TW200532360A - A method for an image exposure and a device thereof - Google Patents

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200532360 · - > v 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關圖像曝光裝置，更詳言之，特別是有關使空 間光調變元件所調變的光通過成像光學系，而把依據此光的 像成像在感光材料上而將該感光材料曝光之圖像曝光裝置。 又’本發明係有關使用上述那種圖像曝光裝置之曝光方 法。 【先前技術】 以往，將空間光調變元件所調變的光通過成像光學系，再 將依此光的像成像在指定的感光材料上而將該感光材料曝 光的圖像曝光裝置係屬公知。此種圖像曝光裝置，基本上係 具備有如下而構成的：即，空間光調變元件，係以2次元狀 配列有用以因應各個被照射的光而進行調變之多數個畫素 部；光源，對此空間光調變元件照射光；以及成像光學系， 係將依前述空間光調變元件所調變的光之像成像在感光材 料上。此外，非專利文獻1及本申請人的日本專利特願2002 - M9886號說明書中係顯示有一具備上述基本構成的圖像 曝光裝置之一例。 此種圖像曝光裝置中，在上述空間光調變元件方面，例如 LCD (液晶表示元件）及DMD (數位微鏡裝置）等係可被合 適地使用。此外上述DMD係爲因應控制信號而使反射面的 角度變化之多數個微鏡以在矽等之半導體基板上作2次元狀 配列而成的一種鏡裝置。 在上述那樣的圖像曝光裝置中，伴隨著欲將投影在感光材 200532360 、 · • 声 料的圖像放大的要求也增多，在那場合時，作爲成像光學系 的放大成像光學系係被使用。而在此際，僅僅把經過空間光 調變元件的光通過放大成像光學系，係使源自空間光調變元 件的各畫素部之光束放大，而在被投影的圖像中畫素尺寸變 大而造成圖像之銳利度降低。 於是，如同上述日本專利特願2002 — 1 49886號說明書所 示般，其係考量在空間光調變元件所調變的光之光路上配置 第1成像光學系，在此成像光學系之成像面，配置有各個與 空間光調變元件的各畫素部對應之微透鏡以陣列狀配設而 成之微透鏡陣列，接著在通過此微透鏡陣列的光之光路上配 置有把依被調變之光的像成像於感光材料或網板上之第2成 像光學系，再依此等第1及第2成像光學系而將像予以放大 投影。在此構成中，投影在感光材料或網板上之圖像的尺 寸係被放大，另一方面，源自空間光調變元件之各畫素部 的光係由微透鏡陣列之各微透鏡所集光，所以投影圖像的畫 素尺寸[光點（spot )尺寸]係被聚集且保持爲小，所以也能 保持圖像之高銳利度。 又，專利文獻1係顯示一使用DMD作爲空間光調變元件， 且將其與微透鏡陣列組合而成的圖像曝光裝置之一例子。 【專利文獻1】日本專利特開2001 — 305663號公報 【非專利文獻1】石川明人”無遮罩曝光之開發短縮與量產 適用化”，「電子安裝技術」，株式會社技術調查會，Vol.18， Νο·6、2002 年、ρ·74 — 79。 200532360 r > 【發明欲解決之課題】 然而’在如上述將空間光調變元件與微透鏡陣列組合而成 的以往的圖像曝光裝置中，係被認爲有所謂的在微透鏡陣列 之各微透鏡所集光的射束的集光位置之形狀歪斜的問題。有 關此問題，特別是使用前述DMD以作爲空間光調變元件的 場合時被認爲最爲顯著。 本發明係有鑑於上述事情而完成者，且以在將空間光調變 元件和微透鏡陣列組合而成的圖像曝光裝置中，防止在微透 鏡集光的射束之歪斜爲目的。 又，本發明係以提供可防止上述射束之歪斜的圖像曝光方 法爲目的。 【解決課題之手段】 本發明之第1圖像曝光裝置係如先前所述及，係具備有： 空間光調變元件，由2次元狀配列之用以將照射的光各自調 變的多數個畫素部而成；對此空間光調變元件照射光之光 源；成像光學系，包含由將來自前述空間光調變元件之各畫 素部的光各自集光之微透鏡以陣列狀配置成的微透鏡陣 列，且將依前述空間光調變元件而調變之光像成像於感光材 料上，該圖像曝光裝置之特徵爲，前述微透鏡陣列之各微透 鏡係作成非球面形狀，用以補正依前述畫素部之面的歪斜所 造成的變形。 又，以上述非球面而言’例如可適宜地採用複曲面（toric surface) ° 又，本發明之第2圖像曝光裝置爲具備有：空間光調變元 200532360 * > 件，由2次元狀配列之用以將照射的光各自調變的多數個畫 素部而成；對此空間光調變元件照射光之光源；成像光學 系，包含由將來自前述空間光調變元件之各畫素部的光各自 集光之微透鏡以陣列狀配置成的微透鏡陣列，且將依前述空 間光調變元件而調變之光像成像於感光材料上，該圖像曝光 裝置之特徵爲，成像光學系所含之前述微透鏡陣列之各微透 鏡係作成具備折射率分布，用以補正依前述畫素部的面之歪 斜所造成之變形。 又，本發明之第3圖像曝光裝置爲具備：空間光調變元 件，由2次元狀配列之用以將照射的光各自調變的多數個矩 形畫素部而成；對此空間光調變元件照射光之光源；成像光 學系，包含由將來自前述空間光調變元件之各畫素部的光各 自集光之微透鏡以陣列狀配置成的微透鏡陣列，且將依前述 空間光調變元件而調變之光像成像於感光材料上，該圖像曝 光裝置之特徵爲，成像光學系所含之微透鏡陣列的各微透鏡 係形成具有不使來自前述畫素部的周邊部之光入射的透鏡 開口形狀。 又’此第3圖像曝光裝置也兼備前述第1圖像曝光裝置的 特徵部分，微透鏡陣列的各微透鏡係作成用以將依空間光調 變元件之畫素部的面之歪斜所造成的變形予以補正之非球 面形狀者係特佳。在那場合，上述非球面係複曲面者較佳。 又上述第3圖像曝光裝置也兼備前述第2圖像曝光裝置的 特徵部分，微透鏡陣列的各微透鏡被作成具有可將依空間光 調變元件之畫素部的面之歪斜所造成的變形予以補正的折 200532360 • ψ 射率分布者係特佳。 又上述第3圖像曝光裝置中，微透鏡陣列的各微透鏡爲具 有圓形的透鏡開口者係較佳。 又’上述第3圖像曝光裝置中，微透鏡的開口形狀係由設 置在其透鏡面的一部份上所設置的遮光部來規定者係較佳。 又，在以上說明之本發明的第1〜3圖像曝光裝置中，在 前述成像光學系爲具有將依前述空間光調變元件所調變的 光之像成像在前述微透鏡陣列之第1成像光學系、以及將依 前述微透鏡陣列所集光的光之像成像在感光材料上之第2成 像光學系的場合時，第1成像光學系的成像位置係設定在微 透鏡陣列之透鏡面者較佳。 且，在以上說明之本發明的第1〜3圖像曝光裝置中，在 前述成像光學系爲具有與上述同樣之第1成像光學系及第2 成像光學系者的場合時，則在微透鏡陣列與第2成像光學系 之間配設有，將用以將微透鏡所出射的光予以各自個別地集 中之多數個開口作陣列狀配列的開口陣列者係較佳。在那場 合，上述開口陣列係配置在微透鏡之焦點位置者爲較佳。 再者，本發明之第1〜3各圖像曝光裝置的構成爲，將作 爲畫素部的微鏡以2次元狀作配列而成的DMD (數位微鏡 裝置）作爲空間光調變元件來使用的圖像曝光裝置爲前提者 係較佳。 另一方面，本發明之圖像曝光方法之特徵爲’使用上述本 發明的圖像曝光裝置而將指定的圖案曝光在感光材料。 200532360 « > 依本發明者的硏究，有關所謂的在微透鏡所集光之射束集 光位置中的形狀歪斜之前述的問題，經判斷認爲是由空間光 調變元件之畫素部的面之歪斜所起因。