JP2013069860A - Ｌｅｄ光源装置および露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ光源装置を用いた露光装置において、高照度化を図る。
【解決手段】露光装置などにおいて使用されるＬＥＤ光源装置２０は、ＬＥＤ４０Ａ〜４０Ｆを支持部材３２の各側面に配置したＬＥＤユニット３０と、リフレクター１２Ａ〜１２Ｆから構成される反射部１２とを備える。そして、リフレクター１２Ａ〜１２Ｆは一体的に形成されておらず、それぞれＬＥＤ４０Ａ〜４０Ｆの配置された側面に沿って個別に取り付け調整されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、パターンを基板等に形成する露光装置に関し、特に、ＬＥＤを使用する光源装置に関する。

露光装置では、フォトレジストなどの感光材料を塗布等した基板に対してパターン光を投影し、感光材料にパターンを形成する。例えば、マイクロミラーを２次元配列させたＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）を使用する場合、各マイクロミラーをパターンデータに基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御することによって、パターン光を生成する。

露光装置の光源装置としては、放電ランプの代わりに複数のＬＥＤを用いた光源装置が知られている。そこでは、一定時間間隔で行なわれる露光動作に合わせて各発光ダイオードをＯＮ／ＯＦＦ制御し、点灯と消灯を繰り返す（特許文献１参照）。

一方、プロジェクター等の投影装置では、回転楕円面を放射状に分割した複数の部分楕円面を反射面とするリフレクターを用いたＬＥＤ光源装置が知られている（特許文献２参照）。そこでは、複数のＬＥＤを板状支持部材の表裏側面に設置したＬＥＤユニットと、複数の反射面を一体的に形成したリフレクターとを、ホルダーに取り付ける構造であり、集光効率を高めるため、楕円面である各反射面の焦点位置にＬＥＤを配設する。

特開２００３−０５７８３２号公報 特開２０１１−０２３３７５号公報

露光装置に使用される光源装置には、スループット向上の要求から、できるだけ光強度を大きくして発光しなければならない。ＬＥＤ１個の発光強度は、放電ランプ、あるいはレーザー等の光源と比べて非常に小さいため、数多くのＬＥＤを精度よく反射面の焦点位置に配置する必要がある。

しかしながら、複数の反射面を一体化させたリフレクターを取り付ける場合、寸法誤差、取り付け誤差などにより、すべてのＬＥＤを焦点位置に精度よく配置することは難しい。

したがって、ＬＥＤの光を最大限利用できるリフレクターが必要とされる。

本発明の光源装置は、露光装置など、大きな光強度を必要とする装置に適用可能な光源装置であって、複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤを軸方向側面に配置した棒状支持部材とを有するＬＥＤユニットと、対応するＬＥＤからの光を軸方向へ導く反射面をそれぞれ有し、前記ＬＥＤユニットに対して別々に取り付けられる複数のリフレクターとを備える。

例えば、各リフレクターの反射面は、回転楕円面を中心から放射状に分割することによって形成される部分楕円面を設けるように構成される。複数のリフレクターは、各反射面の他方の焦点位置が一致するように、取り付け位置調整される。

あるいは、リフレクターの反射面を、回転放物面を中心から放射状に分割することによって形成される部分放物面によって構成することも可能である。

本発明では、各リフレクターが、反射面の焦点位置を対応するＬＥＤの発光位置と一致させるように、取り付け位置調整されている。これによって、すべてのＬＥＤについて光を最大限利用することができ、発光効率の高いＬＥＤ光源装置を提供することができる。

例えば、複数のリフレクターを、前記支持部材の周方向に沿って互いに所定間隔だけ離れるように構成することができる。

例えば、ＬＥＤユニットに冷却液を流す冷却管路を設けることができる。

また、複数のＬＥＤを、軸方向に沿って離間配置するように構成してもよい。例えば、支持部材を、互いに側面の向きが異なる複数の板状支持部で構成し、前記複数のＬＥＤを、前記複数の板状支持部それぞれの側面に配置させることができる。

あるいは、各リフレクターが、軸方向に沿って位置の異なるＬＥＤの発光位置を焦点位置とする複数の反射面を備えるようにしてもよい。また、各リフレクターの反射面を、対応するＬＥＤから放射される光の波長に応じて、材質もしくは反射波長特性が定めるようにしてもよい。

複数のＬＥＤは、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域にピークを有する第１ＬＥＤと、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域の中で前記第１ＬＥＤよりも短波長側にピークを有する第２ＬＥＤと、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域の中で前記第２ＬＥＤよりも短波長側にピークを有する第３ＬＥＤのうち少なくとも２つから構成することが可能である。

