JP2004301914A - 露光ヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】良好な画像を得ることができる露光ヘッドを提供することを課題とする。
【解決手段】露光ヘッドは、DMD174と、DMD174からのオフ光が照射される反射ミラー194と、反射ミラー194で反射されたオフ光が照射される放熱部200と、を有する。放熱部200は、伝熱板部199と、伝熱板部199の表面側に立てられた放熱フィン198と、を備えており、反射ミラー194からのオフ光が伝熱板部199の裏面側に照射されるようになっている。これにより、露光ヘッドの光源を切らずにオフ光が生じていても、デジタル・マイクロミラー・デバイスの位置合わせに影響を及ぼす部材の温度がオフ光によって上昇して膨張することが回避されるので、高解像による高画質な画像を安定して得ることができる。
【選択図】 図5
【解決手段】露光ヘッドは、DMD174と、DMD174からのオフ光が照射される反射ミラー194と、反射ミラー194で反射されたオフ光が照射される放熱部200と、を有する。放熱部200は、伝熱板部199と、伝熱板部199の表面側に立てられた放熱フィン198と、を備えており、反射ミラー194からのオフ光が伝熱板部199の裏面側に照射されるようになっている。これにより、露光ヘッドの光源を切らずにオフ光が生じていても、デジタル・マイクロミラー・デバイスの位置合わせに影響を及ぼす部材の温度がオフ光によって上昇して膨張することが回避されるので、高解像による高画質な画像を安定して得ることができる。
【選択図】 図5
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル・マイクロミラー・デバイスを有する露光ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】
空間変調素子として配置されたDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)と、この空間光変調素子で変調された光を透過させるマイクロレンズアレイ(複数個のマイクロレンズが配列されているもの)と、を内蔵する多数の露光ヘッドを使用して、画像データに応じて変調された光ビームで画像を露光する露光装置が種々提案されている。
【0003】
このような露光装置に設けられている露光ヘッドでは、高倍率、低歪、高解像度などを達成するために、種々の工夫がなされている。
【0004】
例えば、DMDは画素に対応する各ミラー素子が画像データに応じてオン状態又はオフ状態に制御されることで入射光を変調しているが、入射光のうちオン状態のミラー素子により反射された光(後述のオン光に相当)は透過し、オフ状態のミラー素子により反射された光(後述のオフ光に相当)は反射する、第2の面を光学系のプリズムに設ける例が、特許文献1に記載されている。これによって、大型化を招くことなく、高コントラストでゴーストのない投影画像を得ている。
【0005】
また、2次元空間変調素子(2次元SLM)を主走査方向に対して傾けて配置し、2次元SLMと被露光面との間に、2次元SLMと略同一の配列状態にされたマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイを2次元SLMに密接し配置することにより、2次元SLMの個々の画素のスポット径を所望のサイズに縮小して露光することが、特許文献2に提案されている。
【0006】
更に、2次元SLMとマイクロレンズアレイを密接出来ない場合、2次元SLMとマイクロレンズアレイを最適な間隔に配置して、2次元SLMの個々の画素のスポット径を所望のサイズに縮小して露光することが、特許文献3に提案されている。
【0007】
【特許文献1】
特開2000−258703公報
【特許文献2】
US6288830
【特許文献3】
WO9847042
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、DMDの傾け角度の微調整が必要となる場合がある(例えば特許文献2や特許文献3)ことからも判るように、DMDとマイクロレンズアレイとの位置安定性能は極めて重要である。通常、マイクロレンズアレイの位置ずれが1μm以下であることが要求されており、また、結像光学系に拡大レンズを用いているので、DMDと結像光学系とは位置ずれが0.3μm以下であることが要求されている。
【0009】
しかし、露光ヘッドを使用していると、上記の位置ずれが許容範囲を超えて、得られる画像が劣化する場合があるという問題が生じていた。
【0010】
本発明は、上記事実を考慮して、良好な画像を得ることができる露光ヘッドを提供することを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の問題が、DMDからの反射光を結像光学系に入射させずに露光ヘッドの使用を一時的に中断した後に特に顕著に生じていることに着目した。そして、この中断時にどのような現象が生じているのかを検討した。その結果、DMDにおけるオフ状態のミラー素子による反射光が、露光ヘッドの構成部材(レンズ鏡筒、周辺ブラケット、カバーなど)に照射されていることを見い出した。そして、このオフ状態のミラー素子による反射光の照射によりこの構成部材の温度が上昇し、この構成部材に、露光ヘッドの光軸に対して非対称の温度分布が生じて非対称な熱膨張が生じてしまうため、得られる画像が劣化していることを突き止めた。
