图像曝光装置及方法制造方法及图纸

一种图像曝光装置，其能够避免由于光线行进方向上的波动而导致所曝光的图像分辨率变差，所述光线聚焦空间光调制器件的像素部分的像素图像。该装置包括空间光调制器件（５０），例如具有被二维地设置的多个像素部分的ＤＭＤ；光源（６６）；和图像聚焦光系统（５２、５４）。它另外包括孔径阵列（５９），其被设置在通过图像聚焦光系统（５２、５４）被聚焦的图像位置，以使像素部分的各个像素图像被定位在各个孔径（５９ａ）的平面处。被定位在孔径阵列（５９）的孔径平面处的像素图像通过微透镜阵列（５５）被聚焦为图像，其然后由光系统（５７、５８）被投影在光敏材料（１５０）上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及图像曝光装置。尤其是，本专利技术涉及这样一种图像曝光装置在其中光敏材料通过在其上聚焦光图像而被曝光，所述光图像由经空间光调制器件所调制的光线表示。本专利技术还涉及使用这种图像曝光装置的图像曝光方法。
技术介绍
图像曝光系统是已知的，其中经空间光调制器件所调制的光线通过图像聚焦光系统，将由上述光线所表示的图像聚焦在预定光敏材料上，以使用上述图像对上述光敏材料曝光。这种图像曝光系统主要包括空间光调制器件、光源和图像聚焦光系统，空间光调制器件具有二维布置的多个像素部分，各个像素部分用于依据控制信号调制照射光线；光源用于将光线照射在空间光调制器件上；图像聚焦光系统用于将由经空间光调制器件调制的光线所表示的光图像聚焦在光敏材料上。在这种图像曝光系统中，例如LCD(液晶显示器)、DMD(数字微镜器件)或类似的器件可以优选被用作空间光调制器件。上述的DMD为镜器件，在其中依据控制信号改变反射面角度的多个矩形微镜被二维布置在半导体基底上，上述半导体基底例如由硅或类似物制造。在上述图像曝光系统中，情况经常是图像需要在被投射在光敏材料上之前被放大。如果是这种情况，则图像放大和聚焦光系统被用作图像聚焦光系统。经由空间光调制器件通过图像放大和聚焦光系统传播的光的简单通过可能导致来自空间光调制器件中每个像素部分的光束较宽。因此，投影图像中的像素尺寸变大，进而图像的清晰度变差。因此，已经考虑使用第一和第二图像聚焦光系统来增大和投影图像。在这种结构中，第一图像聚焦光系统被设置在通过由微透镜构成的微透镜阵列、由空间光调制器件所调制的光线的光路中，各个微透镜对应于空间光调制器件的各个像素部分、且被布置成设置在第一图像聚焦光系统的图像聚焦平面处的阵列，以及第二图像聚焦光系统被设置在穿过微透镜阵列的光线的光路上，第二图像聚焦光系统用于将由被调制的光线所表示的图像聚焦在光敏材料或屏幕上。在上述结构中，被投影在光敏材料或屏幕上的图像大小可被增大，并且图像清晰度可以被保持在高水平，因为来自空间光调制器件中各个像素部分的光线通过微透镜阵列中的各个微透镜被聚焦，从而投影图像中的像素大小(点大小)被变窄且保持在小的尺寸。结合微透镜阵列的使用DMD作为空间光调制器件的这种图像曝光系统之一被描述在日本未审查专利公开No.2001-305663中。类似类型的图像曝光系统被描述在日本未审查专利公开No.2004-122470中。在上述系统中，带有多个孔径的孔径阵列(孔径板)被设置在微透镜阵列后面、以仅允许经由相应微透镜传播的光线通过孔径，其中各个孔径对应于微透镜阵列的各个微透镜。这种结构防止来自相邻微透镜的光线进入该孔径，其中相邻微透镜没有对应于孔径板中的孔径，使得杂散光线可以被阻止进入相邻像素。进一步，即使在DMD中的像素(微镜)被关闭(turn off)以遮住光线时，有时也会有少量光线可能入射在曝光面上。还有，在这种情况中，在DMD的像素关闭(turn off)时，上述结构可能减少出现在曝光面上的光量。将空间光调制器件与微透镜阵列结合的常规图像曝光系统具有的问题在于通过微透镜阵列中的各个微透镜被聚焦在光敏材料上的光束有少量波动。这导致就好像用具有较大斑点直径的光束实施曝光一样，进而曝光图像的分辨率变差。具体地，在将DMD用作空间光调制器件时，这个问题更明显。此后，将详细描述在将DMD用作空间光调制器件时的问题。图17示出了DMD中的微镜的响应特性。这里，假定微镜在其关闭时占用远离参考位置(基底表面)-12度的位置，以及在打开(turn on)时占用远离参考位置+12度的位置。在图17中，假定“on(打开)”信号在时刻0被输入，微镜应当理想地立即占用+12度位置，并且在那里变得静止不动。然而，实际上，由于波动微镜的惯性和反弹，颤动发生在以+12度为中心的某种角度范围内。因此，微镜仅仅在颤动被会聚之后变得静止不动。在常规系统中，微透镜阵列被设置，以使微透镜被定位在如先前所述的第一图像聚焦光系统中的图像聚焦平面上，如果微镜的响应具有上述的瞬时响应特性，则进入微透镜的光束角度在小范围内波动。这导致光束在光敏材料上的位置波动。迄今为止，已经描述了将DMD用作空间光调制器件时的问题。即使在不同种空间光调制器件被采用的情况中，如果进入微透镜的光束角度因这种或那种原因波动，同样会出现曝光图像分辨率变差的问题。考虑上述的境况，本专利技术的目的为提供一种图像曝光装置，其组合空间光调制器件和微透镜阵列，以及提供一种能够确保曝光图像具有高质量的图像曝光方法。
