JPH02241018A - 光学結像装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば光源からの照射光によってパターン
源の投影パターンを被露光部材に露光する縮小投影露光
装置等の光学結像方法及び装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来の異形のパターンを被露光部材に描画するパターン
描画方法としては、可変アパーチャを備えたパターンジ
ェネレータを使用するのが一般的である。このパターン
ジェネレータは、通常可変アパーチャを構成する２組の
対向ブレードを使用して細長い矩形パターンを形成し、
これを光学レンズ系を介して順次被露光部材上に連続的
に照射することにより、近似円、近イ以三角形、方形等
の任意の露光パターンを形成することができる。

このパターンジェネレータを使用する場合には、矩形パ
ターンの集合によって所定の露光パターンを形成するの
で、被露光部材に一回の露光で任意のパターンを露光す
ることができず、矩形パターンの寸法を指令すると共に
、被露光部材を２次元的に移動させて、任意パターンを
形成する必要があり、描画時間が掛かるという課題があ
った。

この課題を解決するために、本出願人は、先に実願昭６
３−４２７９９号に開示したように、少なくとも一対の
対向ブレードを相対移動可能に配設し、両射向ブレード
の少なくとも一方にＶ字状切欠を設けることにより、任
意の多角形パターンを形成することができるバリアプル
アパーチャを提案したが、この場合には、円に近い形状
のパターンを形成することができるが、完全な円パター
ンを形成することができないと共に、多角形パターンの
サイズを段階的に変更することはできるが連続的に変更
することはできないという未解決の課題があった。

このため、本出願人は、バリアプルアパーチャ等のパタ
ーン像を機械的に変化させることなく、光学的にパター
ン像の倍率を変化させるようにしたパターン描画方法及
びその装置を、特願昭６３−２４６２９６号として提案
した。この先行技術は、光源からの照射光をパターン源
に照射し、その投影像を光学レンズ系を介して被露光部
材結像させると共に、パターン源及び被露光部材の少な
くとも一方を光軸方向に移動させるか、又は前記パター
ン源及び光学レンズ系間に倍率補正レンズを介挿し、前
記パターン源及び倍率補正レンズの少なくとも一方を光
軸方向に移動させた後、倍率補正レンズの結像位置が所
定位置となるようにパターン源及び倍率補正レンズを移
動状態を保持しながら移動させることにより、投影パタ
ーンの被露光部材上での倍率を無段階に変化させるパタ
ーン描画方法及び装置を提案した。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来のパターン描画方法及び装置に
あっては、パターン源に形成した投影バターンと被露光
部材上の投影パターンとの倍率を任意に変更することが
できるが、この倍率を変更するために、パターン源、被
露光部材、倍率補正レンズの何れかを光軸方向に移動さ
せなければならず、それぞれの移動に応じて被露光部材
側の投影パターンの結像位置がずれるので、これを補正
する必要があり、倍率変更を行うための調整が複雑とな
ると共に、被露光部材上での投影パターンの解像度が低
下するという未解決の課題があった。

そこで、この発明は、上記従来例の未解決の課題に着目
してなされたものであり、複数のレンズを光軸上に配設
して光学系を形成し、その内のパターン源を挟む一対の
レンズとパターン源とを一対のレンズ間の距離を一定に
保った状態で相対移動させることにより、パターン像の
倍率を、投影レンズの入射瞳位置での照明源像の開口比
を許容範囲内に保って、変化させることが可能な光学結
像方法及び装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、請求項（１）に係る光学結
像方法は、照明源からの照射光を少なくとも投影パター
ンを有するパターン源を介挿し且つ被露光部材に対向す
る投影レンズを有する光学系を介して被露光部材に照射
して前記投影パターンを被露光部材に結像させる光学結
像方法において、前記光学系は前記照明源及び投影レン
ズ間に第１の照明レンズ、第２の照明レンズ、前記パタ
ーン源、第１の結像レンズ及び第２の結像レンズをその
順に光軸上に配設した構成を有し、前記第１の照明レン
ズによって前記第１の結像レンズの像空間焦点の外側に
第１の照明源像を結像し、該第１の照明源像を前記第２
の照明レンズによって前記第１の結像レンズの物空間焦
点の外側に第２の照明源像として結像し、前記第１の結
像レンズによってその像空間焦点の外側に前記第２の照
明源像を前記第１の照明源像上に当該第１の照明源像と
等倍率で第３の照明源像として結像すると共に、パター
ン源を第１のパターン源像として結像し、第２の結像レ
ンズによって前記第３の照明源像を前記投影レンズの入
射瞳許容位置に第４の照明源像として結像させると共に
、第１のパターン源像を当該投影レンズの物空間許容焦
点深度内に結像させ、前記第２の照明レンズ及び第１の
結像レンズとパターン源とを、両レンズ間の距離を一定
に保った状態で相対移動させることにより、第２のパタ
ーン像を前記投影レンズの物空間許容焦点深度内に保ち
且つ前記第４の照明源像を投影レンズの入射瞳位置及び
許容範囲内に保った状態で第２のパターン源像の倍率を
任意に選定可能としたことを特徴としている。

また、請求項（２）に係る光学結像装置は、照明源から
の照射光を少なくとも投影パターンを有するパターン源
を介挿し且つ被露光部材に対向する投影レンズを有する
光学系を介して被露光部材に照射して前記投影パターン
を被露光部材に結像させる光学結像装置において、前記
光学系は、照明源の像をその像焦点の外側に第１の照明
源像として結像する第１の照明レンズと、該第１の照明
レンズの第１の照明源像を虚像と見做すよう像空間焦点
の中に第２の照明源像として結像する第２の照明レンズ
と、該第２の照明レンズの像空間焦点内に配設されたパ
ターン源の投影パターン像を第１のパターン像としてそ
の像空間焦点の外側に結像すると共に、前記第２の照明
源像を前記第１の照明源像上に当該第１の照明源像と等
しい倍率で第３の照明源像として結像する第１の結像レ
ンズと、該第１の結像レンズによる第１のパターン像及
び第３の照明源像を物空間焦点の外側とし、当該第１の
パターン像を前記投影レンズの物空間許容焦点深度内に
結像すると共に、当該第３の照明源像を前記投影レンズ
の許容入射瞳位置に第４の照明源像として結像する第２
の結像レンズとを光軸上に順に配設し、前記第２の照明
レンズ及び第１の結像レンズと前記パターン源とを、両
レンズ間の距離を一定に保った状態で相対移動可能に配
設したことを特徴としている。

