JP4005651B2 - ズーム装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のレンズから構成されており、少なくとも１本の平行入射ビームの直径を変化させることができ且つ射出ビームが入射ビームと同じ光軸を有するズーム装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ズーム装置それ自体は知られており、多くの装置で使用されている。ズーム装置は焦点距離を連続的に変化させる働きをする。バリオ光学系と呼ばれることも多い。Ｈ．Ｎｏｕｍａｎｎ及びＧ．Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒの著書「Ｂａｕｅｌｅｍｅｎｔｅ ｄｅｒ Ｏｐｔｉｋ」（第４版、Ｃａｒｌ Ｈａｎｓｅｎ Ｖｅｒｌａｇ（ミュンヘン，ウィーン）刊、３９６ページ以降）には、その数学的基礎が説明されている。
【０００３】
米国特許第４，６１７，５７８号からは、多重ビームズーム・集束手段が知られている。
米国特許第５，１７０，２７７号からは、１つ又は２つの圧電バイモル素子でレンズを保持するビーム偏向手段が知られている。
ＷＯ第９４／１８５８２号からは、２進光学系を使用する光学アレイが知られている。この場合、１つの物体を走査するために、多数のビームを利用する。使用される光学系は、ビーム直径の大きい平行ビームからビーム直径の小さい平行ビームを生成する。
【０００４】
ＴＥＬＥＤＹＭＥ ＢＲＯＷＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ社（アメリカ合衆国、Ｃｕｍｍｉｎｇｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐａｒｋ，３００ ＳｐａｒｋｍａｎＤｒｉｖｅ ＮＷ，Ｐ．Ｏ．Ｂｏｘ ０７０００７，Ｈｕｎｄｓｖｉｌｌｅ）の宣伝用パンフレットからは、１１０×１１０mmの最大アレイサイズを有し且つレンズ直径が１０μｍから３００μｍであるレンズを互いに密接させて（間隔は１μｍから１０μｍ）張り付けたレンズアレイが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、１本又は複数本の入射ビームが装置に入射し、規定された数の射出ビームが存在するか又は生成され且つ個別の射出ビームの直径を変化させることができるような装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記の課題は特許請求の範囲第１項の特徴部分により解決される。すなわち、本発明は、複数のズーム光学系を備えていて、その複数のズーム光学系のレンズの光軸は互いに平行であるか又は少なくとも空間的に固定して配置され、多数の個別ビームから成る光束の場合には、外側の個別ビームの光軸を連ねた周囲境界の直径は一定のままであることを特徴とする。
【０００７】
装置には複数の個別のビームが入射する。それらの個別ビームはその光軸に対してほぼ平行であり、個々のビームは互いに空間的に対称にアライメントされている（たとえば、個別ビームの光軸に関して互いに平行である）ので、本発明による装置においては、この空間的に対称のアライメントは装置の後も維持され、個別ビームの直径のみが変化する。
【０００８】
また、個別ビームが入射する場合は個々のビームの直径が、空間的に対称であるビームの場合には個々のビームの開角が、ビーム生成手段（たとえば、直線的又は平坦なレーザーダイオードアレイ、直線的又は平坦な微小レンズ構造、直線的又は平坦なプリズム構造など）から射出した後、一定であるということもできる。
