(57)【要約】  光を斜めに入射させて反射式光変調装置４を照明する照明装置３であって、第１の軸１９と第２の軸１８とが互いに直交配置され第１の軸１９の方向の光源６の寸法が第２の軸１８の方向の光源６の寸法よりも好ましくは小さく形成され第１の軸１９および第２の軸１８を有する光源６と、光入射面８および光射出面１１を有し光源６から放出された光線を結合するホモジナイザ９と、ホモジナイザ９の光射出面１１を光変調装置４に結像させる照明光学系（１２）とを光軸１０に沿って順次備え、光変調装置の均一な照明が達成できるような方法で効率を維持し、光源６がホモジナイザ９に対して光軸１０より横にずらして配置されるか、または光源６の放出方向２８がホモジナイザ９の光入射面８の法線２９に対して角度を付けて配置されることが提案される。【選択図】図１
2010507112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を斜めに入射させて反射式光変調装置（４）を照明する照明装置（３）であって、
第１の軸（１９）と第２の軸（１８）とが直交配置され第１の軸（１９）の方向の光源（６）の寸法が第２の軸（１８）の方向の光源（６）の寸法よりも好ましくは小さく形成され第１の軸（１９）および第２の軸（１８）を有する光源（６）と、
光入射面（８）および光射出面（１１）を有し光源（６）から放出された光線を結合するホモジナイザ（９）と、
ホモジナイザ（９）の光射出面（１１）を光変調装置（４）に結像させる照明光学系（１２）と
を光軸（１０）に沿って順次備える照明装置（３）において、
光源（６）はホモジナイザ（９）に対して光軸（１０）より横にずらして配置されることを特徴とする照明装置（３）。
【請求項２】
光源（６）は第２の軸（１８）の方向にずらして配置されることを特徴とする請求項１に記載の照明装置（３）。
【請求項３】
光源（６）は第１の軸（１９）の方向にずらして配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置（３）。
【請求項４】
光源（６）は第１の軸（１９）および第２の軸（１８）の方向でホモジナイザ（９）よりも寸法が小さく、光源（６）とホモジナイザ（９）とは、光軸（１０）に垂直な方向でホモジナイザ（９）に投影することで光源（６）の断面がホモジナイザ（９）の光入射面（８）に全部結像できるように、互いに相対的に整列されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の照明装置（３）。
【請求項５】
ホモジナイザ（９）はインテグレータロッドとして形成されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の照明装置（３）。
【請求項６】
ホモジナイザ（９）はライトトンネルとして形成されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の照明装置（３）。  
【請求項７】
ホモジナイザ（９）の光入射面（１１）は長方形断面をなすことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の照明装置（３）。
【請求項８】
長方形断面のアスペクト比が光変調装置（４）に適合することを特徴とする請求項７に記載の照明装置（３）。  
【請求項９】
光源はレーザーダイオードモジュールから放出された光線を接続するためグラスファイバ（６）を有する少なくとも１つのレーザーダイオードモジュールを備えることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の照明装置（３）。
【請求項１０】
光源（６）の放射方向（２８）はホモジナイザ（９）の光入射面（８）の法線（２９）から角度（３０）を付けて配置されることを特徴とする請求項１の前提部分に記載の照明装置（３）。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれか１項によって形成されることを特徴とする請求項１０に記載の照明装置（３）。
【請求項１２】
照明装置（３）と、照明装置（３）から光を斜め入射させて照明される反射式光変調装置（４）と、被露光印刷版（２）に光変調装置（４）の画像を投写する画像光学系（１２）とを備えた露光装置（１）において、  
照明装置（３）は請求項１ないし１１のいずれか１項によって形成されることを特徴とする露光装置（１）。
【請求項１３】
