CN1459645A - 激光装置、曝光头、曝光装置以及光纤的连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种激光装置、曝光装置及光纤的连接方法，对于束状光纤光源(66)的光纤，通过采用纤芯直径相同但出射端的包层直径比入射端的包层直径小的光纤，来缩小其发光区域。使从该高辉度化后的束状光纤光源(66)通过透镜系(77)向DMD(50)入射的光束的角度变小，即，可以缩小照明NA，减小向扫描面(56)入射的光束的角度。即，在不增大成像NA的情况下可以获得微小成像光束，使得焦点深度变深。

Description

激光装置、曝光头、曝光装置以及光纤的连接方法
技术领域
本发明涉及一种激光装置、曝光头以及曝光装置，特别涉及适合用于照射空间光调制元件的高辉度激光装置、采用由空间光调制元件根据图像数据调制的光束对感光材料进行曝光的曝光头及包括该曝光头的曝光装置。
另外，本发明还涉及一种光纤的连接方法，特别是涉及连接包层直径不同的2根光纤的方法。
背景技术
在现有技术中，利用数字微反射镜器件(DMD)等空间光调制元件，采用根据图像数据调制的光束进行图像曝光的曝光装置已有各种提案。例如，DMD是将根据控制信号改变反射面角度的多个微反射镜2维配置在硅等半导体基板上的微反射镜器件，采用该DMD的曝光装置，如图15(A)所示，由照射激光的光源1、使光源1所照射的激光形成校准的透镜系2、配置在透镜系2的大致焦点位置上的DMD3、使DMD3所反射的激光在扫描面5上成像的透镜系4、6所构成。在该曝光装置中，利用根据图像数据等生成的控制信号，由图中未画出的控制装置控制DMD3的每个微反射镜开闭，对激光进行调制，用所调制的激光进行图像曝光。
上述光源1，如图29所示，配置多个包括一个半导体激光器7、一个多模光纤8、以及对半导体激光器7所照射的激光校准后在多模光纤8的端面上结合的1对校准透镜9的构成单元，将该多模光纤8多条束在一起构成束状光纤光源。
通常，作为半导体激光器7，使用输出30mW(毫瓦)程度的激光器，作为多模光纤8，使用纤芯直径为50μm，包层直径为125μm，NA(数值孔径)为0.2的光纤。因此，如果想获得1W(瓦)的输出，需要采用8×6条合计48条的上述构成单元的多模光纤8束在一起，其发光点的直径约为1mm。
但是，在现有技术的光源中，集集束化后的发光点直径变大，其结果，在构成高分辨率的曝光头时，存在不能获得足够的焦点深度的问题。特别是，在进行约1μm束径的超高分辨率曝光时，不能获得足够的焦点深度。另外，在面状的曝光束的边缘部会形成边际模糊。
进一步，现有技术的曝光头作为高输出的曝光头构成时，需要增加集束化后的光纤的条数，这不仅会增加成本，而且增大发光点的直径，从而增大向空间调制元件的照明NA。其结果，存在增大成像光束的成像NA，为此，焦点深度变得更浅的问题。
发明内容
本发明正是为了解决上述问题的发明，其目的在于提供一种可以缩小向空间调制元件等的照明NA的高辉度激光装置。另外，本发明的另一目的在于提供一种在不增大成像光束的成像NA的情况下可以获得微小成像点，其结果可以获得焦点深度深的曝光头以及曝光装置。另外，本发明的另外一目的在于提供一种高输出、低成本的曝光头以及曝光装置。
为了到达上述目的，本发明的激光装置，是包括从光纤的入射端入射的激光从其出射端射出的光纤光源的激光装置，其特征在于：作为上述光纤，采用纤芯直径一致但出射端的包层直径比入射端的包层直径小的光纤。
本发明的激光装置虽然包括从光纤的入射端入射的激光从其出射端射出的光纤光源，但作为该光纤，由于采用纤芯直径一致而出射端的包层直径比入射端的包层直径小的光纤，可以缩小光源的发光部，实现高辉度化。
上述光纤光源，例如可以是将单一半导体激光器与1根光纤的入射端接合所构成的光纤光源，优选采用将多个激光合成后入射到光纤的每一个中的合成激光光源。通过制成合成激光光源可以获得高输出。另外，可以作为在多个光纤光源的光纤的出射端将各个发光点配置成阵列状的光纤阵列光源、或者作为将各个发光点配置成束状的光纤束状光源，这样束状化或者阵列化后，可以减少束状化或者阵列化后的光纤根数就可以获得相同的光输出，降低了成本。进一步，由于减少的光纤的根数，束状化或者阵列化后的发光区域更加缩小，即成为高辉度输出。
合成激光光源，例如可以(1)由包括多个半导体激光器、1根光纤、对从上述多个半导体激光器分别射出的激光进行聚光、将聚光光束耦合在上述光纤的入射端上的聚光光学系、所构成，或者(2)由包括具有多个发光点的多腔激光器、1根光纤、对从上述多个发光点分别射出的激光进行聚光、将聚光光束耦合在上述光纤的入射端上的聚光光学系、所构成，或者(3)由包括多个多腔激光器、1根光纤、对从上述多个多腔激光器的上述多个发光点分别射出的激光进行聚光、将聚光光束耦合在上述光纤的入射端上的聚光光学系、所构成。
光纤出射端的包层直径，从缩小发光点直径的观点出发优选小于125μm，更优选在80μm以下，特别优选在60μm以下。纤芯直径一致而出射端的包层直径比入射端的包层直径小的光纤，例如可以采用纤芯直径相同而包层直径不同的多个光纤接合所构成。另外，通过采用连接器将多个光纤可装卸地连接所构成，当光源模块部分破损时，容易进行更换。
另外，为了到达上述目的，本发明的曝光头，其特征在于：包括本发明的激光装置、根据各个控制信号改变光调制状态的多个像素部在基板上排列配置成2维状、对由上述激光装置照射的激光调制的空间光调制元件、在各像素部调制后的激光在曝光面上成像的光学系。另外，本发明的曝光装置，其特征在于：包括本发明的曝光头、和使该曝光头相对于曝光面相对移动的移动装置。
在本发明的曝光头和本发明的曝光装置中，空间调制元件对激光装置发出的激光进行调制后控制曝光，作为激光装置由于采用本发明的高辉度激光装置，可以获得深的焦点深度。进一步，作为构成激光装置的光纤光源，采用将多个激光合成后入射到光纤的每一个中的合成激光光源时，可以获得高输出，同时，在束状化或者阵列化后，可以减少光纤的根数，降低成本。
作为空间调制元件可以采用根据各个控制信号可改变反射面的角度的多个微反射镜在基板(例如硅基板)上排列配置成2维状所形成的微反射镜器件(DMD：数字微反射镜器件)。另外，空间调制元件也可以采用将具有带状反射面并且可以根据控制信号移动的可动栅格、和具有带状反射面的固定栅格多个交互并排配置所形成的1维光栅光阀(GLV)所构成。进一步，空间调制元件也可以采用将GLV配置成阵列状的2维光阀阵列构成。另外，也可以采用将可以根据各个控制信号遮蔽透射光的多个液晶单元在基板上排列配置成2维状所构成液晶快门阵列。
在这些空间调制元件的出射侧，优选配置具有与空间调制元件的各像素部对应设置并且在各像素对激光聚光的微透镜的微透镜阵列。在配置微透镜阵列时，另外各空间调制元件的各像素部调制后的激光，由微透镜阵列的各微透镜与各像素对应进行聚光，即使被曝光面中曝光区域扩大时，可以缩小各光束光点的尺寸，进行高精细曝光。
另外，在激光装置和空间调制元件之间，优选配置将激光装置射出的光束变成平行光束的校准透镜、使边缘部的光束宽度与接近光轴的中心部的光束宽度之比值在出射侧比入射侧小那样在各出射位置中改变光束宽度、使由上述校准透镜平行光集束化后的激光的光量分布在上述空间调制元件的被照射面上呈大致均匀的光量分布校正光学系。
依据该光量分布校正光学系，例如，对于在入射侧具有同一光束宽度的光，在出射侧，使中央部的光束宽度比边缘部的大，边缘部的光束宽度比中心部的小。这样，可以使中央部的光束向边缘部移动，在不降低作为整体的光的利用效率的情况下，可以用光量分布大致均匀的光照射空间调制元件。这样，在被曝光面上不会出现曝光斑点，可以进行高质量曝光。该光量分布校正光学系也可以采用之前周知的柱状积分器或者蝇眼透镜系。
另外，本发明的曝光头以及曝光装置，对于空间光调制元件，由根据曝光信息所生成的控制信号对比配置在基板上的像素部的全部个数要少的多个像素部的每一个进行控制，即，不是对配置在基板上的像素部的全部进行控制，而是对一部分像素部进行控制，这样，控制信号的传输速度比传送全像素部的控制信号时要快，可以加速激光的调制速度。这样，高速曝光成为可能。
此外，在现有技术中，在采用紫外领域的激光对感光材料进行曝光的曝光装置(紫外曝光装置)中，一般使用氩激光器等气体激光器、THG(3次高谐波)的固体激光器，存在装置大型，维护麻烦，曝光速度慢的问题。本发明的曝光装置，在激光装置中可以采用波长350～450nm的GaN(氮化镓)系半导体激光器作为紫外曝光装置。依据该紫外曝光装置，和现有技术的紫外曝光装置相比，可以使装置小型化，降低成本，并且可以进行高速、高精细曝光。
另外，本发明的曝光装置，可以在用光束使光硬化性树脂曝光后造形成3维模型的光造形装置、用光束将粉末烧结后形成烧结层将该烧结层积层和造形成由粉末烧结体构成3维模型的积层造形装置等中适用。
例如，在由，收容光硬化性树脂的造形槽、设置在该造形槽内可以升降支撑造形物的支撑台、包括照射激光的激光装置、根据各个控制信号改变光调制状态的多个像素部在基板上排列配置成2维状、对由上述激光装置照射的激光调制的空间光调制元件、使经各像素部调制后的激光在收容在上述造形槽中的光硬化性树脂的液面上成像的光学系、的曝光头、使该曝光头相对于上述光硬化性树脂的液面所相对移动的移动装置，所构成的光造形装置中，通过采用本发明的激光装置，可以进行高速并且高精细造形。此外，具体的装置构成在特願2001-274360号公报中有记载。
