JPH07249561A - 照明光学装置 - Google Patents
照明光学装置Info
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- JPH07249561A JPH07249561A JP6038799A JP3879994A JPH07249561A JP H07249561 A JPH07249561 A JP H07249561A JP 6038799 A JP6038799 A JP 6038799A JP 3879994 A JP3879994 A JP 3879994A JP H07249561 A JPH07249561 A JP H07249561A
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- mirror
- reflection
- axis
- light
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/702—Reflective illumination, i.e. reflective optical elements other than folding mirrors, e.g. extreme ultraviolet [EUV] illumination systems
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】照明効率が高く、かつ短波長であっても十分な
光量でケーラー照明が実現できる照明光学装置の提供。 【構成】光源手段と集光光学系とを有する照明光学装置
において、前記光源手段は光源部１と単数或いは複数個
の反射型のオプティカルインテグレータ２ａとを有し、
前記集光光学系は凹面反射鏡３を有する。該凹面反射鏡
３は、放物線の頂点から該放物線の対称軸に沿って所定
の距離だけ隔てた位置を該対称軸に対して垂直に通る基
準軸を中心に回転させた放物トーリック面形状の回転体
の１部で構成されるようにしたものである。
光量でケーラー照明が実現できる照明光学装置の提供。 【構成】光源手段と集光光学系とを有する照明光学装置
において、前記光源手段は光源部１と単数或いは複数個
の反射型のオプティカルインテグレータ２ａとを有し、
前記集光光学系は凹面反射鏡３を有する。該凹面反射鏡
３は、放物線の頂点から該放物線の対称軸に沿って所定
の距離だけ隔てた位置を該対称軸に対して垂直に通る基
準軸を中心に回転させた放物トーリック面形状の回転体
の１部で構成されるようにしたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被照明物体を円弧状に
照明する照明光学装置に関するものであり、特に、Ｘ線
光学系等のミラープロジエクション方式によりフォトマ
スク（マスク又はレチクル）上の回路パターンを反射型
等の投影光学系を介してウエハ等の基板上に転写する際
に好適な装置に関するものである。
照明する照明光学装置に関するものであり、特に、Ｘ線
光学系等のミラープロジエクション方式によりフォトマ
スク（マスク又はレチクル）上の回路パターンを反射型
等の投影光学系を介してウエハ等の基板上に転写する際
に好適な装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の照明光学装置を備えた半
導体製造用の露光装置は、物体面としてのフォトマスク
（以下、マスクと称する。）面上に形成された回路パタ
ーンを投影光学系を介してウエハ等の基板（以下、ウエ
ハと称する。）上に投影転写される。この投影光学系は
凹面鏡と凸面鏡との２つの反射鏡を有しており、投影光
学系の軸外の円弧状の良像領域のみが利用されて、マス
ク上の円弧領域のみがウエハ上に投影転写される。従っ
て、マスク全体の回路パターンのウエハ上への転写は、
マスクとウエハとを一定方向に走査することにより行わ
れている。
導体製造用の露光装置は、物体面としてのフォトマスク
（以下、マスクと称する。）面上に形成された回路パタ
ーンを投影光学系を介してウエハ等の基板（以下、ウエ
ハと称する。）上に投影転写される。この投影光学系は
凹面鏡と凸面鏡との２つの反射鏡を有しており、投影光
学系の軸外の円弧状の良像領域のみが利用されて、マス
ク上の円弧領域のみがウエハ上に投影転写される。従っ
て、マスク全体の回路パターンのウエハ上への転写は、
マスクとウエハとを一定方向に走査することにより行わ
れている。
【０００３】この走査方式の露光によって、比較的高い
スループットでしかも高解像力が得られるという利点が
ある。この種の露光装置においては、マスク上の円弧領
域全体を均一でしかも一定の開口数（ＮＡ）で照明でき
る照明光学系が望まれており、特開昭60-232552 号公報
には、マスク上を円弧状に均一照明できる照明光学系が
提案されている。
スループットでしかも高解像力が得られるという利点が
ある。この種の露光装置においては、マスク上の円弧領
域全体を均一でしかも一定の開口数（ＮＡ）で照明でき
る照明光学系が望まれており、特開昭60-232552 号公報
には、マスク上を円弧状に均一照明できる照明光学系が
提案されている。
【０００４】この特開昭60-232552 号公報にて提案され
ている照明光学系では、図１２（Ａ）に示す如く、超高
圧水銀灯２１からの光束を楕円鏡２２によってオプティ
カルインテグレータ２３の入射面上で集光している。そ
して、このオプティカルインテグレータ２３は、図１２
（Ｂ）に示す如く、焦点距離ｆ1 のシリンドリカルレン
ズの集合体（２３ａ，２３ｄ）と焦点距離ｆ2 のシリン
ドリカルレンズの集合体（２３ｂ，２３ｃ）とが２枚ず
つ組み合わせられて構成されており、これにより直交方
向において異なる開口数の光束を形成している。オプテ
ィカルインテグレータ２３を介した光束は、コンデンサ
ーレンズ２４により集光されて、図１２（Ｃ）に示す如
き円弧状開口部２５ａを有するスリット板２５を照明
し、その後、集光光学系２６を介して被照明面であるマ
スク２７上を均一に照明する。
ている照明光学系では、図１２（Ａ）に示す如く、超高
圧水銀灯２１からの光束を楕円鏡２２によってオプティ
カルインテグレータ２３の入射面上で集光している。そ
して、このオプティカルインテグレータ２３は、図１２
（Ｂ）に示す如く、焦点距離ｆ1 のシリンドリカルレン
ズの集合体（２３ａ，２３ｄ）と焦点距離ｆ2 のシリン
ドリカルレンズの集合体（２３ｂ，２３ｃ）とが２枚ず
つ組み合わせられて構成されており、これにより直交方
向において異なる開口数の光束を形成している。オプテ
ィカルインテグレータ２３を介した光束は、コンデンサ
ーレンズ２４により集光されて、図１２（Ｃ）に示す如
き円弧状開口部２５ａを有するスリット板２５を照明
し、その後、集光光学系２６を介して被照明面であるマ
スク２７上を均一に照明する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、特開昭60-2
32552 号公報にて提案されている照明光学系では、図１
２（Ｃ）に示す如く、スリット板２５上の円弧状開口部
２５ａを少なくとも照射するように長方形状の領域ＢＦ
を照明しているため、円弧照明として有効に利用される
光束は僅かである。
32552 号公報にて提案されている照明光学系では、図１
２（Ｃ）に示す如く、スリット板２５上の円弧状開口部
２５ａを少なくとも照射するように長方形状の領域ＢＦ
を照明しているため、円弧照明として有効に利用される
光束は僅かである。
【０００６】一般に、円弧状の弦長は、露光領域を大き
くするために長く設定され、また円弧状のスリット幅２
５ｂはマスクをウエハ上に投影するミラー投影光学系の
良像領域の制約から比較的狭く設定されている。従っ
て、照明効率は、円弧状開口部２５ａと長方形状の照射
領域ＢＦとの面積比で決定されるため、図１２に示す照
明光学系は、原理的に光量損失が大きいという致命的な
欠点を有している。この結果、被照明面（マスク及びウ
エハ）上では十分な光量が得られないため、マスクとウ
エハとの走査速度を速める事が出来ない。従ってより高
いスループットには対応できないという問題があった。
くするために長く設定され、また円弧状のスリット幅２
５ｂはマスクをウエハ上に投影するミラー投影光学系の
良像領域の制約から比較的狭く設定されている。従っ
て、照明効率は、円弧状開口部２５ａと長方形状の照射
領域ＢＦとの面積比で決定されるため、図１２に示す照
明光学系は、原理的に光量損失が大きいという致命的な
欠点を有している。この結果、被照明面（マスク及びウ
エハ）上では十分な光量が得られないため、マスクとウ
エハとの走査速度を速める事が出来ない。従ってより高
いスループットには対応できないという問題があった。
【０００７】そこで本発明は、上記の問題を解決し、従
来よりも格段に照明効率が高く、より高いスループット
化にも十分に対応でき、しかもケーラー照明が実現でき
る高性能な照明光学装置を提供することを目的としてい
る。そして、屈折系において透過率が低下する使用波長
域が短波長であっても、十分な光量にて均一照明を可能
とすることも目的としている。
来よりも格段に照明効率が高く、より高いスループット
化にも十分に対応でき、しかもケーラー照明が実現でき
る高性能な照明光学装置を提供することを目的としてい
る。そして、屈折系において透過率が低下する使用波長
域が短波長であっても、十分な光量にて均一照明を可能
とすることも目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、図５に示す如
く、所定の大きさの光源像または所定の大きさの光源を
形成する光源手段と、該光源手段からの光束を集光して
被照明物体を照明する集光光学系とを有する照明光学装
置において、前記光源手段は、平行光束を供給する光源
部と、該光源部からの平行光束によって複数の光源像を
形成する単数或いは複数個の反射型のオプティカルイン
テグレータとを有し、前記集光光学系は前記光源像また
は前記光源からの光束を平行光束に変換して前記被照明
物体上を円弧状に照明する凹面反射鏡を有し、該凹面反
射鏡は、放物線の頂点から該放物線の対称軸に沿って所
定の距離だけ隔てた位置を該対称軸に対して垂直に通る
基準軸を中心に回転させた放物トーリック面形状の回転
体の１部で構成されるようにしたものである。
く、所定の大きさの光源像または所定の大きさの光源を
形成する光源手段と、該光源手段からの光束を集光して
被照明物体を照明する集光光学系とを有する照明光学装
置において、前記光源手段は、平行光束を供給する光源
部と、該光源部からの平行光束によって複数の光源像を
形成する単数或いは複数個の反射型のオプティカルイン
テグレータとを有し、前記集光光学系は前記光源像また
は前記光源からの光束を平行光束に変換して前記被照明
物体上を円弧状に照明する凹面反射鏡を有し、該凹面反
射鏡は、放物線の頂点から該放物線の対称軸に沿って所
定の距離だけ隔てた位置を該対称軸に対して垂直に通る
基準軸を中心に回転させた放物トーリック面形状の回転
体の１部で構成されるようにしたものである。
【０００９】しかし、上記の手段のみでは円弧状の照明
領域をケーラー照明することは可能であるが、露光装置
の対物投影レンズの瞳面上では方向によって明るさの密
度分布が異なることにより、各方向によって解像力及び
像面位置が変わるおそれがある。そこで、本発明では、
反射型オプティカルインテグレータにシリンドリカルミ
ラーを複数個並べた反射鏡を二個用い、それぞれを直交
させた状態に配置するか、前記光源手段と前記集光光学
系との間にミラーを配置し、該ミラーを回転させる構成
とすることが望ましい。
領域をケーラー照明することは可能であるが、露光装置
の対物投影レンズの瞳面上では方向によって明るさの密
度分布が異なることにより、各方向によって解像力及び
像面位置が変わるおそれがある。そこで、本発明では、
反射型オプティカルインテグレータにシリンドリカルミ
ラーを複数個並べた反射鏡を二個用い、それぞれを直交
させた状態に配置するか、前記光源手段と前記集光光学
系との間にミラーを配置し、該ミラーを回転させる構成
とすることが望ましい。
【００１０】
【作 用】上述した本発明の目的を達成するために、照
