(57)【要約】【課題】入射する光を適切に空間変調して出射する新規な空間光変調器を提供する。【解決手段】空間光変調器３は電界により屈折率が変化する材料にて形成され、端面から内部に光が入射するベース部３１を有する。ベース部３１上には、それぞれが光の進行方向に垂直な配列方向に並ぶ電極要素の集合である複数の電極３３が配列方向に千鳥状に２列に配列形成され、各電極３３の電極要素間に電圧を付与することにより配列方向における周期的な屈折率の変化が、当該電極３３近傍におけるベース部３１内の部位に生じ、当該部位を通過する光が回折する。一方の列の各電極３３と、当該電極３３に対して所定方向に隣接する他方の列の電極３３とを同様に制御することにより、１つの電極のみを用いる場合に比べて、空間光変調器３と共役な面上における回折光の照射領域の配列方向の幅を太くすることができ、入射する光を適切に空間変調して出射することが実現される。【選択図】図２
2009020306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間光変調器であって、
電界により屈折率が変化する材料にて形成された板状の部材であり、一の端面から内部に入射する光を前記一の端面とは反対側の他の端面へと導くベース部と、
前記ベース部の主面において、それぞれが前記光の進行方向に垂直な配列方向に並ぶ電極要素の集合である複数の電極を前記配列方向に千鳥状に２列に配列して有し、各電極に含まれる電極要素間に電圧を付与することにより前記配列方向における周期的な屈折率の変化を、前記各電極近傍における前記ベース部内の部位に生じさせて前記部位を通過する前記光を回折させる変調部と、
を備えることを特徴とする空間光変調器。
【請求項２】
請求項１に記載の空間光変調器であって、
前記複数の電極において、一方の列に含まれる各電極と、他方の列に含まれる電極のうち前記各電極に対して所定方向に隣接するものとが１つの変調ユニットとして同様に制御されることを特徴とする空間光変調器。
【請求項３】
請求項２に記載の空間光変調器であって、
前記光が前記ベース部の両主面にて多重反射されることを特徴とする空間光変調器。
【請求項４】
請求項３に記載の空間光変調器であって、
前記ベース部の厚さが５０マイクロメートル以下であることを特徴とする空間光変調器。
【請求項５】
請求項３または４に記載の空間光変調器であって、
前記複数の電極のそれぞれが、前記ベース部を挟んで前記両主面上にそれぞれ形成される電極要素対の集合であることを特徴とする空間光変調器。
【請求項６】
請求項１に記載の空間光変調器であって、
前記複数の電極において、一方の列に含まれる電極が前記配列方向に隙間を空けて配列され、他方の列に含まれる電極が前記配列方向に隙間を空けて配列されることを特徴とする空間光変調器。
【請求項７】
請求項６に記載の空間光変調器であって、
前記光が前記ベース部の両主面にて多重反射されることを特徴とする空間光変調器。
【請求項８】
請求項７に記載の空間光変調器であって、
前記ベース部の厚さが５０マイクロメートル以下であることを特徴とする空間光変調器。
【請求項９】
請求項７または８に記載の空間光変調器であって、
前記複数の電極のそれぞれが、前記ベース部を挟んで前記両主面上にそれぞれ形成される電極要素対の集合であることを特徴とする空間光変調器。
【請求項１０】
記録材料に光を照射して前記記録材料上に画像を記録する画像記録装置であって、
光源部と、
前記光源部からの光が入射する請求項１ないし９のいずれかに記載の空間光変調器と、
前記空間光変調器からの０次光および（±１）次回折光の一方を記録材料上へと導く光学系と、
前記記録材料上における前記空間光変調器からの光の照射位置を、前記空間光変調器における前記配列方向に対応する方向に垂直な走査方向に前記記録材料に対して相対的に移動する走査機構と、
前記照射位置の前記記録材料に対する相対移動に同期して前記空間光変調器を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする画像記録装置。
【請求項１１】
記録材料に光を照射して前記記録材料上に画像を記録する画像記録装置であって、
光源部と、
前記光源部からの光が入射する請求項２ないし５のいずれかに記載の空間光変調器と、
前記空間光変調器からの０次光および（±１）次回折光の一方を記録材料上へと導く光学系と、
前記記録材料上における前記空間光変調器からの光の照射位置を、前記空間光変調器における前記配列方向に対応する方向に垂直な走査方向に前記記録材料に対して相対的に移動する走査機構と、
前記照射位置の前記記録材料に対する相対移動に同期して前記空間光変調器を制御する制御部と、
を備え、
前記空間光変調器において前記配列方向に並ぶ複数の変調ユニットのそれぞれを単独で前記記録材料上に記録を行うＯＮ状態とした場合に前記記録材料上に記録される領域を単位記録領域として、前記複数の変調ユニットにそれぞれ対応する複数の単位記録領域が前記配列方向に対応する方向に連続して並ぶことを特徴とする画像記録装置。
【請求項１２】
記録材料に光を照射して前記記録材料上に画像を記録する画像記録装置であって、
光源部と、
前記光源部からの光が入射する請求項６ないし９のいずれかに記載の空間光変調器と、
前記空間光変調器からの０次光および（±１）次回折光の一方を記録材料上へと導く光学系と、
前記記録材料上における前記空間光変調器からの光の照射位置を、前記空間光変調器における前記配列方向に対応する方向に垂直な走査方向に前記記録材料に対して相対的に移動する走査機構と、
前記照射位置の前記記録材料に対する相対移動に同期して前記空間光変調器を制御する制御部と、
を備え、
前記空間光変調器の前記複数の電極のそれぞれを単独で前記記録材料上に記録を行うＯＮ状態とした場合に前記記録材料上に記録される領域を単位記録領域として、前記複数の電極にそれぞれ対応する複数の単位記録領域が前記配列方向に対応する方向に連続して並ぶことを特徴とする画像記録装置。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の画像記録装置であって、
前記複数の単位記録領域の前記配列方向に対応する方向の幅が等しいことを特徴とする画像記録装置。
【請求項１４】
請求項１０ないし１３のいずれかに記載の画像記録装置であって、
前記光学系が、縮小光学系であ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、入射する光を空間変調する空間光変調器、および、記録材料に光を照射して記録材料上に画像を記録する画像記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ３）等の電界により屈折率が変化する材料を用いて光変調を行う手法が知られている。例えば、特許文献１では、厚い板状の電気光学基板の主面に複数の電極要素が一の方向に配列形成された光変調器が開示されており、この光変調器では、互いに隣接する電極要素間に電圧を付与して基板の内部に電界を生じさせることにより、電気光学基板の内部を進行する光を回折させることが可能とされる。
【特許文献１】特開２０００−３１３１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、それぞれが所定の配列方向に並ぶ電極要素の集合である複数の電極を電気光学基板上にて配列方向に配列することにより空間光変調器（すなわち、マルチチャンネルの光変調器）を構築する場合に、例えば、複数の電極において、配列方向に１つ置きに存在する電極に電圧を付与し、残りの電極に電圧を付与しない状態としつつ電極の作用により回折した光を空間光変調器と光学的に共役な所定の露光面上に照射するときには、露光面上における光の照射領域（一定の光量以上となる領域であり、露光面が感光面である場合には感光に必要な光量以上となる領域）の配列方向に対応する方向の幅は、互いに隣接する照射領域間の間隙の幅よりも小さくなってしまう。したがって、このような空間光変調器を用いて、例えば市松模様の画像を記録しようとしても、画像を精度よく記録することができない。
【０００４】
一方で、空間光変調器の設計によっては、配列方向に配列される複数の電極において、互いに隣接する電極間に隙間（すなわち、電極に含まれる電極要素間の隙間よりも大きい隙間）が設けられることがある。この場合、当該隙間の影響により、露光面上における複数の照射領域の配列方向に対応する方向のピッチが大きくなってしまい、このような空間光変調器を用いた画像記録では、高い記録解像度にて画像を記録することができなくなる。
