專利名稱：光學(xué)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)設(shè)備，尤其涉及一種使光源發(fā)出的光束與光纖耦合的光學(xué)設(shè)備。
背景技術(shù)：
以往，在將由光源發(fā)出的光束利用光學(xué)系統(tǒng)聚光，將其與光纖耦合的光學(xué)設(shè)備中，使用如下所述的方法，在通過了光學(xué)系統(tǒng)的光束的光程上，設(shè)置光源側(cè)被傾斜切割的透明的電介體塊，通過將光纖與該電介體塊的未被傾斜切割側(cè)(射出端面)光學(xué)接觸，從而降低由于在光纖的入射端面反射的光返回光源而產(chǎn)生的噪音。
但是，在上述光學(xué)設(shè)備中，存在所述光程上設(shè)置的部件上，該部件的周圍殘留異物附著(集塵)，從而使光學(xué)特性降低的問題，特別在是光集中(光密度高)的部分，即在電介體塊的射出端面及光纖的入射端面的芯處集塵顯著。因此，電介體塊的射出端面及光纖的入射端面上，異物通過為進(jìn)行上述的光學(xué)接觸所產(chǎn)生的壓力，被結(jié)實(shí)地按住并附著，存在該異物不易取下之虞。如果附著異物，則存在生成光的散射或所述由于光學(xué)接觸不良導(dǎo)致的耦合率降低，并使光源的可靠度下降之虞。
因此，專利文獻(xiàn)1公開了如下方法，將電介體塊由樹脂粘結(jié)在圓筒狀的部件(止動(dòng)器)的內(nèi)面，通過將該止動(dòng)器與光纖周圍設(shè)置的套圈接觸，從而在光纖的入射端面與電介體塊之間設(shè)有空隙，從而防止異物的附著(專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1特開平6-148471號(hào)公報(bào)然而，作為上述的異物列舉了有機(jī)物，該有機(jī)物除了在大氣中殘留的有機(jī)分子外，也可能是來自粘接劑產(chǎn)生的有機(jī)分子。粘接劑通常用于在光學(xué)設(shè)備的內(nèi)部設(shè)置的光學(xué)部件的固定及光纖和該光纖周圍設(shè)置的套圈的固定。因此，在使用所述止動(dòng)器的方法中，除了外氣中殘留的有機(jī)分子，存在來自固定止動(dòng)器與套圈的粘接劑產(chǎn)生的有機(jī)分子進(jìn)入密閉空間，并附著在光纖的入射端面的芯處之虞。特別在止動(dòng)器與電介體塊的固定中使用粘接劑的情況下，來自該粘接劑產(chǎn)生的有機(jī)分子產(chǎn)生所述附著的可能性更高。
此外，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)在激光等光源的振蕩波長為160nm～500nm的情況下，通過光纖的入射端面及/或電介體塊的射出端面的光束的功率(power)密度在1.0mW/μm2高功率密度區(qū)域，光纖的入射端面與電介體塊的射出端面光學(xué)接觸，如果所述光源產(chǎn)生光束，則芯的入射端面與電介體塊的射出端面熱粘結(jié)，從而由于光纖的脫落或震動(dòng)造成光纖的入射端面及/或電介體塊的射出端面發(fā)生剝離，生成缺陷，使光透射率降低。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種低成本地抑制異物的附著，進(jìn)而防止在高功率密度范圍內(nèi)的光纖的熱粘結(jié)，具備高可靠性的光學(xué)設(shè)備。
本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備，具備，光源；光學(xué)系統(tǒng)，其將從該光源發(fā)出的光束聚光；電介體塊，其設(shè)置在通過該光學(xué)系統(tǒng)后的光束的光程上；光纖，其以使通過該電介體塊后的光束由芯的端面入射的方式設(shè)置，所述光學(xué)設(shè)備的特征在于，在所述光纖的入射端面與所述電介體塊的射出端面間，設(shè)置有具有包圍所述入射端面的芯的孔的層，通過將所述光纖的入射端面經(jīng)由具有包圍所述入射端面的芯的孔的層按壓在所述電介體塊的射出端面，形成包圍所述芯的入射端面的密閉空間。
并且“具有孔的層”的孔及層的形狀沒有特別的限定，例如可以是圓狀、多邊形狀、也可以是圓狀與多邊形狀的組合，可以適宜地變更設(shè)計(jì)。但是該孔必須完全包圍芯的入射端面以形成相對(duì)于芯的入射端面的密閉空間。
具有包圍所述入射端面的芯的孔的層可以在所述光纖的入射端面上形成或在所述電介體的射出端面上形成。
在從所述光纖的入射端面至所述光束的前進(jìn)方向的規(guī)定位置之間，套圈設(shè)置在所述光纖的周圍的情況下，優(yōu)選所述層覆蓋所述光纖與所述套圈的邊界。
優(yōu)選所述光纖的入射端面及/或所述電介體塊的射出端面覆蓋有防止由所述光源發(fā)出的光束的反射的AR膜。
優(yōu)選所述芯的入射端面與所述電介體塊的射出端面間的距離L，在光束的波長為λ的情況下，L＝nλ/2±λ/8(n為整數(shù))。
優(yōu)選所述光束的波長為160～500nm。此外，優(yōu)選所述光束的功率密度在向所述光纖的入射端面入射時(shí)為1.0mW/μm2以上。
本發(fā)明的圖像曝光裝置具備所述的光學(xué)設(shè)備作為曝光用光源。
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備，通過經(jīng)由具有包圍所述芯的入射端面的孔的層，將所述光纖的入射端面按壓在所述電介體塊的射出端面，電介體塊的射出端面、具有包圍入射端面的孔的層及光纖的入射端面發(fā)生彈性變形，形成包圍所述芯的入射端面的密閉空間。由此能夠降低可能由固定光學(xué)設(shè)備的內(nèi)部設(shè)置的光學(xué)部件的粘接劑產(chǎn)生的有機(jī)分子等異物混入所述密閉空間的內(nèi)部，因此，能夠抑制向光的聚光部分即芯的入射端面附著異物。此外即使所述密閉空間內(nèi)混有微量異物的情況下，因?yàn)槟軌蚍乐巩愇锉毁N附，所以能夠抑制異物的附著。由此，能夠抑制由異物產(chǎn)生的光散射或耦合效率的降低，從而提高光源的可靠性。