さらに、請求項（３）に係る　　　　　　　　光学結像
装置は、前記第２の照明レンズ及び第１の結像レンズ間
の距離は両者の焦点距離の和より短く、パターン源及び
第２の照明源像が第２の照明レンズの像空間焦点内で且
つ第１の結像レンズの物空間焦点の外側に位置するよう
に選定されていることを特徴としている。

〔作用〕

請求項（１）及び（２）の光学結像方法及び装置におい
ては、第２の照明レンズ及び第１の結像レンズとパター
ン源とを相対移動させることにより、第２の結像レンズ
の像空間焦点の外側の像点に結像した第２のパターン像
の倍率を変化させることができ、この際に倍率変化に伴
う第２のパターン像の移動量を投影レンズの物空間許容
焦点範囲内に収め、且つ投影レンズの入射瞳位置で結像
する照明源の第４の照明源像の移動量を許容範囲内とす
ると共に、開口比を許容範囲内に収めることができ、第
２の結像レンズと投影レンズとの間の距離を補正するこ
となく、第２の照明レンズ及び第１の結像レンズとパタ
ーン源との相対移動のみで倍率変化を行うことができる
。

また、請求項（３）の光学結像装置においては、第１の
照明レンズによる第１の照明源像を虚像と見做す第２の
照明源像を第１の結像レンズの物空間焦点の外側に結像
し、これを第１の結像レンズによって第１の照明源像位
置にこの第１の照明源像と等倍の第３の照明源像として
結像することができ、第２の照明レンズ及び第１の結像
レンズを一体に移動させたときの第３の照明源像の移動
量を小さ（することができる。

〔実施例〕 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明を縮小投影露光装置に適用した場合の
第１実施例を示す概略構成図である。

図中、ｌはシャドウマスク用原版等の被露光部材２を保
持してＸＹＺ方向に移動可能なＸＹＺステージであって
、このＸＹＺステージ１の上方にアパーチャ３を含む光
学レンズ系４が配設され、この光学レンズ系４の上方位
置に反射板５ａを介してキセノンランプ５ｂ及びフライ
アイレンズ５Ｃを有する照明源５が配設され、この照明
源５からの露光光線が反射板５ａ及び光学レンズ系４を
介してＸＹＺステージ１上の被露光部材２に照射され、
光学レンズ系４に含まれるアパーチャ３に形成された投
影パターンを被露光部材２上に縮小投影露光する。

ＸＹＺステージ１は、上面に右下がりに傾斜した傾斜案
内面１ａを形成した基台１ｂと、下面に基台１ｂの傾斜
案内面１ａに係合する傾斜面ＩＣを上面に水平面１ｄを
形成し、駆動モータ、ボールねじ等で構成される直線駆
動機構１ｅによって左右方向に移動されるＺ方向テーブ
ル１ｆと、このＺ方向テーブル１ｆ上にボール等の転動
体１ｇを介して左右方向に摺動自在に配設されたＸ方向
テーブルＩｈと、このＸ方向テーブル１ｇ上に前後方向
に摺動自在に配設されたＹ方向移動テーブル１１とを備
えており、直線駆動機構１ｅを作動させて、Ｚ方向テー
ブル１ｆを傾斜面１ａに沿って左右方向に摺動させるこ
とにより、Ｙ方向移動テーブル１１上に載置された被露
光部材２が光軸６方向に移動される。

光学レンズ系４は、反射板７を介して照明源５に対向す
る第１の照明レンズＬＬＩと、この第１の照明レンズＬ
ＬＩの像点ＯＬＩ内に配設された第２の照明レンズＬＬ
２及び第１の結像レンズＬｌ＋と、両レンズｔｔｚ及び
Ｌｌ１間に配設されたパターン源としての例えば円形パ
ターンを形成したレチクル１１と、第１の照明レンズＬ
ＬＩの像点ＯＬ＋の外側に配設された第２の結像レンズ
ＬＩ２と、この第２の結像レンズＬ１□の像点０１□が
物空間焦点深度内となるように配設した投影レンズとし
ての縮小レンズＬＲとを備え、これらが光軸６上に直列
に配設されている。

ここで、第２の照明レンズＬＬ２と第１の結像レンズＬ
ｆｌとの間の距離ｌは、第２の照明レンズＬＬ２の焦点
距離ｆＬ□と第１の結像レンズＬｌ＋の焦点距離ｆ、と
の和（ｆＬｔ＋４＋＋）より短く選定され、且つレチク
ル１１及び後述する第２の照明レンズＬＬ！による虚像
１２が第２の照明レンズＬＬ２の像空間焦点距離ｆｕｌ
ｌの内側で第１の結像レンズＬ。

の物空間焦点距離ｆ１１の外側となるように選定され、
さらに第２の照明レンズＬＬ！及び第１の結像レンズＬ
１１とが距離ｌを保ってレチクル１１に対して光軸６方
向に移動可能に配設されている。

両レンズＬＬ２及びＬＩＩとレチクル１１とは、具体的
には、第２図（ａ）〜（ｄ）に示すように、バリアプル
アパーチャ１２に着脱自在に取付けられた支持機構１３
によって支持されている。バリアプルアパーチャ１２は
、固定部に固定されてＸ方向に延長し、中央部に方形の
透孔１４ａを有する断面凹状の案内部材１４に、一対の
摺動板１５ａ、１５ｂが摺動自在に案内され、これら摺
動板１５ａ。

１５ｂの透孔１４ａ側の対向端部にそれぞれ先端がナイ
フェツジ状に形成されたブレード１６ａ。

１６ｂが取付けられ、且つ案内部材１４の中央部にＹ方
向に延長し中央部に方形の透孔１７ａを有する断面逆回
状の案内部材１７が固設され、この案内部材１７に、第
２図（Ｃ）に示すように、一対の摺動板１８ａ、１８ｂ
が摺動自在に案内され、これら摺動板１８ａ、１８ｂの
透孔１４ａ側の端部に先端がナイフェツジ状に形成され
たブレード１９ａ、１９ｂが取付けられた構成を有し、
４つのブレード１６ａ、１６ｂ及び１９ａ、１９ｂによ
って方形パターンを形成することができる。そして、各
摺動板１５ａ、１５ｂ及び１８ａ、１８ｂが駆動モータ
２０に連結されたねじ軸２１とこれに螺合し且つ摺動板
１５ａ、１５ｂ及び１８ａ。

