JP2004022492A - Exposure device - Google Patents
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Formation Of Various Coating Films On Cathode Ray Tubes And Lamps (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、露光装置に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、光源虚像の水平方向の大きさと垂直方向の大きさが大きく異なる場合においても、被露光面照度が十分大きく、露光時間の短縮が可能な露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、表示壁に映像を表示する映像管は、CRTに代表されるように、表示壁内面に無数に配した一画素ごとの蛍光体を、垂直および水平に偏向される電子ビームの照射により走査しながら映像信号に応じて順次に発光させている。
【0003】
上記のような映像管の蛍光体は、表示壁内面に塗布した部分の光硬化剤の樹脂材料を、所定のパターンにて露光することにより、露光した部分の樹脂材料を硬化させて表示壁内面に定着させ、その後表示壁内面を洗浄して未露光部分の樹脂材料を洗い流すことにより現像し形成している。
【0004】
ところで、カラー映像管の蛍光体はG、B、Rの三色分が各画素ごとに設けられる。最近では各画素ごとのG、B、Rの全蛍光体を所定のパターンに形成したブラックマトリックス、いわゆるBMによって区画し、表示画像の鮮明化が図られている。
【0005】
これらBM、およびG、B、Rの各蛍光体のいずれもは、それぞれに対応する光硬化性樹脂を塗布して、これを露光し洗浄することにより現像する手法が提供されている。
【0006】
従来、上記のような露光を行うために、たとえば特願平08−48995に記載されている図5〜図7に示すような露光装置が用いられている。
【0007】
上記のような露光装置は、図5に示しているように、超高圧水銀ランプ(1)を光源として使用し、この超高圧水銀ランプ(1)からの光を集光反射部材である楕円ミラー(2)により反射・集光し、これを所定の大きさでスポット照射するように光学積分部材としてのロッド状の光学インテグレータ(3)により積分する照明手段(4)と、この照明手段(4)からの出射光束(10)を映像管(6)の被露光面(6a)の全域に投影するレンズ系(7)とを備えている。
【0008】
なお、楕円ミラー(2)は反射面が光軸方向に楕円形の一部である形状をなしているものであり、光軸直角方向においては円形などの軸対称な形状となっている。
【0009】
楕円ミラー(2)によって集光した超高圧水銀ランプ(1)からの光はロッド状の光学インテグレータ(3)にこれの一端から受け入れられて他端から出射される。このとき、光学インテグレータ(3)はロッド形状によって一端から受け入れられた光が他端から出射するまでに側周内側にて種々な反射を繰り返させながら積分する。
【0010】
このような積分機能によって光学インテグレータ(3)に受け入れられた光は、光学インテグレータ(3)の出射面全域から図6に示しているような均一な光強度分布cを持った光束として出射される。したがって、ロッド状の光学インテグレータ(3)による1つの小さく単純な光学部材だけで所定の大きさで均一にスポット照射するのに適した出射光束(10)とすることができ、これをレンズ系(7)により映像管(6)の被露光面(6a)全域に投影することによって、被露光面(6a)を一括露光するための所定の局所照明が高精度に達成される。
【0011】
なお、上記の露光装置の場合、楕円ミラー(2)によって集めた光をコールドミラー(15)と、光ファイバー(16)とによって光学インテグレータ(3)の一端に入射させているが、コールドミラー(15)と光ファイバー(16)は省略したり他の部品に置換する場合もある。
【0012】
ここで、レンズ系(7)は、図7に垂直偏向方向での光路(VP)と水平偏向方向での光路(HP)とを示しているように、これらの虚像域で映像管(6)での実際の画像投影時に電子ビームを垂直偏向させる垂直偏向特性に対応した擬似屈折特性点(V)と、電子ビームを水平偏向させる水平偏向特性に対応した擬似屈折特性点(H)とを、実際の垂直偏向点と水平偏向点とに対応する前後間隔(S)にて持つように非点収差が与えられている。
【0013】
この従来の例のレンズ系(7)は、照明手段(4)からの平行光束を、被露光面(6a)を露光するのに好都合な適宜の大きさおよび形状に絞る絞りレンズ群(7a)と、絞りレンズ群(7a)によって絞られた光を被露光面(6a)の前面に投影する投影レンズ群(7b)との2群構成としてあり、垂直偏向に対応した擬似屈折特性点(V)を得る擬似屈折特性はたとえば投影レンズ群(7b)の中の2つのアナモフィックレンズ(11)、(12)の組み合わせにより実現し、水平偏向に対応した擬似屈折特性点(H)を得る擬似屈折特性はたとえば絞りレンズ群(7a)の中の2つのアナモフィックレンズ(13)、(14)にて実現している。
【0014】
レンズ系(7)は自身の虚像域に擬似屈折特性(V)、(H)を持つように与えられた非点収差によって、映像管(6)での実際の画像投影時に電子ビームを垂直偏向させる垂直偏向特性に対応した擬似屈折特性と、電子ビームを水平偏向させる水平偏向特性に対応した擬似屈折特性とを、実際の垂直偏向点と水平偏向点とに対応する前後間隔(S)を持つ2点にて、これらが虚像域にあって被露光面(6a)への投影に影響せずに発揮することにより、映像管(6)での実際の画像表示に際して各部に届く電子ビームと同じ方向から向かう光によって各部を適正に露光し、BMやG,B、Rの各蛍光体ドットが、実際の画面表示での電子ビームを偏向して走査を行うときの画素ごとの画像信号と、各画素に対する走査位置とを正しく同期させることができる。
