(57)【要約】【課題】映像管の生産性を向上することができる露光装置を提供する。【解決手段】映像管（６）の露光装置において、光源（１）が発する光を集める集光反射部材（２）として、光軸に非対称な軸非対称楕円ミラー（２）を設置し、光学インテグレータ（３）の入射端に集光させ、この際、投影レンズ群出射部より見た光源の虚像形状を長くしたい方向に、軸非対称楕円ミラーのＮＡの大きい方向を一致させて設置する。【選択図】　　図１
2004022492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、その光源が発する光を集める集光反射部材と、該集光反射部材を経た光を一端から受け入れて積分し、他端から出射する光学インテグレータとを有する照明手段と、
前記光学インテグレータから出射された光が入射され、被露光面を露光するため光を適宜の大きさおよび形状に絞る絞りレンズ群と、該絞りレンズ群によって絞られた光を被露光面の全面に投影する投影レンズ群とを有するレンズ系からなり、
前記両レンズ群により、虚像域で、画像投影時に電子ビームを垂直偏向させる垂直偏向特性に対応した擬似屈折特性点と、電子ビームを水平偏向させる水平偏向特性に対応した擬似屈折特性点とを、実際の垂直偏向点と水平偏向点とに対応する前後間隔にて持つような非点収差を与える露光装置において、
前記集光反射部材が光軸に非対称な軸非対称楕円ミラーであることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記光学インテグレータの入射端手前に、投影レンズ群出射部より見た光源の虚像形状を長くする方向に軸非対称楕円ミラーのＮＡの大きい方向を組み合わせ、投影レンズ群出射部より見た光源の虚像形状を短くする方向に軸非対称楕円ミラーのＮＡの小さい方向を組み合わせるように軸非対称楕円ミラー、光学インテグレータおよびレンズ系が設置されていることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、露光装置に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、光源虚像の水平方向の大きさと垂直方向の大きさが大きく異なる場合においても、被露光面照度が十分大きく、露光時間の短縮が可能な露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、表示壁に映像を表示する映像管は、ＣＲＴに代表されるように、表示壁内面に無数に配した一画素ごとの蛍光体を、垂直および水平に偏向される電子ビームの照射により走査しながら映像信号に応じて順次に発光させている。
【０００３】
上記のような映像管の蛍光体は、表示壁内面に塗布した部分の光硬化剤の樹脂材料を、所定のパターンにて露光することにより、露光した部分の樹脂材料を硬化させて表示壁内面に定着させ、その後表示壁内面を洗浄して未露光部分の樹脂材料を洗い流すことにより現像し形成している。
【０００４】
ところで、カラー映像管の蛍光体はＧ、Ｂ、Ｒの三色分が各画素ごとに設けられる。最近では各画素ごとのＧ、Ｂ、Ｒの全蛍光体を所定のパターンに形成したブラックマトリックス、いわゆるＢＭによって区画し、表示画像の鮮明化が図られている。
【０００５】
これらＢＭ、およびＧ、Ｂ、Ｒの各蛍光体のいずれもは、それぞれに対応する光硬化性樹脂を塗布して、これを露光し洗浄することにより現像する手法が提供されている。
【０００６】
従来、上記のような露光を行うために、たとえば特願平０８−４８９９５に記載されている図５〜図７に示すような露光装置が用いられている。
【０００７】
上記のような露光装置は、図５に示しているように、超高圧水銀ランプ（１）を光源として使用し、この超高圧水銀ランプ（１）からの光を集光反射部材である楕円ミラー（２）により反射・集光し、これを所定の大きさでスポット照射するように光学積分部材としてのロッド状の光学インテグレータ（３）により積分する照明手段（４）と、この照明手段（４）からの出射光束（１０）を映像管（６）の被露光面（６ａ）の全域に投影するレンズ系（７）とを備えている。
【０００８】
なお、楕円ミラー（２）は反射面が光軸方向に楕円形の一部である形状をなしているものであり、光軸直角方向においては円形などの軸対称な形状となっている。
【０００９】