特別是在DMD中， 成爲畫素部之微鏡的反射面爲被精度高地形成平坦者，但是 依本發明者的分析此反射面係相當歪斜，於是，在將該DMD 作爲空間光調變元件來使用以構成圖像曝光裝置的場合 時，上述的問題係變得容易發生。 有鑒於以上的見解，在本發明之第1圖像曝光裝置中，微 透鏡陣列之各微透鏡係被作成用以將空間光調變元件之畫 素部的面之歪斜所造成的變形予以補正之非球面形狀。於是 依本發明的第1圖像曝光裝置，係可防止上述畫素部的面之 歪斜所起因的問題，亦即，可防止所謂的在集光之射束的集 光位置的形狀歪斜的問題。 又，在本發明的第2圖像曝光裝置中，有鑑於上述的見解， 微透鏡陣列之各微透鏡係被作成具有可把依畫素部的面之 歪斜所造成的變形予以補正的折射率分布。於是在此本發明 的第2圖像曝光裝置中也可防止上述問題，亦即可防止所謂 的被集光之射束的集光位置的形狀歪斜的問題。 如此一來，若能防止依微透鏡陣列之各微透鏡所集光之射 束的集光位置之形狀歪斜的話，則無歪斜且更高精細的圖像 之曝光係成爲可能。 又，依本發明者的硏究可知，特別是在DMD中，作爲畫 素部之矩形微鏡的歪斜的變化量係傾向於從畫素部的中心 越往周邊變越大，於是，在構成爲將該D M D作爲空間光調 200532360 * * 變元件來使用的圖像曝光裝置之場合係容易發生上述的問 題。 有鑑於以上的見解，在本發明的第3圖像曝光裝置中，微 透鏡陣列的各微透鏡係被作成具有不使來自空間光調變元 件之矩形畫素部的周邊部之光入射的透鏡開口形狀。於是依 此第3圖像曝光裝置，則通過歪斜變化量大的上述畫素部周 邊部的光成爲不被微透鏡所集光，而成爲可防止造成被集光 之射束的集光位置之形狀歪斜之問題。 如此一來，若可防止依微透鏡陣列的各微透鏡所集光之射 ® 束的集光位置的形狀歪斜，則可曝光無歪斜且更高精細的圖 此外，在此第3圖像曝光裝置中，特別是在微透鏡陣列之 各微透鏡爲被作成用以將依空間光調變元件之畫素部的面 的歪斜所造成的變形予以補正的非球面形狀之場合，因爲作 成如此非球面形狀的效果（第1圖像曝光裝置中的效果）也 可加倍的獲得，所以更可曝光無歪斜且更高精細的圖像。 又，在此第3圖像曝光裝置中，特別是在微透鏡陣列之各 ® 微透鏡被設定爲具有用以將依空間光調變元件之畫素部的 面之歪斜所造成的變形予以補正的折射率分布之場合’賦予 此種折射率分布的效果（第2圖像曝光裝置中的效果）也可 加倍獲得，所以更可曝光無歪斜且更高精細的圖像。 又，在上述第3圖像曝光裝置中，在微透鏡之開口形狀爲 由在其透鏡面的一部份所設置的遮光部所規定之場合’因爲 通過空間光調變元件之畫素部周邊部的光在其遮光部被遮 -11- 200532360 斷，所以所謂的被集光的射束的集光位置中的形狀歪斜之問 題係更確實地被防止。 又，在以上所作說明之本發明的第1〜3圖像曝光裝置中， 特別是在前述成像光學系爲具有把依空間光調變元件所調 變的光所成的像成像於微透鏡陣列之第1成像光學系，以及 把在微透鏡陣列集光之光所成的像成像於感光材料上之第2 成像光學系’且在第1成像光學系的成像位置被設定於微透 鏡陣列的透鏡面之場合，第1成像光學系所連結之畫素部的 像係在該透鏡面上成爲最小的狀態。若是這樣，因爲可在感 光材料上將射束縮成最小，所以可曝光高精細的圖像。又， 一般DMD之微鏡等的畫素部之中央近邊係歪斜變更少，所 以如上述，若畫素部的像在透鏡面上成爲最小的話，則僅使 比來自畫素部中央近邊的變形還要少的光通過微透鏡，也可 改善該微透鏡的集束性能。 且，如同上述，在第1成像光學系之成像位置被設定於微 透鏡陣列之透鏡面的場合，特別是藉由在微透鏡之透鏡面的 一部份設置遮光部，作成不使來自空間光調變元件之矩形畫 素部的周邊部之光入射的透鏡開口形狀，且當作成具有用以 補正上述畫素部的面之歪斜所造成的變形之非球面形狀或 者是折射率分布者時，特別是光利用效率係変高，而能以更 高強度的光來將感光材料曝光。亦即在那場合，藉由第1 成像光學系，依畫素部的面之歪斜所造成的迷光係在該光學 系之成像位置集束成1點那樣地光折射，但若在此位置形成 用以限制開口的上述遮光部的話，則迷光以外的光不被遮光 -12- 200532360 I f 而使得光利用效率提升。 再者，於以上所說明之本發明的第1〜3之圖像曝光裝置 中’特別是前述成像光學系爲具有與上述同樣的第1成像光 學系及第2成像光學系者，於微透鏡陣列與第2成像光學系 之間配設著由將微透鏡所出射的光各別地集中之多數個開 口以陣列狀配置而成之開口陣列的場合，係防止對各開口入 射未與其對應之來自鄰接的微透鏡之光，消光比係可提高。 此效果係在上述開口陣列被配置於微透鏡的焦點位置之場 合，特別可顯著獲得。 · 此外，在本發明之上述第1〜3圖像曝光裝置之構成爲， 以將微鏡被2次元狀配列而成的DMD (數位微鏡裝置）作 爲空間光調變元件來使用的圖像曝光裝置爲前提之場合，因 爲可防止在那場合特別容易發生的上述問題，所以可說係特 佳。 另一方面，本發明的圖像曝光方法爲，使用上述本發明的 圖像曝光裝置而將指定的圖案曝光在感光材料，所以可防止 被集光之射束的集光位置的形狀歪斜而可曝光高精細的圖 ® 案。 【實施方式】 【發明實施之最佳形態】 以下，茲參照圖面而針對本發明之一實施形態的圖像曝光 裝置作說明。 〔圖像曝光裝置之構成〕 此圖像曝光裝置係如第1圖所示，爲具備有將薄片狀的感 200532360 ^ * 光材料1 5 0吸附在表面而加以保持的平板狀之移動平台 152。而在由4支脚部154所支持之厚板狀的設置台156上 面係配置有沿著平台移動方向延伸的2支導引部1 5 8。平台 152係配置成其長度方向爲朝平台移動方向，且可由導引部 1 5 8往復移動地支持著。此外，在此圖像曝光裝置係設置有 後述之平台驅動裝置304 (參照第16圖），其係將作爲副掃 描裝置之平台152沿著導引部158作驅動。 設置台1 5 6之中央部係以跨越平台1 5 2的移動路徑般地設 置有U字狀的閘部1 60。U字狀的閘部1 60之各端部係固定 馨 在設置台1 5 6之兩側面。而在挾著此閘部1 60的一側上係設 置有掃描器162,而在另一側係設置有用以檢測感光材料150 之前端及後端之複數（例如2個）個感測器（sensor ) 164。 掃描器1 6 2及感測器1 6 4係在閘部1 6 0被各自安裝，且固定 配置在平台152之移動路徑的上方。又，掃描器162及感測 器1 64係連接至用以控制此等之未圖示的控制器。 掃描器162係如第2圖及第3(B)圖所示，爲具備有以m 行η列（例如3行5列）之略矩陣狀配列的複數（例如i 4 ® 個）個曝光頭166。在此例中，在與感光材料150的寬度之 關係上，在第3行配置有4個曝光頭1 66。又，在表示配列 於第m行之第η列的各個曝光頭之場合，係標記爲曝光頭 1 6 6 m η 〇 曝光頭166之曝光區域168係以副掃描方向爲短邊的矩形 狀。因此，伴隨著平台1 5 2之移動，感光材料1 5 0係按各曝 光頭1 6 6而形成帶狀之既曝光區域1 7 0。此外，在顯示配列 -14- 200532360 X 9 在第m行之第n列的各個曝光頭之曝光區域的場合，係標記 成曝光區域1 68mn。 