專利名稱：圖像曝光設(shè)備和微透鏡陣列單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像曝光設(shè)備。具體而言，本發(fā)明涉及這樣一種圖像 曝光設(shè)備，其中感光材料通過(guò)在其上聚焦光學(xué)圖像而被曝光，該光學(xué)圖像 通過(guò)空間光學(xué)調(diào)制裝置調(diào)制的光而表現(xiàn)。
本發(fā)明還涉及一種用于上述圖像曝光設(shè)備的微透鏡陣列單元。
背景技術(shù)：
已知一種圖像曝光系統(tǒng)，其中使空間光學(xué)調(diào)制裝置調(diào)制的光通過(guò)圖像 聚焦光學(xué)系統(tǒng)，以將光所表示的圖像聚焦在預(yù)定感光材料上，以便通過(guò)所 述圖像使感光材料曝光?；旧希@種圖像曝光系統(tǒng)包括空間光學(xué)調(diào)制 裝置，所述空間光學(xué)調(diào)制裝置具有兩維設(shè)置的大量像素區(qū)，每一個(gè)像素區(qū) 用于根據(jù)控制信號(hào)調(diào)制照射的光；用于將光照射到空間光學(xué)調(diào)制裝置上的 光源；和用于將光表現(xiàn)的光學(xué)圖像聚焦到感光材料上的圖像聚焦光學(xué)系 統(tǒng)，其中所述光由空間光學(xué)調(diào)制裝置調(diào)制。
在這種圖像曝光系統(tǒng)中，諸如LCD (liquid crystal display,液晶顯示 器)、DMD (digital mircromirror device,數(shù)字微鏡裝置)、或類似設(shè)備可優(yōu) 選被用作空間光學(xué)調(diào)制裝置。上述的DMD是鏡裝置，其中根據(jù)控制信號(hào) 改變反射表面的角度的大量長(zhǎng)方形微鏡被兩維地設(shè)置在由諸如硅或類似 物質(zhì)制成的半導(dǎo)體襯底上。
在上述的圖像曝光系統(tǒng)中，通常情況下，需要在將圖像投射在感光材 料上之前將圖像放大。如果在該情況下，圖像放大和聚焦光學(xué)系統(tǒng)被用作 圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)。經(jīng)由空間光學(xué)調(diào)制裝置、通過(guò)圖像放大和聚焦光學(xué)系 統(tǒng)的簡(jiǎn)單光通過(guò)會(huì)產(chǎn)生從空間光學(xué)調(diào)制裝置的每一個(gè)像素區(qū)來(lái)的較寬的 光束。因此，在投射圖像中的像素尺寸變大，且使圖像的清晰度下降。
因此，己經(jīng)考慮利用第一和第二圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)來(lái)放大和投射圖
像。在該結(jié)構(gòu)中，第一圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)被設(shè)置在通過(guò)空間光學(xué)調(diào)制裝置 調(diào)制的光的光學(xué)路徑中，該空間光學(xué)調(diào)制裝置具有使微透鏡成陣列設(shè)置的 微透鏡陣列，每一個(gè)微透鏡與空間光學(xué)調(diào)制裝置的每一個(gè)像素區(qū)相對(duì)應(yīng)， 被設(shè)置在第一圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)的圖像聚焦平面處，且用于將調(diào)制光表現(xiàn) 的圖像聚焦在感光材料或屏幕上的第二圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)被設(shè)置在通過(guò) 微透鏡陣列的光的光學(xué)路徑中。在上述結(jié)構(gòu)中，投射在感光材料或屏幕上 的圖像的尺寸可被放大，并且圖像的清晰度也可被保持在高水平，因?yàn)閺?空間光學(xué)調(diào)制裝置的每一個(gè)像素區(qū)來(lái)的光由微透鏡陣列的每一個(gè)微透鏡 聚焦，從而在投射的圖像中的像素尺寸(點(diǎn)尺寸)被縮小且被保持為小尺 寸。
將DMD用作結(jié)合微透鏡陣列的空間光學(xué)調(diào)制裝置的這樣一種圖像曝 光系統(tǒng)在編號(hào)為2001—305663的日本未審査專利公開(kāi)文件中被記述。相似 類型的圖像曝光系統(tǒng)在編號(hào)為2004—122470的日本未審査專利公開(kāi)文件 中被記述。在該系統(tǒng)中，具有與微透鏡陣列的每一個(gè)微透鏡相對(duì)應(yīng)的孔的 孔陣列(孔板)被設(shè)置在微透鏡陣的后側(cè)上，以僅允許經(jīng)由相應(yīng)微透鏡傳 播的光通過(guò)孔。該結(jié)構(gòu)防止光從不與孔板的孔相對(duì)應(yīng)的相鄰微透鏡進(jìn)入 孔，從而能夠阻止雜散光進(jìn)入相鄰的像素。另外，即使DMD的像素(微 鏡)被關(guān)閉以使光被遮住時(shí)，有時(shí)也會(huì)有小量的光入射在曝光表面上。在 這種情況中，上述的結(jié)構(gòu)可以在DMD的像素關(guān)閉時(shí)減少呈現(xiàn)在曝光表面 上的光的量。
傳統(tǒng)的使微透鏡陣列與空間光學(xué)調(diào)制裝置相結(jié)合的圖像曝光系統(tǒng)存 在這樣的問(wèn)題即，透射通過(guò)微透鏡陣列的每一個(gè)微透鏡的光的量因?yàn)檎?附于微透鏡的灰塵而明顯減少，因此曝光圖像的圖像質(zhì)量下降。即，透射 通過(guò)微透鏡的光的量由于粘附于微透鏡的灰塵而被減少，使得不管光的調(diào) 制狀態(tài)如何，將被光曝光的感光材料上的曝光光強(qiáng)度一直非常微弱，導(dǎo)致 例如會(huì)在感光材料上記錄下黑點(diǎn)。
考慮到上述的情況，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種將微透鏡陣列與空 間光學(xué)調(diào)制裝置相結(jié)合的圖像曝光設(shè)備，其能夠通過(guò)防止灰塵粘附于微透 鏡陣列而避免曝光圖像的圖像質(zhì)量的下降。
本發(fā)明的另一目的是提供一種能夠避免上述問(wèn)題的微透鏡陣列單元。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的圖像曝光設(shè)備使這樣一種圖像曝光設(shè)備其中微透鏡陣 列被容納在殼體中、用以防止灰塵或類似物質(zhì)直接粘附于該微透鏡陣列的 微透鏡上。更具體而言，根據(jù)本發(fā)明的圖像曝光設(shè)備包括