楕円ミラー（２）によって集光した超高圧水銀ランプ（１）からの光はロッド状の光学インテグレータ（３）にこれの一端から受け入れられて他端から出射される。このとき、光学インテグレータ（３）はロッド形状によって一端から受け入れられた光が他端から出射するまでに側周内側にて種々な反射を繰り返させながら積分する。
【００１０】
このような積分機能によって光学インテグレータ（３）に受け入れられた光は、光学インテグレータ（３）の出射面全域から図６に示しているような均一な光強度分布ｃを持った光束として出射される。したがって、ロッド状の光学インテグレータ（３）による１つの小さく単純な光学部材だけで所定の大きさで均一にスポット照射するのに適した出射光束（１０）とすることができ、これをレンズ系（７）により映像管（６）の被露光面（６ａ）全域に投影することによって、被露光面（６ａ）を一括露光するための所定の局所照明が高精度に達成される。
【００１１】
なお、上記の露光装置の場合、楕円ミラー（２）によって集めた光をコールドミラー（１５）と、光ファイバー（１６）とによって光学インテグレータ（３）の一端に入射させているが、コールドミラー（１５）と光ファイバー（１６）は省略したり他の部品に置換する場合もある。
【００１２】
ここで、レンズ系（７）は、図７に垂直偏向方向での光路（ＶＰ）と水平偏向方向での光路（ＨＰ）とを示しているように、これらの虚像域で映像管（６）での実際の画像投影時に電子ビームを垂直偏向させる垂直偏向特性に対応した擬似屈折特性点（Ｖ）と、電子ビームを水平偏向させる水平偏向特性に対応した擬似屈折特性点（Ｈ）とを、実際の垂直偏向点と水平偏向点とに対応する前後間隔（Ｓ）にて持つように非点収差が与えられている。
【００１３】
この従来の例のレンズ系（７）は、照明手段（４）からの平行光束を、被露光面（６ａ）を露光するのに好都合な適宜の大きさおよび形状に絞る絞りレンズ群（７ａ）と、絞りレンズ群（７ａ）によって絞られた光を被露光面（６ａ）の前面に投影する投影レンズ群（７ｂ）との２群構成としてあり、垂直偏向に対応した擬似屈折特性点（Ｖ）を得る擬似屈折特性はたとえば投影レンズ群（７ｂ）の中の２つのアナモフィックレンズ（１１）、（１２）の組み合わせにより実現し、水平偏向に対応した擬似屈折特性点（Ｈ）を得る擬似屈折特性はたとえば絞りレンズ群（７ａ）の中の２つのアナモフィックレンズ（１３）、（１４）にて実現している。
【００１４】
レンズ系（７）は自身の虚像域に擬似屈折特性（Ｖ）、（Ｈ）を持つように与えられた非点収差によって、映像管（６）での実際の画像投影時に電子ビームを垂直偏向させる垂直偏向特性に対応した擬似屈折特性と、電子ビームを水平偏向させる水平偏向特性に対応した擬似屈折特性とを、実際の垂直偏向点と水平偏向点とに対応する前後間隔（Ｓ）を持つ２点にて、これらが虚像域にあって被露光面（６ａ）への投影に影響せずに発揮することにより、映像管（６）での実際の画像表示に際して各部に届く電子ビームと同じ方向から向かう光によって各部を適正に露光し、ＢＭやＧ，Ｂ、Ｒの各蛍光体ドットが、実際の画面表示での電子ビームを偏向して走査を行うときの画素ごとの画像信号と、各画素に対する走査位置とを正しく同期させることができる。
【００１５】
なお、絞りレンズ群（７ａ）は、テレセントリックな光学系を採用し、図８に示すように光学インテグレータ（３）の出射面（３ａ）上の各点から一定角度以内への出射光をそれぞれほぼ平行光束として出射させる。
【００１６】
図９に、光学インテグレータ（３）の出射面（３ａ）上の同軸上のＧ点およびＧ点の近傍のＦ点、Ｈ点からの出射光による被露光面（６ａ）上における強度分布Ｇ、Ｆ、Ｈを示す。さらに上記Ｇ、Ｆ、Ｈを含み、光学インテグレータ（３）の出射面（３ａ）上の各点からの出射光を積分した被露光面（６ａ）上における強度分布Ｊを図９の右端に示す。なお、図８は光学インテグレータ（３）から出射される光束を説明するための図であり、図９は被露光面（６ａ）上における強度分布を説明するための図であることから、図８および図９に示す各レンズの形状および配列は図７に示す各レンズの形状および配列とは一致していない。
【００１７】
このように上記のような従来の露光装置によれば、図９から明らかなように、被露光面（６ａ）の全域において、光強度に関し局部的むらがなく滑らかな分布の露光光学系が達成される。
【００１８】
