CN1580864A

CN1580864A - 曝光头

Info

Publication number: CN1580864A
Application number: CNA2004100588556A
Authority: CN
Inventors: 野口胜; 石川弘美
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Adrian Engineering Technology Co Ltd
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2004-08-02
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2024-08-02
Also published as: TW200510770A; US20050024477A1; KR100738284B1; US7187399B2; KR20050014766A; TWI267656B; CN100363776C

Abstract

本发明提供一种曝光头，第1微透镜阵列中排列有多个对应于DMD中的多个微镜的第1微聚光器件。设置了包括分别对应于多个第1微聚光器件而排列的多个小孔的小孔阵列。小孔阵列只让夫琅和费衍射像的主要部分透过。从小孔中透过的夫琅和费衍射像的主要部分，被第2微透镜阵列的第2微聚光器件成像在曝光面上。本发明的曝光头，能够有效地减少干扰光以及散射光，并将通过小孔阵列而投影在曝光面上的光束点的光束直径调整为所期望的大小。

Description

曝光头

技术领域

本发明涉及一种用来通过由空间光调制器件根据图像数据所调制的光束群曝光感光材料等的曝光面的曝光头。

背景技术

以前，提出了各种关于利用数字微镜设备(DMD)等空间光调制器件，通过根据图像数据所调制的光束进行图像曝光的曝光头的方案。

作为上述DMD，使用在硅等半导体基板上2维排列其反射面的角度根据控制信号而变化的多个微透镜的微镜设备。

使用该DMD的曝光头，包括例如出射激光束的光源，对光源所出射的激光束进行准直的准直透镜***，调制激光束的DMD，以及将该DMD所反射的激光束成像在曝光面上的成像光学***。

该曝光头中，由根据图像数据所生成的控制信号，通过控制装置分别控制DMD的各个微镜的ON/OFF，将激光束调制(偏向)为曝光状态或非曝光状态，由调制为曝光状态的激光束(以下将激光束的集合称作“光束群”)对曝光面进行曝光。

这里，成像光学***通常由放大光学***构成，相对2维排列有微镜的DMD的有效区域的面积，放大曝光面上的曝光面积。然而，如果通过成像光学***相对DMD的有效区域的面积放大对曝光面进行曝光的区域的面积，对应于该放大率，曝光面上的光束点的面积(点径)也被扩大，因此，曝光面上的MTF(Modulation Transfer Function)特性也对应于曝光面积的放大率而降低。

因此，作为能够解决上述这样的问题的曝光头，例如有美国专利公报6,133,986(参考图14)以及美国专利公报6,473,237 B2(参考图15)中所示的构成。

美国专利公报6,133,986中，公布了将数值孔径小且图像区域(imagefield)大的二重焦阑(double-telecentric)投影光学***，与分别具有大数值孔径与小区域(field)的微透镜的阵列以及微透镜小孔的阵列(microlens aperture array)组合所得到的光学***。设置有该光学***的光扫描装置(microlens scanner)中，由通过微透镜阵列所形成的曝光点在曝光面(printing surface)上扫描曝光。

然而，这样的光学***中，必须取得微透镜小孔上的照明的均一性与抑制向相邻的孔径的光泄漏(干扰)之间的协调，存在得到曝光面上的均一的曝光点与光利用效率之间难以两全这样的问题。

另外，例如美国专利公报6,473,237 B2的图15中，显示了为了将像素面板(pixel panel)上所显示的图像信息成像在晶片(wafer)等的材料(subject)上，采用透镜群(group of lenses)、微透镜阵列等的点阵列(pointarray)、光栅器件(grating)以及附加透镜群的构成。

这里，光栅器件是通过遮蔽效果而使对像素面板进行照明的光的散射成分以及来自像素面板的衍射、散射等所引起的干扰光以及噪声光减少的器件。

然而，如果将上述光栅器件，配置在比通过微透镜阵列聚焦聚焦光束(focused light beam)更靠前的位置上，即所谓的菲涅耳衍射(Fresneldiffraction)区域内，就没有足够的使干扰光以及散射光减少的效果。另外，如果将光栅器件，配置在聚焦光束(focused light beam)的聚焦位置，即所谓的夫琅和费衍射(Fraunhofer diffraction)位置上，由于无法确保工作距离(working distance)，所以无法将材料直接放置在光束的聚焦位置上，必须通过附加透镜群(成像透镜***)在材料上成像。

该成像透镜***，特别是在进行高析像度的成像的情况下，必须要有多枚要素透镜，存在费用增大，同时还需要较大的空间这一缺点。

发明内容

考虑到上述事实，本发明提供一种能够将空间光调制器件所表示的光学的图形信息高分辨率且高析像度地曝光在广阔的曝光面积上的曝光头。

本发明中，用来一边沿着扫描方向相对曝光面移动，一边通过沿着与上述扫描方向相交叉的行方向所排列的光束群对该曝光面进行二维曝光的曝光头，包括：空间光调制器件，一维或二维排列有根据控制信号分别变化光调制状态的多个像素部，通过上述多个像素部将从光源部所入射的光束分割成多个像素光束，同时有选择地将该多个像素光束分别调制为曝光状态以及非曝光状态中的任何一种；第1微聚光器件阵列，与上述空间光调制器件中的多个像素部相对应地排列有多个第1微聚光器件；小孔阵列，被配置在上述第1微聚光器件的后侧焦面附近，同时排列有分别对应于上述多个第1微聚光器件的多个小孔，通过该小孔只让夫琅和费衍射像的主要部分透过，其中上述第1微聚光器件形成被上述空间光调制器件调制为上述曝光状态的像素光束的上述夫琅和费衍射像；以及第2微聚光器件阵列，具有与上述多个小孔相对应地排列的多个第2微聚光器件，通过上述多个第2微聚光器件将分别透过上述多个小孔的像素光束的实像形成在上述曝光面上。

本发明的相关曝光头，第1微聚光器件阵列中排列有多个对应于空间光调制器件中的多个像素部的第1微聚光器件。另外，配置在第1微聚光器件的后侧焦面附近的小孔阵列，包括排列为分别对应于多个第1微聚光器件的多个小孔。

通过只让第1微透镜阵列所形成的夫琅和费衍射像的主要部分透过上述小孔，能够将被空间光调制器件的各个像素部调制为曝光状态的像素光束的光束直径缩小。因此，能够得到将通过第2微透镜阵列投影到曝光面上的光束点的光束直径调整为所需要的大小的第1效果。

另外，本发明的相关曝光头，通过多个第2微聚光器件将分别透过多个小孔的像素光束的实像形成在曝光面上。这样，能够将通过透过第1微聚光器件阵列的第1微聚光器件以及小孔阵列的小孔而缩小了光束直径的像素光束，作为光束点成像在由第2微聚光器件的焦距以及成像倍率所决定的位置上。

