(57)【要約】【課題】  ｆθレンズを用い、光照射対象物の表面上に画像パタンを歪みを低減させて結像させることができ、光照射対象物の表面上で画像パタンの像を走査することができる投影装置を提供する。【解決手段】    投影装置は、第１の平面上に画像パタンを生成する画像パタン生成物と、第１の平面から到達した光が入射する前側ｆθレンズと、前側ｆθレンズを透過した光の進行方向を振る偏向光学系と、偏向光学系で進行方向を振られた光が入射する後側ｆθレンズと、後側ｆθレンズを透過した光を照射すべき光照射面を有する光照射対象物を保持する光照射対象物保持機構とを有し、第１の平面上の画像パタンが、前側ｆθレンズ及び後側ｆθレンズを介して光照射面に結像するように、第１の画像パタン生成物が配置され、かつ、光照射対象物保持機構が光照射対象物を保持する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の平面上に第１の画像パタンを生成する第１の画像パタン生成物と、
前記第１の平面から到達した光が入射する第１の前側ｆθレンズと、
前記第１の前側ｆθレンズを透過した光の進行方向を振る第１の偏向光学系と、
前記第１の偏向光学系で進行方向を振られた光が入射する後側ｆθレンズと、
前記後側ｆθレンズを透過した光を照射すべき光照射面を有する光照射対象物を保持する光照射対象物保持機構と
を有し、
前記第１の平面上の第１の画像パタンが、前記第１の前側ｆθレンズ及び後側ｆθレンズを介して前記光照射面に結像するように、前記第１の画像パタン生成物が配置され、かつ、前記光照射対象物保持機構が前記光照射対象物を保持する投影装置。
【請求項２】
前記第１の前側ｆθレンズの設計上のミラーの位置と前記後側ｆθレンズの設計上のミラーの位置とが一致するように、該第１の前側ｆθレンズ及び該後側ｆθレンズが配置され、前記第１の偏向光学系は、該第１の前側ｆθレンズ及び後側ｆθレンズの設計上のミラーの位置が配置された位置で光の進行方向を振る請求項１に記載の投影装置。
【請求項３】
前記第１の偏向光学系は、
前記光照射面上で前記第１の画像パタンの像が第１の方向に移動するように、前記第１の前側ｆθレンズを透過した光の進行方向を振る第１の光偏向器と、
前記光照射面上で前記第１の画像パタンの像が前記第１の方向と交差する第２の方向に移動するように、前記第１の光偏向器で進行方向を振られた光の進行方向を振る第２の光偏向器と
を含み、
前記第１の前側ｆθレンズの光軸上を伝搬し、前記第１の光偏向器で進行方向を振られて前記第２の光偏向器に入射する第１の光線について考えたとき、該第１の光線の光路上で、該第１の光偏向器から該第２の光偏向器までの間に、前記第１の前側ｆθレンズから該第１の前側ｆθレンズの設計距離だけ離れた位置が配置され、
前記第１の光偏向器で進行方向を振られ、さらに前記第２の光偏向器で進行方向を振られて前記後側ｆθレンズの光軸上を伝搬する第２の光線について考えたとき、該第２の光線の光路上で、該第１の光偏向器から該第２の光偏向器までの間に、前記後側ｆθレンズから該後側ｆθレンズの設計距離だけ離れた位置が配置された請求項１に記載の投影装置。
【請求項４】
前記第１の平面から前記第１の前側ｆθレンズまでの距離が、該第１の前側ｆθレンズの焦点距離と等しく、前記後側ｆθレンズから前記光照射面までの距離が、該後側ｆθレンズの焦点距離と等しい請求項１〜３のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項５】
前記第１の偏向光学系は、
前記光照射面上で前記第１の画像パタンの像が第１の方向に移動するように、前記第１の前側ｆθレンズを透過した光の進行方向を、該第１の前側ｆθレンズの設計上のミラーの位置で振る第１の光偏向器と、
第１の焦点距離を有し、前記第１の前側ｆθレンズの設計上のミラーの位置から後側に該第１の焦点距離だけ離れた位置に配置され、前記第１の光偏向器で進行方向を振られた光が入射する第１のレンズと、
前記第１の焦点距離と等しい焦点距離を有し、前記後側ｆθレンズの設計上のミラーの位置から前側に該第１の焦点距離だけ離れた位置に配置され、前記第１のレンズを透過した光が入射する第２のレンズと、
前記光照射面上で前記第１の画像パタンの像が前記第１の方向と交差する第２の方向に移動するように、前記第２のレンズを透過した光の進行方向を、前記後側ｆθレンズの設計上のミラーの位置で振る第２の光偏向器と
を含む請求項１に記載の投影装置。
【請求項６】
前記第１の平面から前記第１の前側ｆθレンズまでの距離が、該第１の前側ｆθレンズの焦点距離と等しく、前記後側ｆθレンズから前記光照射面までの距離が、該後側ｆθレンズの焦点距離と等しく、前記第１のレンズから前記第２のレンズまでの距離が、該第１及び第２のレンズの焦点距離である前記第１の焦点距離の２倍である請求項５に記載の投影装置。
【請求項７】
さらに、前記後側ｆθレンズの開口数を低下させる絞りを有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項８】
さらに、
第２の平面上に第２の画像パタンを生成する第２の画像パタン生成物と、
前記画像パタン生成物を、前記第２の平面に平行な方向に関して所定位置に保持する画像パタン生成物保持機構と、
前記第２の平面から到達した光が入射する第２の前側ｆθレンズと、
前記第２の前側ｆθレンズを透過した光の進行方向を振る第２の偏向光学系と
を有し、
前記後側ｆθレンズに、前記第２の前側ｆθレンズを透過した光も入射し、
前記第１の前側ｆθレンズ及び前記第２の前側ｆθレンズはともに第１の焦点距離を有し、前記第１の平面から前記第１の前側ｆθレンズまでの距離及び前記第２の平面から前記第２の前側ｆθレンズまでの距離が該第１の焦点距離と等しく、かつ、前記後側ｆθレンズは第２の焦点距離を有し、前記後側ｆθレンズから前記光照射面までの距離が該第２の焦点距離と等しいことにより、前記第１及び第２の画像パタンが前記光照射面に結像し、該第１及び第２の画像パタンの結像倍率が等しく、
前記第１及び前記第２の画像パタン生成物は、相互に合同な前記第１及び第２の画像パタンを生成し、前記光照射面上における該第１の画像パタンの像は、第１の隙間を隔てて隣接する第１の領域と第２の領域を含み、該第１の隙間に比べて該第１の領域及び第２の領域の方が明るく、該光照射面上における前記第２の画像パタンの像は、該第１の画像パタンの像が含む第１の領域、第２の領域、及び第１の隙間にそれぞれ対応する第３の領域、第４の領域、及び第２の隙間を含み、
前記画像パタン生成物保持機構は、前記光照射面上において前記第１の隙間の少なくとも一部の上に前記第３の領域が配置された状態で前記第１及び第２の画像パタンの像が相互に重なるように、前記第２の画像パタン生成物を保持する請求項１に記載の投影装置。
【請求項９】
前記第１及び第２の画像パタン生成物はそれぞれ空間光変調器であり、前記第１、第２、第３及び第４の領域は空間光変調器の画素に対応し、前記第１及び第２の隙間は空間光変調器の画素間の隙間に対応する請求項８に記載の投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は投影装置に関し、特に、ｆθレンズを用いた投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１４を参照して、特許文献１が開示する投影装置について説明する。光源５ｐから放出された光が、コリメータ１２ｐを透過して、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）１ｐに入射する。ＤＭＤ１ｐは、平面上に複数配置された傾動可能なミラーを有し、ミラーが配置された平面上に、反射光のパタンからなる画像パタンを生成する。ＤＭＤ１ｐが生成した画像パタンに対応する光がミラー１３ｐで反射され、スキャナ２ｐを介してｆθレンズ３ｐに入射し、ｆθレンズ３ｐを透過した光が基板４ｐに入射する。ｆθレンズ３ｐが、ＤＭＤ１ｐの生成した画像パタンを基板４ｐの表面に結像させる。スキャナ２ｐが、基板４ｐの表面で画像パタンの像を走査する。これにより、基板４ｐの表面上の所望の位置に、ＤＭＤ１ｐの生成した画像パタンが露光される。
【０００３】
なお、この投影装置は、例えば、金属製品、シリコンウエハ、樹脂製品等への日付、製造番号、バーコード、２次元コード等のマーキングや、フォトレジストが塗布されたプリント基板の回路形成等に用いられる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１７４７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の投影装置では、ＤＭＤが生成した画像パタンに対し、基板表面上の像が歪む。図１５を参照して、画像パタンの像が歪む原理について説明する。図１５は、従来の投影装置の有する光学系の主要部分を簡略化して示す。
【０００６】
ＤＭＤ２００により物体面２０３上に生成された画像パタンが、ｆθレンズ２０２により像面２０４に結像するように、物体面２０３からｆθレンズ２０２までの光路長、及びｆθレンズ２０２から像面２０４までの光路長が定められている。ガルバノミラー２０１が、点Ｐｐを通過する光を反射させる。
【０００７】
点Ｐｐから物体面２０３に下ろした垂線の足を中心物点Ｑｐと呼ぶこととする。線分ＱｐＰｐの長さをＬとする。中心物点Ｑｐから出発し線分ＱｐＰｐ上を伝搬して点Ｐｐでガルバノミラー２０１に反射された光線が、ｆθレンズ２０２の光軸上を伝搬してｆθレンズ２０２に入射するように、ガルバノミラー２０１が配置されている場合について考える。