なお図５に示しているように、レンズ系（７）と被露光面（６ａ）との間には各種の補正光学手段（２０）が設けられている。これらは従来から設けられているものであり、図５の補正光学手段（２０）においては、シリンダーレンズ（２１）、ΔＰレンズ（２２）、Ｘ軸フィルタ（２３）、ΔＳレンズ（２４）、Ｓ補正フィルタ（２５）、メインフィルタ（２６）、（２７）等が配置されている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の露光装置では、レンズ系内では前記擬似屈折特性点を持たせるためにアナモフィックレンズを使用する以外は球面レンズを使用しており、投影レンズ群出射部より見た光源の虚像に関して、映像管で実際の画像投影時の水平方向の大きさと垂直方向の大きさが大きく異ならない。
【００２０】
したがって、テレビ用映像管露光装置のように、投影レンズ群出射部より見た光源の虚像に関して、映像管で実際の画像投影時の水平方向の大きさと、垂直方向の大きさとが大きく異なる場合には、投影レンズ群内部または近傍にアパーチャを設置して光束を遮光することにより、対応する光源虚像の水平方向の大きさおよび垂直方向の大きさにする方法が考えられる。
【００２１】
この場合、アパーチャ開口の短径方向に多量の露光光損失が生じ、被露光面照度が十分得られない。したがって、露光時間が長くなり、生産性の悪いものとなっている。
【００２２】
そこでこの出願の発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を解消し、テレビ管用露光装置のように、光源虚像の水平方向の大きさと垂直方向の大きさが大きく異なる場合においても、被露光面照度が十分大きく、露光時間の短縮が可能な露光装置を提供することを課題としている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、まず第１には、光源と、その光源が発する光を集める集光反射部材と、該集光反射部材を経た光を一端から受け入れて積分し、他端から出射する光学インテグレータとを有する照明手段と、前記光学インテグレータから出射された光が入射され、被露光面を露光するため光を適宜の大きさおよび形状に絞る絞りレンズ群と、該絞りレンズ群によって絞られた光を被露光面の全面に投影する投影レンズ群とを有するレンズ系からなり、前記両レンズ群により、虚像域で、画像投影時に電子ビームを垂直偏向させる垂直偏向特性に対応した擬似屈折特性点と、電子ビームを水平偏向させる水平偏向特性に対応した擬似屈折特性点とを、実際の垂直偏向点と水平偏向点とに対応する前後間隔にて持つような非点収差を与える露光装置において、前記集光反射部材が光軸に非対称な軸非対称楕円ミラーであることを特徴とする露光装置を提供する。
【００２４】
第２には、この出願の発明は、第１の発明において、前記光学インテグレータの入射端手前に、投影レンズ群出射部より見た光源の虚像形状を長くする方向に軸非対称楕円ミラーのＮＡの大きい方向を組み合わせ、投影レンズ群出射部より見た光源の虚像形状を短くする方向に軸非対称楕円ミラーのＮＡの小さい方向を組み合わせるように軸非対称楕円ミラー、光学インテグレータおよびレンズ系が設置されていることを特徴とする露光装置を提供する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
この出願の発明の露光装置の一実施形態を、図を参照して以下に説明する。また、各図において、同一または同様の機能を果たす構成部分については同じ符号を付している。
【００２６】
図１（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、この出願の発明の露光装置の一実施形態における水平断面図および垂直断面図である。図１（ａ）および（ｂ）に示しているように、この実施形態における露光装置（１０１）は、照明手段（４）と、レンズ系（７）とを備えている。たとえば、照明手段（４）において、光源として超高圧水銀ランプ（１）を使用し、この超高圧水銀ランプ（１）が発する光を集光反射部材である軸非対称楕円ミラー（２）により反射・集光し、集めた光を所定の大きさでスポット照射するように光学積分部材としてのロッド状の光学インテグレータ（３）へ入射し積分する。レンズ系（７）はこの照明手段（４）からの出射光束（１０）を映像管（６）の被露光面（６ａ）の全域に投影する。
【００２７】
