JP2012199488A - ランプ位置調整方法、ランプ位置調整用具、及び照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ランプ位置の目視での調整を容易にすること。
【解決手段】ランプ１２、及び当該ランプ１２の光を集光する集光鏡１４とを備え、前記集光鏡１４で集光した光束を出力する照射装置１０のランプ位置調整方法において、前記集光鏡１４の第２焦点ｆ２に集光像を拡散し透過する拡散板たるアークモニタ板３２を配置し、中心部３３Ａの透過率が周辺部３３Ｂよりも高い減光フィルタ３３を、前記中心部３３Ａを前記光束の光軸Ｋに合わせて前記アークモニタ板３２の裏側に配置し、当該減光フィルタ３３の裏側に指標板３４を配置し、当該指標板３４に投影された前記アークモニタ板３２の集光像の光点Ｌに基づいて前記ランプ１２の位置を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ランプ位置調整方法、ランプ位置調整用具、及び照明装置に係り、特にランプの位置調整を容易にする技術に関する。

従来、照明光学系を応用した照射装置において、特にランプ交換等のメンテナンス時に照射面上で目的の照度、照度分布を維持するために、ランプの位置だしを容易に調節できる機構が必要となる。
そこで、例えば露光装置のランプの位置合わせでは、作業者が、ランプの陰極または陽極の像をピンホールとアークモニタ板を用いて目視しながら、アークモニタ板上の所定の位置にランプの陰極または陽極の像が来るようにランプ位置を調整するといった、ランプ位置調整方法がとられている（例えば、特許文献１）。

特公平６−２００３６号公報

しかしながら、従来のランプ位置調整方法では、アークモニタ板上の像を目視して調整する際に、ランプ位置のズレの方向を把握し難く、ランプ位置を決め難い、といった問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ランプ位置の目視での調整を容易にするランプ位置調整方法、ランプ位置調整用具、及び照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ランプ、及び当該ランプの光を集光する集光鏡とを備え、前記集光鏡で集光した光束を出力する照射装置のランプ位置調整方法において、前記集光鏡の焦点位置に集光像を拡散し透過する拡散板を配置し、中心部の透過率が周辺部よりも高い減光フィルタを、前記中心部を前記光束の光軸に合わせて前記拡散板の裏側に配置し、当該減光フィルタの裏側に指標板を配置し、当該指標板に投影された前記拡散板の集光像の光点に基づいて前記ランプの位置を調整することを特徴とする。

また本発明は、上記ランプ位置調整方法において、前記集光鏡の光束を、光軸を中心とした円環状のスリット板を通し、前記拡散板に入射させたことを特徴とする。

また上記目的を達成するために、本発明は、ランプ、及び当該ランプの光を集光する集光鏡とを備え、前記集光鏡で集光した光束を出力する照射装置のランプ位置を調整するためのランプ位置調整用具において、前記集光鏡の焦点位置に配置され、集光像を拡散し透過する拡散板と、中心部の透過率が周辺部よりも高く、前記中心部を前記光束の光軸に合わせて前記拡散板の裏側に配置される減光フィルタと、前記減光フィルタの裏側に配置されて前記拡散板の集光像が投影され、当該集光像の目標位置が付された指標板と、を備えたことを特徴とする。

また上記目的を達成するために、本発明は、ランプ、及び当該ランプの光を集光する集光鏡とを備え、前記集光鏡で集光した光束を出力する照射装置において、前記ランプ位置を調整するためのランプ位置調整用具を備え、前記ランプ位置調整用具は、前記集光鏡の焦点位置に配置され、集光像を拡散し透過する拡散板と、中心部の透過率が周辺部よりも高く、前記中心部を前記光束の光軸に合わせて前記拡散板の裏側に配置される減光フィルタと、前記減光フィルタの裏側に配置されて前記拡散板の集光像が投影され、当該集光像の目標位置が付された指標板と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、中心部の透過率が周辺部よりも高い減光フィルタを、集光鏡の光束の光軸に中心部を合わせて配置し、当該減光フィルタの裏側に指標板を配置したため、指標板上に拡散板の集光像が投影されてできる光点は、ランプの位置ズレが無い場合、中心部に位置し、かつ輝度が最大となるため、これら集光像の位置と、輝度の変化を目視で確認しながら、ランプの位置出しを容易に行うことができる。

