CN1532581A

CN1532581A - 合成激光的调芯方法及激光合成光源

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Publication number: CN1532581A
Application number: CNA2004100317959A
Authority: CN
Inventors: 寺村友一; 二; 冈崎洋二
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Adrian Engineering Technology Co Ltd
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2024-03-25
Also published as: KR101062192B1; US20040247240A1; TWI329747B; US7181105B2; TW200504386A; CN100507623C; KR20040084851A

Abstract

激光合成光源中，缩短光源到启动的时间。在正常调温状态下，将由多个半导体激光器LD(1～LD7)射出的各条激光束形成的整个光束BB，通过准直透镜(11～17)和聚光透镜(20)进行聚焦，射入光纤(30)的具有小于或等于1/2的芯中(30a)直径的该芯部端面中的同心区域内，在芯部(30a)中合成。在芯部(30a)中合成的激光束，通过该光纤(30)，从射出端(30E)射出。

Description

合成激光的调芯方法及激光合成光源

技术领域

本发明是关于合成激光的调芯方法及激光的合成光源，以及曝光装置，详细讲是关于将从多个半导体激光器射出的各个激光束合成到光纤中的合成激光调芯方法，适用上述合成激光的激光合成光源、以及装载了上述激光合成光源的曝光装置。

背景技术

多年来，已知有从多个半导体激光器射出的激光束，将由各光束聚焦形成整个光束，并射入合成在1条光纤中，再由该光纤射出高输出功率激光束的激光合成光源(例如，特许文献1)。还知道将激光束照射在感光材料上，使该感光材料曝光的曝光装置等(例如，特许文献2)

特许文献1：特开2002-202442号公报

特许文献2：特开2000-338432号公报

为了提高曝光装置的处理速度，需要提高曝光光源的输出功率，为了提高处理速度，而又不使装置大型化，考虑到将上述激光束进行合成，并将得到的高输出激光合成光源应用于上述曝光光源，与曝光装置主体的寿命比较，由于半导体激光器的寿命短(例如，10000小时)，曝光装置工作时间中，只是对感光材料曝光时，才点亮半导体激光器，由激光合成光源得到输出的激光束，其他时刻，则熄灭半导体激光器，所以要求半导体激光器的表观寿命接近于曝光装置主体的寿命。

然而，一旦将半导体激光器熄灭，再次将该半导体激光器点亮时，由激光合成光源射出的激光光束输出功率达到稳定时才能使用，即，待启动光源后才能使用激光束。由此，存在的问题，不仅妨碍了曝光装置的正常工作，而且，对曝光材料进行曝光时，只点亮半导体激光器是很难的。

例如，在1个模块内，将7条激光束合成，从输出的激光合成光源，可得到输出功率150mW的激光时，从点亮半导体激光器到启动该光源的光源启动时间，可达到1分钟左右，这一点，发明人已在实验中确认。为了不妨碍曝光装置的工作，实施激光合成光源的半导体激光器的点亮和熄灭，上述光源的启动时间最好达到1秒钟。另外，为了提高曝光装置的生产效率，对曝光光源要求更高的输出功率。经确认，输出功率越高，该曝光光源的启动时间也就越长。在1个模块内，合成7条激光束时，要求进行合成的各条激光束不能存有偏差。

例如，将多个GaN系半导体激光器合成，输出激光束的激光合成光源，振荡波长短，适宜作对感光材料进行高精度曝光的光源，但是，根据本发明人的实验可以确认，从点亮上述GaN系半导体激光器到启动该激光合成光源，需要很长的时间。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的是提供一种能缩短光源启动时间的合成激光调芯方法，及激光合成光源，以及曝光装置。

所述激光合成光源处于正常调温状态时，相对于光纤入射端的端面，在平行方向上移动其入射端，以使向所述芯部的整个光束入射中心位置，在通过该芯部中心的直径方向上移动，求出从该光纤射出端射出的整个光束光强度，并确定形成比移动所述光纤入射端获得的所述射出端射出的整个光束最大光强度小的特定光强度的所述入射端的2处位置，使所述光纤的芯部中心轴位于所述2处入射端位置的中心处。

使所述的入射端，相对于该入射端的端面平行方向上移动，以使向所述芯部的整个光束入射中心位置，在通过该芯部中心的直径方向上移动，以求出从该光纤射出端射出的

本发明的第1种合成激光调芯方法，适用于激光合成光源，其使由多个半导体激光器射出的各个激光束构成的整个光束，通过光聚焦装置进行聚焦，并将通过该光束聚焦装置聚焦的上述整个光束，射入1条光纤入射端的芯部，在该光纤中进行合成，并使从光纤射出端射出的上述整个光束，其特征在于，所述激光合成光源处于正常调温状态时，使所述的入射端，相对于该入射端的端面平行的方向上移动，以使入射到所述芯部的所述整个光束的入射中心位置，在通过该芯部中心的直径方向上移动，求出从光纤射出端射出的所述整个光束的最大强度，确定成为比移动上述光纤入射端得到的上述射出端射出整个光束最大光强度小的特定光强度的上述入射端的2处位置，使光纤的芯部中心位于上述2处位置的中心处。

使光纤的芯部中心位于上述2处的入射端的位置中心的办法，在上述2处的入射端的各自位置中，使位于光纤的芯部中心轴的2个轴位置的中心处，使光纤的芯部中心轴位于可以与这些轴平行。

本发明的第2种合成激光调芯方法，适用于激光合成光源，其使由多个半导体激光器射出的各个激光束而构成的整个光束，通过1个聚焦透镜聚焦，并将通过该聚焦透镜聚焦的上述整个光束，射入1条光纤入射端的芯部后在该光纤中进行合成，并使上述整个光束从光纤射出端射出，其特征在于，在激光合成光源处于正常调温状态时，使上述聚焦透镜在垂直于该聚焦透镜光轴的方向上移动，以使入射到上述芯部的整个光束的入射中心位置，在通过该芯部中心的直径方向上移动，以求出从光纤射出端射出的整个光束的光强度，确定成为比移动上述聚焦透镜获得的，由上述射出端射出的整个光束的最大光强度小的特定的光强度的上述聚焦透镜的2个光轴位置，使聚焦透镜的光轴位置位于2个光轴位置的中心处。

本发明的激光合成光源，具有多个半导体激光器、1条光纤、和将由上述多个半导体激光器射出的各激光束而形成的整个光束进行聚焦后射入上述光纤芯部中的光束聚焦装置，并将在光纤中被合成的整个光束，通过该光纤而射出的激光合成光源，其特征在于，使之构成为在正常调温状态下，整个光束射入直径为大致小于或等于1/2的芯部直径的该芯部端面的同心区域中。

另外，所谓“正常调温状态”，是指上述激光合成光源射出的光束输出功率在可使用的规定范围内，形成稳定时，该激光合成光源的调温状态。一般讲，使用激光合成光源时，实施各种调温，但是，上述正常调温状态，例如，对上述激光合成光源实施规定调温时，将半导体激光器点亮，直到激光合成光源射出激光束的输出形成稳定时，进行放置即可实现。另外，不点亮上述半导体激光器，以其他方式，使激光合成光源形成和上述一样的调温状态，也可实现上述正常调温状态。

