DE60303857T2

DE60303857T2 - Korrektion der Ungleichmäßigkeit durch die Neigungswinkelabweichung des Abbildungskopfes

Info

Publication number: DE60303857T2
Application number: DE60303857T
Authority: DE
Inventors: Daisuke Nakaya; Takao Ozaki; Hiromi Ishikawa
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2023-12-02
Also published as: CN1510904A; EP1426190B1; KR20040048298A; US7212327B2; CN1827383A; US20040109216A1; JP2004181723A; KR100986218B1; TW200414748A; CN1251878C; TWI231700B; US20060055998A1; EP1426190A1; US6980348B2; JP4150250B2; DE60303857D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abbildungskopf, eine Abbildungsvorrichtung und ein Abbildungsverfahren, insbesondere betrifft sie einen Abbildungskopf, der sich relativ gegenüber einer Abbildungsfläche in einer vorbestimmten Richtung entlang der Abbildungsfläche bewegt, sie betrifft eine Abbildungsvorrichtung, die mit einem solchen Abbildungskopf ausgestattet ist, ferner betrifft sie ein Abbildungsverfahren, welches von diesem Abbildungskopf Gebrauch macht.
Beschreibung des Standes der Technik
Bislang wurden als Beispiel für Abbildungsvorrichtungen verschiedene Belichtungsvorrichtungen vorgeschlagen, die von Raumlicht-Modulationselementen, beispielsweise digitalen Mikrospiegelbauelementen (DMD; Digital Micromirror Devices) Gebrauch machen, um eine Bildbelichtung mit Lichtstrahlen vorzunehmen, die abhängig von den Bilddaten moduliert sind.
Ein Beispiel für ein DMD ist ein Spiegelbauelement, bei dem mehrere Mikrospiegel, deren Reflexionsflächen-Winkel abhängig von Steuersignalen geändert werden, in einer zweidimensionalen Anordnung aus L Spalten und M Reihen auf einem Halbleiterträger aus Silicium oder dergleichen angeordnet sind. In der Praxis läßt sich eine Belichtung dadurch vornehmen, daß das DMD entlang einer Belichtungsfläche in einer gewissen Richtung geführt wird.
Im allgemeinen sind die Mikrospiegel eines DMD derart angeordnet, daß die Ausrichtungs-Richtungen der einzelnen Spalten die Verlaufsrichtungen der einzelnen Reihen schneiden. Indem man ein DMD in Bezug auf eine Abtastrichtung geneigt anordnet, läßt sich die Beabstandung der Abtastzeilen während der Abtastung enger machen, und damit läßt sich die Auflösung erhöhen. Beispielsweise zeigt die japanische nationale Veröffentlichung Nr. 2001-521672, daß die Auflösung in einem Beleuchtungssystem, in welchem Licht auf Teilzonen (Raumlicht-Modulationselemente), die mit mehreren Lichtventilen ausgestattet sind, geführt wird, dadurch angehoben werden kann, daß man diese Teilzonen gegenüber ihren Projektionen auf die Abtastzeilen neigt.
Allerdings erweist sich die Feinjustierung der jeweiligen Neigungswinkel der Raumlicht-Modulationselemente im allgemeinen als schwierig, die Neigungswinkel schwanken etwas gegenüber den idealen Winkeln. Die Raumlicht-Modulationselemente implementieren eine Abtastung beispielsweise Reihe für Reihe (oder in Einheiten von mehreren Reihen). Wenn es allerdings zu der oben angesprochenen Schwankung kommt, wird der Abstand einer Neigung zwischen den Reihen bei Bewegung von einer Reihe zur nächsten Reihe unregelmäßig, und es kommt zu Ungleichmäßigkeiten in den Bildern aufgrund von Lücken und/oder Überlappungen.
Um eine solche Ungleichmäßigkeit der Bilder zu vermeiden, kommt in Betracht, die Genauigkeit der Neigungswinkel der Raumlicht-Modulationselemente zu erhöhen. Allerdings geht dies einher mit einer Steigerung der Fertigungskosten, wenn man die Genauigkeit erhöhen will.
Ähnliche Probleme können sich nicht nur bei Abbildungsköpfen ergeben, die von Raumlicht-Modulationselementen Gebrauch machen, sondern auch beispielsweise bei Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen, bei denen eine Abbildung durch Ausstoß von Tintentröpfchen auf einer Abbildungsfläche erfolgt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Im Hinblick auf die oben beschriebenen Umstände ist es ein Ziel der Erfindung, einen Abbildungskopf, eine Abbildungsvorrichtung und ein Abbildungsverfahren anzugeben, die in der Lage sind, Bilder mit hoher Auflösung ohne Ungleichmäßigkeit zu erzeugen, ohne daß dadurch ein Kostenanstieg verursacht wird.
Um das oben angegebene Ziel zu erreichen, schafft die Erfindung in einem ersten Aspekt einen Abbildungskopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Während der Abbildungskopf gemäß Anspruch 1 relativ in die vorbestimmte Abtastrichtung entlang der Abbildungsfläche bewegt wird, erfolgt eine Abbildung (eine Bildaufzeichnung) auf der Abbildungsfläche durch mehrere Abbildungselemente, die die Abbildungselementengruppe bilden. Da die mehreren Abbildungselemente zweidimensional in der Ebene angeordnet sind, welche im wesentlichen parallel zur Abbildungsfläche verläuft, und weil auf der Abbildungsfläche die zweidimensionale Anordnung der Pixelgruppe entsteht, die insgesamt unter einem vorbestimmten Neigungswinkel gegenüber der Abtastrichtung geneigt ist, wird der Abstand der Abtastzeilen für die einzelnen Pixel zur Zeit der Relativbewegung enger, die Auflösung wird erhöht.
Wenn es eine Differenz zwischen dem vorbestimmten Neigungswinkel der Abbildungselementengruppe und dem tatsächlichen Neigungswinkel der Pixelgruppe gibt, ändert das Änderungsteil die Anzahl von Pixeln in einer Richtung, die um den Neigungswinkel gegenüber der Abtastrichtung geneigt ist, und zwar basierend auf der Differenz. Beispielsweise arbeitet dann, wenn in einem Bild eine Überlappung zu erwarten ist, das Änderungsteil derart, daß die Abbildungselemente, welche den Überlappungsbereichen entsprechen, nicht aktiviert werden. Wenn hingegen zu erwarten steht, daß es in einem Bild zu Lücken kommt, so werden die den Lücken entsprechenden Abbildungselemente proaktiv betrieben und die Lücken verschwinden.
Im Ergebnis können qualitativ hochstehende Bilder frei von Ungleichmäßigkeiten erstellt werden. Weil keine Veranlassung besteht, bei der Justierung des Neigungswinkels der Pixelgruppe eine extrem hohe Genauigkeit an den Tag zu legen, wird ein Kostenanstieg vermieden.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung kann der oben beschriebene Abbildungskopf einen Auflösungswandlerteil enthalten, welcher Bilddaten derart umwandelt, daß eine Auflösung der Bilddaten in einer die Relativbewegungsrichtung schneidenden Richtung ändert in eine Auflösung der Pixelgruppe in der die Relativbewegungsrichtung schneidenden Richtung. Demzufolge können verschiedene Prozesse und Korrekturen bei den Bilddaten mit erhöhter Genauigkeit ausgeführt werden.
In einem bevorzugten Aspekt der Erfindung beinhaltet die Umwandlung der Bilddaten in einem solchen Fall eine Vergrößerung und/oder eine Reduzierung der Bilddaten.
In einem bevorzugten Aspekt der Erfindung kann die Abbildungselementengruppe eine Bestrahlungsvorrichtung für moduliertes Licht enthalten, welche Licht, welches für jedes der Pixel abhängig von Bildinformationen moduliert ist, auf eine Belichtungsfläche strahlt, welche die Abbildungsfläche beinhaltet. In einem solchen Fall beleuchtet der Abbildungskopf die Belichtungsfläche, bei der es sich um die Abbildungsfläche handelt, mit Licht, welches für die jeweiligen Pixel abhängig von der Bildinformation moduliert ist, und welches aus der Bestrahlungsvorrichtung für moduliertes Licht austritt. Dabei wird der Abbildungskopf (der Belichtungskopf) relativ gegenüber der Belichtungsfläche in einer Richtung entlang der Belichtungsfläche bewegt, so daß ein zweidimensionales Bild auf der Belichtungsfläche erzeugt werden kann.
Der erfindungsgemäße Abbildungskopf ist nicht auf die Bestrahlungsvorrichtung für moduliertes Licht gemäß dem vorliegenden Aspekt beschränkt, er kann auch als Tintenstrahlaufzeichnungskopf ausgebildet sein, welcher Tintentröpfchen abhängig von Abbildungsinformation auf eine Abbildungsfläche abgibt.
