JP2005292316A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 照射領域の狭いインテグレータレンズを用いても、光源像が隣のレンズにはみ出すことがなく光照射面における露光精度を悪化させることがないようにすること。
【解決手段】 光源１から出射された光を、インテグレータレンズ４を介して光照射面８に照射する。光源１の近傍には、光源１からの光を遮光しインテグレータレンズ４に入射する光の集光角を狭くする遮光手段２が設けられる。光入射側のレンズ群４ａを、レンズ移動機構４ｃにより光軸方向に移動させ、インテグレータレンズ４の光入射側レンズ群４ａと光出射側レンズ群４ｂ間の距離を長くし、上記照射領域を狭くする際は、上記遮光手段２を光路内に挿入する。また、上記距離を短くし、上記照射領域を広くする際は、上記遮光手段２を光路内から退避させる。なお、遮光手段をインテグレータレンズ４の光出射側レンズ群の境界面に沿った間に設けてもよい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶等のディスプレイパネルや、ディスプレイパネル用のカラーフィルタ、またプリント基板の製造に用いられる露光装置の光照射装置に関する。

液晶等のディスプレイパネルやプリント基板の回路パターンの形成、また、ディスプレイパネル用のカラーフィルタのＲＧＢ画素パターンの形成を行なう工程において露光工程がある。上記のディスプレイパネル、プリント基板、カラーフィルタを製造するのに使用される基板材料は年々大型化している。
基板の大型化に従って、露光工程において使用される露光装置の光照射領域（照射領域）は、例えばカラーフィルタの製造においては１１００ｍｍ×７５０ｍｍといった大きさが要求されている。現状一般的には、パターンを形成したマスクを介して、上記のような光照射領域を一回で露光する装置が多く用いられている。
これらの露光装置は、露光光を照射する光照射装置を備える。上記のような広い光照射領域を、より高い照度で照射するために、光照射装置において、従来１個のランプにより構成されていた光源を、2 個のランプで構成することが提案されている。そのような例として、特許文献１、特許文献２に記載のものがある。

一方、露光パターンの多様化にも対応できるように、１台の露光装置で大きさの異なる光照射領域を効率よく露光できる装置も望まれている。
そのために、1 台の露光装置の光照射装置において、出射角θ２が異なる複数のインテグレータレンズを準備し、これを交換することにより、領域を切り替えるという技術が提案されている（例えば、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７参照）。

ここで、上記インテグレータレンズのはたらきについて説明する。
光照射領域、即ち光照射面での照度分布を均一にするために、光照射装置には、インテグレータレンズ（フライアイレンズとも言う）が用いられる。
インテグレータレンズは、複数のレンズを縦横方向に複数個並列配置したものである。インテグレータレンズを構成する個々のレンズは、それぞれ入射側のレンズ群と出射側のレンズ群とからなる。
図１３を用いて、インテグレータレンズの働きを簡単に説明する。
(a) 光源１からの光が、インテグレータレンズ４を介して光照射面８に投影される。
(b) インテグレータレンズ４を構成するレンズ群の光入射側のレンズ群を４ａ、光出射側のレンズ群を４ｂとする。光入射側レンズ群４ａと光出射側レンズ群４ｂとは、光軸方向に離間して設けられている。
(c) 光入射側レンズ群４ａ上には、光源１から放射した光が集光鏡のはたらきにより集光される。そして、光出射側レンズ群４ｂ上には、光入射側レンズ群４ａの働きにより、光源像１’が投影される。
(d) 光入射側レンズ４ａ上に集光された光の照度分布は、光出射側レンズ群４ｂの働きにより、光照射面８上に投影される。
(e) インテグレータレンズ４には、このようなレンズが複数２次元的に配置されているので、複数のレンズの上記の照度分布が光照射面８に重ねあわされて投影され、光照射面８における照度分布を均一にする。
したがって、インテグレータレンズ４から光照射面８間での距離を一定とした場合、出射角θ２が大きいと光照射面における光照射領域が広くなり、小さいと狭くなる。出射角θ２が大きいインテグレータレンズ４を使い、狭い光照射領域しか必要ない場合、使用しない領域まで照射され光がムダになるが、出射角θ２が小さいインテグレータレンズを交換することにより、必要な領域に対して効率よく照射することができる。

