(57)【要約】【課題】レンズ、ミラー、及び光学フィルタ等といった光学要素の諸症状による結像への悪影響を、光学装置の製作段階のみならず、製作後であっても緩和すること。【解決手段】本発明は、光学要素として例えばコンデンサーレンズ２０や投影レンズユニット２６等のレンズを用いて結像面２８上に対象物の像を結像させる方法であって、レンズの厚み方向に直交する断面を、その断面の中心を中心として、光軸方向Ｐに対して直交するように回転させながら対象物の像を結像面２８上に結像させる。【選択図】      図１
2006058456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学要素を用いて結像面上に対象物の像を結像させる方法であって、
前記光学要素の光学作用面を、その面中心を中心として回転させながら前記対象物の像を前記結像面上に結像させるようにした方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記光学要素は、ミラー及び光学フィルタのうちの少なくとも何れかである方法。
【請求項３】
光学要素としてレンズを用いて結像面上に対象物の像を結像させる方法であって、
前記レンズの厚み方向に直交する断面を、その断面の中心を中心として、光軸方向に対して直交するように回転させながら前記対象物の像を前記結像面上に結像させるようにした方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の方法において、
前記光学要素を複数用いて結像させる場合には、前記複数の光学要素のうちの少なくとも何れかを、他の光学要素の回転方向とは逆方向に回転させるようにした方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の方法において、
前記光学要素を複数用いて結像させる場合には、前記複数の光学要素のうちの少なくとも何れかを、他の光学要素とは同一の回転方向に、異なる回転速度で回転させるようにした方法。
【請求項６】
光学要素を用いて結像面上に対象物の像を結像させる機構であって、
前記光学要素の光学作用面を、その面中心を中心として回転させる回転手段を備えた機構。
【請求項７】
請求項６に記載の機構において、
前記光学要素は、ミラー及び光学フィルタのうちの少なくとも何れかである機構。
【請求項８】
光学要素としてレンズを用いて結像面上に対象物の像を結像させる機構であって、
前記レンズの厚み方向に直交する断面を、その断面の中心を中心として、光軸方向に対して直交するように回転させる回転手段を備えた機構。
【請求項９】
請求項６乃至８のうち何れか１項に記載の機構において、
前記光学要素を複数用いて結像させる場合には、前記回転手段を各光学要素毎に備えるとともに、前記各回転手段を、前記複数の光学要素のうちの少なくとも何れかを、他の光学要素の回転方向とは逆方向に回転させるように制御する制御手段を更に備えた機構。
【請求項１０】
請求項６乃至８のうち何れか１項に記載の機構において、
前記光学要素を複数用いて結像させる場合には、前記回転手段を各光学要素毎に備えるとともに、前記各回転手段を、前記複数の光学要素のうちの少なくとも何れかを、他の光学要素とは同一の回転方向に、異なる回転速度で回転させるように制御する制御手段を更に備えた機構。
【請求項１１】
請求項６乃至１０のうち何れか１項に記載の機構において、
前記回転手段は、
前記光学要素を固定する固定手段と、
前記固定手段を回転させることによって、前記光学要素を回転させる駆動手段と
を備えた機構。
【請求項１２】
請求項６乃至１１のうち何れか１項に記載の機構を備え、前記結像面上に結像された像を露光する露光装置。
【請求項１３】
請求項６乃至１１のうち何れか１項に記載の機構を備え、前記結像面上に結像された像を映写する映写機。
【請求項１４】
請求項６乃至１１のうち何れか１項に記載の機構と、
前記結像面を備えた受光機と
を備えたビデオカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばレンズ、ミラー、及び光学フィルタ等の光学要素の歪み、透過率の不均一等の諸症状による結像への悪影響を緩和する方法及び機構に係り、更には、この機構を適用した露光装置、映写機、及びビデオカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば露光装置、ステッパー装置、映写機、カメラ、ビデオカメラ、顕微鏡、分光器及び望遠鏡等の光学装置には、レンズ、ミラー、及び光学フィルタ等といった光学要素が用いられている。図１７は、このような光学要素が使用されたプロジェクション型の露光装置の一例を示す機能ブロック図である。
【０００３】
すなわち、図１７に示すように、プロジェクション型の露光装置は、集光ミラー１０によって周囲を囲まれたＵＶランプ１２等の光源からの光が、反射ミラー１４によって反射されインテグレータレンズ１６へと導かれる。そして、インテグレータレンズ１６によって均等化された後に、反射ミラー１８によってコンデンサーレンズ２０へと導かれ、コンデンサーレンズ２０によって平行化される。これによって、枠状のマスクステージ２２の枠上にその外周部が載置されたガラスマスク２４は、この平行化された光によって照射される。
【０００４】