另外，在由，收容用光照射烧结的粉末的造形槽、设置在该造形槽内可以升降支撑造形物的支撑台、包括照射激光的激光装置、根据各个控制信号改变光调制状态的多个像素部在基板上排列配置成2维状、对由上述激光装置照射的激光调制的空间光调制元件、使经各像素部调制后的激光在收容在上述造形槽中的粉末表明上成像的光学系、的曝光头、使该曝光头相对于上述粉末的表明所相对移动的移动装置、所构成的积层造形装置中，通过采用本发明的激光装置，可以进行高速并且高精细造形。此外，具体的装置构成在特願2001-274351号公报中有记载。
另外，本发明的目的在于提供一种可以将外径差异大的2根光纤可靠连接的方法。
依据本发明的第1光纤连接方法，是在将包层直径不同的2根光纤连接的方法中，其特征在于：将包层直径大的光纤的一端部的包层加工成和包层直径小的光纤的包层直径大致相同，在所加工后的光纤的一端部上熔接上述包层直径小的光纤。
另外，依据本发明的第2光纤连接方法，是同样在将包层直径不同的2根光纤连接的方法，其特征在于：将包层直径大的光纤的一端部的包层加工成两光纤的包层直径的中间直径，在所加工后的光纤的一端部上熔接上述包层直径小的光纤。
另外，依据本发明的第3光纤连接方法，是同样在将包层直径不同的2根光纤连接的方法，其特征在于：在具有这两者光纤的中间包层直径的光纤的一端部、和另一端部上分别熔接包层直径大的光纤、和包层直径小的光纤。
在依据本发明的第1光纤连接方法中，由于将包层直径大的光纤的一端部的包层加工成和包层直径小的光纤的包层直径大致相同，在所加工后的光纤的一端部上熔接上述包层直径小的光纤，成为大致相同包层直径的光纤之间的熔接，不会出现象外径差异大的光纤之间熔接时那样，外径小的光纤溶化过头，或者相反外径大的光纤没有溶化的情况，可以容易并且可靠将两光纤连接。
另外，在依据本发明的第2光纤连接方法中，由于将包层直径大的光纤的一端部的包层加工成两光纤的包层直径的中间直径，在所加工后的光纤的一端部上熔接上述包层直径小的光纤，熔接成为在包层直径相差不大的光纤之间进行。因此，在该方法中，也不会出现象外径差异大的光纤之间熔接时那样，外径小的光纤溶化过头，或者相反外径大的光纤没有溶化的情况，可以容易并且可靠将两光纤连接。
另外，在依据本发明的第3光纤连接方法中，由于是在具有这两者光纤的中间包层直径的光纤的一端部、和另一端部上分别熔接包层直径大的光纤、和包层直径小的光纤，在具有中间包层直径的光纤和包层直径大的光纤之间的熔接，以及在具有中间包层直径的光纤和包层直径小的光纤之间的熔接，均是在包层直径相差不大的光纤之间进行。因此，在该方法中，也不会出现象外径差异大的光纤之间熔接时那样，外径小的光纤溶化过头，或者相反外径大的光纤没有溶化的情况，可以容易并且可靠将各光纤连接。
附图说明
图1是表示第1实施方案的曝光装置的外观发立体图。
图2是表示第1实施方案的曝光装置的扫描器的构成的立体图。
图3A是表示在感光材料上形成的已曝光区域的俯视图。图3B是表示各曝光头在曝光区域的配置排列图。
图4是表示第1实施方案的曝光装置的曝光头的概略构成的立体图。
图5A是表示在图4所示曝光头的构成中沿光轴的副扫描方向的剖面图。图5B是表示图4所示曝光头的构成的侧视图。
图6是表示数字微反射镜器件(DMD)的构成的局部放大图。
图7A以及图7B是表示说明DMD动作的图。
图8A是表示不倾斜配置时的曝光光束的配置以及扫描线的俯视图。图8B表示倾斜配置时的曝光光束的配置以及扫描线的俯视图。
图9A是表示光纤阵列光源的构成的立体图。图9B是表示图9A所示光纤光源的局部放大图。图9C是表示激光射出部中的发光点的配置排列的俯视图。图9D表示激光射出部中的发光点的另一配置排列的俯视图。
图10是表示多模光纤的构成图。
图11是表示合成激光光源的构成的俯视图。
图12是表示激光模块的构成的俯视图。
图13是表示图12所示的激光模块的构成的侧视图。
图14是表示图12所示的激光模块的构成的局部侧视图。
图15A是表示在现有技术的曝光装置中沿表示焦点深度的光轴的剖面图。图15B是表示第1实施方案的曝光装置中沿表示焦点深度的光轴的剖面图
图16A表示DMD的使用区域的一例。图16B表示DMD的使用区域的另一例。
图17A是表示DMD的使用区域最佳时的侧视图。图17B是表示沿图17A的光轴的副扫描方向的剖面图。
图18是表示扫描器进行1次扫描对感光材料曝光的曝光方式的说明图。
图19A以及图19B是表示扫描器进行多次扫描对感光材料曝光的曝光方式的说明图。
图20是表示激光阵列的构成立体图。
图21A是表示多腔激光器的构成立体图。图21B是表示将图21A所示多腔激光配置成阵列状的多腔激光阵列的立体图。
图22是表示合成激光光源的另一构成的俯视图。
图23是表示合成激光光源的另外一构成的俯视图。
图24A是表示合成激光光源的另外一构成的俯视图。图24B是表示沿图24A的光轴的剖面图。
图25是表示用光量分布校正光学系的校正概念的说明图。
图26是表示光源呈高斯分布并且不进行光量分布校正时的光量分布图。
图27是表示用光量分布校正光学系的校正后的光量分布图。
图28A是表示沿结合光学系的不同的另一曝光头的构成的光轴剖面图。图28B是表示不使用微反射镜阵列时投影在被曝光面上的光像的俯视图。图28C是表示使用微反射镜阵列时投影在被曝光面上的光像的俯视图。
图29是表示沿现有技术的光纤光源的构成的光轴的剖面图。
图30是表示第2实施方案的曝光装置的曝光头的概略构成立体图。
图31A是表示沿图30所示曝光头的构成的光轴的剖面图。图31B是表示图31A所示曝光头的构成的侧视图。
图32是表示光栅光阀(GLV)的构成的局部放大图。
图33A以及图33B是表示GLV的动作的说明图。
图34是表示在光造形装置中应用本发明的例的立体图。
图35A是表示光纤束光源的构成立体图。图35B是表示光纤阵列光源的另一构成的立体图。
图36是表示束状光纤光源的激光射出部的端面的俯视图。
图37是表示光纤的连接方法的一例的说明图。
图38是表示光纤的连接方法的另一例的说明图。
图39是表示光纤的连接方法的另外一例的说明图。
图38是表示多模光纤的构成图。
图39是说明光纤的连接方法的另外一例的说明图。
图40是表示多模光纤的构成的图。
具体实施方案
以下参照附图说明本发明的实施方案。
(第1实施方案)
[曝光装置的构成]
本发明的实施方案的曝光装置，如图1所示，包括将片状的感光材料150吸附在表面上后进行保持的平板状的台152。在由4根脚部154支撑的厚板状的设置台156上面，设置沿台移动方向延伸的2条导轨158。台152，其长轴方向配置成面向台移动方向，并且由导轨158支撑并可往返移动。此外，在曝光装置上，设置用于沿导轨158驱动台152的图中未画出的驱动装置。
在设置台156的中央部上，设置横跨台152的移动路径的コ字状的门160。コ字状的门160的各端部固定在设置台156的两侧面上。夹持该门160在一方侧上设置扫描器162，而在另一方侧上设置检测感光材料150的前端和后端的多个(例如2个)的检测传感器164。分别将扫描器162以及传感器164安装在门160上，固定配置在台152的移动路径的上方。此外，扫描器162以及传感器164与对其进行控制的图中未画出的控制器连接。
扫描器162，如图2以及图3(B)所示，包括配置成m行n列(例如3行5列)的大致阵列状的多个(例如14个)曝光头166。在该例中，由于感光材料150的宽度的关系，在第3行上配置4个曝光头166。此外，表示在第m行的第2列上配置的各个曝光头时，采用曝光头166mn进行表示。
曝光头166的曝光区域168，是以副扫描方向作为短边的矩形状。因此，随着台152的移动，在感光材料150上由每个曝光头166形成的带状已曝光区域170。此外，要表示由配置在第m行第n列的各个曝光头形成的曝光区域时，采用曝光区域168mn表示。
另外，如图3(A)以及图3(B)所示，为了使带状已曝光区域170在与副扫描方向垂直的方向上形成无间隙排列，配置成线状的各行的曝光头的每一个在配置方向上错开规定间隔(曝光区域的长边的自然数倍，在本实施方案中为2倍)进行配置。为此，第1行的曝光区域16811和曝光区域16812之间不能曝光的部分，由第2行的曝光区域16821和第3行的曝光区域16831进行曝光。
曝光头16611～166mn，如图4、图5(A)以及(B)所示，作为根据图像数据对入射光束按照每个像素进行调制的空间光调制元件，包括数字微反射镜器件(DMD)50。该DMD50，与包括数据处理部和微反射镜驱动控制部的图中未画出的控制器连接。在该控制器的数据处理部，根据所输入的图像数据，为每个曝光头166产生对DMD50应控制区域内的各微反射镜进行驱动控制的控制信号。此外，对于应控制区域将在后面说明。另外，在微反射镜驱动控制部中，根据由图像数据处理部生成的控制信号，对各个曝光头166控制DMD50的各微反射镜的反射面的角度。此外，对于反射面的角度控制将在后面说明。
在DMD50的光入射侧依次配置、包括将光纤出射端部(发光点)沿与曝光区域168的长边方向对应的方向排成一列配置的激光出射部的光纤阵列光源66、对光纤阵列光源66射出的激光进行校正后聚光在DMD上的透镜系67、使透过透镜系67的激光面向DMD50反射的反射镜59。
透镜系67，由使光纤阵列光源66出射的激光成平行光的1对组合透镜71，为了使成平行光的激光的光量分布均匀而进行校正的1对组合透镜73、以及将对光量分布校正后的激光聚光在DMD上的激光透镜75所构成。组合透镜73，具有在激光出射端的排列配置方向上接近透镜光轴的部分使光束展开而远离光轴的部分使光束收缩，并且在与该排列配置方向垂直的方向上使光直接通过的功能，对激光进行校正后使光量分别均匀。此外，在此虽然示出了光量分布校正装置的例子，也可以采用周知的柱状积分器和蝇眼透镜阵列那样的光量分布均匀装置。
