JPS62116918A - 光変換器 - Google Patents

光変換器

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JPS62116918A
JPS62116918A JP61266805A JP26680586A JPS62116918A JP S62116918 A JPS62116918 A JP S62116918A JP 61266805 A JP61266805 A JP 61266805A JP 26680586 A JP26680586 A JP 26680586A JP S62116918 A JPS62116918 A JP S62116918A
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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: 本発明は、ショートアークランプからの光を均一な強さ
で弧状形状に変えるだめの光変換器に関する。一般に、
本発明は、ショートアークランプからの元を所望の弧状
形状に形成された複数の別個の像として、またも所望の
弧状形状に形成された複数の反射小面上に投影するため
に配置されかつ構成されたミラー装置を利用する。まだ
、所望の弧状形状に形成された光パイプ装置の1端は、
小面から反射された光を受容しかつ均一の強さの光をそ
の他端から発するために配置されている。
従来の技術: マイクロリソグラフィーにおいて利用される0光投影/
走査装置(○ptical Projection a
ndScanning Apparat、us)”の人
頭の米国特許第4068947号明細書に記載された型
の走査投影マスクアライナ−は、オフアクシス環状視野
内に物体の十分に補正された像を形成させる独得の環状
視野光学系を組込んでいる。このような光学系は、”ユ
ニット・パワー・イメージング反射光学系アナステイグ
マート(UnitPower Imaging Cat
optric Anastigmat)″の衣題の米国
特許第3748015号明細書に記載されている。この
ような系を効果的に使用するには、環状視野を効果的に
照明する照明系が必要とされる。”環状視野を照明する
ための系(System For Illuminat
ing An Annular Field)″の人頭
の米国特許第4241390号明細書に記載されている
1つのこのような照明系は、弧状形状の照明源、すなわ
ち弧状毛管水銀ランプを利用する。
弧状毛管ランプを使用する際の制限要因は、ショートア
ークランプに対してこのようなランプから得られる光の
量である。しかし、ショートアークランプは、元来、環
状視野系に使用するのに必要とされる弧状形状および均
一性を有しない。ショートアークランプからの光出力を
所望の形状に変えるだめの大抵の技術は、光を非効果的
に使用すること、像が不均一であること、構成が複雑で
ありかつ困難であることを被むる。本発明は、これら前
記の問題を克服する。
発明を達成するための手段: 本発明による光変換器は、 点光源; 光を所望の形状に一群として合致する複数の別個の像と
して投影するために点光源と関連させたミラー装置; それぞれ像の各1つ宛を受容するために配置されかつそ
れぞれの像の主光線が隣接した像の主光線と平行である
ように像を反射するために配向された、所望の形状に一
群として形成された同様に複数の反射小面; 元パイプ装置の他端で発せられた光が所望の形状に合致
するように1端で像を受容するだめ所望の形状に形成さ
れた元パイプ装置 からなることを特徴とする。
本発明の1つの実施態様の場合、楕円ミラーは、その焦
点の1つに位置したショートアークランプからの光を複
数の平面鏡上に投影し、この平面鏡は、複数の像を反射
小面のそれぞれ1つの小面上に投影する。この平面鏡は
、所望の弧状形状の像を所望の弧状形状に形成されてい
る反射小面のそれぞれ1つの小面上に反射するために配
向されている。この反射小面は、全ての反射した像の主
光線が平行であるように角度をもって配向されている。
また、所望の弧状形状に形成された光パイプは、小面か
ら反射した光を受容しかつ他端で所望の弧状形状で均一
