JPH065639B2 - 光源装置 - Google Patents
光源装置Info
- Publication number
- JPH065639B2 JPH065639B2 JP60288016A JP28801685A JPH065639B2 JP H065639 B2 JPH065639 B2 JP H065639B2 JP 60288016 A JP60288016 A JP 60288016A JP 28801685 A JP28801685 A JP 28801685A JP H065639 B2 JPH065639 B2 JP H065639B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light source
- light
- lamp
- strain
- beat signal
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- Expired - Lifetime
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- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ランプの透光性部材の歪変化を動的に検出
しうる光源装置に関するものである。
しうる光源装置に関するものである。
超高圧水銀灯、ハロゲンランプ、レーザ管等、多くのラ
ンプでは、その動作時において、管球内圧が上昇した
り、あるいは電極と封体ガラスのシール部での熱膨張に
より歪が増大することがある。このため、動作中のラン
プの破裂は皆無とは言えない。
ンプでは、その動作時において、管球内圧が上昇した
り、あるいは電極と封体ガラスのシール部での熱膨張に
より歪が増大することがある。このため、動作中のラン
プの破裂は皆無とは言えない。
ところで、セナルモン補償法等を利用した従来の歪計で
は、被測定情報は背景光の影響を大きく受け、動作中の
ランプの動的歪をリアルタイムで検出することは不可能
に近かつた。
は、被測定情報は背景光の影響を大きく受け、動作中の
ランプの動的歪をリアルタイムで検出することは不可能
に近かつた。
このように、従来の歪計では、ランプの透光性材料の歪
変化を動的に検出することが困難なために、超高圧水銀
灯、ハロゲンランプ等の破裂を未然に防ぐことができな
かつた。特に半導体製造装置における光源ランプとして
用いる場合には、ランプの破裂は、極めて高価な半導体
製造装置を損傷することになるので、重要な問題となつ
ている。
変化を動的に検出することが困難なために、超高圧水銀
灯、ハロゲンランプ等の破裂を未然に防ぐことができな
かつた。特に半導体製造装置における光源ランプとして
用いる場合には、ランプの破裂は、極めて高価な半導体
製造装置を損傷することになるので、重要な問題となつ
ている。
この発明は、こうした問題点に鑑みて、動作中のランプ
の透光性材料の歪変化を動的に検出し、ランプの破裂を
未然に防止することを目的とするものである。
の透光性材料の歪変化を動的に検出し、ランプの破裂を
未然に防止することを目的とするものである。
この目的を達成するために、この発明では、光を用い
て、動作中のランプの透光性部材の歪変化を検出し、そ
の歪が所定値以上になると、自動的にランプ電源を切断
するか、ランプへの電気入力を減少するか、もしくは警
報器を作動させる。
て、動作中のランプの透光性部材の歪変化を検出し、そ
の歪が所定値以上になると、自動的にランプ電源を切断
するか、ランプへの電気入力を減少するか、もしくは警
報器を作動させる。
また、透光性部材に周波数の異なる２光波を透過させた
際に生ずる光ビート信号が、透光性部材の歪に基づく光
弾性効果により、位相のずれを生ずることを利用して、
透光性部材の歪量を検出する。
際に生ずる光ビート信号が、透光性部材の歪に基づく光
弾性効果により、位相のずれを生ずることを利用して、
透光性部材の歪量を検出する。
このようにすると、動作中のランプの透光性部材に歪が
生じた場合に、歪を非接触で検出できるばかりでなく、
もし歪があらかじめ設定した危険レベルに達したときに
は、ランプ電源を切断する等により、ランプの破裂を未
然に防ぐことが可能となる。
生じた場合に、歪を非接触で検出できるばかりでなく、
もし歪があらかじめ設定した危険レベルに達したときに
は、ランプ電源を切断する等により、ランプの破裂を未
然に防ぐことが可能となる。
また、歪検出部については、もし透光性部材に歪が生じ
ない場合には、透光性部材は光学的に等方性物質と見做
すことができるので、透光性部材を通過したことによつ
て光ビート信号の位相がずれることはない。この場合、
光学的歪は０と求められる。一方、ランプに電気入力を