另外，在DMD50的光反射侧，配置使由DMD50反射的激光在感光材料150的扫描面(被曝光面)56上成像的透镜系54、58。透镜系54以及58配置成使DMD50和被曝光面56成共轭关系。
DMD50，如图6所示，在SRAM单元(存储器单元)60上，微小反射镜(微反射镜)62由支柱支撑进行配置，构成像素的多个(例如600×800个)微小反射镜排列成网格状，构成微反射镜器件。在各像素，在最上部设置由支柱支撑的微反射镜62，在微反射镜62的表面上蒸镀铝等反射率高的材料。此外，微反射镜62的反射率在90％以上。另外，在微反射镜62的直下方配置通过包含铰链和轭的支柱采用通常的半导体存储器的生产线制造的硅门CMOS的SRAM单元60。整体构成单片(一体)。
当向DMD60的SRAM60中写入数字信号时，由支柱支撑的微反射镜62，以对角线为中心相对于配置DMD50的基板侧在±α度(例如±10度)的范围倾斜。图7(A)表示微反射镜62处于ON状态倾斜了+α度时的状态，图7(B)表示微反射镜62处于OFF状态倾斜了-α度时的状态。因此，对应于像素信号，DMD50的各像素中微反射镜62的倾斜，通过按照图6所示那样控制，入射到DMD50的光分别向微反射镜62倾斜方向反射。
此外，图6表示将DMD50的一部分放大，微反射镜62被控制成+α度或者-α度的状态的一例。各个微反射镜62的ON/OFF控制，由与DMD50连接的图中未画出的控制器进行。此外，在由处于OFF状态的微反射镜62反射光束的方向上配置光吸收体(图中未画出)。
另外，DMD50，优选配置成其短边与副扫描方向形成规定角度θ(例如1°～5°)那样稍微有所倾斜。图8(A)表示DMD50不倾斜时的各微反射镜的反射光像(曝光光束)53的扫描轨迹，图8(B)表示DMD50倾斜时的曝光光束53的扫描轨迹。
DMD50，虽然在长轴方向上排列配置了多个(例如800个)微反射镜的微反射镜列，在短轴方向上排列配置多组(例如600组)，如图8(B)所示，通过使DMD50倾斜，由微反射镜形成的曝光光束52的扫描轨迹(扫描线)的间距P2，比DMD50不倾斜时的扫描线的间距P1要狭窄，可以大幅度提供分辨率。另一方面，由于DMD50的倾斜角非常微小，DMD50倾斜时的扫描宽度W2、和DMD50不倾斜时的扫描宽度W1大致相同。
另外，由不同微反射镜列在同一扫描线上重复曝光(多重曝光)。这样，通过多重曝光，可以控制曝光位置的微小量，可以实现高精细曝光。另外，在主扫描方向上配置的多个曝光头之间接缝，利用微小量的曝光位置控制，可以实现无缝连接。
此外，也可以不使DMD50倾斜，使各微反射镜列在与副扫描方向垂直的方向上错开规定间距，配置成锯齿状，可以获得同样的效果。
光纤阵列光源66，如图9(A)所示，包括多个(例如6个)激光模块64，在各激光模块64上，与多模光纤30的一端连接。在多模光纤30的另一端上，与纤芯直径和多模光纤30的相同而包层直径比多模光纤30小的光纤31连接，如图9(C)所示，构成光纤31的出射端部(发光点)沿与副扫描方向垂直的主扫描方向排成一列配置的激光出射部68。此外，如图9(D)所示，也可以沿主扫描方向将发光点排列成2列进行配置。
光纤31的出射端部，如图9(B)所示，由表明平坦的2张支撑板65夹持进行固定。
在该例中，由于包层直径小的光纤31的出射端无间隙排成一列配置，在包层直径大的部分相邻2根多模光纤30之间堆积的多模光纤30连接的光纤31的出射端，被夹持在与在包层直径大的部分相邻2根多模光纤30连接的光纤31的2个出射端之间，进行配置。
这样的光纤，例如如图10所示，可以通过在包层直径大的多模光纤30的激光出射侧的前端部分上使长度为1～30cm的包层直径小的光纤31同轴连接而获得。3根光纤，光纤31的入射端面与多模光纤30的出射端面之间，使两光纤的中心轴一致，进行熔接连接。如上所述，光纤31的纤芯31a的直径与多模光纤30的纤芯30a的直径为相同大小。
另外，在长度短而包层直径大的光纤上熔接了包层直径小的光纤的短光纤，也可以通过套圈或者光连接器等与多模光纤30的出射端连接。通过采用连接器等进行可装卸连接，当包层直径小的光纤破损时，容易进行前端部分的更换，可以降低曝光头的维护费用。此外，在以下，有时也将光纤31称作为多模光纤30的出射端部。
作为多模光纤30以及光纤31，可以是阶跃折射率光纤、渐变折射率光纤、以及复合型光纤的任一种。例如可以采用三菱电线工业株式会社制造的阶跃折射率光纤。在本实施方案中，多模光纤30以及光纤31为阶跃折射率光纤，多模光纤30，其包层直径＝125μm、纤芯直径＝25μm、NA＝0.2、入射端面覆层的透射率＝99.5％以上，光纤31，其包层直径＝60μm、纤芯直径＝25μm、NA＝0.2。
一般，对于红外领域的激光，如果光纤的包层直径小，则降增加传输损耗。为此，根据激光的波长带域，确定最佳包层直径。但是，波长越短传输损失越少，对于GaN系半导体激光发射的波长405nm的激光，即使使包层的厚度[(包层直径-纤芯直径)/2]成为传输800nm波长带域的红外光时的1/2程度，成为传输通信用的1.5μm的波长带域的红外光时的约1/4，传输损耗基本上不增加。因此，包层直径可以减小到60μm。因此，通过采用GaN系半导体激光的短波长光源替代现有技术的红外激光，可以缩小包层直径，可以采用基本上与纤芯直径大致差不多的值。因此，通过使具有细薄包层的光纤阵列化，即使和纤芯直径大致相等的光纤阵列化，极有可能获得非常高辉度的光源。
但是，光纤31的包层直径并不限定于60μm，在现有技术的光纤光源中使用的光纤的包层直径虽然为125μm，由于包层直径越小，焦点深度越深，所以优选多模光纤的包层直径在80μm以下，更优选在60μm以下，更进一步优选在40μm以下。另一方面，由于纤芯直径至少需要3～4μm，所以光纤31的包层直径优选在10μm以上。
激光模块64，由图11所示合成激光光源(光纤光源)所构成。该合成激光光源由、排列固定在加热块10上的多个(例如7个)芯片状的横多模或者单模的GaN系半导体激光器LD1、LD2、LD3、LD4、LD15、LD6以及LD7、与GaN系半导体激光器LD1～LD7分别对应设置的校准透镜11、12、13、14、15、16以及17、1个聚光透镜20、1根多模光纤30、所构成。此外，半导体激光器的个数并不限定于7个。在包层直径＝60μm、纤芯直径＝50μm、NA＝0.2的多模光纤中，可以入射20个的半导体激光，实现曝光头的必要光量，并且可以减少光纤的根数。
GaN系半导体激光器LD1～LD7，其振荡波长均相同(例如405nm)，最大输出也都相同(例如在多模激光器中为100mW，在单模激光器中为30mW)。此外，作为GaN系半导体激光器LD1～LD7，在350nm～450nm的波长范围内，也可以采用上述405nm之外的振荡波长的激光器。
上述合成激光光源，如图12以及图13所示，与其他光学要素一起被收纳在上方开口的箱状的密封箱40中。密封箱40包括为闭合其开口而制作的密封箱盖41，经过脱气处理后导入密封气体，通过用密封箱盖41闭合密封箱40的开口，将上述合成激光光源气密性密封在由密封箱40和密封箱盖41所形成的密闭空间(密封空间)内。
在密封箱40的底面上固定基板42，在该基板42的上面按照上述加热块10、支撑聚光透镜20的聚光透镜保持器45、支撑多模光纤30的入射端部的光纤保持器46。多模光纤30的出射端部，从在密封箱40的壁面上形成的开口引出到密封箱外。
另外，在加热块10的侧面上按照校准透镜保持器44，支撑校准透镜11～17。在密封箱40的横壁面上形成开口，通过该开口将向GaN系半导体激光器LD1～LD7供给驱动电流的布线引出到密封箱外。
此外，在图13中，为了避免图变得复杂化，多个GaN系半导体激光器中只有GaN系半导体激光器LD7标记了编号，多个校准透镜中只有校准透镜17标记了编号。
图14是表示上述校准透镜11～17的按照部分的正面形状图。校准透镜11～17的每一个，形成为将包含具有非球面的圆形镜片的光轴的区域在平行平面切割成细长的形状。该细长形状的校准透镜，例如可以通过将树脂或者光学玻璃铸造成形所形成。校准透镜11～17，使其长轴方向与GaN系半导体激光器LD1～LD7的发光点排列配置方向(图14的左右方向)垂直那样，在上述发光点的排列配置方向上密接配置。
另一方面，作为GaN系半导体激光器LD1～LD7，采用包括发光宽度为2μm的活性层的、在与活性层平行的方向、垂直的方向的张开角分别为例如10°、30°的状态下发射各激光光束B1～B7的激光器。这些GaN系半导体激光器LD1～LD7，配置成使发光点在与活性层平行的方向上排列成1列。
因此，从各发光点发射的激光光束B1～B7，如上所述，使张开角大的方向与长度方向一致，张开角小的方向与宽度方向(与长度方向垂直的方向)一致的状态下，向细长形状的各校准透镜11～17入射。即，各校准透镜11～17的宽度为1.1mm，长度为4.6mm，分别入射的激光光束B1～B7的水平方向、垂直方向的光束直径分别为0.9mm、2.6mm。另外，校准透镜11～17的每一个，其焦点距离f1＝3mm，NA＝0.6、透镜配置间距＝1.25mm。
聚光透镜20，形成为将包含具有非球面的圆形镜片的光轴的区域在平行平面切割成细长、在校准透镜11～17的排列配置方向即水平方向上为长边、在与其垂直的方向上为短边的形状。该聚光透镜20，其焦点距离f2＝23mm，NA＝0.2。由于波长约为400nm，相对于纤芯直径50μm可以形成充分高效接合的微小光点直径。该聚光透镜20，也可以采用例如树脂或者光学玻璃铸造成形所形成。