Als Bestrahlungsvorrichtung für moduliertes Licht gemäß dem vorliegenden Aspekt kann beispielsweise eine zweidimensionale array-förmige Lichtquelle verwendet werden, bei der mehrere Punktlichtquellen in einer zweidimensionalen Anordnung vorhanden sind. Bei einem solchen Aufbau emittieren die jeweiligen Punktlichtquellen Licht abhängig von Bilddaten. Dieses Licht wird notwendigenfalls durch ein Lichtleitelement, beispielsweise eine Faser hoher Luminanz oder dergleichen zu einer vorbestimmten Stelle geleitet. Nötigenfalls kann das Licht außerdem mit Hilfe einer Optik aus Linsen, Spiegeln und dergleichen einer Korrektur unterzogen werden, um dann auf eine Belichtungsfläche aufgestrahlt zu werden.
Weiterhin kann gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung die Bestrahlungsvorrichtung für moduliertes Licht beinhalten: ein Laserbauelement, welches Laserlicht abstrahlt; ein Raumlicht-Modulationselement, bei dem mehrere Abbildungselementenabschnitte, die jeweils Lichtmodulationszustände abhängig von Steuersignalen ändern, in einer zweidimensionalen Anordnung enthalten sind, wobei das Raumlicht-Modulationselement das von dem Laserbauelement abgestrahlte Laserlicht moduliert; und einen Steuerteil, der die Abbildungselemententeile durch die Steuersignale steuert, welche abhängig von der Bildinformation erzeugt werden.
Bei diesem Aufbau werden die Lichtmodulationszustände der einzelnen Abbildungselementenabschnitte des Raumlicht-Modulationselements von dem Steuerteil geändert, und das an dem Raumlicht-Modulationselement abgestrahlte Laserlicht wird moduliert und auf die Belichtungsfläche gestrahlt. Überflüssig zu sagen, daß notwendigenfalls ein Lichtleitelement wie beispielsweise eine Faser hoher Luminanz oder dergleichen, eine Optik aus Linsen, Spiegeln und dergleichen verwendet werden kann.
In einem bevorzugten Aspekt der Erfindung kann als das Raumlicht-Modulationselement ein Mikrospiegelbauelement verwendet werden, welches mehrere Mikrospiegel in einer zweidimensionalen Anordnung enthält, deren Reflexionsflächenwinkel abhängig von den Steuersignalen änderbar sind.
In einem bevorzugten Aspekt der Erfindung kann als Raumlicht-Modulationselement auch ein Flüssigkristallverschluß-Array verwendet werden, welches mehrere Flüssigkristallzellen enthält, die zweidimensional angeordnet sind und die Transmissionslicht abhängig von den Steuersignalen einzeln sperren können.
Gemäß einem achten Aspekt der Erfindung enthält eine Abbildungsvorrichtung den Abbildungskopf sowie einen Bewegungsteil, der den Abbildungskopf zumindest in der vorbestimmten Richtung relativ bewegt.
Gemäß diesem Aspekt wird bei einer Belichtung, einem Tintenausstoß oder dergleichen in bezug auf die Abbildungsfläche der Tintenkopf synchron einer Relativbewegung unterzogen in bezug auf die Abbildungsfläche, um auf dieser eine Abbildung vorzunehmen.
Wenn die Abbildungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Aspekt einen Abbildungskopf gemäß einem der oben angesprochenen Aspekte enthält, kann ein Bild hoher Qualität ohne Ungleichmäßigkeiten aufgezeichnet werden, ohne daß Kostensteigerungen entstehen.
In einem bevorzugten Aspekt der Erfindung enthält ein Abbildungsverfahren, welches einen Abbildungskopf gemäß einem der oben angesprochenen Aspekte verwendet und den Abbildungskopf gegenüber der Abbildungsfläche in einer vorbestimmten Abtastrichtung einer Relativbewegung zwecks Abbildung unterzieht, folgende Schritte: Ändern der Anzahl von Pixeln, die in der Richtung verwendet werden, welche gegenüber der Abtastrichtung um den tatsächlichen Neigungswinkel geneigt ist, basierend auf der Differenz zwischen dem vorbestimmten Neigungswinkel der Abbildungselementengruppe und dem tatsächlichen Neigungswinkel der Pixelgruppe; und Verwenden der geänderten Anzahl von Pixeln zur Abbildung auf der Abbildungsfläche.
Gemäß dem vorliegenden Aspekt wird der Abbildungskopf in der vorbestimmten Abtastrichtung entlang der Abbildungsfläche einer Relativbewegung unterzogen, die Abbildung erfolgt auf der Abbildungsfläche durch mehrere Abbildungselemente, die die Abbildungselementengruppe bilden. Die mehreren Abbildungselemente sind zweidimensional in der Ebene angeordnet, die im wesentlichen parallel zur Abbildungsfläche verläuft. Außerdem wird die zweidimensionale Pixelgruppe auf der Abbildungsfläche insgesamt geneigt erzeugt unter einem vorbestimmten Neigungswinkel gegenüber der Abtastrichtung. Folglich verengt sich der Abstand der Abtastzeilen der einzelnen Pixel zur Zeit der Relativbewegung, und die Auflösung wird gesteigert.
Gibt es eine Differenz zwischen dem vorbestimmten Neigungswinkel der Abbildungselementengruppe und dem tatsächlichen Neigungswinkel der Pixelgruppe, so wird die Anzahl von Pixeln in einer Richtung, die im Ausmaß des Neigungswinkels gegenüber der Abtastrichtung geneigt ist, auf der Grundlage dieser Differenz für die Abbildung geändert. Beispielsweise wird in einem Fall, in welchem eine Überlappung in einem Bild zu erwarten ist, die Bildelementengruppe derart betrieben, daß die Abbildungselemente, die Überlappungsbereichen entsprechen, nicht arbeiten. In einem Fall hingegen, in welchem das Auftreten von Lücken in einem Bild zu erwarten ist, werden die Abbildungselemente, die den Lücken entsprechen würden, proaktiv für den Betrieb freigegeben, so daß die Lücken beseitigt werden.
Im Ergebnis können qualitativ hochstehende Bilder frei von Ungleichmäßigkeiten aufgezeichnet werden. Da nicht die Notwendigkeit einer überhöhten Genauigkeit bei der Justierung des Neigungswinkels der Pixelgruppe besteht, kommt es zu keinem Kostenanstieg.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht des äußeren Erscheinungsbilds einer Abbildungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Scanners der Belichtungsvorrichtung der ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
3A ist eine Draufsicht auf belichtete Zonen auf einem Photomaterial.
3B ist eine Ansicht der Anordnung von Belichtungsflächen der einzelnen Belichtungsköpfe.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die den allgemeinen Aufbau eines Belichtungskopfs der Belichtungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
5A ist eine in Richtung der Nebenabtastung entlang einer optischen Achse geschnittenen Ansicht, die den Aufbau des Belichtungskopfs nach 4 veranschaulicht.
5B ist eine Seitenansicht der 5A.
6 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die den Aufbau eines digitalen Mikrospiegelbauelements (DMD) in Verbindung mit dem Belichtungskopf der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
7A und 7B sind anschauliche Darstellungen zum Erläutern der Arbeitsweise des DMD in Verbindung mit dem Belichtungskopf der ersten Ausführungsform der Erfindung.
8A und 8B sind anschauliche Darstellungen von Belichtungsflächen des Belichtungskopfs der ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei Stellen der Belichtungsstrahlen von dem DMD, das geneigt angeordnet ist, dargestellt sind.
9A zeigt ein von dem Belichtungskopf der ersten Ausführungsform der Erfindung erzeugtes Bild entsprechend den Originalbilddaten.
9B und 9C zeigen von dem Belichtungskopf der ersten Ausführungsform der Erfindung erzeugte Bilder entsprechend den umgewandelten Bilddaten.
10A ist eine perspektivische Ansicht des Aufbaus einer Faserarray-Lichtquelle.
10B ist eine vergrößerte Teilansicht der 10A.
10C ist eine Draufsicht auf eine Anordnung von Lichtemissionspunkten eines Laseremissionsteils.
10D ist eine Draufsicht auf eine weitere Anordnung von Lichtemissionspunkten eines Laseremissionsteils.
11 ist eine Draufsicht auf den Aufbau einer Multiplex-Laserlichtquelle für die erste Ausführungsform der Erfindung.
12 ist ein Grundriß des Aufbaus eines Lasermoduls für die erste Ausführungsform der Erfindung.
13 ist eine Seitenansicht des Aufbaus des in 12 gezeigten Lasermoduls.
14 ist eine Teil-Seitenansicht des Aufbaus des in 12 gezeigten Lasermoduls.
15 ist eine anschauliche Darstellung einer Beziehung zwischen einer Erwartungsstelle eines Pixels gemäß der Erfindung und einer tatsächlichen Pixelstelle im Fall eines geneigt angeordneten Belichtungskopfs.
16 ist eine graphische Darstellung, die eine erfindungsgemäße Beziehung zwischen einem Neigungswinkel eines Belichtungskopfs und einem Korrekturrest bei Änderung einer Anzahl verwendeter Pixel veranschaulicht.
17 ist eine Draufsicht zum Erläutern einer Belichtungsmethode, die ein Photomaterial in einem einzigen Abtastzyklus mit Hilfe eines Scanners belichtet.
