JP2002048908A - 製造公差に対する感度を低減するための偏心回折ビーム形成器及び分割器 - Google Patents
製造公差に対する感度を低減するための偏心回折ビーム形成器及び分割器Info
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- G02B27/0944—Diffractive optical elements, e.g. gratings, holograms
Abstract
(57)【要約】
【課題】 回折光学要素の製造公差に対する感度を低減
する。 【解決手段】 所望の次数のビームを偏心するように移
動させる回折格子と共に回折光学要素４１を使用し、そ
れによつて望ましくない次数との干渉を低減する。偏心
回折格子の使用により、エッチング深さ誤差等の製造欠
陥の存在下でもより均一なビームが得られる。偏心回折
格子と共に使用される回折光学要素４１は、ビーム整形
器４１、一次元のビーム分割器９１、又は２次元のビー
ム分割器９１のいずれであってもよい。
する。 【解決手段】 所望の次数のビームを偏心するように移
動させる回折格子と共に回折光学要素４１を使用し、そ
れによつて望ましくない次数との干渉を低減する。偏心
回折格子の使用により、エッチング深さ誤差等の製造欠
陥の存在下でもより均一なビームが得られる。偏心回折
格子と共に使用される回折光学要素４１は、ビーム整形
器４１、一次元のビーム分割器９１、又は２次元のビー
ム分割器９１のいずれであってもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回折光学構造に関
し、さらに詳しくは、光線を整形又は分割するものであ
って均一な出力が要求される回折光学構造に関するもの
である。偏心ビームを生成する本発明に係る回折光学構
造は、ビームの整形及び分割に好適に使用することがで
きる。
し、さらに詳しくは、光線を整形又は分割するものであ
って均一な出力が要求される回折光学構造に関するもの
である。偏心ビームを生成する本発明に係る回折光学構
造は、ビームの整形及び分割に好適に使用することがで
きる。
【０００２】
【従来の技術】本説明で使用するときは、「ビーム整形
器」は一つの光線中の形状又はエネルギ分布を変更する
ために使用される光学要素である。よって、ビーム整形
器は、光線の倍率、平面に投射されたときの光線のフッ
トプリント（footprint）、ビーム内のエネルギ分布、
又はこれらの組合せを変更することができる。ビームに
おけるエネルギ分布の変更の例としては、ガウス光分布
から均一光分布への変換がある。ビーム整形器は、それ
に代わって互換性をもって、「ビーム変換器」というこ
とができる。また、本説明で使用するときは、「ビーム
分割器」は、光線を同様の特性を有する２以上の分離し
たビームに分割する光学要素をいう。
器」は一つの光線中の形状又はエネルギ分布を変更する
ために使用される光学要素である。よって、ビーム整形
器は、光線の倍率、平面に投射されたときの光線のフッ
トプリント（footprint）、ビーム内のエネルギ分布、
又はこれらの組合せを変更することができる。ビームに
おけるエネルギ分布の変更の例としては、ガウス光分布
から均一光分布への変換がある。ビーム整形器は、それ
に代わって互換性をもって、「ビーム変換器」というこ
とができる。また、本説明で使用するときは、「ビーム
分割器」は、光線を同様の特性を有する２以上の分離し
たビームに分割する光学要素をいう。
【０００３】図１は、従来の同軸ビーム整形アセンブリ
を示している。ガウスエネルギ分布を有する入力ビーム
１０は、回折型のビーム整形器１１を透過する。結果と
して生じた整形されたビーム１２は、均一なエネルギ分
布を有しており、ビーム整形器１１から入力ビーム１０
の光学軸に沿って距離ｄだけ離れて配置されたビーム修
正器１３に入る。回折型のビーム修正器１３はビーム整
形器１１により生成された整形されたビーム１２の位相
ずれを修正する。図示のビーム整形アセンブリは、「同
軸（on-axis）」と呼ばれ、これは出力ビーム１４が入
力ビーム１０の光学軸上に位置するためである。位相修
正機能が好ましくない場合には、図示のアセンブリはビ
ーム整形器１１のみから構成することができる。
を示している。ガウスエネルギ分布を有する入力ビーム
１０は、回折型のビーム整形器１１を透過する。結果と
して生じた整形されたビーム１２は、均一なエネルギ分
布を有しており、ビーム整形器１１から入力ビーム１０
の光学軸に沿って距離ｄだけ離れて配置されたビーム修
正器１３に入る。回折型のビーム修正器１３はビーム整
形器１１により生成された整形されたビーム１２の位相
ずれを修正する。図示のビーム整形アセンブリは、「同
軸（on-axis）」と呼ばれ、これは出力ビーム１４が入
力ビーム１０の光学軸上に位置するためである。位相修
正機能が好ましくない場合には、図示のアセンブリはビ
ーム整形器１１のみから構成することができる。
【０００４】製造公差は、図１に示すようなビーム整形
器の出力特性に多大な影響を与え得る。例えば、エッチ
ングにより作られる光学素子では、エッチングプロセス
が精密ではなく、最終的な光学形状が光学エンジニアに
より設計されそのようにエッチングしようとした「所望
の」又は「完全」に形状からわずかに外れる場合があ
る。このような製造誤差ないしは公差は回折光学素子の
他の製作方法についても生じる。
器の出力特性に多大な影響を与え得る。例えば、エッチ
ングにより作られる光学素子では、エッチングプロセス
が精密ではなく、最終的な光学形状が光学エンジニアに
より設計されそのようにエッチングしようとした「所望
の」又は「完全」に形状からわずかに外れる場合があ
る。このような製造誤差ないしは公差は回折光学素子の
他の製作方法についても生じる。
【０００５】図２は、均一なビームを生成するように設
計された同軸ビーム整形器の、種々の量のエッチング深
さの誤差に関する、シミュレートされた出力を示してい
る。「完全な」光学素子である場合２０では（すなわ
ち、製造ないしはエッチング誤差なしに設計された形状
がシミュレートされたとき）、出力ビームの強度におけ
る不均一度の最高から最低までは２％である。エッチン
グ深さの誤差が０．５％である場合２１では、出力ビー
ムの強度における不均一度の最高から最低までは１０％
に増加する。エッチング深さの誤差が３．０％である場
合２２では、出力ビームの強度における不均一度の最高
から最低までは４６％に増加する。通常のドライエッチ
ングプロセスで高い歩留を達成し得るエッチング深さの
公差は、±３．０％であり、これによって図２に示す４
６％の不均一度が生じる。リソグラフィやホログラフィ
等のビーム変換器の多くの応用では、ビームの所望の不
均一度は±３％であり、これは従来の歩留の歩留の高い
プロセスでは達成し得ない３％を下回るエッチング誤差
に対応している。
計された同軸ビーム整形器の、種々の量のエッチング深
