JP2000501850A - ブリュースタープレートから形成された偏光子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 反射によって偏光させるための偏光子（１４）であって、特に、大きな口径が使用されたときに紫外光を偏光させるための偏光子（１４）であって、各々が光学軸（１０）に平行な入射光に対して角度をもって傾斜配置された透明な複数の平行平面型プレートを備えている。ｐ−偏光成分の透過を促進するとともにｓ−偏光成分の透過を低減させるために、多数の平行平面型のプレートを、光学軸（１０）に関して同一方向に傾斜配置させるとともにスタック状とし、対象となっているプレートの垂直線（１６）に対しての入射光の角度（１７）がブリュースター角の範囲内とすることが提案されている。

Description

【発明の詳細な説明】 ブリュースタープレートから形成された偏光子 発明の背景 本発明は、特に、大きな口径でもって紫外光を偏光させるための偏光子であっ て、好ましくは光学軸に平行な入射光に対して、各々が角度をもって配置された 光透過性の好ましくは平行平面プレートを備えた、偏光子に関するものである。 また、本発明は、投影装置、および、構造表面の光機械的製造のためのデバイ スに関するものである。 大きな口径のための偏光子としては、通常、二色性ホイル、二色性層付ビーム スプリッタキューブ、あるいは、方解石結晶が考えられる。偏光ホイルは、入射 光の大部分を吸収してしまうという欠点がある。そのため、大きな強度の放射に より、とりわけ、大きな紫外成分により、ホイルの分子構造が急速に壊れてしま う。ビームスプリッタダイス、および、方解石結晶は、大きな口径であるものの 、コストをかけずに応用したいという用途にとっては、高価すぎる。 したがって、本発明は、他の公知の光の偏光現象、すなわち、屈折表面におけ る、特に好ましくは平行平面ガラスプレートにおける、光学的屈折または反射に よる偏光に興味がある。 ｓ−偏光とｐ−偏光の光成分は、互いに異なる強度で屈折され、また、互いに 異なる強度成分で反射される。 異なる強度成分に対しては、ｐ−偏光の反射が従うフレネルによる等式は、い わゆるブリュースター角で消失する。よって、反射光は、ｓ−偏光成分のみを備 えることとなる。また、ブリュースター角から数度の角度だけずれた入射角度に 対しては、ｐ−偏光の反射成分は、ほとんど完全に消滅する。したがって、入射 角がブリュースター角の領域にあれば十分である。 英国特許出願公開明細書第２２７２２７７号により、ブリュースター角とされ た平行平面プレートの構成による光のｓ−偏光のためのデバイスが公知である。 この場合、複数のプレートは、互いに大きな離間間隔でもって立設されており、 偏光された光による光学的表示をできる限り大きな領域で放射し得るようになっ ている。多数のプレートが同時に使用されることにより、放射表面が大きなもの とされている。プレートによって反射された光は、さらなる反射の後に、ビーム 経路内のミラーへと戻るよう案内され、これにより、ｓ−偏光が得られる。 ブリュースター角で反射された強度成分は、ｐ−偏光を有しておらず、したが って、完全にｓ−偏光されている。しかしながら、可能な強度のわずかの部分し か使用していない。屈折率がｎ＝２のガラスの場合には、ブリュースター角は、 ６４゜と計算され、６４゜で反射されるｓ−偏光成分は、３６％と計算される。 この偏光と比較すると、ホイルでは７０％が得られ、方解石結晶では９５％が得 られ、そして、ビームスプリッタキューブではなんと９８％が得られる。 一方、ブリュースター角では１００％（理論上）透過されるｐ−偏光成分を使 おうとした場合には、ｓ−偏光の多くの部分（ただ１つの屈折表面の例において は、６４％）が透過するという欠点がある。したがって、透過ビームにおいては 、偏光成分は同等ではない。 発明の概要 本発明の目的は、単純かつコンパクトな構成でもって大きな分離比を有するよ うに、冒頭に記載のタイプの偏光子を改良することである。 本発明の目的は、複数の好ましくは平行平面型のプレートを、光学軸に関して 同一方向に傾斜配置されるとともにスタック状とし、複数のプレートのそれぞれ の垂直線に対しての入射光の角度が、ブリュースター角の範囲内とすることによ り得られる。 プレートスタックをなす個々のプレートを通過する際に、ｐ−偏光の光成分の 各々は、（吸収効果を無視すれば）１００％透過される。よって、スタック全体 を通過しても、ｐ−偏光の光成分は、プレート数が極端に多くない限り、弱くな ることがない。ｓ−偏光成分に関しては、各プレートにおいて、いくらかのもの が反射されてビーム経路から除去される。プレート数が多くなればなるほど、残 留するｓ−偏光成分が小さくなり、透過ビームの偏光度合いが高められる。 本発明の他の構成においては、スタック内の複数のプレートを、わずかに異な る配置角度でもって隔離式に配置する、および／または、複数のプレートを、楔 型断面形状とする、ことができる。この構成であると、プレートどうしの間にお いてあちこちに反射されるｓ−偏光成分を、数回の反射でもってプレートスタッ クから側方に出射させることができ、より完全にビーム経路外に除去することが できるという利点がある。