このようにしてガラスマスク２４を照射した光は、ガラスマスク２４を通過すると、投影レンズユニット２６によって焦点調節される。これによって、結像面２８上には、ガラスマスク２４上に形成されたパターンの像が結像される。
【０００５】
なお、インテグレータレンズ１６と反射ミラー１８との間にはシャッター１７が設けられており、ＵＶランプ１２からの光によってガラスマスク２４を照射しない場合には、シャッター１７が閉じられる。
【０００６】
このような露光装置等の光学装置に使用されている光学要素の製造技術は、めざましく発展し、高い精度で製造がなされているものの、個体差による性能の僅かなばらつきが発生することは避けられない。また、同一の光学要素であっても、全体的に全く均一な性能のものを製造することも現実的に不可能であり、ディストーションと呼ばれる歪みや、透過率の不均一性が必ず付きまとう。
【０００７】
そこで、これら光学要素の諸症状による結像への悪影響を緩和するために、これら光学要素を使用している光学装置では、構成部品を改良して性能の向上が図ったり、予め光学要素個別の特性をそれぞれ測定しておき、露光マスクを補正しておくなどといった対策が講じられている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００４−７０１９２号公報
【特許文献２】特開２００２−１９９２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような従来の方法では、以下のような問題がある。
【０００９】
すなわち、上述した従来の方法は、いずれも光学装置の製作段階においてのみ講じることができる対策である。したがって、光学装置の製作後に、これら光学要素に生じた歪みや、透過率の変化、ゴミの付着、傷等による諸症状に対して何ら対処することはできない。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、レンズ、ミラー、及び光学フィルタ等といった光学要素の諸症状による結像への悪影響を、露光装置、ステッパー装置、映写機、カメラ、ビデオカメラ、顕微鏡、分光器及び望遠鏡等といった光学装置の製作段階のみならず、製作後であっても緩和することが可能な方法及び機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。
【００１２】
すなわち、請求項１の発明は、光学要素を用いて結像面上に対象物の像を結像させる方法であって、光学要素の光学作用面を、その面中心を中心として回転させながら対象物の像を結像面上に結像させる。
【００１３】
従って、請求項１の発明の方法においては、以上のような手段を講じることにより、光学要素の諸症状による結像への悪影響を、同心円状に分散させ、その悪影響が一箇所に集中的に及ぼされることを阻止することができる。これによって、光学要素の諸症状による結像への悪影響を緩和することができる。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の発明の方法において、光学要素は、ミラー及び光学フィルタのうちの少なくとも何れかである。
【００１５】
従って、請求項２の発明の方法においては、以上のような手段を講じることにより、ミラーや光学フィルタの製作後に歪みや透過率の変化が生じたり、ゴミが付着したり、傷がついた場合であっても、それによる結像への悪影響を、同心円状に分散させ、その悪影響が一箇所に集中的に及ぼされることを阻止することができる。これによって、光学要素の諸症状による結像への悪影響を緩和することができる。
【００１６】
請求項３の発明は、光学要素としてレンズを用いて結像面上に対象物の像を結像させる方法であって、レンズの厚み方向に直交する断面を、その断面の中心を中心として、光軸方向に対して直交するように回転させながら対象物の像を結像面上に結像させる。
【００１７】
従って、請求項３の発明の方法においては、以上のような手段を講じることにより、レンズの製作後に歪みや透過率の変化が生じたり、ゴミが付着したり、傷がついた場合であっても、それによる結像への悪影響を、同心円状に分散させ、その悪影響が一箇所に集中的に及ぼされることを阻止することができる。これによって、光学要素の諸症状による結像への悪影響を緩和することができる。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のうち何れか１項の発明の方法において、光学要素を複数用いて結像させる場合には、複数の光学要素のうちの少なくとも何れかを、他の光学要素の回転方向とは逆方向に回転させる。
【００１９】
従って、請求項４の発明の方法においては、以上のような手段を講じることにより、複数の光学要素が用いられる場合であっても、それら複数の光学要素が結像に悪影響をもたらす各要因を、それぞれ同心円状に分散させることができ、複数の光学要素による悪影響が重畳されることを回避することが可能となる。これによって、光学要素の諸症状による結像への悪影響を緩和することができる。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項１乃至３のうち何れか１項の発明の方法において、光学要素を複数用いて結像させる場合には、複数の光学要素のうちの少なくとも何れかを、他の光学要素とは同一の回転方向に、異なる回転速度で回転させる。
【００２１】