加えると、発熱により金属とガラスの膨張率差に帰因す
る歪がシール部に発生するが、この応力による光弾性効
果により、その方向によつて屈折率が異なつてくる。こ
のため光ビームは直交成分の各々で光路長が異なつてく
る。従つて、検出された光ビート信号は透光性部材透過
前の２光波のビート信号との間に位相のずれを生じ、こ
のずれが透光性部材の歪量に対応する検出出力となる。
ない場合には、透光性部材は光学的に等方性物質と見做
すことができるので、透光性部材を通過したことによつ
て光ビート信号の位相がずれることはない。この場合、
光学的歪は０と求められる。一方、ランプに電気入力を
加えると、発熱により金属とガラスの膨張率差に帰因す
る歪がシール部に発生するが、この応力による光弾性効
果により、その方向によつて屈折率が異なつてくる。こ
のため光ビームは直交成分の各々で光路長が異なつてく
る。従つて、検出された光ビート信号は透光性部材透過
前の２光波のビート信号との間に位相のずれを生じ、こ
のずれが透光性部材の歪量に対応する検出出力となる。
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
第１図は、この発明による光源装置の最も好ましい実施
例の概略を示す図、第２図は光源部の一例を示す図であ
る。ここで、１は波長安定化横ゼーマンレーザ（ＳＴＺ
Ｌ）、２は光源部、３は偏光子、４はレンズ、５はＮＤ
フイルタ、６は光検出器、７は位相計、８は位相計７の
出力を基準設定レベルと比較するコンパレータ、９はコ
ンパレータ８の出力により動作する警報器又は光源用電
源切断装置等である。また、光源部として第２図に示し
たものは、フオトエツチング用露光光源部であり、ここ
で、２１はキセノンシヨートアークランプ等からなる光
源、２２は光源２１からの光を集光する凹面鏡、２３は
平面鏡、２４はインテグレータ、２５は平面鏡、２６は
レンズ、２７は照度補正フイルタである。
例の概略を示す図、第２図は光源部の一例を示す図であ
る。ここで、１は波長安定化横ゼーマンレーザ（ＳＴＺ
Ｌ）、２は光源部、３は偏光子、４はレンズ、５はＮＤ
フイルタ、６は光検出器、７は位相計、８は位相計７の
出力を基準設定レベルと比較するコンパレータ、９はコ
ンパレータ８の出力により動作する警報器又は光源用電
源切断装置等である。また、光源部として第２図に示し
たものは、フオトエツチング用露光光源部であり、ここ
で、２１はキセノンシヨートアークランプ等からなる光
源、２２は光源２１からの光を集光する凹面鏡、２３は
平面鏡、２４はインテグレータ、２５は平面鏡、２６は
レンズ、２７は照度補正フイルタである。
次に、この光源装置の動作について説明する。光源部２
については、光源２１から放射された光は、凹面鏡２２
により集光され、平面鏡２３を介してインテグレータ２
４に入射される。インテグレータ２４からの光は、平面
鏡２５を介してレンズ２６により集光され、露光すべき
被写体に投写される。
については、光源２１から放射された光は、凹面鏡２２
により集光され、平面鏡２３を介してインテグレータ２
４に入射される。インテグレータ２４からの光は、平面
鏡２５を介してレンズ２６により集光され、露光すべき
被写体に投写される。
この光源部２における光源２１の要所に、ＳＴＺＬ１か
ら放射されたレーザビームが照射される。光源２１を透
過したレーザビームは、偏光子３を介してレンズ４で集
光され、光検出器６に入射される。なお、ＮＤフイルタ
５は光検出器６の利得の飽和を防ぐ減衰器として機能す
る。光検出器６で検波、増幅された光ビート信号は、位
相計７に入力される。一方、ＳＴＺＬ１それ自体による
光ビート信号は、ＳＴＺＬ１のレーザ管後部からの漏れ
光を本体内蔵の光検出器で受光することによつて得られ
るが、この光ビート信号も位相計７に参照信号として入
力される。これら２つの光ビート信号の位相差は、ＤＣ
電圧に変換され、出力される。このＤＣ出力は、コンパ
レータ８に入力され、あらかじめ設定された基準電圧と
比較される。この基準電圧値は、警報を発するか、もし
くは光源電源を切断する等を決定する値であり、このコ
ンパレータ９の出力により、警報が発せられたり、光源
電源を切断したり等される。
ら放射されたレーザビームが照射される。光源２１を透
過したレーザビームは、偏光子３を介してレンズ４で集
光され、光検出器６に入射される。なお、ＮＤフイルタ
５は光検出器６の利得の飽和を防ぐ減衰器として機能す
る。光検出器６で検波、増幅された光ビート信号は、位
相計７に入力される。一方、ＳＴＺＬ１それ自体による
光ビート信号は、ＳＴＺＬ１のレーザ管後部からの漏れ
光を本体内蔵の光検出器で受光することによつて得られ
るが、この光ビート信号も位相計７に参照信号として入
力される。これら２つの光ビート信号の位相差は、ＤＣ