技术实现思路
尽管在常规图像曝光装置中，空间光调制器件中像素部分的像素图像被聚焦在微透镜阵列的位置处，但是它们被聚焦在孔径阵列的各自孔径平面处，然后它们通过微透镜阵列、或者依据本专利技术的图像曝光装置中的微透镜阵列和另外的投射光系统而被聚焦为光敏材料上的图像。尤其是，依据本专利技术的第一图像曝光装置为在其中光敏材料由经由空间光调制器件传播的光线曝光以表示图像的图像曝光装置，该装置包括空间光调制器件，其包括设置在阵列中的多个像素部分，每个像素部分用于调制照射在其上的光线；光源，其用于将光线照射在空间光调制器件上；图像聚焦光系统，其用于会聚经由空间光调制器件传播的光线，并且聚焦像素部分中的每个像素图像；孔径阵列，其由不透明材料制造，具有设置在阵列中的多个孔径，所述孔径被放置在通过图像聚焦光系统聚焦的图象位置处，以使像素部分中的各个像素图像被定位在各个孔径平面处；微透镜阵列，其包括设置在阵列中的多个微透镜，每个微透镜用于聚焦处于预定位置处被定位在各个孔径平面处的各个像素图像；和光系统，其用于将通过微透镜阵列聚焦的图像聚焦和投射在光敏材料上。这里，上述的多个像素部分、孔径和微透镜可以被设置在二维阵列或一维阵列中。上述的这种孔径阵列还在例如日本未审查专利公开No.2004-122470中被公开。但是这里公开的孔径阵列被设置在微透镜阵列之前或之后、以遮挡在微镜阵列中的微透镜的周围和外部区域中传播的光线。它明确地为微透镜阵列，而不是与本专利技术中一样的孔径阵列，本专利技术中的孔径阵列被设置在空间光调制器件的像素部分的图像位置处。从而，在这里所公开的图像曝光装置在这方面不同于本专利技术中的图像曝光装置。依据本专利技术的第二图像曝光装置为包括空间光调制器件、光源、图像聚焦光系统和孔径阵列的图像曝光装置，这些与上述的第一图像曝光装置相同。它进一步包括微透镜阵列，该微透镜阵列包括设置在阵列中的多个微透镜，每个微透镜用于将被定位在各个孔径平面处的各个像素图像聚焦在光敏材料上。优选地，在依据本专利技术的各个装置中，在其中用作像素部分的微镜被二维地设置的DMD被用作空间调制器件。依据本专利技术的图像曝光方法是使用本专利技术的上述任一图像曝光装置将预定图案曝光在光敏材料上的方法。在依据本专利技术的图像曝光装置中，空间光调制器件的像素部分的像素图象被聚焦在孔径阵列的各自孔径平面处，其然后通过微透镜阵列被聚焦。这种布置使得通过微透镜阵列聚焦的图像位置将被保持不变，因为来自空间光调制器件的像素部分的光线以任意入射角度进入各自孔径平面内。在第一图像曝光装置中，通过微透镜阵列所聚焦的图像使用另一光系统被投射在光敏材料上，或者在第二图像曝光装置中，通过微透镜阵列所聚焦的图像被直接聚焦在光敏材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像曝光装置，其中光敏材料由经由空间光调制器件传播的光线曝光以表示图像，该装置包括：空间光调制器件，其包括设置成阵列的多个像素部分，每个像素部分用于调制照射在其上的光线；光源，其用于将光线照射在空间光调制器件上； 图像聚焦光系统，其用于会聚经由空间光调制器件传播的光线，并且聚焦像素部分的每个像素图像；孔径阵列，其由不透明材料制成，且具有设置成阵列的多个孔径，所述阵列被放置在通过图像聚焦光系统聚焦的图象位置处，使得像素部分的各个像素图像被定位在 各个对应孔径平面处；微透镜阵列，其包括设置成阵列的多个微透镜，各个微透镜用于聚焦在预定位置处被定位在各个孔径平面处的各个像素图像；和光系统，其用于将通过微透镜阵列聚焦的图像聚焦和投射在光敏材料上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-12-9 356409/20041.一种图像曝光装置，其中光敏材料由经由空间光调制器件传播的光线曝光以表示图像，该装置包括空间光调制器件，其包括设置成阵列的多个像素部分，每个像素部分用于调制照射在其上的光线；光源，其用于将光线照射在空间光调制器件上；图像聚焦光系统，其用于会聚经由空间光调制器件传播的光线，并且聚焦像素部分的每个像素图像；孔径阵列，其由不透明材料制成，且具有设置成阵列的多个孔径，所述阵列被放置在通过图像聚焦光系统聚焦的图象位置处，使得像素部分的各个像素图像被定位在各个对应孔径平面处；微透镜阵列，其包括设置成阵列的多个微透镜，各个微透镜用于聚焦在预定位置处被定位在各个孔径平面处的各个像素图像；和光系统，其用于将通过微透镜阵列聚焦的图像聚焦和投射在光敏材料上。2.一种图像曝光装置，其中光敏材料由经...

【专利技术属性】
技术研发人员：石川弘美，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]