ランプ位置調整システムの概略構成図である。 アークモニタシステムの要部拡大図である。 減光フィルタを模式的に示す図である。 指標板上の集光像の光点を示す模式図であり、（Ａ）はランプの位置ズレが無い場合、（Ｂ）はランプの位置がＺ軸方向にのみズレてる場合、（Ｃ）はランプの位置がＸＹ軸方向にズレている場合を示す。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１はランプ位置調整システム１の概略構成図であり、図２はアークモニタシステム１８の要部拡大図である。
ランプ位置調整システム１は、ランプ１２、集光鏡１４とを有する照射装置１０のランプ１２の位置を調整するためのシステムであって、ＸＹＺ軸調整機構１６と、透過平面ミラー１７と、アークモニタシステム１８とを備えている。
照射装置１０のランプ１２には、水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ等が用いられている。ランプ１２の周囲には、ランプ１２の放射光を集光して出力する集光鏡１４が設けられている。集光鏡１４は、例えば楕円鏡であって、鏡面内に位置する第１焦点ｆ１にランプ１２のアーク位置を合わせて当該ランプ１２が配置されており、第２焦点で集光する光束Ｈを出力する。

ＸＹＺ軸調整機構１６は、集光鏡１４内でのランプ１２の位置をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の互いに直交する３軸方向の位置をそれぞれ独立して調整するものであり、Ｘ軸方向に移動するＸ軸用ステージ１６Ａ、Ｙ軸方向に移動するＹ軸用ステージ１６Ｂ、及びＺ軸方向に移動するＺ軸ステージ１６Ｃを積層して構成されている。これらの最上層１６Ｄには、ランプ１２の端部１２Ａが固定され、各ステージ１６Ａ〜１６Ｃを個別に動かすことで、ランプ１２の３軸方の調整が可能となる。なお、本実施形態では、Ｚ軸を集光鏡１４の光軸Ｋとしている。

透過平面ミラー１７は、照射装置１０（集光鏡１４）の光軸Ｋ上であって、照射装置１０から第２焦点ｆ２の間に配置された平面ミラーであり、入射した光束Ｈの一部を透過する特性を有し、アークモニタシステム１８でのモニタ用の光束Ｈ１を透過する。また透過平面ミラー１７で反射された光束Ｈ２は、照射装置１０の照射対象や、当該照射装置１０の使用目的に応じた他の光学部品（図示例では、第２焦点ｆ２に端面を合わせて配置したロッドインテグレータ２０）に入射される。
また、図１において、反射平面ミラー３０は、透過平面ミラー１７を透過した光束Ｈ２の光路をアークモニタシステム１８に向けるものである。

アークモニタシステム１８は、ランプ１２のアーク位置と集光鏡１４の第１焦点ｆ１とのズレを目視により観察するためのシステムであり、円環スリット３１と、アークモニタ板３２と、減光フィルタ３３と、指標板３４と、観察用拡大レンズ３５と、ＵＶ−ＩＲカットフィルター３６と、目視用減光フィルタ３７とを備え、この順番で、これらが光軸Ｋに沿って配置されている。

アークモニタ板３２は、面内に一様な拡散効果を有する板材であって、図１に示すように、集光鏡１４の第２焦点ｆ２に入射面（拡散面）が配置される。このアークモニタ板３２で光束が集光することで集光像が拡散、透過し、入射面での集光像が裏面側から目視観察できる。

