平行光ビームを球面光ビームに変えるP-Sコンバータと;上記P-Sコンバータが出射した球面光ビームを平行光ビームに変えるS-Pコンバータと;を有し、上記P-Sコンバータの仮想点光源位置と上記S-Pコンバータの仮想点光源位置とを一致させるように、上記P-Sコンバータに対して、上記S-Pコンバータの光軸上の位置が設定されていることを特徴とするビームエクスパンダ。請求項1において、高次収差を補正することができるように、上記ビームエクスパンダの長さと、上記P-Sコンバータを構成するレンズ間の球面光ビームの曲率半径との比が選択されていることを特徴とするビームエクスパンダ。請求項1において、高次収差を補正することができるように、上記P-Sコンバータを構成するレンズ間の光線の勾配と、上記P-Sコンバータを出た後の光線の勾配との比が調整されていることを特徴とするビームエクスパンダ。2枚のレンズで構成され、平行光ビームを球面光ビームに変えるP-Sコンバータと;2枚のレンズで構成され、上記P-Sコンバータが出射した球面光ビームを平行光ビームに変えるS-Pコンバータと;を有することを特徴とするビームエクスパンダ。入射する平行光ビームの幅を広げて平行光ビームとして出射する場合、入射した平行光ビームのビーム径をさらに大きくするには、入射した平行光ビームを平行光ビームで出射するビームエクスパンダを2つ用意し、つまり、第1のビームエクスパンダと第2のビームエクスパンダとを用意し、第1のビームエクスパンダと第2のビームエクスパンダとを縦列接続する縦列接続型ビームエクスパンダが考えられる。上記縦列接続型ビームエクスパンダでは、第1のビームエクスパンダのビーム径拡張率がたとえば2倍であり、第2のビームエクスパンダのビーム径拡張率がたとえば3倍であれば、上記縦列接続型ビームエクスパンダの全体として、2×3=6倍のビーム径拡張率を得ることができる。しかし、上記縦列接続型ビームエクスパンダは、本質的に3次球面収差の制御しかできないので、全長が比較的長いという問題がある。本発明は、平行光ビームを入射し平行光ビームを出射するビームエクスパンダにおいて、入射した平行光ビームの直径に対する出射した平行光ビームの直径の比率であるビーム径拡張率を比較的大きくすることができ、しかも、3次と5次の球面収差を制御でき、これによって、ビームエクスパンダの全長を比較的短くすることができるビームエクスパンダを提供することを目的とする。本発明は、平行光ビームを球面光ビームに変えるP-Sコンバータと、上記P-Sコンバータが出射した球面光ビームを平行光ビームに変えるS-Pコンバータとを有し、上記P-Sコンバータの仮想点光源位置と上記S-Pコンバータの仮想点光源位置とを一致させるように、上記P-Sコンバータに対して、上記S-Pコンバータの光軸上の位置が設定されているビームエクスパンダである。本発明によれば、平行光ビームを入射し平行光ビームを出射するビームエクスパンダにおいて、入射した平行光ビームの直径に対する出射した平行光ビームの直径の比率であるビーム径拡張率を比較的大きくすることができ、しかも、ビームエクスパンダの全長を比較的短くすることができるという効果を奏する。発明を実施するための形態は、以下の実施例である。図1は、本発明の実施例1であるビームエクスパンダ100を示す図である。ビームエクスパンダ100は、P-Sコンバータ10と、S-Pコンバータ20とを有し、P-Sコンバータ10が平行光ビームP1を受け、球面光ビームS2を作り、球面光ビームS2をS-Pコンバータ20が受けて平行光ビームP2を作る。つまり、P-Sコンバータ10とS-Pコンバータ20との間のビームは、球面光ビームS2である。また、P-Sコンバータ10の仮想点光源位置O1とS-Pコンバータ20の仮想点光源位置O2とが一致するように、P-Sコンバータ10に対して、S-Pコンバータ20の光軸上の位置が設定されている。なお、幅D1は、ビームエクスパンダ100に入射した平行光ビームP1の幅であり、幅D2は、ビームエクスパンダ100が出射した平行光ビームP2の幅である。図2は、ビームエクスパンダ100を構成するP-Sコンバータ10を示す図である。P-Sコンバータ10は、第1の凹レンズL1と第1の凸レンズL2とを有し、最も簡単なビームコンバータである。第1の凹レンズL1は、平行光ビームP1を球面光ビームS1に変え、第1の凸レンズL2は、球面光ビームS1を球面光ビームS2に変える。