因此，作为第2良好效果，能够通过小孔的作用有效地减少干扰光以及散射光，能够确保所需要的工作距离并将曝光面直接设置在像素光束的聚光位置上。

在现有技术中，为了确保工作距离，使用微透镜阵列等微聚光器件阵列。也即，必须使用由多枚单元透镜所构成的成像透镜***。

另外，本发明中，由于不需要这样的多枚单元透镜，所以能够大幅度减少装置的零件数目。因此，能够大幅度减少设置空间，同时还能够降低装置费用以及使装置小型化。

另外，以上所说明的本发明的相关曝光头中，能够使用复曲面透镜等非球面透镜作为第1微聚光器件以及第2微聚光器件中的至少一方。

附图说明

图1为说明使用本发明的实施方式的相关曝光头的曝光装置的外观的立体图。

图2为说明图1中所示的曝光装置的扫描仪的构成的立体图。

图3A为说明形成在感光材料上的曝光完成区域的平面图。

图3B为说明各个曝光头的曝光区域的排列的图。

图4为说明本发明的实施方式的相关曝光头的概要构成的侧视图。

图5为说明图4中所示的曝光头中配置在DMD光反射侧的光学***的构成的侧视图。

图6为说明数字微镜设备(DMD)的构成的部分放大图。

图7A为用来说明DMD的动作的示意图。

图7B为用来说明DMD的动作的另一个示意图。

图8A为说明DMD没有倾斜配置时的曝光光束的配置以及扫描线的平面图。

图8B为说明DMD倾斜配置时的曝光光束的配置以及扫描线的平面图。

图9A为说明光纤阵列光源的构成的立体图。

图9B为图9A的部分放大图。

图9C为说明激光出射部中的发光点的排列的平面图。

图9D为说明激光出射部中的发光点的排列的另一个平面图。

图10为说明合波激光光源的构成的侧视图。

图11A～11D分别为说明在图5中所示的面(X1、Y1)、(X2、Y2)、(X3、Y3)、(X4、Y4)上曝光束的尺寸与倾斜度之间的关系的平面图。

图12为用来说明使DMD相对扫描方向倾斜时的曝光面(X4、Y4)上的析像度的提高效果的平面图。

图13为说明本发明的实施方式的变形例的相关曝光头中配置在DMD光反射侧的光学***的构成的侧视图。

图14为通过等高线表示测定构成DMD的微镜的反射面的平面度的结果的平面图。

图15A以及图15B为说明图14中所示的微镜中的反射面的高度位置变化的曲线图。

图16A以及图16B为说明使用复曲面透镜的微透镜阵列的构成的正视图以及侧视图。

图17A以及图17B分别为说明图16A以及图16B中所示微透镜阵列中的复曲面透镜的构成的正视图以及侧视图。

图18A以及图18B分别为说明图17A以及图17B中所示的复曲面透镜对像素光束的聚光状态的侧视图。

图19A为表示使用复曲面透镜作为微透镜阵列的微透镜的情况下，在聚光位置附近的光束直径的模拟结果的曲线图，微透镜的光束出射面到评价位置之间的距离为0.18mm。

图19B为表示使用复曲面透镜作为微透镜阵列的微透镜的情况下，在聚光位置附近的光束直径的模拟结果的曲线图，微透镜的光束出射面到评价位置之间的距离为0.2mm。

图19C为表示使用复曲面透镜作为微透镜阵列的微透镜的情况下，在聚光位置附近的光束直径的模拟结果的曲线图，微透镜的光束出射面到评价位置之间的距离为0.22mm。

图19D为表示使用复曲面透镜作为微透镜阵列的微透镜的情况下，在聚光位置附近的光束直径的模拟结果的曲线图，微透镜的光束出射面到评价位置之间的距离为0.24mm。

图20A为表示使用球面透镜作为微透镜阵列的微透镜的情况下，在聚光位置附近的光束直径的模拟结果的曲线图，微透镜的光束出射面到评价位置之间的距离为0.18mm。

图20B为表示使用球面透镜作为微透镜阵列的微透镜的情况下，在聚光位置附近的光束直径的模拟结果的曲线图，微透镜的光束出射面到评价位置之间的距离为0.2mm。

图20C为表示使用球面透镜作为微透镜阵列的微透镜的情况下，在聚光位置附近的光束直径的模拟结果的曲线图，微透镜的光束出射面到评价位置之间的距离为0.22mm。

图20D为表示使用球面透镜作为微透镜阵列的微透镜的情况下，在聚光位置附近的光束直径的模拟结果的曲线图，微透镜的光束出射面到评价位置之间的距离为0.24mm。

图21A以及图21B为说明微透镜阵列的微透镜具有折射率分布的情况下的微透镜的构成的正视图以及侧视图。

图22A以及图22B分别为说明图21A以及图21B中所示的微透镜对像素光束的聚光状态的侧视图

图23A以及图23B分别为说明图17A及17B所示的复曲面透镜的变形例的构成的正视图以及侧视图。

具体实施方式

下面对照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

[曝光装置的构成]

使用本发明的实施方式的曝光头的曝光装置142如图1所示，具有在表面上吸着保持薄片状的感光材料150的平板状平台152。被脚部154所支持的厚板状的设置台156的上面，设置有沿着平台的移动方向延伸的2根导轨158，该平台152被导轨158所支持而能够往返移动。另外，该曝光装置142中，设置有用来沿着导轨158驱动平台152的图中所未显示的驱动装置。

在设置台156的中央部上，设置有横跨平台152的移动路线的“コ”字形的门160。“コ”字状门160的两端分别被固定在设置台156的两侧。夹持该门160的一侧上设置有激光扫描仪162，另一侧上设置有用来检测感光材料150的前端以及后端的多个(例如2个)检测传感器164。激光扫描仪162以及检测传感器164分别被安装在门160上，且被固定在平台152的移动路线的上方。另外激光扫描仪162以及检测传感器164，与图中所未显示的对其进行控制的控制器相连接。

激光扫描仪162如图2以及图3B所示，设有被排列成m行n列(例如3行5列)的略矩阵状的多个(例如14个)曝光头166。该例中，由于感光材料150的宽度的关系，在第3行配置了4个曝光头166。另外，在表示配置在第m行第n列的各个曝光头时，用曝光头166_mn来表示。

曝光头166的曝光区域168，为以扫描方向为短边方向的矩形。因此，伴随着平台152的移动，在感光材料150中形成了对应于每个曝光头166的带状的曝光完成区域170。另外，在说明配置在第m行第n列上的各个曝光头的曝光区域时，用曝光区域168_mn来表示。

