TWI466169B - Light source device - Google Patents

Description

光源裝置

本發明是關於一種適用於藉由從雷射裝置所放射的雷射束進行點燈的曝光裝置等的光源裝置。

眾知將來自雷射裝置的雷射束照射在封入發光氣體的發光管，激勵氣體使之發光的光源裝置(參照專利文獻1)。

揭示於專利文獻1者，為將來自振盪連續或脈衝狀的雷射光的雷射振盪器的光束，以透鏡等的聚光用光學系零件進行聚光而照射於封入發光氣體(發光元素)的發光管，而激勵發光管內的發光氣體並予以發光者。

專利文獻1：日本特開昭61-193358號公報

如專利文獻1所示地，在封入發光元素的發光管照射雷射束，而在發光管內部產生高溫電漿狀態，則可將發光管進行發光。

產生於發光管內部的高溫電漿狀態，是光束的能量密度為電離發光元素的臨界值以上，且被電離的發光元素在高密度下產生。

所以，藉由聚光用光學系零件進行聚光光束，來提高光束的能量密度，必須作成電離發光元素的臨界值以上。

如此，如第13圖所示地使用聚光用的光學系零件(聚光手段)3，在發光管1內聚光雷射光束等，可能增大光束的能量密度。

此時，若光束的立體角小，則能量密度為臨界值以上的領域，會擴展至光束的光路方向，使得被電離的領域變細長而會降低亮度。亮度低是指能量密度低的情形，使得發光元素會成為不是高密度，而不容易產生高溫電漿狀態。

欲增大光束的立體角，則如第13圖所示地，考量將聚光用光學系零件作成比發光管的外徑還要大，並配置於發光管附近，惟若增大聚光用光學系零件，並增大立體角的方式進行聚光，則成為在存在於聚光的光路上的發光管的壁接觸能量密度高的光束，使得壁被加熱，而產生如白濁或破裂的破損的問題。

又，在發光管的附近，配置有聚光鏡等的光學零件等的情形較多，而在發光管的附近配置直徑大的聚光用光學系構件較難。

本發明是鑑於上述情形而創作者，本發明的目的，是提供一種在封入發光元素的發光管照射雷射束而進行發光的光源裝置，不必將直徑大的聚光手段配置於發光管周邊，以大立體角來聚光光束，有效果地可點亮發光管，又，把能量密度高的光束接觸於發光管的壁，可防止發光管變成白濁或破損的光源裝置。

欲增大聚光的雷射束的立體角，儘可能將聚光手段配置於聚光點附近較佳。又，若聚光的能量密度高的光束，不會接觸於發光管的管壁，則可防止發光管的白濁或破損。

在此，在本發明中，將該發光管的管壁一部分功能作為聚光手段，或是在發光管的內側由發光管的內面隔開設置聚光手段。

藉此，對於在發光管的外部設置聚光手段的情形相比較，在聚光點附近可配置聚光手段，而可增大聚光點的立體角。又，所聚光的能量密度大的光束，不會接觸到發光管的管壁，而可防止發光管的白濁，破損等。

依據以上，在本發明中，如下述地來解決上述課題。

(1)一種光源裝置，具備：封入發光元素的發光管，及朝著該發光管放射雷射束的雷射振盪部，利用雷射束在發光管的內部產生高溫電漿狀態，藉此把發光管進行發光，其特徵為：將該發光管的管壁一部分功能作為聚光手段，或是在聚光管的內面由內面隔開設置聚光手段。

(2)在上述(1)中，為了將上述發光管的管壁一部分功能作為聚光手段，作成減小上述發光管的外面曲率半徑，且增大其內面曲率半徑的彎月面構造。

(3)在上述(1)中，為了將上述發光管的管壁一部分功能作為聚光手段，作成將上述發光管的外面作成曲面，且將其內面作成平面的平凸構造。

(4)在上述(1)中，設於上述發光管的內面的聚光手段，是由發光管的內面隔開所設置的聚光手段。

(5)在上述(1)、(2)、(3)、(4)中，設置複數聚光手段。

在本發明中，可得到以下的效果。

(1)將該發光管的管壁一部分功能作為聚光手段，或是在發光管的內側由內面隔開設置聚光手段之故，因而在發光管的周邊下必設置直徑大的聚光手段，以大立體角可將光束予以聚光，可減小能量密度為臨界值以上的領域，而有效果地形成高溫電漿狀態。所以，有效果地點亮發光管。

