(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は発熱量が少なく、冷却が容易な発光光源を安価に提供する。【解決手段】背面に放熱用のヒートシンクを設けた平面基板上に複数の紫外線波長域のＬＥＤを縦、横に配置したＬＥＤ発光部１をカセグレン反射鏡式光学系の主鏡２の前方に配置し、前記ＬＥＤ発光部１からの光束を前記カセグレン反射鏡式光学系の主鏡２で反射させて副鏡４に集光し、該副鏡４よりの反射光を前記主鏡２の中心部に設けた透孔３より平行光として出射させるように構成する。【選択図】図１
2007047704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線波長域のＬＥＤをカセグレン反射鏡式光学系の前方に配置し、前記ＬＥＤからの光束を前記カセグレン反射鏡式光学系の主鏡で反射させて副鏡に集光し、該副鏡よりの反射光を前記主鏡の中心部に設けた透孔より集光光又は平行光として出射させるように構成したことを特徴とする露光装置用光源。
【請求項２】
背面に放熱用のヒートシンク、ペルチェモジュール等の放熱手段を設けた平面基板上に複数の紫外線波長域のＬＥＤを縦、横に配置したＬＥＤ発光部をカセグレン反射鏡式光学系の前方に配置し、前記ＬＥＤからの光束を前記カセグレン反射鏡式光学系の主鏡で反射させて副鏡に集光し、該副鏡よりの反射光を前記主鏡の中心部に設けた透孔より集光光又は平行光として出射させるように構成したを特徴とする露光装置用光源。
【請求項３】
副鏡の中心部に透過光部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置用光源。
【請求項４】
紫外線波長域のＬＥＤをカセグレン反射鏡式光学系の前方に配置し、且つ、前記カセグレン反射鏡式光学系の副鏡の前記ＬＥＤ側に内面を反射面とした截頭円錐ミラーと、その中央部の孔から入射する光束を反射する円錐ミラーとからなる中央光束反射光学系を配置し、前記ＬＥＤからの光束の中央部の光束は前記中央光束反射光学系を介し、外側の光束は直接前記カセグレン反射鏡式光学系の主鏡で反射させて副鏡に集光し、該副鏡よりの反射光を前記主鏡の中心部に設けた透孔より集光光又は平行光として出射させるように構成したことを特徴とする露光装置用光源。
【請求項５】
背面に放熱用のヒートシンク、ペルチェモジュール等の放熱手段を設けた平面基板上に複数の紫外線波長域のＬＥＤを縦、横に配置したＬＥＤ発光部をカセグレン反射鏡式光学系の前方に配置し、且つ、前記カセグレン反射鏡式光学系の副鏡の前記ＬＥＤ側に内面を反射面とした截頭円錐ミラーと、その中央部の孔から入射する光束を反射する円錐ミラーとからなる中央光束反射光学系を配置し、前記ＬＥＤからの光束の中央部の光束は前記中央光束反射光学系を介し、外側の光束は直接前記カセグレン反射鏡式光学系の主鏡で反射させて副鏡に集光し、該副鏡よりの反射光を前記主鏡の中心部に設けた透孔より集光光又は平行光として出射させるように構成したことを特徴とする露光装置用光源。
【請求項６】
カセグレン反射鏡式光学系の焦点距離をｆ、主鏡の半径をｒ１、副鏡の曲率半径をｒ２、主鏡と副鏡の距離をｄとしたとき、−４．１ｆ＜ｒ１＜−３．９９ｆと−１．１ｆ＜ｒ２＜−１ｆ及び−２．６５ｆ＜ｄ＜−２．５ｆの各条件を満足する構成とし、出射光を平行光とすることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の露光装置用光源。
【請求項７】