指標板３４は、図２及び図４に示すように、入射側の面（表面）とは反対側の面（裏面）に複数の同心円線５０と、各同心円線５０の中心Ｏ２を中心とする十字線５１とをランプ位置合わせの指標として描いた板材であり、中心Ｏ２を光軸Ｋに合わせて配置され、アークモニタ板３２を透過した集光像が投影されて光点ができる。指標板３４は、この光点を裏側から視認できる程度の透過性を有する。
観察用拡大レンズ３５は、指標板３４の光点位置を拡大して目視し易くするレンズであり、ランプ位置調整時には、観察用拡大レンズ３５を通じて、指標板３４の光点位置と十字線５１、及び同心円線５０とを対比しながら調整が行われる。すなわち、ランプ１２のＸＹ軸方向の位置ズレを調整する場合には、光点の中心を十字線５１、及び同心円線５０の中心Ｏ２に来るようにして調整し、またランプ１２のＺ軸方向の位置ズレを調整する場合には、光点の大きさが所定の大きさ（例えば最小径の同心円線５０）になるように調整する。
ＵＶ−ＩＲカットフィルター３６は、紫外線や赤外線をカットして目を保護するものである。当該ＵＶ−ＩＲカットフィルター３６は、アークモニタシステム１８の光軸Ｋ上の任意の位置に配置することができる。
目視用減光フィルタ３７は、指標板３４上の光点の輝度を低下させて目視観察し易くするものである。

ここで、反射平面ミラー３０で反射した光束Ｈ３を、円環スリット３１を通さずに、直接アークモニタ板３２に照射して集光像の光点を指標板３４に作った場合、集光像が比較的高輝度であることから、集光像の大きさを目視で把握しづらく、Ｚ軸方向の位置ズレが調整し難いといった問題があった。かかる問題は、集光鏡１４の焦点深度が大きいほど、Ｚ軸方向にランプ１２を移動させたときの光点の大きさの変化が小さくなることから、特に顕著となる。
そこで本実施形態では、アークモニタ板３２の光源側に、上記円環スリット３１を配置することで、かかる問題を解決している。

円環スリット３１は、図２に示すように、円環状透過窓３８を有したスリット板であって、透明板材３１Ａ（図１）の面上に円環状透過窓３８を形成するように遮蔽材３９を設けて構成されている。円環スリット３１は、円環状透過窓３８の円環中心Ｏ１を光軸Ｋに合わせて配置されており、円環状透過窓３８の内径が作る中心遮蔽部４０が光束Ｈ２の断面中心部を遮光して中抜けした光束Ｈ４を作る。
円環状透過窓３８の外周側の直径ｒ２は、ランプ１２が適正な位置に配置されたときの光束Ｈ３の断面径に合わせて形成され、また中心遮蔽部４０の直径ｒ１は、円環状透過窓３８からモニタに十分な光量を後段に透過できる程度の大きさで形成されている。

かかる円環スリット３１に光束Ｈ３を通すと、当該光束Ｈ３の断面において、中心部（すなわち光軸Ｋ近傍）の強度の高い箇所がカットされ中抜けした光束Ｈ４が出力される。このとき、ランプ１２のＺ方向の位置が前後にずれるほど、光束Ｈ３の断面径が大きくなって円環状透過窓３８の外側によって遮蔽される光量が増え、或いは、光束Ｈ３の断面径が小さくなって円環状透過窓３８を透過する光量が減ることから、指標板３４の上で光点が高輝度になるＺ方向の範囲が絞られることとなる。
これにより、指標板３４の上での光点の輝度の変化に基づき、ランプ１２のＺ軸方向の調整が容易となる。また透過光量が制限されることで、指標板３４の光点の輝度が抑えられるため、目視観察時の目を保護することができる。

上述の通り、反射平面ミラー３０で反射した光束Ｈ３を、円環スリット３１を通さずに、直接アークモニタ板３２に照射して集光像を指標板３４の上に作った場合には、集光像が比較的高輝度であることから、集光像の中心の位置ズレも目視で把握しづらく、ＸＹ軸方向へのズレの調整も容易ではない。
そこで本実施形態では、アークモニタ板３２と指標板３４との間に、上記減光フィルタ３３を配置することで、かかる問題を解決している。

図３は、減光フィルタ３３を模式的に示す図である。
減光フィルタ３３は、中心Ｏ３に開口４３を設けたＮＤフィルタである。当該中心Ｏ３の開口４３によって中心部３３Ａの透過率Ｔａが、その周辺部３３Ｂの透過率Ｔｂよりも高くなっている。この中心部３３Ａの直径ｒ３は、ランプ１２が適正な位置に配置されたときの光束Ｈ３の断面径に合わせて形成されている。
なお、減光フィルタ３３としては、中心部３３Ａが、その周辺部３３Ｂよりも透過率が高くなるものであれば任意のものを使用でき、例えば、中心Ｏ３から離れるにしたがって透過率が低くなるアポダイジングＮＤフィルタを用いることもとできる。