又，第3(A)及（B)圖所示，使帶狀之既曝光區域170 以在與副掃描方向正交的方向上無間隙地排列般而作線狀 配列之各行的各個曝光頭係在配列方向以指定間隔（曝光區 域之長邊的自然數倍數，本例中爲2倍）偏離配置。因此， 在第1行之曝光區域1 6 8 u與曝光區域1 6 8 i 2間之不能曝光 的部分係可經由第2行之曝光區域1 6 8 21與第3行之曝光區 域1 6 8 31而作曝光。 曝光頭166^-166 mn各自係如第4圖及第5圖所示，具 備有美國德州儀器（Taxas Instrument )公司製的數位微鏡 裝置（DMD ) 50，其作爲因應圖像資料而將被入射的光射束 按各畫素而作調變之空間光調變元件。此DMD50係接續到 具備資料處理部和鏡驅動控制部之後述的控制器3 02 (參照 第1 6圖）。在此控制器3 02之資料處理部中，依據所輸入 的圖像資料，而生成用以驅動控制各曝光頭166之DMD 50 的應控制區域內之各微鏡的控制信號。又，有關應控制的區 域係在後面述及。又，鏡驅動控制部係依據在圖像資料處理 部生成之控制信號，以控制各曝光頭166之DMD50的各微 鏡之反射面角度。又，有關反射面角度之控制將在後面述及。 在DMD50之光入射側，係依序配置有：具備有光纖的出 射端部（發光點）爲沿著與曝光區域1 68之長邊方向對應的 方向作一列配置的雷射出射部之光纖陣列光源66、和將光纖 陣列光源66所出射的雷射光予以補正而在DMD上集光的透 200532360

I J 鏡系67、以及把透過此透鏡系67的雷射光朝DMD50反射 之鏡69。又在第4圖中，係槪略的顯示透鏡系67。 上述透鏡系67係詳如第5圖所示，係由把作爲光纖陣列 光源66所出射的照明光之雷射光B予以集光的集光透鏡 7 1、和被插入到通過此集光透鏡71的光之光路上之杆狀光 學積分器（以下，稱爲杆式積分器；rod integrator) 72、以 及在此杆式積分器72的前方亦即配置在鏡69側的成像透鏡 74所構成。集光透鏡71、杆式積分器72以及成像透鏡74 係使由光纖陣列光源66所出射的雷射光作爲接近平行光且 射束斷面內強度被均一化的光束而對DMD50入射。有關此 杆式積分器72的形狀及作用，係在後面詳細地作說明。 從上述透鏡系67出射的雷射光B係在鏡69反射，且經由 TIR (全反射）棱鏡70而被照射到DMD50。此外在第4圖 中係將此TIR稜鏡70省略。 又，在DMD50之光反射側係配置有把在DMD50反射的雷 射光B成像在感光材料1 5 0上之成像光學系5 1。此成像光 學系5 1在第4圖中係槪略地顯示著，而在第5圖詳細地顯 示其構成爲具備有：由透鏡系52，54所成的第1成像光學 系；由透鏡系5 7，5 8所成的第2成像光學系；和插入在此 等之成像光學系間的微透鏡陣列5 5 ;以及孔徑陣列5 9。 微透鏡陣列55係將與DMD50之各畫素對應的多數個微透 鏡5 5a作2次元狀配列而成者。本例中，如同後述，在DMD 50 之1〇24個χ 76 8列的微鏡當中，只有1 024個x 25 6列會被驅 動，所以與其對應而使微透鏡5 5 a配置有1 024個X 2 5 6列。 200532360 * > 又，微透鏡5 5 a之配置間距係縱方向、橫方向都是4 1 μπι。 此微透鏡55a舉一例來說，焦點距離爲〇.19mm、ΝΑ (數値 孔徑）爲〇·1 1，且爲由光學玻璃BK7所形成。此外有關微 透鏡5 5 a的形狀，係在後面詳細說明。且，各微透鏡5 5 a之 位置的雷射光B之射束直徑爲4 1 /im。 又，上述孔徑陣列59爲形成有與微透鏡陣列55之各微透 鏡5 5 a對應之多數個孔徑（開口）5 9a而成者。本實施形態 中，孔徑59a之徑爲ΙΟ/xm。 上述第1成像光學系係將依DMD50的像放大成3倍而成 · 像於微透鏡陣列5 5上。接著第2成像光學系係將通過微透 鏡陣列55的像放大成1.6倍而成像、投影於感光材料150 上。因此整體而言，DMD50形成的像係放大成4.8倍而被成 像、投影於感光材料1 5 0上。 又，在本例中，第2成像光學系與感光材料1 5 0之間配設 有稜鏡對73，經由使此稜鏡對73在第5圖中作上下方向移 動，而可調節感光材料1 5 0上之像的焦點。此外在同圖中， 感光材料1 5 0係在箭頭F方向被進給作副掃描。 β DMD50爲如第6圖所示，係在SRAM單元（記憶胞）60 上，將構成各個畫素（PIXEL)的多數（例如1024個X768 個）之微鏡（微鏡）6 2以格子狀作配列而成的鏡裝置。在各 畫素中，最上部係設置著由支柱所支持的微鏡62，微鏡62 之表面係蒸鍍有鋁等之反射率高的材料。此外，微鏡62之 反射率爲90 %以上，其配列間距爲縱方向、橫方向皆爲 13.7μιη的一個例子。又，在微鏡62之正下係隔著包含有鉸 -17- 200532360 4 f 鏈及軛部之支柱而設置有通常爲在半導體記憶體之生產線 上所製造之矽閘部之CMOS的SRAM單元60，整體係構成 爲單片（monolithic )。 當DMD5 0之SRAM單元60被寫入數位信號之後，由支柱 所支持的微鏡62係以對角線爲中心而對配置有DMD50的基 板側以度（例如土 1 2度）的範圍傾斜。第7圖（A )係表 示在微鏡62爲ON狀態時以+ α度傾斜的狀態，第7圖（B ) 係表示在微鏡62爲OFF狀態時之傾斜一 α度的狀態。因此， 因應圖像信號而將DMD50之各畫素的微鏡62之傾斜控制成 如第6圖所示，則對DMD50入射的雷射光Β係各自朝微鏡 6 2之傾斜方向反射。 又，第6圖係顯示將DMD50的一部份放大而微鏡62被控 制成+ α度或一ce度的狀態之一例。各個微鏡62之ON_OFF 控制係依接續到DMD50的前述控制器302所執行。又，以 OFF狀態的微鏡62所反射之雷射光B所行進的方向係配置 有光吸收體（未圖示）。 又，DMD50係以其短邊與副掃描方向成爲指定角度0 (例 如〇 · 1 °〜5 ° )般地稍微傾斜配置者爲較佳。第8圖（A )係 顯示未使DMD 5 0傾斜的場合之各微鏡的反射光像（曝光射 束）53之掃描軌跡，第8圖（B )係顯示在使DMD50傾斜 的場合之曝光射束5 3的掃描軌跡。 DMD50之長度方向配列著多個微鏡之（例如1024個）微 鏡列係在寬度方向配列有多數組（例如7 5 6組），如第8 ( B ) 圖所示，經由使DMD50傾斜，則依各微鏡的曝光射束53之 200532360 掃描軌跡（掃描線）間距P 1係比未使DMD 5 0傾斜的場合之 掃描線間距P 2還狹窄，可使解像度大幅地提升。一方面， 因爲DMD50的傾斜角微小，所以使DMD50傾斜的場合之掃 描寬度W2與未使DMD50傾斜的場合之掃描寬度W1係略相 同。 又，依不同的微鏡列，相同的掃描線上係重疊曝光（多重 曝光）。如此，經由多重曝光，則可控制相對於對準記號 (alignment mark )之曝光位置的微少量，而可實現高精細 的曝光。又，經由將主掃描方向所配列之複數個曝光頭之間 · 的接縫處作微少量的曝光位置控制而可作無段差地接合。 此外，取代使DMD50傾斜，而改以將各微鏡列在與副掃 描方向正交的方向上偏離指定間隔而作千鳥格狀配置，一樣 可獲得同樣的效果。 光纖陣列光源6 6係如第9 a圖所示，具備有複數（例如1 4 個）個雷射模組64，各雷射模組64係結合有多模態光纖3 0 之一端。多模態光纖3 0之他端係結合著纖芯徑爲與多模態 光纖3 0相同且包層徑爲較多模態光纖3 0還小的光纖3 1。