さの誤差に関する、シミュレートされた出力を示してい
る。「完全な」光学素子である場合２０では（すなわ
ち、製造ないしはエッチング誤差なしに設計された形状
がシミュレートされたとき）、出力ビームの強度におけ
る不均一度の最高から最低までは２％である。エッチン
グ深さの誤差が０．５％である場合２１では、出力ビー
ムの強度における不均一度の最高から最低までは１０％
に増加する。エッチング深さの誤差が３．０％である場
合２２では、出力ビームの強度における不均一度の最高
から最低までは４６％に増加する。通常のドライエッチ
ングプロセスで高い歩留を達成し得るエッチング深さの
公差は、±３．０％であり、これによって図２に示す４
６％の不均一度が生じる。リソグラフィやホログラフィ
等のビーム変換器の多くの応用では、ビームの所望の不
均一度は±３％であり、これは従来の歩留の歩留の高い
プロセスでは達成し得ない３％を下回るエッチング誤差
に対応している。
【０００６】ビームの不均一度の大きさは、ビーム整形
器の倍率の関数である。ビーム整形器が入力ビームより
大幅に小さいビーム、例えば１／８のビームを生成する
場合、３．０％のエッチング誤差により生じる追加の不
均一度は２．０％に小さくなる。しかしながら、３．０
％のエッチング誤差は、ビームが１／４の寸法に縮小さ
れると、直ちに１９％まで増加する。
器の倍率の関数である。ビーム整形器が入力ビームより
大幅に小さいビーム、例えば１／８のビームを生成する
場合、３．０％のエッチング誤差により生じる追加の不
均一度は２．０％に小さくなる。しかしながら、３．０
％のエッチング誤差は、ビームが１／４の寸法に縮小さ
れると、直ちに１９％まで増加する。
【０００７】図２の出力ビーム２１，２２で観察される
不均一は、出力ビームの好ましい次数の回折干渉により
生成される好ましくない次数の結果である。これらの好
ましくない次数のエネルギが全入力エネルギの数パーセ
ントであっても、図２に示すように、ビームの均一度に
多大な影響を与える。同軸回折システムのすべての次数
は、光学軸に対して対称に共通配置されているという問
題がある。このように変換されたビームは可干渉性を有
するため、上記共通配置された（co-located）複数の次
数のビームは干渉し、図２に示す不均一をもたらす。
不均一は、出力ビームの好ましい次数の回折干渉により
生成される好ましくない次数の結果である。これらの好
ましくない次数のエネルギが全入力エネルギの数パーセ
ントであっても、図２に示すように、ビームの均一度に
多大な影響を与える。同軸回折システムのすべての次数
は、光学軸に対して対称に共通配置されているという問
題がある。このように変換されたビームは可干渉性を有
するため、上記共通配置された（co-located）複数の次
数のビームは干渉し、図２に示す不均一をもたらす。
【０００８】図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すような同
軸回折ビーム分割器にも、同様に、好ましくない回折次
数による干渉の問題がある。この同軸回折ビーム分割器
では、回折器のエッチング深さの公差が非常に厳しいた
め、歩留が低下し、装置の製造コストは非実際的なもの
となる。
軸回折ビーム分割器にも、同様に、好ましくない回折次
数による干渉の問題がある。この同軸回折ビーム分割器
では、回折器のエッチング深さの公差が非常に厳しいた
め、歩留が低下し、装置の製造コストは非実際的なもの
となる。
【０００９】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、それぞれ５
つのビームを生成する同軸回折ビーム分割器の斜視図と
側面図である。入力ビーム３０は回折ビーム分割器３１
に当たり、この回折ビーム分割器３１は入力ビーム３０
を０次のビーム３２と４つの異なる次数のビーム３３に
分割するように設計されている。図示の回折ビーム分割
器は「同軸」と呼ばれており、これは出力ビーム３２，
３３が入力ビーム３０の光学軸と交差する線に沿って配
置されていることによる。
つのビームを生成する同軸回折ビーム分割器の斜視図と
側面図である。入力ビーム３０は回折ビーム分割器３１
に当たり、この回折ビーム分割器３１は入力ビーム３０
を０次のビーム３２と４つの異なる次数のビーム３３に
分割するように設計されている。図示の回折ビーム分割
器は「同軸」と呼ばれており、これは出力ビーム３２，
３３が入力ビーム３０の光学軸と交差する線に沿って配
置されていることによる。
【００１０】「完全な」光学素子の場合（図示せず）に
は、出力ビーム３２，３３の強度における不均一度の最
高から最低までは６％であり、ビーム分割器の効率は９
２％である。エッチング深さの誤差が３．０％の場合に
は、出力ビームの強度における不均一度の最高から最低
までは２６％であり、ビーム分割器の効率は９１％であ
る。通常のドライエッチングプロセスで高い歩留を達成
し得るエッチング深さの公差は、±３．０％であり、こ
れによって２６％の不均一度が生じる。この分割された
ビーム間の不均一は、回折ビームと一つの線に沿った０
次のビームが共通配置されていることにより生じる。通
常、孔加工ないしはマーキング等のビーム分割器の多く
の応用では、ビーム間の所望の不均一度は±５．０％未
満であり、これは従来の歩留の高いプロセスでは達成し
得ない３％を下回るエッチング誤差に対応している。
は、出力ビーム３２，３３の強度における不均一度の最
高から最低までは６％であり、ビーム分割器の効率は９
２％である。エッチング深さの誤差が３．０％の場合に
は、出力ビームの強度における不均一度の最高から最低
までは２６％であり、ビーム分割器の効率は９１％であ
る。通常のドライエッチングプロセスで高い歩留を達成
し得るエッチング深さの公差は、±３．０％であり、こ
れによって２６％の不均一度が生じる。この分割された
ビーム間の不均一は、回折ビームと一つの線に沿った０
次のビームが共通配置されていることにより生じる。通
常、孔加工ないしはマーキング等のビーム分割器の多く
の応用では、ビーム間の所望の不均一度は±５．０％未
満であり、これは従来の歩留の高いプロセスでは達成し
得ない３％を下回るエッチング誤差に対応している。
【００１１】従って、従来の同軸回折ビーム整形器及び
分割器は、回折器のエッチング深さの公差が非常に厳し
い。この非常に厳しい公差のために、製造歩留が低下
し、この種の装置の製造コストは非実際的なものとなっ
ている。また、回折光学素子は波長に敏感であり、従来
の同軸構造は設計された波長でのみ使用可能であった。
分割器は、回折器のエッチング深さの公差が非常に厳し
い。この非常に厳しい公差のために、製造歩留が低下
し、この種の装置の製造コストは非実際的なものとなっ
ている。また、回折光学素子は波長に敏感であり、従来
の同軸構造は設計された波長でのみ使用可能であった。
【００１２】
【発明の概要】本発明の目的は、従来の同軸回折光学要