図3は、ビームエクスパンダ100を構成するS-Pコンバータ20を示す図である。S-Pコンバータ20は、第2の凹レンズL3と、第2の凸レンズL4とを有し、最も簡単なビームコンバータである。第2の凹レンズL3は、P-Sコンバータ10が出射した球面光ビームS2を球面光ビームS3に変え、第2の凸レンズL4は、球面光ビームS3を、平行光ビームP2に変える。ビームエクスパンダの長さLN1は、ビームエクスパンダ100の全長であり、レンズL1からレンズL4までの長さである。そして、球面光ビームS1の曲率半径は、点O1から点Q1までの長さであり、点Q1は、平行光ビームP1がレンズL1に入射する位置である。次に、ビームエクスパンダ100の動作について説明する。P-Sコンバータ10の仮想点光源位置O1は、球面光ビームS2の延長上にある球面光ビームS2の交点にある。また、S-Pコンバータ20の仮想点光源位置O2を求める場合、図3に示す平行光ビームP2を、図3中、上から下に照射しレンズL4から見て、レンズL3と反対側から照射し、焦点を結ぶ位置が、S-Pコンバータ20の仮想点光源位置O2である。そして、P-Sコンバータ10の仮想点光源位置O1とS-Pコンバータ20の仮想点光源位置O2とを一致させるには、P-Sコンバータ10の光軸上の位置を調整し、つまり、図1に示す状態で、P-Sコンバータ10の入力側に平行光ビームP1を入力しているときに、S-Pコンバータ20の位置を光軸上で移動した結果、レンズL4から出る光が平行光になれば、P-Sコンバータ10の仮想点光源位置O1とS-Pコンバータ20の仮想点光源位置O2とが一致した状態である。また、ビームエクスパンダの長さLN1は、どの次数の収差まで無視できるかによる。つまり、入力側の口径D1がたとえば、100mmであり、出力側の口径D2がたとえば、300mm程度である場合、ビーム広がり角度ビームエクスパンダ100の端の光線が光軸となす角度が0.1ラジアンであれば、3次の球面収差まで、無視することができる設計が可能である。入力側の口径D1がたとえば、100mmであり、出力側の口径D2がたとえば、300mm程度である場合、ビーム広がり角度が0.2ラジアンであれば、5次の球面収差まで、無視することができる設計が可能である。また、ビーム広がり角度が0.1ラジアンであれば、ビームエクスパンダの長さLN1は、1500mm必要であり、ビーム広がり角度が0.2ラジアンであれば、ビームエクスパンダの長さLN1は、740mm必要である。たとえば、直径100mmの平行入射ビームを、直径150mmの平行光で出射させる場合、0.1ラジアンのビーム広がり角度であれば、ビームエクスパンダの長さLN1として1500mmが必要である。2要素のビームエクスパンダでは、2つのレンズのパワーとベンディングとの4つの自由度があるが、長さと倍率が2つのパワーを決める。その球面収差は、ベンディングがある値であるときに最小値を取るベンディングの2次関数である。したがって、大きい凸レンズの球面収差を最小にし、入射側の凹レンズのベンディングを調節して、3次球面収差を消す。この場合、5次収差高次収差を調節する自由度は残らない。ビームエクスパンダ100では、2要素からの出力ビームP-Sコンバータ10の場合、または入力ビームS-Pコンバータ20の場合に広がり角の自由度平行ビームではないという自由度を与えることによって、5次収差高次収差を調節する。この5次収差高次収差を、P-Sコンバータ10とS-Pコンバータ20とによって打ち消すようにするので、5次の球面収差までを無視できるようになり、広がり角を大きくすることができ、ビームエクスパンダの長さLN1を短縮することができる。上記実施例において、平行光ビームを球面光ビームに変えるP-Sコンバータ10と、P-Sコンバータ10が出射した球面光ビームを平行光ビームに変えるS-Pコンバータ20とが設けられているので、入射した平行光ビームの直径に対する出射した平行光ビームの直径の比率であるビーム径拡張率を比較的大きくすることができ、しかも、ビームエクスパンダを2つ用意し、これら2つのビームエクスパンダを互いに縦列接続する縦列接続型ビームエクスパンダの全長よりも、ビームエクスパンダの全長を比較的短くすることができる。