【０００５】
したがって、空間光変調器と共役な面上における照射領域の（配列方向に対応する方向の）幅を大きくする、または、空間光変調器と共役な面上における照射領域の配列ピッチを小さくすることが可能な新規な空間光変調器が必要となる。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、入射する光を適切に空間変調して出射する新規な空間光変調器を提供することを主たる目的とし、当該空間光変調器を用いて記録材料上に画像を適切に記録することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、空間光変調器であって、電界により屈折率が変化する材料にて形成された板状の部材であり、一の端面から内部に入射する光を前記一の端面とは反対側の他の端面へと導くベース部と、前記ベース部の主面において、それぞれが前記光の進行方向に垂直な配列方向に並ぶ電極要素の集合である複数の電極を前記配列方向に千鳥状に２列に配列して有し、各電極に含まれる電極要素間に電圧を付与することにより前記配列方向における周期的な屈折率の変化を、前記各電極近傍における前記ベース部内の部位に生じさせて前記部位を通過する前記光を回折させる変調部とを備える。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空間光変調器であって、前記複数の電極において、一方の列に含まれる各電極と、他方の列に含まれる電極のうち前記各電極に対して所定方向に隣接するものとが１つの変調ユニットとして同様に制御される。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の空間光変調器であって、前記光が前記ベース部の両主面にて多重反射される。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の空間光変調器であって、前記ベース部の厚さが５０マイクロメートル以下である。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の空間光変調器であって、前記複数の電極のそれぞれが、前記ベース部を挟んで前記両主面上にそれぞれ形成される電極要素対の集合である。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の空間光変調器であって、前記複数の電極において、一方の列に含まれる電極が前記配列方向に隙間を空けて配列され、他方の列に含まれる電極が前記配列方向に隙間を空けて配列される。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の空間光変調器であって、前記光が前記ベース部の両主面にて多重反射される。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の空間光変調器であって、前記ベース部の厚さが５０マイクロメートル以下である。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載の空間光変調器であって、前記複数の電極のそれぞれが、前記ベース部を挟んで前記両主面上にそれぞれ形成される電極要素対の集合である。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、記録材料に光を照射して前記記録材料上に画像を記録する画像記録装置であって、光源部と、前記光源部からの光が入射する請求項１ないし９のいずれかに記載の空間光変調器と、前記空間光変調器からの０次光および（±１）次回折光の一方を記録材料上へと導く光学系と、前記記録材料上における前記空間光変調器からの光の照射位置を、前記空間光変調器における前記配列方向に対応する方向に垂直な走査方向に前記記録材料に対して相対的に移動する走査機構と、前記照射位置の前記記録材料に対する相対移動に同期して前記空間光変調器を制御する制御部とを備える。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、記録材料に光を照射して前記記録材料上に画像を記録する画像記録装置であって、光源部と、前記光源部からの光が入射する請求項２ないし５のいずれかに記載の空間光変調器と、前記空間光変調器からの０次光および（±１）次回折光の一方を記録材料上へと導く光学系と、前記記録材料上における前記空間光変調器からの光の照射位置を、前記空間光変調器における前記配列方向に対応する方向に垂直な走査方向に前記記録材料に対して相対的に移動する走査機構と、前記照射位置の前記記録材料に対する相対移動に同期して前記空間光変調器を制御する制御部とを備え、前記空間光変調器において前記配列方向に並ぶ複数の変調ユニットのそれぞれを単独で前記記録材料上に記録を行うＯＮ状態とした場合に前記記録材料上に記録される領域を単位記録領域として、前記複数の変調ユニットにそれぞれ対応する複数の単位記録領域が前記配列方向に対応する方向に連続して並ぶ。
【００１８】
請求項１２に記載の発明は、記録材料に光を照射して前記記録材料上に画像を記録する画像記録装置であって、光源部と、前記光源部からの光が入射する請求項６ないし９のいずれかに記載の空間光変調器と、前記空間光変調器からの０次光および（±１）次回折光の一方を記録材料上へと導く光学系と、前記記録材料上における前記空間光変調器からの光の照射位置を、前記空間光変調器における前記配列方向に対応する方向に垂直な走査方向に前記記録材料に対して相対的に移動する走査機構と、前記照射位置の前記記録材料に対する相対移動に同期して前記空間光変調器を制御する制御部とを備え、前記空間光変調器の前記複数の電極のそれぞれを単独で前記記録材料上に記録を行うＯＮ状態とした場合に前記記録材料上に記録される領域を単位記録領域として、前記複数の電極にそれぞれ対応する複数の単位記録領域が前記配列方向に対応する方向に連続して並ぶ。
【００１９】
請求項１３に記載の発明は、請求項１１または１２に記載の画像記録装置であって、前記複数の単位記録領域の前記配列方向に対応する方向の幅が等しい。
【００２０】
請求項１４に記載の発明は、請求項１０ないし１３のいずれかに記載の画像記録装置であって、前記光学系が、縮小光学系である。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１ないし９の発明では、空間光変調器において、千鳥状に配列された電極を用いることにより適切に空間変調された光を出射することができる。
【００２２】
また、請求項２ないし５の発明では、２つの列の２つの電極の組合せを変調制御の単位とすることにより１つの電極のみを用いる場合に比べて、空間光変調器と共役な面上へと回折光を導いた場合の照射領域の配列方向に対応する方向の幅を大きくすることができ、請求項３および７の発明では、光の進行方向における電極の長さを短くする、または、電極に付与する電圧を低くすることができる。
【００２３】
また、請求項５および９の発明では、光の進行方向における電極の長さをさらに短くする、または、電極に付与する電圧をさらに低くすることができ、請求項６ないし９の発明では、配列方向に互いに隣接する電極間に隙間を設ける場合に、複数の電極を千鳥状に２列に配列することにより、電極を１列に配列する場合に比べて、空間光変調器と共役な面上において複数の電極にそれぞれ対応する複数の照射領域の配列ピッチを小さくすることができる。
【００２４】
請求項１０ないし１４の発明では、電気光学効果を利用する空間光変調器を用いた画像記録装置において、記録材料上に画像を適切に記録することができる。
【００２５】
また、請求項１１の発明では、変調ユニットを変調制御の単位として記録材料上に画像を精度よく記録することができ、請求項１２の発明では、高い記録解像度にて記録材料上に画像を記録することができ、請求項１４の発明では、画像をより精度よく記録することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像記録装置１の構成を示す図である。画像記録装置１は図１中のＺ方向（光学ヘッド２の光軸Ｊ１に平行な方向）に沿って描画用の光を出射する光学ヘッド２、画像が記録される記録材料９を外側面に保持する保持部である保持ドラム７０、並びに、画像記録装置１の全体制御を担う制御部４を備える。記録材料９には光学ヘッド２からの描画用の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の感光材料が用いられる。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。