空間光學(xué)調(diào)制裝置，所述空間光學(xué)調(diào)制裝置包括大量的兩維排列的像 素區(qū)，每一個(gè)用于調(diào)制照射在其上的光；
光源，用于將光照射在所述空間光學(xué)調(diào)制裝置上；以及
圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)，所述圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)用于將通過(guò)所述空間光學(xué) 調(diào)制裝置調(diào)制的光所表現(xiàn)的圖像聚焦在感光材料上，所述圖像聚焦光學(xué)系 統(tǒng)包括圖像聚焦透鏡，用于將從空間光學(xué)調(diào)制裝置的每一個(gè)像素區(qū)反射 的光會(huì)聚；和微透鏡陣列，其具有布置在由所述圖像聚焦透鏡聚焦的每一 個(gè)像素區(qū)的圖像位置處的多個(gè)微透鏡，
其中所述微透鏡陣被容納在具有兩個(gè)透明部分的殼體中，所述兩個(gè)透 明部分分別用于透射將通過(guò)所述微透鏡陣列的光和透射已經(jīng)通過(guò)微透鏡 陣列的光。
優(yōu)選地，該殼體是氣密式殼體，并且殼體的用于容納微透鏡陣列的內(nèi) 部空間完全與外界空氣隔離。然而，可選地，殼體可具有任意設(shè)置通過(guò)其 中的氣孔，用以使內(nèi)部空間與周圍空氣連通。
優(yōu)選地，透明部分中的至少一個(gè)由透明平行板制成?？蛇x地，所述透 明部分中的至少一個(gè)可包括組成所述圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)的所述透鏡。
優(yōu)選地，所述殼體內(nèi)部的空氣由氮?dú)狻⒀鯕饣蚋稍锏目諝馊〈?，從?所述殼體的內(nèi)部充滿了氮?dú)?、氧氣或干燥的空氣?br> 優(yōu)選地，本發(fā)明適用于所述光的波長(zhǎng)是在350到450nm大的范圍之中 的圖像曝光設(shè)備。
另外，在本發(fā)明的圖像曝光設(shè)備中，如果前述的具有孔的孔陣列被布 置在所述微透鏡陣列的前側(cè)或后側(cè)，其中孔陣中的每一個(gè)孔都與所述微透 鏡陣列的每一個(gè)微透鏡相對(duì)應(yīng)，則優(yōu)選所述孔陣列被容納在所述殼體中。
根據(jù)本發(fā)明的微透鏡陣列單元，包括-
微透鏡陣列，所述微透鏡陣列具有成陣列排列的微透鏡；以及
殼體，所述殼體用于容納微透鏡陣列，所述殼體具有兩個(gè)透明部分， 所述兩個(gè)透明部分分別用于透射將要通過(guò)微透鏡陣列的光和透射己經(jīng)通 過(guò)微透鏡陣列的光。
在根據(jù)本發(fā)明的圖像曝光設(shè)備中，微透鏡陣列被容納在具有兩個(gè)透明 部分的殼體中，所述兩個(gè)透明部分分別用于述透明部分分別用于發(fā)射將要 通過(guò)微透鏡陣的光和使光通過(guò)其處，因此防止灰塵或類似物質(zhì)直接粘附于 微透鏡陣列。另外，即使灰塵或類似物質(zhì)粘附于該透明部分，對(duì)曝光圖像 的不利影響也會(huì)因?yàn)槊恳粋€(gè)透明部分的表面和微透鏡陣列之間的距離而 減少(其原因?qū)⒃谏院笤趦?yōu)選實(shí)施例中進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明)。因此，由于灰 塵或類似物質(zhì)造成的圖像質(zhì)量的下降可被減少到較小的程度。
另外，在根據(jù)本發(fā)明的圖像曝光設(shè)備中，如果孔陣列也被容納在殼體 中，則可防止灰塵或類似物質(zhì)進(jìn)入孔陣列和微透鏡陣列之間。
特別地，如果通過(guò)微透鏡陣列的光的波長(zhǎng)如上所述在從350到450nm 的短波長(zhǎng)區(qū)域之中，則光具有固有的高能量。在根據(jù)本發(fā)明的圖像曝光設(shè) 備中，微透鏡陣被布置為微透鏡在通過(guò)圖像聚焦透鏡聚焦的光的圖像位 置處定位。結(jié)果，與具有顯著高能量的圖像位置相鄰近的微透鏡陣列的表 面也獲得高能量，從而該表面很可能收集灰塵或類似物質(zhì)。因此，很可能 發(fā)生圖像質(zhì)量下降的情況。由于圖像質(zhì)量的下降可被減少至較小程度，所 以本發(fā)明特別可優(yōu)選地用于該情況。
根據(jù)本發(fā)明的微透鏡陣列單元包括微透鏡陣列和容納該微透鏡陣列 的殼體，因此所述單元可被適用于以上述方式構(gòu)成的本發(fā)明的圖像曝光設(shè) 備，以提供有利的效果，減少由灰塵或類似物質(zhì)造成的曝光圖像的圖像質(zhì) 量的下降。


圖l是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的圖像曝光設(shè)備的透視圖，圖示了其概
觀；
圖2是圖1中示出的圖像曝光設(shè)備的掃描器的透視圖，圖示了其結(jié)構(gòu)； 圖3A是感光材料的俯視圖，圖示了其曝光區(qū)； 圖3B圖示了每一個(gè)曝光頭的曝光區(qū)域的設(shè)置；
圖4是圖1中示出的圖像曝光設(shè)備的曝光頭的透視圖，圖示了其原理結(jié)
構(gòu)；
圖5是上述曝光頭的原理性截面視圖6是數(shù)字微鏡裝置(DMD)的部分放大圖，圖示了其結(jié)構(gòu)；
圖7A是用于說(shuō)明DMD的操作的視圖7B是用于說(shuō)明DMD的操作的視圖8A是DMD的俯視圖，圖示了DMD沒(méi)有相對(duì)于副掃描方向傾斜時(shí)，
曝光束和掃描線的排列；
圖8B是DMD的俯視圖，圖示了DMD相對(duì)于副掃描方向傾斜時(shí)，曝光
束和掃描線的排列；
圖9A是光纖陣列光源的透視圖，圖示了其結(jié)構(gòu)；
圖9B是前視圖，圖示了在光纖陣列光源的激光輸出部分處的發(fā)光點(diǎn)的 設(shè)置；
圖10圖示了多模式光纖的結(jié)構(gòu)； 圖ll是光束組合激光光源的俯視圖，圖示了其結(jié)構(gòu)； 圖12是激光模塊的俯視圖，圖示了其結(jié)構(gòu)； 圖13是圖12中示出的激光模塊的側(cè)視圖，圖示了其結(jié)構(gòu)； 圖14是圖12中示出的激光模塊的部分主視圖，圖示了其結(jié)構(gòu)； 圖15是方塊圖，圖示了上述圖像曝光設(shè)備的電學(xué)構(gòu)造； 圖16A圖示了DMD中的使用區(qū)域的實(shí)例； 圖16B圖示了DMD中的使用區(qū)域的實(shí)例；
圖17是在上述圖像曝光設(shè)備中使用的氣密式殼體的透視圖，圖示了其 結(jié)構(gòu)；
圖18是上述氣密式殼體的分解透視圖，圖示了氣密式殼體和在其內(nèi)部 設(shè)置的部件；