上述芯部端面的同心区域，是指在光纤端面中，与芯部形状大致相似，而且该芯部与中心位置一致的区域。

上述半导体激光器可以形成GaN系的半导体激光器。

上述光纤可以是多模光纤。

本发明的曝光装置，其特征在于，具有上述激光合成光源；空间光调制元件，其为根据控制信号改变各自的光调制状态的，排列多个光调制元件而成的空间光调制元件，将由激光合成光源射出并射入各光调制元件中的各个激光，按每一光调制元件进行调制而射出；以及成像光学系统，以将在空间光调制元件被空间光调制并射出的激光，在曝光面上进行成像。

上述成像装置，可以是具有微透镜阵列，其由将在各光调制元件被光调制并射出的各激光分别按各自进行聚光的，对应于上述各光调制元件排列的多个微透镜构成。

本发明人对于上述课题，关于将由多个半导体激光器射出的激光束进行合成，并从1条光纤中射出的激光合成光源，集中在上述光源的启动时间上，进行了种种研究，结果发现了如下现象，即，将由多个半导体激光器射出的各个激光束射入光纤芯部内时，根据各个激光束向芯部的射入位置，可以改变上述光源的启动时间。并进一步研究，将射入由各个激光束形成整个光束的区域限定于芯部内，以得到能缩短上述光源启动时间的限定入射区存在于芯部内的见解，基于这种见解完成了本发明。

一般认为，将数条激光束射入光纤的芯部进行合成时，将各条激光束向芯部的入射角取为由光纤数值孔径(NA)确定的入射角以下，而且最好使射入的激光束纳入芯部芯以内。

本发明的第1种合成激光调芯方法，是使激光合成光源处于正常调温状态时，使光纤的入射端相对于该入射端的端面，以平行方向移动，使向芯部的整个光束射入中心位置，在通过该芯部中的直径方向上移动，求出从该光纤射出端射出整个光束的光强度，确定形成比利用移动光纤入射端得到的上述整个光束最大光强度小的特定光强度的上述入射端的2处位置，由于使上述光纤的芯部的中心位于上述2处的入射端位置中心上，所以能使上述整个光束更准确地射入位于光纤芯部内中央处限定的同心区域中。由此，可以缩短上述光源的启动时间。

即，将光纤的入射端相对于该入射端的端面，以平行方向移动，使向芯部的整个光束入射中心位置，在通过该芯部中心的直径方向上移动，求出由该光纤射出端射出整个光束的光强度，该整个光束的光强度，由于其间夹持着上述最大光强度，示出了形成对称的单调增加、单调减少的光强度，所以光纤的入射端位置位于得到上述最大光强度的入射端位置旁边时，相对于入射端位置的移动，从上述射出端射出的整个光束的光强度，变化很少。但是该光纤的入射端位置位于得到最大光强度位置以外的部位时，相对于上述入射端位置的移动，从上述射出端射出的整个光束光强度，变化很大，所以能准确地确定上述2处入射端的位置。

因此，通过使光纤的中心位于上述2处入射端的位置的中心处，可以更准确地使上述整个光束射入位于光纤芯部内中央处限定的同心区域。

本发明的第2种合成激光调芯方法，是使激光合成光源处于正常调温状态时，使聚焦透镜在垂直于该聚焦透镜光轴的方向上移动，使向芯部的整个光束入射中心位置，在通过该芯部中心的直径方向上移动，求出从光纤射出端射出的整个光束光强度，确定形成比移动聚焦透镜得到的上述整个光束的最大光强度小的特定光强度的，聚焦透镜的2个光轴位置，使聚焦透镜的光轴位置位于2个光轴位置中心处，所以上述整个光束能更准确地射入位于光纤芯部内中心处限定的同心区域中。由此，可以缩短上述光源的启动时间。

即，通过使聚焦透镜在垂直于该聚焦透镜光轴位置的方向上移动，使向芯部的整个光束入射中心位置在通过该芯部中心的直径方向上移动，求出由该光纤射出端射出的整个光束光强度，该整个光束的光强度，由于其间夹持上述最大光强度形成对称单调增加，单调减少的光强度表示，所以聚焦透镜的光轴位置位于获得上述最大光强度的光轴位置旁边时，相对于上述聚焦透镜的移动，从上述射出端射出的整个光束光强度，变化少，但是该聚焦透镜的光轴位置位于获得最大光强度位置以外部位时，相对于上述光轴位置的移动，从上述射出端射出的整个光束光强度，变化大，所以能更准确地确定上述2个光轴位置。因此，通过使聚焦透镜的光轴位置位于上述2个光轴位置中心处，可以使上述整个光束更准确地射入位于光纤芯部内中央处限定的同心区域内。

如上述，在将数条激光束合成时，由于要求合成各条激光束不能有偏差，所以通过采用上述第1种和第2种合成激光调芯方法，对缩短上述光源的启动时间，起到了显著的效果。

本发明的激光合成光源的构成，由于是在正常调温状态下，使整个光束射入具有小于或等于1/2芯部直径的该芯部端面中的同心区域，即，位于芯部端面中央处的限定同心区域内，所以能够缩短光源的启动时间。

如果半导体激光器采用CaN系半导体激光器，以往使用GaN系半导体激光器的激光合成光源，由于光源的启动时间长，所以能对缩短上述光源的启动时间起到显著的效果。GaN系以外的一般半导体激光器，电光转换效率约为30％，而该GaN系半导体的电光转换效率约为10％，该电光转换效率产生差异的原因，推测是使用上述GaN系半导体激光器的激光合成光源，光源的启动时间变长的缘故。

附图说明

图1是表示激光合成光源的构成的平面图。

图2是表示激光合成光源的构成的侧面图。

图3是表示激光合成光源的构成的正面图。

图4是表示构成激光合成光源的光学要件的放大平面图。

图5是表示实施例1中激光合成光源的合成激光调芯位置与光源启动特性的示意图。

图6是表示实施例2中激光合成光源的合成激光调芯位置与光源启动特性的图。

图7是表示实施例1中激光合成光源的合成激光调芯位置与光源启动特性的图。

图8是表示实施例2中激光合成光源的合成激光调芯位置与光源启动特性的图。

图9是表示实施例3中激光合成光源的合成激光调芯位置与光源启动特性的图。

图10是表示比较例3中激光合成光源的合成激光调芯位置与光源启动特性的图。

图11是表示射入光纤端面的整个光束入射位置的图。

图12是表示调芯第1工序中光纤的芯中心轴位置与光纤射出端射出的整个光束结合效率之间的关系图。

图13是表示调芯第2工序中光纤的芯中心轴位置与光纤射出端射出的整个光束结合效率之间的关系图。

图14是表示使用了本发明激光合成光源的曝光装置外观的立体图。

图15是表示利用图14曝光装置进行曝光形式的立体图。

图16(A)是表示在感光材料上形成曝光区的平面图，(B)是由各个曝光头形成曝光区的排列图。

图17是表示曝光头的简要构成立体图。

图18是表示在曝光头内沿着激光束传输光路构成曝光头构成侧面图。

图19(A)是表示光源单元的构成立体图，(B)和(D)是表示激光射出部中光纤的排列正面图。

图20是表示激光合成光源的多模式光纤和激光射出部的光纤连接状态的图。

图21是表示DMD的简要构成立体图。

图22(A)和(B)是表示立体配置和不倾斜配置DMD时，对感光材料曝光状态不同的比较平面图。

图23(A)和(B)是表示DMD中使用区域例的示意图。图中，

LD1～LD7--CaN系半导体激光器，20-聚焦透镜，30-多模光纤，40-激光合成光源，50-成像光学系统，51-第1成像光学系统，52-第2成像光学系统，60-光源单元，61-激光射出部，80-数值·微型镜·装置(DMD)，150-感光材料，152-载物台，162-扫描仪，166-曝光头，168-曝光区域，170-曝光完的区域

