(57)【要約】【課題】マイクロレンズアレイに含まれる複数のマイクロレンズの焦点距離のバラツキに起因する露光画像の画質の低下を防止する。【解決手段】マイクロレンズユニット４３は、複数のマイクロレンズ６０ａが二次元的に配列されてなるＭＬＡ６０と、このＭＬＡ６０を支持する支持台８０とからなる。支持台８０には、一対のマイクロメータヘッド８６が設けられている。各マイクロメータヘッド８６は、シンブル８７の回転に応じてスピンドル８８を突出させ、その突出量に応じてＭＬＡ６０に荷重を加えることにより、ＭＬＡ６０を下方に撓ませる。マイクロレンズユニット４３は、各マイクロレンズ６０ａの焦点距離のバラツキに応じてＭＬＡ６０を撓ませることにより、焦点距離のバラツキを補正する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から照射された光を変調する複数の画素部が二次元的に配列されてなる空間光変調素子を有する露光ヘッドを備え、画像情報を基に変調された光を露光対象に照射することによって前記露光対象に画像を記録する画像露光装置において、
複数のマイクロレンズが二次元的に配列されてなるマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイを支持するための支持台と、前記支持台に取り付けられ、前記支持台が前記マイクロレンズアレイを支持する際に、前記マイクロレンズアレイの周縁部に接触し、前記マイクロレンズアレイを変形及び／又は傾斜させることによって前記各マイクロレンズの焦点距離のバラツキを補正するバラツキ補正手段とからなるマイクロレンズユニットを前記露光ヘッドに設けたことを特徴とする画像露光装置。
【請求項２】
前記バラツキ補正手段は、前記支持台に支持された前記マイクロレンズアレイに荷重を加えることによって前記マイクロレンズアレイを変形させる荷重付与部材であることを特徴とする請求項１記載の画像露光装置。
【請求項３】
前記バラツキ補正手段は、前記支持台の表面からの高さを変えることによって前記マイクロレンズアレイを前記表面に対して傾斜させる高さ調節部材であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像露光装置。
【請求項４】
複数のマイクロレンズが二次元的に配列されてなるマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイを支持するための支持台と、
前記支持台に取り付けられ、前記支持台が前記マイクロレンズアレイを支持する際に、前記マイクロレンズアレイの周縁部に接触し、前記マイクロレンズアレイを変形及び／又は傾斜させることによって前記各マイクロレンズの焦点距離のバラツキを補正するバラツキ補正手段とを備えたことを特徴とするマイクロレンズユニット。
【請求項５】
複数のマイクロレンズが二次元的に配列されてなるマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイを支持するための支持台と、前記支持台に取り付けられ、前記支持台が前記マイクロレンズアレイを支持する際に、前記マイクロレンズアレイの周縁部に接触し、前記マイクロレンズアレイを変形及び／又は傾斜させることによって前記各マイクロレンズの焦点距離のバラツキを補正するバラツキ補正手段とを備えたマイクロレンズユニットの製造方法において、
前記各マイクロレンズの焦点距離を導出するステップと、
導出された前記各焦点距離のバラツキを求めるステップと、
求めた前記バラツキを基に前記マイクロレンズアレイを変形及び／又は傾斜させる際の補正量を算出するステップと、
算出した前記補正量となるように前記バラツキ補正手段に前記マイクロレンズを変形及び／又は傾斜させることにより前記バラツキを補正するステップとを有することを特徴とするマイクロレンズユニットの製造方法。
【請求項６】
前記焦点距離を導出するステップは、前記各マイクロレンズの曲率半径を測定するステップと、測定した前記曲率半径を基に前記焦点距離を算出するステップとからなることを特徴とする請求項５記載のマイクロレンズユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像情報を基に変調された光を露光対象に照射することによって露光対象に画像を記録する画像露光装置、及びこの画像露光装置に用いられるマイクロレンズユニット、並びにその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光材料が塗布又は貼着された基板などに任意のパターンで変調された光ビームを照射することにより、マスクレスで露光記録を行うデジタル露光装置が知られている。このようなデジタル露光装置では、マスクの作成やマスクの切り替えなどの時間を必要としないため、マスクを用いる露光方式に比べて露光記録の処理速度を向上させることができる。また、マスクを用いないことから、ランニングコストが抑えられるという利点もある。
【０００３】
デジタル露光装置は、ＤＭＤ（登録商標）などの空間光変調素子を備えており、画像データを基にＤＭＤを駆動制御することによって、光ビームを変調する。ＤＭＤは、半導体基板に二次元的に配列された複数のメモリセルと、各メモリセルに傾斜自在に取り付けられたマイクロミラーとからなるミラーデバイスであり、各メモリセルにデータを書き込むことで生じる静電気力によって、マイクロミラーの反射面の角度が変化するように構成されている。