次に、光入射側レンズ群４ａと光出射側レンズ群４ｂの距離ｄ、インテグレータレンズ４の集光角θ１（入射角θ１ともいう）、出射角θ２の関係について説明する。
(a) 前記したように、インテグレータレンズ４は、例えば光入射側レンズ群４ａと光出射側レンズ群４ｂから構成され、光出射側のレンズ４ｂに光源１の像（光源像）、すなわち集光鏡の開口部が投影されるが、光入射側レンズ群４ａと光出射側レンズ群４ｂの距離ｄに応じて、光出射側レンズ群４ｂに投影される光源像の大きさが変わってくる。
(b) 図１４（ａ）に示すように、上記ｄが短ければ、光入射側レンズ群４ａに入射角（集光角）θ１で入射した光は、その角度を維持して出射するので、光出射側レンズ群４ｂに投影される光源像の大きさは小さくなり、一方、インテグレータレンズ4 からの出射角θ２が大きくなる。したがって、入射角θ1 ≦出射角θ2 の関係になる。
(c) また、図１４（ｂ）に示すように、上記ｄが長ければ、光出射側レンズ群４ｂに投影される光源像の大きさは大きくなり、インテグレータレンズ４からの出射角θ２が小さくなる。したがって、入射角θ１＞出射角θ２の関係になる。ここで、入射角θ１は集光鏡の反射面の大きさと、光入射側レンズ群４ａまでの距離で決まり、出射角θ２は光入射側レンズ群４ａのレンズ素子１枚の大きさと、光入射側レンズ群４ａから光出射側レンズ群４ｂまでの距離ｄで決まる。
すなわち、図１３（ａ）に示すように、光入射側レンズ４ａと光出射側レンズ４ｂの距離ｄがある長さの時、θ１＝θ２となり、光出射側レンズに投影される光源像は、光出射側レンズ４ｂとほぼ同じ大きさになり、光入射側レンズ４ａと光出射側レンズ４ｂの距離ｄがそれより短い場合、図１３（ｂ）に示すように、光出射側レンズ４ｂに投影される光源像は、小さくなり、さらに、光入射側レンズ４ａと光出射側レンズ４ｂの距離ｄがそれよりも長い場合、図１３（ｃ）に示すように光出射側レンズ４ｂに投影される光源像は、光出射側レンズ４ｂより大きくなる。
距離ｄが一定の場合、また、光入射側レンズ群４ａのレンズ素子１枚の大きさを大きくすると、出射角θ２の大きさが大きくなる。
以上のように、前記特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７に記載されるように1 台の露光装置の光照射装置において、出射角θ２が異なる複数のインテグレータレンズを準備し、これを交換して光照射領域を切り替える場合には、各インテグレータレンズとして、光入射側レンズ群４ａのレンズ素子１枚の大きさや光入射側レンズ群４ａと光出射側レンズ群４ｂの距離ｄを変えたものを使用すればよい。
特開平７−１３５１４９号公報 特開平１１−２６０７０５号公報 特開平３−１６５０２３号公報 特開平１１−３３８１６２号公報 特開２０００−１９７４２号公報 特開２００３−７６０３０号公報 特開２００３−１８８０９１号公報

前記したように、1 台の露光装置の光照射装置において、出射角θ２が異なる複数のインテグレータレンズを準備し、これを交換することにより、光照射領域を切り替えるという技術が提案されている。
広い光照射領域を、より高い照度で照射するために、前記した複数個のランプで光源を構成する露光装置（光照射装置）においても、露光パターンの多様化にも対応できるように、インテグレータレンズを交換し、狭い光照射領域も照射したいという要望がある。
その要望を満たすためには、従来と同様に、出射角θ2 の小さいインテグレータレンズ４を準備すればよいが、それを適用すると以下のような問題が発生した。
(a) 上記したように、狭い光照射領域を照射する場合は、インテグレータレンズ４の出射角θ2 を小さくすることになるが、そのためにはインテグレータレンズ４の光入射側レンズ群４ａと光出射側レンズ群４ｂの距離ｄは長くなるか、光入射側レンズ群４ａのレンズ素子の大きさが小さくなる。
(b) 距離ｄが長くなれば、図１３の（ｃ）や図１４（ｂ）に示すように、光入射側レンズ群４ａから投影される光源像が、対応する光出射側レンズ群４ｂからはみ出し、隣のレンズに光が入射する。また、光入射側レンズ群４ａのレンズ素子の大きさを小さくすると、それに応じて光出射側レンズ群４ｂのレンズ素子の大きさが小さくなり、同様に光源像がはみ出す。
(c) 隣のレンズに入射した光は露光には使用できず、そのため光の利用効率が悪くなる。また、この光は迷光となって光照射面内の一部のみをスポット的に照射する場合があるので、照度均一性が悪くなり、露光精度を悪化させる原因となる。
したがって、実際に光照射装置の光学設計を行なう場合、θ１≦θ２となるように設計を行なう。

