JPH1124039A - 画像露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画素ズラシを行う画像露光装置において、機
械的な動作を伴うことなく画素ズラシを行う。 【解決手段】 光源11から発せられた記録光Ｌを、２次
元アレイ状に配置された複数の画素を有する空間光変調
素子15により変調して感光材料10に照射する画像露光装
置において、光源11と空間光変調素子15との間に、空間
光変調素子15の１画素に対応する１画素中に４つのサブ
ピクセルを形成するように単純マトリクス状の電極を備
えた液晶パネルからなる画素ズラシ用マスク17を配置
し、制御回路19によりサブピクセルが順次光透過状態と
なるように電圧印加状態を制御する。このマスク17の像
を結像レンズ14により、空間光変調素子15の上に、光透
過状態にあるサブピクセルの各々が空間光変調素子上の
対応する画素上に位置するように結像させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶パネルやミラ
ーアレイデバイス等の空間光変調素子を用いて感光材料
に画像を露光する装置に関し、特に詳細には、画素ズラ
シを行って高精細画像を露光できるようにした画像露光
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より空間光変調素子の代表的なもの
として、液晶パネルが知られている。また空間光変調素
子として、例えば特開平５−１５０１７３号に示されて
いるように、２次元アレイ状に配置された複数の微小ミ
ラーと、これらの微小ミラーの各々の向きを独立に変え
させる駆動部とを有し、入射した光を各微小ミラー毎に
２つの方向のいずれかに選択的に反射させるミラーアレ
イデバイスが公知となっている。

【０００３】このようなミラーアレイデバイスを用いれ
ば、画像信号に応じて上記駆動部の動作を制御すること
により、それぞれが１画素となる微小ミラーを介して所
定の投写面に入射する光を微小ミラー毎に変調して、該
投写面に画像を投写することができる。そして、この投
写面に感光材料を配置しておけば、該感光材料に画像を
露光することもできる。またそのようにする場合、フレ
ーム時間内において各微小ミラーのオン時間（感光材料
に光を入射させる向きになっている時間）をパルス変調
する等により、各微小ミラー毎に感光材料に画像を露光
することができる。

【０００４】ところで、上記のような空間光変調素子を
利用して感光材料に画像露光する際に、「画素ズラシ」
という手法により、露光画像の画素密度を上げて高精細
化することが提案されている。この画素ズラシは、例え
ば特開平８−２２７１０８号に示されているように、空
間光変調素子の画素を経た光により形成された感光材料
上の露光ドットと露光ドットの間に、さらにそれらの画
素を経た光りによる露光ドットを形成するように、空間
光変調素子と感光材料との光学的関係を変化させ、この
光学的関係を変える毎に画像露光する手法である。な
お、露光画像に関しては上述の露光ドットが「画素」と
なるが、本明細書においては空間光変調素子の方の画素
との混合を避けるために、露光画像に関しては原則とし
てこのように「露光ドット」という用語を用いる。

【０００５】具体的に、空間光変調素子がＸ方向にｉ
個、Ｙ方向にｊ項の画素がアレイ状に配設されてなるも
のである場合、Ｘ、Ｙ方向にそれぞれ２ｉ個、２ｊ個の
露光ドットが記録される。つまりこの場合は、画素数４
（ｉ×ｊ）個の空間光変調素子を用いて１回露光する場
合と同数の露光ドットを記録でき、画像の高精細化が達
成される。

【０００６】なお、上記のように空間光変調素子と感光
材料との光学的関係を変化させるには、空間光変調素子
を移動させる、感光材料を移動させる、あるいはそれら
両者の間に介設した光学部材を移動させる、等の方法を
用いることができる。

【０００７】一般に液晶パネル等の空間光変調素子にあ
っては、多数の画素を高密度に集積するのは困難となっ
ているが、上述の画素ズラシを適用すれば、画素が比較
的少数で低密度に配されている空間光変調素子を用いて
も、高密度の画像を露光可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来は、前述の
ように、画素ズラシのためには空間光変調素子、感光材
料もしくは両者の間に介設した光学部材の移動が必要で
あり、機械的可動部を備える必要があった。