另外，如图3A以及图3B所示，为了使带状的曝光完成区域170在垂直于扫描方向上无间隙的排列，将线状排列的各行的曝光头中的各个曝光头，在排列方向上以给定的间隔(曝光区域的长边的自然数倍，本实施方式中为2倍)错开而配置。这样，在第1行的曝光区域168₁₁以及曝光区域168₁₂之间的无法被曝光的部分，能够被第2行的曝光区域168₂₁以及第3行的曝光区168₃₁所曝光。

曝光头166₁₁～166_mn分别如图4所示，作为对应于图像数据而在每个像素上对入射光束进行调制的空间光调制器件，设置有数字微镜设备(DMD)50。

该DMD50和图中所未显示的具有数据处理部以及透镜驱动控制部的控制器相连接。

该控制器的数据处理部中，根据所输入的图像数据，对于每个曝光头166生成驱动控制DMD50的应当控制区域(有效区域)内的各个微镜的控制信号。另外，关于DMD50的有效区域将在后面叙述。

另外，透镜驱动控制部中，根据图像数据处理部所生成的控制信号，来控制每个曝光头166的DMD50中的各个微镜50的反射面的角度。另外，关于该反射面的角度的控制将在后面叙述。

曝光头166中，如图4所示，按顺序配置有具有使光纤的出射端部(发光点)沿着和曝光区域168的长边方向相对应的方向而配置为一列的激光出射部的光纤阵列光源66，将光纤阵列光源66所发出的激光作为均一的照明光而照射在DMD50上的照明光学***67，将透过照明光学***67的激光束向着DMD50反射的反射镜74，将反射镜74所反射的入射到DMD50中的激光束与DMD50所反射的激光束高效地分离开的TIR(全反射)棱镜76。

这里，照明光学***67中，沿着光轴方向的中间部配置有作为单元透镜的小型杆状透镜71，通过来自光纤阵列光源66的激光束透过该小型杆状透镜71，使照明光均一化。

DMD50如图6所示，在SRAM单元(存储单元)60上，微镜62被支柱所支持而配置，是将构成像素的多个(例如，600×800个)微镜以格子状排列而构成的微镜设备。各个像素中，最上部设置有被支柱所支持的微镜62，微镜62的表面上蒸镀有铝等反射率高的材料。该微镜的反射率为90％以上。

另外，微镜62的正下方，通过含有铰链以及轭的支柱，配置有由通常的半导体存储装置的生产线所制造出来的硅栅CMOS的SRAM单元60，全体构成一个单片(一体化)。

向DMD50的SRAM单元60写入数字信号之后，使被支柱所支撑的微镜62，以对角线为中心，相对配置有DMD50的基板侧在±α度(例如±10度)的范围内倾斜。图7(A)中显示了作为微镜62的ON状态的倾斜了+α度的状态，图7(B)中显示了作为微镜62的OFF状态的倾斜了-α度的状态。

因此，通过对应于图像信号，如图6所示的那样控制DMD50的各个像素中的微镜62的倾斜，入射到DMD50中的光分别被反射向各个微镜62的倾斜所对应的方向。

另外，图6中，显示了将DMD50的一部分放大，微镜62被控制为+α度或-α度方向的状态的一个例子。各个微镜62的ON/OFF控制，是由和DMD50相连接的图中所未显示的控制器来进行的。

在ON状态下的微镜62所反射的光被调制为曝光状态，入射到设置在DMD50的光出射侧的照明光学***67(参考图4)。另外，在OFF状态下的微镜62所反射的光被调制为非曝光状态，入射到吸光物(图中未显示)中。

另外，最好使DMD50稍微倾斜，使其短边方向(行方向)与扫描方向形成一个给定的角度θ(例如，0.1°～0.5°)。

图8A显示了DMD50没有倾斜的情况下的各个微镜在曝光面上的光点(激光束)53的扫描轨迹，图8B显示了使DMD50倾斜的情况下的曝光面上的光点53的扫描轨迹。

DMD50中，沿着长边方向(行方向)配置有多个(例如800个)微镜的微镜列，在短边方向上被配置为多组(例如600组)。

如图8B所示，通过使DMD50倾斜，各个微镜的曝光束53的扫描轨迹(扫描线)的点距P’，变得比DMD50没有倾斜的情况下的扫描线的点距P窄，能够大幅度提高析像度。另外，由于DMD50的倾斜角度很小，因此可以视为，使DMD50倾斜的情况下的扫描宽度W’，和不使DMD50倾斜的情况下的扫描宽度W大概相同。

另外，代替DMD50的倾斜，即使使各个微镜列在垂直于扫描方向的方向上以给定的间隔错开排列成锯齿状，也能够得到相同的效果。

光纤阵列光源66例如如图9A所示，设有多个(例如6个)激光模块64，各个激光模块64中，多模光纤30的一端被结合起来。多模光纤30的另一端上，内芯半径与多模光纤30相同且包层半径比多模光纤30小的光纤31被结合起来，如图9C所示，使光纤31的出射端部(发光点)沿着垂直于扫描方向的方向排列成一列从而构成激光出射部68。

另外，如图9D所示，也可以将发光点沿着垂直于扫描方向的方向配置为两列。

光纤31的出射端部(参考图9A～D)，被表面平坦的2根支持板(图中省略显示)所夹持而固定。另外，如图9B所示，光纤31的光出射侧，为了保护光纤31的端面，配置有玻璃等透明保护板63。光纤31的出射端部，由于光密度高、较易集尘，故容易恶化，通过设置保护板63能够防止尘埃附着在端面上，同时能够延缓恶化。

多模光纤30以及光纤31，可以是阶跃型光纤、渐变型光纤以及复合型光纤中的任何一种，例如，可以采用三菱电线工业株式会社所出品的阶跃型光纤。

本实施方式中，多模光纤30以及光纤31为阶跃型光纤，多模光纤30的包层直径＝125μm，内芯直径＝25μm，NA＝0.2，入射端面涂层的透射率＝99.5％以上，光纤31的包层直径＝60μm，内芯直径＝25μm，NA＝0.2。

激光模块64，由图10中所示的合波激光光源(光纤光源)构成。该合波激光光源，由固定在加热块10上的多个(例如7个)芯片状的横的多状态或单状态的GaN族半导体激光器LD1、LD2、LD3、LD4、LD5、LD6以及LD7，被设置为分别对应于GaN族半导体激光器LD1～LD7的准直透镜11、12、13、14、15、16以及17，一个聚光透镜20，以及一根多模光纤30而构成。另外，半导体激光器的个数并不仅限于7个。

下面，对曝光头166中DMD50的光反射侧的光学***的构成进行说明。

如图5所示，曝光头166中，在DMD50的光反射侧沿着像素光束的前进方向按顺序配置有成像透镜***200、第1微透镜阵列206、小孔阵列210以及第2微透镜阵列214。这里，DMD50配置在面(X1，Y1)上，DMD50的各个微镜62沿着面(X1，Y1)而配置。