しかし、前記特許文献１、特許文献２のように、2 個のランプで光源を構成した場合、1 個のランプの場合に比べ、集光鏡の反射面の面積が広くなり、インテグレータレンズ４への入射角θ１が大きい。このため、θ１＝θ２というぎりぎりの値でインテグレータ等が設計されることが多い。
この場合は、光出射側レンズ群４ｂに光源像（光入射側レンズ群４ａからの光）がちょうど納まることになる。
このような光学設計において、狭い光照射領域に対応するため、出射角θ２の小さいθ１＞θ２となるようなインテグレータレンズに交換すると、光出射側レンズ群４ｂから光源像がはみ出し、隣のレンズに光が入射する。このため、上述したように光の利用効率が悪くなるとともに、迷光が発生し光照射面における露光精度を悪化させる。
以上のように、複数個のランプで光源を構成する露光装置においては、インテグレータレンズへの入射角θ１が大きくなり、θ１＞θ２となるようなインテグレータレンズを用いると、光の利用効率が悪くなり、また迷光により光照射面における露光精度を悪化するといった問題があった。
本発明は上記従来の問題点を解決するためになされたものであって、入射角θ１＞出射角θ２となるような照射領域の狭いインテグレータレンズを用いた場合であっても、光源像が隣のレンズにはみ出すことがなく、光照射面における露光精度を悪化させることがない光照射装置を提供することを目的とする。

本発明においては、上記課題を次のように解決する。
（１）光源から出射された光を、光入射側のレンズ群と光出射側のレンズ群とを光軸離間して配置したインテグレータレンズを介して被照射物に照射する光照射装置において、光源とインテグレータレンズ間の光路内に挿入され、光源からの光を遮光し、インテグレータレンズの光入射側のレンズ群に入射する光の集光角を狭くする遮光手段を設ける。
そして、光入射側のレンズ群を光軸方向に移動させ、インテグレータレンズの光入射側レンズ群と光出射側レンズ群間の距離を長くし、上記照射領域を狭くする際は、上記遮光手段を上記光源とインテグレータレンズ間の光路内に挿入する。また、上記インテグレータレンズの光入射側レンズ群と光出射側レンズ群間の距離を短くし、上記照射領域を広くする際は、上記遮光手段を上記光源とインテグレータレンズ間の光路内から退避させる。
（２）上記光照射装置において、照射領域の大きさが異なる複数のインテグレータレンズを用意し、上記光照射装置の光路中に選択的に挿入する。また、上記と同様、光源とインテグレータレンズ間の光路内に挿入され、光源からの光を遮光し、インテグレータレンズの光入射側のレンズ群に入射する光の集光角を狭くする遮光手段を設ける。
そして、照射領域の狭いインテグレータレンズを上記光路中に挿入する際には、上記遮光手段を上記光源とインテグレータレンズ間の光路内に挿入し、照射領域の広いインテグレータレンズを上記光路中に挿入する際には、上記遮光手段を上記光源とインテグレータレンズ間の光路内から退避させる。
（３）上記光照射装置において、照射領域の大きさが異なる２つのインテグレータレンズを用意し、上記光照射装置の光路中に選択的に挿入する。また、上記２つのインテグレータレンズの内、照射領域の狭いインテグレータレンズの光入射側のレンズ群と光出射側のレンズ群との間に、光出射側のレンズの境界面に沿った遮光部材を設ける。

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）光源とインテグレータレンズ間の光路内に光源からの光を遮光し、インテグレータレンズの光入射側のレンズ群に入射する光の集光角を狭くする遮光手段を設けたので、照射領域を狭くするため、インテグレータレンズへの光の入射角が、インテグレータレンズからの光の出射角よりも大きくなるインテグレータレンズを用いた場合であっても、遮光手段により入射角が小さくなり、出射角よりも大きくならないため、出射側のレンズにおいて、光源像が隣のレンズにはみ出すことを防ぐことができる。このため、迷光の発生を防ぐことができ、光照射面における露光精度の悪化を防ぐことができる。
（２）照射領域の狭いインテグレータレンズの光入射側のレンズ群と光出射側のレンズ群との間に、光出射側のレンズの境界面に沿った遮光部材を設けることにより、光出射側のレンズにおいて、隣のレンズにはみ出して投影される部分を遮光することができる。このため、上記と同様に光照射面での迷光を防ぐことができ、光照射面における露光精度の悪化を防ぐことができる。