【0012】
また、1つの露光ヘッドでは、大きなサイズを露光することが不可能なため、露光ヘッドを複数使用して露光する露光装置が多用されている。このような露光装置では、各露光ヘッドの走査線に対する角度やピント位置などがずれてしまうと、画像品質に重大な影響を及ぼしてしまうため、この問題は特に顕著に現れることも突き止めた。
【0013】
そこで、本発明者は、露光ヘッドの構成部材に光軸に対して非対称な温度分布が生じることを防止することを鋭意検討し、本発明を完成するに至った。
【0014】
請求項1に記載の発明は、照明用の光ビームを出射する光源と、各々制御信号に応じて入射する光ビームを異なる方向へ反射することで光変調状態を変化させる複数の画素部が2次元的に配列され、前記光源から前記複数の画素部に入射した光ビームを前記画素部毎に変調する反射型空間光変調素子と、前記複数の画素部により変調された光ビームを結像する結像光学系と、前記反射型空間光変調素子で反射された光ビームのうち露光に寄与しない一方向に反射されたオフ光を前記結像光学系のハウジングの外方へ出射させる出射手段と、を備えたことを特徴とする。
【0015】
オフ光とは、反射型空間光変調素子におけるオフ状態のミラー素子によって反射された光をいう。また、オン光とは、反射型空間光変調素子におけるオン状態のミラー素子によって反射された光をいい、画像を投影するのに用いる光である。
【0016】
反射型空間光変調素子としては、例えば、DMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)や、GLV(グレーティング・ライト・バルブ)である。
【0017】
請求項1に記載の発明により、露光ヘッドでオフ光が生じていても、オフ光によって反射型空間光変調素子の位置合わせに影響を及ぼす部材の温度が上昇して熱膨張することがないので、高解像による高画質な画像を安定して得ることができる。
【0018】
請求項2に記載の発明は、前記複数の画素部がミラー素子で構成され、制御信号に応じて回転角の異なる状態をとることにより入射光を選択的に異なる角度に反射するデジタル・マイクロミラー・デバイスを、前記反射型空間光変調素子として設けたことを特徴とする。
【0019】
これにより、反射型空間光変調素子を簡素でコンパクトにすることができる。
【0020】
請求項3に記載の発明は、前記出射手段として設けられ、前記オフ光を反射する反射ミラーと、前記反射ミラーからの反射光を吸収させる吸収部材と、前記吸収部材を冷却する冷却手段と、を有することを特徴とする。
【0021】
これにより、オフ光が吸収部材に照射されても、照射によって吸収部材に生じる熱を除去することができ、この熱によって結像光学系に位置ずれが生じることを防止できる。また、反射ミラーの反射方向を調整して、吸収部材を冷却し易い位置に設けることが可能になる。更に、吸収部材の材質を熱膨張係数が小さい材質にすることが可能であり、上記の出射手段をコンパクトにすることができる。
【0022】
請求項4に記載の発明は、前記冷却手段として放熱フィンを設けたことを特徴とする。
【0023】
これにより、冷却するための新たなエネルギー(冷熱)を必要としないので、構成を簡素にできると共に省エネを図ることができる。
【0024】
請求項5に記載の発明は、前記反射型空間光変調素子の温度を測定するサーミスタと、前記反射型空間光変調素子側に冷却面側で接触すると共に、前記吸収部材側に加熱面側で接触するペルチェ素子と、前記サーミスタで測定される温度が一定範囲内となるように、前記ペルチェ素子への通電量を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【0025】
請求項5に記載の発明では、このように、ペルチェ素子の冷却面側がDMDに接触し、しかも、サーミスタによってDMDの温度が測定されて、この温度が一定範囲内になるようにペルチェ素子への通電量が制御されている。これにより、DMDの温度を確実に一定範囲内に維持することができ、高解像による高画質な画像を確実に安定して得ることができる。また、ペルチェ素子の加熱面側が上記の吸収部材に接触しているので、これにより、ペルチェ素子の加熱面側を冷却する機構を新たに設けなくても済む。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。図1に示すように、本発明の一実施形態で説明する露光装置142は、シート状の感光材料150を表面に吸着して保持する平板状のステージ152を備えている。4本の脚部154に支持された肉厚板状の設置台156の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた2本のガイド158が設置されている。ステージ152は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されると共に、ガイド158によって往復移動可能に支持されている。なお、この露光装置142には、ステージ152をガイド158に沿って駆動するための図示しない駆動装置が設けられている。