[曝光装置的动作]
以下说明上述曝光装置的动作。
在扫描器162的各曝光头166中，从构成光纤阵列光源66的合成激光光源的GaN系半导体激光器LD1～LD7的每一个以发散光状态射出的各个激光光束B1、B2、B3、B4、B5、B6以及B7，由对应的校准透镜11～17变成平行光。平行光化后的激光光束B1～B7，由聚光透镜20进行聚光，收束在多模光纤30的纤芯30a的入射端面上。
在本例中，由校准透镜11～17以及聚光透镜20构成聚光光学系，由该聚光光学系以及多模光纤30构成合成光学系。即，由聚光透镜20如上所述那样进行聚光后的激光光束B1～B7，入射到该多模光纤30的纤芯30a中，在光纤内传输，合成为1个激光光束B，从与多模光纤30的出射端部接合的光学31射出。
在各激光模块中，激光光束B1～B7与多模光纤30的结合效率为0.85，当GaN系半导体激光器LD1～LD7的各输出为30mW时，对于配置成阵列状的光纤31的每一个，可以获得输出180mW(＝30mW×0.85×7)的合成激光光束B。因此，在由6根光纤31配置成阵列状的激光出射部的输出约为1W(＝180mW×6)。
在光纤阵列光源66的激光出射部68，沿主扫描方向将这样的高辉度发光点排列成1列进行配置。由单一激光器输出的激光与1根光纤结合的现有技术的光纤光源由于具有低输出，如果不排列配置成多列就不能获得所希望的输出，而在本实施方案中，所使用的合成激光光源由于具有高输出，只需较少的列，例如1列就可以获得所希望的输出。
例如，在半导体激光器和光纤1对1结合的现有技术的光纤光源中，通常，由于作为半导体激光器采用输出30mW(毫瓦)左右的激光器，作为光纤采用纤芯直径为50μm，包层直径为125μm，NA(数值孔径)为0.2的多模光纤，如果要获得1W(瓦)的输出，需要将多模光纤48根(8×6)绑在一起，发光区域的面积为0.62mm2(0.675mm×0.925mm)，在激光出射部68处的辉度为1.6×106(W/m2)，光纤1根的辉度为3.2×106(W/m2)。
对此，在本实施方案中，如上所述，采用多模光纤6根可以获得1W的输出，在激光出射部68处的发光区域的面积为0.0081m2(0.325mm×0.025mm)，在激光出射部68处的辉度为123×106(W/m2)，比现有技术提高了约80倍的辉度。另外，光纤1根的辉度为90×106(W/m2)，比现有技术提高了约28倍的辉度。如上所述，通过采用可以获得高辉度、特别是GaN系那样的短波长光源，即使在相同的聚光NA(即光纤入射NA)下可以获得微小光点。因此，可以获得更高辉度的光纤光源以及光纤阵列或者束光源。其结果，由于是短波长激光，成像光束也可以结成微小光点，可以获得高能量密度。另外，由于是短波长激光，可以获得强的光子能量，由于这2种高价值，不仅在光聚合等化学变化中，而且在烧结、退火、金属加工等那样的物理变化中可以广泛利用。
另外，由于是高辉度光源，即使是小成像NA，也可以获得微小成像光束，即使在采用空间调制元件的数字曝光中，也可以减少向空间调制元件的照明NA。其结果，可以减小空间调制元件，提高传输速度，并且也容易提高光开关的速度，进行高速并且高精细的曝光。
进一步，由于采用半导体激光器，可以大幅度降低光源成本，并且容易进行ON-OFF控制，延长寿命，容易维护，可以在很多用途中实现低成本化。
另外进一步，由于是光纤，容易处理，容易更换，可以在很多用途中使用。
在此，参照图15(A)以及(B)，说明现有技术的曝光头和本实施方案的曝光头之间的焦点深度的差异。现有技术的曝光头的束状光纤光源的发光区域的副扫描方向的直径为0.675mm，本实施方案的曝光头的光纤阵列光源的发光区域的副扫描方向的直径为0.025mm。如图15(A)所示，在现有技术的曝光头中，由于光源(束状光纤光源)1的发光区域大，向DMD3入射的光束的角度大，其结果，向扫描面5入射的光束的角度变大。为此，在聚光方向(焦距方向的偏离)容易使光束直径变粗。
另一方面，如图15(B)所示，在本实施方案的曝光头中，由于光纤阵列光源66的发光区域在副扫描方向上的直径小，通过透镜系67后向DMD50入射的光束的角度小，其结果，向扫描面56入射的光束的角度变小。即，焦点深度变深。在该例中，发光区域在副扫描方向上的直径是现有技术的约30倍，可以获得大致相当于衍射极限的焦点深度。因此，适合微小光点的曝光。该焦点深度的效果，当曝光头所需光量越大时越显著，越有效。在该例中，在曝光面上投影的1像素尺寸为10μm×10μm。此外，DMD是反射型的空间调制元件，图15(A)以及(B)是为说明光学关系的展开图。
与曝光图案对应的图像数据，输入给与DMD50连接的图中未画出的控制器，临时保存在控制器内的帧存储器中。该图像数据，是用2值(圆点记录的有无)表示构成图像的各像素的浓度的数据。
将感光材料150吸附在表面上的台152，由图中未画出的驱动装置驱动，沿导轨158以一定速度从门160的上游侧向下游侧移动。台152在通过门160下时，如果由安装在门160上的检测传感器164检测到感光材料150的前端，依次读出保存在帧存储器中的多条线的图像数据，由数据处理部根据所读出的图像数据对每个曝光头166生成控制信号。然后，由反射镜驱动控制部，根据所生成的控制信号对每个曝光头166中DMD50的每个微反射镜进行ON/OFF控制。
当从光纤阵列光源66向DMD50照射激光时，DMD50的微反射镜处于ON状态时所反射的激光，由透镜系54、58在感光材料150的被曝光面56上成像。这样，从光纤阵列光源66射出的激光针对每个像素被ON/OFF，感光材料150以和DMD50的使用像素数大致相同数量的像素单位(曝光区域168)进行曝光。另外，感光材料150与台152一起以移动速度移动，感光材料150由扫描器162在与台移动方向相反的方向上被副扫描，由各个曝光头166形成带状的已曝光区域170。
如图16(A)以及(B)所示，在本实施方案中，在DMD50中，在主扫描方向上排列配置了800个微反射镜的微反射镜列，在副扫描方向上配置了600组，由控制器只驱动一部分的微反射镜列(例如800个×100列)那样进行控制。
如图16(A)所示，可以使用配置在DMD50的中央部的微反射镜列，如图16(B)所示，也可以使用配置在DMD50的端部的微反射镜列。另外，当一部分微反射镜出现缺陷，使用没有出现缺陷的微反射镜列，根据情况也可以适当变更所使用的微反射镜列。
DMD50的数据处理速度有限制，由与所使用的像素数成比例的每线的调制速度所确定，通过只使用一部分微反射镜列，可以提高每线的调制速度。另一方面，当采用使曝光头在曝光面上连续相对移动那样的曝光方式时，没有必要使用副扫描方向上的全部像素。
例如，在600组的微反射镜列中只使用300组时，和使用全部600组的情况相比较，每线的调制速度可以提高到2倍。另外，600组的微反射镜列中，只使用200组时，和使用全部600组的情况相比较，每线的调制速度可以提高到3倍。即，在副扫描方向上可以用17秒曝光500mm的区域。进一步，当只使用100组时，每线的调制速度可以提高到6倍。即，在副扫描方向上可以用9秒曝光500mm的区域。
所使用的微反射镜列的数量，即在副扫描方向上配置的微反射镜的个数，优选在10以上200以下，更优选在10以上100以下。相当于1像素的微反射镜1个的面积由于是15μm×15μm，如果换算成DMD50的使用区域，则优选在12mm×150μm以上并且在12mm×3mm以下的区域，更优选在12mm×150μm以上并且在12mm×1.5mm以下的区域。
如果所使用的微反射镜列的数量在上述范围，如图17(A)以及(B)所示，从光纤阵列光源66射出的激光可以由透镜系67变换成平行光，照射在DMD50上。DMD50上照射激光的照射区域优选和DMD50的使用区域一致。如果照射区域比使用区域宽，将降低激光的利用效率。
另一方面，聚光在DMD50上的光束在副扫描方向上的直径，由透镜系67根据配置在副扫描方向的微反射镜的个数需要缩小，如果所使用的微反射镜列的数量不到10，向DMD50入射的光束的角度变大，在扫描面56中光束的焦点深度变浅，这不是所希望的。另外，所使用的微反射镜列的数量在200以下，是从调制速度上看有利。此外，DMD是反射型的空间调制元件，图17(A)以及(B)是为说明光学关系的展开图。
当由扫描器162对感光材料150进行的副扫描结束、由检测传感器164检测到感光材料150的后端时，台152，由图中未画出的驱动装置驱动，沿导轨158返回到门160的最上游侧，再次沿导轨158以一定速度从门160的上游侧向下游侧移动。
如上所述，本实施方案的曝光装置，包括采用将合成激光光源的光纤出射端部(发光点)配置成阵列状的光纤阵列光源照射空间光调制元件的曝光头。在该光纤阵列光源中，由于光纤的出射端的包层直径比入射端的包层直径小，发光部径变得更小，可以实现光纤阵列光源的高辉度化。这样，可以实现包括具有焦点深度深的曝光头以及曝光装置。例如，即使进行光束直径在1μm以下，分辨率在0.1μm以下的超高分辨率曝光时，也可以获得比较深的焦点深度，并且，可以抑制面状的曝光光束在边缘部形成光束斑点的情况。可以进行高速并且高精细的曝光。因此，本实施方案的曝光装置，也可以在需要高分辨率的薄膜晶体管(TFT)的曝光工艺等中使用。
另外，由于采用将多条激光合成后入射到光纤中的合成激光光源，增大了光纤出射端的输出，可以进行高输出的曝光。进一步，通过增大各光纤光源的输出，为获得所希望的输出所需要的光纤光源数减少，可以降低曝光装置的成本。