光変調装置（４）はマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ），特にデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤＴＭ）として形成されることを特徴とする請求項１２に記載の露光装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を斜めに入射させて反射式光変調装置を照明する照明装置であって、第１の軸と第２の軸とが直交配置され第１の軸の方向の光源の寸法が第２の軸の方向の光源の寸法よりも好ましくは小さく形成され第１の軸および第２の軸を有する光源と、光入射面および光射出面を有し光源から放出された光線を結合するホモジナイザと、ホモジナイザの光射出面を光変調装置に結像させる照明光学系とを光軸に沿って順次備える照明装置に関する。
【０００２】
同様に本発明は、照明装置と、照明装置から光を斜め入射させて照明される反射式光変調装置と、被露光印刷版に光変調装置の画像を投写する画像光学系とを備えた露光装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
冒頭に述べた種類の露光装置には冒頭に述べた種類の照明装置が含まれる場合が多い。
このような照明装置は画像プロジェクタなどの投影光学系または投影テレビジョンまたは被露光印刷版に露光する露光装置と関連して使用される。
【０００４】
このような露光装置で使用される反射式光変調装置においては、照明装置も画像光学系も光変調装置の同一側に配置されることが前提になっている。このことから入射光路を射出光路から分離する必要性が生じる。このため、多くの適用においては、特にデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤＴＭの商標名で知られている）が光変調装置として使用されるような場合、光路の空間的分離が行われる。しかし、このことは、照明装置から露光装置の反射式光変調装置への斜め光入射を選択せざるを得ないことを意味する。このことで形状的な歪みが引き起こされ、その結果、光変調装置の不均一な照射につながる。
【０００５】
この種の照明装置には、ホモジナイザで均一化するため光源から放出された光を結合するホモジナイザが含まれる。したがって、ホモジナイザの出口においてホモジナイザの均一化作用の結果として均一化された光束が発生する。この光束は照明光学系を使用して光変調装置に照射される。しかし、光変調装置は光線分離に必要な角度だけ照明装置の光軸から傾いているので、光変調装置には形状的な理由から結果として不均一な照射が生じる。照明光線の元の正方形断面は斜め入射のために光変調装置では長方形の形状となる。しかし、この不均一性は使用に対して許容できない。
【０００６】
このことから、光変調装置への不均一な照射を補償するために技術の現状において様々な対策がとられている。これは、例えば高品質の露光を印刷版まで到達させるために必要となる。同様にビデオ映写に適用する場合、均一な映写画像を生み出すため光変調装置の不均一な配置は補償しなければならない。
【０００７】
冒頭に述べた種類の照明装置を備えた冒頭に述べた種類の露光装置が、例えば特許文献１のＥＰ１１４１７８０Ｂ１で知られている。この知られた露光装置においては、光変調装置の入射光および射出光の両方が通過する視野レンズを用いた費用のかかるシステムが光線適応のために使用される。技術の現状によると、マイクロミラー・デバイスに入射して反射する光束の光束断面は楕円に形成され、その断面の長軸は入射方向と射出方向とを含む平面にほぼ垂直に配置される。マイクロミラー・デバイスへの斜めの入射光を補正するために技術の現状では、集光レンズとマイクロミラー・デバイスとの間の光路にプリズムを配置することが提案されている。しかし、このやり方では、不均一性の補償のために余分の光学要素が必要となり、これは損失となり、また露光光学系の材料費用および調整費用が望ましくないやり方で高くなるので、このやり方は不利となる。
【０００８】
この種の照明装置を備えたこの種の露光装置が同様に特許文献２のＥＰ１２１２１９８Ｂ１で知られている。この技術の現状の露光装置においては、光変調装置として使用されるマイクロミラー・デバイスの不均一な照射を補償するために、光変調装置に与えられる変調パターンを前もって電子的に照明強度で光変調装置の場所で計算して補償することが提案されている。すなわち、この技術の現状では露光データの重なりが光変調装置の表面の面強度分布で行われる。この方法はオーバーレイ技術とも呼ばれる。