如 ® 第1 〇圖之詳示，多模態光纖3 1之與光纖3 0相反側的端部 係沿著與副掃描方向正交的主掃描方向而配列7個，其係排 成2列而構成雷射出射部6 8。 以多模態光纖3 1之端部所構成的雷射出射部6 8係如第1 〇 圖所示，爲被挾入表面平坦的2片支持板65而被固定著。 又，多模態光纖31之光出射端面係配置有用作保護之玻璃 等類之透明保護板爲較佳。多模態光纖31的光出射端面係 -19- 200532360 t t 因爲光密度高所以易集塵而容易劣化，但是經由設置上述那 樣的保護板，而可防止塵挨對端面之附著，且使劣化延遲。 在本例中，如第11圖所示，在包層徑爲大的多模態光纖 3 0之雷射光出射側的前端部分，長度1〜3 0 c m程度之包層 徑爲小的光纖3 1係被同軸地結合著。其等光纖30、3 1係以 各個纖芯軸成一致的狀態而將光纖3 1的入射端面融著於光 纖3 0的出射端面而被結合著。如同上述，光纖3 i之纖芯3 i a 徑係與多模態光纖30之纖芯30a徑相同大小。 以多模態光纖30及光纖31而言，可適用步階（step index ) 型光纖、漸進（graded index )型光纖及複合型光纖中任一。 例如可使用三菱電線工業株式會社製的步階型光纖。本例 中’多模態光纖3 0及光纖3 1係步階型光纖，多模態光纖3 0 爲，包層徑=125/xm、纖芯徑= 50μιη、ΝΑ=0·2、入射端面 外膜之透過率= 99.5%以上，且光纖31爲，包層徑= 60/xm， 纖芯徑=50/xm，NA = 0.2。 其中，光纖31之包層徑不限定爲6 Ομηι。在以往的光纖光 源所使用之光纖的包層徑大多爲1 2 5 /xm，但是包層徑越小焦 點深度係變更深，所以多模態光纖之包層徑爲80/xm以下較 好’ 60/xm以下係更佳。一方面，單模態光纖的場合，纖芯 徑因爲至少需要3〜4/xm，所以光纖31之包層徑係l〇Mm以 上者較佳。又，使光纖3 0之纖芯徑與光纖3 1的纖芯徑一致， 從結合效率這點而言係較佳。 雷射模組64係由第丨2圖所示合波雷射光源（光纖光源） 所構成。此合波雷射光源係由如下所構成：配列固定在熱塊 -20- 200532360 4 · (heat block) 10上之複數（例如7個）個薄片狀的橫多模 態或單模態之GaN系半導體雷射LD1，LD2，LD3，LD4， LD5，LD6，及LD7;以及與GaN系半導體雷射LD1〜LD7 各自對應而設置之准直（collimator)透鏡11，12，. 13，14， 1 5，1 6及1 7 ;和1個集光透鏡20 ;以及1條多模態光纖3 0。 此外，半導體雷射之個數不限定爲7個，也可採用其他個數。 又，取代上述那樣的7個准直透鏡1 1〜1 7，也可以使用其等 透鏡被一體化而成的准直透鏡陣列。

GaN系半導體雷射LD1〜LD7之振盪波長係全部共通（例 ® 如405nm )，最大輸出也全部共通（例如多模態雷射爲 lOOmW，而單模態雷射爲50mW程度）。又，在GaN系半導 體雷射LD1〜LD7方面爲350nm〜450nm的波長範圍，也能 使用以上述405 nm以外的波長而振盪之雷射。 上述之合波雷射光源係如第13圖及第14圖所示，爲與其 他光學要素一起收納在上方爲開口的箱狀之殼體（package) 4〇內。殼體40係具備以關閉其開口般所作成的殼體蓋4 1， 在脫氣處理後將封止氣體導入，而將殼體40的開口以殼體 β 蓋4 1關閉，藉此，上述合波雷射光源係被氣密封止在由其 等所形成的閉合空間（密閉空間）內。 在殻體40之底面係固定有底板42,在此底板42的上面係 安裝有前述熱塊1 〇、和用以保持集光透鏡20的集光透鏡保 持部45、以及用以保持多模態光纖30的入射端部之光纖保 持部46。多模態光纖30之出射端部係從形成在殻體40的壁 面之開口而被引出至殻體外。 -21 - 200532360

j J 又，在熱塊1 〇之側面係安裝有准直透鏡保持部44，在那， 准直透鏡1 1〜1 7係被保持著。殼體40的橫壁面形成有開 口，通過此開口，用以對GaN系半導體雷射LD1〜LD7供給 驅動電流之配線47係被引出殻體外。 又，在第14圖中，爲避免圖面煩雜，係僅對複數個GaN 系半導體雷射當中之GaN系半導體雷射LD7賦予編號，且 僅對複數個准直透鏡當中之准直透鏡1 7賦予編號。 第15圖係顯示上述准直透鏡11〜17之安裝部分的正面形 狀者。 准直透鏡1 1〜1 7各自係將有將具備著非球面之包含圓 形透鏡的光軸之區域形成爲平行的平面且細長的形狀。此 細長形狀的准直透鏡係可依例如將樹脂或光學玻璃模製 (mold)成形而形成。准直透鏡11〜17係以長度方向爲 與GaN系半導體雷射LD1〜LD7之發光點配列方向（第15 圖的左右方向）呈正交般地在上述發光點之配列方向密接 配置著。 一方面，以GaN系半導體雷射LD1〜LD7而言，係使用具 備發光寬度爲2/xm的活性層，且與活性層平行的方向、直角 的方向之擴展角係各自以例如爲1〇°、30°的狀態發出各個雷 射光B1〜B7之雷射。此等GaN系半導體雷射LD1〜LD7係 配設成在與活性層平行的方向上，發光點係排成1列。 因此，從各發光點所發出之雷射光B1〜B7於如上述般， 相對於細長形狀之各准直透鏡1 1〜1 7，成爲以擴展角角度爲 大的方向與長度方向一致、且擴展角角度小的方向與寬度方 -22- 200532360 ·» ^ 向（與長度方向正交之方向）一致的狀態作入射。亦即，各 准直透鏡11〜17之寬度爲1.1 mm、長度爲4.6 mm，且對其 等入射的雷射光B1〜B7之水平方向、垂直方向的射束直徑 各自爲0.9mm、2.6mm。又，准直透鏡1 1〜17各自爲焦點距 離 fl= 3mm、NA = 0.6、透鏡配置間距=1.25mm。 集光透鏡20爲，將具備著非球面之包含圓形透鏡的光軸 之區域形成爲平行的平面且爲細長，而形成爲在准直透鏡1 1 〜17之配列方向，亦即在水平方向爲長且在與其成直角的方 向爲短的形狀。此集光透鏡20係焦點距離f2= 23mm、NA =〇·2。此集光透鏡20係由例如將樹脂或光學玻璃予以模製 成形所形成。 其次參照第1 6圖，針對本例之圖像曝光裝置中的電氣構 成作說明。 如同在此所示般，整體控制部300係與調變電路301接 續，該調變電路301係與用以控制DMD50的控制器302 作接續。又，整體控制部3 00被接續在用以驅動雷射模組 64之LD驅動電路3 03。再者，此整體控制部300係接續 到用以驅動前述平台152的平台驅動裝置3 04。 〔圖像曝光裝置之動作〕 其次針對上述圖像曝光裝置的動作作說明。在掃描器1 62 之各曝光頭166中，從構成光纖陣列光源66的合波雷射光 源之GaN系半導體雷射LD1〜LD7 (參照第12圖）各自以 發散光狀態出射的雷射光Bl，B2，B3，B4，B5，B6，及B7 係各自依所對應的准直透鏡1 1〜1 7而被平行光化。被平行 -23 - 200532360 Μ , 光化的雷射光Β 1〜Β 7係由集光透鏡2 0所集光，且在多模態 光纖3 0之纖芯3 0a的入射端面上作收斂。 本例中，係以准直透鏡1 1〜1 7及集光透鏡2 0來構成集光 光學系’再依其集光光學系與多模態光纖3 〇來構成合波光 學系。