１８ｂに固着されたポールナツト２２とで構成されるポ
ールねじによって進退駆動される（なお、第２図におい
ては摺動板ｔ５ｂ、１８ａ及び１８ｂに対する駆動機構
は省略されている）。

支持機構１３は、バリアプルアパーチャ１２の案内部材
１７の透孔１７ａ位置に着脱自在に取付けられた中央部
にレチクル１１を保持する支持体２３と、この支持体２
３に配設されたリニアボールベアリング２３ａ、２３ｂ
によって上下方向に案内される摺動輪２４ａ、２４ｂの
上端側に固着された第２の照明レンズＬＬ２を保持する
保持枠２５と、摺動軸２４ａ、２４ｂの下端側に固着さ
れた第１の結像レンズＬ１１を保持する保持枠２６と、
支持体２３の下面と保持枠２６の上面との間において摺
動軸２４ａ、２４ｂの回りに介挿された圧縮コイルばね
２７ａ、２７ｂと、保持枠２５を上下方向に移動させる
移動機構２８とを備えている。

ここで、支持体２３は、平板部２３ｃとその下面側に一
体に形成された逆回状部２３ｄとで構成され、平板部２
３ｃの中央部から逆回状部２３ｄを貫通して貫通孔２３
ｅが形成され、この貫通孔２３ｅの開口部に対応する逆
回状部２３ｄの底面に円形パターンを形成したレチクル
１１が着脱自在に保持され、この貫通孔２３ｅを挟む左
右位置にそれぞれ貫通孔２３ｆ、２３ｇが穿設され、こ
れら貫通孔２３ｆ、２３ｇ内に前記リニアボールベアリ
ング２３ａ、２３ｂが装着されている。

また、移動機構２８は、第２図（ａ）及び（ｄ）に示す
ように、支持体２３の平板部２３ｃの貫通孔２３ｅを挟
む前後位置に対称的に設けられた長方形状の凹部２３ｈ
、２３ｉの前後方向の中心を通って摺動軸２９ａ、２９
ｂが摺動自在に配設され、これら摺動軸２９ａ、２９ｂ
の支持体２３の外方に突出する両端部が連結杆３０ａ、
３０ｂによって連結されていると共に、凹部２３ｈ、２
３ｉに対応する位置に右下がりに傾斜するカム面を有す
るカム３１ａ、３１ｂが取付けられ、さらに前記保持枠
２５にカム３１ａ、３１ｂのカム面に転接するころがり
軸受で構成されるカムフォロア３２ａ。

３２ｂが取付けられ、連結杆３０ａが摺動板１５ａの上
面に取付けられた支持片３３に引張ばね３４ａ、３４ｂ
を介して連結され、連結杆３０ａに形成された突出片３
５ａと支持片３３に形成された突出長を調整可能なスト
ッパ３５ｂとが当接され、摺動板１５ａの移動に伴って
摺動軸２９ａ。

２９ｂが移動することにより、保持枠２５及び２６が一
体に上下動する。

また、バリアプルアパーチャ１２の案内部材１４の下面
に形成された支持部材３６がブレード支持部材を貫通し
て内方に延長され、その中央部に第２の結像レンズＬ１
２が保持されている。ここで、第２の結像レンズＬ１□
によるレチクル１１の円形パターンの第１のパターン像
■１が結像する像点Ｏ１１’がブレード１６ａ、１６ｂ
及び１９ａ、１９ｂによる方形パターン形成位置に一致
するように選定されている。

そして、バリアプルアパーチャ１２の駆動モータ２０が
パターン制御装置３７によって駆動制御される。

このパターン制御装置３７は、入出力インタフェース回
路３８ａ、演算処理装置３８ｂ及び記憶装置１３８ｃを
少なくとも有するマイクロコンピュータ３８と、その入
出力インタフェース回路３８ａの出力側及び駆動モータ
２０間に介挿されたモータ駆動回路３９と、マイクロコ
ンピュータ３８に対して投影パターンの倍率を入力する
パターン選定入力装置４０とを備えている。

マイクロコンピュータ３８の演算処理装置３８ｂは、パ
ターン選定入力装置４０から倍率設定データが入力され
ると、これに基づいて予め記憶装置３８ｃに格納された
記憶テーブルを参照して、倍率に対応する第２の照明レ
ンズＬＬ！及び第１の結像レンズＬ、の移動量を算出し
、これと両レンズＬ　Ｌ！＋　　Ｌ　Ｉ　１の現在位置
との差に応じた移動指令をモータ駆動回路３９に出力し
て、駆動モータ２Ｏを駆動することにより、倍率を設定
する。

また、第１図に示すように、縮小レンズＬ７を保持する
固定筒体４１の被露光部材２に対向する下端部には、露
光光線を透過する透孔４２と、その周囲に等角間隔で形
成された４つの空気吹き出しノズル４３とが設けられて
いる。各ノズル４３は、共通の空気供給源４４に絞り４
５を介して接続されていると共に、共通の差圧変換器４
６の一方の入力側に接続されている。差圧変換器４６の
他方の入力側は、絞り４７を介して前記空気供給源４４
に接続されていると共に、大気に連通されている。これ
らノズル４３．空気供給源４４．絞り４５．４７及び差
圧変換器４６で空気マイクロメータ４８が構成されてい
る。

そして、差圧変換器４６の検出信号がステージ制御装置
５０に供給され、この制御装置５０で目標値設定器５０
ａで予め設定した所定の目標値と比較してその差値であ
る偏差信号が増幅器等で構成される駆動回路５０ｂに供
給され、これにより、モータ等のアクチュエータを作動
させる駆動出力を形成し、これをＸＹＺステージ１の直
線駆動機構１８に供給してこれを駆動し、ノズル４３と
被露光部材２との間の間隔を適正値に調節する。

また、ＸＹＺステージ１のＸＹ力方向移動は、被露光部
材２に形成された原点マーク（図示せず）を光学的に読
取り、これに基づいて制御原点を設定してから、パター
ンの露光間隔に応じてＸＹ力方向絶対距離を検出する例
えばレーザ測長機等の検出器５２からの測定値フィード
バック信号に基づいて順次ステップアンドリピート動作
される。