具体实施方式

以下对本发明的合成激光调芯方法及激光合成光源的实施方式，参照附图进行说明。上述激光合成光源是下述曝光装置的曝光头光源等中使用的。图1是表示激光合成光源的构成的平面图，图2是表示激光合成光源的构成的侧面图，图3是表示激光合成光源的构成的正面图，图4是表示构成激光合成光源的光学要件的放大平面图。

(激光合成光源40的说明)

激光合成光源40的构成

激光合成光源40，具有多个半导体激光器LD1、LD2、LD3、LD4、LD5、LD6、和LD7，1条光纤30、将上述由多个半导体激光器LD1～LD7射出的各条激光束聚焦成整个光束，并射入光纤30芯部的光束聚焦装置的准直透镜11～17，和1个聚光透镜20。上述整个光束，在上述光纤30中合成，该合成光束通过光纤30射出。

更具体讲，该激光合成光源40，由以下部构成，即，与由铜等高热传导率材料形成的加热块10上的1方向上并列固定的多个(例如7个)芯片状的横多模或单模的GaN系半导体激光器LD1、LD2、LD3、LD4、LD5、LD6、和LD7；与GaN系半导体激光器LD1～LD7分别对应设置的准直透镜11、12、13、14、15、16和17；将由准直透镜11～17射出的各条光束，聚焦成1点的1个聚光透镜20；将由聚光透镜20聚焦的整个光束射入并进行合成的1条多模式光纤30等而构成。半导体激光器的个数并不限于7个。例如，在包层径＝125μm、芯径＝50μm、NA＝0.2的多模式光纤中，也可射入由20个半导体激光器射出的各条激光束。

GaN系半导体激光器LD1～LD7，振荡波长都一样(例如，405nm)，最大输出功率也都一样(例如，多模式激光器为100mW，单模式激光器为30mW)。作为GaN系半导体激光器LD1～LD7，也可以使用350～450nm波长范围内上述405nm以外的其他振荡波长的激光器。

如图1、图2和图3所示，该激光合成光源40，是将上述光学元件装入上方有开口的封装41内的光源。封装41具有室盖49，以制作成可关闭上述开口的，在将封装41进行脱气处理后，导入封闭气体，并用室盖49关闭封装41的开口，在封装41和室盖49间围绕的关闭空间(封闭空间)形成为气密封。

在封装41的底面上固定了基板42，在该基板42的上面，安装了上述加热块10、保持聚光透镜20的聚光透镜固定器45、和保持多模式光纤30入射端部的纤维固定器46。多模式光纤30的射出端部，从封装41的壁面上形成的开口处伸出到室外。

上述基板42，由以气体或液体等流体为介质的调温装置或者佩尔蒂元件等(未图示)进行调温，以保持曝光装置工作中经常处于恒定温度下。

在加热块10的侧面上安装有准直透镜固定器44，以保持准直透镜11～17。通过封装41壁面上形成的开口，向GaN系半导体激光器LD1～LD7供给驱动电流的配线47伸出到室外。

在图1和图2中，为了避免复杂化，在多个GaN系半导体激光器中，只对GaN系半导体激光器LD1和LD7付与了编号。在多个准直透镜中，只对准直透镜1和17付与了编号。

图3是从上述准直透镜11～17的安装部的正面看的图。准直透镜11～17都是非球面透镜，将含有上述非球面透镜光轴的区域，以与该光轴平行的平面切取，形成细长的形状。该细长形状的准直透镜，例如，可以利用树脂成形或玻璃成形而形成。准直透镜11～17按上述并列方向(图3的左右方向)密接配置成，以使纵向方向形成与GaN系半导体激光器LD1～LD7，发光点的并列方向(图3的左右方向)成直交的方向。

作为GaN系半导体激光器LD1～LD7，可使用发光宽度具有2μm的活性层，相对于活性层的表面，平行方向的扩展角，例如分别为10°，相对于活性层的表面，直角方向的扩展角，例如分别为30°，以此状态分别发出激光束B1～B7的激光器。

这些GaN系半导体激光器LD1～LD7，配设成使活性层的表面平行与1列上述发光点的并列方向。即，使由各发光点发出激光束B1～B7的最大扩展角方向，与上述细长形状的各准直透镜11～17的纵向方向一致，使最小扩展角度方向，与上述准直透镜11～17的横向方向一致。

各准直透镜11～17的纵向方向宽度为4.6mm，横向方向的宽度为1.1mm，与它们相对应，入射激光束B1～B7的椭圆状束径的长径为2.6mm，短径为0.9mm。另外，准直透镜11～17，各自的焦点距离f＝3mm、NA＝0.6，透镜配置间距＝1.25mm。

聚光透镜20，具有将含有非球面透镜光轴区域，以平行于该光轴的平面切取的细长形状，被配置成使准直透镜11～17的并列方向与该聚光透镜20的纵向方向一致，聚光透镜20的横向方向与其成直角方向一致。

该聚光透镜20的焦点距离f＝23mm，NA＝0.2。该聚光透镜20，例如也可以通过树脂成形或玻璃成形而形成。

激光合成光源40的工作原理

上述构成激光合成光源40的GaN系半导体激光器LD1～LD7分别射出的激光束B1、B2、B3、B4、B5、B6和B7，由对应的准直透镜11～17形成平行光化。平行光化的激光束B1～B7，由聚光透镜20聚焦，射入多模式光纤30芯部30a的入射端面。

由聚光透镜20，如上述聚焦的激光束B1～B7，射入该多模式光纤30的芯部30a内，合成1条激光束B，在该多模式光纤30内传输，并从多模式光纤30的射出端射出。从多模式光纤30的射出端射出的上述合成激光束B，射入与该多模式光纤30连接的下述光纤31中。

激光束B1～B7与多模式光纤30的结合效率为0.85，所以GaN系半导体激光器LD1～LD7的各自输出功率为30mW时，可得到输出功率为180mW(＝30mW×0.85×7)的合成激光束B，该输出功率传输给光纤31，因此，将分别与各多模式光纤30连接的6条光纤31，集成的下述激光器射出部61射出的输出功率约为1W(＝180mW×6)。

因此，将各准直透镜11～17的焦点距离取为f1、将数值孔径取为NA1、将聚光透镜20的焦点距离取为f2，将光纤30的数值孔径取为NA2，将空间利用效率取为η时，透镜系列的倍率M，即，在光纤30芯部30a的端上各光束B1～B7的聚焦点大小，与半导体激光器LD1～LD7各发光点的活性层大小之比，由下式(1)给出。

