KR20110040678A - 광원 장치 - Google Patents

Abstract

(과제)발광관 내에서 큰 입체각으로 빔을 집광시키는 것을 가능하게 하고, 발광관의 벽에 에너지 밀도가 높은 빔이 맞는 것을 막는 것.
(해결 수단)발광관(1)은 볼록형의 메니스커스 구조로 되어 있고 집광 수단(31)으로서 기능한다. 레이저 발진부(2)로부터 방사되는 레이저 빔은, 집광 수단(31)에 의해 발광관(1)의 내부에서 입체각이 커지도록 집광된다. 이로 인해 고온 플라즈마 상태가 형성되고, 발광관이 발광된다. 발광관(1)의 벽자체를 집광 수단으로 하고 있으므로 집광할 때의 입체각을 크게 할 수 있고, 또, 발광관(1)의 벽에 집광된 빔이 조사되지 않고, 발광관의 가열이나 파손을 방지할 수 있다. 집광 수단으로서는, 볼록 렌즈, 로드 렌즈 등 광을 집광할 수 있는 형상이면 그 외의 것을 이용할 수 있고, 또, 집광 수단을 복수 개 설치해도 된다. 또한, 집광 수단을 발광관의 내면에 부착해도 같은 효과를 얻을 수 있다.

Description

광원 장치{LIGHT SOURCE APPARATUS}

본 발명은, 레이저 장치로부터 방사되는 레이저 빔에 의해 점등되는, 노광 장치 등에 적용하는데 적합한 광원 장치에 관한 것이다.

레이저 장치로부터의 레이저 빔을 발광 가스를 봉입한 발광관에 조사하여, 가스를 여기시켜 발광시키도록 한 광원 장치가 알려져 있다(특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1에 개시되는 것은, 연속 혹은 펄스형상의 레이저광을 발진하는 레이저 발진기로부터의 빔을, 렌즈 등의 집광용 광학계 부품으로 집광시켜 발광 가스(발광 원소)를 봉입한 발광관에 조사하고, 발광관 내의 발광 가스를 여기시켜 발광시키는 것이다.

일본국 특허공개소61-193358호 공보

특허 문헌 1에 나타내는 바와 같이, 발광 원소를 봉입한 발광관에 레이저 빔을 조사하고, 발광관의 내부에 고온 플라즈마 상태를 발생시킴으로써, 발광관을 발광시킬 수 있다.

발광관의 내부에 발생하는 고온 플라즈마 상태는, 빔의 에너지 밀도가 발광 원소를 전리하는 역치 이상이며, 또한, 전리된 발광 원소가 고밀도임으로써 발생한다.

이 때문에, 집광용 광학계 부품에 의해 빔을 집광함으로써, 빔의 에너지 밀도를 높이고, 발광 원소를 전리시키는 역치 이상으로 하는 것이 필요하다.

그래서, 도 13에 나타내는 바와 같이 집광용 광학계 부품(집광 수단)(3)을 이용해, 발광관(1) 내에서 레이저 빔을 집광시키는 등 하여, 빔의 에너지 밀도를 크게 하는 것이 고려된다.

이때, 빔의 입체각이 작으면 에너지 밀도가 역치 이상인 영역이, 빔의 광로 방향으로 퍼져 버리고, 전리된 영역이 가늘고 길어지고 휘도가 낮아져 버리는 일이 있다. 휘도가 낮다는 것은, 에너지 밀도가 낮은 것을 의미하고, 발광 원소가 고밀도는 아니게 되어 버려, 고온 플라즈마 상태가 발생하기 어려운 일이 있었다.

빔의 입체각을 크게 하려면, 도 13에 나타내는 바와 같이 집광용 광학계 부품을 발광관의 외경보다 크게 하고, 발광관의 근처에 배치하는 것이 고려되지만, 집광용 광학계 부품을 크고, 입체각이 커지도록 집광하면, 집광한 광로 상에 존재하는 발광관의 벽에 에너지 밀도가 높은 빔을 맞혀 버리게 되고, 벽이 가열되고, 백탁이나 파열과 같은 파손이 발생하는 문제가 있다.

또, 발광관의 근처에는, 집광 거울 등의 광학 부품 등이 배치되는 경우가 많고, 발광관의 근처에 직경이 큰 집광용 광학 부재를 배치하는 것은, 어려운 경우가 많다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 발광 원소를 봉입한 발광관에 레이저 빔을 조사하여 발광시키는 광원 장치에 있어서, 발광관의 주변에 직경이 큰 집광 수단을 배치하지 않고, 큰 입체각으로 빔을 집광 시켜, 발광관을 효과적으로 점등시킬 수 있고, 또, 발광관의 벽에 에너지 밀도가 높은 빔이 맞음으로써 발광관이 백탁(白濁)하거나 파손되는 것을 막을 수 있는 광원 장치를 제공하는 것이다.

집광하는 레이저 빔의 입체각을 크게 하기 위해서는, 집광 수단을 가능한 한 집광점의 근처에 배치하는 것이 바람직하다. 또, 집광한 에너지 밀도가 높은 빔이 발광관의 관벽에 맞지 않도록 하면, 발광관의 백탁, 파손 등을 막을 수 있다.

그래서, 본 발명에서는 발광관의 관벽의 일부를 집광 수단으로서 기능시키거나, 발광관의 내측에 발광관의 내면으로부터 이간시켜 집광 수단을 설치했다.

이로 인해, 발광관의 외부에 집광 수단을 설치하는 경우에 비해, 집광점의 근처에 집광 수단을 배치할 수 있고, 집광점에 있어서의 입체각을 크게 할 수 있다. 또, 집광한 에너지 밀도가 큰 빔이, 발광관의 관벽에 맞지 않고 발광관의 백탁, 파손 등을 막을 수 있다.

이상에 기초하여, 본 발명에 있어서는, 다음과 같이 하여 상기 과제를 해결한다.

(1) 발광 원소를 봉입한 발광관과, 이 발광관을 향해 레이저 빔을 방사하는 레이저 발진부를 구비하고, 레이저 빔에 의해 발광관의 내부에 고온 플라즈마 상태를 발생시킴으로써 발광관을 발광시키는 광원 장치에 있어서, 이 발광관의 관벽의 일부를 집광 수단으로서 기능시키거나, 발광관의 내측에 내면으로부터 이간시켜 집광 수단을 설치한다.

