JPH11337868A - Optical element, optical device, luminaire, picture display device provided with this luminaire, and exposure device - Google Patents

Optical element, optical device, luminaire, picture display device provided with this luminaire, and exposure device

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JPH11337868A
JPH11337868A JP14851998A JP14851998A JPH11337868A JP H11337868 A JPH11337868 A JP H11337868A JP 14851998 A JP14851998 A JP 14851998A JP 14851998 A JP14851998 A JP 14851998A JP H11337868 A JPH11337868 A JP H11337868A
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optical
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Inventor
Toru Doko
徹 堂向
Original Assignee
Sony Corp
ソニー株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical element, an optical device, an luminaire, a picture display device, and an exposure device which reduce space coherence or speckles.
SOLUTION: A first optical element (first beam splitter stack 4) having plural first semi-transmission mirror faces 4a which are inclined at 45° with respect to the optical axis of incident light and are arranged in parallel at intervals of a certain gap d1, a half-wave plate 5 which rotates the direction of polarization of reflected light on plural first semi-transmission mirror faces 4a at 90°, and a second optical element (second beam splitter stack 6) having plural second semi-transmission mirror faces 6a which are inclined at 45° with respect to the optical axis of reflected light on plural first semi-transmission mirror faces 4a and are arranged in parallel at intervals of a certain gap d2 are provided, and light incident on plural first and second semi-transmission mirror faces 4a and 6a is successively partially reflected and partially transmitted, and branch light consisting of plural luminous fluxes having a certain optical path length difference is successively emitted from plural second semi-transmission mirror faces 6a.
COPYRIGHT: (C)1999,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光学素子、光学装置、照明装置およびこれを具備した画像表示装置ならびに露光装置に関し、さらに詳しくは、コヒーレント光光源から出射されるコヒーレント光の空間コヒーレンスあるいはスペックルを低減する光学素子、光学装置、照明装置およびこれを具備した画像表示装置ならびに露光装置に関する。 The present invention is an optical element FIELD OF THE INVENTION The optical device, a lighting device and an image display apparatus and an exposure apparatus equipped with a this, more specifically, spatial coherence or speckles of the coherent light emitted from the coherent light source optical elements to reduce the optical device, an illumination device and an image display apparatus and an exposure apparatus equipped with a this.

【0002】 [0002]

【従来の技術】半導体レーザ等のコヒーレント光光源を具備する装置としては、たとえば赤、緑、青の3色のレーザ光を強度変調し、この強度変調されたレーザ光をスクリーン上で水平および垂直に走査することによりテレビジョン画像等の画像を表示する走査型の画像表示装置やレーザ光を照明光源として液晶等の画像表示素子を照射してその投影像により画像を表示する装置、あるいはマスク上のパターンを半導体基板上に投射露光する半導体装置作製用の露光装置等がある。 2. Description of the Related Art As apparatus comprising a coherent light source such as a semiconductor laser, for example, red, green, and laser beams of three colors of blue intensity-modulated, horizontal and vertical to the intensity-modulated laser beam on the screen an image display device and a laser beam scanning for displaying an image such as a television image by scanning and irradiating the image display device such as a liquid crystal as an illumination light source to display an image by the projection image unit, or on the mask there such a pattern exposure apparatus of a semiconductor device for producing the projection exposure on a semiconductor substrate is. これらの装置に具備されるコヒーレント光光源は出射されるコヒーレント光の高い単色性等の特徴を利用して用いられるが、高い干渉性を有するコヒーレント光が粗い表面や不均一な媒質によって散乱されて不規則な強度分布となるスペックルというコヒーレント光に特有の問題が生じ、その応用を妨げる一要因となっている。 Although coherent light sources to be provided in these devices are used by utilizing the characteristics such as high monochromaticity of coherent light emitted, it is scattered by the high interference surface or uneven medium coherent light rough with cause unique problems to coherent light as a speckle becomes irregular intensity distribution, and thus an obstacle to its application. 以下、コヒーレント光に特有の問題であるスペックルについて、コヒーレント光の概略パワースペクトラム図である図13および図14を参照して説明する。 Hereinafter, the speckle is a particular problem in coherent light, will be described with reference to FIGS. 13 and 14 is a schematic power spectrum diagram of the coherent light.

【0003】一般的に、半導体レーザ等のコヒーレント光光源から出射されるコヒーレント光は、図13に示したように、シングルモードのパワースペクトラムを有している。 In general, coherent light emitted from the coherent light source such as a semiconductor laser, as shown in FIG. 13, it has a power spectrum of a single mode. このコヒーレント光のコヒーレント度|g Coherent degree of this coherent light | g
(τ)|は、パワースペクトラムのフーリエ変換G (Τ) |, the Fourier transform G of the power spectrum
(τ)より、|g(τ)|=|G(τ)/G(0)|として与えられ図14のようになる。 From (τ), | g (τ) | = | becomes as given Figure 14 as | G (τ) / G (0). たとえば図13に示したように、パワースペクトラムの半値全幅をν sとすると、コヒーレント度の半値全幅τ sはパワースペクトラムの関数形にも依るが、概略(τ s 〜1/ν s )で与えられる。 For example, as shown in FIG. 13, when the full width at half maximum of the power spectrum and [nu s, but the full width at half maximum tau s of coherent degree depending on the functional form of the power spectrum, given in outline (τ s ~1 / ν s) It is. このτ sおよびl c =cτ s (cは光が伝搬する媒質中の光速度)はそれぞれのコヒーレンス時間あるいはコヒーレンス長と称されている。 The tau s and l c = cτ s (c is the speed of light in a medium where the light propagates) is referred to as respective coherence time or coherence length. これは、コヒーレント光光源から出射されたコヒーレント光を2つに分岐して一方の経る光路を他方の光路よりlだけ長くした場合、lがl cと同程度かより小であれば分岐された2 This, when longer by l than coherent light coherent light emitted from the light source is branched into two go through the one optical path other optical path, l is branched if less than or comparable with l c 2
つの光は大きなコヒーレント度を有して互いに干渉し、 One of the light interfere with each other have a large coherent degree,
lがl cと同程度かより大であれば分岐された2つの光はコヒーレント度が小となって干渉が生じないことを意味している。 l which means that the two light coherent degree branched if greater than or about the same as l c does not occur interference becomes small.

【0004】このようなコヒーレント光光源をたとえば画像表示装置に用いた場合、像面、たとえば視聴者の網膜上では、物体面、たとえばスクリーンの各点および各領域からの寄与が集合されて像が形成すると考えることができる。 [0004] When using such a coherent light source, for example, in an image display device, the image surface, on the retina of the example viewer object surface, for example, the contribution is set images from each point and each area of ​​the screen it can be considered to form. 物体面には一般的に波長程度以上の深さの凹凸があるので、像面では複雑な位相関係の光束が重なり合うこととなる。 Since the object surface generally has irregularities having a wavelength equal to or greater than about the depth, so that the light flux of complex phase relationship overlapping the image plane. したがって、これらの光束が互いに可干渉であれば干渉が生じ、複雑な明暗のパターン、いわゆるスペックルが生じ、画像表示装置の画質を著しく損なわせる一要因となる。 Therefore, these generated light beam interference if coherent with each other, complicated brightness pattern, a so-called speckle occurs in a significantly a factor for impairing the quality of the image display device. このスペックルを低減するためには、これらの光束が互いに非可干渉となるようにすることが重要であり、2つの低減方法が考えられる。 In order to reduce this speckle is important that these light beams made to be incoherent with each other, two reduction methods can be considered.

【0005】第1の低減方法は、コヒーレント光光源から出射されるコヒーレント光のパワースペクトラム幅を十分に大、すなわちコヒーレンス長を十分に小とする方法である。 [0005] The first method of reducing is sufficiently large power spectrum width of the coherent light emitted from the coherent light source, that is, a method of sufficiently small coherence length. しかしながら、この方法はコヒーレント光の高い単色性という特性が損なわれ、好ましくない。 However, this method is characteristic of high monochromaticity of coherent light is impaired, which is undesirable.

【0006】第2の低減方法は、ある程度のコヒーレント長を有するコヒーレント光光源を複数の光束に分岐し、互いにコヒーレント長程度以上の光路長差を与えた後、再び合流あるいは配置させる方法である。 A second method of reducing branches the coherent light source having a certain coherence length into a plurality of light beams, after giving the coherent length of about or more optical path length difference from each other, a method for combining or repositioned. この低減方法は、各々の光束間で非可干渉となるので、分岐される光束数が多いほど合流あるいは配置されたコヒーレント光の空間的なコヒーレンス度を低減することができる。 The reduction method, since the non-coherence between each of the light beam, it is possible to reduce the spatial coherence of the larger the number of light beam branching or disposed coherent light. 具体的な既知の事例としては、複数の両端を揃えた光ファイバーを束ねるとともに各々の光ファイバーの長さに入射するコヒーレント光光源のコヒーレンス長より長い光路長差を与え、一端からコヒーレント光を入射させて他端から出射するコヒーレント光を互いに非可干渉とし、再び合流あるいは配置する光束全体の空間コヒーレンスを低減する方法がある。 Specific known examples, giving long optical path length difference than the coherence length of the coherent light source incident on the length of each optical fiber with bundling the optical fibers aligned plurality of ends, by the incidence of the coherent light from one end the coherent light emitted from the other end and incoherent with each other, there is a method of reducing the spatial coherence of the overall light flux converge or repositioned.

【0007】しかしながら、複数の光ファイバーを束ねてスペックルを低減する方法には、以下のような問題点がある。 However, the method of reducing speckle by bundling a plurality of optical fibers, has the following problems. たとえば、31本の光ファイバーを束ねて各々の長さの差を1cmとした場合には最短の光ファイバーと最長の光ファイバーとの長さの差は30cmとなる。 For example, the difference in length between the shortest optical fiber and the longest fiber in the case of a 1cm difference of each length are bundled 31 optical fibers becomes 30 cm.
そして、31本の両端が揃えられた光ファイバーの束を、たとえば画像表示装置内に納めるには大きな容積が必要であり、画像表示装置の小型化を図る上での阻害要因となる。 Then, a bundle of optical fibers aligned both ends of the 31 present, for example, required a large volume paid to the image display apparatus, an inhibition factor in reducing the size of the image display device. また、31本の両端が揃えられた光ファイバーの束の開口率は1以下であるため、入射するコヒーレント光を光ファイバーに結合する際に損失が生じる。 Further, since the aperture ratio of the bundle of optical fibers aligned both ends of the 31 present at 1 or less, losses in coupling the coherent light incident on the optical fiber.