【０００９】
本発明による装置では、個別ビームの光軸の関係を互いに変化させずに、個別ビームの直径を変化させることができ、個別ビームの周囲の境界直径は一定のままである。
【００１０】
１本の平行入射ビームのみが装置に入射する場合には、このビームを規定された数の互いに平行な射出ビームへと分割し、装置により、個々の射出ビームの直径を目的に合わせて変化させることができる。
【００１１】
次に、図面の図１から図７に基づいて本発明の実施形態を例示し、さらに詳細に説明する。本発明のその他の重要な特徴並びに本発明をさらに良く理解するのに役立つ本発明の思想の解説と可能な実施形態について説明する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に示すズーム装置は、それぞれが１つのズーム光学系を形成する多数の３レンズ装置（Ｌ₁₁，Ｌ₂₁，Ｌ₃₁；．．．；Ｌ_1N，Ｌ_2N，Ｌ_3N）から構成されている。ズーム装置の個々のズーム光学系は少なくとも直線的なアレイとして、好ましくは平面アレイとして配列されている。個々の３レンズ装置のそれぞれ２つのレンズ（Ｌ₂₁，Ｌ₃₁；．．．；Ｌ_2N，Ｌ_3N）は、入射光束（ＰＳ）の光軸にあって、互いに対して移動自在であると共に、第３のレンズ（Ｌ₁₁；Ｌ_1N）に対する位置も移動自在である。
【００１３】
入射光束（ＰＳ）は個別の光束（ＥＳ）であっても良く、あるいは多重光束（ＭＳ）であっても良い。多重光束（ＭＳ）は、通常、互いに同じであり且つ互いに分離された複数の個別ビームから成る光束であると理解すべきであり、それらの個別ビームの主軸は互いに平行であるか、又は少なくとも空間的に互いに対称に配置されている。
【００１４】
多重光束（ＭＳ）を生成する技法には種々のものがあるが、ここではその中の２つだけを挙げておく。
１）直線的又は平面的に配列された個々の光源を密集させる。光源は、たとえば、レーザーダイオードなどから構成される。
２）たとえば、２つの（微小）レンズ素子から構成される装置により、コンパクトで太い１本のビームを多数の細いビームに分割する。
【００１５】
個別ビームのビーム直径を可変にすることが望まれる場合、原理上は、多重光束（ＭＳ）を従来の技術に従ったズーム光学系を通して送り出すことによってこれを実現できる。ところが、このプロセスは、多重光束（ＭＳ）の直径（外径）が全ての個別ビームの変化に比例して変化してしまうという基本的な欠点を有する。すなわち、個別ビームの光軸はズーム装置から規定された距離に固定されているのではなく、変動するのである。たとえば、平面的に配置された走査ミラー領域で多重光束（ＭＳ）をさらに処理することは可能であるが、走査ミラー領域も必然的に、元来、幾何学的に比例して変化すると思われるので、その適用はごく限定される。
【００１６】
従って、ズーム装置を通過するときに、平行な入射ビームの間隔が一定のままであり、従来の技術とは異なり、ズーム装置の後では、入射ビームの間隔は個別ビームの直径変化に比例して共に変化して行くことが望ましい。
【００１７】
入射光束（ＰＳ）は、平面的に配置された第１のレンズアレイのレンズ（Ｌ₁₁，．．．，Ｌ_1N）によって、個々別々の光束（ＳＴ₁₁，．．．，ＳＴ_1N）に分割、集束される。この具体的な実施形態においては、焦点に、光路中でズーム装置の第１のレンズ（Ｌ₁₁，．．．，Ｌ_1N）に対して常に同じ距離を維持する絞り（Ｂ）が位置している。この絞り（Ｂ）は、個別の光束（ＳＴ₁₁，．．．，ＳＴ_1N）を工作物の表面に縁部も鮮鋭に結像させる働きをする。一般に、ズーム装置では絞り（Ｂ）は不可欠ではない。