【0027】
設置台156の中央部には、ステージ152の移動経路を跨ぐようにコ字状のゲート160が設けられている。ゲート160の端部の各々は、設置台156の両側面に固定されている。このゲート160を挟んで一方の側にはスキャナ162が設けられ、他方の側には感光材料150の先端及び後端を検知する複数(例えば、2個)の検知センサ164が設けられている。スキャナ162及び検知センサ164はゲート160に各々取り付けられて、ステージ152の移動経路の上方に固定配置されている。なお、スキャナ162及び検知センサ164は、これらを制御する図示しないコントローラに接続されている。
【0028】
[スキャナの構成]
スキャナ162は、図2に示すように、m行n列(例えば、3行5列)の略マトリックス状に配列された複数(例えば、14個)の露光ヘッド166を備えている。この例では、感光材料150の幅との関係で、3行目には4個の露光ヘッド166を配置した。なお、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドを示す場合は、露光ヘッド166mnと表記する。
【0029】
露光ヘッド166による露光エリア168は、副走査方向Vを短辺とする矩形状である。従って、ステージ152の移動に伴い、感光材料150には露光ヘッド166毎に帯状の露光済み領域170が形成される。なお、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドによる露光エリアを示す場合は、露光エリア168mnと表記する。
【0030】
また、図3(A)及び(B)に示すように、帯状の露光済み領域170が副走査方向と直交する方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッドの各々は、配列方向に所定間隔(露光エリアの長辺の自然数倍、本実施形態では2倍)ずらして配置されている。このため、1行目の露光エリア16811と露光エリア16812との間の露光できない部分は、2行目の露光エリア16821と3行目の露光エリア16831とにより露光することができる。
【0031】
[露光ヘッドの構成]
図4は、各露光ヘッド166の構成を示す模式図である。露光ヘッド166は、入射された光ビームを画像データに応じて各画素毎に変調するDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)174を有する。また、露光ヘッド166は、光源(図示せず)からの光をDMD174に向けて反射すると共に、DMD174で変調された光が入射する第1光学系176と、第1光学系176を通過した光が透過するMLA(マイクロレンズアレイ)178と、MLA178を透過した光が通過する第2光学系180と、を有する。第2光学系180を通過した光は、投影面(被露光面)Sに投影される。DMD174及びMLA178は、主走査方向に対して傾け角度が微調整された状態で配置されている。
【0032】
図5、図6に示すように、第1光学系176は2個のプリズム184、186を備えており、光源からの光がプリズム面188によってDMD174に向けて反射される。また、第1光学系176は、これらのプリズム184、186を覆っているハウジング190と、ハウジング190に接続されたレンズ鏡筒192と、ハウジング190の内側に設けられ、DMD174からのオフ光を反射する反射ミラー194と、ハウジング190の側部に取付けられた補助カバー196と、を有する。ハウジング190及び補助カバー196の各側部には、反射ミラー194からの反射光をハウジング190から補助カバー196へ通過させるための開口190M及び開口196Mがそれぞれ形成されている。
【0033】
また、露光ヘッド166には、発生する熱を放散する放熱部200が設けられている。放熱部200は、伝熱板部199と、伝熱板部199に一体的に形成され、伝熱板部199の表面側から外方に延びている多数の放熱フィン部198と、で構成される。開口190M及び開口196Mを通過した光線束(反射光)は、伝熱板部199の端部の裏面側に照射される。伝熱板部199の端部の裏面側で反射された光は、補助カバー196によって補助カバー196の外へ射出することが防止されている。なお、開口190M及び開口196Mを通過した光線束を、伝熱板部199の端部の裏面側に照射させるための開口を有する遮蔽板が補助カバー196に設けられていてもよい。
【0034】
DMD174の裏面側には放熱のためのストゥッドゥ204が接触して設けられ、更に、板状のペルチェ素子206が設けられている。ペルチェ素子206は、DMD174を冷却できるように、素子の冷却面側がストゥッドゥ204に接触し、素子の加熱面側が伝熱板部199の裏面側に接触している。