18A und 18B sind Draufsichten zum Erläutern einer Belichtungsmethode, die ein Photomaterial mit mehreren Abtastzyklen eines Scanners belichtet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine Abbildungsvorrichtung ist in einer Ausführungsform der Erfindung als „Flachbett"-Belichtungsvorrichtung ausgebildet. Wie in 1 gezeigt ist, besitzt die Abbildungsvorrichtung eine flache tafelförmige Bühne 152, die ein blattförmiges Photomaterial 150 auf ihrer Oberfläche anzieht und festhält. Zwei Führungen 158, die sich in Bewegungsrichtung der Bühne erstrecken, befinden sich an der Oberseite einer dicken tafelförmigen Plattform 156, die von vier Füßen 154 abgestützt wird.
Die Bühne 152 ist derart angeordnet, daß ihre Längsrichtung in Bewegungsrichtung der Bühne verläuft, und sie ist von den Führungen 158 derart gehaltert, daß sie vorwärts und rückwärts beweglich ist.
In dieser Belichtungsvorrichtung befindet sich eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung zum Antreiben der Bühne 152 entlang den Führungen 158.
Im Mittelbereich der Plattform 156 befindet sich ein „n"-ähnliches Portal 160, welches einen Bewegungsweg der Bühne 152 überspreizt. Die Endbereiche des „n"-förmigen Portals 160 sind an den beiden Seitenflächen der Plattform 156 befestigt.
Das Portal 160 sandwichartig einfassend befindet sich ein Scanner 162 an einer Seite, und mehrere (beispielsweise zwei) Detektier-Sensoren 164 befinden sich an der anderen Seite. Die Sensoren 164 detektieren ein vorlaufendes und ein nachlaufendes Ende des Photomaterials 150. Der Scanner 162 und die Sensoren 164 sind an dem Gate 160 gehaltert und werden oberhalb des Bewegungswegs der Bühne 152 fest gelagert.
Der Scanner 162 und die Sensoren 164 sind mit einer nicht dargestellten Steuerung verbunden, die den Scanner 162 und die Sensoren 164 steuert. Wie weiter unten beschrieben wird, werden der Scanner 162 und die Sensoren 164 derart gesteuert, daß zur Zeit der Belichtung durch Belichtungsköpfe 166 diese Köpfe 166 eine Belichtung mit einem vorbestimmten zeitlichen Ablauf durchführen.
Wie in den 2 und 3B gezeigt ist, ist der Scanner 162 mit mehreren Belichtungsköpfen 166 ausgerüstet, die etwa in einem Matrixmuster mit m Reihen und n Spalten angeordnet sind (beispielsweise sind es drei Reihen und fünf Spalten). Bei diesem Beispiel sind im Hinblick auf die Breite des Photomaterials 150 vier Belichtungsköpfe 166 in der dritten Reihe vorgesehen, und es gibt insgesamt vierzehn Belichtungsköpfe 166. Wenn ein einzelner Belichtungskopf in einer m-ten Reihe und einer n-ten Spalte angesprochen wird, so wird dieser Kopf hier als Belichtungskopf 166_mn bezeichnet.
Von den Belichtungsköpfen 166 abgedeckte Belichtungsbereiche oder -flächen 168 haben rechteckige Form, wobei die kurzen Zeiten der Rechtecke in Nebenabtastrichtung verlaufen, wie in 2 zu sehen ist, wobei die kurzen Seiten bezüglich der Nebenabtastrichtung unter einem vorbestimmten Neigungswinkel θ geneigt sind, was weiter unten noch ausgeführt wird. Entsprechend der Bewegung der Bühne 152 werden also bandförmige belichtete Zonen 170 auf dem Photomaterial 150 an den jeweiligen Belichtungsköpfen 166 gebildet. Man beachte, daß dann, wenn eine Belichtungsfläche entsprechend einem einzelnen Belichtungskopf in einer m-ten Reihe und einer n-Spalte angesprochen wird, die Belichtungsfläche als Belichtungsfläche 168_mn bezeichnet wird.
Wie in den 3A und 3B zu sehen ist, sind die in einer Zeile angeordneten Belichtungsköpfe um ein vorbestimmtes Intervall in Reihenrichtung versetzt angeordnet (dieses Intervall ist ein ganzzahliges Vielfaches (bei dieser Ausführungsform ein Zweifaches) der Längsabmessung der Belichtungsflächen), so daß die bandförmigen belichteten Zonen 170 teilweise die zugehörigen benachbarten belichteten Zonen 170 überlappen. Damit kann ein Bereich, der zwischen der Belichtungsfläche 168₁₁ und der Belichtungsfläche 168₁₂ der ersten Reihe belichtet werden kann, von der Belichtungsfläche 168₂₁ der zweiten Reihe und der Belichtungsfläche 168₃₁ der dritten Reihe belichtet werden.
Wie in den 4, 5A und 5B zu sehen ist, ist bei jeder Belichtungsfläche 166₁₁ bis 166_mn ein digitales Mikrospiegelbauelement (DMD) 50 vorgesehen, welches als Raumlicht-Modulationselement zum Modulieren eines einfallenden Lichtstrahls für jedes Pixel abhängig von den Bilddaten fungiert. Das DMD 50 ist mit einer nicht dargestellten Steue rung verbunden, die mit einem Datenverarbeitungsteil und einem Spiegeltreiber-Steuerteil ausgestattet ist.
Im Datenverarbeitungsteil dieser Steuerung werden auf der Grundlage der eingegebenen Bilddaten Treibersignale zur Treibersteuerung jedes Mikrospiegels in einer Zone des DMD 50 am entsprechenden Belichtungskopf 166 mit der zu steuernden Zone erzeugt. Die Steuerung beinhaltet eine Bilddaten-Wandlerfunktion um die Auflösung in Reihenrichtung größer zu machen, als sie im Originalbild ist.
Durch dieses Erhöhen der Auflösung können verschiedene Prozesse und Korrekturen der Bilddaten mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden. Wenn zum Beispiel die Anzahl von verwendeten Pixeln abhängig von einem Neigungswinkel des DMD 50 geändert und ein Reihenabstand korrigiert wird, wie dies weiter unten noch erläutert wird, ist eine Korrektur mit höherer Genauigkeit möglich. Diese Umwandlung der Bilddaten ermöglicht Umwandlungsvorgänge, die eine Vergrößerung oder eine Reduktion der Bilddaten beinhalten.
Der Spiegeltreiber-Steuerteil steuert den Winkel einer Reflexionsfläche jedes Mikrospiegels des DMD 50 bei dem entsprechenden Belichtungskopf 166 auf der Grundlage von Steuersignalen, die im Bilddatenverarbeitungsteil generiert werden. Die Steuerung der Winkel der Reflexionsflächen wird weiter unten noch näher erläutert.
Eine Faserarray-Lichtquelle 66, ein Linsensystem 67 und ein Spiegel 69 sind in dieser Reihenfolge an der Lichteintrittsseite des DMD 50 angeordnet. Die Faserarray-Lichtquelle 66 ist mit einem Laseremissionsteil ausgestattet, bei dem Emissionsenden (Lichtemissionspunkte) von optischen Fasern in einer Reihe entlang der Richtung angeordnet sind, die der Richtung der Längsseiten der Belichtungsfläche 168 entspricht. Das Linsensystem 67 korrigiert Laserlicht, welches von der Faserarray-Lichtquelle 66 emittiert wird, und es fokussiert das Licht auf das DMD 50. Der Spiegel 69 reflektiert das Laserlicht, welches durch das Linsensystem 67 hindurchgetreten ist, auf das DMD 50.
Das Linsensystem 67 ist aufgebaut mit einem einzigen Paar von Kombinationslinsen 71, die das von der Faserarray-Lichtquelle 66 emittierte Laserlicht zu einem parallelen Strahlenbündel formt, einem einzigen Paar von Kombinationslinsen 73, die das parallel gemachte Laserlichtbündel derart korrigieren, daß die Lichtmengenverteilung gleichmäßiger ist, und eine Kondensorlinse 75, die das die korrigiert Lichtmengenverteilung aufweisende Laserlicht auf das DMD fokussiert.
Die Kombinationslinsen 73 haben die Funktion, in der Anordnungsrichtung der Laseremissionsenden die Bereiche des Lichtflusses zu verbreitern, die sich in der Nähe der optischen Achsen der Linsen befinden, und die Bereiche des Lichtflusses einzuschnüren, die von der optischen Achse entfernt sind, um in einer Richtung, welche diese Anordnungsrichtung schneidet, das Licht unverändert durchzulassen. Auf diese Weise wird das Laserlicht derart korrigiert, daß die Lichtmengenverteilung gleichmäßig ist.
Linsensysteme 54 und 58 befinden sich an einer Lichtreflexionsseite des DMD 50. Die Linsensysteme 54 und 58 fokussieren das am DMD 50 reflektierte Laserlicht auf eine Abtastfläche (eine zu belichtende Fläche) 56 des Photomaterials 150. Die Linsensysteme 54 und 58 sind derart angeordnet, daß das DMD 50 und die zu belichtende Oberfläche 56 eine konjugierte Beziehung aufweisen.