【0008】特開昭63−101815号公報には、光路長差を生起する手段に多数のエレメントミラーを構成した照明装置が提案されている。 [0008] JP-A-63-101815, lighting apparatus constructed a number of elements mirror unit that occurs the optical path length difference has been proposed. これはエレメントミラー群に対して光をほぼ垂直に入射させるとともにほぼ垂直に反射させ、入射光束と出射光束とを何れもレンズで集光してこれらの光軸を微小にずらし、反射光のみはミラーによりその光軸を45度曲げる構成となっている。 This reflects substantially vertically with is incident substantially perpendicularly light to the element group of mirrors, micro-staggered these optical axes and condensed in both the lens and the emitted light beam and the incident light beam, the reflected light only It has a configuration for bending the optical axis by 45 degrees by the mirror.
この場合、最小構成要素としてミラーおよびレンズが光学素子として必要であり、エレメントミラー群とともにこれらの光学素子の高精度な配置が求められる。 In this case, mirrors and lenses as minimum component is required as an optical element, high-precision arrangement of the optical elements is required in conjunction with the element mirrors. また、 Also,
エレメントミラー群は多数のミラー面を積み重ねた構成であり、その作製には多くの工数を必要とする。 Element mirrors are configured with stacked multiple mirror surfaces, requiring a lot of man-hours to the manufacturing.

【0009】ところで、いかなる光路長差を生起する手段を用いたとしても、シングルモードのパワースペクトラムを有するコヒーレント光光源から出射されるコヒーレント光のコヒーレンス長は一般的に十分長いため、空間コヒーレンスを十分低減するには限界がある。 By the way, even with the use of means that occurs any optical path length difference, for the coherence length of the coherent light emitted from the coherent light source is generally long enough to have a power spectrum of the single mode, the spatial coherence sufficiently in order to reduce there is a limit. たとえば、コヒーレント光光源としてシングルモードのパワースペクトラムを有する半導体レーザを画像表示装置に用いた場合、半導体レーザの典型的なコヒーレンス長は1 For example, when a semiconductor laser having a power spectrum of the single mode as a coherent light source in an image display device, the typical coherence length of the semiconductor laser 1
m程度であり、このような光路長差を生起させるためには大きな容積が必要であり、画像表示装置の小型化を図る上での阻害要因となる。 It is about m, in order to rise to such an optical path length difference is required a large volume, the inhibition factor in reducing the size of the image display device.

【0010】 [0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、空間コヒーレンスの低減あるいはスペックルの低減を図るとともに小型である光学素子、光学装置、照明装置およびこれを具備した画像表示装置ならびに露光装置を提供することである。 OF THE INVENTION Problems to be Solved] The present invention challenges, the optical element is small with reduced or reduction of speckle spatial coherence, optical device, an illumination device and an image display apparatus and an exposure apparatus equipped with a this it is to provide.

【0011】 [0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために請求項1の発明の光学素子では、入射するコヒーレント光の光軸に対してほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する複数の半透過ミラー面を有し、複数の半透過ミラー面で入射するコヒーレント光の一部反射と一部透過とを順次行い、順次一定の光路長差を有する複数の光束で構成される分岐光を出射することを特徴とする。 The optical element of the invention of claim 1 to solve the above object, according to an aspect of, distribution in parallel to each other and constant spacing with inclined approximately 45 degrees with respect to the optical axis of incident coherent light a plurality of half-mirror surface to set, sequentially performs a part reflecting the partial transmission of the coherent light incident at a plurality of half-mirror surface, it is composed of a sequential plurality of light beams having a constant optical path length difference that is characterized by emitting a branched light.

【0012】請求項2の発明の光学素子では、入射するコヒーレント光の光軸に対してほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第1の複数の半透過ミラー面を有する第1の光学素子と、入射するコヒーレント光の第1の複数の半透過ミラー面での反射光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第2の複数の半透過ミラー面を有する第2の光学素子とを有し、第1の複数の半透過ミラー面および第2の複数の半透過ミラー面で入射するコヒーレント光の一部反射と一部透過とを順次行い、 [0012] In the optical element of the invention of claim 2, having a first plurality of half-mirror surface to dispose in parallel and a constant distance from each other with inclined approximately 45 degrees with respect to the optical axis of incident coherent light second it is disposed in parallel and a constant distance from each other with a first optical element, the optical axis of the reflected light at the first plurality of half-mirror surface of the incident coherent light, inclined approximately 45 ° a plurality of a second optical element having a semi-transparent mirror surface, a portion reflecting a portion of the incident coherent light at a first plurality of half-mirror surface and a second plurality of half-mirror surface of the It performs the transmission sequentially,
第2の複数の半透過ミラー面から、順次一定の光路長差を有する複数の面展開する光束で構成される分岐光を出射することを特徴とする。 From a second plurality of half-mirror surface, characterized in that for emitting the branched light composed of the light beam a plurality of surface extending with successively constant optical path length difference.

【0013】請求項3の発明の光学素子では、直線偏光を有して入射するコヒーレント光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第1の複数の半透過ミラー面を有する第1の光学素子と、入射するコヒーレント光の第1の複数の半透過ミラー面での反射光の偏光方向を90度回転させる1/ [0013] In the optical element of the invention of claim 3, the first plurality of arranged in parallel and a constant distance from each other with respect to the optical axis of the coherent light incident with a linear polarization, inclined approximately 45 ° of a first optical element having a semi-transparent mirror surface is rotated by 90 degrees the polarization direction of the reflected light at the first plurality of half-mirror surface of the incident coherent light 1 /
2波長板と、入射するコヒーレント光の第1の複数の半透過ミラー面での反射光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第2の複数の半透過ミラー面を有する第2の光学素子とを有し、第1の複数の半透過ミラー面および第2の複数の半透過ミラー面で入射するコヒーレント光の一部反射と一部透過とを順次行い、第2の複数の半透過ミラー面から、順次一定の光路長差を有する複数の面展開する光束で構成された分岐光を出射することを特徴とする。 And half-wave plate, a second plurality of arranged in parallel and a constant distance from each other with respect to the optical axis of the reflected light, inclined approximately 45 degrees in the first plurality of half-mirror plane of the incident coherent light semitransparent second and an optical element having a mirror surface, a first plurality of partially reflecting semi-transparent mirror surface and a second plurality of coherent light incident at half-mirror surface and partial transmission of sequentially performed from the second plurality of half-mirror surface, characterized in that for emitting the branch light composed of sequential light beams a plurality of surface extending with a constant optical path length difference.

【0014】請求項7の発明の光学装置では、少なくともコヒーレント光を出射するコヒーレント光光源と、入射するコヒーレント光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する複数の半透過ミラー面を有する光学素子とを有し、複数の半透過ミラー面で、入射するコヒーレント光の一部反射と一部透過とを順次行い、順次一定の光路長差を有する複数の光束で構成された分岐光を出射することを特徴とする。 [0014] In the optical device of the invention of claim 7 includes a coherent light source for emitting at least coherent light, with respect to the optical axis of the incident coherent light, arranged in parallel to each other and constant spacing with inclined approximately 45 degrees more and an optical element having a plurality of semi-transparent mirror surface, a plurality of half-mirror surface, sequentially performs a part reflecting the partial transmission of the incident coherent light, with a sequential constant optical path length difference of characterized in that it emits split light comprised of light beams.

【0015】請求項8の発明の光学装置では、少なくともコヒーレント光を出射するコヒーレント光光源と、入射するコヒーレント光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第1 [0015] In the optical device of the invention of claim 8 includes a coherent light source for emitting at least coherent light, with respect to the optical axis of the incident coherent light, arranged in parallel to each other and constant spacing with inclined approximately 45 degrees the first to
の複数の半透過ミラー面を有する第1の光学素子と、入射するコヒーレント光の第1の複数の半透過ミラー面での反射光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第2の複数の半透過ミラー面を有する第2の光学素子とを有し、第1の複数の半透過ミラー面および第2の複数の半透過ミラー面で入射するコヒーレント光の一部反射と一部透過とを順次行い、第2の複数の半透過ミラー面から、順次一定の光路長差を有する複数の面展開する光束で構成された分岐光を出射することを特徴とする。 A first optical element having a plurality of semi-transparent mirror surface of the optical axis of the reflected light at the first plurality of half-mirror surface of the incident coherent light, and parallel to each other with inclined approximately 45 degrees and a second optical element having a second plurality of half-mirror surface to arrange at regular intervals, incident at a first plurality of half-mirror surface and a second plurality of half-mirror surface sequentially performs a part reflecting the partial transmission of coherent light, that from the second plurality of half-mirror surface, emits branch light composed of sequential light beams a plurality of surface extending with a constant optical path length difference the features.

【0016】請求項9の発明の光学装置では、少なくとも直線偏光を有するコヒーレント光を出射するコヒーレント光光源と、入射するコヒーレント光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第1の複数の半透過ミラー面を有する第1の光学素子と、入射するコヒーレント光の第1の複数の半透過ミラー面での反射光の偏光方向を90度回転させる1/2波長板と、入射するコヒーレント光の第1の複数の半透過ミラー面での反射光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第2の複数の半透過ミラー面を有する第2の光学素子とを有し、第1の複数の半透過ミラー面および第2 [0016] In the optical device of the invention of claim 9 includes a coherent light source for emitting a coherent light having at least linear polarization, with respect to the optical axis of the incident coherent light, parallel and fixed to each other with inclined approximately 45 degrees a first optical element having a first plurality of half-mirror surface be disposed at intervals, is rotated 90 degrees the polarization direction of the reflected light at the first plurality of half-mirror surface of the incident coherent light 1 / 2 wavelength plate, the light reflected by the first plurality of half-mirror surface of the incident coherent light with respect to the optical axis, the second to arrange in parallel and a constant distance from each other with inclined approximately 45 degrees and a second optical element having a plurality of half-mirror surface, the first plurality semitransparent mirror surface and a second
の複数の半透過ミラー面で入射するコヒーレント光の一部反射と一部透過とを順次行い、第2の複数の半透過ミラー面から、順次一定の光路長差を有する複数の面展開する光束で構成された分岐光を出射することを特徴とする。 Successively performed a plurality of the partial reflection and partial transmission of the coherent light incident at half-mirror surface of the second plurality of half-mirror surface, the light beam a plurality of surface extending with successively constant optical path length difference characterized in that it emits configured branched light in.

【0017】請求項15の発明の照明装置では、少なくともコヒーレント光を出射するコヒーレント光光源と、 [0017] In the illumination device of the invention of claim 15 includes a coherent light source for emitting at least coherent light,
入射するコヒーレント光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する複数の半透過ミラー面を有する光学素子と、複数のエレメントレンズで構成されたフライアイレンズとコンデンサレンズとで構成されたオプティカルインテグレータとを有し、複数の半透過ミラー面で入射するコヒーレント光の一部反射と一部透過とを順次行って生起される、順次一定の光路長差を有するN本の光束をオプティカルインテグレータに透過し、オプティカルインテグレータから出射されて照射される被照射面におけるスペックルのコントラストを1/N 1/2に低減することを特徴とする。 With respect to the optical axis of the incident coherent light, the fly-eye lens consisting of a plurality of optical elements having a semi-transparent mirror surface, a plurality of elements lenses disposed in parallel and a constant distance from each other with inclined approximately 45 degrees and and a optical integrator constituted by a condenser lens, is caused sequentially performed and partially reflective and partially transmissive coherent light incident at a plurality of half-mirror surface, the sequential constant optical path length difference the N optical beam having passed through the optical integrator, characterized in that to reduce the contrast of the speckle to 1 / N 1/2 of the irradiated surface to be irradiated is emitted from the optical integrator.