な強さの光を発するための1端を有する。
本発明の第2の実施態様は、弧状形状に形成された複数
の像を反射小面上に投影するために複数の平面鏡に対す
るものとして複数のセグメントを有する楕円ミラーを使
用することによって上記の第1の実施態様と区別される
。それぞれの実施態様の場合、小面は、光パイプの1端
上に形成され、かつ内側に反射する。
本発明の第3の実施態様は、楕円ミラーの複数のセグメ
ントまたは複数の平面鏡からの光を受容しかつ次にこの
光を第6のミラーを介して光パイプの端部上に反射する
ために外側に反射する小面を別個の素子として使用する
ことによって第1の2つの実施態様と区別される。この
実施態様の場合、小面を有したミラーと、光パイプとの
双方は、環状視野内にある。
実施例: 次に、本発明を図面につき詳説する。
第1図には、本発明による光変換器10が示されている
。この光変換器は、楕円ミラー11を有する。楕円ミラ
ー11は、本発明において内側反射面を有する楕円体の
一部、例えば半割体である。このようなミラーは、例え
ばオシティカル・ラシエイション・コーポレイショ/(
Optical Radiation Corpora
tionXAzusa在、カリフォルニア州、米国)か
ら購買することができる標準品目として人手することが
できる。
楕円ミラーは、内側焦点に位置した光源が外側焦点にピ
ント合せされるように機能し、この場合2つの焦点は楕
円の正規焦点である。キャンラドーハノビア(Canr
ad−Hanovia 、 Newark在、ニューシ
ャーシー州、米国)から購買することができる型のショ
ート・アーク・ランプ12は、楕円ミラー11の第1ま
たは内側の焦点に位置している。この光は、標準条注下
で楕円ミラーから反射し、かつ第2または外側の焦点に
ピント合せされる。しかし、光を弧状形状に形成させる
ことが望まれるので、複数(例えば、実施態様において
5または6個)の平面鏡13は、楕円ミラー11から反
射された元を受容しかつこの光を弧状の光パイプ15の
1端に形成された内側に反射する小面14上に反射する
ために配置されている。第1図には、光パイプ15の小
面を有した端部のみが示されている。それというのも、
この光パイプの長手方向は図面と垂直に延びているから
である。しかし、第4図は、内部反射小面14を有する
光パイプ15の形を示す。
平面鏡13は、所望の弧状形状を形成する複数の別個の
像としてのランプ12からの光を同様に複数の小面14
のそれぞれ1つの小面上に投影するように配置され、か
つ角度をもって配向されている。実施態様において、平
面鏡の数および小面の数は、捕集すべき光が及ぶ立体角
および許容すべき複雑さの程度に応じて多くとも少なく
ともよいが6個の平面鏡13および6つの小面14が存
在する。光パイプ15の小面を有した端部は、楕円ミラ
ー11の第1焦点からの外側焦点までの長さと同じ内側
焦点からの長さの位置で楕円ミラー11の外側焦点によ
って定められた焦点面内に配置されている。別個の小面
14上の像の正確な焦点は、勿論平面鏡13を角度をも
って配向することによって定められている。これは、光
パイプ14の弧状形状およびその上に形成された小面1
4と一致すべき投影像の弧状形状を達成する。
小面14は、1つの小面上に差し迫っているそれぞれの
像の主光線が隣接した像の主光線と平行であシかつ光パ
イプの軸線と平行であるように、1つの小面上に差し迫
っているそれぞれの像を光パイプ15によって下向きに
反射させるような程度に配向されている。主光線は、個
個の小面14上に投影されるそれぞれの像錐体の中心光
線である。従って、光パイプ15を透過した光は、この
光パイプの他の端面に所望の弧状形状で、上記米国特許
明細書に開示された型の環状視野投影マスクアライナ−
系中の照明源として有効に使用することができる高い均
一の強さをもって現われる。
第2A図および第2B図は、第1図の実施態様とは異な
る本発明の第2の実施態様を、楕円ミラー11を平面鏡
130代りに複数のセグメン)11aに形成させること
によって示す。この実施態様の場合、セグメン)11a
は、同様に弧状形状した光パイプ15のそれぞれの小面
14上に入射するそれぞれの反射像で所望の弧状形状に
一致させるために複数の反射像を惹起させる位置にある
