JP3410813B2 - オプチカル・ホモジナイザー - Google Patents
オプチカル・ホモジナイザーInfo
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- JP3410813B2 JP3410813B2 JP10088794A JP10088794A JP3410813B2 JP 3410813 B2 JP3410813 B2 JP 3410813B2 JP 10088794 A JP10088794 A JP 10088794A JP 10088794 A JP10088794 A JP 10088794A JP 3410813 B2 JP3410813 B2 JP 3410813B2
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- prism
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はオプチカル・ホモジナ
イザーに関する。この発明のオプチカル・ホモジナイザ
ーは、フォトリソグラフィの露光用光源や、液晶プロジ
ェクタの液晶用光源として利用できる。
イザーに関する。この発明のオプチカル・ホモジナイザ
ーは、フォトリソグラフィの露光用光源や、液晶プロジ
ェクタの液晶用光源として利用できる。
【０００２】
【従来の技術】半導体ＩＣの製造に於て、「マスクによ
りＩＣ回路パターンをウエハに露光する」場合や、液晶
プロジェクタに於て、「液晶を照明して液晶上の画像を
スクリーン上に投影する」場合等には、一定の面積領域
を均一な強度の光で照明する必要が生じる。
りＩＣ回路パターンをウエハに露光する」場合や、液晶
プロジェクタに於て、「液晶を照明して液晶上の画像を
スクリーン上に投影する」場合等には、一定の面積領域
を均一な強度の光で照明する必要が生じる。
【０００３】一般に、光源側からの光束は、その光束断
面上の光強度が均一な場合は稀であり、通常は、何等か
の強度分布を伴っている。このため、一定の面積領域を
均一な強度分布の光で照射するには、光源側からの光束
の強度分布を均一化（ホモジナイズ）する必要があり、
これを実行する光学素子を「オプチカル・ホモジナイザ
ー」と呼ぶ。
面上の光強度が均一な場合は稀であり、通常は、何等か
の強度分布を伴っている。このため、一定の面積領域を
均一な強度分布の光で照射するには、光源側からの光束
の強度分布を均一化（ホモジナイズ）する必要があり、
これを実行する光学素子を「オプチカル・ホモジナイザ
ー」と呼ぶ。
【０００４】オプチカル・ホモジナイザーは、従来から
種々のものが知られているが、中でも実用的と思われる
ものは、特開平３−１６１１４号公報に開示された、
「互いに等価な小径レンズ（エレメントレンズ）を多
数、互いに稠密に組み合わせ、押圧力により相互間を不
動としてレンズ群（フライアイレンズ）とし、このレン
ズ群に光源側からの光束を平行光束化して入射させ、各
小径レンズにより集光した光束が、発散しつつコンデン
サーレンズに入射するようにし、コンデンサーレンズに
より、各小径レンズからの光束を平行光束化しつつ、所
望の面積領域に照射するように構成した」ものであろ
う。
種々のものが知られているが、中でも実用的と思われる
ものは、特開平３−１６１１４号公報に開示された、
「互いに等価な小径レンズ（エレメントレンズ）を多
数、互いに稠密に組み合わせ、押圧力により相互間を不
動としてレンズ群（フライアイレンズ）とし、このレン
ズ群に光源側からの光束を平行光束化して入射させ、各
小径レンズにより集光した光束が、発散しつつコンデン
サーレンズに入射するようにし、コンデンサーレンズに
より、各小径レンズからの光束を平行光束化しつつ、所
望の面積領域に照射するように構成した」ものであろ
う。
【０００５】この場合、精度の悪いエレメントレンズが
あると、エレメントレンズを互いに稠密に組み合わせる
ことができないため、エレメントレンズはプリズムに必
要とされるような高い精度で形成する必要があり、レン
ズ群の形成に際しては、エレメントレンズ群を組み合わ
せつつ、精度の悪いエレメントレンズを、精度の良いエ
レメントレンズで置き換えて組み合わせており、レンズ
群の形成作業が面倒であり、レンズ群の製造コストの低
減が困難であるという問題がある。
あると、エレメントレンズを互いに稠密に組み合わせる
ことができないため、エレメントレンズはプリズムに必
要とされるような高い精度で形成する必要があり、レン
ズ群の形成に際しては、エレメントレンズ群を組み合わ
せつつ、精度の悪いエレメントレンズを、精度の良いエ
レメントレンズで置き換えて組み合わせており、レンズ
群の形成作業が面倒であり、レンズ群の製造コストの低
減が困難であるという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、容易且つ安価な製造
が可能である、新規なオプチカル・ホモジナイザーの提
供を目的とする。
情に鑑みてなされたものであって、容易且つ安価な製造
が可能である、新規なオプチカル・ホモジナイザーの提
供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のオプチカ
ル・ホモジナイザーは１次元のオプチカル・ホモジナイ
ザーであって、板状透明体の片面にプリズム面アレイを
形成してなる。
ル・ホモジナイザーは１次元のオプチカル・ホモジナイ
ザーであって、板状透明体の片面にプリズム面アレイを
形成してなる。