従って、請求項５の発明の方法においては、以上のような手段を講じることにより、複数の光学要素が用いられる場合であっても、それら複数の光学要素が結像に悪影響をもたらす各要因を、それぞれ同心円状に分散させることができ、複数の光学要素による悪影響が重畳されることを回避することが可能となる。これによって、光学要素の諸症状による結像への悪影響を緩和することができる。
【００２２】
請求項６の発明は、光学要素を用いて結像面上に対象物の像を結像させる機構であって、光学要素の光学作用面を、その面中心を中心として回転させる。
【００２３】
従って、請求項６の発明の機構においては、以上のような手段を講じることにより、光学要素の諸症状による結像への悪影響を、同心円状に分散させ、その悪影響が一箇所に集中的に及ぼされることを阻止することができる。これによって、光学要素の諸症状による結像への悪影響を緩和することができる。
【００２４】
請求項７の発明は、請求項６の発明の機構において、光学要素は、ミラー及び光学フィルタのうちの少なくとも何れかである。
【００２５】
従って、請求項７の発明の機構においては、以上のような手段を講じることにより、ミラーや光学フィルタの製作後に歪みや透過率の変化が生じたり、ゴミが付着したり、傷がついた場合であっても、それによる結像への悪影響を、同心円状に分散させ、その悪影響が一箇所に集中的に及ぼされることを阻止することができる。これによって、光学要素の諸症状による結像への悪影響を緩和することができる。
【００２６】
請求項８の発明は、光学要素としてレンズを用いて結像面上に対象物の像を結像させる機構であって、レンズの厚み方向に直交する断面を、その断面の中心を中心として、光軸方向に対して直交するように回転させる回転手段を備えている。
【００２７】
従って、請求項８の発明の機構においては、以上のような手段を講じることにより、レンズの製作後に歪みや透過率の変化が生じたり、ゴミが付着したり、傷がついた場合であっても、それによる結像への悪影響を、同心円状に分散させ、その悪影響が一箇所に集中的に及ぼされることを阻止することができる。これによって、光学要素の諸症状による結像への悪影響を緩和することができる。
【００２８】
請求項９の発明は、請求項６乃至８のうち何れか１項の発明の機構において、光学要素を複数用いて結像させる場合には、回転手段を各光学要素毎に備えるとともに、各回転手段を、複数の光学要素のうちの少なくとも何れかを、他の光学要素の回転方向とは逆方向に回転させるように制御する制御手段を更に備えている。
【００２９】
従って、請求項９の発明の機構においては、以上のような手段を講じることにより、複数の光学要素が用いられる場合であっても、それら複数の光学要素が結像に悪影響をもたらす各要因を、それぞれ同心円状に分散させることができ、複数の光学要素による悪影響が重畳されることを回避することが可能となる。これによって、光学要素の諸症状による結像への悪影響を緩和することができる。
【００３０】
請求項１０の発明は、請求項６乃至８のうち何れか１項の発明の機構において、光学要素を複数用いて結像させる場合には、回転手段を各光学要素毎に備えるとともに、各回転手段を、複数の光学要素のうちの少なくとも何れかを、他の光学要素とは同一の回転方向に、異なる回転速度で回転させるように制御する制御手段を更に備えている。
【００３１】
従って、請求項１０の発明の機構においては、以上のような手段を講じることにより、複数の光学要素が用いられる場合であっても、それら複数の光学要素が結像に悪影響をもたらす各要因を、それぞれ同心円状に分散させることができ、複数の光学要素による悪影響が重畳されることを回避することが可能となる。これによって、光学要素の諸症状による結像への悪影響を緩和することができる。
【００３２】
請求項１１の発明は、請求項６乃至１０のうち何れか１項の発明の機構において、回転手段は、光学要素を固定する固定手段と、固定手段を回転させることによって、光学要素を回転させる駆動手段とを備えている。
【００３３】
従って、請求項１１の発明の機構においては、以上のような手段を講じることにより、光学要素を、効率的に回転させることが可能となる。
【００３４】
請求項１２の発明は、請求項６乃至１１のうち何れか１項の発明の機構を備え、結像面上に結像された像を露光する露光装置である。
【００３５】
従って、請求項１２の発明の露光装置においては、以上のような手段を講じることにより、使用している光学要素に、製作後に歪みが生じたり、透過率が局所的に変化したり、ゴミが付着したり、傷等の付着によって結像に対して悪影響を及ぼす要因が発生した場合であっても、これらによってもたらされる悪影響を緩和することが可能となる。
【００３６】
請求項１３の発明は、請求項６乃至１１のうち何れか１項の発明の機構を備え、結像面上に結像された像を映写する映写機である。
【００３７】
従って、請求項１３の発明の映写機においては、以上のような手段を講じることにより、使用している光学要素に、製作後に歪みが生じたり、透過率が局所的に変化したり、ゴミが付着したり、傷等の付着によって結像に対して悪影響を及ぼす要因が発生した場合であっても、これらによってもたらされる悪影響を緩和することが可能となる。
【００３８】
請求項１４の発明は、請求項６乃至１１のうち何れか１項の発明の機構と、結像面を備えた受光機とを備えたビデオカメラである。
【００３９】