另外，本实施方案的曝光装置，虽然包括在主扫描方向上配置800个微反射镜的微反射镜列在副扫描方向上配置600组的DMD，但由控制器只驱动一部分微反射镜列那样进行控制，与驱动全部微反射镜列的情况相比，可以提高每线的调制速度。这样可以进行更高速的曝光。
(第2实施方案)
第2实施方案的曝光装置，作为在各曝光头中使用的空间光调制元件，采用光栅光阀(GLV)。GLV，例如在美国专利第5,311,360号公报中所公示的那样，是MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)型空间光调制元件(SLM：Spatial Light Modulator)的一种，反射衍射栅格型空间光调制元件。其他点和第1实施方案的曝光装置具有同样的构成，在此省略其说明。
曝光头16611～166mn的每一个，如图31(A)以及(B)所示，作为根据图像数据针对每个像素对入射的光束进行调制的空间光调制元件，包括在规定方向长的形状(线状)的GLV300，在GLV300的光入射侧，和第1实施方案同样，依次配置光纤阵列光源66、透镜系67、反射镜69。
线状的GLV300，配置成其长轴方向和光纤阵列光源66的光纤排列配置方向平行并且GLV300的带状的微桥的反射面和反射镜69的反射面大致平行，并与对其控制的图中未画出的控制器连接。
GLV300，如图32所示，在由硅等构成的长尺状的基板203上，平行配置多个(例如6480个)具有带状反射面的微桥209，在相邻微桥209之间形成多个槽211。通常，1像素由多个(例如6个)微桥209列构成，假定1像素由6个微桥列构成，6480个微桥可以进行1080像素的曝光。
各微桥209，如图33(A)以及(B)所示，在由氮化硅(SiNx)等构成的可挠性梁209a的表明上，形成由铝(或者金、银、铜等)的单层金属膜构成的反射电极膜209b。反射电极膜209b的每一个，由图中未画出的布线通过图中未画出的开关与电源连接。
以下对GLV300的动作原理简单进行说明。在没有施加电压的状态下，微桥209离开基板203规定距离，如果在微桥209和基板203之间时间电压，由静电诱导电荷在微桥209和基板203之间产生静电吸引力，使微桥209向基板203侧弯曲。然后，停止电压的施加，解除弯曲，微桥209由于弹性复归到离开基板203的状态。因此，通过交互配置施加了电压的微桥和没有时间电压的微桥，通过施加电压可以形成衍射栅格。
图33(A)表示没有在像素单位的微桥列上施加电压、处于OFF状态时的情况。在OFF状态下，微桥209的反射面的高度均一致，反射光成为没有光路差的正反射。即，只能获得0次衍射光。另一方面，图33(B)表示在像素单位的微桥列上施加了电压、处于ON状态时的情况。在此，电压施加在相隔1个的微桥209上。在ON状态下，按照上述原理，微桥209的中央部弯曲，形成具有交互段差的反射面。即，形成衍射栅格。由该反射面反射激光时，弯曲的微桥209所反射的光与没有弯曲的微桥209所反射的光之间产生光路差，在规定方向上射出±1次衍射光。
因此，通过利用图中未画出的控制器，根据控制信号对GLV300的各像素中的微桥列进行施加电压的ON/OFF的驱动控制，入射到GLV300上的激光按照每个像素进行调制后，在规定方向上衍射。
另外，在GLV300的光反射侧，即衍射光(0次衍射光以及±1次衍射光)射出的一侧上，使衍射光在扫描面(被曝光面)56上成像的透镜系54、58，按照GLV300和被曝光面56之间成共轭关系进行配置。另外，为了使衍射光入射到透镜系54上，GLV300预先使其带状反射面相对于透镜系54的光轴倾斜规定角度(例如45°)进行配置。
在图31(A)以及(B)中，0次衍射光用虚线表示，±1次衍射光用实线表示，来自GLV300的0次衍射光，由透镜系54只在GLV的长轴方向上聚光。为此，在透镜系54和透镜系58之间，配置用于将0次衍射光从到扫描面56的光路中除外的长尺状的遮蔽板57，使其长轴方向与GLV300的长轴方向垂直。
透镜系54，将入射的衍射光聚集在GLV300的长轴方向上并且在副扫描方向上成平行光。在透镜系54和透镜系58之间的01次衍射光的焦点位置上，配置用于将0次衍射光从到扫描面56的光路中除外的长尺状的遮蔽板55，并使其长轴方向与GLV300的长轴方向垂直。这样，可以选择性只将0次衍射光排除。
在该曝光头中，如果将与曝光图案对应的图像数据输入到与GLV300连接的图中未画出的控制器中，根据该图像数据产生控制信号，根据所生产的控制信号对每个曝光头的GLV300的每个微桥按像素单位进行ON/OFF控制。这样，感光材料150按照与GLV300的像素数量相同数量的像素单位进行曝光，使台152移动进行副扫描，对各曝光头形成带状的已曝光区域。
在本实施方案中的曝光装置，由于GLV300是在短边方向上的宽度狭窄的长尺状的空间光调制元件，不容易进行高效照明，如在第1实施方案中说明的那样，由于照明GLV的光源采用将合成激光光源的光纤出射端部排列配置成阵列的高辉度光纤光源，并且光纤的出射端的包层直径比入射端的包层直径小，从激光射出部68射出的光束在副扫描方向的直径小，通过透镜系67之后向GLV300入射的光束的角度小。这样，可以有效照明GLV300，并且获得深的焦点深度。另外，由于采用了合成激光光源，可以进行高输出的曝光，降低曝光装置的成本。
以下对以上说明的曝光装置的变形例等进行说明。
[曝光装置的用途]
上述曝光装置，可以适合用于例如在印刷电路板(PWB：Printed WiringBoard)的制造工艺中干薄膜抗蚀剂(DFR：Dry Film Resist)的曝光，在液晶显示装置(LCD)的制造工艺中彩色滤光片的形成，在TFT的制造工艺中DFR的曝光，在等离子显示屏(PDP)的制造工艺中DFR的曝光等用途中。
进一步，上述曝光装置也可以在通过激光照射使材料的一部分蒸发、飞散等进行除去的激光剥蚀和烧结、平版印刷等各种激光加工中使用。上述曝光装置，由于具有高输出、可以高速并且长焦点深度进行曝光，可以在激光剥蚀等微细加工中使用。例如，在替代显影处理，通过按照图案用剥蚀除去抗蚀剂制作PWB，或者不使用抗蚀剂采用直接剥蚀形成PWB的图案中可以使用上述曝光装置。另外，将多种溶液的混合、反应、分离、检测等集成在玻璃或者塑料芯片上的芯片实验室(Lab on Chip)中，在槽宽数十μm的微小流路中也可以使用。
特别是，上述曝光装置，由于光纤阵列光源采用GaN系半导体激光器，适合在上述激光加工中使用。即，GaN系半导体激光器可以采用短脉冲驱动，在激光剥蚀等中也可以获得足够的功率。另外，由于是半导体激光器，与驱动速度慢的固体激光器不同，可以进行重复频率在10MHz左右的高速驱动，可以进行高速曝光。进一步，金属在波长400nm附近的激光的光吸收率大，容易变换成热能，可以高速进行激光剥蚀等。
此外，在TFT的图案化中使用的液体抗蚀剂、对彩色滤光片进行图案化所使用的液体抗蚀剂进行曝光时，为了消除氧气阻碍引起的灵敏度降低，优选在氮气环境下对被曝光材料进行曝光。通过在氮气环境下进行曝光，可以抑制光聚合反应的氧气阻碍，使抗蚀剂高灵敏度化，可以高速进行曝光。
另外，在上述曝光装置中，可以使用通过曝光直接记录信息的光模式感光材料、和通过曝光所产生的热记录信息的热模式感光材料中任一种。使用光模式感光材料时，激光装置采用GaN系半导体激光器、波长可变固体激光器等，使用热模式感光材料时，激光装置采用AlGaAs系半导体激光器(红外激光)、固体激光器。
[其他空间调制元件]
在上述第1实施方案中，虽然以部分驱动DMD的微反射镜为例进行了说明，也可以采用在与规定方向对应的方向上的长度比与上述规定方向交叉的方向上的长度长的基板上将根据各个控制信号可以改变反射面的角度的多个微反射镜配置成2维状的细长DMD，由于减少了控制反射面的角度的微反射镜的个数，同样可以提高调制速度。
在上述第1以及第2实施方案中，对作为空间调制元件采用DMD或者GLV的曝光头进行了说明，例如，采用MEMS(Micro ElectroMechanical Systems)型空间调制元件(SLM：Spatial Light Modulator)、或者利用电光效应对透射光调制的光学元件(PLZT元件)和液晶光快门(FLC)等MEMS以外的空间调制元件时，通过使用配置在基板上的整个像素部中的一部分像素部，可以获得同样的效果。
此外，MEMS是对采用以IC制造工艺为基础的微机械加工技术将微小尺寸的传感器、传动机构、以及控制电路集成在一起的微细系统的总称，MEMS型空间调制元件意思是利用静电进行电机械动作所驱动的空间调制元件。
[其他曝光方式]
如图18所示，和上述实施方案同样，可以用扫描器162在X方向上1次扫描对感光材料150的整个面进行曝光，如图19(A)以及(B)所示，也可以象在扫描器162在X方向对感光材料150扫描后使扫描器162在Y方向上移动1步、继续进行向X方向扫描那样，重复进行扫描和移动，采用多次扫描对感光材料150的整个面进行曝光。此外，在该例中，扫描器162包括18个曝光头166。
[其他激光装置(光源)]
在上述实施方案中，对采用具有多个合成激光光源的光纤阵列光源的情况进行了说明，激光装置，并不限定于将合成激光光源阵列化后的光纤阵列光源。例如，也可以采用将包括从只具有1个发光点的单一半导体激光器入射的激光射出的1根光纤的光纤光源阵列化后的光纤阵列光源。