電圧に変換され、出力される。このＤＣ出力は、コンパ
レータ８に入力され、あらかじめ設定された基準電圧と
比較される。この基準電圧値は、警報を発するか、もし
くは光源電源を切断する等を決定する値であり、このコ
ンパレータ９の出力により、警報が発せられたり、光源
電源を切断したり等される。
第１図に示されるような複数個の光学素子を光波が通過
する場合の解析には、ジヨーンズベクトルとジヨーンズ
行列は計算が簡単になるので、よく用いられる。ＳＴＺ
Ｌの出力ビームに対するジヨーンズベクトル は、 で表わされる。ここに△ωは △ω＝ω2−ω1 −(6) である。また、レーザビームの直交成分のそれぞれは、
座標軸ｘ，ｙに一致しており、その角周波数は、それぞ
れω1，ω2である。さらにまた、計算の便宜上、ｘ，ｙ
成分の振幅は、それぞれ１に等しく、成分間で固有位相
はないとして説明を進める。
する場合の解析には、ジヨーンズベクトルとジヨーンズ
行列は計算が簡単になるので、よく用いられる。ＳＴＺ
Ｌの出力ビームに対するジヨーンズベクトル は、 で表わされる。ここに△ωは △ω＝ω2−ω1 −(6) である。また、レーザビームの直交成分のそれぞれは、
座標軸ｘ，ｙに一致しており、その角周波数は、それぞ
れω1，ω2である。さらにまた、計算の便宜上、ｘ，ｙ
成分の振幅は、それぞれ１に等しく、成分間で固有位相
はないとして説明を進める。
次に光源部２のジヨーンズ行列Ｒβ(δ)は、 で表わされる。ここでδは光学的リタデーシヨンの量、
βは進相軸Ｆがｘ軸となす角度とする。
βは進相軸Ｆがｘ軸となす角度とする。
一方、偏光子３のジヨーンズ行列Ｐ45は、 で表わされる。ＳＴＺＬ１からのビート観測には、偏光
子３の方位は、ｘ軸から４５°（または135゜）の角度に
保持されなければならない。
子３の方位は、ｘ軸から４５°（または135゜）の角度に
保持されなければならない。
偏光子３を透過したレーザ光に対するジヨーンズベクト
ル は、 で求められる。
ル は、 で求められる。
次に、光検出器６で検波された光強度Ｉ′は、 トルである。具体的に計算すると Ｉ′＝（１−４sin2 βcos2 βcos△ωｔ ＋（cos2β−sin2β）（cos2βcos（△ωｔ−
δ） −sin2βcos（△ωｔ＋δ）） −(1
1) となる。実際の測定においては、応力の方向が容易に推
察されることが多い。従つて、応力の方向が既知である
と仮定して議論を進める。例えば、 β＝０のとき、 Ｉ′＝１＋cos（△ωｔ−δ） −(12a) β＝π／２のとき Ｉ′＝１＋cos（△ωｔ＋δ） −(12b) となる。
δ） −sin2βcos（△ωｔ＋δ）） −(1
1) となる。実際の測定においては、応力の方向が容易に推
察されることが多い。従つて、応力の方向が既知である
と仮定して議論を進める。例えば、 β＝０のとき、 Ｉ′＝１＋cos（△ωｔ−δ） −(12a) β＝π／２のとき Ｉ′＝１＋cos（△ωｔ＋δ） −(12b) となる。
一方、(5)式より、ＳＴＺＬ自体から得られる光ビート
信号の光強度Ｉは、 Ｉ＝１＋２cos（△ωｔ） −(13) で与えられる。
信号の光強度Ｉは、 Ｉ＝１＋２cos（△ωｔ） −(13) で与えられる。
従つて、(12)式と(13)式とを比較すると、光検出器６で
得られる光ビート信号と光源自体から得られる光ビート
信号の位相差は、透光性物体のリタデーシヨンδそのも
のとなることが分かる。
得られる光ビート信号と光源自体から得られる光ビート
信号の位相差は、透光性物体のリタデーシヨンδそのも
のとなることが分かる。
なお、リタデーシヨンδについて補足すると、δは、 δ＝（２π／λ）Ｃ（σｘ−σｙ）ｄ −(14) で与えられる。ここで、Ｃは光弾性定数、σｘ，σｙは
ｘ，ｙ方向の応力成分、ｄは光源の透光性物体の厚みで
ある。(14)式により、δは常にσｘとσｙの差に比例し
て現われる。従つて、δを測定することにより、（σｘ
−σｙ）を知ることが可能となる。
ｘ，ｙ方向の応力成分、ｄは光源の透光性物体の厚みで
ある。(14)式により、δは常にσｘとσｙの差に比例し
て現われる。従つて、δを測定することにより、（σｘ
−σｙ）を知ることが可能となる。
なお、歪検出部については、実施例に限定されるもので
はなく、例えば波長安定化ＨｅＮｅ縦ゼーマンレーザと
ランプの歪に基づく光弾性効果を利用したものであつて
もよい。また、２つの半導体レーザの干渉効果や光ヘテ
ロダイン検波を利用したものであつてもよい。
はなく、例えば波長安定化ＨｅＮｅ縦ゼーマンレーザと
ランプの歪に基づく光弾性効果を利用したものであつて
もよい。また、２つの半導体レーザの干渉効果や光ヘテ
ロダイン検波を利用したものであつてもよい。
この実施例では、ＳＴＺＬを用いることにより、このレ
ーザ出力ビームは単一縦モード発振でありながら発振周