【００２７】
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２が記録材料９に対して主走査方向（すなわち、保持ドラム７０の回転軸に垂直な方向）に相対的に一定の速度で移動する。また、光学ヘッド２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（すなわち、主走査方向に垂直な図１中のＸ方向）に移動可能とされ、光学ヘッド２の位置はエンコーダ８４により検出される。このように、モータ８１を含む主走査機構により、光学ヘッド２からの光の記録材料９上における照射位置が、記録材料９に対して一定の速度で主走査方向に相対的に移動し、モータ８２およびボールねじ８３を含む副走査機構により記録材料９上における照射位置が主走査方向に交差する副走査方向に相対的に移動する。
【００２８】
図２および図３は光学ヘッド２の内部構成を簡略化して示す図である。図２は、図１中の光学ヘッド２の光軸Ｊ１および副走査方向に垂直な方向（図１中のＺ方向およびＸ方向に垂直なＹ方向）に沿って光学ヘッド２を上方（すなわち、図１中の（＋Ｙ）側）から見た場合の光学ヘッド２の内部構成を示し、図３は副走査方向に沿って図１のモータ８２とは反対側から光学ヘッド２側を見た場合（すなわち、光学ヘッド２の（−Ｘ）側から（＋Ｘ）方向を向いて見た場合）の光学ヘッド２の内部構成を示している。
【００２９】
図２および図３に示す光学ヘッド２は、所定の波長の光ビームを出射する半導体レーザ（複数の半導体レーザが配列された半導体レーザアレイ、あるいは、ランプ等の他の種類の発光素子であってもよい。）を有する光源部２１、および、光源部２１からの光ビームが入射するマルチチャンネルの空間光変調器３を備える。空間光変調器３は、電界により屈折率が変化する材料にて形成された板状の部材であるベース部３１、および、ベース部３１内へと入射する光を変調する変調部３２を有する。変調部３２は、ベース部３１の（＋Ｙ）側の主面３１１においてそれぞれが光軸Ｊ１に垂直な配列方向（図２および図３中のＸ方向）に並ぶ電極要素の集合である複数の電極３３を有し（ただし、図２では各電極３３を１つの矩形にて示している。）、複数の電極３３は配列方向に千鳥状に２列に配列形成される。以下の説明では、配列方向に並ぶ電極３３の２つの列のうち、（−Ｚ）側の列を第１電極列と呼び、（＋Ｚ）側の列を第２電極列と呼び、図２および図３では、第１および第２電極列に符号３２１，３２２をそれぞれ付している。
【００３０】
本実施の形態では、ベース部３１はリチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ３）（すなわち、ニオブ酸リチウムであり、ＬＮと略称される。）の単結晶にて形成される。なお、ベース部３１はリチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ３）（すなわち、タンタル酸リチウムであり、ＬＴと略称される。）の単結晶等、電界により結晶内に分極が発生して屈折率が変化する他の材料にて形成されてもよい。
【００３１】
図４は空間光変調器３を示す平面図であり、図５は空間光変調器３の断面図である。図５の上段は、図４中の矢印Ａ−Ａの位置（すなわち、第１電極列３２１の位置）における空間光変調器３の断面を示し、図５の下段は図４中の矢印Ｂ−Ｂの位置（すなわち、第２電極列３２２の位置）における空間光変調器３の断面を示している。図５の上段および下段では、ベース部３１の断面の平行斜線の図示を省略している。
【００３２】
図４並びに図５の上段および下段に示すように、第１電極列３２１および第２電極列３２２のそれぞれにおいて、複数の電極３３に含まれる複数の電極要素３３１，３３２はＸ方向に一定のピッチにて配列されており、図２の制御部４が有する電位付与部４１に接続される電極要素３３１（図４参照）と、接地電位を付与する接地部３４に接続される電極要素３３２とはＸ方向に交互に配置される。空間光変調器３では、配列方向において連続する６個の電極要素３３１，３３２（すなわち、３個の電極要素３３１および３個の電極要素３３２）が１つの電極３３とされ、電位付与部４１では各電極３３に対して個別に電位を付与することが可能とされる。図５では、１つの電極３３に含まれる電極要素３３１，３３２を二点鎖線の矩形にて囲んでいる（後述の図１３において同様）。
【００３３】
本実施の形態では、第１電極列３２１の電極３３と第２電極列３２２の電極３３とは同数とされ、図５の上段および下段に示すように、Ｘ方向に関して第２電極列３２２の互いに隣接する２つの電極３３の中心間の中央（すなわち、当該２つの電極３３において、互いに隣接する電極要素３３１，３３２間の中央）に第１電極列３２１の１つの電極３３（最も（−Ｘ）側の電極３３を除く。）の中心（すなわち、当該電極３３の両端の電極要素３３１，３３２間の中央）が配置され、Ｘ方向に関して、第１電極列３２１の各電極３３は第２電極列３２２の対応する２つの電極３３のそれぞれと部分的に重なっている。
【００３４】
図４に示すように、各電極要素３３１，３３２はＺ方向（光の進行方向）に長い形状とされ（例えば、長さ１０ミリメートル（ｍｍ）とされる。）、Ｘ方向に関して互いに隣接する電極要素３３１，３３２間の距離（中心間距離）は５〜２０マイクロメートル（μｍ）とされ、互いに隣接する電極要素３３１，３３２間の隙間の幅と各電極要素３３１，３３２の幅とはほぼ同じとされる。また、第１電極列３２１に含まれる電極要素３３１の（＋Ｚ）側の端部と、第２電極列３２２に含まれる電極要素３３１の（−Ｚ）側の端部との間のＺ方向の距離は、好ましくは５０μｍ以上（１０ｍｍ以下）とされる。なお、図４では、Ｘ方向とＺ方向とで縮尺が相違している（後述の図１０において同様）。もちろん、電極要素３３１，３３２のサイズや配列ピッチ等は、空間光変調器の設計に応じて適宜変更されてよい。
【００３５】
電位付与部４１から図５の各電極３３の複数の電極要素３３１に所定の電位が付与される際には、ベース部３１内に各電極要素３３１から隣接する電極要素３３２へと向かう電界が形成される。リチウムナイオベートにて形成されるベース部３１は、電極要素３３１，３３２の配列方向（Ｘ方向）に垂直なＹ方向（すなわち、電気光学係数ｒ３３に対応する方向）の電界により屈折率が大きく変化するものとなっており、各電極３３に含まれる電極要素３３１，３３２間に電圧（電位差）を付与して、ベース部３１の内部のこれらの電極要素３３１，３３２の近傍に図５の上段または下段にて符号Ｅ１を付す矢印にて示すようにＹ方向の向きの電界を生じさせることにより、配列方向における周期的な屈折率の変化が当該電極３３近傍におけるベース部３１内の主面３１１近傍の部位に生じる。
【００３６】
図２および図３に示す光源部２１はコリメータレンズ（図示省略）を有しており、半導体レーザから出射される光ビームはコリメータレンズを介して平行光とされてシリンドリカルレンズ２２１に入射する。シリンドリカルレンズ２２１を通過した光は光軸Ｊ１に垂直な光束断面が円形から次第にＸ方向に長い楕円形へと変化する。すなわち、シリンドリカルレンズ２２１はＸ方向にのみ負のパワーを有し、光軸Ｊ１およびＸ方向に垂直なＹ方向に関して、シリンドリカルレンズ２２１を通過した光の光束断面の幅は（ほぼ）一定とされる。
【００３７】
シリンドリカルレンズ２２１からの光はＸ方向にのみ正のパワーを有するシリンドリカルレンズ２２２へと入射し、シリンドリカルレンズ２２２を通過した光は光束断面がＸ方向に長い一定の大きさの楕円形とされてシリンドリカルレンズ２２３へと入射する。シリンドリカルレンズ２２３は、Ｙ方向にのみ正のパワーを有し、Ｙ方向のみに着目した場合には、図３に示すシリンドリカルレンズ２２３を通過した光は集光しつつ空間光変調器３のベース部３１の（−Ｚ）側の端面（以下、「入射面」という。）３１３へと入射する。また、Ｘ方向に関しては、図２に示すシリンドリカルレンズ２２３からの光は平行な状態にて空間光変調器３に入射する。このように、光学ヘッド２では、シリンドリカルレンズ２２１〜２２３により照明光学系２２が構築される。
