、面１０２における当該レーザ光の断面形状が示されている。面１０２は、レンズアレイ１５から−Ｚ方向に移動した位置にある平面であり、ＸＹ平面（ｆａｓｔ  ａｘｉｓとｓｌｏｗ  ａｘｉｓとがなす平面）と平行な平面である。図３に示されるように、面１０２に照射されたレーザ光の断面形状は、中央部分（ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向における光軸の近傍部分）において広く、端部（ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向における光軸から遠い部分）では狭いボウタイ収差を有している。この収差は、中央部分に照射されているレーザ光が、レンズアレイ１５に対して光軸方向手前の面１０２において未だ収束していないのに対して、端部に照射されているレーザ光は、面１０２において、中央部分に照射されているレーザ光よりも収束していることを示している。エミッタ１１から出射されたレーザビームは、ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向に発散角βで発散しているために、シリンドリカルレンズ１８は、ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向において見かけ上の曲率半径を有している。該見かけ上の曲率半径のために、シリンドリカルレンズ１８に入射するレーザ光のｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向への発散に応じて、シリンドリカルレンズ１８から出射されたレーザ光は、ｆａｓｔ  ａｘｉｓ方向に発散し、図３に例示されるようなボウタイ収差を生ずる。図３に示されるように、面１０２におけるボウタイ収差は、中央部が大きく、端部が小さいが、レンズアレイ１５の第一面におけるボウタイ収差は、逆に、中央部が小さく、端部が大きくなる。
【００２６】
図２において、破線では、エミッタ１１から出射されて最大の発散角βでｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向に発散してシリンドリカルレンズ１８に入射したレーザ光の、光軸とｆａｓｔ  ａｘｉｓ方向とを含む平面（ＹＺ平面）における光路を示している。また、図２の実線は、エミッタ１１から出射されて発散することなく光軸に沿って進行してシリンドリカルレンズ１８に入射したレーザ光の、ＹＺ平面における光路を示している。光軸に沿って進行したレーザ光は、空間光変調器１３の表面（像面）に結像しているのに対して、発散角βでｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向に発散したレーザ光は、空間光変調器１３の表面（像面）よりもレーザ光の進行方向手前側（−Ｚ側）に結像している。この結像位置の差は、後述する像面湾曲を生ずる。
【００２７】
＜３．像面湾曲＞
図４は、レンズアレイ１５が、レンズユニット１〜５の５個のレンズユニットによって構成されている場合に、ボウタイ収差により発生する空間光変調器１３の表面部分における像面湾曲３１〜３５を例示する図である。像面湾曲３１〜３５は、レンズユニット１〜５からそれぞれ出射された各レーザ光の像面湾曲をそれぞれ示している。図４においては、収束位置の増加する向き（紙面の上向き）は、レーザ方向の進行方向と反対の−Ｚ向きである。
【００２８】
レンズアレイ１５の第一面に入射したレーザ光は、レンズユニット１〜５にそれぞれ分割されて入射し、レンズユニット１〜５の最終面からそれぞれ出射して、シリンドリカルレンズ１７および１９を経て空間光変調器１３の表面に、相互に重畳されて照射される。像面湾曲３１〜３５の中で、レンズユニット１から出射したレーザ光の像面湾曲３３が最も小さく、レンズユニット１〜５のうち両端部のレンズユニット１および５からそれぞれ出射したレーザ光にそれぞれ対応する像面湾曲３１および３５が最大の像面湾曲ｂ１となっている。
【００２９】
レンズユニット１〜５によって、レンズアレイ１５に入射したレーザ光は、ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向について、レンズユニット１〜５の各レンズのサイズに５分割されている。該分割によって、レンズアレイ１５から出射して空間光変調器１３の表面に照明されるレーザ光の像面湾曲も５分割されている。分割された個々の像面湾曲は、該分割がなされない場合に比べて低減されている。最大の像面湾曲ｂ１は、具体的には、２ｍｍ程度発生している。しかしながら、例えば、ＣＴＰ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｔｏ  ｐｌａｔｅ）露光系においては、十分なフォーカスラチチュードを持つためには、像面湾曲量を１００ｕｍ以下にする必要がある。従って、シリンドリカルレンズアレイが５個のレンズユニットにより構成される場合には、レンズユニットの個数は、十分ではないこととなる。
【００３０】
＜４．像面湾曲の改善＞