具有包圍入射端面的芯的孔的層只要在光纖的入射端面上形成，或在電介體塊的射出端面上形成，經(jīng)由該層向電介體塊的射出端面按壓光纖的入射端面時(shí)，定位層的步驟減少，光纖與電介體塊容易裝卸。
此外，本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備在從所述光纖的入射端面至所述光束的前進(jìn)方向的規(guī)定位置之間，具備在所述光纖的周圍設(shè)置的套圈，形成該層以覆蓋所述光纖與所述套圈的邊界的情況下，例如，光纖與套圈利用粘接劑固定時(shí)，因?yàn)榭赡苡稍撜辰觿┊a(chǎn)生的有機(jī)分子不能混入所述密閉空間，所以能夠更加降低芯的入射端面上的異物的附著。
此外，在光纖的入射端面及/或電介體塊的射出端面上覆蓋有防止由光源發(fā)出的光束的反射的AR膜的情況下，能夠降低光纖的入射端面與電介體塊的射出端面之間生成的光束的反射損失，因此光能夠高效率地在光纖中傳播。
此外，芯的入射端面與所述電介體塊的射出端面間的距離L，在光束的波長為λ的情況下，如果L＝nλ/2+λ/8(n為整數(shù))，則能夠降低芯的入射端面及電介體塊的射出端面上的反射損失。
光源的振蕩波長為160～500nm的情況下，由于能量升高，集塵增長，因此使用本發(fā)明能有效地防止異物的附著。
此外，向光纖的入射端面入射的光束高效地與光纖耦合，在小于芯徑的區(qū)域內(nèi)聚集，因此芯的入射端面及電介體塊的射出端面成為高功率密度區(qū)域。此情況下，將光纖的入射端面與電介體塊的射出端面光學(xué)接觸，在由所述光源發(fā)出光束時(shí)，芯的入射端面與電介體塊的射出端面存在熱粘結(jié)之虞，但是通過使用本發(fā)明，因?yàn)橹辽傩镜娜肷涠嗣媾c電介體塊的射出端面之間設(shè)有密閉空間，所以能夠防止所述的熱粘結(jié)。由此，能夠防止由于光纖的卸下或振動(dòng)等產(chǎn)生的光纖的入射端面及/或電介體塊的射出端面發(fā)生剝離生成的缺陷，光透射率的降低。
本發(fā)明的圖像曝光裝置，因?yàn)榫邆淙〉蒙鲜鲂Ч墓鈱W(xué)設(shè)備，所以可以由具備高可靠性的光源進(jìn)行曝光。


圖1A是表示第一實(shí)施方式的光學(xué)設(shè)備的大致形狀的側(cè)剖面圖。
圖1B是向電介體塊按壓光纖(無層)時(shí)的干涉圖案。
圖1C表示芯的入射端面與電介體塊的射出端面間的距離L與投射率之間的關(guān)系。
圖2是表示第二實(shí)施方式的光學(xué)設(shè)備的大致形狀的側(cè)剖面圖。
圖3是表示第三實(shí)施方式的光學(xué)設(shè)備的大致形狀的側(cè)剖面圖。
圖4是表示作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的圖像曝光裝置的外觀的立體圖。
圖5是表示圖4的圖像曝光裝置的掃描機(jī)構(gòu)的構(gòu)成的立體圖。
圖6(A)是表示在感光材料上形成的已曝光區(qū)域的俯視圖，(B)是表示各曝光頭產(chǎn)生的曝光區(qū)域的排列的圖。
圖7是表示圖4的圖像曝光裝置的曝光頭的大致構(gòu)成的立體圖。
圖8是上述曝光頭的剖面圖。
圖9是表示數(shù)字微反射鏡(DMD)構(gòu)成的局部放大圖。
圖10(A)(B)是用于說明DMD的工作的說明圖。
圖11(A)(B)是表示DMD不傾斜設(shè)置的情況下及傾斜設(shè)置的情況下，比較曝光光束的配置及掃描線的俯視圖。
圖12(A)是表示光纖陣列光源的構(gòu)成的立體圖。
圖12(B)是表示光纖陣列光源的激光器射出部的發(fā)光點(diǎn)的排列的主視圖。
圖12(C)表示光纖的構(gòu)成。
圖13是表示上述圖像曝光裝置的電構(gòu)成的方塊圖。
圖中，1B、1C、1D、1E、1F-光學(xué)設(shè)備；2-加熱塊(放熱塊)；3-聚光透鏡(光學(xué)系統(tǒng))；30-光纖；30A、30B、30C、30a-光纖的入射端面；31-第二光纖；4-電介體塊；4a-電介體塊的入射端面；4b-電介體塊的射出端面；5、31a-芯；5a-芯的入射端面；6-包層；6a-包層的入射端面；7-套圈(フエル一ル)；7a-套圈的入射端面；8-層；9-隔離件；B-激光(光束)；GA、GB、GC、GD、GE-凹部；LD-GaN系半導(dǎo)體激光器(光源)；SA、SB、SC、SD、SE、SF-密閉空間；50、250-數(shù)字微反射鏡設(shè)備(DMD)；51-成像光學(xué)系統(tǒng)；52、54-透鏡系統(tǒng)；55-微透鏡陣列；55a、56a、155a、355a-微透鏡；56-聚光用微透鏡陣列；57、58-透鏡系統(tǒng)；59、159-孔陣列；59a、159a-孔；62-微反射鏡；66-光纖陣列光源；68-激光器射出部；72-柱積分儀；150-感光材料；152-載物臺(tái)；162-掃描機(jī)構(gòu)；166-曝光頭；168-曝光區(qū)域；170-已曝光區(qū)域。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的所述的第一實(shí)施方式的光學(xué)設(shè)備1進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1A表示第一實(shí)施方式的光學(xué)設(shè)備1的大致形狀的側(cè)剖面圖。其在本實(shí)施方式中，方便起見，將圖1A的上側(cè)設(shè)為上方進(jìn)行說明。