亦即’由集光透鏡20所集光之上述那樣的雷射光B1 〜B 7係對此多模態光纖3 0的纖芯3 0 a入射而在光纖內傳 播，且合波於1條雷射光B，再從結合到多模態光纖30的 出射端部之光纖3 1出射。 在各雷射模組中，在雷射光Β 1〜B 7對多模態光纖3 0之結 合效率爲0.9，GaN系半導體雷射LD1〜LD7之各輸出爲 5 0 m W的場合，有關作陣列狀配列之各個光纖3 1係可獲得輸 出315mW ( = 50mWx〇.9x7)之合波雷射光B。因此，以14 條多模態光纖31整體而言，可獲得4.4W ( = 0.315WX14) 之輸出的雷射光B。 在進行圖像曝光之際，從第1 6圖所示的調變電路3 0 1將 與曝光圖案對應的圖像資料朝DMD50之控制器3 02輸入， 而在其框記憶體（frame memory )暫時被記憶。此圖像資料 係將構成圖像的各畫素之濃度以2値（有無點（dot )之記 錄）作表示的資料。 將感光材料1 5 0吸附在表面之平台1 5 2係依如第1 6圖所 示的平台驅動裝置3 04，沿著導引部158而從閘部160的上 游側朝下游側以一定速度移動。在平台152通過閘部160下 之際，利用安裝在閘部1 60之感測器1 64檢測出感光材料1 50 之前端，則框記憶體所記憶的圖像資料係依各複數線而被依 200532360 • 丨1 序讀出，依據在資料處理部所讀出之圖像資料而按各曝光頭 1 66以生成控制信號。接著，利用鏡驅動控制部，依據所生 成的控制信號而將各曝光頭166之DMD50的各微鏡作 ON-OFF控制。此外在本例的場合中，成爲1畫素部之上述 微鏡的尺寸爲14μπιχ14μιη。 當光纖陣列光源66對DMD50照射雷射光Β時，在DMD50 之微鏡爲ON狀態時所反射的雷射光，係依透鏡系54，5 8 而被成像在感光材料1 5 0上。如此一來，從光纖陣列光源6 6 所出射的雷射光係按各畫素而被執行ON-OFF，感光材料150 係以與DMD50之使用畫素數略同數目的畫素單位（曝光區 域168)所曝光。又，感光材料150與平台152 —起以一定 速度被移動，依此，感光材料150係被掃描器162以與平台 移動方向相反的方向被進行副掃描，而按各曝光頭1 66形成 帶狀之既曝光區域170。 又在本例中，如第17(A)及（B)圖所示之DMD50爲， 在主掃描方向上配列1 024個微鏡之微鏡列係在副掃描方向 配列有7 6 8組，而在本例中，係依控制器3 0 2控制成僅有一 部份的微鏡列（例如1〇24個><256列）會驅動。 在此場合，如第17(A)圖所示，也可使用配置在DMD 5 0 中央部之微鏡列，如第1 7 ( B )圖所示，也可以使用配置在 DMD 5 0端部之微鏡列。又，在一部份的微鏡上發生缺陷的 場合時，可使用未發生缺陷的微鏡列而因應狀況來適宜地變 更所要使用的微鏡列。 DMD50之資料處理速度有其限度，毎一線的調變速度係 200532360 • * 與要使用的畫素數成比例而被決定，所以僅使用一部份的微 鏡列則毎一線的調變速度係變快。一方面，在連續地使曝光 頭與曝光面相對移動之曝光方式的場合，副掃描方向之畫素 並無全部使用之必要。 當掃描器1 62對感光材料1 5 0之副掃描終了，而以感測器 164檢測到感光材料150之後端時，平台152係依平台驅動 裝置304，沿著導引部158而返回到位在閘部160之最上游 側的原點，再度，沿著導引部158而自閘部160的上游側朝 下游側以一定速度被移動。 其次，針對由第5圖所示之光纖陣列光源66、集光透鏡 71、杆式積分器72、成像透鏡74、鏡69及TIR稜鏡70所 構成而對DMD50照射作爲照明光之雷射光B的照明光學系 作說明。杆式積分器72係例如形成爲四角柱狀之透光性杆， 在雷射光B於在其內部一邊全反射一邊行進當中，該雷射光 B之射束斷面內強度分布係被均一化。此.外，杆式積分器 72之入射端面、出射端面係被覆有反射防止膜，透過率係被 提高。如此一來，若可使照明光之雷射光B的射束斷面內強 度分布高度地均一化，則能使照明光強度均一而將高精細的 圖像曝光在感光材料150。 在此，第18圖係顯示測定構成DMD50的微鏡62之反射 面的平面度之結果。同一圖中係將反射面之相同高度位置以 等高線連接而作顯示，且等高線的間距爲5nm。又同圖所示 之X方向及y方向爲微鏡62之2個對角線方向，微鏡62爲 以在y方向延伸的旋轉軸爲中心而如前述般作旋轉。又第1 9 -26- 200532360 h (A )及（B )圖係各自顯示沿著上述χ方向、y方向之微鏡 62的反射面之高度位置變位。 如上述第1 8及1 9圖所示那樣，微鏡62的反射面存在有 歪斜，又，特別是注意到鏡中央部可發現，1個對角線方向 (y方向）之歪斜係較其他對角線方向（χ方向）之歪斜還 大。因此，係會產生所謂在微透鏡陣列5 5之微透鏡5 5 a所 集光之雷射光B的集光位置之形狀歪斜的問題。 本實施形態之圖像曝光裝置中，爲防止上述的問題，微透 鏡陣列55之微透鏡55a係作成不同於以往的特殊形狀。以 下，針對該點作詳細說明。 第20圖（A)及（B)爲各自顯示微透鏡陣列55整體之正 面形狀及側面形狀者。此等圖中係記入著微透鏡陣列5 5之 各部的尺寸，其等之單位爲mm。本實施形態中，如同先前 參照第17圖所作的說明那樣，DMD50之1 024個χ 25 6列的 微鏡62係被驅動者，而與其對應地，微透鏡陣列5 5係把在 橫方向排列1 024個微透鏡55a之列在縱方向倂設25 6列而 構成。此外在同圖（A )中，有關微透鏡陣列5 5之配列順序 在橫方向爲j，而在縱方向爲以k來表示。 又，第21圖之（A)及（B)係各自顯示上述微透鏡陣列 5 5中的一個微透鏡5 5 a之正面形狀及側面形狀者。此外同圖 (A )也一倂顯示微透鏡5 5 a之等高線。各微透鏡5 5 a之光 出射側的端面被設定爲用以將依上述微鏡62之反射面的歪 斜所造成的變形予以補正的非球面形狀。更具體言之，在本 實施形態中，微透鏡5 5 a被作成複曲面透鏡，與上述χ方向 -27 - 200532360 ,¾ 在光學上對應的方向之曲率半徑rx=— 〇.125mm、與上述y 方向對應之方向的曲率半徑Ry二一 0. 1mm。 因此，在與上述X方向及y方向平行的斷面內之雷射光B 的集光狀態係槪略各自爲如第22圖（A )及（B )所示那樣。 亦即，經比較與X方向平行的斷面內和與y方向平行的斷面 內之後可知，後者之斷面內係微透鏡55a之曲率半徑爲較 小，且焦點距離較短。 茲把將微透鏡5 5 a設定爲上述形狀的場合之，該微透鏡 5 5 a的集光位置（焦點位置）附近之射束直徑利用計算機所 作的模擬結果以第23圖、第24圖、第25圖、及第26圖作 顯示。又爲了作比較，針對在微透鏡5 5 a係爲曲率半徑 Rx =Ry= - 0.1mm的球面形狀之場合，將進行了同樣的模擬結 果顯示在第27圖、第28圖、第29圖及第30圖。又，各圖 中的z値爲，將微透鏡5 5 a之焦點方向的評價位置以距離該 微透鏡5 5 a的射束出射面之距離作表示。 又，上述模擬所使用的微透鏡5 5 a之面形狀爲，