かかる減光フィルタ３３は、中心Ｏ３を光軸Ｋに合わせて配置される。そして、減光フィルタ３３に光束Ｈ４を通すと、ランプ１２がＸＹ軸方向に位置ズレしている場合、減光フィルタ３３の開口４３を外れた位置を光が通ることで、アークモニタ板３２の集光像が減光されて指標板３４に光点を作ることとなるから、ＸＹ軸方向の位置ズレが無いときよりも、目視観察時の集光像の輝度が低下する。かかる輝度低下の有無により、ＸＹ軸方向の位置ズレを把握し、容易に調整することができる。

作業者が照射装置１０のランプ１２を交換したときには、ランプ１２の交換後に、上記アークモニタシステム１８によってランプ１２の位置ズレを目視により確認しながら調整を行う。

すなわち、ランプ１２の位置がＸＹＺ軸のいずれにもズレていないときには、図４（Ａ）に示すように、集光像の光点Ｌが指標板３４の中心Ｏ２に位置し、当該光点Ｌの輝度は最高となる。
一方、ランプ１２の位置がＺ軸方向にのみズレてる場合には、図４（Ｂ）に示すように、集光像の光点Ｌは、指標板３４の中心Ｏ２に位置するものの、円環スリット３１によって中抜けして全体的に輝度が低くなり、また光点Ｌの大きさも、ズレの無いとき（図４（Ａ））よりも大きくなる。また、光点Ｌが大きくなることで、減光フィルタ３３の開口４３からはみ出す部分が生じて一部が減光されることでも光点Ｌの輝度が低下する。

またランプ１２の位置がＸＹ軸方向にズレておりＺ軸方向にはズレが無い場合には、図４（Ｃ）に示すように、集光像の光点Ｌは、指標板３４の中心Ｏ２から外れた箇所に位置し、また光点Ｌの輝度も減光フィルタ３３によって減光されて低くなる。すなわち、ＸＹ軸方向のズレについて、光点Ｌの中心Ｏ２からの位置ズレと、輝度の低下との２つの要素から目視により容易に把握することができる。

作業者は、集光点の光点Ｌが、上記図４（Ａ）〜図４（Ｃ）のどれに該当するかを目視で確認し、ＸＹＺ軸の位置ズレの方向を特定し、図４（Ａ）のように、指標板３４の中心Ｏに中抜けのない高輝度な光点Ｌが位置するように調整することで、ランプ１２の位置を調整する。

このように、本実施形態によれば、集光鏡１４の第２焦点ｆ２に集光像を拡散し透過する拡散板としてのアークモニタ板３２を配置し、中心部３３Ａの透過率Ｔａが周辺部３３Ｂの透過率Ｔｂよりも高い減光フィルタ３３を中心部３３Ａを光束の光軸Ｋに合わせてアークモニタ板３２の裏側に配置し、当該減光フィルタ３３の裏側に指標板３４を配置し、当該指標板３４に投影されたアークモニタ板３２の集光像の光点Ｌに基づいてランプ１２の位置を調整するようにした。
これにより、ランプ１２がＸＹ軸方向にズレている場合には、減光フィルタ３３で減光されて輝度が低下し、なおかつ中心Ｏ２から位置がズレるため、これらの両方からＸＹ軸方向の位置ズレを容易に把握できる。一方、ランプ１２がＺ軸方向にズレている場合には、中心部３３Ａの開口４３からはみ出して減光されることから、中心部３３Ａでの輝度の低下によりＺ軸方向の位置ズレを容易に把握できる。
したがって、ランプ位置調整の際には、集光像の光点Ｌが指標板３４の中心Ｏ２に位置で最も輝度が高くなるように調整することで、ランプ１２の位置ズレを調整できる。