本實(shí)施方式的光學(xué)設(shè)備1如圖1A所示大致包括在由銅或銅合金構(gòu)成的加熱塊(放熱塊)2上固定的作為光源的GaN系半導(dǎo)體激光器LD；作為將GaN系半導(dǎo)體激光器LD產(chǎn)生的激光B(光束B)聚光的光學(xué)系統(tǒng)的聚光透鏡3；在通過聚光透鏡3后的激光B的光程上設(shè)置的電介體塊4；通過電介體4后的激光B入射的光纖30。
GaN系半導(dǎo)體激光器LD例如以405nm的波長振蕩，且與供給驅(qū)動(dòng)電流的引出配線2a相連。并且作為光源在160～500nm的波長范圍內(nèi)，也可以使用以上述405nm之外的波長振蕩的激光器。此處，在波長為160～500nm的情況下，由于能量增高而集塵加重，因此，本發(fā)明對(duì)防止異物的附著很有效果。
聚光透鏡3為凸透鏡，例如將樹脂或光學(xué)玻璃通過鑄模成形而形成。
電介體塊4由例如石英玻璃等激光可透過的材料形成，具有在激光B的光程上設(shè)置時(shí)，隨著聚光透鏡3側(cè)的端面即入射端面4a靠下方而遠(yuǎn)離聚光透鏡3的斜面，光纖30側(cè)的端面即射出端面4b與光纖30的軸成直角。如上述，只要入射端面4a具有斜面，就能夠抑制由于在后述的光纖30的入射端面30a的芯5處的激光B的反射光返回到GaN系半導(dǎo)體激光器LD中而產(chǎn)生的噪聲。
并且，上述的GaN系半導(dǎo)體激光器LD、聚光透鏡3及電介體塊4光學(xué)配置，例如，由粘接劑固定在箱體(package)中，形成一體化模塊。
光纖30由在軸芯處形成的由石英制的芯5和在芯5的周圍形成的包層6構(gòu)成。在光纖30的周圍，在由光纖30入射端面開始沿激光B的前進(jìn)方向到達(dá)規(guī)定位置(未圖示)，例如由粘接劑固定有圓筒狀套圈7。
套圈7由陶瓷、玻璃、或者金屬，或由其組合形成的材料形成。在由陶瓷或玻璃形成的情況下，其側(cè)面優(yōu)選通過金屬電鍍或陰極真空噴鍍進(jìn)行金屬噴鍍加工。并且套圈7設(shè)置在光纖30的周圍后，套圈7的電介體塊4側(cè)的端面7a及光纖30的入射端面30a研磨加工成平坦或球面狀。
在光纖30的入射端面30a上，利用蒸鍍覆蓋防止激光B的反射的AR(無反射)膜。并且，AR膜也覆蓋上述的電介體塊4的入射端面4a及射出端面4b。由此，在電介體塊4的射出端面4b與光纖30的入射端面30a連接時(shí)，能夠降低射出端面4b與入射端面30A之間生成的激光B的反射損失，因此，能夠高效率地在光纖30中傳導(dǎo)激光B。并且，本實(shí)施方式中，在光纖30的入射端面30a、電介體4的入射端面4a及射出端面4b上覆蓋了AR膜，但本發(fā)明不僅限于此，也可以覆蓋任意一個(gè)面，覆蓋任意兩個(gè)面，或不覆蓋任意面。
此處，本發(fā)明的特征為，在如上述的光纖30的被研磨加工平坦的或曲率半徑為6nm～30nm的球面狀的入射端面上，如圖1所示，形成具有包圍芯5的入射端面5a的孔的層8。層8利用光刻工序等由例如蒸鍍及電鑄等形成，以覆蓋套圈7的端面7a及與該端面7a鄰接的包層6的外側(cè)入射端面6a1。
將光纖30的入射端面30a以6～12N經(jīng)由具有包圍芯的入射端面的孔的層8按壓在電介體塊4的射出端面4b，例如，形成為將套圈與光纖構(gòu)成的插頭利用彈性部件按壓在包括激光源、聚光光學(xué)系統(tǒng)、電介體塊的插口的連接器型，通過利用連接器結(jié)構(gòu)內(nèi)的彈性部件將光纖30向電介體4按壓，具有包圍電介體塊4的射出端面4b、芯5的入射端面5a的孔的層8及光纖30的入射端面30a發(fā)生彈性變形，從而形成包圍芯5的入射端面5a的密閉空間S1。設(shè)置用來形成層8的孔具有至少比芯5的入射端面5a大的任意形狀。
圖1B表示當(dāng)將具有上述曲率的入射端面的芯徑60μm的光纖(未形成層8)以6～12N的力壓在電介體塊后，從電介體塊側(cè)觀察到的干涉圖案。圖1B中，中心部為光纖的芯，其外側(cè)的黑暗部分為包層，再外側(cè)的明亮部分為套圈。此外，在未生成干涉條紋的范圍，即距光纖的中心200μm以內(nèi)的范圍內(nèi)，電介體塊的射出端面、光纖的入射端面及套圈物理接觸。
因此，在該光纖的入射端面上形成具有包圍芯的入射端面且距光纖的中心大致200μm以內(nèi)的范圍內(nèi)閉合的孔的層，然后只要將該光纖以所述條件按壓在電介體塊上，就能夠形成具有良好的密閉性的包圍芯的入射端面的密閉空間。
光纖30由如下方式定位，使得通過電介體4后的激光B聚光于芯5的入射端面5a，即層8的電介體塊4側(cè)的端面8a被按壓在電介體塊4的射出端面4b。并且，形成層8的光纖30能夠在電介體塊4的射出端面4b上反復(fù)裝卸。
如此，如果將具備有形成了層8的入射端面30a的光纖30向電介體塊按壓，如圖1A所示，層8的端面8a與電介體塊4的射出端面4b接觸，芯5的入射端面5a和與該入射端面鄰接的包層6的內(nèi)側(cè)入射端面6a2位于遠(yuǎn)離電介體塊4的射出端面4b的位置，因此，光纖30的入射端面30a和電介體塊4的射出端面4b之間形成密閉空間S1。在使用了粘接劑固定在光纖1上設(shè)置的光學(xué)部件的情況下，能夠降低可能由該粘接劑產(chǎn)生的有機(jī)分子等異物混入密閉空間S1的內(nèi)部，并能抑制激光B聚光的芯5的入射端面5a上附著異物。
此外，如上所述，層8形成在套圈7的端面7a及包層6的外側(cè)入射端面6a1，因此，例如當(dāng)包層6與套圈7由粘接劑固定時(shí)，因?yàn)樵摴潭娌幻嫦蛎荛]空間S1，所以能夠防止可能由該固定面上使用的粘接劑產(chǎn)生的有機(jī)分子混入密閉空間S1的情況。由此，能夠更加降低芯的入射端面上的異物的附著。