CxX2 + CyY2_ Z ' 1 + SQRT{\ - Cx2X2 + Cy2Y2) 【式！】 在上式中，Cx:x方向的曲率（=1/Rx) ，Cy:y方向 的曲率（=1 / Ry ) ，X :與x方向相關之透鏡光軸〇間之 距離，γ :與y方向相關之透鏡光軸〇間之距離。 經比較第23圖〜第26圖與第27圖〜第30圖之後可了解 到，在本實施形態中，係藉由將微透鏡5 5 a作成爲，平行於 -28- 200532360 » * y方向的斷面內之焦點距離爲較平行於x方向的斷面內之焦 點距離還小的複曲面透鏡，而使得其集光位置附近的射束形 狀之歪斜受到抑制。若是這樣，則可將無歪斜且更高精細的 圖像曝光在感光材料150。又，如第23圖〜第26圖所示之 本實施形態可知道，射束直徑爲小的區域係更廣，亦即焦點 深度係更大。 且’在微鏡62之有關X方向及y方向之中央部之歪斜的 大小關係爲與上述成爲相反的場合，若由平行於X方向之斷 面內的焦點距離爲較平行於y方向之斷面內的焦點距離還小 的複曲面透鏡來構成微透鏡的話，則同樣地可將無歪斜且更 高精細的圖像曝光在感光材料1 5 0。 又，在微透鏡陣列5 5之集光位置附近所配置之孔徑陣列 5 9係以只有通過與其對應的微透鏡5 5 a的光會對其各孔徑 5 9a入射般作配置。亦即，經由設置此孔徑陣列59，而防止 來自未與其對應之鄰接的微透鏡55a的光入射到各孔徑59a 以提高消光比。此外此孔徑陣列5 9係配置在微透鏡陣列5 5 之焦點位置爲較佳。這樣的話，係可更確實地防止來自未與 各孔徑59a對應之鄰接的微透鏡55a之光的入射。 本來，若使上述目的所設置的孔徑陣列59的孔徑59a之 徑作成小某種程度的話，則也可獲得抑制微透鏡5 5 a之集光 位置的射束形狀之歪斜的效果。但是在那樣的場合，由孔徑 陣列5 9所遮斷之光量變更多，使得光利用效率降低。相對 地，在使微透鏡5 5 a成爲非球面形狀的場合，因爲不將光遮 斷，所以被保持高光利用效率。 -29 - 200532360 此外在本實施形態中，雖然適用了與微鏡62之2個對角 線方向在光學上對應之X方向及y方向的曲率不同之複曲面 透鏡之微透鏡55a，但是因應微鏡62之歪斜，且如第40圖 (A )、（ B )各個附有等高線之正面形狀、及側面形狀所示 般，由與矩形之微鏡62的2個邊方向作光學對應之XX方向 及yy方向的曲率相互不同的複曲面透鏡所構成之微透鏡 55a’也可被適用。 又，在本實施形態中，微透鏡55a被設爲2次的非球面形 狀，但是經由採用高次（4次，6次···）的非球面形狀， ® 係可使射束形狀更佳。再者，也可採用因應微鏡62之反射 面的歪斜而使前述X方向及y方向的曲率會成相互一致的透 鏡形狀。以下，針對那樣的透鏡形狀例作詳細說明。 在第34圖之（A) 、（B)各自顯示附有等高線之正面形 狀及側面形狀的微透鏡55a”係X方向及y方向之曲率互爲相 等，又其曲率係因應與透鏡中心之距離b而將球面透鏡的曲 率Cy作補正。亦即，此微透鏡55a”之透鏡形狀的基礎球面 透鏡形狀係採用例如以下式（式2 )來規定透鏡高度（透鏡 β 曲面之光軸方向位置）ζ者。

Cyh2

z =-T l^SQRT(l-Cy2h ) 【式 2】 又，將上述曲率Cy= (1/0.1 mm)的場合時之透鏡高度 ζ與距離h的關係作成圖表而顯示在第35圖。 然後，將上述球面透鏡形狀的曲率Cy因應與透鏡中心的 -30- 200532360 $ * 距離h而進行如下式（式3 )般地作補正，而作成微透鏡5 5 a” 之透鏡形狀。 z =-—-^-r-^ah4 +bh6 l^SQRT(l-Cy2h2) Τ ^ 在此（式3 )中，Ζ所意味的係與（式2)相同，在此爲 使用4次係數a及6次係數b以補正曲率C y。此外，將上 述曲率Cy= ( l/0.1mm) 、4次係數a=1.2><103、6次係數 a二5 · 5 X 1 07的場合之透鏡高度ζ與距離h之關係作成圖表而 顯示於第3 6圖。 又，在以上說明的實施形態中，微透鏡5 5 a之光出射側的 端面被作成非球面（複曲面），但是從將2個光通過端面之 一方作成球面而他方作成圓柱面的微透鏡來構成微透鏡陣 列，也可獲得與上述實施形態同樣的效果。 再者，在以上說明的實施形態中，微透鏡陣列5 5之微透 鏡5 5 a係被作成用以將依微鏡62之反射面的歪斜所造成的 變形予以補正之非球面形狀，然而取代採用此種非球面形 狀，改以在構成微透鏡陣列的各微透鏡上使具備用以將依微 鏡62之反射面的歪斜所造成的變形予以補正之折射率分 布，也可獲得同樣的效果。 茲以第3 1圖來顯示那樣的微透鏡1 5 5 a之一例。同圖之（A ) 及（B)係各自表示此微透鏡1 5 5 a的正面形狀及側面形狀， 如圖示所示，此微透鏡1 5 5 a的外形形狀爲平行平板狀。又， 同圖中的X、y方向係與既述及的相同。 -31- 200532360 * r 又，第32圖之（Α)及（Β)係槪略地顯示與此微透鏡155a 之上述X方向及y方向平行之斷面內的雷射光B之集光狀 態。此微透鏡1 5 5 a係具有從光軸0朝外方逐漸增大的折射 率分布，在同圖中之微透鏡1 5 5 a內所示的虛線係表示其折 射率從光軸〇以指定的等間距作變化的位置。如同圖示，在 比較了與X方向平行的斷面內及與y方向平行的斷面內之後 可知，後者之斷面內在微透鏡1 5 5 a之折射率變化的比例係 較大，而焦點距離變較短。即使是使用由此種折射率分布型 透鏡所構成的微透鏡陣列，也可獲得與使用前述微透鏡陣列 5 5的場合同樣之效果。 此外，如先前第21圖及第22圖所示的微透鏡55a般地將 面形狀作成非球面的微透鏡中，同時賦予上述那樣的折射率 分布，經由面形狀與折射率分布雙方而將微鏡62之反射面 的歪斜所造成的變形予以補正也可以。 其次，針對本發明之其他實施形態的圖像曝光裝置作說 明。本實施形態之圖像曝光裝置與先前參照第1圖〜1 5所作 說明的圖像曝光裝置相較之下，只有在取代第5圖所示微透 鏡陣列5 5而改以使用第3 7圖所示微透鏡陣列2 5 5這點上有 所不同，其他點基本上是被同樣地形成者。以下，針對此微 透鏡陣列25 5作詳細說明。 如同先前參照第1 8圖及第1 9圖所作的說明，因爲在 DMD 5 0之微鏡62的反射面存在有歪斜，而其歪斜變化量具 有從微鏡62的中心越朝周邊部變越大的傾向。且微鏡62之 1個對角線方向（y方向）之周邊部歪斜變化量與其他的對 -32- 200532360 0 角線方向（X方向）之周邊部歪斜變化量相較之下係較大， 而上述的傾向也較顯著。 本實施形態之圖像曝光裝置爲了應付上述問題，係適用了 第37圖所示微透鏡陣列25 5。此微透鏡陣列25 5係，被以陣 列狀配設的微透鏡2 5 5 a爲作成具有圓形透鏡開口。於是， 如上述歪斜大的微鏡62之反射面的周邊部，特別是在四個 角落部反射之雷射光B係依微透鏡255a而不被集光，而可 防止被集光的雷射光B之集光位置的形狀歪斜。若是如此的 話，則可將無歪斜且更高精細的圖像曝光在感光材料1 5 0。 又，在本實施形態中，如同圖所示那樣，將微透鏡陣列255 的微透鏡25 5 a保持的透鏡構件255b (此通常係與微透鏡 255a —體形成）之裏面，亦即在與形成有微透鏡255a的面 相反側的面上，以掩埋相互分離的複數個微透鏡2 5 5 a之透 鏡開口的外側區域之狀態而形成遮光性之遮罩2 5 5 c。經由設 置此種遮罩25 5 c，則在微鏡62之反射面的周邊部，特別是 在四個角落部反射的雷射光B係被吸收、遮斷，所以所謂的 造成被集光的雷射光B之形狀歪斜的問題係被確實防止。 