另外，n是合成条数。上述空间利用效率η，是根据由各光束B1～B7形成的整个光束占据的空间中，即，由光束B1和光束B7夹持的空间中，各光束B1～B7的光路占据的比率，进行规定的，在各光束B1～B7相互紧密接触的状态下，η＝1。

在上述条件下，(数1)

M = \frac{f_{2}}{f_{1}} = \frac{N A_{1}}{(\frac{N A_{2}}{n} \times η)} \frac{N A_{1}}{N A_{2}} \times \frac{n}{η}

正如从该式中明确的，空间利用效率η越大，倍率M越低。即，倍率M越小，半导体激光器LD1～LD7、聚光透镜20和光纤30的相对位置关系产生偏移时，各光束B1～B7在光纤30芯部30a的端面上移动的距离越小，所以能更准确地合成各条光束。

激光合成光源40的光源启动特性

上述激光合成波光源40的构成，是在正常调温状态下，上述整个光束可射入具有小于或等于1/2的芯部直径的该芯部端中的同心区域中。为此，该激光合成光源40，缩短了光源的启动时间。

以下示出了根据上述构成，缩短激光合成光源40启动时间的实施例，和相对该实施例的比较例，参照图5～图10进行说明。对于上述说明过的芯部30a、各光束B1～B7，基板42、下述同心区域30b等，上述实施例、比较例中，以同样的符号示出。

图5(a)、图6(a)、图7(a)、图8(a)、图9(a)、和图10(a)，是在正常调温状态下，各光束B1～B7射入光纤芯部30a内的状态的图。这里，上述各图中区域E5～E10示出了各光束形成的整个光束射入区域。同心区域30b示出了具有小于或等于1/2芯部30a直径的该芯部端面中的同心区域。

图5(b)、图6(b)、图7(b)、图8(b)、图9(b)、和图10(b)，是表示在正常调温状态下，如上述，构成使各光束B1～B7射入光纤芯部30a中的激光合成光源的光源启动的曲线图。该图的纵轴P表示从激光合成光源射出的激光束输出功率，横轴T表示配设在激光合成光源的GaN系半导体激光器，点亮后经过的时间(秒)。点亮GaN系半导体激光器的时刻，以0示出，从激光合成光源射出的激光束输出功率，以标准化示出，定量输出功率取为1。以H示出了激光束输出功率达到可使用的允许定量输出功率范围。

以下示出了使上述整个光束，在正常调温状态下，射入具有小于或等于1/2芯部直径的该芯部端面中同心区域中的构成上述激光合成光源缩短启动时间的实施例，和与这些实施例不同形态的比较例。

实施例1

实施例1的激光合成光源，其构成如图5(a)所示，在正常调温状态下，各光束B1～B7射入光纤的具有小于或等于1/2的芯部30a直径的该芯部端面的同心区域30b中更狭窄的中心部区域E5中。由于各光束入射的各个区域一致，所以图5(a)中，区域E5表示1条光束大致占据的区域。

上述激光合成光源的光源启动特性F5示于图5(b)中。如从该图中理解的那样，可知如上述构成的激光合成光源，点亮半导体激光器后激光束的输出功率立刻达到允许定量输出功率的范围H内，即使熄灭半导体激光器，再次点亮该半导体激光器后，例如1秒钟内，激光合成光源的激光束输出功率达到可使用的输出功率。

实施例2

实施例2的激光合成光源，如图6(a)所示，其构成是在正常调温状态下，各光束B1～B7射入光纤的具有小于或等于1/2的芯部30a直径的该芯部端面的同心区域30b中约上半区域E6中。由于各光束入射的各个区域产生偏差，所以图6(a)中，区域E6示出了各光束的扩展区域。

上述激光合成光源的启动特性F6示于图6(b)中。正如从该图中理解的那样，可知如上述构成的激光合成光源与上述实施例1的激光合成光源一样，点亮半导体激光器后，激光束的输出功率立刻达到允许定量输出功率的范围内，即使熄灭半导体激光器，再次点亮该半导体激光器，也会立刻，例如1秒钟内，激光合成光源的激光束输出功率就能达到可使用的输出功率。

比较例1

比较例1的激光合成光源，如图7(a)所示，其构成是在正常调温状态下，各光束B1～B7射入光纤的具有小于或等于1/2的芯部30a直径的该芯部端面的同心区域30b以外的芯部端面下方区域E7中。虽然各光束入射的各个区域偏出同心区域30b之外，但各光束入射区域的位置的偏差少。

上述激光合成光源的启动特性F7示于图7(b)。正如从该图理解的那样，如上述构成的激光合成光源，在点亮半导体激光器后，激光束的输出功率立刻超出允许定量输出功率的范围H，大大超出该允许定量输出功率范围H以外。上述输出功率约在80秒后，才达到允许定量输出功率范围H内。因此，一旦熄灭半导体激光器时，再次点亮该半导体激光器后，激光器光束的输出功率不可能立刻达到可使用的输出功率，要达到可使用的输出功率，需等待80秒钟，所以将该激光合成光源装载在下述的曝光装置中，反复点亮，熄灭半导体激光器时，该曝光装置的正常工作会受到严重妨碍。

比较例2

比较例2的激光合成光源，如图8(a)所示，其构成是在正常调温状态下，使各光束B1～B7射入到光纤的具有小于或等于1/2的芯部30a直径的该芯部端面的同心区域以外的芯端面上方区域E8中。虽然各光束入射的各个区域偏出同心区域30b以外，但是，各区域的位置的偏差少。

上述激光合成光源的启动特性F8示于图8(b)中，正如从该图中理解的那样，上述构成的激光合成光源，在点亮半导体激光器后，激光束的输出功率不能立刻达到允许定量输出功率范围H内，大大偏出该允许定量输出功率范围H以外。上述输出功率在40秒钟后才达到允许定量输出功率范围H内。因此，一旦熄灭半导体激光器时，再次点亮该半导体激光器后，激光束的输出功率不可能立刻达到可使用的输出功率，要达到可使用输出功率，需等待40秒钟，所以将该激光合成光源装载在下述的曝光装置中，反复点亮，熄灭半导体激光器时，该曝光装置的工作受到严重妨碍。

实施例3

实施例3的激光合成光源，如图9(a)所示，其构成是在正常调温状态下，使各光束B1～B7射入光纤的具有小于或等于1/2的芯部30a直径的该芯部端面的同心区域30b中下半部区域E9中。由于各光束射入的各个区域产生偏差，所以在图9(a)中示出区域E9表示的各光束扩展区域。

上述激光合成光源的启动特性F9示于图9(b)中。正如从图中理解的那样，可知如上述构成的激光合成光源，点亮半导体激光器后，立刻，例如1秒钟以内，激光束的输出功率就达到允许定量输出功率范围H内，即使熄灭激光器，再次点亮该半导体激光器后，激光合成光源的激光束输出功率就能达到可使用的输出功率。

实施例3的激光合成光源，其构成是在使基板42达到规定温度30℃的正常调温状态下，随后，在该基板42达到规定温度30℃的正常调温状态下，测定了光源的启动特性F9。

比较例3

比较例3的激光合成光源，如图10(a)所示，其构成是和上述实施例3一样，在正常调温状态下，使各光束B1～B7射入光纤的具有小于或等于1/2的芯部30a直径的该芯部端面的同心区域30b中的下半部区域E10中。由于各光束入射的各个区域产生偏差，所以在图10(a)中，区域E10表示扩展的区域。