ここで、この露光装置（１０１）が従来の露光装置と異なるのは、集光反射部材として使用する楕円ミラーとして軸非対称楕円ミラー（２）を使用し、光学インテグレータ（３）の入射端手前に投影レンズ群出射部より見た光源の虚像形状を長くする垂直方向に軸非対称楕円ミラー（２）のＮＡ（開口数）の大きい方向を組み合わせ、投影レンズ群出射部より見た光源の虚像形状を短くする水平方向に軸非対称楕円ミラー（２）のＮＡの小さい方向を組み合わせてそれらを設置することである。
【００２８】
図２は軸非対称楕円ミラー（２）と光学インテグレータ（３）の拡大図であって、（ａ）は水平断面図、（ｂ）は垂直断面図を示す。
【００２９】
図２（ａ）に示す水平方向については、軸非対称楕円ミラー（２）のＮＡの小さい側を使用する。この場合、ロッド状の光学インテグレータ（３）の一端に入射した光は、他端から出射するまでに側周内側にて種々な反射を繰り返しながら出射端から出射する。出射角θ２は光学インテグレータ（３）の入射角θ１と等しい。一例として、ＮＡ＝０．１の場合は、θ１＝θ２＝約６°となる。
【００３０】
図２（ｂ）に示すように、垂直方向については、軸非対称楕円ミラー（２）のＮＡの大きい側を使用する。この場合、水平方向と同様にロッド状の光学インテグレータ（３）の一端に入射した光は、他端から出射するまでに側周内側にて種々な反射を繰り返しながら出射端から出射する。出射角θ２は、光学インテグレータ（３）の入射角θ１と等しい。一例としてＮＡ＝０．３の場合は、θ１＝θ２＝約１８°となる。
【００３１】
すなわち上記の構造では、光学インテグレータ（３）の出射端より、一例として水平方向ＮＡ＝０．１、垂直方向ＮＡ＝０．３と、垂直方向と水平方向で異なるＮＡで露光光を出射させることが可能となる。
【００３２】
またレンズ系（７）は、図７に示す従来の露光装置と同様に、映像管（６）での実際の画像投影時に電子ビームを垂直偏向させる垂直偏向特性に対応した擬似屈折特性点（Ｖ）と、電子ビームを水平偏向させる水平偏向特性に対応した擬似屈折特性点（Ｈ）とを、実際の垂直偏向点と水平偏向点とに対応する前後間隔（Ｓ）にて持つような非点収差が与えられている。
【００３３】
そして、映像管（６）での実際の画面表示に際して各部に届く電子ビームと同じ方向から向かう光によって各部を適正に露光し、ＢＭやＧ、Ｂ、Ｒの各蛍光体ドットが、実際の画面表示での電子ビームを偏向して走査を行うときの画素ごとの画像信号と、各画素に対する走査位置とを正しく同期させることができる。
【００３４】
照明手段（４）からの平行光束を被露光面（６ａ）を露光するのに好都合な適宜の大きさおよび形状に絞る絞りレンズ群（７ａ）は、従来の露光装置と同じくテレセントリックな光学系を採用し、光学インテグレータ（３）の出射面（３ａ）上の各点から一定角度以内への出射光をそれぞれほぼ平行光束として出射させる。
【００３５】
上記のテレセントリックな光学系である絞りレンズ群（７ａ）で、光学インテグレータ（３）からの出射光を、被露光面（６ａ）を露光するのに好都合な大きさおよび形状に絞る。このとき絞りレンズ群（７ａ）の焦点距離および光学インテグレータ（３）からの出射ＮＡにほぼ比例して露光光束が絞られる。
【００３６】
図３は、前記のように光学インテグレータ（３）からの出射ＮＡが水平方向ＮＡ＝０．１、垂直方向ＮＡ＝０．３の場合の絞りレンズ群（７ａ）で露光光束が絞られる様子を示している。図３（ａ）は水平方向、（ｂ）は垂直方向である。
【００３７】
図３に示しているように、露光光を絞る場合、垂直方向の露光光を水平方向より約３倍大きくすることが可能となる。
【００３８】
そして、絞りレンズ群（７ａ）の焦点距離を従来の２／３倍にすることにより、結果的に露光光を従来に比べて垂直方向はそのままの径で、水平方向を１／３倍に絞ることが可能となる。
【００３９】
また図４に、テレビ用映像管露光装置のように、投影レンズ群出射部より見た光源の虚像に関して、映像管で実際の画像投影時の水平方向の大きさより垂直方向の大きさが大きい場合に、投影レンズ内部または近傍にアパーチャ（３２）を設置して、光束（３３）を遮光することにより、対応する光源虚像の水平、垂直方向の大きさにした場合のアパーチャ（３２）と露光光束の関係を示す。なお、縦が垂直方向、横が水平方向である。
【００４０】
図４（ａ）は従来の露光装置の場合であり、（ｂ）はこの出願の発明の露光装置の一実施形態の場合であり斜線で光束遮光部を示す。（ｂ）では（ａ）に比べてアパーチャ（３２）での光束遮光部が少なく、露光光損失が少なく、被露光面照度が十分得られる。したがって、露光時間が短く、映像管の生産性の向上が可能となる。
