JP2006030791A

JP2006030791A - 光学装置

Info

Publication number: JP2006030791A
Application number: JP2004211950A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Terada; 和広寺田
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】所定のエリアに対して露光又は読み取り処理をする際、光学的に処理を行うエリアの長手方向の平行度で要求される高精度の要求に答えることができる、ロバストな被処理物の高さ調整装置を具備する光学装置を提供する。
【解決手段】高さ調整装置を構成する楔形部材１１４に、材料の斜面を一直線状に加工したガイド斜面１１４Ａを形成し、このガイド斜面１１４Ａが光学的に処理を行うエリアの長手方向に沿うよう配置し、この一直線状に加工したガイド斜面１１４Ａにステージ１４を支持するのに用いられる複数の支持手段１１６が複数の離間した位置で支受されるように構成し、複数の支持手段１１６とガイド斜面１１４Ａとの間の相対的な移動によって被処理物に対する光学装置の焦点調整を行えるように構成する。
【選択図】図８

Description

本発明は、光学的な処理が行われる被処理対象の平面上で、焦点微調整手段が１度に焦点調整できる領域全面に渡り誤差の範囲で合焦させ得るように昇降動作させて、被処理対象物表面の高さ位置を調整可能にした光学装置に関する。

近年、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）といった空間光変調素子等をパターンジェネレータとして利用し、画像データに応じて一括露光領域毎に変調された光ビームを順次照射することにより被露光部材の露光面上に画像露光を行うマルチビーム露光装置の開発が進められている。

このＤＭＤは、例えば制御信号に応じて反射面の角度が変化する多数のマイクロミラーをシリコン等の半導体基板上に２次元的に配列したミラーデバイスであり、各メモリセルに蓄えた電荷による静電気力でマイクロミラーの反射面の角度を変化させるよう構成されている。

このようなＤＭＤを用いたマルチビーム露光装置では、例えば、レーザビームを出射する光源から出射されたレーザビームをレンズ系でコリメートし、このレンズ系の略焦点位置に配置されたＤＭＤの複数のマイクロミラーでそれぞれレーザビームを反射して複数のビーム出射口から各ビームを出射する露光ヘッドを用い、さらに露光ヘッドのビーム出射口から出射された各ビームを１画素毎に１つのレンズで集光させるマイクロレンズアレイ等の光学素子を持つレンズ系により感光材料（被露光部材）の露光面上における一括露光領域に各々スポット径を小さくして結像し、解像度の高い画像露光を行う。

このような露光装置では、画像データ等に応じて生成した制御信号に基づいてＤＭＤのマイクロミラーの各々を図示しない制御装置でオンオフ（ｏｎ／ｏｆｆ）制御してレーザビームを変調（偏向）し、変調されたレーザビームを露光面（記録面）上の一括露光領域に照射して露光する。

この露光装置は、記録面に感光材料（フォトレジスト等）を配置し、マルチビーム露光装置の複数の露光ヘッドからそれぞれ感光材料上にレーザビームが照射されて結像された一括露光領域のビームスポットの位置を感光材料に対して相対的に移動させながら、各々のＤＭＤを画像データに応じて変調することにより、感光材料上の一括露光領域毎にパターン露光する処理を実行可能に構成されている。

このような露光装置では、露光ヘッドから感光材料（露光面）上の一括露光領域の全面に対して、一度に光ビームを照射して面露光することになる。このため、露光装置で露光処理する際には、まず、露光ヘッドと感光材料を載置した移動ステージとの間の高さ位置調整を行い、次に露光ヘッドに設けられたオートフォーカス装置によって、一括露光領域の全面に対する焦点を合わせる調整をしてから露光処理することになる。

このようにオートフォーカス装置が一括露光領域の全面に対して一つの合焦位置（焦点面）を設定する場合には、露光ヘッドに対して移動ステージを高い精度で平行に移動して高さ位置調整を行えることが必要になる。これは、露光ヘッドにより一括露光領域内で合焦されている焦点面全面と、移動ステージ上の感光材料（露光面）における一括露光領域に対応した平面部分とが、全面的に一致しないと、一括露光領域の一部分でしか露光ヘッドから投射された光ビームの焦点が合わず、他の部分がいわゆるピンボケとなるためである。

従来の画像露光装置用の露光面高さ調整装置には、図１６乃至図１８に示すように、楔形のガイド部材２１０と、その斜面上を摺動する摺動部材２１２とを組み合わせたものを４個利用して移動ステージを昇降動作させることにより感光材料を載置する移動ステージの高さ位置を調整するように構成したものがある。

このように構成した露光面高さ調整装置では、図１７に示すように、移動ステージの機台２１４上にガイドレール２１６によって摺動自在に支受された操作板２１８上に４個の楔形のガイド部材２１０を設置し、各楔形のガイド部材２１０の斜面上を摺動自在となるように各々対応する摺動部材２１２を装着する。

また、４個の摺動部材２１２は、図示しない移動ステージの四隅に固定される。この移動ステージは、機台２１４の四隅に立設された支持部材２２０の垂直側面にそれぞれ設置されたリニアガイド２２２にガイドされて、その場で昇降動作可能に装着されている。

この画像露光装置用露光面高さ調整装置では、操作板２１８を矢印Ａ方向又は矢印Ａと逆方向に移動操作することによって、４個の楔形のガイド部材２１０を同時に移動操作すると、各摺動部材２１２が図示しない移動ステージと一体となって４個のリニアガイド２２２にガイドされ、その場で昇降動作することにより、移動ステージの上に載置された感光材料の露光面と、露光ヘッドとの間の距離を調整するようになっている（例えば、非特許文献１参照。）。

しかし、上述のような従来の画像露光装置用露光面高さ調整装置では、４個の楔形のガイド部材２１０がそれぞれ別体であり、それぞれの斜面を別々に加工して形成するものである。このため各楔形のガイド部材２１０の斜面は、図１６及び図１８に示すように、それぞれの傾き角（例えばＧ１、Ｇ２）を完全に一致するように高精度で加工することが極めて困難なので、４個の楔形のガイド部材２１０における各斜面相互間の傾き角（例えばＧ１、Ｇ２）に誤差を有するのが普通である。

このように、４個の楔形のガイド部材２１０における各斜面相互間の傾き角（例えばＧ１、Ｇ２）に誤差がある場合には、４個の楔形のガイド部材２１０を同時に一定量矢印Ａ方向又は矢印Ａと逆方向に移動操作しても各摺動部材２１２のリフト量が異なるから、４個の楔形のガイド部材２１０の相互間でリフト量の誤差Ｈを生じる。

よって、この従来の画像露光装置用露光面高さ調整装置では、４個の楔形のガイド部材２１０で移動ステージを昇降動作させることにより、移動ステージの上に載置された感光材料の露光面と露光ヘッドとの間の距離を調整する操作を行うと、４個の楔形のガイド部材２１０相互間のリフト量の相違に対応して移動ステージの載置平面が傾く（移動ステージの載置平面が平行に移動しない）ので、露光ヘッドにより一括露光領域内で合焦される平面位置と、移動ステージ上の感光材料（露光面）における一括露光領域に対応した平面部分との相互間に傾きを生じ、場合によっては部分的にしか合焦させることができなくなって、一括露光領域全面で誤差の範囲で合焦させて適正に露光処理することができなくなるという問題がある。

また、露光装置以外の光学装置でも同様であり、例えば平面状の基板上に描画された画像を読取る画像読取り装置では、基板と読取り装置との高さ調整を行う際４個の楔形のガイド部材を用いた高さ調整装置を用いた場合、ガイド部材の相互間でリフト量の誤差により基板が傾く為、読取装置にて１度で読取れる基板上の領域内で読取装置との相対距離にバラツキが生じるという問題がある。
日本精工、製品情報、精機製品、ＸＹテーブル（精密位置決めテーブル）、寸法表と選定補助資料、６）１軸テーブルＨＷ形（クサビ形Ｚ軸用）、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｐ．ｎｓｋ．ｃｏｍ／ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｂｙｐａｒｔｓ／ｓｅｉｋｉ／ｄｅｔａｉｌ／ｐｄｆ／ｘｙ−４−６．ｐｄｆ＞