例えば、第１ＬＥＤは、ｇ線（４３６ｎｍ）近傍にピークを有し、前記第２ＬＥＤは、ｈ線（４０５ｎｍ）近傍にピークを有し、前記第３ＬＥＤは、ｉ線（３６５ｎｍ）近傍にピークを有する。

本発明の他の局面における露光装置は、複数のＬＥＤを有する光源装置と、前記複数のＬＥＤから放射される光を、被描画体表面に形成された感光体へ導く光学系と、前記光源装置を点灯制御する光源制御手段と、前記感光体の露光対象エリアに対し、露光動作を実行する露光制御手段とを備える。

露光装置としては、例えば、二次元的に配列させた複数の光変調素子を有し、前記光源からの照明光を被描画体の露光対象エリアへ導く光変調素子アレイと、露光対象エリアを前記被描画体に対して相対移動させる走査手段とを備え、前記露光制御手段が、露光対象エリアの位置に応じたパターンデータに基づき、前記複数の光変調素子を制御する。

本発明の前記複数のＬＥＤは、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域にピークを有する第１ＬＥＤと、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域の中で前記第１ＬＥＤよりも短波長側にピークを有する第２ＬＥＤと、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域の中で前記第２ＬＥＤよりも短波長側にピークを有する第３ＬＥＤのうち少なくとも２つを有する。例えば、第１ＬＥＤは、ｇ線（４３６ｎｍ）近傍にピークを有し、前記第２ＬＥＤは、ｈ線（４０５ｎｍ）近傍にピークを有し、前記第３ＬＥＤは、ｉ線（３６５ｎｍ）近傍にピークを有する。

そして、前記光源制御手段が、前記感光体の感度特性に応じて、露光動作期間中における前記第１、第２、第３ＬＥＤのうち少なくとも２つに関する発光順序、発光強度、発光回数、発光時間の少なくともいずれか１つを調整する。

基板表面に形成される感光体は、その感度特性の違いによって光に対する反応が異なる。例えば、水銀ランプ特有の輝線であるｇ線、ｈ線、ｉ線といった紫外領域〜可視領域の光に反応する感光体の場合、スペクトルの違いによって光の吸収程度、反応速度が異なる。

ＬＥＤを使って水銀ランプのような波長域の光を得るためには、それぞれ異なる波長域の光を放射する複数のＬＥＤを点灯させる必要がある。しかしながら、感光体の感度特性と関係なく点灯すると、効果的に感光できない。

したがって、感光体の感度特性に適したＬＥＤ点灯制御を行う必要がある。

本発明の露光装置では、発光順序などが感度特性に従って調整されるため、効果的に感光することができる。

光源制御手段は、露光動作期間中、前記第１ＬＥＤを、前記第２ＬＥＤもしくは第３ＬＥＤより先に点灯させることが可能である。

光源制御手段は、露光動作期間中、前記第１ＬＥＤの発光強度を、前記第２ＬＥＤもしくは前記第３ＬＥＤの発光強度よりも高めることができる。

また、光源制御手段は、露光動作期間中、前記第１ＬＥＤの発光回数が前記第２ＬＥＤもしくは第３ＬＥＤの発光回数よりも少なくなるように、前記第１ＬＥＤ、第２ＬＥＤ、第３ＬＥＤを間欠的に発光させるようにしてもよい。

あるいは、光源制御手段は、露光動作期間中、発光させる前記第１ＬＥＤの個数を、発光させる前記第２ＬＥＤもしくは前記第３ＬＥＤの個数以下に定めるようにしてもよい。

一方、光源制御手段は、露光動作期間中に前記複数のＬＥＤをパルス点灯させることが可能である。

また、光源制御手段は、露光動作期間中の照明期間と非照明期間との間で、前記複数のＬＥＤの発光レベルを切り替えるようにしてもよい。

本発明によれば、ＬＥＤ光源装置を用いた露光装置等において、高照度化を図ることができる。

本実施形態である露光装置の概略的ブロック図である。 光源装置の平面図である。 光源装置の側面図である。 露光動作時のＬＥＤ点灯制御を示したタイミングチャートである。 第２の実施形態である露光装置に使用される光源装置の平面図である。 第３の実施形態である露光装置に使用される光源装置の平面図である 第３の実施形態である光源装置の側面図である。 第４の実施形態である露光装置に使用される光源装置の側面図である。

以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態である露光装置の概略的ブロック図である。

露光装置１０は、フォトレジストなどの感光体を表面に形成した基板ＳＷに直接パターンを形成するマスクレス露光装置であって、光源装置２０、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）２２を備えている。光源装置２０からの照明光を基板ＳＷに照射し、基板ＳＷの表面に塗布あるいは貼り付けられた感光体に対してパターンを形成する。