明光学系を全て屈折系で構成することを各種検討した。
しかし、使用する波長が紫外線の場合、照明系内に屈折
素子として使用できる硝子が、大幅に制限される。更に
波長の短いＸ線の場合は、照明系内に屈折素子として使
用できる硝子が存在しない。このため、円弧状の遮光ス
リット板を用いることなく円弧状の照明領域を被照射面
上に形成しつつケーラー照明を実現することは困難であ
ることが判明した。
明光学系を全て屈折系で構成することを各種検討した。
しかし、使用する波長が紫外線の場合、照明系内に屈折
素子として使用できる硝子が、大幅に制限される。更に
波長の短いＸ線の場合は、照明系内に屈折素子として使
用できる硝子が存在しない。このため、円弧状の遮光ス
リット板を用いることなく円弧状の照明領域を被照射面
上に形成しつつケーラー照明を実現することは困難であ
ることが判明した。
【００１１】以上の如き理由から、本発明では、反射型
オプティカルインテグレータと凹面反射鏡とを用いて照
明光学系を構成している。これにより、使用波長が短波
長域であっても、吸収等による光量損失を低減させるこ
とができる。なお、本発明においては、光量損失の影響
が少ない範囲であれば、照明光学系内に屈折素子が存在
しても構わない。
オプティカルインテグレータと凹面反射鏡とを用いて照
明光学系を構成している。これにより、使用波長が短波
長域であっても、吸収等による光量損失を低減させるこ
とができる。なお、本発明においては、光量損失の影響
が少ない範囲であれば、照明光学系内に屈折素子が存在
しても構わない。
【００１２】次に、図１及び図２を参照して本発明の照
明光学系に適用される凹面反射鏡について説明する。図
１は、本発明における放物線の頂点から該放物線の対称
軸Ａｘ0 に沿って所定の距離だけ隔てた位置を該対称軸
Ａｘ0 に対して垂直に通る基準軸Ａｘ1 を中心に回転さ
せた放物トーリック面形状の回転体の１部で構成される
ようにした凹面反射鏡のメリジオナル方向での断面図で
あり、図２は、本発明における放物線の頂点から該放物
線の対称軸Ａｘ0 に沿って所定の距離だけ隔てた位置を
該対称軸Ａｘ0 に対して垂直に通る基準軸をＡｘ1 中心
に回転させた放物トーリック面形状の回転体の１部で構
成されるようにした凹面反射鏡の斜視図である。
明光学系に適用される凹面反射鏡について説明する。図
１は、本発明における放物線の頂点から該放物線の対称
軸Ａｘ0 に沿って所定の距離だけ隔てた位置を該対称軸
Ａｘ0 に対して垂直に通る基準軸Ａｘ1 を中心に回転さ
せた放物トーリック面形状の回転体の１部で構成される
ようにした凹面反射鏡のメリジオナル方向での断面図で
あり、図２は、本発明における放物線の頂点から該放物
線の対称軸Ａｘ0 に沿って所定の距離だけ隔てた位置を
該対称軸Ａｘ0 に対して垂直に通る基準軸をＡｘ1 中心
に回転させた放物トーリック面形状の回転体の１部で構
成されるようにした凹面反射鏡の斜視図である。
【００１３】図１に示す如く、凹面反射鏡３のメリジオ
ナル方向での断面は、放物線ＰＡの１部をなしており、
この凹面反射鏡３は、頂点Ｏから対称軸Ｙに沿った所定
の距離だけ隔てた位置Ｙ0 をその対称軸Ｙに対して垂直
に通る基準軸（回転軸）Ａｘ 1 を中心に回転させた放物
トーリック形状の回転体の１部より構成されている。す
なわち、斜視図図２に示す如く、凹面反射鏡３は、その
放物トーリック形状の回転体の２つの緯線３１，３２で
挟まれる帯状領域の１部で構成され、円弧状の形状をな
している。
ナル方向での断面は、放物線ＰＡの１部をなしており、
この凹面反射鏡３は、頂点Ｏから対称軸Ｙに沿った所定
の距離だけ隔てた位置Ｙ0 をその対称軸Ｙに対して垂直
に通る基準軸（回転軸）Ａｘ 1 を中心に回転させた放物
トーリック形状の回転体の１部より構成されている。す
なわち、斜視図図２に示す如く、凹面反射鏡３は、その
放物トーリック形状の回転体の２つの緯線３１，３２で
挟まれる帯状領域の１部で構成され、円弧状の形状をな
している。
【００１４】図１に戻ってメリジオナル方向での光束に
関する特殊反射鏡３の機能を説明する。なお、メリジオ
ナル光束とは特殊反射鏡３の基準軸Ａｘ1 を含む平面内
の光束を意味し、サジタル光束とはメリジオナル平面と
直交する平面内の光束を意味する。今、不図示の光学系
により所定の大きさの光源像Ｉ（または所定の大きさを
持つ光源）を基準軸Ａｘ1 上の所定の位置に形成する
と、この光源像Ｉ（または光源）上の任意の１点からの
光束は凹面反射鏡３の反射の後、凹面反射鏡３の集光作
用によって平行光束に変換される。
関する特殊反射鏡３の機能を説明する。なお、メリジオ
ナル光束とは特殊反射鏡３の基準軸Ａｘ1 を含む平面内
の光束を意味し、サジタル光束とはメリジオナル平面と
直交する平面内の光束を意味する。今、不図示の光学系
により所定の大きさの光源像Ｉ（または所定の大きさを
持つ光源）を基準軸Ａｘ1 上の所定の位置に形成する
と、この光源像Ｉ（または光源）上の任意の１点からの
光束は凹面反射鏡３の反射の後、凹面反射鏡３の集光作
用によって平行光束に変換される。
【００１５】例えば、光源像Ｉ（または光源）の中心ａ
からの光束は特殊反射鏡３により平行光束に変換されて
被照明面の領域ＢＡ0 上を垂直に照明し、光源像Ｉ（ま
たは光源）の下方ｂからの光束は特殊反射鏡３により平
行光束に変換されて被照明面の領域ＢＡ0 上を右斜め方
向から照明する。そして、光源像Ｉ（または光源）の上
方ｃからの光束は凹面反射鏡３により平行光束に変換さ
れて被照明面の領域ＢＡ0 上を左斜め方向から照明す
る。
からの光束は特殊反射鏡３により平行光束に変換されて
被照明面の領域ＢＡ0 上を垂直に照明し、光源像Ｉ（ま
たは光源）の下方ｂからの光束は特殊反射鏡３により平
行光束に変換されて被照明面の領域ＢＡ0 上を右斜め方
向から照明する。そして、光源像Ｉ（または光源）の上
方ｃからの光束は凹面反射鏡３により平行光束に変換さ
れて被照明面の領域ＢＡ0 上を左斜め方向から照明す
る。
【００１６】この様に、光源像Ｉ（または光源）の各位
置からの光束は、凹面反射鏡３により平行光束に変換さ
れて被照明面の領域ＢＡ0 上を重畳的に均一照明してい
る。また、この時の凹面反射鏡３によるメリジオナル方
向での開口数を見ると、光軸Ａｘ20に平行な光源像Ｉ
（または光源）からの平行光束（実線で示す光束）は凹
面反射鏡３により開口数ＮＡM (=sin θM ) で被照明面
の領域ＢＡ0 上の中心に集光される。また、光軸Ａｘ20
に対して光源像Ｉ（または光源）から発散角ε 1 で出て
行く平行光束（点線で示す光束）は凹面反射鏡３により
開口数ＮＡM で被照明面の領域ＢＡ0 上の左端で集光さ
れる。そして、光源像Ｉ（または光源）から、発散角ε
1 とは反対方向で発散角ε1 と等しい角度の発散角ε2
（＝ε1）で出て行く平行光束（点線で示す光束）は凹
面反射鏡３により開口数ＮＡM のもとで被照明面の領域
ＢＡ0 上の右端で集光される。なお、光軸Ａｘ20は凹面
反射鏡３により９０度折り曲げられる。
置からの光束は、凹面反射鏡３により平行光束に変換さ
れて被照明面の領域ＢＡ0 上を重畳的に均一照明してい
る。また、この時の凹面反射鏡３によるメリジオナル方
向での開口数を見ると、光軸Ａｘ20に平行な光源像Ｉ
（または光源）からの平行光束（実線で示す光束）は凹
面反射鏡３により開口数ＮＡM (=sin θM ) で被照明面
の領域ＢＡ0 上の中心に集光される。また、光軸Ａｘ20
に対して光源像Ｉ（または光源）から発散角ε 1 で出て
行く平行光束（点線で示す光束）は凹面反射鏡３により
開口数ＮＡM で被照明面の領域ＢＡ0 上の左端で集光さ
れる。そして、光源像Ｉ（または光源）から、発散角ε
1 とは反対方向で発散角ε1 と等しい角度の発散角ε2
（＝ε1）で出て行く平行光束（点線で示す光束）は凹
面反射鏡３により開口数ＮＡM のもとで被照明面の領域
ＢＡ0 上の右端で集光される。なお、光軸Ａｘ20は凹面
反射鏡３により９０度折り曲げられる。
【００１７】従って、光源像Ｉ（または光源）からのε
1 からε2 までの任意の発散角を持つ平行光束は、被照
明面の領域ＢＡ0 上のメリジオナル方向でのどの位置で
も一定の開口数ＮＡM のもとで集光され、しかも光源像
Ｉ（または光源）からの平行光束の主光線（Ｐa ，
Ｐb ，Ｐc ）は、光軸Ａｘ20に対して常に平行でテレセ
ントリック性が維持されていることが理解できる。
1 からε2 までの任意の発散角を持つ平行光束は、被照
明面の領域ＢＡ0 上のメリジオナル方向でのどの位置で
も一定の開口数ＮＡM のもとで集光され、しかも光源像
Ｉ（または光源）からの平行光束の主光線（Ｐa ，
Ｐb ，Ｐc ）は、光軸Ａｘ20に対して常に平行でテレセ
ントリック性が維持されていることが理解できる。
【００１８】次に、図２を参照しながらサジタル方向で
の凹面反射鏡３の機能を説明すると、基準軸Ａｘ1 上に
形成される光源像Ｉ（または光源）からの平行光束Ｌ0
は凹面反射鏡３によって被照明面の領域ＢＡ0 上で集光
され、平行光束Ｌ0 よりも角度ψだけ傾いた発散角を持
って出射する光源像Ｉ（または光源）からの平行光束Ｌ
1 は、凹面反射鏡３によって被照明面の領域ＢＡ1 上で
集光される。
の凹面反射鏡３の機能を説明すると、基準軸Ａｘ1 上に
形成される光源像Ｉ（または光源）からの平行光束Ｌ0
は凹面反射鏡３によって被照明面の領域ＢＡ0 上で集光
され、平行光束Ｌ0 よりも角度ψだけ傾いた発散角を持
って出射する光源像Ｉ（または光源）からの平行光束Ｌ
1 は、凹面反射鏡３によって被照明面の領域ＢＡ1 上で
集光される。
【００１９】ここで、被照明面の領域ＢＡ1 を形成する
光源像Ｉからの光束の内のメリジオナル方向の光束につ
いて見ると、図１の場合と同様に、光源像Ｉ（または光
源）からの任意の発散角を持つ平行光束は、被照明面の
領域ＢＡ1 上のメリジオナル方向でのどの位置でも一定
の開口数θM のもとで集光され、しかも光源像Ｉ（また
は光源）からの平行光束の主光線は、光軸Ａｘ20に対し
て常に平行となり、テレセントリック性が維持される。
光源像Ｉからの光束の内のメリジオナル方向の光束につ
いて見ると、図１の場合と同様に、光源像Ｉ（または光
源）からの任意の発散角を持つ平行光束は、被照明面の
領域ＢＡ1 上のメリジオナル方向でのどの位置でも一定
の開口数θM のもとで集光され、しかも光源像Ｉ（また
は光源）からの平行光束の主光線は、光軸Ａｘ20に対し
て常に平行となり、テレセントリック性が維持される。
【００２０】従って、基準軸Ａｘ1 上に形成される光源
像Ｉ（または光源）から平行光束が、凹面反射鏡３の円
弧方向（放物トーリック形状の回転体の緯線３１，３２
方向）へ放射状に出射してもテレセントリック性が維持
された状態で円弧状の照明領域ＢＦが形成される。ま
た、円弧状の照明領域ＢＦは被照射面に相当し、この被
照射面に対して光源像又は光源が無限遠位置に存在す
る。この時、後で詳述するが、この被照射面の下方に
は、入射側にテレセントリックな投影光学系が設けられ
ており、この投影光学系の入射瞳位置即ち無限遠に光源
像が形成される。従って、被照射面は、所謂、ケーラー
照明されることが理解できる。
像Ｉ（または光源）から平行光束が、凹面反射鏡３の円
弧方向（放物トーリック形状の回転体の緯線３１，３２
方向）へ放射状に出射してもテレセントリック性が維持
された状態で円弧状の照明領域ＢＦが形成される。ま
た、円弧状の照明領域ＢＦは被照射面に相当し、この被
照射面に対して光源像又は光源が無限遠位置に存在す
る。この時、後で詳述するが、この被照射面の下方に
は、入射側にテレセントリックな投影光学系が設けられ
ており、この投影光学系の入射瞳位置即ち無限遠に光源
像が形成される。従って、被照射面は、所謂、ケーラー
照明されることが理解できる。
【００２１】さて、次に図３を参照しながら、以上に述
べた事を数式を用いて解析検討し、さらには凹面反射鏡
の最適な形状、光源像Ｉ（または光源）の最適な位置及
び照明領域ＢＦの最適な位置について検討する。図３
（Ａ）に示す如く、凹面反射鏡３の反射面は、メリジオ
ナル方向において、放物線ＰＡの頂点ＯをＸＹ座標の原
点とした２次関数、即ちｙ＝αｘ2 （但し、αは定数）
で表現できる面を有しているものとし、まずメリジオナ
ル方向におけるＹ軸に平行な光線について検討する。