素の複数の問題ないしは制限を実質的に解決する回折光
学要素を提供することである。
素の複数の問題ないしは制限を実質的に解決する回折光
学要素を提供することである。
【００１３】本発明の他の目的は、従来の光学要素より
も製造誤差及び波長に対して敏感でない回折ビーム分割
器及び／又は回折ビーム整形器を設計することである。
も製造誤差及び波長に対して敏感でない回折ビーム分割
器及び／又は回折ビーム整形器を設計することである。
【００１４】製造公差に対して敏感である次数から回折
の所望の次数を分離する最小量の決定により偏心型のビ
ーム整形器又はビーム分割器を設計すれば、非常に均一
なビームのために要求されるエッチング深さにおける必
要な厳しい公差を達成するという困難が排除される。こ
の偏心構造により、回折ビーム整形器又はビーム分割器
は広い周波帯で機能することができる。
の所望の次数を分離する最小量の決定により偏心型のビ
ーム整形器又はビーム分割器を設計すれば、非常に均一
なビームのために要求されるエッチング深さにおける必
要な厳しい公差を達成するという困難が排除される。こ
の偏心構造により、回折ビーム整形器又はビーム分割器
は広い周波帯で機能することができる。
【００１５】本発明の他の目的及び特徴は、一部が以下
の説明において示され、一部がこの説明から明らかであ
り、あるいは一部が本発明の実施により習得される。本
発明の目的及び特徴は、特に特許請求の範囲において示
された要素及び組合わせにより理解及び達成される。
の説明において示され、一部がこの説明から明らかであ
り、あるいは一部が本発明の実施により習得される。本
発明の目的及び特徴は、特に特許請求の範囲において示
された要素及び組合わせにより理解及び達成される。
【００１６】本説明において具現化され広範に説明され
ているように、上記目的を達成するため及び本発明の目
的により、所望のエネルギ分布を有する所望の次数の出
力ビームを生成するための偏心ビーム整形器であって、
光学基板と、入力ビームに対するビーム整形機能と、異
なる次数の他の回折ビームからの上記所望の次数の出力
ビームの空間的な分離との両方を実行し、それによって
上記出力ビームと異なる次数の他の回折ビームとの干渉
を防止する、上記光学基板に形成された回折面とを備え
る、偏心ビーム整形器を提供するものである。
ているように、上記目的を達成するため及び本発明の目
的により、所望のエネルギ分布を有する所望の次数の出
力ビームを生成するための偏心ビーム整形器であって、
光学基板と、入力ビームに対するビーム整形機能と、異
なる次数の他の回折ビームからの上記所望の次数の出力
ビームの空間的な分離との両方を実行し、それによって
上記出力ビームと異なる次数の他の回折ビームとの干渉
を防止する、上記光学基板に形成された回折面とを備え
る、偏心ビーム整形器を提供するものである。
【００１７】他の側面では、本発明は、実質的に同一で
ある複数の出力ビームを生成するための偏心ビーム分割
器であって、光学基板と、入力ビームを上記複数の出力
ビームに分割すると共に、上記複数の出力ビームを上記
入力ビームの光学軸から離れるように移動させる、上記
光学基板に形成された回折面とを備える偏心ビーム分割
器を含む。
ある複数の出力ビームを生成するための偏心ビーム分割
器であって、光学基板と、入力ビームを上記複数の出力
ビームに分割すると共に、上記複数の出力ビームを上記
入力ビームの光学軸から離れるように移動させる、上記
光学基板に形成された回折面とを備える偏心ビーム分割
器を含む。
【００１８】本発明の他の側面は、回折光学素子で入力
ビームを整形する方法であって、上記回折光学素子から
所定の距離離れた位置で所望の形状及びエネルギ分布を
有するように、入力ビームを回折させ、かつ上記所定距
離離れた位置において、所望の次数を有する出力ビーム
を異なる次数の他の回折ビームから空間的に分離する、
入力ビームを整形する方法を含む。
ビームを整形する方法であって、上記回折光学素子から
所定の距離離れた位置で所望の形状及びエネルギ分布を
有するように、入力ビームを回折させ、かつ上記所定距
離離れた位置において、所望の次数を有する出力ビーム
を異なる次数の他の回折ビームから空間的に分離する、
入力ビームを整形する方法を含む。
【００１９】本発明のさらに他の側面は、実質的に同一
で均一の出力ビームを生成する方法であって、入力ビー
ムを上記実質的に同一の複数の出力ビームに分割し、か
つ上記複数の出力光線を上記入力ビームの光学軸から離
れるように移動させる、出力ビームを生成する方法を含
む。
で均一の出力ビームを生成する方法であって、入力ビー
ムを上記実質的に同一の複数の出力ビームに分割し、か
つ上記複数の出力光線を上記入力ビームの光学軸から離
れるように移動させる、出力ビームを生成する方法を含
む。
【００２０】前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明
は、単に例示的かつ説明のためのものであり、請求に係
る本発明を限定するものではない。
は、単に例示的かつ説明のためのものであり、請求に係
る本発明を限定するものではない。
【００２１】添付の図面は、本明細書に組込まれその一
部を構成するものであり、本発明の種々の実施形態を図
示し、本説明と共に本発明の原理を説明している。
部を構成するものであり、本発明の種々の実施形態を図
示し、本説明と共に本発明の原理を説明している。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明の例示の実施形態を詳細に
参照するが、これらの例は添付図面に図示されている。
可能な限り、同一又は同様の要素の要素を参照するため
に、複数の図面におてい同一の参照番号を使用する。本
発明の一実施形態では、偏心ビーム整形器（又はビーム
変換器）を作り出すために、ビーム整形機能（又はビー
ム変換機能）にブレーズ格子機能が加えられている。換
言すれば、本発明に係る偏心ビーム整形器は、所望のビ
ーム整形機能の実行に加え、入力ビームの光学軸に対し
て所望の回折次数を屈折する回折機能を備えおり、それ
によって少なくとも０次の変換ビームからの分離を生成
している。
参照するが、これらの例は添付図面に図示されている。
可能な限り、同一又は同様の要素の要素を参照するため
に、複数の図面におてい同一の参照番号を使用する。本
発明の一実施形態では、偏心ビーム整形器（又はビーム
変換器）を作り出すために、ビーム整形機能（又はビー
ム変換機能）にブレーズ格子機能が加えられている。換
言すれば、本発明に係る偏心ビーム整形器は、所望のビ
ーム整形機能の実行に加え、入力ビームの光学軸に対し
て所望の回折次数を屈折する回折機能を備えおり、それ
によって少なくとも０次の変換ビームからの分離を生成
している。
【００２３】所望の光学機能を実行する回折格子の種々
の設計方法が回折格子の分野において知られている。こ
こで説明する本発明に係る光学機能を習得して知悉した