光源装置２０は、複数のＬＥＤを備えた照明装置であり、ＬＥＤ駆動部２１によって駆動される。光源装置２０から放射された光は、照明光学系２５によって平行光に修正された後、ＤＭＤ２２に導かれる。ＤＭＤ２２は、数μｍ〜数十μｍの微小矩形状マイクロミラーをマトリクス状に２次元配列させた光変調素子アレイ（ここでは、１０２４×１２８０）であり、ＤＭＤ駆動回路２４によって駆動される。

図示しないワークステーションから送信されてくるＣＡＤ／ＣＡＭデータなどのベクタデータは、ラスタ変換回路２６において２次元ドットパターンのラスタデータに変換される。そして、ＤＭＤ駆動回路２４は、ラスタデータに応じて露光データをＤＭＤ２２へ送信する。

ＤＭＤ２２では、ＤＭＤ駆動回路２４から送られてくる露光データに基づいて、各マイクロミラーがそれぞれ選択的にＯＮ／ＯＦＦ制御される。ＯＮ状態のマイクロミラーにおいて反射した光は、投影光学系２７を経て、パターン像の光として基板ＳＷに照射される。

基板ＳＷは、ステージ駆動機構１４によって走査方向に移動する。基板ＳＷの移動に伴って露光対象エリアが相対移動する間、所定の露光ピッチで露光動作が実行される。すなわち、露光対象エリアの位置に応じたパターンデータに基づいてパターン光が投影される。露光対象エリアが基板ＳＷ全体を移動することによって、パターンが基板全体に形成される。基板ＳＷの位置は、位置検出センサ１５によって検出される。

コントローラ２８は、ＬＥＤ駆動部２１等に制御信号を出力し、露光動作全体を制御する。露光動作の制御プログラムは、コントローラ２８内のＲＯＭ（図示せず）に格納されている。メモリ２９には、後述するように、感光体の感度特性に応じた照明に関するデータ一式が格納されている。

ユーザによるキーボート（図示せず）の操作によって基板ＳＷの感光体に関する情報が入力されると、その感光体に応じた発光制御情報がメモリ２９から読み出される。コントローラ２８は、発光制御情報に基づき、ＬＥＤ駆動部２１に制御信号を出力する。

図２は、光源装置の平面図である。図３は、光源装置の側面図である。図２、３を用いて、光源装置の構成について説明する。

光源装置２０は、水冷式の６灯型ＬＥＤ光源装置であり、椀状の反射部１２と、棒状のＬＥＤユニット３０を備える。ＬＥＤユニット３０は、六角柱状支持部材３２を備え、６つのＬＥＤ４０Ａ〜４０Ｆが支持部材３２の各側面に配置されている。ＬＥＤ４０Ａ〜４０Ｆから放射状に放出される光は、反射部１２によって軸Ｃに沿った射出方向へ導かれる。ただし、軸Ｃは、支持部材３２の中心軸、すなわち光源装置の中心軸を表す。また、図３では、反射部１２を図２のＩＩＩ−ＩＩＩに沿って分割した形で示している。

支持部材３２は、ＬＥＤ４０Ａ〜４０Ｆと接続するプリント基板などの回路基板（図示せず）を実装し、また、給電回路（図示せず）が設けられている。支持部材３２の一方の端部は、筒状のホルダ３４の一方の端部に取り付けられ、保持されている。また、反射部１２もホルダ３４に取り付けられている。

ホルダ３４の他方の端部には給電端子３７が取り付けられており、支持部材３２の給電回路とリード線（図示せず）を通じて電気的に接続されている。支持部材３２の給電端子３７をソケット（図示せず）に接続させることでＬＥＤユニット３０に電力が供給される。

支持部材３２内部には、水などの冷却液を循環させる冷却管路３５Ａ、３５Ｂが軸方向側面に沿って形成されており、外部の管路（図示せず）から供給される冷却液が支持部材３２内で循環する。ＬＥＤ４０Ａ〜４０Ｆが点灯している間、発生する熱は冷却液によって取り出される。

ＬＥＤ４０Ａ〜４０Ｆは、その放射角度が実質的に等しく、支持部材３２の周方向に沿って列状に並んでいる。したがって、中心軸Ｃに沿ったＬＥＤ４０Ａ〜４０Ｆの位置は一致している。また、各ＬＥＤは、支持部材３２の各側面において周方向長さの中心に位置し、軸Ｃの方向から見てＬＥＤ４０Ａ〜４０Ｆは対称的配置になっている（図３参照）。