カセグレン反射鏡式光学系の焦点距離をｆ、主鏡の半径をｒ１、副鏡の曲率半径をｒ２、主鏡と副鏡の距離をｄとしたとき、−２．９５ｆ＜ｒ１＜−２．８３ｆと−１．４５ｆ＜ｒ２＜−１ｆ及び−１．８５ｆ＜ｄ＜−１．７ｆの条件を満足する構成とし、出射光を集光光とすることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の露光装置用光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置や紫外線硬化装置等に使用される紫外線波長域のＬＥＤとカセグレン反射鏡式光学系からなる露光装置用光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、露光装置の発光光源として超高圧水銀ランプを使用し、超高圧水銀ランプの発光部分である電極を楕円ミラーの第１焦点に配置し、第２焦点付近に四角柱等の透光性ロッドと複数の球面レンズを組合せたコンデンサーレンズで構成されたレンズユニットを配置し、超高圧水銀ランプから放射された紫外線により硝子基板上のレジストを露光していた。
【０００３】
しかし、超高圧水銀ランプは一般に７５０Ｗから２ｋＷのものを使用するため発熱量が極めて多く次のような問題があった。
【０００４】
１）高熱を発する為、楕円ミラーの材料として高価な石英又はパイレックス（登録商標）    を使用しなければならないため高価となった。
２）高熱対策として、熱の効果的排気のため、光源ユニットにダクトを設けて大型なファ    ンで排熱しなければならなかった。
３）光源ユニット内は高温のため、使用する部品が高温になり楕円ミラーの耐久性が問題    となっていた。
４）ランプ寿命が１０００ｈ〜２０００ｈと短いので、ランプ交換の為に装置停止回数が    多く、また、ランプ交換はランプが充分冷却してから交換しないといけないので、ラ    ンプ交換時間が長時間になった。またランプ取替えが頻繁で煩わしいという問題があ    った。
【特許文献１】特開２００３−３０９０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は発熱量が少なく、冷却が容易な発光光源を安価に提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、第１の発明は、紫外線波長域のＬＥＤをカセグレン反射鏡式光学系の前方に配置し、前記ＬＥＤからの光束を前記カセグレン反射鏡式光学系の主鏡で反射させて副鏡に集光し、該副鏡よりの反射光を前記主鏡の中心部に設けた透孔より集光光又は平行光として出射させるように構成したことを特徴とする露光装置用光源である。
【０００７】
第２の発明は、背面に放熱用のヒートシンク、ペルチェモジュール等の放熱手段を設けた平面基板上に複数の紫外線波長域のＬＥＤを縦、横に配置したＬＥＤ発光部をカセグレン反射鏡式光学系の前方に配置し、前記ＬＥＤからの光束を前記カセグレン反射鏡式光学系の主鏡で反射させて副鏡に集光し、該副鏡よりの反射光を前記主鏡の中心部に設けた透孔より集光光又は平行光として出射させるように構成したを特徴とする露光装置用光源である。
【０００８】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、副鏡の中心部に透過光部を設けたことを特徴とする露光装置用光源である。
【０００９】
第４及び第５の発明は、第１又は第２の発明において、前記カセグレン反射鏡式光学系の副鏡の前記ＬＥＤ側に、内面を反射面とした截頭円錐ミラーと、その中央部の孔から入射する光束を反射する円錐ミラーとからなる中央光束反射光学系を更に配置し、前記ＬＥＤからの光束の中央部の光束は前記中央光束反射光学系を介し、外側の光束は直接前記カセグレン反射鏡式光学系の主鏡で反射させて副鏡に集光し、該副鏡よりの反射光を前記主鏡の中心部に設けた透孔より集光光又は平行光として出射させるように構成したことを特徴とする露光装置用光源である。