【0018】請求項16の発明の照明装置では、少なくともコヒーレント光を出射するコヒーレント光光源と、 [0018] In the illumination device of the invention of claim 16 includes a coherent light source for emitting at least coherent light,
入射するコヒーレント光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第1の複数の半透過ミラー面を有する第1の光学素子と、 With respect to the optical axis of the incident coherent light, a first optical element having a first plurality of half-mirror surface to dispose in parallel and a constant distance from each other with inclined approximately 45 degrees,
入射するコヒーレント光の第1の複数の半透過ミラー面での反射光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第2の複数の半透過ミラー面を有する第2の光学素子と、複数のエレメントレンズで構成されたフライアイレンズとコンデンサレンズとで構成されたオプティカルインテグレータとを有し、第1の複数の半透過ミラー面および第2の複数の半透過ミラー面で入射するコヒーレント光の一部反射と一部透過とを順次行って生起される、順次一定の光路長差を有するN本の光束をオプティカルインテグレータに透過し、オプティカルインテグレータから出射されて照射される被照射面におけるスペックルのコントラストを1/N 1/2に低減することを特徴とする。 With respect to the optical axis of the reflected light at the first plurality of half-mirror plane of the incident coherent light, a second plurality of half-mirror surface to dispose in parallel and a constant distance from each other with inclined approximately 45 degrees a second optical element having, and an optical integrator constituted by a plurality of fly-eye lens and the condenser lens which is constituted by the element lenses, the first plurality semitransparent mirror surface and a second plurality of some of the coherent light incident at half-mirror surface is caused reflected and partially transmitted and sequentially performed, through the sequential N optical flux having a constant optical path length difference to the optical integrator, it is emitted from the optical integrator characterized by reducing the contrast of the speckle on the irradiated surface to be irradiated to the 1 / N 1/2 Te.

【0019】請求項17の発明の照明装置では、少なくとも直線偏光を有するコヒーレント光を出射するコヒーレント光光源と、入射するコヒーレント光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第1の複数の半透過ミラー面を有する第1の光学素子と、入射するコヒーレント光の第1の複数の半透過ミラー面での反射光の偏光方向を90度回転させる1/2波長板と、入射するコヒーレント光の第1の複数の半透過ミラー面での反射光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第2の複数の半透過ミラー面を有する第2の光学素子と、複数のエレメントレンズで構成されたフライアイレンズとコンデンサレンズとで構成されたオプティカルインテグレータ [0019] In the illumination device of the invention of claim 17 includes a coherent light source for emitting a coherent light having at least linear polarization, with respect to the optical axis of the incident coherent light, parallel and fixed to each other with inclined approximately 45 degrees a first optical element having a first plurality of half-mirror surface be disposed at intervals, is rotated 90 degrees the polarization direction of the reflected light at the first plurality of half-mirror surface of the incident coherent light 1 / 2 wavelength plate, the light reflected by the first plurality of half-mirror surface of the incident coherent light with respect to the optical axis, the second to arrange in parallel and a constant distance from each other with inclined approximately 45 degrees an optical integrator comprising a plurality of the second optical element having a half-mirror surface, the fly-eye lens composed of a plurality of elements lenses and the condenser lens を有し、第1の複数の半透過ミラー面および第2の複数の半透過ミラー面で入射するコヒーレント光の一部反射と一部透過とを順次行って生起される、順次一定の光路長差を有するN本の光束をオプティカルインテグレータに透過し、オプティカルインテグレータから出射されて照射される被照射面におけるスペックルのコントラストを1/N 1/2に低減することを特徴とする。 The a, are part of the incident coherent light reflected and partially transmitted and successively subjected to an occurrence in the first plurality of half-mirror surface and a second plurality of half-mirror surface, sequential constant optical path length through the N optical beams having a difference in optical integrator, characterized in that to reduce the contrast of the speckle to 1 / N 1/2 of the irradiated surface to be irradiated it is emitted from the optical integrator.

【0020】請求項23の発明の画像表示装置では、上記した請求項15,16,17の発明の照明装置のうちの何れか一種を具備することを特徴とする。 [0020] In the image display apparatus of the invention of claim 23 is characterized by comprising either one of a lighting device of the invention of claim 15, 16, and 17 described above. また、請求項24の発明の露光装置では、上記した請求項15,1 Further, in the exposure apparatus of the invention of claim 24, claim above 15,1
6,17の発明の照明装置のうちの何れか一種を具備することを特徴とする。 Characterized by comprising either one of a lighting device of the invention of 6,17.

【0021】上述した手段による作用を以下に記す。 [0021] referred to below the action by the above-described means. 本発明の光学素子および光学装置によれば、入射するコヒーレント光はほぼ等しい光強度を有する複数の光束に分岐され、分岐された光束は順次一定の光路長差が生起されるので、出射面上で効率的に空間コヒーレンスの低減あるいはスペックルの低減を図ることができる。 According to the optical element and the optical device of the present invention, the coherent light incident is branched into a plurality of light beams having substantially equal light intensity, since the branched light beam is caused sequentially constant optical path length difference, the exit plane in efficiently can be reduced or reduction of speckle spatial coherence. また、 Also,
本発明の光学装置を用いた照明装置では、光学装置から出射される非可干渉であるN本の光束に分岐されるので、スペックルのコントラストを概略1/N 1/2に低減することができる。 Lighting device using the optical device of the present invention, because it is split into N optical beams is a non-coherent, which is emitted from the optical device, it is possible to reduce the contrast of speckle schematically 1 / N 1/2 it can. さらに、本発明の光学素子は従来の、たとえば光ファイバーを束ねたものよりも小型であり、光学装置および照明装置の小型化を図ることができるとともに、この照明装置を具備する画像表示装置および露光装置の小型化も図ることができる。 Further, the optical element of the present invention is conventional, is smaller than that for example a bundle of optical fibers, it is possible to reduce the size of the optical device and an illumination device, an image display apparatus and an exposure apparatus having this illumination device it can be miniaturized also reduced. そして、本発明の画像表示装置では空間コヒーレンスの低減あるいはスペックルの低減により、高品位の画像を得ることが可能となり、本発明の露光装置では、マスク上のパターンの高品位の露光が可能となる。 Then, by reducing the reduction or speckle spatial coherence in the image display apparatus of the present invention, it is possible to obtain a high-quality image, the exposure apparatus of the present invention, and enables high-quality exposure of the pattern on the mask Become.

【0022】ところで、入射するコヒーレント光が複数の異なる波長を有する、たとえばコヒーレント光光源にマルチモードの半導体レーザを用いた場合には、以下に説明する作用を得ることができる。 By the way, when a coherent light incident has a plurality of different wavelengths, using a semiconductor laser of multi-mode, for example, in coherent light source, it is possible to obtain an effect to be described below. これを図1および図2を参照して説明する。 This will be explained with reference to FIGS.

【0023】図1はマルチモードレーザ光の概略パワースペクトラム図である。 [0023] FIG. 1 is a schematic power spectrum diagram of a multi-mode laser beam. このパワースペクトラムの各モードは、半導体レーザの共振器長をLとして、c 0 /2 Each mode of the power spectrum, the cavity length of the semiconductor laser as L, c 0/2
nL(c 0は真空中の光速であり、nは半導体レーザ媒体の屈折率である)であらわされる一定の間隔で並んでいる。 nL (c 0 is the speed of light in vacuum, n is a refractive index of the semiconductor laser medium) are arranged at regular intervals represented by. このようなマルチモードレーザ光のコヒーレンス度|g(t)|は、図2に示した概略パワースペクトラム図のようになる。 Coherence factor of such a multi-mode laser beam | g (t) | is as schematic power spectrum diagram shown in FIG. したがって、マルチモードレーザ光の場合には周期的にコヒーレンス度の極大があらわれ、 Therefore, periodically appeared maximal coherence degree in the case of a multimode laser beam,
その各々の極大波形の半値全幅τ tは概略τ t 〜1/ν FWHM tau t of each of the maximum waveform schematic tau t to 1 / [nu
t (ν tはパワースペクトラムの包絡線の半値全幅である)の範囲にある。 t ([nu t is the full width at half maximum of the envelope of the power spectrum) in the range of. τ tは幅ν sの縦モードが単一に立っている場合のコヒーレンス時間τ s 〜1/ν sよりも一般的に十分小となる。 tau t is the generally small enough than the coherence time τ s ~1 / ν s in the case where the longitudinal mode of the width [nu s standing in single. また、一般的にコヒーレンス時間τ cは下記式1で定義されるので、τ tはコヒーレンス時間よりも小であるといえる。 Further, since the general coherence time tau c defined by the following formula 1, tau t can be said to be smaller than the coherence time.

【0024】 [0024]

【数1】 [Number 1]

【0025】したがって、コヒーレント光光源にマルチモードレーザ光を出射する半導体レーザを用いた場合には、光路長差をτ c程度まで大きくとる必要はなく、コヒーレンス度の極大を避けるような光路長差を生起させればよいこととなる。 [0025] Therefore, when a semiconductor laser for emitting multimode laser light into a coherent light source need not to increase the optical path length difference to about tau c, the optical path length difference such as to avoid maximum coherence degree so that the it is sufficient to rise to. すなわち、コヒーレント度の周期性を利用し、光路長差をc((n−1)τ d +τ t That is, utilizing the periodicity of the coherent degree, the optical path length difference c ((n-1) τ d + τ t /
2)以上c(nτ d −τ t /2)以下の範囲内(ただし、cは光束であり、nは自然数である)とすることにより、効果的に空間コヒーレンスを低減することができる。 2) or c (nτ d -τ t / 2 ) within the range (although, c is the light beam, n represents by the natural numbers), can be effectively reduced spatial coherence.

【0026】 [0026]

【発明の実施の形態】本発明は半導体レーザ等のコヒーレント光光源から出射されるコヒーレント光をあつかう光学素子、光学装置、照明装置およびこれを具備する画像表示装置ならびに露光装置に適用することができる。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention can be applied such as a semiconductor laser optical element dealing with coherent light emitted from the coherent light source of the optical device, the illumination device and an image display apparatus and an exposure apparatus including the same .
以下、本発明を適用した実施例について図3〜図12を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 12.

【0027】 実施例1本実施例では、コヒーレント光光源であるレーザ光光源と、このレーザ光光源から出射されるレーザ光から複数の光束で構成される分岐光を出射する第1の光学素子と、複数の光束で構成される分岐光の偏光方向を90度回転させる1/2波長板と、複数の光束で構成される分岐光から面展開する複数の分岐光を出射する第2の光学素子とを有する光学装置について、光学装置の概略外観斜視図である図3、図3の+x軸方向から第1の光学素子である第1のビームスプリッタスタック4および第2 [0027] In Example 1 This example includes a laser light source is a coherent light source, a first optical element that emits the branched optical composed of a plurality of light beams from the laser beam emitted from the laser light source , a plurality of half-wave plate which rotates 90 degrees the polarization direction of the composed branch light by an optical beam, a second optical element for emitting a plurality of split lights to the surface extending from the formed branched light of a plurality of light beams the optical device having the bets, 3, the first beam splitter stack 4 and the second is the first optical element from the + x axis direction in FIG. 3 is a schematic perspective view of an optical device
の光学素子である第2のビームスプリッタスタック6をみた概略平面図である図4を参照して説明する。 Referring to FIG. 4 illustrating a schematic plan view of the second beam splitter stack 6 is an optical element.