以下、本発明の実施例について説明する。
（１）第１の実施例
図１は、第１の実施例の光照射装置の概略構成を示す図であり、本実施例は、インテグレータレンズの光入射側のレンズを移動させるレンズ移動機構を設けて、広い光照射領域にも狭い光照射領域にも対応できるようにした実施例を示している。
同図において、１は光源であり、本実施例においては光源１として２個のランプ１ａ，１ｂ及び集光鏡１ｃ，１ｄを使用している。2 個の集光鏡１ｃ，１ｄは、各々の第２焦点が一致するように配置される。
該光源１の集光鏡１ｃ，１ｄの近傍には、遮光板２が設けられている。遮光板２は、図２に示すように遮光板駆動機構２ａにより、集光鏡１ｃ，１ｄの開口周辺部に挿入され、光源１の周辺部から出射する光を遮光する。なお、図２においては、光源１の形状が一方向に長いので、遮光板２を、長手方向の光を遮光するように、対向する２方向のみに設けたが、4 方向に設けても良い。

また、図１に示すように、インテグレータレンズ４の光入射側レンズ群４ａには、レンズ移動機構４ｄが設けられ、光入射側レンズ群４ａは、ガイド４ｃによりガイドされ光軸方向に移動する。レンズ移動機構４ｄにより光入射側レンズ群４ａと光出射側レンズ群４ｂの間隔を広げると、出射角θ2 が小さくなり、狭い照射領域に対応して照射できる。
上記レンズ移動機構４ｄと上記遮光板駆動機構２ａは、制御部１０により動作を制御され、レンズ移動機構４ｄが光入射側レンズ群４ａを駆動して、インテグレータレンズ４の光入射側レンズ群４ａと光出射側レンズ群４ｂの距離を大きくすると、これに連動して、遮光板駆動機構２ａは遮光板２を集光鏡１ｃ，１ｄの開口部に挿入するように移動させる。また、インテグレータレンズ４の光入射側レンズ群４ａと光出射側レンズ群４ｂの距離が小さくなると、遮光板２は集光鏡１ｃ，１ｄの開口部から退避する。
なお、上記レンズ移動機構４ｄが移動させるレンズは光入射側のレンズ４ａであり、光出射側レンズ群４ｂは移動させない。その理由は、インテグレータレンズ４の光出射側レンズ群４ｂから光を平行にする光学部材であるコリメータレンズ７までの距離が基準となり、光照射面８における光の平行度などの光学設計がなされるためである。なお、コリメータレンズ７のかわりにコリメータミラーを用いてもよい。光入射側のレンズ４ａを移動させることにより、光入射側レンズ群４ａの位置が光源の焦点位置から多少ずれることになるが、実際にはその移動量が数ｍｍ〜２０ｍｍ程度であり、光入射側レンズ群４ａから集光鏡までの距離は、該移動量の１００倍以上の長さであるため、実質上ほとんど問題はない。

図１において、光源１からの光は、第１平面鏡３で折り返され、第２焦点位置に置かれたインテグレータレンズ４に入射する。
インテグレータレンズ４により光照射面８での照度分布が均一になるように調整された光は、シャッタ５を介し、第２平面鏡６で折り返され、コリメータレンズ７に入射する。そして、コリメータレンズ７で中心光線（即ち光出射側のレンズ群４ｂの中心から出た光線）が平行になって光照射面８に照射される。
なお、図１ではコリメータレンズ７を示したが、コリメータミラーであってもよい。