本發明中，微透鏡之開口形狀不被限定爲如上所說明的圓 形，例如也可適用將具有如第3 8圖所示楕圓形的開口之微 透鏡45 5 a作複數倂設而成的微透鏡陣列45 5、以及將具有第 3 9圖所示多角形（在此爲四角形）的開口之微透鏡5 5 5 a作 複數倂設而成的微透鏡陣列5 5 5等。此外，上述微透鏡45 5 a 及5 5 5 a爲將一般的軸對稱球面透鏡的一部份形成爲切成圓 形或多角形之形狀，且具有與通常的軸對稱球面透鏡同樣之 -33- 200532360 M fc 集光機能。 再者，於本發明中，也可適用第40圖之（A) 、 （B)及 (C )所示那樣的微透鏡陣列。同圖（A )所示的微透鏡陣列 6 5 5係構成爲，在透鏡構件65 5b之雷射光B所出射的側之 面上，係使與上述微透鏡55a，45 5a及5 5 5 a同樣的複數個 微透鏡65 5 a相互地密接般地倂設，而在雷射光B所入射的 側之面上，形成有與上述遮罩25 5 c同樣的遮罩65 5c。又， 第37圖的遮罩255c爲形成在透鏡開口之外側部分，而相對 地，此遮罩65 5 c係設置在透鏡開口內。又同圖（B )所示的 微透鏡陣列75 5係構成爲，在透鏡構件7 5 5b之雷射光B所 出射的側之面上，以相互隔開地倂設有複數個微透鏡75 5 a， 且在其等微透鏡7 5 5 a彼此間形成有遮罩75 5 c。又同圖（C ) 所示的微透鏡陣列8 5 5係構成爲，在透鏡構件85 5b之雷射 光B所出射的側之面上，以相互接觸的狀態倂設有複數個微 透鏡8 5 5 a，而在各微透鏡8 5 5 a的周邊部形成有遮罩8 5 5 c。 此外，上述遮罩655c、755c及855c係皆與前述遮罩255c 同樣爲具有圓形開口，依此，微透鏡的開口係成爲被規定爲 圓形。 如同以上所作說明之微透鏡255a，455a，555a，655a及 7 5 5 a那樣，經由設置遮罩等方式而作成不使來自DMD50之 微鏡6 2周邊部的光入射的透鏡開口形狀之構成也可以一倂 採用如既述及之微透鏡5 5 a (參照第2 1圖）那樣的用以補正 依微鏡6 2的面之歪斜所造成之變形的非球面形狀之透鏡及 如同微透鏡1 5 5 a (參照第3 1圖）般具有用以補正上述變形 -34- 200532360 m 的折射率分布之透鏡。如此一來，則使得用以防止因微鏡62 之反射面的歪斜所造成的曝光圖像之歪斜的效果加倍提高。 特別是在如第40 ( C )圖所示微透鏡8 5 5 a之透鏡面形成 有遮罩8 5 5 c的構成中，微透鏡8 5 5 a被作成具有上述那樣的 非球面形狀及折射率分布，而且在第1成像光學系（例如第 5圖所示的透鏡系5 2, 5 4 )的成像位置被設定在微透鏡8 5 5 a 的透鏡面之場合，特別是光利用效率變高，能以更高強度的 光而將感光材料1 50曝光。亦即在那場合，光係依第1成像 光學系而折射，使得因微鏡62之反射面的歪斜所造成之迷 光會在該光學系之成像位置聚焦成1點，但是若在此位置上 形成遮罩8 5 5 c的話，則迷光以外的光變成不被遮光，光利 用效率係會提升。 又，在上述實施形態中，係使用雷射光源作爲光源以對空 間光調變元件照射光，然而在本發明中並受此所局限，例如 也可使用水銀燈等之照明光源。 又，在上述實施形態中係把由構成DMD5〇的微鏡62之反 射面的歪斜所造成的變形予以補正，但是在使用DMD以外 的空間光調變元件之圖像曝光裝置中也在其空間光調變元 件之畫素部存在有面之歪斜的場合，適用於本發明而將其歪 斜所造成的變形予以補正，係可防止於射束形狀產生歪斜。 【圖式簡單說明】 【第1圖】顯示本發明之一實施形態的圖像曝光裝置外觀之 斜視圖 【第2圖】顯示第1圖之圖像曝光裝置的掃描器構成之斜視 -35 - 200532360

m J 圖 【第3圖】（A)係顯示在感光材料所形成之既曝光區域的 平面圖，（B )係顯示依各曝光頭的曝光區域之配列圖 【第4圖】顯示第1圖之圖像曝光裝置的曝光頭之槪略構成 之斜視圖 【第5圖】上述曝光頭之斷面圖 【第6圖】用以顯示數位微鏡裝置（DMD )的構成之部分放 大圖 【第7圖】（A )及（B )係用以說明DMD的動作之說明圖 【第8圖】（A)及（B)係在未將DMD傾斜配置的場合與 作傾斜配置的場合下將曝光射束之配置及掃描線作比較而 顯示的平面圖 【第9圖】顯示光纖陣列光源之構成的斜視圖 【第1 〇圖】顯示光纖陣列光源之雷射出射部的發光點之配 列的正面圖 【第1 1圖】顯示多模態光纖的構成圖 【第1 2圖】顯示合波雷射光源的構成之平面圖 【第1 3圖】顯示雷射模組之構成的平面圖 【第1 4圖】顯示第1 3圖所示雷射模組之構成的側面圖 【第1 5圖】顯示第1 3圖所示雷射模組之構成的部分正面圖 【第16圖】顯示上述圖像曝光裝置之電氣構成的方塊圖 【第1 7圖】（A )及（B )係顯示DMD之使用區域例的圖 【第1 8圖】把構成DMD之微鏡的反射面之歪斜以等高線作 顯示的圖 -36- 200532360 〆 * 【第1 9圖】把上述微鏡之反射面的歪斜就該鏡之2個對角 線方向加以顯示的圖表 【第20圖】上述圖像曝光裝置所使用的微透鏡陣列之正面 圖（A )和側面圖（B ) 【第2 1圖】構成上述微透鏡陣列之微透鏡的正面圖（A )和 側面圖（B ) 【第22圖】把上述微透鏡的集光狀態顯示在一斷面內（A ) 與另一斷面內（B)之槪略圖 【第23圖】顯示本發明之圖像曝光裝置中，將微透鏡之集 光位置附近的射束直徑作模擬的結果之圖 【第24圖】把與第23圖同樣的模擬結果在其他位·置作顯示 的圖 【第25圖】把與第23圖同樣的模擬結果在其他位置作顯示 的圖 【第26圖】把與第23圖同樣的模擬結果在其他位置作顯示 的圖 【第27圖】在以往的圖像曝光裝置中，顯示將微透鏡之集 光位置附近的射束直徑作模擬的結果之圖 【第2 8圖】把與第2 7圖同樣的模擬結果在其他位置作顯示 的圖 【第29圖】把與第27圖同樣的模擬結果在其他位置作顯示 的圖 【第30圖】把與第27圖同樣的模擬結果在其他位置作顯示 的圖 -37- 200532360 m 【第3 1圖】構成本發明之其他圖像曝光裝置所使用的微透 鏡陣列之微透鏡的正面圖（A )和側面圖（B ) 【第32圖】把第3 1圖之微透鏡的集光狀態顯示在一斷面內 (A)與另一斷面內（B)之槪略圖 【第3 3圖】顯示微透鏡之其他例的正面圖（A )與側面圖（B ) 【第34圖】顯示微透鏡之其他例的正面圖（A )與側面圖（B ) 【第3 5圖】顯示球面透鏡形狀例之圖表 【第3 6圖】顯示本發明所使用之微透鏡的其他透鏡面形狀 例之圖表 【第3 7圖】顯示微透鏡陣列之其他例之斜視圖 【第3 8圖】顯示微透鏡陣列之再其他例之平面圖 【第3 9圖】顯示微透鏡陣列之再其他例之平面圖 【第40圖】顯示微透鏡陣列之再其他例之平面圖 【符號說明】 LD1〜LD7...GaN系半導體雷射 30，31...多模態光纖 50.··數位微鏡裝置（DMD) 51...放大成像光學系 53，54…第1成像光學系之透鏡 55，2 5 5，45 5，5 5 5，65 5，75 5，8 5 5 …微透鏡陣歹〇 55a，55a’，55a，，，155a，255a，455a，555a，655a，755a， 8 5 5 a... 微透鏡 57，58…第2成像光學系之透鏡 5 9...孔徑陣列 -38- 200532360