【０００８】「プリズム面アレイ」は、短冊状のプリズ
ム面を、長手方向に直交する方向へ密接して配列し、各
プリズム面の傾きを、配列中央部から配列方向両側へ向
かって、対称的に漸次増加するように定めたものであ
る。
ム面を、長手方向に直交する方向へ密接して配列し、各
プリズム面の傾きを、配列中央部から配列方向両側へ向
かって、対称的に漸次増加するように定めたものであ
る。
【０００９】請求項１記載の、１次元のオプチカル・ホ
モジナイザーは「プリズム面アレイに入射する光束を、
プリズム面配列方向において、光束光軸上の所定の領域
に集光」する機能を持つ。
モジナイザーは「プリズム面アレイに入射する光束を、
プリズム面配列方向において、光束光軸上の所定の領域
に集光」する機能を持つ。
【００１０】請求項２記載のオプチカル・ホモジナイザ
ーは「２次元のオプチカル・ホモジナイザー」であっ
て、請求項１記載の「１次元のオプチカル・ホモジナイ
ザー」を２個、「プリズム面アレイにおけるプリズム面
の配列方向が互いに交わる」ようにして、入射光軸方向
に前後するように配備し、「入射する光束を、光束光軸
上の所定の領域に集光する機能を持つ」ように構成した
ものである。
ーは「２次元のオプチカル・ホモジナイザー」であっ
て、請求項１記載の「１次元のオプチカル・ホモジナイ
ザー」を２個、「プリズム面アレイにおけるプリズム面
の配列方向が互いに交わる」ようにして、入射光軸方向
に前後するように配備し、「入射する光束を、光束光軸
上の所定の領域に集光する機能を持つ」ように構成した
ものである。
【００１１】請求項３記載のオプチカル・ホモジナイザ
ーは「２次元のオプチカルホモジナイザー」であって、
板状透明体の片面に、第１のプリズム面アレイ、他方の
面に第２のプリズム面アレイを形成したものである。
ーは「２次元のオプチカルホモジナイザー」であって、
板状透明体の片面に、第１のプリズム面アレイ、他方の
面に第２のプリズム面アレイを形成したものである。
【００１２】第１および第２のプリズム面アレイは、請
求項１記載の１次元のオプチカル・ホモジナイザーのプ
リズム面アレイと同様に、「短冊状のプリズム面を、長
手方向に直交する方向へ密接して配列し、各プリズム面
の傾きを、配列中央部から配列方向両側へ向かって、対
称的に漸次増加するように定めた」ものであるが、第１
および第２のプリズム面アレイは、プリズム面の配列方
向が互いに交わるように形成されるのである。
求項１記載の１次元のオプチカル・ホモジナイザーのプ
リズム面アレイと同様に、「短冊状のプリズム面を、長
手方向に直交する方向へ密接して配列し、各プリズム面
の傾きを、配列中央部から配列方向両側へ向かって、対
称的に漸次増加するように定めた」ものであるが、第１
および第２のプリズム面アレイは、プリズム面の配列方
向が互いに交わるように形成されるのである。
【００１３】請求項３記載のオプチカル・ホモジナイザ
ーも、「入射する光束を、光束光軸上の所定の領域に集
光する機能」を持つ。
ーも、「入射する光束を、光束光軸上の所定の領域に集
光する機能」を持つ。
【００１４】上記請求項２，３記載のオプチカル・ホモ
ジナイザーにおいては、２つのプリズム面アレイが組み
合わせられるが、これら２つのプリズム面アレイは、同
一のものでも良いし、互いに異なっていても良い。
ジナイザーにおいては、２つのプリズム面アレイが組み
合わせられるが、これら２つのプリズム面アレイは、同
一のものでも良いし、互いに異なっていても良い。
【００１５】また、請求項２または３記載の「２次元の
オプチカル・ホモジナイザー」において、２つのプリズ
ム面アレイにおけるプリズム面配列方向は、勿論、互い
に略直交させることができる（請求項４）。
オプチカル・ホモジナイザー」において、２つのプリズ
ム面アレイにおけるプリズム面配列方向は、勿論、互い
に略直交させることができる（請求項４）。
【００１６】上記１次元または２次元のオプチカル・ホ
モジナイザーにおいて、プリズム面アレイを形成する
「板状透明体」として「ＳｉＯ2の板」を用いることが
できる（請求項５）。
モジナイザーにおいて、プリズム面アレイを形成する
「板状透明体」として「ＳｉＯ2の板」を用いることが
できる（請求項５）。
【００１７】なお、上記「光軸上の所定の領域」とは、
所定の位置で光軸に直交する面積領域の場合もあるし、
光軸方向にある程度の幅を持った領域であることもあ
る。
所定の位置で光軸に直交する面積領域の場合もあるし、
光軸方向にある程度の幅を持った領域であることもあ
る。
【００１８】プリズム面アレイを形成する板状透明体の
両面（プリズム面アレイが形成される以前の）は互いに
平行でも、非平行でも良い。また、上記請求項１〜５記
載のオプチカル・ホモジナイザーに入射させる光束（ホ
モジナイズされるべき光束）は平行光束でもよいし、発
散性でも、収束性でもよい。これら、入射光束の形態に
応じて、適切なオプチカル・ホモジナイザーを設計でき
る。
両面（プリズム面アレイが形成される以前の）は互いに
平行でも、非平行でも良い。また、上記請求項１〜５記
載のオプチカル・ホモジナイザーに入射させる光束（ホ
モジナイズされるべき光束）は平行光束でもよいし、発
散性でも、収束性でもよい。これら、入射光束の形態に
応じて、適切なオプチカル・ホモジナイザーを設計でき
る。
【００１９】さらに、上記請求項１〜５記載の任意のオ
プチカル・ホモジナイザーと、これらによる光束集光位
置の像を拡大する「拡大光学系」とを組み合わせて別の
オプチカル・ホモジナイザーを構成することもできる