【００３８】
ここで、図３の空間光変調器３では、ベース部３１において、入射面３１３および入射面３１３とは反対側の端面（以下、「出射面」という。）３１４と主面３１１とのなす角を鋭角に設定することにより、主面３１１に平行な光軸Ｊ１に沿って入射面３１３から内部へと入射する光を主面３１１にて一回のみ反射させつつ出射面３１４へと導き、主面３１１に平行な方向に沿って出射させる（すなわち、入射光軸と出射光軸とを一致させる）ことが実現される。このとき、図２の空間光変調器３の各電極３３において、電極要素３３１に電位付与部４１からの電位が付与されていない状態（すなわち、電極要素３３１の電位が接地電位とされる状態）では、ベース部３１内の当該電極３３近傍の部位を通過する光はＸ方向に関して平行な状態のままでベース部３１の内部を進行する。電極要素３３１に電位付与部４１からの電位が付与されている状態では、電気光学効果により配列方向に周期的な屈折率の変化がベース部３１内に生じており、この場合、ベース部３１内の当該電極３３近傍の部位を通過する光に周期的な位相差が生じて回折が生じる（すなわち、空間光変調器３が位相回折格子として機能する。）。このように、空間光変調器３の各電極３３は、当該電極３３近傍におけるベース部３１内の部位を通過する光がＸ方向に関して平行な状態の光である０次光として出射面３１４から出射される状態と、光軸Ｊ１に沿って進むに従ってＸ方向に関して光軸Ｊ１から離れる（±１）次回折光（もちろん、高次の回折光も出射される。）として出射面３１４から出射される状態との間で遷移可能とされる。
【００３９】
図３の空間光変調器３の各電極３３を経由するとともにＹ方向に発散しつつ出射面３１４から出射される０次光または（±１）次回折光は、図３中にて細い実線にて外形を示すように、Ｙ方向にのみ正のパワーを有するシリンドリカルレンズ２３１にてＹ方向に関してほぼ平行な光とされ、正のパワーを有するレンズ２３２に入射する。ここで、レンズ２３２の前側焦点は第１電極列３２１の電極３３の（＋Ｚ）側の端部と第２電極列３２２の電極３３の（＋Ｚ）側の端部との間の中央近傍におけるベース部３１内の位置とされ、レンズ２３２の後側焦点には微小な遮蔽板２３３が配置される。したがって、Ｘ方向およびＹ方向の双方にほぼ平行とされる０次光はレンズ２３２を介して遮蔽板２３３上にて集光して遮蔽される。また、（±１）次回折光は図２に示すレンズ２３２の光軸Ｊ１から離れた位置へと入射し、レンズ２３２から遮蔽板２３３とは重ならない経路に沿ってレンズ２３４に入射する（０次光および（±１）次回折光の経路については後述する。）。レンズ２３４は、前側焦点が遮蔽板２３３の近傍に位置し、後側焦点が保持ドラム７０の記録材料９上となるように配置されており、（±１）次回折光はレンズ２３４を介して露光面である記録材料９上に照射される。このように、光学ヘッド２では、シリンドリカルレンズ２３１、遮蔽板２３３、並びに、レンズ２３２，２３４により投影光学系２３（シュリーレン光学系と捉えることもできる。）が構築される。
【００４０】
図６は、空間光変調器３と記録材料９との間における光の経路を説明するための図であり、図６では、シリンドリカルレンズ２３１の図示を省略している。図６に示すように、実際にはレンズ２３２は空間光変調器３に比べて十分に大きくされ、空間光変調器３のいずれの電極３３（図６では、各電極３３を１本の線分にて示す。）からの光（０次光または（±１）次回折光）もレンズ２３２に入射する。例えば、第１電極列３２１の全ての電極３３に電圧を付与していない状態において、第２電極列３２２における最も（−Ｘ）側または最も（＋Ｘ）側の電極３３近傍からの０次光は、図６中に細い実線にて示す経路Ｋ２に沿ってレンズ２３２により遮蔽板２３３へと導かれて遮蔽される。また、（±１）次回折光は、図６中に細い破線にて示す経路Ｋ３に沿ってレンズ２３２の光軸Ｊ１から離れた位置に入射し、遮蔽板２３３に遮られることなくレンズ２３４へと到達する。レンズ２３２，２３４にて構築される光学系は両側テレセントリックとされ、（±１）次回折光は、仮に遮蔽板２３３が省略される場合に０次光が記録材料９上に導かれる位置へと導かれる。
【００４１】
なお、図６では、遮蔽板２３３が省略される場合における０次光の主光線を符号Ｍ１を付す二点鎖線にて示しており、当該主光線Ｍ１は記録材料９に対して垂直となる。本実施の形態では、レンズ２３２，２３４により縮小光学系が構築されており、記録材料９上には、第２電極列３２２の複数の電極３３近傍からの光がそれぞれ導かれる複数の位置が、第２電極列３２２における電極３３の配列ピッチよりも小さいピッチにて主走査方向に垂直なＸ方向（すなわち、電極３３の配列方向に対応する方向）に配列される。
【００４２】
光学ヘッド２では、第１電極列３２１に含まれる電極３３においても、第２電極列３２２と同様に、複数の電極３３近傍からの光がそれぞれ導かれる記録材料９上の複数の位置が、第１電極列３２１における電極３３の配列ピッチよりも小さいピッチにて副走査方向に配列される。したがって、記録材料９上には第１電極列３２１の電極３３近傍からの光が照射される位置と第２電極列３２２の電極３３近傍からの光が照射される位置とがＸ方向に交互に並ぶ。このとき、記録材料９の近傍において、第１電極列３２１に含まれる電極３３近傍からの（±１）次回折光の合焦位置と、第２電極列３２２に含まれる電極３３近傍からの（±１）次回折光の合焦位置とが光軸Ｊ１方向に僅かに離れるが、空間光変調器３における第１電極列３２１と第２電極列３２２との間の光軸Ｊ１方向の中心間距離は僅かであるとともに、記録材料９近傍における光軸Ｊ１方向の合焦位置の差は、投影光学系２３の縮小倍率の二乗に比例するため、第１電極列３２１と第２電極列３２２との間における合焦位置の相違は、後述の画像記録動作により記録材料９上に記録される画像の質にほとんど影響を与えない。
【００４３】
例えば、第１電極列３２１と第２電極列３２２との間のＺ方向の中心間距離を２０ｍｍ、投影光学系２３の縮小倍率を１／２０倍とする場合には、第１電極列３２１と第２電極列３２２との間における合焦位置の差は、０．０５ｍｍ（＝２０×（１／２０）２）となる。
【００４４】
ここで、空間光変調器３からの空間変調された光により記録材料９上に記録が行われる領域について述べる。図７は空間光変調器３からの光により記録材料９上に記録が行われる領域を説明するための図である。図７の最上段および上から２段目は、それぞれ第１電極列３２１および第２電極列３２２に含まれる電極３３（ただし、矩形にて抽象的に図示している。）を示し、図７の上から３段目および４段目は、それぞれ第１電極列３２１および第２電極列３２２の電極３３近傍からの（±１）次回折光の記録材料９上におけるＸ方向の光量分布を示し、図７の最下段は第１電極列３２１および第２電極列３２２の双方の電極３３近傍からの（±１）次回折光の記録材料９上におけるＸ方向の光量分布を示している（後述の図９において同様）。
【００４５】
図７の最上段に示す第１電極列３２１の電極３３において、仮に、電極３３の配列方向に１つ置きに存在する電極３３（図７の最上段にて内部に平行斜線を付す矩形にて示す電極３３）に電圧を付与し、残りの電極３３に電圧を付与しない状態とすると（ただし、第２電極列３２２の全ての電極３３には電圧が付与されていないものとする。）、所定の回転数（単位時間当たりの回転数）にて回転する保持ドラム７０上の記録材料９に照射される光の配列方向に対応する方向（Ｘ方向）の光量の分布は、図７の上から３段目にて符号Ｌ１１を付す線にて示すようになる。このとき、図２の第１電極列３２１の電極３３の（＋Ｚ）側の端部近傍におけるベース部３１内の部位と記録材料９の表面とがほぼ光学的に共役と捉えられるため、電圧が付与される電極３３の配列方向の幅（各電極列における電極３３の配列ピッチに等しいものとする。）に投影光学系２３の縮小倍率を乗じた幅（以下、単に「電極３３に対応する幅」という。）の範囲（およそその幅の範囲）にて光量が山型に増大する。なお、図７の上から３段目および４段目並びに最下段では、投影光学系２３の縮小倍率の影響を無視している（後述の図９および図１１において同様）。
【００４６】
記録材料９において感光に要する光量（以下、「必要光量」という。）をＲとすると、電圧が付与される各電極３３近傍からの光により記録材料９上に記録される領域の幅はＷ１となり、通常、電極３３に対応する幅よりも小さくなる。