圖19是上述氣密式殼體的另一分解透視圖，圖示了氣密式殼體以及沿 與圖18的觀察方向不同的方向看到的設(shè)置在其內(nèi)部的部件； 圖20是用于說(shuō)明本發(fā)明的有利的效果的說(shuō)明圖；以及 圖21是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的圖像曝光設(shè)備中使用的曝光頭的橫 截面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，將參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。首先將描述 根據(jù)第一實(shí)施例的圖像曝光設(shè)備。圖像曝光設(shè)備的結(jié)構(gòu)
如圖1所示，本實(shí)施例的圖像曝光設(shè)備包括板狀移動(dòng)臺(tái)150，用于通
過(guò)吸力將片狀感光材料12保持在其上。沿臺(tái)的移動(dòng)方向延伸的兩個(gè)引導(dǎo)件 158被設(shè)置在通過(guò)4條腿154支撐的厚板狀安裝平臺(tái)156的上表面上。臺(tái)152 被設(shè)置為其縱向方向被定位成臺(tái)的移動(dòng)方向，且由引導(dǎo)件158可移動(dòng)地 支撐以允許前后運(yùn)動(dòng)。本實(shí)施例的圖像曝光設(shè)備進(jìn)一步包括將在下面描述 的臺(tái)驅(qū)動(dòng)單元304 (圖15)，用于驅(qū)動(dòng)用作沿引導(dǎo)件158的副掃描裝置的臺(tái) 152。
跨過(guò)臺(tái)152的移動(dòng)路徑的反U形門160被設(shè)置在安裝平臺(tái)156的中心部 分處。反U形門160的每一個(gè)端部都被固定附連于安裝平臺(tái)156的每一側(cè)。 掃描器162被設(shè)置在門160的一側(cè)上，且用于檢測(cè)感光材料150的前邊緣和 后邊緣的多個(gè)傳感器164 (諸如2個(gè))被設(shè)置在另一側(cè)上。掃描器162和傳 感器164被固定附連至跨過(guò)臺(tái)152的移動(dòng)路徑的門160。掃描器162和傳感器 164被連接至控制它們的控制器(未顯示)。
如圖2和3B所示，掃描器162包括多個(gè)曝光頭166(例如14個(gè))，被設(shè) 置在由M行和N列組成的矩陣中。在該實(shí)例中，4個(gè)曝光頭166相對(duì)于感光 材料150的寬度被設(shè)置在第3行。以下，設(shè)置在第m行第n列的曝光頭將被 指定為曝光頭166^。
每一個(gè)曝光頭166的曝光區(qū)域168是長(zhǎng)方形，其短邊沿著副掃描方向。 因此，臺(tái)152移動(dòng)時(shí)，條紋形的曝光區(qū)170通過(guò)每一個(gè)曝光頭166被形成在 感光材料150上。以下，在第m行的第n列設(shè)置的曝光頭的曝光區(qū)將被指定 為曝光區(qū)168mn。
如圖3A和3B所示，線性排列成行的曝光頭166中的每一個(gè)沿布置方向
位移預(yù)定的間距(例如，曝光區(qū)域的長(zhǎng)邊的正整數(shù)倍，在該情況下是長(zhǎng)邊 的2倍)，這樣每一個(gè)條紋形曝光區(qū)170在與副掃描方向垂直的方向上以與 相鄰的曝光區(qū)170沒(méi)有任何間隙的方式被布置。結(jié)果，與第一行中的曝光
區(qū)域168 和16812之間的空間相對(duì)應(yīng)的感光材料的不曝光區(qū)可通過(guò)第二行 中的曝光區(qū)16821和第三行中的曝光區(qū)16831而被曝光。
曝光頭166n到166mn中的每一個(gè)具有可從美國(guó)德州儀器有限公司(U.S. Texas Instruments Inc.，)獲得的數(shù)字微鏡裝置(DMD) 50，作為空間光學(xué) 調(diào)制裝置，該空間光學(xué)調(diào)制裝置根據(jù)圖像數(shù)據(jù)在像素接像素的基礎(chǔ)上調(diào)制 入射光束。DMD50被連接至下述的控制器302 (圖15)?？刂破?02包括數(shù) 據(jù)處理部分和鏡驅(qū)動(dòng)控制部分?？刂破?02的數(shù)據(jù)處理部分基于輸入的圖 像數(shù)據(jù)產(chǎn)生控制信號(hào)，該控制信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)控制在用于每一個(gè)曝光頭166 的、要被控制的DMD50的區(qū)域之中的微型鏡中的每一個(gè)。將在下文提供 "要被控制的區(qū)域"。鏡驅(qū)動(dòng)控制部分基于由圖像數(shù)據(jù)處理部分產(chǎn)生的控 制信號(hào)，控制對(duì)應(yīng)每個(gè)曝光頭166的、DMD50的每一個(gè)微型鏡的反射表面 的角度。 一種控制每一個(gè)微型鏡的反射表面的角度的方法將在隨后被描 述。
在DMD50的光進(jìn)入側(cè)上順序設(shè)置以下各部件具有激光輸出部分的 光纖陣列光源66，在其中沿與暴露區(qū)域168的長(zhǎng)邊的方向相對(duì)應(yīng)的方向線 性地布置光纖的輸出面(發(fā)光點(diǎn))；透鏡系統(tǒng)67，用于校正和聚焦從DMD 上的光纖陣列光源66輸出的激光束；以及用于將透射通過(guò)透鏡系統(tǒng)67的激 光束朝向DMD50反射的反射鏡69。在圖4中，透鏡系統(tǒng)67被原理地圖示出。
如圖5詳細(xì)圖解所示，透鏡系統(tǒng)67包括聚光透鏡71，用于會(huì)聚激光 束B(niǎo)，作為從光纖陣列光源66發(fā)射的照明光；被放置在光透射通過(guò)聚光透 鏡71的光路徑中的桿狀光學(xué)積分器72 (以下稱為"桿狀積分器")；和設(shè)置 在桿狀積分器72前面，即，在鏡69的一側(cè)上的圖像聚焦透鏡74。從光纖陣 列光源66發(fā)射的激光束通過(guò)聚光透鏡71 、桿狀積分器72和聚焦透鏡74照射 在DMD50上，作為沿橫截面具有均勻發(fā)光強(qiáng)度的基本準(zhǔn)直的光束。將對(duì) 桿狀積分器72的形狀和功能在下文進(jìn)行詳細(xì)描述。
從透鏡系統(tǒng)67輸出的激光束B(niǎo)通過(guò)鏡69反射，并且通過(guò)TIR (total internal reflection全內(nèi)反射)棱鏡70在DMD50上照射。在圖4中，TIR棱 鏡70被忽略。
用于將通過(guò)DMD50反射的激光束B(niǎo)聚焦到感光材料150上的圖像聚焦 光學(xué)系統(tǒng)5被設(shè)置在DMD50的光反射側(cè)上。圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)51在圖4
