JPH03202149A - 光照射装置 - 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】 〔発明の目的） （産業上の利用分野） 本発明は、ショートアーク型の放電灯からの光を楕円集
光鏡で集光して利用する光照射装置に関する。

（従来の技術） 例えば超高圧水銀灯やキセノンショートアークランプ等
のショートアーク型の放電灯からの光を利用して、光硬
化型樹脂の硬化やフォトマスクを介した露光などの光処
理か行われている。

これらの光処理のうち、均一な光処理か必要な場合には
、楕円集光鏡とインテグレータを具備した光照射装置か
よく用いられる。

第２図は、従来の楕円集光鏡とインテグレータと具備し
た光照射装置の概略説明図である。■はショートアーク
型の放電灯、２は楕円集光鏡、４はインテグレータレン
ズを示す。

第２図に示すように、放電灯１は、アークの位置か楕円
集光鏡２の第一焦点の位置ｆ、になるように配置され、
インテグレータレンズ４は楕円集光鏡２の第二焦点ｆ２
の位置に配置される。

インテグレータレンズ４は、例えば十数本から数十水の
ロッドレンズから構成され、インテグレータレンズ４に
入射した光は各ロッドレンズに分割されて出射され、照
射面Ｓで重ね合わされる。

インテグレータレンズ４に入射する光が不均一であり各
ロッドレンズ間で入射する光の強さか異なるが、照射面
Ｓで重ね合わされることにより照射面Ｓの各点での照度
か均一になる。

（発明か解決しようとする技術的課題）上記のインテグ
レータレンズによる照度の均一化において、照度の均一
度は、インテグレータからの光の出射角の大きさに依存
する。

第３図は、照射面での照度の均一度とインテグレータの
出射角との関係の説明図である。θ３はロッドレンズ４
０ｂからの光の出射角、１．、　１ｂ＋　　Ｉｃはそれ
ぞれロッドレンズ４０ａ、４０ｂ４０ｃによる照射面で
の照度分布、■は重ね合わせた全体の照度分布を示す。

第３図に示すように、インテグレータによる照度分布に
は、照度が高い部分と低い部分があり、この照度が高い
部分と低い部分の照度の差Ｄ（均一度）は、出射角θ３
が大きく光が大きく拡がる場合には、大きくなってしま
う傾向にある。従って、照度の均一度か悪くなる。尚、
第３図では、各ロッドレンズ４０ａ、’　　４０ｂ、４
０ｃからの光を不図示のアウトプットレンズによって照
射面Ｓでずれないようにして重ね合わせているため、各
ロッドレンズ４０ａ、４０ｂ、４０ｃからの出射角が異
なるように見えるか、実際には各ロッドレンズ４０ａ、
４０ｂ、４０ｃからの光の出射角はみな同じθ３の大き
さである。

出射角θ３を小さくするには、ロッドレンズの入出射面
の曲率及びロッドレンズの長さを変更する方法か考えら
れるが、入射角θ、より出射角θ３か小さいと、ロッド
レンズの側面で光かけられることにより光の利用効率か
悪くなってしまう。

また、入射角θ２を出射角θ３に合わせて小さくし、そ
れにあわせて集光鏡を変更する方法かあるか、光学系全
体を大きく設計変更しなければならなくなってしまう欠
点かある。

この発明は、かかる課題に着目してなされたもので、集
光鏡の集光角が大きい場合でも、リレー光学系によって
インテグレータレンズへの入射角を小さく変換すること
によって、大きな設計変更も要せず、また光の利用効率
を低下させることもなくインテグレータレンズからの光
の出射角を小さくすることを可能にし、より照度分布の
均一度が高くできる光照射装置の提供を目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を遠戚するため、本発明の光照射装置は、ショ
ートアーク型の放電灯と、楕円集光鏡の第二焦点をイン
テグレータレンズに投影するリレー光学系とを具備し、
インテグレータレンズへの光の入射角は、リレー光学系
によって、第二焦点への光の集光角よりも小さくなって
いることを特徴とする。

（作用） 上記構成にかかる本発明の光照射装置においては、リレ
ー光学系が楕円集光鏡の第二焦点の像をインテグレータ
レンズに投影するので、結果的に第二焦点にインテグレ
ータを置いた状態と同じになる。即ち、ショートアーク
型の放電灯からの光は、第二焦点に集光した後、リレー
光学系を経てインテグレータレンズに再度集光し、イン
テグレータレンズにより分割された後、照射面で重ね合
わされる。