另外，在上述实施方案中，如图20所示，对采用在加热块100上将多个(例如7个)芯片状的半导体激光器LD1～LD7配置成激光阵列的合成激光光源的情况进行了说明，合成激光光源，并不限定于从多个芯片状的半导体激光器射出的激光进行合成的装置。
如图21(A)所示，已知有多个(例如5个)发光点110a在规定方向上排列配置的芯片状的多腔激光器110。例如，如图22所示，也可以采用包括该多腔激光器110的合成激光光源。该合成激光光源由多腔激光器110、1根多模光纤130、聚光透镜120、所构成。多腔激光器110，例如可以由振荡波长为405nm的GaN系激光二极管所构成
多腔激光器110，与排列配置成芯片状的半导体激光器的情况相比较，由于可以高精度排列配置发光点的位置，从各发光点射出的激光光束容易合成。但是，如果发光点增多，在激光器制造时多腔激光器110容易产生弯曲，所以发光点110a的个数优选在5个以下。
在上述构成中，从多腔激光器110的多个发光点110a的每一个射出的每个激光光束B由聚光透镜120聚光，入射到多模光纤130的纤芯130a中。入射到纤芯130a中的激光在光纤内传输，合成1条后射出。
多腔激光器110的多个发光点110a并排设置在和上述多模光纤130的纤芯直径大致相等的宽度内，并且作为聚光透镜120，通过采用和多模光纤130的纤芯直径大致相等的焦点距离的凸透镜、或者使从多腔激光器110射出的光束只在与该活性层垂直的面内校准的圆柱透镜，可以提供激光光束B与多模光纤130的耦合效率。
另外，如图21(B)所示，采用在加热块100上在和各芯片的发光点110a的配置方向相同方向上排列配置的多个多腔激光器110的多腔激光器阵列，如图23所示，可以构成包在加热块111上相互等间隔排列配置了多个(例如9个)多腔激光器110的激光器阵列140的合成激光光源。多个多腔激光器110，在和各芯片的发光点110a的配置方向相同的方向上排列配置进行固定。
该合成激光光源，由激光器阵列140、与各多腔激光器110对应配置的多个透镜阵列114、在激光器阵列140和多个透镜阵列114之间配置的1根圆柱透镜113、1根多模光纤130、聚光透镜120所构成。透镜阵列114包括与多腔激光器110的发光点对应的多个微透镜。
在上述构成中，从多个多腔激光器110的多个发光点110a分别射出的各个激光光束B，由圆柱透镜113向规定方向聚光后，由透镜阵列114的各微透镜变成平行光。平行光化后的激光光束L由聚光透镜120聚光，入射到多模光纤130的纤芯130a中。入射到纤芯130a中的激光在光纤内传输，合成1条后射出。
另外一合成激光光源的例子。该合成激光光源，如图24(A)以及(B)所示，在略矩形的加热块180上搭载光轴方向的剖面成L字形的加热块182，在2个加热块之间形成收容空间。在L字形的加热块182的上面，多个发光点(例如5个)排列配置成阵列状的多个(例如2个)多腔激光器110，在和各芯片的发光点110a的排列配置方向相同方向上等间隔排列配置进行固定。
在略矩形的加热块180上形成凹部，在加热块180的空间侧上面，多个发光点(例如5个)排列配置成阵列状的多个(例如2个)多腔激光器110，配置成使该发光点位于和配置在加热块182的上面的聚光芯片的发光点相同垂直面上。
在多腔激光器110的激光出射侧，与各芯片的发光点110a对应配置将校准透镜排列配置的校准透镜阵列184。校准透镜阵列184配置成使各校准透镜的长度方向和激光光束张角大的方向(快轴方向)一致，各校准透镜的宽度方向和张角小的方向(慢轴方向)一致。这样，通过使校准透镜阵列化形成一体，可以提供激光的空间利用效率、实现合成激光光源的高输出化，同时减少部件个数，降低成本。
另外，在校准透镜阵列184的激光出射侧，配置1根多模光纤130、将激光光束聚集在该多模光纤130的入射端上进行接合的聚光透镜120。
在上述构成中，从配置在激光快180、182上的多个多腔激光器110的多个发光点110a分别射出的各个激光光束B，由校准透镜184变成平行光，由聚光透镜120聚光，入射到多模光纤130的纤芯130a中。入射到纤芯130a中的激光在光纤内传输，合成1条后射出。
该合成激光光源，如上所述，通过多腔激光器的多断配置和校准透镜的阵列化，特别可以实现高输出化。通过采用该合成激光光源，由于可以构成更高辉度的光纤阵列光源和束状光纤光源，特别适合作为构成本发明的曝光装置的激光光源。
此外，可以将上述各合成激光光源收容在封装壳体内，将多模光纤130的出射端部从该壳体引出，构成激光模块。
另外，在上述实施方案中，对合成激光光源的多模光纤的出射端与纤芯直径和多模光纤相同而包层直径比多模光纤小的另一光纤接合实现光纤阵列光源的高辉度化的例子进行了说明，例如，如图35(A)以及(B)所示，也可以直接采用包层直径微125μm、80μm、60μm等的多模光纤30，而不在其出射端接合其他光纤。这样通过使用包层直径小的光纤并且将多个光束合成的光纤光源2～3条如图35(B)所示进行阵列化、或者如图35(A)所示进行束状化，可以形成近似点光源。其结果，容易构成采用本光源的光学系。因此，本光源可以构成低成本并且高性能的光学系。
图36表示图35(A)的激光射出部68的端面(发光部)。6根多模光纤30，使相邻光纤之间最近那样束在一起。如上所述，由于多模光纤30的包层直径为125μm，发光部的大小则为0.375mm×0.25mm。另外，如上所述，激光出射部68的输出约为1W。即，和现有技术的束状光纤光源相比较，采用约1/7的光纤数量、约1/3的发光部直径、约1/10的发光区域面积，就可以获得相同的激光输出。
这样，由于可以减少多模光纤的根数(激光模块的个数)，可以实现光源的低成本化。另外，通过减少光纤的根数可以缩小发光部直径，可以获得约10倍的高辉度化。
另外，在上述中，对出射端的包层直径比入射端的包层直径小的光纤，利用包层直径不同的多个光纤接合进行构成的例子进行了说明，也可以从入射端向出射端包层直径逐渐减小那样构成。
[光量分布校正光学系]
在上述实施方案中，在曝光头中采用1对组合透镜构成的光量分别校正光学系。该光量分布校正光学系，使各出射位置中光束宽度变化，使得边缘部的光束宽度与接近光轴的中心部的光束宽度之比出射侧比入射侧要小，在将来自光源的平行光束照射到DMD上时，使被照射面的光量分布大致均匀那样进行校正。以下，对于该光量分布校正光学系的作用进行说明。
首先，如图25(A)所示，在入射光束和出射光束，其整体的光束宽度(全光束宽度)H0、H1相同的情况进行说明。此外，在图25(A)中，符号51、52所示部分，表示光量分布校正光学系中假想的入射面和出射面。
在光量分布校正光学系中，使入射到接近光轴Z1的中心部的光束、和入射到边缘部的光束各自的光束宽度h0、h1相同(h0＝h1)。光量分布校正光学系，对于在入射侧具有相同的光束宽度h1、h1的光，实施使中心部的入射光束扩大其光束宽度h0，相反使边缘部的入射光束缩小其光束宽度h1的作用。即，中心部的出射光束的宽度h10、和边缘部的出射光束的宽度h11，使h11＜h10。如果用光束宽度的比值表示，在出射侧中边缘部的光束宽度与中心部的光束宽度之比「h11/h10」，与在入射侧中的比(h1/h0＝1)相比，变小了((h11/h10)＜1)。
通过这样改变光束宽度，使通常光量分布大的中央部的光束，可以向光量不足的边缘部移动，整体不降低光的利用效率，使在被照射面上的光量分布大致均匀。均匀的程度，例如在有效区域内光量斑点在30％内，优选在20％以内。
这样，由于光量分布校正光学系的作用与效果，对于在入射侧和出射侧，改变了整体的光束宽度的情况(图25(B)、(C)中也相同。
图25(B)表示入射侧的整体光束宽度H0“缩小”到H2进行出射时的情况(H0＞H2)。即使在这种情况下，光量分布校正光学系，在入射侧具有同一光束宽度h0、h1的光，在出射侧，使中央部的光束宽度h10比边缘部的大，相反，边缘部的光束宽度h11比中心部的小。如果考虑光束的缩小率，实施使对于中心部的入射光束的缩小率比边缘部小，对于边缘部的入射光束的缩小率比中心部大的作用。在这种情况下，边缘部的光束宽度与中心部的光束宽度之比「h11/h10」，与在入射侧中的比(h1/h0＝1)相比，变小了((h11/h10)＜1)。
图25(C)表示入射侧的整体光束宽度H0“扩大”到H3进行出射时的情况(H0＜H3)。即使在这种情况下，光量分布校正光学系，在入射侧具有同一光束宽度h0、h1的光，在出射侧，使中央部的光束宽度h10比边缘部的大，相反，边缘部的光束宽度h11比中心部的小。如果考虑光束的扩大率，实施使对于中心部的入射光束的扩大率比边缘部大，对于边缘部的入射光束的扩大率比中心部小的作用。在这种情况下，边缘部的光束宽度与中心部的光束宽度之比「h11/h10」，与在入射侧中的比(h1/h0＝1)相比，变小了((h11/h10)＜1)。
这样，光量分布校正光学系，由于使在各出射位置中的光束宽度变化，使边缘部的光束宽度与接近光轴Z1的中心部的光束宽度之比在出射侧比入射侧要小，在入射侧具有同一光束宽度的光，在出射侧，使中央部的光束宽度比边缘部的大，边缘部的光束宽度比中心部的小。这样，可以使中央部的光束向边缘部移动，在不降低作为光学系整体的光的利用效率的情况下，形成光量分布大致均匀的光束剖面。
然后，表示作为光量分布校正光学系使用1对组合透镜的具体透镜数据的1例。在该例中，表示光源为激光阵列光源，出射光束的剖面处的光量分布呈高斯分布时的透镜数据。单模光纤的入射端连接1个半导体激光器时，从光纤输出的光束的光量分布呈高斯分布。本实施方案也可以适用于这样的情况。另外，对于通过缩小多模光纤的纤芯直径与单模光纤的构成趋于近似，接近光轴的中心部的光量比边缘部的光量大的情况也可以适用。