次に、上記実施例の動作を説明する。光源５のフライア
イレンズ５ｂの出射端から露光光線を出射すると、その
露光光線が反射板７で反射されて、第４図に示すように
、第１の照明レンズＬＬＩに入射され、この第１の照明
レンズＬＬＩによって、その像点ＯＬＩに第１の照明源
像１１を結像し、この第１の照明源像ｉＩが第２の照明
レンズＬｔｚによって、その像空間焦点Ｆ　Ｌ４’内で
且つ第１の結像レンズＬ、の物空間焦点Ｆ１１の外側に
第１の照明源像ｉ、を虚像と見做すよう第２の照明源像
１２として結像し、この第２の照明源像１２が第１の結
像レンズＬ１１によって第１の照明源像ｉＩと同一位置
にこれと等しい大きさの第３の照明源像ｉ。

として結像され、この第３の照明源像ｉ、が第２の結像
レンズＬ＋□によって縮小レンズＬ、ｌの入射瞳位置に
第４の照明源像ｉ４として結像される。

他方、第２の照明レンズＬＬ２の像空間焦点ＦＬｚ内に
配設されたレチクル１１の円形パターンは、第５図に示
すように、第１の結像レンズＬｌｌによってその像点０
１．′に第１のパターン像■１として結像し、この第１
のパターン像Ｉ、が第２の結像レンズＬｌ！によってそ
の縮小レンズＬＬ１の物空間許容焦点深度内の像点ｏ、
２′に第２のパターン像Ｉ２として結像し、この第２の
パターン像■２が縮小レンズＬｊＩで縮小されてＸＹＺ
ステージ１に載置された被露光部材２の露光される。こ
のように、レチクル１１の円形パターンが縮小レンズＬ
ＲＯ物空間許容焦点深度内となる第２の結像レンズＬ１
□の像点０゜′に結像されることから、この像点０．□
′にレチクル１１を配置したことと等価となり、各レン
ズＬＬＩ＋　　ＬＬ！及びＬ１１＋　　Ｌ＋□があたか
も一枚のコンデンサレンズの役割を果たす。

この状態で、第２の照明レンズＬｌ□及び第１の結像レ
ンズＬｌｌをパターン制御装置１５によってレチクル１
１に対して同時に移動させることにより、第２の結像レ
ンズＬ１１の像点０□２′に結像するパターン像の倍率
を変更することができ、このときの縮小レンズＬＲの入
射瞳に入射される照明源５の照明源像の開口比を許容範
囲内に収めることができる。

この第２の照明レンズＬＬ！及び第１の結像レンズＬ１
１のレチクル１１に対する距離を変化させることにより
パターン像Ｉ２の倍率を変更できる原理を次に説明する
。

先ず、この発明の基礎となる薄肉単レンズの像点０の移
動量Δと、これに対応する像点０′の移動量Δ′との関
係について説明する。

今、第６図に示すように、単レンズの物空間焦点距離を
ｆ、像空間焦点距離をｆ′、レンズの主点Ｈから物点Ｏ
及び像点Ｏ′までの距離をＳ及びＳ′とし、物点０の像
の大きさをＡ、像点０′の結像の大きさをＢとし、倍率
をｍとすると、結像式は、 ｓ’　　　ｓ　　　ｒ’ で表され、倍率ｍは、 ｍ＝　Ｓ’　／　Ｓ　＝　Ｂ／Ａ　　　　　　−””（
２）で表すことができる。

したがって、上記（１）式及び（２）式から距Ｉｓ及び
Ｓ′は、 Ｓ’　　＝ｆ’　　（１−ｍ）　　　　　　　　・・・
・・・・・・・・・（４）で表すことができる。

また、物点０を移動させたときの移動量Δと像点０′の
移動量Δ′との関係は、上記（１）式からで表すことが
できる。

このときの移動前の倍率ｍと移動後の倍率ｍ＊との変化
率には、 Ｋ　＝　ｍ　＊　／　ｍ　　　　　　　　　　・・・・
・・・・・・・・（７）で表すことができ、この（７）
式に（１）式、（３）式及び（５）式を代入して整理す
ると、 ・・・・・・・・・・・・（８） となり、像点移動量Δ′は、 Δ’　＝ｍｆ’　　（１−Ｋ）　　　　　・・・・・・
・・・・・・（９）で表すことができる。

同様にして物点移動量Δに関して変化率Ｋを求めれば、 ・・・・・・・・・・・・Ｑ［Ｄ となり、物点移動量Δは、 で表すことができる。

そして、前記（９）式から上記（１１）式を減算すると
、ｆ　　　Ｋ−１ ＝Δ（ｍ”Ｋ−１）　　　・・・・・・・・・・・・０
２）となり、結局この（１２１式から像点移動量Δ′と
物点移動量Δとの関係は、 Δ′＝Δ（ｍ”・Ｋ−１）＋Δ＝Δ・ｍ”Ｋ・・・・・
・・・・・・・面 で表すことができる。

したがって、第５図に示すように、レチクルｌｌの円形
パターンを第２の結像レンズＬ１□の像点０．２′に結
像させている状態で、第１の結像レンズＬ１１を移動さ
せたときの移動量Δ１と第２の結像レンズＬＩ！の像点
０１！′の移動量Δ１″との関係は、第１の結像レンズ
Ｌ１１について考えると、レチクル１１をΔ１だけ第１
の結像レンズＬ１１と逆方向に移動させたことと等価で
あるので、第１の結像レンズＬ１１による第１のパター
ン像１１の移動量は、Δ１　−Δ１で表すことができ、
移動前の倍率をｍ１１、移動後の倍率をｍｌ、＊とし、
倍率変化率をＫ　＋　＋　（＝　ｍ　ｒ　＋　＊　／　
ｍ　、）とすると、前記０り式から、 Δ１−Δ１＝Δｒ　　（ｍ＋＋”　Ｋ＋＋　　１　）　
−”・ａ４）となる。

また、第２の結像レンズＬ＋□の像点移動量Δ、′は、
移動前の倍率をｍ、□、移動後の倍率をｍ１□＊とし、
倍率変化率をＫｌｚ（＝ｍ、！＊／ｍＩりとすると、前
記測成から、 Δ１′＝（Δ１−ΔＩ　）　ｍ１２に＋！＝Δ（ｍ、、
”　Ｋ、、−１）ｍ、２に、！・・・・・・・・・・・
・０５） で表すことができる。

