(57)【要約】【課題】焦点深度を低下させることなく、入射された光束を矩形状の断面を備えた平行光束に整形し、光量ロスを低減することができる光束整形光学系を提供する。また、この光束整形光学系を用いて、光量ロスを低減することができると共に、高解像度での露光を行うことができる露光ヘッドを提供する。【解決手段】円形の断面を備えた光束を、対角方向（矢印方向）に光束幅を広げることで矩形状の断面を備えた平行光束に整形する光束整形光学系を用いることにより、フライアイレンズを使用する場合と比べて、光量ロスが小さくすることができ且つ焦点深度を深くすることができる。【選択図】図１
2004126055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形の断面を備えた光束を出射する光源と、
該光源から出射された光束を平行光束にするコリメータレンズと、
該コリメータレンズから出射された平行光束を、対角方向に光束幅を広げて矩形状の断面を備えた平行光束に整形する光束整形手段と、
を備えた光束整形光学系。
【請求項２】
前記光束整形手段は、１枚のレンズ又は光軸上に配置された複数枚のレンズからなる組合せレンズで構成された請求項１に記載の光束整形光学系。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光束整形光学系と、
各々制御信号に応じて光変調状態が変化する多数の画素部が基板上に１次元又は２次元状に配列され、前記光束整形光学系から照射された光を変調する空間光変調素子と、
該空間光変調素子の各画素部で変調された光を露光面上に結像させる光学系と、
を含む露光ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光束整形光学系及び露光ヘッドに関し、特に、入射された光束を矩形状の断面を備えた平行光束に整形する光束整形手段を備えた光束整形光学系と、この光束整形光学系を備えた露光ヘッドとに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の液晶プロジェクタには、光源からの光を矩形状の液晶パネルに効率よく且つ均一な照度で照射するために、オプティカル・インテグレータと呼ばれる光学素子が使用されている。光源から出射される光束の断面は通常円形であるが、オプティカル・インテグレータを用いることで、この光束を断面が矩形状の光束に変換することができる。オプティカル・インテグレータとしては、小型の矩形レンズをアレイ状に配列したマルチレンズ方式のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなレンズアレイ素子は、一般に、フライアイレンズ又は魚眼レンズと称されている。
【０００３】
画像パターンに応じて空間的に変調された光で感光材料を露光する露光装置においても、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）等の空間変調素子が矩形状をしているので、光量ロスを低減するために、光束断面を矩形化する手段が必要である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２１５６１６公報（段落００３８〜段落００３９、図３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フライアイレンズでは、レンズとレンズの間の部分が使用されないので、光量ロスの低減にも限界がある、という問題がある。
【０００６】
また、露光装置の露光ヘッドにフライアイレンズを使用する場合には、個々のレンズでの曲率が大きいため、焦点深度が小さくなり解像度の低下を招く、という問題がある。
【０００７】
本発明は上記問題を解決すべく成されたもので、本発明の目的は、焦点深度を低下させることなく、入射された光束を矩形状の断面を備えた平行光束に整形し、光量ロスを低減することができる光束整形光学系を提供することにある。また、本発明の他の目的は、光量ロスを低減することができると共に、高解像度での露光を行うことができる露光ヘッドを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の光束整形光学系は、円形の断面を備えた光束を出射する光源と、該光源から出射された光束を平行光束にするコリメータレンズと、該コリメータレンズから出射された平行光束を、対角方向に光束幅を広げて矩形状の断面を備えた平行光束に整形する光束整形手段と、を備えたことを特徴としている。上記の光束整形手段は、１枚のレンズで構成してもよく、光軸上に配置された複数枚のレンズからなる組合せレンズで構成してもよい。
【０００９】