另外，即使密閉空間S1混入微量異物的情況下，利用密閉空間S1能夠防止異物壓在芯5的入射端面5a上，因此能夠抑制異物的附著。由此，能夠抑制由于異物導(dǎo)致的光散射或耦合效率的低下，并能提高GaN系半導(dǎo)體激光器LD的可靠性。
此外，在使用輸出攻略為150mW以上、振蕩波長為160～500nm、發(fā)光區(qū)域?yàn)?×1μm2的GaN系半導(dǎo)體激光器LD及4倍光學(xué)焦距的情況下，在以往沒有層8的光纖中，通過光纖的入射端面及電介體塊的出射端面的激光B的橫截面積為28×4μm2，芯的入射端面及電介體塊的射出端面成為1.0mW/μm2以上的高功率密度區(qū)域，因此，光纖的入射端面與電介體塊的射出端面光學(xué)接觸，如果發(fā)出激光，則芯的入射端面與電介體塊的射出端面有熱粘結(jié)之虞。但是如上述形成密閉空間S1，則由于光纖30芯5的入射端面5a遠(yuǎn)離電介體塊4的射出端面4b，因此能夠防止芯5的入射端面與電介體塊4的射出端面4b發(fā)生熱粘結(jié)。
并且，當(dāng)光纖與電介體塊不設(shè)AR膜的情況下，設(shè)芯的入射端面5a與電介體塊的射出端面4b間的距離為L，光束的波長為λ，優(yōu)選將L設(shè)定為L＝nλ/2±λ/8(n為整數(shù))。圖1C表示芯的入射端面5a與電介體塊的射出端面4b間的距離L與透射率的關(guān)系，通過將L設(shè)為nλ/2±λ/8，能夠降低射出端面4b與入射端面30A間生成的激光B的反射損失。
實(shí)施例1此處，對(duì)上述實(shí)施方式的光纖30的層8的形成方法及將該形成后的光纖30在電介體塊4上反復(fù)裝卸時(shí)的實(shí)施例進(jìn)行說明。
1)光纖30為芯5直徑60μm、包層6直徑125μm的SI型石英光纖，并粘接固定于套圈7，使用膜厚40μm的干膜負(fù)抗蝕劑(dry negaresist)，將該光纖30的入射端面30a壓在該抗蝕劑上，從而將該端面30a覆蓋抗蝕劑。
2)接下來進(jìn)行圖案化，通過從與光纖30的覆蓋了抗蝕劑側(cè)相反側(cè)的端面照射振蕩波長為405nm的激光，以100℃烘烤后顯影，從而至少芯5的入射端面5a被抗蝕劑圖案覆蓋。
3)接下來，在光纖30的入射端面30a上真空蒸鍍數(shù)μm的Cr膜，然后利用電鑄由膜厚變?yōu)?0μm的Cr膜形成層8。然后去掉抗蝕劑圖案。
4)如上所述將形成了層8的光纖30的層8的端面8a按壓在由GaN系半導(dǎo)體激光器LD、聚光透鏡3及電介體塊4光學(xué)配置的一體型模塊的電介體塊4的射出端面4b進(jìn)行反復(fù)的裝卸。由其結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，與以往沒有層8的光纖比較，在光纖30的芯5的入射端面5a上的異物附著減少?？梢酝茢嘁?yàn)楣饫w30與套圈7的固定面被層8覆蓋，所以在該固定面上使用的粘接劑被層8封堵。
5)如果附著有微量異物時(shí)，可以使用棉棒等擦拭從而容易地將附著的異物除去。在以往沒有層8的光纖中，由于該光纖的入射端面與電介體塊4的射出端面4b緊固地按壓，兩者間混入的異物粘附在芯5的入射端面5a上，但是，由于在光纖30的入射端面30A上形成了層8，通過在芯5的入射端面5a與電介體4的射出端面4b之間形成密閉空間S1，芯5的入射端面5a上不會(huì)被壓上異物，因此，可以推斷出能夠抑制異物的粘附。
接下來，參照附圖對(duì)本發(fā)明所述的第二實(shí)施方式的光學(xué)設(shè)備1′進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2表示第二實(shí)施方式的光學(xué)設(shè)備1′的大致形狀的側(cè)剖面圖。
本實(shí)施方式的光學(xué)設(shè)備1′與上述的第一實(shí)施方式的光學(xué)設(shè)備1形成層8的端面不同，但能夠與上述光學(xué)設(shè)備1取得同樣的效果。因而，僅就不同部分的進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，相同的部分及發(fā)明的效果省略說明。
本實(shí)施方式的層8′如圖2所示，不是在光纖30的入射端面30a，而是在電介體塊4的射出端面4b上形成。層8用再光刻工序等由例如蒸鍍及電鑄等形成，其在向光纖30按壓時(shí)為環(huán)狀，且具有包圍芯5的入射端面5a的圓形的孔，由于該孔，芯5的入射端面5a及與該入射端面5a鄰接的包層6的內(nèi)側(cè)入射端面6a2遠(yuǎn)離射出端面4b。
如果將光纖30的入射端面30a按壓于如此形成了層8′的電介體塊4，則如圖2所示，套圈7的入射端面7a及與該入射端面7a鄰接的包層6的外側(cè)入射端面6a1向?qū)?′的所述端面8b′按壓接觸，因?yàn)樾?的入射端面5a及與該入射端面5a鄰接的包層6的內(nèi)側(cè)入射端面6a2遠(yuǎn)離電介體塊4的射出端面4b，所以光纖30的入射端面30a與電介體塊4的射出端面4b之間形成密閉空間S2。
實(shí)施例2此處，對(duì)上述實(shí)施方式的光纖30的層8′的形成方法及將該形成后的光纖30在電介體塊4上反復(fù)裝卸時(shí)的實(shí)施例進(jìn)行說明。層8′的形成方法僅是形成的端面不同，與上述的實(shí)施例1的層8的形成方法相同，利用光刻工序在電介體塊4的射出端面上實(shí)施圖案化，形成由Cr膜構(gòu)成的層8′。
并且，通過未圖示的連接器，將光纖30的入射端面30a按壓在如上述在電介體塊4上形成了層8′的端面8b′上，反復(fù)進(jìn)行裝卸。由其結(jié)果能夠確認(rèn)，與上述實(shí)施例1同樣，光纖30的芯5的入射端面5a上附著的異物減少的情況，并能夠抑制異物的貼附。