後であれば、開示された機能を実行するための回折格子
を設計する種々の方法は当業者が理解するところであ
る。いわゆるグレッチェバーグ−サクスポン法（Grechb
erg-Saxpon method）と呼ばれる回折格子設計法があ
り、この方法はビームの形状及び強度が入力平面と出力
平面とにより規定される対話式のアルゴリズムである。
このアルゴリズムが入力ビームから出力平面において規
定されるビームを生成する回折格子設計に収束するま
で、入力及び出力ビームの位相を変化可能である。この
ような方法により、本発明に係る偏心回折ビーム整形器
及び分割器を設計することができる。ここで説明する特
徴を有するビーム整形器及びビーム分割器を設計する他
の方法が存在することは、当業者が認識するところであ
る。
の設計方法が回折格子の分野において知られている。こ
こで説明する本発明に係る光学機能を習得して知悉した
後であれば、開示された機能を実行するための回折格子
を設計する種々の方法は当業者が理解するところであ
る。いわゆるグレッチェバーグ−サクスポン法（Grechb
erg-Saxpon method）と呼ばれる回折格子設計法があ
り、この方法はビームの形状及び強度が入力平面と出力
平面とにより規定される対話式のアルゴリズムである。
このアルゴリズムが入力ビームから出力平面において規
定されるビームを生成する回折格子設計に収束するま
で、入力及び出力ビームの位相を変化可能である。この
ような方法により、本発明に係る偏心回折ビーム整形器
及び分割器を設計することができる。ここで説明する特
徴を有するビーム整形器及びビーム分割器を設計する他
の方法が存在することは、当業者が認識するところであ
る。
【００２４】図４は偏心ビーム整形器の構成の実例を示
している。ガウスエネルギ分布を有する入力ビーム４０
がビーム整形器４１に入射する。このビーム整形器４１
は、回折整形機能の実行に加え、透過光線の所望の次数
を空間的に分離する回折格子機能を備えている。この回
折格子機能の周期は、ビーム整形器４１から距離ｄだけ
離れたビーム修正器４３の平面において回折次数を分離
するために充分に小さくなければならない。均一なエネ
ルギ分布を有する所望の回折次数のビーム４２は、好ま
しくない次数（例えば、０次、２次等）がそれに沿って
透過する入力ビーム４０の光学軸に対して偏心してい
る。ビーム修正器４３は、偏心した所望の次数のビーム
４２から位相が修正されたビーム４４を生成する。ま
た、位相修正器４３は、所望の次数の偏心ビーム４２の
方向を修正出力ビーム４４に変更するための偏心回折格
子機能を備えている。出力ビーム４４の中心は、同軸ビ
ーム（例えば０次のビーム）の中心から距離ｙだけずれ
ている。
している。ガウスエネルギ分布を有する入力ビーム４０
がビーム整形器４１に入射する。このビーム整形器４１
は、回折整形機能の実行に加え、透過光線の所望の次数
を空間的に分離する回折格子機能を備えている。この回
折格子機能の周期は、ビーム整形器４１から距離ｄだけ
離れたビーム修正器４３の平面において回折次数を分離
するために充分に小さくなければならない。均一なエネ
ルギ分布を有する所望の回折次数のビーム４２は、好ま
しくない次数（例えば、０次、２次等）がそれに沿って
透過する入力ビーム４０の光学軸に対して偏心してい
る。ビーム修正器４３は、偏心した所望の次数のビーム
４２から位相が修正されたビーム４４を生成する。ま
た、位相修正器４３は、所望の次数の偏心ビーム４２の
方向を修正出力ビーム４４に変更するための偏心回折格
子機能を備えている。出力ビーム４４の中心は、同軸ビ
ーム（例えば０次のビーム）の中心から距離ｙだけずれ
ている。
【００２５】図４ではビーム位相器４３が図示されてい
るが、位相が均一なビームが必要とされないビーム整形
器の応用（例えば、切断レーザ）が幾つかあり、これら
の応用ではビーム修正器４３は存在している必要はな
い。しかしながら、ビーム修正器４３は偏心ビーム４２
を平行化し、修正された出力ビーム４４がある程度の距
離を伝播する必要がある場合には有用である。また、ビ
ーム修正器４３は出力ビーム４４をその入力ビーム４２
に対して偏心させる必要はなく、偏心ビーム４２をその
光学軸に沿って伝達する。図４において出力ビーム４４
は修正器の０次効果を含んでいないため、図４に図示さ
れた設計はこの種の修正器の他の構成と比較して利点を
有している。ビーム修正器４３は０次においてビーム整
形器４１の０次のようなビームに対する大きな不均一性
をもたらさないが、可能な限り均一な出力ビーム４４を
得るためには、修正された出力ビーム４４は、ビーム整
形器４１からの好ましくない次数（例えば０次）のビー
ムと、位相修正器４３からの好ましくない次数（例えは
０次）のビームのいずれも含まないことが好ましい。
るが、位相が均一なビームが必要とされないビーム整形
器の応用（例えば、切断レーザ）が幾つかあり、これら
の応用ではビーム修正器４３は存在している必要はな
い。しかしながら、ビーム修正器４３は偏心ビーム４２
を平行化し、修正された出力ビーム４４がある程度の距
離を伝播する必要がある場合には有用である。また、ビ
ーム修正器４３は出力ビーム４４をその入力ビーム４２
に対して偏心させる必要はなく、偏心ビーム４２をその
光学軸に沿って伝達する。図４において出力ビーム４４
は修正器の０次効果を含んでいないため、図４に図示さ
れた設計はこの種の修正器の他の構成と比較して利点を
有している。ビーム修正器４３は０次においてビーム整
形器４１の０次のようなビームに対する大きな不均一性
をもたらさないが、可能な限り均一な出力ビーム４４を
得るためには、修正された出力ビーム４４は、ビーム整
形器４１からの好ましくない次数（例えば０次）のビー
ムと、位相修正器４３からの好ましくない次数（例えは
０次）のビームのいずれも含まないことが好ましい。
【００２６】本発明の好適な実施形態では、図４に図示
するように、ビーム整形器４１の回折面はこの要素の内
面に（すなわち、ビーム修正器４３に対向して）配置さ
れ、ビーム修正器４３の回折面はこの要素の内面に（す
なわち、ビーム整形器４１に対向して）配置される。こ
の配置が好ましい２つの主たる理由は、回折面が環境に
対してより容易に保護されることと、他の構成よりも基
板の厚みの公差が緩和されることである。すなわち、対
向する回折面が距離ｄだけ離れている限り、回折面が形
成されている光学基板の厚みを変更することができる。
するように、ビーム整形器４１の回折面はこの要素の内
面に（すなわち、ビーム修正器４３に対向して）配置さ
れ、ビーム修正器４３の回折面はこの要素の内面に（す
なわち、ビーム整形器４１に対向して）配置される。こ
の配置が好ましい２つの主たる理由は、回折面が環境に
対してより容易に保護されることと、他の構成よりも基
板の厚みの公差が緩和されることである。すなわち、対
向する回折面が距離ｄだけ離れている限り、回折面が形