本発明は、上述した問題に鑑み、光学装置により被処理対象とされる平面上における、焦点微調整手段が１度に焦点調整できる領域全面に渡り誤差の範囲で合焦させ得るように昇降動作させて、被処理対象物表面の高さ位置を調整可能な光学装置を新たに提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の光学装置は、光源からの光を所定のパターンに変調し光学部材を介して感光材料面に画像を書き込む露光ヘッドと、感光材料面と露光ヘッドとの距離を感光材料面上で少なくとも１つの方向に沿って所定の距離間隔で測定する測定手段と、測定手段の測定値に応じて露光ヘッドより感光材料面へ照射される光ビームの焦点距離を調整する焦点微調整手段と、感光材料が載置されたステージを移動調整して感光材料と露光ヘッドの位置調整を行う露光面高さ調整装置とを有し、この露光面高さ調整装置を、材料の斜面を一直線状に加工して形成したガイド斜面を有する楔形部材が、ガイド斜面が焦点微調整手段で１度に焦点調整できる領域の長手方向に沿うように配置され、ステージを支持するのに用いられる複数の支持手段が一直線状に加工されて成るガイド斜面上に移動可能に支受されると共に、複数の支持手段とガイド斜面との間の相対的な移動によって感光材料に対する露光ヘッドの位置調整が行われるように構成したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光学装置において、露光ヘッドが、光源からの光を各画素毎に光変調状態を制御可能な空間光変調素子により所定のパターンに変調させることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光学装置において、露光ヘッドが、光源からの光を時系列的に強度を変調し、ビーム角走査手段によりビームを走査し所定のパターンを感光材料上に書き込むビーム走査型露光ヘッドであることを特徴とする。

前述のように構成することにより、この露光面高さ調整装置によって感光材料面に対する露光ヘッドの焦点調整を行う際、複数の支持手段が、焦点微調整手段で１度に焦点調整できる領域の長手方向に沿うように配置されたガイド斜面上を移動して感光材料面が載置されたステージを移動調整する動作を行う。この楔形部材に加工されたガイド斜面は、材料の斜面を一直線状に加工して形成したものであるから、比較的容易に高い平面精度に形成でき、部品の加工ばらつきを抑えられる。そして、この平面精度を上げて形成されたガイド斜面上の複数箇所にそれぞれ配置された支持手段を利用して一括露光領域の長手方向の平行度で要求される高精度の要求に答えることができるから、いわゆるロバストな光学装置用の露光面高さ調整装置を構成できる。

本発明の請求項４に記載の光学装置は、所定のパターン画像が書き込まれた材料面の書込みパターンを読取る画像読取り装置において、材料面に描かれた所定のパターンの画像を読取る画像読取り手段と、材料面と読取り手段との距離を材料面上で少なくとも１つの方向に沿って所定の距離間隔で測定する測定手段と、測定手段の測定値に応じて材料面から読取り手段に入射される光の焦点距離を調整する焦点微調整手段と材料が載置されたステージを移動調整して材料と読取り手段との位置調整を行う材料面高さ調整装置とを有し、この材料面高さ調整装置が、材料の斜面を一直線状に加工して形成したガイド斜面を有する楔形部材を、ガイド斜面が焦点微調整手段で１度に焦点調整できる領域の長手方向に沿うように配置し、ステージを支持するのに用いられる複数の支持手段が一直線状に加工されて成るガイド斜面上に移動可能に支受されると共に、複数の支持手段とガイド斜面との間の相対的な移動によって材料に対する読取り手段の位置調整が行われるように構成されたことを特徴とする。

上述のように構成することにより、この材料面高さ調整装置によって材料面に描かれた所定のパターンの画像を読取る画像読取り手段の焦点調整を行う際、複数の支持手段が、焦点微調整手段で１度に焦点調整できる領域である読み取り範囲の長手方向に沿うように配置されたガイド斜面上を移動して材料面が載置されたステージを移動調整する動作を行う。この楔形部材に加工されたガイド斜面は、材料の斜面を一直線状に加工して形成したものであるから、比較的容易に高い平面精度に形成でき、部品の加工ばらつきを抑えられる。そして、この平面精度を上げて形成されたガイド斜面上の複数箇所にそれぞれ配置された支持手段を利用して読み取り範囲の長手方向の平行度で要求される高精度の要求に答えることができるから、いわゆるロバストな光学装置用の材料面高さ調整装置を構成できる。

本発明に係る光学装置によれば、光学装置により被処理対象とされる平面上における、焦点微調整手段が１度に焦点調整できる領域全面に渡り誤差の範囲で合焦させ得るように昇降動作させて、被処理対象物表面の高さ位置を調整できるという効果がある。

本発明の光学装置に関する第１実施の形態について、図１乃至図１３を参照しながら説明する。
［画像形成装置の構成］
図１に示すように、本発明の光学装置に関する第１実施の形態に係る露光面高さ調整装置を備えた画像形成装置１０は、いわゆるフラットベッド型の面露光方式のマルチビーム露光装置に構成したものであり、４本の脚部材１２Ａに支持された基台１２と、この基台１２上に設けられた図中Ｙで示す送り方向（走査方向）に移動操作可能に装着された移動台座１５と、この移動台座１５上に設置され、例えばプリント基板（ＰＣＢ）、カラーの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）といったガラス基板の表面に感光材料を形成したもの等である感光材料１１を載置固定すると共に、図中Ｚで示す高さ方向の位置調整を行うための露光面高さ調整装置１００を備えた移動ステージ１４と、一方向に延在したマルチビームをレーザ光（紫外波長領域を含む）として射出する光源ユニット１６と、このマルチビームを、所望の画像データに基づきマルチビームの位置に応じて空間変調し、マルチビームの波長領域に感度を有する感光材料に、この変調されたマルチビームを露光ビームとして照射する露光ヘッドユニット１８と、移動ステージ１４の移動に伴って露光ヘッドユニット１８の各露光ヘッド２６にそれぞれ供給する変調信号を画像データから生成する制御ユニット２０とを主に有して構成される。

この画像形成装置１０では、移動ステージ１４の上方に感光材料を露光するための露光ヘッドユニット１８を配置する。この露光ヘッドユニット１８内に設置された各露光ヘッド２６には、光源ユニット１６からそれぞれ引き出されたバンドル状光ファイバ２８を接続する。

この画像形成装置１０には、基台１２を跨ぐように門型フレーム２２を設け、その両面にそれぞれ一対の位置検出センサ２４を取り付ける。この位置検出センサ２４は、移動ステージ１４の通過を検知したときの検出信号を制御ユニット２０に供給する。

この画像形成装置１０では、基台１２の上面に、ステージ移動方向に沿って延びた２本のガイド３０を設置する。この２本のガイド３０上には、スライダ３１を介して移動台座１５を往復移動可能に装着する。この移動台座１５は、図示しないリニアモータによって、例えば、１０００ｍｍの移動量を４０ｍｍ／秒といった比較的低速の一定速度で移動するよう構成する。

この画像形成装置１０では、固定された露光ヘッドユニット１８に対して、移動台座１５上に移動ステージ１４を介して載置された被露光材料である感光材料（基板）１１を送り方向へ移動しながら、感光材料面に走査露光する。

図２に示すように、露光ヘッドユニット１８の内部にはｍ行ｎ列（例えば、２行４列）の略マトリックス状に配列された複数（例えば、８個）の露光ヘッド２６を設置する。

露光ヘッド２６による露光エリア３２は、例えば送り方向（走査方向）を短辺とする矩形状に構成する。この場合、被露光材料である感光材料１１の感光材料面には、その走査露光の移動動作に伴って露光ヘッド２６毎に帯状の露光済み領域３４が形成される。

また、図２に示すように、帯状の露光済み領域３４が走査方向と直交する方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッド２６の各々は、配列方向に所定間隔（露光エリアの長辺の自然数倍）ずらして配置されている。このため、例えば第１行目の露光エリア３２と第２行目の露光エリア３２との間の露光できない部分は、第２行目の露光エリア３２により露光することができる。

図４に示すように、各露光ヘッド２６は、それぞれ入射された光ビームを画像データに応じて各画素毎に変調する空間光変調素子として、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）３６を備えている。このＤＭＤ３６は、データ処理手段とミラー駆動制御手段を備えた制御ユニット（制御手段）２０により駆動制御される。