【0035】
DMD174の周縁部には、DMD174の温度を計測するためのサーミスタ208が取付けられている。そして、露光ヘッド166には、サーミスタ208から計測値を受信し、ペルチェ素子206への通電量を制御するコントローラ210が設けられている。
【0036】
放熱フィン198のフィン面積等は、反射ミラー194からの反射光の伝熱板部199への照射や、ペルチェ素子206からの加熱が行われても充分に冷却され得るように予め決められている。
【0037】
露光ヘッド166は、DMD174で反射された光をオン光としているときには、DMD174によって反射光212N(図5で実線で示す)を第1光学系176の結像光学系へ案内する。また、コントローラ210によりペルチェ素子206の通電量を制御しており、DMD174の温度が一定範囲内に確実になっている。
【0038】
DMD174で反射された光をオフ光としているときには、DMD174による反射光212F(図5で2点鎖線で示す)を、反射ミラー194に照射する。この反射光(オフ光)212Fは反射ミラー194で反射され、ハウジング外へ出射し、伝熱板部199の裏面側に照射される。これにより、DMD174からのオフ光である反射光212Fによってハウジング190に熱が発生することが回避されている。また、コントローラ210によりペルチェ素子206の通電量を制御しており、DMD174の温度が確実に一定範囲内になっている。
【0039】
なお、DMD174の冷却を、ペルチェ素子206に代えて水冷(チラー)で行うことも可能である。また、反射ミラー194の反射角度や配置位置を調整して、反射ミラー194からのオフ光を露光ヘッド166や露光装置142に影響が出ない位置にまで案内することも有効であり、これにより、オフ光が照射された部材(すなわち伝熱板部199の端部)を冷却しなくても済む。また、MLA178(図4参照)にもサーミスタを設けて温度制御を行っても良い。これにより、MLA178の温度を一定範囲内に維持することができ、温度変化によってMLA178がDMD174に対して位置ずれを起こすことを防止できる。
【0040】
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、上記実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【0041】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、温度変化によるマイクロレンズアレイの位置ずれを抑えたマイクロレンズアレイの取付構造、及び、それを有する露光ヘッドを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る露光ヘッドが設けられた露光装置の外観を示す斜視図である。
【図2】図1に示した露光装置のスキャナの構成を示す斜視図である。
【図3】図3(A)及び(B)は、それぞれ、感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図、及び、各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す平面図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る露光ヘッドの光学系を示す模式的構成図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る露光ヘッドの構成を示す部分側面断面図である。
【図6】本発明の一実施形態に係る露光ヘッドで、DMDからの反射光が伝熱板部の裏面側に照射されることを示す模式図である(図5に示した露光ヘッドを放熱部側から見た構成図として示す)。
【符号の説明】
166 露光ヘッド
174 DMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)
190 ハウジング
194 反射ミラー
199 伝熱板部(吸収部材)
199 放熱フィン
206 ペルチェ素子
208 サーミスタ
210 コントローラ(制御手段)
212F 反射光(オフ光)
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル・マイクロミラー・デバイスを有する露光ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】
空間変調素子として配置されたDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)と、この空間光変調素子で変調された光を透過させるマイクロレンズアレイ(複数個のマイクロレンズが配列されているもの)と、を内蔵する多数の露光ヘッドを使用して、画像データに応じて変調された光ビームで画像を露光する露光装置が種々提案されている。
【0003】
このような露光装置に設けられている露光ヘッドでは、高倍率、低歪、高解像度などを達成するために、種々の工夫がなされている。
【0004】