べた事を数式を用いて解析検討し、さらには凹面反射鏡
の最適な形状、光源像Ｉ（または光源）の最適な位置及
び照明領域ＢＦの最適な位置について検討する。図３
（Ａ）に示す如く、凹面反射鏡３の反射面は、メリジオ
ナル方向において、放物線ＰＡの頂点ＯをＸＹ座標の原
点とした２次関数、即ちｙ＝αｘ2 （但し、αは定数）
で表現できる面を有しているものとし、まずメリジオナ
ル方向におけるＹ軸に平行な光線について検討する。
【００２２】Ｉ）メリジオナル方向におけるＹ軸に平行な光線 放物線ＰＡ（＝ｙ＝αｘ2 ）上での任意の点における法
線ベクトルＴは、以下の（１）式として表す事が出来
る。
線ベクトルＴは、以下の（１）式として表す事が出来
る。
【００２３】
【数１】
【００２４】図３（Ａ）の紙面内においてＹ軸に平行な
単位ベクトルＳ1 をＳ1 ＝（０，１）とし、この単位ベ
クトルＳ1 と放物線ＰＡ（ｙ＝αｘ2 ）との交点を
（ｕ，αｕ2 ）、放物線ＰＡによる反射後の単位ベクト
ルＳ1'をＳ1'＝（ＳX1，ＳY1）とすると、次式（２）と
なる。
単位ベクトルＳ1 をＳ1 ＝（０，１）とし、この単位ベ
クトルＳ1 と放物線ＰＡ（ｙ＝αｘ2 ）との交点を
（ｕ，αｕ2 ）、放物線ＰＡによる反射後の単位ベクト
ルＳ1'をＳ1'＝（ＳX1，ＳY1）とすると、次式（２）と
なる。
【００２５】
【数２】
【００２６】従って、（１）式及び（２）式より、反射
後の単位ベクトルＳ1'は、（３）式となる。
後の単位ベクトルＳ1'は、（３）式となる。
【００２７】
【数３】
【００２８】ここで、反射後の単位ベクトルＳ1'に平行
で放物線ＰＡ上の点（ｕ，αｕ2 ）を通る直線を考える
と、次式（４）及び（５）となる。
で放物線ＰＡ上の点（ｕ，αｕ2 ）を通る直線を考える
と、次式（４）及び（５）となる。
【００２９】
【数４】
【００３０】
【数５】
【００３１】但し、ｔは変数である。図３（Ａ）に示す
如く、放物線ＰＡ上の点（ｕ，αｕ2 ）を反射した光束
はｘ＝０の時にはｙ軸との交わるため、この位置を求め
る。上式（４）より、ｘ＝ＳX1ｔ＋ｕ＝０となり、ｔ＝
−ｕ／ＳX1となり、このｔの値を上式（５）に代入し
て、上式（３）の関係を用いて、変形すると次式（６）
となる。
如く、放物線ＰＡ上の点（ｕ，αｕ2 ）を反射した光束
はｘ＝０の時にはｙ軸との交わるため、この位置を求め
る。上式（４）より、ｘ＝ＳX1ｔ＋ｕ＝０となり、ｔ＝
−ｕ／ＳX1となり、このｔの値を上式（５）に代入し
て、上式（３）の関係を用いて、変形すると次式（６）
となる。
【００３２】
【数６】
【００３３】従って、（６）式より、ｕがいかなる値を
とっても、単位ベクトルＳ1 と平行、即ちＹ軸と平行な
メリジオナル面内での光線は全て、Ｙ軸上の点（０，(4
α) -1）に集光され、この集光位置が被照射面となるこ
とが理解できる。なお、図１に示した如く、光軸Ａｘ20
上を進行する光線は、放物線ＰＡ上の点（(2α) -1，(4
α) -1) で９０°反射転向するが、この反射点から被照
射面までの距離(2α) -1が特殊反射鏡３の焦点距離とな
る。
とっても、単位ベクトルＳ1 と平行、即ちＹ軸と平行な
メリジオナル面内での光線は全て、Ｙ軸上の点（０，(4
α) -1）に集光され、この集光位置が被照射面となるこ
とが理解できる。なお、図１に示した如く、光軸Ａｘ20
上を進行する光線は、放物線ＰＡ上の点（(2α) -1，(4
α) -1) で９０°反射転向するが、この反射点から被照
射面までの距離(2α) -1が特殊反射鏡３の焦点距離とな
る。
【００３４】II）メリジオナル方向におけるＸ軸に平行な光線 次に、メリジオナル方向でのＸ軸に平行な光線につい
て、図３（Ｂ）を参照しながら検討する。上述の如く、
Ｙ軸上の点（０，(4α) -1）からの光線が放物線ＰＡ上
の点ｃ（(2α) -1，(4α) -1）で反射する時、この光線
はＹ軸に平行となるので、この点ｃに対して放物線ＰＡ
上でのΔｘ，Δｙだけ離れた位置ｐ0((2α) -1＋Δｘ，
(4α) -1＋Δｙ）で反射する光線が、図１に示した光軸
Ａｘ20となる直線ｘ＝(2α) -1で交わる位置Ｆを求め
る。
て、図３（Ｂ）を参照しながら検討する。上述の如く、
Ｙ軸上の点（０，(4α) -1）からの光線が放物線ＰＡ上
の点ｃ（(2α) -1，(4α) -1）で反射する時、この光線
はＹ軸に平行となるので、この点ｃに対して放物線ＰＡ
上でのΔｘ，Δｙだけ離れた位置ｐ0((2α) -1＋Δｘ，
(4α) -1＋Δｙ）で反射する光線が、図１に示した光軸
Ａｘ20となる直線ｘ＝(2α) -1で交わる位置Ｆを求め
る。
【００３５】今、図３（Ｂ）の紙面内でＸ軸に平行な単
位ベクトルＳ2 をＳ2 ＝（１，０）として、放物線ＰＡ
による反射後の単位ベクトルＳ2'をＳ2'＝（ＳX2，
ＳY2）とすると、次式（７）となる。
位ベクトルＳ2 をＳ2 ＝（１，０）として、放物線ＰＡ
による反射後の単位ベクトルＳ2'をＳ2'＝（ＳX2，
ＳY2）とすると、次式（７）となる。
【００３６】
【数７】
【００３７】従って、（１）式及び（７）式より、反射
後の単位ベクトルＳ2'は（８）式となる。
後の単位ベクトルＳ2'は（８）式となる。
【００３８】
【数８】
【００３９】そして、原点Ｏ（０，０）から点ｐ0((2
α) -1＋Δｘ，(4α) -1＋Δｙ）までのベクトルを位置
ベクトルＰ0 とし、原点Ｏ（０，０）から位置Ｆまでの
ベクトルをＰ、点ｐ0 から位置Ｆまでの距離をｒとする
と、次式（９）の関係が成立する。
α) -1＋Δｘ，(4α) -1＋Δｙ）までのベクトルを位置
ベクトルＰ0 とし、原点Ｏ（０，０）から位置Ｆまでの
ベクトルをＰ、点ｐ0 から位置Ｆまでの距離をｒとする
と、次式（９）の関係が成立する。
【００４０】
【数９】
【００４１】ここで、ベクトルＰをＰ＝（ＰX ，
ＰY ）、ＰX ＝(2α) -1すると次式（１０）となる。
ＰY ）、ＰX ＝(2α) -1すると次式（１０）となる。
【００４２】
【数１０】
【００４３】この（１０）式を変形すると、以下の（１
１）式として表せる。
１）式として表せる。
【００４４】
【数１１】
【００４５】今、Δｘが限りなく零に近づくとして、
（１１）式の極限を考えると、以下の（１２）式とな
る。
（１１）式の極限を考えると、以下の（１２）式とな
る。
【００４６】
【数１２】
【００４７】この様に、（１２）式から明らかな如く、
単位ベクトルＳ2 に平行な光線、即ちＸ軸に平行な光線
は、放物線ＰＡにより位置Ｆ（(2α) -1，(4α) -1＋(2
α) -1）を焦点位置として集光し、この関係は近軸領域
で成立していることが理解できる。従って、位置Ｆに光
源あるいは光源像が形成されていれば、この位置Ｆから
発散する光束は特殊反射鏡３の反射面により平行光束に
変換されて被照射面（点（０，(4α) -1）及びこの点の
近傍のＹ軸上の領域を照明できることが分かる。しか
も、光源あるいは光源像の中心（０，(4α) -1）に発散
する光線は、特殊反射鏡３を介すると常にＸ軸と平行に
なり、換言すれば、被照射面側から特殊反射鏡３を見た
ときの特殊反射鏡３の射出瞳は無限遠に位置することに
なるため、テレセントリック性が維持されていることが
理解できる。
単位ベクトルＳ2 に平行な光線、即ちＸ軸に平行な光線
は、放物線ＰＡにより位置Ｆ（(2α) -1，(4α) -1＋(2
α) -1）を焦点位置として集光し、この関係は近軸領域
で成立していることが理解できる。従って、位置Ｆに光
源あるいは光源像が形成されていれば、この位置Ｆから
発散する光束は特殊反射鏡３の反射面により平行光束に
変換されて被照射面（点（０，(4α) -1）及びこの点の
近傍のＹ軸上の領域を照明できることが分かる。しか
も、光源あるいは光源像の中心（０，(4α) -1）に発散
する光線は、特殊反射鏡３を介すると常にＸ軸と平行に
なり、換言すれば、被照射面側から特殊反射鏡３を見た
ときの特殊反射鏡３の射出瞳は無限遠に位置することに
なるため、テレセントリック性が維持されていることが
理解できる。
【００４８】III）Ｙ軸に平行でｘ＝(2α) -1のサジタル方向の光線 次に、図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）を参照しながらサジタ
ル方向における光線について検討する。図３（Ｃ）はＸ
Ｙ平面（メリジオナル面）内での様子を示しており、図
３（Ｄ）は、図３（Ｃ）のＡＡ’方向からの矢示図であ
り、ＹＺ平面に平行でｘ＝(2α) -1の高さにある平面内
での様子を示している。
ル方向における光線について検討する。図３（Ｃ）はＸ
Ｙ平面（メリジオナル面）内での様子を示しており、図
３（Ｄ）は、図３（Ｃ）のＡＡ’方向からの矢示図であ
り、ＹＺ平面に平行でｘ＝(2α) -1の高さにある平面内
での様子を示している。
【００４９】図３（Ｃ）及び（Ｄ）に示す如く、Ｙ軸に
平行でｘ＝(2α) -1上を通る光線を考え、特殊反射鏡の
反射面３ａを反射する点ｐ3 をｐ3 ＝（(2α) -1,
Ｐy3, Ｐ z3）とし、基準軸Ａｘ1 と反射点ｐ3 とを結ぶ
距離をｑ、基準軸Ａｘ1 と反射点ｐ3 とを結ぶ直線が原
点Ｏを含むＹＺ平面に対してなす角をψとすると、Ｐy3
及びＰz3はそれぞれ（１３）式及び（１４）式として表
現できる。
平行でｘ＝(2α) -1上を通る光線を考え、特殊反射鏡の
反射面３ａを反射する点ｐ3 をｐ3 ＝（(2α) -1,
Ｐy3, Ｐ z3）とし、基準軸Ａｘ1 と反射点ｐ3 とを結ぶ
距離をｑ、基準軸Ａｘ1 と反射点ｐ3 とを結ぶ直線が原
点Ｏを含むＹＺ平面に対してなす角をψとすると、Ｐy3
及びＰz3はそれぞれ（１３）式及び（１４）式として表
現できる。
【００５０】
【数１３】
【００５１】
【数１４】
【００５２】一方、反射点ｐ3 での法線ベクトルＴは、
次式（１５）として表現できる。
次式（１５）として表現できる。
【００５３】
【数１５】
【００５４】今、Ｙ軸に平行でｘ＝(2α) -1上を通る光
線の単位ベクトルＳ3 をＳ3 ＝（０，−１，０）とし
て、反射面３ａ上の点ｐ3 による反射後の単位ベクトル
Ｓ3'をＳ3'＝（ＳX3，ＳY3，Ｓz3）とすると、次式（１
６）の関係が成立する。
線の単位ベクトルＳ3 をＳ3 ＝（０，−１，０）とし
て、反射面３ａ上の点ｐ3 による反射後の単位ベクトル
Ｓ3'をＳ3'＝（ＳX3，ＳY3，Ｓz3）とすると、次式（１
６）の関係が成立する。
【００５５】
【数１６】
【００５６】従って、（１５）式及び（１６）式より、
反射後の単位ベクトルＳ3'は（１７）式となる。
反射後の単位ベクトルＳ3'は（１７）式となる。
【００５７】
【数１７】
【００５８】ここで、反射後の単位ベクトルＳ3'に平行
で反射点ｐ3 を通る直線の式を考えると、それぞれ（１
８）式，（１９）式及び（２０）となる。
で反射点ｐ3 を通る直線の式を考えると、それぞれ（１
８）式，（１９）式及び（２０）となる。
【００５９】
【数１８】
【００６０】
【数１９】
【００６１】
【数２０】
【００６２】但し、ｔは変数である。今、図３（Ｄ）に
示す如く、反射後の単位ベクトルＳ3'に平行で反射点ｐ
3 を通る直線が原点Ｏを含むＹＺ平面と交わる位置を求
める。この時、ｘ＝０であるため、上記（１８）式のｘ
＝０とすると、ｔ＝−１／（２αＳX3）となり、このｔ
の値を上式（１９）に代入して、（１７）式の関係を用
いて、変形すると（２１）式となる。
示す如く、反射後の単位ベクトルＳ3'に平行で反射点ｐ
3 を通る直線が原点Ｏを含むＹＺ平面と交わる位置を求
める。この時、ｘ＝０であるため、上記（１８）式のｘ
＝０とすると、ｔ＝−１／（２αＳX3）となり、このｔ
の値を上式（１９）に代入して、（１７）式の関係を用
いて、変形すると（２１）式となる。
【００６３】
【数２１】
【００６４】この（21）式から分かる様に、cos ψ≒
１、即ち図３（Ｄ）に示す如くＰz3≒０の時のＹＺ平面
での近軸領域ではｙ＝(4α）-1となる。また、ｔ＝−１
／（２αＳX3）を（２０）式に代入して変形すると（２
２）式となる。
１、即ち図３（Ｄ）に示す如くＰz3≒０の時のＹＺ平面
での近軸領域ではｙ＝(4α）-1となる。また、ｔ＝−１
／（２αＳX3）を（２０）式に代入して変形すると（２
２）式となる。
【００６５】
【数２２】