成されている光学基板の厚みを変更することができる。
【００２７】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、回折ビーム
整形器についての次数の分離の２つの限定的な場合を示
している。図示された個々の例では、０次から４次のビ
ームは、それらの中心間に一定距離ｈを有している。図
５（ａ）は、所望の１次のビームが０次のビームよりも
大きく、２次のビームに近接している限定的な場合を示
している。図５（ｂ）は、所望の１次のビームが０次の
ビームよりも小さく、０次のビームに近接している限定
的な例を示している。高次数のビームは、ビーム整形器
の倍率によって規定される漸近線に従っている。変数ｈ
で表された次数の中心間の最小分離距離が重要なパラメ
ータである。
整形器についての次数の分離の２つの限定的な場合を示
している。図示された個々の例では、０次から４次のビ
ームは、それらの中心間に一定距離ｈを有している。図
５（ａ）は、所望の１次のビームが０次のビームよりも
大きく、２次のビームに近接している限定的な場合を示
している。図５（ｂ）は、所望の１次のビームが０次の
ビームよりも小さく、０次のビームに近接している限定
的な例を示している。高次数のビームは、ビーム整形器
の倍率によって規定される漸近線に従っている。変数ｈ
で表された次数の中心間の最小分離距離が重要なパラメ
ータである。
【００２８】図５（ａ）は、それらの中心が距離ｈだけ
分離されている０次から４次の回折ビーム５０〜５４を
示している。ビーム５１が所望の１次のビームである。
図５及び特に漸近線の一次方程式から以下の通りである
ことが分かる。
分離されている０次から４次の回折ビーム５０〜５４を
示している。ビーム５１が所望の１次のビームである。
図５及び特に漸近線の一次方程式から以下の通りである
ことが分かる。
【００２９】
【数１】
【００３０】ここで、r2は２次の半径、r１は（所望
の）１次の半径、r0は０次の半径、ｓは１次と２次の最
小限の許容可能な分離である。この最小の分離ｓは、所
望のビームの形状に依存する。所望のビームのエッジに
おいて「ロールオフ（roll-off）」（すなわちビームの
最も外側の強度が最大限の部分から、強度が実質的に零
に降下するビームの周辺までの幅）が小さい場合には、
分離ｓも小さい。ビームのロールオフが大きい場合に
は、ｓも大きい。一般に、分離ｓは所望のビームのロー
ルオフの幅の約２倍である。
の）１次の半径、r0は０次の半径、ｓは１次と２次の最
小限の許容可能な分離である。この最小の分離ｓは、所
望のビームの形状に依存する。所望のビームのエッジに
おいて「ロールオフ（roll-off）」（すなわちビームの
最も外側の強度が最大限の部分から、強度が実質的に零
に降下するビームの周辺までの幅）が小さい場合には、
分離ｓも小さい。ビームのロールオフが大きい場合に
は、ｓも大きい。一般に、分離ｓは所望のビームのロー
ルオフの幅の約２倍である。
【００３１】図５（ｂ）は、０次から４次の回折光５５
〜５９を示しており、これらの中心は距離ｈだけ分離さ
れている。ビーム５６が所望の１次のビームである。図
５（ｂ）から以下の通りであることか゛分かる。
〜５９を示しており、これらの中心は距離ｈだけ分離さ
れている。ビーム５６が所望の１次のビームである。図
５（ｂ）から以下の通りであることか゛分かる。
【００３２】
【数２】
【００３３】ここで、ｒ０は０次の（非回折の）ビーム
の半径であり、ｓは０次及び１次のロールオフの幅の和
よりも大きい。等式（１）及び（２）でｓが異なってい
てもよい。等式（１）及び（２）を簡略化すると以下の
通りとなる。
の半径であり、ｓは０次及び１次のロールオフの幅の和
よりも大きい。等式（１）及び（２）でｓが異なってい
てもよい。等式（１）及び（２）を簡略化すると以下の
通りとなる。
【００３４】
【数３】
【００３５】ｈが決定されると、垂直投射回折格子等式
（normal incidence grating equation）から、ビーム
整形器に載置される回折格子の最大周期を決定すること
ができる。
（normal incidence grating equation）から、ビーム
整形器に載置される回折格子の最大周期を決定すること
ができる。
【００３６】
【数４】
【００３７】ここでθｍはｍ次の回折ビームの垂直入射
方向からの角度、λは波長、Λは格子の周期である。整
形されたビームが整形光学素子から距離ｄだけ離れて現
れる場合には、等式（４）から得られる以下の関係が保
持されている。
方向からの角度、λは波長、Λは格子の周期である。整
形されたビームが整形光学素子から距離ｄだけ離れて現
れる場合には、等式（４）から得られる以下の関係が保
持されている。
【００３８】
【数５】
【００３９】ビーム修正器４３の格子の周期は等式
（５）における周期Λとは異なりｎΛであり、ここでｎ
は修正器４３の屈折率である。
（５）における周期Λとは異なりｎΛであり、ここでｎ
は修正器４３の屈折率である。
【００４０】図６は、ｒ０＝ｒ１である場合のビーム強
度シミュレーションの結果を示している。ビーム強度は
距離に対してプロットされており、プロットは１次の所
望のビーム６０に集中している。偏心設計に対して５％
のエッチング誤差がある場合の結果が示されている。所
望の１次のビーム６０は、望ましくない０次から２次の
ビーム６１〜６３と、望ましくない０次から２次のビー
ム６１〜６３とから分離して示されている。「完全な」
光学素子をシミュレートした時（図示せず。）の不均一
度は４％である。偏心の一次のビーム６０の不均一度は
１２％である。この不均一度のいくらかは、高回折次数
に対するガードバンド（guard band）がないことにより
生じるシミュレーション誤差によるものと考えられる。
度シミュレーションの結果を示している。ビーム強度は
距離に対してプロットされており、プロットは１次の所
望のビーム６０に集中している。偏心設計に対して５％
のエッチング誤差がある場合の結果が示されている。所
望の１次のビーム６０は、望ましくない０次から２次の
ビーム６１〜６３と、望ましくない０次から２次のビー
ム６１〜６３とから分離して示されている。「完全な」
光学素子をシミュレートした時（図示せず。）の不均一
度は４％である。偏心の一次のビーム６０の不均一度は
１２％である。この不均一度のいくらかは、高回折次数
に対するガードバンド（guard band）がないことにより
生じるシミュレーション誤差によるものと考えられる。
【００４１】図７は、同軸設計と偏心設計のビーム強度
を重ね合わせて示している。プロット７０は、所望の次
数の偏心設計の均一度を示している。プロット７１は、
従来の設計の同軸ビームの不均一度を示している。同軸
設計によるビーム７１は、３６％の不均一度を有してい
る。上述のように、同量のエッチング誤差に足して、偏
心ビーム７０の不均一度は、１２％に過ぎない。
を重ね合わせて示している。プロット７０は、所望の次