【００１０】
第６の発明は、第１ないし第５のいずれかの発明において、カセグレン反射鏡式光学系の焦点距離をｆ、主鏡の半径をｒ１、副鏡の曲率半径をｒ２、主鏡と副鏡の距離をｄとしたとき、−４．１ｆ＜ｒ１＜−３．９９ｆと−１．１ｆ＜ｒ２＜−１ｆ及び−２．６５ｆ＜ｄ＜−２．５ｆの各条件を満足する構成とし、出射光を平行光とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置用光源である。
【００１１】
第７の発明は、第１ないし第５の発明のいずれかにおいて、カセグレン反射鏡式光学系の焦点距離をｆ、主鏡の半径をｒ１、副鏡の曲率半径をｒ２、主鏡と副鏡の距離をｄとしたとき、−４．１ｆ＜ｒ１＜−３．９９ｆと−１．１ｆ＜ｒ２＜−１ｆ及び−２．６５ｆ＜ｄ＜−２．５ｆの各条件を満足する構成とし、出射光を集光光とすることを特徴とする露光装置用光源である。
【００１２】
以上、第１の発明によれば、紫外線波長域のＬＥＤを光源として使用するため、超高圧水銀ランプを使用した従来の光源と比べて発熱量が極めて少ないので、大型の廃熱ファンを使用する必要がない。また、楕円鏡を使用しないため、発光部のＬＥＤ部分は寸法的制約がないので露光装置を小型化できると共にコストダウンを図ることができる。
【００１３】
第２の発明によれば、照射パワーの大きい露光装置用光源を提供し得ると共に、放熱手段としてヒートシンクやペルチェ素子を使用したモジュールや小型のファンを使用できるため、露光装置を小型化することができる。      
【００１４】
尚、複数のＬＥＤを用いる場合、熱が上がってきて、その温度変化で波長が変わるので、放熱を効果的に行うため、ＬＥＤを取りつける基板の材料としては熱伝導性のよいアルミ板等を用いることが好ましい。
【００１５】
またＬＥＤは寿命が長いため超高圧水銀ランプに比べてメンテナンスの回数を減らすことができる。
【００１６】
カセグレン反射鏡には通常、平行光が入射するものであるが、第１及び第２の本発明では、カセグレン反射鏡式光学系を使用して、ＬＥＤからの放射光をそのまま取り込んでいるため、入射光は平行光ではないが、凹面である主鏡の曲率半径の大きさ等を設定すること凸面である副鏡の曲率半径の大きさ等を設定することにより平行光でないＬＥＤからの放射光を集光光或いは平行光として出射させることができる。
【００１７】
第３の発明によれば、カセグレン反射鏡式光学系の副鏡の中心部分には透過光部を設けてあるので、ＬＥＤの光束のうち副鏡で邪魔をされる部分の一部が有効に利用され照射パワーを向上させることができる。
【００１８】
透過光部は、透孔を設けるか、副鏡を透明な材質、例えば合成石英やガラス等で構成して中央部は光が透過するように副鏡の両面を処理することによって形成する。
【００１９】
また第６又は第７の発明によれば、カセグレン反射鏡式光学系の焦点距離と主鏡及び副鏡の曲率半径及び主鏡と副鏡の距離を一定の条件にすることで出射光を平行光又は集光光とすることができる。
【実施例１】
【００２０】
図１は複数のＬＥＤからの放射光をカセグレン反射鏡式光学系により平行光として出射する露光装置の本発明の実施例を示す一部截断側面図で、１はＬＥＤ発光部、２はカセグレン反射鏡式光学系の凹面形状の主鏡、３は前記主鏡の中心部に設けられた透孔、４は前記カセグレン反射鏡式光学系の凸面形状の副鏡、５はＬＥＤ発光部１からの放射光のうち副鏡３によって遮られる光を吸収するための光吸収板である。
【００２１】