本発明の光束整形光学系では、光源からは円形の断面を備えた光束が出射される。光源から出射された光束はコリメータレンズで平行光束にされ、光束整形手段により対角方向に光束幅が広げられて矩形状の断面を備えた平行光束に整形される。この光束整形手段は、図１に示すように、円形の断面を備えた光束を、対角方向（矢印方向）に光束幅を広げることで矩形状の断面を備えた平行光束に整形するので、フライアイレンズを使用する場合と比べて、光量ロスが小さく且つ焦点深度が深くなる。
【００１０】
また、上記目的を達成するために本発明の露光ヘッドは、本発明の光束整形光学系と、各々制御信号に応じて光変調状態が変化する多数の画素部が基板上に１次元又は２次元状に配列され、前記光束整形光学系から照射された光を変調する空間光変調素子と、該空間光変調素子の各画素部で変調された光を露光面上に結像させる光学系と、を含んで構成したことを特徴とする。
【００１１】
上記の光束整形光学系を、ＤＭＤ等の矩形状の空間光変調素子を用いた露光ヘッドに適用することにより、光量ロスを低減することができると共に、深い焦点深度を得ることができ、高解像度での露光を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の光束整形光学系を備えた露光ヘッドの実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
本実施の形態に係る露光ヘッドは、図２に示すように、入射された光ビームを画像データに応じて各画素毎に変調する空間光変調素子として、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）５０を備えている。
【００１４】
ＤＭＤ５０は、ＳＲＡＭセル（メモリセル）上に、微小ミラー（マイクロミラー）が支柱により支持されて配置されたものであり、画素（ピクセル）を構成する多数の（例えば、６００個×８００個）の微小ミラーを格子状に配列して構成された矩形状のミラーデバイスである。ＤＭＤ５０の各ピクセルにおけるマイクロミラーの傾きを制御することによって、ＤＭＤ５０に入射された光はそれぞれのマイクロミラーの傾き方向へ反射される。
【００１５】
このＤＭＤ５０は、データ処理部とミラー駆動制御部とを備えた図示しないコントローラに接続されている。このコントローラのデータ処理部では、入力された画像データに基づいて、ＤＭＤ５０の制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成する。ミラー駆動制御部では、画像データ処理部で生成した制御信号に基づいて、ＤＭＤ５０の各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。
【００１６】
ＤＭＤ５０の光入射側には、光ファイバの出射端部（発光点）が露光エリア１６８の長辺方向と対応する方向に沿って１列に配列されたレーザ出射部を備えたファイバアレイ光源６６、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光を補正してＤＭＤ上に集光させるレンズ系６７、レンズ系６７を透過したレーザ光をＤＭＤ５０に向けて反射するミラー６９がこの順に配置されている。
【００１７】
レンズ系６７は、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光を平行光化するコリメータレンズ７１、及び平行光化されたレーザ光のビーム形状を整形する１対の組合せレンズ７３で構成されている。このレンズ系６７が本発明の光束整形光学系に相当し、組合せレンズ７３が光束整形手段に相当する。
【００１８】
組合せレンズ７３は、図１に示すように、ＤＭＤ５０の対角方向に光束幅を広げて矩形状の断面を備えた平行光束に整形する機能を備えている。この組合せレンズ７３を用いることで、フライアイレンズを用いることなく矩形状の断面を備えた平行光束を得ることができ、矩形状のＤＭＤ５０にレーザ光を効率良く照射することができる。また、フライアイレンズを用いる場合に比べ焦点深度も深くなる。
【００１９】
図３に示すように、ＤＭＤ５０の長辺方向をＸ軸、短辺方向をＹ軸とすると、Ｘ軸から角度θの方向でのビームサイズが角度θに応じて以下の倍率で大きくなるように、θ方向での光束幅が広げられる。例えば、真円状の断面を備えた平行光束を正方形状の断面を備えた平行光束に整形する場合には、４５°方向ではビームサイズが約１．４１倍になるように光束幅が広げられる。
【００２０】
【数１】
2004126055.tif 000003
【００２１】
組合せレンズ７３を、図４に示すように、各々非球面を備えたレンズ１とレンズ２とで構成し且つＬ（ｍｍ）隔てて配置した場合に、レンズ１に入射する光のθ方向でのビーム半径（入射光束の全体の光束幅の半分の値）をｈ１（ｍｍ）、レンズ２から出射する光のθ方向でのビーム半径（出射光束の全体の光束幅の半分の値）をｈ２（ｍｍ）とすると、０≦θ≦４５°の範囲では下記式（１）が成立する。なお、この例では、レンズ１の光出射側の面とレンズ２の光入射側の面とが非球面形状である。
【００２２】
【数２】
2004126055.tif 000004