(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 발광관의 관벽의 일부를 집광 수단으로서 기능시키기 위해서, 상기 발광관의 외면의 곡률 반경을 작게 하고, 또한 그 내면의 곡률 반경을 크게 한 메니스커스 구조로 한다.

(3) 상기 (1)에 있어서, 상기 발광관의 관벽의 일부를 집광 수단으로서 기능시키기 위해서, 상기 발광관의 외면을 곡면으로 하고, 또한 그 내면을 평면으로 한 평볼록 구조로 한다.

(4) 상기 (1)에 있어서, 상기 발광관의 내면에 설치한 집광 수단을, 발광관의 내면으로부터 이간하여 설치한다.

(5) 상기 (1), (2), (3), (4)에 있어서, 집광 수단을 복수 개 설치하다.

본 발명에 있어서는, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1) 발광관의 관벽의 일부를 집광 수단으로서 기능시키거나, 발광관의 내측에 내면으로부터 이간시켜 집광 수단을 설치했기 때문에, 발광관의 주변에 직경이 큰 집광 수단을 배치하지 않고, 큰 입체각으로 빔을 집광시킬 수 있고, 에너지 밀도가 역치 이상인 영역을 작게 할 수 있고, 효과적으로 고온 플라즈마 상태를 형성할 수 있다. 이 때문에, 발광관을 효과적으로 점등시킬 수 있다.

특히, 발광관의 내측에 내면으로부터 이간시켜 집광 수단을 설치함으로써, 집광점과 집광 수단의 거리를 발광관의 반경보다 짧게 할 수 있고, 집광점에 있어서의 입체각을 한층 크게 할 수 있다.

또, 발광관의 벽에, 집광 수단에 의해 집광된 에너지 밀도가 높은 빔이 맞지 않기 때문에, 발광관이 백탁하거나 발광관이 가열됨으로써 파손되는 것을 막을 수 있다.

(2) 발광관의 외면의 곡률 반경을 작게 하고, 또한 그 내면의 곡률 반경을 크게 한 메니스커스 구조로 하거나, 발광관의 외면을 곡면으로 하고, 또한 그 내면을 평면으로 한 평볼록 구조로 함으로써, 발광관의 관벽의 일부를 집광 수단으로서 기능시킬 수 있다. 이 때문에, 집광된 광이 발광관의 관벽에 조사되는 것을 막고, 관이 가열되어 파손되는 것을 방지할 수 있다.

(3) 집광 수단을 복수 개 설치함으로써, 발광관에 복수의 빔을 입사시켜 집광시킬 수 있다. 이 때문에, 예를 들면, 펄스형상의 레이저 빔을 발광관에 입사하여, 고온 플라즈마 상태를 형성시킴과 더불어, 연속파의 레이저 빔을 발광관에 입사시켜 고온 플라즈마 상태를 유지시키는 등, 복수의 레이저 빔을 입사시켜 점등을 안정적으로 유지시키는 등, 효과적으로 발광관을 점등시킬 수 있다.

또, 한쪽의 집광 수단으로 발광관에 입사하는 빔을 집광시켜, 발광관을 투과하여 출사하는 레이저 빔을 다른쪽의 집광 수단으로 집광시킬 수 있으므로, 발광관의 투과광을 예를 들면 빔 댐퍼로 처리하는 등, 투과광의 처리가 용이해진다.

도 1은 본 발명에 관련되는 광원 장치를 노광 장치에 적용한 경우의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 관련되는 광원 장치의 제1 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3은 집광 수단의 위치와 입체각의 관계를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명에 관련되는 광원 장치의 제2 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5는 제2 실시예에 있어서, 집광 수단으로서 로드 렌즈를 이용한 경우를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 관련되는 광원 장치의 제3 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 관련되는 광원 장치의 제4 실시예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 관련되는 광원 장치의 제5 실시예를 나타내는 도면이다.
도 9는 펄스형상의 빔과 연속파의 빔을 집광 수단을 통해 발광관에 입사시키고 발광관을 점등시키는 경우의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명에 관련되는 광원 장치의 제6 실시예를 나타내는 도면이다.
도 11은 제6 실시예에 있어서, 집광 수단으로서 로드 렌즈를 이용한 경우를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명에 관련되는 광원 장치의 제7 실시예를 나타내는 도면이다.
도 13은 발광관 내에서 레이저 빔을 집광시키고 빔의 에너지 밀도를 크게 하는 경우를 설명하는 도면이다.

도 1은 본 발명에 관련되는 광원 장치를, 그 용도의 일예인 노광 장치에 적용한 경우의 구성예를 나타내는 도면, 도 2는 본 발명에 관련되는 광원 장치의 제1 실시예를 나타내는 도면이다.

우선, 도 1에 의해 본 발명의 광원 장치를 구비한 노광 장치에 대해 설명한다.

노광 장치는, 광을 출사하는 광원 장치(10)를 구비한다. 이 광원 장치(10)는, 도 2를 이용해 상술하므로, 여기에서는 간단하게 설명한다.

광원 장치(10)는, 레이저 발진부(2)와, 이 레이저 발진부(2)로부터의 빔이 입사하는 발광관(1)을 구비한다.

레이저 발진부(2)로부터 발광관(1)까지의 빔의 광로 상에는 메커니컬 셔터(7)와 미러(8)가 설치되고, 셔터(7)를 개폐함으로써 빔의 출사·불출사를 제어한다.

발광관(1)은, 회전 타원의 반사면을 가지는 미러(11a)에 대략 둘러싸인다. 미러(11a)에는, 레이저 발진부(2)로부터의 광을 입사하는 한쪽의 관통 구멍(111)과, 발광관(1)을 통과한 광을 출사하는 다른쪽의 관통 구멍(112)을 가진다. 미러(11a)와 발광관(1)은, 램프 하우스(11)에 수납된다.

본 실시예에 있어서, 발광관(1)의 관벽의 일부는, 집광 수단으로서 기능하도록 구성되고, 미러(11a)의 한쪽의 관통 구멍(111)으로부터 발광관(1)에 입사하는 빔은, 이 집광 수단(3)으로 집광되고 발광관(1)의 대략 중심 부근에 에너지 밀도가 높은 영역을 형성한다.

램프 하우스(11)에는, 집광 미러(11a)의 다른쪽의 관통 구멍(112)으로부터 출사된 광을 집광하는 집광 수단(11b)이 설치되고, 램프 하우스(11)의 외부에는, 집광 수단(11b)으로부터의 광이 입사하고, 입사광을 감쇠시켜, 램프 하우스 내로 되돌리지 않도록 하는 빔 댐퍼(12a)가 배치된다.