【０００９】
しかし、オーバーレイ方法の場合、すべての画像点を最も低い照明強度で支配される画像点の強度水準に持っていくことで出口光束の均一性を最終的に達成するということが特に欠点となる。これは、マイクロミラー・デバイスを光変調装置とする場合、強く照射される画像点には本来の画像情報に対応するよりも長い時間で画素が照射されることを意味する。対応するマイクロミラーが、入射光線を射出光路から離れた方向に反射するように傾くことで、このことが起こる。したがって、このため、オーバーレイ方法は、最も弱く照射された画像点がすべての画像点の中で最大の強度を定めることになる。したがって、この技術の現状では、光学系および光学要素がその他の点では最適に選択されるか否かにかかわらず、比較的効率が悪いという欠点のあるシステムとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ＥＰ１１４１７８０Ｂ１
【特許文献２】ＥＰ１２１２１９８Ｂ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって本発明の課題は、冒頭に述べた種類の照明装置およびこの種の照明装置を備える露光装置において、光変調装置に照射するに際して効率を低下させることなく不均一性の補償が達成できるように改善された装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
発明により、この課題は、この種の照明装置において光源をホモジナイザに対して光軸から横にずらして配置することによって解決される。したがって発明によると、光源はホモジナイザの前面で光軸に関する中心には配置しないことが提案される。つまり、中心を外れ偏心した方向が選択される。これによって、ホモジナイザの出口で斜め形状の強度分布の発生が実現できる。
【００１３】
したがって、発明によりホモジナイザに対する光源の移動を適切に選択すると、ホモジナイザ出口の斜め形状の強度分布に基づき、照明光線の斜め入射によって光変調装置に引き起こされる入射光線断面の歪みは正確に補償される。この場合、発明による補償は技術の現状と相違するが、基本的には効率を低下させることなく達成される。発明による補償方法によって光線のエネルギーが消失することはない。その上、余分の光学系を設ける必要がなくなり、このことは特に費用面で有利となる。それに代えて、技術の現状にある構成部品を使用しミスアライメントを排除することによって、簡単な方法で効率を低下することなく補償することも可能である。
【００１４】
発明の実施形態において光源は第２の軸の方向にずらして配置することが特に好ましい。この軸は、例えばレーザー使用の場合、スロー軸となる。レーザーダイオード列からなる光源の場合、寸法のより大きい方向、つまりレーザーダイオード列の幅はスロー軸と呼ばれる。
【００１５】
これに対し、発明による照明装置の別の実施形態において光源は第１の軸の方向にずらして配置される。この軸は、例えばレーザー使用の場合、ファスト軸となる。光源としてレーザーダイオード列を有する照明装置の場合、列の高さ方向、つまり幅に比べて寸法の小さい方向はファスト軸と呼ばれる。
【００１６】
発明のさらに有利な実施形態において、光源は第１の軸および第２の軸の方向でホモジナイザよりも寸法が小さく、光源とホモジナイザとは、光軸に垂直な方向でホモジナイザに投影することで光源の断面がホモジナイザの光入射面に全部結像できるように、互いに相対的に整列されていることが照明装置に規定される。この配置によって確実に、光線は無駄にならず、光線はあたかもホモジナイザの光入射面を通り過ぎて導かれ、照明光路のために使われる。したがって、発明のこの実施形態によって、ホモジナイザの光入射面に対する光源の偏芯移動は、ホモジナイザの光入射面の寸法によって定まる限界内でのみ行われる。
【００１７】
発明のさらに有利な実施形態において、ホモジナイザをインテグレータロッドとして形成すると、光源から放出される光線の均一化は特に効果的に達成される。インテグレータロッドの内面で全反射が数回にわたり繰り返されることで、入射光線方向の非常に有効な混合がホモジナイザの光射出面で達成される。それに加えて、ホモジナイザ材料の選択を適切に行い、さらにホモジナイザの入射および光射出面のコーティングを適切に行う場合、均一化は、特に強度損失も少ない発明によるインテグレータロッドで達成される。
【００１８】