【００２３】
レンズ１からレンズ２へのビーム拡がり角度φは下記式（２）で表される。
【００２４】
【数３】
2004126055.tif 000005
【００２５】
レンズ１の屈折率をｎとすると、下記の関係式（３）が成立する。
【００２６】
【数４】
2004126055.tif 000006
【００２７】
上記の式（２）及び式（３）に基づいて、レンズ１の曲率半径ｒ（ｍｍ）は下記式（４）で与えられる。
【００２８】
【数５】
2004126055.tif 000007
【００２９】
また、レンズ２の屈折率をｎとすると、下記の関係式（５）が成立する。
【００３０】
【数６】
2004126055.tif 000008
【００３１】
上記の式（２）及び式（５）に基づいて、レンズ２の曲率半径Ｒ（ｍｍ）は下記式（６）で与えられる。
【００３２】
【数７】
2004126055.tif 000009
【００３３】
なお、４５°≦θ≦９０°の範囲では下記式（７）が成立することを前提として、同様の計算方法でレンズ１及びレンズ２の曲率半径を求めることができる。
【００３４】
【数８】
2004126055.tif 000010
【００３５】
次に、下記表１に、レンズ１及びレンズ２の屈折率ｎを１．５３０８、レンズ間隔Ｌを１００ｍｍとした場合の、両レンズのθ方向の曲率半径の値を５°刻みで示す。
【００３６】
【表１】
2004126055.tif 000011
【００３７】
また、下記表２に、コリメータレンズ７１、光束整形手段として使用する１対の組合せレンズ７３（レンズ１及びレンズ２）の具体的なレンズデータの１例を示す。表２において、「距離」は、当該光学要素の光入射面から光出射面までの距離（ｍｍ）又は当該光学要素の光出射面とその光出射側に配置されたレンズの光入射面との光軸上の間隔（ｍｍ）を表す。なお、材質「ＢＫ７」のレンズでは波長４０５ｎｍに対する屈折率は１．５３０８である。
【００３８】
【表２】
2004126055.tif 000012
【００３９】
また、ＤＭＤ５０の光反射側には、ＤＭＤ５０で反射されたレーザ光を感光材料１５０の走査面（被露光面）５６上に結像するレンズ系５４、５８が配置されている。レンズ系５４及び５８は、ＤＭＤ５０と被露光面５６とが共役な関係となるように配置されている。
【００４０】
ファイバアレイ光源６６は、図５（Ａ）に示すように、複数（例えば、６個）のレーザモジュール６４を備えており、各レーザモジュール６４には、マルチモード光ファイバ３０の一端が結合されている。マルチモード光ファイバ３０の他端には、コア径がマルチモード光ファイバ３０と同一で且つクラッド径がマルチモード光ファイバ３０より小さい光ファイバ３１が同軸的に結合され、図５（Ｃ）に示すように、光ファイバ３１の出射端部（発光点）が副走査方向と直交する主走査方向に沿って１列に配列されてレーザ出射部６８が構成されている。なお、図５（Ｄ）に示すように、発光点を主走査方向に沿って２列に配列することもできる。
【００４１】
この例では、クラッド径が大きい部分で隣接する２本のマルチモード光ファイバ３０の間にマルチモード光ファイバ３０を積み重ね、積み重ねられたマルチモード光ファイバ３０に結合された光ファイバ３１の出射端が、クラッド径が大きい部分で隣接する２本のマルチモード光ファイバ３０に結合された光ファイバ３１の２つの出射端の間に挟まれるように１列に配列されている。
【００４２】
光ファイバ３１の出射端部は、図５（Ｂ）に示すように、表面が平坦な２枚の支持板６５に挟み込まれて固定されている。また、光ファイバ３１の光出射側には、光ファイバ３１の端面を保護するために、ガラス等の透明な保護板６３が配置されている。
【００４３】
マルチモード光ファイバ３０及び光ファイバ３１としては、ステップインデックス型光ファイバ、グレーテッドインデックス型光ファイバ、及び複合型光ファイバの何れでもよい。例えば、三菱電線工業株式会社製のステップインデックス型光ファイバを用いることができる。
【００４４】
本実施の形態では、マルチモード光ファイバ３０及び光ファイバ３１は、ステップインデックス型光ファイバであり、マルチモード光ファイバ３０は、クラッド径＝１２５μｍ、コア径＝２５μｍ、ＮＡ＝０．２、入射端面コートの透過率＝９９．５％以上であり、光ファイバ３１は、クラッド径＝６０μｍ、コア径＝２５μｍ、ＮＡ＝０．２である。
【００４５】
一般に、赤外領域のレーザ光では、光ファイバのクラッド径を小さくすると伝搬損失が増加する。このため、レーザ光の波長帯域に応じて好適なクラッド径が決定されている。しかしながら、波長が短いほど伝搬損失は少なくなり、波長４０５ｎｍのレーザ光では、クラッドの厚み｛（クラッド径−コア径）／２｝を８００ｎｍの波長帯域の赤外光を伝搬させる場合の１／２程度、通信用の１．５μｍの波長帯域の赤外光を伝搬させる場合の約１／４にしても、伝搬損失は殆ど増加しない。本実施の形態では、後述する通り、ＧａＮ系半導体レーザから出射された波長４０５ｎｍのレーザ光を用いるので、クラッド径を例えば６０μｍと小さくして高輝度化を図ることができる。