Die vorliegende Ausführungsform ist derart spezifiziert, daß, nachdem das von der Faserarray-Lichtquelle 66 emittierte Laserlicht um etwa das Fünffache expandiert wurde, das Laserlicht von diesen Linsensystemen 54 und 58 auf etwa 5 μm für jedes Pixel konzentriert wird.
Wie in 6 gezeigt ist, sind in dem DMD 50 sehr kleine Spiegel (Mikrospiegel) 62, die von Tragstäben gehaltert sind, in einer SRAM-Zelle (Speicherzelle) 60 angeordnet. Das DMD 50 ist ein Spiegelbauelement, gebildet aus einer großen Anzahl (beispielsweise 1024 mal 768 mit einem Mittenabstand von 13,68 μm) dieser extrem kleinen Spiegel, die schachbrettmusterartig angeordnet sind in Form von sehr kleinen Spiegelstruktur-Bildelementen (Pixeln). Bei jedem Pixel ist der Mikrospiegel 62 derart angeordnet, daß er in einem obersten Bereich des Tragstifts gelagert ist. Ein Material mit hohem Reflexionsvermögen, beispielsweise Aluminium oder dergleichen, ist auf eine Oberfläche des Mikrospiegels 62 aufgedampft. Das Reflexionsvermögen des Mikrospiegels 62 beträgt hier mindestens 90%.
Die SRAM-Zelle 60 mit CMOS-Silicium-Gates, die von einer herkömmlichen Halbleiterspeicher-Fertigungsstraße gefertigt wird, befindet sich direkt unterhalb des Mikrospiegels 62, wobei der Tragstift, der ein Scharnier und ein Joch beinhaltet, zwischen den Teilen angeordnet ist. Diese gesamte Struktur ist monolithisch (in integrierter Form) ausgebildet.
Wenn digitale Signale in die SRAM-Zelle 60 des DMD 50 eingeschrieben werden, werden die Mikrospiegel 62, die an den Tragstiften gehaltert sind, um eine Diagonale in einem Winkelbereich von ± α° (zum Beispiel ± 10°) gegenüber der Seite eines Substrats, auf dem das DMD 50 angeordnet ist, geneigt. 7A zeigt einen Zustand, in welchem der Mikrospiegel 62 unter + α° geneigt ist, was einem „EIN"-Zustand entspricht, und 7B zeigt einen Zustand, in welchem der Mikrospiegel 62 um – α° geneigt ist, was einem Zustand „AUS" entspricht.
Als Ergebnis der Steuerung der Neigungen der Mikrospiegel 62 an den Pixeln des DMD 50 abhängig von Bildsignalen gemäß 8 wird auf das DMD 50 auftreffende Licht in Neigungsrichtungen der einzelnen Mikrospiegel 62 reflektiert.
6 zeigt einen Teil des DMD 50 in vergrößerter Form und zeigt außerdem ein Beispiel für einen Zustand, in welchem die Mikrospiegel 62 auf einen Winkel + α° oder – α° eingestellt sind. Die EIN-AUS-Steuerung der einzelnen Mikrospiegel 62 erfolgt seitens der nicht dargestellten Steuerung, die an das DMD 50 angeschlossen ist. Ein (nicht gezeigter) Licht absorbierender Körper ist in der Richtung angeordnet, in der die Lichtstrahlen von den Mikrospiegeln 62 in deren AUS-Zustand reflektiert werden.
8A und 8B zeigen die Belichtungsfläche 168, bei der es sich um ein zweidimensionales Bild handelt, welches von einem der DMDs 50 erzeugt wird. Die Belichtungsflä che 168 ist aufgeteilt in Pixeln in Form von M Spalten und L Reihen entsprechend den Belichtungsstrahlen 53.
Beim vorliegenden Beispiel nach den 8A und 8B betragen M = 33 und L = 17. In der Praxis ist jedoch, wie oben ausgeführt wurde, eine der Belichtungsflächen 168 häufig durch eine größere Anzahl von Belichtungsstrahlen 53 gebildet, als es beim vorliegenden Beispiel der Fall ist. Wenn daher auf einen speziellen Fall im folgenden Bezug genommen wird, bei dem eine spezifische Zahl angegeben ist, so sollte hier M = 1024 und L = 256 angenommen werden.
Das DMD 50 ist derart geneigt, daß diese Belichtungsfläche 168 unter einem vorbestimmten Neigungswinkel gegenüber der Neben- oder Unterabtastrichtung geneigt ist. Wenn die Belichtungsfläche 168 derart geneigt ist, wird der Reihen-Mittenabstand der Abtastwege (Abtastzeilen) der Belichtungsstrahlen 53 von den jeweiligen Mikrospiegeln kleiner (bei der vorliegenden Ausführungsform um etwa 0,27 μm), und ist schmaler als ein Reihen-Mittenabstand der Abtastzeilen in dem Fall, in welchem die Belichtungsfläche 168 nicht geneigt ist und als eine Auflösung der Bilddaten selbst (2 μm). Auf diese Weise läßt sich die Auflösung verbessern.
In einem Fall, in welchem der Winkel des DMD 50 so justiert wird, daß die Belichtungsfläche unter einem vorbestimmten Neigungswinkel geneigt ist, wie es oben beschrieben wurde, ist es schwierig, diese Winkeleinstellung auf eine Genauigkeit zu bringen, die der Sekundärskalen-Genauigkeit entspricht, und möglicherweise ist der tatsächliche Neigungswinkel θ' gegenüber dem idealen Neigungswinkel θ versetzt. Unabhängig vom Wert des tatsächlichen Neigungswinkels θ' ist allerdings bevorzugt, daß ein Mittenabstand P des Bilds in Reihenrichtung festliegt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird folglich die Anzahl von in Reihenrichtung verwendeten Pixeln für die Bilderzeugung (Bildaufzeichnung) abhängig vom tatsächlichen Neigungswinkel θ durch eine nicht dargestellte Steuerung geändert, und durch diese Maßnahme wird die Schwankung des Mittenabstands P in einem gewissen Bereich unterdrückt.
Vergleicht man zum Beispiel die 8A und 8B, so ist der tatsächliche Neigungswinkel θ' in 8B kleiner als der tatsächliche Neigungswinkel θ' in 8A. Im Fall der 8B wird folglich die Anzahl von in Reihenrichtung verwendeten Pixeln gegenüber dem in 8A gezeigten Fall erhöht. Auf diese Weise wird der Schwankung des Mittenabstands P entgegengewirkt, und der Mittenabstand P ist im wesentlichen konstant gehalten. Insbesondere dann, wenn die Anzahl von (in der Zeichnung) schraffierten Pixeln in Reihenrichtung in den 8A und 8B (verwendete Pixel 53U) betrachtet werden, gibt es acht derartige Pixel in 8A im Vergleich zu neun Pixeln in 8B.
Wenn die Anzahl von verwendeten Pixeln auf diese Weise geändert wird, läßt sich der Mittenabstand des Bilds in Reihenrichtung fein justieren. Dementsprechend ist die Umwandlung der Bilddaten bevorzugt. 9A bis 9C zeigen Beispiele für eine solche Bilddaten-Umwandlung.
9A ist ein Beispiel für die Originalbilddaten. Hier sind ein Bild, in welchem Zonen E1, in denen Schattierungspunkte aufgebracht sind, und leere weiße Zonen E2 abwechselnd in horizontaler Richtung angeordnet. 9B ist ein Beispiel für Bilddaten, die für den Fall umgewandelt wurden, daß die Anzahl von in Reihenrichtung verwendeten Pixeln acht beträgt, entsprechend der 8A, und 9C ist ein Beispiel für Bilddaten, die für den Fall umgewandelt wurden, daß die Anzahl von in Reihenrichtung verwendeten Pixeln neun beträgt, entsprechend der 8B.
Durch Ausführen einer geeigneten Umwandlung der Bilddaten auf diese Weise läßt sich ein Bild ähnlich dem Originalbild nach der Umwandlung erhalten.
Im folgenden wird anhand der 9A bis 9C die Unterdrückung der Schwankung des genannten Mittenabstands P auf einen gewissen Bereich durch Änderung der Anzahl von in Reihenrichtung bei der Bilderzeugung (Bildaufzeichnung) verwendeten Pixeln entsprechend dem tatsächlichen Neigungswinkel θ' erläutern.
15 zeigt ein Beispiel für die Verschiebung von Pixeln in einem Fall, in welchem der tatsächliche Neigungswinkel θ' größer als der ideale Neigungswinkel θ ist. Für den Fall mit einer Anzahl verwendeter Pixel von 250 beispielsweise ist eine Schwankung eines 251-sten Pixels einer Idealposition H251 und einer tatsächlichen Position R251 dargestellt.
Der ideale Neigungswinkel θ beträgt, wenn als Mittelwert für die Anzahl verwendeter Pixel 250 angenommen wird, 825,1 Bogensekunden. Weil der tatsächliche Neigungswinkel θ' aber größer als dieser Wert ist, verschiebt sich die tatsächliche Position 251 des 251-sten Pixels gegenüber der Idealposition R251. Wenn also in diesem Fall die Anzahl verwendeter Pixel vermindert wird, läßt sich die oben angesprochene Schwankung im Ergebnis verkleinern.