図２は、図１に示すＬＥＤ発光部１の詳細を示す拡大平面図、図３はその側面図で、６は平面基板、７は紫外線波長域の表面発光型のチップＬＥＤ、８，８，８は位置調整用のネジ、９，９は基板固定用のナット、１０，１０はコイルバネ、１１，１１はワッシャー、１２，１２は位置調整用のナット、１３は図示していないケースと一体のブラケット、１４はチップＬＥＤ７の裏側の位置で平面基板６に設けられたアルミニウム又は銅製のヒートシンク、１５はＬＥＤに電流を流すケーブルである。
【００２２】
上記チップＬＥＤ７は、図２に示すように均一光を照射する装置に使用する際便利なように、平面基板６上に縦、横に複数個（図２では２１個）均等に全体として図の１６に示す円内に納まるように配置されている。また平面基板６にはチップＬＥＤ７を実装できるように絶縁物で被われたパターンと半田部分が露出したランド部分が設けられている。
【００２３】
また、平面基板６の裏側に設けてあるヒートシンク１４は、チップＬＥＤ７からの発熱を図示しない自然空冷又はファンを使用して風をヒートシンク１４に通して熱を奪う強制空冷により放熱する。
【００２４】
位置調整用のネジ８，８は、平面基板６とブラケット１３に設けられた挿入孔に挿通され、ナット９，９で平面基板６に固定され、そしてナット１２，１２でブラケット１３に取りつけられており、ワッシャー１１，１１とブラケット１３間のネジ８，８に設けられたコイルバネ１０，１０の弾性力によりブラケット１３に対する平面基板６の位置を保持している。
【００２５】
従って、ナット１３，１３を弛める方向に回転させると平面基板６がコイルバネ１０，１０の力により表面側（チップＬＥＤ７が設けられている側）、即ちブラケット１３に対して平面基板６が離れる方向に移動し、ナットを締めつける方向に回転させると平面基板６の裏側（ヒートシンク１５が設けられている側）、即ちブラケット１３に対して平面基板１が近づく方向に移動し、平面基板６の位置調整を行うことができる。
【００２６】
尚、図２に示す実施例では複数のチップＬＥＤ７を円内に配置したが、四角形状内に収まるように配置してもよいことは勿論である。
【００２７】
図１に示す実施例では、カセグレン反射鏡式光学系の諸元を後記のように設定することにより、前記ＬＥＤ発光部１からの放射光を主鏡２で反射し、副鏡３でその反射光を平行光として出射するように構成されている。
【実施例２】
【００２８】
図４は、ＬＥＤからの放射光をカセグレン反射鏡式光学系により平行光として出射する露光装置の本発明の第２の実施例を示す一部截断側面図で、１はＬＥＤ発光部、２はカセグレン反射鏡式光学系の凹面形状の主鏡、３は前記主鏡２の中心部に設けられた透孔、４１はカセグレン反射鏡式光学系の凸面形状の副鏡、４２は副鏡の中心部に設けられた透孔である。
【００２９】
実施例２は主鏡２からの反射光を副鏡４１で反射してＬＥＤ発光部１からの放射光を平行光として出射する点では前記実施例１と同様であるが、実施例１では副鏡で遮られていたＬＥＤ発光部１の放射光の一部を副鏡４１の透孔４２及び主鏡２の透孔３を通して出射するようにした点で相違する。
【００３０】
この実施例によれば、副鏡で遮られていたＬＥＤの放射光を副鏡４１に設けられた透孔４２により出射光として利用することで実施例１の場合と比べて照射パワーを増すことができる。なお、この場合副鏡４１の前面に光吸収処理を施す。
【実施例３】
【００３１】
図５は、ＬＥＤからの放射光をカセグレン反射鏡光学系により平行光として出射する露光装置の本発明の第３の実施例を示す一部截断側面図で、１はＬＥＤ発光部、２はカセグレン式反射鏡光学系の凹面形状の主鏡、３は前記主鏡２の中心部に設けられた透孔、４３は主鏡側の中心部を除き、鏡面処理によるコーティング被膜４４で覆い、反対面には光吸収被膜４５を施した透明物質からなる副鏡である。