【0015】
なお、絞りレンズ群(7a)は、テレセントリックな光学系を採用し、図8に示すように光学インテグレータ(3)の出射面(3a)上の各点から一定角度以内への出射光をそれぞれほぼ平行光束として出射させる。
【0016】
図9に、光学インテグレータ(3)の出射面(3a)上の同軸上のG点およびG点の近傍のF点、H点からの出射光による被露光面(6a)上における強度分布G、F、Hを示す。さらに上記G、F、Hを含み、光学インテグレータ(3)の出射面(3a)上の各点からの出射光を積分した被露光面(6a)上における強度分布Jを図9の右端に示す。なお、図8は光学インテグレータ(3)から出射される光束を説明するための図であり、図9は被露光面(6a)上における強度分布を説明するための図であることから、図8および図9に示す各レンズの形状および配列は図7に示す各レンズの形状および配列とは一致していない。
【0017】
このように上記のような従来の露光装置によれば、図9から明らかなように、被露光面(6a)の全域において、光強度に関し局部的むらがなく滑らかな分布の露光光学系が達成される。
【0018】
なお図5に示しているように、レンズ系(7)と被露光面(6a)との間には各種の補正光学手段(20)が設けられている。これらは従来から設けられているものであり、図5の補正光学手段(20)においては、シリンダーレンズ(21)、ΔPレンズ(22)、X軸フィルタ(23)、ΔSレンズ(24)、S補正フィルタ(25)、メインフィルタ(26)、(27)等が配置されている。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の露光装置では、レンズ系内では前記擬似屈折特性点を持たせるためにアナモフィックレンズを使用する以外は球面レンズを使用しており、投影レンズ群出射部より見た光源の虚像に関して、映像管で実際の画像投影時の水平方向の大きさと垂直方向の大きさが大きく異ならない。
【0020】
したがって、テレビ用映像管露光装置のように、投影レンズ群出射部より見た光源の虚像に関して、映像管で実際の画像投影時の水平方向の大きさと、垂直方向の大きさとが大きく異なる場合には、投影レンズ群内部または近傍にアパーチャを設置して光束を遮光することにより、対応する光源虚像の水平方向の大きさおよび垂直方向の大きさにする方法が考えられる。
【0021】
この場合、アパーチャ開口の短径方向に多量の露光光損失が生じ、被露光面照度が十分得られない。したがって、露光時間が長くなり、生産性の悪いものとなっている。
【0022】
そこでこの出願の発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を解消し、テレビ管用露光装置のように、光源虚像の水平方向の大きさと垂直方向の大きさが大きく異なる場合においても、被露光面照度が十分大きく、露光時間の短縮が可能な露光装置を提供することを課題としている。
【0023】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、まず第1には、光源と、その光源が発する光を集める集光反射部材と、該集光反射部材を経た光を一端から受け入れて積分し、他端から出射する光学インテグレータとを有する照明手段と、前記光学インテグレータから出射された光が入射され、被露光面を露光するため光を適宜の大きさおよび形状に絞る絞りレンズ群と、該絞りレンズ群によって絞られた光を被露光面の全面に投影する投影レンズ群とを有するレンズ系からなり、前記両レンズ群により、虚像域で、画像投影時に電子ビームを垂直偏向させる垂直偏向特性に対応した擬似屈折特性点と、電子ビームを水平偏向させる水平偏向特性に対応した擬似屈折特性点とを、実際の垂直偏向点と水平偏向点とに対応する前後間隔にて持つような非点収差を与える露光装置において、前記集光反射部材が光軸に非対称な軸非対称楕円ミラーであることを特徴とする露光装置を提供する。
【0024】
第2には、この出願の発明は、第1の発明において、前記光学インテグレータの入射端手前に、投影レンズ群出射部より見た光源の虚像形状を長くする方向に軸非対称楕円ミラーのNAの大きい方向を組み合わせ、投影レンズ群出射部より見た光源の虚像形状を短くする方向に軸非対称楕円ミラーのNAの小さい方向を組み合わせるように軸非対称楕円ミラー、光学インテグレータおよびレンズ系が設置されていることを特徴とする露光装置を提供する。
【0025】
【発明の実施の形態】
この出願の発明の露光装置の一実施形態を、図を参照して以下に説明する。また、各図において、同一または同様の機能を果たす構成部分については同じ符号を付している。
【0026】
図1(a)および(b)はそれぞれ、この出願の発明の露光装置の一実施形態における水平断面図および垂直断面図である。図1(a)および(b)に示しているように、この実施形態における露光装置(101)は、照明手段(4)と、レンズ系(7)とを備えている。たとえば、照明手段(4)において、光源として超高圧水銀ランプ(1)を使用し、この超高圧水銀ランプ(1)が発する光を集光反射部材である軸非対称楕円ミラー(2)により反射・集光し、集めた光を所定の大きさでスポット照射するように光学積分部材としてのロッド状の光学インテグレータ(3)へ入射し積分する。レンズ系(7)はこの照明手段(4)からの出射光束(10)を映像管(6)の被露光面(6a)の全域に投影する。