【００６６】この（22）式より、基準軸Ａｘ1 を中心と
した円弧状の反射面３ａの半径ｑ＝(2α）-1の時、即ち
原点Ｏに対する基準軸Ａｘ1 の回転半径が３(4α）
-1（＝(2α）-1＋(4α）-1）の時には、Ｐz3の値とは無
関係にｚ＝０となる。この様に、原点Ｏに対する基準軸
Ａｘ1 の回転半径を３(4α）-1とした場合には、図３
（Ｄ）に示す如くＹＺ平面に平行でｘ＝(2α）-1の高さ
にある平面内におけるＹ軸に平行なサジタル方向の光線
は、近軸領域において前述したメリジオナル方向の光線
と同じ位置（０、(4α）-1、０）に集光することが理解
できる。
した円弧状の反射面３ａの半径ｑ＝(2α）-1の時、即ち
原点Ｏに対する基準軸Ａｘ1 の回転半径が３(4α）
-1（＝(2α）-1＋(4α）-1）の時には、Ｐz3の値とは無
関係にｚ＝０となる。この様に、原点Ｏに対する基準軸
Ａｘ1 の回転半径を３(4α）-1とした場合には、図３
（Ｄ）に示す如くＹＺ平面に平行でｘ＝(2α）-1の高さ
にある平面内におけるＹ軸に平行なサジタル方向の光線
は、近軸領域において前述したメリジオナル方向の光線
と同じ位置（０、(4α）-1、０）に集光することが理解
できる。
【００６７】IV）Ｘ軸に平行なサジタル方向の光線 最後に、図３（Ｅ）及び図３（Ｆ）を参照しながらＸ軸
に平行で図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）に示した反射点ｐ3
を反射するサジタル方向における光線について検討す
る。図３（Ｅ）はＸＹ平面（メリジオナル面）内での様
子を示しており、図３（Ｆ）は、図３（Ｅ）のＡＡ’方
向からの矢示図であり、ＹＺ平面に平行で＝(2α） -1の
高さにある平面内での様子を示している。
に平行で図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）に示した反射点ｐ3
を反射するサジタル方向における光線について検討す
る。図３（Ｅ）はＸＹ平面（メリジオナル面）内での様
子を示しており、図３（Ｆ）は、図３（Ｅ）のＡＡ’方
向からの矢示図であり、ＹＺ平面に平行で＝(2α） -1の
高さにある平面内での様子を示している。
【００６８】図３（Ｅ）及び（Ｆ）に示す如く、Ｘ軸に
平行で反射点ｐ3 へ向かう光線の単位ベクトルＰ4 を
（１，０，０）とし、反射面３ａ上の点ｐ3 による反射
後の単位ベクトルＳ4'をＳ4'＝（ＳX4，ＳY4，Ｓz4）と
すると、次式（２３）の関係が成立する。
平行で反射点ｐ3 へ向かう光線の単位ベクトルＰ4 を
（１，０，０）とし、反射面３ａ上の点ｐ3 による反射
後の単位ベクトルＳ4'をＳ4'＝（ＳX4，ＳY4，Ｓz4）と
すると、次式（２３）の関係が成立する。
【００６９】
【数２３】
【００７０】従って、（１５）式及び（２３）式より、
反射後の単位ベクトルＳ4'は（２４）式となる。
反射後の単位ベクトルＳ4'は（２４）式となる。
【００７１】
【数２４】
【００７２】ここで、反射点ｐ3 を通って反射後の単位
ベクトルＳ4'と平行な直線の式を考えると、それぞれ
（２５）式，（２６）式及び（２７）式となる。
ベクトルＳ4'と平行な直線の式を考えると、それぞれ
（２５）式，（２６）式及び（２７）式となる。
【００７３】
【数２５】
【００７４】
【数２６】
【００７５】
【数２７】
【００７６】今、図３（Ｅ）及び（Ｆ）に示す如く、反
射点ｐ3 を反射する光線が原点Ｏを含むＸＹ平面（図３
（Ｅ）の紙面内）で交わる点を求める。この時、ｚ＝０
であるので、（２７）式のｚ＝０とすると、ｔ＝−ｑsi
n ψ／Ｓz4となり、このｔの値を上式（２６）に代入し
て、（２４）式及び（２２）式の関係を用いて、変形す
ると（２８）式となる。
射点ｐ3 を反射する光線が原点Ｏを含むＸＹ平面（図３
（Ｅ）の紙面内）で交わる点を求める。この時、ｚ＝０
であるので、（２７）式のｚ＝０とすると、ｔ＝−ｑsi
n ψ／Ｓz4となり、このｔの値を上式（２６）に代入し
て、（２４）式及び（２２）式の関係を用いて、変形す
ると（２８）式となる。
【００７７】
【数２８】
【００７８】従って、Ｘ軸に平行で反射点ｐ3 を通るサ
ジタル方向の光束は、点Ｆ（(2α） -1，３(4α）-1，
０）に集光するため、上記IIで説明した如くメリジオナ
ル方向におけるＸ軸に平行な光線の集光位置と一致し、
この関係は、収差が無い状態で近軸領域外でも成立する
ことが理解できる。よって、光源像又は光源の中心の点
Ｆ（(2α）-1，３(4α）-1，０）からの発散光束は、Ｘ
Ｚ平面に対して常に平行となるため、平行光束が被照射
面を円弧状に照明し、この円弧状の被照射面にわたって
テレセントリック性が維持されていることが理解でき
る。
ジタル方向の光束は、点Ｆ（(2α） -1，３(4α）-1，
０）に集光するため、上記IIで説明した如くメリジオナ
ル方向におけるＸ軸に平行な光線の集光位置と一致し、
この関係は、収差が無い状態で近軸領域外でも成立する
ことが理解できる。よって、光源像又は光源の中心の点
Ｆ（(2α）-1，３(4α）-1，０）からの発散光束は、Ｘ
Ｚ平面に対して常に平行となるため、平行光束が被照射
面を円弧状に照明し、この円弧状の被照射面にわたって
テレセントリック性が維持されていることが理解でき
る。
【００７９】以上の解析検討の結果、放物線（ｙ＝αｘ
2 ）の頂点Ｏを原点として、この原点Ｏを通る対称軸と
平行な方向をＹ軸、放物線の頂点Ｏから対称軸に沿って
所定の距離だけ隔てた位置を対称軸Ｙに対して垂直に通
る基準軸Ａｘ0 に平行で頂点Ｏを通る方向を方向をＸ
軸、基準軸Ａｘ0 及び対称軸Ｙに対して垂直で頂点Ｏを
通る方向をｚ、基準軸Ａｘ0 と対称軸Ｙとの交点から頂
点Ｏまでの距離をＲとするとき、特殊反射鏡３は、以下
の（２９）式及び（３０）式を満足する放物トーリック
形状の回転体の１部で構成されることが好ましい。
2 ）の頂点Ｏを原点として、この原点Ｏを通る対称軸と
平行な方向をＹ軸、放物線の頂点Ｏから対称軸に沿って
所定の距離だけ隔てた位置を対称軸Ｙに対して垂直に通
る基準軸Ａｘ0 に平行で頂点Ｏを通る方向を方向をＸ
軸、基準軸Ａｘ0 及び対称軸Ｙに対して垂直で頂点Ｏを
通る方向をｚ、基準軸Ａｘ0 と対称軸Ｙとの交点から頂
点Ｏまでの距離をＲとするとき、特殊反射鏡３は、以下
の（２９）式及び（３０）式を満足する放物トーリック
形状の回転体の１部で構成されることが好ましい。
【００８０】
【数２９】
【００８１】
【数３０】
【００８２】以上の（２９）式及び（３０）式を満足さ
せながら、図１に示す如く、基準軸Ａｘ1 上での特殊反
射鏡３の光源側焦点（(2α）-1）の位置を特殊反射鏡３
の入射点とし、ここにほぼ円形形状の光源像または光源
を形成すると、この光源又は光源像からの光束は特殊反
射鏡３により円弧状の光束断面を有する平行光束に変換
されて、テレセントリック性及びケーラー照明状態が維
持された円弧状の照明領域が形成される。
せながら、図１に示す如く、基準軸Ａｘ1 上での特殊反
射鏡３の光源側焦点（(2α）-1）の位置を特殊反射鏡３
の入射点とし、ここにほぼ円形形状の光源像または光源
を形成すると、この光源又は光源像からの光束は特殊反
射鏡３により円弧状の光束断面を有する平行光束に変換
されて、テレセントリック性及びケーラー照明状態が維
持された円弧状の照明領域が形成される。
【００８３】なお、光源像Ｉ（又は光源）の中心は座標
（(2α）-1，３(4α）-1，０）上となり、図２に示す被
照射面ＢＦの中心ＣBFは、以下の（３１）式を満足する
ＹＺ平面内の円の１部となる。
（(2α）-1，３(4α）-1，０）上となり、図２に示す被
照射面ＢＦの中心ＣBFは、以下の（３１）式を満足する
ＹＺ平面内の円の１部となる。
【００８４】
【数３１】
【００８５】以上に述べた如く、円弧状の照明領域の各
点でケーラ照明の条件を満足することが理解できる。と
ころで、以上の説明においては、光源像Ｉ（又は光源）
の中心が凹面反射鏡３の基準軸Ａｘ1 上の座標（(2α）
-1，３(4α）-1，０）上に形成される場合について説明
したが、図４に示す如く、ほぼ円形状の光源像（又は光
源）が凹面反射鏡３の基準軸Ａｘ1 上に形成されていれ
ば、特殊反射鏡３により円弧状の光束断面を有する平行
光束に変換されて、ケーラー照明のもとで円弧状の照明
領域が形成される。このとき、照明領域の中心は放物線
の対称軸Ａｘ0 上に形成され、その座標は、（(2
α）-1，３(4α）-1，０）となる。従って、ＹＺ平面内
での被照射面の中心ＣBFは、上記（３１）式を満足する
円の１部となる。
点でケーラ照明の条件を満足することが理解できる。と
ころで、以上の説明においては、光源像Ｉ（又は光源）
の中心が凹面反射鏡３の基準軸Ａｘ1 上の座標（(2α）
-1，３(4α）-1，０）上に形成される場合について説明
したが、図４に示す如く、ほぼ円形状の光源像（又は光
源）が凹面反射鏡３の基準軸Ａｘ1 上に形成されていれ
ば、特殊反射鏡３により円弧状の光束断面を有する平行
光束に変換されて、ケーラー照明のもとで円弧状の照明
領域が形成される。このとき、照明領域の中心は放物線
の対称軸Ａｘ0 上に形成され、その座標は、（(2
α）-1，３(4α）-1，０）となる。従って、ＹＺ平面内
での被照射面の中心ＣBFは、上記（３１）式を満足する
円の１部となる。
【００８６】
【実施例】以下、図面を参照して本発明による第１実施
例を説明する。図５に示す如く、照明光学系は光源部と
してのエキシマレーザー１と反射型オプティカルインテ
グレータとしての反射型凹面フライアイ２ａとを有する
光源手段と、本発明に於ける放物線の頂点Ｏから該放物
線の対称軸Ａｘ0 に沿って所定の距離だけ隔てた位置を
該対称軸に対して垂直に通る基準軸Ａｘ1 を中心に回転
させた放物トーリック形状の回転体の一部より構成され
る凹面反射鏡としての放物トーリック面ミラー３とより
構成されている。
例を説明する。図５に示す如く、照明光学系は光源部と
してのエキシマレーザー１と反射型オプティカルインテ
グレータとしての反射型凹面フライアイ２ａとを有する
光源手段と、本発明に於ける放物線の頂点Ｏから該放物
線の対称軸Ａｘ0 に沿って所定の距離だけ隔てた位置を
該対称軸に対して垂直に通る基準軸Ａｘ1 を中心に回転
させた放物トーリック形状の回転体の一部より構成され
る凹面反射鏡としての放物トーリック面ミラー３とより
構成されている。
【００８７】まず、エキシマレーザー１は、平行光束或
いは平行に近い光束を供給する。この光束は、反射型凹
面フライアイ２ａに対して所定の角度で入射する。反射
型凹面フライアイ２ａは、例えば図６（ａ）及び図６
（ｃ）に示す如くマトリックス状にに配列された複数の
凹面形状のミラー素子２０ａの集合体から構成され、各
ミラー素子２０ａに入射する平行光束を反射させて集光
する機能を有する。ここで、図６（ａ）は、本実施例に
おける反射型凹面フライアイ２ａのメリジオナル方向に
おける断面図を表しており、図６（ｃ）は、本実施例に
おける反射型凹面フライアイ２ａの正面図を表してい
る。なお、図６（ｃ）においては、紙面内上下方向がメ
リジオナル方向であり、紙面内左右方向がサジタル方向
である。
いは平行に近い光束を供給する。この光束は、反射型凹
面フライアイ２ａに対して所定の角度で入射する。反射
型凹面フライアイ２ａは、例えば図６（ａ）及び図６
（ｃ）に示す如くマトリックス状にに配列された複数の
凹面形状のミラー素子２０ａの集合体から構成され、各
ミラー素子２０ａに入射する平行光束を反射させて集光
する機能を有する。ここで、図６（ａ）は、本実施例に
おける反射型凹面フライアイ２ａのメリジオナル方向に
おける断面図を表しており、図６（ｃ）は、本実施例に
おける反射型凹面フライアイ２ａの正面図を表してい
る。なお、図６（ｃ）においては、紙面内上下方向がメ
リジオナル方向であり、紙面内左右方向がサジタル方向
である。
【００８８】図６（ａ）及び図６（ｃ）に示される各ミ
ラー素子２０ａの反射面は、メリジオナル方向及びサジ
タル方向での焦点距離が等しく構成されている。また、
図６（ｃ）に示す如く、各ミラー素子２０ａは、メリジ
オナル方向よりもサジタル方向の方が長くなるような矩
形形状で構成されている。なお、各ミラー素子２ａが矩
形形状となる理由については後述する。
ラー素子２０ａの反射面は、メリジオナル方向及びサジ