この制御ユニット２０のデータ処理部では、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド２６毎にＤＭＤ３６の制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成する。また、ＤＭＤコントローラとしてのミラー駆動制御手段では、画像データ処理部で生成した制御信号に基づいて、各露光ヘッド２６毎にＤＭＤ３６における各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。

各露光ヘッド２６におけるＤＭＤ３６の光入射側には、図１に示すように、紫外波長領域を含む一方向に延在したマルチビームをレーザ光として射出する照明装置である光源ユニット１６からそれぞれ引き出されたバンドル状光ファイバ２８が接続される。

光源ユニット１６の内部には、図４に示すように、複数の半導体レーザチップから射出されたレーザ光を合波して光ファイバに入力する合波モジュール１７が複数個設置されている。各合波モジュール１７から延びる光ファイバは、合波したレーザ光を伝搬する合波光ファイバであって、複数の光ファイバが１つに束ねられてバンドル状の光ファイバ（ファイババンドル）２８として形成される。

この露光ヘッド２６におけるＤＭＤ３６の光入射側には、バンドル状光ファイバ２８の接続端部から出射されたレーザ光を、ロッドレンズ２７等を有する光学レンズを通しＤＭＤ３６に向けて反射するミラー４２とを備えた照明光学系を配置する。

このＤＭＤ３６は、その要部を図６の拡大図に示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）４４上に、微小ミラー（マイクロミラー）４６が支柱により支持されて配置されたものであり、画素（ピクセル）を構成する多数の（例えば、６００個×８００個）の微小ミラーを格子状に配列したミラーデバイスとして構成されている。各ピクセルには、最上部に支柱に支えられたマイクロミラー４６が設けられており、マイクロミラー４６の表面にはアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。

また、マイクロミラー４６の直下には、図示しないヒンジ及びヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのＣＭＯＳのＳＲＡＭセル４４が配置されており、全体はモノリシック（一体型）に構成されている。

ＤＭＤ３６のＳＲＡＭセル４４にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられたマイクロミラー４６が、対角線を中心としてＤＭＤ３６が配置された基板側に対して±ａ度（例えば±１０度）の範囲で傾けられる。図７（Ａ）は、マイクロミラー４６がオン状態である＋ａ度に傾いた状態を示し、図７（Ｂ）は、マイクロミラー４６がオフ状態である−ａ度に傾いた状態を示す。従って、画像信号に応じて、ＤＭＤ３６の各ピクセルにおけるマイクロミラー４６の傾きを、図６に示すように制御することによって、ＤＭＤ３６に入射された光はそれぞれのマイクロミラー４６の傾き方向へ反射される。

なお、図６には、ＤＭＤ３６の一部を拡大し、マイクロミラー４６が＋ａ度又は−ａ度に制御されている状態の一例を示す。それぞれのマイクロミラー４６のオンオフ（ｏｎ／ｏｆｆ）制御は、前述したように、ＤＭＤ３６に接続された制御ユニット２０によって行われるもので、オン状態のマイクロミラー４６により反射された光は露光状態に変調され、ＤＭＤ３６の光出射側に設けられた投影光学系（図４参照）へ入射する。またオフ状態のマイクロミラー４６により反射された光は非露光状態に変調され、光吸収体（図示省略）に入射する。

また、ＤＭＤ３６は、その短辺方向が走査方向と所定角度（例えば、０．１°〜０．５°）を成すように僅かに傾斜させて配置するのが好ましい。図５（Ａ）はＤＭＤ３６を傾斜させない場合の露光エリア３２における各マイクロミラーによる反射光像（露光ビーム）４８の走査軌跡を示し、図５（Ｂ）はＤＭＤ３６を傾斜させた場合の露光エリア３２における露光ビーム４８の走査軌跡を示している。なお、図５（Ｂ）は、理解し易いようにするため、ＤＭＤ３６の傾斜角を大きくして記載している。

ＤＭＤ３６には、長方形の一括露光領域を構成するため、長手方向（行方向）に沿ってマイクロミラー４６が多数個（例えば、８００個）配列されたマイクロミラー列が、短手方向に多数組（例えば、６００組）配列されているが、図５（Ｂ）に示すように、ＤＭＤ３６を傾斜させることにより、各マイクロミラー４６による露光ビーム４８の走査軌跡（走査線）のピッチＰ₂が、ＤＭＤ３６を傾斜させない場合の走査線のピッチＰ₁より狭くなり、解像度を大幅に向上させることができる。一方、ＤＭＤ３６の傾斜角は微小であるので、ＤＭＤ３６を傾斜させた場合の走査幅Ｗ₂と、ＤＭＤ３６を傾斜させない場合の走査幅Ｗ₁とは略同一である。

また、異なるマイクロミラー列により同じ走査線上における略同一の位置（ドット）が重ねて露光（多重露光）されることになる。このように、多重露光されることで、露光位置の微少量をコントロールすることができ、高精細な露光を実現することができる。また、走査方向に配列された複数の露光ヘッド間のつなぎ目を微少量の露光位置制御により段差無くつなぐことができる。

なお、ＤＭＤ３６を傾斜させる代わりに、各マイクロミラー列を走査方向と直交する方向に所定間隔ずらして千鳥状に配置しても、同様の効果を得ることができる。

次に、露光ヘッド２６におけるＤＭＤ３６の光反射側に設けられる投影光学系（結像光学系）について説明する。図４に示すように、各露光ヘッド２６におけるＤＭＤ３６の光反射側に設けられる結像光学系（投影光学系）は、ＤＭＤ３６の光反射側の露光面にある感光材料１１の感光材料面上に光源像を結像するため、ＤＭＤ３６の側から感光材料１１へ向って順に、第１の結像光学レンズ系５０，５２、中間結像部であるマイクロレンズアレイ５４及びその光路上の前後近傍位置にそれぞれ配置されたマイクロアパーチャアレイ６２と、第２の結像光学レンズ系５６，５８及び焦点微調整手段であるオートフォーカス用のプリズムペア５９との各露光用の光学部材が配置されて構成されている。

ここで、第１の結像光学レンズ系５０，５２は、例えば拡大光学系として構成し、ＤＭＤ３６により反射される光線束の断面積を拡大することで感光材料１１上のＤＭＤ３６により反射された光線束による露光エリア３２（図２に図示）の面積を所要の大きさに拡大できる。

ここで用いる中間結像部であるマイクロレンズアレイ５４は、光源ユニット１６から各光ファイバ２８を通じて照射されたレーザ光を反射するＤＭＤ３６の各マイクロミラー４６に１対１で対応する複数のマイクロレンズ６０が一体的に成形されたものであり、各マイクロレンズ６０は、それぞれ第１の結像光学レンズ系５０，５２を透過した各レーザビームの光軸上にそれぞれ配置されている。

この中間結像部では、マイクロレンズアレイ５４を矩形平板状に形成し、各マイクロレンズ６０を形成した部分における光路上の光源側の所定近傍位置に前マイクロアパーチャアレイ６２Ａを配置し、マイクロレンズアレイ５４における光路上の露光面側の所定近傍位置に後マイクロアパーチャアレイ６２Ｂを配置する。

また、マイクロレンズアレイ５４の前側に配置する前マイクロアパーチャアレイ６２Ａは、開口径を所定の大径に形成し、迷光を除去する（部分消光比を改善する）開口絞りとして構成する。さらに、各マイクロレンズ６０の後側に配置する後マイクロアパーチャアレイ６２Ｂは、開口径を所定の小径に形成し、０ＦＦ光を改善する（全体消光比を改善する）開口絞りとして構成する。

第２の結像光学レンズ系５６，５８は、例えば、等倍光学系として構成しても良い。また第２の結像光学レンズ系５６，５８から投射された光ビームは、焦点微調整手段であるプリズムペア５９のオートフォーカス機能によって露光面上に置かれた被露光材料である感光材料１１上に焦点面全面に対する焦点が合わせられて結像する。

なお、投影光学系における各第１の結像光学レンズ系５０，５２、第２の結像光学レンズ系５６，５８は、図４においてそれぞれ１枚のレンズとして示されているが、複数枚のレンズ（例えば、凸レンズと凹レンズ）を組み合せたものであっても良い。

次に、画像形成装置１０によって、移動ステージ１４に載置した感光材料１１を送り動作しながら感光材料面に走査露光する際に、各露光ヘッド２６をオートフォーカス制御するための手段について説明する。