【０００８】
物体面２０３上の物点Ｘｐから出発して点Ｐｐに到達する光線Ｂｐについて考える。物点Ｘｐから出発して点Ｐｐに到達する光線Ｂｐと、線分ＱｐＰｐとがなす角をθｐとする。物体面２０３上の物点Ｘｐの物体高ｘｐが、中心物点Ｑｐからの距離で定義される。
【０００９】
ガルバノミラー２０１により点Ｐｐで反射された光線Ｂｐは、ｆθレンズ２０２の光軸と角度θｐをなしてｆθレンズ２０２に入射する。ｆθレンズ２０２を透過した光線Ｂｐが、像面２０４上の像点Ｙｐに入射する。
【００１０】
像面２０４上の像点Ｙｐの像高ｙｐが、ｆθレンズ２０２の光軸から像点Ｙｐまでの距離で定義される。なお、中心物点Ｑｐの像点が、ｆθレンズ２０２の光軸と像面２０４との交点上に配置されるので、像点Ｙｐの像高ｙｐは、中心物点Ｑｐの像点から像点Ｙｐまでの距離に等しい。
【００１１】
ｆθレンズ２０２の性質より、光線Ｂｐのｆθレンズ２０２への入射角θｐと、光線Ｂｐの像面２０４上の入射位置である像点Ｙｐの像高ｙｐとが比例する。すなわち、定数ｃｐを用いて、
ｙｐ＝ｃｐ×θｐ   ・・・（１）
と表せる。
【００１２】
物点Ｘｐの物体高ｘｐは、角度θｐを用いて、
ｘｐ＝Ｌ×ｔａｎθｐ       ・・・（２）
と表せる。
【００１３】
式（１）及び（２）からθｐを消去することにより、像高ｙｐと物体高ｘｐとの関係は、
ｙｐ＝ｃｐ×ａｒｃｔａｎ（ｘｐ／Ｌ）       ・・・（３）
と表せる。
【００１４】
物体高ｘｐが単位距離だけ増えたときの像高ｙｐの増分について考えると、関数ａｒｃｔａｎの性質から、この増分は物体高ｘｐが大きいほど小さくなる。例えば、ある物点Ｘｐａと、物点Ｘｐａから中心物点Ｑｐまでの中点Ｘｐｂとについて考える。物体面２０３上において、物点Ｘｐａの物体高は、中点Ｘｐｂの物体高の２倍である。しかし、像面２０４上において、物点Ｘｐａの像点の像高は、中点Ｘｐｂの像点の像高の２倍よりも短い。このように、従来の投影装置では、物体面上の２つの物点の物体高同士の比率と、像面上のこれらの物点に対応する像点の像高同士の比率とが一致しない。つまり、物体面上の画像パタンに対し像面上の像が歪む。
【００１５】
本発明の一目的は、ｆθレンズを用い、光照射対象物の表面上に画像パタンを歪みを低減させて結像させることができ、光照射対象物の表面上で画像パタンの像を走査することができる投影装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一観点によれば、第１の平面上に画像パタンを生成する画像パタン生成物と、前記第１の平面から到達した光が入射する前側ｆθレンズと、前記前側ｆθレンズを透過した光の進行方向を振る偏向光学系と、前記偏向光学系で進行方向を振られた光が入射する後側ｆθレンズと、前記後側ｆθレンズを透過した光を照射すべき光照射面を有する光照射対象物を保持する光照射対象物保持機構とを有し、前記第１の平面上の画像パタンが、前記前側ｆθレンズ及び後側ｆθレンズを介して前記光照射面に結像するように、前記画像パタン生成物が配置され、かつ、前記光照射対象物保持機構が前記光照射対象物を保持する投影装置が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一観点による投影装置では、第１の平面上の画像パタンを、前側ｆθレンズ及び後側ｆθレンズの２つのｆθレンズを介して光照射面に結像させることにより、第１の平面上の２つの物点間の距離と、光照射面上の当該２つの物点の像点間の距離とを比例させることができるので、第１の平面上の画像パタンに対して歪みのない像が得られる。また、偏向光学系により、光照射面上で画像パタンの像を走査できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
まず、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）を参照して、ｆθレンズが有する性質について説明する。ｆθレンズＬに入射する光線Ｂと、ｆθレンズＬの光軸Ａに平行な方向とがなす角を、光線ＢのｆθレンズＬへの入射角θ０とする。ｆθレンズＬを透過して、光軸Ａに垂直な平面Ｆに入射した光線Ｂの、平面Ｆへの入射位置をＸ０とする。光軸Ａから入射位置Ｘ０までの距離を入射距離ｘ０とする。ｆθレンズＬの光軸Ａ上に、ｆθレンズＬの設計上定められる位置Ｐ（これを以下、設計上のミラーの位置Ｐと呼ぶこととする）が存在する。
【００１９】
設計上のミラーの位置Ｐは、設計上のミラーの位置ＰからｆθレンズＬに入射する光線について、ｆθレンズＬへの入射角θ０を変化させたとき、入射距離ｘ０が入射角θ０に比例して変化するような位置である。ｆθレンズＬからその設計上のミラーの位置Ｐまでの距離を、設計距離と呼ぶこととする。
【００２０】
レンズの収差が無視できないとき、設計上のミラーの位置Ｐとずれた位置からｆθレンズＬに入射させた光線については、レンズの収差に起因して、入射角θ０と入射距離ｘ０との関係が比例関係からずれる。しかし、設計上のミラーの位置Ｐに充分近い位置であれば、そこから入射させた光線の入射角θ０と入射距離ｘ０とをほぼ比例させることができる。入射角θ０と入射距離ｘ０とを比例させられるような光線の起点となる位置を、設計上のミラーの位置も含めて、特性位置と呼ぶこととする。設計上のミラーの位置は、収差が最も小さくなるような特性位置とも言える。
【００２１】
例えば、図１（Ａ）に示すように、テレセントリックな特性を持つように設計されたｆθレンズＬについて考える。このｆθレンズＬでは、設計上のミラーの位置ＰがｆθレンズＬの焦点上に配置される。設計距離は焦点距離に等しい。設計上のミラーの位置Ｐから出発してｆθレンズＬに入射した光線Ｂが、ｆθレンズＬで光軸Ａと平行な方向に屈折され、平面Ｆに垂直入射する。このようなｆθレンズＬでは、設計上のミラーの位置Ｐから発した光が、ｆθレンズＬを透過した後に平行光となって平面Ｆに入射する。
【００２２】
テレセントリックなｆθレンズＬでは、設計上のミラーの位置Ｐから出発しｆθレンズＬを透過した光線Ｂの平面Ｆ上の入射位置の範囲が、ｆθレンズＬの光軸Ａに平行な視線で見て、ｆθレンズＬに内包される範囲に限られる。
【００２３】
また例えば、図１（Ｂ）に示すように、設計上のミラーの位置Ｐから出発しｆθレンズＬを透過した光線Ｂが、ｆθレンズＬの光軸Ａから離れるように伝搬するｆθレンズＬについて考える。このようなｆθレンズＬでは、設計上のミラーの位置Ｐから発した光が、ｆθレンズＬを透過した後に発散光となって平面Ｆに入射する。設計上のミラーの位置Ｐは、ｆθレンズＬの焦点よりもｆθレンズＬの近くに配置される。このようなｆθレンズＬを、透過光が発散する特性のｆθレンズと呼ぶこととする。
【００２４】
透過光が発散する特性のｆθレンズを用いれば、設計上のミラーの位置Ｐから出発しｆθレンズＬを透過して平面Ｆに入射する光線Ｂの入射位置の範囲を、ｆθレンズＬの光軸Ａに平行な視線で見て、ｆθレンズＬに内包される範囲より広げることが可能である。つまり、光軸Ａに平行な視線で見てｆθレンズＬよりも大きな領域への光照射が可能である。
【００２５】
次に、図２を参照して、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）について説明する。ＤＭＤは、平面ＯＰ上に行列状に配置された複数のミラーＭと、傾動機構４１とを有する。傾動機構４１が各ミラーＭを傾動させることにより、各ミラーＭの姿勢が変化する。各ミラーＭは２つの姿勢を取る。ミラーＭの反射面が平面ＯＰに平行な姿勢が第１の姿勢であり、ミラーＭの反射面が平面ＯＰに対して所定方向に傾いた姿勢が第２の姿勢である。
【００２６】
次に、図３を参照して、第１の実施例の投影装置について説明する。光源１が光を放出する。光源１として例えばガス放電型ランプや固体レーザ等を用いることができる。光源１から放出された光が、コリメータ２に入射して平行光にされる。コリメータ２から出射した光がホモジナイザ３を経てＤＭＤ４に照射される。ホモジナイザ３が、ＤＭＤ４の各ミラーＭの配置された平面ＯＰに照射される光の断面内の光強度分布を均一に近づける。
【００２７】
ホモジナイザ３として、例えば、アレイレンズ及びコンデンサレンズから構成されるものが用いられる。アレイレンズは、例えば複数のシリンドリカルレンズからなり、アレイレンズに入射した光を複数本の光線束に分割する。アレイレンズで分割された光線束同士をコンデンサレンズが重ね合わせることにより、平面ＯＰに照射される光の断面内の光強度分布が均一に近づけられる。
【００２８】
前側ｆθレンズ６に、ＤＭＤ４で反射された光が入射する。第２の姿勢にされたミラーＭが、ホモジナイザ３のコンデンサレンズの光軸Ａ３に平行に入射した光線を、前側ｆθレンズ６の光軸Ａ６に平行に反射させるように、かつ、ＤＭＤ４の各ミラーＭの配置された平面ＯＰが、前側ｆθレンズ６の光軸Ａ６に垂直となるように、ホモジナイザ３、ＤＭＤ４、及び前側ｆθレンズ６が配置されている。
【００２９】
なお、アレイレンズ及びコンデンサレンズから構成されるホモジナイザでは、通常、コンデンサレンズの光軸に垂直なホモジナイズ面上で、光断面内の光強度分布が均一に近づけられる。本実施例では、コンデンサレンズの光軸Ａ３に対して平面ＯＰが斜めに傾いているが、コンデンサレンズの焦点距離を充分に長くして焦点深度を深くすることにより、平面ＯＰに照射される光の断面内の光強度分布を充分に均一化できる。
