KR101743810B1 - Light irradiation apparatus and drawing apparatus - Google Patents

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KR101743810B1
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

광조사 장치(31)는, 광원 유닛(40)과, 조사 광학계(5)를 구비한다. 광원 유닛에서는, 하나의 면 상에 배열된 복수의 광원부(4)에 의해, 당해 면을 따르는 상이한 방향에서 조사 광학계를 향해 레이저광이 출사되며, 레이저광은 조사 광학계에 의해 광축 J1을 따라 조사면(320)으로 유도된다. 조사 광학계는, 분할 렌즈부(62)와, 광로 길이차 생성부(61)와, 집광 렌즈부(63)를 구비한다. 분할 렌즈부는, 복수의 광원부로부터 입사하는 광을 분할하는 복수의 요소 렌즈(620)를 가진다. 광로 길이차 생성부는, 서로 상이한 광로 길이를 가지는 복수의 투광부(610)를 가지며, 복수의 요소 렌즈를 통과한 광이 복수의 투광부에 각각 입사한다. 집광 렌즈부는, 조사면 상에서 복수의 투광부로부터의 광의 조사 영역(50)을 겹치게 한다. 이것에 의해, 균일한 강도 분포를 가지는 고강도의 광이 조사면에 조사된다. The light irradiation device 31 includes a light source unit 40 and an irradiation optical system 5. In the light source unit, laser light is emitted toward the irradiation optical system in different directions along the surface by the plurality of light source portions 4 arranged on one surface, and the laser light is irradiated by the irradiation optical system along the optical axis J1 0.0 > 320 < / RTI > The irradiation optical system includes a split lens section 62, an optical path length difference generation section 61, and a condenser lens section 63. The split lens section has a plurality of element lenses 620 that divide the light incident from the plurality of light source sections. The optical path length difference generation unit has a plurality of light projecting units 610 having different optical path lengths, and light having passed through the plurality of element lenses enters each of the plurality of light projecting units. The condensing lens section overlaps the irradiation area 50 of the light from the plurality of light-projecting sections on the irradiation surface. As a result, high-intensity light having a uniform intensity distribution is irradiated onto the irradiation surface.

Description

광조사 장치 및 묘화 장치{LIGHT IRRADIATION APPARATUS AND DRAWING APPARATUS}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a light irradiating apparatus and a drawing apparatus,

본 발명은, 광조사 장치 및 묘화 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a light irradiation apparatus and a drawing apparatus.

종래부터, 반도체 레이저 등의 광원으로부터 출사되는 레이저광을, 소정의 면 상에 균일하게 조사하는 기술이 제안되고 있다. 예를 들면, 광원부로부터 입사하는 레이저광을, 실린드리컬 렌즈 어레이에 있어서의 복수의 렌즈에서 분할하고, 복수의 렌즈로부터의 광의 조사 영역을 다른 렌즈에 의해 조사면 상에서 겹치는 광조사 장치에 있어서, 광원부와 실린드리컬 렌즈 어레이 사이에 광로 길이차 생성부가 설치된다. 광로 길이차 생성부에는, 당해 레이저광의 코히렌스 길이(가간섭 거리)보다 긴 광로 길이차를 서로 발생시키는 복수의 투광부가 설치되며, 복수의 투광부를 통과한 광이 복수의 렌즈에 각각 입사한다. 이것에 의해, 간섭 무늬의 발생을 방지하고, 조사면 상에 조사되는 광의 강도 분포의 균일화를 도모할 수 있다(이러한 장치로서, 예를 들면, 일본국 특허공개 소61-169815호 공보, 일본국 특허공개 2004-12757호 공보, 일본국 특허공개 2006-49656호 공보 참조). Conventionally, techniques for uniformly irradiating a laser beam emitted from a light source such as a semiconductor laser onto a predetermined plane have been proposed. For example, in a light irradiation apparatus in which a laser beam incident from a light source section is divided by a plurality of lenses in a cylindrical lens array, and an irradiation area of light from a plurality of lenses is overlapped on an irradiation surface by another lens, An optical path length difference generation unit is provided between the light source unit and the cylindrical lens array. The optical path length difference generation unit is provided with a plurality of light projecting units that generate optical path length differences that are longer than the Koehler's length (interference distance) of the laser light, and light passing through the plurality of light projecting units is incident on the plurality of lenses. This makes it possible to prevent the occurrence of interference fringes and to equalize the intensity distribution of the light irradiated on the irradiation surface (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-169815, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-12757 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-49656).

그런데, 상기 광조사 장치에 있어서의 조사면에 공간 광변조기를 배치하고, 공간 변조된 광을 대상물에 조사하여 패턴을 묘화하는 묘화 장치에서는, 패턴 묘화의 고속화를 도모하기 위해, 균일한 강도 분포를 가지는 고강도의 광을 조사면에 조사하는 것이 가능한 광조사 장치가 요구되고 있다. By the way, in the drawing apparatus for arranging the spatial light modulator on the irradiation surface of the light irradiation apparatus and drawing the pattern by irradiating the object with the space-modulated light, in order to accelerate the pattern drawing, A light irradiating device capable of irradiating high-intensity light onto the irradiation surface is required.

본 발명은, 광조사 장치를 위한 것이며, 균일한 강도 분포를 가지는 고강도의 광을 조사면에 조사하는 것이 가능한 광조사 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. An object of the present invention is to provide a light irradiating apparatus for a light irradiating apparatus and capable of irradiating a light irradiating surface with high intensity light having a uniform intensity distribution.

본 발명에 관련된 광조사 장치는, 하나의 면 상에 배열된 복수의 광원부를 가지며, 상기 복수의 광원부가 상기 면을 따라 상이한 방향에서 소정 위치를 향해 레이저광을 출사하는 광원 유닛과, 상기 소정 위치에 배치되며, 상기 광원 유닛으로부터의 레이저광을 광축을 따라 조사면으로 유도하는 조사 광학계를 구비하고, 상기 조사 광학계가, 상기 광축에 수직이며 또한 상기 면을 따르는 방향으로 배열된 복수의 렌즈를 가지며, 상기 복수의 광원부로부터 입사하는 광을 상기 복수의 렌즈에서 분할하는 분할 렌즈부와, 상기 광축에 수직인 방향으로 배열됨과 함께 서로 상이한 광로 길이를 가지는 복수의 투광부를 가지며, 상기 복수의 렌즈를 통과한 광이 상기 복수의 투광부에 각각 입사하는 광로 길이차 생성부와, 상기 레이저광의 경로에 있어서 상기 광로 길이차 생성부보다 상기 조사면측에 배치되며, 상기 조사면 상에서 상기 복수의 투광부로부터의 광의 조사 영역을 겹치게 하는 집광 렌즈부를 구비한다. A light irradiation apparatus according to the present invention includes a light source unit having a plurality of light source portions arranged on one surface and emitting a laser beam toward a predetermined position in a direction different from the plurality of light source portions along the plane, And an irradiation optical system for guiding the laser light from the light source unit along the optical axis to the irradiation surface, wherein the irradiation optical system has a plurality of lenses perpendicular to the optical axis and arranged in the direction along the surface And a plurality of light transmitting portions arranged in a direction perpendicular to the optical axis and having optical path lengths different from each other, wherein the plurality of lenses are passed through the plurality of lenses, A light path length difference generation unit in which one light is incident on each of the plurality of light projecting units; And a condensing lens unit that is disposed on the irradiation surface side with respect to the optical path length difference generation unit and overlaps the irradiation area of the light from the plurality of light projecting units on the irradiation surface.

본 발명에 의하면, 균일한 강도 분포를 가지는 고강도의 광을 조사면에 조사할 수 있다. According to the present invention, high-intensity light having a uniform intensity distribution can be irradiated onto the irradiation surface.

본 발명의 하나의 바람직한 형태에서는, 광조사 장치가, 상기 분할 렌즈부와 상기 광로 길이차 생성부 사이에 배치됨과 함께, 확대 광학계를 구성하는 중간 변배부를 더 구비한다. 이 경우에, 바람직하게는, 상기 중간 변배부가 양측 텔레센트릭 광학계를 구성한다. 보다 바람직하게는, 상기 중간 변배부가, 상기 복수의 투광부의 내부 또는 근방에 상기 복수의 렌즈의 출사면의 이미지를 형성한다. In one preferred form of the present invention, the light irradiation device further includes an intermediate switch portion disposed between the split lens portion and the optical path length difference generating portion and constituting the magnifying optical system. In this case, preferably, the intermediate switch portion constitutes a bilateral telecentric optical system. More preferably, the intermediate shifting portion forms an image of an exit surface of the plurality of lenses in or near the plurality of light transmitting portions.

본 발명의 다른 바람직한 형태에서는, 상기 조사 광학계가, 상기 광로 길이차 생성부를 투과하여 상기 복수의 투광부의 복수의 출사면으로부터 출사되는 광을 반사시키고, 상기 복수의 출사면에 각각 입사시키는 반사부를 더 구비한다. 이 경우에, 바람직하게는, 상기 반사부가, 상기 복수의 출사면으로부터 출사되는 광을, 상기 광의 출사 방향에 평행하게 상기 복수의 출사면에 각각 입사시킨다. In another preferred embodiment of the present invention, it is preferable that the irradiation optical system reflects light emitted from a plurality of exit surfaces of the plurality of light-transmitting portions through the optical path length difference generation portion, Respectively. In this case, preferably, the reflecting portion causes the light emitted from the plurality of exit surfaces to enter each of the plurality of exit surfaces in parallel with the outgoing direction of the light.

본 발명의 또 다른 바람직한 형태에서는, 상기 분할 렌즈부와 상기 광로 길이차 생성부가 서로 근접해서 배치되며, 상기 복수의 투광부의 배열 방향에 관해서, 상기 복수의 투광부의 각각의 출사면으로부터 출사되는 광의 폭이, 상기 복수의 투광부의 피치보다 작다. According to another preferred embodiment of the present invention, the split lens portion and the optical path length difference generating portion are arranged close to each other, and the width of light emitted from each of the emission surfaces of the plurality of light- Is smaller than the pitch of the plurality of light-transmitting portions.

본 발명은, 묘화 장치를 위한 것이다. 본 발명에 관련된 묘화 장치는, 상기 광조사 장치와, 상기 광조사 장치에 있어서의 상기 조사면에 배치되는 공간 광변조기와, 상기 공간 광변조기에 의해 공간 변조된 광을 대상물 상으로 유도하는 투영 광학계와, 상기 공간 변조된 광의 상기 대상물 상에 있어서의 조사 위치를 이동시키는 이동 기구와, 상기 이동 기구에 의한 상기 조사 위치의 이동에 동기하여 상기 공간 광변조기를 제어하는 제어부를 구비한다. The present invention is for a drawing apparatus. A drawing apparatus according to the present invention is a drawing apparatus comprising the light irradiation apparatus, a spatial light modulator disposed on the irradiation surface of the light irradiation apparatus, and a projection optical system for guiding light, which has been spatially modulated by the spatial light modulator, A moving mechanism for moving the irradiation position on the object of the spatially modulated light and a control unit for controlling the spatial light modulator in synchronization with the movement of the irradiation position by the moving mechanism.

상기 서술한 목적 및 다른 목적, 특징, 양태 및 이점은, 첨부한 도면을 참조하여 이하에 행하는 이 발명의 상세한 설명에 의해 명확해진다. The foregoing and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings.

본 발명은, 균일한 강도 분포를 가지는 고강도의 광을 조사면에 조사하는 것이 가능한 광조사 장치를 제공할 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a light irradiating device capable of irradiating a light having a high intensity with a uniform intensity distribution on an irradiated surface.

도 1은, 제1 실시의 형태에 관련된 묘화 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 2는, 광조사 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 3은, 광조사 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 4는, 분할 렌즈부 및 광로 길이차 생성부의 일부를 나타내는 도이다.
도 5는, 조사면 상에 있어서의 광의 강도 분포를 나타내는 도이다.
도 6은, 광조사 장치의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 7은, 광조사 장치의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 8a는, 조사면 상에 있어서의 광의 강도 분포를 나타내는 도이다.
도 8b는, 광조사 장치의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 9는, 제2 실시의 형태에 관련된 광조사 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 10은, 제2 실시의 형태에 관련된 광조사 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 11은, 분할 렌즈부의 근방을 나타내는 도이다.
도 12는, 광조사 장치의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 13은, 광조사 장치의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 14는, 광조사 장치의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 15는, 광조사 장치의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 16은, 광로 길이차 생성부의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 17은, 광조사 장치의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 18은, 광조사 장치의 다른 예를 나타내는 도이다. 1 is a diagram showing a configuration of an imaging apparatus according to a first embodiment;
2 is a diagram showing a configuration of a light irradiation device.
3 is a diagram showing a configuration of a light irradiation device.
4 is a diagram showing a part of the split lens section and the optical path length difference generation section.
5 is a diagram showing the intensity distribution of light on the irradiation surface.
6 is a view showing another example of the light irradiation device.
7 is a view showing another example of the light irradiation device.
8A is a diagram showing the intensity distribution of light on the irradiation surface.
8B is a diagram showing another example of the light irradiation device.
9 is a diagram showing the configuration of a light irradiation apparatus according to the second embodiment.
10 is a diagram showing a configuration of a light irradiation apparatus according to the second embodiment.
11 is a view showing the vicinity of the split lens portion.
12 is a diagram showing another example of the light irradiation device.
13 is a diagram showing another example of the light irradiation device.
14 is a diagram showing another example of the light irradiation device.
15 is a diagram showing another example of the light irradiation device.
16 is a diagram showing another example of the optical path length difference generation unit.
17 is a diagram showing another example of the light irradiation device.
18 is a diagram showing another example of the light irradiation device.

도 1은, 본 발명의 제1 실시의 형태에 관련된 묘화 장치(1)의 구성을 나타내는 도이다. 묘화 장치(1)는, 감광 재료가 표면에 부여된 반도체 기판이나 유리 기판 등의 기판(9)의 표면에 광 빔을 조사하여 패턴을 묘화하는 직접 묘화 장치이다. 묘화 장치(1)는, 스테이지(21)와, 이동 기구(22)와, 광조사 장치(31)와, 공간 광변조기(32)와, 투영 광학계(33)와, 제어부(11)를 구비한다. 스테이지(21)는 기판(9)을 유지하고, 이동 기구(22)는, 스테이지(21)를 기판(9)의 주면을 따라 이동시킨다. 이동 기구(22)는, 기판(9)을, 주면에 수직인 축을 중심으로 하여 회동해도 된다. 1 is a diagram showing a configuration of a painting apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention. The drawing apparatus 1 is a direct drawing apparatus for drawing a pattern by irradiating a light beam onto the surface of a substrate 9 such as a semiconductor substrate or a glass substrate provided with a photosensitive material on its surface. The drawing apparatus 1 includes a stage 21, a moving mechanism 22, a light irradiation device 31, a spatial light modulator 32, a projection optical system 33, and a control unit 11 . The stage 21 holds the substrate 9 and the moving mechanism 22 moves the stage 21 along the main surface of the substrate 9. [ The moving mechanism 22 may rotate the substrate 9 about an axis perpendicular to the main surface.

광조사 장치(31)는, 미러(39)를 통하여 공간 광변조기(32)에 라인형상의 광을 조사한다. 광조사 장치(31)의 상세한 것에 대해서는 후술한다. 공간 광변조기(32)는, 예를 들면 회절 격자형이며 또한 반사형이고, 격자의 깊이를 변경할 수 있는 회절 격자이다. 공간 광변조기(32)는, 반도체 장치 제조 기술을 이용하여 제조된다. 본 실시의 형태에 이용되는 회절 격자형의 광변조기는, 예를 들면, GLV(그레이팅·라이트·밸브)(실리콘·라이트·머신즈(써니베일, 캘리포니아)의 등록상표)이다. 공간 광변조기(32)는 일렬로 배열된 복수의 격자 요소를 가지며, 각 격자 요소는 1차 회절광이 출사되는 상태와, 0차 회절광(0차광)이 출사되는 상태 사이에서 천이한다. 이와 같이 하여, 공간 광변조기(32)로부터 공간 변조된 광이 출사된다. The light irradiation device 31 irradiates the spatial light modulator 32 with light in the form of a line through the mirror 39. Details of the light irradiation device 31 will be described later. The spatial light modulator 32 is, for example, a diffraction grating type and a reflection type, and is a diffraction grating capable of changing the depth of the grating. The spatial light modulator 32 is fabricated using semiconductor device fabrication techniques. The optical modulator of the diffraction grating type used in the present embodiment is, for example, a GLV (grating light valve) (a registered trademark of Silicon Light Machines (Sunnyvale, Calif.)). The spatial light modulator 32 has a plurality of grating elements arranged in a row, and each grating element transitions between a state in which the first-order diffracted light is emitted and a state in which the zeroth-order diffracted light (zero-order light) is emitted. In this way, the light that is spatially modulated from the spatial light modulator 32 is emitted.