ＬＥＤ４０Ａ〜４０Ｆは、紫外領域〜可視領域の光を放射し、それぞれ波長域が狭く、指向性が強い。ＬＥＤ４０Ａ、４０Ｄは、輝線としてｇ線（４３６ｎｍ）をピークとする光を放射し、ＬＥＤ４０Ｂ、４０Ｅは、ｈ線（４０５ｎｍ）をピークとする光を放射し、そして、ＬＥＤ４０Ｃ、４０Ｆは、ｉ線（３６５ｎｍ）をピークとする光を放射する。

反射部１２は、６つのリフレクター１２Ａ〜１２Ｆから構成されており、ホルダ３４の六角柱部分に取り付けられている。リフレクター１２Ａ〜１２Ｆは、ＬＥＤユニット３０と向かい合う内面側に反射面１２ＡＲ〜１２ＦＲをそれぞれ備え、反射面１２ＡＲ〜１２ＦＲは、部分楕円面形状になっている。反射面１２ＡＲ〜１２ＦＲは、少なくとも、それぞれ対向するＬＥＤ４０Ａ〜４０Ｆのピーク波長に応じた反射特性を有する。

ここで、部分楕円面は、二つの焦点の間で半分に分割した回転楕円面を中心軸から放射状に約６分割することによって形成される楕円面の一部を表す。したがって、反射面１２ＡＲ〜１２ＦＲそれぞれには、回転楕円面の２つの焦点に対応する２つの焦点が存在する。反射面１２ＡＲ〜１２ＦＲの一方の焦点位置は、それぞれ対向するＬＥＤ４０Ａ〜４０Ｆの発光位置と一致する。

リフレクター１２Ａ〜１２Ｆは、ホルダ３４の六角柱状部分の側面に固定されており、中心軸Ｃの方へ向けて若干内向きに取り付けられる。これによって、反射面１２ＡＲ〜１２ＦＲの他方の焦点位置は、中心軸Ｃ上の点Ｆにすべて一致する。その結果、一方の焦点位置にあるＬＥＤ４０Ａ〜４０Ｆから放射された光は、すべて他方の焦点位置である点Ｃに集光される。

リフレクター１２Ａ〜１２Ｆは、接着剤などによってホルダ３４へ個別に順番に取り付けられる。取り付け時、リフレクター１２Ａ〜１２Ｆは、隣同士で接触するほど近接しており、中心軸Ｃから見てリフレクター１２Ａ〜１２Ｆもほぼ対称的配置となっている。

リフレクター１２Ａ〜１２Ｆの取り付け場所、取り付け角度などは、例えばマイクロオーダーのレベルで高精度に調整される。具体的には、対応するＬＥＤを発光させながら照度、光強度等を測定し、中心軸Ｃ上の点Ｆに集光しているかを確認しながら、取り付け位置、角度等を決定する。なお、リフレクター１２Ａ〜１２Ｆは、接着剤等を使ってホルダ３４に固定される。

このように、本実施形態によれば、光源装置２０は、ＬＥＤ４０Ａ〜４０Ｆを支持部材３２の各側面に配置したＬＥＤユニット３０と、リフレクター１２Ａ〜１２Ｆから構成される反射部１２とを備える。そして、リフレクター１２Ａ〜１２Ｆは一体的に形成されておらず、それぞれＬＥＤ４０Ａ〜４０Ｆの配置された側面に沿って個別に取り付け調整されている。

ＬＥＤ４０Ａ〜４０Ｆ同士には寸法誤差が存在し、また、支持部材３２、ホルダ３４にも寸法誤差が存在するが、リフレクター１２Ａ〜１２Ｆが個別に取り付け調整されるため、各ＬＥＤの光をすべて一点に集光させることが可能となる。

図４は、露光動作時のＬＥＤ点灯制御を示したタイミングチャートである。

描画処理開始前にユーザによって感光体の感度特性が入力されると、それに応じたＬＥＤ点灯制御に関するデータがメモリ２９から読み出される。そして、所定の露光ピッチで露光動作が実行される。ここでは、基板ＳＷが連続的に相対移動しながら、所定の時間間隔でオーバーラップ露光動作が行われる。

図４には、１回の露光動作、すなわち露光対象エリアの位置に対応する１フレーム分のパターンを投影するときのＬＥＤの点灯状態を示している。露光動作期間（１フレーム期間）の間、ｇ線の光を発光するＬＥＤ４０Ａ、ｈ線の光を発光するＬＥＤ４０Ｂ、ＬＥＤ４０Ｅ、ｉ線の光を発光するＬＥＤ４０Ｃ、４０Ｆが使用される。ｇ線の光を発光するＬＥＤ４０Ｄは使用されない。