発明による照明装置の別の有利な実施形態において、ホモジナイザはライトトンネルとして形成される。ライトトンネルによる均一化の原理はインテグレータロッドが基礎をなすものに相当する。しかし、ライトトンネルの場合はインテグレータロッドの場合と違って、光線はライトトンネルで囲まれた空所によって導かれる。ライトトンネルには特別の利点がある。すなわち、ライトトンネル内で光線の吸収がなく、また光入射面で媒体の伝達がないために光入射面における反射損失もない。  
【００１９】
発明によりホモジナイザが長方形断面に形成されると、均一化は特に効果的に達成される。
これに関連し、発明に応じて長方形断面のアスペクト比を光変調装置に適合させることが好ましい。光射出面の長方形断面のアスペクト比を光変調装置に適合させることによって、適切な照明光学系によりホモジナイザの光射出面は形状的に引き起こされる過度の強度損失もなく光変調装置の活性面に投影される。それにより、光の一部が光変調装置から外れて導かれることが回避される。
【００２０】
発明の好ましい実施形態において、照明装置の光源はレーザーダイオードモジュールから放出された光線を接続するためグラスファイバを有する少なくとも１つのレーザーダイオードモジュールを備える。レーザーダイオードモジュールは狭い放出スペクトラムおよびそれに関連した高い光効率に基づいて、露光に適用するのに、特に露光装置で高効率を達成するのに適している。これに加えて、レーザーダイオードの小さい集光能力は特に効率的な照明装置には有利となる。最後に、放出される光線の強度を高めるために、それぞれが１本のグラスファイバを有する複数のレーザーダイオードモジュールで１列のレーザーダイオードモジュール列につなぎ合わされる。
【００２１】
発明の基礎となる課題は、光源の放射方向がホモジナイザの光入射面の法線から角度を付けて配置される照明装置によっても同様に解決される。この処置によって、光源から放出された光がホモジナイザの光入射面に斜めに入射することが実現される。これで、ホモジナイザの光入射面に平行に延びる全ての平面において、本来ほぼ均一な光源の強度分布断面に対して形状的理由から歪みが引き起こされる。その結果、光の強度分布断面がホモジナイザの光射出面でも不均一になる。光源の発明による配置によってホモジナイザの光入射面に角度を付けて的確に引き起こされた不均一性の結果、光源とホモジナイザの光入射面との間で角度を適切にする場合には、ホモジナイザの光射出面に角度を付けて配置される光変調装置は均一に照射されることになる。発明により原則的に損失が引き起こされることなく、この均一な照射が達成される。
【００２２】
発明のこの変形による照明装置を前述の実施形態の１つに追加して形成すると、所望の射出強度分布断面を生成する際の柔軟性は発明の形態において特に大きくなる。光源とホモジナイザとの角度をもつ配置を横移動に組み合わせると、ホモジナイザの光射出面において射出強度は最適な形態に有利に導かれる。
【００２３】
さらに本発明の基礎をなす課題は、照明装置が前述の実施形態の１つで形成される冒頭に述べた種類の露光装置によって解決される。
発明による照明装置で生じる斜め強度分布断面の照明は、光変調装置へ斜め入射で引き起こされる形状歪みによる不均一性を完全に補償するため、強度分布断面形状を適切に調節する際に使用される。したがって、発明により、この目的のために露光装置の効率を下げることなく、光変調装置の非常に均一な照射が結果として得られる。さらに、斜め入射により形状的に引き起こされる不均一性の補償のため、例えばオーバーレイ画像を算出するための余分のデータ処理ステップも、またプリズマのような余分の要素も必要ない。
【００２４】
発明による露光装置の好ましい実施形態によると、光変調装置はマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ），特にデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤＴＭ）として形成される。特にＤＭＤは、個々のミラーの反応時間が短く、その間に利用できるミラーマトリックスの解像度が高いために光変調装置用に確立された技術となっている。液晶に基づく光変調装置と異なってＤＭＤおよび他のＭＥＭＳには、入射光の変調をその偏光に依存しないという利点がある。したがって、液晶に基づく装置では基本的に必要となるような直列接続偏光による損失はなくなり有利となる。現世代のＤＭＤチップは傾斜角が１２°まで大きくなり際立っている。これは一方では、入射光線と射出光線との簡単な空間的分離が可能であるという利点がある。しかし、他方では、照明装置で生じたＤＭＤへの入射光線の形状歪みが増大する。しかし、これは、発明に基づき発明による照明装置の使用によって効率を低下させることなく問題もなく安価に補償される。