尤其是，在發光管的內側由內面隔開設置聚光手段，可將聚光點與聚光手段的距離作成比發光管的半徑還要短小，而可更增大聚光點的立體角。

又，利用聚光手段所聚光的能量密度高的光束不會接觸到發光管的壁之故，因而可防止發光管變白濁，或是藉由發光管被加熱而有破損的情形。

(2)作成減小發光管的外面曲率半徑，且增大其內面曲率半徑的彎月面構造，或是作成將發光管的外面作成曲面，且將其內面作成平面的平凸構造，就可將發光管的管壁的一部分功能作為聚光手段。所以，可防止被聚光的光被照射至發光管的管壁，可防止管被加熱而破損的情形。

(3)設置複數聚光手段，就可在發光管入射複數光束而被聚光。所以，例如，將脈衝狀雷射束入射於發光管，以形成高溫電漿狀態，同時將連續波的雷射束入射於發光管而維持高溫電漿狀態等，入射複數的雷射束而穩定地維持點燈等，有效果地可點亮發光管。

又，以一方的聚光手段進行聚光入射於發光管的光束，而以另一方的聚光手段可聚光穿透發光管所出射的雷射束之故，因而例如以束流收集器處理發光管的穿透光等，使得穿透光的處理成為容易。

第1圖是表示將本發明的光源裝置，適用於其用途的一例子的曝光裝置時的構成例的圖式，第2圖是表示本發明的光源裝置的第1實施例的圖式。

首先，利用第1圖針對於具備本發明的光源裝置的曝光裝置加以說明。

曝光裝置是具備出射光的光源裝置10。該光源裝置10是使用第2圖加以詳述之故，因而在此簡單地加以說明。

光源裝置10是具備：雷射振盪部2，及入射有來自該雷射振盪部2的光束的發光管1。

在從雷射振盪部2一直到發光管1為止的光束的光路上設有機械式光閘7與反射鏡8，開閉光閘7來控制光束的出射或不出射。

發光管1是大部分被包圍在具有旋轉橢圓的反射面的反射鏡11a。在反射鏡11a具有：入射來自雷射振盪部2的光的一方的貫通孔111，及出射通過發光管1的光的另一方的貫通孔112，反射鏡11a與發光管1是被收納於燈罩11。

在本實施例中，發光管1的管壁的一部分，是功能作為聚光手段的方式所構成，從反射鏡11a的一方的貫通孔111入射於發光管1的光束，是使用該聚光手段3被聚光，而在發光管1的大約中心附近形成能量密高的領域。

在燈罩11，設有將從聚光鏡11a的另一方的貫通孔112所出射的光予以聚光的聚光手段11b，而在燈罩11的外部，配置有入射來自聚光手段11b的光，經衰減入射光，作成不會回到燈罩內的束流收集器12a。

在發光管1入射角來自雷射振盪部2的光束，使得發光管內部的發光氣體被激勵，而產生激勵光。該激勵光是以反射鏡11a被聚光，在第1圖中，朝著紙面下方被出射，而達到分色鏡13。分色鏡13是反射曝光所必需的波長的光，穿透其以外的光。在分色鏡13的背面，配置有束流收集器12b，穿透分色鏡13的光是在此被聚光而結束。

在分色鏡13被反射的光，是藉由在聚光鏡11a的聚光來連結焦點，而通過被配置於此焦點位置的濾波器14的孔徑部14a。此時，光是被成形成孔徑部14a的形狀。

通孔孔徑部14a的光，是一面擴展一面前進而藉由被配置於途中的聚光手段15a被聚光，成為大約平行的光。

此光被入射至積分透鏡16，而藉由被配置於出射側的聚光手段15b被聚光。從積分透鏡16的各元件透鏡所出射的光，為藉由聚光手段15b被聚光，以短距離被重疊，得到照度的均勻化。

從聚光手段15b所出射的光是在重疊下，在反射鏡17被反射而被入射於準直透鏡18。從準直透鏡18所出射的光，是作成平行光，經罩幕19，照射矽晶圓等的被照射物W。如此地，來自光源裝置的光，是照射被照射物W而進行處理。