従って、請求項１４の発明のビデオカメラにおいては、以上のような手段を講じることにより、使用している光学要素に、製作後に歪みが生じたり、透過率が局所的に変化したり、ゴミが付着したり、傷等の付着によって結像に対して悪影響を及ぼす要因が発生した場合であっても、これらによってもたらされる悪影響を緩和することが可能となる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の方法及び機構によれば、レンズ、ミラー、及び光学フィルタ等といった光学要素の諸症状による結像への悪影響を、露光装置、ステッパー装置、映写機、カメラ、ビデオカメラ、顕微鏡、分光器及び望遠鏡等といった光学装置の製作段階のみならず、製作後であっても緩和することが可能となる。
【００４１】
また、このような方法及び機構を適用することによって、これら光学要素の諸症状による結像への悪影響を、製作段階のみならず、製作後であっても緩和することが可能な光学装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４３】
なお、以下の実施の形態の説明に用いる図中の符号は、図１７と同一部分については同一符号を付して示すことにする。
【００４４】
本発明の実施の形態に係る方法及び機構は、レンズ、ミラー、及び光学フィルタ等といった光学要素を用いている露光装置、ステッパー装置、映写機、カメラ、ビデオカメラ、顕微鏡、分光器及び望遠鏡等の光学装置に好適に適用されるものである。この方法及び機構は、これら光学要素の、結像へ悪影響及ぼす諸症状（歪み、透過率の局所的な差、ゴミや傷等の付着）そのものを取り除くのではなく、これら諸症状によってもたらされる悪影響を最小限度に抑えるものである。このような本実施の形態に係る方法及び機構を、図１７にその構成を示す露光装置に適用した例を用いて説明する。
【００４５】
例えば、露光装置において、コンデンサーレンズ２０及び投影レンズユニット２６の諸症状により結像にもたらされる悪影響を緩和する場合には、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、コンデンサーレンズ２０及び投影レンズユニット２６のそれぞれを、レンズの厚み方向に直交する断面を、その断面の中心を中心として、光軸方向Ｐ（レンズの厚み方向と同じ）に対して直交するように回転させながら、露光する。
【００４６】
諸症状の方向は、常に一定方向に発生しているため、このように露光動作中にコンデンサーレンズ２０及び投影レンズユニット２６を回転させることにより、諸症状の影響を同心円状に分散させ、一方向および一箇所への悪影響を緩和するようにしている。
【００４７】
コンデンサーレンズ２０及び投影レンズユニット２６の回転速度は、露光動作中に少なくとも３６０°回転（１回転）できる値が必要であり、速ければ速いほど緩和効果が良好に得られる。
【００４８】
また、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、コンデンサーレンズ２０と投影レンズユニット２６とはそれぞれ逆方向に回転させるのが望ましい。図１（ａ）では、コンデンサーレンズ２０を反時計方向に回転させ、投影レンズユニット２６を時計方向に回転させている。図１（ｂ）ではその逆に、コンデンサーレンズ２０を時計方向に回転させ、投影レンズユニット２６を反時計方向に回転させている。これによって、複数の光学要素が結像に悪影響をもたらす各要因を、それぞれ同心円状に分散させることができ、複数の光学要素による悪影響が重畳されることを回避する。
【００４９】
更に、このように逆方向に回転させる代わりに、同一方向に回転させるものの、コンデンサーレンズ２０と投影レンズユニット２６とを、それぞれ異なる回転速度で回転させるようにしても良い。こうすることによっても、複数の光学要素が結像に悪影響をもたらす各要因を、それぞれ同心円状に分散させることができ、複数の光学要素による悪影響が重畳されることを回避する。
【００５０】
同様に、インテグレータレンズ１６や、反射ミラー１４，１８についても、露光動作しながら回転させて良い。反射ミラー１４，１８については、光学作用面、すなわちミラー表面を、面中心を中心として回転させる。また、インテグレータレンズ１６については、レンズの厚み方向に直交する断面を、その断面の中心を中心として回転させる。図示していないが、更に光学フィルタが用いられている場合には、この光学フィルタについても、表面の面中心を中心として回転させる。
【００５１】
ＵＶランプ１２からの光の光学経路には、光の強弱や反射率の不均一などの要因を伴う。また、インテグレータレンズ１６による光の集光や、ミキシングの段階で発生した照度差や影の影響は、コンデンサーレンズ２０や投影レンズユニット２６を回転させてもほとんど効果がない。このような場合、インテグレータレンズ１６や、反射ミラー１４，１８を回転させることによって、インテグレータレンズ１６や、反射ミラー１４，１８の諸症状による光の強弱や、反射率の不均一等の影響を、同心円状に分散させ、一方向および一箇所への悪影響を緩和する。
【００５２】
次に、以上のように構成した本実施の形態に係る方法及び機構の作用について説明する。
【００５３】
仮に、コンデンサーレンズ２０と投影レンズユニット２６に、結像へ悪影響を及ぼす諸症状がある場合、図３（ａ）に示すような「Ａ」という文字からなる原画Ａを、コンデンサーレンズ２０および投影レンズユニット２６を回転させることなく、図２に示すように、マスクステージ２２上に固定したまま露光すると、諸症状が特定のポイントのみに表れてしまうために、例えば図３（ｂ）に示すように歪んだ像Ａ’がはっきりと結像面２８に得られる。図３（ａ）に示すような原画Ａの周囲の境界部Ｄも、図３（ｂ）のＤ’に示すように歪んで得られる。