またアークモニタ板３２には、円環スリット３１を通して光束Ｈ４を入射させたため、指標板３４の上で光点Ｌが高輝度になるＺ方向の範囲が絞られることとなり、Ｚ軸方向の位置決めが容易となる。

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。
例えば、上記アークモニタシステム１８を一体にした装置（ランプ位置調整用具）として構成しても良い。
特に、照射装置１０が装置筐体内にアークモニタシステム１８を予め備え、ランプ１２の交換時等に当該アークモニタシステム１８を用いてランプ１２の位置調整を実施できるようにしても良い。
また、例えば、本発明は、半導体露光装置の照射装置や、太陽電池等のデバイスの特性評価等の各種試験に用いて好適な照射装置（例えば、特願２０１０−１６６７２６）といった、出力（光量）が大きなランプを備えた照射装置の当該ランプの位置調整に好適に用いることができる。

１ ランプ位置調整システム
１０ 照射装置
１２ ランプ
１４ 集光鏡
１６ ＸＹＺ軸調整機構
１７ 透過平面ミラー
１８ アークモニタシステム
３０ 反射平面ミラー
３１ 円環スリット
３２ アークモニタ板（拡散板）
３３ 減光フィルタ
３３Ａ 中心部
３３Ｂ 周辺部
３４ 指標板
３８ 円環状透過窓
４３ 開口
５０ 同心円線
５１ 十字線
Ｌ 集光像の光点
ｆ１ 第１焦点
ｆ２ 第２焦点
Ｋ 光軸
Ｔａ、Ｔｂ 透過率

本発明は、ランプ位置調整方法、ランプ位置調整用具、及び照射装置に係り、特にランプの位置調整を容易にする技術に関する。

しかしながら、従来のランプ位置調整方法では、アークモニタ板上の像を目視して調整する際に、ランプ位置のズレの方向を把握し難く、ランプ位置を決め難い、といった問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ランプ位置の目視での調整を容易にするランプ位置調整方法、ランプ位置調整用具、及び照射装置を提供することを目的とする。

Claims (4)

1. ランプ、及び当該ランプの光を集光する集光鏡とを備え、前記集光鏡で集光した光束を出力する照射装置のランプ位置調整方法において、
   前記集光鏡の焦点位置に集光像を拡散し透過する拡散板を配置し、中心部の透過率が周辺部よりも高い減光フィルタを、前記中心部を前記光束の光軸に合わせて前記拡散板の裏側に配置し、当該減光フィルタの裏側に指標板を配置し、当該指標板に投影された前記拡散板の集光像の光点に基づいて前記ランプの位置を調整する
   ことを特徴とするランプ位置調整方法。
2. 前記集光鏡の光束を、光軸を中心とした円環状のスリット板を通し、前記拡散板に入射させたことを特徴とする請求項１に記載のランプ位置調整方法。
3. ランプ、及び当該ランプの光を集光する集光鏡とを備え、前記集光鏡で集光した光束を出力する照射装置のランプ位置を調整するためのランプ位置調整用具において、
   前記集光鏡の焦点位置に配置され、集光像を拡散し透過する拡散板と、
   中心部の透過率が周辺部よりも高く、前記中心部を前記光束の光軸に合わせて前記拡散板の裏側に配置される減光フィルタと、
   前記減光フィルタの裏側に配置されて前記拡散板の集光像が投影され、当該集光像の目標位置が付された指標板と、
   を備えたことを特徴とするランプ位置調整用具。
4. ランプ、及び当該ランプの光を集光する集光鏡とを備え、前記集光鏡で集光した光束を出力する照射装置において、
   前記ランプ位置を調整するためのランプ位置調整用具を備え、
   前記ランプ位置調整用具は、
   前記集光鏡の焦点位置に配置され、集光像を拡散し透過する拡散板と、
   中心部の透過率が周辺部よりも高く、前記中心部を前記光束の光軸に合わせて前記拡散板の裏側に配置される減光フィルタと、
   前記減光フィルタの裏側に配置されて前記拡散板の集光像が投影され、当該集光像の目標位置が付された指標板と、
   を備えたことを特徴とする照射装置。

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