JP2009088848A - 画像記録方法、および画像記録システム - Google Patents

Abstract

【課題】変倍処理による画像記録時間の増大、および画像の画質劣化を最小限に抑える。
【解決手段】デジタル露光システム２では、被描画体１４の基準サイズからのずれに起因する描画パターンの記録位置のずれを補正するための電子変倍処理を、基準変倍処理部７６と調整変倍処理部７２の二段階に分けて行う。基準変倍処理部７６は、ソフトウエアでその機能が実現され、被描画体１４に露光を行う前の外段取りの作業として、被描画体１４の基準サイズからのずれ量の平均値を元に設定される基準変倍率で、ラスターデータに電子変倍処理を施す。調整変倍処理部７２は、ハードウエアでその機能が構築され、被描画体１４に露光を行っている最中の内段取りの作業として、基準変倍率、および被描画体１４の実測サイズを元に設定される調整変倍率に応じた電子変倍処理を施す。
【選択図】図４

Description

本発明は、デジタルデータで表される所定の描画パターンを、複数の被描画体に直接描画する画像記録方法、および画像記録システムに関する。

従来、デジタルデータで表される所定の描画パターンを、被描画体に直接描画する画像記録システムが開発されている。画像記録システムとしては、例えば、表面に感光材料が塗布または貼着されたプリント配線基板やフラットパネルディスプレイ用ガラス基板などの被描画体に、描画パターンに応じて変調された光ビームを照射することにより、マスクレスで露光記録を行うデジタル露光システムが知られている。

デジタル露光システムは、描画パターンの設計、被描画体の作製から、露光済みの被描画体の検査、梱包、出荷に至る一連のプロセスを統合した一大製造システムに組み込まれており、そのうちの描画パターンの露光という役割を担っている。描画パターンの設計は、例えば、ＣＡＤ（Computer Aided Design）で行われ、デジタル露光システムには、ＣＡＤで設計した描画パターンをＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）で編集したベクトルデータが与えられる。デジタル露光システムでは、与えられたベクトルデータをラスターイメージプロセッサ（Raster Image Processor；ＲＩＰ）でラスタライズし、これにより生成されたラスターデータ（画素毎に露光記録の有無を“０”または“１”の二値で表したもの）に基づいて、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device、登録商標）などの空間光変調素子を駆動制御することで、露光記録を行っている。

デジタル露光システムでは、扱う製品の性質上、被描画体の正規の位置に、如何にして正確に描画パターンを露光するかが重要な課題となっている。描画パターンの露光位置がずれると、製品の性能が著しく低下するばかりか、場合によっては不良品となって歩留りが悪くなるおそれがあるからである。

ところが、被描画体には、デジタル露光システムに至る前の工程でプレス処理を施した際の熱膨張など、製造条件や周囲の環境に起因する基準サイズからのずれ（縦横方向の二次元的な伸縮）が生じる。このため、被描画体の基準サイズからのずれ量を計測し、この計測結果に応じて、描画パターンの元となるデジタルデータを補正する必要がある。例えば、被描画体の基準サイズを規格化して縦横１倍としたときの被描画体の実測サイズが縦横１．０００１、０．９９９９倍であった場合、デジタルデータにも縦横１．０００１、０．９９９９倍の変倍処理を施すことが必要である。

上記のような背景を踏まえて、光ビームを制御するクロックパルスの位相のシフト量を、被描画体の基準サイズと実測サイズの寸法差と実質的に一致させ、デジタルデータの一画素単位以下で変倍処理（スケーリング補正処理）を施し得るようにしたレーザ描画装置が提案されている（特許文献１参照）。また、同様のレーザ描画装置において、描画パターン記録後の工程（検査など）を容易ならしめるために、ロット番号などの識別データと伸縮率のデータ（スケーリング補正情報データ）とを、被描画体毎に関係付けて保持する技術が開示されている（特許文献２参照）。

一方、描画パターンが基準位置からずれる原因としては、上述の被描画体のずれの他に、ＤＭＤを含む露光ユニットの組立誤差や部品の製造誤差に起因する光学特性のずれが挙げられる。特許文献３は、かかる露光位置のずれを解消するために、露光ユニットの光学特性のずれを予め知得しておき、これに基づいてラスターデータに電子変倍処理を施している。
特開平０９−３２３１８０号公報 特開平１０−２８２６８４号公報 特開２００６−２５１２０７号公報

特許文献１、２に記載の技術では、個々の被描画体の基準サイズからのずれに応じて、異なる内容のスケーリング補正処理を一々施す必要があるため、一つ一つのスケーリング補正処理に時間が掛かる。したがって、個々の被描画体を露光する時間が長くなり、結果として製品の生産性が低下してしまう。この問題は、たとえ特許文献３に記載の技術を適用したとしても、個々の被描画体に対して異なる変倍率で電子変倍処理を施すことは変わらないので、解決することができない。