下述表1中表示基本透镜数据
[表1]
                                                        基本透镜数据
  Si(面编号)   ri(曲率半径)   di(面间隔)    Ni(折射率)
    01020304     非球面∞∞非球面     5.00050.0007.000     1.528111.52811
表1表明，1对组合透镜，由轴对称的2个非球面透镜构成。配置在光入射侧的第1透镜如果以光入射侧的面为第1面，以光出射侧的面为第2面，则第1面为非球面形状。另外，配置在光出射侧的第2透镜如果以光入射侧的面为第3面，以光出射侧的面为第4面，则第4面为非球面形状。
在表1中，面编号Si表示第i(i＝1～4)面的编号，曲率半径ri表示第i面的曲率半径，面间隔di表示第i面和第i+1面之间在光轴上的面间隔。面间隔di值的单位时毫米(mm)。折射率Ni表示具有第i面的光学要素对波长405nm的折射率的值。
在下述表2中，表示第1面以及第4面的非球面数据。
[表2]
                                            非球面数据
       第1面       第4面
    CKa3a4a5a6a7a8a9a10     -1.4098E-02-4.2192E+00-1.0027E-043.0591E-05-4.5115E-07-8.2819E-094.1020E-121.2231E-135.3753E-161.6315E-18     -9.8506E-03-3.6253E+01-8.9980E-052.3060E-05-2.2860E-068.7661E-084.4028E-101.3624E-123.3965E-157.4823E-18
上述非球面数据，采用表示非球面形状的下式(A)中的系数表示。
[式1] Z = C · ρ 2 1 + 1 - K · ( C · ρ ) 2 + Σ i = 3 10 ai · ρ i . . . . . . ( A )
在上述式(A)中各系数如下定义。
Z：从处在距光轴高度ρ的位置上的非球面上的点，向非球面的顶点的切平面(与光轴垂直的平面)向下的垂线的长度(mm)
ρ：距光轴的距离(mm)
K：圆锥系数
C：近轴曲率(1/r，r：近轴曲率半径)。
ai：第i次(i＝3～10)的非球面系数。
在表2所示的数值中，记号“E”表示其后的数值是以10为底的指数，采用以10为底的指数函数所表示的数值乘以“E”之前的输出。例如「1.0E-2」则表示「1.02×10-2」。
图27表示采用上述表1以及表2所示1对组合透镜所获得的照明光的光量分布。横轴表示距离光轴的座标，纵轴表示光量比(％)。此外，为了比较，图26表示没有进行校正时的照明光的光量分布(高斯分布)。图26以及图27表明，通过采用光量分布校正光学系进行校正，与没有进行校正的情况相比，可以获得大致均匀的光量分布。这样，在不降低曝光头中光的利用效率的情况下，可以采用均匀的激光进行无斑点的曝光。以上，虽然说明了光量分布校正光学系的一例，也可以采用之前周知的柱状积分器和蝇眼透镜系。
[其它成像光学系]
在上述第1实施方案中，在曝光头中使用的DMD的光反射侧，作为成像光学系虽然配置了2组透镜，也可以配置将激光扩大成像的成像光学系。通过将由DMD反射的光束线的剖面积扩大，可以将被曝光面中曝光区域面积(图像区域)扩大到所希望的大小。
例如，曝光头，如图28(A)所示，可以采用将激光照射到DMD50、DMD50上的照明装置144、将由DMD50反射的激光扩大成像的透镜系454、458、与DMD50的各像素对应配置多个微透镜474的微透镜阵列472、与微透镜阵列472的各微透镜对应设置多个孔眼478的孔眼阵列476、使通过孔眼的激光在被曝光面56上成像的透镜系480、482、构成。
在该曝光头中，如果从照明装置144照射激光，由DMD50在ON方向上反射的光束线的剖面积，由透镜系454、458扩大数倍(例如2倍)。扩大后的激光，由微透镜阵列472的各微透镜与DMD50的各像素对应进行聚光，通过孔眼阵列476的相对应的孔眼。通过孔眼后的激光，由透镜系480、482在被曝光面56上成像。
在该成像光学系中，由DMD50反射的激光，由放大透镜454、458扩大数倍后投影在被曝光面56上，可以放大整体的图像区域。这时，如果没有配置微透镜阵列472以及孔眼阵列476，如图28(B)所示，在被曝光面56上投影的各光束光点BS的1像素尺寸(光点尺寸)与曝光区域468的尺寸对应比较大，将降低表示曝光区域468的清晰度的MTF(Modulation Transfer Function)特性。
另一方面，如果配置了微透镜阵列472以及孔眼阵列476，由DMD50反射的激光，由微透镜阵列472的各微透镜与DMD50的各像素对应进行聚光。这样，如图28(C)所示，即使扩大了曝光区域，也可以将各光束光点BS的光点尺寸缩小到所希望的大小(例如10μm×10μm)，可以防止降低MTF特性，进行高精细曝光。此外，曝光区域468倾斜是由于为了消除像素之间的间隙而将DMD50倾斜配置所造成。
由，即使由于微透镜的象差引起光束变粗，利用孔眼可以将光束整形成使在被曝光面56上的光点尺寸为恒定大小，并且与在通过与各像素对应设置的孔眼后，可以防止相邻像素之间的交叠。
进一步，通过在照明装置144中使用和上述实施方案同样的高辉度光源，由于从透镜458入射到微透镜阵列472的各微透镜的光束的角度变小，可以防止相邻像素的光束的一部分入射。即，可以实现高消光比。此外，虽然缩小孔眼直径切掉多余的光也可以改善消光比，但光量损耗较大。对此，在本例中，在不增加光量损耗的情况下可以改善消光比。
[所连接的光纤的其他结构]
在图10中，对于将光纤31的入射端面与多模光纤30的出射端面熔接进行接合的例子进行了说明，如图40所示，也可以在包层直径大的多模光纤30的激光出射侧的前端部分上形成小径部分30c，在该小径部分30c上同轴连接长度100mm的包层直径小的光纤31。光纤的连接方法在以下说明。
作为多模光纤30以及光纤31，可以是阶跃折射率光纤、渐变折射率光纤、以及复合型光纤的任一种。例如可以采用三菱电线工业株式会社制造的阶跃折射率光纤。在本实施方案中，多模光纤30以及光纤31为阶跃折射率光纤，多模光纤30，其包层直径＝125μm、纤芯直径＝50μm、NA＝0.2、入射端面覆层的透射率＝99.5％以上，光纤31，其包层直径＝60μm、纤芯直径＝50μm、NA＝0.2。
[光纤的连接方法]
由于包层细的区域不能确保充分的长度，只有前端部成为细包层区域，所以进行密接后不容易进行阵列化或者束状化，高辉度化也就变得困难。进一步，如果由于包层直径不整齐，制作均匀的光纤阵列光源将很困难。
为此，可以考虑在普通光传输中使用的光纤的前端部上连接比其包层直径小的另外的光纤，将包层直径小的光纤的部分进行束状化的方案。这样，为了将2根光纤连接，在现有技术中广泛使用使其一端部之间同轴对齐进行熔接的放电式熔接机。
然而，在将象这样外径(包层直径)差异大的2根光纤熔接时，如果按照粗的光纤适当溶化设定放电条件，细光纤会过分溶化，其前端成圆形，而不能将两光纤正确熔接。另外，与此相反，如果按照细的光纤适当溶化设定放电条件，会因为放电太弱，而不能将粗光纤溶化，为此这种情况也不能使两光纤密接，而不能正确熔接。依据现有的方法时，具体讲，在该连接部处产生1dB左右的损耗，连接效率也只能到达80％的程度。
依据以下的连接方法，可以可靠将外径差异大的2根光纤连接。参照图37说明光纤的连接方法。在本例中如该图所示，作为一例，在外径(包层直径)为125μm的多模光纤30的前端部上，连接外径(包层直径)比其小的60μm的多模光纤31。多模光纤30，作为一例采用阶跃折射率光纤，纤芯30a由比其折射率低的包层30b所覆盖。多模光纤31也相同，纤芯31a由比其折射率低的包层31b所覆盖。
多模光纤30，其包层直径＝125μm、纤芯直径＝50μm、NA＝0.2、入射端面覆层的透射率＝99.5％以上，多模光纤31，其包层直径＝60μm、纤芯直径＝50μm、NA＝0.2。
首先，如该图(A)所示，对多模光纤30的前端部的包层30b实施研磨等机械加工，例如形成长度为100mm左右的小经部分30c。使该小经部分30c的外径和多模光纤31的包层直径相等，为60μm。
然后，如该图(B)所示，在上述小经部分30c的前端上，使其外径相等的多模光纤31在相互的芯轴同轴对齐的状态下进行溶化连接。该熔接采用在现有技术中广泛在这样的光纤熔接中使用的一般放电式熔接机即可。作为这样的光纤熔接机，例如可以列举出住友电气工业株式会社制造的小型纤芯直视型光纤熔接机SUMIOFCAS「Type-37」。
在以上的方法中，由于在多模光纤30的前端部上形成了小经部分30c，在该小经部分30c上将与其外径相同的多模光纤31溶化连接，不会出现象外径差异大的光纤之间溶化连接时那样，外径小的光纤31溶化过头，或者相反外径大的光纤30没有溶化的情况，可以容易并且可靠将两光纤30、31连接。具体讲，两光纤30、31的连接部的损耗可以抑制到0.05dB的程度，实现99％的连接效率。
此外，如下所述，连接两光纤30、31古城的光纤准备多根，将这些光纤31的前的部分束状化后使用。即，由于不需要将光纤30的前端部的小经部分30c进行束状化，对该小经部分30c不需要采用高精度的机械加工，因此可以简单形成该小经部分30c。