以下，使用第2圖，針對於本發明的第1實施例的光源裝置加以說明。

第2圖的光源裝置是具備：被支撐於支撐體1a的發光管1，及朝著該發光管1出射光束的雷射振盪部2。

發光管1是由穿透來自雷射振盪部2的光束，且穿透發光氣體的激勵光的構件(例如石英玻璃)所構成。

發光管1是其外面形狀為橢圓形狀，而其內面形狀為例如球狀。

藉此，發光管1的壁，是成為發光管1的外面曲率半徑小，而其內面的曲率半徑變大的凸型的彎月面構造，而此構造功能作為聚光手段31。

朝著此凸型的彎月面構造(聚光手段31)，輸出來自雷射振盪部2的光束，此光束是藉由凸型的彎月面構造，被聚光。

如第3圖所示地，在發光管1的壁外，有與發光管1的外徑同等程度的聚光手段3時，則將此聚光手段3愈接近於發光管1的壁，會使在發光管內部的立體角愈大。

在本實施例中，將發光管1的壁本體作成聚光手段，則將發光管1的內部的立體角，作成比在發光管1的外部有聚光手段3時還要大。

又，在發光管1的外部設置外徑比發光管1還要大的聚光手段，則比將發光管1的壁本體作為聚光手段時，可增大立體角。但是，如上所述地，在發光管的附近配置有聚光鏡等的光學零件等的情形較多，而在發光管的附近配置大直徑的聚光手段較難的情形較多。

在本實施例中，將發光管的壁本體作成凸型的彎月面構造，使得此凸型的彎月面構造功能作為聚光手段31，可增大發光管的內部的立體角。

在第2圖中，從雷射振盪部2所放射的雷射束，是在發光管1內部的中心部附近，立體角成為大的方式被聚光，藉此，提昇其能量密度。

在光束的能量密度成為臨界值以上的領域，被封入於發光管1的內部的發光元素被電離。藉此，在發光管的內部產生高溫電漿狀態，俾將發光管進行發光。

在本實施例中，與位於發光管1的外部的聚光手段的立體角相比較使用相對性地大的立體角進行聚光，可減小可電離發光元素的臨界值以上的能量密度的光束領域。所以，可將被電離的發光元素作成高密度，而形成有高溫電漿的狀態，開始點燈。

在此，在本發明中發光管內的聚光位置，是作成發光管的中心部附近較佳。此為依據以下的理由。

在發光管1(石英管)的內部有電漿進行發光時，則發光的電漿的溫度會成為數千度，藉由一直到發光管1的管壁為止的距離，使得石英藉由電漿被加熱。當被加熱的石英溫度變高，則石英會熔融而產生白濁等，利用被加壓的氣體而會破壞。

若從電漿一直到石英為止的距離作成相同，發光管的內面是一樣地被加熱，惟若電漿在發光管內部有偏芯，則有來自電漿的距離近的部分，而產生白濁等會產生破壞。

又，不會產生白濁的距離，是利用實驗等所決定，惟若電漿在發光管的中心附近，則發光管的內部是一樣地被加熱之故，因而藉由將管的內徑不會產生白濁的程度的大小，可防止依白濁等所致的管的破壞。

本實施例的彎月面構造的發光管，是例如如下地可進行製造。

(1)彎月面構造的製造方法1

最初一面加熱管狀石英管的中心，一面從兩邊擠推而將石英集中在中心，之後加壓管的內部而加熱使之膨脹。此時，在管內部作成均勻地膨脹之故，因而形成有球狀的內面。

一面重複幾次此「加熱」，「將石英集中在中心」，「加壓」，一面製作中心為球狀者，而在脹成球狀的外面，擠壓沖壓成形用的模具，形成曲率半徑比球狀內面還要小的外面形狀。最後，將兩端予以加熱經熔融加以關閉而形成球狀的中空石英管，亦即形成有彎月面構造的發光管。

(2)彎月面構造的製造方法2

將棒狀石英的內部與外部削取成半球狀，作成具備外面的曲率半徑比內面還要小的彎月面構造，並將相同者製作兩個而黏貼球狀的部分經加熱熔融作成一體。

如以上地，在本實施例中，將發光管1的壁本體功能作為聚光手段，而在發光管1的內部聚光光束之故，因而被聚光於發光管1的壁的光束不會被照射，而可防止加熱或破損。

又，在發光管1的內部聚光光束，且增大其光束立體角，光束是在發光管的內部作成可電離發光元素的臨界值以上，且可減小其臨界值以上的領域。藉此，在發光管的內部形成高溫電漿狀態，而良好地可進行開始點燈。

如上述地，本實施例的光源裝置，是可防止發光管的破損，且良好地可進行開始點燈之故，因而在具備此發光管的裝置(例如，表示於第1圖的曝光裝置)中，繼續地，且良好地可進行開始點燈之故，因而快速地可照射被照射物。