关于比较例3的激光合成光源，其构成是在基板42达到规定温度30℃的正常调温状态下，随后，使该基板42的温度超出规定温度10℃，在超出正常调温状态的状态下，测定光源的启动特性F10。

上述激光合成光源的启动特性F10示于图10(b)。正如从上图中理解的那样，可知上述构成的激光合成光源，点亮半导体激光器后，激光束的输出功率立刻超出允许定量输出功率范围H。上述输出功率在30秒钟后才达到允许定量输出功率范围H内。因此，一旦熄灭半导体激光器时，再次点亮该半导体激光器，不能立刻使激光束的输出功率达到可使用的输出功率，要等待30秒钟才能达到可使用的输出功率，所以将该激光合成光源装载在下述的曝光装置中，反复点亮，熄灭半导体激光器时，该曝光装置的正常工作受到严重妨碍。

《适用于激光合成光源40的合成激光调芯方法》

作为适用上述激光合成光源的合成激光调芯方法，可以使用以下办法。以下参照图4对适用于激光合成光源的合成激光调芯方法进行说明。

即，可以使用如下办法，即在激光合成光源40处于正常调温状态下，使光纤30的入射端30D，相对于该入射端30D的端面30H，沿平行方向Q1移动，以使由各光束B1～B7形成的整个光束BB向光纤30的芯部30a的入射中心R，在通过该芯部30a端面30H中心的直径方向上移动，测定从光纤30的射出端30E射出的整个光束BB的光强度，确定形成比通过移动光纤30入射端30D获得的由该光纤30射出端30E射出整个光束BB(合成的激光束)的最大光强度小的特定光强度的，入射端芯部的中心轴的2处位置J1、J2，使光纤30的芯中心轴Ja位于上述芯中心轴位于上述芯部的中心轴(下面称芯中心轴)的2处位置J1、J2的中心处，使上述整个光束射入位于芯部内30a中央处限定的同心区域30b中。

更详细讲，上述办法，最低需要在2轴方向上调芯，关于这2轴的调芯，参照图11、图12、图13、和上述说明的图4进行说明。图11是表示整个光束射入光纤端面上的入射位置图。图12是表示调芯第1工序中光纤芯中心轴的位置与由光纤射出端的整个光束强度(结合效率)之间的关系的图。图13是表示调芯第2工序中光纤的芯中心轴位置与从光纤射出端射出整个光束强度(结合效率)之间的关系的图。

首先，调芯的第1工序，相对于其入射端30D的端面30H，沿平行轴Q2的方向移动光纤30的入射端30D，测定从光纤30射出端30E射出整个光束BB的光强度。求出得到比从上述射出部30E射出整个光束BB的最大光强度小的特定光强度时，入射端30D的芯中心轴的2处位置J11、J12(参照图12)，使入射端30D的芯中心轴Ja位于上述2处位置J11、J12的中心位置J13。在该调芯的第1工序中，移动光纤30的入射端30D，使整个光束BB向入射中心R端面30的入射位置，偏离芯部30a中心之外。

因此，光纤的芯中心轴位置与从光纤射出端射出整个光束的光强度(结合效率)之间的关系，如图12中曲线W1所示，入射端30D的芯中心轴Ja位于位置J11、J12时的结合效率相等，芯中心轴Ja位于位置J13时结合效率最大。而且，芯中心轴Ja位于位置J11、J12时，如图11所示，射入入射端30D的端面30H的整个光束BB的入射中心R，分别位于轴Q2上的位置U1、U2，芯中心轴Ja位于位置J13时，整个光束BB的入射中心R位置，位于轴Q2上的位置U3。

在下面的调芯第2工序中，相对于与上述入射端30D的移动方向的轴Q2成直交的入射端30D的端面30H，沿平行轴Q3的方向，移动上述入射端30D的芯中心轴位置，包括上述中心位置J13，测定从光纤30射出端30E射出的整个光束BB的强度。因此，移动光纤30的入射端30D，使整个光束BB向入射中心R的端面30H的入射位置通过芯部的中心。

于是，求出获得比从上述射出端30E射出的整个光束BB的最大光强度小的特定光强度，例如，获得最大光强度的80％的强度时，入射端30D芯中心轴的2处位置J15、J16(参照图13)，使上述芯中心轴Ja位于该2个位置J15、J16的中心位置J17处。由此，整个光束BB的入射中心R的位置与芯部30a的端面30H的中心一致，可使上述整个光束射入位于芯部内30a的中央处限定的同心区域30b中。由此完成调芯。

光纤的芯中心轴位置与从光纤射出端射出的整个光束强度(结合效率)之间的关系，如图13中曲线W2所示，芯中心轴Ja位于位置J15、J16时，结合效率相等，芯中心轴Ja位于中心位置J17时，结合效率最大。如曲线W2所示，结合效率最大时，芯中心轴Ja位于的范围K1比1/2芯部30a直径的范围K2更宽。而且芯中心轴Ja位于位置J15、J16时，如图11所示，射入入射端30D端面30H的整个光束BB的入射中心R分别位于轴Q3上的位置U5、U6，芯中心轴Ja位于位置J17时整个光束BB的入射中心R位置，位于轴Q3上的位置U7，即，具有小于或等于1/2的芯部30a直径的该芯部30a端面30H的同心区域30b内。

与通过调芯使整个光束BB的入射中心R位于芯部30a端面30H中的上述位置U3(参照图11)，结合效率达到最大的情况相比，如上述，使整个光束BB的入射中心R位置处于芯部30a端面30H的同心区域30b内，例如，通过调芯位于上述位置U7(图11)，可缩短该激光合成光源的启动时间。

上述曲线W1、和曲线W2示出的，相对于光纤的芯中心轴位置从光纤射出端射出的整个光束强度(结合效率)，表示其间夹持最大光强度形成对称的单调增加、单调减少的光强度，所以芯中心轴Ja位于获得上述最大光强度的区域中时，对于芯中心轴Ja的移动，从上述射出端射出的整个光束强度，变化很少，但是，该芯中心轴Ja位于获得最大光强度的区域以外处时，相对于芯中心轴Ja的移动，从上述射出端的整个光束强度，变化很大，可准确地确定上述2个芯中心轴位置。由此，可进行调芯，使整个光束BB的入射中心R位置准确地位于同心区域30b内。这样，确定由光纤入射端的移动而得到的比从上述射出端射出的整个光束的最大光强度小的特定光强度的上述入射端的2个位置，在上述2个入射端的位置分别为芯中心轴的2个轴位置中心上，通过使光纤芯中心轴位于与这些中心轴平行，可以进行正确的调芯。

另外，也可以使用如下办法，即，使用的方法是激光合成光源40处于正常调温状态时，沿着与聚光透镜20的光轴成直交的方向Q2，移动该聚光透镜20，使整个光束BB向光纤30芯部30a的入射中心R，沿着通过该芯部30a端面30H中心的直径方向移动，测定从光纤30射出端30E射出的整个光束BB强度，确定形成比从上述射出端30E射出的整个光束BB的最大光强度小的特定光强度的聚光透镜20的光轴的2个位置J5、J6，使聚光透镜20的光轴Jb位于上述光轴的2个位置J5、J6的中心处，使上述整个光束射入位于芯部内30a中央处限定的同心区域30b内。