この画像形成装置１０には、図示しないが、各露光ヘッド２６にそれぞれ対応して、感光材料１１の感光材料面と露光ヘッド２６との距離を感光材料面上で少なくとも１つの方向に沿って所定の距離間隔で測定する測定手段であるレーザ変位計を設置する。各レーザ変位計は、対応する露光ヘッド２６による露光エリア３２の略中央に対応した位置の変位を測定可能に構成する。

この画像形成装置１０では、感光材料１１に対する露光処理を行うのに先立って、各レーザ変位計を利用して感光材料１１の感光材料面のいわゆるうねり状態（２次元的な高さの変化状態）を測定する。

すなわち、この画像形成装置１０では、感光材料１１を移動ステージ１４に載せて走査方向に移動操作しながら各レーザ変位計で連続的に各露光ヘッド２６による各露光エリア３２の略中央に対応した位置の高さ変位を測定し、測定位置と関連付けた測定結果を例えば移動平均処理してノイズ分を除去し、各露光ヘッド２６の露光エリア３２が走査してできる帯状の露光済み領域３４のそれぞれについてフォーカスマップを作成する。

この画像形成装置１０では、感光材料１１に対する露光処理を行うときに、上述のようにして予め作成した感光材料１１毎のフォーカスマップに基づいて、各露光ヘッド２６のプリズムペア５９を調整制御するフォーカシング制御を行って露光処理を行う。これにより、各露光ヘッド２６は、その露光エリア３２（焦点微調整手段で１度に焦点調整できる領域）の略中央点でフォーカスが合う（合焦する）状態で、露光エリア３２の全面（一括露光領域）に一括して露光する動作を行う。

よって、露光ヘッド２６は、この露光エリア３２の略中央点を目標に焦点微調整手段で合焦させて一括して露光する動作を、感光材料１１の走行方向に対する高さ位置の変動に追従させて良好に露光処理を行う。
［露光面高さ調整装置の構成］
上述のように構成された画像形成装置１０の移動台座１５上に装着される露光面高さ調整装置は、図８乃至図１０に示すように構成する。

この露光面高さ調整装置１００では、移動台座１５上に一対のガイドレール１０４を平行に配置する。これら一対のガイドレール１０４は、それぞれ走査方向（移動ステージ１４の移動方向である矢印Ｙ方向）に直交する方向（矢印Ｘ方向）に沿って配置する。なお、ガイドレール１０４は、突条のレール又はガイド溝状に構成しても良い。

各ガイドレール１０４上には、それぞれガイドブロック１０６を摺動自在に装着する。各ガイドブロック１０６は、それぞれ摺動操作板部材１０８の底面部の四隅に設置され、摺動操作板部材１０８をガイドレール１０４上で摺動自在に支受する。また、移動台座１５上には、電動モータで駆動するリニア駆動機構１１０を設置し、その操作軸１１２の先端を摺動操作板部材１０８に接続する。

これにより、摺動操作板部材１０８は、リニア駆動機構１１０によって、走査方向（移動ステージ１４の移動方向である矢印Ｙ方向）に直交する方向（矢印Ｘ方向）に精密に移動調整されることになる。

この摺動操作板部材１０８上には、走査方向（移動ステージ１４の移動方向である矢印Ｙ方向）に直交する方向（矢印Ｘ方向）に沿って、一対の楔形部材１１４を平行に配置する。なお、図示する摺動操作板部材１０８では、各ガイドレール１０４の直上に各楔形部材１１４が配置されるように構成する。

この楔形部材１１４は、移動台座１５における走査方向（移動ステージ１４の移動方向である矢印Ｙ方向）に直交する方向（矢印Ｘ方向）の略全長に渡る長さを持つ三角形状に形成して剛性を高める構造とする。

各楔形部材１１４は、一塊の材料から一連のガイド斜面１１４Ａを高い精度で加工して形成する。図１３に例示するように、楔形部材１１４は、三角形材料における一連の斜面を連続して切削加工して精密に仕上げることにより、対向する２辺の挟角が一定角度Ｋで直線に伸びるガイド斜面１１４Ａを、容易にかつ廉価に製造することができる。

すなわち、同一ガイド斜面１１４Ａ上の別位置に離間して配置される複数の支持手段（支持点）での各々の昇降量は、ガイド斜面１１４Ａの平面精度を向上することにより、ばらつきを抑えることが可能であるため、比較的容易に精度向上が期待できる。

また、このように加工形成された楔形部材１１４は、その各部においてガイド斜面１１４Ａの角度Ｋが精密に一定となるよう加工できるので、このガイド斜面１１４Ａを加工した後に、ガイド斜面１１４Ａの利用しない部分にスリットを穿設しても良いし、又は楔形部材１１４を複数に分割して利用するようにしても良い。

図８乃至図１０に示すように、各楔形部材１１４のガイド斜面１１４Ａ上には、離間して配置される複数の支持手段（支持点）となる本実施の形態では２個のガイドブロック１１６をガイド斜面１１４Ａの長手方向両端近くに、それぞれ摺動自在に装着する。これらガイドブロック１１６は、それぞれ各楔形部材１１４上に配置される各支持ブロック１１８の両端部近くにそれぞれ固着される。

各支持ブロック１１８は、それぞれ対応する楔形部材１１４と組み合わさって矩形状となる三角形状に形成し、支持ブロック１１８の上側に設置される移動ステージ１４（図１に図示）が移動台座１５と平行に支受されるように構成する。

また、図８及び図９に示すように、移動台座１５には、走査方向に直交する方向（矢印Ｘ方向）の一方の端部で、リニア駆動機構１１０が配置された端部と反対側の端部における各楔形部材１１４より外側の位置に、それぞれ支持部材１２０を立設する。各支持部材１２０には、移動台座１５の上面から直角に起立する垂直ガイド面を形成し、この垂直ガイド面上を摺動自在にガイドされるようにリニアガイドブロック１２２を装着する。各リニアガイドブロック１２２は、それぞれ対応する支持ブロック１１８の縦側部に取付る。

各楔形部材１１４のガイド斜面１１４Ａ上に乗っている各支持ブロック１１８は、重力で斜面１１４Ａ上を滑り落ちる動作を支持部材１２０によって矢印Ｘ方向に移動しないよう制動される。

なお、露光面高さ調整装置１００の組み立て時に部品加工ばらつきの影響で、支持ブロック１１８の上側に配置される移動ステージ１４の上面に傾斜や捩じれが発生する場合には、いわゆるシム等を利用して調整する。

このように構成した露光面高さ調整装置１００で露光面高さ調整を行う場合には、リニア駆動機構１１０を駆動制御することによって摺動操作板部材１０８と一体の各楔形部材１１４を走査方向（移動ステージ１４の移動方向である矢印Ｙ方向）に直交する方向（矢印Ｘ方向）に精密に移動する。

すると、各楔形部材１１４のガイド斜面１１４Ａ上に乗っている各支持ブロック１１８は、支持部材１２０によって矢印Ｘ方向に移動しないよう制動されているから、ガイド斜面１１４Ａ上を摺動しリニアガイドブロック１２２にガイドされながら、その場で昇降動作する。例えば図８に示す状態から、図９に示す状態まで上昇し、又はその逆に下降する。

よって、露光面高さ調整装置１００は、図１に示すように、一対の支持ブロック１１８の上部に配置されている移動ステージ１４を昇降動作することにより、移動ステージ１４上の感光材料１１の露光面と、複数の露光ヘッド２６を備えた露光ヘッドユニット１８との間の距離を調整することができる。

また、この画像形成装置１０では、露光面高さ調整装置１００の一対の楔形部材１１４を、走査方向（移動ステージ１４の移動方向である矢印Ｙ方向）に直交する方向（矢印Ｘ方向）と平行に設置してある。これと共に、各楔形部材１１４のガイド斜面１１４Ａを一連に加工してガイド斜面１１４Ａの斜面をより高い精度の直線とし、その勾配を均一に加工してある。

よって、露光面高さ調整装置１００が移動ステージ１４を昇降動作する際の移動ステージ１４表面の平行度（移動ステージ１４が平行に昇降動作する度合い）は、露光面高さ調整装置１００でＺ軸方向に昇降調整可能に支持された移動ステージ１４における矢印Ｙ方向の中心線ｙ回り（図１２に図示）に対して高精度となる。