タル方向での焦点距離が等しく構成されている。また、
図６（ｃ）に示す如く、各ミラー素子２０ａは、メリジ
オナル方向よりもサジタル方向の方が長くなるような矩
形形状で構成されている。なお、各ミラー素子２ａが矩
形形状となる理由については後述する。
【００８９】図５に戻って、反射型凹面フライアイ２ａ
の反射により集光された焦点位置には、ミラー素子の数
に相当する点光源の集合体よりなる光源の実像Ｉが形成
される。実像Ｉは実質的に面光源（２次光源）である。
反射型凹面フライアイ２ａにより形成された２次光源か
らの光束は、放物トーリック面ミラー３により反射集光
される。
の反射により集光された焦点位置には、ミラー素子の数
に相当する点光源の集合体よりなる光源の実像Ｉが形成
される。実像Ｉは実質的に面光源（２次光源）である。
反射型凹面フライアイ２ａにより形成された２次光源か
らの光束は、放物トーリック面ミラー３により反射集光
される。
【００９０】図５では放物トーリック面ミラー３のメリ
ジオナル方向での様子を示しており、放物線ＰＡの頂点
Ｏを原点としてこの原点Ｏを通る対称軸Ａｘ0 をＹ、原
点Ｏを通り対称軸Ａｘ0(Ｙ軸）と垂直な方向をＸとする
と、放物トーリック面ミラー３は、メリジオナル方向で
は、放物線ＰＡ（ｙ＝αｘ2)の１部より構成されてい
る。そして、３次元的には、図２に於いて示した如く、
対称軸Ａｘ0(Ｙ軸）において頂点Ｏから所定の距離（３
(4α) -1）だけ離れた位置Ｙ0 を通り対称軸Ａｘ 0(Ｙ
軸）と直交する基準軸Ａｘ1 を中心に回転させた放物ト
ーリック形状の回転体の一部よりなる。より具体的に
は、放物トーリック形状の回転体の２つの緯線（３１，
３２）間で形成される円弧型帯状の形状を成している。
この時、基準軸（回転軸）Ａｘ1 は反射型凹面フライア
イ２ａにより形成される複数の光源像Ｉ（２次光源）の
位置を通るように構成されており、これらの光源像Ｉは
放物トーリック面ミラー３の光源側の焦点位置（光源側
の焦点距離ｆはｆ＝(2α) -1）に形成されている。
ジオナル方向での様子を示しており、放物線ＰＡの頂点
Ｏを原点としてこの原点Ｏを通る対称軸Ａｘ0 をＹ、原
点Ｏを通り対称軸Ａｘ0(Ｙ軸）と垂直な方向をＸとする
と、放物トーリック面ミラー３は、メリジオナル方向で
は、放物線ＰＡ（ｙ＝αｘ2)の１部より構成されてい
る。そして、３次元的には、図２に於いて示した如く、
対称軸Ａｘ0(Ｙ軸）において頂点Ｏから所定の距離（３
(4α) -1）だけ離れた位置Ｙ0 を通り対称軸Ａｘ 0(Ｙ
軸）と直交する基準軸Ａｘ1 を中心に回転させた放物ト
ーリック形状の回転体の一部よりなる。より具体的に
は、放物トーリック形状の回転体の２つの緯線（３１，
３２）間で形成される円弧型帯状の形状を成している。
この時、基準軸（回転軸）Ａｘ1 は反射型凹面フライア
イ２ａにより形成される複数の光源像Ｉ（２次光源）の
位置を通るように構成されており、これらの光源像Ｉは
放物トーリック面ミラー３の光源側の焦点位置（光源側
の焦点距離ｆはｆ＝(2α) -1）に形成されている。
【００９１】従って、反射型凹面フライアイ２ａからの
光束は、図中点線で示す如く、放物トーリック面ミラー
３により平行光束に変換され、放物トーリック面ミラー
３の被照射面側の焦点位置（被照射面側の焦点距離ｆは
ｆ＝(2α) -1）には、テレセントリック性が維持された
状態で円弧状のケーラー照明された照射領域ＢＦが形成
される。
光束は、図中点線で示す如く、放物トーリック面ミラー
３により平行光束に変換され、放物トーリック面ミラー
３の被照射面側の焦点位置（被照射面側の焦点距離ｆは
ｆ＝(2α) -1）には、テレセントリック性が維持された
状態で円弧状のケーラー照明された照射領域ＢＦが形成
される。
【００９２】ここで、反射型凹面フライアイ２を構成す
る各ミラー素子２０ａが図６（ｃ）に示す如き矩形形状
となる理由について説明する。図２に示す如く、光源像
Ｉから放物トーリック面ミラー３へ向かう光束のサジタ
ル方向における発散角φがメリジオナル方向における発
散角よりも大きくなるため、反射型凹面フライアイ２ａ
からの光束の発散角がメリジオナル方向及びサジタル方
向において共に等しい場合には、放物トーリック面ミラ
ー３のサジタル方向における端部に光が入射しない問題
が生じる。そこで、本実施例では、反射型凹面フライア
イ２ａを構成する各ミラー素子２０ａをメリジオナル方
向よりもサジタル方向の方が長くなるような矩形形状と
して、各ミラー素子２０ａから反射される光束のサジタ
ル方向における発散角をメリジオナル方向の発散角より
も大きくする。
る各ミラー素子２０ａが図６（ｃ）に示す如き矩形形状
となる理由について説明する。図２に示す如く、光源像
Ｉから放物トーリック面ミラー３へ向かう光束のサジタ
ル方向における発散角φがメリジオナル方向における発
散角よりも大きくなるため、反射型凹面フライアイ２ａ
からの光束の発散角がメリジオナル方向及びサジタル方
向において共に等しい場合には、放物トーリック面ミラ
ー３のサジタル方向における端部に光が入射しない問題
が生じる。そこで、本実施例では、反射型凹面フライア
イ２ａを構成する各ミラー素子２０ａをメリジオナル方
向よりもサジタル方向の方が長くなるような矩形形状と
して、各ミラー素子２０ａから反射される光束のサジタ
ル方向における発散角をメリジオナル方向の発散角より
も大きくする。
【００９３】尚、サジタル方向における発散角φとメル
ジオナル方向における発散角とがほぼ同じである場合に
は、各ミラー素子２０ａのメルジオナル方向とサジタル
方向との長さは同じであっても良い。また、本実施例で
は、図６（ｃ）に示す如く、反射型凹面フライアイ２ａ
をメリジオナル方向及びサジタル方向の長さがほぼ等し
い正方形状とするために、メリジオナル方向に沿って配
列されるミラー素子２０ａの数を、サジタル方向に沿っ
て配列されるミラー素子２０ａの数よりも多くなるよう
に構成している。
ジオナル方向における発散角とがほぼ同じである場合に
は、各ミラー素子２０ａのメルジオナル方向とサジタル
方向との長さは同じであっても良い。また、本実施例で
は、図６（ｃ）に示す如く、反射型凹面フライアイ２ａ
をメリジオナル方向及びサジタル方向の長さがほぼ等し
い正方形状とするために、メリジオナル方向に沿って配
列されるミラー素子２０ａの数を、サジタル方向に沿っ
て配列されるミラー素子２０ａの数よりも多くなるよう
に構成している。
【００９４】尚、平行光束或いは平行に近い光束を供給
する光源部としては、レーザ等に限られず、例えば、楕
円鏡と、この楕円鏡の第１焦点位置に設けられた水銀ア
ーク灯と、楕円鏡により集光された水銀アーク灯からの
光を平行光束に変換する光学素子とで構成しても良い。
また、光源部としては、例えば、シンクロトロン放射光
（ＳＯＲ）を供給するＸ線源と斜入射ミラーとスリット
から構成されても良く、レーザプラズマＸ線源とこのＸ
線源からのＸ線を平行光束に変換する放物面ミラーとを
有するように構成されても良い。このように、本発明に
よる光源部としては、紫外線波長域の平行光束を供給す
るものに限られず、可視光域、赤外線域の光やＸ線を供
給するものであっても良い。
する光源部としては、レーザ等に限られず、例えば、楕
円鏡と、この楕円鏡の第１焦点位置に設けられた水銀ア
ーク灯と、楕円鏡により集光された水銀アーク灯からの
光を平行光束に変換する光学素子とで構成しても良い。
また、光源部としては、例えば、シンクロトロン放射光
（ＳＯＲ）を供給するＸ線源と斜入射ミラーとスリット
から構成されても良く、レーザプラズマＸ線源とこのＸ
線源からのＸ線を平行光束に変換する放物面ミラーとを
有するように構成されても良い。このように、本発明に
よる光源部としては、紫外線波長域の平行光束を供給す
るものに限られず、可視光域、赤外線域の光やＸ線を供
給するものであっても良い。
【００９５】また、図５において、光源部としてのエキ
シマレーザ１と反射型凹面フライアイ２との間の光路中
に、エキシマレーザ１からの光束を整形する（光束径を
拡大または光束断面形状を変換する）ビームエキスパン
ダを設けても良い。本実施例では、光源の像Ｉが放物ト
ーリック面ミラー３の基準軸Ａｘ1 上に形成されるよう
になっている。しかし、１２式を導いたときから分かる
ように、光源の像Ｉの位置が放物トーリック面ミラー３
の基準軸Ａｘ1 上に厳密に一致させなくても、光源の像
Ｉの位置及び放物トーリック面ミラー３の基準軸Ａｘ1
がほぼ一致した状態なら、ある程度の誤差は許される。
シマレーザ１と反射型凹面フライアイ２との間の光路中
に、エキシマレーザ１からの光束を整形する（光束径を
拡大または光束断面形状を変換する）ビームエキスパン
ダを設けても良い。本実施例では、光源の像Ｉが放物ト
ーリック面ミラー３の基準軸Ａｘ1 上に形成されるよう
になっている。しかし、１２式を導いたときから分かる
ように、光源の像Ｉの位置が放物トーリック面ミラー３
の基準軸Ａｘ1 上に厳密に一致させなくても、光源の像
Ｉの位置及び放物トーリック面ミラー３の基準軸Ａｘ1
がほぼ一致した状態なら、ある程度の誤差は許される。
【００９６】放物トーリック面ミラー３の基準軸Ａｘ1
上に光源の実像Ｉを厳密に形成するためには、光源１の
射出側にビームスプリッタを設け、ビームスプリッタの
反対側に、反射型凹面フライアイ２ａに対してビームス
プリッタを介した光源１からの光が垂直入射するよう
に、反射型凹面フライアイ２ａを配置すれば良い。ここ
で、ビームスプリッタの代わりにハーフミラーを使用す
ることも考えられる。
上に光源の実像Ｉを厳密に形成するためには、光源１の
射出側にビームスプリッタを設け、ビームスプリッタの
反対側に、反射型凹面フライアイ２ａに対してビームス
プリッタを介した光源１からの光が垂直入射するよう
に、反射型凹面フライアイ２ａを配置すれば良い。ここ
で、ビームスプリッタの代わりにハーフミラーを使用す
ることも考えられる。
【００９７】また、図５に示す如く、光源１からの光線
が所定の角度で反射型凹面フライアイ２に入射する場合
には、各ミラー素子２０ａの焦点が放物トーリック面ミ
ラー３の基準軸Ａｘ1 上にそれぞれ位置するように、反
射型凹面フライアイ２ａを構成する各ミラー素子２０ａ
の反射面の曲率をそれぞれ変えれば良い。次に、オプテ
ィカルインテグレータ素子として、複数の凸面鏡からな
る一個の反射型凸面フライアイ２ｂを用いた場合を、第
２実施例として、図面を参照しながら説明する。図７に
示す如く、照明光学系は光源部としてのエキシマレーザ
ー１と反射型オプティカルインテグレータとしての反射
型凸面フライアイ２ｂとを有する光源手段と、本発明に
於ける放物線の頂点Ｏから該放物線の対称軸Ａｘ0に沿
って所定の距離だけ隔てた位置を該対称軸に対して垂直
に通る基準軸Ａｘ1を中心に回転させた放物トーリック
形状の回転体の一部より構成される凹面反射鏡としての
放物トーリック面ミラー３とより構成されている。
が所定の角度で反射型凹面フライアイ２に入射する場合
には、各ミラー素子２０ａの焦点が放物トーリック面ミ
ラー３の基準軸Ａｘ1 上にそれぞれ位置するように、反
射型凹面フライアイ２ａを構成する各ミラー素子２０ａ
の反射面の曲率をそれぞれ変えれば良い。次に、オプテ
ィカルインテグレータ素子として、複数の凸面鏡からな
る一個の反射型凸面フライアイ２ｂを用いた場合を、第
２実施例として、図面を参照しながら説明する。図７に
示す如く、照明光学系は光源部としてのエキシマレーザ
ー１と反射型オプティカルインテグレータとしての反射
型凸面フライアイ２ｂとを有する光源手段と、本発明に
於ける放物線の頂点Ｏから該放物線の対称軸Ａｘ0に沿
って所定の距離だけ隔てた位置を該対称軸に対して垂直
に通る基準軸Ａｘ1を中心に回転させた放物トーリック
形状の回転体の一部より構成される凹面反射鏡としての
放物トーリック面ミラー３とより構成されている。
【００９８】まず、エキシマレーザー１は、平行光束或
いは平行に近い光束を供給する。この光束は、反射型凸
面フライアイ２ｂに対して所定の角度で入射する。反射
型凸面フライアイ２ｂは、例えば図６（ｂ）及び図６
（ｄ）に示す如くマトリックス状にに配列された複数の
凸面形状のミラー素子２０ｂの集合体から構成され、各
ミラー素子２０ｂに入射する平行光束を反射させて発散