【００４６】
レーザモジュール６４は、図６に示す合波レーザ光源（ファイバ光源）によって構成されている。この合波レーザ光源は、ヒートブロック１０上に配列固定された複数（例えば、７個）のチップ状の横マルチモード又はシングルモードのＧａＮ系半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４，ＬＤ５，ＬＤ６，及びＬＤ７と、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各々に対応して設けられたコリメータレンズ１１，１２，１３，１４，１５，１６，及び１７と、１つの集光レンズ２０と、１本のマルチモード光ファイバ３０と、から構成されている。
【００４７】
なお、半導体レーザの個数は７個には限定されない。例えば、クラッド径＝６０μｍ、コア径＝５０μｍ、ＮＡ＝０．２のマルチモード光ファイバには、２０個もの半導体レーザ光を入射することが可能であり、露光ヘッドの必要光量を実現して、且つ光ファイバ本数をより減らすことができる。
【００４８】
ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７は、発振波長が総て共通（例えば、４０５ｎｍ）であり、最大出力も総て共通（例えば、マルチモードレーザでは１００ｍＷ、シングルモードレーザでは３０ｍＷ）である。なお、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７としては、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長範囲で、上記の４０５ｎｍ以外の発振波長を備えるレーザを用いてもよい。
【００４９】
上記の合波レーザ光源は、図７及び図８に示すように、他の光学要素と共に、上方が開口した箱状のパッケージ４０内に収納されている。パッケージ４０は、その開口を閉じるように作成されたパッケージ蓋４１を備えており、脱気処理後に封止ガスを導入し、パッケージ４０の開口をパッケージ蓋４１で閉じることにより、パッケージ４０とパッケージ蓋４１とにより形成される閉空間（封止空間）内に上記合波レーザ光源が気密封止されている。
【００５０】
パッケージ４０の底面にはベース板４２が固定されており、このベース板４２の上面には、前記ヒートブロック１０と、集光レンズ２０を保持する集光レンズホルダー４５と、マルチモード光ファイバ３０の入射端部を保持するファイバホルダー４６とが取り付けられている。マルチモード光ファイバ３０の出射端部は、パッケージ４０の壁面に形成された開口からパッケージ外に引き出されている。
【００５１】
また、ヒートブロック１０の側面にはコリメータレンズホルダー４４が取り付けられており、コリメータレンズ１１〜１７が保持されている。パッケージ４０の横壁面には開口が形成され、この開口を通してＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７に駆動電流を供給する配線４７がパッケージ外に引き出されている。
【００５２】
なお、図８においては、図の煩雑化を避けるために、複数のＧａＮ系半導体レーザのうちＧａＮ系半導体レーザＬＤ７にのみ番号を付し、複数のコリメータレンズのうちコリメータレンズ１７にのみ番号を付している。
【００５３】
図９は、上記コリメータレンズ１１〜１７の取り付け部分の正面形状を示すものである。コリメータレンズ１１〜１７の各々は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取った形状に形成されている。この細長形状のコリメータレンズは、例えば、樹脂又は光学ガラスをモールド成形することによって形成することができる。コリメータレンズ１１〜１７は、長さ方向がＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の発光点の配列方向（図９の左右方向）と直交するように、上記発光点の配列方向に密接配置されている。
【００５４】
一方、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７としては、発光幅が２μｍの活性層を備え、活性層と平行な方向、直角な方向の拡がり角が各々例えば１０°、３０°の状態で各々レーザビームＢ１〜Ｂ７を発するレーザが用いられている。これらＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７は、活性層と平行な方向に発光点が１列に並ぶように配設されている。
【００５５】