【００３０】
ＤＭＤ４の各ミラーＭが配置された平面ＯＰを、前側ｆθレンズ６の光軸Ａ６に平行な視線で見たとき、第２の姿勢にされたミラーＭの方が、第１の姿勢にされたミラーＭよりも明るく見える。複数のミラーＭのそれぞれの姿勢を制御することにより、平面ＯＰ上に明暗のパタンからなる画像パタンを生成できる。１枚のミラーＭが１つの画素となる。各ミラーＭが所望の姿勢となるように、制御装置ＣＴＲがＤＭＤ４を制御する。第１の姿勢にされたミラーＭで反射された光が吸収されるように、ダンパ５が配置されている。
【００３１】
前側ｆθレンズ６として、テレセントリックな特性のｆθレンズを用いることができる。平面ＯＰから前側ｆθレンズ６の焦点距離だけ離れた位置に、前側ｆθレンズ６が配置される。前側ｆθレンズ６の後側の焦点上に、前側ｆθレンズ６の設計上のミラーの位置Ｐ１（以下特性位置Ｐ１と呼ぶ）が配置される。
【００３２】
ガルバノミラー７が、揺動するミラーとその駆動機構とを含んで構成される。特性位置Ｐ１上に揺動ミラーの反射面が配置されるように、ガルバノミラー７が配置される。ガルバノミラー７は、特性位置Ｐ１を通過する光の進行方向を振る。特性位置Ｐ１を通過する光の進行方向を所望の方向に振るように、制御装置ＣＴＲがガルバノミラー７を制御する。前側ｆθレンズ６を透過してガルバノミラー７に入射し、ガルバノミラー７で反射された光が、後側ｆθレンズ８に入射する。
【００３３】
後側ｆθレンズ８として、テレセントリックな特性のｆθレンズを用いることができる。ｆθレンズ８の前側の焦点上に、後側ｆθレンズ８の設計上のミラーの位置Ｐ２（以下特性位置Ｐ２と呼ぶ）が配置される。後側ｆθレンズ８の特性位置Ｐ２が前側ｆθレンズ６の特性位置Ｐ１と一致するように、ｆθレンズ８が配置される。
【００３４】
後側ｆθレンズ８を透過した光が、光照射対象物９の表面（光照射面）ＩＰに入射する。光照射面ＩＰが後側ｆθレンズ８の光軸Ａ８に対して垂直となり、後側ｆθレンズ８から光照射面ＩＰまでの距離が後側ｆθレンズ８の焦点距離と等しくなるように、保持機構１０が光照射対象物９を保持する。
【００３５】
次に、ＤＭＤ４により平面ＯＰ上に生成された画像パタンが、光照射面ＩＰに結像する原理について説明する。平面ＯＰ上の１点から発して前側ｆθレンズ６に入射する光について考える。平面ＯＰから前側ｆθレンズ６までの距離が前側ｆθレンズ６の焦点距離と等しいので、この光は前側ｆθレンズ６で平行光にされる。この平行光がガルバノミラー７で反射された後に後側ｆθレンズ８に入射する。後側ｆθレンズ８から光照射面ＩＰまでの距離が後側ｆθレンズ８の焦点距離と等しいので、この平行光は後側ｆθレンズ８により光照射面ＩＰ上の１点に収束される。
【００３６】
従って、平面ＯＰ上の画像パタンが光照射面ＩＰに結像する。すなわち、平面ＯＰが物体面となり、光照射面ＩＰが像面となる。これはガルバノミラー７で反射された光の進行方向に依らずに成り立つので、ガルバノミラー７により光照射面ＩＰ上で像を走査しても、結像状態が保たれる。前側ｆθレンズ６の焦点距離をｆ６とし、後側ｆθレンズ８の焦点距離をｆ８とすると、結像倍率はｆ８／ｆ６と表される。ＤＭＤ４の第１の姿勢にされたミラーＭ、及び第２の姿勢にされたミラーＭが、それぞれ、光照射面ＩＰ上の画像パタンの像中の暗部及び明部に対応する。
【００３７】
次に、平面ＯＰ上の画像パタンに対して、光照射面ＩＰ上で歪みのない像が得られる原理について説明する。前側ｆθレンズ６の光軸Ａ６と平面ＯＰとの交点を中心物点Ｑと呼ぶこととする。中心物点Ｑから出発し前側ｆθレンズ６の光軸Ａ６上を伝搬する光線をＢ１とする。
【００３８】
前側ｆθレンズ６の光軸Ａ６上を伝搬した光線Ｂ１が、ガルバノミラー７で反射されて、後側ｆθレンズ８の光軸Ａ８上を伝搬するように、ガルバノミラー７の姿勢が固定されている場合について考える。このとき、ガルバノミラー７で反射された光線Ｂ１は、後側ｆθレンズ８の光軸Ａ８と光照射面ＩＰとの交点Ｒに入射する。中心物点Ｑの像点Ｙｑが交点Ｒ上に配置される。
【００３９】
平面ＯＰ上の物点Ｘから出発し前側ｆθレンズ６を透過して、前側ｆθレンズ６の特性位置Ｐ１に到達する光線Ｂ２について考える。前側ｆθレンズ６を透過して特性位置Ｐ１に到達する光線Ｂ２と、前側ｆθレンズ６の光軸Ａ６とがなす角を、光線Ｂ２の特性位置Ｐ１への入射角θと定義する。なお、中心物点Ｑから出発して特性位置Ｐ１に到達する光線Ｂ１と、物点Ｘから出発して特性位置Ｐ１に到達する光線Ｂ２とのなす角を、光線Ｂ２の入射角θとしても同等である。平面ＯＰ上の物点Ｘの物体高ｘが、前側ｆθレンズ６の光軸Ａ６からの距離で定義される。なお、中心物点Ｑから物点Ｘまでの距離を物点Ｘの物体高としても同等である。
【００４０】
特性位置Ｐ１から出発して光線Ｂ２の経路を逆に辿る光線は、入射角θで前側ｆθレンズ６に入射し、前側ｆθレンズ６を透過して物点Ｘに入射する。従って、光線Ｂ２の特性位置Ｐ１への入射角θと物体高ｘとは比例関係にある。すなわち、物体高ｘを変化させたとき、特性位置Ｐ１への入射角θは物体高ｘに比例して変化する。
【００４１】
特性位置Ｐ１に到達した光線Ｂ２は、ガルバノミラー７で反射されて後側ｆθレンズ８に入射する。後側ｆθレンズ８を透過した光線Ｂ２が、光照射面ＩＰ上の像点Ｙに到達する。光照射面ＩＰ上の像点Ｙの像高ｙが、後側ｆθレンズ８の光軸Ａ８からの距離で定義される。中心物点Ｑの像点Ｙｑが、後側ｆθレンズ８の光軸Ａ８と光照射面ＩＰとの交点Ｒ上に配置されているとき、光照射面ＩＰ上の像点の像高は、中心物点Ｑの像点Ｙｑから当該像点までの距離と一致する。
【００４２】
特性位置Ｐ１に相互に角度αをなして入射する２本の光線について考える。ガルバノミラー７は、特性位置Ｐ１で反射されたこれら２本の光線の相互になす角がαとなるように、両光線を反射させる。従って、前側ｆθレンズ６の光軸Ａ６上を伝搬し特性位置Ｐ１に入射する光線Ｂ１、及び物点Ｘから出発し前側ｆθレンズ６を透過して特性位置Ｐ１に入射する光線Ｂ２がなす角（光線Ｂ２の特性位置Ｐ１への入射角）と、ガルバノミラー７で反射された光線Ｂ１及びＢ２がなす角とが等しい。
【００４３】
ガルバノミラー７で反射された光線Ｂ１が後側ｆθレンズ８の光軸Ａ８上を伝搬するので、ガルバノミラー７で反射された光線Ｂ１及びＢ２がなす角は、光線Ｂ２の後側ｆθレンズ８への入射角と等しい。従って、物点Ｘから出発した光線Ｂ２の後側ｆθレンズ８への入射角が、光線Ｂ２の特性位置Ｐ１への入射角θと等しい。
【００４４】
さらに、後側ｆθレンズ８の特性位置Ｐ２が前側ｆθレンズ６の特性位置Ｐ１と一致しているので、前側ｆθレンズ６の特性位置Ｐ１で反射された光線Ｂ２は、後側ｆθレンズ８の特性位置Ｐ２から後側ｆθレンズ８に入射する。これにより、物点Ｘから出発した光線Ｂ２の後側ｆθレンズ８への入射角θと、物点Ｘの像点Ｙの像高ｙとが比例する。
【００４５】
物体高ｘ及び像高ｙがともに角度θと比例関係にあるので、物体高ｘと像高ｙとが相互に比例関係にある。すなわち、物体高ｘを変化させたとき、像高ｙが物体高ｘに比例して変化する。
【００４６】
例えば、平面ＯＰ上のある物点Ｘａと、物点Ｘａから中心物点Ｑまでの中点Ｘｂとについて考える。平面ＯＰ上において、物点Ｘａの物体高は、中点Ｘｂの物体高の２倍である。物体高と像高とが相互に比例関係にあるので、物点Ｘａの像点の像高（物点Ｘａの像点の、中心物点Ｑの像点Ｙｑからの距離）は、中点Ｘｂの像点の像高（物点Ｘｂの像点の、中心物点Ｑの像点Ｙｑからの距離）の２倍となる。
【００４７】
このように、平面ＯＰ上の２つの物点の物体高同士の比率と、光照射面ＩＰ上のこれらの物点に対応する像点の像高同士の比率とが一致する。つまり、平面ＯＰ上の画像パタンに対して歪みのない像を得ることができる。
【００４８】
次に、図４を参照して、ガルバノミラー７により光照射面ＩＰ上で像を走査しても、像に歪みのない状態が保たれる原理について説明する。前側ｆθレンズ６の光軸Ａ６上を伝搬してガルバノミラー７で反射された光線Ｂ１と、後側ｆθレンズ８の光軸Ａ８とがなす角を、走査角と定義する。上記の説明では、走査角が０°である場合について説明した。
【００４９】
図４は、走査角がθｓである状態を示す。このとき、平面ＯＰ上の中心物点Ｑから出発し前側ｆθレンズ６の光軸Ａ６上を伝搬した光線Ｂ１は、ガルバノミラー７で反射され、後側ｆθレンズ８に入射角θｓで入射し、光照射面ＩＰ上の像点Ｙｑｓに到達する。
【００５０】
また、平面ＯＰ上の物点Ｘから出発し特性位置Ｐ１に入射角θで入射した光線Ｂ２は、ガルバノミラー７で反射され、後側ｆθレンズ８に入射角θ＋θｓで入射し、光照射面ＩＰ上の像点Ｙｓに到達する。中心物点Ｑの像点Ｙｑｓ及び物点Ｘの像点Ｙｓの像高を、それぞれｙｑｓ及びｙｓとする。
【００５１】
後側ｆθレンズ８への入射角と光照射面ＩＰ上の像点の像高とが比例するので、中心物点Ｑから出発した光線Ｂ１の後側ｆθレンズ８への入射角θｓとその像点Ｙｑｓの像高ｙｑｓとの関係、及び、物点Ｘから出発した光線Ｂ２の後側ｆθレンズ８への入射角θｓ＋θとその像点Ｙｓの像高ｙｓとの関係は、定数ｃを用いて、
ｙｑｓ＝ｃθｓ                   ・・・（４）
ｙｓ＝ｃ（θｓ＋θ）               ・・・（５）
と表せる。
【００５２】
また、図３を参照して説明したように、走査角がゼロのとき、物点Ｘから出発した光線Ｂ２の後側ｆθレンズ８への入射角θとその像点Ｙの像高ｙとの関係は、