【００１８】
個々の光束（ＳＴ₁₁，．．．，ＳＴ_1N）が絞り（Ｂ）を通過した後、それぞれの光束は、ズーム装置の第２のレンズ（Ｌ₂₁，．．．，Ｌ_2N）により、個別に、他の光束（ＳＴ₁₁，．．．，ＳＴ_1N）とは関係なく、光路内で屈折し、集束される。光束（ＳＴ₂₁，．．．，ＳＴ_2N）の焦点の光路の前方には、ズーム装置の第３のレンズ（Ｌ₃₁，．．．Ｌ_3N）が位置している。
原理上、第３のレンズ（Ｌ₃₁，．．．，Ｌ_3N）を光束（ＳＴ₂₁，．．．，ＳＴ_2N）の焦点の後に配置することも可能である。
【００１９】
ズーム装置を出た光束（ＳＴ₃₁，．．．，ＳＴ_3N）は互いに少なくともほぼ平行であり、この具体的な実施形態においては、たとえば、反射すべき各光束（ＳＴ₃₁，．．．，ＳＴ_3N）に対して少なくとも１つの軸の方向、好ましくは２つの軸の方向に運動自在である傾斜ミラー（Ｍ₁，．．．，Ｍ_N）を有する方向転換ミラー（Ｍ）に入射する。
【００２０】
この傾斜ミラー（Ｍ₁，．．．，Ｍ_N）は入射して来た光束（ＳＴ₃₁，．．．，ＳＴ_3N）を、処理（露光又は切除）すべき工作物表面の所定の一部分へそれぞれ偏向させることができる。光路中の、傾斜ミラー（Ｍ₁，．．．，Ｍ_N）と工作物表面との間に別の光学素子を配置することができる。図面をわかりやすくするため、それらの素子は図示されていない。
【００２１】
光束がズーム装置をでるとき、すなわち射出時に光束（ＳＴ₃₁，．．．，ＳＴ_3N）が互いに平行に進んで行くように、２つのレンズ群（Ｌ₂₁，Ｌ₃₁；．．．；Ｌ_2N，Ｌ_3N）は互いに調整されなければならないが、その技法は従来より知られており、特に、Ｈ．Ｎａｕｍａｎｎ及びＧ．Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒの著作「Ｂａｕｅｌｅｍｅｎｔｅ ｄｅｒ Ｏｐｔｉｋ」（第４版、Ｃａｒｌ Ｈａｎｓｅｎ Ｖｅｒｌａｇ（ミュンヘン，ウィーン）刊）を参考にすることができる。また、この文献からは、ズーム装置の２つの第１のレンズ（Ｌ₁₁，．．．，Ｌ_1N；Ｌ₂₁，．．．，Ｌ_2N）は通常は正レンズであるが、第３のレンズ（Ｌ₃₁，．．．，Ｌ_3N）は負レンズでなければならないこともわかる。
【００２２】
１つのレンズアレイの全てのレンズ（Ｌ₂₁，．．．，Ｌ_2N 又はＬ₃₁，．．．，Ｌ_3N）を同時に動かすと、個々の光束（ＳＴ₃₁，．．．，ＳＴ_3N）のビーム直径を全て同時に変化させることができる。
【００２３】
一方、最終的に工作物表面に入射する光束（ＳＴ₃₁，．．．，ＳＴ_3N）が結果として全て異なる直径を有することができるように、レンズ（Ｌ₂₁，．．．，Ｌ_2N 又はＬ₃₁，．．．，Ｌ_3N）ごとに個別の調整装置を設けることも可能である。このような装置については図６ａ及び図６ｂを参照して後にさらに説明し、３種類のズーム領域を有するズーム装置については図４を参照して説明する。
【００２４】
図２には、図１による本発明の装置をほぼそのまま再現してあるが、この場合、装置に多数の個別の平行な光束（ＳＴ₀₁，．．．，ＳＴ_ON）が入射している。
【００２５】