발광관(1)에 레이저 발진부(2)로부터의 빔이 입사됨으로써, 발광관 내부의 발광 가스가 여기되어, 여기광이 발생한다. 이 여기광은, 미러(11a)에서 집광되어, 도 1에 있어서는 지면 하방을 향해 출사되고, 다이크로익 미러(13)에 이른다. 다이크로익 미러(13)는 노광에 필요한 파장의 광을 반사하고, 그 이외의 광을 투과 시킨다. 다이크로익 미러(13)의 배면에는, 빔 댐퍼(12b)가 배치되고, 다이크로익 미러(13)를 투과한 광은, 여기에서 집광되고 종단한다.

다이크로익 미러(13)에서 반사된 광은, 집광 미러(11a)에서의 집광에 의해 초점을 맺게 하고, 이 초점 위치에 배치된 필터(14)의 애퍼처부(14a)를 통과한다. 이때, 광은 애퍼처부(14a)의 형상으로 성형된다.

애퍼처부(14a)를 통과한 광은, 퍼지면서 진행 도중에 배치된 집광 수단(15a)에 의해 집광되고, 대략 평행한 광이 된다.

이 광이 인티그레이터 렌즈(16)에 입사되고, 출사측에 배치된 집광 수단(15b)에 따라서 집광된다. 인티그레이터 렌즈(16)의 각 셀 렌즈로부터 출사된 광이, 집광 수단(15b)에 의해 집광됨으로써, 짧은 거리로 중첩되어, 조도의 균일화가 도모된다.

집광 수단(15b)으로부터 출사된 출사된 광은, 중첩하면서, 미러(17)에서 반사되어 콜리메이터 렌즈(18)에 입사된다. 콜리메이터 렌즈(18)로부터 출사된 광은, 평행광으로 되어, 마스크(19)를 통하고, 실리콘 웨이퍼 등의 피조사물(W)을 조사한다. 이와 같이, 광원 장치로부터의 광은, 피조사물(W)을 조사하여 처리한다.

다음에, 도 2를 이용하여, 본 발명의 제1 실시예에 관련되는 광원 장치에 대해서 설명한다.

도 2의 광원 장치는, 지지체(1a)에 지지된 발광관(1)과, 이 발광관(1)을 향해 빔을 출사하는 레이저 발진부(2)를 구비한다.

발광관(1)은, 레이저 발진부(2)로부터의 빔을 투과하고, 또한, 발광 가스의 여기광을 투과하는 부재(예를 들면 석영 유리)로 구성된다.

발광관(1)은, 그 외면형상은 타원형상이며, 그 내면형상은 예를 들면 구형상이다.

이로 인해, 발광관(1)의 벽은, 발광관(1)의 외면의 곡률 반경은 작고, 그 내면의 곡률 반경은 커진 볼록형의 메니스커스 구조로 되어 있고, 이것이 집광 수단(31)으로서 기능한다.

이 볼록형의 메니스커스 구조(집광 수단(31))를 향해, 레이저 발진부(2)로부터 빔이 출력되고, 이 빔은 볼록형의 메니스커스 구조에 의해 집광된다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 발광관(1)의 벽의 외부에, 발광관(1)의 외경과 동등 정도의 집광 수단(3)이 있는 경우는, 이 집광 수단(3)을 발광관(1)의 벽에 가깝게 함에 따라서, 발광관의 내부에서의 입체각이 커진다.

본 실시예에서는, 발광관(1)의 벽 자체를 집광 수단으로 함으로써, 발광관(1)의 내부에서의 입체각을, 발광관(1)의 외부에 집광 수단(3)이 있을 때보다 크게 하고 있다.

또한, 발광관(1)의 외부에 발광관(1)보다 외경이 큰 집광 수단을 설치하면, 발광관(1)의 벽자체를 집광 수단으로 하는 경우보다, 입체각을 크게 하는 것은 가능하다. 그러나 상술한 바와 같이, 발광관의 근처에는 집광 거울 등의 광학 부품 등이 배치되는 경우가 많고, 발광관의 근처에는 큰 직경의 집광 수단을 배치하는 것은 곤란한 경우가 많다.

본 실시예에서는, 발광관의 벽자체를 볼록형의 메니스커스 구조로 함으로써, 이 볼록형의 메니스커스 구조가 집광 수단(31)으로서 기능하고, 발광관의 내부에서의 입체각을 크게 할 수 있다.

도 2에 있어서, 레이저 발진부(2)로부터 방사되는 레이저 빔은, 발광관(1)의 내부의 중심부 부근에 있어서, 입체각이 커지도록 집광되고, 이로 인해 그 에너지 밀도가 향상된다.

빔의 에너지 밀도가 역치 이상으로 된 영역에서는, 발광관(1)의 내부에 봉입된 발광 원소가 전리된다. 이로 인해 발광관의 내부에 고온 플라즈마 상태를 발생시키고, 발광관을 발광시킨다.

본 실시예에서는, 발광관(1)의 외부에 있는 집광 수단의 입체각에 비해서 상대적으로 큰 입체각으로 집광시키고 있고, 발광 원소를 전리할 수 있는 역치 이상의 에너지 밀도의 빔 영역을 작게 할 수 있다. 이 때문에, 전리된 발광 원소를 고밀도로 할 수 있고, 고온 플라즈마 상태가 형성되고, 점등이 개시된다.

여기에서, 본 발명에 있어서 발광관 내에서의 집광 위치는, 발광관의 중심부 부근으로 하는 것이 바람직하다. 이것은 이하의 이유에 의한다.

발광관(1)(석영관)의 내부에서 플라즈마가 발광하고 있는 경우에는, 발광하고 있는 플라즈마의 온도가 수 천도로 되어 있고, 발광관(1)의 관벽까지의 거리에 의해 석영이 플라즈마에 의해 가열된다. 가열된 석영의 온도가 높아지면, 석영이 용융되어 백탁 등이 일어나고, 가압된 기체에 의해 파괴에 이른다.

플라즈마로부터 석영까지의 거리가 같아지도록 되어 있으면, 발광관의 내면은 똑같이 가열되지만, 플라즈마가 발광관의 내부에서 편심되어 있으면 플라즈마로부터의 거리가 가까운 부분이 생기고, 백탁 등이 일어나 파괴에 이르는 것이 고려된다.