【００２５】
発明は図面に関連して好ましい実施形態において模範的に記載するが、さらに好ましい詳細は図面で理解できる。
その場合、同じ機能の部品には同一の符号を付けている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】発明による照明装置を備えた発明による露光装置の概略図を示す。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿う断面において指示器光入射面への光源の相対位置を具体的に説明する図１の照明装置の詳細図を示す。
【図３】技術の現状の従来の装置におけるホモジナイザの光入射面（ａ）あるいは光射出面（ｂ）における光源のスロー軸方向の空間的強度分布を示す。
【図４】発明による照明装置におけるホモジナイザの光入射面（ａ）あるいは光射出面（ｂ）における光源のスロー軸方向の空間的強度分布を示す。
【図５】図４（発明）による照明を図３（技術の現状）と比較するために光変調装置の空間的強度分布を示す。
【図６】指示器光入射面への光源の相対位置を具体的に説明する図１の照明装置の発明による変形の詳細図を示し、画法は図１に示すものに対応する。
【図７】発明の変形による照明装置におけるホモジナイザの光入射面（ａ）あるいは光射出面（ｂ）における光源のスロー軸方向の空間的強度分布を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は印刷版２に露光するための露光装置１を概略的に示す。露光装置１は主として照明光学系３、光変調装置４および画像光学系５から構成される。照明光学系３には図示しないレーザーダイオードモジュール列が含まれる。レーザーダイオードモジュール列において個々のレーザーダイオードには１本の光ファイバが配属され、個々のレーザーダイオードから放出された光が接続される。個々の光ファイバ６は光ファイバ束７にまとめられる。光ファイバ束７はインテグレータロッド９の光入射面８に向けられる。光入射面８は図１の概略図では線で表される。
【００２８】
照明光学系３には図１で概略的に破線で示される光軸１０がある。インテグレータロッド９には光射出面１１がある。インテグレータロッド９の光射出面１１も同様に図１の概略図では線で表される。光軸１０の方向でインテグレータロッド９の光射出面１１の後方にレンズ１２が配置される。露光装置１の照明光学系３の光軸から角度を付けてデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＭＤＴＭ４が配置される。ＤＭＤ４はアクティブな変調平面１３が配置されるアクティブなミラーマトリックス（図１には示していない）を備える。変調平面１３は平面図で作成された図１では同じく線としてしか表れない。ＤＭＤ４の射出方向に画像光学系５が接続され、印刷版２に向かって配置される。
【００２９】
さらに、図１で入射光束１４および射出光束１５が分かる。入射光束１４は図では左側からＤＭＤ４に入射し、反射したあと射出光束１５の形でＤＭＤ４の変調平面１３を離れる。最後に図１に露光光束１６を示す。露光光束１６は画像光学系５から印刷版２に延びる。
【００３０】
図２は照明光学系３の光軸１０に見た側面図である。図で分かるように、図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図であり、インテグレータロッド９の光入射面８の内容が含まれる。光ファイバ束７の個々の光ファイバ６は、図２で分かるように、互いに隣接して一列に配置される。図では合計４本の光ファイバ６が示される。図２においてインテグレータロッド９の光入射面８の中央線には符号１７を付す。光ファイバ束７の４本の光ファイバ６全体にはスロー軸１８とファスト軸１９がある。スロー軸１８は個々の光ファイバ６全体の幅に平行に延び、これに対し、ファスト軸１９は個々の光ファイバ６全体の高さに平行に延びる。個々の光ファイバ６はそれぞれ被膜２０を備える。
【００３１】