【０００４】
デジタル露光装置では、ＤＭＤが変調した光ビームを拡大した際に、各マイクロミラーからの光束が広がって、露光画像の鮮鋭度が低下するという問題がある。この問題を解決するため、複数のマイクロレンズを二次元的に配列したマイクロレンズアレイを有するデジタル露光装置が、例えば、特許文献１〜３などによって提案されている。マイクロレンズアレイは、ＤＭＤの各マイクロミラーからの光束を各マイクロレンズで個別に集光することにより、基板上における各光束のスポット径を小さくする。これにより、マイクロレンズアレイを備えたデジタル露光装置では、光ビームを拡大した際にも、鮮鋭度の高い露光記録を行うことができる。
【０００５】
ところで、マイクロレンズアレイを保持する部材などに残った残留応力や各部材の熱膨張などによって、ＤＭＤとマイクロレンズアレイとが相対的に位置ズレを起こしてしまうことがある。ＤＭＤの各マイクロミラーやマイクロレンズアレイの各マイクロレンズの配列ピッチは、数μｍ〜数十μｍ程度と、非常に狭い。このため、前述のような位置ズレが起きると、ＤＭＤから照射された光ビームがマイクロレンズから外れて露光量が低下したり、本来対応すべきマイクロレンズではなく１画素隣のマイクロレンズに光ビームが入射したりするなど、露光画像の画質を劣化させる要因になる。
【０００６】
こうしたＤＭＤとマイクロレンズアレイとの位置ズレに起因する画質の低下を防止するため、例えば、特許文献１記載の露光装置では、基板などの露光対象を保持するステージにフォトセンサを設け、特定画素の光ビームの位置を検出し、その検出結果に応じてＤＭＤに対するマイクロレンズアレイの位置をピエゾ圧電素子で調節することによって、ＤＭＤとマイクロレンズとの位置を正確に合わせるようにしている。また、特許文献２記載の露光装置では、マイクロレンズアレイを３点で接着固定する際に、その三角形の重心とマイクロレンズアレイの中心とを一致させることによって、熱膨張などの経時変化にともなう位置ズレの影響を最低限に抑えるようにしている。
【０００７】
また、マイクロレンズアレイの光軸方向の位置（高さ方向の位置）が変化してしまうと、露光対象に照射される光ビームのスポット径が広がって、露光画像の鮮鋭度が低下する。これを防止するため、特許文献３記載の露光装置では、露光対象に投影された像をカメラで撮影し、撮影した画像データを基にマイクロレンズのピントの状態を判断し、その判断結果に応じてマイクロレンズアレイを光軸方向に移動させることにより、各マイクロレンズのピントを常に適切な状態に合わせるようにしている。
【特許文献１】特開２００５−２０２０９５号公報
【特許文献２】特開２００６−２６７２３８号公報
【特許文献３】特開２００７−００３８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
マイクロレンズアレイには、例えば、石英ガラスなどが好ましく用いられている。このようなマイクロレンズアレイは、例えば、エッチングなどによって製造される。この際、マイクロレンズアレイを製造する治具の状態などといったあらゆる製造誤差により、各マイクロレンズの焦点距離にバラツキが生じることがある。こうした各マイクロレンズの焦点距離のバラツキは、露光対象に照射される各光ビームのスポット径のバラツキとなって表れ、露光画像の画質を低下させる要因となる。なお、マイクロレンズアレイの製造誤差には、上記の他に、例えば、エッチング速度のムラ、グレースケールマスク製法における露光誤差、及びリフロー製法における樹脂のフローのムラなどが挙げられる。
【０００９】
近年では、露光画像の高精細化の要請が益々高まりつつあり、前述のような各マイクロレンズの焦点距離のバラツキに起因する画質の低下も、適切に防止することが望まれている。しかしながら、ＤＭＤとマイクロレンズアレイとの位置合わせを行う特許文献１、２記載の露光装置では勿論のこと、マイクロレンズアレイを光軸方向に移動させる特許文献３記載の露光装置であっても、各マイクロレンズ自体に含まれるバラツキは、補正することができない。
【００１０】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、マイクロレンズアレイに含まれる各マイクロレンズの焦点距離のバラツキに起因する露光画像の画質の低下を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を達成するため、画像情報を基に変調された光を露光対象に照射することによって前記露光対象に画像を記録する本発明の画像露光装置は、光源から照射された光を変調する複数の画素部が二次元的に配列されてなる空間光変調素子を有する露光ヘッドを備え、複数のマイクロレンズが二次元的に配列されてなるマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイを支持するための支持台と、前記支持台に取り付けられ、前記支持台が前記マイクロレンズアレイを支持する際に、前記マイクロレンズアレイの周縁部に接触し、前記マイクロレンズアレイを変形及び／又は傾斜させることによって前記各マイクロレンズの焦点距離のバラツキを補正するバラツキ補正手段とからなるマイクロレンズユニットを前記露光ヘッドに設けたことを特徴とする。