또한, 백탁이 일어나지 않는 거리는, 실험 등에 의해 정해지지만, 플라즈마가 발광관의 중심 부근에 있으면, 발광관의 내면은 똑같이 가열되므로, 관의 내경을 백탁이 일어나지 않을 정도의 크기로 함으로써, 백탁 등에 의한 관의 파괴를 막을 수 있다.

본 실시예의 메니스커스 구조의 발광관은, 예를 들면, 다음과 같이 제조할 수 있다.

(1) 메니스커스 구조의 제조 방법 1

최초로 파이프형상의 석영관의 중심을 가열하면서, 양측으로부터 밀어 중심에 석영을 모으고 나서, 파이프의 내부를 가압하면서 가열하여 부풀린다. 이 때, 파이프 내부에서는 균일하게 부풀어 오르려고 하므로 구형상의 내면이 형성된다.

이 「가열」, 「중심에 석영을 모은다」, 「가압」을 몇 회 반복하면서 중심이 구형상인 것을 만들고, 구형상으로 부풀어 오른 외면에, 프레스 성형용의 형을 가압하여, 구형상의 내면보다 곡률 반경이 작은 외면 형상을 형성한다. 마지막으로, 양단을 가열, 용융하여 닫아 구형상의 중공의 석영관, 즉 메니스커스 구조를 구비하는 발광관이 형성된다.

(2) 메니스커스 구조의 제조 방법2

막대형상의 석영의 내부와 외부를 반구형상으로 깎아 내고, 외면의 곡률 반경이 내면보다도 작아지는 메니스커스 구조를 구비하도록 하고, 같은 것을 2개 만들어 구형상의 부분을 서로 붙여 가열 용융하여 일체로 한다.

이상과 같이, 본 실시예에서는, 발광관(1)의 벽자체를 집광 수단으로서 기능시키고, 발광관(1)의 내부에서 빔을 집광시키고 있으므로, 발광관(1)의 벽에 집광된 빔이 조사되지 않고, 가열·파손하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 발광관(1)의 내부에서 빔을 집광하고, 또한, 그 빔 입체각을 크게 함으로써, 빔은, 발광관의 내부에서 발광 원소를 전리할 수 있는 역치 이상으로 할 수 있고, 또한, 그 역치 이상의 영역을 작게 할 수 있다. 이로 인해, 발광관의 내부에서 고온 플라즈마 상태를 형성할 수 있고, 점등 개시를 양호하게 행할 수 있다.

상술과 같이, 본 실시예의 광원 장치는, 발광관의 파손을 방지할 수 있고, 또한, 점등 개시를 양호하게 행할 수 있으므로, 이 광원 장치를 구비하는 장치(예를 들면, 도 1에 나타내는 노광 장치)에 있어서는, 계속해서, 또한 점등 개시를 양호하게 행할 수 있으므로 신속하게, 피조사물을 조사할 수 있다.

또, 본 실시예의 발광관은, 볼록형의 메니스커스 구조이며, 지면의 좌우의 양측이 집광 수단을 형성하고 있다. 이 때문에, 상기 도 1에 있어서의 집광 수단(11b) 대신에, 발광관(1)에 형성되어 있는 집광 수단을 이용하여, 발광관(1)으로부터 나오는 광을 빔 댐퍼(12a)를 향해 집광시킬 수 있다(이에 대해서는 후술한다).

또한, 본 실시예에 관련되는 광원 장치는, 도 1에서 나타낸 노광 장치의 광원으로서의 용도로 이용할 수도 있고, 발광관 내의 발광 원소를 변경하면, 발광관으로부터의 출사광을 여러 가지 파장의 광으로 변경할 수 있고, 예를 들면 가시광 광원인 영사기(프로젝터)용의 광원으로서도 이용할 수 있다. 이것은, 종래 알려져 있는 발광관의 내부에 한 쌍의 전극을 대향 배치시킨, 이른바 램프라고 불리는 광원이, 여러 가지 용도로 사용되고 있지만, 본 발명에 관련되는 광원 장치는, 이 램프의 대체 수단으로서 이용할 수 있고, 램프와 같은 여러 가지 용도로 이용할 수 있다.

또한, 발광관의 내면 형상은 구형상으로 했지만, 발광관의 외면에 볼록형의 메니스커스 구조를 형성할 수 있으면 되므로, 그 내면 형상이 타원체여도 상관없다.

이하에, 상기 제1 실시예에 있어서의 수치예 및 부재예를 나타낸다.

·발광관의 부재: 석영 유리

·발광관의 외경: 20㎜

·발광관의 내경: 16㎜

·발광관 내에 봉입한 발광 원소: Xe, 수은

·크세논 가스의 봉입압 또는 봉입량: 10기압, 1㎎

·레이저 발진부의 레이저 결정： YAG 결정

·빔의 파장： 1064㎚

제2 실시예에 대해서, 도 4를 이용해 설명한다.

도 4의 광원 장치는, 발광관(1)과, 이 발광관(1)을 향해 빔을 출사하는 레이저 발진부(2)를 구비한다.

본 실시예의 발광관(1)은, 볼록형의 메니스커스 구조의 벽으로 바꾸어, 평볼록 렌즈를 이용하고 있다. 발광관(1)은, 레이저 발진부(2)로부터의 빔을 투과하고, 또한, 발광 가스의 여기광을 투과하는 부재(예를 들면 석영 유리)로 구성된다.

도 4(a)는, 일부를 잘라낸 구형상 부재에 집광 수단으로서 기능시키는 평볼록 렌즈(32)를 가열·용착시킴으로써 접합시킨 경우를 나타낸다.

도 4(b)는 원통형상의 발광관을 형성하고, 그 단부를 잘라내어, 그 잘라낸 부분에 집광 수단으로서 평볼록 렌즈를 가열·용착시킴으로써 접합시킨 경우를 나타낸다.

(a), (b) 모두, 접합된 평볼록 렌즈는, 그 평면 부분이 발광관(1)의 내면이 되고, 그 볼록면이 발광관의 외면이 된다.

도 4(a), (b)에 나타낸 평볼록 렌즈(32)에는, 레이저 발진부(2)로부터의 빔이 조사되고, 이 빔은, 발광관(1)의 내부에 있어서, 입체각이 커지도록 집광되고, 이로 인해 그 에너지 밀도가 향상된다.