ズーム装置に入射するとき、平行光束（ＳＴ₀₁，．．．，ＳＴ_ON）は第１のレンズアレイのレンズ（Ｌ₁₁，．．．，Ｌ_1N）に入射する。それらの光束（ＳＴ₀₁，．．．，ＳＴ_ON）はレンズ（Ｌ₁₁，．．．，Ｌ_1N）により集束され、その焦点には絞り（Ｂ）が位置している。絞り（Ｂ）を通過した後、光束（ＳＴ₁₁，．．．，ＳＴ_1N）は第２のレンズアレイのレンズ（Ｌ₂₁，．．．，Ｌ_2N）によって屈折し、集束される。それらのレンズの焦点の手前には、入射して来る光束（ＳＴ₂₁，．．．，ＳＴ_2N）を互いに平行な光束にするための第３のレンズアレイのレンズ（Ｌ₃₁，．．．，Ｌ_3N）が配置されている。
【００２６】
それらの互いに平行な光束（ＳＴ₃₁，．．．，ＳＴ_3N）は、付加的に設けられた大きな第４のレンズ（Ｌ₄）に入射する。このレンズは射出する光束（ＳＴ₄₁，．．．，ＳＴ_4N）を全て１点に集束する。
【００２７】
大きなレンズ（Ｌ₄） の焦点には別の絞り（ＢＬ）が配置されている。この絞り（ＢＬ）を通過した後、個々の光束（ＳＴ₄₁，．．．，ＳＴ_4N）は、平坦な形状をとる必要はないと考えられる方向転換ミラー（Ｍ）に入射する。この方向転換ミラー（Ｍ）は、図１の場合と同様に、多数の傾斜ミラー（Ｍ₁，．．．，Ｍ_N） から構成されており、個々の傾斜ミラー（Ｍ₁，．．．，Ｍ_N）は少なくとも１つの軸に対して傾斜自在である。
【００２８】
ズーム装置から射出した各々の光束（ＳＴ₄₁，．．．，ＳＴ_4N）は、その光束（ＳＴ₄₁，．．．，ＳＴ_4N）に個別に対応して配置された傾斜ミラー（Ｍ₁，．．．，Ｍ_N） に入射するので、各光束（ＳＴ₄₁，．．．，ＳＴ_4N）は個別に工作物表面で連続して移動するか、又は個々のステップを経て移動することができる
。
【００２９】
図３には、光束（ＳＴ₃₁，．．．，ＳＴ_3N）により処理すべき工作物表面１０を示す。各々の光束（ＳＴ₃₁，．．．，ＳＴ_3N）は、一般に、その光束に対応する領域（Ｗ₁₃，．．．，Ｗ_N3）で移動でき、隣接する領域（Ｗ₁₃，．．．，Ｗ_N3）は全ての箇所で少なくとも少しずつ重なり合っている。工作物表面１０上で、すべての領域（Ｗ₁₃，．．．，Ｗ_N3）により覆われる全体領域は、工作物を水平面で動かしたとき（垂直方向からの照射）に１つ又は別の複数の全体領域を互いに隙間なく並置でき、その結果として、理論上は無限の大きさの工作物表面１０を照射できるように形成されている。
【００３０】
図４には３つの同一の又は異なるズーム領域を形成できるズーム装置を示す。この場合、図を見やすくするために、グループごとのズーム光学系の数を２つに限定してある。１つのグループにそれをはるかに上回る多数のズーム光学系が属していても良く、それらのズーム光学系を二次元で配置できることは自明である。
【００３１】
この実施例においては、様々なズーム光学系は３つのグループ（Ｚｏｏｍ１、Ｚｏｏｍ２、Ｚｏｏｍ３）に分割されており、１つのグループ（Ｚｏｏｍ１、Ｚｏｏｍ２、Ｚｏｏｍ３）の第２のレンズと第３のレンズ（Ｚ₂₁，．．．，Ｚ_2N；Ｚ₃₁，．．．，Ｚ_3N）は全て同時に動く。これに対し、入射レンズ（Ｚ₁₁，．．．，Ｚ_1N）と絞り（Ｂ₁，．．．，Ｂ_N）はどのズーム位置にあってもその位置を維持する。
【００３２】
この実施形態においても、ズーム装置に入射した平行光束（Ｓ_01ZOOM1，．．．，Ｓ_ONZOOM3）は第１のレンズ（Ｚ₁₁，．．．，Ｚ_1N） によって集束され、光束（Ｓ₁₁，．．．，Ｓ_N1）は絞り（Ｂ₁，．．．，Ｂ_N）を通過し、第２のレンズ（Ｚ₂₁，．．．，Ｚ_2N）により屈折する。屈折後の光束（Ｓ₁₁，．．．，Ｓ_N1）の焦点の前方には、個別の光束（Ｓ₁₂，．．．，Ｓ_N2）から再び平行な光束（Ｓ₃₁，．．．，Ｓ_3N）を形成する第３のレンズ（Ｚ₃₁，．．．，Ｚ_3N）がある。光束（Ｓ₃₁，．．．，Ｓ_3N）は、ズーム装置に入射した光束（Ｓ_01ZOOM1，．．．，Ｓ_ONZOOM3）と同じ光軸を有する。