又，本實施例的發光管，是凸型的彎月面構造，使得紙面的左右兩側形成聚光手段。所以，代替上述第1圖的聚光手段11b，使用被形成於發光管1的聚光手段，可將從發光管1所出射的光朝著束流收集器12a予以聚光(對於此事將後述)。

又，本實施例的光源裝置，是也可使用作為以第1圖所表示的曝光裝置的光源的用途。若變更發光管內的發光元素，則可將來自發光管的出射光變更成各種波長的光，也可使用作為例如可視光光源的放映機(投影機)用的光源。此為，在習知的發光管的內部相對配置一對電極的光源裝置的所謂被稱為燈的光源，以各種用途被使用，惟本發明的光源裝置，是可使用作為此燈的代替手段，而可使用於與燈同樣的用途。

又，發光管的內面形狀是作為球狀，惟在發光管的外面可形成凸型的彎月面構造就可以之故，因而其內面形狀為橢圓體也可以。

以下，表示上述第1實施例的數值例及構件例。

‧發光管的構件：石英玻璃

‧發光管的外徑：20mm

‧發光管的內徑：16mm

‧封入於發光管內的發光元素：Xe，水銀

‧氙氣體的封入壓或封入量：10氣壓，1mg

‧雷射振盪部的雷射結晶：YAG結晶

‧光束的波量：1064nm

針對於第2實施例，使用第4圖加以說明。

第4圖的光源裝置是具備：發光管1，及朝著該發光管1出射光束的雷射振盪部2。

本實施例的發光管1，是更換凸型的彎月面構造的壁，使用平凸透鏡。發光管1是穿透來自雷射振盪部2的光束，且以穿透發光氣體的激勵光的構件(例如石英玻璃)所構成。

第4(a)圖是表示將功能作為聚光手段的平凸透鏡32加熱或熔敷切掉一部分的球狀構件而被接合的情形。

第4(b)圖是表示形成圓筒狀的發光管，切掉其端部，而將作為聚光手段平凸透鏡加熱或熔敷於其切掉部分而被接合的情形。

(a)，(b)被接合的平凸透鏡，都是其平面部分成為發光管1的內面，而其凸面成為發光管的外面。

在表示於第4(a)(b)圖的平凸透鏡32，來自雷射振盪部2的光束被照射，此光束是在發光管1的內部，立體角變大的方式被聚光，藉此可提昇其能量密度。

在光束的能量密度成為臨界值以上的領域，被封入於發光管1的內部的發光元素被電離，形成有高溫電漿狀態，而開始進行點燈。

在本實施例中，也如上述地，將發光管1的壁本體功能作為聚光手段，以發光管1的內部進行聚光光束之故，因而被聚光於發光管1的壁的光束不被照射，而可防止加熱或破損。

又，以發光管1的內部進行聚光光束，且增大其光束的立體角之故，因而以發光管內部可形成高溫電漿狀態，良好地可進行開始點燈。

在上述實施例中，形成發光管的壁的聚光手段，是不被限定於平凸透鏡，例如第5(a)圖及第5(b)圖所示地，也可使用棒形透鏡33。

光束是被入射於聚光手段時，則一部分(例如光束能量的數%)被反射至聚光手段。如第5(a)圖所示地，棒狀透鏡33的平面位於發光管1的外方側時，由發光管1內的高溫電漿狀態所放射的熱不容易被傳熱的位置，可配置棒形透鏡33的平面。藉此，在棒形透鏡33，即使在平面設置AR塗層(所謂Anti-Reflection Caot)，也可防止在高溫電漿狀態之熱進行蒸發著AR塗層，藉由此AR塗層，可抑制被入射於平面的光束被反射。

針對於第3實施例，使用第6圖加以說明。

具備：利用支撐體1a所支撐的發光管1，及朝著該發光管1出射的雷射振盪部2。

本實施例的發光管1，是外面或是內面都是大約球狀。在其內面，設有藉由棒狀固定部6所固定的聚光手段34。該聚光手段34是可使用具有朝著發光管1的中心聚光的功能的聚光手段，例如表示於同圖的方式可使用凸透鏡。