【００３２】
上記副鏡４３の中心部はコーティング被膜４４，４５で覆われておらず、ＬＥＤ発光部１からの放射光が副鏡４３内を透過し、図５のように主鏡２側へ出射するように構成されており、上記実施例２と同様の効果がある。
【実施例４】
【００３３】
図６は、カセグレン反射鏡式光学系により集光光として出射する露光装置の本発明の第１の実施例を示す一部截断側面図で、１はＬＥＤ発光部、２１はカセグレン反射鏡式光学系の凹面形状の主鏡、３１は前記主鏡の中心部に設けられた透孔、４５は前記カセグレン反射鏡式光学系の凸面形状の副鏡、５はＬＥＤ発光部１からの放射光のうち副鏡３によって遮られる光を吸収するための光吸収板である。
【００３４】
図６に示す実施例では、カセグレン反射鏡式光学系の諸元を後記のように設定することにより、前記ＬＥＤ発光部１からの放射光を主鏡２１で反射し、副鏡３１でその反射光を集光光として出射するように構成されている。
【実施例５】
【００３５】
図７は、カセグレン反射鏡式光学系により集光光として出射する露光装置の本発明の第２の実施例を示す一部截断側面図で、１はＬＥＤ発光部、２１はカセグレン反射鏡式光学系の凹面形状の主鏡、３１は前記主鏡の中心部に設けられた透孔、４６は中心部に透孔４７を設けた前記カセグレン反射鏡式光学系の凸面形状の副鏡、５１は集光レンズある。
【００３６】
図７に示す実施例では前記ＬＥＤ発光部１からの放射光を主鏡２１で反射し、副鏡４６でその反射光を集光光として出射すると共に、副鏡で遮られていた放射光を集光レンズ５１で集光し、その光束を副鏡４６に設けられた透孔４７を通して出射光として利用することで実施例４の場合と比べて照射パワーを増すことができる。
【実施例６】
【００３７】
図８は、カセグレン反射鏡式光学系により集光光として出射する露光装置の本発明の第３の実施例を示す一部截断側面図で、１はＬＥＤ発光部、２１はカセグレン反射鏡式光学系の凹面形状の主鏡、３１は前記主鏡の中心部に設けられた透孔、４８は主鏡側の中心部を除き、鏡面処理によるコーティング被膜４９で覆い反対面には光吸収被膜５０を施した透明物質から成る副鏡、５１は集光レンズである。
【００３８】
上記副鏡４８のＬＥＤ発光部１と主鏡２１側の中心部はコーティング被膜４９，５０で覆われておらず、ＬＥＤ発光部１からの放射光を集光レンズ５１で集光された光束を副鏡４８内を透過し、図のように主鏡２側へ出射するように構成されており、上記実施例５と同様の効果がある。
【００３９】
上記実施例１〜６において、主鏡の曲率半径をｒ１、副鏡の曲率半径をｒ２、主鏡と副鏡の間隔をｄとすると、平行光とする場合は−４．１ｆ＜ｒ１＜−３．９９、−１．１ｆ＜ｒ２＜−０．９５ｆ、−２．６５ｆ＜ｄ＜−２．５ｆであり、集光光とする場合は一２．９５ｆ＜ｒ１＜−２．８３ｆ、−１．４５ｆ＜ｒ２＜−１ｆ、−１．８５ｆ＜ｄ＜−１．７ｆである。ここで寸法の絶対値は余り意味が無いので、カセグレン反射鏡式光学系の個々のミラーの曲率半径や距離は全体の焦点距離ｆで表すことが多い。
【００４０】
ｒ１、ｒ２、ｄがマイナスで示されているのは、入射光側に対して凸形状をプラス、凹形状をマイナスとするため、ｒ１、ｒ２共は入射側に対して凹形状となるためマイナスとなっている。又ｄは主鏡がミラーであるため、光線が主鏡から副鏡に放射される際、入射側に戻る形となるためマイナスとなっている。
【００４１】