【００３３】
レンズ（Ｚ₁₁，．．．，Ｚ_1N；Ｚ₂₁，．．．，Ｚ_2N；Ｚ₃₁，．．．，Ｚ_3N）により形成される個別の光束（Ｓ₃₁，．．．，Ｓ_3N）がそれぞれ照射可能である工作物表面の例を図５ａから図５ｃに示す。尚、１つの図はズーム装置のズーム光学系（Ｚｏｏｍ１，Ｚｏｏｍ２，Ｚｏｏｍ３）の対応する１つのグループを示している。この場合、光束（Ｓ₃₁，．．．，Ｓ_3N）は六角形の全面を同時に照射するのではない。六角形は１つの光束（Ｓ₃₁，．．．，Ｓ_3N）の移動スペースのみを提示しており、図示されてはいないが、それより小さい重なり合い領域を推量しなければならない。
【００３４】
図４のズーム装置には太い光束が入射しても良く、多数の細い光束（Ｓ_01ZOOM1，．．．，Ｓ_ONZOOM3）が入射することも可能である。ズーム装置をビームスプリッタとして適用することができる。
【００３５】
太い光束の、第１のズーム光学系（Ｚｏｏｍ１）に入射した部分又はそれぞれ個別の光束（Ｓ_01ZOOM1，．．．，Ｓ_ONZOOM1）の直径は、第１のズーム光学系（Ｚｏｏｍ１）の３つのレンズ（Ｚ₁₁，．．．，Ｚ_1N；Ｚ₂₁，．．．，Ｚ_2N；Ｚ₃₁，．．．，Ｚ_3N）により所望の直径にされ、ズーム装置に入射した個別の光束（Ｓ_01ZOOM1，．．．，Ｓ_ONZOOM1）（又は太い光束から生成される部分ビーム）は、平行光束（Ｓ₃₁，．．．，Ｓ_3N）としてズーム装置から射出する。
【００３６】
太い光束の、第２のズーム光学系（Ｚｏｏｍ２）に入射した部分又は各々個別の光束（Ｓ_01ZOOM2，．．．，Ｓ_ONZOOM2）の直径も、同じように、第２のズーム光学系（Ｚｏｏｍ２）の３つのレンズ（Ｚ₁₂，．．．，Ｚ_1N；Ｚ₂₂，．．．，Ｚ_2N；Ｚ₃₂，．．．，Ｚ_3N）によって所望の直径にされ、また、ズーム装置に入射した個別の光束（Ｓ_01ZOOM2，．．．，Ｓ_ONZOOM2）（又は太い光束から生成される部分ビーム）は平行光束（Ｓ₃₂，．．．，Ｓ_3N）としてズーム装置から射出する。
【００３７】
太い光束の、第３のズーム光学系（Ｚｏｏｍ３）に入射した部分又は各々個別の光束（Ｓ_01ZOOM3，．．．，Ｓ_ONZOOM3）の直径も第３のズーム光学系（Ｚｏｏｍ３）の３つのレンズ（Ｚ₁₃，．．．，Ｚ_1N；Ｚ₂₃，．．．，Ｚ_2N；Ｚ₃₃，．．．，Ｚ_3N）によって所望の直径に適合され、また、ズーム装置に入射した個別の（Ｓ_01ZOOM3，．．．，Ｓ_ONZOOM3）（又は太い光束から生成される部分ビーム）は平行光束（Ｓ₃₃，．．．，Ｓ_3N）としてズーム装置から射出する。
【００３８】
１つのグループの別々の部分光束（Ｓ₃₁，．．．，Ｓ_3N）が照射する工作物表面上の各々の照射領域（これに関しては図５ａから図５ｃを参照）は、１つのグループのズーム光学系の部分光束（Ｓ₃₁，．．．，Ｓ_3N）の相互間に照射できない空間が現れないように重なり合っているべきであろう。
【００３９】
次に、図６ａ及び図６ｂには、従来の技術から知られている手段によって本発明による装置をどのようにして実施できるかを示す装置の一実施形態を示す。