【００１２】
なお、前記バラツキ補正手段は、前記支持台に支持された前記マイクロレンズアレイに荷重を加えることによって前記マイクロレンズアレイを変形させる荷重付与部材であることが好ましい。また、前記バラツキ補正手段は、前記支持台の表面からの高さを変えることによって前記マイクロレンズアレイを前記表面に対して傾斜させる高さ調節部材であってもよい。
【００１３】
また、本発明のマイクロレンズユニットは、複数のマイクロレンズが二次元的に配列されてなるマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイを支持するための支持台と、前記支持台に取り付けられ、前記支持台が前記マイクロレンズアレイを支持する際に、前記マイクロレンズアレイの周縁部に接触し、前記マイクロレンズアレイを変形及び／又は傾斜させることによって前記各マイクロレンズの焦点距離のバラツキを補正するバラツキ補正手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明のマイクロレンズユニットの製造方法は、複数のマイクロレンズが二次元的に配列されてなるマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイを支持するための支持台と、前記支持台に取り付けられ、前記支持台が前記マイクロレンズアレイを支持する際に、前記マイクロレンズアレイの周縁部に接触し、前記マイクロレンズアレイを変形及び／又は傾斜させることによって前記各マイクロレンズの焦点距離のバラツキを補正するバラツキ補正手段とを備えたマイクロレンズユニットにおいて、前記各マイクロレンズの焦点距離を導出するステップと、導出された前記各焦点距離のバラツキを求めるステップと、求めた前記バラツキを基に前記マイクロレンズアレイを変形及び／又は傾斜させる際の補正量を算出するステップと、算出した前記補正量となるように前記バラツキ補正手段に前記マイクロレンズを変形及び／又は傾斜させることにより前記バラツキを補正するステップとを有することを特徴とする。
【００１５】
なお、前記焦点距離を導出するステップは、前記各マイクロレンズの曲率半径を測定するステップと、測定した前記曲率半径を基に前記焦点距離を算出するステップとからなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、マイクロレンズアレイを変形及び／又は傾斜させることによって各マイクロレンズの焦点距離のバラツキを補正するバラツキ補正手段を設けたので、バラツキに応じて補正を行うことにより、各マイクロレンズの焦点距離のバラツキに起因する露光画像の画質の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に示すように、デジタル露光装置（画像露光装置）１０は、略長方形の平板に形成され、水平配置されるベース１１と、このベース１１にスライド自在に取り付けられ、露光対象となる基板１２を表面に吸着保持する移動ステージ１３と、この移動ステージ１３に保持された基板１２に対して露光を行う露光部１４とを備えている。基板１２は、例えば、表面に感光材料が塗布又は貼着されたプリント配線基板やフラットパネルディスプレイ用ガラス基板などである。このデジタル露光装置１０は、前述のような基板１２に対して露光を行うことにより、例えば、配線パターンなどを基板１２の感光材料にマスクレスで記録する。なお、本実施形態では、移動ステージ１３の移動方向をＹ方向、水平面上でＹ方向と直交する方向をＸ方向（基板１２の幅方向）、水平面に直交する鉛直方向をＺ方向として説明する。ベース１１は、Ｙ方向に長く形成されている。
【００１８】
ベース１１は、四隅のそれぞれに取り付けられた脚部１５によって支持されている。ベース１１の上面１１ａには、Ｙ方向に略平行な２本のガイドレール１６が設けられている。移動ステージ１３は、これらの各ガイドレール１６を介してＹ方向にスライド自在にベース１１に取り付けられている。また、移動ステージ１３には、リニアモータなどによって構成される駆動機構（図示は省略）が接続されており、この駆動機構の駆動に応じてＹ方向に移動する。
【００１９】
露光部１４は、ベース１１のＹ方向中央部に１対の支柱１７を介して取り付けられている。各支柱１７は、ベース１１のＸ方向両端部に固定されている。各支柱１７は、移動ステージ１３がＹ方向に移動した際に、露光部１４の下を通過するように、ベース１１の上面１１ａから所定の距離離して露光部１４を保持する。露光部１４は、１６個の露光ヘッド１８を有している。これらの各露光ヘッド１８は、下を通過する基板１２に対して光を照射する。
【００２０】
各露光ヘッド１８は、Ｘ方向に８個ずつ２列で配列されている。２列目の各露光ヘッド１８は、それぞれの中心が１列目の各露光ヘッド１８の隣接するもの同士の中央付近に位置するように、１列目の各露光ヘッド１８に対してＸ方向に１／２ピッチずらして配置されている。このようにずらして配置することにより、１列目の各露光ヘッド１８によって露光できない部分が２列目の各露光ヘッド１８によって露光され、基板１２のＸ方向に隙間なく露光記録が行われる。なお、露光部１４に設けられる露光ヘッド１８の数や配列の仕方は、基板１２のサイズなどに応じて適宜変更してよい。