（請求項６）。
プチカル・ホモジナイザーと、これらによる光束集光位
置の像を拡大する「拡大光学系」とを組み合わせて別の
オプチカル・ホモジナイザーを構成することもできる
（請求項６）。
【００２０】請求項１〜６記載の任意のオプチカル・ホ
モジナイザーにおいて、「プリズム面アレイ」は、板状
透明体の表面に形成されたフォトレジスト層に、プリズ
ム面アレイに応じた形状をパターニングし、パターニン
グされた形状を異方性のエッチングにより板状透明体に
彫り写すことにより形成することができ（請求項７）、
あるいは「プリズム面アレイに応じた型形状を有する型
と、板状透明体の表面とにより硬化性樹脂を挾んで、光
及び／又は熱により硬化させることにより硬化性樹脂の
表面に形成される形状をエッチングにより透明基板に彫
り写す」ことにより、プリズム面アレイを形成すること
ができる（請求項８）。
モジナイザーにおいて、「プリズム面アレイ」は、板状
透明体の表面に形成されたフォトレジスト層に、プリズ
ム面アレイに応じた形状をパターニングし、パターニン
グされた形状を異方性のエッチングにより板状透明体に
彫り写すことにより形成することができ（請求項７）、
あるいは「プリズム面アレイに応じた型形状を有する型
と、板状透明体の表面とにより硬化性樹脂を挾んで、光
及び／又は熱により硬化させることにより硬化性樹脂の
表面に形成される形状をエッチングにより透明基板に彫
り写す」ことにより、プリズム面アレイを形成すること
ができる（請求項８）。
【００２１】プリズム面アレイにおけるプリズム面の幅
は、１ｍｍ〜数ｍｍ程度が好適である。板状透明体に
は、同一もしくは異なる２以上のプリズム面アレイを連
設してもよい。
は、１ｍｍ〜数ｍｍ程度が好適である。板状透明体に
は、同一もしくは異なる２以上のプリズム面アレイを連
設してもよい。
【００２２】
【作用】上記のように、この発明のオプチカル・ホモジ
ナイザーは、１以上のプリズム面アレイを用いている。
プリズム面アレイにおける各プリズム面の傾きは、配列
中央部から配列方向両側へ向かって、対称的に漸次増加
するように定められているから、プリズム面により屈折
された光束は、プリズム面アレイにおけるプリズム面の
配列中央の側へ偏向されることになり、偏向角は、プリ
ズム面位置が配列中央部を離れるほど大きくなる。
ナイザーは、１以上のプリズム面アレイを用いている。
プリズム面アレイにおける各プリズム面の傾きは、配列
中央部から配列方向両側へ向かって、対称的に漸次増加
するように定められているから、プリズム面により屈折
された光束は、プリズム面アレイにおけるプリズム面の
配列中央の側へ偏向されることになり、偏向角は、プリ
ズム面位置が配列中央部を離れるほど大きくなる。
【００２３】従って、各プリズム面により偏向させた光
束同志を合流させることにより、合流部に光強度が均一
な領域を実現できる。
束同志を合流させることにより、合流部に光強度が均一
な領域を実現できる。
【００２４】板状透明体の材料として、請求項５記載の
オプチカル・ホモジナイザーのように、ＳｉＯ2を用い
ると、紫外光束に対しても、ホモジナイズ効果を得るこ
とができる。
オプチカル・ホモジナイザーのように、ＳｉＯ2を用い
ると、紫外光束に対しても、ホモジナイズ効果を得るこ
とができる。
【００２５】
【実施例】以下、実施例を説明する。図１は、請求項１
記載の「１次元のオプチカル・ホモジナイザー」の１実
施例を説明するための図である。
記載の「１次元のオプチカル・ホモジナイザー」の１実
施例を説明するための図である。
【００２６】図１（ａ）において、符号１０は１次元の
オプチカル・ホモジナイザーを示している。オプチカル
・ホモジナイザー１０は、板状透明体である透明平行平
板の片面に、プリズム面Ｐ0，Ｐ1，Ｐ2，．．Ｐi．．．
を、図の上下方向へアレイ配列してプリズム面アレイを
形成したものである。
オプチカル・ホモジナイザーを示している。オプチカル
・ホモジナイザー１０は、板状透明体である透明平行平
板の片面に、プリズム面Ｐ0，Ｐ1，Ｐ2，．．Ｐi．．．
を、図の上下方向へアレイ配列してプリズム面アレイを
形成したものである。
【００２７】各プリズム面Ｐi（ｉ＝０，１，
２，．．．）は図面に直交する方向を長手方向とする短
冊状である。プリズム面の配列中央部のプリズム面Ｐ0
は、傾きが０であり、その両側（図の上下方向）へ向っ
て中央部から離れるほど、プリズム面の傾きが大きくな
っている。
２，．．．）は図面に直交する方向を長手方向とする短
冊状である。プリズム面の配列中央部のプリズム面Ｐ0
は、傾きが０であり、その両側（図の上下方向）へ向っ
て中央部から離れるほど、プリズム面の傾きが大きくな
っている。
【００２８】図１（ａ）に示すように、ホモジナイズさ
るべき入射光束ＬＦは、平行光束としてプリズム面アレ
イの全面にわたって、オプチカル・ホモジナイザー１０
に直交的に入射するが、光束ＬＦのうち、プリズム面Ｐ
0に入射する光束部分（光束断面形状が図面に直交する
方向へ長い短冊状の平行光束である）を光束ｆ0とし、
任意のプリズム面Ｐiに入射する光束部分を光束ｆiとす
る。
るべき入射光束ＬＦは、平行光束としてプリズム面アレ
イの全面にわたって、オプチカル・ホモジナイザー１０
に直交的に入射するが、光束ＬＦのうち、プリズム面Ｐ
0に入射する光束部分（光束断面形状が図面に直交する
方向へ長い短冊状の平行光束である）を光束ｆ0とし、
任意のプリズム面Ｐiに入射する光束部分を光束ｆiとす
る。
【００２９】プリズム面Ｐ0は傾きを持たないから、光