另外，上述的實(shí)施方式的光纖如上所述的構(gòu)成，但是本發(fā)明的光纖并不僅限于此，可以適當(dāng)?shù)刈兏O(shè)計(jì)。
此外，當(dāng)使用在上述的“技術(shù)領(lǐng)域”中記載的使用止動(dòng)器的方法的情況下，如圖3所示，將電介體塊4以隔離件9向光纖30側(cè)突出例如40μm的方式，不使用粘接劑地例如由焊錫等固定在圓筒狀的隔離件9(止動(dòng)器)的內(nèi)面，通過將隔離件9的光纖30側(cè)的端面9b與光纖30的周圍設(shè)置的套圈7的端面7a連接，芯5及包層6的入射端面5a、6a與電介體塊4的射出端面4b之間設(shè)置密閉空間S3。在如此形成的本例中，因?yàn)樵诟綦x件9與電介體塊的固定中不使用粘接劑，所以不會(huì)發(fā)生可能由該粘接劑中產(chǎn)生的有機(jī)分子等異物混入密閉空間S3的內(nèi)部。并且，此情況的套圈7與光纖30優(yōu)選至少密閉空間S3的外周由焊錫進(jìn)行固定。從而，能夠防止異物混入密閉空間S3。此外，在套圈7與光纖30由粘接劑進(jìn)行固定的情況下，隔離件9的端面9b優(yōu)選與包層6的端面6a接觸。從而，能夠利用隔離件9防止粘接劑混入密閉空間S3。
接下來對(duì)具備將本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備作為曝光光源的圖像曝光裝置進(jìn)行說明。
如圖4所示，此圖像曝光裝置具備平板狀的移動(dòng)載物臺(tái)152，其將片狀的感光材料吸附在表面地保持。在由四條腿部154支撐的厚板狀的設(shè)置臺(tái)156上設(shè)置沿載物臺(tái)移動(dòng)方向延伸的兩根導(dǎo)軌158。載物臺(tái)152的長度方向配置為載物臺(tái)的移動(dòng)方向，且通過導(dǎo)軌可往返移動(dòng)地被支撐。另外，此圖像曝光裝置中設(shè)有將作為副掃描機(jī)構(gòu)的載物臺(tái)152沿導(dǎo)軌158驅(qū)動(dòng)的后述的載物臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置304(參照?qǐng)D13)。
在設(shè)置臺(tái)156的中央部，設(shè)有跨過載物臺(tái)152的移動(dòng)路徑的“コ”字狀的門160?！哎场弊譅畹拈T160的各端部固定在設(shè)置臺(tái)156的兩側(cè)面。在夾有此門160的一側(cè)設(shè)有掃描機(jī)構(gòu)162，另一側(cè)設(shè)有檢測(cè)感光材料150的前端及后端的多個(gè)(例如2個(gè))傳感器164。掃描機(jī)構(gòu)162及傳感器164分別安裝在門160上，并固定配置在載物臺(tái)152的移動(dòng)路徑的上方。另外，掃描機(jī)構(gòu)162及傳感器164與控制其的未圖示的控制器連接。
如圖5及6(B)所示，掃描機(jī)構(gòu)162具備m行n列(例如3行5列)的大致矩陣形狀排列的多個(gè)(例如14個(gè))曝光頭166。此例中，由于感光材料150的寬度的關(guān)系，在第三行上配置四個(gè)曝光頭166。另外，在分別表示排列在第m行的第n列的曝光頭時(shí)，用曝光頭166mn標(biāo)記。
曝光頭166構(gòu)成的曝光區(qū)域168為以副掃描方向?yàn)槎踢叺木匦巍Ｒ蚨?，伴隨載物臺(tái)152的移動(dòng)，每個(gè)曝光頭166在感光材料150上形成帶狀的已曝光區(qū)域170。另外，在表示由排列在第m行的第n列的曝光頭產(chǎn)生的曝光區(qū)域時(shí)，用曝光區(qū)域168mn標(biāo)記。
此外，如圖6(A)及(B)所示，線狀排列的各行的各個(gè)曝光頭在排列方向上以規(guī)定間隔(曝光區(qū)域的長邊的自然數(shù)倍、本例中為2倍)錯(cuò)開排列，以使帶狀的已曝光區(qū)域170在與副掃描方向正交的方向上無間隙地排列。因此，第一行的曝光區(qū)域16811和曝光區(qū)域16812之間不能曝光的部分能夠通過第二行的曝光區(qū)域16821和第三行的曝光區(qū)域16831進(jìn)行曝光。
如圖7及8所示，曝光頭16611～166mn分別具備作為將入射的光束與像素值對(duì)應(yīng)地按各個(gè)像素調(diào)制的空間光調(diào)制元件的美國テキサスインスツルメンツ社制的數(shù)字微反射鏡(DMD)50。此DMD50與具備有數(shù)據(jù)處理部和反射鏡驅(qū)動(dòng)控制部的后述的控制器302(參照?qǐng)D13)連接。在此控制器302的數(shù)據(jù)處理部中，基于輸入的圖像數(shù)據(jù)，按各個(gè)曝光頭166生成驅(qū)動(dòng)控制DMD的需要控制區(qū)域內(nèi)的各微反射鏡的控制信號(hào)。另外，需要控制區(qū)域在以后敘述。此外，反射鏡驅(qū)動(dòng)控制部，基于在圖像數(shù)據(jù)處理部生成的控制信號(hào)，按各個(gè)曝光頭166控制DMD50的各微反射鏡的反射角度。關(guān)于反射面的反射角度控制在以后敘述。
在DMD50的光入射側(cè)，以如下順序設(shè)置，具備將光纖的射出端部(發(fā)光點(diǎn))沿與曝光區(qū)域168的長邊方向?qū)?yīng)的方向排成一列的激光器射出部的光纖陣列光源66、補(bǔ)正由光纖陣列光源66射出的激光并在DMD上聚光的透鏡系統(tǒng)67、將通過了此透鏡系統(tǒng)67的激光向DMD反射的反射鏡69。圖7大致地表示透鏡系統(tǒng)67。