図２で分かるように、１本の光ファイバ６は図２ではインテグレータロッド９の光入射面８の中央線１７よりほぼ左側にあり、これに対し、２本の光ファイバ６はインテグレータロッド９の光入射面８の中央線１７よりほぼ右側にある。したがって、個々の光ファイバ６全体で形成された光源は偏芯してインテグレータロッド９の光入射面８に向けられる。図２に示す画法に従うと、この偏芯する向きは照明光学系３の光軸１０に直交する方向に関係する。正確に言うと、個々の光ファイバ６全体で形成された光源はインテグレータロッド９の光入射面８の中央線１７よりスロー軸１８の方向にずれている。
【００３２】
インテグレータロッド９の幅は６ｍｍである。個々の光ファイバ６の直径は１．０ｍｍであり、この場合、被覆２０を除いた個々の光ファイバ６の有効直径は０．９ｍｍとなる。図２では、明確にするため特に中心がずれて整列する形で示す。実際には、インテグレータロッドと個々の光ファイバの前記寸法において約０．６ｍｍの横ずれ量が有利であることが明らかとなった。
【００３３】
露光装置の作動において、図１に示さないレーザーダイオードから放出された光は光ファイバ束７にまとめられた光ファイバに連結される。光ファイバ束７の出口端で個々の光ファイバ６は図２に示すように互いに隣接して配置され、その結果、光ファイバに導かれた光は個々の光ファイバ６から出てインテグレータロッド９の光入射面８に当る。
【００３４】
そのあと光線はインテグレータロッド９に入り、そこでインテグレータロッド９の内壁で何度も反射し、この方法で均一化されることになる。インテグレータロッド９の光入射面８では、光ファイバ束７から放出される光線は、図３ａに概略示すように、狭い入射強度分布２１となる。図３ａによるグラフ表示では強度軸２２に光線の相対強度を示し、水平軸２３にはスロー軸１８に平行の場所座標を示す。この場所軸２３にはインテグレータロッド９の光入射面８の中央線１７が概略的に記入される。図３ａおよび図４ａによる強度グラフにおいて垂直軸は場所座標ではなく強度を表すので、厳密にいうと１次元の場所軸２３上の中央線１７は点のみで表すべきである。
【００３５】
図３ａに示す強度分布は従来の照明光学系３の場合のものに対応する。この従来の照明光学系の場合、図２に示す配置と相違して光源の整列中心はインテグレータロッド９の光入射面８の中央線になっている。その結果、図３ａに示す従来の強度分布となり、中央線１７のまわりに対称に配置される。
【００３６】
それと異なって、インテグレータロッド９の光入射面８の中央線に対する図２に示す光源の偏芯位置はインテグレータロッド９の光入射面８においてスロー軸１８の方向に図４ａに示す２１ａに導かれる。図４ａで分かるように、入射強度分布２１ａは中央線１７より右側にずれ、その中心は決して中央線１７にはこない。
【００３７】
インテグレータロッド９の光射出面１１においては、インテグレータロッド９の光入射面８の中央線１７に対する入射強度分布２１の選択された整列に応じて異なった射出強度分布２４，２４ａが発生する。中央線１７に対し、照明光学系３の光軸１０を交差する従来の光源整列の場合、すなわち光源がインテグレータロッド９の光入射面８に中心整列する場合、ファスト軸でもスロー軸１８でも、インテグレータロッド９の光射出面１１において図３ｂに描かれる強度分布２４が得られる。この図で分かるように、強度はインテグレータロッド９の光射出面１１の幅にわたって一様に分布する。
【００３８】
これに対し、図４ａおよび図２に示すようにインテグレータロッド９の光入射面８に相対的な光源の向きを偏芯させる場合、インテグレータロッド９の光射出面１１の強度分布２４ａは図４ｂで明らかなようになる。図４ｂでさらに分かるように、射出強度分布２４ａは左側から右側に斜めに上昇する分布となる。
【００３９】
図５にＤＭＤ４の変調平面１３の強度分布を示すが、この場合、図面で示す場所軸は図１に従って延びる。図５によるグラフは比較のため、すでに述べたように技術の現状に該当する図３ａおよびｂに対するＤＭＤ４の変調平面１３における変調強度分布２５を示す。
【００４０】
技術の現状において光源を中心に連結してインテグレータロッド９で得られる図３ｂの射出強度分布２４は、図５で表示する変調平面１３では従来の変調強度分布２５に導かれる。これで分かるように、照明光学系３からの光線がＤＭＤ４上に斜めに入射するために、すなわち照明光学系３の光軸１０の向きが変調平面１３の面法線２７に角度をもつため、左側から右側に下降する形状の強度歪みとなる。図３ｂの均一の射出強度分布２４は技術の現状で左側から右側に強く低下する不均一な強度分布２５に歪む。
【００４１】