束ｆ0は、オプチカル・ホモジナイザー１０を、そのま
ま透過する。一方、プリズム面Ｐiは傾き角があるた
め、屈折により光束ｆiを偏向させる。偏向された光束
ｆiは、面Ｓの位置において、光束ｆ0と合流する。
束ｆ0は、オプチカル・ホモジナイザー１０を、そのま
ま透過する。一方、プリズム面Ｐiは傾き角があるた
め、屈折により光束ｆiを偏向させる。偏向された光束
ｆiは、面Ｓの位置において、光束ｆ0と合流する。
【００３０】図のように、オプチカル・ホモジナイザー
１０から面Ｓまでの距離をＬ、プリズム面Ｐ0とＰiとの
距離をｈiとする。
１０から面Ｓまでの距離をＬ、プリズム面Ｐ0とＰiとの
距離をｈiとする。
【００３１】図１（ｂ）は、プリズム面Ｐiに入射した
光束ｆiが、オプチカル・ホモジナイザー１０により、
偏向角：θiだけ偏向された様子を示している。プリズ
ム面Ｐiの傾き角を図示のように「αi」とすると、偏向
角：θiは、傾き角：αiと板状透明体の屈折率の関数で
あり、傾き角：αiに対し比例的に変化する。即ち、傾
き角：αiが定まると偏向角：θiが決まるので、この関
係を「θi（αi）」と書くことができる。
光束ｆiが、オプチカル・ホモジナイザー１０により、
偏向角：θiだけ偏向された様子を示している。プリズ
ム面Ｐiの傾き角を図示のように「αi」とすると、偏向
角：θiは、傾き角：αiと板状透明体の屈折率の関数で
あり、傾き角：αiに対し比例的に変化する。即ち、傾
き角：αiが定まると偏向角：θiが決まるので、この関
係を「θi（αi）」と書くことができる。
【００３２】なお、平行光束をオプチカル・ホモジナイ
ザーの平面側から入射させれば、各プリズム面による屈
折角が、そのまま偏向角になる。
ザーの平面側から入射させれば、各プリズム面による屈
折角が、そのまま偏向角になる。
【００３３】さて、任意のプリズム面Ｐiに入射した光
束ｆiが全て、面Ｓ上で光束ｆ0に合流するには、偏向
角：θi（αi）が、関係： 「θi（αi）＝ｔａｎ~1(ｈi/Ｌ）」 を満足すればよい。この関係が満足するように、プリズ
ム面Ｐi（ｉ＝１，２，３，．．．）の傾き角：αiを設
定すれば、オプチカル・ホモジナイザー１０に入射した
平行光束ＬＦは全て、面Ｓ上で合流することになる。
束ｆiが全て、面Ｓ上で光束ｆ0に合流するには、偏向
角：θi（αi）が、関係： 「θi（αi）＝ｔａｎ~1(ｈi/Ｌ）」 を満足すればよい。この関係が満足するように、プリズ
ム面Ｐi（ｉ＝１，２，３，．．．）の傾き角：αiを設
定すれば、オプチカル・ホモジナイザー１０に入射した
平行光束ＬＦは全て、面Ｓ上で合流することになる。
【００３４】今、入射光束ＬＦにおける光強度分布をＦ
（ｘ，ｙ）とし、図１（ａ）において図面に直交する方
向をｘ方向、図の上下方向をｙ方向とする。Ｆ（ｘ，
ｙ）はｙ方向において、プリズム面の幅：Δの範囲内で
は一様と見做せる程度に緩やかな変化である（一般的な
状況である）とすると、プリズム面Ｐiにおける光束ｆi
の強度分布は、Ｆ（ｘ，ｈi）となるから、面Ｓにおけ
る光束合流部での光強度分布は、ΣＦ（ｘ，ｈi）（和
はｉに就き、全てのプリズム面に就いてとる）となり、
ｙ方向には一様となる。
（ｘ，ｙ）とし、図１（ａ）において図面に直交する方
向をｘ方向、図の上下方向をｙ方向とする。Ｆ（ｘ，
ｙ）はｙ方向において、プリズム面の幅：Δの範囲内で
は一様と見做せる程度に緩やかな変化である（一般的な
状況である）とすると、プリズム面Ｐiにおける光束ｆi
の強度分布は、Ｆ（ｘ，ｈi）となるから、面Ｓにおけ
る光束合流部での光強度分布は、ΣＦ（ｘ，ｈi）（和
はｉに就き、全てのプリズム面に就いてとる）となり、
ｙ方向には一様となる。
【００３５】また、Ｆ（ｘ，ｙ）がｘに関して「顕著な
規則性」を持たなければ、光束ｆiが合流される状態
で、各光束ｆiのｘ方向の変化が平均されるので、Ｘ方
向においても合流部における光強度が均一化する場合が
多い。特に、１次元ＬＥＤアレイからの光のように、１
方向に均一な光強度を持つ光束を平行光束化してホモジ
ナイズするような場合、ＬＥＤの配列方向を上記ｘ方向
に対応させれば、面Ｓ上の光束合流部（図１（ａ）の図
面に直交する方向に長い短冊状の領域）で、光強度は至
る所均一化される。
規則性」を持たなければ、光束ｆiが合流される状態
で、各光束ｆiのｘ方向の変化が平均されるので、Ｘ方
向においても合流部における光強度が均一化する場合が
多い。特に、１次元ＬＥＤアレイからの光のように、１
方向に均一な光強度を持つ光束を平行光束化してホモジ
ナイズするような場合、ＬＥＤの配列方向を上記ｘ方向
に対応させれば、面Ｓ上の光束合流部（図１（ａ）の図
面に直交する方向に長い短冊状の領域）で、光強度は至
る所均一化される。
【００３６】また、プリズム面配列に於ける中央部のプ
リズム面Ｐ0に関し、対称の位置にあるプリズム面の対
ごとに、光束ｆ0との合流位置を、光束ｆ0の光軸方向
へ、少しづつずらすと「光軸方向における有限領域」
で、実質的に光強度分布が均一な状態（上記領域内で、
光軸に直交する任意の面上において光強度が均一であ
る）を実現できる。
リズム面Ｐ0に関し、対称の位置にあるプリズム面の対
ごとに、光束ｆ0との合流位置を、光束ｆ0の光軸方向
へ、少しづつずらすと「光軸方向における有限領域」
で、実質的に光強度分布が均一な状態（上記領域内で、
光軸に直交する任意の面上において光強度が均一であ
る）を実現できる。
【００３７】図２（ａ）は、請求項２，４記載の「２次
元のオプチカル・ホモジナイザー」の実施例を示してい