如圖8詳細(xì)所示，上述透鏡系統(tǒng)67由以下構(gòu)成，將由光纖陣列光源66射出的作為照明光的激光B聚光的聚光透鏡71、在通過了此聚光透鏡71的光的光程上插入的柱狀光學(xué)積分儀(以下稱為柱積分儀)72、及在該柱積分儀72的下游側(cè)，即在發(fā)射鏡69側(cè)設(shè)置的準(zhǔn)直儀透鏡74。聚光透鏡71、柱積分儀72及準(zhǔn)直儀透鏡74將光纖陣列光源66射出的激光作為接近平行光且光束的截面強(qiáng)度被均等化的光束射入DMD50內(nèi)。關(guān)于該柱積分儀72的形狀或作用以后詳細(xì)說明。
由上述透鏡系統(tǒng)67射出的光由反射鏡69發(fā)射，經(jīng)由TIR(全反射)三棱鏡向DMD照射。圖7中，省略該TIR棱鏡70。
此外在DMD50的光反射側(cè)設(shè)置將由DMD50反射的激光B在感光材料150上成像的成像光學(xué)系統(tǒng)51。該成像光學(xué)系統(tǒng)在圖7中概略的表示，但如圖8詳細(xì)所示，由透鏡系統(tǒng)52、54構(gòu)成的第一成像光學(xué)系統(tǒng)、由透鏡系統(tǒng)57、58構(gòu)成的第二成像光學(xué)系統(tǒng)、在這些成像光學(xué)系統(tǒng)間插入的微透鏡陣列55、和孔陣列59構(gòu)成。
微透鏡陣列55為與DMD50的各像素對(duì)應(yīng)的多個(gè)微透鏡55a以二維狀排列形成的。各微透鏡55a在來自分別對(duì)應(yīng)的微反射鏡62的激光B的入射位置上，設(shè)置在由透鏡系統(tǒng)52、54形成的微反射鏡62的成像位置偏離的由該微反射鏡62及透鏡系統(tǒng)52、54形成的分離聚光位置上。本例中，如后所述，因?yàn)镈MD50的1024個(gè)×768列的微反射鏡中僅有1024個(gè)×256列被驅(qū)動(dòng)，因此，與之相對(duì)應(yīng)微透鏡55a配置為1024個(gè)×256列。此外，微透鏡55a的配置間隙在縱向、橫向上都為41μm。該微透鏡55a例如由焦距0.19mm、NA(開口數(shù))為0.11的光學(xué)玻璃BK7形成。另外，關(guān)于微透鏡55a的形狀以后詳細(xì)說明。并且，在各微透鏡55a的位置上的激光B的光束徑為41μm。
此外，上述孔陣列59由與微透鏡陣列55的各微透鏡55a對(duì)應(yīng)的多個(gè)小孔(開口)59a形成。在本實(shí)施方式中，小孔59a的徑為10μm。
上述第一成像光學(xué)系統(tǒng)利用DMD50將圖像擴(kuò)大3倍，將其在微透鏡陣列55上成像。并且，第二成像光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)過了微透鏡陣列55的像擴(kuò)大1.6倍，并將其在感光材料150上成像，投影。從而，整體上，圖像通過DMD50被放大4.8倍在感光材料150上成像，投影。
另外本例中，第二成像光學(xué)系統(tǒng)與感光材料150之間設(shè)置棱鏡對(duì)73，通過將該棱鏡對(duì)73在圖8中沿上下方向移動(dòng)，可以調(diào)節(jié)感光材料150上圖像的中心。另外在同圖中，感光材料150沿箭頭F方向副掃描并輸送。
如圖9所示，DMD50為在SRAM單元(存儲(chǔ)單元)60上，構(gòu)成各個(gè)像素(Pixel)的多個(gè)(例如1024個(gè)×768個(gè))微小的反射鏡(微反射鏡)62以格子狀排列的反射鏡設(shè)備。在各像素中，最上部設(shè)有被支柱支撐的微反射鏡62，微反射鏡62的表面蒸鍍有鋁等反射率高的材料。另外，微反射鏡62的反射率為90％以上，其排列間隙在縱向、橫向都為例如13.7μm。此外，在微反射鏡62的正下方經(jīng)由含有鉸鏈及軛的支柱設(shè)置由通常的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的生產(chǎn)線制造的硅柵的CMOS的SRAM單元60，整體單片地構(gòu)成。
如果將數(shù)字信號(hào)讀入DMD50的SRAM單元60中，則由支柱支撐的微反射鏡62在以對(duì)角線為中心，相對(duì)于配置DMD50的基板側(cè)在±α度(例如±12度)的范圍內(nèi)傾斜。圖10(A)表示微反射鏡62在開啟狀態(tài)時(shí)以+α度傾斜的狀態(tài)，圖10(B)表示微反射鏡62在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)以-α度傾斜的狀態(tài)。從而，對(duì)應(yīng)圖像信號(hào)，如圖9所示通過控制DMD50的各像素上的微反射鏡62的傾斜，入射到DMD50上的激光向各自的微反射鏡62的傾斜方向反射。
圖9表示將DMD50的一部分放大，微反射鏡62被控制為+α度或-α度狀態(tài)時(shí)的一例。各微反射鏡62的開關(guān)控制由與DMD50連接的所述控制器302進(jìn)行。此外，在由關(guān)閉狀態(tài)的微反射鏡62反射的激光B前進(jìn)的方向上設(shè)置光吸收體(未圖示)。本實(shí)施方式中的微反射鏡62的反射面具有傾斜度，但是圖9、圖10省略其傾斜度。
此外，DMD50優(yōu)選將其短邊與副掃描方向成規(guī)定角度θ(例如0.1°～0.5°)略微傾斜地設(shè)置。圖11(A)表示在不使DMD50傾斜的情況下的由各微反射鏡產(chǎn)生的反射光像(曝光光束)53的掃描軌跡，圖11(B)表示在使DMD50傾斜的情況下的曝光光束53的掃描軌跡。
DMD50上，在長度方向排列多個(gè)(例如1024個(gè))微反射鏡的微反射鏡陣列在寬度方向上排列多組(例如756組)，但是如圖11(B)所示，通過使DMD50傾斜，由各微反射鏡產(chǎn)生的曝光光束53的掃描軌跡(掃描線)的間距P1窄于不使DMD50傾斜情況下的掃描線的間距P2，從而能夠大幅度提高解析度。另一方面，因?yàn)镈MD50的傾斜角很小，所以使DMD50傾斜的情況下的掃描寬度W2與不使DMD50傾斜的情況下的掃描寬度W1大致相同。