。この実施態様の場合も、内側で反射する小面は、それ
ぞれの束または錐体の主光線が隣接した主光線と平行で
あるように光パイプ15を介して反射すべき像を惹起さ
せるため罠配向されている。光は、光パイプ15の他端
15aから均一な強さをもって適当な弧状形状で現われ
る。
第3A図および第3B図の実施態様は、弧状形状の複数
の光像を適当な弧状形状に配置された複数の小面14の
それぞれ1つの小面上に投影するためにセグメントにさ
れた楕円ミラーかまたは平面鏡(これらは双方とも図示
されていない。)を使用することができる。しかし、こ
の場合に小面14は、外側に反射するように被覆されて
いる。小面は、光パイプの端部上に形成されてないので
、これらの小面は、締付けられたかまたはさもなければ
一緒に固定された個個のセグメントから構成させること
ができる。
弧状の複数の像は、図示したように球面鏡16によって
弧状の光パイプ15上に反射される。
この場合も、小面14は、光パイプ15に入射する主光
線が平行であることを保証するために配向されている。
第3B図に示したように、小面14および光パイプ15
は、球面鏡16が良好に結像することを保証する環状視
野内にある。
前記の実施態様の場合、光パイプは、特別の開口数に対
して均一性を達成するために比較的長い長さを有するこ
とが必要である。例えば、1つの実施態様の場合、光パ
イプ15の長さは約55.88cIrL(22インチ)
であった。
小面ミラーは、殆んど性能の損失なしに弧状光パイプの
直近に位置させることができる。球面鏡16は、この実
施態様の場合には不必要である。
実際に、均一性は、短い光パイプの長さ、例えば小面ミ
ラー14と、弧状光パイプ15との間に挿入された付加
的な光学素子を使用する場合と同じ10“で達成させる
ことができることが見い出された。
第5図は、この配置を略示したものであり、かつ小面ミ
ラー14、弧状光パイプ15および繊維束17の形の光
学素子を示す。
光学素子17は、最高の効率のためにできるだけ一緒に
緊密になるように包装された、円形横断面の一束の真直
なガラス繊維または融合シリカ繊維からなる。束17の
形状は、第6A図に示したように光パイプの弧状形状に
適合させるために弧状であることができるかまたは第6
B図に示したように弧状の光パイプ15の入力面を包囲
するのと同じ長さの任意の形状を有することができる。
アーク源のそれぞれの像を形成する光線は、錐体内に存
在する。しかし、錐体内での光線の分布は、楕円体の性
質によシネ均一である。このことにより、錐体の軸線上
に存在する、主光線とは異なる平均的または”重心”光
線が生じる。円形繊維は、錐体内での光線の均一性を改
善し、繊維がその直径に比して十分な長さである場合に
は、重心光線は主光線と一致するであろう。このことに
より、光パイプの長さが短い場合に良好な空間的均一性
が得られる。繊維は、例えば少なくとも50の長さ対直
径の大きい比率を有しなければならない。従って、束は
、その長さを最小にするために小さい繊維から構成しな
げればならない。繊維の直径を低く制限することは、組
立ての脆さおよび困難さによってのみ定められる。妥当
な値は、繊維の長さ50朋に対して繊維の直径0.5 
tugである。
繊維束17と元パイプ15との間の結合は、それらを極
めて接近させて配置するかまたは一緒に接合することに
よって最適化することができる。
第5図の前記の変形は、勿論第6A図および第6B図の
実施態様と一緒に使用することを意図したものであり、
この場合小面14は外側に反射する。
全ての上記実施態様において、小面は、光線をそれぞれ
の像に関連して光パイプのスパンを有する入力端で光パ
イプの内側の角度と同じ範囲にさせるという目的を有す
る。
本発明の他の変形は、特許請求の範囲の記載を越えて解
釈すべきでないかまたは制限をおくべきでない上記の光
において可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1の実施態様を示す略図、第2A
図は、本発明の第2の実施態様を示す立面図、第2B図
は、本発明の第2の実施態様を示す底面図、第3A図は
、本発明の第3の実施態様を示す部分的立面図、第3B
図は、第3A図の線6−6を通して見た略図、第4図は