る。符号１３，１５は、１次元のオプチカル・ホモジナ
イザーを示す。これらの１次元のオプチカル・ホモジナ
イザー１３，１５は、それぞれ、図１の実施例で説明し
たオプチカル・ホモジナイザー１０と同様のもので、平
行平板である板状透明体の片面に、プリズム面アレイが
形成されている。
元のオプチカル・ホモジナイザー」の実施例を示してい
る。符号１３，１５は、１次元のオプチカル・ホモジナ
イザーを示す。これらの１次元のオプチカル・ホモジナ
イザー１３，１５は、それぞれ、図１の実施例で説明し
たオプチカル・ホモジナイザー１０と同様のもので、平
行平板である板状透明体の片面に、プリズム面アレイが
形成されている。
【００３８】１次元のオプチカル・ホモジナイザー１
３，１５を、プリズム面アレイにおけるプリズム面配列
方が互いに略直交するようにして、入射光束ＬＦの光束
光軸方向に前後して配備されることにより、２次元のオ
プチカル・ホモジナイザーを構成している。
３，１５を、プリズム面アレイにおけるプリズム面配列
方が互いに略直交するようにして、入射光束ＬＦの光束
光軸方向に前後して配備されることにより、２次元のオ
プチカル・ホモジナイザーを構成している。
【００３９】図示のように、入射光束ＬＦを平行光束と
して、１次元のオプチカル・ホモジナイザー１３に入射
させると、光束は一方向的に集光しつつ１次元のオプチ
カル・ホモジナイザー１５に入射し、上記集光方向と直
交する方向へ集光し、入射光束ＬＦの光軸上の所定の位
置において、面積領域１７にて合流する。
して、１次元のオプチカル・ホモジナイザー１３に入射
させると、光束は一方向的に集光しつつ１次元のオプチ
カル・ホモジナイザー１５に入射し、上記集光方向と直
交する方向へ集光し、入射光束ＬＦの光軸上の所定の位
置において、面積領域１７にて合流する。
【００４０】１次元のオプチカル・ホモジナイザー１５
において、中央のプリズム面から数えてｊ番目のプリズ
ム面の、上記中央のプリズム面からの距離を「ｇj」と
し、１次元のオプチカル・ホモジナイザー１３，１５の
プリズム面配列方向をそれぞれｙ，ｘ方向とし、入射光
軸の光強度分布を前述のＦ（ｘ，ｙ）として前述の説明
を適用すれば、２次元のオプチカル・ホモジナイザーの
ホモジナイズ作用により、面積領域１７における光強度
は、ΣΣＦ（ｇj，ｈi）（和は、全てのｉ，ｊに就きと
る）となり、均一な強度になる。
において、中央のプリズム面から数えてｊ番目のプリズ
ム面の、上記中央のプリズム面からの距離を「ｇj」と
し、１次元のオプチカル・ホモジナイザー１３，１５の
プリズム面配列方向をそれぞれｙ，ｘ方向とし、入射光
軸の光強度分布を前述のＦ（ｘ，ｙ）として前述の説明
を適用すれば、２次元のオプチカル・ホモジナイザーの
ホモジナイズ作用により、面積領域１７における光強度
は、ΣΣＦ（ｇj，ｈi）（和は、全てのｉ，ｊに就きと
る）となり、均一な強度になる。
【００４１】１次元のオプチカル・ホモジナイザー１
３，１５のプリズム面アレイにおけるプリズム幅が小さ
くなるほど「光強度の均一度」は高くなり、光強度は
［∫∫Ｆ（ｘ，ｙ）ｄｘｄｙ］に近づく。
３，１５のプリズム面アレイにおけるプリズム幅が小さ
くなるほど「光強度の均一度」は高くなり、光強度は
［∫∫Ｆ（ｘ，ｙ）ｄｘｄｙ］に近づく。
【００４２】図２（ｂ）は、請求項３，４記載の「２次
元のオプチカル・ホモジナイザー」の１実施例を示して
いる。このオプチカル・ホモジナイザー２０は、平行平
板状の板状透明体の両面に、プリズム面アレイを、プリ
ズム面配列方向が互いに略直交するように形成したもの
である。このオプチカル・ホモジナイザー２０が、図２
（ａ）の２次元のオプチカル・ホモジナイザーと同様の
作用を有することは容易に理解されるであろう。
元のオプチカル・ホモジナイザー」の１実施例を示して
いる。このオプチカル・ホモジナイザー２０は、平行平
板状の板状透明体の両面に、プリズム面アレイを、プリ
ズム面配列方向が互いに略直交するように形成したもの
である。このオプチカル・ホモジナイザー２０が、図２
（ａ）の２次元のオプチカル・ホモジナイザーと同様の
作用を有することは容易に理解されるであろう。
【００４３】１次元のオプチカル・ホモジナイザーで
は、入射光束は、光束光軸上の所定位置を「スリット
状」に照射することになり、このスリット状の非照明部
の幅は、プリズム面アレイにおけるプリズム面の幅に等
しい。また、図２の２種の２次元のオプチカル・ホモジ
ナイザーでは、均一照射される面積領域（図２（ａ）で
符号１７で示す部分）は「矩形状」で、その大きさは２
種のプリズム面アレイのプリズム幅により定まる。
は、入射光束は、光束光軸上の所定位置を「スリット
状」に照射することになり、このスリット状の非照明部
の幅は、プリズム面アレイにおけるプリズム面の幅に等
しい。また、図２の２種の２次元のオプチカル・ホモジ
ナイザーでは、均一照射される面積領域（図２（ａ）で
符号１７で示す部分）は「矩形状」で、その大きさは２
種のプリズム面アレイのプリズム幅により定まる。
【００４４】プリズム面の幅を大きくすれば、照明部の
幅（１次元オプチカル・ホモジナイザーの場合）や矩形
状の面積領域（２次元オプチカル・ホモジナイザーの場
合）を大きくできるが、これらを大きくするほど、ホモ
ジナイズの効果は低下し、光強度の均一度は低くなる。
幅（１次元オプチカル・ホモジナイザーの場合）や矩形
状の面積領域（２次元オプチカル・ホモジナイザーの場
合）を大きくできるが、これらを大きくするほど、ホモ