なお、この画像形成装置１０の露光面高さ調整装置１００では、露光面高さ調整装置１００でＺ軸方向に昇降調整可能に支持された移動ステージ１４における矢印Ｘ方向の中心線ｘ回り（図１２に図示）について見ると、別体として加工製造された２個の楔形部材１１４が移動台座１５上に別々に組み付けられるので、比較的誤差が現れ易くなっている。なお、この画像形成装置１０では、ＤＭＤ３６を図５（Ｂ）に示すように傾斜させた場合でもＤＭＤ３６の傾斜角は微小であるので、露光面高さ調整装置１００が移動ステージ１４を昇降動作する際の移動ステージ１４表面の平行度が、移動ステージ１４における矢印Ｙ方向の中心線ｙ回り（図１２に図示）で高精度となる関係に変化はない。

ここで、この画像形成装置１０では、焦点微調整手段で１度に焦点調整できる領域（露光ヘッド２６による一括露光領域）である露光エリア３２は、図１１に示すように、略走査方向（移動ステージ１４の移動方向である矢印Ｙ方向）を短辺とし、略走査方向に直交する方向（矢印Ｘ方向）を長辺とする長方形になっている。

このような露光ヘッド２６による露光エリア３２（露光ヘッド２６による一括露光領域）が長方形の焦点面となる場合には、露光エリア３２の長手方向の許容勾配量を、短手方向の許容勾配量よりも所要量小さくする（露光面高さ調整装置１００における、露光エリア３２の長手方向の平行度に対する要求精度を厳しくする）必要がある。

これは、長方形の露光エリア３２では、その長手方向に傾斜する勾配があると、長さに比例して露光エリア３２の長手方向両端部での誤差が拡大して無視できない大きさとなる。しかし、長方形の露光エリア３２では、その短手方向に傾斜する勾配があっても、長さに比例して露光エリア３２の短手方向両端部での誤差はさほど大きくならず無視できるような大きさとなるためである。

そこで、この画像形成装置１０では、露光面高さ調整装置１００における一連に加工することで平面精度を上げて形成されたガイド斜面１１４Ａ上の複数箇所にそれぞれ配置された支持手段（支持点）であるガイドブロック１１６を利用して露光エリア３２の長手方向の平行度で要求される高精度に対応し、露光エリア３２の短手方向の平行度で要求される比較的低い精度に対して別部材のガイド斜面１１４Ａを利用して応じることにより、楔形部材１１４等の部品の加工ばらつきに対して、いわゆるロバストな画像露光装置用の露光面高さ調整装置の構成をとることができる。

すなわち、この露光面高さ調整装置１００では、一対の楔形部材１１４を利用した昇降機構の平行度の精度が悪い側と、長方形の露光エリア３２における合焦時の精度要求が緩い側とを一致させるように構成することで、部品の加工、組み付けのばらつきや誤差による精度劣化の影響を最小限に抑えることができる。

このように構成した画像形成装置１０の露光面高さ調整装置１００では、楔形部材１１４等の部品加工ばらつきに対してロバストな構成とすることで、加工ばらつきの許容値が大きくなるため、部品加工費用が下げられる。また、組み立て調整にかかる工数も削減でき、露光面高さ調整装置１００のコストを下げられる。なお、従来の同等の加工精度、装置コストの露光面高さ調整装置と比較すると、本実施の形態の露光面高さ調整装置１００では、機構の精度が高まり、露光ヘッド２６から感光材料１１上の一括露光領域（焦点微調整手段で１度に焦点調整できる領域）に対して露光して画像形成する際に、露光ヘッド２６から照射される光ビームによる焦点面全体と、感光材料１１の表面との間の位置ずれにより生じるいわゆるピンボケの度合いを改善できる。

なお、焦点微調整手段で１度に焦点調整できる領域に対応する露光ヘッド２６で露光処理する一括露光領域は、長方形に限られるものではなく、長手方向と短手方向とを有する形状であれば、長円若しくは楕円又は一方に長い多角形等であっても良い。さらに、光学装置におけるガイド斜面１１４Ａを配置する方向は、一括露光領域の長手方向に略沿う方向であれば良い。例えば、ＤＭＤ３６を図５（Ｂ）に示すように傾斜させた場合には、その長方形の一括露光領域長手方向（行方向）と平行に各ガイド斜面１１４Ａを配置しても良い。
［画像形成装置の動作］
次に、上述のように構成した画像形成装置１０の動作について説明する。

この画像形成装置１０に設けるファイバアレイ光源である光源ユニット１６は、合波モジュール１７により、レーザ発光素子の各々から発散光状態で出射した紫外線等のレーザビームをコリメータレンズによって平行光化して集光レンズによって集光し、マルチモード光ファイバのコアの入射端面から入射して光ファイバ内を伝搬させ、レーザ出射部で１本のレーザビームに合波させてマルチモード光ファイバの出射端部に結合させた光ファイバ２８から出射する。

この画像形成装置１０では、露光パターンに応じた画像データが、ＤＭＤ３６に接続された制御ユニット２０に入力され、制御ユニット２０内のメモリに一旦記憶される。この画像データは、画像を構成する各画素の濃度を２値（ドットの記録の有無）で表したデータである。

感光材料１１を表面に吸着した移動ステージ１４は、露光面高さ調整装置１００により、露光面位置が露光ヘッドユニット１８に対して所定高さ（所定間隔）となるように昇降動作されて調整される。また移動ステージ１４は、図示しない駆動装置により、ガイド３０に沿って搬送方向上流側から下流側に一定速度で移動される。移動ステージ１４が門型フレーム２２の下を通過する際に、門型フレーム２２に取り付けられた位置検出センサ２４により感光材料１１の先端が検出されると、メモリに記憶された画像データが複数ライン分ずつ順次読み出され、データ処理部としての制御装置によって制御信号（制御データ）が各露光ヘッド２６毎に生成される。

そして、この生成された制御信号に基づいて各露光ヘッド２６毎に空間光変調素子（ＤＭＤ）３６のマイクロミラーの各々がオンオフ制御される。

光源ユニット１６から空間光変調素子（ＤＭＤ）３６にレーザ光が照射されると、ＤＭＤ３６のマイクロミラーがオン状態のときに反射されたレーザ光は、所要の露光ビームスポット位置に結像される。この時、図示しない距離測定装置により、レーザ光出射部から感光材料表面の結像目標点までの距離が測定され、その測定値に応じて焦点微調整手段であるプリズムペア５９が駆動されることで、所望の高さに結像される。このようにして光源ユニット１６から出射されたレーザ光が画素毎にオンオフされて、感光材料１１が露光処理される。

また、感光材料１１は、移動ステージ１４と共に一定速度で移動され、露光ヘッドユニット１８により走査され、各露光ヘッド２６毎に帯状の露光済み領域３４（図２に図示）が形成される。

露光ヘッドユニット１８による感光材料１１の走査が終了し、位置検出センサ２４で感光材料１１の後端が検出されると、移動ステージ１４は、図示しない駆動装置により、ガイド３０に沿って搬送方向最上流側にある原点に復帰し、再度、ガイド３０に沿って搬送方向上流側から下流側に一定速度で移動される。

また、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、露光ヘッド２６に用いる空間光変調素子としてＤＭＤを用いたが、例えば、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）タイプの空間光変調素子（ＳＬＭ；ＳｐｅｃｉａｌＬｉｇｈｔＭｏｄｕｌａｔｏｒ）や、電気光学効果により透過光を変調する光学素子（ＰＬＺＴ素子）や液晶光シャッタ（ＦＬＣ）等、ＭＥＭＳタイプ以外の空間光変調素子をＤＭＤに代えて用いることができる。

なお、ＭＥＭＳとは、ＩＣ製造プロセスを基盤としたマイクロマシニング技術によるマイクロサイズのセンサ、アクチュエータ、そして制御回路を集積化した微細システムの総称であり、ＭＥＭＳタイプの空間光変調素子とは、静電気力を利用した電気機械変換動作により駆動される空間光変調素子を意味している。