例えば、DMDは画素に対応する各ミラー素子が画像データに応じてオン状態又はオフ状態に制御されることで入射光を変調しているが、入射光のうちオン状態のミラー素子により反射された光(後述のオン光に相当)は透過し、オフ状態のミラー素子により反射された光(後述のオフ光に相当)は反射する、第2の面を光学系のプリズムに設ける例が、特許文献1に記載されている。これによって、大型化を招くことなく、高コントラストでゴーストのない投影画像を得ている。
【0005】
また、2次元空間変調素子(2次元SLM)を主走査方向に対して傾けて配置し、2次元SLMと被露光面との間に、2次元SLMと略同一の配列状態にされたマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイを2次元SLMに密接し配置することにより、2次元SLMの個々の画素のスポット径を所望のサイズに縮小して露光することが、特許文献2に提案されている。
【0006】
更に、2次元SLMとマイクロレンズアレイを密接出来ない場合、2次元SLMとマイクロレンズアレイを最適な間隔に配置して、2次元SLMの個々の画素のスポット径を所望のサイズに縮小して露光することが、特許文献3に提案されている。
【0007】
【特許文献1】
特開2000−258703公報
【特許文献2】
US6288830
【特許文献3】
WO9847042
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、DMDの傾け角度の微調整が必要となる場合がある(例えば特許文献2や特許文献3)ことからも判るように、DMDとマイクロレンズアレイとの位置安定性能は極めて重要である。通常、マイクロレンズアレイの位置ずれが1μm以下であることが要求されており、また、結像光学系に拡大レンズを用いているので、DMDと結像光学系とは位置ずれが0.3μm以下であることが要求されている。
【0009】
しかし、露光ヘッドを使用していると、上記の位置ずれが許容範囲を超えて、得られる画像が劣化する場合があるという問題が生じていた。
【0010】
本発明は、上記事実を考慮して、良好な画像を得ることができる露光ヘッドを提供することを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の問題が、DMDからの反射光を結像光学系に入射させずに露光ヘッドの使用を一時的に中断した後に特に顕著に生じていることに着目した。そして、この中断時にどのような現象が生じているのかを検討した。その結果、DMDにおけるオフ状態のミラー素子による反射光が、露光ヘッドの構成部材(レンズ鏡筒、周辺ブラケット、カバーなど)に照射されていることを見い出した。そして、このオフ状態のミラー素子による反射光の照射によりこの構成部材の温度が上昇し、この構成部材に、露光ヘッドの光軸に対して非対称の温度分布が生じて非対称な熱膨張が生じてしまうため、得られる画像が劣化していることを突き止めた。
【0012】
また、1つの露光ヘッドでは、大きなサイズを露光することが不可能なため、露光ヘッドを複数使用して露光する露光装置が多用されている。このような露光装置では、各露光ヘッドの走査線に対する角度やピント位置などがずれてしまうと、画像品質に重大な影響を及ぼしてしまうため、この問題は特に顕著に現れることも突き止めた。
【0013】
そこで、本発明者は、露光ヘッドの構成部材に光軸に対して非対称な温度分布が生じることを防止することを鋭意検討し、本発明を完成するに至った。
【0014】
請求項1に記載の発明は、照明用の光ビームを出射する光源と、各々制御信号に応じて入射する光ビームを異なる方向へ反射することで光変調状態を変化させる複数の画素部が2次元的に配列され、前記光源から前記複数の画素部に入射した光ビームを前記画素部毎に変調する反射型空間光変調素子と、前記複数の画素部により変調された光ビームを結像する結像光学系と、前記反射型空間光変調素子で反射された光ビームのうち露光に寄与しない一方向に反射されたオフ光を前記結像光学系のハウジングの外方へ出射させる出射手段と、を備えたことを特徴とする。
【0015】
オフ光とは、反射型空間光変調素子におけるオフ状態のミラー素子によって反射された光をいう。また、オン光とは、反射型空間光変調素子におけるオン状態のミラー素子によって反射された光をいい、画像を投影するのに用いる光である。
【0016】
反射型空間光変調素子としては、例えば、DMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)や、GLV(グレーティング・ライト・バルブ)である。
【0017】
請求項1に記載の発明により、露光ヘッドでオフ光が生じていても、オフ光によって反射型空間光変調素子の位置合わせに影響を及ぼす部材の温度が上昇して熱膨張することがないので、高解像による高画質な画像を安定して得ることができる。
【0018】
請求項2に記載の発明は、前記複数の画素部がミラー素子で構成され、制御信号に応じて回転角の異なる状態をとることにより入射光を選択的に異なる角度に反射するデジタル・マイクロミラー・デバイスを、前記反射型空間光変調素子として設けたことを特徴とする。