図４に示すように、ＬＥＤ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｅ、４０Ｆは、露光期間中、波長ごとに順次パルス点灯する。具体的には、相対的に長波長側になるｇ線のＬＥＤ４０Ａが最初に所定期間Ｔ１だけ点灯し、次にｈ線のＬＥＤ４０Ｂ、４０Ｅが所定期間Ｔ２点灯する。そして、最後に短波長側になるｉ線のＬＥＤ４０Ｃが所定期間Ｔ３点灯する。

この順次点灯が、１フレーム期間中に２回繰り返される。ただし、ｇ線のＬＥＤ４０Ａは、１フレーム期間中に１度しかパルス点灯しない。また、フレーム周波数が非常に高い（例えば１０ｋＨ）ことから、ＬＥＤ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｅ、４０Ｆは、１回の露光動作で実質的に同一の露光対象エリアに光を照射している。

各ＬＥＤのパルス点灯は、照明をＯＮ／ＯＦＦ切り替えするものではなく、フル点灯／ハーフ点灯の切り替えを行う。フル点灯の照明期間に応じてパルス電流を流すことによって露光に必要な強度の光を発光する。一方、非照明期間の間、定常電流に基づいて各ＬＥＤが発光する。

一連のパルス点灯期間中の平均電流は定格電流に等しく、また、定常電流を流している。これにより、フル点灯時の電流量に合わせて急激な突入電流がＬＥＤに流れるのを防止する。また、各ＬＥＤは過度的な順電流特性をもっているが、このような電流供給により、露光動作時間間隔が非常に短い、すなわちフレーム周波数が大きい場合でも対応することができる。なお、パルス点灯を行うためのパルス電流発生は、所定のデューティー比に基づくＰＷＭ制御によって行われる。

ＬＥＤ４０Ａ〜４０Ｆのフル点灯は、その強度、点灯時間に関して波長ごとに異なる。ｇ線のＬＥＤ４０Ａに対するパルス電流量ＣＧは、ｈ線のＬＥＤ４０Ｂ、４０Ｅに対する電流量ＣＨ、ｉ線のＬＥＤ４０Ｃ、４０Ｆに対する電流量ＣＩに比べて大きい。したがって、ｇ線のＬＥＤ４０Ａの光強度は、他のＬＥＤと比べて大きくなる。一方、ｇ線のＬＥＤ４０Ａのフル点灯時間Ｔ１は、ｈ線のＬＥＤ４０Ｂ、４０Ｅのフル点灯時間Ｔ２、ｉ線のＬＥＤ４０Ｃ、４０Ｆのフル点灯時間Ｔ３よりも短い。

このように、長波長の光を発光するＬＥＤ４０Ａを先に点灯させ、長波長から短波長の光が順に発光されることにより、感光体の深層部分から表面部へ順に光が到達することになり、感光体の厚さ方向全体に渡って光が吸収される。また、ｇ線のＬＥＤ４０Ａの発光強度を高める一方で、点灯回数、フル点灯時間、そして点灯個数をｈ線、ｉ線のＬＥＤよりも少なくすることにより、ｇ線、ｈ線、ｉ線の光が均一に露光対象エリアを照射することになる。

なお、ＬＥＤの順次点灯については、互いに重ならないように個別に点灯するだけでなく、互いに点灯時間がオーバーラップするようにしてもよい。また、点灯時の光強度、点灯時間、点灯個数なども、感光体の感度特性に合わせて設定することが可能である。さらに、パルス点灯については、点灯／消灯を切り替える構成にしてもよい。

また、ＬＥＤおよびリフレクターの個数、支持部材の形状は感光体の感度特性等に従って適宜選択可能であり、また、ＬＥＤについても、３つの輝線のうち２つの輝線の光を発光させる構成も可能であり、また、他の波長をピークとする光を発光するように構成してもよい。

ＬＥＤの発光制御に着目すれば、上述した光源装置以外の構造に基づくＬＥＤ光源装置を適用することも可能であり、また、マスクレス露光装置以外の露光装置も適用可能である。一方、上述したＬＥＤ点灯制御に着目すれば、ＬＥＤユニット、リフレクターの構造は様々な構造が適用可能となる。

次に、図５を用いて、第２の実施形態である露光装置について説明する。第２の実施形態では、露光装置に用いられる光源装置が、回転放物面の一部を反射面とするリフレクターをもつ４灯型ＬＥＤユニットによって構成されている。それ以外の構成については、第１の実施形態と同じである。