そのうえ、特許文献１、２では、クロックパルスの位相をシフトさせるために、マルチプレクサやディレイラインなどの多くの部品を追加しなければならない。また、特許文献３には、電子変倍処理を施す具体的な構成については詳述されていないが、電子変倍処理は、通常、ラッチ回路やＦｉＦｏメモリなどのハードウエアを用いて、ラスターデータを構成する画素を変倍率に応じて補間、または間引くことで行う（例えば、特開平０６−０８６０５６号公報参照）ため、変倍率が大きい程、必要なハードウエアの数が多くなり、変倍処理後のラスターデータの画質も低下する。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、変倍処理による画像記録時間の増大、および画像の画質劣化を最小限に抑えることができる画像記録方法、および画像記録システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、デジタルデータで表される所定の描画パターンを、複数の被描画体に直接描画する画像記録システムにおいて、前記複数の被描画体に共通する第一の変倍率で、前記デジタルデータに対して第一の電子変倍処理を施す第一変倍処理手段と、前記複数の被描画体の個々で異なる第二の変倍率で、前記デジタルデータに対して第二の電子変倍処理を施す第二変倍処理手段とを備え、前記第一、第二変倍処理手段は、前記第一、第二の電子変倍処理によって、前記被描画体の基準サイズからのずれに起因する前記描画パターンの記録位置のずれを補正することを特徴とする。

前記第一変倍処理手段は、前記被描画体に前記描画パターンを描画する前の外段取りの作業として、前記第一の電子変倍処理を行い、前記第二変倍処理手段は、前記被描画体に前記描画パターンを描画している最中の内段取りの作業として、前記第二の電子変倍処理を行うことが好ましい。すなわち、前記第一の電子変倍処理は、一つのデジタルデータについて一回だけ実施される。一方、前記第二の電子変倍処理は、前記被描画体に記録を行う毎に実施される。

前記第一の変倍率は、前記被描画体の基準サイズからのずれ量の平均値、または最大、最小値の中間値を元に設定されることが好ましい。

なお、前記平均値、または前記中間値は、前記被描画体の過去の製造実績から経験的に求められるものである。あるいは、前記被描画体の基準サイズからのずれ量を実測する第一ずれ量計測手段を備え、前記平均値、または前記中間値は、前記第一ずれ量計測手段による前記ずれ量の実測値から求められるものである。

前記被描画体の基準サイズからのずれ量を実測する第二ずれ量計測手段を備え、前記第二の変倍率は、前記第一の変倍率、および前記第二ずれ量計測手段による前記ずれ量の実測値を元に設定されることが好ましい。

前記第一変倍処理手段は、その機能をソフトウエアで実現され、前記第二変倍処理手段は、その機能をハードウエアで実現されていることが好ましい。

前記描画パターンのベクトルデータをラスタライズして、前記デジタルデータとしてラスターデータを生成するラスターイメージプロセッサを備え、前記第一変倍処理手段は、前記ラスタライズの際にＲＩＰ解像度を調整することで、前記ラスターデータに前記第一の電子変倍処理を施すことが好ましい。

請求項９に記載の発明は、デジタルデータで表される所定の描画パターンを、複数の被描画体に直接描画する画像記録方法において、前記複数の被描画体に共通する第一の変倍率で、前記デジタルデータに対して第一の電子変倍処理を施す第一変倍処理工程と、前記複数の被描画体の個々で異なる第二の変倍率で、前記デジタルデータに対して第二の電子変倍処理を施す第二変倍処理工程とを備え、前記第一、第二変倍処理工程では、前記第一、第二の電子変倍処理によって、前記被描画体の基準サイズからのずれに起因する前記描画パターンの記録位置のずれを補正することを特徴とする。

本発明の画像記録方法、および画像記録システムによれば、被描画体の基準サイズからのずれに起因する描画パターンの記録位置のずれを補正するための電子変倍処理を、複数の被描画体に共通の変倍率で行う第一の電子変倍処理と、複数の被描画体の個々で異なる変倍率で行う第二の電子変倍処理の二段階に分けて行うので、補正に必要な電子変倍処理のうちの大部分を第一の電子変倍処理で一回行い、第一の電子変倍処理で調整しきれない残りの部分を被描画体毎の第二の電子変倍処理で微調整することができ、実質的に画像記録時間に影響する処理は、第一の電子変倍処理と比べて変倍率が小さい第二の電子変倍処理のみで済む。したがって、変倍処理による画像記録時間の増大を最小限に抑えることができる。また、画質劣化が少ない構成で第一の電子変倍処理を行えば、変倍処理による画像の画質劣化も最小限に抑えることができる。