一方、第１の結像レンズＬｌ＋の物点移動量Δ１は、前
記０１）式から で表され、第２の結像レンズＬ１ｔの物点移動量Δ−Δ
１も、同様に前記θ１）式から で表すことができる。

また、倍率変化率に１．は、前記００）式から、で表す
ことができ、倍率変化率ＫＩ２も、前記００式％式％） そして、第１の結像レンズＬｌ＋を移動量Δ１だけ移動
させることによる第２の結像レンズＬＩ２の像点ｏ、、
’での総合倍率に＋は、 Ｋ＋　＝に＋＋　°Ｋｔｘ ｆｌｌ・　ｆｌｌ ｆＢ（ｆｌｌ−ｍ１＋ΔＩ）−Δｔｍ＋ｔ（ａ＋ｔ”ｆ
ｌｌ−ｆ１＋＋ｍｚΔ１）・・・・・・・・・・・・＋
２［Ｄ で表すことができる。

このＧｉＩ式を変形して第１の結像レンズＬｌｌの移動
量Δ１を求めると、 ・・・・・・・・・・・・（２１） となる。

したがって、縮小レンズＬＲの物空間許容焦点深度範囲
が例えば０．４　ｍｎ＋であるとし、各レンズの諸元が
、第１の照明レンズＬＬＩの焦点距離ｆＬＩ＝３９４、
４０ｍｍ、有効径φ＝７９ｍｍ、Ｆ値＝４．９９、主面
から物点までの距離５Ｌｌ＝　　１０９５．５６ｎｗ、
主面から像点までの距離ＳＬＩ’　＝２９０ｍｍ、倍率
ｍＬ、＝−１／３．７７７　Ｂ、第２の照明レンズＬＬ
２の焦点距離ｆｔｚ＝７６．７７ｍｍ、有効径φ＝２５
ｍｍ。

Ｆ値＝３．０７、主面から物点までの距離Ｓｔｚ！−２
５６，０４ｍｍ、主面から像点までの距ＭＳＬｚ’＝５
９．０６ｍｍ、倍率ｍ　Ｌｔ　＝　１　／　４．３３５
３、第１の結像レンズＬ’　Ｉ　＋の焦点距ｕ　ｆ　＋
＋＝　３０ｎｙｍ、有効径φ−１７ｍｍ、Ｆ値＝　１．
７６、主面から物点までの距離５ｚ＝−３６，９２ｍｍ
、主面から像点までの距Ｍｓｚ’　＝　１６０．０６ｍ
ｍ、倍率ｍ、、＝−４，３３５３（パターン像に対して
はＳ＋＋＝　　６０ｍｍ、　Ｓ１１＝６０Ｍ、倍率ｍ１
１＝　　１　）　、第２の結像レンズＬＩ！の焦点距離
ｆ　ｌｚ＝　８１　ｍｍ、有効径φ＝３２ｉｕｎ。

Ｆ値＝２．５３、主面から物点までの距離Ｓ１□＝１０
２．４４ｍｍ、主面から像点までの距離３１□′＝３８
７ｍｍ、倍率ｍ＋ｚ＝　　３．７７７８　（パターン像
に対してはＳ＋ｚ＝−２０２，５ｍｍ、Ｓ＋ｚ’　＝１
３５ｍｍ、倍率ｍ、、＝−１／１．５　）であるものと
したとき、前記（２１）式で、所望の総合倍率に１を与
えることにより、第１の結像レンズＬ、の移動量Δ１を
算出することができ、このときの第２の結像レンズＬ１
．の像点０．２′の移動量Δ１″が前記物空間許容焦点
深度範囲０．４　ｍｍ未満であれば、焦点ずれのない良
好なパターン像を縮小レンズＬ＋ｔに入射することがで
きることになり、総合倍率Ｋを与えたときの第１の結像
レンズＬ、における移動量Δ３、倍率変化率Ｋ１１、像
点移動量Δ、　−Δ、第２の結像レンズＬ１２における
倍率変化率ＰＣ＋を及び像点移動量Δ、“の演算結果を
下記第１表に示す。

第 表 この第１表から明らかなように、レチクル１１のパター
ン像を第２の結像レンズＬＩ！の像点０１□に等倍の第
２のパターン像Ｉ２を結像している状態から、第１の結
像レンズＬ、を左側に移動させることによって第２のパ
ターン像ｌ、を拡大することができ、逆に第１の結像レ
ンズＬ１１を右側に移動させることによって第２のパタ
ーン像Ｉ２を縮小することができ、これらの拡大・縮小
範囲を±１５％以内とすることにより、第２のパターン
像■２の像点位置の移動量Δ、″が縮小レンズＬＲの物
空間許容焦点深度範囲（０，４ｍｍ）内に収めることが
でき、別途焦点距離の調整を行う必要がない。

一方、照明源５からの照明光については、前述したよう
に、第１の照明レンズＬＬＩによって、第７図に示すよ
うに、第１の結像レンズＬ１１の像焦点Ｆ１１′の外側
の像点０口′に第１の照明源像１１として結像され、こ
の第１の照明源像１１を第２の照明レンズＬＬＲによっ
て、第８図に示すように、その像空間焦点ＦＬｔの内側
で且つ第１の結像レンズＬ１１の物空間焦点Ｆ、の外側
に虚像の第２の照明源像１２として結像され、この第２
の照明源像ｉｔを第１の結像レンズＬｌｌによって第４
図に示すように、第１の照明レンズＬＬＩの像点ｏｔ、
ｔ’に第１の照明源像ｉ、と等倍の第３の照明源像ｉ。

として結像され、この第３の照明源像ｉ３を第２の結像
レンズＬ＋ｚによって、第４図に示すように、縮小レン
ズＬＲの入射瞳位置に結像される。

ここで、第２の照明レンズＬＬ２及び第１の結像レンズ
Ｌ１１を第９図に示すように、移動量Δ１だけ移動させ
ると、第１の照明源像ｉ、が見掛上物点移動量Δ、だけ
移動したと等価であり、第２の照明源像ｉ、を結像する
第２の照明レンズＬＬｔの像点ＯＬ２′が第２の照明レ
ンズＬＬ□に対して移動量Δ、′だけ変化することにな
る。