빔의 에너지 밀도가 역치 이상으로 된 영역에서는, 발광관(1)의 내부에 봉입된 발광 원소가 전리되고, 고온 플라즈마 상태가 형성되고, 점등이 개시된다.

본 실시예에 있어서도, 상기한 바와 같이, 발광관(1)의 벽자체를 집광 수단으로서 기능시키고, 발광관(1)의 내부에서 빔을 집광시키고 있으므로, 발광관(1)의 벽에 집광된 빔이 조사되지 않고, 가열·파손되는 것을 방지할 수 있다.

또, 발광관(1)의 내부에서 빔을 집광하고, 또한, 그 빔의 입체각을 크게 하고 있으므로, 발광관의 내부에서 고온 플라즈마 상태를 형성할 수 있고, 점등 개시를 양호하게 행할 수 있다.

상기 실시예에 있어서, 발광관의 벽에 형성하는 집광 수단은, 평볼록 렌즈로 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 도 5(a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이 로드 렌즈(33)를 이용할 수도 있다.

빔은 집광 수단에 입사되는 경우, 일부(예를 들면 빔 에너지의 수%)가 집광 수단에 반사되는 경우가 있다. 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 로드 렌즈(33)의 평면이 발광관(1)의 외방측에 위치하는 경우, 발광관(1) 내의 고온 플라즈마 상태로부터 방사되는 열이 전열되기 어려운 위치에, 로드 렌즈(33)의 평면을 배치할 수 있다. 이로 인해, 로드 렌즈(33)에는, 평면에 AR 코트(이른바 Anti-Reflection Coat)를 설치해도, AR 코트가 고온 플라즈마 상태의 열에서 증발하는 것을 방지할 수 있고, 이 AR 코트에 의해, 평면에 입사되는 빔이 반사되는 것을 억제할 수 있다.

제3 실시에에 대해서, 도 6을 이용하여 설명한다.

지지체(1a)에 의해 지지된 발광관(1)과, 이 발광관(1)을 향해 빔을 출사하는 레이저 발진부(2)를 구비한다.

본 실시예의 발광관(1)은, 외면도 내면도 대략 구형상이다. 그 내면에는, 막대형상의 고정부(6)에 의해 고정된 집광 수단(34)이 설치된다. 이 집광 수단(34)은, 발광관(1)의 중심을 향해 집광시키는 기능을 가지는 집광 수단을 이용할 수 있고, 예를 들면 이 도면에 나타내는 바와 같이 볼록 렌즈를 이용할 수 있다.

도 6에 있어서, 집광 수단(34)이 설치된 발광관(1)의 벽의 외면에, 레이저 발진부(2)로부터의 빔이 입사되고, 발광관(1)의 벽을 투과한 빔이 집광 수단(34)에 입사한다.

이 빔은, 집광 수단(34)에 의해 입체각이 커지도록 집광되고, 에너지 밀도가 향상된다.

빔의 에너지 밀도가 역치 이상이 된 영역에서는, 발광관(1)의 내부에 봉입된 발광 원소가 전리되고, 고온 플라즈마 상태가 형성되고, 점등이 개시된다.

본 실시예에 있어서는, 집광 수단을 발광관(1)의 내부에 설치하고, 내부에서 빔을 집광시키고 있으므로, 발광관(1)의 벽에 집광된 빔이 조사되지 않고, 가열·파손하는 것을 방지할 수 있다.

또, 발광관(1)의 내부에서 빔을 집광하고, 또한, 그 빔 입체각을 크게 하고 있으므로, 발광관의 내부에서 고온 플라즈마 상태를 형성할 수 있고, 점등 개시를 양호하게 행할 수 있다. 특히, 집광 수단(34)을 발광관(1)의 내부에 설치하고 있으므로, 상기한 실시예 1, 2와 같이 발광관(1)의 벽을 집광 수단으로서 기능시키는 경우보다, 더 입체각을 크게 할 수 있다.

상기 내면에 집광 수단을 가지는 발광관은, 예를 들면, 막대형상의 석영의 내부와 외부를 반구형상으로 깎아낸 것 2개 준비하고, 한쪽의 내부에 집광 렌즈를 가열·용착시키고, 이 2개의 반구형상의 부재를 서로 붙여 구형상으로 하여, 가열 용융함으로써 작성할 수 있다.

이상 설명한 실시예에서는, 집광 수단을 1개 설치한 경우에 대해서 설명했지만, 집광 수단을 복수 개 설치함으로써, 더 큰 입체각으로 빔을 집광시킬 수 있다. 구체적으로는, 발광관에 집광 수단을 설치한 다음, 발광관의 외부 또는 내부에 집광 렌즈를 설치하다.

도 7은 상기와 같이 집광 수단을 복수 개 설치한 본 발명의 제4 실시예를 나타내는 도면이다.

도 7(a)는 상기 도 4(a)에 나타낸 바와 같이 발광관(1)에 집광 수단(32)을 설치한 다음, 발광관의 바깥쪽에 집광 렌즈(37)를 더 설치한 경우의 구성예를 나타내고, 도 7(b)는, 상기 도 4(a)에 나타낸 바와 같이 발광관(1)에 집광 수단(32)을 설치한 다음, 발광관(1)의 내부에 상기 도 6에 나타낸 바와 같이, 집광 렌즈(38)를 설치한 경우의 구성예를 나타낸다.

도 7(a)의 경우, 발광관(1)에 설치한 집광 수단(32)을 향해 집광하는 발광관(1)의 바깥쪽에 설치된 집광 렌즈(37)를 구비하고 있고, 이 집광 렌즈(37)는, 집광 위치가 집광 수단(32)보다 지면 우측의 위치(집광 수단(32)보다 발광관(1)의 내부측)가 되는 초점 거리를 가지고 있다.

따라서, 레이저 발진부(2)로부터의 빔은, 집광 렌즈(37)에 의해 집광되어 집광 수단(32)에 입사되지만, 초점을 맺게 하기 전에 집광 수단(32)에 입사하게 되고, 집광 수단(32)에 의해 더 집광되어 발광관(1)의 내부에서 초점을 맺게 한다.

도 7(c)에 나타내는 바와 같이, 집광 수단(32)만으로 집광한 경우에서는, 그 입체각이 θ1이 되지만, 도 7(d)에 나타내는 바와 같이, 집광 수단(32)이 이 도 (a)에서 나타낸 집광 수단과 같은 초점 거리를 가지고 있어도, 집광 수단(32)에 입사되기 전에 집광 렌즈(37)에 의해 집광됨으로써 θ1보다 입체각이 큰 θ2로 집광 시킬 수 있다.