【0019】
これにより、反射型空間光変調素子を簡素でコンパクトにすることができる。
【0020】
請求項3に記載の発明は、前記出射手段として設けられ、前記オフ光を反射する反射ミラーと、前記反射ミラーからの反射光を吸収させる吸収部材と、前記吸収部材を冷却する冷却手段と、を有することを特徴とする。
【0021】
これにより、オフ光が吸収部材に照射されても、照射によって吸収部材に生じる熱を除去することができ、この熱によって結像光学系に位置ずれが生じることを防止できる。また、反射ミラーの反射方向を調整して、吸収部材を冷却し易い位置に設けることが可能になる。更に、吸収部材の材質を熱膨張係数が小さい材質にすることが可能であり、上記の出射手段をコンパクトにすることができる。
【0022】
請求項4に記載の発明は、前記冷却手段として放熱フィンを設けたことを特徴とする。
【0023】
これにより、冷却するための新たなエネルギー(冷熱)を必要としないので、構成を簡素にできると共に省エネを図ることができる。
【0024】
請求項5に記載の発明は、前記反射型空間光変調素子の温度を測定するサーミスタと、前記反射型空間光変調素子側に冷却面側で接触すると共に、前記吸収部材側に加熱面側で接触するペルチェ素子と、前記サーミスタで測定される温度が一定範囲内となるように、前記ペルチェ素子への通電量を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【0025】
請求項5に記載の発明では、このように、ペルチェ素子の冷却面側がDMDに接触し、しかも、サーミスタによってDMDの温度が測定されて、この温度が一定範囲内になるようにペルチェ素子への通電量が制御されている。これにより、DMDの温度を確実に一定範囲内に維持することができ、高解像による高画質な画像を確実に安定して得ることができる。また、ペルチェ素子の加熱面側が上記の吸収部材に接触しているので、これにより、ペルチェ素子の加熱面側を冷却する機構を新たに設けなくても済む。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。図1に示すように、本発明の一実施形態で説明する露光装置142は、シート状の感光材料150を表面に吸着して保持する平板状のステージ152を備えている。4本の脚部154に支持された肉厚板状の設置台156の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた2本のガイド158が設置されている。ステージ152は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されると共に、ガイド158によって往復移動可能に支持されている。なお、この露光装置142には、ステージ152をガイド158に沿って駆動するための図示しない駆動装置が設けられている。
【0027】
設置台156の中央部には、ステージ152の移動経路を跨ぐようにコ字状のゲート160が設けられている。ゲート160の端部の各々は、設置台156の両側面に固定されている。このゲート160を挟んで一方の側にはスキャナ162が設けられ、他方の側には感光材料150の先端及び後端を検知する複数(例えば、2個)の検知センサ164が設けられている。スキャナ162及び検知センサ164はゲート160に各々取り付けられて、ステージ152の移動経路の上方に固定配置されている。なお、スキャナ162及び検知センサ164は、これらを制御する図示しないコントローラに接続されている。
【0028】
[スキャナの構成]
スキャナ162は、図2に示すように、m行n列(例えば、3行5列)の略マトリックス状に配列された複数(例えば、14個)の露光ヘッド166を備えている。この例では、感光材料150の幅との関係で、3行目には4個の露光ヘッド166を配置した。なお、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドを示す場合は、露光ヘッド166mnと表記する。
【0029】
露光ヘッド166による露光エリア168は、副走査方向Vを短辺とする矩形状である。従って、ステージ152の移動に伴い、感光材料150には露光ヘッド166毎に帯状の露光済み領域170が形成される。なお、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドによる露光エリアを示す場合は、露光エリア168mnと表記する。
【0030】
また、図3(A)及び(B)に示すように、帯状の露光済み領域170が副走査方向と直交する方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッドの各々は、配列方向に所定間隔(露光エリアの長辺の自然数倍、本実施形態では2倍)ずらして配置されている。このため、1行目の露光エリア16811と露光エリア16812との間の露光できない部分は、2行目の露光エリア16821と3行目の露光エリア16831とにより露光することができる。