従って、各発光点から発せられたレーザビームＢ１〜Ｂ７は、上述のように細長形状の各コリメータレンズ１１〜１７に対して、拡がり角度が大きい方向が長さ方向と一致し、拡がり角度が小さい方向が幅方向（長さ方向と直交する方向）と一致する状態で入射することになる。つまり、各コリメータレンズ１１〜１７の幅が１．１ｍｍ、長さが４．６ｍｍであり、それらに入射するレーザビームＢ１〜Ｂ７の水平方向、垂直方向のビーム径は各々０．９ｍｍ、２．６ｍｍである。また、コリメータレンズ１１〜１７の各々は、焦点距離ｆ１＝３ｍｍ、ＮＡ＝０．６、レンズ配置ピッチ＝１．２５ｍｍである。
【００５６】
集光レンズ２０は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取って、コリメータレンズ１１〜１７の配列方向、つまり水平方向に長く、それと直角な方向に短い形状に形成されている。この集光レンズ２０は、焦点距離ｆ２＝２３ｍｍ、ＮＡ＝０．２である。この集光レンズ２０も、例えば、樹脂又は光学ガラスをモールド成形することにより形成される。
【００５７】
次に、上記露光ヘッドの露光動作について説明する。
【００５８】
ファイバアレイ光源６６の合波レーザ光源を構成するＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各々から発散光状態で出射したレーザビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６，及びＢ７の各々は、対応するコリメータレンズ１１〜１７によって平行光化される。平行光化されたレーザビームＢ１〜Ｂ７は、集光レンズ２０によって集光され、マルチモード光ファイバ３０のコア３０ａの入射端面に収束する。
【００５９】
本例では、コリメータレンズ１１〜１７及び集光レンズ２０によって集光光学系が構成され、その集光光学系とマルチモード光ファイバ３０とによって合波光学系が構成されている。即ち、集光レンズ２０によって上述のように集光されたレーザビームＢ１〜Ｂ７が、このマルチモード光ファイバ３０のコア３０ａに入射して光ファイバ内を伝搬し、１本のレーザビームＢに合波されてマルチモード光ファイバ３０の出射端部に結合された光ファイバ３１から出射する。
【００６０】
各レーザモジュールにおいて、レーザビームＢ１〜Ｂ７のマルチモード光ファイバ３０への結合効率が０．８５で、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各出力が３０ｍＷの場合には、アレイ状に配列された光ファイバ３１の各々について、出力１８０ｍＷ（＝３０ｍＷ×０．８５×７）の合波レーザビームＢを得ることができる。従って、６本の光ファイバ３１がアレイ状に配列されたレーザ出射部６８での出力は約１Ｗ（＝１８０ｍＷ×６）である。
【００６１】
ファイバアレイ光源６６のレーザ出射部６８には、この通り高輝度の発光点が主走査方向に沿って一列に配列されている。単一の半導体レーザからのレーザ光を１本の光ファイバに結合させる従来のファイバ光源は低出力であるため、多数列配列しなければ所望の出力を得ることができなかったが、本実施の形態で使用する合波レーザ光源は高出力であるため、少数列、例えば１列でも所望の出力を得ることができる。
【００６２】
露光パターンに応じた画像データが、ＤＭＤ５０に接続された図示しないコントローラに入力され、コントローラ内のフレームメモリに一旦記憶される。この画像データは、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。フレームメモリに記憶された画像データが複数ライン分ずつ順次読み出され、データ処理部で読み出された画像データに基づいて制御信号が生成される。そして、ミラー駆動制御部により、生成された制御信号に基づいてＤＭＤ５０のマイクロミラーの各々がオンオフ制御される。
【００６３】
ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ７１により平行光束とされる。その平行光束は、組合せレンズ７３によりＤＭＤ５０の対角方向に光束幅が広げられて、矩形状の断面を備えた平行光束に整形される。こうして断面形状が矩形状に整形されたレーザ光は、ミラー６９によりＤＭＤ５０に向けて反射される。
【００６４】
ＤＭＤ５０にレーザ光が照射されると、ＤＭＤ５０のマイクロミラーがオン状態のときに反射されたレーザ光は、レンズ系５４、５８により感光材料１５０の被露光面５６上に結像される。このようにして、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光が画素毎にオンオフされて、感光材料がＤＭＤ５０の使用画素数と略同数の画素単位（露光エリア１６８）で露光される。
【００６５】
なお、感光材料が図示しない移動手段により所定方向に一定速度で移動されることにより、移動方向と反対の方向に副走査され、帯状の露光済み領域１７０が形成される。
【００６６】