図５は、第２の実施形態である露光装置に使用される光源装置の平面図である。

光源装置１００は、ＬＥＤユニット１３０と、４つのリフレクター１２０Ａ〜１２０Ｄから構成される反射部１２０とを備える。ＬＥＤユニット１３０は、四角柱状の支持部材１３２を備え、その軸方向側面に４つのＬＥＤ１４０Ａ〜１４０Ｄが搭載されている。

４つのリフレクター１２０Ａ〜１２０Ｄは、それぞれＬＥＤ１４０Ａ〜１４０Ｄと対向する側面へ個別に取り付けられており、反射面１２０ＡＲ〜１２０ＤＲを備えている。反射面１２０ＡＲ〜１２０ＤＲは、回転放物面を中心軸から放射状に分割することによって形成される部分的放物面であり、回転放物面の焦点位置から放射される光は、すべて平行光となる。

リフレクター１２０Ａ〜１２０Ｄは、反射面１２０ＡＲ〜１２０ＤＲの焦点位置にＬＥＤ１４０Ａ〜１４０Ｄの発光位置を一致させるように、取り付け調整されている。また、リフレクター１２０Ａ〜１２０Ｄは、径方向に沿って互いに一定間隔Ｍだけ離れている。

このようにリフレクター１２０Ａ〜１２０Ｄがあらかじめ一定間隔Ｍを空けて支持部材１３２に取り付けられているため、取り付け調整時に隣のリフレクターに接触する恐れがない。よって、ＬＥＤ１２０Ａ〜１２０Ｄの光を平行光として最大限取り出すことができる。

次に、図６、７を用いて、第３の実施形態である露光装置について説明する。第３の実施形態では、ＬＥＤが軸方向に沿って離間配置されている。それ以外の構成については、第１の実施形態と実質的に同じである。

図６は、第３の実施形態である露光装置に使用される光源装置の平面図である。図７は、第３の実施形態である光源装置の側面図である。

光源装置２００は、４つのＬＥＤ２４０Ａ〜２４０Ｄを配置したＬＥＤユニット２３０と、リフレクター２２０Ａ〜２２０Ｄから構成される反射部２２０とを備える。ＬＥＤユニット２３０は、射出側に配置される板状支持部２３０Ａと、板状支持部２３０Ａの後方に配置される板状（短冊状）支持部２３０Ｂとを備え、板状支持部２３０Ａと板状支持部２３０Ｂは、軸方向から見て十字状に交差した状態で接合している。なお、ホルダは支持部２３０Ｂと一体的に構成されている。

ＬＥＤ２４０Ａ、２４０Ｃは、板状支持部２３０Ｂを挟んで相対する位置に配置されており、ＬＥＤ２４０Ｂ、２４０Ｄは、板状支持部２３０Ａを挟んで相対する位置に配置されている。図６に示すように、軸方向から見て支持部２３０Ａ、２３０Ｂの互いに異なる側面からＬＥＤ２４０Ａ、２４０Ｃ、ＬＥＤ２４０Ｂ、２４０Ｄの光が放射される。

リフレクター２２０Ａ〜２２０Ｄは、それぞれ回転楕円面を中心から放射状に４分割することによって形成される部分楕円面である反射面２２０ＡＲ〜２２０ＤＲを備えている。リフレクター２２０Ａ、２２０Ｃは、反射面２２０ＡＲ、２２０ＣＲの焦点位置をＬＥＤ２４０Ａ、２４０Ｃの発光位置と一致させるように、支持部２３０Ｂに取り付け調整されている。なお、図７では、リフレクター２２０Ａ、２２０Ｂのみ図示している。

一方、リフレクター２２０Ｂ、２２０Ｄは、反射面２２０ＡＲ、２２０ＣＲの焦点位置をＬＥＤ２４０Ｂ、２４０Ｄの発光位置と一致させるように、支持部２３０Ｂに取り付けられている。したがって、リフレクター２２０Ｂ、２２０Ｄは、リフレクター２２０Ａ、２２０Ｃよりも軸方向Ｃに沿って射出側に延在している。

さらに、リフレクター２２０Ａ〜２２０Ｄは、反射面２２０ＡＲ〜２２０ＤＲの他方の焦点位置がすべて軸上の点ＦＮと一致するように、それぞれ取り付け調整されている。これにより、ＬＥＤ２４０Ａ〜２４０Ｄから放射された光は、すべてＦＮに集光される。

このような２つの板状支持部を交差接合させた支持部材の構成により、厚さを薄くしながら数多くのＬＥＤを配置し、かつ、ＬＥＤから発光する光すべてを一点に集光させることができる。