즉, 따라서, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 집광 수단(32)의 바깥쪽에 집광 렌즈(37)를 배치함으로써, 집광 수단(32)뿐인 경우에 비해 입체각을 크게 할 수 있다.

또, 도 7(a)의 예에서는, 집광 렌즈(37)와 집광 수단(32)에 의해 집광되어 있고, 집광 렌즈(37)에서 집광된 광이 발광관(1)의 집광 수단에 입사하지만, 도 13에 나타낸 바와 같이, 집광렌즈만으로 집광하여 발광관에 입사하고 있는 것은 아니기 때문에, 발광관(1)은, 도 13의 경우와 같이 가열되지 않고, 발광관(1)이 집광광에 의해 파손되는 것이 억제된다. 또한, 도 13에 나타낸 바와 같이 직경이 큰 집광 렌즈를 발광관(1)의 외부에 설치할 필요도 없다.

도 7(b)의 경우, 집광 수단(32)을 설치한 발광관(1)과, 발광관(1)의 내부에 설치되고, 또한, 집광 수단(32)으로부터의 광을 집광하는 집광 렌즈(38)를 구비하고 있다.

이 예에서도 도 7(a)의 경우와 마찬가지로, 레이저 발진부(2)로부터의 빔이, 집광 수단(32)과 집광 렌즈(38)에 의해 집광되므로, 입체각을 크게 할 수 있다.

또한, 도 7(b)의 예에서는, 도 7(a)와는 달리, 발광관(1)의 외부에 설치된 집광 렌즈에 의해 집광된 집광광이 집광 수단(32)에 입사하는 것은 아니기 때문에, 집광 렌즈(38)에 집광광이 입사하지만, 발광관이 직접 가열되는 것은 아니며, 파손되는 것과 같은 문제를 작게 할 수 있다.

또, 제3 실시예와 같이, 집광 렌즈(38)를 발광관(1)의 내부에 설치하고 있으므로, 집광 렌즈(38)와 집광점의 거리는 작아지고, 또한 입체각을 크게 할 수 있다.

또한, 집광 렌즈(38)는 집광 수단(32)에 고정부(6)를 통해 고정되어 있지만, 집광 렌즈(38)는, 집광 수단(32)으로부터의 집광광을 받는 위치이면 되기 때문에, 이 고정부(6)는, 집광 수단(32) 이외의 부분에 설치해도 된다.

이상과 같이, 본 실시예에 의하면, 집광 수단을 복수 개 설치했으므로, 상기한 실시예보다, 더 큰 입체각으로 집광할 수 있다. 또, 집광 수단을 복수 개 설치하고 있으므로, 집광 수단에 의한 집광 정도는 도 13에 나타낸 집광 수단에 비해 작다. 이 때문에, 2번째로 배치된 집광 수단(32)(도 7(a)), 혹은 집광 렌즈(38)(도 7(b))의 가열은 억제된다.

다음에 제5 실시예에 대해서, 도 8을 이용해 설명한다.

도 8의 광원 장치는, 지지체(1a)에 의해 지지된 발광관(1)과, 라이트 가이드(5)와, 발광관(1)을 향해 빔을 출사하는 레이저 발진부(2)를 구비한다.

본 실시예의 발광관(1)은, 그 외면에 라이트 가이드(5)가 설치되고, 이 라이트 가이드(5)가 설치된 발광관(1)의 내면측에 콜리메이터 렌즈(4)가 배치되고, 이 콜리메이터 렌즈(4)에 이어 발광관의 안쪽에 집광 수단(34)(볼록 렌즈)이 배치된다.

도 8에 있어서, 레이저 발진부(2)로부터의 빔은, 라이트 가이드(5)를 따라 발광관(1)의 내면을 향해 도광되고, 발광관(1)의 내면으로부터 발광관(1)의 내부에 출사될 때, 발광관(1)의 굴절률과 발광관(1)의 내부 공간의 굴절률의 차에 의해, 빔이 퍼진다. 이 퍼진 빔을 콜리메이터 렌즈(4)에 의해 대략 평행한 광으로 하고, 집광 수단(34)에 의해 집광되고, 에너지 밀도가 향상된다.

빔의 에너지 밀도가 역치 이상이 된 영역에서는, 발광관(1)의 내부에 봉입된 발광 원소가 전리되고, 고온 플라즈마 상태가 형성되고, 점등이 개시된다.

본 실시예에 있어서는, 집광 수단을 발광관(1)의 내부에 설치하고, 내부에서 빔을 집광시키고 있으므로, 상기 제3 실시예와 같이, 발광관(1)의 벽에 집광된 빔이 조사되지 않고, 가열·파손되는 것을 방지할 수 있다.

또, 발광관(1)의 내부에서 빔을 집광하고, 또한, 그 빔 입체각을 크게 하고 있으므로, 발광관의 내부에서 고온 플라즈마 상태를 형성할 수 있고, 점등 개시를 양호하게 행할 수 있다. 특히, 집광 수단(34)을 발광관(1)의 내부에 설치하고 있으므로, 상기한 실시예 1, 2와 같이 발광관(1)의 벽을 집광 수단으로서 기능시키는 경우보다, 더 입체각을 크게 할 수 있다.

또한, 도 8의 콜리메이터 렌즈 및 집광렌즈와 바꾸어, 콜리메이터 렌즈의 기능과 집광 렌즈의 기능을 겸한 회절 광학 소자(DOE: Diffractive Optical Element)를 이용할 수도 있다.

이상 설명한 제1~5 실시예는, 기본적으로 발광관에 설치하는 집광 수단이 하나인 경우였지만, 발광관에 입사하는 빔의 수가 복수인 경우, 혹은, 발광관에 빔을 집광시켜 입사시킴과 더불어 발광관으로 출사하는 빔을 집광시키고 싶은 경우가 있고, 이와 같은 경우에는, 발광관에 복수의 집광 수단을 설치하는 것이 고려된다. 이하, 발광관에 복수의 집광 수단을 설치하는 경우에 대해 설명한다.

예를 들면 이하와 같은 경우에, 발광관에 복수의 집광 수단을 설치하는 것이 고려된다.