次に、図３（ａ）と（ｂ）により本実施例の動作を説明する。なお、図３では、前記した第１平面鏡３、第２平面鏡６、コリメータレンズ７等は省略されている。また、図３（ｂ）では、（ａ）に対しレンズの位置関係が光入射側レンズ群４ａが移動せず、光出射側のレンズ４ｂが移動しているような図になっているが、実際には、光出射側レンズ群４ｂを移動させているのではなく、光入射側レンズ群４ａが移動する。
図３（ａ）は、広い照射領域を照射する場合であり、この場合、同図に示すように、インテグレータレンズ４の光入射側のレンズ４ａと光出射側のレンズ４ｂの距離ｄを小さくする。
光源からの光は集光角θ1 でインテグレータレンズ４に入射し、集光角θ2 で出射する。この場合、集光鏡１ｃ，１ｄの近傍に設けた遮光板２は、図３（ａ）に示すよう退避している。

図３（ｂ）は、狭い照射領域を照射する場合であり、この場合、同図に示すように、インテグレータレンズ４の光入射側のレンズ４ａと光出射側のレンズ４ｂの間隔ｄを広くする。
この場合、集光鏡１ｃ，１ｄの近傍に設けた遮光板２が遮光板駆動機構２ａにより、集光鏡１ｃ，１ｄの開口周辺部に挿入される。遮光板２の挿入により、光源１の周辺部から出射する光が遮光されるので、インテグレータレンズ４に入射する光の集光角（入射角）θ１’は、図３（ａ）のときの集光角θ１よりも小さくなる。
したがって、インテグレータレンズ４の光入射側レンズ群４ａから出射した光が、光出射側レンズ群４ｂにおいて隣のレンズに入射することがない。これにより迷光の発生を防ぐことができる。
図３（ｃ）は、インテグレータレンズ４の光出射側レンズ群４ｂに投影される光源像を光軸方向から見た図である。同図に示すように、遮光板２は、出射側のレンズ４ｂに投影される光源像において、隣のレンズにはみ出して投影される部分を遮光する。
なお、遮光板２を光源部１、即ち集光鏡１ｃ，１ｄの開口にどこまで挿入するかは、光入射側レンズ群４ａと光出射側レンズ群４ｂの各レンズ素子の大きさと間隔ｄによって適宜設計する。遮光板２の材質は例えばアルミ板である。

（２）第１の実施例の変形例
図４は上記第１の実施例の変形例を示す図である。本実施例は、上記図１に示した第１の実施例において、インテグレータレンズ４の光出射側レンズ群４ｂにも、遮光板９を設けたものであり、その他の構成は図１で説明した第１の実施例と同じである。
遮光板９は、図５に示すように、レンズの境界面に合わせて設けられ、光出射側レンズ群４ｂにおいて隣のレンズに入射する光を遮光する。ここで、本実施例では、光照射領域が矩形状なので、インテグレータレンズ４の各レンズは矩形状のものを用いている。
なお、図５では、各レンズの両方向（４辺）に遮光板設けているが、光のはみ出す方向が一方向のみである場合は、いずれか一方向（対向する２辺）のみに設けても良い。また、遮光板９に照射された光が正反射すると迷光になるので、アルミ板に黒メッキした物を使用した。
その他の構成は図１で説明した第１の実施例と同じであり、前記したように、光源１の集光鏡１ｃ，１ｄの近傍には、遮光板２が設けられている。遮光板２は、図２に示すように遮光板駆動機構２ａにより、集光鏡１ｃ，１ｄの開口周辺部に挿入され、光源１の周辺部から出射する光を遮光する。また、インテグレータレンズ４の光入射側レンズ群４ａには、レンズ移動機構４ｄが設けられ、光入射側レンズ群４ａは、ガイド４ｃによりガイドされ光軸方向に移動する。

次に、図６（ａ）、図６（ｂ）により本実施例の動作を説明する。
図６（ａ）は、広い照射領域を照射する場合であり、この場合、同図に示すように、インテグレータレンズ４の光入射側のレンズ４ａと光出射側のレンズ４ｂの距離を小さくする。
光源からの光は集光角θ1 で第１のインテグレータレンズ４１に入射し、集光角θ2 で出射する。
この場合、集光鏡１ｃ，１ｄの近傍に設けた遮光板２は、図６（ａ）に示すよう退避しており、また、光出射側レンズ群４ｂの光入射側に設けた遮光板９は働いていない。しかし、遮光板９を設けることにより、光出射側レンズ群４ｂの各レンズの周辺部に入射する光の一部が反射等により隣接するレンズに入射するのを遮ることができる。