ｙ＝ｃθ                           ・・・（６）
と表せる。
【００５３】
式（４）及び（６）の右辺の和が式（５）の右辺と等しいので、
ｙｓ＝ｙｑｓ＋ｙ   ・・・（７）
という関係が導かれる。これより、走査角θｓ分の走査に伴い、物点Ｘの像点は中心物点Ｑの像点の移動距離ｙｑｓだけ移動し、中心物点Ｑの像点から物点Ｘの像点までの距離（これを物点Ｘの像点の相対像高と呼ぶこととする）はｙのまま不変であることがわかる。つまり、走査に伴って、像は中心物点Ｑの像点の移動距離だけ単に平行移動する。従って、ガルバノミラー７で像を走査しても、走査に伴う像の歪みは発生しない。
【００５４】
以上の考察は、以下のようにまとめられる。物点Ｘの物体高と、物点Ｘから出発した光線Ｂ２の前側ｆθレンズ６の特性位置Ｐ１への入射角θとが比例する。中心物点Ｑから出発し特性位置Ｐ１で進行方向を振られた光線Ｂ１の後側ｆθレンズ８への入射角と、物点Ｘから出発し特性位置Ｐ１で進行方向を振られた光線Ｂ２の後側ｆθレンズ８への入射角との差（これを相対入射角と呼ぶこととする）が、光線Ｂ２の特性位置Ｐ１への入射角θと等しい。
【００５５】
後側ｆθレンズ８の特性位置Ｐ２が前側ｆθレンズ６の特性位置Ｐ１と一致しているので、相対入射角θが、中心物点Ｑの像点から物点Ｘの像点までの距離（相対像高）と比例する。従って、物点Ｘの物体高とその像点の相対像高とが比例する。すなわち、中心物点Ｑから物点Ｘまでの距離と、中心物点Ｑの像点から物点Ｘの像点までの距離とが比例する。相対入射角が特性位置Ｐ１への入射角θと等しい状態は、走査によって変わらないので、走査をしても相対像高は変わらず、物体高と相対像高との比例関係は保たれる。このようにして、歪みのない像を走査することができる。
【００５６】
以上説明したように、実施例による投影装置を用いれば、ＤＭＤの生成した画像パタンに対して歪みのない像を得ることができ、歪みのない像を光照射面上で走査することができる。なお、前側ｆθレンズ及び後側ｆθレンズとして、テレセントリックな特性を持たないものを用いることもできる。
【００５７】
１つのガルバノミラーを用いる場合、像は光照射面上で１次元方向に走査される。光照射面上で２次元方向に像を走査したい場合もある。２次元方向に走査する場合は、一方向に像を走査するためのガルバノミラー（これをＸ用ガルバノミラーと呼ぶこととする）と、この方向と交差する方向に像を走査するためのガルバノミラー（これをＹ用ガルバノミラーと呼ぶこととする）の２つのガルバノミラーが用いられる。
【００５８】
次に、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を参照して、第２の実施例の投影装置について説明する。第２の実施例の投影装置において、前側ｆθレンズよりも前側（光源側）の光学系の構成、及び後側ｆθレンズよりも後側（光照射対象物側）の光学系の構成は、第１の実施例の装置と同様である。
【００５９】
図５（Ａ）に、前側ｆθレンズ１６から後側ｆθレンズ１８までの光学系の構成を概略的に示す。第１の実施例と同様に、平面ＯＰ上から前側ｆθレンズ１６までの距離が前側ｆθレンズ１６の焦点距離と等しくされ、後側ｆθレンズ１８から光照射面ＩＰまでの距離が後側ｆθレンズ１８の焦点距離と等しくされており、平面ＯＰ上の物点が光照射面ＩＰに結像する。
【００６０】
前側ｆθレンズ１６を透過した光が、Ｘ用ガルバノミラー１７ｘ及びＹ用ガルバノミラー１７ｙで順次反射されて、後側ｆθレンズ１８に入射する。制御装置ＣＴＲ１が、ガルバノミラー１７ｘ及び１７ｙを制御する。
【００６１】
Ｘ用ガルバノミラー１７ｘ及びＹ用ガルバノミラー１７ｙのそれぞれについて基準姿勢が定められている。ガルバノミラー１７ｘ及び１７ｙの双方が基準姿勢にされているとき、前側ｆθレンズ１６の光軸Ａ１６上を伝搬した光線Ｂ１１が、Ｘ用ガルバノミラー１７ｘで反射され、さらにＹ用ガルバノミラー１７ｙで反射されて後側ｆθレンズ１８の光軸Ａ１８上を伝搬するように、ｆθレンズ１６及び１８と、ガルバノミラー１７ｘ及び１７ｙとが配置されている。
【００６２】
前側ｆθレンズ１６から、その光軸Ａ１６上に定められた設計上のミラーの位置Ｐ１１までの間に、Ｘ用ガルバノミラー１７ｘが配置されている。前側ｆθレンズ１６の光軸Ａ１６上を伝搬してＸ用ガルバノミラー１７ｘで反射された光線Ｂ１１の経路上で、前側ｆθレンズ１６からその設計距離だけ離れた位置をＳ１とする。位置Ｓ１から出発してＸ用ガルバノミラー１７ｘで反射された光線と、Ｘ用ガルバノミラー１７ｘが配置されていない場合に設計上のミラーの位置Ｐ１１から出発した光線とは、前側ｆθレンズ１６への入射光線として等価である。従って、この光学系では位置Ｓ１が前側ｆθレンズ１６の設計上のミラーの位置として働く。
【００６３】
後側ｆθレンズ１８から、その光軸Ａ１８上に定められた設計上のミラーの位置Ｐ１２までの間に、Ｙ用ガルバノミラー１７ｙが配置されている。後側ｆθレンズ１８の光軸Ａ１８上を伝搬してＹ用ガルバノミラー１７ｙで反射された光線の経路上で、後側ｆθレンズ１８からその設計距離だけ離れた位置をＳ２とする。位置Ｓ２から発してＹ用ガルバノミラー１７ｙで反射された光線と、Ｙ用ガルバノミラー１７ｙが配置されていない場合に設計上のミラーの位置Ｐ１２から発した光線とは、後側ｆθレンズ１８への入射光線として等価である。従って、この光学系では位置Ｓ２が前側ｆθレンズ１６の設計上のミラーの位置として働く。
【００６４】
ガルバノミラー１７ｘ及び１７ｙの双方が基準姿勢にされているとき、設計上のミラーの位置Ｓ１とＳ２とが一致するように、ｆθレンズ１６及び８Ａと、ガルバノミラー１７ｘ及び１７ｙとが配置されている。このときに設計上のミラーの位置Ｓ１及びＳ２が配置される位置を、基準特性位置Ｓ０と呼ぶこととする。
【００６５】
例えば、前側ｆθレンズ１６の光軸Ａ１６上を伝搬しＸ用ガルバノミラー１７ｘ及びＹ用ガルバノミラー１７ｙで反射されて後側ｆθレンズ１８の光軸Ａ１８上を伝搬する光線Ｂ１１の、Ｘ用ガルバノミラー１７ｘの反射面上の入射位置からＹ用ガルバノミラー１７ｙの反射面上の入射位置までの中点に、基準特性位置Ｓ０が配置される。
【００６６】
平面ＯＰ上の中心物点Ｑから出発して前側ｆθレンズ１６の光軸Ａ１６上を伝搬し、Ｘ用ガルバノミラー１７ｘで反射され、設計上のミラーの位置Ｓ１に入射する光線Ｂ１１と、平面ＯＰ上の物点Ｘから出発して前側ｆθレンズ１６を透過し、Ｘ用ガルバノミラー１７ｘで反射され、設計上のミラーの位置Ｓ１に入射する光線Ｂ１２とのなす角を、光線Ｂ１２の設計上のミラーの位置Ｓ１への入射角θ１と定義する。Ｘ用ガルバノミラー１７ｘが配置されていない場合に、物点Ｘから出発し前側ｆθレンズ１６を透過して設計上のミラーの位置Ｐ１１に入射する光線と、前側ｆθレンズ１６の光軸Ａ１６とがなす角がθ１と等しい。物点Ｘの物体高と入射角θ１とが比例する。
【００６７】
設計上のミラーの位置Ｓ１を通過した光線Ｂ１１及びＢ１２のなす角がθ１である。Ｙ用ガルバノミラー１７ｙは、Ｙ用ガルバノミラー１７ｙで進行方向を振られた光線Ｂ１１及びＢ１２のなす角がθ１となるように、光線Ｂ１１及びＢ１２の進行方向を振る。中心物点Ｑから出発した光線Ｂ１１の後側ｆθレンズ１８への入射角と、物点Ｘから出発した光線Ｂ１２の後側ｆθレンズ１８への入射角との差（これを光線Ｂ１２の後側ｆθレンズ１８への相対入射角と呼ぶこととする）が角度θ１となる。
【００６８】
後側ｆθレンズ１８の設計上のミラーの位置Ｓ２が、前側ｆθレンズ１６の設計上のミラーの位置Ｓ１と一致しているとき、中心物点Ｑから出発し設計上のミラーの位置Ｓ１に到達した光線Ｂ１１、及び、物点Ｘから出発し設計上のミラーの位置Ｓ１に到達した光線Ｂ１２が、設計上のミラーの位置Ｓ２から後側ｆθレンズ１８へ入射する。
【００６９】
このとき、光照射面ＩＰ上の中心物点Ｑの像点から物点Ｘの像点までの距離（物点Ｘの像点の相対像高）が、物点Ｘから出発した光線Ｂ１２の後側ｆθレンズ１８への相対入射角θ１に比例する。従って、物点Ｘの物体高とその像点の相対像高とが比例し、歪みのない像が得られる。
【００７０】
図５（Ｂ）は、ガルバノミラー１７ｘ及び１７ｙのそれぞれの姿勢が、像の走査に伴い基準姿勢から変化した場合の光路について示す。ガルバノミラー１７ｘ及び１７ｙの姿勢がそれぞれ基準姿勢から変化すると、設計上のミラーの位置Ｓ１及びＳ２がそれぞれ基準特性位置Ｓ０から変位し、設計上のミラーの位置Ｓ１及びＳ２が相互にずれる。
【００７１】
後側ｆθレンズ１８の収差が無視できないとき、前側ｆθレンズ１６の設計上のミラーの位置Ｓ１が、後側ｆθレンズ１８の設計上のミラーの位置Ｓ２からずれると、相対入射角と相対像高との関係が比例関係からずれる。しかし、設計上のミラーの位置Ｓ１の設計上のミラーの位置Ｓ２からの位置ずれが充分に小さければ、設計上のミラーの位置Ｓ１が配置された位置を、後側ｆθレンズ１８の特性位置として用いることができる。つまり、相対入射角と相対像高との関係をほぼ比例関係とすることができ、ほぼ歪みのない像が得られる。
【００７２】
前側ｆθレンズ１６の光軸Ａ１６上を伝搬し、Ｘ用ガルバノミラー１７ｘで反射され、設計上のミラーの位置Ｓ１を通過してＹ用ガルバノミラー１７ｙに入射する光線Ｂ１１の、Ｘ用ガルバノミラー１７ｘの反射面への入射位置をＴ１ｆとし、Ｙ用ガルバノミラー１７ｙの反射面への入射位置をＴ１ｂとする。
【００７３】