투영 광학계(33)는, 차광판(331)과, 렌즈(332)와, 렌즈(333)와, 조리개판(334)과, 포커싱 렌즈(335)를 구비한다. 차광판(331)은, 고스트광 및 고차 회절광의 일부를 차폐하고, 공간 광변조기(32)로부터의 광을 통과시킨다. 렌즈(332, 333)는 줌부를 구성한다. 조리개판(334)은, (±1)차 회절광(및 고차 회절광)을 차폐하고, 0차 회절광을 통과시킨다. 조리개판(334)을 통과한 광은, 포커싱 렌즈(335)에 의해 기판(9)의 주면 상으로 유도된다. 이와 같이 하여, 공간 광변조기(32)에 의해 공간 변조된 광이, 투영 광학계(33)에 의해 기판(9) 상으로 유도된다. The projection optical system 33 includes a light blocking plate 331, a lens 332, a lens 333, a cooking plate 334, and a focusing lens 335. The light shielding plate 331 shields part of the ghost light and the higher order diffracted light, and allows the light from the spatial light modulator 32 to pass therethrough. The lenses 332 and 333 constitute a zooming portion. The cooking cavity 334 shields the (± 1) order diffracted light (and the higher order diffracted light) and allows the 0th order diffracted light to pass therethrough. The light having passed through the cooking cavity 334 is guided onto the main surface of the substrate 9 by the focusing lens 335. In this way, the light modulated by the spatial light modulator 32 is guided onto the substrate 9 by the projection optical system 33.

제어부(11)는, 광조사 장치(31), 공간 광변조기(32) 및 이동 기구(22)에 접속되며, 이들 구성을 제어한다. 묘화 장치(1)에서는, 이동 기구(22)가 스테이지(21)를 이동시킴으로써, 공간 광변조기(32)로부터의 광의 기판(9) 상에 있어서의 조사 위치가 이동한다. 또, 제어부(11)가, 이동 기구(22)에 의한 당해 조사 위치의 이동에 동기하여, 공간 광변조기(32)를 제어한다. 이것에 의해, 기판(9) 상의 감광 재료에 원하는 패턴이 묘화된다. The control unit 11 is connected to the light irradiation device 31, the spatial light modulator 32, and the moving mechanism 22, and controls these components. In the drawing apparatus 1, the irradiation position on the substrate 9 of the light from the spatial light modulator 32 is moved by the movement mechanism 22 moving the stage 21. [ The control unit 11 controls the spatial light modulator 32 in synchronization with the movement of the irradiation position by the moving mechanism 22. [ As a result, a desired pattern is drawn on the photosensitive material on the substrate 9.

도 2 및 도 3은, 광조사 장치(31)의 구성을 나타내는 도이다. 도 2 및 도 3에서는, 후술하는 조사 광학계(5)의 광축 J1에 평행한 방향을 Z방향으로서 나타내고, Z방향에 수직, 또한, 서로 직교하는 방향을 X방향 및 Y방향으로서 나타내고 있다(이하 동일). 도 2는, Y방향을 따라 본 광조사 장치(31)의 구성을 나타내며, 도 3은, X방향을 따라 본 광조사 장치(31)의 구성을 나타낸다. Fig. 2 and Fig. 3 are diagrams showing the structure of the light irradiation device 31. Fig. 2 and 3, the direction parallel to the optical axis J1 of the irradiation optical system 5 described later is shown as the Z direction, and the directions perpendicular to the Z direction and orthogonal to each other are shown as the X direction and the Y direction ). Fig. 2 shows the structure of the light irradiation device 31 seen along the Y direction, and Fig. 3 shows the structure of the light irradiation device 31 seen along the X direction.

도 2 및 도 3에 나타내는 광조사 장치(31)는, 광원 유닛(40)과, 조사 광학계(5)를 구비한다. 광원 유닛(40)은, 복수의 광원부(4)를 가지며, 각 광원부(4)는, 1개의 광원(41)과, 1개의 콜리메이터 렌즈(42)를 가진다. 복수의 광원부(4)의 광원(41)은, ZX평면에 평행한 면(이하, 「광원 배열면」이라고 한다.) 상에 있어서, 대략 X방향으로 배열된다. 각 광원(41)으로부터 출사되는 레이저광은, 콜리메이터 렌즈(42)에 의해 콜리메이트되어 조사 광학계(5)에 입사한다. 광원 유닛(40)에서는, 광원부(4)로부터 출사되는 레이저광의 출사 방향을 조정하는 기구(도시 생략)가 설치된다. 당해 기구를 조정함으로써, 복수의 광원부(4)로부터의 레이저광이 조사되는 조사 광학계(5) 상의 분할 렌즈부(62)의 X방향 및 조사면(320)의 Y방향의 위치를 일치시키는 것이 가능해진다. 이와 같이, 광원 유닛(40)에서는, 광원 배열면 상에 배열된 복수의 광원부(4)에 의해, 광원 배열면을 따르는 서로 상이한 방향에서 조사 광학계(5) 상의 동일한 위치(후술하는 분할 렌즈부(62))를 향해 레이저광이 출사된다. 또한, 광원 유닛(40)에서는, 복수의 광원부(4)가 도시 생략한 지지 부재에 부착되기 때문에, 복수의 광원(41)의 냉각 등을 효율적으로 행할 수 있다. The light irradiation device 31 shown in Figs. 2 and 3 includes a light source unit 40 and an irradiation optical system 5. The light source unit 40 has a plurality of light source portions 4 and each light source portion 4 has one light source 41 and one collimator lens 42. The light sources 41 of the plurality of light source units 4 are arranged in the substantially X direction on a plane parallel to the ZX plane (hereinafter referred to as "light source arrangement plane"). The laser light emitted from each light source 41 is collimated by the collimator lens 42 and is incident on the irradiation optical system 5. In the light source unit 40, a mechanism (not shown) for adjusting the emitting direction of the laser beam emitted from the light source section 4 is provided. It is possible to match the positions of the X-direction of the split lens section 62 on the irradiation optical system 5 to be irradiated with the laser light from the plurality of light source sections 4 and the Y-direction position of the irradiation surface 320 It becomes. As described above, in the light source unit 40, the plurality of light source portions 4 arranged on the light source array surface are arranged in the same position on the irradiation optical system 5 (the divided lens portions 62). In addition, in the light source unit 40, since the plurality of light source portions 4 are attached to the support member (not shown), the plurality of light sources 41 can be efficiently cooled.

조사 광학계(5)는, 복수의 광원부(4)에 의한 레이저광의 조사 위치에 배치된다. 조사 광학계(5)는, 당해 레이저광을 광축 J1을 따라 조사면(도 2 및 도 3 중에서 부호 320을 붙인 파선으로 나타낸다.)인 공간 광변조기(32)의 표면, 즉, 복수의 격자 요소의 표면으로 유도한다. 이미 서술한 바와 같이, 광조사 장치(31)로부터의 광은, 미러(39)를 통하여 공간 광변조기(32)에 조사되기 때문에, 실제로는, 광조사 장치(31)는 미러(39)를 구성 요소로서 포함하지만, 도 2 및 도 3에서는, 도시의 편의상, 미러(39)를 생략하고 있다(이하 동일). The irradiation optical system 5 is arranged at the irradiation position of the laser beam by the plurality of light source portions 4. [ The irradiation optical system 5 irradiates the surface of the spatial light modulator 32, that is, the surface of the plurality of grating elements 32, which is the irradiation surface of the laser light along the optical axis J1 (indicated by the broken line with 320 in Figs. 2 and 3) Surface. The light from the light irradiation device 31 is irradiated to the spatial light modulator 32 through the mirror 39 so that the light irradiation device 31 actually constitutes the mirror 39 2 and 3, the mirror 39 is omitted for convenience of illustration (the same applies hereinafter).

조사 광학계(5)는, 광로 길이차 생성부(61)와, 분할 렌즈부(62)와, 집광 렌즈부(63)를 구비한다. 조사 광학계(5)에서는, 광원 유닛(40)으로부터 조사면(320)을 향하여, 분할 렌즈부(62), 광로 길이차 생성부(61), 집광 렌즈부(63)의 순서로, 이들 구성이 광축 J1을 따라 배치된다. 복수의 광원부(4)로부터의 콜리메이트된 레이저광은, 분할 렌즈부(62)에 입사한다. The irradiation optical system 5 includes an optical path length difference generation section 61, a split lens section 62, and a condenser lens section 63. In the irradiation optical system 5, in order from the light source unit 40 toward the irradiation surface 320, the split lens portion 62, the optical path length difference generation portion 61, and the condenser lens portion 63, And is disposed along the optical axis J1. The collimated laser light from the plurality of light source portions 4 is incident on the split lens portion 62.

도 4는, 분할 렌즈부(62) 및 광로 길이차 생성부(61)의 일부를 확대하여 나타내는 도이다. 분할 렌즈부(62)는, 조사 광학계(5)의 광축 J1에 수직, 또한, 광원 배열면을 따르는 방향(여기에서는, X방향)으로 일정한 피치로 조밀하게 배열된 복수의 렌즈(620)(이하, 「요소 렌즈(620)」라고 한다.)를 구비한다. 각 요소 렌즈(620)는, Y방향으로 긴 블록형상이며, (-Z)측(광원 유닛(40)측)에 위치하는 측면인 제1 렌즈면(621)과, (+Z)측(광로 길이차 생성부(61)측)에 위치하는 측면인 제2 렌즈면(622)을 가진다. Y방향을 따라 본 경우에, 제1 렌즈면(621)은, (-Z)측에 돌출하는 볼록형상이며, 제2 렌즈면(622)은, (+Z)측에 돌출하는 볼록형상이다. X방향을 따라 본 경우에, 각 요소 렌즈(620)의 형상은 직사각형이다(도 3 참조). 이와 같이, 요소 렌즈(620)는 X방향으로만 파워를 가지는 실린드리컬 렌즈이며, 분할 렌즈부(62)는, 이른바 실린드리컬 렌즈 어레이(또는, 실린드리컬 플라이아이 렌즈)이다. Fig. 4 is an enlarged view of a part of the split lens section 62 and the optical path length difference generation section 61. Fig. The split lens section 62 includes a plurality of lenses 620 (hereinafter referred to as " lens array ") densely arranged at a constant pitch in a direction perpendicular to the optical axis J1 of the irradiation optical system 5, , &Quot; element lens 620 "). Each element lens 620 has a long block shape in the Y direction and has a first lens surface 621 which is a side surface located on the -Z side (the light source unit 40 side) And a second lens surface 622 which is a side surface located on the side of the length difference generating portion 61). The first lens surface 621 has a convex shape protruding to the (-Z) side and the second lens surface 622 has a convex shape protruding toward the (+ Z) side. When viewed along the X direction, the shape of each element lens 620 is rectangular (see Fig. 3). Thus, the elliptic lens 620 is a cylindrical lens having power only in the X direction, and the divided lens portion 62 is a so-called cylindrical lens array (or a cylindrical fly-eye lens).

제1 렌즈면(621) 및 제2 렌즈면(622)은, 광축 J1에 수직인 면에 대해 대칭 형상이다. 제1 렌즈면(621)은, 제2 렌즈면(622)의 초점에 배치되며, 제2 렌즈면(622)은, 제1 렌즈면(621)의 초점에 배치된다. 즉, 제1 렌즈면(621) 및 제2 렌즈면(622)의 초점 거리는 동일하다. 제1 렌즈면(621) 및 제2 렌즈면(622)의 초점 거리를 fh, 요소 렌즈(620)의 굴절률을 nh로 하고, 요소 렌즈(620)의 Z방향의 길이 Lh는, (fh·nh)로서 표시된다. 요소 렌즈(620)에 입사하는 평행광은 제2 렌즈면(622) 상에서 집광한다. 또한, 집광에 의한 제2 렌즈면(622)의 손상이나 열화를 피할 필요가 있는 경우에는, 요소 렌즈(620)의 Z방향의 길이 Lh가, (fh·nh)로부터 약간 벗어난 값이어도 된다. X방향으로 적층된 복수의 요소 렌즈(620)는, 하나로 연결된 부재로서 형성되어도 되고, 개별적으로 형성된 복수의 요소 렌즈(620)가 서로 접합되어도 된다. The first lens surface 621 and the second lens surface 622 are symmetrical with respect to a plane perpendicular to the optical axis J1. The first lens surface 621 is disposed at the focal point of the second lens surface 622 and the second lens surface 622 is disposed at the focal point of the first lens surface 621. [ That is, the focal lengths of the first lens surface 621 and the second lens surface 622 are the same. The focal length of the first lens surface 621 and the second lens surface 622 is f h and the refractive index of the urea lens 620 is n h and the length L h of the urea lens 620 in the Z direction is f h n h ). The parallel light incident on the element lens 620 condenses on the second lens surface 622. When it is necessary to avoid damage or deterioration of the second lens surface 622 due to light condensation, even if the length L h of the urea lens 620 in the Z direction is slightly deviated from (f h n h ) do. The plurality of element lenses 620 stacked in the X direction may be formed as a single member or a plurality of individually formed element lenses 620 may be joined together.

Y방향을 따라 본 경우에, 분할 렌즈부(62)로 입사하는 광은 복수의 요소 렌즈(620)에서 X방향에 관해서 분할된다. 이 때, 각 요소 렌즈(620)의 제1 렌즈면(621)에는 각 광원부(4)로부터의 평행광이 입사하고, 제2 렌즈면(622)의 근방에 복수의 광원(41)의 이미지가 형성된다. 이들 이미지는, 요소 렌즈(620)의 배열 방향으로 늘어선다. 또한, 도 4에서는, 1개의 요소 렌즈(620)에 입사하는 광선 만을 도시하고 있다. 각 광원부(4)로부터 출사하여 복수의 요소 렌즈(620)에서 분할된 광(복수의 광속)은, 주광선이 광축 J1(Z방향)에 평행해지도록 제2 렌즈면(622)으로부터 출사된다. 각 요소 렌즈(620)로부터 출사된 광속은 확산되면서, 광로 길이차 생성부(61)에 입사한다. When viewed along the Y direction, the light incident on the split lens section 62 is divided in the X direction by the plurality of element lenses 620. [ At this time, parallel light from each light source section 4 is incident on the first lens surface 621 of each element lens 620, and images of the plurality of light sources 41 in the vicinity of the second lens surface 622 . These images are arranged in the arrangement direction of the urea lens 620. In Fig. 4, only light rays incident on one element lens 620 are shown. Light (a plurality of light beams) emitted from each light source section 4 and divided by the plurality of element lenses 620 is emitted from the second lens surface 622 such that the principal ray is parallel to the optical axis J1 (Z direction). The light flux emitted from each element lens 620 is diffused, and enters the optical path length difference generator 61.

광로 길이차 생성부(61)는, 광축 J1에 수직, 또한, 광원 배열면을 따르는 방향(여기에서는, X방향)으로 일정한 피치로 조밀하게 배열된 복수의 투광부(610)를 구비한다. 도 2의 예에서는, 광로 길이차 생성부(61)에 있어서의 투광부(610)의 개수는, 분할 렌즈부(62)에 있어서의 요소 렌즈(620)의 개수보다 1개만큼 적다. 또, 투광부(610)의 배열 피치는, 요소 렌즈(620)의 배열 피치와 동등하다. 각 투광부(610)는, (이상적으로는) X방향, Y방향 및 Z방향에 수직인 면을 가지는 블록형상이다. X방향으로 일렬로 늘어선 복수의 투광부(610)에서는, X방향 및 Y방향의 길이는 동일하고, Z방향, 즉, 광축 J1을 따르는 방향의 길이는 서로 상이하다. 이와 같이, 복수의 투광부(610)는 서로 상이한 광로 길이를 가진다. 도 2의 광로 길이차 생성부(61)에서는, 복수의 투광부(610) 중 (+X)측에 위치하는 투광부(610)일수록 Z방향의 길이가 작다. 복수의 투광부(610)의 광축 J1방향의 길이는, 반드시 X방향을 따라 순차적으로 길어질(또는, 짧아질) 필요는 없고, 임의의 요철형상이면 된다. 본 실시의 형태에서는, 광로 길이차 생성부(61)에 있어서의 복수의 투광부(610)는 동일한 재료로, 하나로 연결된 부재로서 형성된다. 광로 길이차 생성부(61)에서는, 개별적으로 형성된 복수의 투광부(610)가 서로 접합되어도 된다. The optical path length difference generation unit 61 includes a plurality of light projecting units 610 that are densely arranged at a constant pitch in a direction perpendicular to the optical axis J1 and in a direction along the light source array surface (here, the X direction). 2, the number of the transparent portions 610 in the optical path length difference generation portion 61 is smaller by one than the number of the element lenses 620 in the divided lens portion 62. [ The arrangement pitch of the transparent portion 610 is equal to the arrangement pitch of the element lens 620. [ Each of the transparent portions 610 is a block shape having (ideally) planes perpendicular to the X direction, the Y direction, and the Z direction. In the plurality of transparent portions 610 arranged in a line in the X direction, the lengths in the X direction and the Y direction are the same, and the lengths in the Z direction, that is, the directions along the optical axis J1 are different from each other. As described above, the plurality of transparent portions 610 have different optical path lengths. 2, the length of the light projecting portion 610 located on the (+ X) side of the plurality of light projecting portions 610 is smaller in the Z direction. The length of the plurality of transparent portions 610 in the direction of the optical axis J1 does not necessarily need to be gradually elongated (or shortened) along the X direction, but may be any arbitrary uneven shape. In the present embodiment, the plurality of transparent portions 610 in the optical path length difference generation portion 61 are formed of the same material and are connected to each other. In the optical path length difference generation unit 61, a plurality of individually projected portions 610 may be bonded to each other.