これに対し、発明による射出強度分布２４ａが図４ｂのようになる発明による照明光学系３を使用したＤＭＤ４用の照明をＤＭＤ４の変調平面１３に斜めに入射する場合、変調平面１３において変調強度分布２６が発生する。発明による変調強度分布２６は技術の現状の変調強度分布２５とは反対に場所軸２３に渡ってほとんど均一になる。
【００４２】
図６で照明装置３の別の実施形態の詳細が分かる。発明による照明光学系３のこの変形の一般的なレイアウトは図１に描いたレイアウトに対応する。図２の詳細図においてインテグレータロッド９の光入射面８に相対的な前述の光源配置と違って、発明のこの変形による相対的配置は次のように選択される。
【００４３】
光ファイバ束７の個々の光ファイバ６は、放出方向２８がインテグレータロッド９の光入射面８の面法線２９に平行ではなく、法線に角度３０をもって整列するように向けられる。この配置によって、インテグレータロッドの光入射面あるいは光射出面において、図７に描く空間的強度分布が光源のスロー軸の方向に生じる。発明の好ましい実施形態では、角度３０は約１°未満である。
【００４４】
図７の表現は基本的に図３および４の表現に対応する。図７ａはインテグレータロッドの光入射面８における強度分布を示す。図で分かるように、インテグレータロッド９の光入射面８における入射強度分布２１ｂは、技術の現状による照明の場合にも得られる分布に対応する。特に、図７ａによる入射強度分布２１ｂはインテグレータロッド９の光入射面８の中央線１７に対称となる。発明の別の実施形態によれば、光源はインテグレータロッド９に対して横にずれていない。
【００４５】
それに対して、インテグレータロッド９の光射出面１１では図７ｂに示す強度分布２４ｂが得られる。これで分かるように、インテグレータロッド９の光入射面８に相対的に図６に示す角度で光源を向けることによって非対称性が得られる。したがって、射出強度分布２４ｂは所望のように不均一になる。不均一にすることで射出強度分布２４ｂは適切になり、ＤＭＤ４へ斜めに入射させてＤＭＤ４を均一に照明する。
【００４６】
さらに、発明の範囲において、適切な強度分布２４，２４ａ，２４ｂを達成するために、図２（横移動）と６（角度姿勢）を互いに組み合わせることが可能である。このことは図面には明示して表現しない。
【００４７】
したがって、本発明により、光が光変調装置に斜めに入射するにもかかわらず、光変調装置４の変調平面１３に均一な強度分布が高い効率で得られる照明装置３および露光装置を提供する。
【００４８】
発明による照明装置を備えた発明による露光装置は、特に従来のオフセット印刷版または別の感光材料に露出するために使用できる。
典型的な露光波長は３５０と４５０ｎｍとの間にある。さらに、ふるい衝撃用のふるい、フレキソ印刷版、校正材料またはスタンピング型製造用の鋼板が露光される。発明による照明装置を使用する発明による露光装置は、被露光材料に対して露光ユニットを相対移動させ大きい面に構造的に露光させる露光方法に特に適している。この場合、表示画像は互いに隣接して分離配置される。この場合、露光ユニットは間欠移動させ、停止時に露光する。それに代えて、露光ユニットを連続移動させて露光させることもできる。その場合、表示面上の画像内容は反対方向に動かし、その結果、被露光材料上に確定した画像が露光される。そのようにして生じた帯は再度、間欠移動によって互いに隣接配置することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１      露光装置
２      印刷版
３      照明光学系      
４      デジタル・マイクロミラー・デバイス
５      画像光学系
６      個々の光ファイバ
７      光ファイバ束
８      光入射面
９      インテグレータロッド
１０    光軸
１１    光射出面
１２    レンズ
１３    変調平面
１４    入射光束
１５    射出光束
１６    露光光束
１７    中央線
１８    スロー軸
１９    ファスト軸  
２０    被膜
２１    入射強度分布（技術の現状）
２１ａ  入射強度分布（発明）
２１ｂ  入射強度分布（発明の変形）
２２    強度軸
２３    場所軸
２４    射出強度分布（技術の現状）
２４ａ  射出強度分布（発明）
２４ｂ  射出強度分布（発明の変形）
２５    変調強度分布（技術の現状）
２６    変調強度分布（発明）
２７    法線
２８    放出方向
２９    法線
３０    角度
【図１】
2010507112.tif 000003