Ｘ用ガルバノミラー１７ｘで反射されて設計上のミラーの位置Ｓ２を通過し、Ｙ用ガルバノミラー１７ｙで反射されて後側ｆθレンズ１８の光軸Ａ１８上を伝搬する光線Ｂ１３について考える。光線Ｂ１３の、Ｘ用ガルバノミラー１７ｘの反射面への入射位置をＴ２ｆとし、Ｙ用ガルバノミラー１７ｙの反射面への入射位置をＴ２ｂとする。
【００７４】
Ｘ用ガルバノミラー１７ｘの反射面上の入射位置Ｔ１ｆから設計上のミラーの位置Ｓ１までの距離を短くするほど、Ｘ用ガルバノミラー１７ｘでの走査に伴う基準特性位置Ｓ０からの設計上のミラーの位置Ｓ１のずれを小さくでき、設計上のミラーの位置Ｓ１を設計上のミラーの位置Ｓ２に近づけやすい。
【００７５】
設計上のミラーの位置Ｓ２からＹ用ガルバノミラー１７ｙの反射面上の入射位置Ｔ２ｂまでの距離を短くするほど、Ｙ用ガルバノミラー１７ｙでの走査に伴う基準特性位置からの設計上のミラーの位置Ｓ２のずれを小さくでき、設計上のミラーの位置Ｓ１を設計上のミラーの位置Ｓ２に近づけやすい。
【００７６】
なお、ガルバノミラー１７ｘの近くに設計上のミラーの位置Ｓ１が配置され、ガルバノミラー１７ｙの近くに設計上のミラーの位置Ｓ２が配置されているとき、設計上のミラーの位置Ｓ１及びＳ２を相互に近づけると、ガルバノミラー１７ｘ及び１７ｙが相互に近づく。
【００７７】
以上説明したように、第２の実施例の投影装置では、ガルバノミラー１７ｘと１７ｙとの間に、前側ｆθレンズ及び後側ｆθレンズの設計上のミラーの位置Ｓ１及びＳ２を配置することにより、両ｆθレンズの設計上のミラーの位置同士を近づけやすい。これにより、前側ｆθレンズの特性位置を後側ｆθレンズの特性位置として用いることができ、ほぼ歪みのない像を光照射面ＩＰ上で２次元方向に走査できる。
【００７８】
なお、１枚のミラーで光照射面上の光の入射位置を２次元方向に走査できるような光偏向器（例えば微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術を用いたミラー）も存在する。このような光偏向器の反射面を、第１の実施例で特性位置Ｐ１及びＰ２が配置されている位置に配置すれば、歪みのない像を光照射面上で２次元方向に走査できる。
【００７９】
次に、図６を参照して、第３の実施例による投影装置について説明する。第３の実施例の投影装置において、前側ｆθレンズの特性位置よりも前側（光源側）の光学系の構成は、第１の実施例の投影装置と同様である。図６に、前側ｆθレンズ６の特性位置Ｐ１から後側（光照射対象物側）の光学系を概略的に示す。
【００８０】
前側ｆθレンズ６の特性位置Ｐ１上にＸ用ガルバノミラー２７ｘの反射面が配置され、Ｘ用ガルバノミラー２７ｘが、前側ｆθレンズ６の特性位置Ｐ１を通過する光の進行方向を振る。Ｘ用ガルバノミラー２７ｘで反射された光が、レンズ２０とレンズ２１とを透過して、Ｙ用ガルバノミラー２７ｙで反射される。Ｙ用ガルバノミラー２７ｙで反射された光が、後側ｆθレンズ２８を透過して、光照射対象物９の光照射面ＩＰに入射する。保持機構１０が光照射対象物９を保持する。光照射面ＩＰが後側ｆθレンズ２８の光軸Ａ２８に対して垂直であり、後側ｆθレンズ２８から光照射面ＩＰまでの距離が後側ｆθレンズ２８の焦点距離と等しい。
【００８１】
後側ｆθレンズ２８の光軸Ａ２８上に定められた設計上のミラーの位置Ｐ２２（以下特性位置Ｐ２２と呼ぶ）上に反射面が配置されるように、Ｙ用ガルバノミラー２７ｙが配置される。Ｙ用ガルバノミラー２７ｙは、特性位置Ｐ２２を通過する光の進行方向を振る。制御装置ＣＴＲ２が、ガルバノミラー２７ｘ及び２７ｙを制御する。
【００８２】
レンズ２０及びレンズ２１は共通の光軸Ａ２０を有する。前側ｆθレンズ６の特性位置Ｐ１及び後側ｆθレンズ２８の特性位置Ｐ２２を、光軸Ａ２０が通過するように、レンズ２０及び２１が配置される。
【００８３】
レンズ２０及びレンズ２１は、ともに焦点距離ｆを有する。前側ｆθレンズ６の特性位置Ｐ１からレンズ２０までの距離が焦点距離ｆと等しく、レンズ２１から後側ｆθレンズ２８の特性位置Ｐ２２までの距離が焦点距離ｆと等しくなるように、レンズ２０及び２１が配置されている。このため、前側ｆθレンズ６の特性位置Ｐ１を通過した光線は、レンズ２０により光軸Ａ２０と平行にされ、レンズ２１で屈折されて、後側ｆθレンズ２８の特性位置Ｐ２２に到達する。また、特性位置Ｐ１を通過してレンズ２０に入射する光線と光軸Ａ２０とのなす角が、レンズ２１を透過して特性位置Ｐ２２に到達する光線と光軸Ａ２０とのなす角に等しくなる。
【００８４】
レンズ２０からレンズ２１までの距離は焦点距離ｆの２倍である。すなわち、レンズ２０の後側焦点とレンズ２１の前側焦点とが一致するように、レンズ２０及び２１が配置されている。このため、レンズ２０に入射した平行光は、レンズ２０の後側焦点かつレンズ２１の前側焦点に収束され、レンズ２１により再び平行光にされる。
【００８５】
次に、平面ＯＰ上の画像パタンが、光照射面ＩＰに結像する原理について説明する。第１の実施例で説明したように、平面ＯＰ上の１点から発した光は、前側ｆθレンズ６で平行光にされる。この平行光がＸ用ガルバノミラー２７ｘを経てレンズ２０に入射する。レンズ２０に入射した平行光は、レンズ２１から平行光として出射する。レンズ２１から出射した平行光が、Ｙ用ガルバノミラー２７ｙを経て後側ｆθレンズ２８に入射する。後側ｆθレンズ２８から光照射面ＩＰまでの距離が後側ｆθレンズ２８の焦点距離と等しいので、この平行光は後側ｆθレンズ２８により光照射面ＩＰ上の１点に収束される。
【００８６】
従って、平面ＯＰ上の画像パタンが光照射面ＩＰに結像する。これはガルバノミラー２７ｘ及び２７ｙで反射された光の進行方向に依らずに成り立つので、ガルバノミラー２７ｘ及び２７ｙにより光照射面ＩＰ上で像を走査しても、結像状態が保たれる。
【００８７】
次に、平面ＯＰ上の画像パタンに対して、光照射面ＩＰ上で歪みのない像が得られる原理について説明する。平面ＯＰ上の中心物点Ｑから出発し前側ｆθレンズ６の光軸Ａ６上を伝搬して特性位置Ｐ１に到達した光線Ｂ２１、及び、平面ＯＰ上の物点Ｘから出発し前側ｆθレンズ６の特性位置Ｐ１に入射角θで入射した光線Ｂ２２が、それぞれ、Ｘ用ガルバノミラー２７ｘで反射されてレンズ２０に入射する。レンズ２０に入射する光線Ｂ２１とレンズ２０の光軸Ａ２０がなす角と、レンズ２０に入射する光線Ｂ２２とレンズ２０の光軸Ａ２０がなす角との差が、光線Ｂ２１の特性位置Ｐ１への入射角θと等しい。
【００８８】
レンズ２０及び２１を透過した光線Ｂ２１及びＢ２２が、後側ｆθレンズ２８の特性位置Ｐ２２に到達する。レンズ２１を透過して特性位置Ｐ２２に到達する光線Ｂ２１とレンズ２１の光軸Ａ２０がなす角と、レンズ２１を透過して特性位置Ｐ２２に到達する光線Ｂ２２とレンズ２１の光軸Ａ２０がなす角との差も、光線Ｂ２１の前側ｆθレンズ６の特性位置Ｐ１への入射角θと等しい。
【００８９】
後側ｆθレンズ２８の特性位置Ｐ２２でＹ用ガルバノミラー２７ｙに反射されて後側ｆθレンズ２８に入射する光線Ｂ２１及びＢ２２の、後側ｆθレンズ２８への入射角の差βを、光線Ｂ２２の後側ｆθレンズ２８への相対入射角βと呼ぶこととする。光線Ｂ２２の後側ｆθレンズ２８への相対入射角βが、光線Ｂ２２の前側ｆθレンズ６の特性位置Ｐ１への入射角θと等しくなる。相対入射角βが特性位置Ｐ１への入射角θと等しい状態は、ガルバノミラー２７ｘ及び２７ｙによる走査をしても変化しない。
【００９０】
中心物点Ｑから出発し後側ｆθレンズ２８を透過した光線Ｂ２１が、像点Ｙｑ２に到達し、物点Ｘから出発し後側ｆθレンズ２８を透過した光線Ｂ２２が、像点Ｙ２に到達する。光線Ｂ２１及びＢ２２が、後側ｆθレンズ２８の特性位置Ｐ２２から後側ｆθレンズ２８に入射するので、光線Ｂ２２の後側ｆθレンズ２８への相対入射角βが、像点Ｙｑ２から像点Ｙ２までの距離（像点Ｙ２の相対像高）と比例する。
【００９１】
さらに、物点Ｘから出発した光線Ｂ２２の、前側ｆθレンズ６の特性位置Ｐ１への入射角θが物点Ｘの物体高と比例するので、物点Ｘの物体高とその像点Ｙ２の相対像高とが比例する。なお、この状態は走査をしても変化しない。従って、第３の実施例の投影装置を用いれば、歪みのない像が得られ、光照射面上で像を２次元方向に走査することができる。
【００９２】
次に、第４の実施例による光照射方法について説明する。この光照射方法は、例えば第３の実施例の投影装置を用いて行われる。本実施例で、光照射対象物９は、表面にフォトレジストが塗布されたプリント基板である。例えば、光照射工程の後に、光を照射された領域のフォトレジストが除去され、この領域に金属配線が形成される。
【００９３】
プリント基板の形状及び大きさは、５００ｍｍ角の正方形である。プリント基板を保持する保持機構１０としてＸＹステージが用いられる。平面ＯＰ上の画像パタンが生成される領域（これを画像パタンの外形と呼ぶこととする）の形状及び大きさを、１０ｍｍ角の正方形とする。ＤＭＤ４の各ミラーＭの形状及び大きさを、１５μｍ角の正方形とする。結像倍率を１／５とする。画像パタンの外形の像の形状及び大きさは、２ｍｍ角の正方形となり、ＤＭＤ４の１枚のミラーＭに対応する領域の像の形状及び大きさは、３μｍ角の正方形となる。
【００９４】
図７を参照して、さらに説明を続ける。プリント基板９が、ＸＹステージ１０に保持されている。プリント基板９の光照射面（フォトレジストの表面）ＩＰが、行列状に配置された複数個の走査領域ＳＡに分割されている。１つの走査領域ＳＡの形状及び大きさは、５０ｍｍ角の正方形である。Ｘ用及びＹ用ガルバノミラーにより１つの走査領域ＳＡ内で像を走査可能である。ＸＹステージ１０でプリント基板９を光照射面ＩＰに平行な方向に移動させることにより、所望の走査領域ＳＡに対してガルバノミラーによる像の走査が行われる。