분할 렌즈부(62)와 광로 길이차 생성부(61)는 Z방향으로 서로 근접해서 배치되며, X방향에 관해서, 가장 (+X)측의 요소 렌즈(620)를 제외한 복수의 요소 렌즈(620)와 복수의 투광부(610)가 각각 동일한 위치에 배치된다. 따라서, 이들 요소 렌즈(620)를 통과한 복수의 광속이, 복수의 투광부(610)에 각각 입사한다. 상세하게는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 이들 요소 렌즈(620)의 각각의 제2 렌즈면(622)으로부터 출사되는 광속이, X방향으로 동일한 위치에 배치되는 투광부(610)의 (-Z)측의 면인 입사면(611)에 입사한다. 당해 광속은, 당해 투광부(610)를 투과하여 (+Z)측의 면인 출사면(612)으로부터 출사된다. 또한, 가장 (+X)측의 요소 렌즈(620)를 통과한 광속은, 어느 투광부(610)도 통과하지 않는다. The split lens section 62 and the optical path length difference generation section 61 are arranged close to each other in the Z direction and a plurality of element lenses 620 excluding the element lens 620 on the (+ X) And the plurality of transparent portions 610 are disposed at the same position. Accordingly, a plurality of light beams passing through these element lenses 620 enter the plurality of light projecting portions 610, respectively. More specifically, as shown in Fig. 4, the light flux emitted from each second lens surface 622 of these element lenses 620 is incident on the light-projecting portion 610 disposed at the same position in the X direction (-Z Incident side 611 which is the side of the incident surface 611 side. The light flux passes through the transparent portion 610 and is emitted from the light emitting surface 612 on the (+ Z) side. Further, the light flux passing through the elemental lens 620 on the (+ X) -th most side does not pass through any of the light projecting portions 610.

실제로는, 분할 렌즈부(62) 및 광로 길이차 생성부(61)가 후술하는 조건을 만족함으로써, X방향에 관해서, 각 투광부(610)의 출사면(612)으로부터 출사되는 광속의 폭이 당해 투광부(610)의 폭, 즉, 투광부(610)의 배열 피치보다 작아진다. 따라서, 당해 광속이 당해 투광부(610)의 에지(즉, X방향의 끝이며, 주로 입사면(611) 및 출사면(612)에 있어서의 에지이다.)에 걸리는 것이 방지 또는 억제된다. 또한, 광로 길이차 생성부(61)에서는, 분할 렌즈부(62)에 있어서의 요소 렌즈(620)의 개수와 동일한 개수의 투광부(610)가 설치되어도 된다. 이 경우, 복수(모두)의 요소 렌즈(620)를 통과한 광이, 복수의 투광부(610)에 각각 입사한다. The split lens portion 62 and the optical path length difference generator 61 satisfy the conditions described later so that the width of the light beam emitted from the exit surface 612 of each transparent portion 610 Becomes smaller than the width of the transparent portion 610, that is, the arrangement pitch of the transparent portion 610. Therefore, the light flux is prevented or suppressed from being caught by the edge of the corresponding transparent portion 610 (that is, the end in the X direction, and mainly the edge on the incident surface 611 and the exit surface 612). In the optical path length difference generation section 61, the same number of transparent portions 610 as the number of the element lenses 620 in the split lens section 62 may be provided. In this case, the light that has passed through the plurality (all) of the element lenses 620 is incident on the plurality of transparent portions 610.

도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 각 투광부(610)를 통과한 광속은, 집광 렌즈부(63)를 향한다. 집광 렌즈부(63)는, 2개의 실린드리컬 렌즈(632a, 632b)를 가진다. 실린드리컬 렌즈(632a)는, X방향으로만 파워를 가지며, 그 초점 거리 fC만큼 복수의 요소 렌즈(620)의 제2 렌즈면(622)으로부터 (+Z)측으로 떨어진 위치에 배치된다. 바꾸어 말하면, 각 요소 렌즈(620)의 제2 렌즈면(622)은, 실린드리컬 렌즈(632a)의 전측 초점 위치에 배치된다. 또, 광축 J1 상에 배치되는 조사면(320)은, 실린드리컬 렌즈(632a)의 초점 거리 fC만큼, 실린드리컬 렌즈(632a)로부터 (+Z)측으로 떨어진 위치에 배치된다. 즉, 조사면(320)은, 실린드리컬 렌즈(632a)의 후측 초점 위치에 배치된다. 실린드리컬 렌즈(632b)는, 실린드리컬 렌즈(632a)와 조사면(320) 사이에 배치되며, Y방향으로만 파워를 가진다. 실린드리컬 렌즈(632b)는, 그 초점 거리 fL만큼 조사면(320)으로부터 (-Z)측으로 떨어진 위치에 배치된다. As shown in Fig. 2 and Fig. 3, the light flux passing through each transparent portion 610 is directed to the condenser lens portion 63. [ The condenser lens section 63 has two cylindrical lenses 632a and 632b. The cylindrical lens 632a has power only in the X direction and is disposed at a position away from the second lens surface 622 of the plurality of element lenses 620 by the focal distance f C toward the (+ Z) side. In other words, the second lens surface 622 of each element lens 620 is disposed at the front focal position of the cylindrical lens 632a. The irradiation surface 320 disposed on the optical axis J1 is disposed at a position away from the cylindrical lens 632a by (+ Z) side by the focal distance f C of the cylindrical lens 632a. That is, the irradiation surface 320 is disposed at the rear focal position of the cylindrical lens 632a. The cylindrical lens 632b is disposed between the cylindrical lens 632a and the irradiation surface 320 and has power only in the Y direction. The cylindrical lens 632b is disposed at a position away from the irradiation surface 320 by (-Z) side by the focal distance f L.

도 2에 나타내는 바와 같이 Y방향을 따라 본 경우에, 복수의 요소 렌즈(620)로부터 출사된 복수의 광속은, 실린드리컬 렌즈(632a)에 의해 평행광이 되며, 조사면(320)에 있어서 중첩된다. 즉, 복수의 요소 렌즈(620)로부터의 광(즉, 복수의 투광부(610)를 통과한 복수의 광속)의 조사 영역(50)이 전체적으로 겹쳐진다. 도 2 및 도 3에서는, 조사 영역(50)을 굵은 실선으로 나타내고 있으며, 조사 영역(50)은, X방향에 관해서 일정한 폭을 가진다. 이미 서술한 바와 같이, 복수의 요소 렌즈(620)로부터 출사되는 복수의 광속은, 서로 상이한 투광부(610)를 통과하고 있기 때문에, 분할 렌즈부(62)와 조사면(320) 사이에 있어서 복수의 광속에 광로 길이차가 발생한다. 따라서, 복수의 요소 렌즈(620)에서 분할된 광의 간섭에 의해, 조사면(320)에 있어서 간섭 무늬가 발생하는 것이 억제(또는 방지)된다. 즉, 도 5의 상단에 나타내는 바와 같이, 조사면(320) 상에 있어서 X방향에 있어서의 광의 강도 분포가 균일해진다. 복수의 투광부(610) 중 2개의 투광부(610)의 각 조합에서는, 당해 2개의 투광부(610)를 통과하는 광속의 광로 길이의 차가, 광원부(4)로부터 출사되는 레이저광의 가간섭 거리 이상인 것이 바람직하다. 2, the plurality of light beams emitted from the plurality of element lenses 620 are parallel light by the cylindrical lens 632a, and the light beams emitted from the plurality of element lenses 620 on the irradiation surface 320 Overlap. That is, the irradiation region 50 of the light from the plurality of element lenses 620 (that is, a plurality of light beams passing through the plurality of light-projecting portions 610) is entirely overlapped. 2 and 3, the irradiation region 50 is shown by a thick solid line, and the irradiation region 50 has a constant width with respect to the X direction. Since a plurality of light beams emitted from the plurality of element lenses 620 pass through the different light projecting portions 610 as described above, a plurality of The optical path length difference occurs in the light flux of the light flux. Therefore, generation of interference fringes on the irradiation surface 320 is suppressed (or prevented) by the interference of light divided by the plurality of element lenses 620. [ That is, as shown in the upper part of Fig. 5, the intensity distribution of the light in the X direction on the irradiation surface 320 becomes uniform. In each combination of the two transparent portions 610 among the plurality of transparent portions 610, the difference in optical path length of the light flux passing through the two transparent portions 610 is smaller than the interference interference distance Or more.

도 3에 나타내는 바와 같이 X방향을 따라 본 경우에, 광원 유닛(40)으로부터 분할 렌즈부(62)로 입사하는 광은, 평행광인 채로 분할 렌즈부(62), 광로 길이차 생성부(61) 및 실린드리컬 렌즈(632a)를 통과하여, 실린드리컬 렌즈(632b)로 유도된다. 그리고, 실린드리컬 렌즈(632b)로부터 출사되는 광은, 조사면(320) 상에 있어서 집광한다. 따라서, 조사면(320)에 있어서, 각 요소 렌즈(620)로부터의 광의 조사 영역(50)은, X방향으로 신장되는 라인형상이 된다. 이것에 의해, 복수의 요소 렌즈(620)를 통과한 광의 집합이며, 조사면(320) 상에 있어서의 단면(즉, 광축 J1에 수직인 광속 단면이다. 이하 동일.)이 X방향으로 신장되는 라인형상이 되는 라인 조명광이 얻어진다. 도 5의 하단에서는, Y방향에 있어서의 라인 조명광의 강도 분포를 나타내고 있다. 광조사 장치(31)에서는, 2개의 실린드리컬 렌즈(632a, 632b)의 기능이, 1개의 구면 렌즈에서 실현되어도 되고, 또, 구면 렌즈 및 실린드리컬 렌즈가 조합되어도 된다. 3, the light incident from the light source unit 40 to the split lens section 62 is divided into a split lens section 62, an optical path length difference generation section 61, And the cylindrical lens 632a, and is guided to the cylindrical lens 632b. The light emitted from the cylindrical lens 632b condenses on the irradiation surface 320. Therefore, in the irradiation surface 320, the irradiation area 50 of the light from each element lens 620 becomes a line shape extending in the X direction. Thus, the light flux passing through the plurality of element lenses 620 is a light flux having a cross section (that is, a light flux cross section perpendicular to the optical axis J1, hereinafter the same) on the irradiation surface 320 is elongated in the X direction Line illumination light having a line shape is obtained. 5 shows the intensity distribution of the line illumination light in the Y direction. In the light irradiation device 31, the functions of the two cylindrical lenses 632a and 632b may be realized by a single spherical lens, or a spherical lens and a cylindrical lens may be combined.

이상으로 설명한 바와 같이, 도 2의 광조사 장치(31)에서는, 복수의 광원부(4)로부터 분할 렌즈부(62)를 향해 레이저광이 출사된다. 이것에 의해, 1개의 광원부(4) 만이 이용되는 광조사 장치에 비해, 고강도의 라인 조명광을 얻을 수 있다. 또, 복수의 광원부(4)로부터의 레이저광의 위상은 서로 상이하기 때문에, 복수의 투광부(610)에 의해, 복수의 요소 렌즈(620)를 통과하는 복수의 광속에 광로 길이차를 부여함과 더불어, 조사면(320)에 있어서의 라인 조명광의 강도 분포의 균일성을 더 향상시킬 수 있다. 또한, 광조사 장치(31)의 설계에 따라서는, 조사면(320)을 실린드리컬 렌즈(632a)의 후측 초점 위치로부터 약간 이동하게(디포커스시킨다) 함으로써, 조사면(320)에 있어서의 간섭 무늬의 명부(明部)의 폭을 넓히고, 라인 조명광에 있어서의 콘트라스트를 저하시켜도 된다. As described above, in the light irradiation device 31 of Fig. 2, laser light is emitted from the plurality of light source portions 4 toward the split lens portion 62. [ This makes it possible to obtain a high-intensity line illumination light as compared with a light irradiation device in which only one light source section 4 is used. Since the phases of the laser beams from the plurality of light source sections 4 are different from each other, the optical path length difference is given to a plurality of light fluxes passing through the plurality of element lenses 620 by the plurality of light projecting sections 610 In addition, the uniformity of the intensity distribution of the line illumination light on the irradiation surface 320 can be further improved. Depending on the design of the light irradiating device 31, the irradiation surface 320 is slightly moved (defocusing) from the rear focal position of the cylindrical lens 632a, The width of the bright portion of the interference fringe may be widened and the contrast in the line illumination light may be lowered.

여기서, 조사면(320)에 있어서 간섭 무늬가 발생하는 것을 보다 확실히 방지하는 조건에 대해서, 도 4를 참조하여 설명한다. 광로 길이차 생성부(61)의 굴절률을 ns, X방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 투광부(610)의 Z방향의 길이의 차를 tso로 하면, 당해 2개의 투광부(610)에 있어서의 광로 길이차 Δzs는, 식 1로 표시된다. 단, 식 1에서는, 공기 중의 굴절률을 1로 하고 있다. Here, a condition for more reliably preventing occurrence of interference fringes on the irradiation surface 320 will be described with reference to Fig. Assuming that the refractive index of the optical path length difference generator 61 is n s and the difference between the lengths of the two light projecting parts 610 adjacent to each other in the X direction in the Z direction is t so , the two light projecting parts 610 The optical path length difference? Z s in the optical path length? In Equation (1), the refractive index in the air is set to 1.

(식 1) (Equation 1)

Δzs=(ns-1)·tso Δz s = (n s -1) · t so

광조사 장치(31)에서는, 광로 길이차 Δzs가, 광원부(4)로부터 출사되는 레이저광의 가간섭 거리 Lc 이상임으로써, 즉, 식 2를 만족함으로써, 복수의 요소 렌즈(620)에서 분할된 광의 간섭에 의해, 조사면(320)에 있어서 간섭 무늬가 발생하는 것이 보다 확실히 방지된다. In the light irradiating device 31, the light path length difference? Z s is equal to or larger than the interference distance Lc of the laser light emitted from the light source section 4, that is, Interference is more reliably prevented from occurring in the irradiation surface 320 due to interference.

(식 2) (Equation 2)

Lc≤(ns-1)·tso L c ≤ (n s -1) · t so

또한, 2개의 투광부(610)의 각 조합을 통과하는 광의 광로 길이의 차가 클수록 가간섭성은 저하되기 때문에, 당해 광로 길이의 차가, 광원부(4)로부터 출사되는 레이저광의 가간섭 거리 미만이어도, 비교적 긴 거리(예를 들면, 가간섭 거리의 1/2 이상)이면, 간섭 무늬의 영향은 어느 정도 저감된다. 따라서, 라인 조명광의 강도 분포에 요구되는 균일성(콘트라스트치)에 따라서, 2개의 투광부(610)의 각 조합에 있어서의 광로 길이차가 적절히 설정되어도 된다. Although the difference in the optical path length is less than the interference distance of the laser beam emitted from the light source section 4 because the coherence decreases as the difference in optical path length of the light passing through each combination of the two transparent portions 610 is larger, If the distance is long (for example, more than 1/2 of the interference distance), the influence of the interference fringe is reduced to some extent. Therefore, depending on the uniformity (contrast value) required for the intensity distribution of the line illumination light, the optical path length difference in each combination of the two transparent portions 610 may be appropriately set.

그런데, 분할 렌즈부(62)의 각 요소 렌즈(620)를 통과한 광이 광로 길이차 생성부(61)에 있어서의 투광부(610)의 에지(투광부(610) 간의 경계 등)에 걸리면, 당해 광이 산란하여 조사면(320) 상에 있어서의 광의 강도 분포의 균일성이 저하된다. 그래서, 각 요소 렌즈(620)로부터 출사되는 광속이 투광부(610)의 에지에 걸리는 것을 방지하는 조건에 대해서, 도 4를 참조하여 설명한다. When the light having passed through the respective element lenses 620 of the split lens portion 62 is caught by the edge of the light projecting portion 610 (the boundary between the light projecting portions 610, etc.) in the optical path length difference generating portion 61 , The light is scattered and the uniformity of the light intensity distribution on the irradiation surface 320 is lowered. Therefore, the conditions for preventing the light flux emitted from each element lens 620 from being caught by the edge of the transparent portion 610 will be described with reference to FIG.

이미 서술한 바와 같이, 광조사 장치(31)에서는, 광로 길이차 생성부(61)에 있어서의 투광부(610)의 개수가, 분할 렌즈부(62)에 있어서의 요소 렌즈(620)의 개수보다 1개만큼 적다(도 2 참조). 따라서, 광로 길이차 생성부(61)에 있어서의 투광부(610)의 개수를 Ns로 하고, 또는, 분할 렌즈부(62)에 있어서의 요소 렌즈(620)의 개수를 Nh로 하며, 복수의 투광부(610) 중 Z방향의 길이가 가장 큰 투광부(610)의 당해 길이 ts는, 식 3으로 표시된다. The number of the transparent portions 610 in the optical path length difference generation portion 61 is set such that the number of the element lenses 620 in the divided lens portion 62 (See Fig. 2). Thus, the number of element lenses 620 in a number of the light-transmitting portion (610) N s, or even, the split lens unit 62 in the optical path length difference generator (61) to N h, The length t s of the transparent portion 610 having the largest length in the Z direction among the plurality of transparent portions 610 is expressed by Formula 3.