【0028】レーザ光光源2から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ3により平行光に変換され、第1 The laser emitted from the laser light source 2 light is converted into parallel light by the collimator lens 3, the first
の光学素子である第1のビームスプリッタスタック4に入射する。 To the incident on the first beam splitter stack 4 is an optical element. この際、入射するレーザ光は直線偏光を有しており、その電場の振動面が図3中に示したz軸に平行となるように配設されている。 At this time, the laser beam incident are arranged to have a linear polarization, the plane of vibration of the electric field is parallel to the z-axis shown in FIG. 第1のビームスプリッタスタック4は、入射するレーザ光の光軸に対してほぼ4 First beam splitter stack 4 is substantially the optical axis of the incident laser beam 4
5度傾斜するs 1個(図3では5個)の半透過ミラー面4aが、一定の間隔長d 1を隔てて光軸上に並んで配設されているものである。 Half-mirror surface 4a of s 1 or to 5 degree inclined (in FIG. 3 5) is one that is juxtaposed on the optical axis at a predetermined interval length d 1.

【0029】まず、入射するレーザ光は第1のビームスプリッタスタック4のs 1個の半透過ミラー面4aにより、入射するレーザ光の一部反射と一部透過とが順次行われ、光量がほぼ等しいs 1個の光束に分岐される。 Firstly, the laser beam incident by the first beam splitter s 1 single semitransparent mirror surface 4a of the stack 4, a portion reflecting the partial transmission of the incident laser beam is sequentially performed, the amount of light is almost It is divided into equal s 1 single light beam. そして、s 1個に分岐された光束の光軸は何れも+y方向にほぼ45度曲げられる。 Then, the optical axis of the light beam is branched into one s are all bent approximately 45 degrees in the + y direction. つぎに、45度+y軸方向に曲げられてs 1個に分岐された光束は、1/2波長板5 Then, the light beam is branched bent 45 degrees + y-axis direction in one s is 1/2-wavelength plate 5
を透過する際にその偏光方向が90度回転(電場の振動方向はx軸方向)され、第2の光学素子である第2のビームスプリッタスタック6に入射する。 Its polarization direction when it passes through the are 90 degree rotation (vibration direction is x-axis direction of the electric field), enters the second beam splitter stack 6 is a second optical element. この第2のビームスプリッタスタック6は入射する光の光軸に対してほぼ45度傾斜するs 2個(図3では5個)の半透過ミラー面6aが、一定の間隔長d 2を隔てて光軸上に並んで配設されており、その機能は第1のビームスプリッタスタック4とほぼ同等である。 Half-mirror surface 6a of the two s inclined approximately 45 degrees with respect to the optical axis of the second beam splitter optical stack 6 entering (in FIG. 3 5) is, at regular intervals length d 2 side by side on the optical axis are arranged, the function of which is substantially equal to the first beam splitter stack 4. つぎに、s 1個に分岐された光束は第2のビームスプリッタスタック6のs 2個の半透過ミラー面6aにより、入射するレーザ光の一部反射と一部透過とが順次行われ、光量がほぼ等しい(s 1 Then, the light beam is branched into one s by s 2 pieces of half-mirror surface 6a of the second beam splitter stack 6, a portion reflecting the partial transmission of the incident laser beam is sequentially performed, the amount of light There is approximately equal (s 1
×s 2 )個の光束に分岐される。 × s 2) is split into individual light beams. すなわち、レーザ光光源2から出射される1本のレーザ光の光束を(s 1 ×s That is, the light flux of the laser beam of one emitted from the laser light source 2 (s 1 × s
2 )個のレーザ光の光束に分岐して+z軸方向のxy面上に面展開して出射する小型の光学素子の提供が可能となり、第2の複数の半透過ミラー面6aからは、順次一定の光路長差を有する(s 1 ×s 2 )個の面展開する光束で構成された分岐光を出射することができる。 2) number of enabling provision of a compact optical element and the surface extending emitted to branched into light flux + z axis direction of the xy plane of the laser beam from the second plurality of half-mirror surface 6a, sequentially it can emit a constant having an optical path length difference (s 1 × s 2) pieces branched light composed of a light beam surface deployment.

【0030】上記の第1,2の光学素子である第1,2 The first and second a first and second optical elements of the
のビームスプリッタスタック4,6の作製方法について、たとえばレーザ光光源2から出射されるレーザ光の波長が650nmであり、第1,2のビームスプリッタスタック4,6の半透過ミラー面4a,6aの個数s 1 ,s 2が各々5個である場合について、概略外観斜視図である図5および図6を参照して説明する。 A method for manufacturing the beam splitter stack 4,6 is the wavelength of the laser light emitted for example from a laser light source 2 is 650 nm, the semi-transparent mirror surface 4a of the first and second beam splitter stack 4,6, 6a of the for if the number s 1, s 2 are each five will be described with reference to FIGS. 5 and 6 is a schematic perspective view.

【0031】まず、レーザ光の波長650nmに対して屈折率n s =1.51を有する5枚の第1〜第5の平行ガラス基板7a,7b,7c,7d,7eを用意し、たとえば第1の平行ガラス基板7aの第2の平行ガラス基板7bとの貼り合わせ面に膜厚95nmのSi 34膜を形成し、第2の平行ガラス基板7bの第3の平行ガラス基板7cとの貼り合わせ面に順次膜厚95nmのSi Firstly, five pieces of the first to fifth parallel glass substrate 7a having a refractive index n s = 1.51 to the wavelength 650nm of the laser beam, 7b, 7c, 7d, the 7e, for example, the the the Si 3 N 4 film having a film thickness of 95nm was formed on the bonding surface of the second parallel glass substrate 7b of the first parallel glass substrate 7a, the third parallel glass substrate 7c of the second parallel glass substrate 7b Si sequential thickness of 95nm on the bonding surface
34膜、膜厚30nmのSiO 2膜、膜厚140nm 3 N 4 film, the film thickness 30 nm SiO 2 film of thickness 140nm
のSi 34膜を形成し、第3の平行ガラス基板7cの第4の平行ガラス基板7dとの貼り合わせ面に順次膜厚95nmのSi 34膜、膜厚50nmのSiO 2膜、 The Si 3 N 4 film is formed, third fourth order thickness 95nm the bonding surface between the parallel glass substrate 7d of the Si 3 N 4 film of parallel glass substrate 7c, the film thickness 50 nm SiO 2 film,
膜厚140nmのSi 34膜を形成し、第4の平行ガラス基板7dの第5の平行ガラス基板7eとの貼り合わせ面に順次膜厚95nmのSi 34膜、膜厚130n And an Si 3 N 4 film having a thickness of 140 nm, the Si 3 N 4 film sequentially thickness 95nm on the bonding surface of the fifth parallel glass substrates 7e of the fourth parallel glass substrate 7d, the film thickness 130n
mのSiO 2膜、膜厚140nmのSi 34膜を形成し、第5の平行ガラス基板7e上にはさらにたとえば適当な膜厚のAl膜を形成する。 SiO 2 film of m, and an Si 3 N 4 film having a thickness of 140 nm, is on the fifth parallel glass substrate 7e form a further example suitable thickness of the Al film.

【0032】つぎに、図5に示したように、これらの第1〜第5の平行ガラス基板7a,7b,7c,7d,7 Next, as shown in FIG. 5, the first to fifth parallel glass substrate 7a, 7b, 7c, 7d, 7
eを、これらの屈折率とほぼ同等な屈折率を有する透明接着剤で貼り合わせて積層し、図中の点線で示した切断線(積層線のみえる面からみて、ほぼ45度の線)で切断し、この切断面を研磨する。 The e, laminated by bonding a transparent adhesive having substantially the same refractive index as those of the refractive index, (as viewed from the visible face of the laminated line, approximately 45 degrees of the line) cut line shown by a dotted line in the figure by cut, polished the cut surface. つぎに、図6に示したように、切り出されたブロックを図中の点線で示した切断線で切断してこの切断面を研磨すれば、45度で入射する波長650nmのS偏光(入射面に対して垂直に電場成分を有する直線偏光)に対して順次19%、25%、 Next, as shown in FIG. 6, taken along line showing the cut-out block in dotted lines in FIG When polishing the cut surface, S-polarized light (incident surface of the wavelength 650nm incident at 45 degrees sequentially 19% with respect to the linear polarized light) having an electric field component perpendicular to, 25%,
33%、50%、90%の反射率を有する第1のビームスプリッタスタック4が完成する。 33%, 50%, first beam splitter stack 4 is completed with a reflectivity of 90%. また、第1のビームスプリッタスタック4と同様の構成である第2のビームスプリッタスタック6も、上記した工程と同様の工程を経ることにより作製することができる。 The second beam splitter stack 6 has the same configuration as the first beam splitter stack 4 may also be produced through the same process as that described above. さらに、このように作製した第1のビームスプリッタスタック4、第2 Further, the first beam splitter stack 4 thus produced, the second
のビームスプリッタスタック6、1/2波長板5、レーザ光光源2およびコリメータレンズ3を一体的に組み付けることにより光学装置を完成することができる。 The beam splitter stack 6,1 / 2-wavelength plate 5, the laser light source 2 and the collimator lens 3 can be completed optical device by assembling integrally.

【0033】以下、第1のビームスプリッタスタック4 [0033] Hereinafter, a first beam splitter stack 4
の半透過ミラー面4aの間隔長d 1と第2のビームスプリッタスタック6の半透過ミラー面6aの間隔長d 2との関係がd 1 =d 2 =dであり、且つ第1のビームスプリッタスタック4および第2のビームスプリッタスタック6の入射光に対する屈折率n sと半透過ミラー面4a Half interval length of transmission mirror surfaces 4a d 1 and relation between the distance length d 2 of the half-mirror surface 6a of the second beam splitter stack 6 is d 1 = d 2 = d, and the first beam splitter stack 4 and the second refractive index n s and a semitransparent mirror surface 4a with respect to the incident light of the beam splitter stack 6
あるいは6aの間隔長dとの積(n s ×d)の値がレーザ光光源2のコヒーレンス長よりも十分に長い場合について説明する。 Or a value of 6a product of the interval length d (n s × d) will be described when sufficiently longer than the coherence length of the laser light source 2. 第2のビームスプリッタスタック6からの出射光のうち、光路長の最短のものと最長のものとの差は(n s ×d)×(s 1 +s 2 −2)となる。 Of light emitted from the second beam splitter stack 6, the difference between the shortest optical path length and the longest ones are the (n s × d) × ( s 1 + s 2 -2). すなわち、出射光面では(s 1 +s 2 −1)個の互いに非可干渉な光路長差が生起された光束の集合とすることができる。 That is, in the exit optical surface may be a set of (s 1 + s 2 -1) number of beams incoherent optical path length difference is occurring to one another. そして、s 1 =s 2とすれば、第1のビームスプリッタスタック4、第2のビームスプリッタスタック6の何れも積層した同一の平行ガラス基板から切り出して作製することができるので、多くの工数を要することなくこれらを作製することができる。 Then, if s 1 = s 2, the first beam splitter stack 4, it is possible to produce by cutting from the same parallel glass substrates both was also laminated to the second beam splitter stack 6, a lot of man-hours it can be generated to use these without requiring.