【００９５】
各走査領域ＳＡの内部が、行列状に配置された複数個の結像領域ＩＡに分割されている。各結像領域ＩＡは、画像パタンの外形の像と合同である。結像領域ＩＡごとに、所望の画像パタンの像が投影され、フォトレジストが露光される。ガルバノミラーによる走査により、単位領域ＳＡ内の所望の結像領域ＩＡが露光される。
【００９６】
光照射面ＩＰ上に画定される走査領域ＳＡの個数は、（５００ｍｍ×５００ｍｍ）／（５０ｍｍ×５０ｍｍ）という式で求められ、１００個となる。各走査領域ＳＡ内に画定される結像領域ＩＡの個数は、（５０ｍｍ×５０ｍｍ）／（２ｍｍ×２ｍｍ）という式で求められ、６２５個となる。
【００９７】
次に、光照射面ＩＰ全体の露光に要する時間について説明する。ガルバノミラーの動作周波数を１ｋＨｚとする。つまり、１ｍｓに１つの結像領域ＩＡが露光されるとする。１つの走査領域ＳＡを露光するのに要する時間は、６２５個×１ｍｓという式から６２５ｍｓと見積もられる。
【００９８】
未走査の単位領域ＳＡを走査可能な位置に移動させる時間（ＸＹステージ１０によるステップアンドリピート動作とアライメントに要する時間）を０．５ｓとする。この時間まで考慮すると、１つの走査領域ＳＡを露光するのに要する時間は、１．１２５ｓ（＝０．６２５ｓ＋０．５ｓ）となる。従って、光照射面ＩＰ全体の露光に要する時間は、１００個×１．１２５ｓという式から１１２．５ｓと見積もられる。
【００９９】
次に、図８を参照して、第５の実施例による投影装置及び光照射方法について説明する。本実施例の投影装置は、例えば第３の実施例と同様な投影装置を複数台並べることにより構成される。
【０１００】
光照射面ＩＰが、第４の実施例と同様に、行列状に配置された複数の走査領域ＳＡに分割されている。走査領域ＳＡの列ごとに、１台の投影装置が配置される。各投影装置の後側ｆθレンズ４８が、走査領域ＳＡのある１行の、相互に隣接する各走査領域ＳＡの上に一つずつ配置されている。
【０１０１】
相互に隣接する後側ｆθレンズ４８同士が干渉しないよう、後側ｆθレンズ４８の光軸に平行な視線で見て、走査領域ＳＡ内にそれに対応する後側ｆθレンズ４８が含まれるように、後側ｆθレンズ４８の大きさが制限される。後側ｆθレンズ４８よりも大きな走査領域ＳＡに露光が行えるように、後側ｆθレンズ４８として、透過光が発散する特性のｆθレンズが用いられる。
【０１０２】
例えば１０台の投影装置を並べれば、走査領域ＳＡが１０個並んだ行を同時に露光できる。このため、このような装置を用いれば、光照射面ＩＰ全体の露光に要する時間を、第４の実施例のそれの１／１０程度に短縮することが可能となる。
【０１０３】
次に、図９を参照して、第６の実施例による投影装置及び光照射方法について説明する。本実施例の投影装置も、第５の実施例と同様に、例えば第３の実施例と同様な投影装置を複数台並べることにより構成される。後側ｆθレンズの並べ方が第５の実施例と異なる。
【０１０４】
光照射面ＩＰが、第４及び第５の実施例と同様に、行列状に配置された複数の走査領域ＳＡに分割されている。走査領域ＳＡの列ごとに、１台の投影装置が配置される。第６の実施例では、走査領域ＳＡのある２行ＲＯＷ１及びＲＯＷ２の上に、千鳥状に後側ｆθレンズ５８が配置される。すなわち、行ＲＯＷ１上に、走査領域ＳＡ一つ置きに（走査領域ＳＡの列１列置きに）後側ｆθレンズ５８が配置され、行ＲＯＷ２のうち、行ＲＯＷ１上で後側ｆθレンズ５８が配置されなかった列に対応する走査領域ＳＡ上に、後側ｆθレンズ５８が配置されている。
【０１０５】
このような配置では、相互に隣接する後側ｆθレンズ同士の間隔が第５の実施例のそれよりも広くなる。このため、後側ｆθレンズの大きさの選択の自由度が大きい。例えば、後側ｆθレンズ５８の光軸に平行な視線で見て、後側ｆθレンズ５８を走査領域ＳＡよりも大きくすることができるので、後側ｆθレンズ５８としてテレセントリックな特性のものを用いることもできる。
【０１０６】
第５の実施例と同様に、例えば１０台の投影装置を用いれば、同時に１０個の走査領域ＳＡを露光できるので、光照射面ＩＰ全体の露光に要する時間を、第４の実施例のそれの１／１０程度に短縮することが可能となる。
【０１０７】
例えば、表面にフォトレジストが塗布されたプリント基板に露光し、光を照射された領域のフォトレジストを除去し、この部分に金属配線を形成する場合について考える。この場合、金属配線を形成すべき領域に良好に光が照射されなければ、断線の原因となる。
【０１０８】
ＤＭＤ上で相互に隣接する２枚のミラーが、ともに第２の姿勢に制御されているとき、光照射面上のこれらのミラーに対応する領域は明部となる。しかし、ＤＭＤ上の相互に隣接するミラーの間には隙間が存在し、これに起因して、光照射面上のミラー間の隙間に対応する領域（画素同士の隙間の領域）は、ミラーの反射面に対応する領域に比べて暗くなってしまう。上述の断線等の問題を起こり難くするため、ミラーの隙間に対応する領域が暗くなることを抑制できれば好ましい。
【０１０９】
次に、図１０を参照して、第７の実施例の投影装置について説明する。第７の実施例の投影装置は、第１の実施例の投影装置の前側ｆθレンズ６とガルバノミラー７との間に、絞り６０を挿入した構成を有する。図１０に、前側ｆθレンズ６から後側ｆθレンズ８までの光学系を示す。
【０１１０】
絞り６０は、所定の大きさの開口を有し、開口外に入射した光を遮断する。絞り６０により、絞り６０が配置されていない場合に比べて、後側ｆθレンズ８に入射する光が制限される。すなわち、後側ｆθレンズ８の開口数が小さくなる。分解能（近接した２点を見分けられる距離）は開口数に反比例するので、開口数が小さくなることにより、分解能の値が大きくなる（分解能が低くなる）。絞り６０の開口を小さくするほど、分解能が低くなる。
【０１１１】
分解能を低くすることにより、画像パタンの像においてミラー同士の境界をぼかすことができる。これにより、ミラーの隙間に対応する領域が暗くなる状態を改善できる。なお、分解能は低すぎても好ましくないので、所望の分解能となるように、例えば実験により、絞り６０の開口の大きさが定められる。
【０１１２】
なお、絞り６０はガルバノミラー７と後側ｆθレンズ８との間に配置することもできる。また、ガルバノミラー７の反射面を狭くすることによっても同様な効果が得られる。なお、第２及び第３の実施例の投影装置についても同様に、絞りにより後側ｆθレンズの開口数を低下させることができる。
【０１１３】
次に、図１１を参照して、第８の実施例の投影装置について説明する。まず、第８の実施例の投影装置の概略について説明する。本実施例では、第１の実施例の投影装置のガルバノミラーから前側と同様な光学系を２個用意しておき、それら各々の光学系で生成された画像パタンの像を、後側ｆθレンズにより光照射面上で重ね合わせる。光照射面上で像同士を少しずらして重ね合わせることにより、ミラー同士の隙間に対応する暗部を埋める。以下、詳しく説明する。
【０１１４】
第１のＤＭＤ７４が、平面ＯＰ１上に画像パタンＰＡＴ１を生成する。画像パタンＰＡＴ１に対応する光が、第１の前側ｆθレンズ７６に入射する。平面ＯＰ１は、第１の前側ｆθレンズ７６の光軸Ａ７６と垂直であり、平面ＯＰ１から第１の前側ｆθレンズ７６までの距離が、前側ｆθレンズ７６の焦点距離と等しい。第１の前側ｆθレンズ７６を透過した光がガルバノミラー７７に入射する。
【０１１５】
光源、コリメータ、及びホモジナイザからなる照明光学系７０が、画像パタンＰＡＴ１を生成するための光を供給する。光照射面に照射させない光を、ダンパ７１が吸収する。
【０１１６】
第２のＤＭＤ８４が、平面ＯＰ２上に画像パタンＰＡＴ２を生成する。画像パタンＰＡＴ２に対応する光が、第２の前側ｆθレンズ８６に入射する。平面ＯＰ２は、第２の前側ｆθレンズ８６の光軸Ａ８６と垂直であり、平面ＯＰ２から第２の前側ｆθレンズ８６までの距離が、前側ｆθレンズ８６の焦点距離と等しい。第２の前側ｆθレンズ８６を透過した光がガルバノミラー７７に入射する。
【０１１７】
光源、コリメータ、及びホモジナイザからなる照明光学系８０が、画像パタンＰＡＴ２を生成するための光を供給する。光照射面に照射させない光を、ダンパ８１が吸収する。
【０１１８】
第１の前側ｆθレンズ７６の焦点距離と第２の前側ｆθレンズ８６の焦点距離とが等しく、第１の前側ｆθレンズ７６の設計距離と第２の前側ｆθレンズ８６の設計距離とが等しい。また、第１の前側ｆθレンズ７６の光軸Ａ７６と第２の前側ｆθレンズ８６の光軸８６とが相互に平行である。
【０１１９】
第１の前側ｆθレンズ７６の光軸Ａ７６上の設計上のミラーの位置Ｐ７１（以下特性位置Ｐ７１と呼ぶ）、及び、第２の前側ｆθレンズ８６の光軸Ａ８６上の設計上のミラーの位置Ｐ８１（以下特性位置Ｐ８１と呼ぶ）の上に反射面が配置されるように、ガルバノミラー７７が配置される。ガルバノミラー７７は、第１の前側ｆθレンズ７６を透過して特性位置Ｐ７１を通過する光の進行方向を振るとともに、第２の前側ｆθレンズ８６を透過して特性位置Ｐ８１を通過する光の進行方向を振る。
【０１２０】
第１の前側ｆθレンズ７６を透過してガルバノミラー７７で進行方向を振られた光、及び、第２の前側ｆθレンズ８６を透過してガルバノミラー７７で進行方向を振られた光が、後側ｆθレンズ７８に入射する。
【０１２１】
後側ｆθレンズ７８の光軸Ａ７８に対して光照射面ＩＰが垂直となり、後側ｆθレンズ７８から光照射面ＩＰまでの距離が後側ｆθレンズ７８の焦点距離と等しくなるように、光照射対象物９が配置されている。保持機構１０が光照射対象物９を保持する。