したがって、物点移動量Δ、と像点移動量Δ１との関係
は、前述した０式から ΔＬ′＝Δ１　・ｍＬｚｔ−ＫＬ□　　・・・・・・・
・・・・・（２２）で表すことができる。ここで、倍率
変化率ＫＬ！は、前述した００式から となる。

このように、第１０図（ａ）に示す初期状態から第１０
図（ロ）に示すように、第２の照明源像１２の結像する
像点ＯＬ２′が移動量Δ１′移動することにより、この
第２の照明源像ｉ、と第１の結像レンズＬ１１との関係
は、第１の結像レンズＬ１１の物点０．１が移動量Δ、
′と等しい移動量ΔＩ！（−Δ、′）だけ移動したもの
となるので、この像点移動量Δ目と像点移動量Δ、′と
の関係は、前述した測成から Δ１１′＝Δ＋＋−ｍｔ＋”　　”　Ｋ＋＋　　　−・
””（２５）で表すことができる。ここで、倍率変化率
に１．・は、前述した０ＩＩＩ１式から で表わされるので、（２２）式に（２３）弐を代入する
ことにより、像点移動量ΔＩＩ’　は、 で表わされるので、（２５）式に（２６）式を代入する
ことにより、像点移動量Δ１．′は、 ｒｔｚ−ΔＬｍＬ。

となる。

二の（２７）式において、物点移動量Δ１．は第２の照
明レンズＬＬ！の像点移動量ΔＬＺ’　と等しいので、
この（２７）式に前記（２４）式を代入すると、・・・
・・・・・・・・・（２８） となる。

このようにして、第１１図に示すように、第１の結像レ
ンズＬ１１を移動量Δ、たけ移動させることにより、そ
の像点Ｏ０′に結像する第３の照明源像ｉ３が移動量Δ
１．′から移動量Δ、を減算した移動量Δ、だけ移動す
ることになる。

したがって、移動量Δ、は、 Δ、＝Δ、　−Δ、　　　　　　・・・・・・・・・・
・・（２９）で表される。

この（２９）式に前記（２８）式を代入して整理すると
、−Ｂ ・・・・・・・・・・・・（３０） Δ、− Ａ＝ΔＬ　　ｆ　、Ｉｆ　Ｌｚｍ＋＋”　　ｍＬｚ”Ｂ
＝Δｔ（ｆｌｌｆｔｔ−Δｔ　（ｆ　ｔ＋ｍｔｚ＋　ｆ
　ｔｚｍ＋＋ｍＬｚ”）Ｃ＝　ｆ　ｚ　ｆ　Ｌ２−ΔＬ
　　（ｆ　ｚｍＬｚ　＋　ｆ　ＬｚｍｚｍＬｚ”　　）
となる。この（３０）式において、第１の照明源像ｉ。

と第３の照明源像ｉ３との倍率が等しく、且つ互いに倒
立関係で同一位置に結像させために必要な条件は、 ｍ＋＋　’　ｍＬｚ＝　−１””・・”””（３１）ｍ
ｌ−・ｍＬ、＝１　　　　　　・・・・・・・・・・・
・（３２）であり、これら（３１）式及び（３２）式を
前記（３０）式に代入して整理すると、 ・・・・・・・・・・・・（３３） となる。

そして、第３の照明源像ｉ３を第２の結像レンズＬ１□
によって第４の照明源像ｉ４として縮小レンズＬＩＩの
入射瞳位置に結像させるので、この第２の結像レンズＬ
＋ｔの像点移動量Δ４．′は、前述した（１３１式から Δ１．′＝Δ、・ｍＬｚ・ＫＩ２　　　　・・・・・・
・・・・・・（３４）で表され、ここで、倍率変化率Ｋ
Ｉ！は、前記００）式であるので、この（３５）式を前
記（３４）式に代入することにより、像点移動量Δ１．
′は、 ・・・・・・・・・・・・（３６） となる。

したがって、第２の結像レンズＬ＋□の像点移動酔へ、
４′　と第２の照明レンズＬＬ！及び第１の結像レンズ
ＬＳＩの移動量Δ、との関係は、上記（３６）式に前記
（３３）式を代入して整理することにより、・・・・・
・・・・・・・（３７） となる。

そして、縮小レンズＬｍの入射瞳に結像する第４の照明
源像１４の総合倍率ＫＬは、 ＫＬ　−ＫＬＩ　’　Ｋ＋＋　’　Ｋｔｔｆ　ｔｇ　　
　　　　　ｆ　ｚ　　　　　　　　ｆ　＋ｔｆＬＺ−Δ
ＬＩＩＩＬ！　　ｆｌｌ−Δ＋＋ｍｚ　　ｆ＋ｚ−Δ３
Ｌｚ・・・・・・・・・・・・（３８） で表され、物点移動量Δ１１は像点移動量ΔＬ２’　と
等しいので前記（２４）式に基づいて第２の照明レンズ
ＬＬ！及び第１の結像レンズＬ１１の移動量Δ、から算
出することができ、像点移動量Δ３も前記（３３）式に
基づいて移動量ΔＬから算出することができる。

したがって、縮小レンズＬＲの入射瞳位置の許容範囲が
例えば２ＩＩＩＩＩ＋であるときに、前述した諸元から
第２の照明レンズＬＬ２の物空間焦点距離ｆＬ２を−７
６，７７ｍ、第１の結像レンズＬ１１の物空間焦点距離
ｆｌ＋を一３０ｍｍ、第２の結像レンズＬＩ２の物空間
焦点距離ｆｌｉ１を−８１１１１１１１とし、倍率ｍＬ
□を１／４．３３５３、倍率ｍ＋＋を−４，３３５３（
倒立像）、倍率ｍ１□を−３，７７７８としたときの第
４の照明源像ｉ４移動量ΔＬ４’が前記縮小レンズＬえ
の入射瞳許容範囲２ｍｍ未満であり、且つ一般に′１”
以下に選定される入射瞳の径を照明源像の径で除した値
でなる開口比σの基準値に対して所定範囲（例えば±０
．０２　）以内であれば、照明源５の照明光を有効に縮
小レンズＬＲに入射することができることになり、前述
したパターン像Ｉ：を倍率に＋で拡大・縮小するときの
第２の照明レンズＬＬ！及び第１の結像レンズＬ＋＋の
移動量ΔＬに対する第２の結像レンズＬＩ□における像
点移動量ΔＬ４’及び開口比σ、第４の照明源像ｉ４の
直径ｄの演算結果を下記第２表に示す。