【0034】以下、第1のビームスプリッタスタック4 [0034] Hereinafter, a first beam splitter stack 4
が一定の間隔長d 1を隔ててs 1個の半透過ミラー面4 S 1 or semitransparent mirror surface 4 but at regular intervals length d 1
aで構成され、第2のビームスプリッタスタック6が一定の間隔長d 2を隔ててs 2個の半透過ミラー面6aで構成され、第1のビームスプリッタスタック4および第2のビームスプリッタスタック6の入射光に対する屈折率n sと半透過ミラー面4aの間隔長d 1との積(n s is composed of a, is constituted by the second beam splitter stack 6 are two s at regular intervals length d 2 of the half-mirror surface 6a, the first beam splitter stack 4 and the second beam splitter stack 6 the product of the interval length d 1 of the refractive index n s and a semitransparent mirror surface 4a for the incident light (n s
×d 1 )の値が入射光のコヒーレンス長よりも十分に長く、且つd 2が(d 1 ×s 1 )よりも大きい場合、あるいは(n s ×d 2 )が入射光のコヒーレンス長よりも十分長く、d 1が(d 2 ×s 2 )よりも大である場合について説明する。 × d 1) value is sufficiently longer than the coherence length of the incident light, and when d 2 is greater than (d 1 × s 1), or (n s × d 2) than the coherence length of the incident light long enough, d 1 is explained when it is larger than (d 2 × s 2). 第2のビームスプリッタスタック6からの出射光において、各々の光路長差は全て異なる。 In light emitted from the second beam splitter stack 6, all different optical path length difference of each. すなわち、出射光面では(s 1 ×s 2 )個の互いに非可干渉な光路長差が生起された光束の集合とすることができる。 That is, in the exit optical surface may be a set of (s 1 × s 2) pieces of the light beam incoherent optical path length difference is occurring to one another. この場合は光学装置の概略外観斜視図である図7に示したように、出射光光束の配列はxy面内で不均一になるが、後に説明するように、非可干渉な光束の数が多いほどスペックルの低減を図る上で有利となる。 As this case is shown in FIG. 7 is a schematic perspective view of an optical device, the sequence of the outgoing light beam, as becomes nonuniform in the xy plane will be described later, the number of non-coherent light beam often enough which is advantageous to reduce the speckle.

【0035】 実施例2本実施例は光学装置を構成するコヒーレント光光源を、 [0035] 2 This Example coherent light source of the optical device,
複数の独立するコヒーレント光光源で構成する事例である。 It is a case that constitutes a plurality of independent coherent light source. これを光学装置の概略外観斜視図である図8および図9を参照して説明する。 This will be explained with reference to FIGS. 8 and 9 is a schematic perspective view of an optical device. なお、コリメータレンズ、第1の光学素子である第1のビームスプリッタスタック4、1/2波長板5、第2の光学素子である第2のビームスプリッタスタック6の機能は実施例1の図3および図4を参照して説明した事例と同様であるので重複する説明を省略する。 Incidentally, the collimator lens, the first beam splitter stack 4,1 / 2-wavelength plate 5 is a first optical element, the function of the second beam splitter stack 6 is a second optical element 3 of Example 1 and the description thereof is omitted here are the same as reference to examples describing the FIG.

【0036】図8に示したように、第1の光学素子である一対の第1のビームスプリッタスタック4には、入射光がy軸方向に並んで入射するように構成された一対の複数のコヒーレント光光源であるレーザ光光源2が配設されている。 [0036] As shown in FIG. 8, the first of the first beam splitter stack 4 of the pair is an optical element, the incident light is configured pair of a plurality of such incident side by side in the y-axis direction laser light source 2 is disposed a coherent light source. 個々のレーザ光光源2から出射されるレーザ光は互いに非可干渉であるので、実施例1に示した事例の光学装置1よりもさらに空間コヒーレンスを低減することができるとともに、第2の光学素子である一対の第2のビームスプリッタスタック6から出射される分岐光配列のさらなる均一化を図ることができる。 Since the laser light emitted from the individual laser light source 2 is incoherent to each other, it is possible to further reduce the spatial coherence than the optical device 1 of the cases shown in the first embodiment, the second optical element it is possible to further uniform the branched light sequence emitted from the pair of second beam splitter stack 6 is.

【0037】また、本実施例の光学装置1では、図9に示したように、直線上に配設された複数のレーザ光光源2と、これに対応して配列されたコリメータレンズ3 Further, in the optical device 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 9, a plurality of laser light sources 2 disposed on a straight line, a collimator lens are arranged to correspond to 3
と、第1の光学素子である第1のビームスプリッタスタック4とで構成しても良い。 When, it may be constituted by a first beam splitter stack 4 which is the first optical element. この事例では、第1のビームスプリッタスタック4は一個でよく、独立するレーザ光光源2の数を多数配設することにより、第2の光学素子である一対の第2のビームスプリッタスタック6の出射面上における空間コヒーレンスを十分低減することができる。 In this case, the first beam splitter stack 4 may be a single, by disposing a large number of number of laser light sources 2 which independently emits the second beam splitter stack 6 of the pair is a second optical element the spatial coherence on the plane can be sufficiently reduced.

【0038】上記の実施例1,2に示した事例の光学装置に具備される光源には、一般的にコヒーレント光光源が用いられ、第1の光学素子である第1のビームスプリッタスタック4および第2の光学素子である第2のビームスプリッタスタック6、あるいは第1の光学素子である第1のビームスプリッタスタック4のみで分岐される各光束の光路長差を、そのコヒーレンス長の1/2以上にすることによりその出射面上での空間コヒーレンスを効果的に低減することができる。 [0038] a light source that is provided in the optical device case shown in Examples 1 and 2 above, generally coherent light source is used, the first beam splitter stack 4 and a first optical element the optical path length difference of each beam is branched by only the second of the second beam splitter stack 6 which is an optical element and the first beam splitter stack 4 or a first optical element, 1/2 of the coherence length it is possible to effectively reduce the spatial coherence on the exit surface by more than. しかしながら、コヒーレント光光源として半導体レーザを用い、その入力電流に高周波信号を重畳させる場合では、そのコヒーレンス長よりも短い光路長差で空間コヒーレンスを低減させることも可能である。 However, a semiconductor laser as a coherent light source, in case of superimposing a high frequency signal to the input current, it is possible to reduce the spatial coherence in a short optical path length difference than its coherence length. これについて、以下に概略パワースペクトラム図である図10および図11を参照して説明する。 This will be described with reference to FIGS. 10 and 11 is a schematic power spectrum diagram below.

【0039】一般的にシングルモードで発振する半導体レーザにおいても、その入力電流に高周波の信号を重畳させた場合には、図10に示したように、複数の周波数で発振することが知られている。 [0039] In general, a semiconductor laser oscillating in a single mode, if obtained by superimposing a high-frequency signal to the input current, as shown in FIG. 10, it is known to oscillate at a plurality of frequencies there. このパワースペクトラムのフーリエ変換によりコヒーレンス度を導くことができ、図11はコヒーレンス度を真空中の距離(光路長差)の関数として示したものである。 This by the Fourier transform of the power spectrum can be derived degree of coherence, FIG. 11 shows the degree of coherence as a function of distance in a vacuum (the optical path length difference). 図11に示した例では、光路長差0.5mmのときに光束間のコヒーレンスは低減し、再び光路長差が4.5mmになるまで0である。 In the example shown in FIG. 11, the coherence between the light beam when the optical path length difference 0.5mm reduces a 0 to the optical path length difference again becomes 4.5 mm. しかしながら、光路長差が5mmになるとコヒーレンスは再び極大を迎え、以後周期的に極大があらわれる。 However, when the optical path length difference becomes 5mm coherence welcomed maximum again, thereafter periodically maxima appear. 上記した実施例1,2に示した事例では(n s ×d In case shown in the embodiments 1 and 2 described above (n s × d
1 )あるいは(n s ×d 2 )を単位とする光路長差が生起されるが、これらを8mmとすると、ある領域の光束と、それから概略4単位までの光路長差を有する光束、 1) or (the optical path length difference to n s × d 2) units is caused, the light beam having the these and 8 mm, and the light flux of a region, then the optical path length difference up schematic 4 units,
すなわち8mm、16mm、24mm、32mmの光路長差が生起された光束との間のコヒーレンスはほとんど0である。 That coherence between 8mm, 16mm, 24mm, and the light beam optical path length difference is the occurrence of 32mm is almost zero. なお、5単位の光路長差の光束、すなわち4 The light beam of the optical path length difference of 5 units, namely 4
0mmの光路長差が生起された光束とのコヒーレンスは極大に相当するが、図10に示したように、高周波の信号を重畳した半導体レーザでは、一般的に20cm程度の光路長差があればコヒーレンス度は十分小となり、問題となる虞がない。 While coherence between 0mm of the light beam optical path length difference is occurring corresponds to the maximum, as shown in FIG. 10, in the semiconductor laser by superimposing a high frequency signal, generally if there is an optical path length difference of about 20cm degree of coherence becomes small enough, there is no possibility to be a problem.

【0040】また、高周波の信号を重畳した半導体レーザのパワースペクトラムの各モードの半値全幅は、高周波を重畳せずにシングルモードで発振した場合のパワースペクトラムの半値全幅よりも大となることが一般的に知られている。 Further, the full width at half maximum of each mode of the power spectrum of a semiconductor laser by superimposing a high frequency signal, it is generally to be larger than the full width at half maximum of the power spectrum in the case of oscillation in a single mode without superimposing a high frequency It is known to specifically. 高周波の信号を重畳しないでシングルモード発振する半導体レーザから出射されるレーザ光のコヒーレンス長は一般的に3m程度であることを考慮すると、高周波の信号を重畳することにより光学装置の小型化を図ることができる。 Considering that the coherence length of the laser beam emitted from the semiconductor laser to single mode oscillation without superimposing a high frequency signal is generally about 3m, reduce the size of the optical device by superimposing a high-frequency signal be able to.

【0041】さらに、マルチモードのコヒーレント光光源としては、上記の半導体レーザの入力電流に高周波の信号を重畳する以外に、種々の選択肢がある。 [0041] Further, as the multi-mode coherent light source of, in addition to superimposing a high frequency signal to the input current of the semiconductor laser, there are a variety of choices. たとえば、本来複数の周波数で発振する、いわゆる縦マルチモードレーザを使用しても良いし、あるいはいわゆる自励発振の半導体レーザも縦マルチモードレーザとして振る舞うため、同様の効果を得ることができる。 For example, naturally oscillates at a plurality of frequencies, may be used a so-called longitudinal multimode lasers, or to behave as a semiconductor laser is also multi-longitudinal mode laser oscillation so-called self, it is possible to obtain the same effect.