另外，成像光学***200，最好使像素光束的入射侧(物体侧)以及出射侧(像侧)为远心光学***，单元透镜202、204的焦距分别为f1、f2。

图5中，220A、220B、220C分别是被微镜62A、62B、62C调制为曝光状态的像素光束，222A、222B、222C分别是通过了成像透镜***200之后的像素光束，224A、224B、224C分别是被成像透镜***200所形成的微镜62A、62B、62C的实像。

另外，图5中仅显示了配置在成像光学***200中的光轴方向的两端的2枚单元透镜202、204，实际上，这样的成像光学***200为了进行非常高的析像度的成像，一般是由5～15枚之多的单元透镜所构成的，或者是由含有多枚难以制造的非球面透镜的单元透镜所构成的。

成像光学***200，将构成DMD50的各个微镜62(图5中，仅显示了3个微镜62A、62B、62C)成像在第1微透镜阵列206的入射面上。也即，微镜62A、62B、62C的反射面，以及形成实像224A、224B、224C的第1微透镜阵列206的入射面，形成了关于成像透镜***200的共轭关系。

图5中，用实线表示被DMD50中的微镜62A、62B、62C调制为曝光状态的像素光束220A、220B、220C，另外，用虚线表示关于成像透镜***200的共轭关系。

为了说明的简化，图5中仅显示了3个微镜62A、62B、62C，但是在曝光头166中，从DMD50中全体(例如800×600个，1024×256个)微镜62所构成的光反射面中选择所需要的有效区域，通过包括在该有效区域中的多个(例如200×600个)微镜62分别调制激光束。

第1微透镜阵列206中设有多个微透镜208，其光入射面与形成微镜62A、62B、62C的实像224A、224B、224C的面(X2、Y2)相一致而配置。

另外，第1微透镜阵列206的各个微透镜208分别一一对应于排列在DMD50中的有效区域上的多个微镜62。也即，例如在使用DMD50中的800×600的微镜62调制激光束的情况下，第1微透镜阵列206中，二维排列有800×600个分别对应于各个微镜62的微透镜208。

这里，设第1微透镜阵列206的微透镜208的焦距为f3，另外，226A、226B、226C分别表示第1微透镜206的微透镜208所聚焦的像素光束(夫琅和费衍射像)。

也即，DMD50所调制的激光束，通常作为略被准直的像素光束220A、220B、220C出射，经成像透镜***200作为略准直像素光束222A、222B、222C入射到第1微透镜阵列206的各个微透镜208中。

这些像素光束222A、222B、222C分别被第1微透镜阵列206的微透镜208所聚焦，在第1微透镜阵列206的焦面(X3、Y3)上形成夫琅和费衍射像。

如图5所示，小孔阵列210设置在第1微透镜阵列206的焦面(X3、X3)上。小孔阵列210中，二维排列有分别一一对应于第1微透镜阵列206的各个微透镜208的小孔212。这些小孔212具有实质上只让第1微透镜阵列206的各个微透镜208所形成的夫琅和费衍射像的0次衍射像通过的大小以及形状。

这样就将第1微透镜阵列206所形成的衍射像中所含有的噪声成分，例如对DMD50进行照明的激光束中所含有的散射成分以及DMD50所产生的散射成分，或由于DMD50的衍射所产生的干扰成分屏蔽掉了。

通过小孔阵列210而被去除了噪声成分的像素光束，利用第2微透镜阵列214的各个微透镜216成像，在曝光面56上形成曝光点228A、228B、228C。

这时，由于确保了第2微透镜阵列214与曝光面56之间有一定的空间(工作距离)，因此能够由高分辨率的曝光点228A、228B、228C对曝光面56上所配置的感光材料进行曝光。

另外，由于通常能够使第1以及第2微透镜阵列206、214的各个微透镜208、216的焦距在0.1～1mm左右，所以能够使从形成DMD50的各个微镜62的实像224A、224B、224C的面到曝光面56之间的距离L为10mm以下。

下面，对由如上所构成的DMD50、第1微透镜阵列206、小孔阵列210以及第2微透镜阵列214所构成的光学***所能够得到的分辨率在理论上进行说明。

图11A中显示了配置在图5所示的共轭面(X1、Y1)上的DMD50。但是，这里仅显示了DMD50中的一部分(5行×5列)的微镜62。典型的是，DMD50中排列有600行×800列等的微镜62。这里，P1为像素周期，W1为像素大小，像素大小W1在行方向(X1方向)以及列方向(Y1方向)上大小相同。

图11B中，显示了形成在共轭面(X2，Y2)上的各个微镜62的实像224。这里，通过f2/f1计算出成像透镜***200的成像倍率a，通过a·P1计算出实像224的像素周期P2，通过a·W1计算出像素大小W2。

图11C中，显示了配置在焦面(X3，Y3)上的小孔阵列210。焦面(X3，Y3)中，如上所述，形成有入射到第1微透镜阵列206中的各个微透镜208上的像素光束222A、222B、222C的夫琅和费衍射像。

这里，在假定第1微透镜阵列206中的各个微透镜208的有效孔径覆盖了入射的像素光束222A、222B、222C的情况下，可以认为在焦面(X3，Y3)上所形成的衍射像，是和像素光束222A、222B、222C的大小相同的矩形孔径被均匀照明的情况下的衍射像。

这时，将座标原点作为各个像素的中心时的强度分布I(X3、Y3)，在光的波长为λ，第1微透镜阵列206中的各个微透镜208的焦距为f3的情况下，通过下面的公式(7)来表示。

I(X₃、Y₃)＝C·sinc²(W2·X3/λ·f3)·sinc²(W2·Y3/λ·f3)...(7)

且C为常数sinc(ω)＝sin(πω)/(πω)。

上述强度分布I(X3、Y3)，在中心(ω＝0)上具有主最大(0次衍射像)，当ω＝1，2，3，…时为0。在ω＝1，2，3，…之间出现副最大，和主最大相比强度低了很多，全体能量的大部分被包括在0次衍射像中。

另外，0次衍射像的周边的ω＝1的座标(X3₁，Y3₁)上，|X3₁|＝|Y3₁|＝λ·f3/W2。这里，各个像素的位置上的X方向、Y方向上配置了具有s＝2·|X3₁|＝2·|Y3₁|＝2λ·f3/W2的正方形的小孔212的小孔阵列210，使得只有0次衍射像能够透过，在刚透过小孔阵列210之后，像素周期为P3＝P2＝a·P1，像素大小为W3＝s。

图11D中，显示了由第2微透镜阵列214形成在曝光面(X4，Y4)56上的各个微镜62的实像(像素光束)228。第2微透镜阵列214的各个微透镜216，将刚透过小孔阵列210的各个小孔212之后的各个像素光束成像在曝光面(X4，Y4)56上，形成实像。这时，如果设成像倍率为b，像素周期为P4＝P3＝P2＝a·P1，像素大小为W4＝b·s。