ズーム装置のズーム光学系の中の１つの光学系の個々のレンズ（たとえば、Ｌ_A2，Ｌ_A3）を調整するために、各々のレンズ（Ｌ_A2，Ｌ_A3）は牽引ロープ（Ｚ_A2，Ｚ_A3）にそれぞれ固定されている。調整すべきレンズ（Ｌ_A2，Ｌ_A3）は中間支持体（ＬＴ₁₁，ＬＴ₁₂，ＬＴ₂₁，ＬＴ₂₂）により案内され、この案内はできる限り摩擦なしで、軽やかなものでなければならない。
【００４０】
牽引ロープ（Ｚ_A2，Ｚ_A3）は両側で方向転換ローラ（Ｕ_A21，Ｕ_A22；Ｕ_A31 ，Ｕ_A32）を介して、モータ（Ｍ_A21，Ｍ_A22；Ｍ_A31，Ｍ_A32） と結合されている巻取り手段（Ａ_A21，Ａ_A22；Ａ_A31，Ａ_A32）へと導かれる。モータ（Ｍ_A21，Ｍ_A22；Ｍ_A31，Ｍ_A32）と、巻取り手段（Ａ_A21，Ａ_A22；Ａ_A31，Ａ_A32）との間には、すべり結合部材（図示されてはいないが、従来の技術により周知である）がそれぞれ設けられているので、１方のモータ（Ｍ_A21，Ｍ_A31）を動作させても、他方のモータ（Ｍ_A22，Ｍ_A32）が余りに大きな抑止力を加えることはない。
【００４１】
たとえば、図６ｂのレンズ（Ｌ_A2）に入射する光束の直径を変化させたい場合、モータ（Ｍ_A21）により、そのレンズに装着されている巻取り手段（Ａ_A21）を動かす。その結果、レンズ（Ｌ_A2）はこのレンズ（Ｌ_A2）に取り付けられた牽引ロープ（Ｚ_A2）によって光軸と平行な方向へ摺動される。このとき、モータ（Ｍ_A21）は牽引ロープ（Ｚ_A2）の一端を引張る。そこで、牽引ロープ（Ｚ_A2） はモータ（Ｍ_A21）により巻取り手段（Ａ_A21）に巻取られる。他端に位置しているモータ（Ｍ_A22）はすべり結合部を有しているので、その側では、モータ（Ｍ_A22）に装着された巻取り手段（Ａ_A22）から牽引ロープ（Ｚ_A2） を繰り出すことができる。同時に、モータ（Ｍ_A31）は、ズーム光学系の第２の可動レンズ（Ｌ_A3） をそのレンズ（Ｌ_A3）に装着された牽引ロープ（Ｚ_A3）を光軸方向に必要量だけ移動させて移動させる。このとき、モータ（Ｍ_A31） は牽引ロープ（Ｚ_A3）の一端を引張る。牽引ロープ（Ｚ_A3）はモータ（Ｍ_A31）により巻取り手段（Ａ_A31）に巻取られる。他端に設けられているモータ（Ｍ_A32） はすべり結合部を有しているので、その側では、モータ（Ｍ_A32）に装着された巻取り手段（Ａ_A32）から牽引ロープ（Ｚ_A3）を繰り出すことができる。
【００４２】
移動させるレンズ（Ｌ_A2）の両側のモータ（たとえば、Ｍ_A21，Ｍ_A22）をズーム装置のそれぞれのレンズ（Ｌ_A2）に取り付けることはごく難しいので、牽引ロープ（Ｚ_A2）を方向転換ローラ（Ｕ_A21，Ｕ_A22）によって導く。これにより、平坦なレンズアレイの脇にモータ（Ｍ_A21，Ｍ_A22）を取り付けることができる。
【００４３】
レンズ（Ｌ_A2）ごとに２つのモータ（たとえば、Ｍ_A21，Ｍ_A22）を設けるのではなく、第２のモータ（Ｍ_A22）の代わりに、それぞれ対応するレンズ（Ｌ_A2）を規定された出発位置に戻すための十分に大きなばね力を有するばね手段（図示せず）を使用することも可能である。
【００４４】
従来の技術に基づいて別の実施形態を実現することも可能である（たとえば、レンズにきわめて小さな小型モータを設け、それらのモータにより歯車を駆動し、その結果としてレンズを移動させる）が、容易に推量できるので、ここでは詳しく明示しない。ただ、ズーム光学系の３つのレンズを含むレンズ光学系の移動させるべき２つのレンズごとに、対応する光軸に沿って両方向にレンズを摺動させることができる移動手段が必要であることのみが重要である。