在第6圖中，在設有聚光手段34的發光管1的壁外面，入射有來自雷射振盪部2的光束，而穿透發光管1的壁的光束被入射於聚光手段34。

此光束是藉由聚光手段34來把立體角變大的方式被聚光，以提昇能量密度。

在光束的能量密度成為臨界值以上的領域，被封入於發光管1的內部的發光元素被電離，形成有高溫電漿狀態，而開始進行點燈。

在本實施例中，將聚光手段設於發光管1的內部，在發光管的內部進行聚光光束之故，因而被聚光於發光管1的壁的光束不被照射，而可防止加熱或破損。

又，以發光管1的內部進行聚光光束，且增大其光束的立體角之故，因而以發光管內部可形成高溫電漿狀態，良好地可進行開始點燈。尤其是，將聚光手段34設於發光管1的內部之故，因而比如上述的實施例1，2的方式將發光管1的壁功能作為聚光手段的情形，可將立體角作成更大。

在上述內面具有聚光手段的發光管，是例如準備兩個半球狀地削取棒狀的石英的內部與外部者，在一方的內部加熱，熔敷聚光透鏡，並黏貼此兩個半球狀構件而作成球狀，經加熱熔融就可加以製作。

在以上所說明的實施例中，針對於設置一個聚光手段的情形加以說明，藉由設置複數聚光手段，以更大的立體角可進行聚光。具體來說，除了在發光管設聚光手段以外，在發光管的外部或內部設置聚光透鏡。

第7圖是表示如上述地設置複數聚光手段的本發明的第4實施例的圖式。

第7(a)圖是表示如圖示於上述第4(a)圖所示地除了在發光管1設置聚光手段32以外，又在發光管的外方設置聚光透鏡37時的構成例。第7(b)圖是表示如圖示於上述第4(a)圖所示地在發光管1設置聚光手段32以外，又在發光管1的內部如上述第6圖所示地設置聚光透鏡38時的構成例。

第7(a)圖的情形，具備：設於朝著設於發光管1的聚光手段32被聚光的發光管1外方的聚光透鏡37，而此聚光透鏡37是具備聚光位置比聚光手段32還位於紙面右側的位置(比聚光手段32位於發光管1的內部側)的焦點距離。

因此，來自雷射振盪部2的光束是藉由聚光透鏡37被聚光而被入射於聚光手段32者，惟在連結焦點之前成為入射於聚光手段32，而藉由聚光手段32再被聚光而在發光管1的內部連結焦點。

如第7(c)圖所示地，在僅以聚光手段32進行聚光時，其立體角成為θ1，惟如第7(d)圖所示地，即使聚光手段32具有與在同圖(a)所示的聚光手段相同焦點距離，被入射於聚光手段32之前也藉由聚光透鏡37被聚光，以立體角比θ1還要大的θ2可進行聚光。

亦即，因此，如第7(a)圖所示地，在聚光手段32的外方配置聚光透鏡37，與僅聚光手段32時相比較可將立體角作成大。

又，在第7(a)圖的例子，藉由聚光透鏡37與聚光手段32被聚光，以聚光透鏡37被聚光的光是被入射於發光管1的聚光手段，惟如表示於第13圖所示地，並不是僅以聚光透鏡予以聚光而入射於發光管之故，因而發光管1是如第13圖時地不會被加熱被抑制發光管1藉由聚光光會破損的情形。又，如第13圖所示地，也不必將直徑大的聚光透鏡設於發光管1的外部。

第7(b)圖的情形，具備：設置聚光手段32的發光管1，及設於發光管1的內部，且聚光來自聚光手段32的光的聚光透鏡38。

在此例子也與第7(a)圖的情形同樣地，來自雷射振盪部2的光束，藉由聚光手段32與聚光透鏡38被聚光之故，因而可將立體角作成大。

又，在第7(b)圖的例子中，與第7(a)圖不相同，並不是藉由設於發光管1的外部的聚光透鏡被聚光的聚光光入射於聚光手段32之故，因而雖聚光光被入射於聚光透鏡38，發光管並不是直接被加熱，而可減小所謂破損的問題。

又，與第3實施例同樣，將聚光透鏡38設於發光管1內部之故，因而聚光透鏡38與聚光點之距離是變小，可將立體角作成更大。

又，聚光透鏡38是經由固定部6被固定於聚光手段32，惟聚光透鏡38是只要受到來自聚光手段32的聚光光的位置就可以之故，因而此固定部6設於聚光手段32以外的部分也可以。

如以上地，依照本實施例，設置複數聚光手段之故，因而比上述實施例，以更大的立體角可進行聚光。又，設置複數聚光手段之故，因而依聚光手段的聚光程度，是比表示於第13圖的聚光手段還要小。所以，第2個所被配置的聚光手段32[第7(a)圖]，或是聚光透鏡38[第7(b)圖]的加熱是被抑制。