(식 3) (Equation 3)

ts=Ns·tso=(Nh-1)·tso t s = N s · t so = (N h -1) · t so

한편, 복수의 광원부(4) 중 분할 렌즈부(62)로의 레이저광의 입사각(Y방향을 따라 본 경우에 Z방향에 대해 이루는 각도)이 최대가 되는 광원부(4)로부터 각 요소 렌즈(620)에 입사하는 광은, 당해 요소 렌즈(620)의 출사면인 제2 렌즈면(622) 상에 있어서, 당해 요소 렌즈(620)의 광축 J0(도 4 중에서 일점 쇄선으로 나타낸다.)로부터 X방향으로 이동한 위치에 집광한다. 구체적으로는, 당해 광의 입사각(최대 입사각)을 θi, 제1 렌즈면(621) 및 제2 렌즈면(622)의 초점 거리를 fh로 하고, 제2 렌즈면(622) 상에 있어서의 당해 광의 집광점과 광축 J0 사이의 X방향의 거리는, (fh·tanθi)이 된다. 도 2의 광조사 장치(31)에서는, X방향에 수직이며 또한 조사 광학계(5)의 광축 J1을 포함하는 면에 대해 대칭이 되도록 복수의 광원부(4)가 배치되기 때문에, 요소 렌즈(620)의 광축 J0의 (+X)측 및 (-X)측의 쌍방으로 광축 J0로부터 동일한 거리만큼 떨어진 집광점이 형성된다. 따라서, 모든 광원부(4)로부터 각 요소 렌즈(620)에 입사하는 광의 제2 렌즈면(622) 상에 있어서의 X방향의 폭 wh는, 식 4로 표시된다. On the other hand, from the light source section 4 where the angle of incidence of the laser light to the split lens section 62 among the plurality of light source sections 4 (the angle formed with respect to the Z direction when viewed along the Y direction) The incident light is moved in the X direction from the optical axis J0 (indicated by the one-dot chain line in Fig. 4) of the element lens 620 on the second lens surface 622, which is the exit surface of the element lens 620, Converts to one location. Specifically, assuming that the incident angle (maximum incident angle) of the light is θ i , the focal length of the first lens surface 621 and the second lens surface 622 is f h , and the focal length of the second lens surface 622 the distance in the X direction between the optical axis and the art of light-converging point J0, is the (f h · tanθ i). Since the plurality of light source portions 4 are arranged so as to be symmetrical with respect to the plane perpendicular to the X direction and including the optical axis J1 of the irradiation optical system 5 in the light irradiation device 31 of Fig. (+ X) side and (-X) side of the optical axis J0 of the optical axis J0 are formed by the same distance from the optical axis J0. Therefore, the width w h of the X direction in all of the light source the second lens surface (622) of light incident on each lens element 620, from (4) is represented by the formula (4).

(식 4) (Equation 4)

wh=2fh·tanθi w h = 2f h · tanθ i

또, 상기 집광점을 통과하는 광의 발산각(반각) θd는, 광원부(4)로부터의 광의 입사각에 의존하지 않고, 요소 렌즈(620)(및 투광부(610))의 배열 피치를 p로 하여, 식 5로 표시된다. The divergence angle? D of the light passing through the light-converging point does not depend on the incident angle of the light from the light source section 4 but the arrangement pitch of the urea lens 620 (and the transparent portion 610) And is expressed by the following equation (5).

(식 5) (Equation 5)

θd=tan-1(p/2fh) θ d = tan -1 (p / 2f h )

광로 길이차 생성부(61)의 내부에 있어서의 상기 광의 발산각(반각) θ'd는, 식 6으로 표시된다. The divergence angle (half angle)? ' D of the light inside the optical path length difference generator 61 is expressed by Equation (6).

(식 6) (Equation 6)

θ'd=sin-1(sinθd/ns) θ 'd = sin -1 (sinθ d / n s)

따라서, 분할 렌즈부(62)의 제2 렌즈면(622)과 광로 길이차 생성부(61)의 입사면(611) 사이의 간극의 Z방향에 있어서의 폭을 ds로 하고, Z방향의 길이가 가장 큰 투광부(610)의 출사면(612) 상에 있어서의 광속의 X방향의 폭 ws는, 식 7로 표시된다. The width in the Z direction of the gap between the second lens surface 622 of the split lens section 62 and the incident surface 611 of the optical path length difference generation section 61 is d s and the width in the Z direction length of the largest light-transmitting portion 610, the emitting surface 612, the width of the X direction of the light beam in the w s is represented by equation (7).

(식 7) (Equation 7)

ws=wh+2(ds·tanθd+ts·tanθ'd) w s = w h +2 (d s · tanθ d + t s · tanθ 'd)

실제로는, 투광부(610)에 대해 모서리부를 깎는, 이른바 모따기 가공이 실시되는 경우가 있으며, 이러한 경우에는, 투광부(610)의 출사면(612)에 있어서, 에지 및 그 근방에는 비유효 영역이 존재하게 된다. 비유효 영역의 X방향의 폭은, 예를 들면 0보다 크고, 100μm 이하이다. 당해 비유효 영역의 X방향의 소정의 폭을 po로 하고, 투광부(610)의 출사면(612) 상에 있어서의 유효 영역의 X방향의 폭 p'는, 식 8로 표시된다. In actuality, the so-called chamfering may be performed on the transparent portion 610 by cutting off the corner portion. In this case, on the exit surface 612 of the transparent portion 610, . The width of the ineffective area in the X direction is, for example, greater than 0 and less than or equal to 100 占 퐉. Art a predetermined width in the X direction of the non-effective region by p o, and the width p 'in the X direction of the effective region in the exit surface 612 of the transparent portion 610 is expressed as equation (8).

(식 8) (Expression 8)

p'=p-2po p '= p-2p o

따라서, 분할 렌즈부(62)의 각 요소 렌즈(620)를 통과한 광속이, 투광부(610)의 출사면(612)의 유효 영역 만을 통과하고, 광속이 에지 근방에서 산란하는 것을 방지하기 위한 조건은, 식 9로 표시된다. Therefore, in order to prevent the light flux passing through each element lens 620 of the split lens section 62 from passing through only the effective area of the exit surface 612 of the light projecting section 610 and scattering the light flux near the edge The condition is expressed by equation (9).

(식 9) (Equation 9)

ws≤p' w s <

식 9를 만족하는 광조사 장치(31)에서는, 투광부(610)에 입사하는 광이 당해 투광부(610)의 에지에 걸리는 것을 방지할 수 있어, 광조사 장치(31)에 의해 조사면(320) 상에 조사되는 광의 강도 분포의 균일성을, 보다 확실히 확보할 수 있다. 또, 투광부(610)의 에지에 있어서의 광의 산란에 의한 광량의 손실도 방지할 수 있다. 이미 서술한 바와 같이, 비유효 영역의 X방향의 폭 po는 0보다 크기 때문에, 식 9를 만족하는 광조사 장치(31)에서는, 복수의 투광부(610)의 배열 방향에 관해서, 복수의 투광부(610)의 각각의 출사면(612)으로부터 출사되는 광의 폭이, 복수의 투광부(610)의 피치보다 작다고 할 수 있다. It is possible to prevent the light incident on the transparent portion 610 from being caught by the edge of the transparent portion 610 in the light irradiating device 31 satisfying Expression 9, The uniformity of the intensity distribution of the light to be irradiated onto the light guide plate 320 can be ensured more reliably. It is also possible to prevent loss of light quantity due to light scattering at the edge of the transparent portion 610. As described above, since the width p o of the ineffective area in the X direction is larger than 0, in the light irradiating device 31 satisfying the expression (9), a plurality of The width of the light emitted from each of the emission surfaces 612 of the transparent portion 610 may be smaller than the pitch of the plurality of transparent portions 610. [

또한, 식 7 및 식 9로부터 분명한 바와 같이, 투광부(610)의 최대 길이 ts가 작을 수록, 식 9에 나타내는 조건을 만족하는 것이 용이해진다. 이미 서술한 바와 같이, 광로 길이차 생성부(61)에서는, 분할 렌즈부(62)에 있어서의 요소 렌즈(620)의 개수와 동일한 개수의 투광부(610)를 설치하는 것도 가능하다. 그렇지만, 투광부(610)의 최대 길이 ts는 투광부(610)의 개수에 의존하기 때문에, 식 9에 나타내는 조건을 용이하게 만족한다는 관점에서는, 투광부(610)의 개수는, 요소 렌즈(620)의 개수보다 1개만큼 적은 것이 바람직하다. As is apparent from the equations (7) and (9), the smaller the maximum length t s of the transparent portion 610, the easier it is to satisfy the condition shown in the expression (9). The light path length difference generator 61 may be provided with the same number of transparent portions 610 as the number of the element lenses 620 in the split lens portion 62. [ However, since the maximum length t s of the transparent portion 610 depends on the number of the transparent portions 610, from the viewpoint of easily satisfying the condition shown in Formula 9, 620). ≪ / RTI >

도 6 및 도 7은, 광조사 장치(31)의 다른 예를 나타내는 도이다. 도 6은, Y방향을 따라 본 광조사 장치(31)의 구성을 나타내며, 도 7은, X방향을 따라 본 광조사 장치(31)의 구성을 나타낸다. Figs. 6 and 7 are diagrams showing another example of the light irradiation device 31. Fig. Fig. 6 shows the structure of the light irradiation device 31 seen along the Y direction, and Fig. 7 shows the structure of the light irradiation device 31 seen along the X direction.

도 6의 광조사 장치(31)에서는, 광원 유닛(40)의 각 광원부(4)는, 광원(41) 및 콜리메이터 렌즈(42)에 더하여, 프리즘(43)과, 실린드리컬 렌즈(44)와, 실린드리컬 렌즈(45)를 가진다. 복수의 광원부(4)의 광원(41)은, ZX평면에 평행한 광원 배열면 상에 있어서 X방향으로 배열된다. 각 광원(41)으로부터 출사되는 레이저광은, 콜리메이터 렌즈(42)에 의해 콜리메이트됨과 함께, 프리즘(43)에 의해 편향되어, 조사 광학계(5)의 분할 렌즈부(62)로 향한다. 광원 유닛(40)에서는, 복수의 광원부(4)에 의해, 광원 배열면을 따르는 서로 상이한 방향에서 조사 광학계(5)의 동일한 위치(분할 렌즈부(62))를 향해 레이저광이 출사되도록, 복수의 광원(41)의 X방향의 위치에 따라 프리즘(43)의 꼭지각의 각도가 변경되어 있다. 또한, X방향의 중앙의 광원부(4)에서는, 프리즘(43)은 생략된다. 6, each light source section 4 of the light source unit 40 includes a prism 43 and a cylindrical lens 44, in addition to the light source 41 and the collimator lens 42, And a cylindrical lens 45. The light sources 41 of the plurality of light source portions 4 are arranged in the X direction on the light source arrangement surface parallel to the ZX plane. The laser light emitted from each light source 41 is collimated by the collimator lens 42 and is deflected by the prism 43 and directed to the split lens section 62 of the irradiation optical system 5. In the light source unit 40, a plurality of light source units 4 are disposed so as to emit laser light toward the same position (split lens unit 62) of the irradiation optical system 5 in different directions along the light source array plane The angle of the vertex angle of the prism 43 is changed in accordance with the position of the light source 41 in the X direction. In the light source section 4 at the center in the X direction, the prism 43 is omitted.

도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 실린드리컬 렌즈(44, 45)는, Y방향으로만 파워를 가진다. 실린드리컬 렌즈(44, 45)는, 프리즘(43)과 분할 렌즈부(62) 사이에 설치된다. 실린드리컬 렌즈(44)는, 각 광원부(4)에 대해 설치되며, 실린드리컬 렌즈(45)는, 복수의 광원부(4)에 있어서 공유된다. 실린드리컬 렌즈(44)와 실린드리컬 렌즈(45) 사이에는, 공간 필터(46)가 설치된다. 공간 필터(46)는 슬릿판이며, X방향으로 긴 슬릿(461)이 형성된다. 도 7에 나타내는 바와 같이 X방향을 따라 본 경우에, 실린드리컬 렌즈(44)를 통과한 레이저광은, 공간 필터(46)의 슬릿(461)의 근방에서 집광하고, 슬릿(461)을 통과한 광이 실린드리컬 렌즈(45)에 입사한다. 실린드리컬 렌즈(45)를 통과한 광은, 분할 렌즈부(62)의 (-Z)측의 면에 입사한다. As shown in Figs. 6 and 7, the cylindrical lenses 44 and 45 have power only in the Y direction. The cylindrical lenses 44 and 45 are provided between the prism 43 and the split lens portion 62. The cylindrical lens 44 is provided for each light source section 4 and the cylindrical lens 45 is shared by the plurality of light source sections 4. A spatial filter 46 is provided between the cylindrical lens 44 and the cylindrical lens 45. The spatial filter 46 is a slit plate, and a long slit 461 is formed in the X direction. 7, the laser light having passed through the cylindrical lens 44 is condensed in the vicinity of the slit 461 of the spatial filter 46, passes through the slit 461 And one light is incident on the cylindrical lens 45. The light having passed through the cylindrical lens 45 is incident on the (-Z) side surface of the split lens portion 62.

도 6 및 도 7에 나타내는 분할 렌즈부(62)에서는, 각 요소 렌즈(620a)의 제1 렌즈면(621) 및 제2 렌즈면(622)가 모두 구면의 일부인 점에서, 도 2 및 도 3에 나타내는 분할 렌즈부(62)와 상이하다. 분할 렌즈부(62)에 있어서도, 요소 렌즈(620a)의 제1 렌즈면(621)은, 제2 렌즈면(622)의 초점에 배치되며, 제2 렌즈면(622)은, 제1 렌즈면(621)의 초점에 배치된다. 즉, 제1 렌즈면(621) 및 제2 렌즈면(622)의 초점 거리는 동일하다. 광로 길이차 생성부(61)의 구조 및 배치는, 도 2의 광로 길이차 생성부(61)와 동일하다. 6 and 7, since the first lens surface 621 and the second lens surface 622 of each element lens 620a are both a part of the spherical surface, in the split lens portion 62 shown in Figs. 2 and 3 Is different from the split lens portion 62 shown in Fig. The first lens surface 621 of the urea lens 620a is disposed at the focal point of the second lens surface 622 and the second lens surface 622 is disposed at the focal point of the second lens surface 622. [ (621). That is, the focal lengths of the first lens surface 621 and the second lens surface 622 are the same. The structure and arrangement of the optical path length difference generator 61 are the same as those of the optical path length difference generator 61 of FIG.

도 6에 나타내는 바와 같이 Y방향을 따라 본 경우에, 분할 렌즈부(62)로 입사하는 광은 복수의 요소 렌즈(620a)에서 X방향에 관해서 분할된다. 가장 (+X)측의 요소 렌즈(620a)를 제외한 복수의 요소 렌즈(620a)를 통과한 복수의 광속은, 광로 길이차 생성부(61)의 복수의 투광부(610)에 각각 입사한다. 복수의 투광부(610)를 투과한 광, 및, 가장 (+X)측의 요소 렌즈(620a)를 통과한 광은, 집광 렌즈부(63)에 입사한다. 집광 렌즈부(63)는, 콘덴서 렌즈(631)를 가진다. 콘덴서 렌즈(631)는, 그 초점 거리 fc만큼 복수의 요소 렌즈(620a)의 제2 렌즈면(622)(도 7 참조)으로부터 광축 J1을 따라 떨어진 위치에 배치된다. 바꾸어 말하면, 각 요소 렌즈(620a)의 제2 렌즈면(622)은, 콘덴서 렌즈(631)의 전측 초점면 상에 배치된다. 또, 광축 J1 상에 배치되는 조사면(320)은, 콘덴서 렌즈(631)의 초점 거리 fC만큼, 콘덴서 렌즈(631)로부터 광축 J1을 따라 떨어진 위치에 배치된다. 즉, 조사면(320)은, 콘덴서 렌즈(631)의 후측 초점면과 일치한다. 복수의 요소 렌즈(620a)로부터 출사된 복수의 광속은, 콘덴서 렌즈(631)에 의해 평행광이 되며, 콘덴서 렌즈(631)의 후측 초점면에 있어서 중첩된다. 즉, 복수의 요소 렌즈(620a)로부터의 광(복수의 광속)의 조사 영역(50)이 전체적으로 겹쳐진다. 6, the light incident on the split lens portion 62 is divided in the X direction by the plurality of element lenses 620a when viewed along the Y direction. A plurality of light beams passing through the plurality of element lenses 620a except for the element lens 620a on the (+ X) th side closest to the (+ X) side are respectively incident on the plurality of light projecting portions 610 of the optical path length difference generating portion 61. The light that has passed through the plurality of transparent portions 610 and the light that has passed through the elemental lens 620a on the (+ X) side closest to it are incident on the condenser lens portion 63. The condenser lens unit 63 has a condenser lens 631. [ The condenser lens 631 is disposed at a position apart from the second lens surface 622 (see Fig. 7) of the plurality of element lenses 620a along the optical axis J1 by the focal distance f c . In other words, the second lens surface 622 of each element lens 620a is disposed on the front focal plane of the condenser lens 631. [ The irradiation surface 320 disposed on the optical axis J1 is disposed at a position apart from the condenser lens 631 along the optical axis J1 by the focal length f C of the condenser lens 631. [ That is, the irradiation surface 320 coincides with the focal plane on the rear side of the condenser lens 631. The plurality of light beams emitted from the plurality of element lenses 620a become parallel light by the condenser lens 631 and are superimposed on the rear focal plane of the condenser lens 631. [ That is, the irradiation region 50 of light (a plurality of light beams) from the plurality of element lenses 620a is entirely overlapped.