【０００９】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、機械的可動部を必要とせず、簡易に画素ズラシ
を行うことができる画像露光装置を提供することを目的
とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の露光装置は、感
光材料を露光させる記録光を発する光源と、２次元アレ
イ状に配置された複数の画素を有し、前記記録光を受け
る位置に配設された空間光変調素子と、この空間光変調
素子を経た記録光を感光材料上に投写する投写光学系
と、液晶層と、該液晶層の一面および他面にそれぞれ配
された互いに直交するストライプ状電極群からなるマト
リクス状の電極手段とを備えた液晶パネルであって、該
マトリクス状の電極手段により、前記空間光変調素子の
前記画素の２×２倍の２次元的配設ピッチのサブピクセ
ルが形成された液晶パネルと、前記一面に配されたスト
ライプ状電極群のうち奇数行の電極群と前記他面に配さ
れたストライプ状電極群のうち奇数列の電極群と偶数列
の電極群との間の各電位差、および、前記一面に配され
たストライプ状電極群のうち偶数行の電極群と前記奇数
列および偶数列の電極群との間の各電位差を順次変化さ
せることにより、前記サブピクセルのうち隣り合う２×
２のサブピクセルを順次光透過状態とするように前記液
晶パネルを駆動制御する制御手段と、この液晶パネルの
前記隣り合う２×２のサブピクセルを前記空間光変調素
子の１画素上に対応させ、前記光透過状態とされた各サ
ブピクセルの像を前記空間光変調素子の１画素上の所定
の位置に結像するように、該液晶パネルの像を前記空間
光変調素子上に結像させる結像光学系と、前記制御手段
によって前記各サブピクセルが順次光透過状態とされる
毎に、前記空間光変調素子の各画素により前記記録光を
変調するように該空間光変調素子を制御する変調回路と
を備えてなることを特徴とするものである。

【００１１】前記制御手段による前記液晶パネルの駆動
制御は、例えば、前記奇数行の電極群と偶数行の電極群
とに所定の周期で交互に所定の電位を与え、前記奇数列
の電極群と偶数列の電極群とに前記所定の周期の１／２
の周期で交互に前記所定の電位と異なる電位を与えるこ
とにより、前記隣り合う２×２のサブピクセルを順次光
透過状態とすることとすればよい。

【００１２】すなわち、本発明の画像露光装置は、マト
リクス状の電極手段を有した液晶パネルを画素ズラシ用
マスクとして利用し、液晶パネルの駆動制御手段により
液晶パネル上の光透過箇所を順次変化させるように電極
手段に与える電位差を制御することにより画素ズラシを
行うことを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の効果】本発明の画像露光装置においては、単純
マトリクス状の電極を備えた液晶パネルを画素ズラシ用
マスクとして用い、該液晶パネルを制御する制御手段を
備えて液晶パネルの一面に配された奇数行の電極群と他
面に配された奇数列および偶数列の電極群間、前記一面
に配された偶数行の電極群と他面に配された奇数列およ
び偶数列の電極群間の電位差を制御して、隣り合う２×
２のサブピクセルを順次光透過状態とすようにして画像
露光を行うことにより、従来のような機械的可動部を備
えることなく画素ズラシを行うことができ、機械的可動
部が必要ないために制御手段も簡易なものとすることが
できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一つの実
施形態による画像露光装置を示すものである。

【００１５】図示されるようにこの画像露光装置は、感
光材料10を露光させる無偏光の記録光Ｌを発するハロゲ
ンランプ等の光源11と、この光源11が焦点位置近傍にあ
るように配されて、該光源11から発せられた記録光Ｌを
平行光化する集光レンズ12と、平行光化された記録光Ｌ
が入射する位置に配された偏光ビームスプリッタ13と、
この偏光ビームスプリッタ13の膜面13a で反射した記録
光Ｌのｓ波成分が入射する位置に配された結像レンズ14
と、この結像レンズ14を経たｓ波の記録光Ｌが入射する
位置に配された反射型の液晶パネル空間光変調素子（Ｓ
ＬＭ）15と、上記偏光ビームスプリッタ13と感光材料10
との間に配された投写レンズ16とを有している。

【００１６】また集光レンズ12と偏光ビームスプリッタ
13との間の記録光Ｌの光路には、画素ズラシ用マスクで
ある液晶パネル17が配されている。この画素ズラシ用マ
スク17はマスク制御回路19により制御されるものであ
る。