数の偏心設計の均一度を示している。プロット７１は、
従来の設計の同軸ビームの不均一度を示している。同軸
設計によるビーム７１は、３６％の不均一度を有してい
る。上述のように、同量のエッチング誤差に足して、偏
心ビーム７０の不均一度は、１２％に過ぎない。
【００４２】図８は、偏心ビーム整形器についての、所
望の次数のビーム強度の測定結果８０を示している。図
示されているように、ビームはその幅方向に渡って均一
性を示している。
望の次数のビーム強度の測定結果８０を示している。図
示されているように、ビームはその幅方向に渡って均一
性を示している。
【００４３】本発明の他の有用な特徴は、ビーム整形器
は従来のビーム整形器よりも幅広い周波数帯域を整形す
ることである。設計波長と３０％異なる波長であっても
良好な均一性を有するように整形され、これは波長の変
化はエッチング深さの場合と同様の誤差を生み出す傾向
があるためである。異なる波長を使用する場合には、２
つの相違がある。整形されたビームが発生する整形光学
素子からの距離ｄは以下のように変形される。
は従来のビーム整形器よりも幅広い周波数帯域を整形す
ることである。設計波長と３０％異なる波長であっても
良好な均一性を有するように整形され、これは波長の変
化はエッチング深さの場合と同様の誤差を生み出す傾向
があるためである。異なる波長を使用する場合には、２
つの相違がある。整形されたビームが発生する整形光学
素子からの距離ｄは以下のように変形される。
【００４４】
【数６】
【００４５】ここでｄ’及びλ’はそれぞれ新たな距離
及び波長であり、λはもとの設計波長である。第２の影
響は、回折光学素子の特徴として周知であるように、装
置の効率が低下することである。
及び波長であり、λはもとの設計波長である。第２の影
響は、回折光学素子の特徴として周知であるように、装
置の効率が低下することである。
【００４６】本発明の他の実施形態に係る１次元の偏心
型のビーム分割器が図９（ａ）に図示されている。ここ
で使用しているように、「１次元の」ビーム分割器は、
平面に投射したときに１つの線に沿う複数の出力ビーム
を生成する。同様に、「２次元の」ビーム分割器は、平
面に投射したときに２次元のアレイ又は他のパターンを
形成する複数のビームを生成する。入力ビーム９０が偏
心型のビーム分割器９１に入り、それによってビーム
は、入力ビーム９０の光学軸から横方向に分離した１次
元の線上に配置された５つの回折ビーム９３に分割され
る。これらの５つの回折ビームは所望の次数のビームで
ある。また、ビーム分割器９１は好ましくない次数（例
えば０次）を有するビーム９２を入力ビーム９１の光学
軸に沿って（すなわち同軸に）投射させる。
型のビーム分割器が図９（ａ）に図示されている。ここ
で使用しているように、「１次元の」ビーム分割器は、
平面に投射したときに１つの線に沿う複数の出力ビーム
を生成する。同様に、「２次元の」ビーム分割器は、平
面に投射したときに２次元のアレイ又は他のパターンを
形成する複数のビームを生成する。入力ビーム９０が偏
心型のビーム分割器９１に入り、それによってビーム
は、入力ビーム９０の光学軸から横方向に分離した１次
元の線上に配置された５つの回折ビーム９３に分割され
る。これらの５つの回折ビームは所望の次数のビームで
ある。また、ビーム分割器９１は好ましくない次数（例
えば０次）を有するビーム９２を入力ビーム９１の光学
軸に沿って（すなわち同軸に）投射させる。
【００４７】製造誤差がビーム９３の均一度に大きな影
響を与えないように、ビーム分割器９１は所望の次数の
ビーム９３が望ましくない次数のビーム９２に対して充
分に離れるように設計される。上記所望のビーム分割器
の場合、複数の分割ビーム間で均一性があることが好ま
しい。不均一は主として０次のビームにおいて生じ、０
次のビーム９２と交差する所望のビーム９３に対して平
行な線上で生じる。よって、この不均一性を除去するに
は、所望のビームが０次のビーム９２から距離を隔てて
分離されていなければならない。図３（ａ）及び図３
（ｂ）について説明したものと同一の製造誤差（すなわ
ち３．０％のエッチング深さ誤差）をシミュレートする
と、所望の次数のビーム９２の不均一度は５．６％であ
り、ビーム分割器９１の効率は８９％である。図３
（ａ）及び図３（ｂ）の分割器の効率が９１％であるの
に対して効率の低下が僅かであるのは、同軸の場合に不
均一性の問題を生じさせる０次のエネルギが信号ビーム
の一部では最早なくなっている、という事実に起因す
る。従って、全体の信号エネルギは低下している。
響を与えないように、ビーム分割器９１は所望の次数の
ビーム９３が望ましくない次数のビーム９２に対して充
分に離れるように設計される。上記所望のビーム分割器
の場合、複数の分割ビーム間で均一性があることが好ま
しい。不均一は主として０次のビームにおいて生じ、０
次のビーム９２と交差する所望のビーム９３に対して平
行な線上で生じる。よって、この不均一性を除去するに
は、所望のビームが０次のビーム９２から距離を隔てて
分離されていなければならない。図３（ａ）及び図３
（ｂ）について説明したものと同一の製造誤差（すなわ
ち３．０％のエッチング深さ誤差）をシミュレートする
と、所望の次数のビーム９２の不均一度は５．６％であ
り、ビーム分割器９１の効率は８９％である。図３
（ａ）及び図３（ｂ）の分割器の効率が９１％であるの
に対して効率の低下が僅かであるのは、同軸の場合に不
均一性の問題を生じさせる０次のエネルギが信号ビーム
の一部では最早なくなっている、という事実に起因す
る。従って、全体の信号エネルギは低下している。
【００４８】図９(ａ）及び図９（ｂ）に示す一次元の
場合、所望の次数のビームを一次元の平面で（すなわち
光学軸から離れるように）、屈性させることのみが必要
である。二次元の場合、等価な均一性を得るには、所望
の次数のビームが光学軸から大きく移動していなければ
ならない。
場合、所望の次数のビームを一次元の平面で（すなわち
光学軸から離れるように）、屈性させることのみが必要
である。二次元の場合、等価な均一性を得るには、所望
の次数のビームが光学軸から大きく移動していなければ
ならない。
【００４９】例として、図１０に示す５行５列の信号ビ
ームのグリット（grid）を形成するビーム分割器（図示
せず。）をシミュレートした。ビーム１００は、０次の
ビームである。「完全な」分割器については、シミュレ
ートされた効率は９０％であり、分割ビーム間の不均一
度は±１．７％である。上記したものと同一の製造誤差
（すなわち、３．０％のエッチング深さ誤差）をシミュ
レートすると、分割器の効率は８９％であり、分割ビー
ム間の不均一度は４７％である。図１１に示すように分
割ビームのグリットを０次に対して１次だけ上方に移動
させると、ビーム間の不均一度が２２％に低減される。
図１２に示すようにグリッド１２０を０次１２２に対し
て７次だけ上方に移動させると、ビーム間の不均一度が