【００５４】
また、この場合、インテグレータレンズ１６や、反射ミラー１４，１８における諸症状によって、光の強弱や反射率の不均一がもたらされている場合には、図３（ａ）に示すように、原画Ａを照射する段階から既に明るい部分Ｂと暗い部分Ｃとが存在している。この明るい部分Ｂと暗い部分Ｃとは、図３（ｂ）に示す像の対応する箇所にも引き継がれてはっきりと表れる。
【００５５】
しかしながら、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、コンデンサーレンズ２０及び投影レンズユニット２６のそれぞれを、レンズの厚み方向に直交する断面を、その断面の中心を中心として、光軸方向Ｐ（レンズの厚み方向と同じ）に対して直交するように１回転させながら露光することによって、諸症状の影響が同心円状に分散されるので、図４に示すように、悪影響が一箇所に集中することなく、全体的に分散された像が得られる。
【００５６】
図４に示すような像Ａ’が得られる原理について、図５乃至図９を用いて説明する。図５乃至図９では、説明を簡単にするために、コンデンサーレンズ２０と投影レンズユニット２６のうち、像に悪影響を及ぼす諸症状を持っているのは、コンデンサーレンズ２０のみであるものと仮定する。
【００５７】
図５は、コンデンサーレンズ２０を固定した状態、すなわち回転しない状態で結像面２８に結像された像Ａ’を示している。この場合、歪んだ像Ａ’が結像面２８にはっきりと得られる。また、原画Ａの周囲の境界部Ｄも、図６のＤ’に示すように歪んで得られる。
【００５８】
また、この場合、インテグレータレンズ１６や、反射ミラー１４，１８における諸症状によって、光の強弱や反射率の不均一がもたらされており、図３（ａ）に示すように、原画Ａを照射する段階から既に明るい部分Ｂと暗い部分Ｃとが存在している場合には、図５に示す像の対応する箇所にも明るい部分Ｂ’と暗い部分Ｃ’とが表れる。
【００５９】
図６は、コンデンサーレンズ２０を時計回りに９０°回転（１／４回転）した状態で結像面２８にはっきりと結像された像Ａ’を示している。この場合もまた、歪んだ像Ａ’が結像面２８に得られるものの、歪みの程度は、図５に示す像Ａ’よりも小さくなっていることが分かる。すなわち、コンデンサーレンズ２０は、回転させない状態よりも、この状態の方が、左右対称性が良いことが分かる。また、コンデンサーレンズ２０が時計回りに９０°回転（１／４回転）したことに伴って、明るい部分Ｂ’と暗い部分Ｃ’とも、それぞれ時計回りに１／４回転移動した場所に表れている。また、境界部Ｄ’の歪みも、時計回りに１／４回転移動している。
【００６０】
図７は、コンデンサーレンズ２０を更に時計回りに９０°回転（１／４回転）、すなわち図５に示す状態から１８０°回転した状態であり、はっきりと結像面２８に結像された像Ａ’を示している。この場合に得られる像Ａ’は、図５に示す回転させない状態における像Ａ’と左右対称の関係となっている。また、図６に示す状態から、コンデンサーレンズ２０が更に時計回りに９０°回転（１／４回転）したことに伴って、明るい部分Ｂ’と暗い部分Ｃ’とも、それぞれ時計回りに１／４回転移動した場所に表れている。境界部Ｄ’の歪みも、時計回りに１／４回転移動している。
【００６１】
図８は、コンデンサーレンズ２０を更に時計回りに９０°回転（１／４回転）、すなわち図５に示す状態から２７０°回転した状態であり、はっきりと結像面２８に結像された像Ａ’を示している。この場合に得られる像Ａ’は、図６に示す像Ａ’と左右対称の関係となっている。また、図７に示す状態から、コンデンサーレンズ２０が更に時計回りに９０°回転（１／４回転）したことに伴って、明るい部分Ｂ’と暗い部分Ｃ’とも、それぞれ時計回りに１／４回転移動した場所に表れている。境界部Ｄ’の歪みも、時計回りに１／４回転移動している。
【００６２】
したがって、露光動作中に、コンデンサーレンズ２０を１回転させると、図５、図６、図７、及び図８に示す各像を重ね合わせた像が得られる。図９は、このような像を示すものである。像Ａ’の形状は、図５、図６、図７、及び図８で若干ずつ異なるので、それらを重ね合わせてなる図９に示す像Ａ’は、共通部分は濃く明瞭に表されるものの、共通していない部分については薄く、霞んだように表される。このため、図９に示す像Ａ’は、図５、図６、図７、及び図８に示す像Ａ’ほどはっきりとは表されないものの、全体的な諸症状の影響が同心円状に分散されるので、悪影響が緩和され、回転させない状態で得られる図５に示す像Ａ’よりも、図３（ａ）に示すような原画像Ａに近い像が得られる。
【００６３】
次に、上述したような光学要素の回転を可能にする具体的な回転機構の例について説明する。
【００６４】