【0027】
ここで、この露光装置(101)が従来の露光装置と異なるのは、集光反射部材として使用する楕円ミラーとして軸非対称楕円ミラー(2)を使用し、光学インテグレータ(3)の入射端手前に投影レンズ群出射部より見た光源の虚像形状を長くする垂直方向に軸非対称楕円ミラー(2)のNA(開口数)の大きい方向を組み合わせ、投影レンズ群出射部より見た光源の虚像形状を短くする水平方向に軸非対称楕円ミラー(2)のNAの小さい方向を組み合わせてそれらを設置することである。
【0028】
図2は軸非対称楕円ミラー(2)と光学インテグレータ(3)の拡大図であって、(a)は水平断面図、(b)は垂直断面図を示す。
【0029】
図2(a)に示す水平方向については、軸非対称楕円ミラー(2)のNAの小さい側を使用する。この場合、ロッド状の光学インテグレータ(3)の一端に入射した光は、他端から出射するまでに側周内側にて種々な反射を繰り返しながら出射端から出射する。出射角θ2は光学インテグレータ(3)の入射角θ1と等しい。一例として、NA=0.1の場合は、θ1=θ2=約6°となる。
【0030】
図2(b)に示すように、垂直方向については、軸非対称楕円ミラー(2)のNAの大きい側を使用する。この場合、水平方向と同様にロッド状の光学インテグレータ(3)の一端に入射した光は、他端から出射するまでに側周内側にて種々な反射を繰り返しながら出射端から出射する。出射角θ2は、光学インテグレータ(3)の入射角θ1と等しい。一例としてNA=0.3の場合は、θ1=θ2=約18°となる。
【0031】
すなわち上記の構造では、光学インテグレータ(3)の出射端より、一例として水平方向NA=0.1、垂直方向NA=0.3と、垂直方向と水平方向で異なるNAで露光光を出射させることが可能となる。
【0032】
またレンズ系(7)は、図7に示す従来の露光装置と同様に、映像管(6)での実際の画像投影時に電子ビームを垂直偏向させる垂直偏向特性に対応した擬似屈折特性点(V)と、電子ビームを水平偏向させる水平偏向特性に対応した擬似屈折特性点(H)とを、実際の垂直偏向点と水平偏向点とに対応する前後間隔(S)にて持つような非点収差が与えられている。
【0033】
そして、映像管(6)での実際の画面表示に際して各部に届く電子ビームと同じ方向から向かう光によって各部を適正に露光し、BMやG、B、Rの各蛍光体ドットが、実際の画面表示での電子ビームを偏向して走査を行うときの画素ごとの画像信号と、各画素に対する走査位置とを正しく同期させることができる。
【0034】
照明手段(4)からの平行光束を被露光面(6a)を露光するのに好都合な適宜の大きさおよび形状に絞る絞りレンズ群(7a)は、従来の露光装置と同じくテレセントリックな光学系を採用し、光学インテグレータ(3)の出射面(3a)上の各点から一定角度以内への出射光をそれぞれほぼ平行光束として出射させる。
【0035】
上記のテレセントリックな光学系である絞りレンズ群(7a)で、光学インテグレータ(3)からの出射光を、被露光面(6a)を露光するのに好都合な大きさおよび形状に絞る。このとき絞りレンズ群(7a)の焦点距離および光学インテグレータ(3)からの出射NAにほぼ比例して露光光束が絞られる。
【0036】
図3は、前記のように光学インテグレータ(3)からの出射NAが水平方向NA=0.1、垂直方向NA=0.3の場合の絞りレンズ群(7a)で露光光束が絞られる様子を示している。図3(a)は水平方向、(b)は垂直方向である。
【0037】
図3に示しているように、露光光を絞る場合、垂直方向の露光光を水平方向より約3倍大きくすることが可能となる。
【0038】
そして、絞りレンズ群(7a)の焦点距離を従来の2/3倍にすることにより、結果的に露光光を従来に比べて垂直方向はそのままの径で、水平方向を1/3倍に絞ることが可能となる。
【0039】
また図4に、テレビ用映像管露光装置のように、投影レンズ群出射部より見た光源の虚像に関して、映像管で実際の画像投影時の水平方向の大きさより垂直方向の大きさが大きい場合に、投影レンズ内部または近傍にアパーチャ(32)を設置して、光束(33)を遮光することにより、対応する光源虚像の水平、垂直方向の大きさにした場合のアパーチャ(32)と露光光束の関係を示す。なお、縦が垂直方向、横が水平方向である。
【0040】
図4(a)は従来の露光装置の場合であり、(b)はこの出願の発明の露光装置の一実施形態の場合であり斜線で光束遮光部を示す。(b)では(a)に比べてアパーチャ(32)での光束遮光部が少なく、露光光損失が少なく、被露光面照度が十分得られる。したがって、露光時間が短く、映像管の生産性の向上が可能となる。
【0041】
ここでは、光学インテグレータ(3)の入射端手前に、垂直方向にNAの大きい軸非対称楕円ミラー(2)を設置する例を述べたが、同様に任意の方向に軸非対称楕円ミラーを設置することにより、任意の方向に扁平な種々の光源虚像形状を形成することが可能であり、任意の方向に扁平な種々の光源虚像形状に対応する蛍光体を形成することが可能である。この場合、アパーチャでの露光光損失が少なく被露光面照度が十分得られる。
【0042】
このようにテレビ用映像管の露光装置のように、上記光源虚像の水平および垂直方向の大きさを大きく変える必要のある場合においても、この出願の発明の露光装置によれば、被露光面の照度を十分に大きくすることができ、よって露光時間を短縮することができ、映像管の生産性を向上させることができる。