する機能を有する。ここで、図６（ｂ）は、本実施例に
おける反射型凸面フライアイ２ｂのメリジオナル方向に
おける断面図を表しており、図６（ｄ）は、本実施例に
おける反射型凸面フライアイ２ｂの正面図を表してい
る。なお、図６（ｄ）においては、紙面内上下方向がメ
リジオナル方向をであり、紙面内左右方向がサジタル方
向である。
いは平行に近い光束を供給する。この光束は、反射型凸
面フライアイ２ｂに対して所定の角度で入射する。反射
型凸面フライアイ２ｂは、例えば図６（ｂ）及び図６
（ｄ）に示す如くマトリックス状にに配列された複数の
凸面形状のミラー素子２０ｂの集合体から構成され、各
ミラー素子２０ｂに入射する平行光束を反射させて発散
する機能を有する。ここで、図６（ｂ）は、本実施例に
おける反射型凸面フライアイ２ｂのメリジオナル方向に
おける断面図を表しており、図６（ｄ）は、本実施例に
おける反射型凸面フライアイ２ｂの正面図を表してい
る。なお、図６（ｄ）においては、紙面内上下方向がメ
リジオナル方向をであり、紙面内左右方向がサジタル方
向である。
【００９９】図６（ｂ）及び図６（ｄ）に示される各ミ
ラー素子２０ｂの反射面は、メリジオナル方向及びサジ
タル方向での焦点距離が等しく構成されている。また、
図６（ｄ）に示す如く、各ミラー素子２０ｂは、メリジ
オナル方向よりもサジタル方向の方が長くなるような矩
形形状で構成されている。なお、各ミラー素子２０ｂが
矩形状となる理由については、第１実施例で図６（ｃ）
に示す如き各ミラー素子２０ａが矩形状となる理由と同
一であるため、ここでは説明を省略する。
ラー素子２０ｂの反射面は、メリジオナル方向及びサジ
タル方向での焦点距離が等しく構成されている。また、
図６（ｄ）に示す如く、各ミラー素子２０ｂは、メリジ
オナル方向よりもサジタル方向の方が長くなるような矩
形形状で構成されている。なお、各ミラー素子２０ｂが
矩形状となる理由については、第１実施例で図６（ｃ）
に示す如き各ミラー素子２０ａが矩形状となる理由と同
一であるため、ここでは説明を省略する。
【０１００】図７に戻って、反射型凸面フライアイ２ｂ
の反射により発散された焦点位置には、ミラー素子の数
に相当する点光源の集合体よりなる光源の虚像Ｉが形成
される。虚像Ｉは実質的に面光源（２次光源）である。
反射型凸面フライアイ２ｂにより形成された２次光源か
らの光束は、放物トーリック面ミラー３により反射集光
される。
の反射により発散された焦点位置には、ミラー素子の数
に相当する点光源の集合体よりなる光源の虚像Ｉが形成
される。虚像Ｉは実質的に面光源（２次光源）である。
反射型凸面フライアイ２ｂにより形成された２次光源か
らの光束は、放物トーリック面ミラー３により反射集光
される。
【０１０１】図７では放物トーリック面ミラー３のメリ
ジオナル方向での様子を示しており、放物線ＰＡの頂点
Ｏを原点としてこの原点Ｏを通る対称軸Ａｘ0 をＹ、原
点Ｏを通り対称軸Ａｘ0(Ｙ軸）と垂直な方向をＸとする
と、放物トーリック面ミラー３は、メリジオナル方向で
は、放物線ＰＡ（ｙ＝αｘ2)の１部より構成されてい
る。そして、３次元的には、図２に於いて示した如く、
対称軸Ａｘ0(Ｙ軸）において頂点Ｏから所定の距離（３
(4α) -1）だけ離れた位置Ｙ0 を通り対称軸Ａｘ 0(Ｙ
軸）と直交する基準軸Ａｘ1 を中心に回転させた放物ト
ーリック形状の回転体の一部よりなる。より具体的に
は、放物トーリック形状の回転体の２つの緯線（３１，
３２）間で形成される円弧型帯状の形状を成している。
この時、基準軸（回転軸）Ａｘ1 は反射型凹面フライア
イ２ｂにより形成される複数の光源像Ｉ（２次光源）の
位置を通るように構成されており、これらの光源像Ｉは
放物トーリック面ミラー３の光源側の焦点位置（光源側
の焦点距離ｆはｆ＝(2α) -1）に形成されている。
ジオナル方向での様子を示しており、放物線ＰＡの頂点
Ｏを原点としてこの原点Ｏを通る対称軸Ａｘ0 をＹ、原
点Ｏを通り対称軸Ａｘ0(Ｙ軸）と垂直な方向をＸとする
と、放物トーリック面ミラー３は、メリジオナル方向で
は、放物線ＰＡ（ｙ＝αｘ2)の１部より構成されてい
る。そして、３次元的には、図２に於いて示した如く、
対称軸Ａｘ0(Ｙ軸）において頂点Ｏから所定の距離（３
(4α) -1）だけ離れた位置Ｙ0 を通り対称軸Ａｘ 0(Ｙ
軸）と直交する基準軸Ａｘ1 を中心に回転させた放物ト
ーリック形状の回転体の一部よりなる。より具体的に
は、放物トーリック形状の回転体の２つの緯線（３１，
３２）間で形成される円弧型帯状の形状を成している。
この時、基準軸（回転軸）Ａｘ1 は反射型凹面フライア
イ２ｂにより形成される複数の光源像Ｉ（２次光源）の
位置を通るように構成されており、これらの光源像Ｉは
放物トーリック面ミラー３の光源側の焦点位置（光源側
の焦点距離ｆはｆ＝(2α) -1）に形成されている。
【０１０２】従って、反射型凸面フライアイ２ｂからの
光束は、図中点線で示す如く、放物トーリック面ミラー
３により平行光束に変換され、放物トーリック面ミラー
３の被照射面側の焦点位置（被照射面側の焦点距離ｆは
ｆ＝(2α) -1）には、テレセントリック性が維持された
状態で円弧状のケーラー照明された照射領域ＢＦが形成
される。
光束は、図中点線で示す如く、放物トーリック面ミラー
３により平行光束に変換され、放物トーリック面ミラー
３の被照射面側の焦点位置（被照射面側の焦点距離ｆは
ｆ＝(2α) -1）には、テレセントリック性が維持された
状態で円弧状のケーラー照明された照射領域ＢＦが形成
される。
【０１０３】尚、サジタル方向における発散角φとメル
ジオナル方向における発散角とがほぼ同じである場合に
は、２０ｂのメルジオナル方向とサジタル方向との長さ
は同じであっても良い。また、本実施例では、図６
（ｄ）に示す如く、反射型凹面フライアイ２ｂをメリジ
オナル方向及びサジタル方向の長さがほぼ等しい正方形
状とするために、メリジオナル方向に沿って配列される
ミラー素子２０ｂの数をサジタル方向に沿って配列され
るミラー素子２０ｂの数よりも多くなるように構成して
いる。
ジオナル方向における発散角とがほぼ同じである場合に
は、２０ｂのメルジオナル方向とサジタル方向との長さ
は同じであっても良い。また、本実施例では、図６
（ｄ）に示す如く、反射型凹面フライアイ２ｂをメリジ
オナル方向及びサジタル方向の長さがほぼ等しい正方形
状とするために、メリジオナル方向に沿って配列される
ミラー素子２０ｂの数をサジタル方向に沿って配列され
るミラー素子２０ｂの数よりも多くなるように構成して
いる。
【０１０４】尚、平行光束或いは平行に近い光束を供給
する光源部としては、レーザ等に限られず、例えば、楕
円鏡と、この楕円鏡の第１焦点位置に設けられた水銀ア
ーク灯と、楕円鏡により集光された水銀アーク灯からの
光を平行光束に変換する光学素子とで構成しても良い。
また、光源部としては、例えば、シンクロトロン放射光
（ＳＯＲ）を供給するＸ線源と斜入射ミラーとスリット
から構成されても良く、レーザプラズマＸ線源とこのＸ
線源からのＸ線を平行光束に変換する放物面ミラーとを
有するように構成されても良い。このように、本発明に
よる光源部としては、紫外線波長域の平行光束を供給す
るものに限られず、可視光域、赤外線域の光やＸ線を供
給するものであっても良い。
する光源部としては、レーザ等に限られず、例えば、楕
円鏡と、この楕円鏡の第１焦点位置に設けられた水銀ア
ーク灯と、楕円鏡により集光された水銀アーク灯からの
光を平行光束に変換する光学素子とで構成しても良い。
また、光源部としては、例えば、シンクロトロン放射光
（ＳＯＲ）を供給するＸ線源と斜入射ミラーとスリット
から構成されても良く、レーザプラズマＸ線源とこのＸ
線源からのＸ線を平行光束に変換する放物面ミラーとを
有するように構成されても良い。このように、本発明に
よる光源部としては、紫外線波長域の平行光束を供給す
るものに限られず、可視光域、赤外線域の光やＸ線を供
給するものであっても良い。
【０１０５】また、図７において、光源部としてのエキ
シマレーザ１と反射型凸面フライアイ２ｂとの間の光路
中に、エキシマレーザ１からの光束を整形する（光束径
を拡大または光束断面形状を変換する）ビームエキスパ
ンダを設けても良い。本実施例では、光源の像Ｉが放物
トーリック面ミラー３の基準軸Ａｘ1 上に形成されるよ
うになっている。しかし、１２式を導いたときから分か
るように、光源の像Ｉの位置が放物トーリック面ミラー
３の基準軸Ａｘ1 上に厳密に一致させなくても、光源の
像Ｉの位置及び放物トーリック面ミラー３の基準軸Ａｘ
1 がほぼ一致した状態なら、ある程度の誤差は許され
る。
シマレーザ１と反射型凸面フライアイ２ｂとの間の光路
中に、エキシマレーザ１からの光束を整形する（光束径
を拡大または光束断面形状を変換する）ビームエキスパ
ンダを設けても良い。本実施例では、光源の像Ｉが放物
トーリック面ミラー３の基準軸Ａｘ1 上に形成されるよ
うになっている。しかし、１２式を導いたときから分か
るように、光源の像Ｉの位置が放物トーリック面ミラー
３の基準軸Ａｘ1 上に厳密に一致させなくても、光源の
像Ｉの位置及び放物トーリック面ミラー３の基準軸Ａｘ
1 がほぼ一致した状態なら、ある程度の誤差は許され
る。
【０１０６】放物トーリック面ミラー３の基準軸Ａｘ1
上に光源の実像Ｉを厳密に形成するためには、光源１の
射出側にビームスプリッタを設け、ビームスプリッタの
反対側に、反射型凸面フライアイ２ｂに対してビームス
プリッタを介した光源１からの光が垂直入射するよう
に、反射型凸面フライアイ２ｂを配置すれば良い。ここ
でビームスプリッタの代わりにハーフミラーを使用する
ことも考えられる。
上に光源の実像Ｉを厳密に形成するためには、光源１の
射出側にビームスプリッタを設け、ビームスプリッタの
反対側に、反射型凸面フライアイ２ｂに対してビームス
プリッタを介した光源１からの光が垂直入射するよう
に、反射型凸面フライアイ２ｂを配置すれば良い。ここ
でビームスプリッタの代わりにハーフミラーを使用する
ことも考えられる。
【０１０７】また、図７に示す如く、光源１からの光線
が所定の角度で反射型凸面フライアイ２ｂに入射する場
合には、各ミラー素子２０ｂの焦点が放物トーリック面
ミラー３の基準軸Ａｘ1 上にそれぞれ位置するように、
反射型凸面フライアイ２ｂを構成する各ミラー素子２０
ｂの反射面の曲率をそれぞれ変えれば良い。図８（ａ）
は、二個の反射型オプティカルインテグレータ４ａ及び
４ｂを用いた第３実施例を示す。図に示す如く、レーザ
ー光源１と、第１及び第２反射型オプティカルインテグ
レータ４ａ，４ｂとを有する光源手段と、本発明に於け
る放物線の頂点０から該放物線の対称軸Ａｘ0 に沿って
所定の距離だけ隔てた位置を該対称軸Ａｘ0 に対して垂
直に通る基準軸Ａｘ1 を中心に回転させた放物トーリッ
ク形状の回転体の一部より構成される凹面反射鏡である
放物トーリック面ミラー３より構成されている。
が所定の角度で反射型凸面フライアイ２ｂに入射する場
合には、各ミラー素子２０ｂの焦点が放物トーリック面
ミラー３の基準軸Ａｘ1 上にそれぞれ位置するように、
反射型凸面フライアイ２ｂを構成する各ミラー素子２０
ｂの反射面の曲率をそれぞれ変えれば良い。図８（ａ）
は、二個の反射型オプティカルインテグレータ４ａ及び
４ｂを用いた第３実施例を示す。図に示す如く、レーザ
ー光源１と、第１及び第２反射型オプティカルインテグ
レータ４ａ，４ｂとを有する光源手段と、本発明に於け
る放物線の頂点０から該放物線の対称軸Ａｘ0 に沿って
所定の距離だけ隔てた位置を該対称軸Ａｘ0 に対して垂
直に通る基準軸Ａｘ1 を中心に回転させた放物トーリッ
ク形状の回転体の一部より構成される凹面反射鏡である
放物トーリック面ミラー３より構成されている。
【０１０８】第１反射型オプティカルインテグレータ４
ａは、図９（ａ）に示す如く、複数の同一曲率を持つ凹
面シリンドリカルミラー４０ａからなる。一方、第２反
射型オプティカルインテグレータ４ｂは、第１反射型オ
プティカルインテグレータ４ａとは異なる曲率を持つ凹
面シリンドリカルミラー４０ｂからなる。これらのシリ
ンドリカルミラー４０ａ及び４０ｂは、それぞれ同じ数
であり、それぞれの母線が互いに平行となるように設け
られている。
ａは、図９（ａ）に示す如く、複数の同一曲率を持つ凹