図１において、デジタル露光システム２は、デジタル露光機１０、光源ユニット１１、画像処理ユニット１２、および制御装置１３から構成される。デジタル露光システム２は、ＣＡＤ（Computer Aided Design）で設計した所定の描画パターン（例えば、プリント配線パターンなど）をＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）で編集したベクトルデータを画像処理ユニット１２でラスタライズし、これにより生成されたラスターデータ（画素毎に露光記録の有無を“０”または“１”の二値で表したもの）を元に、デジタル露光機１０および光源ユニット１１を用いて被描画体１４を露光することで、マスクレスで被描画体１４に所望の画像を形成するものである。

被描画体１４は、例えば、表面に感光材料が塗布または貼着されたプリント配線基板や、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板からなる。被描画体１４の上面には、露光位置の基準を示すアラインメントマーク１５が設けられている。アラインメントマーク１５は、例えば、薄膜の凹凸によって形成され、被描画体１４の四隅にそれぞれ一つずつ、計四個配されている。

デジタル露光機１０は、平板状の基台１６を有している。基台１６は、四本の脚部１７に支持され、水平面に対して平行に配置されている。基台１６の上面には、Ｙ方向（基台１６の長手方向に平行な方向）に平行な二本のガイドレール１８が並べて設けられている。ガイドレール１８には、被描画体１４を吸着保持する移動ステージ１９が、Ｙ方向にスライド自在となるように取り付けられている。移動ステージ１９は、リニアモータなどの駆動源を含むステージ駆動部７４（図４参照）によってＹ方向に往復移動される。また、図示はしていないが、移動ステージ１９には、Ｚ方向（水平面と直交する方向）の位置を調整するための機構が取り付けられている。

基台１６のＹ方向に関する中央部には、露光部２０が配置されている。露光部２０は、ガイドレール１８を跨ぐように立設された門型の第一ゲート２１に固定されている。露光部２０には、Ｘ方向（水平面上でＹ方向と直交する方向）に八個ずつ二列に配列された計十六個の円筒状の露光ヘッド２２が設けられている。

露光ヘッド２２には、光源ユニット１１から引き出された光ファイバー２３と、画像処理ユニット１２から引き出された信号ケーブル２４とが接続されている。露光ヘッド２２は、信号ケーブル２４を介して画像処理ユニット１２から入力されるフレームデータ（ラスターデータを露光ヘッド２２毎に分割したもの）に基づいて、光ファイバー２３を介して光源ユニット１１から入力されるレーザービーム（以下、ＬＢと略す）を変調する。そして、変調したＬＢを、移動ステージ１９のＹ方向の移動に伴って直下を通過する被描画体１４に照射し、露光を行う。

露光ヘッド２２は、第一列目と第二列目とで互いに隙間なく配置されている。露光ヘッド２２は、第一列目と第二列目とでＸ方向に１／２ピッチ分（半径分）ずらして配列されている。これにより、第一列目の露光ヘッド２２で露光できない部分が第二列目の露光ヘッド２２で露光され、被描画体１４をＸ方向に隙間無く露光することができる。なお、露光ヘッド２２の個数や配列の仕方は、被描画体１４の仕様に応じて適宜変更することが可能である。

図２において、露光ヘッド２２は、入射光学系３０、光変調部３１、第一出射光学系３２、マイクロレンズアレイ３３、アパーチャアレイ３４、および第二出射光学系３５を有する。入射光学系３０は、光ファイバー２３の出射端部と対面して配置される。入射光学系３０は、集光レンズ３６と、オプティカルインテグレーター３７と、結像レンズ３８と、ミラー３９とからなる。

集光レンズ３６は、光ファイバー２３から出射されたＬＢ（矢印で示す）をオプティカルインテグレーター３７に向けて集光する。オプティカルインテグレーター３７は、集光レンズ３６を通過したＬＢの光路上に配置されており、例えば、入射端面および出射端面に反射防止膜がコーティングされた四角柱状の透光性ロッドからなる。オプティカルインテグレーター３７は、その内部を全反射しながら進行するＬＢを、ビーム断面内強度が均一化された略平行光とする。オプティカルインテグレーター３７で略平行光とされたＬＢは、結像レンズ３８によってミラー３９に導かれ、ミラー３９によって光変調部３１に入射される。

光変調部３１は、空間光変調素子であるデジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micromirror Device、以下、ＤＭＤと略す）４０と、ＤＭＤ４０の動作を制御するＤＭＤドライバ４１と、ミラー３９を介して入射したＬＢをＤＭＤ４０に向けて反射させる全反射プリズム４２とを備えている。

図３において、ＤＭＤ４０は、ＳＲＡＭセルアレイ６０を構成する各ＳＲＡＭセル上に、マイクロミラー６１が支柱により傾斜自在に支持されてなる。マイクロミラー６１は、例えば、６００個×８００個の二次元正方格子状に配列されている。