ジナイズの効果は低下し、光強度の均一度は低くなる。
【００４５】従って、均一な光強度が必要とされるほ
ど、照明部の幅や大きさは小さくなることになる。この
ような場合には、図２に示すようにオプチカル・ホモジ
ナイザー３０（図１における１次元のオプチカル・ホモ
ジナイザー１０や、図２における２次元のオプチカル・
ホモジナイザー２０を説明図的に簡略化して描いてい
る）の後方に拡大光学系３１を置き、オプチカル・ホモ
ジナイザー３０による光束集光位置３３の像を拡大し
て、所望の照明部３２に結像させればよい（請求項
６）。
ど、照明部の幅や大きさは小さくなることになる。この
ような場合には、図２に示すようにオプチカル・ホモジ
ナイザー３０（図１における１次元のオプチカル・ホモ
ジナイザー１０や、図２における２次元のオプチカル・
ホモジナイザー２０を説明図的に簡略化して描いてい
る）の後方に拡大光学系３１を置き、オプチカル・ホモ
ジナイザー３０による光束集光位置３３の像を拡大し
て、所望の照明部３２に結像させればよい（請求項
６）。
【００４６】オプチカル・ホモジナイザー３０が１次元
のオプチカル・ホモジナイザーの場合は、拡大光学系３
１はシリンダレンズを組み合わせて構成できる。
のオプチカル・ホモジナイザーの場合は、拡大光学系３
１はシリンダレンズを組み合わせて構成できる。
【００４７】以上、入射光束として平行光束を用いる場
合を説明したが、入射光束が発散性でも収束性でも必要
な性能を持ったオプチカル・ホモジナイザーを設計でき
る。また、２次元のオプチカル・ホモジナイザーにおけ
る２つのプリズム面アレイの配列方向は、上記実施例で
は、互いに略直交するようにしたが、必ずしも相互に直
交させる必要はなく、相互に、例えば４５度とか６０度
とかいう角度で交わるようにしてもよい。
合を説明したが、入射光束が発散性でも収束性でも必要
な性能を持ったオプチカル・ホモジナイザーを設計でき
る。また、２次元のオプチカル・ホモジナイザーにおけ
る２つのプリズム面アレイの配列方向は、上記実施例で
は、互いに略直交するようにしたが、必ずしも相互に直
交させる必要はなく、相互に、例えば４５度とか６０度
とかいう角度で交わるようにしてもよい。
【００４８】以下は、請求項７，８記載の発明の実施例
を説明する。
を説明する。
【００４９】図４は、請求項７記載のオプチカル・ホモ
ジナイザーの１実施例の特徴部分を説明するための図で
ある。
ジナイザーの１実施例の特徴部分を説明するための図で
ある。
【００５０】図４（ａ）において、符号１で示す板状透
明体の表面には、ポジ型のフォトレジスト３の層が形成
されている。フォトレジスト３の層の上にマスク５を密
着させ、マスク５を介して均一光を照射して、フォトレ
ジスト３の層を露光する。
明体の表面には、ポジ型のフォトレジスト３の層が形成
されている。フォトレジスト３の層の上にマスク５を密
着させ、マスク５を介して均一光を照射して、フォトレ
ジスト３の層を露光する。
【００５１】マスク５は図の左右方向へ、図４（ｂ）に
示すような光透過率分布を持つように形成され、図面に
直交する方向へは、図４（ｂ）の光透過率分布が均一に
続いている。
示すような光透過率分布を持つように形成され、図面に
直交する方向へは、図４（ｂ）の光透過率分布が均一に
続いている。
【００５２】露光後、光照射されたフォトレジスト３を
除去し、ポストキュアした状態が、図４（ｃ）に示され
た状態である。フォトレジスト３の表面は、断面形状が
鋸歯状の凹凸となっている。
除去し、ポストキュアした状態が、図４（ｃ）に示され
た状態である。フォトレジスト３の表面は、断面形状が
鋸歯状の凹凸となっている。
【００５３】この状態から、異方性のエッチングを行
い、フォトレジスト３の表面形状を板状透明体１の表面
に彫り写すと、プリズム面アレイを板状透明体１の表面
形状として形成できる（図４（ｄ））。このようにして
プリズム面アレイを形成された板状透明体１は、図１
（ａ）や図２（ａ）に示す、１次元のオプチカル・ホモ
ジナイザー１０，１３，１５として使用できる。
い、フォトレジスト３の表面形状を板状透明体１の表面
に彫り写すと、プリズム面アレイを板状透明体１の表面
形状として形成できる（図４（ｄ））。このようにして
プリズム面アレイを形成された板状透明体１は、図１
（ａ）や図２（ａ）に示す、１次元のオプチカル・ホモ
ジナイザー１０，１３，１５として使用できる。
【００５４】また、板状透明体１の反対側の面に、上記
と同様にして、プリズム面アレイを、別面のプリズム面
アレイのプリズム配列方向と直交するように形成すれ
ば、図２（ｂ）に示す２次元のオプチカル・ホモジナイ
ザーを実現できる。
と同様にして、プリズム面アレイを、別面のプリズム面
アレイのプリズム配列方向と直交するように形成すれ
ば、図２（ｂ）に示す２次元のオプチカル・ホモジナイ
ザーを実現できる。
【００５５】図５は、請求項８記載のオプチカル・ホモ
ジナイザーの１実施例の特徴部分を説明するための図で
ある。
ジナイザーの１実施例の特徴部分を説明するための図で
ある。
【００５６】図５（ａ）において、符号２で示す「板状
透明体」は、ＳｉＯ2により形成されている。符号４で
示す「型」には、所望のプリズム面アレイに対応した形
状が形成されている。
透明体」は、ＳｉＯ2により形成されている。符号４で
示す「型」には、所望のプリズム面アレイに対応した形
状が形成されている。
【００５７】図５（ａ）に示すように、板状透明体２の
表面と型４とにより「硬化性樹脂」である紫外線硬化樹