、1端に小面を有する光パイプを示す部分的斜視図、第
5図は、第3A図および第3B図の実施態様に関連して
使用するのに適合された変形を示す略図、かつ第6A図
および第6B図は、それぞれ第5図に記載した繊維束の
変形を示す略図である。 10・・・光変換器、11・・・楕円ミラー、11a・
・・セグメント、12・・・点光源、13・・・平面鏡
、14・・・反射小面、15・・・光パイプ、15a・
・・光パイプの他端、16・・・球面鏡、1゛7・・・
繊維束。 FIG、 6A 光パイプ FIG、 5 FIG、 6B

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、光変換器において、 点光源; 光を所望の形状に一群として合致する複数の別個の像と
    して投影するために点光源と関連させたミラー装置; それぞれ像の各1つ宛を受容するために配置されかつそ
    れぞれの像の主光線が隣接した像の主光線と平行である
    ように像を反射するために配向された、所望の形状に一
    群として形成された同様に複数の反射小面; 光パイプ装置の他端で発せられた光が所望の形状に合致
    するように1端で像を受容するため所望の形状に形成さ
    れた光パイプ装置 からなることを特徴とする、光変換器。 2、小面が外側に反射している、特許請求の範囲第1項
    記載の光変換器。 3、小面から反射された像を光パイプ装置の1端上に反
    射するための球面鏡装置をさらに包含する、特許請求の
    範囲第2項記載の光変換器。 4、ミラー装置が内側焦点に配置された点光源を有する
    楕円ミラーからなり、この楕円ミラーが像を小面上に所
    望の形状で一群として反射するために配向された同様に
    複数のセグメントからなる、特許請求の範囲第3項記載
    の光変換器。 5、ミラー装置が内側焦点に配置された点光源を有する
    楕円ミラーと、像を小面上に所望の形状で一群として反
    射するために配置されかつ配向された同様に複数の平面
    鏡とからなる、特許請求の範囲第3項記載の光変換器。 6、所望の形状が弧状である、特許請求の範囲第4項記
    載の光変換器。 7、所望の形状が弧状である、特許請求の範囲第5項記
    載の光変換器。 8、小面が内側で反射し、かつ光パイプ装置の1端に形
    成されている、特許請求の範囲第1項記載の光変換器。 9、ミラー装置が内側焦点に配置された点光源を有する
    楕円ミラーからなり、この楕円ミラーが像を小面上に所
    望の形状で一群として反射するために配向された同様に
    複数のセグメントからなる、特許請求の範囲第8項記載
    の光変換器。 10、ミラー装置が内側焦点に配置された点光源を有す
    る楕円ミラーと、像を小面上に一群として反射するため
    に配置されかつ配向された同様に複数の平面鏡とからな
    る、特許請求の範囲第8項記載の光変換器。 11、点光源がショートアークランプである、特許請求
    の範囲第9項記載の光変換器。 12、点光源がショートアークランプである、特許請求
    の範囲第10項記載の光変換器。 13、所望の形状が弧状である、特許請求の範囲第11
    項記載の光変換器。 14、所望の形状が弧状である、特許請求の範囲第12
    項記載の光変換器。 15、小面と、光パイプ装置の1端との間に配置された
    円形光ファイバーの繊維束をさらに包含する、特許請求
    の範囲第7項記載の光変換器。 16、繊維束の1端が光パイプ装置の1端に極めて接近
    している、特許請求の範囲第15項記載の光変換器。 17、繊維束の1端が光パイプ装置の1端に接合されて
    いる、特許請求の範囲第16項記載の光変換器。 18、繊維束の形状が光パイプ装置の形状に適合させる
    ために弧状である、特許請求の範囲第17項記載の光変
    換器。
JP61266805A 1985-11-12 1986-11-11 光変換器 Expired - Fee Related JPH07101258B2 (ja)

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