【００４７】
また、図７の上から２段目に示す第２電極列３２２の電極３３において、仮に、電極３３の配列方向に１つ置きに存在する電極３３（図７の上から２段目にて内部に平行斜線を付す矩形にて示す電極３３）に電圧を付与し、残りの電極３３に電圧を付与しない状態とすると（ただし、第１電極列３２１の全ての電極３３には電圧が付与されていないものとする。）、所定の回転数にて回転する保持ドラム７０上の記録材料９に照射される光のＸ方向の光量の分布は、図７の上から４段目にて符号Ｌ１２を付す線にて示すようになる。この場合も、図２の第２電極列３２２の電極３３の（＋Ｚ）側の端部近傍におけるベース部３１内の部位と記録材料９の表面とがほぼ共役と捉えられ、上記の第１電極列３２１の場合と同様に、電圧が付与される各電極３３近傍からの光により記録材料９上に記録される領域の幅はＷ１となり、電極３３に対応する幅よりも小さくなる。
【００４８】
実際に画像記録装置１にて記録材料９上に画像を記録する際には、図２の第１電極列３２１に含まれる各電極３３と、第２電極列３２２に含まれるとともに第１電極列３２１の当該電極３３に対して（＋Ｘ）方向かつ（＋Ｚ）方向に隣接する電極３３（すなわち、図７の最上段および２段目において、第１電極列３２１の各電極３３と、当該電極３３の右下に隣接する第２電極列３２２の電極３３）とが１つの変調ユニット（図７中にて符号３３０を付す。）として同様に制御される。したがって、空間光変調器３において配列方向（Ｘ方向）に並ぶ複数の変調ユニット３３０にて１つ置きに存在する変調ユニット３３０に含まれる電極３３（図７の最上段および２段目にて内部に平行斜線を付す矩形にて示す電極３３）に電圧を付与し、残りの変調ユニット３３０に含まれる電極３３に電圧を付与しない状態とすると、保持ドラム７０上の記録材料９に照射される光のＸ方向の光量分布は、図７の最下段にて符号Ｌ１３を付す線にて示すようになる。
【００４９】
図７の最下段に示す光量分布は、図７の３段目に示す光量分布と図７の４段目に示す光量分布とを足し合わせたものに近似する。実際には、電圧が付与される第２電極列３２２の電極３３では、同じ変調ユニット３３０の第１電極列３２１の電極３３による光の回折の影響により、（−Ｘ）側の部位（電極要素）近傍を通過する光が制限されており、実際に記録材料９上に照射される光の光量分布において電圧が付与される変調ユニット３３０に対応する部分は、Ｘ方向に関して中央の部分がほぼ平らな山型となる。その結果、電圧が付与される変調ユニット３３０に対して記録材料９上に記録される領域の幅（すなわち、光量分布において記録材料９の必要光量Ｒよりも光量が大きくなる部分のＸ方向の幅）はＷ１よりも大きいＷ２となる。
【００５０】
画像記録装置１では、配列方向において電圧が付与される変調ユニット３３０と電圧が付与されない変調ユニット３３０とを交互に繰り返す場合に、電圧が付与される変調ユニット３３０近傍からの光により記録材料９上に記録される領域が、その幅Ｗ２の２倍のピッチにてＸ方向に並ぶように（図７の最下段参照）、光源部２１からの光ビームの光量や各電極３３に付与する電圧等が調整されている。このとき、電圧が付与される各変調ユニット３３０（１つ置きに存在する変調ユニット３３０のそれぞれ）に対して記録材料９上に記録される領域は、複数の変調ユニット３３０において当該変調ユニット３３０のみを単独で記録材料９上に記録を行う状態（すなわち、後述のＯＮ状態）とした場合に記録材料９上に記録される領域と同じとなるため、画像記録装置１では、配列方向に並ぶ複数の変調ユニット３３０のそれぞれを単独で記録材料９上に記録を行う状態とした場合に記録材料９上に記録される領域を単位記録領域として、複数の変調ユニット３３０にそれぞれ対応する複数の単位記録領域が、Ｘ方向に連続して（すなわち、重なりおよび隙間がほとんどなく）並ぶように各種条件が設定されているといえる。以下の説明では、変調制御の単位となる電極３３（本実施の形態では変調ユニット３３０に含まれる２つの電極３３であり、後述する第２の実施の形態では１つの電極３３）を単独で記録材料９上に記録を行う状態とした場合に記録材料９上に記録される領域を単位記録領域と定義する。
【００５１】
なお、投影光学系２３の縮小倍率を１／２０倍とし、各電極列３２１，３２２において互いに隣接する電極３３の中心間距離を２１２μｍとする場合には、図７の最下段におけるＷ２は１０μｍとなり、この場合、Ｘ方向に関して２４００ｄｐｉ（dot per inch）の記録解像度（単位長さ当たりのドット数）にて画像を記録することが可能となる。
【００５２】
図８は画像記録装置１が記録材料９上に画像を記録する動作の流れを示す図である。画像記録の際には、まず、光源部２１からの光の出射が開始され（ステップＳ１１）、続いて、保持ドラム７０が回転することにより光学ヘッド２が主走査方向に一定の速度で記録材料９に対して相対的に移動し、さらに、保持ドラム７０の回転に同期して光学ヘッド２が副走査方向に移動する（ステップＳ１２）。制御部４では、記録材料９上の光の照射位置（すなわち、空間光変調器３の全体からの光が常に記録材料９へと導かれると仮定した場合の照射位置）の記録材料９に対する相対移動に同期して、記録材料９に光（（±１）次回折光）が導かれるＯＮ状態と、光が導かれないＯＦＦ状態とを空間光変調器３の各変調ユニット３３０において切り替えるＯＮ／ＯＦＦ制御が行われ（ステップＳ１３）、記録材料９上に画像が記録される。このようにして、光学ヘッド２からの光の照射位置をラスター走査しつつ記録材料９全体に画像が記録されると、保持ドラム７０の回転、光学ヘッド２の副走査方向への移動、および、光源部２１からの光の出射が停止され（ステップＳ１４，Ｓ１５）、画像記録装置１において画像を記録する動作が終了する。
【００５３】
ここで、第１電極列３２１のみがベース部３１上に設けられる比較例の空間光変調器を想定し、比較例の空間光変調器において、第１電極列３２１に含まれる電極３３のうち１つ置きに存在する電極３３のみをＯＮ状態とし、残りの電極３３をＯＦＦ状態として記録材料９上に記録を行うと、Ｘ方向に対する記録材料９上の光量分布は図７の上から３段目に示すようになる。この場合、電圧が付与される各電極３３近傍からの光により記録材料９上に記録される記録領域のＸ方向の幅（Ｗ１となる幅）は、互いに隣接する記録領域間の間隙の幅（図７の３段目にてＧ１となる幅）よりも小さくなってしまう。したがって、比較例の空間光変調器を用いて、仮に市松模様の画像を記録材料９上に記録しようとしても、画像を精度よく記録することができない。
【００５４】
これに対し、本実施の形態に係る空間光変調器３では、ベース部３１の主面３１１において複数の電極３３が配列方向に千鳥状に２列に配列形成され、一方の列に含まれる各電極３３と、他方の列に含まれるとともに配列方向に関して所定の端部が当該電極３３に重なる電極３３とが１つの変調ユニット３３０として同様に制御される。このように、２つの列にそれぞれ含まれる２つの電極３３を変調制御の単位とすることにより、一方の列の１つの電極３３のみを用いる場合に比べて、空間光変調器３と共役な面上へと（±１）次回折光を導いた場合の照射領域（すなわち、一定の光量以上となる領域であり、露光面が感光面である場合には感光に必要な光量以上となる領域）の配列方向に対応する方向の幅を太くすることができる。そして、複数の変調ユニット３３０にそれぞれ対応する複数の単位記録領域が配列方向に対応する方向に等しい幅にて連続して並ぶようにされることにより、図１の画像記録装置１では、変調ユニット３３０を変調制御の単位として記録材料９上に画像を精度よく記録することが実現される。
【００５５】
また、光学ヘッド２では、レンズ２３２，２３４により構築される投影光学系２３が両側テレセントリックとされることにより、レンズ２３４と記録材料９との間の光軸Ｊ１方向の距離が僅かに変動した場合でも記録材料９上における像の倍率は変化せず、高精度な画像記録が実現される。さらに、投影光学系２３が縮小光学系とされることにより、記録材料９上において第１電極列３２１と第２電極列３２２との間における合焦位置の相違による画像への影響を抑制することができ、記録材料９上に画像をより精度よく記録することが可能となる。
【００５６】