中被原理性地示出。如圖5所詳細(xì)圖解示出的一樣，圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)51
包括由透鏡系統(tǒng)52、 54組成的第一圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)，由透鏡系統(tǒng)57、 58組成的第二圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)，和微透鏡陣列55，其設(shè)置在DMD50的 通過(guò)第一圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)聚焦的圖像位置處。
以下，將對(duì)每一個(gè)部件進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖6所示，DMD50是由多 個(gè)微型鏡62 (例如1024X768)組成的鏡裝置，所述多個(gè)微型鏡62的每一 個(gè)形成像素，且成格圖案被布置在SRAM單元(存儲(chǔ)單元)60上。在每 一個(gè)像素中，長(zhǎng)方形的微型鏡被設(shè)置在由支撐柱支撐的頂部。諸如鋁或 相似的高反射材料被沉積在微型鏡的表面上。微型鏡的反射比不小于90 %，且微型鏡的布置間距在垂直和水平方向上都是諸如13.7nm?？稍谟?于生產(chǎn)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的普通生產(chǎn)線上生產(chǎn)的硅柵極CMOS SRAM單元60 通過(guò)具有鉸鏈和軛的支撐柱被設(shè)置在每一個(gè)微型鏡62之下。整個(gè)DMD被 構(gòu)造成單體。
當(dāng)數(shù)字信號(hào)被寫(xiě)入到DMD50的SRAM單元60中時(shí)，由支撐柱支撐的微 型鏡在相對(duì)于襯底、以對(duì)角線為中心的土a度(諸如士12度)的范圍之 內(nèi)傾斜，其中襯底上安裝有DMD50。圖7A示出微型鏡62以+"度傾斜， 意味著其在打開(kāi)狀態(tài)下；并且圖7B示出微型鏡62以一a度傾斜，意味著 其在關(guān)閉狀態(tài)下。因此，通過(guò)根據(jù)圖6所示的圖像信號(hào)控制微型鏡62在 DMD50的每一個(gè)像素中的斜度，入射在DMD50上的激光束B(niǎo)被反射到每 一個(gè)微型鏡62的傾斜方向。
圖6是DMD50的部分放大圖，圖示了一部分DMD50中的一些微型鏡被 控制傾斜+或一 《度的實(shí)例狀態(tài)。微型鏡62的每一個(gè)的打幵一關(guān)閉控制 通過(guò)連接至DMD50的控制器302來(lái)實(shí)現(xiàn)。光吸收材料(未顯示)沿通過(guò) 關(guān)閉狀態(tài)下的微型鏡反射的激光束B(niǎo)的傳播方向設(shè)置。
優(yōu)選，DMD50以輕微傾斜的方式被設(shè)置，因此其短邊與副掃描方向 形成預(yù)定角度6 (諸如0.1到5度)。圖8A圖示了DMD50不傾斜時(shí)通過(guò)每一 個(gè)微型鏡產(chǎn)生的反射的光圖像53 (曝光束)的掃描軌跡，并且圖8B圖示 了當(dāng)DMD50傾斜時(shí)從每一個(gè)微型鏡來(lái)的曝光束53的掃描軌跡。
DMD5包括在橫向上設(shè)置的多個(gè)微型鏡列(例如756個(gè))，每一個(gè)具有 在縱向方向上設(shè)置的多個(gè)微型鏡(例如1024個(gè))。如圖8B所示，在DMD50
傾斜時(shí)由微型鏡制造的曝光束53的掃描軌跡(掃描線)之間的間距P2比
DMD50不傾斜時(shí)的間距P,窄，并且圖像清晰度明顯提高。同時(shí)，DMD50 相對(duì)于副掃描方向的傾斜角非常小，因此當(dāng)DMD傾斜時(shí)掃描寬度W2與 DMD不傾斜時(shí)的掃描寬度W,相同。
另外，相同的掃描線通過(guò)不同的微型鏡列被曝光多次(多次曝光)。 多次曝光可實(shí)現(xiàn)曝光位置的精確控制和高清晰度曝光。另外，設(shè)置在主 掃描方向上的多個(gè)曝光頭之間的接縫可通過(guò)精確的曝光位置控制而使其 平滑。
可通過(guò)將微型鏡列成Z字圖案布置而獲得相似的效果，其中以預(yù)定的 間距在與副掃描方向垂直的方向上使每一個(gè)微型鏡列移置而形成Z字圖 案布置，取代了使DMD50傾斜的方法。
如圖9A所示，光纖陣列光源66包括多個(gè)激光模塊64 (例如14個(gè))，并 且多模光纖30的沿長(zhǎng)度的一端被連接至激光模塊64中的每一個(gè)。具有與 多模光纖30的芯線直徑相同的芯線直徑且其包層直徑小于多模光纖30的 包層直徑的光纖31的長(zhǎng)度被接合至每一個(gè)多模光纖30的另一端。如圖9B 詳細(xì)地圖示出，在與多模光纖相對(duì)的側(cè)面上的7個(gè)光纖的每一端面沿與副 掃描方向相垂直的主掃描方向?qū)R，且端面的兩個(gè)陣列被設(shè)置以形成激 光輸出部分68。
在本實(shí)施例中，如圖10所示，長(zhǎng)度大約l至30cm、且具有較小包層直 徑的光纖31被同軸接合至具有較大包層直徑的多模光纖30的激光束輸出 側(cè)的尖端。光纖30、 31通過(guò)將光纖31的輸入面熔接至的光纖30的輸出面 且使芯線軸線對(duì)齊而被接合在一起。如前所述，光纖31具有與多模光纖 31相同的芯線直徑。
對(duì)于多模光纖30和光纖31，可使用步長(zhǎng)指數(shù)型光纖、漸變指數(shù)型光纖， 或混合型光纖。例如，可使用由三菱電纜產(chǎn)業(yè)有限公司(Mitsubishi Cable Industries, Ltd.)生產(chǎn)的步長(zhǎng)指數(shù)型光纖。在本實(shí)施例中，多模光纖30和 光纖31是步長(zhǎng)指數(shù)型。多模光纖30具有125/zm的包層直徑，的芯
線直徑，0.2的NA，以及99.5%的用于輸入面涂層的透射比。光纖31具有 60pw的包層直徑，50//m的芯線直徑，禾口0.2的NA。
然而，光纖31的包層直徑不局限于60/im 。用于傳統(tǒng)光纖光源的許多
光纖的包層直徑是125/zw 。由于較小的包層直徑會(huì)產(chǎn)生較深的聚焦深 度，所以，優(yōu)選地，多模光纖的包層直徑不大于80/zw ，且更優(yōu)選地， 不大于60/^w。由于單一模式的光纖需要至少3到4^m的芯線直徑，所 以，優(yōu)選地，光纖31的包層直徑不小于10/zm。優(yōu)選地，光纖30、 31從
耦合效率的觀點(diǎn)出發(fā)具有相同的芯線直徑。