此外，通過不同微反射鏡陣列在相同掃描線上重復(fù)曝光(多重曝光)。如此，通過多重曝光，能夠控制對(duì)于對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的曝光位置的微少量，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高精細(xì)的曝光。此外，通過微少量的曝光位置控制，能夠?qū)⒃谥鲯呙璺较蚺帕械亩鄠€(gè)曝光頭間的縫隙無高低差地連接。
另外也可以將各微反射鏡陣列在與副掃描方向正交的方向上錯(cuò)開規(guī)定的間隔交錯(cuò)配置，代替DMD50的傾斜，能夠獲得同樣的效果。
如圖12A所示，光纖陣列光源66由具備光纖30的多個(gè)(例如14個(gè))光學(xué)設(shè)備1構(gòu)成。光纖30的另外一端與芯徑和光纖30相同且包層徑小于光纖30的第二光纖31耦合。如圖12B詳細(xì)地表示，第二光纖31的與光纖30相反側(cè)的端部沿與副掃描方向正交的主掃描方向的并排排列七個(gè)，且它們排列成兩列而構(gòu)成激光器射出部68。
如圖12B所示，在第二光纖31的端部構(gòu)成的激光器射出部68由表面平坦的兩張支撐板65夾住而固定。此外，在第二光纖31的光射出端面上，為保護(hù)端面優(yōu)選設(shè)置玻璃等透明的保護(hù)板。第二光纖31的光射出端面因?yàn)楣饷芏雀?，因此易集塵且易劣化，但是通過設(shè)置上述的保護(hù)板，能夠防止灰塵附著在端面上及延緩劣化。
本例中，如圖12C所示，包層徑大的光纖30的激光射出側(cè)的前端部分與長度為1～30cm左右的包層徑小的第二光纖31同軸地耦合。光纖30、31在各自芯軸一致的狀態(tài)下，將第二光纖31的入射端面與光纖30的射出端面通過熱粘結(jié)進(jìn)行耦合。如上所述，第二光纖31的芯31a的徑與光纖30的芯5的徑同樣大小。
接下來參照?qǐng)D13對(duì)本例的圖像曝光裝置中的電構(gòu)成進(jìn)行說明。如此處所示，整體控制部300連接有調(diào)制回路301，該調(diào)制回路連接有控制DMD50的控制器302。此外，整體控制部300連接有驅(qū)動(dòng)光學(xué)設(shè)備的LD驅(qū)動(dòng)回路303。此外，此整體控制部300連接有驅(qū)動(dòng)所述載物臺(tái)152的載物臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置304。
下面對(duì)上述圖像曝光裝置的工作進(jìn)行說明。在掃描機(jī)構(gòu)162的各曝光頭166中，由構(gòu)成光纖陣列光源66的合波激光光源的GaN系半導(dǎo)體激光器LD(參照?qǐng)D1)分別以發(fā)散光狀態(tài)射出的激光B由聚光透鏡3聚光，通過電介體4在光纖30的芯5的入射端面5a上收斂。并且，光纖30的芯5的入射激光B在光纖30內(nèi)傳播，由與光纖30的射出端面耦合的第二光纖31射出。
在圖像曝光時(shí)，來自調(diào)制回路301的與曝光圖案對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)輸入DMD50的控制器302中，并被存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器(frame memory)中。該圖像數(shù)據(jù)是將構(gòu)成圖像的各像素的濃度用2值(點(diǎn)的紀(jì)錄的有無)表示的數(shù)據(jù)。
將感光材料吸附在表面的載物臺(tái)152通過如圖13所示的載物臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置304沿導(dǎo)軌158以一定速度從門160的上游側(cè)向下游側(cè)移動(dòng)。載物臺(tái)152通過門160下時(shí)，如果門160上安裝的傳感器164檢測(cè)出感光材料150的前端，則存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器中的圖像數(shù)據(jù)分為多個(gè)行順次讀出，基于數(shù)據(jù)處理部讀出的圖像數(shù)據(jù)，按各曝光頭166生成控制信號(hào)。并且，通過反射鏡驅(qū)動(dòng)控制部，基于生成的控制信號(hào)按各曝光頭166對(duì)DMD50的微反射鏡進(jìn)行開關(guān)控制。另外，本例的情況下，構(gòu)成一個(gè)像素部的微反射鏡的大小為14μm×14μm。
如果由光纖陣列光源66向DMD50照射激光B，則當(dāng)DMD50的微反射鏡呈開啟狀態(tài)時(shí)反射的激光由透鏡系統(tǒng)54、58在感光材料150上成像。如此，光纖陣列光源66射出的激光按像素被開關(guān)，感光材料150以與DMD50的使用像素?cái)?shù)大致相同數(shù)的像素單位(曝光區(qū)域168)被曝光。此外，通過將感光材料150與載物臺(tái)同時(shí)以一定速度移動(dòng)，感光材料150由掃描機(jī)構(gòu)162在與載物臺(tái)的移動(dòng)方向相反的方向上被副掃描，按各曝光頭166形成帶狀的已曝光區(qū)域。