各ＳＲＡＭセルには、ＤＭＤドライバ４１を介してフレームデータが書き込まれる。ＳＲＡＭセルは、フリップフロップ回路によって構成されており、書き込まれるフレームデータ（“０”または“１”）によって電荷状態が切り替わる。マイクロミラー６１は、ＳＲＡＭセルの電荷状態に応じた静電気力によって傾斜角度が変化し、これによりＬＢの反射方向も変化する。例えば、フレームデータ“０”が書き込まれたＳＲＡＭセルのマイクロミラー６１は、ＬＢが第一出射光学系３２に入射するように傾斜する。反対に“１”が書き込まれた場合は、ＬＢが光吸収体（図示せず）に入射するように傾斜する。光吸収体に入射したＬＢは、光吸収体に吸収されて露光には寄与しない。なお、ＤＭＤ４０は、各露光ヘッド２２による走査軌跡のＸ方向における間隔を狭めて露光の解像度を高めるために、その短辺がＹ方向に対して僅かに傾斜（例えば、０．１°〜０．５°）して配置されている。

図２に戻って、第一出射光学系３２は、レンズ４３、４４を備え、光変調部３１からのＬＢを所定の倍率に拡大してマイクロレンズアレイ３３上に入射させる。マイクロレンズアレイ３３は、透光性を有する材料、例えば、石英ガラスからなり、平凸レンズ状の複数のマイクロレンズ４５が一体的に形成されてなる。マイクロレンズ４５は、マイクロミラー６１に一対一で対応し、入射したＬＢの光軸上に位置している。このマイクロレンズ４５の作用により、入射したＬＢが鮮鋭化されてアパーチャアレイ３４に入射される。

アパーチャアレイ３４は、マイクロミラー６１に対応して二次元正方格子状に配列された複数のアパーチャ４６を有している。アパーチャアレイ３４は、例えば、石英ガラス板にクロムなどの遮光膜を蒸着し、遮光膜にアパーチャ４６となる孔を形成してなる。マイクロレンズアレイ３３から入射したＬＢは、アパーチャ４６の位置で焦点を結び、第二出射光学系３５へと導かれる。このアパーチャアレイ３４によって、マイクロミラー６１のチャタリングに起因する不要光の通過が防止され、ＬＢの鮮鋭度がさらに増す。

第二出射光学系３５は、レンズ４７、４８、およびプリズムペア４９を備えている。レンズ４７、４８は、アパーチャアレイ３４からのＬＢを所定の倍率に拡大するか、あるいは等倍率のままでプリズムペア４９に入射させる。プリズムペア４９は、例えば、透明な平行平板を、この平行平板の平行平面に対して斜めに傾く平面で切断して得られる一対の楔形プリズム４９ａ、４９ｂで構成される。楔形プリズム４９ａは、ステッピングモータなどの駆動源を含むフォーカス制御部（図示せず）によって、楔形プリズム４９ｂに対して傾斜面に沿う方向に移動可能に設けられており、楔形プリズム４９ａが移動することによって、露光面１４ａにＬＢが合焦するように、ＬＢの焦点調節を行う。

図１に戻って、光源ユニット１１には、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲（例えば、４０５ｎｍ）の発振波長のＬＢを発するＧａＮ系半導体レーザーが複数設けられている。ＧａＮ系半導体レーザーは、マルチモードの場合には１００ｍＷ、シングルモードの場合には５０ｍＷ程度の最大出力を有する。ＧａＮ系半導体レーザーの各々から発せられたＬＢは、そのまま、あるいは数個ずつ合波されて光ファイバー２３の入射端部に導かれる。なお、ＧａＮ系半導体レーザーの代わりに、他の種類の半導体レーザーや発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いてもよい。

基台１６には、さらに、ガイドレール１８を跨ぐように門型の第二ゲート２５が立設されている。また、基台１６のＹ方向の一端部には、一対の測長器２６が取り付けられている。第二ゲート２５には、移動ステージ１９のＹ方向の移動に伴って直下を通過する被描画体１４をＺ方向上方から撮影する三台のカメラ２７が設置されている。カメラ２７は、ＣＣＤイメージセンサなどの固体撮像素子を内蔵しており、固体撮像素子で得られた撮像信号を位置検出部７５（図４参照）に出力する。

測長器２６には、例えば、移動ステージ１９の側端面にレーザー光を照射し、その反射光を受光するタイミングによって、移動ステージ１９のＹ方向における位置を測定するレーザー干渉式が採用されている。測長器２６は、制御装置１３に接続されており（図４参照）、測長結果を制御装置１３に出力する。なお、測長器としては、超音波送受信機やステレオカメラで構成されるものを用いてもよい。

図４において、制御装置１３は、デジタル露光システム２の全体の動作を統括的に制御する。制御装置１３には、前述の制御を行うためのプログラムやデータが、ＨＤＤやＲＯＭなどの記憶部（図示せず）に予め記憶されている。制御装置１３は、記憶部から必要なプログラムやデータを読み出してＲＡＭなどの作業用メモリに展開し、読み出したプログラムを逐次処理する。