不需要將兩種彼此具有不同包層直徑的光纖30、31通過(guò)熔接將他們接 合在一起(也稱為錐形接合)。光纖陣列光源可通過(guò)將多根具有相同芯線 直徑(例如圖9A中的光纖30)的光纖捆扎而形成，每一根光纖沒(méi)有在其 處接合的不同類型的光纖。
激光模塊64由光束結(jié)合激光光源(光纖光源)組成。光束結(jié)合激光光 源包括固定安裝在加熱塊10上的多個(gè)橫向多模式或單模式GaN系統(tǒng)半 導(dǎo)體激光芯片LD1、 LD2、 LD3、 LD4、 LD5、 LD6、和LD7;準(zhǔn)直儀透 鏡ll、 12、 13、 14、 15、 16、禾卩17，每一個(gè)準(zhǔn)直儀透鏡為GaN系統(tǒng)半導(dǎo) 體激光LD1到LD7中的每一個(gè)而設(shè)置；聚光透鏡20;以及多模光纖30。半 導(dǎo)體激光的數(shù)量不局限于7個(gè)，不同數(shù)量的半導(dǎo)體激光也可被利用。另外， 代替7個(gè)分開(kāi)的準(zhǔn)直儀透鏡11到17，可利用將這些準(zhǔn)直儀透鏡形成為一體 的準(zhǔn)直儀透鏡陣列。
GaN系統(tǒng)半導(dǎo)體激光器LDl到LD7中的每一個(gè)具有實(shí)質(zhì)上相同的振動(dòng) 波長(zhǎng)(例如405nm)和最大輸出(例如大約100mW用于多模激光，和50mW 用于單一模式激光)。GaN系統(tǒng)半導(dǎo)體激光器LDl到LD7中的每一個(gè)的輸 出都低于最大輸出功率且彼此不同。對(duì)于GaN系統(tǒng)半導(dǎo)體激光器LDl到 LD7，也可使用在350到450nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)除了405nm以外的波長(zhǎng)處振蕩 的激光。
光束結(jié)合激光光源與其它光學(xué)元件一起被安裝在具有頂部開(kāi)口的盒 狀封裝40中。封裝40包括封裝蓋，封裝蓋形成用來(lái)密封封裝40的開(kāi)口。 當(dāng)空氣被除去后，密封的氣體被引入至封裝40中，并且封裝40的開(kāi)口被 封裝蓋41密封以在此產(chǎn)生的封閉空間(密封空間)中氣密地密封光束結(jié) 合激光光源。
基礎(chǔ)板42被固定地連接在封裝40的底表面上，并且加熱塊IO、用于保 持準(zhǔn)直儀透鏡20的準(zhǔn)直儀透鏡保持件45、和用于保持多模光纖30的輸入
端的光纖保持件46被連接在基礎(chǔ)板42的上表面上。多模光纖30的輸出端 通過(guò)設(shè)置在封裝40的壁上的孔被拉到外面。
準(zhǔn)直儀透鏡保持件44被連接至加熱塊10的橫側(cè)表面，并且準(zhǔn)直儀透鏡 11至17被保持在該處。孔被設(shè)置在橫側(cè)壁上，將驅(qū)動(dòng)電流供應(yīng)到GaN系 統(tǒng)半導(dǎo)體激光器LD1至LD7的配線通過(guò)該孔被拉到外面。
在圖13中，為清晰起見(jiàn)，只示出了7個(gè)半導(dǎo)體激光器LD1至LD7中的 GaN系統(tǒng)半導(dǎo)體激光器LDl，和7個(gè)準(zhǔn)直儀透鏡ll至17中的準(zhǔn)直儀透鏡17。
圖14是準(zhǔn)直儀透鏡11至17的安裝區(qū)的主視圖，圖示了其前面的圖形。 準(zhǔn)直儀透鏡11至17中的每一個(gè)被形成為包括具有非球面表面的圓透鏡 的光學(xué)軸線的區(qū)被伸長(zhǎng)形狀的平行表面分成薄片。伸長(zhǎng)的準(zhǔn)直儀透鏡可 通過(guò)例如模制樹(shù)脂或光學(xué)玻璃而被制成。準(zhǔn)直儀透鏡ll至17沿GaN系統(tǒng) 半導(dǎo)體激光器LD1至LD7的發(fā)光點(diǎn)的排列方向(圖14中左到右的方向)彼 此緊密地被布置，使得準(zhǔn)直儀透鏡ll至17的長(zhǎng)度方向被定向?yàn)檠嘏cGaN 系統(tǒng)半導(dǎo)體激光器LD1至LD7的發(fā)光點(diǎn)的排列方向相交的方向。
同時(shí)，對(duì)于GaN系統(tǒng)半導(dǎo)體激光器LDl至LD7，可以使用這樣的激光 器所述激光器包括發(fā)光寬度為2/zm的活性層，并且分別以一定光束發(fā)
散角度(例如10度到30度的光束發(fā)散角度)、沿與活性層平行和垂直的方 向發(fā)射各激光束B(niǎo)1至B7。 GaN系統(tǒng)半導(dǎo)體激光器LDl至LD7被設(shè)置為其 發(fā)光點(diǎn)沿平行于活性層的方向線性地對(duì)齊。
因此，從各個(gè)發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的激光束B(niǎo)1至B7以與長(zhǎng)度方向相對(duì)應(yīng)的具
有較大光束發(fā)散角度的方向和以與準(zhǔn)直儀透鏡的寬度方向(垂直于長(zhǎng)度 方向的方向)相對(duì)應(yīng)的具有較小光束發(fā)散角度的方法進(jìn)入各個(gè)伸長(zhǎng)的準(zhǔn) 直儀透鏡11至17。 g卩，準(zhǔn)直儀透鏡ll至17中的每一個(gè)的寬度是l.lmm，其 長(zhǎng)度是4.6mm，并且以水平和垂直方向進(jìn)入準(zhǔn)直儀透鏡11至17的激光束 Bl至B7的光束直徑分別是0.9mm和2.6mm。準(zhǔn)直儀透鏡11至17中的每一 個(gè)具有3mm的焦距f,和0.6的NA，其以1.25mm的間距被布置。
聚光透鏡20形成為包括具有非球面表面的圓透鏡的光學(xué)軸線的區(qū)被 伸長(zhǎng)形狀的平行表面分成薄片。其被設(shè)置為其長(zhǎng)邊與準(zhǔn)直儀透鏡11至17 的排列方向，即，水平方向相對(duì)應(yīng)，且其短邊與垂直于水平方向的方向 相對(duì)應(yīng)。聚光透鏡20具有23mm的焦距f2和0.2的NA。聚光透鏡20也通過(guò)
模制樹(shù)脂或光學(xué)玻璃而被制成。
圖5示出的微透鏡陣列55包括兩維排列的大量微透鏡55a，每一個(gè)與 DMD50的微型鏡62或像素相對(duì)應(yīng)。盡管DMD50具有總數(shù)為1024件X768 列的微型鏡，但是只有1024件X256列在本發(fā)明的實(shí)施例中被驅(qū)動(dòng)，將在 以下進(jìn)行描述。因此，1024件X256列微透鏡55a的對(duì)應(yīng)數(shù)量的微透鏡被 設(shè)置。微透鏡55a的尺寸在垂直和水平方向上都是40/zm 。如實(shí)例，微透
鏡55a由光學(xué)玻璃BK7制成，且具有0.19mm的焦距和0.11的NA (數(shù)值孔 徑)。