図１０（ａ）は、このような回転機構が適用されたコンデンサーレンズ２０の一例を示す側面図、図１０（ｂ）は、この回転機構を上から見た図である。このコンデンサーレンズ２０には、鉛直な光軸方向Ｐ（図１０（ａ）において上側から下側へむかう方向）で光が入射するものとする。この場合、まず、コンデンサーレンズ２０の最大外径の周囲を円環状のレンズ固定リング３０により固定する。次に、水平精度よく組み込まれた４つのベアリング３２上にレンズ固定リング３０を載置する。４つのベアリング３２は、図１０（ｂ）に示すように、コンデンサーレンズ２０の面中心に対して、９０°間隔になるように等間隔で配置している。更に、レンズ固定リング３０の外周側面に、ゴム質のガイドローラ３４を密着させる。このガイドローラ３４もまた、図１０（ｂ）に示すように、コンデンサーレンズ２０の面中心に対して、９０°間隔になるように等間隔で４つ配置している。４つのガイドローラ３４のうちの１つには、駆動用のモータ３３を設けている。なお、ゴム質のガイドローラ３４の代わりに、金属製のギアを用いることも可能であるが、金属摩耗により発生する初塵を防ぐという観点からは、ゴム質のガイドローラ３４の方が好ましい。
【００６５】
そして、モータ３３を駆動することによって、モータ３３が設けられたガイドローラ３４が回転し、レンズ固定リング３０を、コンデンサーレンズ２０もろとも水平方向に回転させるようにしている。モータ３３が設けられていない他の３つのガイドローラ３４は、レンズ固定リング３０の回転に伴って回転することにより、回転中のレンズ固定リング３０を支持し、水平振れを阻止する。回転速度は、モータ３３の駆動速度を調節することによって調節する。４つのベアリング３２は、レンズ固定リング３０の回転を阻害することなく、レンズ固定リング３０の回転中における上下振れを阻止し、水平に保持する。
【００６６】
このようなレンズ固定リング３０と、ベアリング３２、モータ３３、ガイドローラ３４による回転機構は、コンデンサーレンズ２０のみならず、図１１に示すように、投影レンズユニット２６の回転に適用することも同様に可能である。また、レンズのみならず、ミラー、光学フィルタの回転に適用することもそれぞれ同様に可能である。
【００６７】
コンデンサーレンズ２０と、投影レンズユニット２６とをそれぞれ逆回転に回転させる場合には、コンデンサーレンズ２０を駆動するためのモータ３３の回転方向と、投影レンズユニット２６を駆動するためのモータ３３の回転方向とをそれぞれ逆回転とすればよい。また、例えば、コンデンサーレンズ２０と、投影レンズユニット２６とを異なる回転速度で回転させる場合には、コンデンサーレンズ２０を駆動するためのモータ３３の回転速度と、投影レンズユニット２６を駆動するためのモータ３３の回転速度とを、それぞれ異なる値とすればよい。
【００６８】
図１２（ａ）は、別の回転機構が適用されたコンデンサーレンズ２０の一例を示す側面図、図１２（ｂ）は、別の回転機構が適用された投影レンズユニット２６の一例を示す側面図、図１２（ｃ）は、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）におけるＸ部の拡大図、図１２（ｄ）は、図１２（ａ）または図１２（ｂ）を上から見た図である。
【００６９】
すなわち、回転機構としては、図１０及び図１１に示すベアリング３２に代えて、図１２に示すような円環状のレンズステージ４０を用いたものであっても良い。レンズステージ４０は、図１２（ｃ）及び図１２（ｄ）に示すように、硬球４２を保持可能な円環状のレール溝４４を備えている。レール溝４４には、硬球４２が、溝に沿って自在に移動したり回転することが可能なように自由保持されている。なお、図１２（ｄ）では、硬球４２を４つのみ図示しているが、硬球４２の数は、４つに限らず、４つ以上であっても良い。
【００７０】
硬球４２は、図１０および図１１で示したベアリング３２の代わりをなすものであって、この上にレンズ固定リング３０が載置されるとともに、レンズ固定リング３０の回転中においては、自身が回転することによって、レンズ固定リング３０の回転を阻害することなく、レンズ固定リング３０の回転中における上下振れを阻止し、水平に保持する。
【００７１】
図１３（ａ）は、更に別の回転機構が適用されたコンデンサーレンズ２０の一例を示す側面図、図１３（ｂ）は、更に別の回転機構が適用された投影レンズユニット２６の一例を示す側面図、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）におけるＹ部の拡大図、図１３（ｄ）は、図１３（ａ）または図１３（ｂ）に用いられているレンズ固定リングを上から見た図である。
【００７２】
すなわち、回転機構としては、図１２に示す硬球４２を保持したレンズステージ４０に代えて、レンズ固定リング３０を浮上させるための浮上用エアーＲをレンズ固定リング３０に供給する円環状のレンズステージ５０を用いたものであっても良い。
【００７３】
このレンズステージ５０は、図１３（ｃ）及び図１４に示すように、内部に円環状の浮上用エアー循環経路５２を設けている。この浮上用エアー循環経路５２は、浮上用エアー導入口５３に接続しており、浮上用エアー導入口５３から図示しないファン等によって、圧縮空気が浮上用エアーＲとして導入されるようにしている。浮上用エアー循環経路５２からは、図１３（ｃ）及び図１４に示すように、レンズステージ５０の上面方向に穿孔された浮上用エアー排出孔５４を略等ピッチで多数設けている。浮上効果を高めるためには、より径の小さな浮上用エアー排出孔５４を、より多く設けるようにする。
【００７４】
このような構成とすることによって、レンズステージ５０は、浮上用エアー導入口５３から浮上用エアーＲが導入されると、この浮上用エアーＲが浮上用エアー循環経路５２を経由し、浮上用エアー排出孔５４から浮上用エアーＲを排出し、レンズステージ５０上に載置されたレンズ固定リング３０を浮上させるようにしている。