도 7에 나타내는 바와 같이 X방향을 따라 본 경우에, 광원 유닛(40)의 실린드리컬 렌즈(45)로부터 출사되는 광은, 복수의 요소 렌즈(620a)의 제1 렌즈면(621) 상에 있어서 집광하고, 제2 렌즈면(622)으로부터 광축 J1에 평행한 평행광으로서 출사된다. 복수의 요소 렌즈(620a)로부터의 광은, 콘덴서 렌즈(631)에 의해, 콘덴서 렌즈(631)의 후측 초점면(조사면(320)) 상에 있어서 집광한다. 이것에 의해, 조사면(320) 상에 있어서의 단면이 X방향으로 신장되는 라인형상이 되는 라인 조명광이 얻어진다. 7, the light emitted from the cylindrical lens 45 of the light source unit 40 is incident on the first lens surface 621 of the plurality of urea lenses 620a when viewed along the X direction And is emitted from the second lens surface 622 as parallel light parallel to the optical axis J1. The light from the plurality of element lenses 620a is condensed by the condenser lens 631 on the rear focal plane (irradiation surface 320) of the condenser lens 631. [ As a result, line illumination light having a line shape in which the cross section on the irradiation surface 320 extends in the X direction is obtained.

이상으로 설명한 바와 같이, 도 6의 광조사 장치(31)에 있어서도, 복수의 광원부(4)로부터 분할 렌즈부(62)를 향해 레이저광이 출사됨으로써, 고강도의 라인 조명광을 얻을 수 있다. 또, 복수의 광원부(4)를 이용함으로써, 복수의 투광부(610)에 의해, 복수의 요소 렌즈(620a)를 통과하는 복수의 광속에 광로 길이차를 부여함과 더불어, 조사면(320)에 있어서의 라인 조명광의 강도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 도 6의 광조사 장치(31)에 있어서도, 식 9의 조건을 만족함으로써, 복수의 투광부(610)의 배열 방향에 관해서, 복수의 투광부(610)의 각각의 출사면(612)으로부터 출사되는 광의 폭이, 복수의 투광부(610)의 피치보다 작아진다. 이것에 의해, 투광부(610)에 입사하는 광이 당해 투광부(610)의 에지에 걸리는 것을 방지할 수 있어, 광조사 장치(31)에 의해 조사면(320) 상에 조사되는 광의 강도 분포의 균일성을, 보다 확실히 확보할 수 있다. As described above, also in the light irradiating device 31 of Fig. 6, the laser light is emitted from the plurality of light source portions 4 toward the divided lens portion 62, whereby the high-intensity line light can be obtained. By using the plurality of light source portions 4, the plurality of light transmitting portions 610 give the light path length difference to a plurality of light fluxes passing through the plurality of element lenses 620a, It is possible to improve the uniformity of the intensity distribution of the line-shaped illumination light. 6 also satisfies the condition of the expression (9), the respective emission surfaces 612 of the plurality of light projecting portions 610 are arranged with respect to the arrangement direction of the plurality of light projecting portions 610, The width of the light emitted from the light-transmitting portions 610 becomes smaller than the pitch of the plurality of transparent portions 610. This makes it possible to prevent the light incident on the transparent portion 610 from being caught by the edge of the transparent portion 610 so that the intensity distribution of the light irradiated onto the illuminated surface 320 by the light irradiating device 31 It is possible to more surely ensure uniformity of the liquid crystal display device.

도 8a는, 조사면(320) 상에 있어서의 Y방향의 광의 강도 분포를 나타내는 도이다. 공간 필터(46)를 생략한 비교예의 광원 유닛을 상정한 경우, 광원의 종류 혹은 상태에 따라서는, 조사면 상에 있어서의 Y방향의 광의 강도 분포에 있어서, 라인 조명광으로서 필요한 광의 강도 피크에 인접해서, 사이드 로브 등의 불필요한 광의 강도 피크가 발생하는 경우가 있다. 도 8a에서는, 불필요한 광의 강도 피크를 파선으로 나타내고 있다. 이에 반해, 도 3의 광원 유닛(40)에서는, 공간 필터(46)가 설치됨으로써, 불필요한 광의 강도 피크를 제외하는(즉, 조사면(320)에 조사되는 광을 성형한다) 것이 가능해져, 바람직한 라인 조명광을 얻는 것이 실현된다. 8A is a diagram showing the intensity distribution of light in the Y direction on the irradiation surface 320. FIG. Assuming the light source unit of the comparative example in which the spatial filter 46 is omitted, it is preferable that the intensity distribution of the light required as the line illumination light is adjacent to the intensity distribution of the light in the Y direction on the irradiation surface, So that an unnecessary intensity peak of light such as a side lobe may occur. In Fig. 8A, the intensity peak of unnecessary light is indicated by a broken line. On the other hand, in the light source unit 40 of Fig. 3, by installing the spatial filter 46, it is possible to exclude unnecessary light intensity peaks (that is, to form light irradiated on the irradiation surface 320) It is possible to obtain line illumination light.

도 6의 광원 유닛(40)에서는, 복수의 광원부(4)가 도시 생략한 지지 부재에 부착되기 때문에, 복수의 광원(41)의 냉각 등을 효율적으로 행할 수 있다. 또, 프리즘(43)을 이용함으로써, 모든 광원부(4)에 있어서, 광원(41) 및 콜리메이터 렌즈(42)의 광축이 Z방향으로 평행해지도록, 광원(41) 및 콜리메이터 렌즈(42)를 배치하는 것이 가능해진다. 그 결과, 복수의 광원부(4)에 있어서, 광원(41) 및 콜리메이터 렌즈(42)의 광축이 Z방향에 대해 다양한 각도로 경사지도록, 광원(41) 및 콜리메이터 렌즈(42)가 배치되는 도 2의 광원 유닛(40)에 비해, 지지 부재의 제작을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 광의 콜리메이트는, X방향으로는 필수는 아니며, 광원부(4)로부터의 광이 X방향으로 약간 발산 또는 수속하면서 분할 렌즈부(62)에 입사해도 된다. 도 8b에서는, 도 6의 실린드리컬 렌즈(44)를 구면 렌즈(44a)로 변경한 광조사 장치(31)를 나타내고 있다. 도 8b에 나타내는 광조사 장치(31)를 X방향을 따라 본 모습은, 도 7과 동일하다. In the light source unit 40 of Fig. 6, since the plurality of light source portions 4 are attached to the support member (not shown), the plurality of light sources 41 can be efficiently cooled. By using the prism 43, the light source 41 and the collimator lens 42 are arranged in such a manner that the optical axis of the light source 41 and the collimator lens 42 are parallel to the Z direction in all the light source portions 4 . As a result, in the plurality of light source portions 4, the light source 41 and the collimator lens 42 are arranged such that the optical axis of the light source 41 and the collimator lens 42 are inclined at various angles with respect to the Z- It is possible to easily manufacture the supporting member as compared with the light source unit 40 of Fig. The collimate of light is not essential in the X direction, and the light from the light source section 4 may be incident on the split lens section 62 while slightly diverging or converging in the X direction. Fig. 8B shows the light irradiation device 31 in which the cylindrical lens 44 of Fig. 6 is replaced with a spherical lens 44a. The appearance of the light irradiation device 31 shown in Fig. 8B along the X direction is the same as that shown in Fig.

그런데, 실린드리컬 렌즈인 요소 렌즈(620)를 이용하는 도 3의 분할 렌즈부(62)에서는, 분할 렌즈부(62)의 제작에 있어서의 정밀도에 따라서는, X방향을 따라 본 경우에 있어서의 제1 렌즈면(621)과 제2 렌즈면(622)의 평행도(웨지 성분)의 편차가, 복수의 요소 렌즈(620)에 있어서 커지는 경우가 있다. 이 경우, 복수의 요소 렌즈(620)를 통과한 복수의 광속이 광축 J1에 대해 서로 상이한 방향으로 경사져 집광 렌즈부(63)에 입사하고, 조사면(320) 상에 있어서 조사 영역(50)이 형성되는 위치가 Y방향으로 이동하는 경우가 있다. 이에 반해, 도 7의 분할 렌즈부(62)에서는, 고정밀도의 성형이 용이한 구면 렌즈를 요소 렌즈(620a)로서 이용함으로써, 복수의 요소 렌즈(620a)를 통과한 광속에 의해, 조사면(320) 상에 조사 영역(50)이 형성되는 위치를 Y방향으로 대략 일치시킬 수 있다. 공간 필터(46), 프리즘(43), 및, 요소 렌즈(620a)의 각각을 이용한 상기 수법은, 개별적으로 다른 광조사 장치(31)(및 후술하는 광조사 장치(31a))에 있어서 채용되어도 된다. In the split lens portion 62 of FIG. 3 using the element lens 620 which is a cylindrical lens, depending on the accuracy in manufacturing the split lens portion 62, The deviation of the parallelism (wedge component) between the first lens surface 621 and the second lens surface 622 may be large in the plurality of urea lenses 620. [ In this case, a plurality of light beams passing through the plurality of element lenses 620 are tilted in different directions with respect to the optical axis J1 and enter the condenser lens portion 63, and the irradiation region 50 The formed position may move in the Y direction. On the other hand, in the split lens portion 62 of Fig. 7, by using a spherical lens which can be easily molded with high accuracy as the urea lens 620a, the light flux passing through the plurality of urea lenses 620a causes the irradiation surface 320 can be made substantially coincident with each other in the Y direction. The above technique using each of the spatial filter 46, the prism 43 and the urea lens 620a can be employed individually in different light irradiation devices 31 (and a light irradiation device 31a described later) do.

도 9 및 도 10은, 본 발명의 제2 실시의 형태에 관련된 광조사 장치(31a)의 구성을 나타내는 도이다. 도 9는, Y방향을 따라 본 광조사 장치(31a)의 구성을 나타내며, 도 10은, X방향을 따라 본 광조사 장치(31a)의 구성을 나타낸다. 9 and 10 are diagrams showing the configuration of the light irradiation device 31a according to the second embodiment of the present invention. Fig. 9 shows the structure of the light irradiation device 31a seen along the Y direction, and Fig. 10 shows the structure of the light irradiation device 31a seen along the X direction.

도 9 및 도 10에 나타내는 광조사 장치(31a)는, 광원 유닛(40)과, 조사 광학계(5a)를 구비한다. 광원 유닛(40)은, 도 2의 광원 유닛(40)과 동일한 구조를 가진다. 따라서, 광원 유닛(40)에서는, 복수의 광원부(4)에 의해, 광원 배열면을 따르는 서로 상이한 방향에서 조사 광학계(5a) 상의 동일한 위치(후술하는 분할 렌즈부(62))를 향해 레이저광이 출사된다. The light irradiation device 31a shown in Figs. 9 and 10 includes a light source unit 40 and an irradiation optical system 5a. The light source unit 40 has the same structure as the light source unit 40 of Fig. Therefore, in the light source unit 40, the plurality of light source sections 4 emit laser beams toward the same position (the divided lens section 62 described later) on the irradiation optical system 5a in different directions along the light source array surface It is released.

조사 광학계(5a)는, 광로 길이차 생성부(61)와, 분할 렌즈부(62)와, 집광 렌즈부(63)와, 중간 변배부(64a)를 구비한다. 조사 광학계(5a)에서는, 광원 유닛(40)으로부터 조사면(320)을 향하여, 분할 렌즈부(62), 중간 변배부(64a), 광로 길이차 생성부(61), 집광 렌즈부(63)의 순서로, 이들 구성이 광축 J1을 따라 배치된다. 복수의 광원부(4)로부터의 콜리메이트된 레이저광은, 분할 렌즈부(62)에 입사한다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 분할 렌즈부(62)에서는, 복수의 요소 렌즈(620)가, 조사 광학계(5a)의 광축 J1에 수직, 또한, 광원 배열면을 따르는 X방향으로 배열된다. The irradiation optical system 5a includes an optical path length difference generation unit 61, a split lens unit 62, a condenser lens unit 63, and an intermediate switch unit 64a. The irradiation optical system 5a includes a split lens portion 62, an intermediate splitter portion 64a, an optical path length difference generation portion 61, a condenser lens portion 63, and a condenser lens portion 63 from the light source unit 40 toward the irradiation surface 320, , These arrangements are arranged along the optical axis J1. The collimated laser light from the plurality of light source portions 4 is incident on the split lens portion 62. 11, in the split lens section 62, a plurality of element lenses 620 are arranged in the X direction perpendicular to the optical axis J1 of the irradiation optical system 5a and along the light source array surface.

Y방향을 따라 본 경우에, 분할 렌즈부(62)로 입사하는 광은 복수의 요소 렌즈(620)에서 X방향에 관해서 분할된다. 이 때, 각 요소 렌즈(620)의 제1 렌즈면(621)에는 각 광원부(4)로부터의 평행광이 입사하고, 제2 렌즈면(622)의 근방에 복수의 광원(41)의 이미지가 형성된다. 이들 이미지는, 요소 렌즈(620)의 배열 방향으로 늘어선다. 또한, 도 11에서는, 1개의 요소 렌즈(620)에 입사하는 광선 만을 도시하고 있다. When viewed along the Y direction, the light incident on the split lens section 62 is divided in the X direction by the plurality of element lenses 620. [ At this time, parallel light from each light source section 4 is incident on the first lens surface 621 of each element lens 620, and images of the plurality of light sources 41 in the vicinity of the second lens surface 622 . These images are arranged in the arrangement direction of the urea lens 620. In Fig. 11, only light rays incident on one element lens 620 are shown.

복수의 요소 렌즈(620)에서 분할된 광(복수의 광속)은, 주광선이 광축 J1에 평행해지도록 제2 렌즈면(622)으로부터 출사된다. 각 요소 렌즈(620)로부터 출사된 광속은 확산되면서, 도 9에 나타내는 중간 변배부(64a)의 렌즈(643)에 입사하고, 렌즈(643, 644)를 통하여 광로 길이차 생성부(61)에 입사한다. 광로 길이차 생성부(61)에서는, 복수의 투광부(610)가, 조사 광학계(5a)의 광축 J1에 수직, 또한, 광원 배열면을 따르는 X방향으로 배열된다. 투광부(610)의 배열 피치는, 요소 렌즈(620)의 배열 피치보다 크다. The light (a plurality of light beams) divided by the plurality of element lenses 620 is emitted from the second lens surface 622 so that the principal ray is parallel to the optical axis J1. The light flux emitted from each element lens 620 is diffused and enters the lens 643 of the intermediate switch 64a shown in Fig. 9 and is transmitted through the lenses 643 and 644 to the optical path length difference generator 61 I will join. In the optical path length difference generation section 61, a plurality of transparent portions 610 are arranged in the X direction perpendicular to the optical axis J1 of the irradiation optical system 5a and along the light source array surface. The arrangement pitch of the transparent portion 610 is larger than the arrangement pitch of the urea lens 620.

중간 변배부(64a)는, 아포칼 광학계, 구체적으로는, 양측 텔레센트릭 광학계를 구성하여, 주광선이 광축 J1에 평행한 상태로 입사하는 광을, 주광선이 광축 J1에 평행한 상태로 광로 길이차 생성부(61)에 입사시킨다. 이 때, 중간 변배부(64a)는, 복수의 요소 렌즈(620)의 출사면인 제2 렌즈면(622)의 이미지(상세하게는, 제2 렌즈면(622)에 있어서의 복수의 광원(41)의 이미지)를, 광로 길이차 생성부(61)의 내부 또는 근방에 확대하여 형성한다. The intermediate switch portion 64a constitutes an opaque optical system, specifically, a both-side telecentric optical system, and converts the light incident with the principal ray parallel to the optical axis J1 into the optical path length And enters the difference generation section 61. At this time, the intermediate section 64a is provided with a plurality of light sources (not shown) on the second lens surface 622, which is the exit surface of the plurality of element lenses 620 41) is enlarged and formed inside or near the optical path length difference generation portion 61. [

상세하게는, 중간 변배부(64a)에 의한 확대 배율은, 광로 길이차 생성부(61)에 있어서의 투광부(610)의 배열 피치를, 분할 렌즈부(62)에 있어서의 요소 렌즈(620)의 배열 피치로 나눈 값과 동등하다. 따라서, 복수의 요소 렌즈(620)를 통과한 광(복수의 광속)이, 확대 광학계를 구성하는 중간 변배부(64a)를 통하여 복수의 투광부(610)에 각각 입사한다. 이 때, 복수의 요소 렌즈(620)의 제2 렌즈면(622)의 이미지가, 복수의 투광부(610)의 내부 또는 근방에 각각 형성된다. 또, 각 요소 렌즈(620)로부터 출사되는 광속의 투광부(610)에 있어서의 확산각이, 당해 요소 렌즈(620)의 제2 렌즈면(622) 근방에 있어서의 확산각보다, 확대 배율에 따라서 작아진다. 그 결과, 광속이 당해 투광부(610)의 에지(예를 들면, 인접하는 투광부(610)와의 경계)에 걸리기 어려워진다. 각 투광부(610)를 통과한 광속은, 집광 렌즈부(63)를 향한다. 복수의 투광부(610)로부터 출사된 복수의 광속은, 집광 렌즈부(63)의 콘덴서 렌즈(631)에 의해 평행광이 되며, 조사면(320)에 있어서 중첩된다. 즉, 복수의 투광부(610)로부터의 광(복수의 광속)의 조사 영역(50)이 전체적으로 겹쳐진다. The enlargement magnification by the intermediate switch portion 64a is set such that the arrangement pitch of the light projecting portion 610 in the optical path length difference generating portion 61 is set such that the element pitch of the element lens 620 ) ≪ / RTI > Therefore, light (a plurality of light beams) that has passed through the plurality of element lenses 620 is incident on the plurality of transparent portions 610 via the intermediate switch portion 64a constituting the magnifying optical system. At this time, images of the second lens surface 622 of the plurality of urea lenses 620 are formed in or near the plurality of transparent portions 610, respectively. The diffusion angle of the light flux emitted from each element lens 620 in the transparent portion 610 is larger than the diffusion angle in the vicinity of the second lens surface 622 of the element lens 620 at an enlargement magnification Therefore, it becomes smaller. As a result, the light flux becomes less likely to be caught at the edge of the light-projecting portion 610 (for example, the boundary with the adjacent light-projecting portion 610). The light flux passing through each transparent portion 610 is directed to the condenser lens portion 63. The plurality of light beams emitted from the plurality of transparent portions 610 are collimated by the condenser lens 631 of the condenser lens portion 63 and superimposed on the irradiation surface 320. [ That is, the irradiation region 50 of the light (the plurality of light beams) from the plurality of transparent portions 610 is entirely overlapped.