以下，参照图38说明另一光纤的连接方法。此外，在该图38中，和图37中的要素同等的要素采用相同的符号，如果没有特别需要说明的，将省略其说明(以下同样)。
在该例中，对多模光纤30的前端部的包层30b实施研磨等机械加工，例如形成长度为100mm左右的小经部分30c′。使该小经部分30c′的外径比多模光纤31的包层直径60μm稍微大一些，为80μm。然后，在该小经部分30c′的前端上，使其外径稍微小一些的多模光纤31在相互的芯轴同轴对齐的状态下进行溶化连接。
如上所述，不会出现象在多模光纤30的前端部直接将其外径差异大的多模光纤31溶化连接时那样，外径小的光纤31溶化过头，或者相反外径大的光纤30没有溶化的情况，可以容易并且可靠将两光纤30、31连接。
以下，参照图39说明另一光纤的连接方法。在该例中，首先，在多模光纤30的前端部上，将比其外径小一些而另外比多模光纤31大的外径为80μm的多模光纤32溶化连接，然后，在这种中间直径的多模光纤32的前端部上，将比其外径小的多模光纤31溶化连接。
如上所述，在将相对于多模光纤30其外径相差不大的多模光纤32溶化连接时，不会出现外径小的光纤32溶化过头，或者相反外径大的光纤30没有溶化的情况，进一步，在将相对于多模光纤32其外径相差不大的多模光纤31溶化连接时，也不会出现外径小的光纤31溶化过头，或者相反外径大的光纤32没有溶化的情况，其结果，可以容易并且可靠将两光纤30、31连接。
此外，也可以与上述相反，先将光纤31和光纤32溶化连接之后，再将光纤30和光纤32溶化连接，这时也可以获得和上述相同的效果。
[应用例]
本发明的曝光装置，可以在用光束使光硬化性树脂曝光后造形成3维模型的光造形装置、用光束将粉末烧结后形成烧结层将该烧结层积层和造形成由粉末烧结体构成3维模型的积层造形装置等中适用。
例如，图34表示利用本发明的光造形装置的构成。该光造形装置包括上方开口的容器556，在容器556内收容液体状的光硬化性树脂550。另外，在容器556内，配置平板状的升降台552。该升降台552，由配置在容器556外的支撑部554所支撑。在支撑部554上设置螺钉部554A，该螺钉部55A可以与由图中未画出的驱动电机驱动可以转动的螺杆555螺接。随着该螺杆555的转动，可以使升降台552升降。
在收容在容器556内的光硬化性树脂552的液面上方，使其长轴方向面向容器556的短轴方向配置箱状的扫描器562。扫描器562由安装在短轴方向两侧面上的2根支撑臂560支撑。此外，扫描器562和上述实施方案的扫描器具有相同的构成，包括多个曝光头，与对其控制的图中未画出的控制器连接。
另外，在容器556的长轴方向的两侧面上，分别设置沿副扫描方向延伸的导轨558。2根支撑臂560的下端部安装在该导轨558上，可以沿副扫描方向作往返移动。此外，在该光造形装置中，设置与支撑臂560一起沿导轨558驱动扫描器562的图中未画出的驱动装置。
在该光造形装置中，扫描器562，由图中未画出的驱动装置所驱动，沿导轨558从副扫描方向的上游侧向下游侧以移动速度移动。通过使扫描器562以一定速度移动，对光硬化性树脂550的液面进行扫描，各曝光头形成带状的硬化区域。当由扫描器562在1次副扫描中结束1层的硬化后，扫描器562，由图中未画出的驱动装置所驱动，沿导轨558复归到处于最上游侧的原点。然后，由图中未画出的驱动电机所驱动，使螺杆555转动使升降台552下降规定量，使光硬化性树脂550的硬化部分沉入到液面下，在硬化部上方充满液状的光硬化性树脂550。然后，再次，使扫描器562进行副扫描。这样，通过反复进行副扫描的曝光(硬化)和台的下降，积层硬化部分，形成3维模型。在上述扫描器562的曝光头中，由于采用本发明的高辉度激光装置，可以获得深的焦点深度，可以进行高速并且高精细造形。
依据本发明，可以提供高辉度的激光装置。另外，本发明的曝光装置以及曝光头，通过采用该高辉度的激光装置，可以获得焦点深度深的效果。另外，对于面状的曝光光束的情况，可以获得抑制边缘部的光束模糊的效果。进一步，作为高辉度的激光装置采用合成激光光源时，可以获得能实现曝光装置以及曝光头的高输出化和低成本化的效果。

Claims (21)

1.一种激光装置，是一种具有使从光纤的入射端入射的激光从其出射端射出的光纤光源的激光装置，其特征在于：
作为所述光纤，采用纤芯直径一致但出射端的包层直径比入射端的包层直径小的光纤。
2.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于：所述光纤光源将多个激光合成后入射到每一根所述光纤中。
3.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于：所述光纤光源由包括多个半导体激光器、1根光纤、对从所述多个半导体激光器分别射出的激光进行聚光、将聚光光束耦合在所述光纤的入射端上的聚光光学系的合成激光光源构成。
4.根据权利要求3所述的激光装置，其特征在于：所述光半导体激光器由包括多个发光点的多腔激光器所构成。
5.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于：所述光纤光源由包括具有多个发光点的多腔激光器、1根光纤、对从所述多个发光点分别射出的激光进行聚光、将聚光光束耦合在所述光纤的入射端上的聚光光学系的合成激光光源所构成。
6.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于：所述激光装置由包括多个所述光纤光源、在该多个光纤光源的光纤的出射端将各个发光点配置成阵列状的光纤阵列光源、或者配置成束状的光纤束光源所构成。
7.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于：所述出射端的包层直径在80μm以下。
8.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于：所述出射端的包层直径在60μm以下。
9.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于：所述光纤由纤芯直径相同但包层直径不同的多个光纤接合所构成。
10.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于：所述光纤由多根光纤通过采用连接器被可装卸地连接后而构成。
11.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于：所述激光是波长为350～450nm的激光。
12.根据权利要求3所述的激光装置，其特征在于：所述半导体激光器是氮化镓系半导体激光器。
13.一种曝光头，其特征在于：包括
具有从光纤的入射端入射的激光从其出射端射出的光纤光源的，作为所述光纤，采用纤芯直径一致但出射端的包层直径比入射端的包层直径小的光纤的激光装置、
根据各个控制信号改变光调制状态的多个像素部在基板上排列配置成2维状、对由所述激光装置照射的激光进行调制的空间光调制元件、
使在由各像素部调制后的激光在曝光面上成像的光学系。
14.根据权利要求13所述的曝光头，其特征在于：所述空间调制元件由采用根据各个控制信号可改变反射面的角度的多个微反射镜在基板上排列配置成2维状所形成的微反射镜器件所构成。
15.根据权利要求13所述的曝光头，其特征在于：所述空间调制元件采用将具有带状反射面并且可以根据控制信号移动的可动栅格、和具有带状反射面的固定栅格多个交互并排配置所形成的光栅光阀所构成。
16.根据权利要求13所述的曝光头，其特征在于：在所述空间调制元件的出射侧，配置具有与所述空间调制元件的各像素部对应设置并且在各像素对激光聚光的微透镜的微透镜阵列。
17.根据权利要求13所述的曝光头，其特征在于：在所述激光装置与所述空间调制元件之间，配置有
将由所述激光装置射出的光束变成平行光束的校准透镜、
使边缘部的光束宽度与接近光轴的中心部的光束宽度之比值在出射侧比入射侧小地在各出射位置中改变光束宽度、使由所述校准透镜平行光集束化后的激光的光量分布在所述空间调制元件的被照射面上呈大致均匀地进行校正的光量分布校正光学系。
18.一种曝光装置，其特征在于：包括
由具有从光纤的入射端入射的激光从其出射端射出的光纤光源的、作为所述光纤，采用纤芯直径一致但出射端的包层直径比入射端的包层直径小的光纤的激光装置、根据各个控制信号改变光调制状态的多个像素部在基板上排列配置成2维状、对由所述激光装置照射的激光调制的空间光调制元件以及在各像素部调制后的激光在曝光面上成像的光学系所构成的曝光头、和
使该曝光头相对于曝光面进行相对移动的移动装置。
19.一种光纤的连接方法，是一种连接2根包层直径不同的光纤的连接方法，其特征在于：
将包层直径大的光纤的一端部的包层加工成和包层直径小的光纤的包层直径大致相同，
在所加工后的光纤的一端部上熔接所述包层直径小的光纤。
20.一种光纤的连接方法，是一种连接2根包层直径不同的光纤的连接方法，其特征在于：
将包层直径大的光纤的一端部的包层加工成两光纤的包层直径的中间直径，
在所加工后的光纤的一端部上熔接所述包层直径小的光纤。
21.一种光纤的连接方法，是一种连接2根包层直径不同的光纤的连接方法，其特征在于：
在具有这两者光纤的中间包层直径的光纤的一端部和另一端部上分别熔接包层直径大的光纤和包层直径小的光纤。
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