【００７５】
また、このように浮上したレンズ固定リング３０の水平度を維持するために、それぞれ水平精度よく等間隔に（すなわち、レンズ固定リング３９が保持するレンズ中心を中心として９０°間隔で）設置された４つのゴム質のガイドローラ３５を設けている。したがって、レンズステージ５０から十分な風量の浮上用エアーＲをレンズ固定リング３０に供給することにより、レンズ固定リング３０は、浮上し、４つのガイドローラ３５によって抑えられることによって、その水平度が保たれるようにしている。
【００７６】
レンズ固定リング３０は、図１３（ｄ）に示すように歯車状をしており、各歯の部分が回転用エアーＱを受けるエアー受け面３１となっている。したがって、レンズ固定リング３０が水平を保ちながら浮上した状態で、図１３（ｄ）に示すように、レンズ固定リング３０のエアー受け面３１に向けて、接線方向から、図示しないファン等を用いて、回転用エアーＱを吹き付ける。レンズ固定リング３０は、図１０乃至図１２に示す構成と同様にガイドローラ３４によって保持されているので、水平方向に移動することも、上下方向に振れることもなく、水平が保たれたまま回転する。なお、回転時における摩擦を低減するために、レンズステージ５０の上面と、レンズ固定リング３０の下面とは、それぞれ鏡面仕上げしておくことが望ましい。
【００７７】
以上、図１０乃至図１４を用いて、光学要素の回転を可能にする具体的な機構の例について説明したが、光学要素の回転を可能にする機構は勿論これらに限定されるものではない。例えば、レンズ固定リング３０、及びレンズステージ４０に永久磁石を組み込み、磁力反発により浮上させたレンズ固定リング３０を、モータの原理により、外部コイルの通電により回転させるようにしても良い。
【００７８】
上記では、本実施の形態に係る方法及び機構を、露光装置に適用した例を用いて説明したが、本実施の形態に係る方法及び機構は、露光装置に適用されるのに限定されるものではなく、ステッパー装置、映写機、カメラ、ビデオカメラ、顕微鏡、分光器及び望遠鏡等の光学要素を用いている何れの光学装置に対しても同様に適用可能であり、同様な作用効果を奏することができることは言うまでもない。以下、代表例として、本実施の形態に係る方法及び機構の、映写機およびビデオカメラへの適用例について説明する。
【００７９】
図１５は、本実施の形態に係る回転機構を適用した映写機の構成例を示す図である。
【００８０】
すなわち、図１５に示すように、映写機は、プロジェクター等に用いられ、集光ミラー６０によって周囲を囲まれたランプ６２からの光がレンズ６４へと導かれる。そして、光は、レンズ６４によって平行化された後に、反射ミラー６６によってＲＧＢフィルタ６８へと導かれる。
【００８１】
ＲＧＢフィルタ６８には、Ｒフィルタ６８（＃Ｒ）と、Ｇフィルタ６８（＃Ｇ）と、Ｂフィルタ６８（＃Ｂ）とが設けられており、反射ミラー６６から導かれた光のうち、赤成分の光のみがＲフィルタ６８（＃Ｒ）によって分離されて反射ミラー７０へ導かれ、更にそこで反射され、赤液晶７２（＃Ｒ）を介した後にプリズム７３へと導かれる。また、赤成分以外の光はＲフィルタ６８（＃Ｒ）からＧフィルタ６８（＃Ｇ）へと導かれ、そこでＧ成分の光と、Ｂ成分の光とに分離され、Ｇ成分の光は緑液晶７２（＃Ｇ）を介した後にプリズム７３へ、Ｂ成分の光はＢフィルタ６８（＃Ｂ）へとそれぞれ導かれる。そして、Ｂ成分の光は、Ｂフィルタ６８（＃Ｂ）によって反射ミラー７１へと導かれ、更にそこで反射され、青液晶７２（＃Ｂ）を介した後にプリズム７３へと導かれる。このようにしてプリズム７３に導かれたＲＧＢ各成分の光は、更に投影レンズユニット７４を介して出射される。
【００８２】
このような構成をなす映写機において、図１５に示すように、レンズ６４及び投影レンズユニット７４に、永久磁石付きのレンズ固定リング７６，８０をそれぞれ固定し、レンズ固定リング７６，８０の外周にそれぞれコイル７８，８２をそれぞれ配置する。これによって、レンズ６４及び投影レンズユニット７４を回転させながら映写することにより、レンズ６４及び投影レンズユニット７４の諸症状による悪影響を緩和しながら映写することが可能となる。この場合、レンズ６４と投影レンズユニット７４とは、逆方向に回転させるか、同一方向であるにしても異なる回転速度で回転させるようにする。
【００８３】
また、図１６は、本実施の形態に係る機構を、ビデオカメラに適用した概念例を示す図である。すなわち、ビデオカメラは、一般的に受光機９０、ドライバ９２、ＤＲＡＭ９４、プロセッサ９６を備えてなり、受光機９０には、ＣＣＤ９７の他にレンズ９８及びレンズユニット１００が用いられている。
【００８４】
このレンズ９８及びレンズユニット１００にも、図１６に示すように、永久磁石付きのレンズ固定リング１０２，１０６をそれぞれ固定し、レンズ固定リング１０２，１０６の外周にそれぞれコイル１０４，１０８をそれぞれ配置する。これによって、レンズ９８及びレンズユニット１００を回転させながら受光することにより、レンズ９８及びレンズユニット１００の諸症状による悪影響を緩和しながら受光することが可能となる。この場合、レンズ９８とレンズユニット１００とは、逆方向に回転させるか、同一方向であるにしても異なる回転速度で回転させるようにする。
【００８５】