【0042】 実施例3本実施例は、画像表示装置あるいは露光装置等に具備される照明装置の事例である。 [0042] Example 3 This example is the case of the illumination apparatus included in the image display apparatus or an exposure apparatus or the like. これを、照明装置の概略構成図である図12を参照して説明する。 This will be described with reference to FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a lighting device. 符号1は実施例1あるいは実施例2に示した事例のうちの何れか一種の光学装置である。 Reference numeral 1 is an optical apparatus of any one of a case shown in Example 1 or Example 2. 光学装置1からはxy面内に配列した複数の光束が+z軸方向に出射され、オプティカルインテグレータ8に入射される。 From the optical device 1 is emitted to a plurality of light fluxes + z-axis direction that is arranged in the xy plane, is incident on the optical integrator 8. オプティカルインテグレータ8は、複数のエレメントレンズで構成されたいわゆるフライアイレンズ8aとコンデンサレンズ8bとで構成されており、入射光から各エレメントレンズ毎の平面光源を形成するとともに、各出射光が被照射面9を照射するように構成されている。 Optical integrator 8 is constituted by a so-called fly-eye lens 8a and the condenser lens 8b composed of a plurality of elements lenses, to form a flat light source for each element lens from the incident light, each emitted light to be irradiated and it is configured to illuminate a surface 9. この場合、フライアイレンズ8aを構成するエレメントレンズの数は光学装置1から出射される光束数とほぼ同数かそれ以下であることが望ましく、各光束はオプティカルインテグレータ8のエレメントレンズの一つ以上に入射し、被照射面9を照射する。 In this case, it is desirable number of elements lenses constituting the fly-eye lens 8a is substantially equal to or less than the number of the light flux emitted from the optical device 1, the light beams are one or more elements lenses of the optical integrator 8 incident to irradiate the irradiated surface 9. そして、被照射面9上の一点をみた場合、この一点に照射される光は光学装置1から出射された複数の非可干渉な光束が重ね合わされたものであるが、非可干渉であるN本の光束で照明する場合にはスペックルのコントラストは概略1/N 1/2となることが知られており、これによりスペックルの発生を低減することができる。 When viewed a point on the illuminated surface 9, the light emitted to the one point is a plurality of non-coherent light beam emitted from the optical device 1 are overlapped, a non-coherent N the contrast of speckle when illuminated with the light beam is known to be a schematic 1 / N 1/2, thereby reducing the occurrence of speckle.

【0043】なお、本実施例の照明装置10の場合、光学装置1の出射面上の各光束の位置から被照射面9上の一点までの光路長差には僅かな差が生じるが、一般的にはオプティカルインテグレータ8から被照射面9間での距離が出射面の大きさより十分大であるので、光学装置1内で生起される各分岐光の光路長差に比べれば無視することができ、問題となる虞はない。 [0043] In the case of the illumination device 10 of the present embodiment, although a slight difference in the optical path length difference between the position of each light beam on the exit surface of the optical device 1 to a point on the illuminated surface 9 occurs, generally since manner to the distance from the optical integrator 8 in between the illuminated surface 9 is sufficiently large than the size of the emission surface, it can be ignored compared to the optical path length difference of each branched light which is caused in the optical device 1 , there is no possibility to be a problem. また、本実施例の照明装置10では、光学装置1を構成するコヒーレント光光源に縦モードがマルチモードである半導体レーザを用いても、問題となる虞がない。 Further, in the illumination device 10 of the present embodiment, even if a semiconductor laser longitudinal mode is a multi-mode coherent light source of the optical device 1, there is no possibility that a problem.

【0044】上記した照明装置10は、たとえば画像表示装置や露光装置の光源として用いれば、空間コヒーレンスの低減あるいはスペックルの低減を図ることができるとともに、従来のように光ファイバーの束を用いないので小型化を図ることができる。 The illumination device 10 described above, for example be used as a light source of an image display apparatus or an exposure apparatus, it is possible to reduce or reduce the speckle spatial coherence, since conventional without using a bundle of optical fibers as it is possible to reduce the size. したがって、画像表示装置においては高品質の画像を得ることができるとともに小型化をも図ることができ、露光装置においてはマスク上のパターンの高品位の露光が可能となる。 Therefore, also it is possible to reduce the size it is possible get a high quality image in the image display apparatus, it is possible to high-quality exposure of the pattern on the mask in the exposure apparatus.

【0045】 [0045]

【発明の効果】本発明の光学素子および光学装置によれば、入射光が複数の光束に強度をほぼ等しく分配して分岐されるとともに光路長差が生起されるので、出射光面の空間コヒーレンスを効果的に低減する小型な光学素子および光学装置を提供することができる。 According to the optical element and the optical device of the present invention, since the optical path length difference with the incident light is branched almost equally distributed strength to a plurality of light beams is caused, the spatial coherence of the light emitted surface it is possible to provide a compact optical element and optical device effectively reduced. また、コヒーレント光光源に複数の異なる波長を有するマルチモードレーザを用いれば、その周期的なコヒーレンス度を利用して光路長差の最適化を図ることができ、コヒーレンス長よりも短い光路長差でより効果的に空間コヒーレンスの低減を図ることができる。 Furthermore, if a multi-mode laser having a wavelength different to the coherent light source, by utilizing the periodical degree of coherence can be optimized optical path length difference, with a short optical path length difference than the coherence length more effectively it is possible to reduce the spatial coherence. 本発明の照明装置によれば、光学装置とフライアイレンズおよびコンデンサレンズで構成されたオプティカルインテグレータとの相対的な位置精度の高精度を必要とせず、スペックルの低減する小型の照明光学系を構成することができる。 According to the illumination device of the present invention, without requiring a high accuracy of the relative positional accuracy between the optical integrator constituted by an optical device and the fly-eye lens and a condenser lens, a compact illumination optical system for reducing speckle it can be configured. したがって、この照明装置を具備する画像表示装置および露光装置では装置の小型化を図ることができるとともに空間コヒーレンスの低減あるいはスペックルの低減が図られ、 Therefore, reduction or reduction of speckle spatial coherence with this image display apparatus and an exposure apparatus comprising an illumination device can be miniaturized device is achieved,
高品位な画像あるいはマスク上のパターンの高品位の露光が可能となる。 High quality exposure of the pattern on the high-quality image or the mask is possible.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】 本発明の作用を説明し、マルチモードレーザ光の概略パワースペクトラム図である。 [1] describes the effect of the present invention, it is a schematic power spectrum diagram of a multi-mode laser beam.

【図2】 本発明の作用を説明し、マルチモードレーザ光のコヒーレンス度を示す概略パワースペクトラム図である。 [2] describes the effect of the present invention, it is a schematic power spectrum diagram illustrating the coherence degree of the multimode laser beam.

【図3】 本発明の実施例1の光学装置の概略外観斜視図である。 Figure 3 is a schematic perspective view of an optical device of the first embodiment of the present invention.

【図4】 図3の+x軸方向からみた概略平面図である。 4 is a schematic plan view from + x-axis direction in FIG.

【図5】 本発明に係るビームスプリッタスタックの作製方法について説明する概略外観斜視図である。 5 is a schematic perspective view illustrating a method for manufacturing a beam splitter stack according to the present invention.

【図6】 本発明に係るビームスプリッタスタックの作製方法について説明する概略外観斜視図である。 6 is a schematic perspective view illustrating a method for manufacturing a beam splitter stack according to the present invention.

【図7】 本発明の実施例1における他の事例の光学装置の概略外観斜視図である。 7 is a schematic perspective view of an optical device of another case in the first embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施例2の光学装置の概略外観斜視図である。 8 is a schematic perspective view of an optical device of the second embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施例2における他の事例の光学装置の概略外観斜視図である。 9 is a schematic perspective view of an optical device of another case in the second embodiment of the present invention.

【図10】 本発明に係るコヒーレント光光源として半導体レーザを用い、その入力電流に高周波信号を重畳させた場合の概略パワースペクトラム図である。 A semiconductor laser as a coherent light source according to the invention; FIG is a schematic power spectrum diagram when overlapped with the high-frequency signal to the input current.

【図11】 図10のパワースペクトラムのコヒーレンス度を示す概略パワースペクトラム図である。 11 is a schematic power spectrum diagram illustrating the degree of coherence power spectrum of FIG. 10.

【図12】 本発明の実施例3の照明装置の概略構成図である。 12 is a schematic configuration diagram of a lighting apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図13】 従来の技術におけるコヒーレント光に特有の問題であるスペックルについて説明する、コヒーレント光の概略パワースペクトラム図である。 [13] described speckle is a particular problem in the coherent light in the prior art, is a schematic power spectrum diagram of the coherent light.

【図14】 図13のパワースペクトラムのコヒーレンス度を示す概略パワースペクトラム図である。 14 is a schematic power spectrum diagram illustrating the degree of coherence power spectrum of Figure 13.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1…光学装置、2…レーザ光光源、3…コリメータレンズ、4…第1のビームスプリッタスタック、4a…半透過ミラー面、5…1/2波長板、6…第2のビームスプリッタスタック、6a…半透過ミラー面、7a…第1の平行ガラス基板、7b…第2の平行ガラス基板、7c… 1 ... optical device, 2 ... laser light source, 3 ... collimator lens, 4 ... first beam splitter stack, 4a ... semitransparent mirror surface, 5 ... 1/2-wavelength plate, 6 ... second beam splitter stack, 6a ... semitransparent mirror surface, 7a ... first parallel glass substrates, 7b ... second parallel glass substrates, 7c ...
第3の平行ガラス基板、7d…第4の平行ガラス基板、 Third parallel glass substrates, 7d ... fourth parallel glass substrate,
7e…第5の平行ガラス基板、8…オプティカルインテグレータ、8a…フライアイレンズ、8b…コンデンサレンズ、9…被照射面、10…照明装置 7e ... fifth parallel glass substrate, 8 ... optical integrator, 8a ... fly-eye lens, 8b ... condenser lens, 9 ... illuminated surface, 10 ... lighting device