また、P-Sコンバータ10の仮想点光源位置O1とS-Pコンバータ20の仮想点光源位置O2とを互いに一致させるように、P-Sコンバータ10に対して、S-Pコンバータ20の光軸上の位置が設定されているので、ビームエクスパンダ100に入射された平行光ビームを平行光ビームで出射することができる。ビームエクスパンダ100では、3次球面収差を補正している。つまり、P-Sコンバータ10において、2つのレンズL1、L2のベンディングを調整する焦点距離を変えずに曲率半径を変えることによって、3次収差を消している。また、レンズL1とL2との間の光線の勾配球面光ビームS1の勾配と、P-Sコンバータ10を出た後の光線の勾配球面光ビームS2の勾配との比を調整することによって、5次収差の値が決まる。なお、上記比と5次収差との関係を計算で求めることができる。一方、S-Pコンバータ20において、2つのレンズL3、L4のベンディングを調整することによって、3次収差を消している。また、レンズL3とL4との間の光線の勾配球面光ビームS3の勾配と、S-Pコンバータ20に入る前の光線の勾配球面光ビームS2の勾配との比を調整することによって、5次収差の値が決まる。そこで、P-Sコンバータ10の残存高次収差と、S-Pコンバータ20の残存高次収差とが打ち消し合うように、P-Sコンバータ10とS-Pコンバータ20との間の勾配を選ぶと、5次収差まで消えたビームエクスパンダ100ができる。つまり、の残存5次収差と、-の残存5次収差とを組み合わせれば、の残存5次収差と-の残存5次収差とが互いに打ち消し合い、残存5次収差が少なくなり、この組み合わせが適切であれば、残存5次収差が0になる。実際には残存5次収差を僅かに残し、7次収差と合わせた残存収差が少なくなるようにする。ここで、コマ光が斜めに入射されたときにおける収差および高次のコマ光線追跡を使ったメリット関数による収差については、PSコンバータ10とSPコンバータ20のそれぞれで消すことはせずに、組み合わせた状態でのコマ収差と-のコマ収差とを組み合わせれば、互いに打ち消し合う。このときに、高次のコマ収差ほどよく打ち消し合うようにして、3次のコマ収差は僅かに残す。このようにして、球面収差が5次程度まで消え、コマ収差もある程度消えたビームエクスパンダを得ることができる。ビームエクスパンダ100は、高次収差まで補正されているので、このようなことを考慮しないで設計されたビームエクスパンダに比べて、全長を短くすることができる。つまり、ビームエクスパンダに使用するレンズを4枚に増やし、収差の打ち消しによって、PSコンバータ10とSPコンバータ20内部で3次次収差を消去し、収差の打ち消しによって、全体の5次収差を消去する。また、ビームエクスパンダ100の口径/ビームエクスパンダ100の全長が0.2以下であれば、ビームエクスパンダ100の口径が500mm程度でも、波面収差を全面に亘って、0.01波長以下に抑えることができる。ビームエクスパンダ100において、P-Sコンバータ10、S-Pコンバータ20のそれぞれが、ダブレット、つまり、2枚のレンズからなる複合レンズである。この間に、タブレットのS-Sコンバータを挿入し、トリプレットコンバータ型のビームエクスパンダを作ることもできる。これによって、P-S、S-S、S-Pとなる。コンバータ間の接合に1つ自由度があるので、トリプルコンバータ型では2つの自由度が生じる。これを使うと5次と7次の球面収差を消すことができて、残存収差は9次以上になる。上記実施例において、7次球面収差まで補正すると、実験的には、ビームエクスパンダ100の全長LN1を、出射ビーム径D2の約2倍まで短くすることができた。ビームエクスパンダ100において、P-Sコンバータ10の仮想点光源位置O1とS-Pコンバータ20の仮想点光源位置O2とを一致させるように、P-Sコンバータ10に対して、S-Pコンバータ20の光軸上の位置が設定されているので、ビームエクスパンダ100の全長LN1を、従来例のビームエクスパンダの全長よりも短くすることができる。また、ビームエクスパンダ100の長さLN1と、球面光ビームS1P-Sコンバータ10を構成するレンズ間の球面光ビームの曲率半径との比を選択することによって、高次収差を補正することができる。逆に言えば、高次収差を補正することができるように、ビームエクスパンダ100の長さLN1と、球面光ビームS1の曲率半径との比が選択されている。