脂６を挾み、板状透明体２を介して均一紫外光を照射し
て、紫外線硬化樹脂６を硬化させる。
表面と型４とにより「硬化性樹脂」である紫外線硬化樹
脂６を挾み、板状透明体２を介して均一紫外光を照射し
て、紫外線硬化樹脂６を硬化させる。
【００５８】硬化後、型４を外すと、図５（ｂ）に示す
ように、板状透明体２の表面に、硬化した紫外線硬化樹
脂６が固着した状態が得られる。紫外線硬化樹脂６の表
面には、型４から所望のプリズム面アレイの形状が転写
されている。
ように、板状透明体２の表面に、硬化した紫外線硬化樹
脂６が固着した状態が得られる。紫外線硬化樹脂６の表
面には、型４から所望のプリズム面アレイの形状が転写
されている。
【００５９】この状態から、異方性のエッチングを行
い、紫外線硬化樹脂６の表面形状を板状透明体２の表面
に彫り写すと、プリズム面アレイを板状透明体２の表面
形状として形成できる（図５（ｃ））。このようにして
プリズム面アレイを形成された板状透明体２は、図１
（ａ）や図２（ａ）に示す、１次元のオプチカル・ホモ
ジナイザー１０，１３，１５として使用できる。
い、紫外線硬化樹脂６の表面形状を板状透明体２の表面
に彫り写すと、プリズム面アレイを板状透明体２の表面
形状として形成できる（図５（ｃ））。このようにして
プリズム面アレイを形成された板状透明体２は、図１
（ａ）や図２（ａ）に示す、１次元のオプチカル・ホモ
ジナイザー１０，１３，１５として使用できる。
【００６０】また、板状透明体２の反対側の面に、上記
と同様にして、プリズム面アレイを、別面のプリズム面
アレイのプリズム配列方向と直交するように形成すれ
ば、図２（ｂ）に示す２次元のオプチカル・ホモジナイ
ザーを実現できる。
と同様にして、プリズム面アレイを、別面のプリズム面
アレイのプリズム配列方向と直交するように形成すれ
ば、図２（ｂ）に示す２次元のオプチカル・ホモジナイ
ザーを実現できる。
【００６１】なお、図４，図５の実施例において、異方
性のエッチングの選択比を１とすれば、フォトレジスト
３や紫外線硬化樹脂６の表面に形成された形状を、合同
的に、板状透明体の表面形状として彫り写せるが、選択
比を変えることにより、彫り写される形状の高さとフォ
トレジストや紫外線硬化樹脂の表面形状の高さの比を、
所望の値に調整できる。
性のエッチングの選択比を１とすれば、フォトレジスト
３や紫外線硬化樹脂６の表面に形成された形状を、合同
的に、板状透明体の表面形状として彫り写せるが、選択
比を変えることにより、彫り写される形状の高さとフォ
トレジストや紫外線硬化樹脂の表面形状の高さの比を、
所望の値に調整できる。
【００６２】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規なオプチカル・ホモジナイザーを提供できる（請
求項１〜８）。この発明のオプチカル・ホモジナイザー
は、上記の如く、板状透明体にプリズム面アレイを形成
した構成であるから、容易且つ安価な製造が可能であ
る。
ば新規なオプチカル・ホモジナイザーを提供できる（請
求項１〜８）。この発明のオプチカル・ホモジナイザー
は、上記の如く、板状透明体にプリズム面アレイを形成
した構成であるから、容易且つ安価な製造が可能であ
る。
【図１】請求項１記載の１次元のオプチカル・ホモジナ
イザーの１実施例を説明するための図である。
イザーの１実施例を説明するための図である。
【図２】請求項２，３，４記載の２次元のオプチカル・
ホモジナイザーの実施例を説明するための図である。
ホモジナイザーの実施例を説明するための図である。
【図３】請求項６記載のオプチカル・ホモジナイザーの
実施例を説明するための図である。
実施例を説明するための図である。
【図４】請求項７記載のオプチカル・ホモジナイザーの
実施例の特徴部を説明するための図である。
実施例の特徴部を説明するための図である。
【図５】請求項８記載のオプチカル・ホモジナイザーの
実施例の特徴部を説明するための図である。
実施例の特徴部を説明するための図である。
１０ １次元のオプチカル・ホモジナイザー
Ｐi プリズム面
Ｓ プリズム面により偏向された光束が合流する面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/027
G03F 7/20 521
G02B 5/04
Claims (8)
- 【請求項１】板状透明体の片面に、短冊状のプリズム面
を、長手方向に直交する方向へ密接して配列し、各プリ
ズム面の傾きを、配列中央部から配列方向両側へ向かっ
て、対称的に漸次増加するように定めることによりプリ
ズム面アレイとなし、 このプリズム面アレイに入射する光束を、プリズム面配
列方向において、光束光軸上の所定の領域に集光する機
能を持つことを特徴とする、１次元のオプチカル・ホモ
ジナイザー。 - 【請求項２】請求項１記載のオプチカル・ホモジナイザ
ーを２個、プリズム面アレイにおけるプリズム面の配列
方向が互いに交わるようにして、入射光軸方向に前後す
るように配備され、 入射する光束を、光束光軸上の所定の領域に集光する機
能を持つことを特徴とする、２次元のオプチカル・ホモ
ジナイザー。 - 【請求項３】板状透明体の片面に、短冊状のプリズム面
を、長手方向に直交する方向へ密接して配列し、各プリ
ズム面の傾きを、配列中央部から配列方向両側へ向かっ
て、対称的に漸次増加するように定めて形成して第１の
プリズム面アレイとし、 上記板状透明体の他方の面に、上記第１のプリズム面ア
レイと同様の第２のプリズム面アレイを、プリズム面の