Wenn hingegen der tatsächliche Neigungswinkel θ' kleiner als der ideale Neigungswinkel θ ist, läßt sich die oben angesprochene Schwankung dadurch verkleinern, daß man die Anzahl verwendeter Pixel erhöht.
Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht ein idealer Neigungswinkel θ von 825,1 Sekunden einem Wert von 250 Pixeln, wobei der Neigungswinkel sich in Einheiten von etwa 3,3 Bogensekunden pro Pixelzahländerung korrigieren läßt.
16 zeigt eine Beziehung, die sich auf die vorliegende Ausführungsform bezieht und das Verhältnis zwischen dem tatsächlichen Neigungswinkel θ' und einem Korrekturrestwert (eine Differenz zwischen einem Idealwert und einem tatsächlichen Wert des Reihen-Mittenabstands) nach der oben angesprochenen Korrektur in Form einer graphischen Darstellung wiedergibt. In dieser graphischen Darstellung ist der Wert von 825,1 der Mittelpunkt der horizontalen Achsenrichtung. Wenn der tatsächliche Neigungswinkel θ' mit diesem Wert übereinstimmt, gibt es keine Schwankung. Dementsprechend besteht dann auch kein Bedarf an einer Korrektur, der Korrekturrestwert beträgt Null.
Wenn der tatsächliche Neigungswinkel θ' über 825,1 Bogensekunden hinausgeht und der tatsächliche Wert des Reihen-Mittenabstands größer als dessen Idealwert wird, nimmt der Korrekturrestwert allmählich zur Plusseite hin zu. Wenn θ' einen spezifischen Wert erreicht (um genau zu sein, θ' = 825,75 Sekunden), wird die Anzahl von verwendeten Pixeln um Eins vermindert und beträgt dann 249. Im Ergebnis verringert sich der tatsächliche Wert des Reihen-Mittenabstands um ein Pixel, und der Korrekturrestwert schaltet um auf eine Minusseite. Wenn von dort beginnend der tatsächliche Neigungswinkel θ' zunimmt, wächst der Korrekturrestwert erneut allmählich an, wechselt hin zur Plusseite und wird größer. Wenn θ' erneut einen spezifischen Wert erreicht (um genau zu sein, einen Wert von 830,05 Sekunden erreicht), wird die Anzahl der verwendeten Pixel erneut um Eins auf 248 vermindert.
Wenn andererseits der tatsächliche Neigungswinkel θ' von 825,1 Sekunden abnimmt und der tatsächliche Wert des Reihen-Mittenabstands kleiner als der entsprechende Idealwert wird, nimmt der Korrekturrestwert allmählich zur Minusseite hin zu. Wenn θ' einen spezifischen Wert (um genau zu sein, θ' = 823,35 Sekunden) erreicht, wird die Anzahl verwendeter Pixel um Eins auf 251 erhöht. Im Ergebnis wird der tatsächliche Wert des Reihen-Mittenabstands um ein Pixel erhöht, und der Korrekturrestwert schaltet zur Plusseite hin um. Wenn von dort beginnend der tatsächliche Neigungswinkel θ' wieder abnimmt, nimmt der Korrekturrestwert erneut zur Minusseite hin zu, wechselt auf die Minusseite und wird größer. Wenn θ' dann erneut einen spezifischen Wert erreicht (genau: 830,05 Sekunden), wird die Anzahl verwendeter Pixel erneut um Eins auf 248 vermindert.
Durch schrittweises Justieren der Anzahl verwendeter Pixel abhängig von dem Wert von θ' in der genannten Weise ist es möglich, den Korrekturrestwert in einem gewissen Bereich zu halten (bei der vorliegenden Ausführungsform auf einem Wert von nicht mehr als ± 0,14 μm).
Wenn nun beispielsweise ein spezifisches Probenbild aufgezeichnet wird und die oben angesprochenen Änderungen der Anzahl von verwendeten Pixeln derart durchgeführt werden, daß die Schwankungen des Mittenabstands P, die sich aus einer Überprüfung des Probenbilds ergeben, eliminiert sind, so läßt sich die Anzahl verwendeter Pixel mit geringem Kostenaufwand auf eine geeignete Anzahl einstellen. Wenn es möglich ist, die tatsächliche Neigung θ' genau zu messen, so läßt sich natürlich die Anzahl verwendeter Pixel auf der Grundlage eines solchen Meßergebnisses festlegen.
10A zeigt den Aufbau einer Faserarray-Lichtquelle 66. Ausgestattet ist die Lichtquelle 66 mit mehreren (beispielsweise sechs) Lasermodulen 64. An jedes der Lasermodulen 64 ist ein Ende einer Multimoden-Lichtleitfaser 30 angeschlossen.
Am anderen Ende der jeweiligen Multimoden-Lichtleitfaser 30 ist eine Lichtleitfaser 31 angeschlossen, deren Kerndurchmesser der gleiche ist wie der der Multimoden-Lichtleitfaser 30, und deren Manteldurchmesser kleiner als derjenigen der Multimoden-Lichtleitfaser 30 ist. Wie in 10C gezeigt ist, sind die Emissionsenden der Multimoden-Lichtleitfasern 31 (die Lichtemissionspunkte) in einer einzigen Reihe der Hauptabtastrichtung angeordnet, welche die Nebenabtastrichtung schneidet, um einen Laseremissionsteil 68 zu bilden.
Es sei angemerkt, daß die Lichtemissionspunkte in zwei Reihen entlang der Hauptabtastrichtung angeordnet sind, wie dies in 10 zu sehen ist.
Wie aus 10B hervorgeht, sind die Emissionsenden der Lichtleitfasern 31 zwischen zwei Trägerplatten 65 eingefaßt und fixiert, wobei die Platten flache Oberflächen besitzen. Außerdem befindet sich eine transparente Schutzplatte 63 aus Glas oder dergleichen auf der Lichtemissionsseite der Lichtleitfasern 31, um deren Stirnflächen zu schützen. Die Schutzplatte 63 kann in enger Berührung mit den Stirnflächen der Lichtleitfasern 31 stehen und kann so angeordnet sein, daß die Stirnflächen der Lichtleitfasern 31 abgedichtet sind.
Die Emissionsenden der Lichtleitfasern 31 besitzen eine hohe optische Dichte, sie neigen zum Anziehen von Staub, und sie sind empfindlich für Beschädigungen. Durch Anordnen der Schutzplatte 63 läßt sich also das Haftenbleiben von Staub an den Stirnflächen verhindern, Beschädigungen werden verlangsamt.
Als Multimoden-Lichtleitfasern 30 und optische Fasern 31 können beliebige Stufenindex-Lichtleitfasern, Gradientenindex-Lichtleitfasern oder Multiplex-Lichtleitfasern verwendet werden. Beispielsweise kann eine Stufenindex-Lichtleitfaser verwendet werden, wie sie von Mitsubishi Cable Industries, Ltd. hergestellt wird.
Das Lasermodul 64 ist gebildet durch eine gemultiplexte Laserlichtquelle (Faserlichtquelle), wie sie in 11 gezeigt ist. Diese Multiplex-Laserlichtquelle ist aufgebaut durch mehrere (zum Beispiel sieben) laterale Multimoden- oder Einzelmoden-Halbleiterlaser auf GaN-Basis in Chipform LD1, LD2, LD3, LD4, LDS, LD6 und LD7, Kollimatorlinsen 11, 12, 13, 14, 15, 16 und 17, eine einzige Kondensorlinse 20 und eine Einheit der Multimoden-Lichtleitfasern 30. Die GaN-Halbleiterlaser LD1 bis LD7 sind fest auf einem Wärmeableitblock 10 angeordnet. Die Kollimatorlinsen 11 bis 17 sind entsprechend den GaN-Halbleiterlasern LD1 bis LD7 vorgesehen.
Die Anzahl der Halbleiterlaser ist nicht auf sieben begrenzt.
Die GaN-Halbleiterlaser LD1 bis LD7 besitzen sämtlich eine gemeinsame Schwingungswellenlänge (von beispielsweise 405 nm) und eine gemeinsame maximale Ausgangsleistung (beispielsweise 100 mW für Multimodenlaser und 30 mW für Einzelmodenlaser). Für die GaN-Halbleiterlaser LD1 bis LD7 können Laser verwendet werden, die mit einer Schwingungswellenlänge arbeiten, die sich von der oben genannten Wellenlänge von 405 nm unterscheidet und in einem Wellenlängenbereich von 350 nm bis 450 nm liegt.
Wie in den 12 und 13 zu sehen ist, ist die oben beschriebene Multiplex-Laserlichtquelle gemeinsam mit weiteren optischen Elementen in einem kästchenförmigen Gehäuse 40 untergebracht, welches oben offen ist. Das Gehäuse 40 ist mit einem Ge häusedeckel 41 ausgestattet, um die Öffnung des Gehäuses 40 verschließen zu können. Nach einer Entgasungsbehandlung wird Dichtungsgas eingeleitet, und die Öffnung des Gehäuses 40 wird mit dem Gehäusedeckel 41 verschlossen. Damit ist die oben beschriebene Multiplex-Laserlichtquelle hermetisch in einem abgeschlossenen Raum (abgedichteten Raum) eingeschlossen, gebildet durch das Gehäuse 40 und den Gehäusedeckel 41.