【００４５】
図７には、個々のビームのビーム横断面をどのように変化させるかをさらに詳細に説明するために、３つのレンズを含むレンズ光学系をさらに拡大して示す。
【００４６】
入射ビーム（ＥＳ）はレンズ光学系の第１のレンズ１０１により集束される。第１のレンズ１０１の焦点ｆ₁ には絞り（Ｍ）が配置されている。第２のレンズ１０２が基本位置にあるとき、第３のレンズ１０３は位置Ｐ３にある。射出ビーム（ＡＳ）は直径ｄ／ＡＳを有する。
【００４７】
この直径ｄ／ＡＳを縮小したい場合には、第２のレンズ１０２を位置Ｐ２′へ摺動させ、第３のレンズ１０３を位置Ｐ３′へ摺動させることができる。これにより得られる射出ビーム（ＡＳ）の直径ｄ／ＡＳ′は小さくなる。
【００４８】
また、この直径ｄ／ＡＳを拡大したいときには、第２のレンズ１０２を位置Ｐ２″へ摺動させ、第３のレンズ１０３を位置Ｐ３″へ摺動させる。これにより得られる射出ビーム（ＡＳ）の直径ｄ／ＡＳ″は大きくなる。
【００４９】
図７には、個々のレンズ（１０１，１０２，１０３）の焦点（ｆ₁，ｆ₂，ｆ₂′，ｆ₂″，ｆ₃，ｆ₃′，ｆ₃″）もそれぞれの位置（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ２′，Ｐ２″，Ｐ３，Ｐ３′，Ｐ３″）に応じて記入されている。２つの可動レンズ（１０２，１０３）は光軸１０４に沿って摺動する。平行な入射ビーム（ＥＳ）から平行な射出ビーム（ＡＳ）が生成され、そのとき、ビームの光軸（１０４）は維持されることが容易にわかるであろう。
【００５０】
本発明による装置は、特に単色ビーム及び２色ビームに非常に好都合に適用可能である。これは、特に２色ビームの場合、従来の技術に従ってレンズをコーティングすることにより、色誤差を容易に修正できるからである。レンズは球面レンズ又は非球面レンズのいずれであっても良く、非球面レンズを使用すると、その他の結像誤差を修正することもできる。
【００５１】
ビーム直径を変化させるための全てのズーム光学系として、直線的又は平坦に１つのアレイに配列でき、個々のビームの光路を妨害しない、従来の技術から知られているズーム光学系を使用できる。すなわち、本発明は３つのレンズを使用するここで図示した実施形態に限定されるのではなく、平行な入射ビームが平行な射出ビームとして手段から射出し、その入射ビームと射出ビームが異なるビーム横断面を有するようなあらゆる光学系に本発明を利用できる。
【００５２】
ズーム装置は、ズーム装置を適用すべき所望の手段構成に応じて、２つのズーム光学系から構成されていても良く、あるいは、数百，さらには数千のズーム光学系から構成されていても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 入射ビームが平行であり且つ射出ビームも平行である多重ビームズーム装置の概略図。
【図２】 入射ビームが平行であり且つ射出ビームは集束される多重ビームズーム装置の概略図。
【図３】 図１又は図２の多重ズーム装置により生成される、工作物の表面上の照射パターンを示す図。
【図４】 入射ビームが平行であり且つ射出ビームも平行である別の多重ビームズーム装置の概略図。
【図５】 図１又は図２の多重ビームズーム装置により生成される、工作物の表面上の照射パターンを示す図。
【図６】 本発明の装置の一実施形態をレンズを上から見る方向で示す図（と図５の装置を示す側面図（ｂ）。
【図７】 一般的なズーム原理を説明するための装置を示す図。
【符号の説明】