Claims (24)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 入射するコヒーレント光の光軸に対してほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する複数の半透過ミラー面を有し、 前記複数の半透過ミラー面で前記コヒーレント光の一部反射と一部透過とを順次行い、順次一定の光路長差を有する複数の光束で構成される分岐光を出射することを特徴とする光学素子。 [Claim 1 further comprising a plurality of half-mirror surface to dispose in parallel and a constant distance from each other with inclined approximately 45 degrees with respect to the optical axis of incident coherent light, said by the plurality of half-mirror surface sequentially performs a part reflecting the partial transmission of the coherent light, wherein the optical element to emit a branched light constituted successively by a plurality of light beams having a constant optical path length difference.
  2. 【請求項2】 入射するコヒーレント光の光軸に対してほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第1の複数の半透過ミラー面を有する第1の光学素子と、 前記コヒーレント光の前記第1の複数の半透過ミラー面での反射光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第2の複数の半透過ミラー面を有する第2の光学素子とを有し、 前記第1の複数の半透過ミラー面および前記第2の複数の半透過ミラー面で前記コヒーレント光の一部反射と一部透過とを順次行い、 前記第2の複数の半透過ミラー面から、順次一定の光路長差を有する複数の面展開する光束で構成される分岐光を出射することを特徴とする光学素子。 2. A first optical element having a first plurality of half-mirror surface to dispose in parallel to each other and constant spacing with inclined approximately 45 degrees with respect to the optical axis of incident coherent light, wherein with respect to the optical axis of the light reflected by the first plurality of half-mirror surface of the coherent light, a second to arrange in parallel and a constant distance from each other with inclined approximately 45 degrees plurality of semi-transparent mirror surface a second and an optical element, sequentially performs a part reflecting the partial transmission of the first plurality of half-mirror surface and the second plurality of said coherent light semi-transparent mirror surface, the from a second plurality of half-mirror surface, the optical element characterized by emitting a branched light composed of the light beam a plurality of surface extending with successively constant optical path length difference.
  3. 【請求項3】 直線偏光を有して入射するコヒーレント光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第1の複数の半透過ミラー面を有する第1の光学素子と、 前記コヒーレント光の前記第1の複数の半透過ミラー面での反射光の偏光方向を90度回転させる1/2波長板と、 前記コヒーレント光の前記第1の複数の半透過ミラー面での反射光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第2の複数の半透過ミラー面を有する第2の光学素子とを有し、 前記第1の複数の半透過ミラー面および前記第2の複数の半透過ミラー面で前記コヒーレント光の一部反射と一部透過とを順次行い、 前記第2の複数の半透過ミラー面から、順次一定の光路長差を有する複数 With respect to the optical axis of 3. A coherent light incident with a linear polarization, the first having a first plurality of half-mirror surface to dispose in parallel and a constant distance from each other with inclined approximately 45 degrees a first optical element, and a half wave plate for rotating 90 ° the polarization direction of the reflected light at the first plurality of half-mirror surface of the coherent light, the said coherent light first plurality of half with respect to the optical axis of the reflected light in the transmissive mirror surface, and a second optical element having a second plurality of half-mirror surface to dispose in parallel and a constant distance from each other with inclined approximately 45 degrees the sequentially performed and a part reflecting the partial transmission of the coherent light first plurality of semi-transparent mirror surface and the second plurality of half-mirror surface, from said second plurality of half-mirror surface a plurality having sequential constant optical path length difference 面展開する光束で構成された分岐光を出射することを特徴とする光学素子。 Wherein the optical element to emit a branched light composed of a light beam surface extending.
  4. 【請求項4】 前記一定の光路長差が、前記コヒーレント光のコヒーレンス長の1/2よりも大であることを特徴とする請求項1,2,3のうちの何れか一項に記載の光学素子。 Wherein said constant optical path length difference, according to any one of claims 1, 2, 3, which is a larger than half the coherence length of the coherent light the optical element.
  5. 【請求項5】 前記コヒーレント光が複数の異なる周期的な波長を有し、 前記コヒーレント光のコヒーレンス度を時間の関数としてあらわし、 第1の極大波形の半値全幅をτ tとし、 前記第1の極大波形と前記第1の極大波形に隣接する第2の極大波形との中心値間距離をτ dとしたとき、 前記一定の光路長差であるσが、 c((n−1)τ d +τ t /2)≦σ≦c(nτ d −τ 5. A has a periodic wavelength different the coherent light of a plurality, represents the degree of coherence of the coherent light as a function of time, the full width at half maximum of the first peak waveform and tau t, the first when the center value between the distance between the second local maximum waveform adjacent the maximal waveform first maximum waveform and tau d, the constant is the optical path length difference σ is, c ((n-1) τ d + τ t / 2) ≦ σ ≦ c (nτ d -τ
    t /2)の条件を満足する範囲内にあることを特徴とする請求項1,2,3のうちの何れか一項に記載の光学素子。 The optical element according to any one of claims 1, 2, 3, characterized in that in the range that satisfies the t / 2) conditions. (ただし、cは光速であり、nは自然数である。) (However, c is the speed of light, n is a natural number.)
  6. 【請求項6】 前記第1の複数の半透過ミラー面の数をs 1個として、一定の間隔d 1で配設された前記s 1個の半透過ミラー面間を一定の屈折率n 1の物質で構成し、 前記第2の複数の半透過ミラー面の数をs 2個として、 6. The number of the first plurality of half-mirror surface as a single s, constant the s 1 single semitransparent mirror interplanar arranged at regular intervals d 1 refractive index n 1 constituted by the material, the number of said second plurality of half-mirror surface as two s,
    一定の間隔d 2で配設された前記s 2個の半透過ミラー面間を一定の屈折率n 2の物質で構成し、 n 22 >n 111およびn 11 >n 222 Certain of the s 2 pieces of half-mirror interplanar arranged at an interval d 2 constituted by a certain material having a refractive index n 2, n 2 d 2> n 1 d 1 s 1 and n 1 d 1> n 2 d 2 s 2
    の何れか一方の条件を満たすことを特徴とする請求項2 Claim 2, wherein either that one condition is satisfied of
    または3に記載の光学素子。 Or optical element according to 3.
  7. 【請求項7】 少なくともコヒーレント光を出射するコヒーレント光光源と、 前記コヒーレント光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する複数の半透過ミラー面を有する光学素子とを有し、 前記複数の半透過ミラー面で、前記コヒーレント光の一部反射と一部透過とを順次行い、順次一定の光路長差を有する複数の光束で構成された分岐光を出射することを特徴とする光学装置。 7. A coherent light source for emitting at least coherent light, with respect to the optical axis of the coherent light, having a plurality of half-mirror surface to dispose in parallel to each other and constant spacing with inclined approximately 45 degrees and an optical element, the plurality of semi-transparent mirror surface, sequentially performs a part reflecting the partial transmission of the coherent light sequentially certain branched light composed of a plurality of light beams having an optical path length difference optical apparatus characterized by emitting.
  8. 【請求項8】 少なくともコヒーレント光を出射するコヒーレント光光源と、 前記コヒーレント光の光軸に対してほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第1の複数の半透過ミラー面を有する第1の光学素子と、 前記コヒーレント光の前記第1の複数の半透過ミラー面での反射光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第2の複数の半透過ミラー面を有する第2の光学素子とを有し、 前記第1の複数の半透過ミラー面および前記第2の複数の半透過ミラー面で前記コヒーレント光の一部反射と一部透過とを順次行い、 前記第2の複数の半透過ミラー面から、順次一定の光路長差を有する複数の面展開する光束で構成された分岐光を出射することを特徴とする光学装置。 8. A coherent light source for emitting at least coherent light, a first plurality of half-mirror surface to dispose in parallel and a constant distance from each other with inclined approximately 45 degrees with respect to the optical axis of the coherent light a first optical element having, relative to the optical axis of the light reflected by the first plurality of half-mirror surface of the coherent light, to dispose in parallel to each other and constant spacing with inclined approximately 45 degrees and a second optical element having a second plurality of half-mirror surface, reflecting a portion of the coherent light in the first plurality of half-mirror surface and the second plurality of half-mirror surface optical, characterized in that the sequentially performed and partially transmissive, and emits the second plurality of half-mirror surface, the branched light comprised of light beams of a plurality of surface extending with successively constant optical path length difference apparatus.
  9. 【請求項9】 少なくとも直線偏光を有するコヒーレント光を出射するコヒーレント光光源と、 前記コヒーレント光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第1の複数の半透過ミラー面を有する第1の光学素子と、 前記コヒーレント光の前記第1の複数の半透過ミラー面での反射光の偏光方向を90度回転させる1/2波長板と、 前記コヒーレント光の前記第1の複数の半透過ミラー面での反射光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第2の複数の半透過ミラー面を有する第2の光学素子とを有し、 前記第1の複数の半透過ミラー面および前記第2の複数の半透過ミラー面で前記コヒーレント光の一部反射と一部透過とを順次行い、 前記第2の複数 A coherent light source for emitting a coherent light having a 9. At least the linearly polarized light, a first plurality of arranged in parallel and a constant distance from each other with respect to the optical axis of the coherent light, inclined approximately 45 ° semipermeable a first optical element having a mirror surface, and a half wave plate for rotating 90 ° the polarization direction of the reflected light at the first plurality of half-mirror surface of the coherent light, the coherent light relative to the first optical axis of the reflected light of the plurality of semi-transparent mirror surface, first with a second plurality of half-mirror surface to dispose in parallel and a constant distance from each other with inclined approximately 45 degrees and a second optical element, sequentially performs a part reflecting the partial transmission of the first plurality of half-mirror surface and the second plurality of said coherent light semi-transparent mirror surface, the second more 半透過ミラー面から、順次一定の光路長差を有する複数の面展開する光束で構成された分岐光を出射することを特徴とする光学装置。 A semi-transparent mirror surface, successively optical apparatus characterized by emitting a branch light composed of the light beam a plurality of surface extending with a constant optical path length difference.
  10. 【請求項10】 前記一定の光路長差が、前記コヒーレント光のコヒーレンス長の1/2よりも大であることを特徴とする請求項7,8,9のうちの何れか一項に記載の光学装置。 Wherein said constant optical path length difference, according to any one of claims 7, 8, 9, which is a larger than half the coherence length of the coherent light optical device.
  11. 【請求項11】 前記コヒーレント光が複数の異なる波長を有することを特徴とする請求項7,8,9のうちの何れか一項に記載の光学装置。 11. The optical device according to any one of claims 7, 8, 9, characterized in that it has a wavelength different from the coherent light of a plurality.
  12. 【請求項12】 前記コヒーレント光が複数の異なる周期的な波長を有し、 前記コヒーレント光のコヒーレンス度を時間の関数としてあらわし、 第1の極大波形の半値全幅をτ tとし、 前記第1の極大波形と前記第1の極大波形に隣接する第2の極大波形との中心値間距離をτ dとしたとき、 前記一定の光路長差であるσが、 c((n−1)τ d +τ t /2)≦σ≦c(nτ d −τ 12. have a periodic wavelength different the coherent light of a plurality, represents the degree of coherence of the coherent light as a function of time, the full width at half maximum of the first peak waveform and tau t, the first when the center value between the distance between the second local maximum waveform adjacent the maximal waveform first maximum waveform and tau d, the constant is the optical path length difference σ is, c ((n-1) τ d + τ t / 2) ≦ σ ≦ c (nτ d -τ
    t /2)の条件を満足する範囲内にあることを特徴とする請求項7,8,9のうちの何れか一項に記載の光学装置。 The optical device according to any one of claims 7, 8, 9, characterized in that in the range that satisfies the t / 2) conditions. (ただし、cは光速であり、nは自然数である。) (However, c is the speed of light, n is a natural number.)