(根据具体的数值例所计算出来的结果)

下面，对将具体的数值代入到上述的理论计算公式中所求得的分辨率的运算结果的一个例子进行说明。

曝光头166中，DMD50的像素周期P1为13.7μm，像素大小W1为13.0μm。

成像透镜***200的单元透镜202、204的焦距f1以及f2分别为20mm以及40mm。

光纤阵列光源66所出射的激光束的波长λ为0.4μm。

第1微透镜阵列206的各个微透镜208的焦距f3为0.2mm。

小孔阵列210的各个小孔212一边的大小为s(这里，s是使小孔212的形状为正方形，用来只让0次衍射像通过的理论大小)。

在通过第2微透镜阵列214的各个微透镜216形成实像的成像倍率b为1的情况下，曝光面(X4，Y4)56上的像素大小W4以及像素周期P4，通过下面的方法求出。

a＝f2/f1＝40/20＝2

W1＝13.0μm，P1＝13.7μm，W2＝26.0μm，P2＝27.4μm

|X3₁|＝|Y3₁|＝λ·f3/W2＝0.4×0.2/26.0＝3.1μm

s＝2·|X3₁|＝2|Y3₁|＝6.2μm

W3＝s＝6.2μm，P3＝P2＝27.4μm

W4＝b·s＝1×6.2＝6.2μm，P4＝P3＝27.4μm

也即，曝光面(X4，Y4)56上的像素大小W4为6.2μm，比DMD50的像素大小W1(＝13.0μm)更小，被高分辨率化。

(通过倾斜扫描提高析像度的效果)

下面，对DMD50的行方向相对扫描方向倾斜给定的角度θ的情况下的析像度的提高效果进行理论上的说明。

如图12所示，在使DMD50的行方向相对扫描方向形成tanθ＝1/n(n为列数)的角度θ进行扫描的情况下，对曝光面(X4，Y4)56上的像素光束的扫描状态进行讨论。

这里，角度θ是DMD50的行方向(箭头X方向)与对曝光面56的扫描方向(箭头t方向)所形成的角度(0°＜θ＜90°)，

P4为曝光面(X4，Y4)56上的像素周期，

W4为曝光面(X4，Y4)56上的像素大小。

然而，这里所说的像素，表示通过曝光点228(参考图11D)的曝光形成在曝光面(X4，Y4)56上的图像的单位元素，使该像素的像素周期以及像素大小，等于成像在曝光面(X4，Y4)56上的曝光点228(参考图11D)的周期以及大小，来进行下面的说明。

如图12所示，本实施方式的曝光头166中，DMD50中的任意1行中所包括的n个像素所构成的n根扫描线群，相互间隔P4·sinθ而排列，另外，与相邻的下一行中所包括的n个像素所构成的n根扫描线群的邻接间隔也是P4·sinθ，形成了全体间隔P4·sinθ的扫描线。

这时，进行调制控制，使得曝光像素以和扫描线间隔相同的间隔而排列，曝光像素周期为P4·sinθ。代入上述的数值例，

θ＝tan^-1(1/n)＝tan^-1(0.2)＝11.3°

曝光像素周期＝P4·sinθ＝27.4×sin11.3°＝5.4μm

另外，曝光面(X4，Y4)56上的曝光像素光束大小为，W4＝b·s＝1×6.2μm＝6.2μm。

因此，通过6.2μm这样非常小的曝光束，能够边进行稍有重叠的曝光，边以5.4μm的像素周期进行适当的曝光。也即，曝光面56的曝光像素周期P4·sinθ＝5.4μm比DMD50的像素周期P1＝13.7μm更小，被高析像度化。

[微透镜阵列的变形例]

以上所说明的本实施方式的相关曝光头166中，分别使用球面透镜作为微透镜阵列206的微透镜208以及微透镜阵列214的微透镜216，然而也可以使用非球面透镜，具体的说例如复曲面透镜作为这样的微透镜阵列206、214的微透镜。

通过微透镜阵列206、214中的至少一方使用复曲面透镜作为其微透镜阵列，能够消除DMD50的变形所引起的影响。

也即，DMD50的微镜52有时会发生变形，受到该变形的影响，ON状态的微镜52所调制的光即使要由微透镜阵列206聚焦，也会变成形状错乱的光束，恐怕不能够聚焦成足够小的光束。如果一直这样，就可能产生不能够在曝光面56上使光束直径足够小地聚光，或者增加不能够通过小孔210的光，致使利用效率下降这些问题。

因此，本实施方式的相关曝光头166中，在特别有可能产生上述的问题的情况下，通过采用非球面的微透镜(这里是复曲面透镜)所制成的微透镜阵列206、214，避免这样的问题的发生。

另外，微透镜阵列206以及微透镜阵列214中，可以将排列有复曲面透镜的微透镜阵列(以下称作“复曲面透镜阵列”)作为下游侧的微透镜阵列214，但是最好在比小孔210更上游侧进行光束整理。因此，最好使微透镜阵列206为复曲面透镜阵列。

这时，由于入射到小孔210的入射光束的形状、大小较好，因此具有光束的衰减变少的优点。从这一点出发，这里对使用二维排列的多个复曲面透镜(以下将其称为“微透镜阵列260”)作为配置在小孔210的上游侧的微透镜阵列的情况进行说明。

下面对作为本实施方式的相关微透镜阵列而使用的复曲面透镜进行详细的说明。

图14中显示了构成DMD50的微镜62的反射面的平面度的测定结果的一例。本图中，通过等高线将反射面的相同高度的位置连接起来而显示，等高线的级差为5nm。

另外，该图中所示的x方向以及y方向，为微镜62的两个对角线方向，该微镜62以向y方向延伸的转轴为中心旋转。另外，图15A以及图15B中分别显示了沿着上述x方向以及y方向的微镜62的反射面的高度位置的变化。

如上述图14以及图15A、B所示，微镜62的反射面中存在变形，因而特别注意微镜的中央部，就可以发现一个对角线方向(y方向)上的变形比另一个对角线方向(x方向)上的变形大。因此，有可能发生微透镜阵列206的球面微透镜208(参考图5)所聚焦的激光(像素光束)在聚焦位置上的形状变形。

本实施方式的曝光头166中，为了防止上述问题，能够使用非球面透镜(复曲面透镜)作为微透镜阵列260的微透镜262。

图16A以及图16B中，分别显示了使用复曲面透镜的微透镜阵列的正面形状以及侧面形状。该图中还标记了微透镜阵列260的各部分的大小，其单位是mm。

这里，DMD50的1024个×256列的微镜62被驱动，与其相对应的微透镜阵列260中，将横向排列有1024个微透镜262的列在纵向上排列成256列。

另外，图16A中，以j表示微透镜阵列260的在横向上的排列顺序，以k表示纵向上的排列顺序。

另外，图17A以及图17B中，分别显示了上述微透镜阵列260中的一个微透镜262的正面形状以及侧面形状。另外，图17A中，同时显示了微透镜262的等高线。各个微透镜262的光出射侧的端面是用来校正上述微镜62的反射面的变形所导致的像差的非球面形状。