また、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、露光ヘッド２６に用いる空間光変調素子（ＤＭＤ）３６を、複数の画素を選択的にｏｎ／ｏｆｆする手段に置き換えて構成しても良い。この複数の画素を選択的にｏｎ／ｏｆｆする手段は、例えば、各画素に対応したレーザビームを選択的にｏｎ／ｏｆｆして出射可能にしたレーザ光源で構成し、または、各微小レーザ発光面を各画素に対応して配置することにより面発光レーザ素子を形成し、各微小レーザ発光面を選択的にｏｎ／ｏｆｆして発光可能にしたレーザ光源で構成することができる。

次に、本発明の光学装置に関する第２実施の形態に係わる画像露光装置について、図１４を参照しながら説明する。

この第２実施の形態に係る画像露光装置の一例であるプリント配線基板製造装置は、図１４の斜視図に概略構成を示すように、この装置の基台１３１の上面には、一対のガイドレール１３３が配設されており、それらのガイドレール１３３の間には、サーボモータ１３７によって回転される送りネジ１３９が配備されている。この送りネジ１３９には、描画ステージ１３５がその下部で螺合されている。描画ステージ１３５は、送りネジ１３９が螺合され、ガイドレール１３３に沿って摺動自在に取り付けられたステージ基台１４０と、鉛直のＺ方向に昇降させるための露光面高さ調整装置１００とを備え、最上部にプリント配線基板（処理対象物）である感光材料１１が吸着載置される移動ステージ１４を備えている。なお、図示しないが、ステージ基台１４０と露光面高さ調整装置１００との間位置に鉛直のＺ軸周りに回転させるための回転機構を配置する。

移動ステージ１４がサーボモータ１３７の駆動により移動されるＹ方向（副走査方向）には、処理位置ＥＰにて描画用のレーザビームＬＢをＸ方向（主走査方向）に偏向しながら下方に向けて照射するビーム走査型露光ヘッドである処理部１４１が配設されている。この処理部１４１は図示しない門型状のフレームによって基台１３１の上部に配設されており、サーボモータ１３７が駆動されると移動ステージ１４が処理部１４１に対して進退するようになっている。

基台１３１の上方には、図示しないが、移動ステージ１４に載置されたプリント配線基板である感光材料１１の四隅に形成されている位置合わせ穴の位置を計測して、移動ステージ１４に載置された感光材料１１の位置ずれ量を求めてその「ずれ」を補正するために利用されるアライメントスコープユニットを配置する。

次に、ビーム走査型露光ヘッドである処理部１４１について説明する。レーザー光源１４３は、例えば、半導体を励起光源とした波長５３２μｍの固体レーザーを用いる。このレーザー光源１４３から射出されたレーザビームＬＢａは、コーナーミラー１４５によって方向をほぼ９０°変えられ、ビームエキスパンダー１４６に入射される。このビームエキスパンダー１４６によって所定のビーム径に調整されたレーザビームＬＢａは、ビームスプリッタ１４７によって例えば８本のレーザビームＬＢｂに分割される（図中では省略してある）。８本に分割されたレーザビームＬＢｂは、集光レンズ１４９およびコーナーミラー１５１によって各々、平行に音響光学変調器１５３に対して入射されるとともに、音響光学変調器１５３内の結晶中で結像し、図示しないシステム制御部からの制御信号により各々が独立してラスターデータに基づき、光源からの光を時系列的に強度を変調するようになっている。

音響光学変調器１５３で光源からの光を時系列的に強度を変調されたレーザビームＬＢｃは、コーナーミラー１５５で反射されてリレーレンズ系１５７に入射される。リレーレンズ系１５７から射出されたレーザビームＬＢｃは、アナモルフィックレンズ１５９と、コーナーミラー１６１と、球面レンズ１６３と、コーナーミラー１６５とを介してビーム角走査手段であるポリゴンミラー１６７に導かれる。そして、ポリゴンミラー１６７の各面上で主走査方向（ｘ方向）に長い線状のスポットを形成する。

このビーム角走査手段であるポリゴンミラー１６７の回転によって水平面内で偏向走査された線状のレーザビームＬＢｃは、ｆθレンズ１６８を通った後、主走査方向に長尺の折り返しミラー１６９で下方に向けて折り返される。そして、露光面への入射角がほぼ垂直になるようにフィールドレンズ１７１で補正された後、図示しないアナモルフィックレンズの一種であるシリンドリカルレンズと焦点微調整手段であるプリズムペア１７３を通して移動ステージ１４に向けて照射されるようになっている。このシリンドリカルレンズは、主走査方向に長尺であり、副走査方向にのみパワーを有している。無論、シリンドリカルレンズに代えて、主走査方向に長尺で、主走査方向に比べて副走査方向に強いパワーを有するアナモルフィックレンズを採用することができる。

上述したポリゴンミラー１６７上の線状スポットは、ｆθレンズ１６８と、フィールドレンズ１７１と、焦点微調整手段であるプリズムペア１７３のオートフォーカス機能によって移動ステージ１４上で所定径のスポットを形成して結像し、ポリゴンミラー１６７が回転することにより主走査方向（Ｘ方向）に移動するレーザビームＬＢ（最大８本のレーザビームからなる）を形成する。

なお、ポリゴンミラー１６７のミラー面と結像面とは、ｆθレンズ１６８，フィールドレンズ１７１およびシリンドリカルレンズにより、副走査方向において光学的に共役な位置関係となっており、ポリゴンミラー１６７の各ミラー面の加工誤差などに起因してミラー面が鉛直軸から傾く面倒れによるレーザビームの走査位置ずれを補正している。

また、この画像露光装置では、焦点微調整手段であるプリズムペア１７３によってオートフォーカスの動作をするため、測定手段である距離測定装置１７５を移動ステージ１４から所定高さ上方で、感光材料１１の主走査方向中央（感光材料１１の幅方向中央）に対応した位置に配置する。

この測定手段である距離測定装置１７５は、感光材料１１に対する露光処理を行う前に、感光材料１１の高さ位置を測定する動作を行う。この測定動作では、感光材料１１を副走査方向に搬送させながら距離測定装置１７５で距離を測定することにより、感光材料１１の主走査方向中央を通り副走査方向に沿う直線１７５Ａを代表位置として、この代表位置の直線１７５Ａ上における各位置と目標点（露光点）までの距離とを関連付けて連続的に測定する。

この画像露光装置では、感光材料１１に対する露光処理を行う際に、感光材料１１を副走査方向に搬送しながらレーザビームを走査する範囲の代表位置（レーザビームの走査ラインの中央位置）までの距離が前述した距離測定装置１７５で測定され記憶されている測定値に対応して、焦点微調整手段であるプリズムペア５９を自動的に駆動してピント調整をすることで、レーザビームＬＢを移動ステージ１４上の感光材料１１の表面に焦点を合わせて結像させる動作を連続的に行いながら、露光処理を行う。

また図示しないが、この処理部１４１には、フィールドレンズ１７１とシリンドリカルレンズとの間から導かれたレーザビームを受けるスタートセンサが配設されている。この処理部１４１では、図示しないが、レーザビームを受光したスタートセンサから出力されるタイミングパルスがシステム制御部に与えられて、その時点から所定時間後に描画が開始されるようになっている。

本第２実施の形態に係る画像露光装置であるプリント配線基板製造装置には、図１４に示すように、移動ステージ１４をその平面に垂直方向（ここでは鉛直方向）のＺ方向に昇降させるための露光面高さ調整装置１００をステージ基台１４０の上部に装着する。この露光面高さ調整装置１００は、前述した第１実施の形態の露光面高さ調整装置１００と同等に構成するもので、その一対のガイドレール１０４を、それぞれ走査方向（移動ステージ１４の移動方向である矢印Ｙ方向）に直交する方向（矢印Ｘ方向）に沿って配置する。

この露光面高さ調整装置１００では、ステージ基台１４０上に一対のガイドレール１０４を敷設し、各ガイドレール１０４上にそれぞれガイドブロック１０６を摺動自在に装着する。各ガイドブロック１０６は、それぞれ摺動操作板部材１０８の底面部の四隅に設置され、摺動操作板部材１０８をガイドレール１０４上で摺動自在に支受する。また、ステージ基台１４０上には、電動モータで駆動するリニア駆動機構１１０を設置し、その操作軸（図示せず）の先端を摺動操作板部材１０８に接続する。