【0043】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明の露光装置によれば、照明手段中の集光反射部材として光軸に非対称な軸非対称楕円ミラーを設定することにより、テレビ管用露光装置のように、光源の水平、垂直方向の大きさを大きく変える必要の有る場合でも、被露光面の照度を十分大きくすることができることから、露光時間を短縮することができ、映像管の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)この発明の一実施形態における露光装置の主要な部分の水平方向の構成図である。
(b)この発明の一実施形態における露光装置の主要な部分の垂直方向の構成図である。
【図2】(a)光学インテグレータの垂直方向に、軸非対称楕円ミラーのNAの大きい方向を組み合わせて集光することにより、光学インテグレータからの出射NAについて垂直方向の方が水平方向より大きくなることを説明するための水平方向の図である。
(b)光学インテグレータの垂直方向に、軸非対称楕円ミラーのNAの大きい方向を組み合わせて集光することにより、光学インテグレータからの出射NAについて垂直方向の方が水平方向より大きくなることを説明するための垂直方向の図である。
【図3】(a)水平方向と垂直方向で光学インテグレータからの出射NAが大きく異なると、絞りレンズ系で絞った露光光束も水平方向と垂直方向で大きく異なることを説明するための水平方向の図である。
(b)水平方向と垂直方向で光学インテグレータからの出射NAが大きく異なると、絞りレンズ系で絞った露光光束も水平方向と垂直方向で大きく異なることを説明するための垂直方向の図である。
【図4】(a)従来の露光装置における光源虚像形成部のアパーチャでの露光光損失を示す断面図である。
(a)この発明の露光装置の一実施形態における光源虚像形成部のアパーチャでの露光光損失を示す断面図である。
【図5】従来の露光装置の全体を示す平面図である。
【図6】図5に示す露光装置により得られる平行光束の断面図と光強度分布との関係を示す図である。
【図7】図5に示す露光装置の主要部分を示す構成図である。
【図8】光学インテグレータから出射される光束を示す図である。
【図9】光学インテグレータからの出射面上の各点からの出射面上の各点からの出射光を積分した被露光面上の光強度分布を示す図である。
【符号の説明】
1 超高圧水銀ランプ
2 軸非対称楕円ミラー
3 光学インテグレータ
4 照明手段
6 映像管
6a 被露光面
7 レンズ系
7a 絞りレンズ群
7b 投影レンズ群
10 出射光束
11,12,13,14 アナモフィックレンズ
15 コールドミラー
16 光ファイバー
20 補正光学手段
21 シリンダーレンズ
22 ΔPレンズ
23 X軸フィルタ
24 ΔSレンズ
25 S補正フィルタ
26 メインフィルタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The invention of this application relates to an exposure apparatus. More specifically, the invention of this application relates to an exposure apparatus capable of sufficiently increasing the illuminance of a surface to be exposed and reducing the exposure time even when the horizontal size and the vertical size of the light source virtual image are significantly different. is there.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an image tube for displaying an image on a display wall, as represented by a CRT, scans an infinite number of phosphors disposed on the inner surface of the display wall for each pixel by irradiating vertically and horizontally deflected electron beams. While emitting light sequentially according to the video signal.
[0003]
The fluorescent material of the picture tube as described above is obtained by exposing the resin material of the photo-curing agent in the portion applied to the inner surface of the display wall in a predetermined pattern, thereby curing the exposed portion of the resin material to form the inner surface of the display wall. Then, the inner surface of the display wall is washed, and the unexposed portion of the resin material is washed away to develop and form.