An einer Unterseite des Gehäuses 40 ist eine Basisplatte 42 fixiert. Der Wärmeableitblock 10, ein Kondensorlinsenhalter 45 und ein Faserhalter 46 sind an der Oberseite der Basisplatte 42 angebracht. Der Kondensorlinsenhalter 45 hält die Kondensorlinse 20. Der Faserhalter 46 hält einen Einfall-Endbereich der Multimoden-Lichtleitfaser 30. In einer Wandseite des Gehäuses 40 ist eine Öffnung ausgebildet, durch die hindurch das Emissionsende der Multimoden-Lichtleitfaser 30 auf die Außenseite des Gehäuses geführt ist.
Ein Kollimatorlinsenhalter 44 ist an einer Seitenfläche des Wärmeableitblocks 10 befestigt und hält die Kollimatorlinsen 11 bis 17. In einer Seitenwand des Gehäuses 40 sind Öffnungen gebildet, durch die hindurch eine Verdrahtung 47, die den GaN-Halbleiterlasern LD1 bis LD7 Treiberstrom zuleitet, auf die Außenseite des Gehäuses 40 geführt ist.
Man beachte, daß in 13 zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung lediglich der GaN-Halbleiterlaser LD7 mit einem Bezugszeichen versehen ist und für die übrigen Halbleiterlaser steht, und daß lediglich die Kollimatorlinse 17 mit dem Bezugszeichen stellvertretend für die mehreren Kollimatorlinsen versehen ist.
14 zeigt die Kollimatorlinsen 11 bis 17 und die Halterungsbereiche dafür bei Betrachtung aus der Richtung ihrer Frontseiten.
Jede der Kollimatorlinsen 11 bis 17 wird gebildet in einer länglichen schmalen nach unten geschnittenen Form mit parallelen Flachseiten (diese Form wird erhalten durch Schneiden einer mit parallelen Flachseiten versehenen kreisförmigen Linse mit einer asphärischen Oberfläche), wodurch eine Zone definiert wird, die eine optische Achse der kreisförmigen Linse enthält. Die Kollimatorlinsen mit dieser länglichen schmalen Form können beispielsweise durch Gießformen von Harz oder optischem Glas erhalten werden. Die Kollimatorlinsen 11 bis 17 sind dicht in einer Anordnungsrichtung der Lichtemissionspunkte der GaN-Halbleiterlaser LD1 bis LD7 angeordnet (in der Richtung von links nach rechts in 14), so daß die Längsrichtungen der Kollimatorlinsen 11 bis 17 die Anordnungsrichtung der Lichtemissionspunkte schneidet.
Als GaN-Halbleiterlaser LD1 bis LD7 können Laser verwendet werden, die mit einer aktiven Schicht mit einer Lichtemissionsbreite von 2 μm ausgestattet sind, und die Laserstrahlen B1 bis B7 emittieren, die eine Winkelaufweitung von beispielsweise 10° bis 30° bezüglich einer Richtung parallel zu den aktiven Schichten und eine Richtung rechtwinklig zu den aktiven Schichten besitzen. Diese GaN-Halbleiterlaser LD1 bis LD7 sind derart angeordnet, daß die Lichtemissionspunkte in einer einzelnen Reihe in Richtung parallel zu den aktiven Schichten aufgereiht sind.
Dementsprechend treffen die von den einzelnen Lichtemissionpunkten emittierten Laserstrahlen B1 bis B7 auf die Kollimatorlinsen 11 bis 17 mit deren oben beschriebener länglicher schmaler Form in einem Zustand auf, in welchem die Richtung, für die der Divergenzwinkel des Strahls größer ist, übereinstimmt mit der Längsrichtung der Linse, während die Richtung, in der der Divergenzwinkel kleiner ist, übereinstimmt mit einer Breitenrichtung (einer die Längsrichtung schneidenden Richtung).
Die Kondensorlinse 20 wird gebildet durch eine längliche schmale nach unten geschnittene Form mit parallelen Flachseiten (diese Form wird erhalten durch Schneiden einer parallele Flachseiten aufweisenden, kreisförmigen Linse mit einer asphärischen Oberfläche), um eine Zone zu definieren, welche eine optische Achse der kreisförmigen Linse enthält. Die Kondensorlinse 20 ist ebenfalls in eine Form gebracht, die in Richtung der Anordnung der Kollimatorlinsen 11 bis 17 lang ist (das heißt in horizontaler Richtung), kurz hingegen in einer dazu rechtwinkligen Richtung. Eine Linse, die beispielsweise eine Brennweite f₂ = 23 mm und NA = 0,2 besitzt, kann als Kondensorlinse 20 verwendet werden. Die Kondensorlinse 20 kann auch beispielsweise durch Spritzgießen von Harz oder optischem Glas hergestellt werden.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der oben beschriebenen Belichtungsvorrichtung erläutert.
Bei jedem der Belichtungsköpfe 166 des Abtasters 162 werden die einzelnen Laserstrahlen B1, B2, B3, B4, B5, B6 und B7, die von den jeweiligen GaN-Halbleiterlasern LD1 bis LD7 der Multiplex-Laserlichtquelle der Faserarray-Lichtquelle 66 in divergenter Form emittiert werden, von den entsprechenden Kollimatorlinsen 11 bis 17 in paralleles Licht umgewandelt. Die Laserstrahlen B1 bis B7 werden im kollimierten Zustand von der Kondensorlinse 20 fokussiert und konvergieren auf einer Eintrittsfläche eines Kerns 20a der Multimoden-Lichtleitfaser 30.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein optisches Kondensorsystem gebildet durch die Kollimatorlinsen 11 bis 17 und die Kondensorlinse 20, ein optisches Multiplexsystem wird gebildet durch das optische Kondensorsystem und die Multimoden-Lichtleitfaser 30.
Auf diese Weise werden die von der Kondensorlinse 20 in der oben beschriebenen Weise fokussierten Laserstrahlen B1 bis B7 in den Kern 30a der Multimoden-Lichtleitfaser 30 eingeleitet und in der Faser geführt, wobei sie zu einem einzigen Laserstrahl B gemultiplext werden, um von der Lichtleitfaser 31 emittiert zu werden, die an das Emissionsende der Multimoden-Lichtleitfaser 30 gekoppelt ist.
An dem Laseremissionsbereich 68 der Faserarray-Lichtquelle 66 sind Hochluminanz-Lichtemissionspunkte in einer einzigen Reihe entlang der Hauptabtastrichtung angeordnet. Weil eine herkömmliche Faserlichtquelle, bei der Laserlicht von einem einzelnen Halbleiterlaser auf eine einzelne Lichtleitfaser fokussiert wird, eine geringe Ausgangsleistung hätte, könnte die gewünschte Ausgangsleistung nicht erreicht werden ohne Anordnen dieser herkömmlichen Lichtquelle in einer großen Anzahl von Reihen. Weil allerdings die bei der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Multiplex- Laserlichtquellen eine hohe Ausgangsleistung haben, läßt sich die gewünschte Ausgangsleistung mit nur einer geringen Anzahl von Reihen, beispielsweise mit einer einzigen Reihe, erreichen.
Bilddaten, die einem Belichtungsmuster entsprechen, werden in eine nicht dargestellte Steuerung eingegeben, die mit den DMDs 50 verbunden ist, und die Daten werden vorübergehend in einem in der Steuerung befindlichen Einzelbildspeicher oder Rahmenspeicher abgespeichert. Diese Bilddaten sind Daten, welche eine Dichte jedes Pixels repräsentieren, die ihrerseits ein Bild darstellen, jeweils in binärer Form (das heißt, ob ein Punkt aufzuzeichnen ist oder nicht).
Die Bühne 152, auf deren Oberfläche das Photomaterial 150 haftet, wird entlang den Führungen 168 mit konstanter Geschwindigkeit durch eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung bewegt, und zwar von einer stromaufwärtigen Seite des Portals 160 zu dessen stromabwärtiger Seite.
Wenn die Bühne 152 unter dem Portal 160 hindurchläuft und das vordere Ende des Photomaterials 150 von den Sensoren 164 an dem Portal 160 erfaßt wurde, werden die in dem Einzelbildspeicher abgespeicherten Bilddaten ausgelesen in Form mehrerer Zeilenabschnittseinheiten in einer Folge, und es werden Steuersignale für jeden der Belichtungsköpfe 166 aufgrund der aus dem Datenverarbeitungsteil ausgelesenen Bilddaten erzeugt. Folglich werden die Mikrospiegel der DMDs 50 der einzelnen Belichtungsköpfe 166 von dem Spiegeltreiber-Steuerteil aufgrund der so erzeugten Steuersignale ein- und ausgeschaltet.