微透鏡陣列55被容納在氣密殼體80中。基本上，氣密殼體80包括透鏡 鏡筒81、用于將要被輸入的激光束B(niǎo)傳輸至微透鏡陣列55且使激光束B(niǎo)分 別通過(guò)其中的平行板式蓋玻璃82、 83，并且包括在與外部空氣隔離的封 閉空間中的微透鏡陣列55。
圖17是氣密殼體80的詳細(xì)透視圖。圖18和19是分別從蓋玻璃82和蓋玻 璃83看到的氣密殼體80的分解透視圖。以下，將參照這些附圖描述氣密 殼體中的微透鏡陣列55的安裝結(jié)構(gòu)。
安裝件84被固定地連接至由例如鋁制成的透鏡鏡筒81，并且透鏡鏡筒 81通過(guò)安裝件84被固定地連接至圖像曝光設(shè)備的主體。微透鏡陣列55通 過(guò)粘合劑或類似物質(zhì)被固定地連接至板狀微透鏡保持件85。微透鏡保持 件85具有用于使通過(guò)微透鏡陣列55聚光的激光束B(niǎo)透射的光透射孔85a。
微透鏡保持件85被放置在展開(kāi)部分81a上，該展開(kāi)部分形成在透鏡鏡 筒81的內(nèi)圓周上，并且由例如鋁制成的保持環(huán)86從上方被螺紋安裝在透 鏡鏡筒81的內(nèi)圓周上，以將微透鏡保持件85按壓固定至展開(kāi)部分81a。由 例如BK7玻璃或類似材料制成的蓋玻璃82被定位在透鏡鏡筒81的頂端， 并且由例如鋁制成的保持環(huán)87被螺旋地固定至蓋玻璃82的頂部上的透鏡 鏡筒的外圓周，用以將蓋玻璃82連接至透鏡鏡筒81。蓋玻璃83被定位在 透鏡鏡筒81的底端，并且由例如鋁制成的、用于將蓋玻璃83擠壓至透鏡 鏡筒81的底端上的保持環(huán)88螺紋連接至透鏡鏡筒81的外圓周。這樣能夠 使由例如BK7玻璃或相似材料制成的蓋玻璃83被連接至透鏡鏡筒81。
這樣，微透鏡陣列55被安裝在由透鏡鏡筒81、蓋玻璃82、和蓋玻璃83 限定的封閉的空間中。
通過(guò)第一圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)使DMD50的圖像放大三倍而聚焦在微透 鏡陣列上，其中第一圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)由如圖5所示的透鏡系統(tǒng)52、 54 組成，并且在通過(guò)第二圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)使形成在微透鏡陣列之后的圖 像放大1.6倍而聚焦且投射在感光材料150上，其中第二圖像聚焦光學(xué)系 統(tǒng)由透鏡系統(tǒng)57、 58組成。因此，以總體上4.8倍的放大率將DMD50的圖 像以放大的形式聚焦且投射在感光材料150上。
在本實(shí)施例中，棱鏡對(duì)73被設(shè)置在第二圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)和感光材料 150之間，并且在圖5中，感光材料150上的圖像的聚焦可通過(guò)沿上、下方 向移動(dòng)棱鏡對(duì)73而調(diào)節(jié)。在圖5中，感光材料150沿由箭頭F標(biāo)示的副掃描 方向被進(jìn)給。
將參照?qǐng)D15對(duì)根據(jù)本發(fā)明的圖像曝光設(shè)備的電學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。如圖 15所示，總控制部分300連接至調(diào)制電路301，該調(diào)制電路301依次連接至 用于控制DMD50的控制器302?？偪刂撇糠?00還連接至用于驅(qū)動(dòng)激光器 模塊64的LD驅(qū)動(dòng)電路303。另外，其連接至用于驅(qū)動(dòng)臺(tái)152的臺(tái)驅(qū)動(dòng)單元 304。
圖像曝光設(shè)備的操作
以下將描述上述圖像曝光設(shè)備的操作。在掃描器162的每一個(gè)曝光頭 中，以發(fā)散的方式從GaN系統(tǒng)半導(dǎo)體激光器LDl至LD7 (圖ll)發(fā)射的每 個(gè)激光束B(niǎo)1、 B2、 B3、 B4、 B5、 B6、和B7通過(guò)相應(yīng)的準(zhǔn)直儀透鏡11至 17被準(zhǔn)直，其中GaN系統(tǒng)半導(dǎo)體激光器LDl至LD7組成光纖陣列光源66 的光束結(jié)合光源。準(zhǔn)直的激光束B(niǎo)1至B7通過(guò)聚光透鏡20被聚光，且被聚 焦在多模光纖30的芯線30a的輸入端面上。
在本實(shí)施例中，準(zhǔn)直儀透鏡11至17和聚光透鏡20組成聚光光學(xué)系統(tǒng)， 并且該聚光光學(xué)系統(tǒng)和多模光纖30組成光束結(jié)合光學(xué)系統(tǒng)。g卩，通過(guò)聚 光透鏡20以上述的方式聚光的激光束B(niǎo)1至B7進(jìn)入多模光纖30的芯線 30a，用以傳播通過(guò)其中，并且作為單個(gè)結(jié)合激光束B(niǎo)從光纖31出射，其 中光纖31被接合至多模光纖30的輸出端面。
在每一個(gè)激光模塊64中，當(dāng)激光束B(niǎo)1至B7到多模光纖30的耦合效率 是0.9，并且GaN系統(tǒng)半導(dǎo)體激光器LDl至LD7中的每一個(gè)的輸出功率是
50mW，從以陣列形式布置的光纖31中的每一個(gè)來(lái)的結(jié)合激光束B(niǎo)具有輸 出功率315mM (50mMX0.9X7)。因此，從總數(shù)為14的光纖中，可獲得 輸出功率為4.4W (0.315X14)的激光束B(niǎo)。
當(dāng)執(zhí)行圖像曝光時(shí)，根據(jù)要被曝光的圖像的圖像數(shù)據(jù)從圖15中所示的 調(diào)制電路301輸入到DMD50的控制器302，并且臨時(shí)存儲(chǔ)在其幀存儲(chǔ)器 中。圖像數(shù)據(jù)是其中由二進(jìn)制數(shù)值(點(diǎn)的存在與否)表示形成圖像的每 一個(gè)像素的灰度水平的數(shù)據(jù)。
在其上吸持有感光材料150的臺(tái)152沿引導(dǎo)件152以等速?gòu)臇鸥?60的
上游移動(dòng)到到下游。當(dāng)臺(tái)152通過(guò)柵格160之下，并且感光材料150的前邊
緣通過(guò)連接至柵格160的傳感器164被檢測(cè)時(shí)，存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器中的圖像
數(shù)據(jù)每次對(duì)應(yīng)多條線而被順序地讀出。然后，用于每一個(gè)曝光頭166的控
制信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)處理部分、基于讀出的圖像數(shù)據(jù)逐頭(head-by-head)地