도 10에 나타내는 바와 같이 X방향을 따라 본 경우에, 광원 유닛(40)으로부터 분할 렌즈부(62) 및 중간 변배부(64a)를 통하여 광로 길이차 생성부(61)로 입사하는 광은, 평행광인 채로 복수의 투광부(610)를 통과하여 콘덴서 렌즈(631)로 유도된다. 그리고, 콘덴서 렌즈(631)로부터 출사되는 광은 조사면(320) 상에 있어서 집광한다. 따라서, 조사면(320)에 있어서, 각 요소 렌즈(620)(투광부(610))로부터의 광의 조사 영역(50)은, 배열 방향으로 신장되는 라인형상이 된다. 즉, 광조사 장치(31a)에 의해 조사면(320) 상에 조사되는 광의 단면은, X방향으로 신장되는 라인형상이 되어, 라인 조명광이 얻어진다. Light incident on the optical path length difference generation unit 61 from the light source unit 40 through the split lens unit 62 and the intermediate switch unit 64a in the case of viewing along the X direction is parallel Passes through the plurality of transparent portions 610 while being light, and is guided to the condenser lens 631. The light emitted from the condenser lens 631 is condensed on the irradiation surface 320. Therefore, in the irradiation surface 320, the irradiation area 50 of the light from each element lens 620 (the light projecting part 610) becomes a line shape extending in the arrangement direction. That is, the cross section of the light irradiated onto the irradiation surface 320 by the light irradiation device 31a becomes a line shape extending in the X direction, and the line illumination light is obtained.

광조사 장치(31a)에서는, 콘덴서 렌즈(631)는 구면 렌즈이지만, 예를 들면, Y방향으로만 파워를 가지는 실린드리컬 렌즈를 집광 렌즈부(63)에 추가함으로써, 조사면(320)에 있어서 Y방향으로 원하는 폭이 되는 라인 조명광을 얻을 수 있어도 된다. 또한, 광원(41)이 하이파워의 반도체 레이저인 경우에, 광원(41)으로부터 출사되는 레이저광이 일방향으로 멀티 모드가 될 때에는, 싱글 모드가 되는 방향을, 분할 렌즈부(62)에 있어서의 요소 렌즈(620)의 배열 방향에 수직인 방향(Y방향)에 맞추는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 조사면(320)에 있어서 라인 조명광의 Y방향의 폭이 넓어지는 것이 방지된다. In the light irradiation device 31a, the condenser lens 631 is a spherical lens, but a cylindrical lens having power only in the Y direction, for example, is added to the condenser lens portion 63, The line illumination light having a desired width in the Y direction may be obtained. In the case where the light source 41 is a high-power semiconductor laser, when the laser beam emitted from the light source 41 becomes a multimode in one direction, (The Y direction) perpendicular to the arrangement direction of the element lenses 620. [ This prevents the width of the line illumination light in the Y direction on the irradiation surface 320 from widening.

그런데, 도 2 및 도 6에 나타내는 광조사 장치(31)에서는, 광로 길이차 생성부(61)에 있어서의 투광부(610)의 배열 피치를, 분할 렌즈부(62)에 있어서의 요소 렌즈(620)의 배열 피치와 동등하게 할 필요가 있다. 소형의 분할 렌즈부는 포토리소그래피를 이용하여 용이하게 고정밀도로 제작하는 것이 가능하지만, 광축 방향에 있어서의 복수의 투광부의 길이가 서로 상이한 광로 길이차 생성부에 대해서는, 포토리소그래피를 이용하는 것이 곤란하다. 따라서, 기계 가공 등의 번잡한 작업에 의해 광로 길이차 생성부를 제작할 필요가 발생한다. In the light irradiation device 31 shown in Figs. 2 and 6, the arrangement pitch of the light projecting portion 610 in the optical path length difference generation portion 61 is set to be the same as the arrangement pitch of the element lens 620). ≪ / RTI > The small-sized split lens section can be easily and precisely fabricated using photolithography, but it is difficult to use photolithography for the optical path length difference generating sections in which the lengths of the plurality of light transmitting sections in the optical axis direction are different from each other. Therefore, it is necessary to fabricate the optical path length difference generation portion by complicated operation such as machining.

이에 반해, 도 9의 광조사 장치(31a)에서는, 분할 렌즈부(62)와 광로 길이차 생성부(61) 사이에, 확대 광학계를 구성하는 중간 변배부(64a)가 배치된다. 이것에 의해, 투광부(610)의 배열 방향(도 9에서는, X방향)에 관해서, 광로 길이차 생성부(61)를 분할 렌즈부(62)에 비해 크게 할 수 있어, 광로 길이차 생성부(61)를 용이하게 제작할 수 있다. 또한, 도 2 및 도 6에 나타내는 광조사 장치(31)에서는, 중간 변배부(64a)를 생략하고 구성을 간소화할 수 있기 때문에, 광조사 장치(31)의 소형화 등을 용이하게 도모할 수 있다. On the other hand, in the light irradiating apparatus 31a of Fig. 9, the intermediate switch portion 64a constituting the magnifying optical system is disposed between the split lens portion 62 and the optical path length difference generating portion 61. Fig. This makes it possible to make the optical path length difference generating portion 61 larger than the split lens portion 62 in the arrangement direction of the transparent portion 610 (X direction in FIG. 9) (61) can be easily manufactured. In addition, the light irradiating apparatus 31 shown in Figs. 2 and 6 can simplify the configuration by omitting the middle switch portion 64a, thereby facilitating downsizing of the light irradiating apparatus 31 .

광조사 장치(31a)에서는, 복수의 광원부(4)로부터 분할 렌즈부(62)를 향해 레이저광이 출사된다. 이것에 의해, 1개의 광원부(4) 만이 이용되는 광조사 장치에 비해, 고강도의 라인 조명광을 얻을 수 있다. 또, 복수의 광원부(4)로부터의 레이저광의 위상은 서로 상이하기 때문에, 복수의 투광부(610)에 의해, 복수의 요소 렌즈(620)를 통과하는 복수의 광속에 광로 길이차를 부여함과 더불어, 조사면(320)에 있어서의 라인 조명광의 강도 분포의 균일성을 더 향상시킬 수 있다. In the light irradiation device 31a, laser light is emitted from the plurality of light source portions 4 toward the split lens portion 62. [ This makes it possible to obtain a high-intensity line illumination light as compared with a light irradiation device in which only one light source section 4 is used. Since the phases of the laser beams from the plurality of light source sections 4 are different from each other, the optical path length difference is given to a plurality of light fluxes passing through the plurality of element lenses 620 by the plurality of light projecting sections 610 In addition, the uniformity of the intensity distribution of the line illumination light on the irradiation surface 320 can be further improved.

또, 광조사 장치(31a)에서는, 중간 변배부(64a)에 의해, 복수의 투광부(610)의 내부 또는 근방에 복수의 요소 렌즈(620)의 출사면의 이미지가 형성됨과 함께, 당해 이미지의 확대에 수반하여, 각 요소 렌즈(620)로부터 출사되는 광속의 투광부(610)에 있어서의 확산각이, 당해 요소 렌즈(620)에 있어서의 확산각보다 작아진다. 그 결과, 당해 광속이 투광부(610)의 에지에 걸리는 것을 용이하게 억제할 수 있어, 광조사 장치(31a)에 의해 조사면(320) 상에 조사되는 광의 강도 분포의 균일성을, 보다 확실히 확보할 수 있다. In the light irradiating device 31a, an image of the exit surface of a plurality of element lenses 620 is formed inside or near the plurality of light projecting portions 610 by the intermediate side switch portion 64a, The diffusion angle of the light flux emitted from each element lens 620 in the transparent portion 610 becomes smaller than the diffusion angle in the element lens 620. [ As a result, the light flux can be easily suppressed from being caught by the edge of the transparent portion 610, and the uniformity of the intensity distribution of the light irradiated onto the irradiation surface 320 by the light irradiation device 31a can be more reliably .

도 12 및 도 13은, 광조사 장치(31a)의 다른 예를 나타내는 도이다. 도 12는, Y방향을 따라 본 광조사 장치(31a)의 구성을 나타내며, 도 13은, X방향을 따라 본 광조사 장치(31a)의 구성을 나타낸다. 도 12 및 도 13에 나타내는 광조사 장치(31a)에서는, 도 9 및 도 10의 광조사 장치(31a)와 비교하여, 광로 길이차 생성부(61)와 집광 렌즈부(63) 사이에 렌즈(53, 54)가 추가되는 점에서 상이하다. 다른 구성은, 도 9 및 도 10의 광조사 장치(31a)와 동일하며, 동일한 구성에 동일한 부호를 붙인다. 12 and 13 are diagrams showing another example of the light irradiation device 31a. Fig. 12 shows the structure of the light irradiation device 31a seen along the Y direction, and Fig. 13 shows the structure of the light irradiation device 31a seen along the X direction. The light irradiation device 31a shown in Figs. 12 and 13 is different from the light irradiation device 31a shown in Figs. 9 and 10 in that a lens (not shown) is provided between the optical path length difference generation portion 61 and the condenser lens portion 63 53, and 54 are added. Other configurations are the same as those of the light irradiating apparatus 31a of Figs. 9 and 10, and the same constituents are denoted by the same reference numerals.

렌즈(53, 54)는, 축소 광학계(예를 들면, 양측 텔레센트릭 광학계)를 구성하여, 광로 길이차 생성부(61)의 내부 또는 근방에 있어서의 복수의 요소 렌즈(620)(도 11 참조)의 제2 렌즈면(622)의 이미지(상세하게는, 제2 렌즈면(622)에 있어서의 복수의 광원(41)의 이미지)를 축소 릴레이한다. 렌즈(54)로부터 출사되는 광은, 집광 렌즈부(63)의 콘덴서 렌즈(631)에 입사하고, 조사면(320) 상에 라인형상의 조사 영역(50)이 형성된다. The lenses 53 and 54 constitute a reduction optical system (for example, a both-side telecentric optical system) and constitute a plurality of element lenses 620 (Specifically, the images of the plurality of light sources 41 on the second lens surface 622) of the second lens surface 622 of the second lens surface 622 (see FIG. The light emitted from the lens 54 is incident on the condenser lens 631 of the condenser lens unit 63 and a line-shaped irradiation area 50 is formed on the irradiation surface 320.

이미 서술한 바와 같이, 각 요소 렌즈(620)로부터 출사되는 광속의 투광부(610)에 있어서의 확산각이 비교적 작음으로써, 광조사 장치(31a)에서는, 광속이 투광부(610)의 에지에 걸리는 것이 용이하게 억제된다. 이 경우에, 조사면(320) 상에 있어서 X방향으로 어느 정도의 길이가 되는 라인 조명광을 얻으려면, 도 9의 광조사 장치(31a)에서는, 초점 거리가 긴 콘덴서 렌즈(631)를 설치할 필요가 있으며, Z방향에 있어서의 조사 광학계(5a)의 전체 길이가 길어진다. 이에 반해, 도 12의 광조사 장치(31a)에서는, 광로 길이차 생성부(61)와 집광 렌즈부(63) 사이에, 축소 광학계를 구성하는 렌즈(53, 54)가 설치됨으로써, 조사 광학계(5a)의 전체 길이를 비교적 짧게 할 수 있어, 광조사 장치(31a)의 소형화를 도모할 수 있다. The diffusion angle of the light flux emitted from each element lens 620 in the transparent portion 610 is relatively small so that the light flux is transmitted to the edge of the transparent portion 610 in the light irradiation device 31a Is easily suppressed. In this case, in order to obtain line illumination light having a certain length in the X direction on the irradiation surface 320, it is necessary to provide a condenser lens 631 having a long focal length in the light irradiation device 31a of Fig. 9 And the total length of the irradiation optical system 5a in the Z direction becomes longer. On the other hand, in the light irradiation device 31a of FIG. 12, lenses 53 and 54 constituting a reduction optical system are provided between the optical path length difference generation section 61 and the condenser lens section 63, 5a can be made relatively short and the light irradiating device 31a can be miniaturized.

도 14 및 도 15는, 광조사 장치(31a)의 다른 예를 나타내는 도이다. 도 14는, Y방향을 따라 본 광조사 장치(31a)의 구성을 나타내며, 도 15는, X방향을 따라 본 광조사 장치(31a)의 구성을 나타낸다. 도 14 및 도 15에 나타내는 광조사 장치(31a)에서는, 도 9 및 도 10의 광조사 장치(31a)와 비교하여, 편광 빔 스플리터(55), 1/4 파장판(56) 및 반사부(65)가 추가되는 점에서 상이하다. 다른 구성은, 도 9 및 도 10의 광조사 장치(31a)와 동일하며, 동일한 구성에 동일한 부호를 붙인다. 14 and 15 are diagrams showing another example of the light irradiation device 31a. Fig. 14 shows the structure of the light irradiation device 31a seen along the Y direction, and Fig. 15 shows the structure of the light irradiation device 31a seen along the X direction. The light irradiation device 31a shown in Figs. 14 and 15 is different from the light irradiation device 31a of Figs. 9 and 10 in that the polarization beam splitter 55, the 1/4 wave plate 56, 65) is added. Other configurations are the same as those of the light irradiating apparatus 31a of Figs. 9 and 10, and the same constituents are denoted by the same reference numerals.

도 14의 광조사 장치(31a)에서는, (-Z)측으로부터 (+Z)방향을 향하여, 반사부(65), 광로 길이차 생성부(61), 1/4 파장판(56), 중간 변배부(64a)의 렌즈(644, 643), 편광 빔 스플리터(55), 집광 렌즈부(63)의 순서로, 이들 구성이 늘어선다. 또, 광원 유닛(40)은, 편광 빔 스플리터(55)의 (+X)측에 배치되며, 광원 유닛(40)과 편광 빔 스플리터(55) 사이에 분할 렌즈부(62)가 배치된다. 광원 유닛(40)에 있어서, 대략 Z방향으로 늘어선 복수의 광원부(4)로부터, 광원 배열면에 평행하며 또한 서로 상이한 방향을 따라 분할 렌즈부(62)를 향해 레이저광이 출사된다. In the light irradiating device 31a of Fig. 14, the reflecting portion 65, the optical path length difference generating portion 61, the 1/4 wavelength plate 56, the intermediate The configurations of the lenses 644 and 643, the polarization beam splitter 55, and the condenser lens 63 of the variable section 64a are arranged in this order. The light source unit 40 is disposed on the (+ X) side of the polarization beam splitter 55 and the split lens unit 62 is disposed between the light source unit 40 and the polarization beam splitter 55. In the light source unit 40, laser light is emitted from the plurality of light source portions 4 arranged in the substantially Z direction toward the split lens portion 62 along a direction parallel to the light source array surface and different from each other.

분할 렌즈부(62)에서는, 광원 유닛(40)과 편광 빔 스플리터(55) 사이에 있어서의 광축에 수직, 또한, 광원 배열면을 따르는 Z방향으로 복수의 요소 렌즈(620)(도 11 참조)가 배열되며, 분할 렌즈부(62)에 입사하는 광이 Z방향으로 분할된다. 분할 렌즈부(62)를 통과한 광은, 그 주광선이 X방향으로 평행한 상태로 편광 빔 스플리터(55)에 입사한다. 편광 빔 스플리터(55)는, p편광 성분과 s편광 성분을 분리하는 것이다. 광원 유닛(40)으로부터 분할 렌즈부(62)를 통하여 편광 빔 스플리터(55)에 입사하는 광의 대부분은 s편광 성분이며, 당해 광은 편광 빔 스플리터(55)에서 반사되어 중간 변배부(64a)의 렌즈(643)를 향한다. 이 때, 복수의 요소 렌즈(620)로부터 출사되는 복수의 광속의 배열 방향이, X방향으로 변환된다. 바꾸어 말하면, 편광 빔 스플리터(55)로부터 중간 변배부(64a)로 향하는 광의 주광선은 Z방향과 평행하게 된다. The split lens section 62 is provided with a plurality of element lenses 620 (see Fig. 11) in the Z direction perpendicular to the optical axis between the light source unit 40 and the polarization beam splitter 55, And the light incident on the split lens portion 62 is divided in the Z direction. The light having passed through the split lens section 62 enters the polarization beam splitter 55 in a state in which the principal ray is parallel to the X direction. The polarization beam splitter 55 separates the p-polarized light component and the s-polarized light component. Most of the light incident on the polarization beam splitter 55 from the light source unit 40 through the split lens section 62 is an s-polarized light component and the light is reflected by the polarization beam splitter 55, And is directed to the lens 643. At this time, the array direction of the plurality of light beams emitted from the plurality of element lenses 620 is converted into the X direction. In other words, the principal ray of light from the polarizing beam splitter 55 to the intermediate switch portion 64a becomes parallel to the Z direction.