図５は、レンズアレイ１５を構成するレンズユニットの個数が１１個に増やされた場合にボウタイ収差により発生する空間光変調器１３の表面部分における像面湾曲を図４と同様に例示する図である。図５の例では、レンズアレイ１５を構成する複数のレンズユニットのうち両端部のレンズユニットから出射したレーザ光の像面湾曲が最大の像面湾曲ｂ２となっているが、像面湾曲ｂ２は、図４の像面湾曲ｂ１よりも小さくなり改善されている。
【００３１】
レンズアレイ１５を構成するｋ個のレンズユニットがシリンドリカルレンズ１７（コンデンサレンズ）とともに図１、図２の例と同様に光路に挿入されれば、レンズアレイ１５に入射するレーザ光は、ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向についてｋ分割されて、個々のレンズユニットに入射する。よって、レンズユニットに入射されるｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向の発散角は、β／ｋになる。そして、レンズアレイ１５の第一面において発生するボウタイ収差もｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向にｋ分割されることになる。従って、レンズアレイ１５を構成するレンズユニットの個数を増加させれば、レンズアレイ１５の第一面に入射するレーザ光についての個々のレンズユニットあたりのボウタイ収差が低減されて、空間光変調器１３の表面部分における損面湾曲を低減させて改善することができる。
【００３２】
図６は、図２のシリンドリカルレンズ１８（第３レンズ）の近傍を拡大した図である。なお、図２に示された実線と破線の光路の差異は、図６においては、より誇張して表示されている。図６に示された角度Δεは、エミッタ１１から出射されてｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向へ発散角βで発散してシリンドリカルレンズ１８（第３レンズ）に入射した後、ｆａｃレンズから射出した光が、ｆａｓｔ  ａｘｉｓ方向（第２方向）と光軸とを含む平面において光軸となす最大の角度を示している。図６における座標軸の方向は、図２における座標軸の方向と同様である。
【００３３】
図１および図２に示されるように、バーレーザ１２の各エミッタ１１からそれぞれ出射された各レーザビームは、それぞれ、ｆａｓｔ  ａｘｉｓ方向およびｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向にそれぞれ発散角αおよびβで発散している。この場合、シリンドリカルレンズ１８（第３レンズ）に入射するレーザ光の高さｈ１’は、シリンドリカルレンズ１８に入射するレーザ光のｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向側への発散によりｈ１/ｃｏｓβとなる。その結果、焦点距離がｆ１であるシリンドリカルレンズ１８の見かけ上の焦点距離ｆ１’は（１）式により表される。ただし、ｎは、シリンドリカルレンズ１８の屈折率である。
【００３４】
【数１】
2013228725.tif 000003
【００３５】
その結果、各エミッタ１１から出射されてｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向へ発散角βで発散し、シリンドリカルレンズ１８（第３レンズ）に入射した後、シリンドリカルレンズ１８（第３レンズ）から射出した光が、ｆａｓｔ  ａｘｉｓ方向（第２方向）と光軸とを含む平面において光軸となす最大の角度Δεは（２）式により表される。なお、最大の角度Δεは、バーレーザ１２から出射されたレーザビームのｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向（第１方向）への発散に起因して、当該レーザビームがシリンドリカルレンズ１８（第３レンズ）に入射してシリンドリカルレンズ１８（第３レンズ）から出射する光が完全には平行化されなかったことにより生ずる角度である。（２）式は、バーレーザ１２から出射されたレーザビームのｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向における発散角βと、シリンドリカルレンズ１８（第３レンズ）から射出されたレーザ光のｆａｓｔ  ａｘｉｓ方向における光軸からの高さｈ１とのうち少なくとも一方が増加すれば、当該最大の角度Δεも増加し、シリンドリカルレンズ１８（第３レンズ）の焦点距離ｆ１と、複数のレンズユニットの個数ｋとのうち少なくとも一方が増加すれば、最大の角度Δεが減少する所定の関係を示している。
【００３６】
【数２】
2013228725.tif 000004
【００３７】
また、ボウタイ収差による像面湾曲Δｓは、（３）式により表される。ただし、焦点距離ｆ２はｆａｓｔ  ａｘｉｓ方向の集光レンズであるシリンドリカルレンズ１９の焦点距離であり、像高ｈ２はシリンドリカルレンズ１９に入射するコリメート光の像高であり、像高Δｈ２は発散角βにより変化した像高である。