(1) 발광관에 복수의 빔을 입사시키는 경우

상기 특허 문헌 1에 기재되는 바와 같이, 발광관을 점등시키려면, 봉입 가스의 방전 여기에 충분한 강도의 연속 또는 펄스형상의 레이저광을 입사시킬 필요가 있다고 생각되지만, 연속의 레이저광, 혹은 펄스형상의 레이저광 중 어느 한쪽만을 발광관에 입사시키면, 이하의 가) 및 나)의 문제가 발생할 가능성이 있다.

(가) 펄스형상의 레이저광인 경우, 「봉입 가스의 방전 여기에 충분한 강도의 펄스형상의 레이저광을 입사시킴으로써 점등은 개시되지만, 봉입 가스에 단속적으로 레이저광이 입사되므로, 고온 플라즈마 상태가 단절되고, 정상 점등시에, 고온 플라즈마 상태를 유지하는 것이 곤란해지는 것이 고려된다. 즉 방전 유지가 불안정해질 가능성이 있다.

(나) 연속의 레이저광인 경우, 봉입 가스의 방전 여기에 충분한 강도의 연속의 레이저광을 입사시킴으로써 점등은 개시되지만, 방전 개시에 필요한 레이저광의 파워는 수십㎾ 내지 수백㎾가 되고, 이러한 큰 출력의 레이저광을 연속해서 출력하는 레이저 장치는 대형이며 코스트도 높다. 또, 고온 플라즈마 상태를 유지할 때도 점등 개시시와 같은 에너지를 입력하면, 본 발명과 같이 관벽에 집광 수단을 설치한 경우에서도, 관구(管球)가 가열되어 버리고, 관구에 왜곡이 생겨 파손될 가능성이 있다.

이상과 같은 문제를 해결하기 위해서, 도 9(a)에 나타내는 바와 같이, 펄스형상의 빔을 출사하는 펄스 레이저 발진부(21)와, 연속파의 빔을 출사하는 연속파 레이저 발진부(22)를 설치하여, 각 레이저 발진부(21, 22)로부터 출사하는 레이저 빔을 집광 수단(3a, 3b)으로 집광시켜 발광관(1)의 내부에서 서로 겹쳐지도록 구성하는 것이 고려된다.

이로 인해, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이, 발광관(1) 내에서 펄스형상의 빔과 연속의 빔이 서로 겹쳐진다.

발광관의 내부에 봉입된 발광 원소는, 고온 플라즈마 상태를 형성하기 위해서, 큰 에너지가 필요하다. 펄스형상의 빔은, 단속적이지만 고에너지를 형성하는 것이 가능하므로, 이 빔에 의해 발광 원소가 고온 플라즈마 상태로 형성된다고 추측된다.

한편, 고온 플라즈마 상태를 형성 후, 이 상태를 유지하는데 필요한 에너지는, 고온 플라즈마 상태를 형성할 때보다도 작아도 상관없고, 또 연속적으로 공급되는 것이 필요하다. 연속의 빔은, 발광관(1)의 내부에 있어서, 펄스형상 빔이 입사된 위치에 서로 겹쳐지고, 또한, 펄스형상의 빔에 대해서 작은 에너지(도 9(b)의 종축은 에너지의 상대값을 나타낸다)임과 더불어 연속적이므로, 고온 플라즈마 상태를 유지할 수 있다.

또한, 발광관에 복수의 빔을 입사시키는 경우는 상기에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 연속파 레이저 발진부를 2대 설치하고, 방전 개시시에는, 양쪽의 레이저 발진부로부터 빔을 발광관에 입사하고, 점등 개시 후는, 한쪽의 레이저 발진부만으로부터 빔을 발광관에 입사시켜, 점등을 유지시키는 것 등도 고려된다.

(2) 발광관에 빔을 집광시켜 입사시킴과 더불어 발광관으로부터 출사하는 빔을 집광시키고 싶은 경우.

발광관(1)에 입사하는 빔의 에너지는, 발광관의 내부에 봉입된 발광 원소로 고온 플라즈마 상태를 형성하는데 일부 사용되지만, 남은 빔도 존재하고, 이 남은 빔이 발광관에 있어서의 빔의 입사측과는 반대측에 출사된다.

즉, 상술한 도 1에 나타낸 바와 같이, 레이저 발진부(2)로부터의 빔이 발광관(1)의 지면 우측으로부터 입사되고, 그 일부가 고온 플라즈마 상태를 형성하고 있다. 남은 빔은 지면 좌측으로 출사되어, 집광 수단(11b)으로 집광되어 빔 댐퍼(12a)에 입사되어 있다.

이 빔 댐퍼(12a)에 입사시키기 위한 집광 수단은, 반드시 발광관(1)과 별체일 필요는 없다. 이 때문에, 빔 댐퍼로 집광시키는 집광 수단을, 발광관에 설치하는 것이 고려된다.

즉, 이 경우는, 발광관(1)에 입사하는 빔을 집광시키는 집광 수단과, 발광관으로부터 출사하는 빔을 집광시키는 집광 수단을 각각 설치하는 것이 고려된다.

발광관에 복수의 집광 수단을 설치한 제6 실시예에 대해서 도 10을 이용해 설명한다.

도 10의 광원 장치는, 지지체(1a)에 의해 지지된 발광관(1)과, 이 발광관(1)을 향해 예를 들면 펄스형상의 빔을 출사하는 레이저 발진부(21)와, 예를 들면 연속파의 레이저 빔을 출사하는 레이저 발진부(22)를 구비한다.

본 실시예의 발광관(1)은, 외면이나 내면 모두 대략 구형상이며, 그 내면에는, 막대형상의 고정부(6)에 따라서 고정된 집광 수단(35a, 35b)이 설치된다. 이 집광 수단(35a, 35b)은, 상술한 바와 같이 발광관(1)의 중심을 향해 집광시키는 기능을 가지는 집광 수단을 이용할 수 있고, 예를 들면 이 도면에 나타내는 바와 같이 볼록 렌즈를 이용할 수 있다.

이와 같이, 제6 실시예에서는, 발광관(1)의 내면에 설치한 집광 수단(35a, 35b)에 의해, 2개의 레이저 발진부(21, 22)로부터 출사하는 빔을 집광시켜, 발광관(1)의 중심부에 에너지가 큰 영역을 형성하고 있다.

