(57)【要約】【課題】  大面積の長方形領域を均一に照明可能な照明光学装置を提供する。【解決手段】  光源１が発する光を、コレクタレンズ２によってバンドルファイバ３の端面に導く。バンドルファイバ３の射出端の形状は長方形である。バンドルファイバ３の射出端はテーパロッド４の入射端に近接して配置される。テーパロッド４の入射端は長方形で、射出端が正方形とされており、長方形の長辺が正方形の各辺と同一である。よって、長方形の長辺方向においては、入射側のＮＡと射出側のＮＡは変わらないが、長方形の短辺方向においては、射出側のＮＡは入射側のＮＡより小さくなっている。よって、テーパロッド４から射出された照明光を、コンデンサレンズ５によりケーラー照明光に変えて照明領域６を照明すると、照明される領域はテーパロッド４の入射端の長辺の方向に長い長方形に近い形状となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つ又は複数の光源と、当該光源からの光を導光する複数のバンドルファイバと、当該バンドルファイバの射出端面から射出される光束を重畳して射出端面から射出するロッドインテグレータと、当該ロッドインテグレータの射出端面から射出される光束を集光し、所定の照射領域を照明するコンデンサレンズを有する照明光学装置であって、前記複数のバンドルファイバ各々の入射端は光源の形状に略相似であり、前記複数のバンドルファイバが束ねられた射出端は長方形に束ねて成形されて、前記ロッドインテグレータの入射端面に密着して配置され、前記ロッドインテグレータは、入射端が前記複数のバンドルファイバを束ねて成形した射出端の形状と略相似な長方形であり、射出端の形状が正方形であるテーパロッドで形成されていることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２】
前記ロッドインテグレータは、射出端面の面積が入射端面の面積より大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。
【請求項３】
一つ又は複数の光源と、当該光源からの光を導光する複数のバンドルファイバと、当該バンドルファイバの射出端面から射出される光束を重畳して射出端面から射出する複数のロッドインテグレータと、当該複数のロッドインテグレータの射出端面から射出される光束を集光し、所定の照射領域を照明するコンデンサレンズを有する照明光学装置であって、前記複数のバンドルファイバ各々の入射端は光源の形状に略相似であり、前記複数のバンドルファイバを束ねた後、光源の数以上に分割して射出端面を長方形に形成し、その各々を前記複数のロッドインテグレータの各々に密着して配置し、前記複数のロッドインテグレータの各々は、入射端が、前記分割されたバンドルファイバの各々の射出端の形状と略相似な長方形であり、射出端の形状が正方形であるテーパロッドで形成され、前記複数のロッドインテグレータはメッシュ状に配置されていることを特徴とする照明光学装置。
【請求項４】
前記複数のロッドインテグレータの各々は、射出端面の面積が入射端面の面積より大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の照明光学装置。
【請求項５】
前記メッシュ状に配置された複数のロッドインテグレータの射出端を、全体として正方形の形状となるように構成したことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の照明光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大面積の長方形領域を照明する照明光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
露光装置や検査装置などでは、その照明光学装置による照射領域の形状が長方形である場合があり、その照明領域の照度は均一であることが求められることが多い。この要求を満足させるための方法として、照明光学装置の光路内にロッドインテグレータを用いる方法がある。例えば、特開２００４−１０２１３２号公報（特許文献１）においては、ＬＥＤ光を角柱のロッド入射端面に導いた後、ロッド射出端面で均一になった光をコンデンサレンズで照明領域に導く構成が開示されている。そして、ロッドインテグレータとしてテーパロッドを用い、ロッド入射面で大きなＮＡの光を取り込み、光源の発する光の利用効率を高くする提案がなされている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１０２１３２号公報