第　　　２　　　表 この第２表から明らかなように、前述したレチクル１１
のパターン像を所望の倍率で拡大・縮小した第２のパタ
ーン像Ｉ２を得るときに、照明源像ｉ４の移動量Δ、′
が縮小レンズＬ８の入射瞳の許容範囲２＋ｍａ内に略収
め、且つ開口比の許容範囲±０．０２以内に収めること
ができ、別途縮小レンズＬ、Ｉの入射瞳位置の調整を行
う必要がない。

このため、パターン制御装置３５の記憶装置３６Ｃにパ
ターン像の倍率に、とこれに対応する第２の照明レンズ
ＬＬｔ及び第１の結像レンズＬ１１の移動量Δｉとの関
係を記憶テーブルとして記憶しておくことにより、演算
処理装置３６ｂで倍率設定データが入力されたときに、
その倍率に対応するレンズＬＬ！、Ｌ１１の移動量を算
出することができ、これに基づいて駆動モータ２０を駆
動してパターン像の倍率調整を行うことができ、この倍
率調整が第２の照明レンズＬＬ！及び第１の結像レンズ
Ｌｌｌを所定距離を保って同時に移動させるだけで、第
２のパターン像■３を縮小レンズＬ８の物空間許容焦点
深度内に収め、且つ第４の照明源像ｉ４を縮小レンズＬ
えの許容入射瞳位置で且つ許容開口比範囲内に収めるこ
とができ、固定された第２の結像レンズＬｌ１１及び縮
小レンズＬＲ間の距離を何ら補正する必要がない。

以上のようにして、光学系４の調整を完了した後、縮小
レンズＬＩＩと被露光部材２との焦点調整を行う。この
焦点調整は、ＸＹＺステージ１を光軸方向に移動させる
ことにより行い、目標値すから縮小レンズ３の光心と固
定筒体８の下端面との間の距離ｋが一定であることから
、先ず目標値すから距離ｋを減算した値を目標値として
目標値設定器５０ａに設定し、この状態で空気供給源４
５から圧力空気を絞り４６を介してノズル４４に供給し
て空気マイクロメータ４９を作動状態とし、この状態で
焦点調整制御装置５０を作動状態とする。

このように焦点調整制御装置５０が作動状態となると、
目標値設定器５０ａで予め設定された目標値と、差圧変
換器４７から出力される差圧検出信号との差値でなる偏
差信号が駆動回路５０ｂに供給され、この駆動回路５０
ｂから直線駆動機構５１にＸＹＺステージ１をＺ軸方向
に移動させる駆動信号が出力され、ｘＹＺステージｌが
偏差信号が零となるようにＺ軸方向に上下動されて位置
調整が行われる。

そして、焦点調整が終了すると、ＸＹＺステージ１をＸ
Ｙ力方向適宜移動させて、被露光部材２を所定のパター
ン露光位置にセットし、次いで所定パターンを露光して
から、再度ＸＹＺステージ１をＸＹ力方向移動させて、
被露光部材２を新たなパターン露光位置に移動させ、再
度露光を行うステップアンドリピートを繰り返し、全て
の露光位置での露光を終了すると、ＸＹＺステージ１か
ら被露光部材２を取り出して、新たな被露光部材２をＸ
ＹＺステージ１に載置して同様の処理を実行する。

そして、被露光部材２に露光する投影パターンのサイズ
を変更する場合には、パターン制御装置３５のパターン
入力設定装置３８に所望の倍率Ｋ。

を入力することにより、駆動モータ２０が回転駆動され
て第２の照明レンズＬＬＪ及び第１の結像レンズＬ１１
が同時に倍率に、に対応した移動量Δ１だけ移動されて
倍率調整が行われる。

さらに、所定の大きさの矩形パターン等の多角形パター
ンを被露光部材２に露光するときには、支持部材２３を
取り外して４枚のブレード１６ａ。

１６ｂ、１９ａ、１９ｂによって所望の多角形パターン
を形成し、これを直接縮小レンズＬＲを介して被露光部
材２に露光することにより行うことができる。

このように、上記実施例によると、パターン源としての
レチクル１１を挟む第２の照明レンズＬＬ２及び第１の
結像レンズＬ、を移動させることにより、第２の結像レ
ンズＬ＋２の像点ｏＬ、’に結像する第２のパターン像
Ｉｚの倍率を所定の範囲内で無段階に変更することがで
き、このとき第２のパターン像Ｉ２の基準位置からの移
動量Δ、″が縮小レンズＬ、の物空間許容焦点深度範囲
内に収まると共に、縮小レンズＬＩＩの入射瞳位置に結
像する第４の照明源像ｉ４の移動量ΔＬ４’が入射瞳き
許容範囲内で、且つ所定の開口比許容範囲内に収まるの
で、パターン像の照明を効果的に行うことが可能となり
、被露光部材２に露光する投影パターンの露光ムラを防
止して高解像度を得ることができ、第２の結像レンズＬ
＋□と縮小レンズＬ＋ｔとの間の距離を補正する必要も
ない。

なお、上記実施例においては、各レンズＬＬＩＬＬ！＋
　　ＬＩＩ＋　　Ｌ１２を一枚のレンズで構成する場合
について説明したが、複数枚のレンズを組み合わせて構
成するようにしてもよい。

また、上記実施例においては、第２の照明レンズＬＬ□
及び第１の結像レンズＬｌ＋を一体に移動させる場合に
ついて説明したが、これに限定されるものではなく、レ
チクル１１を移動させるようにしてもよい。

さらに、上記実施例においては、パターン源として、円
形パターンを形成したレチクル１１を適用した場合につ
いて説明したが、これに限定されるものではなく、異な
る形状のパターンを形成した複数のレチクル１１を円板
に同心的に配置し、この円板を回転させて、所望のパタ
ーンを光軸６位置に位置決めしたり、他のマスク等の任
意のパターン源を適用することができる。