図６（ｂ）は、狭い照射領域を照射する場合であり、この場合、同図に示すように、インテグレータレンズ４の光入射側のレンズ４ａと光出射側のレンズ４ｂの間隔ｄを広くする。
また、集光鏡２ａ，２ｂの近傍に設けた遮光板２が遮光板駆動機構２ａにより、集光鏡１ｃ，１ｄの開口周辺部に挿入される。遮光板２の挿入により、光源１の周辺部から出射する光が遮光されるので、インテグレータレンズ４に入射する光の集光角（入射角）θ１’は、図６（ａ）のときの集光角θ１よりも小さくなる。
したがって、インテグレータレンズ４の光入射側レンズ群４ａから出射した光が、光出射側レンズ群４ｂにおいて隣のレンズに入射することがない。これにより迷光の発生を防ぐことができる。また、前記したように遮光板９により、光出射側レンズ群４ｂの各レンズの周辺部に入射する光の一部が反射等により隣接するレンズに入射するのを遮ることができる。

（３）第２の実施例
図７は、第２の実施例の光照射装置の概略構成を示す図であり、本実施例は、インテグレータレンズの光入射側のレンズと、光出射側のレンズの間隔が異なる２組のインテグレータレンズを用意し、照射領域の大きさに応じて、インテグレータレンズを交換することにより、広い光照射領域にも狭い光照射領域にも対応できるようにした実施例を示しており、その他の構成は、前記第１の実施例と同じである。
同図において、４１は光入射側レンズ群と光出射側レンズ群の間隔を狭くして、出射角θ２を大きくした第１のインテグレータレンズ、４２は光入射側レンズ群と光出射側レンズ群の間隔を広くして出射角θ２を小さくした第２のインテグレータレンズである。
第１、第２のインテグレータレンズ４１，４２は、インテグレータレンズ交換機構４ｅにより交換可能であり、同レンズ交換機構４ｅにより、第１のインテグレータレンズ４１を第１平面鏡３と、シャッタ５の間の光路中に挿入すると、光入射側レンズ群４ａと光出射側レンズ群４ｂの間隔は狭くなり、インテグレータレンズ４１の出射角θ2 が大きくなり広い照射領域に対応して照射できる。一方、第２のインテグレータレンズ４２を第１平面鏡３と、シャッタ５の間に挿入すると、光入射側レンズ群４ａと光出射側レンズ群４ｂの間隔は広くなり、インテグレータレンズ４２の出射角θ2 は小さくなり、狭い照射領域に対応して照射できる。

また、第１の実施例と同様に、集光鏡１ｃ，１ｄの開口部には遮光板２が設けられ、
上記レンズ交換機構４ｅと上記遮光板駆動機構２ａは、制御部１０により動作を制御され、レンズ交換機構４ｅが、第２のインテグレータレンズ４２を上記光路中に挿入すると、これに連動して、遮光板駆動機構２ａは遮光板２を集光鏡１ｃ，１ｄの開口部に挿入するように移動させる。また、第１のインテグレータレンズ４１を上記光路中に挿入すると、遮光板２は集光鏡１ｃ，１ｄの開口部から退避する。
次に、図８（ａ）（ｂ）により本実施例の動作を説明する。
図８（ａ）は、第１のインテグレータレンズ４１を用いて広い照射領域を照射する場合である。光源からの光は集光角θ１で第１のインテグレータレンズ４１に入射し、集光角θ2 で出射する。
図８（ｂ）は、第２のインテグレータレンズ４２に交換し、狭い照射領域を照射する場合である。第２のインテグレータレンズ４２の入射側レンズ４ａと出射側レンズ４ｂの間隔ｄは、第１のインテグレータレンズ４１の間隔よりも広い。
この場合、集光鏡１ｃ，１ｄの近傍に設けた遮光板２が遮光板駆動機構２ａにより、集光鏡１ｃ，１ｄの開口周辺部に挿入される。遮光板２の挿入により、光源１の周辺部から出射する光が遮光されるので、第２のインテグレータレンズ４２に入射する光の集光角θ１’は、θ１よりも小さくなる。したがって、インテグレータレンズ４２の光入射側レンズ群４ａから出射した光が、光出射側レンズ群４ｂにおいて隣のレンズに入射することがない。これにより迷光の発生を防ぐことができる。
図８（ｂ）の場合においても、前記図３（ｃ）に示したように、遮光板２により、インテグレータレンズ４２の光出射側レンズ群４ｂに投影される光源像において、隣のレンズにはみ出して投影される部分を遮光される。
なお、本実施例では、異なる大きさの領域を照射するための出射角θ２が異なるインテグレータレンズとして、光入射側レンズ群４ａと光出射側レンズ群４ｂの距離ｄを変化させたものを示したが、前記したように、インテグレータレンズを構成する各レンズの大きさを変えることにより、出射角θ２の角度を異ならせたものを使用してもよい。
この場合、レンズの大きさが小さくなると出射角θ２の角度が小さくなるので、レンズの小さいインテグレータレンズを使用する時、遮光板が光路中に挿入される。