４．５％に低減され、効率は８６％となる。
ームのグリット（grid）を形成するビーム分割器（図示
せず。）をシミュレートした。ビーム１００は、０次の
ビームである。「完全な」分割器については、シミュレ
ートされた効率は９０％であり、分割ビーム間の不均一
度は±１．７％である。上記したものと同一の製造誤差
（すなわち、３．０％のエッチング深さ誤差）をシミュ
レートすると、分割器の効率は８９％であり、分割ビー
ム間の不均一度は４７％である。図１１に示すように分
割ビームのグリットを０次に対して１次だけ上方に移動
させると、ビーム間の不均一度が２２％に低減される。
図１２に示すようにグリッド１２０を０次１２２に対し
て７次だけ上方に移動させると、ビーム間の不均一度が
４．５％に低減され、効率は８６％となる。
【００５０】図１１及び図１２のパターンでは一次元の
場合よりも大きな次数の移動が必要となるのは、所望の
次数とほぼ同一のグリッド範囲にある次数に製造誤差が
影響するためである。一次元の場合、回折エネルギは水
平方向の単一の線に沿ってのみ存在する。よって、加え
られた製造誤差は、同一の線に沿った次数にのみ影響す
る。所望の次数をこの線から離れるように（すなわち、
もとの線の上方の線に対して）移動させることにより、
不均一性をもたらすノイズエネルギは、信号次数とは共
通配置されなくなる。２次元の場合、信号エネルギは２
方向に回折されるため、所望の次数がノイズエネルギと
共通配置されるのを回避することができる単一の次元は
最早存在しない。所望のビームグリッドのサイズが５行
５列である図１２の２次元の例では、製造誤差に起因す
るノイズエネルギは９行９列のグリッド１２１に配置さ
れている。よって、分割ビームを７次だけ上方に移動さ
せることにより、ノイズエネルギ１２１と信号エネルギ
は最早共通配置されなくなる。ノイズエネルギのサイズ
は、設計によって、かつ存在する製造誤差の種類及び数
によって、変化する。
場合よりも大きな次数の移動が必要となるのは、所望の
次数とほぼ同一のグリッド範囲にある次数に製造誤差が
影響するためである。一次元の場合、回折エネルギは水
平方向の単一の線に沿ってのみ存在する。よって、加え
られた製造誤差は、同一の線に沿った次数にのみ影響す
る。所望の次数をこの線から離れるように（すなわち、
もとの線の上方の線に対して）移動させることにより、
不均一性をもたらすノイズエネルギは、信号次数とは共
通配置されなくなる。２次元の場合、信号エネルギは２
方向に回折されるため、所望の次数がノイズエネルギと
共通配置されるのを回避することができる単一の次元は
最早存在しない。所望のビームグリッドのサイズが５行
５列である図１２の２次元の例では、製造誤差に起因す
るノイズエネルギは９行９列のグリッド１２１に配置さ
れている。よって、分割ビームを７次だけ上方に移動さ
せることにより、ノイズエネルギ１２１と信号エネルギ
は最早共通配置されなくなる。ノイズエネルギのサイズ
は、設計によって、かつ存在する製造誤差の種類及び数
によって、変化する。
【００５１】本発明の範囲及び意図から離れることな
く、本発明の偏心回折要素において種々の変形及び変更
が可能であることは、当業者にとって明らかである。例
えば、本発明は、ビームの変換、整形、又は分割に限定
されない。また、出力ビームに均一性が要求される光学
要素及びシステムに限定されてない。逆に、回折光学要
素が使用され、かつ望ましくない次数の干渉により結果
が悪化するようなあらゆる応用に対しても、本説明の技
術的な開示を使用することができる。また、所望の次数
が１次以外の他の何らかの次数、例えば２次、３次等で
あるように、回折要素の偏心格子機能を設定することが
可能である。
く、本発明の偏心回折要素において種々の変形及び変更
が可能であることは、当業者にとって明らかである。例
えば、本発明は、ビームの変換、整形、又は分割に限定
されない。また、出力ビームに均一性が要求される光学
要素及びシステムに限定されてない。逆に、回折光学要
素が使用され、かつ望ましくない次数の干渉により結果
が悪化するようなあらゆる応用に対しても、本説明の技
術的な開示を使用することができる。また、所望の次数
が１次以外の他の何らかの次数、例えば２次、３次等で
あるように、回折要素の偏心格子機能を設定することが
可能である。
【００５２】さらに、本発明は図４及び図９（ａ）に図
示した光学構造に限定されない。例えは、ビーム整形器
やビーム修正器について、単一の基板の両面に回折面が
存在していてもよい。さらにまた、反射ビーム分割器、
ビーム整形器、及び／又は反射修正器は、基板の屈折面
とは反対側が反射面となるように設計してもよい。さら
に、基板の同一面の離れた位置にビーム整形器とビーム
修正器とを設け、この基板の他方の面を反射面とし、こ
れらの光学要素の間に光学経路を設けてもよい。本発明
は、入力光線を全体の形状及びエネルギ分布を有するよ
うに結合する多数の散乱ビームへ分割するものである散
光器にも適用することができる。
示した光学構造に限定されない。例えは、ビーム整形器
やビーム修正器について、単一の基板の両面に回折面が
存在していてもよい。さらにまた、反射ビーム分割器、
ビーム整形器、及び／又は反射修正器は、基板の屈折面
とは反対側が反射面となるように設計してもよい。さら
に、基板の同一面の離れた位置にビーム整形器とビーム
修正器とを設け、この基板の他方の面を反射面とし、こ
れらの光学要素の間に光学経路を設けてもよい。本発明
は、入力光線を全体の形状及びエネルギ分布を有するよ
うに結合する多数の散乱ビームへ分割するものである散
光器にも適用することができる。
【００５３】最後に、本発明は、特定の波長ないしは範
囲の光（例えば、可視光）に限定されず、回折要素を使
用可能なあらゆる発光周波数に適用することができる。
囲の光（例えば、可視光）に限定されず、回折要素を使
用可能なあらゆる発光周波数に適用することができる。
【００５４】明細書及び本説明で開示され本発明の実施
を鑑みれば、本発明の他の実施形態は当業者にとって明
らかである。明細書及び例は例示のみを意図しており、
本発明の真の範囲及び意図は特許請求の範囲により示さ
れる。
を鑑みれば、本発明の他の実施形態は当業者にとって明
らかである。明細書及び例は例示のみを意図しており、
本発明の真の範囲及び意図は特許請求の範囲により示さ
れる。
【図１】 従来の同軸ビーム整形器の側面図である。
【図２】 種々の値のエッチング深さ誤差についての、
図１の従来の同軸ビーム整形器のシミュレーションされ
た出力を示す。
図１の従来の同軸ビーム整形器のシミュレーションされ
た出力を示す。
【図３】 （ａ）及び（ｂ）は５つのビームを生成する
従来の同軸回折ビーム分割器の斜視図と側面図、（ｃ）
は図３（ａ），（ｂ）の分割器により生成された一次元
で同軸配置の５つのビームを示す図である。
従来の同軸回折ビーム分割器の斜視図と側面図、（ｃ）
は図３（ａ），（ｂ）の分割器により生成された一次元