【０１２２】
平面ＯＰ１から第１の前側ｆθレンズ７６までの距離が前側ｆθレンズ７６の焦点距離と等しく、平面ＯＰ２から第２の前側ｆθレンズ８６までの距離が前側ｆθレンズ８６の焦点距離と等しく、後側ｆθレンズ７８から光照射面ＩＰまでの距離が後側ｆθレンズ７８の焦点距離と等しい。このため、第１の実施例の投影装置と同様の原理で、平面ＯＰ１上の画像パタンＰＡＴ１及び平面ＯＰ２上の画像パタンＰＡＴ２の双方が、光照射面ＩＰに結像する。前側ｆθレンズ７６及び第２の前側ｆθレンズ８６の焦点距離をｆ７６とし、後側ｆθレンズ７８の焦点距離をｆ７８とすると、画像パタンＰＡＴ１の結像倍率、及び画像パタンＰＡＴ２の結像倍率は、ともにｆ７８／ｆ７６と表される。
【０１２３】
後側ｆθレンズ７８の設計上のミラーの位置Ｐ７２が、第１の前側ｆθレンズ７６の特性位置Ｐ７１から第２の前側ｆθレンズ８６の特性位置Ｐ８１までの間（例えば中点）に配置されるように、後側ｆθレンズ７８が配置されている。
【０１２４】
第１の前側ｆθレンズ７６の特性位置Ｐ７１、及び、第２の前側ｆθレンズ８６の特性位置Ｐ８１の双方が、後側ｆθレンズ７８の設計上のミラーの位置Ｐ７２の充分近くに配置されるように、第１の前側ｆθレンズ７６の光軸Ａ７６と、第２の前側ｆθレンズ８６の光軸Ａ８６との間隔が定められている。
【０１２５】
第１の前側ｆθレンズ７６の特性位置Ｐ７１が、後側ｆθレンズ７８の設計上のミラーの位置Ｐ７２と充分に近ければ、特性位置Ｐ７１が配置された位置を、後側ｆθレンズ７８の特性位置として用いることができる。同様に、第２の前側ｆθレンズ８６の特性位置Ｐ８１が、後側ｆθレンズ７８の設計上のミラーの位置Ｐ７２と充分に近ければ、特性位置Ｐ８１が配置された位置を、後側ｆθレンズ７８の特性位置として用いることができる。
【０１２６】
第１の前側ｆθレンズ７６の特性位置Ｐ７１の配置された位置が、後側ｆθレンズ７８の特性位置として働くことにより、第１の前側ｆθレンズ７６、ガルバノミラー７７、及び後側ｆθレンズ７８が構成する光学系は、第１の実施例の投影装置の、前側ｆθレンズ６、ガルバノミラー７、及び後側ｆθレンズ８が構成する光学系と同様に機能する。このため、第１のＤＭＤ７４が生成した画像パタンＰＡＴ１を、光照射面ＩＰ上にほぼ歪みなく結像させ、ほぼ歪みのない像を走査することができる。
【０１２７】
同様に、第２の前側ｆθレンズ８６の特性位置Ｐ８１の配置された位置が、後側ｆθレンズ７８の特性位置として働くことにより、第２の前側ｆθレンズ８６、ガルバノミラー７７、及び後側ｆθレンズ７８が構成する光学系が、第１の実施例の投影装置の、前側ｆθレンズ６、ガルバノミラー７、及び後側ｆθレンズ８が構成する光学系と同様に機能する。このため、第２のＤＭＤ８４が生成した画像パタンＰＡＴ２を、光照射面ＩＰ上にほぼ歪みなく結像させ、ほぼ歪みのない像を走査することができる。
【０１２８】
第１及び第２の前側ｆθレンズ７６及び８６の特性位置Ｐ７１及びＰ８１の間に、後側ｆθレンズ７８の設計上のミラーの位置Ｐ７２を配置することにより、特性位置Ｐ７１及びＰ８１の双方を、設計上のミラーの位置Ｐ７２に近づけやすい。
【０１２９】
第１のＤＭＤ７４及び第２のＤＭＤ８４は、相互に合同な画像パタンＰＡＴ１及びＰＡＴ２を生成する。光照射面ＩＰ上のＰＡＴ１の像及びＰＡＴ２の像が相互に合同となる。平面ＯＰ１に平行な面内で第１のＤＭＤ７４を回転させると、画像パタンＰＡＴ１の像が光照射面ＩＰ内で回転し、平面ＯＰ２に平行な面内で第２のＤＭＤ８４を回転させると、画像パタンＰＡＴ２の像が光照射面ＩＰ内で回転する。光照射面ＩＰ上の画像パタンＰＡＴ１及びＰＡＴ２の像の回転方向が揃うように（光照射面ＩＰ内の平行移動で画像パタンＰＡＴ１及びＰＡＴ２の像を完全に重ね合わせることが可能なように）、第１のＤＭＤ７４及び第２のＤＭＤ８４が配置されている。
【０１３０】
第１の前側ｆθレンズ７６の光軸Ａ７６と平面ＯＰ１との交点を中心物点Ｑ１と呼ぶこととし、第２の前側ｆθレンズ８６の光軸Ａ８６と平面ＯＰ２との交点を中心物点Ｑ２と呼ぶこととする。平面ＯＰ１上で中心物点Ｑ１からある向きに距離ｄだけ離れた物点Ｘ１と、平面ＯＰ２上で中心物点Ｑ２からこれと同一の向きに距離ｄだけ離れた物点Ｘ２とについて考える。
【０１３１】
物点Ｘ１から出発し第１の前側ｆθレンズ７６を透過して特性位置Ｐ７１に到達する光線Ｂ７２と、物点Ｘ２から出発し第２の前側ｆθレンズ８６を透過して特性位置Ｐ８１に到達する光線Ｂ８２とが、相互に平行にガルバノミラー７７の反射面に入射する。ガルバノミラー７７で反射された光線Ｂ７２及びＢ８２が、相互に平行に後側ｆθレンズ７８に入射するので、光照射面ＩＰ上の物点Ｘ１の像点と物点Ｘ２の像点とが一致する。なお、中心物点Ｑ１及びＱ２は、それぞれ、距離ｄをゼロとしたときの物点Ｘ１及びＸ２であるので、中心物点Ｑ１の像点と中心物点Ｑ２の像点とが一致する。
【０１３２】
画像パタンＰＡＴ１内の、中心物点Ｑ１上に配置されている位置を画像パタンＰＡＴ１の中心と呼ぶこととする。画像パタンＰＡＴ２内の、画像パタンＰＡＴ１の中心に対応する位置を画像パタンＰＡＴ２の中心と呼ぶこととする。中心物点Ｑ２上に画像パタンＰＡＴ２の中心が配置されているとき、光照射面ＩＰ上の画像パタンＰＡＴ１及びＰＡＴ２の像が完全に重なり合う。つまり、画像パタンＰＡＴ１及びＰＡＴ２内の相互に対応する位置の像点同士が一致する。画像パタンＰＡＴ１の像に画像パタンＰＡＴ２の像が完全に重ね合わされるような、第２のＤＭＤ８４の位置を、第２のＤＭＤ８４の基準位置とする。
【０１３３】
ＤＭＤ位置調整機構８２が、第２のＤＭＤ８４を保持する。ＤＭＤ位置調整機構８２により、第２のＤＭＤ８４の平面ＯＰ２に平行な面内に関する位置を調節可能である。第２のＤＭＤ８４の位置を、平面ＯＰ２に平行な面内に関して基準位置から移動させることにより、光照射面ＩＰ上の画像パタンＰＡＴ２の像を移動させることができ、画像パタンＰＡＴ１及びＰＡＴ２の像を相互にずらして重ね合わせることができる。
【０１３４】
次に、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）を参照して、第２のＤＭＤ８４の保持位置について説明する。図１２（Ａ）は、第１の前側ｆθレンズ７６の光軸Ａ７６及び第２の前側ｆθレンズ８６の光軸Ａ８６に平行な視線で見た第１のＤＭＤ７４、第１の前側ｆθレンズ７６、第２のＤＭＤ８４、第２の前側ｆθレンズ８６、及びＤＭＤ位置調整機構８２を示す。
【０１３５】
第１のＤＭＤ７４のミラーＭ７、及び、第２のＤＭＤ８４のミラーＭ８が、それぞれ、行列状に複数個配置されている。ミラーＭ７及びＭ８の行方向が相互に平行であり、ミラーＭ７及びＭ８の列方向が相互に平行である。ＤＭＤ位置調整機構８２は、平面ＯＰ２に平行な面内で、ミラーＭ８の行方向及び列方向の双方と交差する斜めの方向に第２のＤＭＤ８４を移動させる。
【０１３６】
図１２（Ｂ）は、ＤＭＤ位置調整機構８２により第２のＤＭＤ８４が基準位置から移動された状態における第１のＤＭＤ７４のミラーＭ７の像及び第２のＤＭＤ８４のミラーＭ８の像を示す。なお、ミラーＭ７の像の縁を実線で示し、ミラーＭ８の像の縁を点線で示す。ミラーＭ７及びミラーＭ８は、すべて第２の姿勢にされているとする。図中、ミラーの像をミラーと同じ参照符号で示す。
【０１３７】
第１のＤＭＤ７４上で、ミラーＭ７ａとＭ７ｂとが相互に隣接する。ミラーＭ７ａの像とミラーＭ７ｂの像との間に隙間Ｇ７が存在する。ミラーＭ７ａ及びＭ７ｂの像の内部は相対的に明るい領域となり、隙間Ｇ７は相対的に暗い領域となる。ミラーＭ７ａとＭ８ａとが画像パタン内で相互に対応し、ミラーＭ７ｂとＭ８ｂとが画像パタン内で相互に対応する。
【０１３８】
ミラーＭ７ａの像とミラーＭ７ｂの像との隙間Ｇ７の少なくとも一部の上に、ミラーＭ８ａの像が重なるような位置に、ＤＭＤ位置調整機構８２が第２のＤＭＤ８４を保持する。このようにして、第１のＤＭＤ７４のミラーＭ７の像間の隙間の少なくとも一部が、第２のＤＭＤ８４のミラーＭ８の像で埋められ、ＤＭＤ上のミラーの隙間に対応する領域が暗くなる状態を改善することができる。
【０１３９】
なお、第２のＤＭＤ８４の基準位置からの移動距離が長くなるほど、画像パタンＰＡＴ１及びＰＡＴ２の像を重ねた像が不鮮明となる。第２のＤＭＤ８４の移動距離は、ミラーＭ７ａに対応するミラーＭ８ａの像が、第１のＤＭＤ７４の他のミラーＭ７の像とは重ならない程度とするのが好ましい。
【０１４０】
なお、上述の例では、第１の前側ｆθレンズ７６の特性位置Ｐ７１を通過する光の進行方向を振るガルバノミラーと、第２の前側ｆθレンズ８６の特性位置Ｐ８１を通過する光の進行方向を振るガルバノミラーとを、共通のもの（ガルバノミラー７７）としたが、特性位置Ｐ７１及びＰ８１をそれぞれ通過する光の進行方向を振るガルバノミラーを別々のものにすることも可能である。
【０１４１】
なお、第１及び第２のＤＭＤ７４及び８４に光を供給する照射光学系を、上述の例では別々のもの（照明光学系７０及び８０）としたが、必要に応じて共通の照射光学系を用いることもできる。
【０１４２】
次に、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）を参照して、第９の実施例の投影装置について説明する。第８の実施例では、第１の実施例の投影装置のガルバノミラーから前側と同様な光学系を２つ用意しておき、これら２つの光学系で生成された画像パタンの像を重ね合わせた。本実施例では、第１の実施例の投影装置のガルバノミラーから前側と同様な光学系を４つに増やして、これら４つの光学系で生成された画像パタンの像を重ね合わせる。
