光源装置以及具有光源装置的曝光装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及能够用于投影仪、曝光装置等的光源装置，尤其涉及作为光源使用的放电灯的配置、或针对放电灯的光量/照明控制。
【背景技术】
[0002]在投影仪、曝光装置等中，使用了具有高亮度且小型、直径较小的短弧型放电灯的光源装置。光源装置具有反射面为旋转抛物面的碗状的反射镜，来自放电灯的光借助反射镜而朝规定方向照射。尤其是，在提高发光强度的情况下，组装出设置有多个由放电灯和反射镜构成的灯单元的多灯式光源装置。
[0003]在灯单元中，构成为沿着反射镜的中心轴安装放电灯，利用反射镜将从放电管朝径向放射的光导向一个方向，以放电灯的电弧辉点位置与反射镜的焦点位置实质一致的方式，同轴地固定放电灯(例如参照专利文献I)。
[0004]关于放电灯的光量调节，已知有使放电灯的位置沿着反射镜的中心轴平行移动的光源装置(参照专利文献2)。在此，在投影仪装置内安装有能够沿轴向移动的放电灯。为了防止在点亮中产生的热的影响，使放电灯的辉点位置从反射镜的焦点位置错开，来调节从反射镜射出的光量。
[0005]另一方面，在曝光装置中，要求照射高亮度且恒定照度的光。因此，在曝光作业中断时，使用测光装置计测照度，调节对放电灯的供给功率，进行恒定照度点亮控制(例如参照专利文献3)。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2006-147362号公报
[0009]专利文献2:日本特开2010-072571号公报
[0010]专利文献3:日本特开2009-205025号公报
【发明内容】
[0011]发明所要解决的课题
[0012]在使放电灯长时间点亮时，由于卤素气体等稀有气体的放电管内对流的影响等，电极前端部发生变形，电弧辉点位置逐渐变动。其结果是，电弧辉点从反射镜焦点位置错开。该电弧辉点变动使灯照度快速下降，使灯寿命缩短。
[0013]因此，要求即使长时间地使用放电灯、照度也不会下降的放电灯的配置结构。
[0014]另一方面，在曝光装置等中，进行恒定照度点亮控制，在该情况下，在灯的照度因放电管、电极的消耗等而下降时，使灯功率也相应地增加。该控制会持续到接近灯寿命、达到灯功率上限值为止。因此，为了延长灯寿命，期望尽可能抑制灯点亮起动时的灯功率。
[0015]但是，在抑制初始起动时的灯功率时，电弧辉点位置有可能不规则地变动，产生闪烁，照度变得不稳定。因此，需要以一定值以上的功率进行点亮。此外，功率值因灯个体差异而不同，因此，在多灯式光源装置等中，为了在全部灯中防止产生闪烁，需要以更大的功率使灯初始起动。
[0016]因此，需要抑制放电灯点亮期间内的照度下降，使供给功率的上升尽可能平缓。
[0017]用于解决课题的手段
[0018]本发明的光源装置具有:至少I个放电灯，所述至少I个放电灯具有以使电极轴与灯中心轴一致的方式在放电管内相对配置的电极对；以及至少I个反射镜，所述至少I个反射镜具备具有焦点的凹形反射面，将来自所述放电灯的光导向一个方向。
[0019]例如，放电灯为包含0.2mg/mm3以上的水银的高亮度短弧型灯，能够用于投影仪、曝光装置等。此外，可以单体地使用由I个放电灯、和I个反射镜构成的灯部，也可以构成配置有多个灯部的多灯式光源装置。
[0020]在本发明中，放电灯沿着反射镜中心轴被配置，并且，从基准位置起沿着与反射镜中心轴垂直的方向隔开规定的距离间隔。此处，基准位置是指如下位置:使放电灯中心轴与反射镜中心轴一致且使电弧辉点与反射镜焦点位置相符时的位置，即相对于以往的放电灯的轴向以及垂直方向而设定的位置。因此，在沿水平方向配置放电灯的情况下，以灯中心轴相比反射镜中心轴位于铅直下方的方式，偏移配置放电灯。另外，也可以不严格地与反射镜中心轴垂直(90° )，可以不是反射镜中心轴向，而相对于垂直方向为一定程度。
[0021]放电灯从反射镜中心轴沿着垂直方向偏移配置，由此，随着长时间地点亮灯，电弧辉点朝铅直上方移动。因此，适当调节光源装置的配置，使放电灯变为水平，由此，抑制照度下降，使灯寿命延长。