Ｌ₁₁，Ｌ₂₁，Ｌ₃₁，．．．，Ｌ_1N，Ｌ_2N，Ｌ_3N…レンズ、Ｂ…絞り、Ｍ…方向転換ミラー、Ｍ₁，．．．，Ｍ_N …傾斜ミラー、Ｌ₄…レンズ、ＢＬ…絞り、Ｚｏｏｍ１，Ｚｏｏｍ２，Ｚｏｏｍ３…ズーム光学系のグループ、Ｚ₁₁，．．．，Ｚ_1N，Ｚ₂₁，．．．，Ｚ_2N，Ｚ₃₁，．．．，Ｚ_3N…レンズ、Ｌ_A2…，Ｌ_A3…レンズ、Ｚ_A2，Ｚ_A3…牽引ロープ、Ｌ_T11，Ｌ_T12，Ｌ_T21，Ｌ_T22…中間支持体、Ｕ_A21，Ｕ_A22，Ｕ_A31，Ｕ_A32…方向転換ローラ、Ｍ_A21，Ｍ_A22，Ｍ_A31，Ｍ_A32…モータ、Ａ_A21，Ａ_A22，Ａ_A31，Ａ_A32…巻取り手段、Ｍ…絞り、１０…工作物表面、１０１…第１のレンズ、１０２…第２のレンズ、１０３…第３のレンズ、１０４…光軸。

Claims (14)

1. 複数のレンズから構成されており、少なくとも１本の平行入射ビームの直径を変化させることができ且つ射出ビームは入射ビームと同じ光軸を有するズーム装置において、複数のズーム光学系を備え、各々のズーム光学系のレンズの光軸が互いに平行であるか又は少なくとも空間的に固定して配置され、多数の個別ビームから成る射出ビームの、外側の個別ビームの光軸を連ねた周囲境界の直径は一定のままであることを特徴とするズーム装置。
2. 各ズーム光学系は独自の光入射レンズ部材を有することを特徴とする請求項１記載のズーム装置。
3. 各ズーム光学系は光入射レンズと、中間レンズと、光射出レンズとから構成され、初めの２つのレンズはそれぞれ正レンズであり、最後のレンズは負レンズであることを特徴とする請求項１又は２記載のズーム装置。
4. 光入射レンズと中間レンズとの間に絞りが配置されていることを特徴とする請求項３記載のズーム装置。
5. 光入射レンズは１つの平面に平坦に又は直線的に配置されていることを特徴とする請求項３又は４記載のズーム装置。
6. 射出光束は入射光束の光軸と平行に方向づけられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のズーム装置。
7. ズーム装置の後に少なくとも１つの正レンズ又は正レンズ部分が配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のズーム装置。
8. 中間レンズ及び光射出レンズの複数対のレンズ又は全てのレンズ対は個別に又はグループごとに調整可能であることを特徴とする請求項３又は４記載のズーム装置。
9. 少なくとも光入射レンズのレンズ縁部は六角形であることを特徴とする請求項２から８のいずれか１項に記載のズーム装置。
10. 少なくとも光入射レンズは１つのアレイとして配置されていることを特徴とする請求項２から９のいずれか１項に記載のズーム装置。
11. アレイは、別の、同様のアレイを全ての側に接合できるように構成されていることを特徴とする請求項１０記載のズーム装置。
12. アレイは六角形パターンから形成されていることを特徴とする請求項１０又は１１記載のズーム装置。
13. さらに、正レンズの後に配置されてなる方向転換ミラーを含む請求項７記載のズーム装置。
14. さらに、ズーム装置の後に配置されてなる方向転換ミラーを含み、この方向転換ミラーは、反射すべき各個別のビームに対して少なくとも１つの軸について傾斜可能である傾斜ミラーを含む請求項１から７のいずれか１項に記載のズーム装置。

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