以上、映写機や、ビデオカメラに永久磁石とコイルとにより構成した回転機構は、小型でかつ安定して動作することが可能であるので、映写機や、ビデオカメラのサイズの大型化ももたらすことなく、確実にレンズを回転させることが可能である。なお、カメラなどの瞬間動作の場合には、永久磁石とコイルとにより構成した回転機構に代えて、ゼンマイやバネを利用した機械構造の回転機構としても良い。
【００８６】
上述したように、本実施の形態に係る方法及び機構によれば、光学要素を回転させながら使用することによって、歪みや透過率の変化、ゴミの付着、傷等による諸症状が、光学要素の製作後に生じた場合であっても、これら諸症状による結像への悪影響を、同心円状に分散させることができ、その諸症状によってもたらされる悪影響を緩和することが可能となる。
【００８７】
特に、光学要素を複数用いている場合には、回転方向を逆方向にしたり、異なる速度で回転させるなどして、各光学要素による諸症状の重畳を阻止することができるので、悪影響を可能な限り緩和することが可能となる。
【００８８】
更に、このような本実施の形態に係る方法及び機構は、レンズ、ミラー、及び光学フィルタ等といった光学要素を用いている露光装置、ステッパー装置、映写機、カメラ、ビデオカメラ、顕微鏡、分光器及び望遠鏡等の何れの光学装置に対しても適用することが可能である。
【００８９】
以上、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲の発明された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】コンデンサーレンズ及び投影レンズユニットの回転方法を説明するための概念図。
【図２】マスクステージ上に固定された原画と、結像面に結像した原画の像との関係を示す概念図。
【図３】マスクステージ上に固定された原画と、結像面に結像した原画の像を示す模式図。
【図４】諸症状の影響が同心円状に分散されて結像された像の一例を示す模式図。
【図５】コンデンサーレンズの回転と共に変化する像の一例を示す模式図。
【図６】コンデンサーレンズの回転と共に変化する像の一例を示す模式図。
【図７】コンデンサーレンズの回転と共に変化する像の一例を示す模式図。
【図８】コンデンサーレンズの回転と共に変化する像の一例を示す模式図。
【図９】コンデンサーレンズの回転と共に変化する像の一例を示す模式図。
【図１０】ベアリングを用いた回転機構が適用されたコンデンサーレンズの側面図の一例と、この回転機構を上から見た図。
【図１１】ベアリングを用いた回転機構が適用された投影レンズユニットの側面図の一例。
【図１２】硬球を用いた回転機構が適用されたコンデンサーレンズの側面図の一例、硬球を用いた回転機構が適用された投影レンズユニットの側面図の一例、レンズステージの要部詳細図、及び回転機構を上から見た図。
【図１３】浮上用エアーを用いた回転機構が適用されたコンデンサーレンズの側面図の一例、浮上用エアーを用いた回転機構が適用された投影レンズユニットの側面図の一例、及びレンズステージの要部詳細図。
【図１４】図１３に示すレンズステージの平面図。
【図１５】本実施の形態に係る機構を適用した映写機の構成例を示す図。
【図１６】本実施の形態に係る機構をビデオカメラに適用した概念例を示す図。
【図１７】従来技術によるプロジェクション型の露光装置の一例を示す機能ブロック図。
【符号の説明】
【００９１】
１０…集光ミラー、１２…ＵＶランプ、１４…反射ミラー、１６…インテグレータレンズ、１７…シャッター、１８…反射ミラー、２０…コンデンサーレンズ、２２…マスクステージ、２４…ガラスマスク、２６…投影レンズユニット、２８…結像面、３０…レンズ固定リング、３１…エアー受け面、３２…ベアリング、３３…モータ、３４，３５…ガイドローラ、４０…レンズステージ、４２…硬球、４４…レール溝、５０…レンズステージ、５２…浮上用エアー循環経路、５３…浮上用エアー導入口、５４…浮上用エアー排出孔、６０…集光ミラー、６２…ランプ、６４…レンズ、６６…反射ミラー、６８…ＲＧＢフィルタ、７０，７１…反射ミラー、７２…液晶、７３…プリズム、７４…投影レンズユニット、７６，８０…レンズ固定リング、７８，８２…コイル、９０…受光機、９２…ドライバ、９４…ＤＲＡＭ、９６…プロセッサ、９７…ＣＣＤ、９８…レンズ、１００…レンズユニット、１０２，１０６…レンズ固定リング、１０４，１０８…コイル
【図１】
2006058456.tif 000003
【図２】
2006058456.tif 000004
【図３】
2006058456.tif 000005
【図４】
2006058456.tif 000006
【図５】
2006058456.tif 000007
【図６】
2006058456.tif 000008
【図７】
2006058456.tif 000009
【図８】
2006058456.tif 000010
【図９】
2006058456.tif 000011
【図１０】
2006058456.tif 000012
【図１１】
2006058456.tif 000013
【図１２】
2006058456.tif 000014
【図１３】
2006058456.tif 000015
【図１４】
2006058456.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2006058456.tif 000018
【図１７】
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