【０１４３】
図１３（Ａ）に示すように、前側ｆθレンズとして第１〜第４の前側ｆθレンズ９６、１０６、１１６及び１２６が用いられ、ＤＭＤとして第１〜第４のＤＭＤ９４、１０４、１１４及び１２４が用いられる。第１〜第４のＤＭＤ９４、１０４、１１４及び１２４がそれぞれ生成する画像パタンに対応する光を、それぞれ、第１〜第４の前側ｆθレンズ９６、１０６、１１６及び１２６に入射させる。ＤＭＤ位置調整機構１０２、１１２及び１２２がそれぞれ、第２〜第４のＤＭＤ１０４、１１４及び１２４を保持する。
【０１４４】
第１〜第４の前側ｆθレンズ９６、１０６、１１６及び１２６が、相互に光軸を平行にして配置されている。図１３（Ａ）は、これらの光軸に平行な視線で見た前側ｆθレンズ９６等を示す。第１〜第４の前側ｆθレンズ９６、１０６、１１６及び１２６の焦点距離及び設計距離は、相互に等しい。
【０１４５】
第１〜第４の前側ｆθレンズ９６、１０６、１１６及び１２６の設計上のミラーの位置Ｐ９１、Ｐ１０１、Ｐ１１１及びＰ１２１（以下それぞれ特性位置Ｐ９１、Ｐ１０１、Ｐ１１１及びＰ１２１と呼ぶ）を結んだ四角形の内部に、後側ｆθレンズの設計上のミラーの位置Ｐ９２が配置されている。例えば、前側ｆθレンズの特性位置Ｐ９１、Ｐ１０１、Ｐ１１１及びＰ１２１を結んだ四角形の２本の対角線の交点上に、後側ｆθレンズの設計上のミラーの位置Ｐ９２が配置される。このような配置により、前側ｆθレンズの特性位置Ｐ９１、Ｐ１０１、Ｐ１１１及びＰ１２１のいずれも、後側レンズの設計上のミラーの位置Ｐ７２に近づけやすい。
【０１４６】
各前側ｆθレンズの特性位置Ｐ９１、Ｐ１０１、Ｐ１１１及びＰ１２１を、後側ｆθレンズの設計上のミラーの位置Ｐ７２に充分に近づけることにより、各前側ｆθレンズの特性位置Ｐ９１、Ｐ１０１、Ｐ１１１及びＰ１２１が配置された位置を、後側ｆθレンズの特性位置として用いることができる。
【０１４７】
第１〜第４のＤＭＤ９４〜１２４のミラーＭ９〜Ｍ１２が、それぞれ、行列状に複数個配置されている。ミラーＭ９〜Ｍ１２の行方向が相互に平行であり、ミラーＭ９〜Ｍ１２の列方向が相互に平行である。
【０１４８】
ＤＭＤ位置調整機構１０２が、第２のＤＭＤ１０４のミラーＭ１０の行方向及び列方向の双方と交差する斜めの方向に、第２のＤＭＤ１０４を移動させる。ＤＭＤ位置調整機構１１２が、第３のＤＭＤ１１４のミラーＭ１１の行方向に、第３のＤＭＤ１１４を移動させる。ＤＭＤ位置調整機構１２２が、第４のＤＭＤ１２４のミラーＭ１２の列方向に、第４のＤＭＤ１２４を移動させる。
【０１４９】
図１３（Ｂ）は、ＤＭＤ位置調整機構１０２〜１２２によりそれぞれＤＭＤ１０４〜１２４が移動された状態におけるミラーＭ９〜Ｍ１２の像を示す。なお、第１のＤＭＤ９４のミラーＭ９の像の縁を太線で示し、第２のＤＭＤ１０４のミラーＭ１０の像の縁を点線で示す。第３のＤＭＤミラーＭ１１４の像の内部に右下がりのハッチングを施し、第４のＤＭＤミラーＭ１２４の像の内部に左下がりのハッチングを施している。ミラーＭ９〜Ｍ１２は、すべて第２の姿勢にされているとする。図中、ミラーの像をミラーと同じ参照符号で示す。
【０１５０】
第８の実施例では、第２のＤＭＤ８４のミラーＭ８の像を、第１のＤＭＤ７４のミラーＭ７の像が形成する行列の行方向及び列方向に交差する斜めの方向に移動させることにより、第１のＤＭＤ７４のミラーＭ７の像間の隙間を第２のＤＭＤ８４のミラーＭ８の像で埋めた。しかし、図１２（Ｂ）に示すように、ミラーＭ７の像間の隙間は完全には埋まらない。
【０１５１】
図１３（Ｂ）に示すように、第９の実施例では、第２のＤＭＤ１０４のミラーＭ１０の像を、第１のＤＭＤ９４のミラーＭ９の像が形成する行列の行方向及び列方向に交差する斜めの方向に移動させ、第３のＤＭＤ１１４のミラーＭ１１の像を、第１のＤＭＤ９４のミラーＭ９の像が形成する行列の行方向に移動させ、第４のＤＭＤ１２４のミラーＭ１２の像を、第１のＤＭＤ９４のミラーＭ９の像が形成する行列の列方向に移動させることにより、第１のＤＭＤ９４のミラーＭ９の像間の隙間を、第２〜第４のＤＭＤ１０４〜１２４のミラーＭ１０〜Ｍ１２の像で完全に埋める。これにより、ミラーの隙間に対応する領域が暗くなる状態をさらに改善することができる。
【０１５２】
なお、以上の実施例では、ＤＭＤを用いて反射光のパタンからなる画像パタンを生成したが、画像パタンとして、透過光のパタンからなるものを用いることもできる。例えば、液晶ライトバルブを用いれば、透過光による画像パタンを生成することができる。なお、液晶ライトバルブは、反射光による画像パタンを生成するタイプのものもある。ＤＭＤや液晶ライトバルブは、空間光変調器（ＳＬＭ）の例である。画像パタンを生成する装置として、ＤＭＤ、液晶ライトバルブの他の空間光変調器を用いることも可能である。
【０１５３】
例えば、透過光による画像パタンを生成する液晶ライトバルブでは、画素同士の隙間が光を透過させない。このため、ＤＭＤのミラーの像の隙間に相対的に暗い領域が発生するのと同様な状態が生じうる。第７〜第９の実施例の技術は、画像パタンを生成する空間光変調器として例えば液晶ライトバルブを用いる場合にも有効である。
【０１５４】
以上の実施例では、前側ｆθレンズを透過した光の進行方向を振る光偏向器として、ガルバノミラーを用いたが、他の光偏向器を用いることもできる。例えば、ポリゴンミラー、ＭＥＭＳミラー、音響光学偏向素子、電気光学偏向素子等を用いることが可能である。
【０１５５】
以上の実施例では、フォトレジストを塗布したプリント基板に露光する例を説明したが、投影装置の用途はこれに限らない。例えば、２次元コードのマーキングに用いることも可能である。また例えば、画像パタンに対応した穴を形成するレーザドリルとして用いることも可能であろう。なお、プリント基板に露光する実施例では画像パタンを縮小投影する光学系を構成したが、必要に応じて拡大投影用の光学系を構成することもできる。
【０１５６】
なお、ｆθレンズを２つ使う方式は、ガルバノミラーの並進振動に対して感度を持たないため、ガルバノミラーの高速化に寄与することが期待される。
【０１５７】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、ｆθレンズの特性について説明するための光路図である。
【図２】図２は、ＤＭＤの構成例を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施例による投影装置を示す概略図である。
【図４】図４は、第１の実施例による投影装置の動作について説明するための光路図である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、第２の実施例による投影装置を示す概略図である。
【図６】図６は、第３の実施例による投影装置を示す概略図である。
【図７】図７は、第４の実施例による光照射方法を説明するための、光照射対象物の平面図である。
【図８】図８は、第５の実施例による投影装置及び光照射方法を説明するための、光照射対象物の平面図である。
【図９】図９は、第６の実施例による投影装置及び光照射方法を説明するための、光照射対象物の平面図である。
【図１０】図１０は、第７の実施例による投影装置を示す概略図である。
【図１１】図１１は、第８の実施例による投影装置を示す概略図である。
【図１２】図１２（Ａ）は、第８の実施例による投影装置の前側ｆθレンズ及びＤＭＤの配置の例を示す図であり、図１２（Ｂ）は、ＤＭＤのミラーの像を示す光照射対象物の平面図である。
【図１３】図１３（Ａ）は、第９の実施例による投影装置の前側ｆθレンズ及びＤＭＤの配置の例を示す図であり、図１３（Ｂ）は、ＤＭＤのミラーの像を示す光照射対象物の平面図である。
【図１４】図１４は、従来技術による投影装置を示す概略図である。
【図１５】図１５は、従来技術による投影装置の動作について説明するための光路図である。
【符号の説明】
【０１５９】
１  光源
２  コリメータ
３  ホモジナイザ
４  ＤＭＤ
５  ダンパ
６  前側ｆθレンズ
７  ガルバノミラー
８  後側ｆθレンズ
９  光照射対象物
１０  保持機構
Ｐ１  前側ｆθレンズ６の特性位置
Ｐ２  後側ｆθレンズ８の特性位置
ＣＴＲ  制御装置
【図１】
2007292993.tif 000003
【図２】
2007292993.tif 000004
【図３】
2007292993.tif 000005
【図４】
2007292993.tif 000006
【図５】
2007292993.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007292993.tif 000009
【図８】
2007292993.tif 000010
【図９】
2007292993.tif 000011
【図１０】
2007292993.tif 000012
【図１１】
2007292993.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2007292993.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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