制御装置１３には、前述の光源ユニット１１の他に、画像処理ユニット１２のメモリ７０、ラスターイメージプロセッサ（Raster Image Processor、以下、ＲＩＰと略す）７１、調整変倍処理部（第二変倍処理手段に相当）７２、およびフレームデータ生成部７３、並びにデジタル露光機１０のＤＭＤドライバ４１、ステージ駆動部７４、位置検出部７５、および測長器２６が接続されている。

メモリ７０は、ＣＡＭなどの外部機器から送信されるベクトルデータを一時的に記憶する。ＲＩＰ７１は、メモリ７０からベクトルデータを読み出し、ベクトルデータをラスタライズしてラスターデータを生成する。ＲＩＰ７１は、生成したラスターデータを調整変倍処理部７２に出力する。

ＲＩＰ７１には、基準変倍処理部（第一変倍処理手段に相当）７６が設けられている。基準変倍処理部７６は、ニアレストネイバー法などの周知の画素補間技術を用いて、ラスタライズの際にＲＩＰ解像度を調整する（ラスターデータを構成する画素を基準変倍率に応じて補間（拡大）、または間引く（縮小））ことで、ラスターデータに電子変倍処理を施す。基準変倍処理部７６は、新たなベクトルデータがメモリ７０から読み出されたときに、被描画体１４に露光を行う前の外段取り（オフライン）の作業として、一回だけ上記電子変倍処理を行う。

ここで、基準変倍率とは、第一の変倍率に相当し、図５に概念的に示すように、被描画体１４の基準サイズからのずれ量（基準サイズを規格化して縦横１倍としたときの倍率、例えば、縦横０．９９９５、１．０００８倍など）の平均値である。

被描画体１４の基準サイズからのずれは、デジタル露光システム２に至る前の工程で被描画体１４にプレス処理が施された際の熱膨張などによって生じるものであり、その程度はおよそ０．１％である。また、ずれ量の平均値、すなわち基準変倍率は、過去の製造実績から経験的に略正確な値を推量することができる。本実施形態では、経験的に求めた基準変倍率を用いて処理を行う。具体的には、経験的に求めた基準変倍率のデータを制御装置１３の記憶部に予め記憶しておき、このデータを基準変倍処理部７６に読み出して、読み出したデータに基づいて基準変倍処理を行う。

なお、基準変倍率は、図５の下段に示す計算式のように、露光の対象となる全ての被描画体１４についてずれ量を測定し、これを積算して個数（ｎ）で除算して求めたものを用いてもよいし、露光の対象となる被描画体１４のうち、ランダムに選んだ数個のずれ量を測定して、その平均値を用いてもよい。あるいは、ずれ量の平均値ではなく、最大、最小の中間値を用いてもよい。この場合、例えば、最大が１．０００８、最小が０．９９９４であれば、中間値は、（１．０００８＋０．９９９４）／２＝１．０００１である。

ＲＩＰ７１は、制御装置１３の記憶部に記憶されたＲＩＰ用のプログラムにしたがって、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのデジタル信号処理用マイクロプロセッサを動作させることで実現される、いわゆるソフトウエアＲＩＰである。勿論、ＲＩＰ７１内の基準変倍処理部７６の機能も、ソフトウエアで実現されている。

調整変倍処理部７２は、基準変倍処理部７６と同様の手法を用いて、ＲＩＰ７１からのラスターデータに調整変倍率に応じた電子変倍処理を施す。調整変倍処理部７２は、露光の対象となる被描画体１４が入れ替わる毎に、被描画体１４に露光を行っている最中の内段取り（オンライン）の作業として、上記電子変倍処理を行う。

調整変倍率は、第二の変倍率に相当し、基準変倍処理部７６によって拡縮されたラスターデータのサイズを、位置検出部７５によって実測された被描画体１４のサイズで除算したものである。例えば、基準変倍率が縦横１．０００１、０．９９９１倍で、位置検出部７５による被描画体１４の実測サイズが縦横１．０００２、０．９９９２倍であった場合、調整変倍率は、縦横（１．０００２／１．０００１≒１．００００９９９９）、（０．９９９２／０．９９９１≒１．０００１００１）倍である。つまり、調整変倍率は、基準変倍処理で調整しきれない被描画体１４の個々のサイズのずれを吸収し、全ての被描画体１４のサイズとラスターデータのサイズとが一致するように微調整するものであり、当然ながら基準変倍率に比べて極小さい値をとる。

調整変倍処理部７２は、ＲＩＰ７１や基準変倍処理部７６のようにソフトウエアで実現されるものではなく、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの、調整変倍処理の機能を専用に担うハードウエアによって構築されている。