[0004]
By the way, the phosphors of the color picture tube are provided for three colors of G, B and R for each pixel. In recent years, all the phosphors of G, B, and R for each pixel are partitioned by a black matrix formed in a predetermined pattern, that is, a so-called BM, so that a display image is sharpened.
[0005]
For each of the BM and each of the phosphors G, B, and R, a method is provided in which a corresponding photocurable resin is applied, and the exposed and cured photocurable resin is developed.
[0006]
Conventionally, in order to perform the above exposure, for example, an exposure apparatus shown in FIGS. 5 to 7 described in Japanese Patent Application No. 08-48995 is used.
[0007]
As shown in FIG. 5, the exposure apparatus as described above uses an extra-high pressure mercury lamp (1) as a light source, and receives light from the extra-high pressure mercury lamp (1) as an elliptical mirror which is a condensing and reflecting member. An illumination means (4) which reflects and condenses the light by (2) and integrates it by a rod-shaped optical integrator (3) as an optical integration member so as to irradiate a spot with a predetermined size, and an illumination means (4). And a lens system (7) for projecting the luminous flux (10) from the surface (6a) of the picture tube (6) to the exposed surface.
[0008]
The elliptical mirror (2) has a shape in which the reflection surface is part of an ellipse in the optical axis direction, and has an axially symmetrical shape such as a circle in the direction perpendicular to the optical axis.
[0009]
The light from the ultra-high pressure mercury lamp (1) condensed by the elliptical mirror (2) is received by one end of the rod-shaped optical integrator (3) and emitted from the other end. At this time, the optical integrator (3) integrates while repeating various reflections inside the side circumference until the light received from one end by the rod shape exits from the other end.
[0010]
The light received by the optical integrator (3) by such an integration function is emitted from the entire exit surface of the optical integrator (3) as a light beam having a uniform light intensity distribution c as shown in FIG. . Therefore, an outgoing light beam (10) suitable for uniformly irradiating a spot with a predetermined size can be obtained using only one small and simple optical member by the rod-shaped optical integrator (3), and this is used as a lens system ( By projecting the entire area of the exposed surface (6a) of the picture tube (6) by 7), predetermined local illumination for collectively exposing the exposed surface (6a) is achieved with high accuracy.
[0011]
In the case of the above exposure apparatus, the light collected by the elliptical mirror (2) is made incident on one end of the optical integrator (3) by the cold mirror (15) and the optical fiber (16). ) And the optical fiber (16) may be omitted or replaced with another part.
[0012]
Here, as shown in FIG. 7, the optical path (VP) in the vertical deflection direction and the optical path (HP) in the horizontal deflection direction are shown in FIG. A pseudo-refractive characteristic point (V) corresponding to a vertical deflection characteristic for vertically deflecting the electron beam at the time of actual image projection by a pseudo-refractive characteristic point (H) corresponding to a horizontal deflection characteristic for horizontally deflecting the electron beam, Astigmatism is given so as to have at the front-back distance (S) corresponding to the actual vertical deflection point and the horizontal deflection point.
[0013]
The lens system (7) of this conventional example is a diaphragm lens group (7a) for narrowing a parallel light beam from the illumination means (4) to an appropriate size and shape suitable for exposing the surface to be exposed (6a). And a projection lens group (7b) for projecting the light converged by the diaphragm lens group (7a) onto the front surface of the surface to be exposed (6a), and has a pseudo refraction characteristic point (V ) Is realized by, for example, a combination of two anamorphic lenses (11) and (12) in the projection lens group (7b), and a quasi-refractive characteristic for obtaining a quasi-refractive characteristic point (H) corresponding to horizontal deflection. The characteristics are realized by, for example, two anamorphic lenses (13) and (14) in the aperture lens group (7a).
[0014]
The lens system (7) vertically deflects the electron beam at the time of actual image projection in the picture tube (6) by astigmatism given so as to have pseudo refraction characteristics (V) and (H) in its own virtual image area. The pseudo refraction characteristic corresponding to the vertical deflection characteristic to be deflected and the pseudo refraction characteristic corresponding to the horizontal deflection characteristic for horizontally deflecting the electron beam have a front-back interval (S) corresponding to the actual vertical deflection point and the horizontal deflection point. At two points, these are present in the virtual image area without affecting the projection on the surface to be exposed (6a), so that they are the same as the electron beam reaching each part when displaying the actual image on the picture tube (6). Each part is properly exposed to light from the direction, and each phosphor dot of BM, G, B, and R deflects an electron beam in an actual screen display to perform scanning and an image signal for each pixel. Correctly synchronize the scanning position for each pixel Rukoto can.
[0015]
Note that the aperture lens group (7a) employs a telecentric optical system, and as shown in FIG. 8, emits light from each point on the emission surface (3a) of the optical integrator (3) within a certain angle. The light is emitted as a parallel light beam.