集光光を出射させる場合は、ｒ１／ｆ、ｒ２／ｆを小さく、或いは大きくしていくと集光光でなくなる。また、ｄ／ｆを小さくしていくと主鏡の内部で焦点を結んでしまい、大きくしていくと集光光でなくなるため数値の制約がある。ｒ１／ｆとｒ２／ｆは数値の動きと集光光、或いは平行光の動きが逆になるので、ｒ１／ｆが小さい時にはｒ２／ｆを大きい側にすればより集光光として取り出せる範囲は広くなる。
【００４２】
平行光の場合は、ｒ１／ｆ、ｒ２／ｆを大きく、或いは小さくして行くと平行光でなくなり、ｄ／ｆを小さくしていくと拡がり、又は大きくしていくと早めに集光して平行光にならなくなる。そのため主鏡、副鏡の曲率半径及び主鏡、副鏡間隔が決められる。
【００４３】
上記実施例では主鏡、副鏡を製作の容易性から球面形状とするが、非球面形状としても所望の性能を得られる事は勿論である。
【００４４】
例えば主鏡を非球面形状とした場合に、頂点曲率をｃ、円錐定数をｋ、非球面係数αｉ、
【００４５】
【数１】
2007047704.tif 000003
とすれば、非球面式は、
【００４６】
【数２】
2007047704.tif 000004
で表され、平行光として出射する場合に下記表１で示す値とした場合は、−４．２ｆ＜ｒ１＜−４．１２ｆ、−１．１ｆ＜ｒ２＜−１ｆ、−２．６５ｆ＜ｄ＜−２．５６ｆであり、集光光として出射する場合に下記表２で示す値とした場合は、−２．９６ｆ＜ｒ１＜−２．８２ｆ、−１．５ｆ＜ｒ２＜−１．ｆ、−１．９ｆ＜ｄ＜−１．６５ｆとなる。
【００４７】
【表１】
2007047704.tif 000005
【００４８】
【表２】
2007047704.tif 000006
【００４９】
平行光で取り出す場合は、曲率半径及びミラー間隔が若干短くなっているが、集光光として取り出す場合は、逆に曲率半径及びミラー間隔が若干広くなっていることが分かる。
【実施例７】
【００５０】
図９は第５の発明の実施例を示すもので、背面に放熱用のヒートシンク、ペルチェモジュール等の放熱手段を設けた平面基板上に複数の紫外線波長域のＬＥＤを縦、横に配置したＬＥＤ発光部１をカセグレン反射鏡式光学系の前方に配置し、且つ、前記カセグレン反射鏡式光学系の副鏡４の前記ＬＥＤ側に内面を反射面とした截頭円錐ミラー１７１と、その中央部の孔１７１ａから入射する光束を反射する円錐ミラー１７２とからなる中央光束反射光学系１７を配置し、前記ＬＥＤ発光部１からの光束の中央部の光束は前記中央光束反射光学系１７を介し、外側の光束は直接前記カセグレン反射鏡式光学系の主鏡２で反射させて副鏡４に集光し、該副鏡４よりの反射光を前記主鏡２の中心部に設けた透孔３より集光光として出射させるように構成したものである。
【００５１】
この実施例７は、副鏡４を前述の図４に示す実施例２及び図７に示す実施例５のように中心に透孔４２を設けたり、図５に示す実施例３及び図８に示す実施例６のように副鏡４に透光性材料を用いたりしないで、ＬＥＤ発光部１の中央光束の有効利用を図ろうとするもので、ＬＥＤ発光部１の中央光束は、円錐ミラー１７２と截頭円錐ミラー１７１間を屈折反射して主鏡２へ入射するものである。
【００５２】
この実施例７における截頭円錐ミラー１７１の円錐角は円錐ミラー１７２の円錐角より大きくなっているのでＬＥＤ発光部１からの光束を効率よく主鏡２の表面に反射することができる。そして円錐ミラー１７２と截頭円錐ミラー１７１の間隔もＬＥＤ発光部１からの光束を効率よく主鏡２に反射するように決められる。
【００５３】
次ぎに円錐ミラー１７２と截頭円錐ミラー１７１の関係を図１０に示す説明図に基づき説明すると、光軸上でのミラー間隔をＬ１、円錐ミラー１７２の斜面の長さｆｂをＬ５とし、截頭円錐ミラー１７１と光軸のなす角をθ２、円錐ミラー１７２と光軸とのなす角をθ１、円錐ミラー１７２の最外径への入射角をθ９、截頭円錐ミラー１７１と円錐ミラー１７２とのなす角をθ３とすると、角ａｆｅはθ１、角ａｅｆは１８０°−θ２、θ３＝θ２−θ１である。