フレームデータ生成部７３は、マイクロミラー６１および露光ヘッド２２の配置によって決まる被描画体１４への各露光ヘッド２２の露光位置に基づいて、調整変倍処理部７２からのラスターデータを露光ヘッド２２毎に分割したフレームデータを生成する。また、フレームデータ生成部７３は、位置検出部７５で検出される移動ステージ１９上の基準位置に対する被描画体１４のずれ量に応じて、ずれが生じていない場合と同一の位置に露光がなされるように、フレームデータを補正する。フレームデータ生成部７３は、生成したフレームデータを該当する露光ヘッド２２のＤＭＤドライバ４１に出力する。ＤＭＤドライバ４１は、前述のように、フレームデータ生成部７３からのフレームデータをＳＲＡＭセルに書き込む。なお、上記のフレームデータの補正は、移動ステージ１９上の被描画体１４の基準載置位置からのずれを補正するもので、被描画体１４自体の基準サイズからのずれを補正する基準、調整変倍処理とは別の処理である。

位置検出部７５は、カメラ２７からの撮像信号を、周知の信号処理によってデジタルの画像データに変換する。位置検出部７５は、変換した画像データ、カメラ２７のＸ方向における位置、およびその撮影タイミング（位置、撮影タイミングともに既知）を元に、移動ステージ１９上の被描画体１４のアラインメントマーク１５の位置を検出する。位置検出部７５は、位置の検出結果を制御装置１３に出力する。

制御装置１３は、位置検出部７５からの検出結果を受けて、移動ステージ１９上の基準位置に対する被描画体１４のＸ方向、Ｙ方向、およびθ方向（Ｚ方向を軸とした回転方向、図１参照）のずれ量を算出する。また、制御装置１３は、被描画体１４の基準サイズからのずれ量を算出する。具体的には、位置検出部７５で実測したアラインメントマーク１５のＸＹ方向の位置座標と、記憶部に予め記憶された基準の位置座標とから、被描画体１４の縦横のサイズの実測値と基準値とを求め、これらの比をとる。制御装置１３は、算出したこれらのずれ量から、調整変倍率、およびフレームデータの補正量を算出し、これらの情報をそれぞれ、調整変倍処理部７２、およびフレームデータ生成部７３に出力する。

次に、上記構成によるデジタル露光システム２の動作手順について、図６のフローチャートを参照して説明する。まず、Ｓ１０において、露光記録に先立ち、ＣＡＭなどの外部機器から、メモリ７０にベクトルデータが送信され、メモリ７０にベクトルデータが記憶される。

メモリ７０に記憶されたベクトルデータは、ＲＩＰ７１に読み出される。Ｓ１１において、ＲＩＰ７１では、ベクトルデータがラスタライズされてラスターデータが生成される。このとき、基準変倍処理部７６によって、制御装置１３の記憶部から読み出した基準変倍率のデータに基づいてＲＩＰ解像度が調整され、ラスターデータに基準変倍処理が施される。基準変倍処理が施されたラスターデータは、調整変倍処理部７２に出力される。以上の処理は、被描画体１４に露光を行う前の外段取り（オフライン）の作業として行われる。

外段取りの作業終了後、あるいは外段取りの作業中に、被描画体１４への露光記録が指示されると、Ｓ１２において、図１に示す位置にある移動ステージ１９上に被描画体１４がセットされる。そして、Ｓ１３において、制御装置１３によってステージ駆動部７４が駆動され、移動ステージ１９が第二ゲート２５に向けてＹ方向に等速度で移動される。

移動ステージ１９はＹ方向に移動され、第二ゲート２５の直下を通過する。このとき、Ｓ１４において、カメラ２７で移動ステージ１９上の被描画体１４が撮影される。カメラ２７で得られた撮像信号は、位置検出部７５に出力される。そして、位置検出部７５でデジタルの画像データに変換される。Ｓ１５において、位置検出部７５では、画像データ、カメラ２７のＸ方向における位置、およびその撮影タイミングを元に、移動ステージ１９上の被描画体１４のアラインメントマーク１５の位置が検出される。位置検出部７５の検出結果は、制御装置１３に出力される。

制御装置１３では、位置検出部７５からのアラインメントマーク１５の検出結果が解析され、移動ステージ１９上の基準位置に対する、被描画体１４のＸ方向、Ｙ方向、およびθ方向のずれ量、並びに被描画体１４の基準サイズからのずれ量が算出される。次いで、Ｓ１６に示すように、算出したずれ量から、調整変倍率、およびフレームデータの補正量が算出される。算出された調整変倍率、およびフレームデータの補正量はそれぞれ、調整変倍処理部７２、およびフレームデータ生成部７３に出力される。