で同軸配置の５つのビームを示す図である。
【図４】 偏心ビーム整形器の設計の実例を示す側面図
である。
である。
【図５】 （ａ）及び（ｂ）は回折ビーム整形器におけ
る次数の分離の２つの限定的な場合を示す図である。
る次数の分離の２つの限定的な場合を示す図である。
【図６】 ０次と１次のビームの半径が等しい場合にお
けるビーム強度のシミュレーションの結果を示す図であ
る。
けるビーム強度のシミュレーションの結果を示す図であ
る。
【図７】 従来の同軸設計と本願の教示による偏心設計
とのビーム強度の比較を示す図である。
とのビーム強度の比較を示す図である。
【図８】 偏心ビーム整形器からのビーム強度のプロッ
トを示す図である。
トを示す図である。
【図９】 （ａ）は本発明に係る一次元の偏心ビーム分
割器を示す斜視図、（ｂ）は偏心配置である図９ａの分
割器で生成された６つのビームを示す図である。
割器を示す斜視図、（ｂ）は偏心配置である図９ａの分
割器で生成された６つのビームを示す図である。
【図１０】 二次元のビーム分割器により生成される０
次のビームが中心にある５行５列のビームのグリットを
示す図である。
次のビームが中心にある５行５列のビームのグリットを
示す図である。
【図１１】 １次の移動を行った二次元のビーム分割器
により生成される５行５列のビームのグリッドを示す図
である。
により生成される５行５列のビームのグリッドを示す図
である。
【図１２】 ７次の移動を行った二次元のビーム分割器
により生成される５行５列のビームのグリッドを示す図
である。
により生成される５行５列のビームのグリッドを示す図
である。
４０ 入力ビーム ４１ ビーム整形器 ４２ 偏心ビーム ４３ ビーム修正器 ４４ 出力ビーム ９０ 入力ビーム ９１ ビーム分割器 ９２，９３ ビーム
【手続補正書】
【提出日】平成１３年９月１１日（２００１．９．１
１）
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図８】
【図５】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
Claims (18)
- 【請求項１】 所望のエネルギ分布を有する所望の次数
の出力ビームを生成するための偏心ビーム整形器であっ
て、 光学基板と、 入力ビームに対するビーム整形機能と、異なる次数の他
の回折ビームからの上記所望の次数の出力ビームの空間
的な分離との両方を実行し、それによって上記出力ビー
ムと異なる次数の他の回折ビームとの干渉を防止する、
上記光学基板に形成された回折面とを備える、偏心ビー
ム整形器。 - 【請求項２】 上記ビーム整形機能は、上記入力ビーム
のエネルギ分布のガウス分布から均一分布への変更を含
む、請求項１に記載のビーム整形器。 - 【請求項３】 上記ビーム整形器から距離を隔てて配置
され、上記出力ビームの位相を修正するビーム修正器を
さらに備える、請求項１に記載のビーム整形器。 - 【請求項４】 上記ビーム修正器は、上記出力ビームの
方向を変更する、請求項３に記載のビーム整形器。 - 【請求項５】 上記回折面は、上記入力ビームの光学軸
に対して鋭角に上記出力ビームを屈折させる、請求項１
に記載のビーム整形器。 - 【請求項６】 上記所望の次数は１次である、請求項１
に記載のビーム整形器。 - 【請求項７】 実質的に同一である複数の出力ビームを
生成するための偏心ビーム分割器であって、 光学基板と、 入力ビームを上記複数の出力ビームに分割すると共に、
上記複数の出力ビームを上記入力ビームの光学軸から離
れるように移動させる、上記光学基板に形成された回折
面とを備える、偏心ビーム分割器。 - 【請求項８】 上記複数の出力ビームは第１の線に沿
い、この第１の線は上記入力ビームの光学軸からこの第
１の線に対して実質的に垂直な方向に充分な距離に離
れ、上記入力ビームの光学軸と交差する第２の線に沿っ
た回折ビームとの干渉を防止している、請求項７に記載
の偏心ビーム分割器。 - 【請求項９】 上記複数の出力ビームはいずれも上記偏
心ビーム分割器から出力された０次のビームと重ならな
い、請求項８に記載の偏心ビーム分割器。 - 【請求項１０】 上記複数の出力ビームは二次元の配列
を構成し、この出力ビームの配列は上記入力ビームの光
学軸からこの光学軸に対して垂直な方向に充分な距離に
離れ、上記入力ビームの光学軸の周囲に集中する低次数
の回折ビームとの干渉を防止している、請求項７に記載
の偏心ビーム分割器。 - 【請求項１１】 回折光学素子で入力ビームを整形する
方法であって、 上記回折光学素子から所定の距離離れた位置で所望の形
状及びエネルギ分布を有するように、入力ビームを回折
させ、かつ上記所定距離離れた位置において、所望の次
数を有する出力ビームを異なる次数の他の回折ビームか
ら空間的に分離する、入力ビームを整形する方法。 - 【請求項１２】 上記回折のステップは、上記入力ビー
ムのエネルギ分布のガウス分布から均一分布への変更を
含む、請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 上記出力ビームの位相の修正をさらに
含む、請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１４】 上記修正のステップは、上記出力ビー
ムの方向の変更を含む、請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１５】 上記空間的な分離のステップは、上記
出力ビームを上記入力ビームの光学軸に対して鋭角に屈
折させることを含む、請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１６】 実質的に同一で均一の出力ビームを生
成する方法であって、 入力ビームを上記実質的に同一の複数の出力ビームに分
割し、かつ上記複数の出力光線を上記入力ビームの光学
軸から離れるように移動させる、 出力ビームを生成する方法。 - 【請求項１７】 上記分割のステップは、上記出力ビー
ムを一つの線に沿った出力ビームに分割することを含
み、上記移動のステップは、上記出力ビームの線を上記
入力ビームの光学軸から上記線に対して実質的に垂直な
方向に１次だけ上昇又は降下させ、上記複数の出力ビー
ムがいずれも上記光分割器から出力された０次のビーム
と重ならないようにしている、請求項１６に記載の方
法。 - 【請求項１８】 上記分割のステップは、上記入力ビー
ムを二次元の配列を構成する出力ビームに分割し、 上記移動のステップは、上記出力ビームの配列を上記入
力ビームの光学軸からこの光学軸に対して垂直な方向に
充分な次数だけ移動させ、上記入力ビームの光学軸の周
辺に集中する低次数の回折ビームの干渉を防止してい
る、請求項１６に記載の方法。
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