具体的说，微透镜262为复曲面透镜，光学对应于上述x方向的方向上的曲率半径Rx为-0.125mm，对应于上述y方向的方向上的曲率半径Ry为-0.1mm。

因此，平行于上述x方向以及y方向的截面上的像素光束B的聚焦状态，大概分别如图18A以及18B所示。也即，比较平行于上述x方向以及平行于y方向的截面，后者的截面内的微透镜262的曲率半径较小，焦距也变得更短。

在微透镜262为上述形状的情况下，通过计算机模拟该微透镜262的聚焦位置(焦点位置)附近的激光束直径，结果分别如图19A、图19B、图19C、图19D所示。

另外，为了进行比较，在微透镜阵列的微透镜为曲率半径Rx＝Ry＝-0.1mm的球面形状的情况下进行同样的模拟，结果分别如图20A、图20B、图20C、图20D所示。另外，各个图中的z的值，表示微透镜的焦点方向的测评位置到该微透镜的光束出射面的距离。

另外，上述模拟中所使用的微透镜262的面形状通过下面的公式(8)来表示。

z = \frac{Cx X^{2} + Cy Y^{2}}{1 + SQRT (1 - {Cx}^{2} X^{2} - {Cy}^{2} Y^{2})} . . . (8)

另外，上面的公式中，Cx表示x方向的曲率(＝1/Rx)，Cy表示y方向的曲率(＝1/Ry)，X表示到x方向的透镜光轴O的距离，Y表示到y方向的透镜光轴O的距离。

比较图19A～19D与图20A～20D可以得知，本实施方式的相关曝光头166中，通过将平行于y方向的截面上的焦距比平行于x方向的截面上的焦距小的复曲面透镜作为微透镜262，能够抑制在其聚焦位置附近的光束形状的变形。作为结果，能够将没有变形的精细度相当高的图像曝光在感光材料150上。

另外，图19A～19D中所示的微透镜262中，可以得知，与采用球面透镜作为微透镜使用的情况相比，光束直径小的区域更大，也即焦深更大。

另外，在微镜62的x方向以及y方向上的中央部的变形的大小关系与上述相反的情况下，可以将平行于x方向的截面上的焦距比平行于y方向的截面上的焦距小的复曲面透镜构成微透镜262。通过这样，同样也能够将没有变形的精细度相当高的图像曝光在感光材料150上。

另外，合理设置配置在微透镜阵列260的聚焦位置附近的小孔阵列210，只让经过与其各个小孔212相对应的微透镜262的光分别入射到各个小孔212上。也即，通过设置该小孔阵列210，能够防止光从与各个小孔212不相对应的相邻的微透镜262入射到各个小孔212中，可以提高消光比。

另外，如果将为了上述的目的而设置的小孔阵列210的小孔212的直径减小某个程度，还能够得到抑制微透镜262的聚焦位置上的光束形状的变形的效果。

然而，在这样的情况下，小孔阵列210所遮蔽的光量变多，从而降低了光利用效率。与此相对，在使微透镜262为非球面形状的情况下，由于不会遮蔽光，从而能够保持光利用效率较高。

另外，这里在本实施方式的相关曝光头166中，是将具有2次非球面形状的复曲面透镜作为微透镜阵列260的微透镜262的情况进行说明的，通过采用更高次(4次、6次...)的非球面形状透镜，能够进一步优化光束形状。

另外，变形例的相关微透镜阵列260中，其微透镜262的光出射侧的端面是非球面(复曲面)的，如果通过2个光透过面的一方为球面，另一方为圆柱面的微透镜构成微透镜阵列，也能够得到和微透镜262相同的效果。

另外，变形例的相关微透镜阵列260中，使其微透镜262为校正微镜62的反射面的变形所导致的像差的非球面形状，然而代替采用这样的非球面形状，使构成微透镜阵列260的各个微透镜262具有能够校正微镜62的反射面的变形所导致的像差的折射率，也能够得到相同的效果。

这样的微透镜264的一个例子如图21所示。图21A以及图21B分别显示了该微透镜264的正面形状以及侧面形状，如图所示该微透镜264的外形形状为平行平板状。另外，该图中的x，y方向如上述的一样。

另外，图22A以及图22B中，概略显示了通过图21中所示的微透镜264在平行于上述x方向以及y方向的截面上的像素光束B的聚焦状态。该微透镜264的折射率分布从光轴O向外逐渐增大，该图中显示在微透镜264内的虚线，表示折射率从光轴O开始以给定的等级差变换的位置。

如图所示，比较平行于x方向的截面以及平行于y方向的截面，后者的截面内的微透镜264的折射率变化的比率较大，焦距较短。使用这样的折射率分布型透镜所构成的微透镜阵列，也能够得到和使用变形例的微透镜阵列260的情况下同样的效果。

另外，还可以使在如先前图17以及图18中所示的微透镜262那样的面形状为非球面的微透镜具有上述的折射率分布，通过面形状与折射率分布双方对微镜62的反射面的变形所导致的像差进行校正。

另外，可以采用图23A以及23B中所示的微透镜266代替图17A、图17B中的微透镜262。微透镜266的等高线的分布，是根据DMD50的微镜的变形方向的变更，使微透镜262以光轴为中心旋转所得到的分布。也即，本实施方式中，能够通过形成微透镜，并设定其安装方法，得到对应于DMD50的变形形状的最佳等高线分布。

本实施方式中，对使用非球面透镜所构成的微透镜阵列260作为配置在小孔阵列210的上游侧的微透镜阵列的情况进行了说明。然而，也可以使用球面透镜所构成的微透镜阵列216作为配置在小孔阵列210的上游侧的微透镜阵列，使用非球面透镜所构成的微透镜阵列作为配置在小孔阵列210的下游侧的微透镜阵列。

这时，小孔210所入射的光束的衰减(eclipse)可能会有某种程度的增加，但能够得到和微透镜阵列260配置在小孔阵列210的上游侧的情况下相同的形成在曝光面56上的光束形状以及大小。

另外，还可以在使用非球面透镜所制成的微透镜阵列作为分别配置在小孔阵列210的上游侧以及下游侧的2个微透镜阵列，分别在小孔阵列210的上游侧以及下游侧对微镜62的反射面的变形所导致的像差进行校正。

[曝光头的变形例]

下面对本发明的实施方式的变形例的相关曝光头进行说明。

图13中显示了本发明的实施方式的变形例的相关曝光头在DMD的光反射侧的构成。该变形例的相关曝光头250和图5中所示的曝光头166的不同点在于，省略了成像透镜***200。