產(chǎn)生，并且在每一個(gè)曝光頭166中的DMD50的微型鏡中的每一個(gè)通過(guò)鏡
驅(qū)動(dòng)控制部分、基于產(chǎn)生的控制信號(hào)以逐頭方式被開(kāi)關(guān)控制。在本實(shí)施 例中，用作單一像素區(qū)域的微型鏡的尺寸是13.7 //wX13.7 //m。
當(dāng)激光束B(niǎo)從光纖陣列光源66照射在DMD50上時(shí)，通過(guò)被驅(qū)動(dòng)至打開(kāi) 狀態(tài)的DMD50的微型鏡而反射的激光束通過(guò)透鏡系統(tǒng)51聚焦在感光材 料150上。這樣，從光纖陣列光源66發(fā)送的激光束以逐像素方式被開(kāi)關(guān)地 控制，并且感光材料150被曝光，其中像素的數(shù)量(曝光區(qū)168)大致等 于DMD使用的像素的數(shù)量。感光材料150與臺(tái)152—起以等速移動(dòng)，使得 感光材料150通過(guò)掃描器162沿與臺(tái)移動(dòng)方向相反的方向被副掃描，并且 條形曝光區(qū)170通過(guò)曝光頭166中的每一個(gè)而形成。
如圖16A和16B所示的本實(shí)施例中，盡管DMD50包括沿副掃描方向設(shè) 置的768陣列微型鏡，每一個(gè)陣列具有沿主掃描方向設(shè)置的1024件微型 鏡，然而，只有部分的微型鏡陣列(例如，1024件X256陣列)通過(guò)控制 器302驅(qū)動(dòng)控制。
在該情況下，可使用設(shè)置在DMD50的中心區(qū)(圖16A)，或頂(或底) 端區(qū)(圖16B)的微型鏡陣列。另外，如果微型鏡中的一些發(fā)生故障，則 可使用沒(méi)有缺陷微型鏡的微型鏡陣列來(lái)取代有缺陷微型鏡的微型鏡陣 列。這樣，可根據(jù)情況來(lái)改變微型鏡陣列。 DMD50具有一定的受限的數(shù)據(jù)處理速度。每條線的調(diào)制速度與使用 的像素的數(shù)量成反比。因此，每條線的調(diào)制速度可通過(guò)只使用全部微型鏡 陣列的一部分來(lái)提高。同時(shí)，對(duì)于其中曝光頭相對(duì)于曝光表面持續(xù)移動(dòng)的 曝光方法，不需要使用在副掃描方向上的全部像素。
當(dāng)通過(guò)掃描器162進(jìn)行的感光材料150的副掃描完成，且感光材料150 的后邊緣由傳感器164檢測(cè)到時(shí)，臺(tái)152通過(guò)臺(tái)驅(qū)動(dòng)單元304沿引導(dǎo)件158 返回到柵格160的最上游處的原始位置處。然后，臺(tái)152再次沿引導(dǎo)件158 以等速?gòu)臇鸥?gate) 160的上游移動(dòng)到下游。
如圖5所示，照明光學(xué)器件由光纖陣列光源66、聚光透鏡71、桿狀積 分器72、圖像成形透鏡74、鏡69、和TIR棱鏡70組成，用于將作為照明光 的激光束B(niǎo)照射在DMD50上，將在以下對(duì)所述照明光學(xué)器件進(jìn)行說(shuō)明。桿 狀積分器72是例如形成為方形桿的透明桿。當(dāng)激光束B(niǎo)通過(guò)全反射在桿狀 積分器72中傳播時(shí)，激光束B(niǎo)的橫截面中的強(qiáng)度分布是均勻的。桿狀積分 器72的輸入和輸出面設(shè)有抗反射涂層，用以提高透射率。以上述方式在橫 截面中具有高均勻強(qiáng)度分布、用作照明光的激光束B(niǎo)的供給會(huì)產(chǎn)生具有均 勻的光強(qiáng)度的照明光，使高清晰度的圖像在感光材料150上被曝光。
在根據(jù)本實(shí)施例的設(shè)備中，微透鏡陣列55被容納在氣密殼體80中，以 便防止灰塵或相似的物質(zhì)直接粘附于微透鏡陣列55。另外，灰塵或相似的 物質(zhì)會(huì)粘附于組成氣密殼體的蓋玻璃中的每一個(gè)的表面，由于粘附的灰塵 而造成的對(duì)曝光圖像的不利影響可因?yàn)槊恳粋€(gè)蓋玻璃82、 83的表面和微透 鏡陣列55之間的距離而減少。以下，將參照附圖20通過(guò)了解作為實(shí)例的蓋 玻璃82的情況而對(duì)該原因進(jìn)行說(shuō)明。
微透鏡陣55被設(shè)置為微透鏡55a中的每一個(gè)都定位在DMD50的相應(yīng) 的微型鏡62中的每一個(gè)的圖像位置處，其中該DMD50通過(guò)由透鏡系統(tǒng)52、 54組成的第一圖像聚焦系統(tǒng)聚焦。因此，激光束B(niǎo)以逐漸會(huì)聚的方式透射 通過(guò)蓋玻璃82。在本實(shí)施例中，光束B(niǎo)的光束發(fā)散角度總計(jì)是0.014弧度， 其中0.006弧度用于衍射，且0.008弧度用于NA。在本實(shí)施例中，在如上所 述的垂直和水平的方向上，微透鏡55a的尺寸都是40;^ (0.04mm)。通過(guò)
第一圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)聚焦的圖像位置和蓋玻璃82的表面之間的間距是 10mm。因此，蓋玻璃82的表面上的光束B(niǎo)的尺寸是0.3mmX0.3mm。
在這些情況下，例如，如果直徑為0.1mm的灰塵的全部光阻塞微粒粘 附于微透鏡陣列55的表面，則大約4個(gè)像素(大約4個(gè)微透鏡)的曝光值在 曝光圖像上被減少為0。反之，在本實(shí)施例中，如果如上所述的具有相同 尺寸的灰塵微粒粘附于蓋玻璃82的表面，則不利的影響會(huì)延伸至大約9個(gè) 像素，但是受影響的像素中的每一個(gè)的曝光值都被減少了1/9。因此，與 灰塵被允許直接粘附于微透鏡陣列55的情況相比，本實(shí)施例可明顯降低灰 塵的不利影響。
迄今為止，已經(jīng)描述了蓋玻璃82的一部分的情況。由于激光束B(niǎo)以逐 漸發(fā)散的方式從蓋玻璃83出射，所以，還可防止由于灰塵或類似物質(zhì)落在 蓋玻璃83的表面上而導(dǎo)致的曝光圖像的圖像質(zhì)量的下降。
在本實(shí)施例中，激光束B(niǎo)的波長(zhǎng)是在上述的350到450nm的范圍之間的 405nm。因此，激光束B(niǎo)具有高能量，并且使微透鏡陣列的表面更容易收 集灰塵或類似物，這導(dǎo)致曝光圖像的圖像質(zhì)量更容易下降。然而，通過(guò)本 發(fā)明，圖像質(zhì)量下降可被減少到很小的程度。
以下，將說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖21是根據(jù)第二實(shí)施例的圖像曝 光設(shè)備的曝光頭的橫截面圖。第二實(shí)施例的曝光頭與圖5所示的曝光頭相 比基本不同，不同點(diǎn)在于，還包括孔陣列59?？钻嚵?9由具有通過(guò)其中形 成的多個(gè)孔(開(kāi)口) 59a的不透明件構(gòu)成，每一個(gè)孔與微透鏡陣列55中的 每一個(gè)微透鏡相對(duì)應(yīng)。