另外，移动光纤进行调芯时，其优点是实施调芯的调芯装置结构比较简单。然而，为了调芯时可移动光纤的入射端，从该光纤的入射端，到在激光合成光源的封装中固定光纤的固定部之间的距离，必须确保准确。另一方面，移动透镜进行调芯时，由于可缩短上述光纤入射端到固定部的距离，所以把封装能小型化。更具体讲，采用移动透镜的调芯装置，与采用移动光纤的调芯装置相比，可使封装的尺寸，在光纤的延伸方向上缩短20mm。

如上述，使封装小型化时，由于能缩短激光合成光源达到热稳定状态的时间，所以对于外部环境的变化，也能很容易地使该激光合成光源保持正常调温状态。因此，就快速启动性能而言，可使激光合成光源相对于外部环境变化形成很强的模块。

《曝光装置的整个构成说明》

以下对装载使用上述本发明激光合成光源的曝光头的曝光装置进行说明。图14是表示装载使用本发明激光合成光源的曝光头的曝光装置外观立体图。图15是表示由上述曝光装置进行曝光形式的立体图。图16(A)是表示在感光材料上形成曝光区域的平面图。图6(B)是表示由各曝光头形成曝光区的排列的图。图17是表示曝光头的简要构成的立体图。图18是表示在曝光头内沿着激光传输光路示出的曝光头构成的侧面图。

上述曝光装置，具有上述激光合成光源；空间光调制元件，其为将根据控制信号变化各自的光调制状态的多个光调制元件排列而成的空间光调制元件，将由上述激光合成光源射出并射入各光调制元件的各自的光，按每一光调制元件进行光调制后射出；和成像光学系统，以将在空间光调制元件中空间光调制并射出的激光在成像面上进行成像。

如图14所示，装载本发明激光合成光源的曝光装置，具有扫描单元162、和支承该扫描单元162的主体部。上述主体部具有使片状的感光材料150吸附在表面上并保持平板状的载物台152，在设置台156上具有使该载物台152沿副扫描方向可移动支承的，沿上述副扫描方向延伸的2条导轨158。载物台152是由导轨158支承，可沿副扫描方向进行往复移动，使该载物台152的纵向方向向着副扫描方向地配置。而且，该曝光装置中，具有未图示的沿着导轨驱动载物台152的驱动部。

在设置台156的中央部，以跨越载物台152的移动路径，设置支承上述扫描单元162的扫描支承部160。对扫描支承部160，在夹持该扫描支承部160的副扫描方向一侧，设置扫描单元162，在另一侧设置能检测感光材料150的前端和后端的2个检测传感器164。扫描单元162和检测传感器164分别安装在扫描支承部160上，并配置在载物台152移动路径的上方。扫描单元162和检测传感器164连接载未图示的控制它们的控制器上。

扫描单元162，如图15所示，具有按m行n列(例如，3行5列)矩阵状排列的，向感光材料150照射曝光用光的多个(例如14个)曝光头166。

在本实施方式中，按与感光材料150宽度的关系，在第1行和第2行各配置5个曝光头166，在第3行，配置4个曝光头166。而且，在示出第m行第n列排列的各个曝光头时，记作曝光头166mn。

与利用曝光头166曝光的各曝光头166mn相对应的曝光区168mn，如图16(B)所示，是将副扫描方向作为短边的短形状，随着载物台152的移动，在感光材料150上，形成与各曝光头166mn相对应的，如图16(A)所示的带状曝光区域170mn。

上述各个曝光头，在与上述副扫描方向成直交的主扫描方向上，按规定间距错开配置，在上述主扫描方向上形成无间隙的带状曝光区域170，在第1行中配置的曝光区168₁₁和曝光区168₁₂之间的不能曝光部，利用第2行中配置的曝光区168₂₁和第3行中配置的曝光区168₃₁进行曝光。

如图17、和图18所示，上述曝光头166，具有以下部，即，射出曝光用光的光源单元60；射入从光源单元60射出的曝光用光，照射下述DMD 80的DMD照射光学系统70；接受来自DMD照射光学系统70的曝光用光的照射，对该光调制空间光的DMD 80；和使用DMD 80调制空间光的光，在感光材料150上成像的成像光学系统50，将由DMD 80调制空间光的光导入到感光材料150上，对该感光材料进行曝光。

《构成曝光头166的各要件的说明》

以下对构成曝光头166的要件进行说明。

光源单元60

光源单元60，由多个(例如6个)上述说明的激光合成光源40，和具有与上述多个激光合成光源40的构成要件各多模式光纤30连接的数条光纤31，将这些光纤31合在一起的激光射出部61构成。以下对激光射出部61进行说明。

激光射出部61

关于激光射出部61，参照图19和图20进行说明。图19(A)是表示激光合成光源的多模式光纤和激光射出部的光纤的连接状态立体图。图19(B)是表示激光射出部的局部放大图。图19(C)和图19(D)是表示激光射出部的光纤排列正面图。图20是表示激光合成光源的多模式光纤与激光射出部的光纤的详细连接状态的断面图。

如图19(A)～(D)所示，上述激光射出部61，由光纤31、支承板65、和保护板63构成，如以下所述构成。

如图19(A)所示，在上述激光合成光源40的各个多模式光纤30的射出端上，分别连接有芯径与多模式光纤30的芯径相同，包层径比多模式光纤30的包层径小的光纤31入射端。另外，上述各个光纤31的射出端，如图19(C)所示，构成以1列排列的射出端部68。如图19(D)所示，射出端部68，不限于排列成1列的情况，也可以2段重叠的叠层状排列。

光纤31的射出侧部，如图19(B)所示，固定夹在2块表面平坦的支承板65之间。而且在该光纤31的射出侧端面上，配置了由玻璃等形成的透明保护板63，以保护该端面。保护板63，可与光纤31端面紧密接合配置，或者不紧密接合配置。

上述光纤31与多模式光纤30的连接，如图20所示，使包层径小的光纤31的端面与包层径大的多模式光纤30端面中的小径部30C同轴结合，该结合，例如可利用融接实施。

在长度短的，包层径大的光纤上，融接包层径小的光纤的短尺寸光纤，另行制作，也可以通过套圈和光结合管等，将该短尺寸的光纤结合在多模式光纤30的射出端上。使用结合管等形成可拆装的结合，包层径小的光纤受到损坏时，前端部很容易更换，并能降低维护曝光头所需要的费用。

作为多模式光纤30和光纤31，可以是阶梯折射率型光纤、渐变折射率型光纤、和复合型光纤中的任何一种。例如可以使用三菱电线工业株工会社制的阶梯折射率型光纤。本例中，多模式光纤30和光纤31是阶梯折射率型光纤。

多模式光纤30，包层径＝125μm、芯径＝50μm、NA＝0.2、入射端面涂层的透过率为大于或等于99.5％，光纤31，包层径＝60μm、芯径＝50μm、NA＝0.2。

DM80

以下对DMD 80进行说明。图21是表示DMD的简要构成的立体图。图22(A)和图21(B)是表示倾斜配置DMD时和不倾斜配置DMD时，对感光材料的曝光状态不同进行比较的平面图。