【００４１】
ここでは、光学インテグレータ（３）の入射端手前に、垂直方向にＮＡの大きい軸非対称楕円ミラー（２）を設置する例を述べたが、同様に任意の方向に軸非対称楕円ミラーを設置することにより、任意の方向に扁平な種々の光源虚像形状を形成することが可能であり、任意の方向に扁平な種々の光源虚像形状に対応する蛍光体を形成することが可能である。この場合、アパーチャでの露光光損失が少なく被露光面照度が十分得られる。
【００４２】
このようにテレビ用映像管の露光装置のように、上記光源虚像の水平および垂直方向の大きさを大きく変える必要のある場合においても、この出願の発明の露光装置によれば、被露光面の照度を十分に大きくすることができ、よって露光時間を短縮することができ、映像管の生産性を向上させることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明の露光装置によれば、照明手段中の集光反射部材として光軸に非対称な軸非対称楕円ミラーを設定することにより、テレビ管用露光装置のように、光源の水平、垂直方向の大きさを大きく変える必要の有る場合でも、被露光面の照度を十分大きくすることができることから、露光時間を短縮することができ、映像管の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）この発明の一実施形態における露光装置の主要な部分の水平方向の構成図である。
（ｂ）この発明の一実施形態における露光装置の主要な部分の垂直方向の構成図である。
【図２】（ａ）光学インテグレータの垂直方向に、軸非対称楕円ミラーのＮＡの大きい方向を組み合わせて集光することにより、光学インテグレータからの出射ＮＡについて垂直方向の方が水平方向より大きくなることを説明するための水平方向の図である。
（ｂ）光学インテグレータの垂直方向に、軸非対称楕円ミラーのＮＡの大きい方向を組み合わせて集光することにより、光学インテグレータからの出射ＮＡについて垂直方向の方が水平方向より大きくなることを説明するための垂直方向の図である。
【図３】（ａ）水平方向と垂直方向で光学インテグレータからの出射ＮＡが大きく異なると、絞りレンズ系で絞った露光光束も水平方向と垂直方向で大きく異なることを説明するための水平方向の図である。
（ｂ）水平方向と垂直方向で光学インテグレータからの出射ＮＡが大きく異なると、絞りレンズ系で絞った露光光束も水平方向と垂直方向で大きく異なることを説明するための垂直方向の図である。
【図４】（ａ）従来の露光装置における光源虚像形成部のアパーチャでの露光光損失を示す断面図である。
（ａ）この発明の露光装置の一実施形態における光源虚像形成部のアパーチャでの露光光損失を示す断面図である。
【図５】従来の露光装置の全体を示す平面図である。
【図６】図５に示す露光装置により得られる平行光束の断面図と光強度分布との関係を示す図である。
【図７】図５に示す露光装置の主要部分を示す構成図である。
【図８】光学インテグレータから出射される光束を示す図である。
【図９】光学インテグレータからの出射面上の各点からの出射面上の各点からの出射光を積分した被露光面上の光強度分布を示す図である。
【符号の説明】
１　超高圧水銀ランプ
２　軸非対称楕円ミラー
３　光学インテグレータ
４　照明手段
６　映像管
６ａ　被露光面
７　レンズ系
７ａ　絞りレンズ群
７ｂ　投影レンズ群
１０　出射光束
１１，１２，１３，１４　アナモフィックレンズ
１５　コールドミラー
１６　光ファイバー
２０　補正光学手段
２１　シリンダーレンズ
２２　ΔＰレンズ
２３　Ｘ軸フィルタ
２４　ΔＳレンズ
２５　Ｓ補正フィルタ
２６　メインフィルタ
【図１】
2004022492.tif 000003
【図２】
2004022492.tif 000004
【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】
2004022492.tif 000009
【図８】
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【図９】
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