【００３８】
【数３】
2013228725.tif 000005
【００３９】
（２）式、（３）式より、ボウタイ収差による空間光変調器１３の表面部分の像面湾曲量は、焦点距離ｆ２と、像高ｈ２、発散角βに依存することが分かる。また、当該像面湾曲がシリンドリカルレンズ１６の焦点距離に依存しないことも分かる。一方、焦点距離ｆ２と像高ｈ２は、設計上、開口数の制約を受ける。このため、現実的には、角度Δεを小さくすることが像面湾曲Δｓを低下させるための解となる。最大の角度Δεを小さくする解法は、角度Δεと、シリンドリカルレンズ１７（第２レンズ）によって空間光変調器１３における照明エリアに重畳して投影された、分割された各レーザビームの遠視野像についての所定の像面湾曲との所定の関係に基づいて、レンズアレイ１５を構成する複数のレンズユニットの個数を設定する手法である。
【００４０】
図７は、レンズアレイ１５の分割数、すなわちレンズアレイ１５を構成するレンズユニットの個数と、各レンズユニットから射出して空間光変調器１３の表面部分に互い重畳されて照明される各レーザ光における最大の像面湾曲との関係をグラフで示す図である。なお、このグラフに関する焦点距離ｆ１は、０．９０９ｍｍであり、焦点距離ｆ２は、２１．９ｍｍである。また、高さｈ１、ｈ１’、ｈ２、およびｈ２’は、それぞれ、（４）式により求められる。ハイパワータイプのバーレーザは、通常、５度以下の発散角βを持っている。この場合、図７のグラフに示されるように、目的の性能である１００ｕｍ以下の像面湾曲を得るためには、２５個以上に分割されるレンズアレイ１５を用いる必要がある。
【００４１】
【数４】
2013228725.tif 000006
【００４２】
図８〜図１５は、照明装置のレンズアレイ１５の各レンズユニットから射出して空間光変調器１３の表面に重畳されて照射されているライン状のレーザビームの幅方向（ｆａｓｔ  ａｘｉｓ方向）の輝度分布をグラフで示す図である。各グラフに示される輝度分布は、重畳されたライン状のレーザビームの長手方向（ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向）における中心部と端部とのレーザビームの幅方向の輝度分布をシミュレーションにより求めたものである。中心部の輝度分布は、実線で示され、端部の輝度分布は一点鎖線で示されている。
【００４３】
より詳細には、図８〜図１１の各グラフにそれぞれ対応する各照明装置の何れにおいても、シリンドリカルレンズ１６、１７、１９の焦点距離は、それぞれ６０ｍｍ、１５０ｍｍ、７４ｍｍに設定されている。また、図８〜図１１の各グラフにそれぞれ対応する各照明装置のレンズアレイ１５の分割数、すなわち、レンズアレイ１５を構成するレンズユニットの個数は、それぞれ、５、２０、２５、４０に設定されている。
【００４４】
図１２〜図１５の各グラフにそれぞれ対応する各照明装置の何れにおいても、シリンドリカルレンズ１６、１７、１９の焦点距離は、それぞれ１２０ｍｍ、１５０ｍｍ、６０ｍｍに設定されている。また、図１２〜図１５の各グラフにそれぞれ対応する各照明装置のレンズアレイ１５の分割数は、それぞれ、５、２０、２５、４０に設定されている。
【００４５】
なお、図８〜図１５の各グラフにそれぞれ対応する各シミュレーションの何れにおいても、照明装置に含まれる各レンズのうちボウタイ収差を発生するシリンドリカルレンズ１８以外のレンズは、理想レンズとして取り扱われている。
【００４６】
空間光変調器１３の表面に重畳されて照射されたライン状のレーザビームは、表面から記録媒体に向けて照射されて、記録媒体上で、記録媒体に対して相対的にレーザビームの幅方向に走査される。このため、ライン状のレーザビームの長手方向におけるレーザビームの輝度（光量）が均一であることが好ましい。すなわち、当該レーザビームの長手方向の各部におけるレーザビームの幅方向の輝度分布（光量分布）が互いに略等しい分布となることが好ましい。
【００４７】
図８、図１２に示されるように、レンズアレイ１５の分割数が５個であれば、重畳されたライン状のレーザビームの長手方向の中心部と端部とのそれぞれにおけるレーザビームの幅方向の輝度分布は、互いに大きく異なっている。具体的には、レーザビームの幅方向に亙る輝度和は、中心部が端部よりも大きくなっている。また、輝度分布の形状も中心部の方が端部よりも幅広になっている。すなわち、レーザビームは、長手方向における中心部の方が端部よりも幅が太くて高輝度である。なお、当該中心部および当該端部以外の部分における輝度分布については、図示を省略しているが、レーザビームの中心部から離れた部分であるほど、中心部に比べてビーム幅がより狭く、より低輝度になるシミュレーション結果が得られている。
【００４８】