【００１７】液晶パネルＳＬＭ15（以下、単にＳＬＭ15
という）は、液晶層を挟むように配された透明の全面共
通電極および２次元マトリクス画素電極と、各画素電極
と共通電極間の印加電圧を制御するスイッチマトリクス
とを有するものである。このＳＬＭ15の作動は、階調画
像を示す画像信号Ｓが入力される変調制御回路20によっ
て制御される。

【００１８】一方、画素ズラシ用マスクである液晶パネ
ル17（以下、単にマスク17という）は、図２に示すよう
に、液晶層31と、該液晶層31を挟むガラス基板32, 33
と、該液晶層31とガラス基板32, 33との間に液晶層31を
挟むようにして形成された透明電極34, 35と、両ガラス
基板32, 33を挟むようにして配されている偏光板36およ
び検光板37とを備えている。なお、透明電極34, 35の間
で液晶分子をある一定の形態に配列させるために、透明
電極の上に配向層38, 39が形成されている。

【００１９】本液晶パネル17において用いられている液
晶はＴＮ液晶であり、偏光板36および検光板37は、偏光
板36の偏光軸が入射側の電極上での分子の配列方向に平
行となり、検光板37の偏光軸が出射側の電極上での分子
の配列方向に平行となるように配置されている。なお、
ここではＴＮ液晶を例に挙げたがこれに限定するもので
はない。また、検光板37は、高コントラストの遮光性能
を必要とする場合には効果的であるが、偏光ビームスプ
リッタ13があるため原理上は必須ではない。透明電極3
4, 35は、互いに直交する方向に延びるストライプ状電
極群からなるマトリクス電極を形成するものであり、液
晶層31の該ストライプ状電極によって挟まれた部分が各
サブピクセルに対応する。Ｘ方向に延びた透明電極34の
奇数行電極群Ａ、偶数行電極群Ａ’、Ｙ方向に延びた透
明電極35の奇数列電極群Ｂ、偶数列電極群Ｂ’により形
成されるマトリクスを模式的に図３に示す。ここで、電
極群Ａと電極群ＢおよびＢ’により挟まれて形成された
各サブピクセルを第一および第二のサブピクセル１，２
とし、電極群Ａ’と電極群ＢおよびＢ’により挟まれて
形成された各サブピクセルを第三および第四のサブピク
セル３，４とする。符号は便宜上サブピクセルの一部に
のみ付す。図中点線で囲む２×２のサブピクセルからな
る領域Ｐが、ＳＬＭ15の一画素に対応する。図４は簡単
のためにこの一画素分を抽出して制御回路19との接続を
模式的に示した図である。電極群Ａは制御回路19の出力
端子A1に、電極群Ａ’は出力端子A2に、電極群Ｂは出力
端子B1に、電極群Ｂ’は出力端子B2にそれぞれ接続され
ている。これによって、サブピクセル１，２，３，４の
うちいずれかのセルが光透過状態となるように制御回路
19による制御が行われる。

【００２０】なお、この制御回路19と前述の変調制御回
路20とは全体制御装置21によって制御される。

【００２１】次に、上記画像露光装置の作用について説
明する。

【００２２】まず、画素ズラシ用マスク17のサブピクセ
ル１〜４を順次光透過状態となるように制御する制御回
路19による制御方法を説明する。出力端子A1とA2は交流
電圧電源41に接続され、出力端子B1とB2は交流電圧電源
42に接続されている（図４参照）。図５（１）に示すス
イッチタイミングで、これらの出力端子A1とA2を交互に
アースし、出力端子A1とA2の１／２の周期（同図
（２））で出力端子B1とB2も交互にアースする。それぞ
れの状態のときの各電極の電位は同図（３）に示す通り
である。但し、Ｖ_A ≠ Ｖ_B である。