중간 변배부(64a)에서는, 양측 텔레센트릭 광학계가 구성되어 있으며, 주광선이 광축 J1(Z방향)에 평행한 상태로 입사하는 광을, 주광선이 광축 J1에 평행한 상태로 광로 길이차 생성부(61)에 입사시킨다. 실제로는, 복수의 요소 렌즈(620)를 통과한 광(복수의 광속)이, 편광 빔 스플리터(55), 중간 변배부(64a) 및 1/4 파장판(56)을 통하여, X방향으로 늘어선 복수의 투광부(610)에 각각 입사하고, 복수의 요소 렌즈(620)의 제2 렌즈면(622)의 이미지(광원(41)의 이미지)가, 광로 길이차 생성부(61)에 있어서의 복수의 투광부(610)의 내부 또는 근방에 각각 확대되어 형성된다. 이와 같이, 분할 렌즈부(62)의 요소 렌즈(620)의 배열 방향과, 광로 길이차 생성부(61)의 투광부(610)의 배열 방향이, 편광 빔 스플리터(55)를 통하여 대응한다. In the middle switch portion 64a, a both-side telecentric optical system is constituted, and the light incident in a state in which the principal ray is parallel to the optical axis J1 (Z direction) (61). Actually, light (a plurality of rays of light) that has passed through the plurality of element lenses 620 passes through the polarizing beam splitter 55, the intermediate switch portion 64a, and the 1/4 wave plate 56, The image of the second lens surface 622 of the plurality of element lenses 620 (the image of the light source 41) enters the plurality of light projecting portions 610, And are respectively enlarged inside or near the plurality of transparent portions 610. The arrangement direction of the urea lens 620 of the split lens section 62 and the arrangement direction of the light projecting section 610 of the optical path length difference generation section 61 correspond to each other through the polarization beam splitter 55. [

반사부(65)는, 광로 길이차 생성부(61)의 (-Z)측의 면에 코팅에 의해 형성된 반사막(651a)을 가진다. 각 투광부(610)의 (+Z)측의 면인 입사면(611)(도 4 참조)에 입사한 광속은, (-Z)측의 면인 출사면(612) 상의 반사막(651a)에서 반사되어, 당해 입사면(611)으로부터 출사된다. 즉, 각 투광부(610)의 입사면(611)에 입사한 광속은, 투광부(610)의 내부를 Z방향으로 왕복하여 당해 입사면(611)으로부터 (+Z)방향으로 출사된다. 출사면(612) 상의 반사막(651a)은, 실질적으로, 복수의 투광부(610)의 복수의 출사면(612)으로부터 출사되는 광을 반사시켜(즉, 진행 방향을 180도 회전시켜) 당해 복수의 출사면(612)에 각각 입사시키는 것이다. 또한, 요소 렌즈(620)의 제2 렌즈면(622)의 이미지는 투광부(610)의 출사면(612) 근방(반사막(651a) 근방)에 형성되는 것이 바람직하다. The reflecting section 65 has a reflecting film 651a formed by coating on the (-Z) side surface of the optical path length difference generating section 61. [ The light beam incident on the incident surface 611 (see FIG. 4), which is the (+ Z) side surface of each of the transparent portions 610, is reflected by the reflection film 651a on the exit surface 612 on the (-Z) side , And is emitted from the incident surface 611. That is, the light beam incident on the incident surface 611 of each of the transparent portions 610 is emitted in the (+ Z) direction from the incident surface 611 by reciprocating the inside of the transparent portion 610 in the Z direction. The reflecting film 651a on the emitting surface 612 substantially reflects the light emitted from the plurality of emitting surfaces 612 of the plurality of transmitting portions 610 (that is, the traveling direction is rotated 180 degrees) To the exit surface 612 of the light guide plate 612. The image of the second lens surface 622 of the urea lens 620 is preferably formed in the vicinity of the exit surface 612 of the transparent portion 610 (in the vicinity of the reflective film 651a).

광로 길이차 생성부(61)로부터 (+Z)방향으로 출사되는 광은, 1/4 파장판(56)을 통하여 중간 변배부(64a)에 입사한다. 중간 변배부(64a)에서는, 광로 길이차 생성부(61)의 내부 또는 근방에 있어서의 복수의 요소 렌즈(620)의 출사면의 이미지가 축소 릴레이된다. 렌즈(643)로부터 출사되는 광은, 편광 빔 스플리터(55)에 입사한다. 중간 변배부(64a)로부터 편광 빔 스플리터(55)에 입사하는 광은, 편광 빔 스플리터(55)와 반사부(65) 사이의 왕복으로 1/4 파장판(56)을 2회 통과함으로써 p편광 성분으로 되어 있으며, 당해 광은 편광 빔 스플리터(55)를 투과하여, 콘덴서 렌즈(631)에 입사한다. 그리고, 콘덴서 렌즈(631)에 의해, 복수의 요소 렌즈(620)로부터의 광의 조사 영역(50)이 조사면(320) 상에서 겹쳐진다. The light emitted from the optical path length difference generator 61 in the (+ Z) direction enters the intermediate switch 64a through the 1/4 wave plate 56. In the intermediate switch portion 64a, the image of the exit surface of a plurality of element lenses 620 inside or near the optical path length difference generating portion 61 is collapsed and relayed. The light emitted from the lens 643 is incident on the polarization beam splitter 55. The light incident on the polarization beam splitter 55 from the intermediate switch portion 64a passes through the 1/4 wave plate 56 twice by reciprocating between the polarization beam splitter 55 and the reflection portion 65, And the light passes through the polarizing beam splitter 55 and is incident on the condenser lens 631. [ The irradiation area 50 of the light from the plurality of element lenses 620 overlaps on the irradiation surface 320 by the condenser lens 631. [

이상으로 설명한 바와 같이, 도 14의 광조사 장치(31a)에서는, 편광 빔 스플리터(55)와 반사부(65) 사이의 광의 왕복에 있어서의 왕로(往路)에 있어서, 복수의 요소 렌즈(620)의 출사면을 확대한 이미지가, 중간 변배부(64a)에 의해 복수의 투광부(610)의 내부 또는 근방에 형성된다. 이것에 의해, 투광부(610)의 배열 방향에 관해서, 광로 길이차 생성부(61)를 분할 렌즈부(62)에 비해 크게 할 수 있어, 광로 길이차 생성부(61)를 용이하게 제작할 수 있다. 또, 도 12에 있어서의 렌즈(53, 54)의 기능이, 상기 광의 왕복에 있어서의 복로(復路)에 있어서 중간 변배부(64a)에 의해 실현됨으로써, 상기 렌즈(53, 54)를 생략하여, 광조사 장치(31a)의 Z방향의 전체 길이를 짧게 할 수 있다. 또한, 각 투광부(610)를 통과하는 광속이 당해 투광부(610)를 왕복함으로써, 광로 길이차 생성부(61)의 광축 J1방향의 길이를 짧게(예를 들면, 도 9나 도 12의 광로 길이차 생성부(61)의 길이의 절반으로 한다) 할 수 있다. As described above, in the light irradiating apparatus 31a of Fig. 14, the plurality of element lenses 620 are arranged in the forward path in the reciprocation of the light between the polarizing beam splitter 55 and the reflecting section 65, Is formed inside or near the plurality of transparent portions 610 by the intermediate switch portion 64a. This makes it possible to make the optical path length difference generating portion 61 larger than that of the split lens portion 62 with respect to the arrangement direction of the transparent portion 610 and to easily manufacture the optical path length difference generating portion 61 have. The functions of the lenses 53 and 54 in Fig. 12 are realized by the intermediate switch portion 64a in the return path in the light traveling direction, so that the lenses 53 and 54 are omitted , The overall length of the light irradiation device 31a in the Z direction can be shortened. The length of the optical path length difference generator 61 in the direction of the optical axis J1 can be shortened (for example, as shown in Figs. 9 and 12) by shortening the light path passing through each transparent portion 610, Half the length of the optical path length difference generator 61).

또한, 도 14의 광조사 장치(31a)에서는, 편광 빔 스플리터(55) 및 1/4 파장판(56)을 이용함으로써, 광량의 손실을 비교적 줄이는 것이 가능하지만, 광조사 장치(31)의 설계에 따라서는, 하프 미러 등 다른 빔 스플리터가 이용되어도 된다. 또, 1/4 파장판(56)은, 편광 빔 스플리터(55)와 반사부(65) 사이에 있어서의 임의의 위치에 배치 가능하다. 편광 빔 스플리터(55) 및 1/4 파장판(56)을 이용하는 다른 광조사 장치에 있어서 동일하다. 또한, 도 14의 광조사 장치(31a)에 있어서, 반사막(651a) 대신에 미러가 설치되어도 된다. 또한, 상기 서술한 바와 같은 투광형의 소자가 아니라, 도 16에 나타내는 바와 같이, 계단형상으로 배치한 미러(반사면)(613)을 가지는 광로 길이차 생성부가 이용되어도 된다. 14, the loss of the light amount can be relatively reduced by using the polarization beam splitter 55 and the 1/4 wave plate 56. However, the design of the light irradiation device 31 Another beam splitter such as a half mirror may be used. The 1/4 wave plate 56 can be arranged at an arbitrary position between the polarization beam splitter 55 and the reflection portion 65. And is the same in other light irradiation apparatuses using the polarization beam splitter 55 and the 1/4 wave plate 56. In the light irradiation device 31a of Fig. 14, a mirror may be provided instead of the reflection film 651a. 16, an optical path length difference generating unit having a mirror (reflecting surface) 613 arranged in a step shape may be used instead of the above-described light projecting type device.

도 17 및 도 18은, 광조사 장치(31a)의 다른 예를 나타내는 도이다. 도 17은, Y방향을 따라 본 광조사 장치(31a)의 구성을 나타내며, 도 18은, X방향을 따라 본 광조사 장치(31a)의 구성을 나타낸다. 도 17 및 도 18에 나타내는 광조사 장치(31a)에서는, 도 14 및 도 15의 광조사 장치(31a)에 있어서의 반사막(651a) 대신에 렌즈(657) 및 직각 프리즘(658)이 설치된다. 다른 구성은, 도 14 및 도 15의 광조사 장치(31a)와 동일하며, 동일한 구성에 동일한 부호를 붙인다. 17 and 18 are diagrams showing another example of the light irradiation device 31a. Fig. 17 shows the configuration of the light irradiation device 31a seen along the Y direction, and Fig. 18 shows the configuration of the light irradiation device 31a seen along the X direction. In the light irradiation device 31a shown in Figs. 17 and 18, a lens 657 and a right angle prism 658 are provided instead of the reflection film 651a in the light irradiation device 31a of Figs. Other configurations are the same as those of the light irradiating apparatus 31a of Fig. 14 and Fig. 15, and the same constituent elements are denoted by the same reference numerals.

반사부(65)의 렌즈(657)는, 광로 길이차 생성부(61)에 있어서 요소 렌즈(620)(도 11 참조)의 출사면의 이미지가 형성되는 위치로부터, 렌즈(657)의 초점 거리만큼 (-Z)측으로 떨어진 위치에 배치된다. 따라서, 각 투광부(610)의 (-Z)측의 면인 출사면(612)으로부터 렌즈(657)를 향해 출사되는 광속은, 렌즈(657)에 의해 평행광으로서 (-Z)측에 출사된다. 직각 프리즘(658)은, 렌즈(657)로부터 렌즈(657)의 초점 거리만큼 (-Z)측으로 떨어진 위치에 배치된다. 도 17에 나타내는 바와 같이 Y방향을 따라 본 경우에, 직각 프리즘(658)에 입사하는 각 광선은, 90도를 이루는 2개의 면(658a, 658b)의 일방에서 반사되어 타방의 면으로 향하고, 당해 타방의 면에서 또한 반사하여, 직각 프리즘(658)으로의 입사 시의 경로와 평행하게 렌즈(657)로 향한다. (-Z)측으로부터 렌즈(657)에 입사하는 광은, 수속하면서 광로 길이차 생성부(61)에 입사한다. 실제로는, 각 투광부(610)의 (-Z)측의 출사면(612)으로부터 출사되는 광속은, 반사부(65)에서 반사되어, 동일한 경로를 되돌아와 당해 출사면(612)에 입사한다. 또, 당해 투광부(610)의 내부 또는 근방에 당해 광속의 집광점이 형성된다. The lens 657 of the reflecting portion 65 is moved from the position where the image of the exit surface of the urea lens 620 (see Fig. 11) is formed in the optical path length difference generating portion 61 to the focal distance (-Z) side. The light flux emitted from the emitting surface 612 of the transparent portion 610 toward the (-Z) side toward the lens 657 is emitted to the (-Z) side as parallel light by the lens 657 . The right prism 658 is disposed at a position away from the lens 657 by the focal distance of the lens 657 (-Z). As shown in Fig. 17, when viewed along the Y direction, each light beam incident on the right prism 658 is reflected by one of the two surfaces 658a and 658b at 90 degrees to be directed to the other surface, And is directed to the lens 657 in parallel with the path at the time of incidence to the right angle prism 658. [ The light incident on the lens 657 from the (-Z) side enters the optical path length difference generation unit 61 while converging. The light flux emitted from the exit surface 612 on the (-Z) side of each transparent portion 610 is reflected by the reflection portion 65 and returns to the same path and is incident on the exit surface 612 . The light-converging point of the light beam is formed inside or near the transparent portion 610.

광로 길이차 생성부(61)로부터 (+Z)방향으로 출사되는 광은, 1/4 파장판(56) 및 중간 변배부(64a)를 통하여 편광 빔 스플리터(55)에 입사한다. 당해 광은 편광 빔 스플리터(55)를 투과하여, 콘덴서 렌즈(631)에 입사한다. 그리고, 콘덴서 렌즈(631)에 의해, 복수의 요소 렌즈(620)로부터의 광의 조사 영역(50)이 조사면(320) 상에서 겹쳐진다. The light emitted from the optical path length difference generator 61 in the (+ Z) direction enters the polarization beam splitter 55 through the quarter wave plate 56 and the intermediate switch 64a. The light passes through the polarizing beam splitter 55 and enters the condenser lens 631. The irradiation area 50 of the light from the plurality of element lenses 620 overlaps on the irradiation surface 320 by the condenser lens 631. [

여기서, 도 18에 나타내는 바와 같이 X방향을 따라 본 경우에 있어서의, 투광부(610)의 입사면(611) 및 출사면(612)의 평행도가 투광부(610)마다 편차가 있는 것으로 한다. 이 경우, 각 투광부(610)의 (+Z)측의 입사면(611)에, 광축 J1에 평행한 평행광으로서 입사하는 광속은, 당해 투광부(610)의 출사면(612)으로부터 광축 J1에 대해 경사진 출사 방향으로 평행광으로서 출사된다. 당해 광속은 렌즈(657)의 작용에 의해 직각 프리즘(658) 상의 광축 J1로부터 이동한 위치에 집광한다. 직각 프리즘(658)에서 반사한 광속은, 렌즈(657)에 의해 상기 출사 방향에 평행한 평행광이 되어 당해 투광부(610)의 출사면(612)에 입사한다. 따라서, 투광부(610)를 투과한 광속은, 투광부(610)의 평행도에 의존하지 않고, (+Z)측으로부터 당해 투광부(610)로의 입사 시의 경로에 평행하게 입사면(611)으로부터 (+Z)방향으로 출사된다. 그리고, 복수의 투광부(610)로부터의 광의 조사 영역(50)이 조사면(320) 상에 있어서 Y방향의 (거의) 동일한 위치에 형성된다. Here, as shown in Fig. 18, it is assumed that the parallelism between the incident surface 611 and the exit surface 612 of the transparent portion 610 is deviated from each other in the transparent portion 610 when viewed along the X direction. In this case, the light beam incident on the incident surface 611 on the (+ Z) side of each of the transparent portions 610 as parallel light parallel to the optical axis J1 passes through the light exit surface 612 of the transparent portion 610, And is emitted as parallel light in an inclined emission direction with respect to J1. The light flux is condensed at the position moved from the optical axis J1 on the right prism 658 by the action of the lens 657. [ The light flux reflected by the right-angle prism 658 becomes parallel light parallel to the emitting direction by the lens 657 and enters the emitting surface 612 of the light-transmitting portion 610. Therefore, the light flux transmitted through the transparent portion 610 does not depend on the parallelism of the transparent portion 610 but is incident on the incident surface 611 in parallel to the path of the incident light from the (+ Z) side to the transparent portion 610, (+ Z) direction. An irradiation region 50 of the light from the plurality of transparent portions 610 is formed on the irradiation surface 320 at (almost) the same position in the Y direction.