【００２１】
各露光ヘッド１８のそれぞれには、光源ユニット１９から引き出された光ファイバ２０と、画像処理ユニット２１から引き出された信号ケーブル２２とが接続されている。光源ユニット１９には、図示を省略した複数のＧａＮ系半導体レーザが光源として設けられている。各ＧａＮ系半導体レーザには、例えば、４０５ｎｍの発振波長のものが用いられる。なお、各ＧａＮ系半導体レーザの波長は、これに限ることなく、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲において任意に選択してよい。また、各ＧａＮ系半導体レーザの最大出力は、マルチモードレーザの場合には１００ｍＷ、シングルモードレーザの場合には５０ｍＷ程度にすることが好適である。
【００２２】
光源ユニット１９は、各ＧａＮ系半導体レーザを点灯させ、各光ファイバ２０を介してレーザ光を各露光ヘッド１８に入射させる。なお、露光ヘッド１８に入射するレーザ光は、１つのＧａＮ系半導体レーザから照射されたものでもよいし、複数のＧａＮ系半導体レーザから照射されたものを合波したものでもよい。また、光源ユニット１９に用いられる光源は、ＧａＮ系半導体レーザに限ることなく、例えば、他の種類のレーザダイオードや発光ダイオード（ＬＥＤ）などでもよい。
【００２３】
画像処理ユニット２１には、基板１２に記録する配線パターンなどに応じた画像データ（画像情報）が入力される。画像処理ユニット２１は、入力された画像データを基に各露光ヘッド１８毎のフレームデータを作成する。そして、画像処理ユニット２１は、信号ケーブル２２を介して各露光ヘッド１８にフレームデータを入力する。フレームデータは、例えば、画像を構成する各画素の濃度を２値（ドットの記録の有無）で表したデータである。
【００２４】
各露光ヘッド１８は、画像処理ユニット２１から入力されるフレームデータに基いて光源ユニット１９から入射されるレーザ光を変調し、移動ステージ１３によって搬送される基板１２に変調した光を照射する。これにより、画像処理ユニット２１に入力された画像データに応じた画像が基板１２に露光記録される。
【００２５】
ベース１１には、さらに、略コの字型に形成されたゲート２３と、Ｙ方向の一端部に取り付けられた一対の測長器２４とが設けられている。ゲート２３は、各ガイドレール１６を跨ぐようにＸ方向と略平行にベース１１に取り付けられている。ゲート２３には、３台のカメラ２５が取り付けられている。各カメラ２５は、デジタル露光装置１０全体を統括的に制御するコントローラ（図示は省略）に接続されている。
【００２６】
各カメラ２５は、ゲート２３を通過する移動ステージ１３を撮影し、取得した画像データをコントローラに出力する。コントローラは、各カメラ２５が取得した画像データを基に、移動ステージ１３上の適正位置に対する基板１２のＸ方向、Ｙ方向、及びθ方向（Ｚ方向を軸とした回転）のズレ量を算出する。算出されたズレ量は、画像処理ユニット２１に入力され、フレームデータの補正に用いられる。なお、カメラ２５の台数や配置間隔などは、基板１２のサイズなどに応じて適宜変更してよい。また、ズレ量の算出は、周知の画像処理によって行えばよい。この際、ズレ量を算出し易いように、基板１２にアライメントマークなどを設けることが好ましい。
【００２７】
各測長器２４は、各カメラ２５と同様に、コントローラに接続されている。各測長器２４は、移動ステージ１３の側端面にレーザ光を照射し、その反射光を受光することによって、移動ステージ１３の位置を測定する。そして、各測長器２４は、測定した移動ステージ１３の位置をコントローラに出力する。なお、本実施形態では、いわゆるレーザ干渉式の測長器２４を示したが、これに限ることなく、例えば、超音波やステレオカメラを用いるものなど、移動ステージ１３の位置を測定できるものであれば、他の如何なるものを用いてもよい。
【００２８】
図２に示すように、露光ヘッド１８は、入射光学系４０と、光変調部４１と、第１結像光学系４２と、マイクロレンズユニット４３と、アパーチャアレイ（ＡＰＡ）４４と、第２結像光学系４５とからなる。入射光学系４０は、露光ヘッド１８に接続される光ファイバ２０の出射端部と対面して配置される。この入射光学系４０は、光ファイバ２０から出射されたレーザ光ＬＢを集光する集光レンズ５０と、集光レンズ５０を通過したレーザ光ＬＢの光路上に配置されたロッド状のオプティカルインテグレータ５１と、オプティカルインテグレータ５１を通過したレーザ光ＬＢを結像させる結像レンズ５２と、結像レンズ５２によって結像されたレーザ光ＬＢを反射させて光変調部４１に入射させるミラー５３とを備えている。
【００２９】
オプティカルインテグレータ５１は、例えば、四角柱状に形成された透光性ロッドである。オプティカルインテグレータ５１は、全反射しながら内部を進行するレーザ光ＬＢを、平行光に近くかつビーム断面内強度が均一化された光束にする。これにより、照明光強度のばらつきのない高精細な画像が、基板１２に露光されるようになる。なお、オプティカルインテグレータ５１の入射端面、及び出射端面には、透光率を高めるために、反射防止膜をコーティングすることが好ましい。
【００３０】