各个曝光头166₁₁-166mn，如上述说明过的图17、图18所示，作为根据输入的图像数据，调制入射光束的空间光调制元件，具有数字·微型镜·装置：DMD 80。

DMD 80，是根据控制信号，将变化各自的光调制状态的光调制元件的多个微型镜排列而成的空间光调制元件，其中，将由上述激光合成光源射出并射入各微型镜的每一激光，按每一微型镜进行光调制后射出的。

更具体讲，该DMD 80与具有数据处理部和镜驱动控制部的未图示控制器连接的，该控制器的数据处理部，根据输入的图像数据，产生控制驱动配置在各曝光头166的DMD 80中的各微型镜81的控制信号(参照图21)。

镜驱动控制部，根据数据处理部生成的控制信号，控制各曝光头166的DMD 80中各微型镜81的反射面角度。作为上述数字·微型镜·装置(DMD)，例如已知有美国TI社(Texas Instruments社)开发研制的，使用这种DMD的动画用投影仪等，已形成产品化。

上述DMD 80，在纵向方向上，使微型镜81排列成许多个(例如1024个)行向的微型镜，在横向方向上，配置成数列(例如756列)。如图22所示，由各个微型镜81反射的个别激光束，即曝光束5在副扫描方向上扫描轨迹(副扫描线)间距，通过倾斜配置DMD 80，可设定比未倾斜配置DMD 80时的间距P1(参照图22(A))小的间距P2(参照图22(B))，通过这种倾斜设定，可以大幅度提高该曝光头166进行曝光的析像度。

通过相互不同的微型镜81对感光材料150的副扫描线上的同一区域进行重叠曝光(多重曝光)，可将曝光位置控制在极小量，从而能实现高精度曝光。与主扫描方向邻接，由并列曝光头形成的曝光束5，也可能形成不明显的连接。

DMD照射光学系统

上述DMD照射光学系统70，如图18所示，由准直透镜71，以将由光源单元60的激光射出部61射出的数条激光束，全部形成平行光；微型矩阵透镜72，以在通过该准直透镜71的光路上设置；另一个微型矩阵透镜73，以与该微型矩阵透镜72相对设置；和配置在该微型矩阵透镜73射出侧，即下述镜75的场透镜74；以及下述的棱镜76构成。

微型矩阵透镜72和73是在纵横向上配置多个微小透镜单元所形成的，通过了这些各个微小透镜单元的光，通过镜75和棱镜76，以相互重叠的状态射入DMD 80中，所以照射该DMD 80的光量分布形成均匀化。

镜75反射通过了场透镜74的光，棱镜76是TIR棱镜(全反射棱镜)，由镜75反射的光，向着DMD 80形成其全反射。通过上述工序DMD照射光学系统70，对DMD 80照射大致均匀强度分布的光。

成像光学系统50

成像光学系统50，是将在作为空间光调制元件的DMD80中进行空间光调制而射出的激光，在曝光面的感光材料150上进行成像的系统。

上述成像光学系统50，如图18所示，是由第1成像光学系统51、第2成像光学系统52、配置在第1成像光学系统51和第2成像光学系统52之间光路中的微透镜阵列55，和小孔阵列59构成的。上述微透镜阵列55是由与DMD 80的各个微型镜81相对应配置的多个微透镜55a形成，使由DMD 80反射的各条光束分别各自通过。小孔阵列59具有与各个微透镜55a相对应配置的多个通孔59a，使通过上述各微透镜55a的各条光束分别各自通过。

上述构成中，由DMD 80的各个微型镜81反射的光而形成的该微型镜81的像，由第1成像光学系统51形成为放大3倍的成像。因此，上述由各微型镜81反射的，通过第1成像光学系统51的各光束，由配置在第1成像光学系统51的成像位置旁边的微透镜阵列中的各个微透镜55a分别进行聚光，这种分别聚光的光束通过通孔59a进行成像。通过微透镜阵列55和通孔59进行成像的上述各微型镜81的像，由第2成像光学系统52进一步放大1.67倍，在感光面151上成像，由此，DMD 80的各个微型镜81的像，最终被放大5倍(＝3×1.67)，投影在感光面151上。

由各个微型镜81(各像素)反射，通过各个微透镜55a的激光束，因上述光学要件的像差等，引起粗糙，所以可对该激光束进行整形，利用通孔59a，使感光面151上的光点尺寸形成一定的大小，同时，由各微镜81(各像素)反射的激光束，通过与各微型镜81(各像素)对应设置的通孔59a，可以防止各微型镜之间的串像，并能改善曝光时由各微型镜形成的打开/关闭的消光比。

另外，将微型镜按上述规定角度倾斜，由该微型镜反射的光，向成像光学系统50传输的状态是微型镜打开的状态，将微型镜按与上述规定角不同的角度倾斜，由该微型镜反射的光超出向着成像光学系统50的光路而进行传输的状态是微型镜关闭的状态。

《曝光装置的工作说明》

以下对上述曝光装置的工作进行说明

曝光装置的各个工作部要达到工作状态。在该状态下，激光合成光源40不点亮将进行调温的GaN系半导体激光器LD1～LD7。

将根据曝光图案的图像数据，输入到与DMD 80连接的未图示控制器内，一旦存储到控制器内的构件存储器内。该图像数据就是表示构成图像的各像素的浓度数据。该数据，例如，可以将各像素的浓度以2个值(有无点的记录)表示。

表面吸附有感光材料的载物台152，由未图示的驱动部，沿着导轨158，将扫描支承部160，以一定的速度从上流侧移动到下流侧。载物台152通过扫描支承部160的下面时，如果由安装在扫描支承部160上的检测传感器164检测感光材料150的前端，则以每分钟数行，依次读取构件存储器内存储的图像数据，并由数据处理部根据读取的图像数据，生成控制各个曝光头116的信号。

已准备好对感光材料150曝光时，点亮GaN系半导体激光器LD1～LD7，根据上述生成的控制信号，利用镜驱动控制部控制各曝光头166中DMD 80的各个微型镜，对感光材料150进行曝光。而且，由于缩短了激光合成光源40的启动时间，所以点亮GaN系半导体激光器LD1～LD7后，可以立刻使用从激光合成光源40射出的激光，对感光材料150进行曝光。

由各激光合成光源40产生，并从激光器射出部61射出的激光束，通过DMD照射光学系统70照射到DMD 80时，DMD 80的微型镜处于打开的状态时，反射的激光束，通过成像光学系统50，在感光材料150的感光面151上进行成像。另一方面，DMD 80的微型镜处于关闭的状态时，反射的激光束，由于在感光面151上未成像，所以未曝光感光材料150。

如上所述，从光源单元60射出的激光束，在对各个微型镜(各像素)的打开/关闭下，对与各曝光头166相对应感光材料150上的各个曝光区168进行曝光(参照图15和图16)。而且，感光材料150与载物台152一起沿着副扫描方向移动，对各个曝光头166，形成在副扫描方向上延伸的带状曝光区170。

关于DMD 80的部使用

在本实施方式中，如图23(A)和(B)所示，在DMD 80中，在曝光时的主扫描方向，即行方向上配置了1024个(像素)的微型镜，在曝光时的副扫描方向，即列方向上排成756列(像素列)，但本实施例中，通过控制器进行控制成仅仅驱动了一部分行的微型镜(例如，1024×300行)。