【0031】
[露光ヘッドの構成]
図4は、各露光ヘッド166の構成を示す模式図である。露光ヘッド166は、入射された光ビームを画像データに応じて各画素毎に変調するDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)174を有する。また、露光ヘッド166は、光源(図示せず)からの光をDMD174に向けて反射すると共に、DMD174で変調された光が入射する第1光学系176と、第1光学系176を通過した光が透過するMLA(マイクロレンズアレイ)178と、MLA178を透過した光が通過する第2光学系180と、を有する。第2光学系180を通過した光は、投影面(被露光面)Sに投影される。DMD174及びMLA178は、主走査方向に対して傾け角度が微調整された状態で配置されている。
【0032】
図5、図6に示すように、第1光学系176は2個のプリズム184、186を備えており、光源からの光がプリズム面188によってDMD174に向けて反射される。また、第1光学系176は、これらのプリズム184、186を覆っているハウジング190と、ハウジング190に接続されたレンズ鏡筒192と、ハウジング190の内側に設けられ、DMD174からのオフ光を反射する反射ミラー194と、ハウジング190の側部に取付けられた補助カバー196と、を有する。ハウジング190及び補助カバー196の各側部には、反射ミラー194からの反射光をハウジング190から補助カバー196へ通過させるための開口190M及び開口196Mがそれぞれ形成されている。
【0033】
また、露光ヘッド166には、発生する熱を放散する放熱部200が設けられている。放熱部200は、伝熱板部199と、伝熱板部199に一体的に形成され、伝熱板部199の表面側から外方に延びている多数の放熱フィン部198と、で構成される。開口190M及び開口196Mを通過した光線束(反射光)は、伝熱板部199の端部の裏面側に照射される。伝熱板部199の端部の裏面側で反射された光は、補助カバー196によって補助カバー196の外へ射出することが防止されている。なお、開口190M及び開口196Mを通過した光線束を、伝熱板部199の端部の裏面側に照射させるための開口を有する遮蔽板が補助カバー196に設けられていてもよい。
【0034】
DMD174の裏面側には放熱のためのストゥッドゥ204が接触して設けられ、更に、板状のペルチェ素子206が設けられている。ペルチェ素子206は、DMD174を冷却できるように、素子の冷却面側がストゥッドゥ204に接触し、素子の加熱面側が伝熱板部199の裏面側に接触している。
【0035】
DMD174の周縁部には、DMD174の温度を計測するためのサーミスタ208が取付けられている。そして、露光ヘッド166には、サーミスタ208から計測値を受信し、ペルチェ素子206への通電量を制御するコントローラ210が設けられている。
【0036】
放熱フィン198のフィン面積等は、反射ミラー194からの反射光の伝熱板部199への照射や、ペルチェ素子206からの加熱が行われても充分に冷却され得るように予め決められている。
【0037】
露光ヘッド166は、DMD174で反射された光をオン光としているときには、DMD174によって反射光212N(図5で実線で示す)を第1光学系176の結像光学系へ案内する。また、コントローラ210によりペルチェ素子206の通電量を制御しており、DMD174の温度が一定範囲内に確実になっている。
【0038】
DMD174で反射された光をオフ光としているときには、DMD174による反射光212F(図5で2点鎖線で示す)を、反射ミラー194に照射する。この反射光(オフ光)212Fは反射ミラー194で反射され、ハウジング外へ出射し、伝熱板部199の裏面側に照射される。これにより、DMD174からのオフ光である反射光212Fによってハウジング190に熱が発生することが回避されている。また、コントローラ210によりペルチェ素子206の通電量を制御しており、DMD174の温度が確実に一定範囲内になっている。
【0039】
なお、DMD174の冷却を、ペルチェ素子206に代えて水冷(チラー)で行うことも可能である。また、反射ミラー194の反射角度や配置位置を調整して、反射ミラー194からのオフ光を露光ヘッド166や露光装置142に影響が出ない位置にまで案内することも有効であり、これにより、オフ光が照射された部材(すなわち伝熱板部199の端部)を冷却しなくても済む。また、MLA178(図4参照)にもサーミスタを設けて温度制御を行っても良い。これにより、MLA178の温度を一定範囲内に維持することができ、温度変化によってMLA178がDMD174に対して位置ずれを起こすことを防止できる。
【0040】
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、上記実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【0041】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、温度変化によるマイクロレンズアレイの位置ずれを抑えたマイクロレンズアレイの取付構造、及び、それを有する露光ヘッドを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る露光ヘッドが設けられた露光装置の外観を示す斜視図である。