[0016]
FIG. 9 shows an intensity distribution G on a surface (6a) to be exposed to light emitted from a point G on the same axis on the emission surface (3a) of the optical integrator (3) and points F and H near the point G, F and H are shown. Further, the intensity distribution J on the exposed surface (6a) obtained by integrating the emitted light from each point on the exit surface (3a) of the optical integrator (3) including the above G, F, and H is shown at the right end of FIG. . FIG. 8 is a diagram for explaining a light beam emitted from the optical integrator (3), and FIG. 9 is a diagram for explaining an intensity distribution on the surface to be exposed (6a). The shape and arrangement of each lens shown in FIG. 9 do not match the shape and arrangement of each lens shown in FIG.
[0017]
As described above, according to the conventional exposure apparatus as described above, as is clear from FIG. 9, an exposure optical system having a smooth distribution without local unevenness in light intensity is achieved over the entire surface to be exposed (6a). Is done.
[0018]
As shown in FIG. 5, various correction optical means (20) are provided between the lens system (7) and the surface to be exposed (6a). These are conventionally provided. In the correction optical means (20) of FIG. 5, a cylinder lens (21), a ΔP lens (22), an X-axis filter (23), a ΔS lens (24), A correction filter (25), main filters (26), (27) and the like are arranged.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional exposure apparatus as described above, a spherical lens is used in the lens system except for using an anamorphic lens in order to have the pseudo refraction characteristic point, and the light source viewed from the projection lens group emission unit is used. With regard to the virtual image described above, the size in the horizontal direction and the size in the vertical direction when the actual image is projected on the picture tube do not greatly differ.
[0020]
Therefore, as in a TV picture tube exposure apparatus, regarding a virtual image of a light source viewed from a projection lens group emission unit, when the size in the horizontal direction at the time of actual image projection by the picture tube is significantly different from the size in the vertical direction. As a method, a method is conceivable in which an aperture is installed in or near the projection lens group to block a light beam so that the corresponding light source virtual image has a horizontal size and a vertical size.
[0021]
In this case, a large amount of exposure light loss occurs in the minor axis direction of the aperture opening, and the illuminance of the surface to be exposed cannot be sufficiently obtained. Therefore, the exposure time is prolonged, resulting in poor productivity.
[0022]
Therefore, the invention of this application has been made in view of the above circumstances, and solves the problems of the prior art, and as in a TV tube exposure apparatus, the horizontal size and the vertical size of a virtual image of a light source are enlarged. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus in which the illuminance of the surface to be exposed is sufficiently large even when the exposure time greatly differs, and the exposure time can be reduced.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the invention of this application firstly provides a light source, a light-collecting / reflecting member that collects light emitted from the light source, and receiving light passing through the light-collecting / reflecting member from one end. Integrating and illuminating means having an optical integrator that emits light from the other end, and a lens group that receives light emitted from the optical integrator and stops the light to an appropriate size and shape to expose the surface to be exposed. A projection lens group for projecting the light converged by the diaphragm lens group onto the entire surface of the surface to be exposed, and a vertical lens for vertically deflecting the electron beam during image projection in the virtual image area by the two lens groups. The quasi-refractive characteristic point corresponding to the deflection characteristic and the quasi-refractive characteristic point corresponding to the horizontal deflection characteristic for horizontally deflecting the electron beam are set in front and rear intervals corresponding to the actual vertical deflection point and the horizontal deflection point. In an exposure device for providing astigmatism like having to provide an exposure apparatus, wherein the light collecting reflector member is an asymmetrical axisymmetric ellipsoidal mirror to the optical axis.
[0024]
Secondly, the invention of the present application is the invention according to the first invention, in which, before the entrance end of the optical integrator, the NA of the axially asymmetric elliptical mirror is increased in a direction in which the virtual image shape of the light source viewed from the projection lens group emission unit is lengthened. An axially asymmetric elliptical mirror, an optical integrator, and a lens system are installed so as to combine a large direction and combine a direction with a small NA of the axially asymmetric elliptical mirror in a direction to shorten the virtual image shape of the light source viewed from the projection lens group emission unit. An exposure apparatus is provided.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the exposure apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same reference numerals are given to components that perform the same or similar functions.
[0026]
FIGS. 1A and 1B are a horizontal sectional view and a vertical sectional view, respectively, of an embodiment of the exposure apparatus of the present invention. As shown in FIGS. 1A and 1B, the exposure apparatus (101) in this embodiment includes an illumination unit (4) and a lens system (7). For example, in the illuminating means (4), an ultra-high pressure mercury lamp (1) is used as a light source, and light emitted from the ultra-high pressure mercury lamp (1) is reflected and reflected by an axially asymmetric elliptical mirror (2) which is a condensing and reflecting member. The light is condensed, and the collected light is incident on a rod-shaped optical integrator (3) as an optical integration member so as to be irradiated with a spot of a predetermined size, and is integrated. The lens system (7) projects the luminous flux (10) emitted from the illuminating means (4) onto the entire area of the exposed surface (6a) of the picture tube (6).