面シリンドリカルミラー４０ａからなる。一方、第２反
射型オプティカルインテグレータ４ｂは、第１反射型オ
プティカルインテグレータ４ａとは異なる曲率を持つ凹
面シリンドリカルミラー４０ｂからなる。これらのシリ
ンドリカルミラー４０ａ及び４０ｂは、それぞれ同じ数
であり、それぞれの母線が互いに平行となるように設け
られている。
【０１０９】図８（ａ）に戻って、第１及び第２反射型
オプティカルインテグレータ４ａ，４ｂは、それぞれの
母線が互いに直交する状態で配置されている。尚、本実
施例でいう「母線が互いに直交する」とは、第１及び第
２反射型オプティカルインテグレータ４ａ，４ｂの間の
光路中にある反射部材などの光学素子を経由しても、第
１反射型オプティカルインテグレータ４ａ中の凹面シリ
ンドリカルミラー４０ａの母線と、第２反射型オプティ
カルインテグレータ４ｂ中の凹面シリンドリカルミラー
４０ａの母線とが実質的に一致することを指す。
オプティカルインテグレータ４ａ，４ｂは、それぞれの
母線が互いに直交する状態で配置されている。尚、本実
施例でいう「母線が互いに直交する」とは、第１及び第
２反射型オプティカルインテグレータ４ａ，４ｂの間の
光路中にある反射部材などの光学素子を経由しても、第
１反射型オプティカルインテグレータ４ａ中の凹面シリ
ンドリカルミラー４０ａの母線と、第２反射型オプティ
カルインテグレータ４ｂ中の凹面シリンドリカルミラー
４０ａの母線とが実質的に一致することを指す。
【０１１０】そして、本実施例では、第１反射型オプテ
ィカルインテグレータ４ａを構成する複数の凹面シリン
ドリカルミラー４０ａの母線の方向（以下、第１反射型
オプティカルインテグレータ４ａの軸と称する）を紙面
垂直方向とし、第２反射型オプティカルインテグレータ
４ｂを構成する複数の凹面シリンドリカルミラー４０ｂ
の母線の方向（以下、第２反射型オプティカルインテグ
レータ４ｂの軸と称する）を紙面内方向としている。
ィカルインテグレータ４ａを構成する複数の凹面シリン
ドリカルミラー４０ａの母線の方向（以下、第１反射型
オプティカルインテグレータ４ａの軸と称する）を紙面
垂直方向とし、第２反射型オプティカルインテグレータ
４ｂを構成する複数の凹面シリンドリカルミラー４０ｂ
の母線の方向（以下、第２反射型オプティカルインテグ
レータ４ｂの軸と称する）を紙面内方向としている。
【０１１１】レーザー光源Ｉから放射された光線は、第
１反射型オプティカルインテグレータ４ａによってその
光路を曲げられ、各凹面のシリンドリカルミラー４０ａ
によって紙面内方向で焦点位置（光源像の位置）Ｉに焦
点を結ぶ光路をとる。紙面内方向での光線は放物トーリ
ック面ミラー３におけるメリジオナル面の光線となる。
１反射型オプティカルインテグレータ４ａによってその
光路を曲げられ、各凹面のシリンドリカルミラー４０ａ
によって紙面内方向で焦点位置（光源像の位置）Ｉに焦
点を結ぶ光路をとる。紙面内方向での光線は放物トーリ
ック面ミラー３におけるメリジオナル面の光線となる。
【０１１２】また、第２反射型オプティカルインテグレ
ータ４ｂは、第１反射型オプティカルインテグレータ４
ａ及び焦点位置Ｉとの中間に置かれ、第１反射型オプテ
ィカルインテグレータ４ａからの光線は、第２反射型オ
プティカルインテグレータ４ｂによってその光路を曲げ
られる。二枚目の第２反射型オプティカルインテグレー
タ４ｂの各凹面のシリンドリカルミラー４０ｂから射出
された光束は、紙面に垂直な方向のみに焦点を結ぶ。こ
のとき、第２反射型オプティカルインテグレータ４ｂの
焦点位置は、第１の反射型オプティカルインテグレータ
４ａの焦点位置Ｉと合致する。ここで、紙面に垂直な方
向の光線は放物トーリック面ミラー３におけるサジタル
面の光線となる。
ータ４ｂは、第１反射型オプティカルインテグレータ４
ａ及び焦点位置Ｉとの中間に置かれ、第１反射型オプテ
ィカルインテグレータ４ａからの光線は、第２反射型オ
プティカルインテグレータ４ｂによってその光路を曲げ
られる。二枚目の第２反射型オプティカルインテグレー
タ４ｂの各凹面のシリンドリカルミラー４０ｂから射出
された光束は、紙面に垂直な方向のみに焦点を結ぶ。こ
のとき、第２反射型オプティカルインテグレータ４ｂの
焦点位置は、第１の反射型オプティカルインテグレータ
４ａの焦点位置Ｉと合致する。ここで、紙面に垂直な方
向の光線は放物トーリック面ミラー３におけるサジタル
面の光線となる。
【０１１３】従って第１反射型オプティカルインテグレ
ータ４ａは、放物トーリック面ミラー３のメリジオナル
面における二次光源となり、第２の反射型オプティカル
インテグレータ４ｂは、放物トーリック面ミラー３のサ
ジタル面における二次光源となる。第１及び第２反射型
オプティカルインテグレータを介した光線は、焦点位置
Ｉを通り、放物トーリック面ミラー３に入射する。
ータ４ａは、放物トーリック面ミラー３のメリジオナル
面における二次光源となり、第２の反射型オプティカル
インテグレータ４ｂは、放物トーリック面ミラー３のサ
ジタル面における二次光源となる。第１及び第２反射型
オプティカルインテグレータを介した光線は、焦点位置
Ｉを通り、放物トーリック面ミラー３に入射する。
【０１１４】これにより、それぞれの反射型オプティカ
ルインテグレータのシリンドリカルミラーの曲率を変え
ることにより、メリジオナル方向及びサジタル方向の発
散角を変えることができる。その結果、照明領域を独立
に変更することができる。そして、第１及び第２反射型
オプティカルインテグレータ４ａ，４ｂの結像点が一致
するように両者の間隔を選ぶことにより、Ｉで示された
二次光源面が形成される。シリンドリカルミラーの個数
を同一にすることにより、メリジオナル方向とサジタル
方向の二次光源の数を同一にすることが可能となる。
ルインテグレータのシリンドリカルミラーの曲率を変え
ることにより、メリジオナル方向及びサジタル方向の発
散角を変えることができる。その結果、照明領域を独立
に変更することができる。そして、第１及び第２反射型
オプティカルインテグレータ４ａ，４ｂの結像点が一致
するように両者の間隔を選ぶことにより、Ｉで示された
二次光源面が形成される。シリンドリカルミラーの個数
を同一にすることにより、メリジオナル方向とサジタル
方向の二次光源の数を同一にすることが可能となる。
【０１１５】尚、本実施例では、光源の像Ｉが放物トー
リック面ミラー３の基準軸Ａｘ1 上に形成されるように
なっている。しかし、１２式を導いたときから分かるよ
うに、光源の像Ｉの位置が放物トーリック面ミラー３の
基準軸Ａｘ1 上に厳密に一致させなくても、光源の像Ｉ
の位置及び放物トーリック面ミラー３の基準軸Ａｘ1が
ほぼ一致した状態なら、ある程度の誤差は許される。
リック面ミラー３の基準軸Ａｘ1 上に形成されるように
なっている。しかし、１２式を導いたときから分かるよ
うに、光源の像Ｉの位置が放物トーリック面ミラー３の
基準軸Ａｘ1 上に厳密に一致させなくても、光源の像Ｉ
の位置及び放物トーリック面ミラー３の基準軸Ａｘ1が
ほぼ一致した状態なら、ある程度の誤差は許される。
【０１１６】図８（ａ）では放物トーリック面ミラー３
のメリジオナル方向での様子を示しており、放物線ＰＡ
の頂点Ｏを原点としてこの原点Ｏを通る対称軸Ａｘ0 を
Ｙ、原点Ｏを通り対称軸Ａｘ0(Ｙ軸）と垂直な方向をＸ
とすると、放物トーリック面ミラー３は、メリジオナル
方向では、放物線ＰＡ（ｙ＝αｘ2)の１部より構成され
ている。そして、３次元的には、図２に於いて示した如
く、対称軸Ａｘ0(Ｙ軸）において頂点Ｏから所定の距離
（３(4α) -1）だけ離れた位置Ｙ0 を通り対称軸Ａｘ
0(Ｙ軸）と直交する基準軸Ａｘ1 を中心に回転させた放
物トーリック形状の回転体の１部よりなり、より具体的
には、放物トーリック形状の回転体の２つの緯線（３
１，３２）間で形成される円弧型帯状の形状を成してい
る。この時、基準軸Ａｘ1 は反射型オプティカルインテ
グレータ４ａ及び４ｂにより形成される複数の光源像Ｉ
（２次光源）の位置を通るように構成されており、これ
らの光源像Ｉは放物トーリック面ミラー３の光源側の焦
点位置に形成されている。
のメリジオナル方向での様子を示しており、放物線ＰＡ
の頂点Ｏを原点としてこの原点Ｏを通る対称軸Ａｘ0 を
Ｙ、原点Ｏを通り対称軸Ａｘ0(Ｙ軸）と垂直な方向をＸ
とすると、放物トーリック面ミラー３は、メリジオナル
方向では、放物線ＰＡ（ｙ＝αｘ2)の１部より構成され
ている。そして、３次元的には、図２に於いて示した如
く、対称軸Ａｘ0(Ｙ軸）において頂点Ｏから所定の距離
（３(4α) -1）だけ離れた位置Ｙ0 を通り対称軸Ａｘ
0(Ｙ軸）と直交する基準軸Ａｘ1 を中心に回転させた放
物トーリック形状の回転体の１部よりなり、より具体的
には、放物トーリック形状の回転体の２つの緯線（３
１，３２）間で形成される円弧型帯状の形状を成してい
る。この時、基準軸Ａｘ1 は反射型オプティカルインテ
グレータ４ａ及び４ｂにより形成される複数の光源像Ｉ
（２次光源）の位置を通るように構成されており、これ
らの光源像Ｉは放物トーリック面ミラー３の光源側の焦
点位置に形成されている。
【０１１７】従って、反射型オプティカルインテグレー
タ４ａ及び４ｂからの光束は、点線で示す如く、放物ト
ーリック面ミラー３により平行光束に変換され、放物ト
ーリック面ミラー３の被照射面側の焦点位置（被照射面
側の焦点距離ｆはｆ＝(2α) -1）には、テレセントリッ
ク性が維持された状態で円弧状のケーラー照明された照
射領域ＢＦが形成される。
タ４ａ及び４ｂからの光束は、点線で示す如く、放物ト
ーリック面ミラー３により平行光束に変換され、放物ト
ーリック面ミラー３の被照射面側の焦点位置（被照射面
側の焦点距離ｆはｆ＝(2α) -1）には、テレセントリッ
ク性が維持された状態で円弧状のケーラー照明された照
射領域ＢＦが形成される。
【０１１８】図８（ｂ）に示す光学系は、第２反射型オ
プティカルインテグレータの各シリンドリカルミラーが
図９（ｂ）に示す如く凸面形状となっている場合を示し
たものである。図８（ａ）に示す光学系で得られる二次
光源が実像となるのに対し、図８（ｂ）のものでは紙面
に垂直な方向の光線において二次光源が虚像となる。第
２反射型オプティカルインテグレータが凸面のシリンド
リカルミラー４０ｂからなる場合は、紙面内方向での光
線が一度焦点を結んだ後の位置に、第２の反射型オプテ
ィカルインテグレータ４ｃを置く。このように、第２反
射型オプティカルインテグレータの各シリンドリカルミ
ラーが凸面形状である場合にも、メリジオナル方向とサ
ジタル方向の二次光源の数を同一にすることが可能とな
る。
プティカルインテグレータの各シリンドリカルミラーが
図９（ｂ）に示す如く凸面形状となっている場合を示し
たものである。図８（ａ）に示す光学系で得られる二次
光源が実像となるのに対し、図８（ｂ）のものでは紙面
に垂直な方向の光線において二次光源が虚像となる。第
２反射型オプティカルインテグレータが凸面のシリンド
リカルミラー４０ｂからなる場合は、紙面内方向での光
線が一度焦点を結んだ後の位置に、第２の反射型オプテ
ィカルインテグレータ４ｃを置く。このように、第２反
射型オプティカルインテグレータの各シリンドリカルミ
ラーが凸面形状である場合にも、メリジオナル方向とサ
ジタル方向の二次光源の数を同一にすることが可能とな
る。
【０１１９】図１０は、一枚の反射型凹面フライアイ５
及び平面回転鏡６を用いた第４実施例を示す。図１０は
サジタル面内の様子を示している。照明光学系はレーザ
ー光源１と、反射型オプティカルインテグレータである
反射型凹面フライアイ５を有する光源手段と、基準軸上
を中心として回転可能な平面回転鏡６と、本発明に於け
る放物線の頂点から該放物線の対称軸に沿って所定の距
離だけ隔てた位置を該対称軸に対して垂直に通る基準軸
を中心に回転させた放物トーリック形状の回転体の一部
より構成される凹面反射鏡である放物トーリック面ミラ
ー３より構成されている。
及び平面回転鏡６を用いた第４実施例を示す。図１０は
サジタル面内の様子を示している。照明光学系はレーザ
ー光源１と、反射型オプティカルインテグレータである
反射型凹面フライアイ５を有する光源手段と、基準軸上
を中心として回転可能な平面回転鏡６と、本発明に於け
る放物線の頂点から該放物線の対称軸に沿って所定の距