Wenn von den Faserarray-Lichtquellen 66 Laserlicht auf die DMDs 50 aufgestrahlt wird und ein Mikrospiegel des DMD 50 sich im EIN-Zustand befindet, wird das reflektierte Laserlicht von den Linsensystemen 54 und 58 auf die zu belichtende Fläche 56 des Photomaterials 150 fokussiert. Damit wird das von der Faserarray-Lichtquelle 66 abgestrahlte Laserlicht für jedes Pixel eingeschaltet oder ausgeschaltet, und das Photomaterial 150 wird in einer Einheit (die Einheit der Belichtungsfläche 168) mit einer Anzahl von Pixeln belichtet, die im wesentlichen die gleiche ist wie die Anzahl von in dem DMD 50 verwendeten Pixeln.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist, weil das DMD 50 geneigt angeordnet ist, die Belichtungsfläche 168 unter einem vorbestimmten Neigungswinkel gegenüber der Nebenabtastrichtung geneigt. Folglich ist der Mittenabstand der Abtastspulen (der Abtastzeilen) der Belichtungsstrahlen 53 von den Mikrospiegeln schmaler als der Mittenabstand der Abtastzeilen wäre, falls die Belichtungsfläche 168 nicht geneigt wäre. Damit läßt sich das Bild mit höherer Auflösung aufzeichnen.
Wenn außerdem der tatsächliche Neigungswinkel θ' des DMD 50 gegenüber dem idealen Neigungswinkel θ abweicht, läßt sich eine Schwankung des Mittenabstands in Reihenrichtung unterdrücken, weil die Anzahl in der Reihenrichtung verwendeter Pixel abhängig von dem Abweichungswinkel geändert wird.
Wenn also das Photomaterial 150 zusammen mit der Bühne 152 bei konstanter Geschwindigkeit bewegt wird, wird das Photomaterial 150 in einer Richtung entgegen der Bühnen-Bewegungsrichtung von dem Abtaster 162 abgetastet, und bei den jeweiligen Belichtungsköpfen 166 werden streifenförmige Zonen 170 belichtet.
Wenn die Abtastung des Photomaterials 150 durch den Abtaster 162 abgeschlossen ist und das nachlaufende Ende des Photomaterials 150 von den Sensoren 164 erfaßt wurde, wird die Bühne 152 entlang den Führungen 158 durch die nicht dargestellte Antriebsvorrichtung zum Ausgangspunkt zurückgefahren zu der am weitesten stromaufwärts liegenden Seite des Portals 160, um dann erneut entlang den Führungen 168 mit konstanter Geschwindigkeit von der stromaufwärtigen zur stromabwärtigen Seite des Portals 160 bewegt zu werden.
Nun läßt sich in einer Struktur, die mehrere Belichtungen wie bei der vorliegenden Ausführungsform ausführt, eine breitere Fläche des DMD 50 im Vergleich zu einem Aufbau beleuchten, bei dem keine Mehrfachbelichtung stattfindet. Daher ist es möglich, eine Schärfentiefe der Belichtungsstrahlen 53 zu vergrößern.
Wenn beispielsweise das verwendete DMD 50 einen Mittenabstand von 15 μm und eine Länge L = 20 Reihen besitzt, so beträgt eine Länge des DMD 50 entsprechend einer einzigen Unterteilungszone 178D (eine Länge in Spaltenrichtung) 15 μm × 20 = 0,3 mm. Weil das Licht beispielsweise von dem in 5A und 5B gezeigten Linsensystem 67 auf diese schmale Fläche gestrahlt würde, wäre es notwendig, einen Streuwinkel des Laserlichtflusses derart zu formen, daß das Licht das DMD 50 umfangreiche beleuchtet. Deshalb würde die Tiefenschärfe der Belichtungsstrahlen 53 kürzer sein.
Wenn hingegen eine breitere Zone des DMD 50 beleuchtet wird, ist der Streuwinkel des Laserlichtflusses am DMD 50 kleiner, und deshalb ist die Tiefenschärfe der Belichtungsstrahlen 53 größer.
Oben wurde ein Belichtungskopf beschrieben, der mit einem DMD als Raumlicht-Modulationselement ausgestattet ist. Abgesehen von derartigen Raumlicht-Modulationselementen vom Reflexionstyp können aber auch Raumlicht-Modulationselemente vom Transmissionstyp (beispielsweise LCDs) verwendet werden.
Beispielsweise kann man MEMS (mikroelektro-mechanische Systeme) als Raumlicht-Modulationselemente (SLM; Spatial Light Modulator) verwenden. Alternativ kann man Raumlicht-Modulationselemente von anderen Typen als den MEMS-Typen verwenden, so zum Beispiel optische Elemente, die Transmissionslicht durch elektrooptische Effekte modulieren (beispielsweise PLZT-Elemente) sowie Flüssigkristall-Verschlußarrays wie beispielsweise Flüssigkristallverschlüsse (FLC).
MEMS ist ein allgemeiner Begriff für Mikrosysteme, in denen Mikrosensoren, -aktuatoren und -steuerschaltungen durch Mikrobearbeitungstechnologie auf der Grundlage von IC-Fertigungsprozessen integriert sind. MEMS-Raumlicht-Modulationselemente bedeutet Raumlicht-Modulationselemente, die von elektromechanischen Vorgängen unter Ausnutzung elektrostatischer Kräfte angetrieben werden.
Weiterhin kann ein Raumlicht-Modulationselement, welches durch zweidimensionales Aneinanderreihen mehrerer Gitter-Lichtventile (GLV) gebildet wird, verwendet werden. In Strukturen, die von derartigen Reflexionstyp-Raumlicht-Modulationselementen (wie zum Beispiel GLVs), Transmissions-Raumlicht-Modulationselementen (beispielsweise LCDs) und dergleichen Gebrauch machen, können als Lichtquellen außer den oben beschriebenen Lasern Lampen und dergleichen eingesetzt werden.
Für die oben beschriebene Ausführungsform wurde ein Beispiel erläutert, bei dem die Faserarray-Lichtquelle mit mehreren Multiplex-Laserlichtquellen ausgestattet ist. Allerdings ist die Laservorrichtung nicht auf eine Faserarray-Lichtquelle beschränkt, in der gemultiplexte Laserlichtquellen angeordnet sind. Beispielsweise kann man von einer Faserarray-Lichtquelle Gebrauch machen, bei der Faserlichtquellen mit jeweils einer einzelnen optischen Faser verwendet werden, die Laserlicht emittieren, welches aus einem einzelnen Halbleiterlaser eingegeben wurde, der einen Lichtemissionspunkt aufweist, wobei die Faserlichtquellen als Array angeordnet sind.
Es kann eine Lichtquelle verwendet werden, in der mehrere Lichtemissionspunkte zweidimensional angeordnet sind (beispielsweise ein Laserdiodenarray, ein organisches Elektrolumineszenz-Array oder dergleichen). In einer Struktur, die von einer derartigen Lichtquelle Gebrauch macht, entspricht jeder Lichtemissionspunkt einem Pixel. Folglich ist es möglich, das Raumlicht-Modulationselement, welches oben erläutert wurde, wegzulassen.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ging es um ein Beispiel, bei dem die gesamte Fläche des Photomaterials 150 durch einen einzigen Abtastzyklus in Richtung X von dem Scanner 162 belichtet wird, wie aus 17 hervorgeht. Alternativ kann gemäß den 18A und 18B ein Abtastzyklus sowie eine Bewegung in der Weise wiederholt werden, daß, nachdem das Photomaterial 150 von dem Scanner 162 in Richtung X abgetastet wurde, der Scanner 162 um einen Schritt in Richtung Y bewegt und eine erneute Abtastung in Richtung X durchgeführt wird. Auf diese Weise läßt sich die gesamte Fläche des Photomaterials 150 in mehreren Zyklen belichten.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wurde als Beispiel eine sogenannte Flachbett-Belichtungsvorrichtung vorgestellt. Allerdings kann eine erfindungsgemäße Belichtungsvorrichtung auch eine sogenannte Außen-Trommelbelichtungsvorrichtung sein, die eine Trommel enthält, um die Photomaterial geschlungen ist.
Die oben beschriebene Belichtungsvorrichtung läßt sich in geeigneter Weise anwenden bei beispielsweise einem Trockenfilmresist (DFR) in einem Prozeß zum Erzeugen einer gedruckten Schaltungsplatine (PWB; Printed Wiring Board), bei der Ausbildung eines Farbfilters in einem Verfahren zum Erzeugen einer Flüssigkristallanzeige (LCD), bei der Belichtung eines DFR in einem Verfahren zum Erzeugen eines TFT, der Belichtung eines DFR in einem Verfahren zum Erzeugen einer Plasmaanzeigetafel (PDP) und dergleichen.
Bei der oben beschriebenen Belichtungsvorrichtung können auch Photonenmodus-Photomaterialien verwendet werden, die direkt mit Information durch Belichtung aufgezeichnet werden, ferner Wärmemodus-Photomaterialien, bei denen durch Belichtung Wärme erzeugt und dadurch Information aufgezeichnet wird.