次に、Ｓ１７において、調整変倍処理部７２によって、ＲＩＰ７１からのラスターデータに、制御装置１３からの調整変倍率に応じた調整変倍処理が施される。調整変倍処理が施されたラスターデータは、フレームデータ生成部７３に出力され、Ｓ１８に示すように、フレームデータ生成部７３にて、各露光ヘッド２２に応じたフレームデータとされる。このとき、制御装置１３からの補正量に応じて、ずれが生じていない場合と同一の位置に露光がなされるように、フレームデータが補正される。生成されたフレームデータは、該当する露光ヘッド２２のＤＭＤドライバ４１に出力される。フレームデータの生成が終わると、Ｓ１９に示すように、最初の方向とは逆に、元の位置に向けて移動ステージ１９が等速度で移動され、Ｓ２０において、制御装置１３により光源ユニット１１が駆動され、露光部２０による露光記録が開始される。

ＤＭＤドライバ４１に出力されたフレームデータは、測長器２６で測定される移動ステージ１９のＹ方向における位置に応じて、順次ＳＲＡＭセルに書き込まれる。これにより、書き込まれるフレームデータによってＳＲＡＭセルの電荷状態が切り替わり、ひいてはマイクロミラー６１の傾斜角度が変化して、光ファイバー２３、入射光学系３０を介して与えられる光源ユニット１１からのＬＢの反射方向も変化される。つまり、光源ユニット１１からのＬＢが、ＤＭＤ４０などから構成される光変調部３１によって、フレームデータに応じて光変調される。

光変調部３１で変調されたＬＢは、第一出射光学系３２で所定の倍率に拡大され、マイクロレンズ４５によって鮮鋭化されてアパーチャアレイ３４に入射される。そして、アパーチャアレイ３４によってさらに鮮鋭化され、マイクロミラー６１のチャタリングに起因する不要光の通過が防止される。

アパーチャアレイ３４を通過したＬＢは、第二出射光学系３５で所定の倍率に拡大されるか、あるいは等倍率のままでプリズムペア４９に入射され、プリズムペア４９で焦点調節がなされる。プリズムペア４９で焦点調節されたＬＢは、移動ステージ１９上の被描画体１４に照射され、これにより所望の画像が被描画体１４に露光記録される。

一つの被描画体１４への露光記録終了後、次の被描画体１４がある場合（Ｓ２１でｙｅｓ）は、Ｓ２２に示すように、露光記録が終了した被描画体１４が移動ステージ１９上から回収されるとともに、Ｓ１２に戻って、次の被描画体１４が移動ステージ１９上にセットされ、調整変倍処理などの以下の工程が繰り返される。すなわち、調整変倍処理は、被描画体１４が入れ替えられて露光記録が行われる毎に実施される。

一方、次の被描画体１４がなく（Ｓ２１でｎｏ）、ベクトルデータの入れ替えが指示された場合（Ｓ２３でｙｅｓ）は、入れ替えられたベクトルデータに適合する被描画体１４が用意され、Ｓ１０に戻って、ラスタライズ、基準変倍処理などの以下の工程が繰り返される。ベクトルデータの入れ替えが指示されなかった場合（Ｓ２３でｎｏ）は、処理が終了される。すなわち、基準変倍処理は、ベクトルデータが入れ替えられるまでは実施されず、ベクトルデータの入力毎に一回だけ実施される。

以上説明したように、被描画体１４のサイズに応じてラスターデータに施す電子変倍処理を、基準変倍処理と調整変倍処理とに分けて二段階で行うので、基準変倍処理である程度の変倍率を稼ぎ、その後の微調整を調整変倍処理で行うことができる。

基準変倍処理を外段取りの作業として行うので、露光時間に影響する処理は内段取りの作業として行う調整変倍処理のみとなるが、基準変倍処理で大方の電子変倍処理が終えられていて、調整変倍処理は、極小さい変倍率、さらに言えば略等倍の処理となるため、露光時間の増大を最小限に抑えることができる。また、調整変倍処理部７２は、極小さい変倍率の処理をこなせる程度の規模でよく、大規模な構成を必要としない。

基準変倍処理部７６の機能をソフトウエアで実現するので、画素補間、または間引きによる画質劣化を極力抑えるアルゴリズムを盛り込んだプログラムを用いるなど、自由度が高い電子変倍処理を施すことができる。また、近年の先端技術の飛躍的な進歩から、プログラムに記述された電子変倍処理の内容が陳腐化することが懸念されるが、基準変倍処理部７６の機能がソフトウエアで実現されていれば、新たなプログラムを作成してアップグレードするなど、柔軟な対応をとることができる。

調整変倍処理部７２の機能をハードウエアで構築するので、ソフトウエアの場合と比べて電子変倍処理が高速となる。このため、さらなる露光時間の削減に寄与することができる。ただ、調整変倍処理部７２の機能をハードウエアで構築すると、上で述べたソフトウエアの利点（画質劣化の抑制）はなくなるが、調整変倍処理は極小さい変倍率の処理であるため、基準変倍処理と比べて画質劣化の影響は少なく、したがってハードウエアとしたことによる弊害よりも、電子変倍処理の高速化という利点のほうが遥かに大きい。つまり、基準変倍処理部７６の機能をソフトウエアで実現することと、調整変倍処理部７２の機能をハードウエアで構築することとは、ソフトウエア、ハードウエアそれぞれの利点を最大限に活用した態様であるといえる。