[0022]另外，关于放电灯，可以相对于反射镜中心轴严格地平行配置，或者，可以在电弧辉点朝位于反射镜中心轴上的焦点方向移动的限度内，将放电灯设为大致平行的偏移配置。此外，可以为严格地沿着反射镜中心轴的垂直线上隔开的位置，或者，也可以沿着大致垂直的线偏移配置。
[0023]例如，能够在0.3mm?0.6mm的范围内设定支承电极对的电极支承棒的直径，在该情况下，灯中心轴能够设定为从反射镜中心轴隔开电极支承棒直径的5%?45%的距离间隔的位置。尤其是，能够使灯中心轴从反射镜中心轴隔开电极支承棒直径的10%?35%，乃至20%?25%的距离间隔。
[0024]为了降低来自反射镜的辐射热，可以设置I个开口部。例如，可以将光源装置设置成，将放电灯水平配置，使开口部定位于灯铅直下方侧。此外，在由放电灯和所述反射镜构成的多个灯彼此相邻配置的情况下，可以在四个方向设置4个开口部。
[0025]此外，本发明的光源装置能够具有通过调节放电灯的功率来进行恒定照度点亮控制的照明控制部。而且，照明控制部在灯初始起动时，能够以比初始极限功率值大规定量的功率值来驱动放电灯，所述初始极限功率值与不产生闪烁的初始极限光量对应。此处，不产生闪烁的初始极限光量表示可视为灯发光稳定的范围的最少极限光量，初始极限功率值表示根据不产生闪烁的初始极限光量而提供的功率值。
[0026]在配置为灯中心轴相比反射镜中心轴位于铅直下方的情况下，与未偏移配置的现有的灯相比，灯点亮开始时的初始极限功率值变高，而在本发明中，以比该功率值更高的功率值来驱动灯。
[0027]在现有的放电灯中，在进行恒定照度点亮控制时，灯功率随着点亮时间的经过而增加，因此，要尽可能抑制点亮起动时的功率值，而在本发明中，以在以往未设想的功率值开始点亮灯。因此，点亮起动时的功率值比较高，而随着点亮时间经过，电弧辉点逐渐靠近反射镜中心轴，因此，即使持续进行恒定照度点亮，功率增加率也被抑制。而且，点亮起动时的功率较高，因此，能够迅速而无闪烁地转入稳定点亮状态。
[0028]例如，在光源装置具有多个放电灯和多个反射镜、即在配置有多个由放电灯和反射镜构成的灯部的多灯式光源装置的情况下，照明控制部在灯初始起动时，能够以比多个放电灯各自的初始极限功率值中的最大的初始极限功率值大的功率值来驱动放电灯。由于以最大功率值进行发光，因此，能够在任意一个放电灯中防止产生闪烁。
[0029]另一方面，本发明的另一方式中的曝光装置是具有上述光源装置的曝光装置，其具有:光量测量部，其测量向曝光对象区照射的投影光的光量；光调制元件阵列，其具有二维地排列的多个光调制元件，将来自光源装置的照明光投影到被描绘体的曝光对象区；以及光量调节部，其能够通过对放电灯的供给功率的控制，执行投影光的恒定照度点亮控制，并且，控制多个光调制元件，调节投影光的光量。例如，放电灯被配置为灯中心轴相比反射镜中心轴位于铅直下方。
[0030]而且，光量调节部通过从灯初始起动起，在规定期间内，设定不使用的光调制元件，减少投影光的光量。此处，“不使用”表示:关于能够用于投影的有效光调制元件，不是根据描绘图案、描绘位置而不使用，而是针对曝光动作未实际使用。此外，规定期间是从初始起动开始起、灯发光的不稳定持续的一定期间，可以定为几个小时?几十小时。在经过了规定期间后，光调制元件的投影光量减少结束，通过有效的光调制元件进行描绘处理。
[0031]光量调节部能够设定表示能够用于投影的全部有效光调制元件中的、实际进行使用的比例的使用率，从而使投影光量减少。例如，光量调节部将不使用的光调制元件设定为相对于光调制元件排列区域大致均匀的分布且不规则的分布。此处，“大致均匀的分布”且“不规则的分布”是指如下分布状态:从光调制元件排列区域整体观察，不使用的光调制元件以大致均等的间隔均匀地分散、散开，不存在局部的偏置、部分空白的部分，另一方面，在整个排列区域中是不规则的排列。其近似于如下分布状态:分别使以等间隔规则地排列的不使用的光调制元件的排列微微错开。
[0032]为了进行恒定照度点亮控制，在DMD等光调制元件阵列成为掩模/滤光器而使投影光量减少时，功率值增加。另一方面，通过放电灯的偏移配置，电弧辉点接近反响中心