波数をわずかに異なる２周波で発振するので、簡単な光
学系で検出部を構成することが可能となる。
ーザ出力ビームは単一縦モード発振でありながら発振周
波数をわずかに異なる２周波で発振するので、簡単な光
学系で検出部を構成することが可能となる。
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、動
作中のランプの透光性部材の歪変化を検出し、その歪が
所定値以上になると、自動的にランプ電源を切断するこ
と等により、ランプの破裂を未然に防ぐことが可能とな
る。
作中のランプの透光性部材の歪変化を検出し、その歪が
所定値以上になると、自動的にランプ電源を切断するこ
と等により、ランプの破裂を未然に防ぐことが可能とな
る。
また、周波数の異なる２光波から合成される光ビート信
号中の位相ずれから透光性部材の歪量を検出することに
より、その光ビート信号が交流信号であり、電気信号の
取り扱いが容易な周波数に設定でき、しかも外乱の影響
を軽減できる。
号中の位相ずれから透光性部材の歪量を検出することに
より、その光ビート信号が交流信号であり、電気信号の
取り扱いが容易な周波数に設定でき、しかも外乱の影響
を軽減できる。
第１図は、この発明による光源装置の実施例の概略を示
す図、第２図は光源部の一例を示す図である。 図中、１：波長安定化横ゼーマンレーザ ２：光源部 ９：警報器、光源用電源切断装置もしくは光源へ
の電気入力減少装置
す図、第２図は光源部の一例を示す図である。 図中、１：波長安定化横ゼーマンレーザ ２：光源部 ９：警報器、光源用電源切断装置もしくは光源へ
の電気入力減少装置
Claims (2)
- 【請求項１】光を用いて、動作中のランプの透光性部材
の歪変化を検出し、その歪が所定値以上になると、自動
的にランプ電源を切断するか、ランプへの電気入力を減
少するか、もしくは警報器を作動させるようにしたこと
を特徴とする光源装置。 - 【請求項２】透光性部材に周波数の異なる２光波を入射
させ、透光性部材を透過した光からビート信号を得、こ
のビート信号と、透光性部材透過前の２光波のビート信
号との位相のずれから透光性部材の歪量を検出すること
を特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の光源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60288016A JPH065639B2 (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 光源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60288016A JPH065639B2 (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 光源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62147697A JPS62147697A (ja) | 1987-07-01 |
| JPH065639B2 true JPH065639B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=17724715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60288016A Expired - Lifetime JPH065639B2 (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 光源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065639B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5375213B2 (ja) * | 2009-03-06 | 2013-12-25 | 旭硝子株式会社 | ディスプレイ用のガラス基板の製造方法およびフラットパネルディスプレイの製造方法 |
| JP5434977B2 (ja) * | 2011-07-11 | 2014-03-05 | 旭硝子株式会社 | ディスプレイ用のガラス基板の製造方法およびフラットパネルディスプレイの製造方法 |
-
1985
- 1985-12-23 JP JP60288016A patent/JPH065639B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62147697A (ja) | 1987-07-01 |
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