この楔形部材１１４は、ステージ基台１４０における走査方向（移動ステージ１４の移動方向である矢印Ｙ方向）に直交する方向（矢印Ｘ方向）の略全長に渡る長さを持つ三角形状に形成して剛性を高める構造とする。

各楔形部材１１４は、一塊の材料から一連のガイド斜面１１４Ａを高い精度で加工して形成する。前述したように、楔形部材１１４は、三角形材料における一連の斜面を連続して切削加工することにより、対向する２辺の挟角が一定角度で直線に伸びるガイド斜面を、容易にかつ廉価に仕上げることができる。

各楔形部材１１４のガイド斜面上には、離間して配置される複数の支持手段（支持点）となる２個のガイドブロック（図示せず）をガイド斜面の長手方向両端近くに、それぞれ摺動自在に装着する。これらガイドブロックは、それぞれ各楔形部材１１４上に配置される各支持ブロック１１８の両端部近くにそれぞれ固着される。

各支持ブロック１１８は、それぞれ対応する楔形部材１１４と組み合わさって矩形状となる三角形状に形成し、支持ブロック１１８の上側に設置される移動ステージ１４が移動台座１５と平行に支受されるように構成する。

また図示しないが、ステージ基台１４０には、走査方向に直交する方向（矢印Ｘ方向）の一方の端部で、リニア駆動機構１１０が配置された端部と反対側の端部における各楔形部材１１４より外側の位置に、それぞれ支持部材（図示せず）を立設する。各支持部材には、移動台座１５の上面から直角に起立する垂直ガイド面を形成し、この垂直ガイド面上を摺動自在にガイドされるようにリニアガイドブロックを装着する。各リニアガイドブロックは、それぞれ対応する支持ブロック１１８の縦側部に取付る。

すると、各楔形部材１１４のガイド斜面上に乗っている各支持ブロック１１８は、支持部材によって矢印Ｘ方向に移動しないよう制動されているから、ガイド斜面上を摺動しリニアガイドブロック１２２にガイドされながら、その場で昇降動作する。

よって、露光面高さ調整装置１００は、一対の支持ブロック１１８の上部に配置されている移動ステージ１４を昇降動作することにより、移動ステージ１４上に載置した感光材料１１の露光面の位置を調整し、前述したレーザー光源１４３から焦点微調整手段であるプリズムペア１７３へ続く光学系により処理位置ＥＰにてＸ方向（主走査方向）に偏向しながら照射される描画用のレーザビームＬＢの焦点位置に合わせるようにする。

また、本第２実施の形態に係る画像露光装置であるプリント配線基板製造装置では、露光面高さ調整装置１００の一対の楔形部材１１４を、走査方向（移動ステージ１４の移動方向である矢印Ｙ方向）に直交する方向（矢印Ｘ方向）と平行に設置してある。これと共に、各楔形部材１１４のガイド斜面１１４Ａを一連に加工してガイド斜面１１４Ａの斜面をより高い精度の直線とし、その勾配を均一に加工してある。

よって、露光面高さ調整装置１００が移動ステージ１４を昇降動作する際の移動ステージ１４表面の平行度（移動ステージ１４が平行に昇降動作する度合い）は、処理位置ＥＰにて描画用のレーザビームＬＢをＸ方向（主走査方向）に偏向しながら直線の線分状に照射する方向に対して高精度となる。

すなわち、露光面高さ調整装置１００が昇降操作する移動ステージ１４表面の平行度は、描画用のレーザビームＬＢがＸ方向（主走査方向）に偏向されながら照射される直線の線分に沿った方向に対して高精度となる。

なお、本第２実施の形態に係る画像露光装置であるプリント配線基板製造装置では、露光面高さ調整装置１００でＺ軸方向に昇降調整可能に支持された移動ステージ１４における矢印Ｘ方向の中心線回りについて見ると、描画用のレーザビームＬＢがＸ方向（主走査方向）に偏向されて照射された直線の線分における極めて小さな幅の方向に対して比較的誤差が現れ易くなるが、この誤差は問題とならないまでに微小となる。

よって、前述したレーザー光源１４３からプリズムペア１７３へ続く光学系（ポリゴンミラーによる２次元走査露光系）により処理位置ＥＰにて照射される描画用のレーザビームＬＢがＸ方向（主走査方向）に偏向されて一方向に向けて１度に照射される領域に対応する焦点微調整手段で１度に焦点調整できる領域が直線の線分状となる場合には、この直線の線分状に露光される領域（一括露光領域）の長手方向の許容勾配量を、直線の線分状に露光される領域の幅方向（短手方向）の許容勾配量よりも十分に小さくすることができる。

このように構成した本第２実施の形態に係る画像露光装置であるプリント配線基板製造装置では、楔形部材１１４等の部品加工ばらつきに対してロバストな構成とすることで、加工ばらつきの許容値が大きくなるため、部品加工費用が下げられる。また、組み立て調整にかかる工数も削減でき、露光面高さ調整装置１００のコストを下げられる。

この本第２実施の形態に係る画像露光装置であるプリント配線基板製造装置では、この装置の全体的な動作を統括的に制御するシステム制御部（図示せず）によって駆動制御して描画動作を行う。この描画時には、図示しないが、システム制御部１０７がラスタ変換回路から主走査制御回路へ順次に送られたラスターデータに基づいてレーザビームＬＢのＸ方向の位置を制御するビーム位置制御回路を制御する。ビーム位置制御回路は、システム制御部からの指示とラスターデータに基づいて音響光学変調器１５３を制御する。このとき図示しないが、Ｘ軸センサは、Ｘ方向に配設されたＸリニアスケールからの光信号を検出して、レーザビームＬＢの主走査方向の偏向距離を測定する。このＸ軸センサから出力された信号は、信号処理回路で適宜に処理されてからシステム制御部に取り込まれ、この信号に基づいて副走査制御回路の駆動回路へのクロックパルスが生成される。

副走査制御回路のサーボモータ１３７は、レーザビームＬＢの主走査に応じて生成されたクロックパルスに基づいて駆動回路によって駆動される。これにより描画ステージ１３５がＹ方向（副走査方向）に移動される。その移動位置は、図示しないＹリニアスケールからの光信号を検出するＹ軸センサによって検出され、信号処理回路により移動位置に応じた信号に変換されてシステム制御部に与えられる。システム制御部は、その信号に応じてサーボモータ１３７の駆動にフィードバックをかけながら描画動作を行う。

次に、本発明の光学装置に関する第３実施の形態に係わる画像読み取り装置について、図１５を参照しながら説明する。

この第３実施の形態に係る画像読み取り装置は、図１５の斜視図に要部の概略構成を示すように、例えばプリント基板（ＰＣＢ）、カラーの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）といったパターンが形成された画像読み取りの対象となる被処理対象物１１Ａを載置固定する移動ステージ１４と、この移動ステージ１４の上方に配置された画像読み取り部２００とを有する。

また、図示しないが、この移動ステージ１４の下部には、前述した図１に示す露光面高さ調整装置を備えた画像形成装置と同様に構成された、鉛直のＺ方向に昇降させるための材料面高さ調整装置を、ステージ基台上に配置する。

この材料面高さ調整装置は、その楔形部材１１４と、支持ブロック１１８とをそれぞれ、送り方向（走査方向）を短辺とする矩形状に設定された読み取り範囲Ｑ（図１５に図示）の長手方向に沿うよう配設する。すなわち、材料の斜面を一直線状に加工して形成したガイド斜面を有する楔形部材を、ガイド斜面が焦点微調整手段で１度に焦点調整できる領域である読み取り範囲Ｑの長手方向に沿うように配置して構成する。

このステージ基台は、前述した図１に示す露光面高さ調整装置を備えた画像形成装置と同様に構成されるもので、ガイドレールにスライダを介して往復移動可能に装着され、リニアモータによって、図中Ｙで示す送り方向に移動操作可能に装着されている。

図１５に示すように、この画像読み取り部２００は、移動ステージ１４の図中矢印Ｙで示す送り方向に直交するＸ方向と平行な読み取り範囲Ｑに対応して配置する。この画像読み取り部２００は、読み取り範囲Ｑの矢印Ｙで示す送り方向の上流側と下流側との各上方位置に、それぞれ多数のＬＥＤで照明するように構成した一対の照明装置２０２を配置する。これら一対の照明装置２０２の間には、読取り手段に入射される光の焦点距離を調整するための焦点微調整手段であるオートフォーカス用のプリズムペア２０４を配置する。