以上説明した通り、本実施の形態では、コリメータレンズ７１で平行光化されたレーザ光は、組合せレンズ７３によりＤＭＤ５０の対角方向に光束幅が広げられて矩形状の断面を備えた平行光束に整形されるので、フライアイレンズを用いることなく矩形状の断面を備えた平行光束を得ることができ、矩形状のＤＭＤ５０にレーザ光を効率良く照射することができる。
【００６７】
また、フライアイレンズを用いて平行光束を矩形状に整形する場合に比べて焦点深度が深くなり、高解像度で露光を行うことができる。
【００６８】
なお、上記の実施の形態では、レンズ１の光出射側の面とレンズ２の光入射側の面とが非球面形状である１対の組合せレンズを光束整形手段として用いる例について説明したが、対角方向に光束幅を広げて矩形状の断面を備えた平行光束に整形する機能を実現できればよく、光束整形手段はこの組合せレンズには限定されない。
【００６９】
また、上記の実施の形態では、コリメータレンズ７１と組合せレンズ７３のレンズ１とを別個のレンズで構成したが、コリメータレンズ７１とレンズ１とを一体化することもできる。
【００７０】
また、上記の実施の形態では、コリメータレンズ７１から円形の断面を備えた光束が出射される例に付いて説明したが、光束断面が楕円・長円の場合でも、同様にして光束整形手段のレンズ設計を行うことができる。
【００７１】
また、上記の実施の形態では、出射端面の面積を小さくするために、マルチモード光ファイバ３０の先端部分に、クラッド径が小さい光ファイバ３１を結合した光ファイバを使用しているが、このような光ファイバは、例えば、図１０に示すように、クラッド径が大きいマルチモード光ファイバ３０のレーザ光出射側の先端部分に、長さ１〜３０ｃｍのクラッド径が小さい光ファイバ３１を同軸的に結合することにより得ることができる。２本の光ファイバは、光ファイバ３１の入射端面が、マルチモード光ファイバ３０の出射端面に、両光ファイバの中心軸が一致するように融着されて結合されている。上述した通り、光ファイバ３１のコア３１ａの径は、マルチモード光ファイバ３０のコア３０ａの径と同じ大きさである。
【００７２】
また、長さが短くクラッド径が大きい光ファイバにクラッド径が小さい光ファイバを融着させた短尺光ファイバを、フェルールや光コネクタ等を介してマルチモード光ファイバ３０の出射端に結合してもよい。コネクタ等を用いて着脱可能に結合することで、クラッド径が小さい光ファイバが破損した場合等に先端部分の交換が容易になり、露光ヘッドのメンテナンスに要するコストを低減できる。
【００７３】
但し、光ファイバ３１のクラッド径は６０μｍには限定されない。従来のファイバ光源に使用されている光ファイバのクラッド径は１２５μｍであるが、クラッド径が小さくなるほど焦点深度がより深くなるので、マルチモード光ファイバのクラッド径は８０μｍ以下が好ましく、６０μｍ以下がより好ましく、４０μｍ以下が更に好ましい。一方、コア径は少なくとも３〜４μｍ必要であることから、光ファイバ３１のクラッド径は１０μｍ以上が好ましい。
【００７４】
【発明の効果】
本発明の光束整形光学系によれば、焦点深度を低下させることなく、入射された光束を矩形状の断面を備えた平行光束に整形し、光量ロスを低減することができる、という効果が得られる。
【００７５】
また、本発明の露光ヘッドによれば、光量ロスを低減することができると共に、高解像度で露光を行うことができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光束整形手段により光束を整形する概念を説明する図である。
【図２】本実施の形態に係る露光ヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図３】ＤＭＤの長辺方向をＸ軸、短辺方向をＹ軸とした場合に、角度θを定義するための図である。
【図４】光束整形光学系の各レンズ配置を示す光軸に沿った断面図である。
【図５】（Ａ）はファイバアレイ光源の構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａの部分拡大図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）はレーザ出射部における発光点の配列を示す平面図である。
【図６】合波レーザ光源の構成を示す平面図である。
【図７】レーザモジュールの構成を示す平面図である。
【図８】図７に示すレーザモジュールの構成を示す側面図である。
【図９】図７に示すレーザモジュールの構成を示す部分側面図である。
【図１０】マルチモード光ファイバの構成を示す図である。
【符号の説明】
１、２　レンズ
５０　デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）
６６　ファイバアレイ光源
６７　レンズ系
６９　ミラー
７１　コリメータレンズ
７３　組合せレンズ
【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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