光変調部４１は、ＴＩＲ（全反射）プリズム５５と、空間光変調素子であるＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）５６とを備えている。ＴＩＲプリズム５５は、ミラー５３を介して入射したレーザ光ＬＢをＤＭＤ５６に向けて反射させる。ＤＭＤ５６は、二次元的に配列されたＳＲＡＭセル上に、画素を構成するマイクロミラーが支柱に支えられて傾斜自在に設けられてなるミラーデバイスである。
【００３１】
ＤＭＤ５６は、ＳＲＡＭセルに書き込またデジタル信号に応じて、照射されたレーザ光ＬＢが第１結像光学系４２に向けて反射する状態と、照射されたレーザ光ＬＢが図示を省略した光吸収体に向けて反射する状態とに、マイクロミラーの傾斜角度を変化させる。光変調部４１は、画像処理ユニット２１から入力されるフレームデータに応じてＤＭＤ５６の各画素のマイクロミラーの傾きを制御することにより、フレームデータに応じた画像光を生成する。
【００３２】
第１結像光学系４２は、レンズ５７、５８からなり、光変調部４１によって生成された画像光を所定の倍率に拡大してマイクロレンズユニット４３上に結像する。
【００３３】
マイクロレンズユニット４３は、複数のマイクロレンズ６０ａが二次元的に配列されてなるマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）６０を備えている。ＭＬＡ６０は、例えば、石英ガラスなどによって略長方形の板状に形成されている。各マイクロレンズ６０ａは、上面が平面、下面が凸面の平凸レンズである。各マイクロレンズ６０ａは、ＤＭＤ５６の各マイクロミラーからの画像光をそれぞれ個別に結像し、第１結像光学系４２で拡大された画像光を鮮鋭化する。なお、ＭＬＡ６０の材質は、石英ガラスに限ることなく、例えば、他のガラス材料や樹脂材料など、透光性を有するものであれば、如何なるものでもよい。また、各マイクロレンズ６０ａの形状は、平凸レンズに限ることなく、例えば、両凸レンズなどでもよい。
【００３４】
ＡＰＡ４４は、ＤＭＤ５６の各画素に対応して二次元的に配列された複数のアパーチャ４４ａを有している。このＡＰＡ４４は、例えば、略長方形の石英ガラス板にクロムなどからなる遮光膜を蒸着し、遮光膜にアパーチャ４４ａとなる孔を形成することにより構成される。ＡＰＡ４４は、各アパーチャ４４ａを各マイクロレンズ６０ａに対面させて配置される。また、ＡＰＡ４４は、各マイクロレンズ６０ａが結像した画像光の焦点位置に各アパーチャ４４ａが来るように、高さ方向の位置が合わせられる。各マイクロレンズ４３ａによって結像された画像光は、それぞれ対応する各アパーチャ４４ａを個別に通過する。ＡＰＡ４４は、ＤＭＤ５６の各マイクロミラーのチャタリングなどによって生じる不要光が通過することを防止し、露光画像の鮮鋭度をさらに向上させる。
【００３５】
第２結像光学系４５は、レンズ６２、６３と、プリズムペア６４とを備えている。各レンズ６２、６３は、ＡＰＡ４４を通過した画像光を所定の倍率に拡大するか、あるいは等倍率でプリズムペア６４に入射させる。プリズムペア６４は、上下方向に移動自在に設けられており、上下に移動することによって、基板１２上における画像光のピントを調節する。
【００３６】
図３は、マイクロレンズユニット４３の構成を概略的に示す説明図である。マイクロレンズユニット４３は、ＭＬＡ６０と、このＭＬＡ６０を支持する支持台８０とからなる。支持台８０は、略長方形の平板状に形成され、中央に貫通孔８０ａを有している。貫通孔８０ａは、各マイクロレンズ６０ａを透過した光を通過させる。なお、ＭＬＡ６０を画像光と略直交するように支持するため、支持台８０には、高い平滑性が要求される。このため、支持台８０には、例えば、アルミニウムやステンレスなどの高精度に加工できる金属材料を用いることが好ましい。
【００３７】
支持台８０には、略円柱状に形成された４本の支持部材８１が設けられている。各支持部材８１は、支持台８０の表面８０ｂから略垂直に突出するように設けられ、ＭＬＡ６０の四隅に対応する位置に配置されている。ＭＬＡ６０は、複数のマイクレンズ６０ａが形成されたレンズ形成領域６０ｂと、このレンズ形成領域６０ｂの外周に枠状に形成された余白領域（周縁部）６０ｃとを有している。ＭＬＡ６０は、余白領域６０ｃの裏面を各支持部材８１に接触させ、例えば、ＵＶ硬化性の接着剤などによって各支持部材８１に接着することにより、支持台８０に取り付けられる。また、各支持部材８１は、支持したＭＬＡ６０と支持台８０の表面８０ｂとが略平行になるように、それぞれ長さが揃えられている。
【００３８】
支持台８０には、ＭＬＡ６０を挟んで対向して配置された一対のマイクロメータヘッド（荷重付与部材）８６が設けられている。各マイクロメータヘッド８６は、支柱８３とアーム８４とを介して支持台８０に取り付けられている。各マイクロメータヘッド８６は、中心軸回りに回転するシンブル８７と、このシンブル８７の回転に応じて突出量が変化するスピンドル８８とからなる。各マイクロメータヘッド８６は、ＭＬＡ６０の長手方向の中央付近、かつ突出した各スピンドル８８が余白領域６０ｃに接触するように、位置が合わせられている。
【００３９】
各マイクロメータヘッド８６は、シンブル８７の回転に応じてスピンドル８８を突出させ、スピンドル８８の先端を余白領域６０ｃに接触させる。そして、スピンドル８８の突出量に応じてＭＬＡ６０に荷重を加えることにより、図４に示すように、ＭＬＡ６０を下方に撓ませた状態にする。