例如，如图23(A)所示，也可以只控制配置在DMD 80的列方向中央部的微型镜行列区域80C。如图23(B)所示，也可以只控制配置在DMD 80端部的微型镜行列区域80T。另外，在一部分微型镜产生缺陷时，可以使用未产生缺陷的微型镜行列区域等，也可以根据情况，适当变更微型镜中的使用区域。

即，对于DMD 80的数据处理速度存有界限，与控制微型镜的数量(像素数)成比例，由于确定每1行的调制速度，只使用微型镜中的一部分，即可以加速对每1行的调制速度。

根据DMD 80连接的控制器内构件存储器中存储的图像数据，结束曝光时，熄灭GaN系半导体激光器LD1～LD7，停止由激光合成光源射出激光。随后，扫描单元162结束对感光材料150的副扫描，当检测传感器164检测到感光材料150的后端时，载物台152，由未图示的驱动部驱动，沿着导轨158，相对于扫描支承部160，复归到最上流侧的原点处，再次沿着导轨158从扫描支承部160的上流侧移动到下流侧，进行下次曝光。

由于激光合成光源的启动的间短，所以进行下次曝光时，如上所述，已准备好对感光材料150曝光时，也点亮GaN系半导体激光器LD1～LD7，能够立刻从激光合成光源射出规定输出功率的激光束，所以能够不妨碍曝光装置的正常工作，继续对感光材料150进行曝光。

如上所述，只在对感光材料150进行曝光时，才点亮GaN系半导体激光器LD1～LD7，通过使用激光合成光源，可以大幅度延长GaN系半导体激光器LD1～LD7的表现寿命。

例如，实际进行曝光的曝光时间，即，激光合成光源点亮GaN系半导体激光器的时间，由于是1/2左右的曝光装置工作时间，所以与曝光装置工作中经常点亮该半导体激光器的情况相比，该半导体激光器的表观寿命成了2倍。将曝光装置的工作时间为每天8小时，曝光装置工作中激光合成光源的点亮率为50％(表观寿命的2倍)，如果将GaN系半导体激光器的寿命取为10000小时，就曝光装置而言，GaN系半导体激光器可以使用约7年(2500天10000小时×2倍÷8小时)，可以使光源的寿命与曝光装置的寿命大致相等。

以上对作为曝光装置形成的实施方式作了说明，但是，本发明不仅仅是这种曝光装置，除此之外，例如，向屏幕上投影图像显示的投影仪等，也可以适用，这种情况下，同样能获得上述本发明的效果。

另外，激光合成光源，并不仅限于使用GaN系半导体激光器的情况，也可以使用GaN系以外的半导体激光器来构成。

入射整个光束进行合成的1条光纤，也不仅限于多模式光纤，只要是在合成数条激光束中可使用的光纤就可以，可以是任何光纤。

上述光束的聚焦装置，也不限于上述的由准直透镜和聚光透镜构成的情况，只要具有能将多个半导体激光器射出的整个激光束聚焦成1点的功能的，就可以。

另外，将相对于光纤入射端面，向平行方向移动该光纤入射端，与向垂直于聚焦透镜光轴的方向，移动该聚焦透镜，相组合，也可以进行上述合成激光的光调芯。

相对于上述光纤的入射端端面，在平行方向上移动入射端，求出从光纤射出端射出的整个光束强度，确定形成比移动光纤入射端获得的从上述射出端的整个光束最大光强度小的特定光强度的，上述射出端的2处芯中心轴位置，使光纤的芯中心轴位置位于上述2处芯中心轴位置的中心处的合成激光调芯方式，和将聚焦透镜在与该聚焦透镜光轴成直交方向上移动，使向上述芯部入射整个光束的入射中心位置，在通过该芯部中心的直径方向上移动，求出从光纤射出端射出的整个光束强度，并确定出形成比移动该聚焦透镜得到的，从上述射出端射出整个光束最大光强度小的特定光强度的聚焦透镜的2个光轴位置，使聚焦透镜的光轴位置位于上述2个光轴位置中心处的合成激光调芯方式，也可以将上述二种方式组合进行合成激光的光调芯。

Claims

1.一种合成激光的光调芯方法，适用于激光合成光源，其使由多个半导体激光器射出的各个激光束形成的整个光束通过光束聚焦装置进行聚焦，并使所述整个光束射入1条光纤入射端的芯部后在该光纤中进行合成，并使所述整个光束从所述光纤射出端射出，其特征在于，

所述激光合成光源处于正常调温状态时，使所述光纤的入射端，相对于该入射端的端面平行的方向上移动，以使到所述芯部的所述整个光束的入射中心位置，在通过该芯部中心的直径方向上移动，求出从该光纤射出端射出的所述整个光束光强度，并确定成为比移动所述光纤入射端获得的所述射出端射出的整个光束最大光强度小的特定光强度的所述入射端的2处位置，使所述光纤的芯部中心位于所述2处入射端位置的中心处。

2.一种合成激光的光调芯方法，适用于激光合成光源，其使由多个半导体激光器射入的各个激光束形成的整个光束，通过1个聚焦透镜进行聚焦，并使所述整个光束射入1条光纤入射端的芯部后在该光纤中进行合成，并使所述整个光束从所述光纤射出端射出的，其特征在于，

在所述激光合成光源处于正常调温状态时，使所述聚焦透镜在垂直于该聚焦透镜光轴方向上移动，以使向所述芯部的整个光束的入射中心位置，在通过该芯部中心的直径方向上移动，求出从所述光纤射出端射出的所述整个光束的光强度，并确定成为比移动所述聚焦透镜获得的，从所述的射出端射出的所述整个光束的最大光强度小的特定光强度的所述聚焦透镜的2个光轴位置，使所述聚焦透镜的光轴位置位于所述2个光轴位置的中心处。

3.一种激光合成光源，其具有多个半导体激光器、1条光纤、和将由所述多个半导体激光器射出的各激光束而形成的整个光束进行聚焦后射入所述光纤芯部中的光束聚焦装置，并将在所述光纤中被合成的所述整个光束，通过该光纤射出，其特征在于，使之构成为在正常调温状态下，所述整个光束射入直径为大致小于或等于1/2的芯部直径的该芯部端面的同心区域中。

4.根据权利要求3所述的激光合成光源，其特征在于，所述半导体激光器是GaN系半导体激光器。

5.根据权利要求3或4所述的激光合成光源，其特征在于，所述光纤是多模式光纤。

6.一种曝光装置，其特征在于，具有：

权利要求3～5中的任意1项所述的激光合成光源；

空间光调制元件，其将根据控制信号改变各自的光调制状态的多个光调制元件进行排列而成，以将从所述合成光源射出，射入所述各个光调制元件的激光，分别按所述的每一个光调制元件进行光调制后射出；和

成像光学系统，以将在所述空间光调制元件被光调制并射出的激光，在所述曝光面上进行成像。

7.根据权利要求6所述的曝光装置，其特征在于，所述成像光学系统具有微透镜阵列，其由将在所述各光调制元件光调制并射出的各激光分别按各自进行聚光的，对应于所述各光调制元件排列的多个微透镜构成。