【００５４】
正弦定理より、
Ｌ１／ｓｉｎθ３＝Ｌ２／ｓｉｎθ１＝Ｌ３／ｓｉｎ（１８０°−θ２）
よって、
Ｌ２＝Ｌ１ｓｉｎθ１／ｓｉｎ（θ２−θ１）、Ｌ３＝Ｌ１ｓｉｎθ２／ｓｉｎθ３
である。
【００５５】
従って、円錐ミラー１７２と截頭円錐ミラー１７１の関係は次式で表されている。
（Ｌ４−Ｌ２）ｃｏｓθ２＞Ｌ１＋Ｌ５ｃｏｓθ１
又は（Ｌ４−Ｌ２）ｃｏｓθ２≦Ｌ１＋Ｌ５ｃｏｓθ１
と表わされる。
【００５６】
三角形ａｂｇにおいて角ａｇｂは９０°−θ３であるから、
（Ｌ３＋Ｌ５）／ｓｉｎ（９０°−θ３）ｂｇ／ｓｉｎθ３
（Ｌ１ｓｉｎθ２／ｓｉｎθ３＋Ｌ５）／ｃｏｓθ３＝ｂｇ／ｓｉｎθ３
よって、
ｂｇ＝（Ｌ１ｓｉｎθ２／ｓｉｎθ３＋Ｌ５）ｔａｎθ３
である。
【００５７】
三角形ｈｂｇにおいて、θ５＝９０°−θ４、θ４＝θ１−θ９であるので、θ５＝９０°−θ１＋θ９となる。角ｈｇｂ＝９０°−θ３、ｈｇ／ｓｉｎθ５＝ｈｂ／ｓｉｎ（９０°−θ３）、又、ｅｈ＝ｄ１／ｓｉｎθ２である。
【００５８】
ここでｄ１は截頭円錐ミラー１７１の頂点の孔の半径で、ｅｈｃｏｓθ２＋ｈｂｃｏｓθ９＝Ｌ１＋Ｌ５ｃｏｓθ１であるので、
ｄ１／ｔａｎθ２＋ｈｂｃｏｓθ９＝Ｌ１＋Ｌ５ｃｏｓθ１
よって、
ｈｂ＝（Ｌ１＋Ｌ５ｃｏｓθ１−ｄ１／ｔａｎθ２）／ｃｏｓθ９
また、ｈｂｓｉｎθ９＋ｄ１＝Ｌ５ｓｉｎθ１であるので、
（Ｌ１＋Ｌ５ｃｏｓθ１−ｄ１／ｔａｎθ２）ｔａｎθ９＋ｄ１＝Ｌ５ｓｉｎθ１
よって
ｄ１＝{Ｌ５ｓｉｎθ１−（Ｌ１＋Ｌ５ｃｏｓθ１）ｔａｎθ９}／（１−ｃｏｔθ２ｔａｎθ９）・・・・（１）
【００５９】
ここでθ１＜５０°以下の場合のＬ１＋Ｌ５ｃｏｓθ１＜（Ｌ４−Ｌ２）ｃｏｓθ２について考えると、三角形ｈｂｃに於いて正弦定理よりｈｂ／ｓｉｎθ７＝ｈｃ／ｓｉｎ（θ５＋θ６）、又θ５＝θ６＝９０°−θ１＋θ９、θ７＝θ１−θ３−θ９、θ３＝θ２−θ１なのでθ７＝２θ１−θ２−θ９となる。よってｈｃ＝ｈｂｓｉｎ（１８０°−２θ１＋２θ９）／ｓｉｎ（θ１−θ３−θ９）
即ち、ｈｃ＝ｈｂｓｉｎ２（θ９−θ１）／ｓｉｎ（２θ１−θ２−θ９）、よって
【００６０】
【数３】
2007047704.tif 000007
【００６１】
また三角形ａｂｃにおいて、Ｌ４／ｓｉｎ（１８０°−θ１＋θ９）＝（Ｌ３＋Ｌ５）／ｓｉｎθ７なので、
Ｌ４＝（Ｌ３＋Ｌ５）ｓｉｎ（θ１−θ９）／ｓｉｎθ７、
Ｌ４＝（Ｌ１ｓｉｎθ２／ｓｉｎθ３＋Ｌ５）ｓｉｎ（θ１−θ９）／ｓｉｎθ７、
よってＬｌ＋Ｌ５ｃｏｓθ１＜（Ｌ４−Ｌ２）ｃｏｓθ２は
【００６２】
【数４】
2007047704.tif 000008
と表せる。・・・（２）
【００６３】
以上、θ１＜５０°の場合の中央光束反射光学系１７は、截頭円錐ミラー１７１と円錐ミラー１７２の光軸中心間距離Ｌ１と円錐ミラー１７２の円錐面の長さＬ５と円錐ミラー１７２の光軸とのなす角θ１、截頭円錐ミラー１７１の光軸とのなす角θ２、光源から円錐ミラー１７２の最外径への入射角θ９、截頭円錐ミラー１７１の円錐頂点の孔半径ｄ１で表される関係式（１）、（２）とθ１＜θ２で表される関係を持つ中央光束反射光学系である。図１０はθ１＜５０°の場合の配置を示している。なお、円錐ミラー１７２の円錐面の長さＬ５は図９に示すものと相違しているが、図１０では理論上必要とする長さに画いている。
又副鏡３の半径をｄとすると
（Ｌ４−Ｌ２）ｓｉｎθ２＜ｄ即ち
【００６４】
【数５】
2007047704.tif 000009
の関係を持つ。
【００６５】