【００４０】
また、ＭＬＡ６０と支持台８０との間には、弾性を有するゴム支持体９０が挟み込まれている。ゴム支持体９０は、マイクロメータヘッド８６と対面する位置に配置されており、ＭＬＡ６０が撓んだ際に弾性変形してＭＬＡ６０を支持するとともに、マイクロメータヘッド８６による荷重の付与が解除された際にＭＬＡ６０の復元を支援する。なお、ゴム支持体９０は、これに限ることなく、例えば、コイルバネなどの他の弾性体であってもよい。また、ＭＬＡ６０が十分な弾性を有している場合には、弾性体などを設けなくてもよい。
【００４１】
石英ガラスによって構成されるＭＬＡ６０は、例えば、石英ガラスをエッチングすることなどによって製造される。この際、石英ガラスを保持する治具の形状や取付方法などにより、図５に示すように、各マイクロレンズ６０ａの焦点距離にバラツキが生じる。こうした各マイクロレンズ６０ａの焦点距離のバラツキは、基板１２に照射される画像光のスポット径のバラツキとなって表れ、露光画像の画質を低下させる要因となる。なお、図５は、ＭＬＡ６０の各マイクロレンズ６０ａの焦点距離のバラツキの一例であり、図５（ａ）は、上から見た際のバラツキの分布を示し、図５（ｂ）は、Ｘ方向の各マイクロレンズ６０ａの焦点距離のグラフを示している。
【００４２】
各マイクロメータヘッド８６は、上述のような各マイクロレンズ６０ａの焦点距離のバラツキを補正するために用いられる。例えば、図５に示す例では、中央付近のマイクロレンズ６０ａの焦点距離が、Ｘ方向の両端部のマイクロレンズ６０ａの焦点距離に対して１０μｍ程短い。このような場合には、各スピンドル８８を突出させてＭＬＡ６０を１０μｍ下方に撓ませる。ＭＬＡ６０を１０μｍ下方に撓ませた際の、焦点距離の変位を図６に示す。すなわち、補正後の焦点距離は、図５（ｂ）に示すものと図６に示すものとを合成したものになるので、図７に示すように、各マイクロレンズ６０ａの焦点位置を略均一にすることができる。
【００４３】
次に、図８に示すフローチャートを参照しながら、マイクロレンズユニット４３の製造工程について説明する。マイクロレンズユニット４３を製造する際には、まず、石英ガラスをエッチングするなどしてＭＬＡ６０を成形する。ＭＬＡ６０を成形したら、ＭＬＡ６０の各マイクロレンズ６０ａの曲率半径を測定する。なお、各マイクロレンズ６０ａの曲率半径の測定には、例えば、触針装置などを用いればよい。
【００４４】
各マイクロレンズ６０ａの曲率半径を測定したら、その測定結果を基に各マイクロレンズ６０ａの焦点距離を算出する。マイクロレンズ６０ａの焦点距離は、焦点距離をｆ、曲率半径をｒ、レンズ材質の屈折率をｎとするとき、ｆ＝ｒ／（ｎ−１）で求めることができる。なお、各マイクロレンズ６０ａの焦点距離は、曲率半径を測定することに限らず、例えば、各マイクロレンズ６０ａの焦点の状態を光学的に読み取ることなどによって導出するようにしてもよい。
【００４５】
各マイクロレンズ６０ａの焦点距離を算出したら、各焦点距離のバラツキを求める（図５参照）。各焦点距離のバラツキを求めたら、そのバラツキを基に各マイクロメータヘッド８６のスピンドル８８の突出量（補正量）を算出する。
【００４６】
各スピンドル８８の突出量を算出したら、ＭＬＡ６０を各支持部材８１の上に乗せ、接着によってＭＬＡ６０を支持台８０に固定する。ＭＬＡ６０を支持台８０に固定したら、各マイクロメータヘッド８６のシンブル８７を回し、算出した突出量に各スピンドル８８の突出量を調節することにより、ＭＬＡ６０を撓ませて各マイクロレンズ６０ａの焦点距離のバラツキを補正する。
【００４７】
以上により、マイクロレンズユニット４３が製造される。製造されたマイクロレンズユニット４３は、図２に示すように露光ヘッド１８に組み込まれた後、デジタル露光装置１０の露光部１４にセットされる。
【００４８】
なお、ＭＬＡ６０を撓ませたことによって、焦点距離の設計値と各マイクロレンズ６０ａの焦点距離との間に誤差が生じた場合には、各支持部材８１の長さを変えるか、あるいは露光ヘッド１８に対するマイクロレンズユニット４３の取付位置を修正するなどして、ＭＬＡ６０の高さを調節するようにすればよい。例えば、図５において、９５μｍが設計値であった場合、ＭＬＡ６０を撓ませることによって１０μｍの誤差が生じる。このような場合には、１０μｍ上方にＭＬＡ６０の高さを調節すればよい。これにより、各マイクロレンズ６０ａの焦点位置が均一になるとともに、ＡＰＡ４４などに対するＭＬＡ６０の位置関係も適切に保つことができる。なお、ＭＬＡ６０の高さを調節する構成については、例えば、上記特許文献３などに詳細に記載されている。
【００４９】
また、ＭＬＡ６０の高さを変更すると、ＤＭＤ５６からの画像光の結像位置がＭＬＡ６０と合っている状態からズラすことになる。このため、ＭＬＡ６０の高さを変更することなく、反対にＭＬＡ６０の焦点距離の設計値の方を変更するようにしてもよい。高さを変更するか設計値を変更するかは、変更による悪影響の少ない方を、例えば、調節する量などに応じて適宜選択すればよい。
【００５０】