Bei der Verwendung von Photonenmodus-Photomaterialien werden als Lasergeräte GaN-Halbleiterlaser, Wellenlängen-Umwandlungs-Festkörperlaser oder dergleichen verwendet, und beim Einsatz von Wärmemodus-Photomaterialien werden als Lasergeräte AlGaAs-Halbleiterlaser (Infrarotlaser) oder Festkörperlaser verwendet.
Weiterhin ist die Erfindung nicht auf Belichtungsgeräte beschränkt und kann in ähnlichen Strukturen eingesetzt werden, beispielsweise in Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfen.
Insbesondere sind bei einem üblichen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf Düsen zum Ausstoßen von Tintentröpfchen aus einer Düsenfläche gegenüber einem Aufzeichnungsträger vorhanden (beispielsweise Aufzeichnungspapier, einem Overhead-Projektor-Bogen oder

Claims

Aufzeichnungskopf (166), der einer Abbildungsfläche (150) gegenüberliegt und entlang der Abbildungsfläche relativ zu dieser in einer vorbestimmten Abtastrichtung bewegt wird, wobei der Abbildungskopf (166) aufweist: eine Abbildungselementengruppe (66, 67, 69, 50) mit mehreren Abbildungselementen (60, 62) in einer Ebene etwa parallel zur Abbildungsfläche (150), wobei die Abbildungselemente (60, 62) zweidimensional angeordnet sind und die Abbildungselementengruppe eine Gruppe von Pixeln auf der Abbildungsfläche (150) in einer zweidimensionalen Anordnung erzeugt, die in ihrer Gesamtheit unter einem vorbestimmten Neigungswinkel (θ) gegenüber der Abtastrichtung geneigt ist; und ein Änderungsteil, welches auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem vorbestimmten Neigungswinkel (θ) der Abbildungselementengruppe und einem tatsächlichen Neigungswinkel (θ') der Pixelgruppe eine Anzahl von Pixeln, die in einer gegenüber der Abtastrichtung um den tatsächlichen Neigungswinkel (θ') geneigten Richtung verwendet werden, ändert, derart, daß eine Schwankung einer Bildneigung in der Richtung unterdrückt wird, die um den tatsächlichen Neigungswinkel (θ') gegenüber der Abtastrichtung geneigt ist.
Kopf nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Auflösungs-Wandlerteil, der Bilddaten so umwandelt, daß eine Auflösung der Bilddaten in einer Richtung, welche die Richtung der Relativbewegung schneidet, in eine Auflösung der Pixelgruppe in der die Richtung der Relativbewegung schneidenden Richtung ändert.
Kopf nach Anspruch 2, bei dem die Umwandlung der Bilddaten zumindest eine Vergrößerung oder eine Reduktion der Bilddaten beinhaltet.
Kopf nach Anspruch 1, bei dem die Abbildungselementengruppe eine Bestrahlungsvorrichtung für moduliertes Licht aufweist, die Licht, welches für jedes der Pixel abhängig von Bildinformation moduliert ist, auf eine Belichtungsfläche abstrahlt, welche die Abbildungsfläche (150) enthält.
Kopf nach Anspruch 4, bei dem die Bestrahlungsvorrichtung für moduliertes Licht aufweist: ein Laserbauelement (66), welches Laserlicht abstrahlt; ein Raumlichtmodulationselement (50), an welchem mehrere Abbildungselementabschnitte (52), die jeweils Lichtmodulationszustände abhängig von Steuersignalen ändern, in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet sind, wobei das Raumlichtmodulationselement das von dem Laserbauelement abgestrahlte Laserlicht moduliert; und einen Steuerteil, der die Abbildungselementabschnitte durch die Steuersignale steuert, die abhängig von der Bildinformation generiert werden.
Kopf nach Anspruch 5, bei dem das Raumlichtmodulationselement ein Mikrospiegelbauelement (50) aufweist, welches mehrere Mikrospiegel (62) enthält, die in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet sind, wobei Winkel von Reflexionsflächen der Mikrospiegel (62) jeweils abhängig von den Steuersignalen änderbar sind.
Kopf nach Anspruch 5, bei dem das Raumlichtmodulationselement ein Flüssigkristallverschluß-Array aufweist, welches mehrere Flüssigkristallzellen ent hält, die in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet sind und jeweils in der Lage sind, Transmissionslicht entsprechend den Steuersignalen zu sperren.
Kopf nach Anspruch 1, bei welchem, wenn der tatsächliche Neigungswinkel kleiner als ein vorbestimmter Neigungswinkel (θ') ist, das Änderungsteil die Anzahl von Pixeln erhöht, die in der Richtung verwendet werden, welche um den tatsächlichen Neigungswinkel gegenüber der Abtastrichtung geneigt ist.
Kopf nach Anspruch 8, bei dem, wenn eine Differenz zwischen dem vorbestimmten Neigungswinkel (θ') und dem tatsächlichen Neigungswinkel (θ) einen gewissen Wert übersteigt, das Änderungsteil die Anzahl von Pixeln um "1" erhöht.
Kopf nach Anspruch 1, bei dem, wenn der tatsächliche Neigungswinkel größer als der vorbestimmte Neigungswinkel ist, das Änderungsteil die Anzahl von Pixeln, die in der Richtung verwendet werden, welche um den tatsächlichen Neigungswinkel gegenüber der Abtastrichtung geneigt ist, verkleinert.
Kopf nach Anspruch 10, bei dem, wenn eine Differenz zwischen dem tatsächlichen Neigungswinkel und dem vorbestimmten Neigungswinkel einen gewissen Wert übersteigt, das Änderungsteil die Anzahl von verwendeten Pixeln um "1" vermindert.
Abbildungsvorrichtung, umfassend: einen Abbildungskopf (166) nach Anspruch 1; und einen Bewegungsteil (160), der den Abbildungskopf (166) in mindestens einer vorbestimmten Richtung relativ bewegt.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 12, weiterhin umfassend einen Auflösungswandlerteil, der Bilddaten derart umwandelt, daß eine Auflösung der Bilddaten in einer die Richtung der Relativbewegung schneidenden Richtung in eine Auflösung der Pixelgruppe in einer die Richtung der Relativbewegung schneidenden Richtung ändert.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Umwandlung der Bilddaten einer Vergrößerung und/oder Reduzierung der Bilddaten beinhaltet.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der das Änderungsteil des Abbildungskopfs eine Schwankung einer Bildneigung in der Richtung auf einen gewissen Bereich unterdrückt, welche gegenüber der Abtastrichtung um den tatsächlichen Neigungswinkel geneigt ist.
Abbildungsverfahren unter Verwendung des Abbildungskopfs nach Anspruch 1, wobei das Verfahren den Abbildungskopf (166) entlang der Abbildungsfläche (150) in einer vorbestimmten Abtastrichtung zur Bilderzeugung bewegt, umfassend folgende Schritte: (a) Ändern der Anzahl von Pixeln, die in der Richtung verwendet werden, welche gegenüber der Abtastrichtung um den tatsächlichen Neigungswinkel geneigt ist, basierend auf der Differenz zwischen dem vorbestimmten Neigungswinkel der Abbildungselementengruppe und dem tatsächlichen Neigungswinkel der Pixelgruppe; und (b) Verwenden der geänderten Anzahl von Pixeln zur Abbildung auf der Abbildungsfläche.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der Schritt (a) des Änderns der Anzahl von verwendeten Pixeln den Schritt beinhaltet: (c) Unterdrücken der Schwankung einer Bildneigung in der gegenüber der Abtastrichtung um den tatsächlichen Neigungswinkel geneigten Richtung in einen gewissen Bereich.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Schritt (c) des Unterdrückens der Schwankung der Neigung in einen gewissen Bereich folgenden Schritt beinhaltet: (d) Erhöhen der Anzahl von in der gegenüber der Abtastrichtung um den tatsächlichen Neigungswinkel geneigten Richtung verwendeten Pixel, wenn der tatsächliche Neigungswinkel kleiner als der vorbestimmte Neigungswinkel ist.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der Schritt (d) des Erhöhens der Anzahl verwendeter Pixel den Schritt beinhaltet: (e) Erhöhen der Anzahl von verwendeten Pixeln um "1", wenn eine Differenz zwischen dem vorbestimmten Neigungswinkel und dem tatsächlichen Neigungswinkel einen gewissen Wert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Schritt (c) des Unterdrückens der Schwankung der Neigung in einem gewissen Bereich folgenden Schritt beinhaltet: (f) Verringern der Anzahl von Pixeln, die in der Richtung verwendet werden, die um den tatsächlichen Neigungswinkel gegenüber der Abtastrichtung geneigt ist, wenn der tatsächliche Neigungswinkel größer als der vorbestimmte Neigungswinkel ist.
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem der Schritt (f) des Verringerns der Anzahl verwendeter Pixel folgenden Schritt beinhaltet: (g) Verringern der Anzahl von verwendeten Pixeln um "1", wenn eine Differenz zwischen dem tat sächlichen Neigungswinkel und dem vorbestimmten Neigungswinkel einen gewissen Wert übersteigt.