図５の空間光変調器３では、各電極列３２１，３２２において複数の電極要素３３１，３３２が一定のピッチにて配列されるが（すなわち、複数の電極３３が隙間なく配列されるが）、各電極列３２１，３２２に含まれる複数の電極３３はＸ方向に隙間を空けて配列されてもよい（後述の図１０参照）。図９は、各電極列３２１，３２２にて電極３３が隙間を空けて配列される空間光変調器３からの光により記録材料９上に記録が行われる領域を説明するための図であり、図７に対応する図である。
【００５７】
図９の最上段に示すように、第１電極列３２１に含まれる複数の電極３３はＸ方向に隙間を空けて一定のピッチにて配列されており、仮に、Ｘ方向に１つ置きに存在する電極３３（図９の最上段にて内部に平行斜線を付す矩形にて示す電極３３）に電圧を付与し、残りの電極３３に電圧を付与しない状態とすると、記録材料９に照射される光のＸ方向の光量分布は、図９の上から３段目にて符号Ｌ２１を付す線にて示すようになる。また、図９の上から２段目に示すように、第２電極列３２２に含まれる複数の電極３３もＸ方向に隙間を空けて第１電極列３２１と同様のピッチにて配列されており、仮に、Ｘ方向に１つ置きに存在する電極３３（図９の２段目にて内部に平行斜線を付す矩形にて示す電極３３）に電圧を付与し、残りの電極３３に電圧を付与しない状態とすると、記録材料９に照射される光のＸ方向の光量分布は、図９の上から４段目にて符号Ｌ２２を付す線にて示すようになる。
【００５８】
実際に画像記録装置１にて記録材料９上に画像を記録する際には、第１電極列３２１に含まれる各電極３３と、第２電極列３２２に含まれるとともに第１電極列３２１の当該電極３３に対して（＋Ｘ）方向かつ（＋Ｚ）方向に隣接する電極３３（すなわち、図９の最上段および２段目において、第１電極列３２１の各電極３３と、当該電極３３の右下に隣接する第２電極列３２２の電極３３）とが１つの変調ユニット３３０として同様に制御される。したがって、空間光変調器３において配列方向に並ぶ複数の変調ユニット３３０にて１つ置きに存在する変調ユニット３３０に含まれる電極３３に電圧を付与し、残りの変調ユニット３３０に含まれる電極３３に電圧を付与しない状態とすると、記録材料９に照射される光のＸ方向の光量分布は、図９の最下段にて符号Ｌ２３を付す線にて示すようになり、電圧が付与される変調ユニット３３０に対して記録材料９上に記録される領域の幅（すなわち、光量分布において記録材料９の必要光量Ｒよりも光量が大きくなる部分のＸ方向の幅）はＷ３となる。
【００５９】
画像記録装置１では、図９の最下段に示すように、電圧が付与される変調ユニット３３０近傍からの光により記録材料９上に記録される領域が、その幅Ｗ３の２倍のピッチにてＸ方向に並ぶように各種条件が設定されている。これにより、配列方向に並ぶ複数の変調ユニット３３０のそれぞれを単独で記録材料９上に記録を行うＯＮ状態とした場合に記録材料９上に記録される領域を単位記録領域として、複数の変調ユニット３３０にそれぞれ対応する複数の単位記録領域がＸ方向に等しい幅にて連続して並び、その結果、記録材料９上に画像を精度よく記録することが実現される。
【００６０】
一方、各電極列３２１，３２２にて電極３３が隙間を空けて配列される場合には、各電極３３を変調制御の単位として記録材料９上に画像を記録することも可能である。図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る空間光変調器３ａを示す平面図である。
【００６１】
図１０に示すように、空間光変調器３ａの変調部３２ａは、ベース部３１の主面３１１においてそれぞれが光の進行方向（図１０中のＺ方向）に垂直な配列方向（図１０中のＸ方向）に並ぶ電極要素３３１，３３２の集合である複数の電極３３を配列方向に千鳥状に２列に配列して有しており、各電極列３２１，３２２では互いに隣接する電極３３間に隙間（電極３３に含まれる電極要素３３１，３３２間の隙間よりも大きい隙間）を設けて複数の電極３３（図１０では、５個の電極３３）が配列方向に配列されている。また、Ｘ方向に関して第２電極列３２２の互いに隣接する２つの電極３３の中心間の中央（すなわち、当該２つの電極３３において、互いに隣接する電極要素３３１，３３２間の中央）に第１電極列３２１の１つの電極３３（最も（−Ｘ）側の電極３３を除く。）の中心（すなわち、当該電極３３の両端の電極要素３３１，３３２間の中央）が配置され、第１電極列３２１の各電極３３が第２電極列３２２の対応する２つの電極３３のそれぞれと部分的に重なっている。
【００６２】
図１１は、空間光変調器３ａからの光により記録材料９上に記録が行われる領域を説明するための図であり、図７に対応する図である。図１１の最上段および上から２段目は、それぞれ第１電極列３２１および第２電極列３２２に含まれる電極３３（ただし、矩形にて抽象的に図示している。）を示し、図１１の上から３段目および最下段は、それぞれ第１電極列３２１および第２電極列３２２の電極３３近傍からの（±１）次回折光の記録材料９上におけるＸ方向の光量分布を示している。
【００６３】
既述のように、第１電極列３２１に含まれる複数の電極３３は配列方向（Ｘ方向）に隙間を空けて一定のピッチにて配列されており（図１１の最上段参照）、仮に、第１電極列３２１の全ての電極３３に電圧を付与すると（ただし、第２電極列３２２の全ての電極３３には電圧が付与されていないものとする。）、記録材料９に照射される光のＸ方向の光量分布は、図１１の上から３段目にて符号Ｌ３１を付す実線にて示すようになる。画像記録装置１では、記録材料９の必要光量をＲとして、第１電極列３２１の電極３３近傍からの光により記録材料９上に記録される領域の幅（すなわち、線Ｌ３１にて示す光量分布において記録材料９の必要光量Ｒよりも光量が大きくなる部分のＸ方向の幅）がＷ４となり、互いに隣接する領域間の隙間の距離もＷ４となるように、光源部２１からの光ビームの光量や各電極３３に付与する電圧等が調整されている。
【００６４】
また、図１１の上から２段目に示すように、第２電極列３２２に含まれる複数の電極３３も配列方向に隙間を空けて第１電極列３２１と同様のピッチにて配列されており、仮に、第２電極列３２２の全ての電極３３に電圧を付与すると（ただし、第１電極列３２１の全ての電極３３には電圧が付与されていないものとする。）、記録材料９に照射される光のＸ方向の光量分布は、図１１の最下段にて符号Ｌ３２を付す破線にて示すようになる。この場合も、画像記録装置１では、第２電極列３２２の電極３３近傍からの光により記録材料９上に記録される領域の幅がＷ４となり、互いに隣接する領域間の隙間の距離もＷ４となるように各種条件が設定される。実際には、図１１の３段目および最下段に示すように、記録材料９上において、第１電極列３２１の電極３３に対して記録される領域間の隙間を、第２電極列３２２の電極３３に対して記録される領域にて補間することが可能となっている。
【００６５】
このように、図１０の空間光変調器３ａでは、配列方向に互いに隣接する電極３３間に隙間を設ける場合に、複数の電極３３を千鳥状に２列に配列することにより、電極を１列に配列する場合に比べて、空間光変調器３ａと共役な面上において複数の電極３３にそれぞれ対応する複数の照射領域の配列ピッチ（すなわち、配列方向に対応する方向のピッチ）を小さくすることが可能となる。そして、空間光変調器３ａを有する画像記録装置１では、複数の電極３３のそれぞれを単独で記録材料９上に記録を行うＯＮ状態とした場合に記録材料９上に記録される領域を単位記録領域として、複数の電極３３にそれぞれ対応する複数の単位記録領域が、Ｘ方向に等しい幅にて連続して（すなわち、重なりおよび隙間がほとんどなく）並ぶように、各種条件が設定される。これにより、配列方向に対応する方向に高い記録解像度にて記録材料９上に画像を精度よく記録することが実現される。
【００６６】
ところで、配列方向に互いに隣接する電極３３間に隙間を設けることなく複数の電極３３が千鳥状に２列に配列される図４の空間光変調器３において、仮に、１つの電極３３を変調制御の単位として記録材料９上に画像を記録する場合に、例えば、第１電極列３２１の連続する２つの電極３３をＯＮ状態とし、Ｘ方向に関してこれらの電極３３間に存在する第２電極列３２２の電極３３をＯＦＦ状態として、ＯＮ／ＯＦＦ／ＯＮに対応するパターンを記録しようとしても、実際には、第１電極列３２１の連続する２つの電極３３がＯＮ状態とされることにより、当該２つの電極３３の全体に対応するベース部３１内の部位にて周期的な屈折率の変化が生じて、Ｘ方向に関して当該２つの電極３３の全体に対応する範囲にて記録材料９上に記録が行われてしまう。したがって、複数の電極３３が千鳥状に２列に配列される空間光変調器にて、１つの電極３３を変調制御の単位とする場合には、電極３３が配列方向に隙間を空けて配列される必要がある。