이상과 같이, 도 17 및 도 18에 나타내는 광조사 장치(31a)에서는, 반사부(65)가, 각 투광부(610)의 출사면(612)으로부터 출사되는 광을, 당해 광의 출사 방향에 평행하게 당해 출사면(612)에 입사시킨다. 이것에 의해, 복수의 투광부(610)에 있어서의 평행도(웨지 성분)에 편차가 있는 경우여도, 복수의 투광부(610)로부터 (+Z)방향으로 출사되는 복수의 광속의 광축 J1에 대한 기울기(X방향을 따라 본 경우의 기울기)를, (+Z)측으로부터 광로 길이차 생성부(61)로의 입사 시에 있어서의 기울기(이상적으로는, 광축 J1에 평행)에 일치시킬 수 있다. 그 결과, 복수의 투광부(610)를 통과한 복수의 광속의 조사면(320) 상에 있어서의 집광 위치(X방향을 따라 본 경우의 집광 위치)의 Y방향의 이동을 억제 또는 저감하여, 조사면(320) 상에 있어서의 라인 조명광의 Y방향의 폭의 굵기를 억제할 수 있다. 또한, 반사부(65)에서는, 직각 프리즘(658) 대신에, 서로 이루는 각도가 90도인 2장의 평면 미러 등이 이용되어도 된다. As described above, in the light irradiating apparatus 31a shown in Figs. 17 and 18, the reflector 65 reflects the light emitted from the exit surface 612 of each transparent portion 610 in parallel with the light output direction The light is incident on the exit surface 612. As a result, even when there is a deviation in the parallelism (wedge component) in the plurality of transparent portions 610, a plurality of light beams emitted from the plurality of transparent portions 610 in the (+ Z) The slope (slope when viewed along the X direction) can be made to coincide with the slope (ideally, parallel to the optical axis J1) at the time of incidence from the (+ Z) side to the optical path length difference generator 61. [ As a result, the movement in the Y direction of the light-converging position (the light-converging position when viewed along the X direction) on the irradiation surface 320 of the plurality of light beams passing through the plurality of transparent portions 610 is suppressed or reduced, The thickness of the width of the line illumination light in the Y direction on the irradiation surface 320 can be suppressed. Instead of the right angle prism 658, two flat mirrors with mutual angles of 90 degrees may be used in the reflecting portion 65.

상기 묘화 장치(1) 및 광조사 장치(31, 31a)에서는 다양한 변형이 가능하다. The drawing apparatus 1 and the light irradiating apparatuses 31 and 31a can be modified in various ways.

분할 렌즈부(62)에서는, 반드시 복수의 요소 렌즈(620, 620a)가 배열 방향으로 일정한 피치로 배열될 필요는 없고, 예를 들면, 복수의 요소 렌즈(620, 620a)의 배열 방향의 폭이 서로 상이해도 된다. 이 경우, 배열 방향에 관해서, 광로 길이차 생성부(61)에 있어서의 각 투광부(610)의 폭과, 당해 투광부(610)에 대응하는 분할 렌즈부(62)의 요소 렌즈(620, 620a)의 폭의 비가, 모든 투광부(610)에 있어서 일정해지도록, 복수의 투광부(610)의 배열 방향의 폭도 변경된다. The plurality of element lenses 620 and 620a do not necessarily have to be arranged at a constant pitch in the arrangement direction in the split lens portion 62. For example, the width of the element lenses 620 and 620a in the arrangement direction They may be different from each other. In this case, with respect to the arrangement direction, the width of each transparent portion 610 in the optical path length difference generation portion 61 and the width of each of the element lenses 620, 620 of the divided lens portion 62 corresponding to the transparent portion 610, The width of the arrangement direction of the plurality of transparent portions 610 is also changed so that the ratio of the widths of the transparent portions 620a to 620a is constant in all the transparent portions 610. [

중간 변배부(64a)는, 반드시 양측 텔레센트릭 광학계일 필요는 없으며, 복수의 요소 렌즈(620, 620a)를 통과한 광이 복수의 투광부(610)에 각각 입사하는 확대 광학계를 구성하면 된다. The middle switch portion 64a does not necessarily have to be a bilateral telecentric optical system but may constitute a magnifying optical system in which light passing through the plurality of element lenses 620 and 620a is incident on the plurality of light projecting portions 610 .

상기 광조사 장치(31, 31a)에 있어서의 레이저광의 경로에 있어서, 광로 길이차 생성부(61)보다 조사면(320)측에 배치되는 집광 렌즈부(63)는, 조사면(320) 상에서 복수의 투광부(610)로부터의 광의 조사 영역(50)을 겹치게 하는 것이 가능하다면, 다양한 구성에서 실현되어도 된다. The condensing lens section 63 disposed on the irradiation surface 320 side of the optical path length difference generation section 61 in the path of the laser light in the irradiation devices 31 and 31a is arranged on the irradiation surface 320 It may be realized in various configurations as long as it is possible to overlap the irradiation area 50 of the light from the plurality of transparent parts 610. [

묘화 장치(1)에 있어서, 광조사 장치(31, 31a)의 조사면(320)에 배치되는 공간 광변조기(32)는, 회절 격자형의 광변조기 이외여도 되고, 예를 들면, 미소한 미러의 집합을 이용한 공간 광변조기가 이용되어도 된다. 이 경우에, Y방향의 폭이 비교적 넓은 조사 영역이, 광조사 장치(31, 31a)에 의해 조사면(320) 상에 형성되어도 된다. In the drawing apparatus 1, the spatial light modulator 32 disposed on the irradiation surface 320 of the light irradiation devices 31 and 31a may be other than the diffraction grating type optical modulator. For example, A spatial light modulator using a set of spatial light modulators may be used. In this case, an irradiation area having a relatively large width in the Y direction may be formed on the irradiation surface 320 by the light irradiation devices 31 and 31a.

기판(9) 상의 광의 조사 위치를 이동시키는 이동 기구는, 스테이지(21)를 이동시키는 이동 기구(22) 이외여도 되고, 예를 들면, 광조사 장치(31, 31a), 공간 광변조기(32) 및 투영 광학계(33)를 포함하는 헤드를 기판(9)에 대해 이동시키는 이동 기구여도 된다. The moving mechanism for moving the irradiation position of the light on the substrate 9 may be other than the moving mechanism 22 for moving the stage 21. For example, the light irradiation devices 31 and 31a, the spatial light modulator 32, And a moving mechanism for moving the head including the projection optical system 33 with respect to the substrate 9.

묘화 장치(1)에서 묘화가 행해지는 대상물은, 반도체 기판이나 유리 기판 이외의 기판이면 되고, 또, 기판 이외여도 된다. 광조사 장치(31, 31a)는, 묘화 장치(1) 이외에 이용되어도 된다. The object to be drawn in the drawing apparatus 1 may be a substrate other than a semiconductor substrate or a glass substrate, or may be a substrate other than the substrate. The light irradiating devices 31 and 31a may be used in addition to the drawing device 1.

상기 실시의 형태 및 각 변형예에 있어서의 구성은, 서로 모순되지 않는 한 적절히 조합되어도 된다. The configurations of the embodiment and the modified examples may be appropriately combined as long as they do not contradict each other.

발명을 상세하게 묘사하여 설명했지만, 이미 서술한 설명은 예시적이며 한정적인 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 한, 다수의 변형이나 양태가 가능하다고 할 수 있다. While the invention has been described and illustrated in detail, the foregoing description is illustrative and not restrictive. Therefore, many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

1 묘화 장치 4 광원부
5, 5a 조사 광학계 9 기판
11 제어부 22 이동 기구
31, 31a 광조사 장치 32 공간 광변조기
33 투영 광학계 40 광원 유닛
50 조사 영역 61 광로 길이차 생성부
62 분할 렌즈부 63 집광 렌즈부
64a 중간 변배부 65 반사부
320 조사면 610 투광부
612 (투광부의) 출사면 620, 620a 요소 렌즈
622 제2 렌즈면 J1 광축 1 drawing device 4 light source part
5, 5a irradiation optical system 9 substrate
11 control unit 22 moving mechanism
31, 31a light irradiation device 32 spatial light modulator
33 Projection optical system 40 Light source unit
50 Irradiation area 61 Optical path length difference generator
62 split lens unit 63 A condensing lens unit
64a intermediate side rest portion 65 reflection portion
320 Irradiation surface 610 Light projecting part
612 (outgoing side) 620a, 620a element lens
622 Second lens surface J1 Optical axis

Claims (8)

광조사 장치로서,
하나의 면 상에 배열된 복수의 광원부를 가지며, 상기 복수의 광원부가 상기 면을 따라 상이한 방향에서 소정 위치를 향해 레이저광을 출사하는 광원 유닛과,
상기 소정 위치에 배치되며, 상기 광원 유닛으로부터의 레이저광을 광축을 따라 조사면으로 유도하는 조사 광학계를 구비하고,
상기 조사 광학계가,
상기 광축에 수직이며 또한 상기 면을 따르는 배열 방향으로 배열된 복수의 렌즈를 가지며, 상기 복수의 광원부로부터 입사하는 광을 상기 복수의 렌즈에서 분할하는 분할 렌즈부와,
상기 배열 방향으로 배열됨과 함께 서로 상이한 광로 길이를 가지는 복수의 투광부를 가지며, 상기 복수의 렌즈를 통과한 복수의 광속이 상기 복수의 투광부에 각각 입사하는 광로 길이차 생성부와,
상기 레이저광의 경로에 있어서 상기 광로 길이차 생성부보다 상기 조사면측에 가깝게 배치되며, 상기 조사면 상에서 상기 복수의 투광부로부터의 상기 복수의 광속의 조사 영역을 겹치게 하는 집광 렌즈부를 구비하고,
상기 분할 렌즈부와 상기 광로 길이차 생성부가 서로 근접해서 배치되며,
상기 복수의 광원부에 포함되는 복수의 광원의 상이, 상기 복수의 렌즈의 각각에 있어서의 출사면의 근방에 형성되고,
상기 복수의 렌즈로부터의 상기 복수의 광속이, 상기 배열 방향으로 발산하면서 상기 복수의 투광부에 입사하며,
상기 배열 방향에 관해서, 상기 복수의 투광부의 각각의 출사면으로부터 출사되는 광속의 폭이, 상기 복수의 투광부의 피치보다 작은, 광조사 장치.As a light irradiation device,
A light source unit having a plurality of light source portions arranged on one surface, the plurality of light source portions emitting laser light toward a predetermined position in a different direction along the plane;
And an irradiation optical system which is disposed at the predetermined position and guides the laser light from the light source unit along the optical axis to the irradiation surface,
Wherein the irradiation optical system comprises:
A split lens unit having a plurality of lenses arranged in an arrangement direction perpendicular to the optical axis and along the surface, the split lens unit splitting light incident from the plurality of light source units at the plurality of lenses,
An optical path length difference generation unit having a plurality of light projecting units arranged in the arrangement direction and having optical path lengths different from each other and in which a plurality of light beams passing through the plurality of lenses are incident on the plurality of light projecting units,
And a condensing lens unit which is disposed closer to the irradiation surface than the optical path length difference generating unit in the path of the laser beam and overlaps the irradiation areas of the plurality of beams from the plurality of light projecting units on the irradiation surface,
The split lens portion and the optical path length difference generating portion are arranged close to each other,
An image of a plurality of light sources included in the plurality of light source portions is formed in the vicinity of an exit surface of each of the plurality of lenses,
The plurality of light beams from the plurality of lenses are incident on the plurality of light-projecting portions while diverging in the arrangement direction,
The width of the light flux emitted from each of the emission surfaces of the plurality of light-projecting portions is smaller than the pitch of the plurality of light-projecting portions with respect to the arrangement direction. 광조사 장치로서,
하나의 면 상에 배열된 복수의 광원부를 가지며, 상기 복수의 광원부가 상기 면을 따라 상이한 방향에서 소정 위치를 향해 레이저광을 출사하는 광원 유닛과,
상기 소정 위치에 배치되며, 상기 광원 유닛으로부터의 레이저광을 광축을 따라 조사면으로 유도하는 조사 광학계를 구비하고,
상기 조사 광학계가,
상기 광축에 수직이며 또한 상기 면을 따르는 방향으로 배열된 복수의 렌즈를 가지며, 상기 복수의 광원부로부터 입사하는 광을 상기 복수의 렌즈에서 분할하는 분할 렌즈부와,
상기 광축에 수직인 방향으로 배열됨과 함께 서로 상이한 광로 길이를 가지는 복수의 투광부를 가지며, 상기 복수의 렌즈를 통과한 광이 상기 복수의 투광부에 각각 입사하는 광로 길이차 생성부와,
상기 분할 렌즈부와 상기 광로 길이차 생성부 사이에 배치됨과 함께, 확대 광학계를 구성하는 중간 변배부와,
상기 레이저광의 경로에 있어서 상기 광로 길이차 생성부보다 상기 조사면측에 가깝게 배치되며, 상기 조사면 상에서 상기 복수의 투광부로부터의 광의 조사 영역을 겹치게 하는 집광 렌즈부를 구비하는, 광조사 장치. As a light irradiation device,
A light source unit having a plurality of light source portions arranged on one surface, the plurality of light source portions emitting laser light toward a predetermined position in a different direction along the plane;
And an irradiation optical system which is disposed at the predetermined position and guides the laser light from the light source unit along the optical axis to the irradiation surface,
Wherein the irradiation optical system comprises:
A split lens unit having a plurality of lenses arranged in a direction perpendicular to the optical axis and along the surface, the split lens unit splitting light incident from the plurality of light source units at the plurality of lenses,
An optical path length difference generation unit having a plurality of light projecting units arranged in a direction perpendicular to the optical axis and having optical path lengths different from each other and in which light having passed through the plurality of lenses enters each of the plurality of light projecting units,
An intermediate displacement portion which is disposed between the split lens portion and the optical path length difference generation portion and constitutes a magnification optical system,
And a condensing lens unit which is disposed closer to the irradiation surface than the optical path length difference generating unit in the path of the laser beam and overlaps the irradiation area of the light from the plurality of light projecting units on the irradiation surface. 청구항 2에 있어서,
상기 중간 변배부가 양측 텔레센트릭 광학계를 구성하는, 광조사 장치.The method of claim 2,
And the intermediate switch portion constitutes a bilateral telecentric optical system. 청구항 3에 있어서,
상기 중간 변배부가, 상기 복수의 투광부의 내부 또는 근방에 상기 복수의 렌즈의 출사면의 이미지를 형성하는, 광조사 장치.The method of claim 3,
Wherein the intermediate switch portion forms an image of the exit surface of the plurality of lenses in or near the plurality of light transmitting portions. 광조사 장치로서,
하나의 면 상에 배열된 복수의 광원부를 가지며, 상기 복수의 광원부가 상기 면을 따라 상이한 방향에서 소정 위치를 향해 레이저광을 출사하는 광원 유닛과,
상기 소정 위치에 배치되며, 상기 광원 유닛으로부터의 레이저광을 광축을 따라 조사면으로 유도하는 조사 광학계를 구비하고,
상기 조사 광학계가,
상기 광축에 수직이며 또한 상기 면을 따르는 방향으로 배열된 복수의 렌즈를 가지며, 상기 복수의 광원부로부터 입사하는 광을 상기 복수의 렌즈에서 분할하는 분할 렌즈부와,
상기 광축에 수직인 방향으로 배열됨과 함께 서로 상이한 광로 길이를 가지는 복수의 투광부를 가지며, 상기 복수의 렌즈를 통과한 광이 상기 복수의 투광부에 각각 입사하는 광로 길이차 생성부와,
상기 광로 길이차 생성부를 투과하여 상기 복수의 투광부의 복수의 출사면으로부터 출사되는 광을 반사시켜, 상기 복수의 출사면에 각각 입사시키는 반사부와,
상기 레이저광의 경로에 있어서 상기 광로 길이차 생성부보다 상기 조사면측에 가깝게 배치되며, 상기 조사면 상에서 상기 복수의 투광부로부터의 광의 조사 영역을 겹치게 하는 집광 렌즈부를 구비하는, 광조사 장치.As a light irradiation device,
A light source unit having a plurality of light source portions arranged on one surface, the plurality of light source portions emitting laser light toward a predetermined position in a different direction along the plane;
And an irradiation optical system which is disposed at the predetermined position and guides the laser light from the light source unit along the optical axis to the irradiation surface,
Wherein the irradiation optical system comprises:
A split lens unit having a plurality of lenses arranged in a direction perpendicular to the optical axis and along the surface, the split lens unit splitting light incident from the plurality of light source units at the plurality of lenses,
An optical path length difference generation unit having a plurality of light projecting units arranged in a direction perpendicular to the optical axis and having optical path lengths different from each other and in which light having passed through the plurality of lenses enters each of the plurality of light projecting units,
A reflector that reflects light emitted from a plurality of exit surfaces of the plurality of light-transmitting portions that are transmitted through the optical path length difference generating portion and are incident on the plurality of exit surfaces,
And a condensing lens unit which is disposed closer to the irradiation surface than the optical path length difference generating unit in the path of the laser beam and overlaps the irradiation area of the light from the plurality of light projecting units on the irradiation surface. 청구항 5에 있어서,
상기 반사부가, 상기 복수의 출사면으로부터 출사되는 광을, 상기 광의 출사 방향에 평행하게 상기 복수의 출사면에 각각 입사시키는, 광조사 장치.The method of claim 5,
And the reflecting section causes the light emitted from the plurality of exit surfaces to enter each of the plurality of exit surfaces in parallel with the exit direction of the light. 삭제delete 묘화 장치로서,
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 광조사 장치와,
상기 광조사 장치에 있어서의 상기 조사면에 배치되는 공간 광변조기와,
상기 공간 광변조기에 의해 공간 변조된 광을 대상물 상으로 유도하는 투영 광학계와,
상기 공간 변조된 광의 상기 대상물 상에 있어서의 조사 위치를 이동시키는 이동 기구와,
상기 이동 기구에 의한 상기 조사 위치의 이동에 동기하여 상기 공간 광변조기를 제어하는 제어부를 구비하는, 묘화 장치. As a drawing apparatus,
A light irradiation apparatus as set forth in any one of claims 1 to 6,
A spatial light modulator disposed on the irradiation surface of the light irradiation device,
A projection optical system for guiding light spatially modulated by the spatial light modulator onto an object;
A moving mechanism for moving the irradiation position on the object of the spatially modulated light;
And a control unit for controlling the spatial light modulator in synchronization with the movement of the irradiation position by the moving mechanism.
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