【００２３】画素ズラシ用マスク17である液晶パネルの
偏光板36を透過した所定の直線偏光のみが液晶層31に入
射し、対向する電極がアースされているサブピクセルに
入射した偏光はその偏光面を９０°回転され、検光板37
から出射する。一方、対向する電極に電位差のあるサブ
ピクセルに入射した偏光は検光子37を透過することがで
きない。このようにして、対向する電極が互いにアース
状態となっているサブピクセルが光透過状態となる。す
なわち、図５において時刻ｔ１までの第一の状態ではサ
ブピクセル１が光透過状態とされ、ｔ１からｔ２までの
第二の状態ではサブピクセル２、ｔ２からｔ３までの第
三の状態ではサブピクセル３、ｔ３からｔ４までの第四
の状態ではサブピクセル４がそれぞれ光透過状態とされ
る。

【００２４】画像露光時には光源11が点灯され、そこか
ら発せられた無偏光の記録光Ｌのうち所定の偏光のみが
マスク17の光透過状態にあるサブピクセルを透過して偏
光ビームスプリッタ13に入射する。本実施形態におい
て、前記所定の偏光はｓ波であるとする。ｓ波として入
射した成分はこの膜面13a で反射して結像レンズ14に入
射する。結像レンズ14で集光された記録光ＬはＳＬＭ15
で反射し、その際、該ＳＬＭ15により変調される。

【００２５】すなわち変調制御回路20は、入力された画
像信号Ｓに基づいて、ＳＬＭ15に入射した記録光Ｌは、
上記液晶分子の傾きに応じて偏光状態に変調を受け、楕
円偏光や円偏光に変換される。

【００２６】この変調を受けた記録光Ｌは、結像レンズ
14を経て偏光ビームスプリッタ13の膜面13a に再入射す
る。このとき記録光ＬはＳＬＭ15の各画像毎に、ｓ波の
状態（無変調の場合）と、ｐ波の状態（最大変調の場
合）との間の状態を取る。この記録光Ｌのｓ波成分は膜
面13a で反射し、一方ｐ波成分は膜面13a を透過して投
写レンズ16に入射し、該レンズ16により感光材料10に投
写される。

【００２７】以上のようにして、ＳＬＭ15の各画素毎に
画像信号Ｓに基づいて強度変調された記録光Ｌが感光材
料10に投写され、この感光材料10に、画像信号Ｓが示す
階調画像が露光される。

【００２８】なお、本実施形態ではモノクロ画像を露光
するようにしているが、Ｒ（赤）フィルター、Ｇ（緑）
フィルターおよびＢ（青）フィルターの各色フィルター
を順次記録光Ｌの光路に挿入し、各色フィルターが挿入
されている期間にその色に対応する各色画像信号に基づ
いてＳＬＭ15を駆動することにより、カラー感光材料に
カラー画像を露光することも可能である。

【００２９】次に、露光時の画素ズラシについて説明す
る。１つの画像を露光する期間に、マスク17の光透過状
態に設定されるサブピクセルが１から４へと順次切り換
えられ、その都度、画像信号Ｓに基づいて画像露光がな
される。

【００３０】すなわち、まずマスク17のサブピクセル１
を光透過状態としてＳＬＭ15が駆動される。このとき結
像レンズ14の作用によりＳＬＭ15の上にマスク17の像が
図６に示す状態で結像される。このとき、サブピクセル
１の部分が、ＳＬＭ15の各画素15a の約１／４の領域１
に対応する。

【００３１】そしてこのときＳＬＭ15は、露光しようと
する画像の奇数行、奇数列の画素に関する画像信号Ｓに
基づいて駆動される。それにより感光材料10には、図７
の（１）において「１」を付してしめすような露光ドッ
トＤが記録される。なお図７では、露光ドットＤの形状
を概略的に円形としてある。

【００３２】次いで、マスク17が制御回路19によりその
サブピクセル２が光透過状態とされ、この状態でＳＬＭ
15が露光しようとする画像の奇数行、偶数列の画素に関
する画像信号Ｓに基づいて駆動される。それにより感光
材料10には、図７の（２）において「２」を付して示す
ような露光ドットＤが記録される。

【００３３】次いで、サブピクセル３が光透過状態とさ
れ、この状態でＳＬＭ15が露光しようとする画像の偶数
行、偶数列の画素に関する画像信号Ｓに基づいて駆動さ
れる。それにより感光材料10には、図７の（３）におい
て「３」を付して示すような露光ドットＤが記録され
る。