さらに、焦点微調整手段であるプリズムペア２０４の上方には、シリンドリカルレンズ２０６を配置する。このシリンドリカルレンズ２０６の上方には、画像読取り手段として電荷結合デバイス（ＣＣＤ）等の撮像素子を備えた撮像部２０８を配置する。

この画像読取り手段である撮像部２０８は、ラインＣＣＤ又はエリアＣＣＤを利用して構成することができる。ここで、撮像部２０８がラインＣＣＤを利用して構成されている場合には、照明装置２０２を常時点灯した状態で画像の読み取り動作を行う。また撮像部２０８がエリアＣＣＤを利用して構成されている場合には、撮像する被処理対象物１１Ａ材料面のエリアが、画像読み取り部２００の読み取り範囲Ｑと一致したときだけ、照明装置２０２をフラッシュのように間欠的に点灯させて画像の読み取り動作を行う。

また、この画像読み取り装置では、焦点微調整手段であるプリズムペア２０４によってオートフォーカスの動作をするため、測定手段である距離測定装置１７５を移動ステージ１４から所定高さ上方で、被処理対象物１１Ａ材料面の主走査方向中央（被処理対象物１１Ａの幅方向中央）に対応した位置に配置する。

この測定手段である距離測定装置１７５は、被処理対象物１１Ａ材料面に対する画像読み取りの処理を行う前に、被処理対象物１１Ａ材料面の高さ位置を測定する動作を行う。この測定動作では、被処理対象物１１Ａを副走査方向に搬送させながら測定手段である距離測定装置１７５で距離を測定することにより、被処理対象物１１Ａの主走査方向中央を通り副走査方向に沿う直線１７５Ａを代表位置として、この代表位置の直線１７５Ａ上における各位置と目標点までの距離とを関連付けて連続的に測定する。

この画像読み取り装置では、被処理対象物１１Ａ材料面に対する画像読み取り処理を行う際に、被処理対象物１１Ａを副走査方向に搬送しながら読み取り範囲Ｑの代表位置直線１７５Ａ上の目標点までの距離に対応して前述した距離測定装置１７５で測定され記憶されている測定値に対応して焦点微調整手段であるプリズムペア２０４を自動的に駆動してピント調整をすることで、移動ステージ１４上の被処理対象物１１Ａの材料面に合焦させて読み取る動作を行いながら、画像読み取り処理を行う。このように、読み取り光学系の焦点と被処理対象物１１Ａ材料面の位置とを一致させることで良好な画像検出を行なうことができる。

なお、本第３実施の形態における以上説明した以外の構成、作用、及び効果の要部は、前述した第１実施又は第２実施の形態の対応部分と同様であるので、その説明を省略する。

本発明の光学装置における第１実施の形態に係る、画像形成装置の全体概略斜視図である。本発明の第１実施の形態に係る画像形成装置に設けた露光ヘッドユニットの各露光ヘッドによって感光材料に露光する状態を示す要部概略斜視図である。本発明の第１実施の形態に係る画像形成装置に設けた露光ヘッドユニットにおける一つの露光ヘッドによって感光材料に露光する状態を示す要部拡大概略斜視図である。本発明の第１実施の形態に係る画像形成装置の露光ヘッドに関する光学系の概略構成図である。（Ａ）は本発明の第１実施の形態に係る画像形成装置における、ＤＭＤを傾斜させない場合の各マイクロミラーによる反射光像（露光ビーム）の走査軌跡を示す要部平面図、（Ｂ）はＤＭＤを傾斜させた場合の露光ビームの走査軌跡を示す要部平面図である。本発明の第１実施の形態に係る画像形成装置に用いるＤＭＤの構成を示す要部拡大斜視図である。（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第１実施の形態に係る画像形成装置に用いるＤＭＤの動作を説明するための説明図である。本発明の第１実施の形態に係る画像形成装置の高さ調整装置の部分を取り出して示す要部側面図である。本発明の第１実施の形態に係る高さ調整装置が上昇動作した状態の部分を取り出して示す要部側面図である。本発明の第１実施の形態に係る高さ調整装置における楔形部材の部分を示すための要部斜視図である。本発明の第１実施の形態に係る画像形成装置における、一つの露光ヘッドで露光する露光エリアに係わる平行度に対する要求精度を説明するために露光エリアを示す拡大斜視図である。本発明の第１実施の形態に係る画像形成装置における、露光エリアで要求される平行度に対応した要求精度を出すための構成を説明するために楔形部材の配置関係を示す要部概略斜視図である。本発明の第１実施の形態に係る画像形成装置における、楔形部材のガイド斜面の加工精度と、このガイド斜面を利用したときの昇降量との関係を説明するための楔形部材の側面図である。本発明の光学装置における第２実施の形態に係る、画像形成装置の全体概略斜視図である。本発明の光学装置における第３実施の形態に係る、画像読み取り装置の要部概略斜視図である。従来の、４個の楔形のガイド部材を利用した高さ調整機構で誤差を生じることを例示する説明図である。従来の、４個の楔形のガイド部材を利用した高さ調整機構の要部を示す斜視図である。従来の、４個の楔形のガイド部材を利用した高さ調整機構における、各楔形のガイド部材の加工ばらつきにより生じる誤差を説明するための一方向に並んだ楔形のガイド部材の側面図である。

符号の説明

１０画像形成装置
１１感光材料
１２基台
１４移動ステージ
１８露光ヘッドユニット
２６露光ヘッド
３２露光エリア
１００露光面高さ調整装置
１１４楔形部材
１１４Ａガイド斜面
１１６ガイドブロック
１１８支持ブロック

Claims

光源からの光を所定のパターンに変調し光学部材を介して感光材料面に画像を書き込む露光ヘッドと、
前記感光材料面と露光ヘッドとの距離を前記感光材料面上で少なくとも１つの方向に沿って所定の距離間隔で測定する測定手段と、
前記測定手段の測定値に応じて前記露光ヘッドより前記感光材料面へ照射される光ビームの焦点距離を調整する焦点微調整手段と、
前記感光材料が載置されたステージを移動調整して前記感光材料と前記露光ヘッドの位置調整を行う露光面高さ調整装置とを有し、
前記露光面高さ調整装置を、
材料の斜面を一直線状に加工して形成したガイド斜面を有する楔形部材が、前記ガイド斜面が前記焦点微調整手段で１度に焦点調整できる領域の長手方向に沿うように配置され、前記ステージを支持するのに用いられる複数の支持手段が前記一直線状に加工されて成るガイド斜面上に移動可能に支受されると共に、前記複数の支持手段と前記ガイド斜面との間の相対的な移動によって前記感光材料に対する前記露光ヘッドの位置調整が行われるように構成したことを特徴とする光学装置。
前記露光ヘッドが、光源からの光を各画素毎に光変調状態を制御可能な空間光変調素子により所定のパターンに変調させることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
前記露光ヘッドが、光源からの光を時系列的に強度を変調し、ビーム角走査手段によりビームを走査し所定のパターンを感光材料上に書き込むビーム走査型露光ヘッドであることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
所定のパターン画像が書き込まれた材料面の書込みパターンを読取る画像読取り装置において、
前記材料面に描かれた所定のパターンの画像を読取る画像読取り手段と、
前記材料面と読取り手段との距離を前記材料面上で少なくとも１つの方向に沿って所定の距離間隔で測定する測定手段と、
前記測定手段の測定値に応じて前記材料面から前記読取り手段に入射される光の焦点距離を調整する焦点微調整手段と
前記材料が載置されたステージを移動調整して前記材料と前記読取り手段との位置調整を行う材料面高さ調整装置とを有し、
前記材料面高さ調整装置が、
材料の斜面を一直線状に加工して形成したガイド斜面を有する楔形部材を、前記ガイド斜面が前記焦点微調整手段で１度に焦点調整できる領域の長手方向に沿うように配置し、前記ステージを支持するのに用いられる複数の支持手段が前記一直線状に加工されて成るガイド斜面上に移動可能に支受されると共に、前記複数の支持手段と前記ガイド斜面との間の相対的な移動によって前記材料に対する前記読取り手段の位置調整が行われるように構成されたことを特徴とする光学装置。