（４）第３の実施例
図９は、第３の実施例の光照射装置の概略構成を示す図である。前記第２の実施例においては、集光鏡１ｃ，１ｄの開口部に遮光板２を設けていたが、本実施例においては、遮光板２に換えて、インテグレータレンズ４２の光出射側のレンズ４ｂに前記図５に示した遮光板９を設けている。なお、前記したように、光のはみ出す方向が一方向のみである場合は、遮光板９を、いずれか一方向のみに設けても良い。
その他の構成は、前記図７に示した第２の実施例と同じであり、第１、第２のインテグレータレンズ４１，４２が設けられ、インテグレータレンズ交換機構４ｅにより交換可能である。
インテグレータレンズ交換機構４ｅにより、第１のインテグレータレンズ４１を第１平面鏡３と、シャッタ５の間の光路中に挿入すると、光入射側レンズ群４ａと光出射側レンズ群４ｂの間隔は狭くなり、インテグレータレンズ４１の出射角θ2 が大きくなり広い照射領域に対応して照射できる。一方、第２のインテグレータレンズ４２を第１平面鏡３と、シャッタ５の間に挿入すると、光入射側レンズ群４ａと光出射側レンズ群４ｂの間隔は広くなり、インテグレータレンズ４２の出射角θ2 は小さくなる。

次に、図１０（ａ）（ｂ）により本実施例の動作を説明する。
図１０（ａ）は、第２の実施例と同様、第１のインテグレータレンズ４１を用いて広い照射領域を照射する場合である。光源からの光は集光角θ１で第１のインテグレータレンズ４１に入射し、集光角θ2 で出射する。
図１０（ｂ）は、第２のインテグレータレンズ４２に交換した場合である。第２のインテグレータレンズ４２には、第１のインテグレータレンズ４１の場合と同様に、光入射側レンズ群４ａに集光角θ１で光が入射する。しかし、光出射側レンズ群４ｂにおいて、隣のレンズに入射する光の成分は、レンズの境界面に合わせて設けられた遮光板９によって遮断され、隣のレンズに入射することがない。これにより迷光の発生を防ぐことができる。
なお、本実施例でも、第２の実施例と同様、異なる大きさの領域を照射するための出射角θ２が異なるインテグレータレンズとして、光入射側レンズ群４ａと光出射側レンズ群４ｂの距離ｄを変化させたものを示したが、インテグレータレンズを構成する各レンズの大きさを変えることにより出射角θ２の角度を異ならせたものを使用してもよい。
この場合、レンズを小さくすることにより、出射角θ２を小さくしたインテグレータレンズの光出射側レンズ群４ｂに遮光板９を設けることになる。

なお、上記第２の実施例において、前記第１の実施例の変形例のように、第３の実施例に示す遮光板９を光出射側レンズ群４ｂに設けてもよい。これにより、前記第１の実施例の変形例で説明したように、光出射側レンズ群４ｂの各レンズの周辺部に入射する光の一部が反射等により隣接するレンズに入射するのを遮ることができる。
また、前記第１の実施例において、集光鏡１ｃ，１ｄの近傍に遮光板２を設ける換わりに、図１１に示すように遮光板９を光出射側レンズ群４ｂに設けてもよい。
図１２に、上記のように構成した場合の動作を示す。
図１２（ａ）は、広い照射領域を照射する場合であり、この場合、同図に示すように、インテグレータレンズ４の光入射側のレンズ４ａと光出射側のレンズ４ｂの距離を小さくする。光源からの光は集光角θ1 で第１のインテグレータレンズ４１に入射し、集光角θ2 で出射する。
図１２（ｂ）は、狭い照射領域を照射する場合であり、この場合、同図に示すように、インテグレータレンズ４の光入射側のレンズ４ａと光出射側のレンズ４ｂの間隔ｄを広くする。
この場合、光入射側レンズ群４ａに集光角θ１で光が入射するが、光出射側レンズ群４ｂにおいて、隣のレンズに入射する光の成分は、遮光板９によって遮断され、隣のレンズに入射することがない。これにより迷光の発生を防ぐことができる。