また、リレー光学系が、第二焦点に集光する際の集光角
より小さい角度でインテグレータレンズに光か入射する
ようにするので、インテグレータレンズからの光の出射
角か、第二焦点での集光角より小さくなる。尚、リレー
光学系によるインテグレータへの光の入射角はリレー光
学系の設計により自由に設定できるので１、リレー光学
系とインテグレータレンズにより楕円集光鏡の集光角に
関係なく、インテグレータからの出射角を所望の角度と
することができる。

（実施例） 以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の実施例の光照射装置の概略説明図で
ある。■は例えば超高圧水銀灯のようなショートアーク
型の放電灯、２は楕円集光鏡、３はリレー光学系、４は
インテグレータレンズ、Ｓは照射面を示す。

第１図において、ショートアーク型の放電灯ｌは、その
アークの中心が楕円集光鏡２の第一焦点ｆｌの位置にな
るように配置される。従って、放電灯１のアークからの
光は、第二焦点ｆ２の位置に効率良く集光する。一方、
本実施例のリレー光学系を構成する両凸レンズ３は、イ
ンテグレータレンズ４に楕円集光鏡２の第二焦点ｆ２を
投影する位置になるよう配置されている。従って、第二
焦点ｆ２に集光した光はリレー光学系３によって投影さ
れインテグレータレンズ４の出射面４１に再び集光する
。

リレー光学系３としては、ここては両凸レンズ−枚から
なるものを例としてあげばているが、これに限られるも
のではなく、正のレンズを複数枚使用するものでも良い
。要は、第二焦点ｆ２をインテグレータレンズ４に投影
するためのリレー光学系であればどんなものでも良い。

また、第１図に示すように、リレー光学系３として用い
た両凸レンズは、インテグレータレンズ４への入射角θ
２を第二焦点ｆ２への楕円集光鏡２の集光角度θ１より
小さくするように設計されている。出射角θ３はインテ
グレータへの入射角θ２とほとんと同しである（θ２＃
θ３）ので、出射角θ３は集光角θ１より小さくなる（
θ、〉θ、）。これにより、前述の通り、より均一度の
高い照度分布を得ることかできる。

尚、第１図の示すように、リレー光学系３を設けてイン
テグレータレンズ４の位置を変えることにより、入射側
の光路長Ｌ１はＬ１′に長くなってしまうが、楕円集光
鏡２を集光角の小さいものに設計した場合と比較すると
、はとんど同じかより短い距離とすることができる。さ
らに、楕円集光鏡２の集光角にかかわらず、リレー光学
系として用いた両凸レンズ３の焦点距離を適宜選定すれ
ば、インテグレータレンズへの入射角θ２を所望の角度
にできる。また、−枚又は複数枚のレンズの配置、焦点
距離により第二焦点ｆ２からインテグレータレンズ４ま
での距離に自由度ができるので、設計上光学配置に自由
度が増すことから、全体の光路長りの調整や光路中にフ
ィルターやシャッター等の組み込みもできる。

本実施例のインテグレータレンズ４は、特開昭６３−１
２５８０１号の開示されているのと同様に円柱状のロッ
ドレンズよりなるものを使用しているが、これに限られ
ず角柱状のロッドレンズからなるものや二枚レンズ方式
のインテグレータレンズでも良い。尚、インテグレータ
レンズはプライアイレンズと呼ばれることもある。

〔発明の効果〕

以上説明した通り、本発明の光照射装置は、リレー光学
系か楕円集光鏡の第二焦点をインテグレータレンズに投
影するとともに、インテグレータレンズへの光の入射角
は、リレー光学系によって第二焦点への光の集光角より
も小さくなっているのて、第二焦点ての集光角よりイン
テグレータレンズへの入射角を小さくすることができる
。これによりインテグレータレンズからの光の出射角が
小さくてき、より均一度の高い照度分布を得ることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の光照射装置の概略説明図、第
２図は従来の楕円集光鏡とインテグレータと具備した光
照射装置の概略説明図、第３図は照射面での照度の均一
度とインテグレータの出射角の関係の説明図である。 図中、 θ１ θ２ θ。 を示す。 ショートアーク型の放電灯 楕円集光鏡 リレー光学系 インテグレータレンズ 照射面 ・集光角 ・　−入射角 −−−−・・・・出射角 手続補正書 平成２年Ｚ月 ｔｆ日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ショートアーク型の放電灯と、放電灯からの光を集光す
   る楕円集光鏡と、インテグレータレンズと、楕円集光鏡
   の第二焦点をインテグレータレンズに投影するリレー光
   学系とを具備し、インテグレータレンズへの光の入射角
   は、リレー光学系によって、第二焦点への光の集光角よ
   りも小さくなっていることを特徴とする光照射装置。