图13中所示的曝光头250中，来自DMD50的各个微镜62A、62B、62C的像素光束220A、220B、220C被略准直，该像素光束222A、222B、222C入射到第1微透镜阵列206的各个微透镜208中，在各个微透镜208的焦点位置上形成夫琅和费衍射像226A、226B、226C。

该衍射像226A、226B、226C，通过具有和其0次衍射像相同大小的小孔212的小孔阵列210之后，噪声成分被去除，入射到第2微透镜阵列214的各个微透镜216中。

这样，和图5所示的情况一样，实像228A、228B、228C作为曝光光束点形成在曝光面(X4、Y4)56上。该曝光头250能够得到和图5中所示的曝光头166中使用倍率a＝1的成像透镜***200的情况下大致相同的光学特性。

以上所说明的变形例的相关曝光头250，在DMD50到曝光面56的距离较短的情况下比较适用，由于和曝光头166相比能够省略成像透镜***200，减少了装置的零件数目，降低了制造费用，同时还能够使装置小型化。

另外，变形例的相关曝光头250还可以使用复曲面透镜等非球面透镜所制成的微透镜阵列作为分别配置在小孔阵列210的上游侧以及下游侧的2个微透镜阵列中的至少一个，通过该非球面透镜所制成的微透镜阵列对微镜62的反射面的变形所导致的像差进行校正。

[高析像度的一般条件]

下面，对使用以上所说明的本发明实施方式的相关曝光头166、250对曝光面56进行扫描曝光时，用来得到高析像度的一般条件进行说明。

①曝光束大小以及扫描线间隔

通过下面的公式(9)求出曝光束大小W4。

W4＝b·W3＝b·s＝b·(2λ·f3/W2)＝b·(2λ·f3/a·W1)＝2b·λ·f3/a·W1...(9)

另外，相对具有DMD50的n个像素的行方向，向着tanθ＝1/n的角度θ的方向扫描曝光时的扫描线间隔，通过下面的公式(10)求出。

P4·sinθ＝a·P1·sin[tan^-1(1/n)]≈a·P1·(1/n)＝a·P1/n...(10)

②用来得到高析像度的一般条件式

为了得到高析像度，必须满足下面的(a)～(c)中所述的条件。

(a)曝光束大小为原来的空间光调制器的像素大小以下，也即W4≤W1，

根据上述的公式(9)，2b·λ·f3/a·W1≤W1

因此，2b·λ·f3≤a·W1²

(b)扫描线间隔为曝光束大小以下，

也即，P4·sinθ≤W4

根据上述公式(10)，a·P1/n≤2b·λ·f3/a·W1

因此，a²·P1·W1/n≤2b·λ·f3

(c)上述条件式(a)以及(b)同时成立

也即，a²·P1·W1/n≤2b·λ·f3≤a·W1²

另外，图13中所示的曝光头250中，如果使上述条件式(a)以及(b)中的a＝1，就能够得到用来获得高析像度的一般化条件。

另外，本实施方式的曝光头166、250中，仅仅对使用DMD50作为空间光调制器件的情况进行了说明。然而，作为该空间光调制器件，还可以使用DMD50之外的器件，只要它能够将光纤光源66所出射的激光束分割为所期望的像素点的多个像素光束(光束群)，同时有选择地将这些像素光束调制为曝光状态以及非曝光状态中的任何一种。

例如，可以使用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)型空间调制器件，或通过电光学效应调制透过光的光学器件(PLZT器件)以及液晶光闸(LCD)等。但是，必须根据空间光调制器件的种类，将用来在每个像素上得到被空间光调制了的光束群的照明光学***最适化。

另外，上述的空间光调制器件，不一定必须二维排列有微镜等像素，还可以将像素一维排列，也即将n个像素沿着行方向直线状排列。

另外，本实施方式的曝光头166、250中，形成在第1微透镜阵列206的入射面上的空间光调制器的实像既可以是等倍像(成像透镜***200的倍率a＝1)，又可以是放大像(a＞1)，另外也可以将第2微透镜阵列214的微透镜216的成像倍率b设定为1倍以外的值。

另外，本实施方式的曝光头166、250中使用了微透镜阵列206、214，但不限定为具有折射型的微透镜208、216的微透镜阵列206、214，只要是具有聚光性的微聚光器件就可以，例如还能够使用GRIN(graded index)型的微透镜阵列、全息等衍射型微透镜阵列以及反射型的微凹面反射镜阵列等。

如上所述，本发明的曝光头能够将空间光调制器件所表示的光学图形信息高分辨率、高析像度地曝光在宽阔的曝光面上。

具体地说，根据本发明的曝光头，也即使用微透镜阵列等将空间光调制器件的像素大小按像素缩小，在曝光面上使其具有高分辨率(highresolving power)，同时，沿着相对空间光调制器件的1个像素列具有一定的角度θ(0°＜θ＜90°)的直线扫描曝光面，提高曝光密度、获得高析像度(high resolution)的曝光头：

①能够将对空间光调制器件进行照明的光中所含有的散射成分以及由空间光调制器件的衍射、散射等所产生的干扰成分等噪声成分几乎完全遮蔽，得到高析像度的曝光光束。

②能够通过将该曝光光束在空间上传递到其他的面上而确保工作距离(working distance)，并在所传递的面上配置实际的曝光体。

③上述②能够在低费用、小空间的条件下实现。

Claims

1.一种曝光头，用来一边沿着扫描方向相对曝光面移动，一边通过沿着与上述扫描方向相交叉的行方向所排列的光束群对该曝光面进行二维曝光，其特征在于，包括：

空间光调制器件，一维或二维排列有根据控制信号分别变化光调制状态的多个像素部，通过上述多个像素部将从光源部所入射的光束分割成多个像素光束，同时有选择地将该多个像素光束分别调制为曝光状态以及非曝光状态中的任何一种；

第1微聚光器件阵列，与上述空间光调制器件中的多个像素部相对应地排列有多个第1微聚光器件；

小孔阵列，被配置在上述第1微聚光器件的后侧焦面附近，同时排列有分别对应于上述多个第1微聚光器件的多个小孔，通过该小孔只让夫琅和费衍射像的主要部分透过，其中上述第1微聚光器件形成被上述空间光调制器件调制为上述曝光状态的像素光束的上述夫琅和费衍射像；以及

第2微聚光器件阵列，具有与上述多个小孔相对应地排列的多个第2微聚光器件，通过上述多个第2微聚光器件将分别透过上述多个小孔的像素光束的实像形成在上述曝光面上。

2.如权利要求1所述的曝光头，其特征在于：

上述空间光调制器件与上述微聚光器件阵列之间设有成像透镜***；

同时，配置有上述空间光调制器件与上述第1微聚光器件阵列，使得上述像素部中的像素光束的出射面与上述第1微聚光器件中的像素光束的入射面形成关于上述成像透镜***共轭的位置关系。