[0027]
Here, this exposure apparatus (101) is different from the conventional exposure apparatus in that an axially asymmetric elliptical mirror (2) is used as an elliptical mirror used as a condensing and reflecting member, and the optical integrator (3) is located just before the entrance end. The virtual image shape of the light source viewed from the projection lens group emission unit is combined with a direction in which the NA (numerical aperture) of the axially asymmetric elliptical mirror (2) is increased in the vertical direction to lengthen the virtual image shape of the light source viewed from the projection lens group emission unit. The shorter horizontal direction is combined with the direction in which the NA of the axially asymmetric elliptical mirror (2) is smaller to install them.
[0028]
FIG. 2 is an enlarged view of the axially asymmetric elliptical mirror (2) and the optical integrator (3), where (a) shows a horizontal sectional view and (b) shows a vertical sectional view.
[0029]
In the horizontal direction shown in FIG. 2A, the side with smaller NA of the axially asymmetric elliptical mirror (2) is used. In this case, the light incident on one end of the rod-shaped optical integrator (3) is emitted from the emission end while repeating various reflections on the inner side of the circumference until the light is emitted from the other end. Emission angle theta 2 is equal to the incident angle theta 1 of the optical integrator (3). As an example, when NA = 0.1, θ 1 = θ 2 = about 6 °.
[0030]
As shown in FIG. 2B, in the vertical direction, the side with the larger NA of the axially asymmetric elliptical mirror (2) is used. In this case, similarly to the horizontal direction, the light incident on one end of the rod-shaped optical integrator (3) is emitted from the emission end while repeating various reflections on the inner side of the circumference until the light is emitted from the other end. Emission angle theta 2 is equal to the incident angle theta 1 of the optical integrator (3). As an example, when NA = 0.3, θ 1 = θ 2 = about 18 °.
[0031]
That is, in the above structure, the exposure light is emitted from the emission end of the optical integrator (3) at different horizontal and vertical directions, for example, NA = 0.1 and NA = 0.3. Becomes possible.
[0032]
Similarly to the conventional exposure apparatus shown in FIG. 7, the lens system (7) has a pseudo refraction characteristic point (V) corresponding to a vertical deflection characteristic for vertically deflecting the electron beam when an actual image is projected on the picture tube (6). ) And a pseudo refraction characteristic point (H) corresponding to a horizontal deflection characteristic for horizontally deflecting the electron beam at an interval (S) before and after the actual vertical deflection point and the horizontal deflection point. Aberrations are given.
[0033]
Then, at the time of actual screen display in the picture tube (6), each part is appropriately exposed by light traveling from the same direction as the electron beam reaching each part, and each phosphor dot of BM, G, B, R is converted to the actual screen. An image signal for each pixel when scanning by deflecting an electron beam in display and a scanning position for each pixel can be correctly synchronized.
[0034]
An aperture lens group (7a) for narrowing the parallel light beam from the illumination means (4) to an appropriate size and shape suitable for exposing the surface to be exposed (6a) is provided with a telecentric optical system like a conventional exposure apparatus. The light emitted from each point on the emission surface (3a) of the optical integrator (3) within a certain angle is emitted as a substantially parallel light beam.
[0035]
The aperture lens group (7a), which is the telecentric optical system, narrows the light emitted from the optical integrator (3) to a size and shape suitable for exposing the exposed surface (6a). At this time, the exposure light beam is narrowed substantially in proportion to the focal length of the aperture lens group (7a) and the emission NA from the optical integrator (3).
[0036]
FIG. 3 shows a state in which the exposure light beam is stopped down by the stop lens group (7a) when the output NA from the optical integrator (3) is NA = 0.1 in the horizontal direction and NA = 0.3 in the vertical direction as described above. Is shown. 3A shows the horizontal direction, and FIG. 3B shows the vertical direction.
[0037]
As shown in FIG. 3, when the exposure light is stopped down, the exposure light in the vertical direction can be made about three times larger than that in the horizontal direction.
[0038]
Then, by making the focal length of the aperture lens group (7a) 2/3 times the conventional one, the exposure light is condensed to the same diameter in the vertical direction and 1/3 times in the horizontal direction as compared with the conventional case. It becomes possible.
[0039]
FIG. 4 shows a case in which the vertical size of the virtual image of the light source viewed from the projection lens group emission unit is larger than the horizontal size of the actual image projected by the video tube, as in a TV picture tube exposure apparatus. An aperture (32) is installed inside or near the projection lens, and the light beam (33) is shielded, so that the aperture (32) and the exposure light beam when the size of the corresponding light source virtual image is made in the horizontal and vertical directions. Shows the relationship. The vertical direction is the vertical direction and the horizontal direction is the horizontal direction.
[0040]
FIG. 4A shows the case of a conventional exposure apparatus, and FIG. 4B shows the case of an embodiment of the exposure apparatus of the present invention. In (b), as compared with (a), the number of light beam shielding portions in the aperture (32) is small, the exposure light loss is small, and the illuminance of the surface to be exposed is sufficiently obtained. Therefore, the exposure time is short, and the productivity of the picture tube can be improved.