以下針對於第5實施例，使用第8圖進行說明。

第8的光源裝置是具備：藉由支撐體1a所支撐的發光管1，及光導向設備5，及朝著發光管1出射光束的雷射振盪部2。

本實施例的發光管1，是在外面設置光導向設備5，在設有此光導向設備5的發光管1的內面側配置有準直透鏡4，而連續於此準直透鏡4有聚光手段34(凸透鏡)配置於發光管1的內面側。

在第8圖中，來自雷射振盪部2的光束，是沿著光導向設備5朝著發光管1的內部，而從發光管1的內面出射於發光管1的內部時，藉由發光管1的折射率與發光管1的內部空間的折射率之差距，光束會擴展。將此擴展的光束藉由準直透鏡4作成大約平行的光，而藉由聚光手段34被聚光，提昇能量密度。

在光束的能量密度成為臨界值以上的領域中，被封入在發光管1內部的發光元素被電離，高溫電漿狀態被形成，而進行開始點燈。

在本實施例中，將聚光手段設置於發光管1的內部，在內部聚光光束之故，因而與上述第3實施例同樣，被聚光於發光管1的壁的光束不會被照射，而可防止加熱或破損。

又，在發光管1的內部聚光光束，且將光束立體角變成大之故，因而在發光管的內部可形成高溫電漿狀態，而良好地可進行開始點燈。尤其是，將聚光手段34設於發光管1的內部之故，因而比上述的實施例1、2的方式將發光管1的壁功能作為聚光手段的情形，而可將立體角作成更大。

又，更換第8圖的準直透鏡與聚光透鏡，也可使用兼具準直透鏡的功能與聚光透鏡的功能的衍射光學元件(DOE: Diffractive Optical Element)。

以上所說明的第1～5的實施例，基本上設置於發光管的一個聚光手段的情形，惟有入射於發光管的光束數為複數的情形，或是在發光管聚光光束而予以入射而且聚光從發光管所出射的光束的情形，在此種情形，也可將複數聚光手段設置於發光管。以下，針對於將複數聚光手段設置於發光管的情形加以說明。

在例如如以下的情形，在發光管可設置複數的聚光手段。

(1)在發光管入射複數的光束的情形

如記載於上述專利文獻1地，欲點燈發光管，必須將充分的強度的連續或脈衝狀的雷射光予以入射，惟將連續的雷射的雷射光，或是脈衝狀的雷射光的僅任一方入射於發光管，有產生以下及的問題的可能性。

脈衝狀的雷射光的情形，在封入氣體的放電激勵入射充分強度的脈衝狀的雷射光，則點燈是被開始惟斷續性的雷射光入射於封入氣體之故，因而停止高溫電漿狀態，穩定點燈時，很難維持高溫電漿狀態。亦即，有放電維持成為不穩定的可能性。

連續的雷射光的情形，在封入氣體的放電激勵入射充分強度的連續雷射光，則點燈是被開始，惟在開始放電所必須的雷射光的功率是成為從數十kW至數百kW，連續輸出此種大輸出的雷射光的雷射裝置是大型而成本也高。又，維持高溫電漿狀態時，也與開始點燈時輸入相同能量，則如本發明地，在管壁設備聚光手段的情形，也使得管球被加熱，或是在管球產生趐曲而有破損的可能性。

如第9(a)圖所示地，為了解決如以上的問題，設置出射脈衝狀光束的脈衝雷射振盪部21，及出射連續波的光束的連續波雷射振盪部22，將從各雷射振盪部21，22所出射的雷射光束以聚光手段3a，3b被聚光而以發光管1的內部重疊的方式所構成。

藉此，如第9(b)圖所示地，在發光管1內重疊著脈衝狀的光束與連續的光束。

被封入於發光管的內面的發光元素，是為了形成高溫電漿狀態，需要很大的能量。脈衝狀的光束，是雖為斷續而可形成高能量之故，因而推測藉由此光束把發光元素形成在高溫電漿狀態。

另一方面，形成高溫電漿狀態之後，為了維持此狀態所必需的能量，是比形成高溫電漿狀態還要小也可以，又，必須連續地供給。連續的光束，是在發光管1的內部，使得被重疊於脈衝狀光束所入射的位置，且對於脈衝狀光束為較小作成對於脈衝狀的光束較小的能量[第9(b)的縱軸是表示能量的相對值]，而且連續性之故，因而可維持高溫電漿狀態。