同様にθ１≧５０°の場合の中央光束反射光学系１７は、図１１に示すような、截頭円錐ミラー１７１と円錐ミラー１７２の光軸中心間距離Ｌ１と円錐ミラー１７２の円錐面の長さＬ５と円錐ミラー１７２の光軸とのなす角θ２、光源から円錐ミラー１７２の最外径の入射角θ９、截頭円錐ミラー１７１の円錐頂点の孔半径ｄ１で表される関係式（１）及び（３）とθ１＜θ２で表される関係を持つ中央光束反射光学系１７である。
又副鏡３の半径をｄとすると
【００６６】
【数６】
2007047704.tif 000010
の関係を持つ。
また、（Ｌｌ＋Ｌ５ｃｏｓθ１−ｄ１／ｔａｎθ２）ｔａｎθ９＋ｄ１＝Ｌ５ｓｉｎθ１なので、
ｄ１＝{Ｌ５ｓｉｎθ１−（Ｌ１＋Ｌ５ｃｏｓθ１）ｔａｎθ９}／（１−ｃｏｔθ２ｔａｎθ９）と表せる・・・（１）
また、Ｌｌ＋Ｌ５ｃｏｓθ１≧（Ｌ４−Ｌ２）ｃｏｓθ２なので、
【００６７】
【数７】
2007047704.tif 000011
と表せる・・・（３）
【００６８】
以上、図９に示す実施例において、θ１＜５０°の場合とθ１≧５０°の場合について、中央光束光学系１７を如何に構成するかについて説明したが、出射光を平行光又は集光光とするかは、選択する出射光に応じて先に述べた実施例の場合と同様に、段落〔００３９〕に説明した条件を満足するように主鏡及び副鏡の曲率半径を設定するようにするものである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】ＬＥＤからの放射光をカセグレン反射鏡式光学系により平行光として出射する露光装置の第１の実施例を示す一部截断側面図。
【図２】ＬＥＤ発光部を示す拡大平面図。
【図３】ＬＥＤ発光部を示す拡大側面図。
【図４】ＬＥＤからの放射光をカセグレン反射鏡式光学系により平行光として出射する露光装置の第２の実施例を示す一部截断側面図。
【図５】ＬＥＤからの放射光をカセグレン反射鏡式光学系により平行光として出射する露光装置の第３の実施例を示す一部截断側面図。
【図６】ＬＥＤからの放射光をカセグレン反射鏡式光学系により集光として出射する露光装置の第１の実施例を示す一部截断側面図。
【図７】ＬＥＤからの放射光をカセグレン反射鏡式光学系により集光として出射する露光装置の第２の実施例を示す一部截断側面図。
【図８】ＬＥＤからの放射光をカセグレン反射鏡式光学系により集光として出射する露光装置の第３の実施例を示す一部截断側面図。
【図９】中央光束反射光学系を付加した実施例の一部截断側面図。
【図１０】図９に示す実施例において、θ１＜５０°の場合の截頭円錐ミラーと円錐ミラーの関係を示す説明図。
【図１１】図９に示す実施例において、θ１≧５０°の場合の截頭円錐ミラーと円錐ミラーの関係を示す説明図。
【符号の説明】
【００７０】
１      ＬＥＤ発光部
２      カセグレン反射鏡式光学系の凹面形状の主鏡
３      透孔
４      カセグレン反射鏡式光学系の凸面形状の副鏡
５      光吸収板。
【図１】
2007047704.tif 000012
【図２】
2007047704.tif 000013
【図３】
2007047704.tif 000014
【図４】
2007047704.tif 000015
【図５】
2007047704.tif 000016
【図６】
2007047704.tif 000017
【図７】
2007047704.tif 000018
【図８】
2007047704.tif 000019
【図９】
2007047704.tif 000020
【図１０】
2007047704.tif 000021
【図１１】
2007047704.tif 000022