[0041]
Here, an example is described in which the axially asymmetric elliptical mirror (2) having a large NA in the vertical direction is installed just before the entrance end of the optical integrator (3). Accordingly, it is possible to form various flat light source virtual image shapes in arbitrary directions, and it is possible to form phosphors corresponding to various flat light source virtual image shapes in arbitrary directions. In this case, the exposure light loss at the aperture is small and the illuminance of the exposed surface is sufficiently obtained.
[0042]
Thus, even when it is necessary to greatly change the horizontal and vertical sizes of the light source virtual image as in the case of the exposure apparatus for a television picture tube, according to the exposure apparatus of the present invention, the exposure surface The illuminance can be made sufficiently large, the exposure time can be shortened, and the productivity of the picture tube can be improved.
[0043]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the exposure apparatus of the present invention, a light source such as a television tube exposure apparatus is provided by setting an asymmetrical axis-asymmetrical elliptical mirror with respect to the optical axis as a condensing and reflecting member in the illuminating means. Even if it is necessary to greatly change the horizontal and vertical dimensions of the image, the illuminance of the surface to be exposed can be sufficiently increased, so that the exposure time can be shortened and the productivity of the picture tube can be improved. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a horizontal configuration diagram of a main part of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2B is a vertical configuration diagram of a main part of the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 2 (a) Combining a vertical direction of an optical integrator with a direction in which the NA of an axially asymmetric elliptical mirror is large to collect light, so that the vertical direction of the output NA from the optical integrator is larger than the horizontal direction. It is a horizontal view for explaining.
(B) To explain that the vertical direction of the optical integrator is combined with the direction in which the NA of the axially asymmetric elliptical mirror is large to condense light, so that the vertical direction of the NA emitted from the optical integrator is larger than the horizontal direction. FIG.
FIG. 3A is a view for explaining that when the emission NA from the optical integrator is largely different between the horizontal direction and the vertical direction, the exposure light beam narrowed by the aperture lens system is also greatly different between the horizontal direction and the vertical direction. FIG.
FIG. 4B is a vertical direction diagram for explaining that when the emission NA from the optical integrator is largely different between the horizontal direction and the vertical direction, the exposure light beam narrowed by the aperture lens system is also greatly different between the horizontal direction and the vertical direction.
FIG. 4A is a cross-sectional view showing an exposure light loss at an aperture of a light source virtual image forming unit in a conventional exposure apparatus.
FIG. 2A is a cross-sectional view illustrating exposure light loss at an aperture of a light source virtual image forming unit in an embodiment of the exposure apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing an entire conventional exposure apparatus.
6 is a diagram showing a relationship between a cross-sectional view of a parallel light beam obtained by the exposure apparatus shown in FIG. 5 and a light intensity distribution.
FIG. 7 is a configuration diagram showing a main part of the exposure apparatus shown in FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a light beam emitted from an optical integrator.
FIG. 9 is a diagram showing a light intensity distribution on a surface to be exposed obtained by integrating light emitted from each point on the light emitting surface from each point on the light emitting surface from the optical integrator.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultra-high
Claims (2)
前記光学インテグレータから出射された光が入射され、被露光面を露光するため光を適宜の大きさおよび形状に絞る絞りレンズ群と、該絞りレンズ群によって絞られた光を被露光面の全面に投影する投影レンズ群とを有するレンズ系からなり、
前記両レンズ群により、虚像域で、画像投影時に電子ビームを垂直偏向させる垂直偏向特性に対応した擬似屈折特性点と、電子ビームを水平偏向させる水平偏向特性に対応した擬似屈折特性点とを、実際の垂直偏向点と水平偏向点とに対応する前後間隔にて持つような非点収差を与える露光装置において、
前記集光反射部材が光軸に非対称な軸非対称楕円ミラーであることを特徴とする露光装置。A light source, a condensing and reflecting member that collects light emitted by the light source, an illumination unit having an optical integrator that receives and integrates light passing through the condensing and reflecting member from one end, and emits light from the other end,
The light emitted from the optical integrator is incident, and an aperture lens group that narrows the light to an appropriate size and shape to expose the surface to be exposed, and the light focused by the aperture lens group is applied to the entire surface of the surface to be exposed. A lens system having a projection lens group for projecting,
By the two lens groups, in the virtual image area, a pseudo-refractive characteristic point corresponding to a vertical deflection characteristic of vertically deflecting the electron beam during image projection, and a pseudo-refractive characteristic point corresponding to a horizontal deflection characteristic of horizontally deflecting the electron beam, In an exposure apparatus that provides astigmatism such as having a front-back distance corresponding to an actual vertical deflection point and a horizontal deflection point,
An exposure apparatus, wherein the condensing and reflecting member is an axially asymmetric elliptical mirror that is asymmetric with respect to an optical axis.
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