【図２】
2010507112.tif 000004
【図３】
2010507112.tif 000005
【図４】
2010507112.tif 000006
【図５】
2010507112.tif 000007
【図６】
2010507112.tif 000008
【図７】
2010507112.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月14日(2008.5.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を斜めに入射させて反射式光変調器（４）を照明する照明装置（３）であって、
第１の軸（１９）と第２の軸（１８）とが直交配置され第１の軸（１９）の方向の光源（６）の寸法が第２の軸（１８）の方向の光源（６）の寸法よりも好ましくは小さく形成され第１の軸（１９）および第２の軸（１８）を有する光源（６）と、
入射面（８）および射出面（１１）を有し光源（６）から放出される光線を連結するホモジナイザ（９）と、
ホモジナイザ（９）の射出面（１１）を光変調器（４）に結像させる照明光学系（１２）と
を光軸（１０）に沿って順次備える照明装置（３）において、
光源はレーザーダイオードモジュールから放出される光線を連結するためグラスファイバ（６）を有する少なくとも１つのレーザーダイオードモジュールを備え、
光源（６）は第１の軸（１９）および第２の軸（１８）の方向でホモジナイザ（９）よりも寸法が小さく、光源（６）とホモジナイザ（９）とは、光軸（１０）に垂直な方向でホモジナイザ（９）に投影することで光源（６）の断面がホモジナイザ（９）の入射面（８）に全部結像できるように、互いに相対的に整列される照明装置（３）において、
光源（６）はホモジナイザ（９）に対して光軸（１０）より横にずらして配置されることを特徴とする照明装置（３）。
【請求項２】
光源（６）は第２の軸（１８）の方向にずらして配置されることを特徴とする請求項１に記載の照明装置（３）。
【請求項３】
光源（６）は第１の軸（１９）の方向にずらして配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置（３）。
【請求項４】
ホモジナイザ（９）はインテグレータロッドとして形成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の照明装置（３）。
【請求項５】
ホモジナイザ（９）はライトトンネルとして形成されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の照明装置（３）。
【請求項６】
ホモジナイザ（９）の入射面（１１）は長方形断面をなすことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の照明装置（３）。
【請求項７】
長方形断面のアスペクト比が光変調器（４）に適合することを特徴とする請求項６に記載の照明装置（３）。
【請求項８】
光源（６）の放射方向（２８）はホモジナイザ（９）の入射面（８）の法線（２９）から角度（３０）を付けて配置されることを特徴とする請求項１の前提部分に記載の照明装置（３）。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれか１項によって形成されることを特徴とする請求項８に記載の照明装置（３）。
【請求項１０】
照明装置（３）と、照明装置（３）から光を斜め入射させて照明される反射式光変調器（４）と、被露光印刷版（２）に光変調器（４）の画像を投写する画像光学系（１２）とを備えた露光装置（１）において、
照明装置（３）は請求項１ないし９のいずれか１項によって形成されることを特徴とする露光装置（１）。
【請求項１１】
光変調器（４）はマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ），特にデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤＴＭ）として形成されることを特徴とする請求項１０に記載の露光装置（１）。
【国際調査報告】
2010507112.tif 000010
2010507112.tif 000011
2010507112.tif 000012
2010507112.tif 000013
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