次に、図８を用いて、第４の実施形態である露光装置について説明する。第４の実施形態では、各リフレクターが、それぞれ焦点位置の異なる複数の反射面を備えた光源装置が用いられる。それ以外の構成については、実質的に第１の実施形態と同じである。

図８は、第４の実施形態である露光装置に使用される光源装置の側面図である。

光源装置３００は、４つのＬＥＤ３４０Ａ〜３４０Ｄを備えた４灯式光源装置であり、ＬＥＤ３４０Ａ〜３４０Ｄを設置した四角柱状のＬＥＤユニット３３０と、半円筒状のリフレクター３２０Ａ、３２０Ｂから構成される反射部３２０とを備える。

リフレクター３２０Ａは、第１反射面３２０ＡＲ１を内面に形成した後方リフレクター３２０ＡＳ１と、第２反射面３２０ＡＲ２を内面に形成した前方リフレクター３２０ＡＳ２とを備える。また、リフレクター３２０Ｂは、第３反射面３２０ＢＲ１を内面に形成した後方リフレクター３２０ＢＳ１と、第４反射面３２０ＢＲ２を内面に形成した前方リフレクター３２０ＢＳ２とを備える。

第１反射面３２０ＡＲ１、第３反射面３２０ＢＲ１は、１つの回転楕円面を中心軸から放射状に２分割することによって形成される部分楕円面である。また、第２反射面３２０ＡＲ２、第４反射面３２０ＢＲ２も、１つの回転楕円面を中心軸から放射状に２分割することによって形成される部分楕円面である。

リフレクター３２０Ａの後方リフレクター３２０ＡＳ１は、四角柱状ＬＥＤユニット３３０に取り付けられており、その取り付け位置は、第１反射面３２０ＡＲ１の焦点位置をＬＥＤ３４０Ｄの位置に一致させるように調整されている。

一方、前方リフレクター３２０ＡＳ２は、後方リフレクター３２０ＡＳ１の開口側端部に取り付けられており、その取り付け位置は、第２反射面３２０ＡＲ２の焦点位置をＬＥＤ３４０Ａの位置に一致させるように調整されている。

さらに、後方リフレクター３２０ＡＳ１、前方リフレクター３２０ＡＳ２は、第１反射面３２０ＡＲ１、第２反射面３２０ＡＲ２の他方の焦点位置を中心軸Ｃ上の点ＦＮと一致させるように、取り付け調整されている。

リフレクター３２０Ｂについても、リフレクター３２０Ａと同様に取り付け位置が調整されており、ＬＥＤ３４０Ｂ、３４０Ｃから放射される光は、中心軸Ｃ上の点ＦＮに集光される。したがって、ＬＥＤ３４０Ａ〜３４０Ｄから発光する光は、すべて点ＦＮに集る。

このような構成により、複数のＬＥＤを軸方向に沿って異なる位置に配置しながら、ＬＥＤの光をすべて集光させることが可能となる。ＬＥＤユニット３３０が水冷式ユニットの場合、ＬＥＤの数に合わせて管路を形成するとその径が必然的に大きくなるが、同じ側面に数多くのＬＥＤを配置させることができるため、ＬＥＤユニットを小型化することが可能となる。

なお、第１〜第４実施形態において、リフレクターの反射面は回転楕円面、回転放物面いずれであってもよい。また、ＬＥＤから放射される光のピーク波長に応じて反射波長特性を設定するのに加え、各反射面の材質も、ＬＥＤから放射される光の波長域に基づいて定めることも可能であり、材質、反射波長特性が異なるリフレクターを組合せて反射部を構成することが可能である。

１０ 露光装置
１２ 反射部
１２Ａ〜１２Ｆ リフレクター
２０ 光源装置
２２ ＤＭＤ
３０ ＬＥＤユニット
４０Ａ〜４０Ｆ ＬＥＤ
３２ 支持部材
３４ ホルダ

Claims (21)