さらに、同一の治具、及び方法で成形された複数のＭＬＡ６０では、各マイクロレンズ６０ａの焦点距離のバラツキがほぼ一致することが分かっている。このため、同一の治具、及び方法で複数のＭＬＡ６０を連続して成形する場合（すなわち、同一ロットの製品）などには、全てのＭＬＡ６０に対して曲率半径の測定などを行うことなく、例えば、最初の一つのＭＬＡ６０に対してのみ曲率半径の測定などを行い、この結果に合わせて残りのＭＬＡ６０の焦点距離のバラツキの補正を行うようにしてもよい。
【００５１】
次に、上記構成によるマイクロレンズユニット４３、及びデジタル露光装置１０の作用について説明する。基板１２に対して露光記録を行う際には、まず基板１２を移動ステージ１３にセットする。そして、画像処理ユニット２１に所望の画像データを入力し、デジタル露光装置１０のコントローラに露光開始を指示する。露光開始が指示されたコントローラは、移動ステージ１３を駆動し、基板１２を露光部１４に向けてＹ方向に搬送する。
【００５２】
搬送を開始したコントローラは、基板１２がゲート２３を通過する際に、各カメラ２５に撮影の実行を指示し、アライメント用の画像データを取得する。画像データを取得したコントローラは、基板１２の搬送を続けるとともに、各画像データを基に基板１２のＸ方向、Ｙ方向、及びθ方向のズレ量を算出する。ズレ量を算出したコントローラは、その算出結果を画像処理ユニット２１に入力する。画像処理ユニット２１は、露光用の画像データから各露光ヘッド１８毎のフレームデータを作成するとともに、入力されたズレ量に基いて各フレームデータを補正する。これにより、位置ズレのない露光画像を基板１２に記録することができる。
【００５３】
コントローラは、各測長器２４の測定結果を基に、基板１２の全体が露光部１４を通過するまで移動ステージ１３を移動させる。この後、コントローラは、光源ユニット１９の各光源を点灯させるとともに、基板１２を逆方向に搬送し、露光部１４による基板１２への露光記録を開始する。
【００５４】
画像処理ユニット２１は、基板１２の搬送量に応じたフレームデータを各露光ヘッド１８に入力する。各露光ヘッド１８は、画像処理ユニット２１から入力されたフレームデータに応じてＤＭＤ５６の各画素のマイクロミラーの傾きを制御し、フレームデータに応じた画像光を生成する。
【００５５】
生成された画像光は、マイクロレンズユニット４３に入射し、ＭＬＡ６０の各マイクロレンズ６０ａによって結像される。各マイクロレンズ６０ａによって結像された画像光は、ＡＰＡ４４の各アパーチャ４４ａを通過する。これにより、基板１２に照射される画像光のスポット径が小さくなるとともに、ＤＭＤ５６の各マイクロミラーのチャタリングによる不要光の通過などが防止される。
【００５６】
各アパーチャ４４ａを通過した画像光は、第２結像光学系４５によってさらに結像され、基板１２に照射される。この際、マイクロレンズユニット４３の各マイクロメータヘッド８６によってＭＬＡ６０を撓ませ、各マイクロレンズ６０ａの焦点距離のバラツキを補正するようにしたので、基板１２に照射される画像光のスポット径のバラツキが防止され、高精細な露光画像を基板１２に記録することができる。デジタル露光装置１０は、基板１２の搬送に応じて、それに対応するフレームデータを順次各露光ヘッド１８に入力する。以上により、ユーザの所望する画像が基板１２に露光記録される。
【００５７】
このように、本実施形態によれば、各マイクロレンズ６０ａの焦点距離のバラツキに起因する露光画像の画質の低下を防止することができる。また、焦点距離のバラツキを補正することで、ＭＬＡ６０の歩留まりを向上させることができる。これに伴い、高精度なＭＬＡ６０を成形する必要がなくなるので、コストダウンを図ることもできる。
【００５８】
なお、上記実施形態では、ＭＬＡ６０を下方に撓ませるようにしているが、ＭＬＡ６０を撓ませる方向は、これに限らず、上方でもよく、各マイクロレンズ６０ａの焦点距離のバラツキに応じて適宜決定すればよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、２つのマイクロメータヘッド８６を設けた例を示したが、マイクロメータヘッド８６の数は、これに限ることなく、例えば、１つでもよいし、３つ以上でもよい。さらに、上記実施形態では、ＭＬＡ６０のＸ方向の中央付近に荷重を加えるようにしているが、荷重を加える位置は、これに限ることなく、各マイクロレンズ６０ａの焦点距離のバラツキに応じて適宜決定すればよい。
【００６０】
なお、上記実施形態では、荷重付与部材としてマイクロメータヘッド８６を示したが、荷重付与部材は、これに限ることなく、例えば、回転に応じて先端の突出量が変化するネジ機構など、ＭＬＡ６０に荷重を加えることができるものであれば、如何なるものでもよい。また、上記実施形態では、ＭＬＡ６０の変形として撓みを示したが、変形は、これに限ることなく、例えば、捻りなどでもよく、各マイクロレンズ６０ａの焦点距離のバラツキに応じて適宜決定すればよい。
【００６１】
さらに、上記実施形態では、マイクロメータヘッド８６のシンブル８７を手動で回すようにしているが、これに限ることなく、例えば、シンブル８７にモータなどを接続することによって、シンブル８７を自動で回すようにしてもよい。この際、移動ステージ１３にフォトセンサを設けるなどして各マイクロレンズ６０ａの焦点の状態を自動的に検出し、その検出結果に応じてＭＬＡ６０の撓みにフィードバックをかけることにより、経時変化に伴う焦点距離のバラツキを補正できるようにしてもよい。なお、各マイクロレンズ６０ａの焦点の状態を自動的に検出する構成については、例えば、上記特許文献１などに詳細に記載されている。