  13. 【請求項13】 前記コヒーレント光光源が、複数の独立するコヒーレント光光源を有することを特徴とする請求項7,8,9のうちの何れか一項に記載の光学装置。 Wherein said coherent light source, an optical device according to any one of claims 7, 8, 9, characterized in that it comprises a plurality of independent coherent light source.
  14. 【請求項14】 前記第1の複数の半透過ミラー面の数をs 1個として、一定の間隔d 1で配設された前記s 1 14. The number of the first plurality of half-mirror surface as a single s, the arranged at regular intervals d 1 s 1
    個の半透過ミラー面間を一定の屈折率n 1の物質で構成し、 前記第2の複数の半透過ミラー面の数をs 2個として、 Constitute pieces of the semi-transparent mirror interplanar at constant refractive index n 1 of the material, the number of said second plurality of half-mirror surface as two s,
    一定の間隔d 2で配設された前記s 2個の半透過ミラー面間を一定の屈折率n 2の物質で構成し、 n 22 >n 111およびn 11 >n 222 Certain of the s 2 pieces of half-mirror interplanar arranged at an interval d 2 constituted by a certain material having a refractive index n 2, n 2 d 2> n 1 d 1 s 1 and n 1 d 1> n 2 d 2 s 2
    の何れか一方の条件を満たすことを特徴とする請求項8 Claim 8, wherein either that one condition is satisfied of
    または9に記載の光学装置。 Or optical device according to 9.
  15. 【請求項15】 少なくともコヒーレント光を出射するコヒーレント光光源と、 前記コヒーレント光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する複数の半透過ミラー面を有する光学素子と、 複数のエレメントレンズで構成されたフライアイレンズとコンデンサレンズとで構成されたオプティカルインテグレータとを有し、 前記複数の半透過ミラー面で前記コヒーレント光の一部反射と一部透過とを順次行って生起される、順次一定の光路長差を有するN本の光束を前記オプティカルインテグレータに透過し、 前記オプティカルインテグレータから出射されて照射される被照射面におけるスペックルのコントラストを概略1/N 1/2に低減することを特徴とする照明装置。 15. A coherent light source for emitting at least coherent light, with respect to the optical axis of the coherent light, having a plurality of half-mirror surface to dispose in parallel to each other and constant spacing with inclined approximately 45 degrees an optical element, and a optical integrator constituted by the fly-eye lens composed of a plurality of elements lenses and the condenser lens, a portion reflecting the partial transmission of the coherent light by the plurality of half-mirror surface successively performed is caused by the, through the sequential N optical flux having a constant optical path length difference to the optical integrator, schematically the contrast of speckle on the irradiated surface to be irradiated is emitted from the optical integrator 1 / lighting apparatus characterized by reduced to N 1/2.
  16. 【請求項16】 少なくともコヒーレント光を出射するコヒーレント光光源と、 前記コヒーレント光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第1の複数の半透過ミラー面を有する第1の光学素子と、 前記コヒーレント光の前記第1の複数の半透過ミラー面での反射光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第2の複数の半透過ミラー面を有する第2の光学素子と、 複数のエレメントレンズで構成されたフライアイレンズとコンデンサレンズとで構成されたオプティカルインテグレータとを有し、 前記第1の複数の半透過ミラー面および前記第2の複数の半透過ミラー面で前記コヒーレント光の一部反射と一部透過とを順次行って生起される、順次一定 16. A coherent light source for emitting at least coherent light, a first plurality of half-mirror with respect to the optical axis of the coherent light, to dispose in parallel and a constant distance from each other with inclined approximately 45 degrees a first optical element having a surface, with respect to the optical axis of the light reflected by the first plurality of half-mirror surface of the coherent light, arranged in parallel to each other and constant spacing with inclined approximately 45 degrees second and second optical element having a plurality of half-mirror surface, and a optical integrator constituted by a by fly's eye lens and a condenser lens constituted by a plurality of elements lenses, the first plurality of wherein it is caused partially reflective and partially transmissive and successively subjected to the coherent light at the semi-transparent mirror surface and the second plurality of half-mirror surface of the sequentially constant 光路長差を有するN本の光束を前記オプティカルインテグレータに透過し、 前記オプティカルインテグレータから出射されて照射される被照射面におけるスペックルのコントラストを概略1/N 1/2に低減することを特徴とする照明装置。 And characterized by reducing the N optical beams having an optical path length difference transmitted to the optical integrator, the contrast of the speckle on the irradiated surface to be irradiated is emitted from the optical integrator in the schematic 1 / N 1/2 lighting device that.
  17. 【請求項17】 少なくとも直線偏光を有するコヒーレント光を出射するコヒーレント光光源と、 前記コヒーレント光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第1の複数の半透過ミラー面を有する第1の光学素子と、 前記コヒーレント光の前記第1の複数の半透過ミラー面での反射光の偏光方向を90度回転させる1/2波長板と、 前記コヒーレント光の前記第1の複数の半透過ミラー面での反射光の光軸に対して、ほぼ45度傾斜するとともに互いに平行且つ一定の間隔で配設する第2の複数の半透過ミラー面を有する第2の光学素子と、 複数のエレメントレンズで構成されたフライアイレンズとコンデンサレンズとで構成されたオプティカルインテグレータとを有し、 前記第1の複数の半透 A coherent light source for emitting a coherent light having a 17. At least the linearly polarized light, a first plurality of arranged in parallel and a constant distance from each other with respect to the optical axis of the coherent light, inclined approximately 45 ° semipermeable a first optical element having a mirror surface, and a half wave plate for rotating 90 ° the polarization direction of the reflected light at the first plurality of half-mirror surface of the coherent light, the coherent light relative to the first optical axis of the reflected light of the plurality of semi-transparent mirror surface, first with a second plurality of half-mirror surface to dispose in parallel and a constant distance from each other with inclined approximately 45 degrees It includes a second optical element, and optical integrator constituted by the fly-eye lens composed of a plurality of elements lenses and the condenser lens, the first plurality of semipermeable ミラー面および前記第2の複数の半透過ミラー面で前記コヒーレント光の一部反射と一部透過とを順次行って生起される、順次一定の光路長差を有するN本の光束を前記オプティカルインテグレータに透過し、 前記オプティカルインテグレータから出射されて照射される被照射面におけるスペックルのコントラストを概略1/N 1/2に低減することを特徴とする照明装置。 Wherein the mirror surface and the second plurality of half-mirror surface is caused partially reflective and partially transmissive and successively subjected to the coherent light, the optical integrator and the light flux of the N with a sequential constant optical path length difference the transmitted illumination apparatus characterized by reducing the contrast of speckle schematically 1 / N 1/2 of the irradiated surface to be irradiated is emitted from the optical integrator to.
  18. 【請求項18】 前記一定の光路長差が、前記コヒーレント光のコヒーレンス長の1/2よりも大であることを特徴とする請求項15,16,17のうちの何れか一項に記載の照明装置。 18. The method of claim 17, wherein a constant optical path length difference, according to any one of claims 15, 16, 17, which is a larger than half the coherence length of the coherent light the lighting device.
  19. 【請求項19】 前記コヒーレント光が複数の異なる波長を有することを特徴とする請求項15,16,17のうちの何れか一項に記載の照明装置。 19. The illumination device according to any one of claims 15, 16, 17, characterized in that it has a wavelength different from the coherent light of a plurality.
  20. 【請求項20】 前記コヒーレント光が複数の異なる周期的な波長を有し、 前記コヒーレント光のコヒーレンス度を時間の関数としてあらわし、 第1の極大波形の半値全幅をτ tとし、 前記第1の極大波形と前記第1の極大波形に隣接する第2の極大波形との中心値間距離をτ dとしたとき、 前記一定の光路長差であるσが、 c((n−1)τ d +τ t /2)≦σ≦c(nτ d −τ 20. have a periodic wavelength different the coherent light of a plurality, represents the degree of coherence of the coherent light as a function of time, the full width at half maximum of the first peak waveform and tau t, the first when the center value between the distance between the second local maximum waveform adjacent the maximal waveform first maximum waveform and tau d, the constant is the optical path length difference σ is, c ((n-1) τ d + τ t / 2) ≦ σ ≦ c (nτ d -τ
    t /2)の条件を満足する範囲内にあることを特徴とする請求項15,16,17のうちの何れか一項に記載の照明装置。 Lighting device according to any one of claims 15, 16, 17, characterized in that in the range that satisfies the t / 2) conditions. (ただし、cは光速であり、nは自然数である。) (However, c is the speed of light, n is a natural number.)
  21. 【請求項21】 前記コヒーレント光光源が、複数の独立するコヒーレント光光源を有することを特徴とする請求項15,16,17のうちの何れか一項に記載の照明装置。 21. The coherent light source, the lighting device according to any one of claims 15, 16, 17, characterized in that it comprises a plurality of independent coherent light source.
  22. 【請求項22】 前記第1の複数の半透過ミラー面の数をs 1個として、一定の間隔d 1で配設された前記s 1 22. The number of the first plurality of half-mirror surface as a single s, the arranged at regular intervals d 1 s 1
    個の半透過ミラー面間を一定の屈折率n 1の物質で構成し、 前記第2の複数の半透過ミラー面の数をs 2個として、 Constitute pieces of the semi-transparent mirror interplanar at constant refractive index n 1 of the material, the number of said second plurality of half-mirror surface as two s,
    一定の間隔d 2で配設された前記s 2個の半透過ミラー面間を一定の屈折率n 2の物質で構成し、 n 22 >n 111およびn 11 >n 222 Certain of the s 2 pieces of half-mirror interplanar arranged at an interval d 2 constituted by a certain material having a refractive index n 2, n 2 d 2> n 1 d 1 s 1 and n 1 d 1> n 2 d 2 s 2
    の何れか一方の条件を満たすことを特徴とする請求項1 Claim, characterized either that one condition is satisfied of 1
    6または17に記載の照明装置。 The lighting device according to 6 or 17.
  23. 【請求項23】 請求項15,16,17のうちの何れか一項に記載の照明装置を具備することを特徴とする画像表示装置。 23. An image display apparatus characterized by comprising a lighting device according to any one of claims 15, 16, and 17.
  24. 【請求項24】 請求項15,16,17のうちの何れか一項に記載の照明装置を具備することを特徴とする露光装置。 24. An exposure apparatus characterized by comprising a lighting device according to any one of claims 15, 16, and 17.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004503923A (en) * 2000-07-10 2004-02-05 コーポレーション フォー レーザー オプティックス リサーチCorporation For Laser Optics Research System and method for speckle reduction by bandwidth enhancement
SG139558A1 (en) * 2002-03-21 2008-02-29 Lumus Ltd Light guide optical device
JP2008224889A (en) * 2007-03-09 2008-09-25 Mitsubishi Electric Corp Illumination optical apparatus and image projecting apparatus
KR100896875B1 (en) * 2007-07-23 2009-05-12 주식회사 동부하이텍 Exposure apparatus and method thereof
JP2016090801A (en) * 2014-11-05 2016-05-23 セイコーエプソン株式会社 Optical device and display device
JP2017508182A (en) * 2014-02-26 2017-03-23 フォルシュングスフェアブント ベルリン エー ファウForschungsverbund Berlin e.V. Photoconductive device, device including photoconductive device, and means for emitting parallel light beams arranged linearly

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004503923A (en) * 2000-07-10 2004-02-05 コーポレーション フォー レーザー オプティックス リサーチCorporation For Laser Optics Research System and method for speckle reduction by bandwidth enhancement
SG139558A1 (en) * 2002-03-21 2008-02-29 Lumus Ltd Light guide optical device
SG147310A1 (en) * 2002-03-21 2008-11-28 Lumus Ltd Light guide optical device
JP2008224889A (en) * 2007-03-09 2008-09-25 Mitsubishi Electric Corp Illumination optical apparatus and image projecting apparatus
KR100896875B1 (en) * 2007-07-23 2009-05-12 주식회사 동부하이텍 Exposure apparatus and method thereof
JP2017508182A (en) * 2014-02-26 2017-03-23 フォルシュングスフェアブント ベルリン エー ファウForschungsverbund Berlin e.V. Photoconductive device, device including photoconductive device, and means for emitting parallel light beams arranged linearly
JP2016090801A (en) * 2014-11-05 2016-05-23 セイコーエプソン株式会社 Optical device and display device

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