【特許文献２】特開２０００−１６４４８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、長方形照明領域の長短辺の比が大きくなってくると、ロッド入射端に光源像を作っても、像がロッド端面を大幅にはみ出してしまう問題がある。特開２０００−１６４４８７号公報（特許文献２）では、複数光源像をロッド端面に導く方法として、異なる方向から光を導くためのプリズムをロッド入射端に設ける提案がなされているが、スペース的な制約がある場合には使い難いという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、大面積の長方形領域を均一に照明可能な照明光学装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための第１の手段は、一つ又は複数の光源と、当該光源からの光を導光する複数のバンドルファイバと、当該バンドルファイバの射出端面から射出される光束を重畳して射出端面から射出するロッドインテグレータと、当該ロッドインテグレータの射出端面から射出される光束を集光し、所定の照射領域を照明するコンデンサレンズを有する照明光学装置であって、前記複数のバンドルファイバ各々の入射端は光源の形状に略相似であり、前記複数のバンドルファイバが束ねられた射出端は長方形に束ねて成形されて、前記ロッドインテグレータの入射端面に密着して配置され、前記ロッドインテグレータは、入射端が前記複数のバンドルファイバを束ねて成形した射出端の形状と略相似な長方形であり、射出端の形状が正方形であるテーパロッドで形成されていることを特徴とする照明光学装置である。
【０００７】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記ロッドインテグレータは、射出端面の面積が入射端面の面積より大きくなるように形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
前記課題を解決するための第３の手段は、一つ又は複数の光源と、当該光源からの光を導光する複数のバンドルファイバと、当該バンドルファイバの射出端面から射出される光束を重畳して射出端面から射出する複数のロッドインテグレータと、当該複数のロッドインテグレータの射出端面から射出される光束を集光し、所定の照射領域を照明するコンデンサレンズを有する照明光学装置であって、前記複数のバンドルファイバ各々の入射端は光源の形状に略相似であり、前記複数のバンドルファイバを束ねた後、光源の数以上に分割して射出端面を長方形に形成し、その各々を前記複数のロッドインテグレータの各々に密着して配置し、前記複数のロッドインテグレータの各々は、入射端が、前記分割されたバンドルファイバの各々の射出端の形状と略相似な長方形であり、射出端の形状が正方形であるテーパロッドで形成され、前記複数のロッドインテグレータはメッシュ状に配置されていることを特徴とする照明光学装置である。
【０００９】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第３の手段であって、前記複数のロッドインテグレータの各々は、射出端面の面積が入射端面の面積より大きくなるように形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第３の手段又は第４の手段であって、前記メッシュ状に配置された複数のロッドインテグレータの射出端を、全体として正方形の形状となるように構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、大面積の長方形領域を均一に照明可能な照明光学装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態の例を図を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態である照明光学装置の概要を示す図である。
【００１３】
光源１が発する光を、コレクタレンズ２によってバンドルファイバ３の端面に導く。コレクタレンズ２は光源数分ある。図４に示すように、１つの光源１の周りに複数のコレクタレンズ２を並べることも可能なので、１つの光源からの光を複数のバンドルファイバ３に導くこともでき、その場合には光源が節約できる。バンドルファイバ３は１つのバンドルが複数に分岐した構成となっている。バンドルの分岐は光源数分とされている。そして、バンドルファイバ３の分岐入射端は、光源１の形状にほぼ相似な形状とされている。たとえば、光源１がハロゲンランプである場合には、フィラメントの形状(矩形)で、これを比例倍した形に編まれている。フィラメントの形状に非常に近い端面形状であるため、一般に用いられる円形端面のファイバに比べて光の利用効率がよい。バンドルファイバ３はランダマイズされて編成され、その結果、入射端から入射した光が、ランダマイズされて射出端から射出され、均一化が図られている。
【００１４】
バンドルファイバ３の射出端の形状は長方形である。バンドルファイバ３の射出端はテーパロッド４の入射端に近接して配置される。より好ましくは、バンドルファイバ３の射出端とテーパロッド４の入射端を接合すると、光の伝達効率を上げることができる。テーパロッド４の入射端はバンドルファイバ射出端とほぼ同じ形状（長方形）である。テーパロッド４に導かれた光は、反射を繰り返しながら射出端へ導かれ均一化される。