又，在發光管入射複數光束時，並不被限制於上述，例如，設置兩台連續波雷射振盪部，在開始放電時，也可考量雷射從雙方的雷射振盪部入射於發光管，而開始點燈之後，光束僅從一方的雷射振盪部入射於發光管，而可維持點燈。

(2)將光束聚光於發光管而進行入射，同時欲聚光從發光管所出射的光束的情形。

入射於發光管1的光束的能量，是以被封入於發光管的內部的發光元素形成高溫電漿狀態被使用一部分，惟也存在留下的光束，此留下的光束被出射在與發光管的入射光束的一側相反側。

亦即，如上述的第1圖所示地，來自雷射振盪部2的光束為從發光管1的紙面右側被入射，而其一部分形成高溫電漿狀態。留下的光束是朝紙面左側被出射，而以聚光手段11b被聚光之後，入射於束流收集器12a。

用以入射於此束流收集器12a的聚光手段，是不一定與發光管1不相同。所以，將被聚光至束流收集器的聚光手段，可考量設置於發光管。

亦即，此時，考量分別設置聚光入射於發光管1的光束的聚光手段，及聚光從發光管所出射的光束的聚光手段。

針對於在發光管設置複數聚光手段的第6實施例，使用第10圖加以說明。

第10圖的光源裝置是具備：藉由支撐體1a所支撐的發光管1，及朝著該發光管1例如出射脈衝狀光束的雷射振盪部21，及例如出射連續波的雷射光束的雷射振盪部22。

本實施例的發光管1是外面與內面都是大約球狀，在其內面，設有藉由棒狀固定部6所固定的聚光手段35a，35b。該聚光手段35a，35b是如上述地，可使用具有如上述所述地朝發光管1的中心進行聚光的功能的聚光手段，例如同圖所示地可使用凸透鏡。

如此地，在第6實施例中，藉由設於發光管1內面的聚光手段34a，34b，聚光從兩個雷射振盪部21，22所出射的光束，而在發光管1的中心部形能量大的領域。

如此地，藉由脈衝狀光束，形成高溫電漿狀態，而在該高溫電漿狀態的位置，重疊亮度比脈衝狀光束還要小的連續的光束，就成為可抑制停止高溫電漿狀態，而可維持高溫電漿狀態。

在本實施例中，將兩個聚光手段設於發光管1的內部，而在內部聚光光束之故，因而與上述第3，第5實施例同樣不會照射著被聚光於發光管1的壁，而可防止加熱或破損。

又，在發光管1的內部聚光光束，且將其光束立體角作成較大之故，因而在發光管的內部可形成高溫電漿狀態，而良好地進行開始點燈。尤其是，將聚光手段35a，35b設於發光管1的內部之故，因而如上述的實施例1、2所示地，如將發光管1的壁功能作為聚光手段的情形，可更增大立體角。

又，如上述地，將兩個光束入射於發光管1之故，因而在發光管內形成電漿狀態，而穩定地可維持此電漿狀態。

在上述實施例中，表示在發光管的內面設置透鏡的聚光手段的例子，惟例如第11圖所示地也可使用兩個棒形透鏡36a，36b。又，如第1，第2實施例的方式將發光管1的壁功能作為聚光手段也可以。

針對於在發光管設置複數聚光手段的第7實施例使用第12圖加以說明。

本實施例是如上述地，設置用以聚光入射於發光管的光束，及從發光管所出射的光束的兩個聚光手段的例子，在此，針對於使用在上述第1實施例所表示的彎月面構造的發光管的情形加以說明。

在第12圖中，以聚光手段31a(凸型的彎月面構造)構成發光管1的紙面左側的壁，而且也以聚光手段31b(凸型的彎月面構造)構成發光管1的紙面右側的壁。藉此，在光束的光路上，有兩個聚光手段存在於發光管的兩個壁。

在本實施例中，紙面左側的聚光手段31a為使用於用以在發光管內部來聚光從雷射振盪部2所出射的光束，而紙面右側的聚光手段31b為使用於用以朝束流收集器12a來聚光從發光管1所出射的光束。