P 66…雷射模組 66...光纖陣列光源 6 8...雷射出射部 7 2 ...杆式積分器 1 50…感光材料 1 52…平台 1 6 2 ...掃描器 1 6 6 ...曝光頭 168…曝光區域 170…既曝光區域

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Claims (1)

1. 200532360 « 十、申請專利範圍： 1 · 一種圖像曝光裝置，具備有··空間光調變元件，由2次元 狀配列之用以將照射的光各自調變的多數個畫素部而 成；對此空間光調變元件照射光之光源；成像光學系，包 含由將來自前述空間光調變元件之各畫素部的光各自集 光之微透鏡以陣列狀配置成的微透鏡陣列，且將依前述空 間光調變元件而調變之光像成像於感光材料上，該圖像曝 光裝置之特徵爲 前述微透鏡陣列之各微透鏡係作成非球面形狀，用以補 正依前述畫素部之面的歪斜所造成的變形。 2·如申請專利範圍第丨項之圖像曝光裝置，其中 前述非球面爲複曲面。 3 . —種圖像曝光裝置，具備有：空間光調變元件，由2次元 狀配列之用以將照射的光各自調變的多數個畫素部而 成；對此空間光調變元件照射光之光源；成像光學系，包 含由將來自前述空間光調變元件之各畫素部的光各自集 光之微透鏡以陣列狀配置成的微透鏡陣列，且將依前述空 間光調變元件而調變之光像成像於感光材料上，該圖像曝 光裝置之特徵爲 前述微透鏡陣列之各微透鏡係作成具備折射率分布，用 以補正依前述畫素部的面之歪斜所造成之變形。 4.如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之圖像曝光裝 置，其中 前述成像光學系至少具有把依前述空間光調變元件所 -40- 200532360 調變之光像成像於前述微透鏡陣列之一部份的光學系’前 述一部份的光學系之成像位置係設定在前述微透鏡陣列 的透鏡面。 5 ·如申請專利範圍第4項之圖像曝光裝置，其中 前述成像光學系係具有把依前述空間光調變元件所調 變之光像成像於前述微透鏡陣列之第1成像光學系、以及 依在前述微透鏡陣列集光之光像成像於感光材料上之第2 成像光學系，且在前述微透鏡陣列與前述第2成像光學系 之間配設有開口陣列，其係將用以把自前述微透鏡出射的 光各自個別地集中之多數個開口作陣列狀配列。 6.如申請專利範圍第5項之圖像曝光裝置，其中 前述開口陣列係配置在前述微透鏡之焦點位置。 7 .如申請專利範圍第6項之圖像曝光裝置，其中 前述空間光調變元件係由作爲前述畫素部之微鏡以2次 元狀配列而成的DMD (數位微鏡裝置）° 8 .如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之圖像曝光裝 置，其中 前述成像光學系係具有將前述空間光調變元件所調變 之光像成像於前述微透鏡陣列之第1成像光學系，以及把 前述微透鏡陣列所集光之光的像成像於感光材料上之第2 成像光學系，且於前述微透鏡陣列與則述弟2成像光學系 之間配設著具有把將前述微透鏡所出射的光各別集中之 多數個開口作陣列狀配列之開口陣列。 9 .如申請專利範圍第8項之圖像曝光裝置，其中 -41 - 200532360 < · 前述開口陣列係配置在前述微透鏡之焦點位置。 1 〇 ·如申請專利範圍第9項之圖像曝光裝置，其中 前述空間光調變元件係由作爲前述畫素部之微鏡以2次 元狀配列而成的DMD (數位微鏡裝置）。 1 1 ·如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之圖像曝光裝 置，其中 前述空間光調變元件係由作爲前述畫素部之微鏡以2次 元狀配列而成的DMD (數位微鏡裝置）。 12.—種圖像曝光裝置，具備有：空間光調變元件，由2次元 β 狀配列之用以將照射的光各自調變的多數個矩形畫素部 而成；對此空間光調變元件照射光之光源；成像光學系， 包含由將來自前述空間光調變元件之各畫素部的光各自 集光之微透鏡以陣列狀配置成的微透鏡陣列，且將依前述 空間光調變元件而調變之光像成像於感光材料上，該圖像 曝光裝置之特徵爲 前述微透鏡陣列之各微透鏡係形成具有不使來自前述 畫素部的周邊部之光入射的透鏡開口形狀。 ® 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之圖像曝光裝置，其中 前述微透鏡陣列之各微透鏡係作成非球面形狀，用以補 正依前述畫素部的面之歪斜所造成之變形。 I4.如申請專利範圍第13項之圖像曝光裝置，其中 前述非球面爲複曲面。 1 5 ·如申請專利範圍第1 2項之圖像曝光裝置，其中 前述微透鏡陣列之各微透鏡係作成具有折射率分布，用 -42- 200532360 < # 以補正依前述畫素部的面之歪斜所造成之變形。 1 6 .如申請專利範圍第1 2項之圖像曝光裝置，其中 前述微透鏡係具有圓形的透鏡開口形狀。 1 7 .如申請專利範圍第1 2項至第1 6項中任一項之圖像曝光裝 置，其中 前述微透鏡之開口形狀係由設置在其透鏡面的一部份 之遮光部所規定。 1 8 .如申請專利範圍第1 7項之圖像曝光裝置，其中 前述成像光學系至少具有將前述空間光調變元件所調 變之光像成像於前述微透鏡陣列之一部份的光學系，且前 述一部份之光學系的成像位置被設定於前述微透鏡陣列 的透鏡面。 19. 如申請專利範圍第18項之圖像曝光裝置，其中 前述成像光學系係具有將前述空間光調變元件所調變 之光像成像於前述微透鏡陣列之第1成像光學系，以及把 前述微透鏡陣列所集光之光像成像於感光材料上之第2成 像光學系，且於前述微透鏡陣列與前述第2成像光學系之 間配設著具有把將前述微透鏡所出射的光各別集中之多 數個開口作陣列狀配列之開口陣列。 20. 如申請專利範圍第19項之圖像曝光裝置，其中 前述開口陣列係配置在前述微透鏡之焦點位置。 2 1.如申請專利範圍第20項之圖像曝光裝置，其中 前述空間光調變元件係把作爲前述畫素部之微鏡以2次 元狀作配列而成之DMD (數位微鏡裝置）。 200532360 22 ·如申請專利範圍第12項至第16項中任一項之圖像曝光裝 置，其中 前述成像光學系至少具有把依前述空間光調變元件調 變之光像成像於前述微透鏡陣列之一部份的光學系，前述 一部份的光學系之成像位置被設定於前述微透鏡陣列之 透鏡面。 2 3.如申請專利範圍第22項之圖像曝光裝置，其中 前述成像光學系具有把依前述空間光調變元件調變之 光像成像於前述微透鏡陣列之第1成像光學系，及將前述 微透鏡陣列所集光之光像成像於感光材料上之第2成像光 學系，且於前述微透鏡陣列和前述第2成像光學系之間配 設著具有把將前述微透鏡所出射的光各別地集中之多數 個開口作陣列狀配列之開口陣列。 2 4.如申請專利範圍第23項之圖像曝光裝置，其中 前述開口陣列係配置在前述微透鏡之焦點位置。 2 5 ·如申請專利範圍第24項之圖像曝光裝置，其中 前述空間光調變元件係把作爲前述畫素部之微鏡以2次 元狀作配列而成之D M D (數位微鏡裝置）。 26·如申請專利範圍第12項至第16項中任一項之圖像曝光裝 置，其中 前述空間光調變元件係把作爲前述畫素部之微鏡以2次 元狀作配列而成之DMD (數位微鏡裝置）。 2 7. —種圖像曝光方法，其係使用如申請專利範圍第1項至第 26項中任一項之圖像曝光裝置而將指定的圖案曝光於感 光材料。 -44-