1. 複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤを軸方向側面に配置した棒状支持部材とを有するＬＥＤユニットと、
   対応するＬＥＤからの光を軸方向へ導く反射面をそれぞれ有し、前記ＬＥＤユニットに対して別々に取り付けられる複数のリフレクターとを備え、
   各リフレクターが、反射面の焦点位置を対応するＬＥＤの発光位置と一致させるように、取り付け位置調整されていることを特徴とする光源装置。
2. 前記複数のリフレクターが、前記支持部材の周方向に沿って互いに所定間隔だけ離れていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記ＬＥＤユニットが、冷却液を流す冷却管路を有することを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の光源装置。
4. 前記複数のＬＥＤが、軸方向に沿って離間配置されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の光源装置。
5. 前記支持部材が、互いに側面の向きが異なる複数の板状支持部を有し、
   前記複数のＬＥＤが、前記複数の板状支持部それぞれの側面に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 各リフレクターが、軸方向に沿って位置の異なるＬＥＤの発光位置を焦点位置とする複数の反射面を有することを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
7. 各リフレクターの反射面が、回転楕円面を中心から放射状に分割することによって形成される部分楕円面を有し、
   前記複数のリフレクターが、各反射面の他方の焦点位置が一致するように、取り付け位置調整されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光源装置。
8. 各リフレクターの反射面が、回転放物面を中心から放射状に分割することによって形成される部分放物面を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光源装置。
9. 前記複数のＬＥＤが、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域にピークを有する第１ＬＥＤと、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域の中で前記第１ＬＥＤよりも短波長側にピークを有する第２ＬＥＤと、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域の中で前記第２ＬＥＤよりも短波長側にピークを有する第３ＬＥＤのうち少なくとも２つを有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の光源装置。
10. 前記第１ＬＥＤが、ｇ線（４３６ｎｍ）近傍にピークを有し、前記第２ＬＥＤが、ｈ線（４０５ｎｍ）近傍にピークを有し、前記第３ＬＥＤが、ｉ線（３６５ｎｍ）近傍にピークを有することを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
11. 各リフレクターの反射面が、対応するＬＥＤから放射される光の波長に応じて、材質もしくは反射波長特性が定められていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の光源装置。
12. 複数のＬＥＤを有する光源装置と、
    前記複数のＬＥＤから放射される光を、被描画体表面に形成された感光体へ導く光学系と、
    前記光源装置を点灯制御する光源制御手段と、
    前記感光体の露光対象エリアに対し、露光動作を実行する露光制御手段とを備え、
    前記複数のＬＥＤが、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域にピークを有する第１ＬＥＤと、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域の中で前記第１ＬＥＤよりも短波長側にピークを有する第２ＬＥＤと、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域の中で前記第２ＬＥＤよりも短波長側にピークを有する第３ＬＥＤのうち少なくとも２つを有し、
    前記光源制御手段が、前記感光体の感度特性に応じて、露光動作期間中における前記第１、第２、第３ＬＥＤのうち少なくとも２つに関する発光順序、発光強度、発光回数、発光時間の少なくともいずれか１つを調整することを特徴とする露光装置。
13. 前記光源制御手段が、露光動作期間中、前記第１ＬＥＤを、前記第２ＬＥＤもしくは第３ＬＥＤより先に点灯させることを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
14. 前記光源制御手段が、露光動作期間中、前記第１ＬＥＤの発光強度を、前記第２ＬＥＤもしくは前記第３ＬＥＤの発光強度よりも高めることを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
15. 前記光源制御手段が、露光動作期間中、前記第１ＬＥＤの発光回数が前記第２ＬＥＤもしくは第３ＬＥＤの発光回数よりも少なくなるように、前記第１ＬＥＤ、第２ＬＥＤ、第３ＬＥＤを間欠的に発光させることを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
16. 前記光源制御手段が、露光動作期間中、前記第１ＬＥＤの発光時間を、前記第２ＬＥＤもしくは前記第３ＬＥＤの発光時間よりも短くすることを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
17. 前記光源制御手段が、露光動作期間中、発光させる前記第１ＬＥＤの個数を、発光させる前記第２ＬＥＤもしくは前記第３ＬＥＤの個数以下に定めることを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
18. 前記光源制御手段が、露光動作期間中に前記複数のＬＥＤをパルス点灯させることを特徴とする請求項１２乃至１７のいずれかに記載の露光装置。
19. 前記光源制御手段が、露光動作期間中の照明期間と非照明期間との間で、前記複数のＬＥＤの発光レベルを切り替えることを特徴とする請求項１８に記載の露光装置。
20. 前記第１ＬＥＤが、ｇ線（４３６ｎｍ）近傍にピークを有し、前記第２ＬＥＤが、ｈ線（４０５ｎｍ）近傍にピークを有し、前記第３ＬＥＤが、ｉ線（３６５ｎｍ）近傍にピークを有することを特徴とする請求項１２乃至１９のいずれかに記載の光源装置。
21. 二次元的に配列させた複数の光変調素子を有し、前記光源からの照明光を被描画体の露光対象エリアへ導く光変調素子アレイと、
    露光対象エリアを前記被描画体に対して相対移動させる走査手段とをさらに有し、
    前記露光制御手段が、露光対象エリアの位置に応じたパターンデータに基づき、前記複数の光変調素子を制御することを特徴とする請求項１２乃至２０のいずれかに記載の露光装置。
    

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