利用掃描機(jī)構(gòu)162的感光材料150的副掃描結(jié)束后，傳感器164如果檢測(cè)出感光材料150的后端，則載物臺(tái)152通過載物臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置304沿導(dǎo)軌158返回到位于門160的最上游側(cè)的原點(diǎn)，再次沿導(dǎo)軌158由門160的上游側(cè)向下游側(cè)以一定速度移動(dòng)。
下面，對(duì)圖8所示的由光纖陣列光源66、聚光透鏡71、柱積分儀72、準(zhǔn)直儀透鏡74、反射鏡69及TIR棱鏡構(gòu)成，將作為照明光的激光B向DMD50照射的照明光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行說明。柱積分儀72為例如為形成四棱柱狀的透光性柱，在其內(nèi)部，激光B全反射前進(jìn)時(shí)，該激光B的光束截面內(nèi)的強(qiáng)度分布被均一化。另外，在柱積分儀72的入射端面、射出端面覆蓋有防反射膜，透過率得到提高。如以上所述，作為照明光的激光B的光束截面內(nèi)的強(qiáng)度分布能夠高度的均一化，消除了照明光強(qiáng)度的不均一，可以在感光材料150上曝光高精細(xì)的圖像。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)設(shè)備，具備，光源；光學(xué)系統(tǒng)，其將從所述光源發(fā)出的光束聚光；電介體塊，其設(shè)置在通過該光學(xué)系統(tǒng)后的光束的光程上；光纖，其以使通過該電介體塊后的光束由芯的端面入射的方式設(shè)置，所述光學(xué)設(shè)備的特征在于，在所述電介體塊的射出端面與所述光纖的入射端面間，設(shè)置有具有包圍所述入射端面的芯的孔的層，通過將所述光纖的入射端面經(jīng)由具有包圍所述入射端面的芯的孔的層按壓在所述電介體塊的射出端面，形成包圍所述芯的入射端面的密閉空間。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，具有包圍所述入射端面的芯的孔的層形成在所述光纖的入射端面上。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，具有包圍所述入射端面的芯的孔的層形成在所述電介體塊的射出端面上。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，具備在從所述光纖的入射端面至所述光束的前進(jìn)方向的規(guī)定位置之間，設(shè)置在所述光纖的周圍的套圈，所述層形成為覆蓋所述光纖與所述套圈的邊界。
5.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，具備在從所述光纖的入射端面至所述光束的前進(jìn)方向的規(guī)定位置之間，設(shè)置在所述光纖的周圍的套圈，所述層形成為覆蓋所述光纖與所述套圈的邊界。
6.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，具備在從所述光纖的入射端面至所述光束的前進(jìn)方向的規(guī)定位置之間，設(shè)置在所述光纖的周圍的套圈，所述層形成為覆蓋所述光纖與所述套圈的邊界。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，所述光纖的入射端面及/或所述電介體塊的射出端面覆蓋有防止由所述光源發(fā)出的光束的反射的AR膜。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，所述芯的入射端面與所述電介體塊的射出端面間的距離L，在光束的波長為λ的情況下，L＝nλ/2±λ/8(n為整數(shù))。
9.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，所述芯的入射端面與所述電介體塊的射出端面間的距離L，在光束的波長為λ的情況下，L＝nλ/2±λ/8(n為整數(shù))。
10.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，所述芯的入射端面與所述電介體塊的射出端面間的距離L，在光束的波長為λ的情況下，L＝nλ/2±λ/8(n為整數(shù))。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，所述光束的波長為160～500nm。
12.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，所述光束的功率密度在向所述光纖的入射端面入射時(shí)為1.0mW/μm2以上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學(xué)設(shè)備，其抑制異物的附著，進(jìn)而防止在高功率密度范圍內(nèi)的光纖的熱粘結(jié)，使光源的可靠性提高。光纖(1)具備光源LD；聚光透鏡(3)，其將從光源LD發(fā)出的光束B聚光；電介體塊(4)，其設(shè)置在通過聚光透鏡(3)后的光束B的光程上；光纖(30)，其以使通過電介體塊(4)的光束(B)由入射端面(30A)的芯(5)入射的方式設(shè)置。通過將光纖(30)的入射端面(30a)經(jīng)由具有包圍所述光纖(30)入射端面(30a)的芯(5)的孔的層(8)按壓在電介體塊(4)的射出端面(4b)，形成包圍芯(5)的入射端面(5a)的密閉空間(SA)。
文檔編號(hào)G02B6/26GK101059588SQ20071010101
公開日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者向井厚史, 后藤千秋, 園田慎一郎 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社