3.如权利要求1所述的曝光头，其特征在于：

上述小孔具有只让上述第1微聚光器件所形成的夫琅和费衍射像的0次衍射像实质性透过的大小以及形状。

4.如权利要求1所述的曝光头，其特征在于：

上述小孔具有只让上述第1微聚光器件所形成的夫琅和费衍射像的0次衍射像实质性透过的大小以及形状；

在设上述空间光调制器件中的多个像素部的像素周期为P1，像素大小为W1，沿着略垂直于上述扫描方向的行方向排列的像素部的像素数目为n，

上述第1微聚光器件的焦距为f3，

上述第2微聚光器件将透过上述小孔的像素光束的实像形成在曝光面上的光学倍率为b，

上述光源部所出射的光束的波长为λ的情况下，

设上述行方向与上述扫描方向所成的角度为tan^-1(1/n)，并且满足下面的公式(1)～(3)中的任何一个条件式：

2b·λ·f3≤W1² ...(1)

P1·W1/n≤2b·λ·f3 ... (2)

P1·W1/n≤2b·λ·f3≤W1² ...(3)。

5.如权利要求2所述的曝光头，其特征在于：

上述小孔具有只让从上述微聚光器件出射的夫琅和费衍射像的0次衍射像实质性通过的大小以及形状；

上述第1微聚光器件的焦距为f3，

上述成像透镜***在上述第1微聚光器件阵列中的像素光束的入射面上成像上述像素部中的像素光束的出射面上的实像的倍率为a，

上述光源部所出射的光束的波长为λ的情况下，

设上述行方向与上述扫描方向所成的角度为tan^-1(1/n)，并且满足下面的公式(4)～(6)中的任何一个条件式：

2b·λ·f3≤a·W1² ... (4)

a²·P1·W1/n≤2b·λ·f3 ...(5)

a²·P1·W1/n≤2b·λ·f3≤a²·W1² ... (6)。

6.如权利要求4所述的曝光头，其特征在于：

上述小孔的大小为2λ·f3/W1。

7.如权利要求5所述的曝光头，其特征在于：

上述小孔的大小为2λ·f3/a·W1。

8.一种曝光头，用来一边沿着扫描方向相对曝光面移动，一边通过沿着与上述扫描方向相交叉的行方向所排列的光束群对该曝光面进行二维曝光，其特征在于，包括：

第1微聚光器件阵列，包括排列为与上述空间光调制器件中的多个像素部相对应，且形成被上述空间光调制器件调制为上述曝光状态的像素光束的夫琅和费衍射像的第1微聚光器件；

小孔阵列，排列有分别对应于上述多个第1微聚光器件的多个小孔，同时只让上述夫琅和费衍射像的主要部分经由该小孔透过；以及

第2微聚光器件阵列，具有排列为与上述多个小孔相对应的多个第2微聚光器件，通过上述多个第2微聚光器件将分别透过上述多个小孔的像素光束的实像形成在上述曝光面上，

设上述空间光调制器件中的各个像素部的大小为W1，上述曝光面上的光束大小为W4时，

W4≤W1。

9.如权利要求8所述的曝光头，其特征在于：

上述夫琅和费衍射像通过上述第1微聚光器件形成在其后侧的焦面附近，同时上述小孔阵列设置在该后侧焦面附近。

10.如权利要求8所述的曝光头，其特征在于：

在设上述空间光调制器件中的多个像素部的像素周期为P1，沿着略垂直于上述扫描方向的行方向排列的像素部的像素数目为n，

上述第1微聚光器件的焦距为f3，

上述光源部所出射的光束的波长为λ的情况下，

满足下面的公式(1)：

2b·λ·f3≤W1² ... (1)。

11.如权利要求10所述的曝光头，其特征在于：

上述小孔的大小为2λ·f3/W1。

12.如权利要求8所述的曝光头，其特征在于：

同时，配置上述空间光调制器件与上述第1微聚光器件阵列，使得上述像素部中的像素光束的出射面和上述第1微聚光器件中的像素光束的入射面形成关于上述成像透镜***共轭的位置关系。

13.如权利要求12所述的曝光头，其特征在于：

上述第1微聚光器件的焦距为f3，

上述光源部所出射的光束的波长为λ的情况下，

满足下面的公式(4)：

2b·λ·f3≤a·W1² ... (4)。

14.如权利要求13所述的曝光头，其特征在于：

上述小孔的大小为2λ·f3/a·W1。

15.一种曝光头，用来一边沿着扫描方向相对曝光面移动，一边通过沿着与上述扫描方向相交叉的行方向所排列的光束群对该曝光面进行二维曝光，其特征在于，包括：

空间光调制器件，一维或二维排列有根据控制信号分别变化光调制状态的多个像素部，通过上述多个像素部将光源部所入射的光束分割成多个像素光束，同时有选择地将该多个像素光束分别调制为曝光状态以及非曝光状态中的任何一种；

上述曝光面上的扫描线间隔为上述曝光面上的光束大小以下。

16.如权利要求15所述的曝光头，其特征在于：

17.如权利要求15所述的曝光头，其特征在于：

上述小孔具有只让上述第1微聚光器件所形成的夫琅和费衍射像的0次衍射像实质性通过的大小以及形状；

上述第1微聚光器件的焦距为f3，

上述光源部所出射的光束的波长为λ的情况下，

设上述行方向与上述扫描方向所成的角度为tan^-1(1/n)，并且满足下面的公式(2)：

P1·W1/n≤2b·λ·f3 ... (2)。

18.如权利要求17所述的曝光头，其特征在于：

上述小孔的大小为2λ·f3/W1。

19.如权利要求15所述的曝光头，其特征在于：

同时，配置有上述空间光调制器件与上述第1微聚光器件阵列，使得上述像素部中的像素光束的出射面和上述第1微聚光器件中的像素光束的入射面形成关于上述成像透镜***共轭的位置关系。

20.如权利要求19所述的曝光头，其特征在于：

上述第1微聚光器件的焦距为f3，

上述光源部所出射的光束的波长为λ的情况下，

设上述行方向与上述扫描方向所成的角度为tan^-1(1/n)，并且满足下面的公式(5)：

a²·P1·W1/n≤2b·λ·f3 ... (5)。

21.如权利要求20所述的曝光头，其特征在于：

上述小孔的大小为2λ·f3/a·W1。

22.如权利要求1所述的曝光头，其特征在于：

上述第1微聚光器件以及上述第2微聚光器件中的至少一方为非球面透镜。

23.如权利要求22所述的曝光头，其特征在于：

上述第1微聚光器件为非球面透镜。

24.如权利要求23所述的曝光头，其特征在于：

上述非球面透镜为复曲面透镜。