またさらに、上記実施例においては、第２の照明レンズ
Ｌ、ｔｚ及び第１の結像レンズＬ１１を移動する移動機
構２８としてカム３１ａ、３１ｂ及びこれに転接するカ
ムフォロア３２ａ、３２ｂを適用した場合について説明
したが、これに限定されるものではなく、摺動軸２４ａ
、２４ｂを直接送りねじ機構等の駆動機構で直線駆動す
るようにしてもよい。

なおさらに、上記各実施例においては、この発明を縮小
投影露光装置に適用した場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、パターンジェネレータ等の
パターン源のパターンを光学レンズを介して被露光部材
に描画するパターン描画装置、その他の光学結像装置に
も適用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、請求項（１）に係る光学結像方法
及び請求項（２）に係る光学結像装置によれば、第１及
び第２の照明レンズと第１及び第２の結像レンズとの４
枚のレンズで構成される光学レンズ系の第２の照明レン
ズ及び第１の結像レンズ間にパターン源を配置し、両レ
ンズを所定距離を保って同時に移動させることにより、
第２の結像レンズの投影レンズの物空間許容焦点深度内
となる像点に所望倍率のパターン像を結像し、且つ照明
源の照明源像を投影レンズの許容入射瞳位置に所定の開
口比範囲内に収まるように結像させることができ、高コ
ントラストでテレセントリシティの良い照明源が得られ
、しかも倍率調整を行う際に、第２の結像レンズ及び投
影レンズ間の距離を補正する必要がなく第２の照明レン
ズ及び第１の結像レンズを一体に移動させるだけでよい
ので、その制御が容易であると共に、高精度で行うこと
ができる等の効果が得られる。

また、請求項（３）に係る光学結像６装置によれば、第
１の照明レンズによる第１の照明源像を虚像と見做すよ
うな第２の照明源像を第１の結像レンズの物空間焦点の
外側に結像し、これを第１の結像レンズによって第１の
照明源像位置に等倍の第３の照明源像として結像するこ
とができ、第２の照明レンズ及び第１の結像レンズを一
体に移動させたときの第３の照明源像の移動量を小さく
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略構成図、第２図
（ａ）、（ハ）、（Ｃ）及び（ｄ）はバリアプルアパー
チャを示す平面図、Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図及びＤ
−Ｄ断面図、第３図はパターン制御装置の一例を示すブ
ロック図、第４図〜第１１図はそれぞれこの発明の詳細
な説明に供する光学系の模式図である。 図中、工はＸＹＺステージ、１ｅは直線駆動機構、１ｆ
はＺ方向テーブル、２は被露光部材、３はアパーチャ（
パターン源）、４は光学レンズ系、５は光源、６は光軸
、ＬＬＩは第１の照明レンズ、ＬＬＩは第２の照明レン
ズ、ＬＲ３は第１の結像レンズ、Ｌ１□は第２の結像レ
ンズ、ＬＲは縮小レンズ（投影レンズ）、２０は駆動モ
ータ、２１はねじ軸、２２はポールナツト、３５はパタ
ーン制御装置、５０はステージ制御装置である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）照明源からの照射光を少なくとも投影パターンを
   有するパターン源を介挿し且つ被露光部材に対向する投
   影レンズを有する光学系を介して被露光部材に照射して
   前記投影パターンを被露光部材に結像させる光学結像方
   法において、前記光学系は前記照明源及び投影レンズ間
   に第１の照明レンズ、第２の照明レンズ、前記パターン
   源、第１の結像レンズ及び第２の結像レンズをその順に
   光軸上に配設した構成を有し、前記第１の照明レンズに
   よって前記第１の結像レンズの像空間焦点の外側に第１
   の照明源像を結像し、該第１の照明源像を前記第２の照
   明レンズによって前記第１の結像レンズの物空間焦点の
   外側に第２の照明源像として結像し、前記第１の結像レ
   ンズによってその像空間焦点の外側に前記第２の照明源
   像を前記第１の照明源像上に当該第１の照明源像と等倍
   率で第３の照明源像として結像すると共に、パターン源
   を第１のパターン源像として結像し、第２の結像レンズ
   によって前記第３の照明源像を前記投影レンズの入射瞳
   許容位置に結像させると共に、第１のパターン源像を当
   該投影レンズの物空間許容焦点深度内に第４の照明源像
   として結像させ、前記第２の照明レンズ及び第１の結像
   レンズとパターン源とを、両レンズ間の距離を一定に保
   った状態で相対移動させることにより、第２のパターン
   像を前記投影レンズの物空間許容焦点深度内に保ち且つ
   前記第４の照明源像を投影レンズの入射瞳位置及び許容
   範囲内に保った状態で第２のパターン源像の倍率を任意
   に選定可能としたことを特徴とする光学結像方法。
2. （２）照明源からの照射光を少なくとも投影パターンを
   有するパターン源を介挿し且つ被露光部材に対向する投
   影レンズを有する光学系を介して被露光部材に照射して
   前記投影パターンを被露光部材に結像させる光学結像装
   置において、前記光学系は、照明源の像をその像焦点の
   外側に第１の照明源像として結像する第１の照明レンズ
   と、該第１の照明レンズの第１の照明源像を虚像と見做
   すよう像空間焦点の中に第２の照明源像として結像する
   第２の照明レンズと、該第２の照明レンズの像空間焦点
   内に配設されたパターン源の投影パターン像を第１のパ
   ターン像としてその像空間焦点の外側に結像すると共に
   、前記第２の照明源像を前記第１の照明源像上に当該第
   １の照明源像と等しい倍率で第３の照明源像として結像
   する第１の結像レンズと、該第１の結像レンズによる第
   １のパターン像及び第３の照明源像を物空間焦点の外側
   とし、当該第１のパターン像を前記投影レンズの物空間
   許容焦点深度内に結像すると共に、当該第３の照明源像
   を前記投影レンズの許容入射瞳位置に第４の照明源像と
   して結像する第２の結像レンズとを光軸上に順に配設し
   、前記第２の照明レンズ及び第１の結像レンズと前記パ
   ターン源とを、両レンズ間の距離を一定に保った状態で
   相対移動可能に配設したことを特徴とする光学結像装置
   。
3. （３）前記第２の照明レンズ及び第１の結像レンズ間の
   距離は両者の焦点距離の和より短く、パターン源及び第
   ２の照明源像が第２の照明レンズの像空間焦点内で且つ
   第１の結像レンズの物空間焦点の外側に位置するように
   選定されている請求項（２）に記載の光学結像装置。