【００６７】
図１２は、光学ヘッドの他の例の一部を示す図であり、図３に対応する図である。また、図１３は、空間光変調器３ｂの断面図であり、図５に対応する図である。図１２の光学ヘッド２は、図２および図３の光学ヘッド２と比べて、空間光変調器３ｂの構成のみが相違する。他の構成は同様であり、同符号を付している。
【００６８】
図１２に示す空間光変調器３ｂでは、ベース部３１ａがリチウムナイオベートにて形成される薄板状の部材とされる。図１３に示すベース部３１ａも、図５のベース部３１と同様に、電極要素３３１，３３２の配列方向（Ｘ方向）に垂直な図１３中のＹ方向の電界により屈折率が大きく変化するものとなっており、各電極３３の電極要素３３１，３３２間に電圧（電位差）を付与して、ベース部３１ａの内部の電極要素３３１，３３２の近傍に図１３中に符号Ｅ２を付す矢印にて示すようにＹ方向の向きの電界を生じさせることにより、当該電極３３近傍のベース部３１ａ内の部位に配列方向において周期的な屈折率の変化が生じる。本実施の形態では、ベース部３１ａの厚さ（図１２中のＹ方向の厚さ）は５０μｍとされ、ベース部３１ａの内部にて屈折率の変化が生じるＹ方向の範囲が主面３１１から（−Ｙ）側に３０〜５０μｍとされ、電極要素３３１，３３２間の電界による屈折率の変化が主面３１１とは反対側の主面３１２の近傍まで生じるようになっている。
【００６９】
また、Ｙ方向のみに着目した場合に、光学ヘッド２では、図１２に示すシリンドリカルレンズ２２３を通過した光は集光しつつベース部３１ａの（−Ｚ）側の入射面３１３へと入射する。また、Ｘ方向に関しては、シリンドリカルレンズ２２３からの光は図２の光学ヘッド２と同様に平行な状態にて空間光変調器３ｂに入射する。ベース部３１ａの内部へと入射した光はベース部３１ａの互いに平行な両主面３１１，３１２（法線がＹ方向に平行な主面３１１，３１２）にて多重反射しつつ光軸Ｊ１に沿って進行する。
【００７０】
ところで、図３の空間光変調器３では、ベース部３１の厚さが比較的大きくされ（例えば、数ｍｍ）、既述のように、入射面３１３から入射してベース部３１の内部を進行する光は、複数の電極３３が配列形成される主面３１１に対して小さい角度にて（大きな入射角にて）入射して主面３１１にて反射され、他方の出射面３１４から出射される。ベース部３１において、互いに隣接する電極要素３３１，３３２間の電圧により屈折率の変化が生じる深さ（主面３１１からの深さ）は電圧の二乗に比例し、互いに隣接する電極要素３３１，３３２の中心間距離に反比例するが、電極要素３３１，３３２間での放電の防止や製造の困難性、使用上の安全性等の理由により、電極要素３３１，３３２間に付与する電圧の増大や電極要素３３１，３３２間の距離の短縮には一定の限界がある。したがって、図３の空間光変調器３では、電極要素３３１，３３２が形成される主面３１１に対して小さい角度にて光を入射させつつ電極要素３３１，３３２を光の進行方向に長くして、光に位相の変化を生じさせる距離を長くし、ベース部３１の内部を進行する光を回折させるのに必要な位相差をベース部３１の内部の屈折率の変化により生じさせている。
【００７１】
これに対し、図１２および図１３に示す空間光変調器３ｂでは、ベース部３１ａにおいて入射面３１３から内部に入射する光が、両主面３１１，３１２にて繰り返し全反射しつつ両主面３１１，３１２に平行な進行方向へと導かれる。このように、入射する光が両主面３１１，３１２にて多重反射する程度に薄くしたベース部３１ａを用いることにより、光の進行方向に関して各電極３３が形成された範囲のほぼ全体において、電界の作用により光に位相の変化を生じさせることができる。すなわち、ベース部３１ａの厚さ方向に関して屈折率の変化が生じる範囲内に光を複数回進入させて、または、この範囲内に光を留まらせて、位相の変化が生じる距離（電界の作用による屈折率の変化が光に影響を与える距離）を確保することにより、光の位相変化を効率よく生じさせることができる。これにより、図３の空間光変調器３に比べて、各電極３３において電極要素３３１，３３２の光軸Ｊ１方向の長さを短くする、または（および）、電極要素３３１，３３２間に付与する電圧を低くすることができ、その結果、空間光変調器の小型化や安全性の向上を図ることが実現される。もちろん、薄板状のベース部３１ａが、第２の実施の形態における空間光変調器３ａに用いられてもよい（後述の図１４ないし図１７の空間光変調器において同様）。
【００７２】
また、本実施の形態では、入射する光の回折時に電極３３の電極要素３３１，３３２間に付与する電圧を６０ボルト（Ｖ）以下（各種条件によっては４０Ｖ以下）とすることも可能であり、これにより、電極要素間に付与する電圧を低くして空間光変調器３ｂの取り扱いに係る安全性を確実に向上することができる。また、電極３３を光軸Ｊ１方向に長くすることにより、電極要素３３１に付与する電位を１５Ｖ以下（各種条件によっては１０Ｖ以下）まで低減することも可能であり、この場合、空間光変調器３ｂにおける変調を高速に行うことが実現される。
【００７３】
図１２および図１３に示す空間光変調器３ｂではベース部３１ａの（＋Ｙ）側の主面３１１上に電極要素３３１，３３２が形成されるが（もちろん、主面３１２上に形成されてもよい。）、空間光変調器では、ベース部３１ａの両主面３１１，３１２に電極要素３３１，３３２が形成されてもよい。図１４は電極の他の例を説明するための図である。図１４の上段はベース部３１ａ上の電極３３ｃを示し、図１３の上段または下段に対応する断面図である。また、図１４の下段は電極３３ｃにより生じるベース部３１ａの内部の屈折率の変化を示す図であり、縦軸に屈折率の変化量を示し、横軸にＸ方向の位置を示す。図１４の上段では、ベース部３１ａの断面を示す平行斜線の図示を省略している（後述の図１５の上段において同様。）。
【００７４】
図１４の上段に示す空間光変調器３ｃの１つの電極３３ｃは、ベース部３１ａの一方の主面３１１上に形成されて電位付与部４１に接続される複数の電極要素３３１と、他方の主面３１２上に形成されて接地部３４に接続される複数の電極要素３３２とを有する。複数の電極要素３３２はそれぞれベース部３１ａを挟んで複数の電極要素３３１に対向する位置に配置されており、電極３３ｃを有する空間光変調器３ｃでは、Ｙ方向に互いに対向する電極要素３３１，３３２を１つの電極要素対として、複数の電極要素対がＸ方向に配列される。各電極要素対では、図１４の上段に符号Ｅ３を付す矢印にて示すように、両主面３１１，３１２および光の進行方向（Ｚ方向）に対して垂直な向き（Ｙ方向）の電界が形成される。
【００７５】
このように、空間光変調器３ｃでは、ベース部３１ａの内部に入射する光を回折させる際に、光の進行方向および両主面３１１，３１２に対して垂直な向きの電界を形成する必要がある場合に、各電極３３ｃをベース部３１ａを挟んで両主面３１１，３１２上にそれぞれ形成される電極要素対の集合とすることにより、図１４の下段に示すように、ベース部３１ａの内部にて、電極要素対の配列方向（Ｘ方向）における周期的な屈折率の変化を効率よく生じさせることができる。その結果、光の進行方向における電極３３ｃの長さをさらに短くする、または、電極３３ｃに付与する電圧をさらに低くすることができる。
【００７６】
図１５は電極のさらに他の例を説明するための図である。図１５の上段はベース部３１ａ上の電極３３ｄを示し、図１３の上段または下段に対応する断面図である。また、図１５の下段は電極３３ｄにより生じるベース部３１ａの内部の屈折率の変化を示す図であり、縦軸に屈折率の変化量を示し、横軸にＸ方向の位置を示している。
【００７７】