本発明の第１の実施例の光照射装置の概略構成を示す図である。 光源の近傍に設けられる遮光板を説明する図である。 本発明の第１の実施例の動作を説明する図である。 本発明の第１の実施例の変形例を示す図である。 インテグレータレンズの光出射側レンズ群に設けられた遮光板を説明する図である。 本発明の第１の実施例の変形例の動作を説明する図である。 本発明の第２の実施例の光照射装置の概略構成を示す図である。 本発明の第２の実施例の動作を説明する図である。 本発明の第３の実施例の光照射装置の概略構成を示す図である。 本発明の第３の実施例の動作を説明する図である。 図１の実施例において遮光板を光出射側のレンズに設けた場合の構成例を示す図である。 図１１の動作を説明する図である。 インテグレータレンズの働きを説明する図である。 インテグレータレンズの光入射側レンズと光出射側レンズの距離と入射角θ１、出射角θ２の関係を説明する図である。

符号の説明

１ 光源
１ａ，１ｂ ランプ
１ｃ，１ｄ 集光鏡
２ 遮光板
２ａ 遮光板駆動機構
３ 第１平面鏡
４ インテグレータレンズ
４ａ 光入射側レンズ群
４ｂ 光出射側レンズ群
４ｃ ガイド
４ｄ レンズ移動機構
４ｅ インテグレータレンズ交換機構
５ シャッタ
６ 第２平面鏡
７ コリメータレンズ
８ 光照射面
９ 遮光板
１０ 制御部

Claims (3)

1. 光源から出射された光を、光入射側のレンズ群と光出射側のレンズ群とを光軸方向に離間して配置したインテグレータレンズを介して、被照射物に照射する光照射装置であって、
   上記インテグレータレンズの光入射側のレンズ群を光軸方向に移動させ、光が照射される照射領域の大きさを変更させるレンズ移動手段と、
   上記光源とインテグレータレンズ間の光路内に挿入され、上記光源からの光を遮光し、インテグレータレンズの光入射側のレンズ群に入射する光の集光角を狭くする遮光手段と、
   上記レンズ移動手段を駆動してインテグレータレンズの光入射側のレンズ群と光出射側のレンズ群間の距離を長くし、上記照射領域を狭くする際は、上記遮光手段を上記光源とインテグレータレンズ間の光路内に挿入し、
   上記インテグレータレンズの光入射側のレンズ群と光出射側のレンズ群間の距離を短くし、上記照射領域を広くする際は、上記遮光手段を上記光源とインテグレータレンズ間の光路内から退避させる手段を備えた
   ことを特徴とする光照射装置。
2. 光源から出射された光を、光入射側のレンズ群と光出射側のレンズ群とを光軸方向に離間して配置したインテグレータレンズを介し、被照射物に照射する光照射装置において、
   光が照射される照射領域の大きさが異なる複数のインテグレータレンズと、
   上記複数のインテグレータレンズを、上記光照射装置の光路中に選択的に挿入するインテグレータレンズ交換手段と、
   上記光源とインテグレータレンズ間の光路内に挿入され、光源からの光を遮光し、上記インテグレータレンズの光入射側のレンズ群に入射する光の集光角を変更する遮光手段と、
   照射領域の狭いインテグレータレンズを上記光路中に挿入する際には、上記遮光手段を上記光源とインテグレータレンズ間の光路内に挿入し、照射領域の広いインテグレータレンズを上記光路中に挿入する際には、上記遮光手段を上記光源とインテグレータレンズ間の光路内から退避させる手段を備えた
   ことを特徴とする光照射装置。
3. 光源から出射された光を、光入射側のレンズ群と光出射側のレンズ群とを光軸方向に離間して配置したインテグレータレンズを介し、被照射物に照射する光照射装置において、
   光が照射される照射領域の大きさが異なる２つのインテグレータレンズと、
   上記２のインテグレータレンズを、上記光照射装置の光路中に選択的に挿入するインテグレータレンズ交換手段と、
   上記２つのインテグレータレンズの内、照射領域の狭いインテグレータレンズの入射側のレンズ群と光出射側のレンズ群との間に、光出射側のレンズの境界面に沿った遮光部材が設けられている
   ことを特徴とする光照射装置。

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