藉此，如上述第1圖所示地在燈罩，不必設置束流收集器用的聚光手段11b，而可得到裝置全體的小型化。

又，上述束流收集器用的聚光手段，是具備表示於上述第2～第5實施例的光源裝置也可以。

可是，在上述第2，4的實施例等，將發光管的管壁的一部分功能作為聚光手段，惟此，以相同材料來構成上述發光管與上述聚光手段較佳。此為依照以下的理由。

發光管是聚光手段的部分必須可穿透光束，此以外的部分是必須可穿透來自發光管內的激勵光。因此，發光管是聚光手段的部分與其以外的部分以不相同的構件可構成。

然而，發光管是在點亮燈時受到發光管內的放射熱等被加熱之故，因而以不相同的構件來構成聚光手段與其以外的部分的情形，兩者的熱脹係數相差大，則有產生聚光手段與此以外的部分的界面近旁破損的缺點問題之虞。因此發光管是以相同材料來構成聚光手段與其以外的部分。

1．．．發光管

1a．．．支撐體

2．．．雷射振盪部

21．．．脈衝雷射振盪部

22．．．連續波雷射振盪部

3．．．聚光手段

31，32，33，34，35a，35b，36a，36b．．．聚光手段

37，38．．．聚光透鏡

4．．．準直透鏡

5．．．光導向設備

6．．．固定部

7．．．機械式光閘

8．．．反射鏡

10．．．光源裝置

11．．．燈罩

11a．．．反射鏡(旋轉橢圓的反射面)

11b．．．聚光手段

111，112．．．貫通孔

12a，12b．．．束流收集器

14．．．濾波器

14a．．．孔徑部

15a，15b．．．聚光手段

16．．．積分透鏡

17．．．反射鏡

18．．．準直透鏡

19．．．罩幕

W．．．被照射物

第1圖是表示將本發明的光源裝置適用於曝光裝置時的構成例的圖式。

第2圖是表示本發明的光源裝置的第1實施例的圖式。

第3圖是說明聚光手段的位置與立體角的關係的圖式。

第4(a)圖及第4(b)圖是表示本發明的光源裝置的第2實施例的圖式。

第5圖是表示在第2實施例中，作為聚光手段使用棒形透鏡的情形的圖式。

第6圖是表示本發明的光源裝置的第3實施例的圖式。

第7(a)圖至第7(d)圖是表示本發明的光源裝置的第4實施例的圖式。

第8圖是表示本發明的光源裝置的第5實施例的圖式。

第9圖是表示將脈衝狀光束與連續波光束經由聚光手段入射於發光管來點燈發光管的情形的構成例的圖式。

第10圖是表示本發明的光源裝置的第6實施例的圖式。

第11圖是表示在第6實施例中，作為聚光手段使用棒形透鏡的情形的圖式。

第12圖是表示本發明的光源裝置的第7實施例的圖式。

第13圖是說明在發光管內聚光雷射束而增大光束的能量密度的情形的圖式。

1．．．發光管

1a．．．支撐體

2．．．雷射振盪部

31．．．聚光手段

Claims (8)

1. 一種光源裝置，具備：封入發光元素，且由穿透來自上述發光元素的光之構件來形成全體之石英玻璃所構成的發光管，及朝著該發光管放射雷射束的雷射振盪部，其特徵為：在上述雷射束的光路上，在該發光管的管壁一部分，熔敷有聚光手段，該聚光手段是由使上述雷射束於上述發光管的內部連結焦點之石英玻璃所構成。
2. 如申請專利範圍第1項所述的光源裝置，其中上述發光管是被反射鏡所包圍。
3. 如申請專利範圍第2項所述的光源裝置，其中上述反射鏡形成有貫通孔，用來將來自上述雷射振盪部的上述雷射束導引至上述聚光手段。
4. 如申請專利範圍第1項所述的光源裝置，其中上述雷射振盪部，是由射出脈衝狀雷射束之脈衝雷射振盪部，及射出連續波雷射束之連續波雷射振盪部所構成，上述聚光手段，是分別設於上述脈衝雷射振盪部的光路上及上述連續波雷射振盪部的光路上。
5. 如申請專利範圍第1項所述的光源裝置，其中為了將上述發光管的管壁一部分功能作為聚光手段，作成上述發光管的外面曲率半徑比其內面曲率半徑還小的彎月面構造。
6. 如申請專利範圍第1項所述的光源裝置，其中 為了將上述發光管的管壁一部分功能作為聚光手段，作成將上述發光管的外面作成曲面，且將其內面作成平面的平凸構造。
7. 如申請專利範圍第1項所述的光源裝置，其中設於上述發光管的內面的聚光手段，是從發光管的內面隔開而設置。
8. 如申請專利範圍第1項至第7項中的任一項所述的光源裝置，其中，上述聚光手段為設置複數。