【００１５】
バンドルファイバ３のＮＡが大きい場合には、図２に示すように、テーパロッド４を、屈折率の高い材料(例えばｎ=1.75)から形成されるコア層４ａと、屈折率の低い材料(例えばｎ=1.5)から形成されるクラッド層４ｂで構成するとよい。
【００１６】
このようなテーパロッド４においては、上述のように入射端が長方形で射出端が正方形とされており、長方形の長辺が正方形の各辺と同一であり、長方形の短辺が正方形の各辺より小さくされている。よって、長方形の長辺方向においては、入射側のＮＡと射出側のＮＡは変わらないが、長方形の短辺方向においては、射出側のＮＡは入射側のＮＡより小さくなっている。
【００１７】
よって、テーパロッド４から射出された照明光を、コンデンサレンズ５によりケーラー照明光に変えて照明領域６を照明すると、照明される領域はテーパロッド４の入射端の長辺の方向に長い長方形に近い形状となる。光源１からの光は、バンドルファイバ３によってランダマイズされて均一化されると共に、テーパロッド４中の多重反射によっても均一化されているので、照明領域６は均一に照明される。テーパロッド４の長さは長い方がよく、射出端での照度分布が均一化される。
【００１８】
又、テーパロッド４の射出端が正方形であるので、照明領域６に入射する光のＮＡが、縦横方向で同一となる。
【００１９】
図３は、本発明の第２の実施の形態である照明光学装置の概要を示す図である。図３において、図１に示された構成要素とおなじ構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略することがある。
【００２０】
光源１が発する光を、コレクタレンズ２によってバンドルファイバ３の端面に導く。コレクタレンズ２は光源数分ある。バンドルファイバ３は１つのバンドルが複数に分岐した構成となっている。バンドルの分岐は光源数分とされている。そして、バンドルファイバ３の分岐入射端は、光源１の形状にほぼ相似な形状とされている。バンドルファイバ３は、一旦ランダマイズした後分岐して射出端を構成する。図３に示す例では、射出端の分岐数１６本とされ、光源の数より多くされている。これらは、メカ的に一体物になっているとよい。
【００２１】
バンドルファイバ３の射出端は、メッシュ状に並んだテーパロッドアレイ７の入射端に接続される。本実施の形態においては、図１に示すテーパロッド４の代わりにテーパロッドアレイ７を用いているため、多重反射により光を均一化するために必要なロッド長は短くてよくなり、スペース的には有利となる。テーパロッドアレイ７の射出端の光は均一化されており、コンデンサレンズ５によって照射領域６へ導かれる。
【００２２】
テーパロッドアレイ７の各テーパロッドの入射端は長方形であり、射出端は正方形である。そして、射出端においては、４×４個のテーパロッドを接合して正方形としている。長方形の長辺の長さは、正方形の一辺の長さと同じとされ、長方形の短辺の長さは、正方形の一辺の長さより小さくされている。よって、第１の実施の形態で示した理由と同じ理由により、照射領域６は、入射端の長方形の長辺方向に長い、矩形に近い形状となる。バンドルファイバ３とテーパロッドアレイ７の作用により、照明領域の照度の均一化が図られる。
【００２３】
図５に、テーパロッドアレイの構成の例を示す。ロッドアレイの媒質７ａは水などの液体を用いることができる。媒質７ａの境界は金属７ｂとし、金属面を反射面とする。入射出端は透明媒質７ｃを用いて封止する。勿論、媒質７ａとして空気を用いれば、封止のための透明媒質７ｃは不要である。又、金属面を反射面とせず、各テーパロッドをコアとクラッドから構成し、両者の間の全反射を使用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施の形態である照明光学装置の概要を示す図である。
【図２】テーパロッドの構成の例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態である照明光学装置の概要を示す図である。
【図４】１個の光源からの光を複数のバンドルファイバに導く光学系を示す図である。
【図５】テーパロッドアレイの構成の例を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…光源、２…コレクタレンズ、３…バンドルファイバ、４…テーパロッド、４ａ…コア層、４ｂ…クラッド層、５…コンデンサレンズ、６…照射領域、７…テーパロッドアレイ、７ａ…媒質、７ｂ…金属、７ｃ…透明媒質
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007156291.tif 000006
【図５】
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