【図2】図1に示した露光装置のスキャナの構成を示す斜視図である。
【図3】図3(A)及び(B)は、それぞれ、感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図、及び、各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す平面図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る露光ヘッドの光学系を示す模式的構成図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る露光ヘッドの構成を示す部分側面断面図である。
【図6】本発明の一実施形態に係る露光ヘッドで、DMDからの反射光が伝熱板部の裏面側に照射されることを示す模式図である(図5に示した露光ヘッドを放熱部側から見た構成図として示す)。
【符号の説明】
166 露光ヘッド
174 DMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)
190 ハウジング
194 反射ミラー
199 伝熱板部(吸収部材)
199 放熱フィン
206 ペルチェ素子
208 サーミスタ
210 コントローラ(制御手段)
212F 反射光(オフ光)
Claims (5)
- 照明用の光ビームを出射する光源と、
各々制御信号に応じて入射する光ビームを異なる方向へ反射することで光変調状態を変化させる複数の画素部が2次元的に配列され、前記光源から前記複数の画素部に入射した光ビームを前記画素部毎に変調する反射型空間光変調素子と、
前記複数の画素部により変調された光ビームを結像する結像光学系と、
前記反射型空間光変調素子で反射された光ビームのうち露光に寄与しない一方向に反射されたオフ光を前記結像光学系のハウジングの外方へ出射させる出射手段と、
を備えたことを特徴とする露光ヘッド。 - 前記複数の画素部がミラー素子で構成され、制御信号に応じて回転角の異なる状態をとることにより入射光を選択的に異なる角度に反射するデジタル・マイクロミラー・デバイスを、前記反射型空間光変調素子として設けたことを特徴とする請求項1に記載の露光ヘッド。
- 前記出射手段として設けられ、前記オフ光を反射する反射ミラーと、
前記反射ミラーからの反射光を吸収させる吸収部材と、
前記吸収部材を冷却する冷却手段と、
を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の露光ヘッド。 - 前記冷却手段として放熱フィンを設けたことを特徴とする請求項3に記載の露光ヘッド。
- 前記反射型空間光変調素子の温度を測定するサーミスタと、
前記反射型空間光変調素子側に冷却面側で接触すると共に、前記吸収部材側に加熱面側で接触するペルチェ素子と、
前記サーミスタで測定される温度が一定範囲内となるように、前記ペルチェ素子への通電量を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする請求項3又は4に記載の露光ヘッド。
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JP2003091888A JP2004301914A (ja) | 2003-03-28 | 2003-03-28 | 露光ヘッド |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008292953A (ja) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Sharp Corp | Dlp方式のプロジェクターの冷却構造 |
JP2011158862A (ja) * | 2010-02-04 | 2011-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | 投影装置 |
JP2021513092A (ja) * | 2018-12-25 | 2021-05-20 | 合肥芯碁微電子装備股▲ふん▼有限公司Circuit Fabology Microelectronics Equipment Co.,Ltd. | Dmdに基づく高速走査露光方法 |
CN112987463A (zh) * | 2019-12-02 | 2021-06-18 | 青岛海信激光显示股份有限公司 | 一种光机及激光投影设备 |
-
2003
- 2003-03-28 JP JP2003091888A patent/JP2004301914A/ja active Pending
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