これに対して、図９〜図１１、図１３〜図１５に示されるように、重畳されたライン状のレーザビームの長手方向の中心部と端部とのそれぞれにおけるレーザビームの幅方向の輝度分布（分布幅、分布形状、およびに幅方向に亙る輝度和）は、レンズアレイ１５を構成するレンズユニットの個数が増えるほど互いに近くなっている。すなわち、中央部と端部とのそれぞれにおけるレーザビームの幅と、幅方向の輝度和の何れも、レンズアレイ１５の分割数が増えるほど、互いにより近くなっている。なお、当該中心部と当該端部とを除いた部分におけるレーザビームの幅方向の輝度分布については、図示を省略しているが、当該輝度分布も、レンズアレイ１５の分割数が増えるほど、中心部におけるレーザビームの幅方向の輝度分布により近くなるシミュレーション結果が得られている。
【００４９】
より詳細には、レンズアレイ１５の分割数が２０の場合には、レーザビームの長手方向の中心部と端部とのそれぞれにおけるレーザビームの幅方向の輝度分布は、分割数の５の場合に比べると互いに著しく近くなっているが、レンズアレイ１５の分割数が２５以上の場合よりも互いの差が少し大きくなっている。
【００５０】
レンズアレイ１５の分割数が２５以上であれば、レーザビームの長手方向における中心部と端部とのそれぞれの幅方向の輝度分布は、互いに略等しくなっている。すなわち、レーザビームの長手方向における輝度分布が略均一になっている。ここで、図７に示されるように、レンズアレイ１５を構成する各レンズユニットの個数が２５個以上であれば、各レンズユニットによってそれぞれ分割されて空間光変調器１３に照射される各レーザビームの最大の像面湾曲が１００ｕｍ以下となる。これらのことから、空間光変調器１３の表面に分割されて照射される各レーザビームの最大の像面湾曲が１００ｕｍ以下となるようにレンズアレイ１５が２５個以上のレンズユニットに分割されれば、空間光変調器１３の表面において重畳されたライン状のレーザビームの長手方向の各部におけるレーザビームの幅方向の輝度分布が、好ましい輝度分布になり、これにより、当該レーザビームの長手方向の輝度分布が、好ましい略均一な輝度分布になることが分かる。
【００５１】
なお、図８、図１２に示されるレンズアレイ１５の分割数が５個である場合のように、重畳されたライン状のレーザビームの長手方向の輝度分布が大きく変動している場合には、例えば、シリンドリカルレンズ１９としてトーリックレンズを採用することなどにより、レンズアレイ１５によって分割される各レーザビームの像面湾曲を補正する必要が有る。このため、照明装置の製造コストが上昇する。しかしながら、レンズアレイ１５を構成するレンズユニットの個数が２５個以上に設定されれば、空間光変調器１３の表面に分割されて照射される各レーザビームの像面湾曲は１００ｕｍ以下に抑えられるので、トーリックレンズなどを採用する必要がない。これにより、照明装置の製造コストを抑制することが出来る。
【００５２】
以上のように構成された本実施形態に係る照明装置によれば、バーレーザ１２から出射されたレーザビームがシリンドリカルレンズ１８（第３レンズ）に入射してシリンドリカルレンズ１８から出射されたレーザ光が、エミッタ１１の列設方向と直交するｆａｓｔ  ａｘｉｓ方向（第２方向）と光軸とを含む面内において光軸となす最大の角度Δεと、所定の像面湾曲との所定の関係に基づいて、レンズアレイ１５を構成する複数のレンズユニットの個数が設定される。また、当該最大の角度Δεは、当該複数のレンズユニットの個数が増加すればするほど小さくなる。従って、本実施形態に係る照明装置によれば、空間光変調器１３の表面部分における像面湾曲を所望のレベル以下に抑制可能なレンズユニットの個数が設定されることにより、空間光変調器１３の照明エリアに照明される光の像面湾曲が改善され得る。
【００５３】
また、一般にバーレーザから出射される光量分布は均一でないが、レンズアレイに入射した光はそれぞれのレンズユニットにより分割されるため、一つのレンズユニットから像面に投影されるレーザ光の光量分布は、角度スペクトルに変換される。本実施形態に係る照明装置によれば、最大の角度Δεと、所定の像面湾曲との所定の関係に基づいて、レンズアレイ１５を構成する複数のレンズユニットの個数が適切な個数に設定されるので、一つのレンズユニットに取り込まれるレーザ光の光量分布の差は非常に小さくなり、空間光変調器１３の表面（像面）でのｓｌｏｗ  ａｘｉｓ方向における角度スペクトルの均一性が向上する。
【００５４】
本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての態様において例示であって限定的ではない。したがって、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１〜５  レンズユニット
１１  エミッタ
１２  バーレーザ
１３  空間光変調器
１４，１５  レンズアレイ
１６  シリンドリカルレンズ（第１レンズ）
１７  シリンドリカルレンズ（第２レンズ）
１８  シリンドリカルレンズ（第３レンズ）
１９  シリンドリカルレンズ
【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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【図１５】
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