【００６２】
なお、上記実施形態では、ＭＬＡ６０を変形させることによって、各マイクロレンズ６０ａの焦点距離のバラツキを補正するマイクロレンズユニット４３を示したが、これに限ることなく、例えば、図９に示すように、ＭＬＡ６０の各マイクロレンズ６０ａの焦点距離のバラツキが一次関数的に推移している場合には、図１０に示すマイクロレンズユニット１００のように構成してもよい。なお、上記実施形態と機能・構成上同一のものについては、同符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６３】
マイクロレンズユニット１００の支持台８０には、４つのピエゾアクチュエータ（高さ調節部材）１０２が設けられている。各ピエゾアクチュエータ１０２は、上記実施形態の支持部材８１と同様に、余白領域６０ｃの裏面と接触するようにＭＬＡ６０の四隅に対応して配置される。各ピエゾアクチュエータ１０２は、図示を省略した制御回路に接続されており、制御回路からの信号に応じて可動部１０２ａの突出量を変化させる。
【００６４】
このマイクロレンズユニット１００は、各ピエゾアクチュエータ１０２の可動部１０２ａの突出量を変化させ、各可動部１０２ａの支持台８０の表面８０ｂからの高さを変えることにより、ＭＬＡ６０を表面８０ｂに対して傾斜させる。そして、マイクロレンズユニット１００は、各マイクロレンズ６０ａの焦点距離に応じてＭＬＡ６０を傾斜させることにより、各マイクロレンズ６０ａの焦点距離のバラツキを補正する。
【００６５】
例えば、図９に示す例では、左端側のマイクロレンズ６０ａの焦点距離に対して、右端側のマイクロレンズ６０ａの焦点距離が１０μｍ程短い。このような場合には、左端側の各ピエゾアクチュエータ１０２の可動部１０２ａを１０μｍ突出させるか、あるいは右端側の各ピエゾアクチュエータ１０２の可動部１０２ａを１０μｍ縮めて、右側が下がるようにＭＬＡ６０を傾斜させる（図１０参照）ことで、各マイクロレンズ６０ａの焦点位置を略均一にすることができる。
【００６６】
このように、ＭＬＡ６０を傾斜させることによっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、支持台８０にマイクロメータヘッド８６とピエゾアクチュエータ１０２とを設けて、変形による補正と傾斜による補正とを両立させるようにしてもよい。また、上記実施形態では、高さ調節部材としてピエゾアクチュエータ１０２を示したが、高さ調節部材は、これに限ることなく、例えば、ギア機構を用いるものなど、ＭＬＡ６０の高さが調節できるものであれば、如何なるものでもよい。
【００６７】
なお、上記各実施形態では、空間光変調素子としてＤＭＤ５６を示したが、空間光変調素子は、これに限ることなく、例えば、ＳＬＭ（Special Light Modulator）や液晶光シャッタ、及びＰＬＺＴ（Piezo-electric Lanthanum-modified lead Zirconate Titanate）素子などを用いてもよい。また、上記各実施形態では、露光対象として感光材料が塗布又は貼着された基板１２を示したが、露光対象は、これに限ることなく、例えば、写真フイルムや印画紙などであってもよい。さらに、上記各実施形態では、デジタル露光装置１０に本発明を適用した例を示したが、本発明は、これに限ることなく、例えば、共焦点顕微鏡などに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】デジタル露光装置の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】露光ヘッドの構成を概略的に示す説明図である。
【図３】マイクロレンズユニットの構成を概略的に示す斜視図である。
【図４】ＭＬＡを撓ませた状態を示す説明図である。
【図５】各マイクロレンズの焦点距離のバラツキの一例を示す説明図である。
【図６】ＭＬＡを撓ませた際の焦点距離の変位量の一例を示す説明図である。
【図７】補正後の焦点距離の一例を示す説明図である。
【図８】マイクロレンズユニットの製造工程の概略を示すフローチャートである。
【図９】焦点距離のバラツキが一次関数的に推移する例を示す説明図である。
【図１０】ＭＬＡを傾けて支持するマイクロレンズユニットの構成を概略的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０  デジタル露光装置（画像露光装置）
１２  基板（露光対象）
１４  露光部
１８  露光ヘッド
１９  光源ユニット
４３、１００  マイクロレンズユニット
６０  ＭＬＡ
６０ａ  マイクロレンズ
５６  ＤＭＤ（空間光変調素子）
８０  支持台
８１  支持部材
８６  マイクロメータヘッド（荷重付与部材）
１０２  ピエゾアクチュエータ（高さ調節部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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