【００３４】次いで、サブピクセル４が光透過状態とさ
れ、この状態でＳＬＭ15が露光しようとする画像の偶数
行、偶数列の画素に関する画像信号Ｓに基づいて駆動さ
れる。それにより感光材料10には、図７の（４）におい
て「４」を付して示すような露光ドットＤが記録され
る。

【００３５】以上のようにして、ＳＬＭ15の画素15a の
並び方向ＸおよびＹについて各々１回ずつ画素ズラシが
なされるので、これらの方向ＸおよびＹの双方に関し
て、画素15a の並設数のそれぞれ２倍の露光ドットＤが
記録され、高精細画像が露光されるようになる。

【００３６】なお、本発明においては液晶パネルに限ら
ず、前述したミラーアレイデバイス等、その他の反射型
あるいは透過型の空間光変調素子を用いることも勿論可
能である。さらに、空間光変調素子として液晶パネルを
用いる場合も、上記実施形態で説明した電気的アドレス
方式のものに限らず、光学的アドレス方式の液晶パネル
も適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による画像露光装置の平面
図

【図２】本発明の実施形態に係る画像露光装置に用いら
れている画素ズラシ用マスクである液晶パネルの構成を
示す図

【図３】図２に示す液晶パネルのマトリクス状電極を示
す模式図

【図４】画素ズラシ用マスクである液晶パネルとその制
御回路とを示す模式図

【図５】液晶パネルを制御する制御回路におけるスイッ
チングタイミングおよび各電極群の電位を示す図

【図６】上記画像露光装置におけるＳＬＭの画素とマス
ク像との位置関係を示す概略図

【図７】上記画像露光装置による露光ドットの記録状態
を説明する概略図

【符号の説明】

10 感光材料 11 光源 12 集光レンズ 13 偏光ビームスプリッタ 14 結像レンズ 15 空間光変調素子（ＳＬＭ） 16 投写レンズ 17 画素ズラシ用マスク 19 画素ズラシ制御回路 20 変調制御回路 21 全体制御装置 Ｌ 記録光

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光材料を露光させる記録光を発する光
   源と、 ２次元アレイ状に配置された複数の画素を有し、前記記
   録光を受ける位置に配設された空間光変調素子と、 この空間光変調素子を経た記録光を感光材料上に投写す
   る投写光学系と、 液晶層と、該液晶層の一面および他面にそれぞれ配され
   た互いに直交するストライプ状電極群からなるマトリク
   ス状の電極手段とを備えた液晶パネルであって、該マト
   リクス状の電極手段により、前記空間光変調素子の前記
   画素の２×２倍の２次元的配設ピッチのサブピクセルが
   形成された液晶パネルと、 前記一面に配されたストライプ状電極群のうち奇数行の
   電極群と前記他面に配されたストライプ状電極群のうち
   奇数列の電極群と偶数列の電極群との間の各電位差、お
   よび、前記一面に配されたストライプ状電極群のうち偶
   数行の電極群と前記奇数列および偶数列の電極群との間
   の各電位差を順次変化させることにより、前記サブピク
   セルのうち隣り合う２×２のサブピクセルを順次光透過
   状態とするように前記液晶パネルを駆動制御する制御手
   段と、 この液晶パネルの前記隣り合う２×２のサブピクセルを
   前記空間光変調素子の１画素上に対応させ、前記光透過
   状態とされた各サブピクセルの像を前記空間光変調素子
   の１画素上の所定の位置に結像するように、該液晶パネ
   ルの像を前記空間光変調素子上に結像させる結像光学系
   と、 前記制御手段によって前記各サブピクセルが順次光透過
   状態とされる毎に、前記空間光変調素子の各画素により
   前記記録光を変調するように該空間光変調素子を制御す
   る変調回路とを備えてなることを特徴とする画像露光装
   置。
2. 【請求項２】 前記制御手段が、前記奇数行の電極群と
   偶数行の電極群とに所定の周期で交互に所定の電位を与
   え、前記奇数列の電極群と偶数列の電極群とに前記所定
   の周期の１／２の周期で交互に前記所定の電位とは異な
   る電位を与えることにより、前記隣り合う２×２のサブ
   ピクセルを順次光透過状態とするものであることを特徴
   とする請求項１記載の画像露光装置。