図１５の上段に示す空間光変調器３ｄの電極３３ｄでは、各主面３１１，３１２上において、電位付与部４１に接続される電極要素３３１と、接地部３４に接続される電極要素３３２とがＸ方向に交互に一定のピッチにて配置される。また、主面３１１上の各電極要素３３１に対向する主面３１２上の位置には電極要素３３２が配置され、主面３１１上の各電極要素３３２に対向する主面３１２上の位置には電極要素３３１が配置され、互いに対向する２つの電極要素３３１，３３２を電極要素対として、電極３３ｄでは複数の電極要素対がＸ方向に配列される。複数の電極要素対では、図１５の上段に符号Ｅ４を付す矢印にて示すように、ベース部３１ａの内部にて（＋Ｙ）方向に向かう電界と（−Ｙ）方向に向かう電界とがＸ方向に交互に形成される。これにより、電極３３ｄを有する空間光変調器３ｄでは、ベース部３１ａの内部に入射する光を回折させる際に、光の進行方向および両主面３１１，３１２に対して垂直な向きの電界を形成する必要がある場合に、図１５の下段に示すように、ベース部３１ａの内部にて電極要素３３１，３３２の配列方向における周期的な屈折率の変化の度合い（振幅）を大きくすることができ、光の進行方向における電極３３ｄの長さをさらに短くする、または、電極３３ｄに付与する電圧をさらに低くすることができる。
【００７８】
以上のように、薄板状のベース部３１ａを有する空間光変調器３ｂ〜３ｄでは、ベース部３１ａの両主面３１１，３１２の少なくとも一方において、ベース部３１ａの内部における光の進行方向に垂直な配列方向に複数の電極要素３３１，３３２が並ぶ電極３３，３３ｃ，３３ｄが設けられ、電極３３，３３ｃ，３３ｄの互いに隣接する電極要素３３１，３３２（ベース部３１ａを挟んで隣接する場合を含む。）間に電圧を付与することにより、配列方向における周期的な屈折率の変化を当該電極３３，３３ｃ，３３ｄ近傍におけるベース部３１ａ内の部位に生じさせて、ベース部３１ａ内へと入射する光を回折させることが実現される。
【００７９】
図１６は空間光変調器のさらに他の例の構成を示す図であり、図１７は図１６の空間光変調器３ｅの分解図である。図１６の空間光変調器３ｅは、一の主面上に複数の電極要素３３１がＸ方向に配列形成された補助基板３５１、および、一の主面上に複数の電極要素３３２がＸ方向に配列形成された補助基板３５２を有し、図１６および図１７に示すように、補助基板３５１の複数の電極要素３３１がベース部３１ａの主面３１１に当接し、補助基板３５２の複数の電極要素３３２がベース部３１ａの主面３１２に当接するように、ベース部３１ａを２つの補助基板３５１，３５２にて挟むことにより、空間光変調器３ｅが構成される。このような空間光変調器３ｅでは、薄板状のベース部３１ａに電極要素を直接形成する必要がないため、空間光変調器を容易に製造することが実現される。なお、補助基板３５１，３５２上に形成された電極要素３３１，３３２を用いてベース部３１ａの内部に電界を形成する場合には、電極要素３３１，３３２とベース部３１ａの主面３１１，３１２との間に微小な隙間が存在していてもよい。また、各補助基板３５１，３５２上に電極要素３３１，３３２を交互に形成することにより、図１５の空間光変調器３ｄと同様のものが製造されてもよい。
【００８０】
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。
【００８１】
上記第１の実施の形態では、図２の第１電極列３２１に含まれる各電極３３と、第２電極列３２２に含まれるとともに第１電極列３２１の当該電極３３に対して（＋Ｘ）方向かつ（＋Ｚ）方向に隣接する電極３３とが１つの変調ユニット３３０として同様に制御されるが、空間光変調器３における電極３３の配列によっては、第１電極列３２１の各電極３３と当該電極３３に対して（−Ｘ）方向かつ（＋Ｚ）方向に隣接する第２電極列３２２の電極３３とが１つの変調ユニット３３０として同様に制御されてもよい。すなわち、空間光変調器３では、配列方向に千鳥状に２列に配列される複数の電極３３において、一方の列に含まれる各電極３３と、他方の列に含まれる電極３３のうち当該一方の列の当該電極３３に対して所定方向に隣接するものとが１つの変調ユニットとして同様に制御される。これにより、１つの電極３３のみを用いる場合に比べて、空間光変調器３と共役な面上における回折光の照射領域の配列方向に対応する方向の幅を大きくすることができる。
【００８２】
薄板状のベース部３１ａでは、その厚さが５０μｍとされるが、入射面３１３から入射する光を両主面３１１，３１２にて多重反射しつつ両主面３１１，３１２に平行な方向へと導くものであるならば、ベース部３１ａは様々な厚さに変更可能である。ただし、一般的な空間光変調器では、ベース部の内部にて屈折率の変化が生じる深さは３０〜５０μｍとされるため、ベース部３１ａの内部においてＹ方向のほぼ全体にて屈折率の変化を生じさせるには、ベース部３１ａの厚さは５０μｍ以下とされることが好ましい。また、空間光変調器の製造時におけるベース部３１ａの一定の強度を確保するという観点では、ベース部３１ａの厚さは３μｍ以上とされることが好ましい。
【００８３】
画像記録装置１では、投影光学系２３により空間光変調器３，３ａ〜３ｅからの（±１）次回折光のみが記録材料９上へと導かれるが、画像記録装置の設計によっては、空間光変調器３，３ａ〜３ｅからの（±１）次回折光が遮蔽され、０次光が記録材料上へと導かれてもよい。すなわち、光源部２１からの光が入射する空間光変調器３，３ａ〜３ｅからの０次光および（±１）次回折光の一方が投影光学系２３により記録材料９上へと導かれることにより、画像記録装置において空間光変調器３，３ａ〜３ｅの変調制御による画像の記録が可能となる。
【００８４】
空間光変調器３，３ａ〜３ｅが設けられる画像記録装置は、ステージ上に載置された板状の記録材料に対して光学ヘッドを記録材料に沿って相対的に移動する走査機構により、記録材料上における空間光変調器３，３ａ〜３ｅからの光の照射位置を配列方向に対応する方向に垂直な走査方向に記録材料に対して相対的に移動しつつ空間光変調器３，３ａ〜３ｅを制御して、記録材料上に画像を適切に記録するものであってもよい。
【００８５】
画像の情報を保持する記録材料は、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。
【００８６】
上記第１および第２の実施の形態における空間光変調器では、千鳥状に配列された電極３３を用いることにより、適切に空間変調された光を出射することが可能となるが、空間光変調器３，３ａ〜３ｅは画像記録以外の用途に用いられてもよく、この場合、光の照射の対象物も記録材料以外であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像記録装置の構成を示す図である。
【図２】光学ヘッドの内部構成を示す図である。
【図３】光学ヘッドの内部構成を示す図である。
【図４】空間光変調器を示す平面図である。
【図５】空間光変調器の断面図である。
【図６】空間光変調器と記録材料との間における光の経路を説明するための図である。
【図７】記録材料上に記録が行われる領域を説明するための図である。
【図８】記録材料上に画像を記録する動作の流れを示す図である。
【図９】記録材料上に記録が行われる領域を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る空間光変調器を示す平面図である。
【図１１】記録材料上に記録が行われる領域を説明するための図である。
【図１２】光学ヘッドの他の例を示す図である。
【図１３】空間光変調器の断面図である。
【図１４】電極の他の例を示す図である。
【図１５】電極のさらに他の例を示す図である。
【図１６】空間光変調器のさらに他の例を示す図である。
【図１７】空間光変調器の分解図である。
【符号の説明】
【００８８】
１    画像記録装置
３，３ａ〜３ｅ    空間光変調器
４    制御部
９    記録材料
２１    光源部
２３    投影光学系
３１，３１ａ    ベース部
３２，３２ａ    変調部
３３，３３ｃ，３３ｄ    電極
８１    モータ
３１１，３１２    主面
３１３    入射面
３１４    出射面
３２１，３２２    電極列
３３０    変調ユニット
３３１，３３２    電極要素
【図１】
2009020306.tif 000003
【図２】
2009020306.tif 000004
【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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【図１６】
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【図１７】
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