該結(jié)構(gòu)能夠使光從DMD50的每一個(gè)微型鏡55a反射、以只進(jìn)入孔陣列 59中的相應(yīng)的孔中，并且使光不能從相鄰的微型鏡反射而進(jìn)入與這些微透 鏡不對(duì)應(yīng)的孔59a中，從而可以提高消光率。另外，在本實(shí)施例中，還可 將孔陣列59容納在氣密殼體80中，從而可以防止灰塵或類似物從孔陣列59 和微透鏡陣列55之間進(jìn)入。
在上述的第一和第二實(shí)施例中，蓋玻璃82、 83用作透明部分，分別用 于使激光束B(niǎo)通過(guò)微透鏡陣列55并使激光束B(niǎo)通過(guò)該透明部分?？蛇x的， 透明部分可利用組成圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)的透鏡而形成，諸如圖5或21所示 的結(jié)構(gòu)中的透鏡系統(tǒng)54或57。即，在該情況下，透鏡系統(tǒng)54或57可一起合 并到透鏡鏡筒81中。
優(yōu)選地，當(dāng)微透鏡陣列55和孔陣列59被安裝在氣密殼體80的內(nèi)部后，
其中的空氣通過(guò)干凈的氮?dú)狻⒀鯕饣蚋稍锏目諝鈨艋吞鎿Q。這可阻止包
含在氣密殼體80里的空氣中的灰塵或類似物落在微透鏡陣列55或孔陣列 59上。另外，眾所周知的是，氧氣具有阻止灰塵或類似物粘附于平面的有
益效果，其中具有短波長(zhǎng)的光透射通過(guò)所述平面。
權(quán)利要求
1.一種圖像曝光設(shè)備，包括空間光學(xué)調(diào)制裝置，所述空間光學(xué)調(diào)制裝置包括大量的兩維排列的像素區(qū)，每一個(gè)用于調(diào)制照射在其上的光；光源，用于將光照射在所述空間光學(xué)調(diào)制裝置上；以及圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)，所述圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)用于將通過(guò)所述空間光學(xué)調(diào)制裝置調(diào)制的光所表現(xiàn)的圖像聚焦在感光材料上，所述圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)包括將從空間光學(xué)調(diào)制裝置的每一個(gè)像素區(qū)反射的光會(huì)聚的圖像聚焦透鏡；和微透鏡陣列，其具有布置在由所述圖像聚焦透鏡聚焦的每一個(gè)像素區(qū)的圖像位置處的多個(gè)微透鏡，其中所述微透鏡陣列被容納在具有兩個(gè)透明部分的殼體中，所述透明部分分別用于透射將要通過(guò)微透鏡陣列的光和透射已經(jīng)通過(guò)微透鏡陣列的光。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像曝光設(shè)備，其中，所述透明部分中的至 少一個(gè)由平行板制成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像曝光設(shè)備，其中，所述透明部分中的至 少一個(gè)包括組成所述圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)的所述透鏡。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1一3中的任一項(xiàng)所述的圖像曝光設(shè)備，其中，所述 殼體內(nèi)部的空氣由氮?dú)?、氧氣或干燥的空氣取代，從而所述殼體的內(nèi)部充 滿了氮?dú)狻⒀鯕饣蚋稍锏目諝狻?br> 5. 根據(jù)權(quán)利要求1一4中的任一項(xiàng)所述的圖像曝光設(shè)備，其中，所述 光的波長(zhǎng)是在350到450nm的范圍之中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1一5中的任一項(xiàng)所述的圖像曝光設(shè)備，其中，孔陣 列被布置在所述微透鏡陣列的前側(cè)或后側(cè)，所述孔陣列具有孔，孔中的每 一個(gè)都與所述微透鏡陣列的微透鏡中的每一個(gè)相對(duì)應(yīng)；并且，其中所述孔 陣列被容納在所述殼體中。
7. —種微透鏡陣列單元，包括微透鏡陣列，所述微透鏡陣列具有成陣列排列的微透鏡；以及 殼體，所述殼體用于容納微透鏡陣列，所述殼體具有兩個(gè)透明部分， 所述透明部分分別用于透射將要通過(guò)微透鏡陣列的光和透射已經(jīng)通過(guò)微 透鏡陣列的光。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種能夠防止曝光的圖像質(zhì)量下降的圖像曝光設(shè)備。該設(shè)備包括空間光學(xué)調(diào)制裝置(50)，該空間光學(xué)調(diào)制裝置(50)包括大量的兩維排列的像素區(qū)；光源(66)；以及圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)(51)，該圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)(51)用于將由空間光學(xué)調(diào)制裝置(50)調(diào)制的光(B)所表現(xiàn)的圖像聚焦在感光材料上，該圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)(51)包括圖像聚焦透鏡(52、54)和微透鏡陣列(55)，所述微透鏡陣列布置為多個(gè)微透鏡定位在由圖像聚焦透鏡(52、54)聚焦的每一個(gè)像素區(qū)的圖像位置處。微透鏡陣列(55)被容納在具有兩個(gè)透明部分(82、83)的殼體(80)中，該透明部分(82、83)分別用于透射將要通過(guò)微透鏡陣陣列(55)的光和透射已經(jīng)通過(guò)微透鏡陣列(55)的光，用以防止灰塵粘附于該微透鏡陣列。
文檔編號(hào)H01L21/027GK101103312SQ200680002028
公開(kāi)日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2006年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月13日
發(fā)明者石川弘美 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社