配列方向が、上記第１のプリズム面アレイにおけるプリ
ズム面配列方向と交わるように形成してなり、 入射する光束を、光束光軸上の所定の領域に集光する機
能を持つことを特徴とする、２次元のオプチカル・ホモ
ジナイザー。 - 【請求項４】請求項２または３記載のオプチカル・ホモ
ジナイザーにおいて、 ２つのプリズム面アレイにおけるプリズム面配列方向が
略直交していることを特徴とする２次元のオプチカル・
ホモジナイザー。 - 【請求項５】請求項１または２または３または４記載の
オプチカル・ホモジナイザーにおいて、 板状透明体が、ＳｉＯ2の板であることを特徴とするオ
プチカル・ホモジナイザー。 - 【請求項６】請求項１または２または３または４または
５記載のオプチカル・ホモジナイザーと、これらによる
光束集光位置の像を拡大する拡大光学系とを有すること
を特徴とするオプチカル・ホモジナイザー。 - 【請求項７】請求項１または２または３または４または
５または６記載のオプチカル・ホモジナイザーにおい
て、 プリズム面アレイが、板状透明体の表面に形成されたフ
ォトレジスト層に、プリズム面アレイに応じた形状をパ
ターニングし、パターニングされた形状を異方性のエッ
チングにより板状透明体に彫り写すことにより形成され
ていることを特徴とするオプチカル・ホモジナイザー。 - 【請求項８】請求項１または２または３または４または
５または６記載のオプチカル・ホモジナイザーにおい
て、 プリズム面アレイが、プリズム面アレイに応じた型形状
を有する型と、板状透明体の表面とにより硬化性樹脂を
挾んで、光及び／又は熱により硬化させることにより硬
化性樹脂の表面に形成される形状をエッチングにより透
明基板に彫り写すことにより形成されていることを特徴
とするオプチカル・ホモジナイザー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10088794A JP3410813B2 (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | オプチカル・ホモジナイザー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10088794A JP3410813B2 (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | オプチカル・ホモジナイザー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07307273A JPH07307273A (ja) | 1995-11-21 |
| JP3410813B2 true JP3410813B2 (ja) | 2003-05-26 |
Family
ID=14285845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10088794A Expired - Fee Related JP3410813B2 (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | オプチカル・ホモジナイザー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3410813B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7522792B2 (en) | 2003-12-10 | 2009-04-21 | Panasonic Corporation | Optical element, laser light source, and two-dimensional image forming apparatus |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW457732B (en) * | 1999-08-27 | 2001-10-01 | Lumileds Lighting Bv | Luminaire, optical element and method of illuminating an object |
| EP1696525A4 (en) | 2003-12-10 | 2009-07-22 | Panasonic Corp | LIGHT SOURCE USING THE LASER AND TWO DIMENSIONAL IMAGE FORMING DEVICE |
| JP5736712B2 (ja) * | 2009-10-19 | 2015-06-17 | 株式会社リコー | 画像消去方法及び画像消去装置 |
-
1994
- 1994-05-16 JP JP10088794A patent/JP3410813B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7522792B2 (en) | 2003-12-10 | 2009-04-21 | Panasonic Corporation | Optical element, laser light source, and two-dimensional image forming apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07307273A (ja) | 1995-11-21 |
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