이와 같이, 펄스형상의 빔에 의해, 고온 플라즈마 상태를 형성하고, 이 고온 플라즈마 상태가 형성된 위치에, 펄스형상의 빔보다 휘도가 작은 연속의 빔이 서로 겹쳐짐으로써, 고온 플라즈마 상태가 단절되는 것을 억제하고, 고온 플라즈마 상태를 유지하는 것이 가능해진다.

본 실시예에 있어서는, 2개의 집광 수단을 발광관(1)의 내부에 설치하고, 내부에서 빔을 집광시키고 있으므로, 상기 제3, 제5 실시예와 같이, 발광관(1)의 벽에 집광된 빔이 조사되지 않고, 가열·파손되는 것을 방지할 수 있다.

또, 발광관(1)의 내부에서 빔을 집광하고, 또한, 그 빔 입체각을 크게 하고 있으므로, 발광관의 내부에서 고온 플라즈마 상태를 형성할 수 있고, 점등 개시를 양호하게 행할 수 있다. 특히, 집광 수단(35a, 35b)을 발광관(1)의 내부에 설치하고 있으므로, 상기한 실시예 1, 2와 같이 발광관(1)의 벽을 집광 수단으로서 기능시키는 경우보다, 더 입체각을 크게 할 수 있다.

또, 상술한 바와 같이, 2개의 빔을 발광관(1)에 입사시키고 있으므로, 발광관 내에서 플라즈마 상태를 형성시키고, 이 플라즈마 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.

상기 실시예에 있어서, 발광관의 내면에 볼록 렌즈의 집광 수단을 설치한 예를 나타냈지만, 예를 들면 도 11에 나타내는 바와 같이 2개의 로드 렌즈(36a, 36b)를 이용할 수도 있다. 또, 제1, 제2 실시예와 같이 발광관(1)의 벽을 집광 수단으로서 기능시키도록 해도 된다.

발광관에 복수의 집광 수단을 설치한 제7 실시예에 대해서 도 12를 이용하여 설명한다.

본 실시예는, 상기한 바와 같이, 발광관에 입사하는 빔과, 발광관으로 출사하는 빔을 집광시키기 위한 2개의 집광 수단을 설치한 예이며, 여기에서는, 상기 제1 실시예에서 나타낸 메니스커스 구조의 발광관을 이용한 경우에 대해 설명한다.

도 12에 있어서, 발광관(1)의 지면 좌측의 벽을 집광 수단(31a)(볼록형의 메니스커스 구조)으로 구성하고, 또한, 발광관(1)의 지면 우측의 벽도 집광 수단(31b)(볼록형의 메니스커스 구조)으로 구성하고 있다. 이로 인해, 빔의 광로 상에는, 발광관의 2개의 벽에 2개의 집광 수단이 존재한다.

본 실시예에서는, 지면 좌측의 집광 수단(31a)이, 레이저 발진부(2)로부터 출사하는 빔을, 발광관의 내부에서 집광시키기 위해서 이용되고, 지면 우측의 집광 수단(31b)이, 발광관(1)으로부터 출사하는 빔을 빔 댐퍼(12a)를 향해 집광시키기 위해서 이용된다.

이로 인해, 상기 도 1에 나타낸 바와 같이 램프 하우스에는, 빔 댐퍼용 집광 수단(11b)을 설치할 필요가 없고, 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 상기 빔 댐퍼용 집광 수단은, 상기 제2~제5 실시예에 나타낸 광원 장치에 구비시켜도 된다.

그런데 상기 제2, 4 실시예 등에서는, 발광관의 관벽의 일부를 집광 수단으로서 기능시키고 있지만, 이 경우, 상기 발광관과 상기 집광 수단을 동일 재료로 구성하는 것이 바람직하다. 이것은 이하의 이유 때문이다.

발광관은, 집광 수단의 부분은 빔을 투과할 수 있을 필요가 있고, 그 이외의 부분은 발광관 내로부터의 여기광을 투과할 수 있을 필요가 있다. 따라서, 발광관은, 집광 수단의 부분과 그 이외의 부분이 다른 부재로 구성할 수 있다.

그러나 발광관은, 램프 점등시에는, 발광관 내에서의 방사열 등을 받아 가열되므로, 집광 수단과 그 이외의 부분이 다른 부재로 구성된 경우, 양자의 열팽창률이 너무 다르면, 집광 수단과 그 이외의 부분의 계면 근방에서 파손된다는 문제가 일어날 우려가 있다. 따라서, 발광관은, 집광 수단과 그 이외의 부분을, 동일한 재료로 구성하는 것이 바람직하다.

1: 발광관 1a: 지지체
2: 레이저 발진부 21: 펄스 레이저 발진부
22: 연속파 레이저 발진부 3: 집광 수단
31, 32, 33, 34, 35a, 35b, 36a, 36b: 집광 수단
37, 38: 집광 렌즈 4: 콜리메이터 렌즈
5: 라이트 가이드 6: 고정부
7: 메커니컬 셔터 8: 미러
10: 광원 장치 11: 램프 하우스
11a: 미러(회전 타원의 반사면)
11b: 집광 수단 111, 112: 관통 구멍
12a, 12b: 빔 댐퍼 13: 다이크로익 미러
14: 필터 14a: 애퍼처부
15a, 15b: 집광 수단 16: 인티그레이터 렌즈
17: 미러 18: 콜리메이터 렌즈
19: 마스크 W: 피조사물

Claims (5)

1. 발광 원소를 봉입한 발광관과, 이 발광관을 향해 레이저 빔을 방사하는 레이저 발진부를 구비한 광원 장치로서,
   이 발광관의 관벽의 일부를 집광 수단으로서 기능시키거나, 발광관의 내면에 집광 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 광원 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 발광관의 관벽의 일부를 집광 수단으로서 기능시키기 위해서, 상기 발광관의 외면의 곡률 반경을 작게 하고, 또한 그 내면의 곡률 반경을 크게 한 메니스커스 구조로 한 것을 특징으로 하는 광원 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 발광관의 관벽의 일부를 집광 수단으로서 기능시키기 위해서, 상기 발광관의 외면을 곡면으로 하고, 또한 그 내면을 평면으로 한 평볼록(平凸) 구조로 한 것을 특징으로 하는 광원 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 발광관의 내면에 설치한 집광 수단은, 발광관의 내면으로부터 이간하여 설치한 집광 수단인 것을 특징으로 하는 광원 장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 집광 수단이 복수 개 설치된 것을 특징으로 하는 광원 장치.

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