ＲＩＰ７１でラスタライズする際にＲＩＰ解像度を調整することで基準変倍処理を行うので、描画パターンの線幅ばらつきが少ない電子変倍処理を行うことができる。

なお、上記実施形態では、空間光変調素子としてＤＭＤ４０を示したが、空間光変調素子は、これに限ることなく、例えば、ＳＬＭ（Special Light Modulator）や液晶光シャッタ、及びＰＬＺＴ（Piezo-electric Lanthanum-modified lead Zirconate Titanate）素子などを用いてもよい。また、上記実施形態では、露光対象として感光材料が塗布または貼着された被描画体１４を示したが、例えば、写真フイルムや印画紙などであってもよい。さらに、上記実施形態では、デジタル露光システム２に本発明を適用した例を示したが、例えば、ポリゴンミラーで光ビームを偏向反射させて露光を行うシステムに適用してもよい。

デジタル露光システムの概略構成を示す斜視図である。 露光ヘッドの概略構成を示す説明図である。 ＤＭＤの概略構成を示す斜視図である。 デジタル露光システムの内部構成を示すブロック図である。 基準変倍率を説明するための模式図である。 デジタル露光システムの動作手順を示すフローチャートである。

符号の説明

２ デジタル露光システム
１０ デジタル露光機
１１ 光源ユニット
１２ 画像処理ユニット
１３ 制御装置
１４ 被描画体
１５ アラインメントマーク
２０ 露光部
２２ 露光ヘッド
２７ カメラ
４０ ＤＭＤ
７１ ＲＩＰ
７２ 調整変倍処理部
７５ 位置検出部
７６ 基準変倍処理部

Claims (9)

1. デジタルデータで表される所定の描画パターンを、複数の被描画体に直接描画する画像記録システムにおいて、
   前記複数の被描画体に共通する第一の変倍率で、前記デジタルデータに対して第一の電子変倍処理を施す第一変倍処理手段と、
   前記複数の被描画体の個々で異なる第二の変倍率で、前記デジタルデータに対して第二の電子変倍処理を施す第二変倍処理手段とを備え、
   前記第一、第二変倍処理手段は、前記第一、第二の電子変倍処理によって、前記被描画体の基準サイズからのずれに起因する前記描画パターンの記録位置のずれを補正することを特徴とする画像記録システム。
2. 前記第一変倍処理手段は、前記被描画体に前記描画パターンを描画する前の外段取りの作業として、前記第一の電子変倍処理を行い、
   前記第二変倍処理手段は、前記被描画体に前記描画パターンを描画している最中の内段取りの作業として、前記第二の電子変倍処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像記録システム。
3. 前記第一の変倍率は、前記被描画体の基準サイズからのずれ量の平均値、または最大、最小値の中間値を元に設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の画像記録システム。
4. 前記平均値、または前記中間値は、前記被描画体の過去の製造実績から経験的に求められるものであることを特徴とする請求項３に記載の画像記録システム。
5. 前記被描画体の基準サイズからのずれ量を実測する第一ずれ量計測手段を備え、
   前記平均値、または前記中間値は、前記第一ずれ量計測手段による前記ずれ量の実測値から求められるものであることを特徴とする請求項３または４に記載の画像記録システム。
6. 前記被描画体の基準サイズからのずれ量を実測する第二ずれ量計測手段を備え、
   前記第二の変倍率は、前記第一の変倍率、および前記第二ずれ量計測手段による前記ずれ量の実測値を元に設定されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像記録システム。
7. 前記第一変倍処理手段は、その機能をソフトウエアで実現され、
   前記第二変倍処理手段は、その機能をハードウエアで実現されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の画像記録システム。
8. 前記描画パターンのベクトルデータをラスタライズして、前記デジタルデータとしてラスターデータを生成するラスターイメージプロセッサを備え、
   前記第一変倍処理手段は、前記ラスタライズの際にＲＩＰ解像度を調整することで、前記ラスターデータに前記第一の電子変倍処理を施すことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の画像記録システム。
9. デジタルデータで表される所定の描画パターンを、複数の被描画体に直接描画する画像記録方法において、
   前記複数の被描画体に共通する第一の変倍率で、前記デジタルデータに対して第一の電子変倍処理を施す第一変倍処理工程と、
   前記複数の被描画体の個々で異なる第二の変倍率で、前記デジタルデータに対して第二の電子変倍処理を施す第二変倍処理工程とを備え、
   前記第一、第二変倍処理工程では、前記第一、第二の電子変倍処理によって、前記被描画体の基準サイズからのずれに起因する前記描画パターンの記録位置のずれを補正することを特徴とする画像記録方法。

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