離だけ隔てた位置を該対称軸に対して垂直に通る基準軸
を中心に回転させた放物トーリック形状の回転体の一部
より構成される凹面反射鏡である放物トーリック面ミラ
ー３より構成されている。
【０１２０】光源から出た光は、所定の角度で反射型凹
面フライアイ５に入射する。図１１に示すごとく、反射
型凹面フライアイ５は複数の凹面形状のミラー素子５０
ａの集合体よりなり、メリジオナル方向とサジタル方向
でミラー素子５０ａの数は同一である。各ミラー素子５
０ａはメリジオナル方向とサジタル方向で同一の大きさ
であり、同一の焦点距離をもつ。平面回転鏡６は、各ミ
ラー素子５０ａの後側焦点位置に設けられており、反射
型凹面フライアイ５からの光束は、図中点線に示すごと
く、平面回転鏡６上にメリジオナル方向及びサジタル方
向で同じ数の二次光源像を形成する。
面フライアイ５に入射する。図１１に示すごとく、反射
型凹面フライアイ５は複数の凹面形状のミラー素子５０
ａの集合体よりなり、メリジオナル方向とサジタル方向
でミラー素子５０ａの数は同一である。各ミラー素子５
０ａはメリジオナル方向とサジタル方向で同一の大きさ
であり、同一の焦点距離をもつ。平面回転鏡６は、各ミ
ラー素子５０ａの後側焦点位置に設けられており、反射
型凹面フライアイ５からの光束は、図中点線に示すごと
く、平面回転鏡６上にメリジオナル方向及びサジタル方
向で同じ数の二次光源像を形成する。
【０１２１】この二次光源からの光は、放物トーリック
面ミラー３により反射集光され、放物トーリック面ミラ
ー３の被照射面側の焦点位置（被照射面側の焦点距離ｆ
はｆ＝(2α) -1）には、テレセントリック性が維持され
た状態でケーラー照明されたほぼ円形状の照射領域ＢＦ
2 が形成される。そして、平面回転鏡６を平面回転鏡の
回転軸Ａｘ1 を中心に回転させることにより、照射領域
ＢＦ2 が基準軸Ａｘ1を中心とした回転方向に沿って走
査され、放物トーリック面ミラー３上に輪帯状に照明領
域ＢＦを形成する事が出来る。
面ミラー３により反射集光され、放物トーリック面ミラ
ー３の被照射面側の焦点位置（被照射面側の焦点距離ｆ
はｆ＝(2α) -1）には、テレセントリック性が維持され
た状態でケーラー照明されたほぼ円形状の照射領域ＢＦ
2 が形成される。そして、平面回転鏡６を平面回転鏡の
回転軸Ａｘ1 を中心に回転させることにより、照射領域
ＢＦ2 が基準軸Ａｘ1を中心とした回転方向に沿って走
査され、放物トーリック面ミラー３上に輪帯状に照明領
域ＢＦを形成する事が出来る。
【０１２２】この場合、反射型凹面フライアイ５の各ミ
ラー素子５０ａの開口数は放物トーリック面ミラー３の
メリジオナル方向の幅を満たす程度で充分な為、第１実
施例に示した如く開口形状を細長くする必要は無く、メ
リジオナル方向とサジタル方向との二次光源の数を同一
にする事が可能となる。尚、本実施例では、光源の像Ｉ
が放物トーリック面ミラー３の基準軸Ａｘ1 上に形成さ
れるようになっている。しかし、１２式を導いたときか
ら分かるように、光源の像Ｉの位置が放物トーリック面
ミラー３の基準軸Ａｘ1 上に厳密に一致させなくても、
光源の像Ｉの位置及び放物トーリック面ミラー３の基準
軸Ａｘ1がほぼ一致した状態であれば、ある程度の誤差
は許される。
ラー素子５０ａの開口数は放物トーリック面ミラー３の
メリジオナル方向の幅を満たす程度で充分な為、第１実
施例に示した如く開口形状を細長くする必要は無く、メ
リジオナル方向とサジタル方向との二次光源の数を同一
にする事が可能となる。尚、本実施例では、光源の像Ｉ
が放物トーリック面ミラー３の基準軸Ａｘ1 上に形成さ
れるようになっている。しかし、１２式を導いたときか
ら分かるように、光源の像Ｉの位置が放物トーリック面
ミラー３の基準軸Ａｘ1 上に厳密に一致させなくても、
光源の像Ｉの位置及び放物トーリック面ミラー３の基準
軸Ａｘ1がほぼ一致した状態であれば、ある程度の誤差
は許される。
【０１２３】
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、テレセン
トリック性及びケーラー照明状態を維持しながら、従来
よりも格段に高い照明効率のもとで被照射面を円弧状に
均一照明することができる。更に、発光部以外の光学系
の部材を反射型部材とする事により、光学系を通過する
光の吸収を格段に抑える事ができる。
トリック性及びケーラー照明状態を維持しながら、従来
よりも格段に高い照明効率のもとで被照射面を円弧状に
均一照明することができる。更に、発光部以外の光学系
の部材を反射型部材とする事により、光学系を通過する
光の吸収を格段に抑える事ができる。
【０１２４】これにより、高いスループットのもとでレ
チクルのパターンを忠実にウエハ上へ転写することがで
きる。
チクルのパターンを忠実にウエハ上へ転写することがで
きる。
【図１】図１は特殊反射鏡のメリジオナル方向での断面
図である。
図である。
【図２】図２は特殊反射鏡の斜示図である。
【図３】図３は特殊反射鏡の最適な形状を説明するため
の図である。
の図である。
【図４】図４は光源像の位置を基準軸に沿ってずらした
状態を示す図である。
状態を示す図である。
【図５】図５は本発明による照明光学系の第１実施例を
示す図である。
示す図である。
【図６】図６は第１実施例及び第２実施例で使用される
反射型インテグレータの図である。
反射型インテグレータの図である。
【図７】図７は本発明による照明光学系の第２実施例を
示す図である。
示す図である。
【図８】図８は本発明による照明光学系の第３実施例を
示す図である。
示す図である。
【図９】図９は第３実施例で使用される反射型インテグ
レータの図である。
レータの図である。
【図１０】図１０は本発明による照明光学系の第４実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図１１】図１１は第４実施例で使用される反射型イン
テグレータの図である。
テグレータの図である。
【図１２】図１２は従来の照明光学系の構成を示す図で
ある。
ある。
１・・・ 光源 ２・・・ 反射型オプティカルインテグレータ ３・・・ 特殊反射鏡 ４・・・ 反射型オプティカルインテグレータ ５・・・ 平面回転鏡 ＰＡ・・・ 放物面 Ａx0・・・ 対称軸 Ａx1・・・ 基準軸 ＢＦ，ＢＦR ・・・ 照射領域 Ｒ・・・ レチクル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 7352−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２７
Claims (5)
- 【請求項１】所定の大きさの光源またはその像を形成す
る光源手段と、該光源手段からの光束を集光して被照明
物体を照明する集光光学系とを有する照明光学装置にお
いて、 前記光源手段は、平行光束を供給する光源部と、該光源
部からの平行光束によって複数の光源像を形成する反射
型のオプティカルインテグレータとを有し、 前記集光光学系は、前記光源または前記光源像からの光
束を平行光束に変換して前記被照明物体上を円弧状に照
明する凹面反射鏡を有し、 該凹面反射鏡は、放物線の頂点から該放物線の対称軸に
沿って所定の距離だけ隔てた位置を該対称軸に対して垂
直に通る基準軸を中心に回転させた放物トーリック形状
の回転面の一部より構成されることを特徴とする照明光
学装置。 - 【請求項２】前記凹面反射鏡は、前記放物トーリック形
状の回転面の二つの緯線で挟まれる帯状領域の一部で構
成されることを特徴とする照明光学装置。 - 【請求項３】前記光源手段による複数の光源像は、前記
基準軸上に形成されることを特徴とする請求項１または
請求項２記載の照明光学装置。 - 【請求項４】前記反射型のオプティカルインテグレータ
は、第１反射型オプティカルインテグレータと、第２反
射型オプティカルインテグレータとを有し、 前記第１及び第２反射型オプティカルインテグレータ
は、それぞれの母線が互いに平行になるごとく配列され
た複数のシリンドリカル形状の反射部材をそれぞれ有
し、 前記第２反射型オプティカルインテグレータの前記シリ
ンドリカル形状の反射部材は、前記第１反射型オプティ
カルインテグレータの前記シリンドリカル形状の反射部
材とは異なる焦点距離を有し、 前記第１反射型オプティカルインテグレータの母線と前
記第２反射型オプティカルインテグレータの反射部材の
母線とは、互いに直交するごとく設けられ、 前記第１及び第２反射型オプティカルインテグレータの
前記シリンドリカル形状の反射部材による光源像の位置
は、それぞれ一致することを特徴とする請求項１または
請求項２記載の照明光学装置。 - 【請求項５】前記照明光学装置は、前記基準軸を中心に
回転可能に設けられた平面反射部材をさらに有し、 前記反射型のオプティカルインテグレータは、縦方向及
び横方向で凹面反射鏡素子の個数が同一である反射型フ
ライアイから成ることを特徴とする請求項１または請求
項２記載の照明光学装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6038799A JPH07249561A (ja) | 1994-03-09 | 1994-03-09 | 照明光学装置 |
| US08/399,683 US5581605A (en) | 1993-02-10 | 1995-03-07 | Optical element, production method of optical element, optical system, and optical apparatus |
| US08/608,077 US5669708A (en) | 1993-02-10 | 1996-02-28 | Optical element, production method of optical element, optical system, and optical apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6038799A JPH07249561A (ja) | 1994-03-09 | 1994-03-09 | 照明光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07249561A true JPH07249561A (ja) | 1995-09-26 |
Family
ID=12535352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6038799A Pending JPH07249561A (ja) | 1993-02-10 | 1994-03-09 | 照明光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07249561A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09232226A (ja) * | 1996-02-22 | 1997-09-05 | Sony Corp | スキャン式露光装置 |
| JP2002516650A (ja) * | 1997-12-23 | 2002-06-04 | キヤノン株式会社 | 投影光源 |
| JP2004510341A (ja) * | 2000-09-29 | 2004-04-02 | カール ツァイス シュティフトゥング トレイディング アズ カール ツァイス | 特にマイクロリソグラフィ用の照明光学系 |
| WO2007029561A1 (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-15 | V Technology Co., Ltd. | 露光装置 |
| WO2023236354A1 (zh) * | 2022-06-10 | 2023-12-14 | 上海嘉强自动化技术有限公司 | 反射式宽带积分镜及宽带光纤激光光学*** |
-
1994
- 1994-03-09 JP JP6038799A patent/JPH07249561A/ja active Pending
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