このようにすれば、透過ビーム内において残留してい るｓ−偏光強度を許容範囲内にまで低減させるために必要なプレート数を、少な くすることができる。プレート自身が楔型断面形状とされていても、同様の機能 が発揮される。プレートどうしのギャップが楔型であり、かつ、プレート自身が 楔型断面形状とされている場合が、最も有効である。 この実施形態の他の改良としては、複数のプレートの各々を、入射光の方向に 対して、光学軸に対する角度が徐々に小さくなるようにして配置することができ る。２回の反射を受けた各透過ビームは、特に透過ビームのうちのｓ−偏光重畳 成分は、光学軸に対して、連続するプレートがなす角度差の２倍の角度でもって 、伝搬する。光学軸に対して、より浅い角度で配置されたさらなる他のプレート においては、透過ビームは、さらに、光学軸に対する角度が急激に大きくなるよ うな反射を受け、数枚のプレートを経ることによつて、最終的には、プレートス タックの側方へと出射していく。 特に、少なくとも１回の反射を受けた各透過ビームは、光学軸に対して、スタ ックの２枚の隣接配置されたプレートの角度差の少なくとも２倍の角度でもって 、プレートスタックから出射する。この状況は、特に入射ビームが軸合わせされ ている場合に、偏光度合いを高めるために利用可能である。この目的のためには 、プレートスタックの２つの隣接するプレートどうしの角度差を、ビーム経路の 後段側の光学系における許容角度の半分よりも大きく設定すれば良い。これによ り、プレートスタックにおいて少なくとも１回は反射を受けたすべての透過ビー ムは、光学系を通過できない、という結果をもたらすことができる。反射を受け ることなく直接的に透過したビームは、ｐ−偏光成分が支配的であって、このよ うなビームだけが後段側に伝搬する。 隣接する２つのプレートの角度差が、少なくとも２゜であり、とりわけ、４゜ 〜６゜であれば、隔離式プレートスタック構成として、特に良好な結果を得るこ とができる。 本発明における代替可能な構成においては、２つの好ましくは平行平面型のプ レートが、光学軸に関して逆方向を向いて傾斜配置され、これら２つのプレート のそれぞれの垂直線が、本質的に、前記光学軸に対するブリュースター角とされ る。この構成は、双方のプレートをそれほど高くない精度でもってブリュースタ ー角に傾斜させることができ、それでもなお、軸合わせされたビーム経路内に、 反射を受けることなく直接的に透過したビームだけを残すことができる、という 利点を有している。 ２つのプレートを正確に反対方向に傾斜させたときには、なおも利点がある。 焦点変位のために、第１傾斜配置プレートによってもたらされた、ビーム経路の 変位は、第２の反対向きに傾斜配置されたプレートによって、完全に除去される 。焦点合わせされたビームの（収束性のビーム）経路に応用された場合には、平 行な変位は、入射角に依存し、したがって、光学軸に対する距離に依存する。変 位が増大されるような隔離形状配置と比較して、この構成においては、完全では ないにしても、変位を補償することができる。これにより、画像品質を向上させ ることができる。 ２つのプレートの一方が２つの部分プレートに分割され、これら２つの部分プ レートと他の非分割プレートとがＸ字形状に配置されている場合には、ビーム経 路が対称となるとともに、偏光子としてコンパクトな構成が得られる。 Ｘ字形状配置の交差箇所において発生する不透明領域（暗い帯状領域）は、２ つの部分プレートの各々を共通のプレート平面の領域外に配置しかつ光学軸に向 けてわずかに平行に変位させることにより、ほぼ半分とすることができる。 暗い帯状領域は、２つの部分プレートの、非分割プレートの近傍に配置された 狭側部にチャンファー部が設けることにより、完全に消失する。この場合、２つ の部分プレートを平行に変位させる必要はない。 収束性のビームに対する応用においては、偏光効果に影響を及ぼす入射角度が 光学軸に対する距離に依存するため、プレート上に収束的に入射する入射光の角 度が位置によらずにほぼ一定となるような湾曲形状とされている偏光子を使用す ることが特に有効である。このような偏光子は、光学的要求に応じて、一次元的 にまた二次元的に湾曲させることができる。このような偏光子がＸ字形配置され た場合には、上記と同様の利点が得られる。 本発明による概念に基づく格別の利点は、投影装置に利用することができる。 このような投影装置は、光源と、像形成ユニットと、画像化光学系と、を具備し てなり、像形成ユニットは、ビーム経路の前段側に配置された第１偏光子と、該 第１偏光子よりも後段側に配置された第２偏光子と、を備えた液晶スクリーンと して形成される。 このような投影装置は、例えば、投影像の輝度がビーム経路内の紫外光成分に より改良されているような映像の投影に使用することができる。 また、このような投影装置は、構造表面の光機械的形成のためのデバイス、例 えば印刷プレートの露光のためのデバイスに使用可能である。その場合には、投 影装置は、移動可能な露光ヘッド内に組み込まれる。 そのようなデバイスは、国際特許出願第９５／２２７８７号において公知であ る。公知デバイスにおいては、オフセット印刷プレートは、試料を電気的に部分 像へと分解し、部分像を液晶スクリーン上に写し、画像化装置によって完全な画 像へと部分像を連結して印刷プレート上に画像化することにより、露光される。 同時に、露光ヘッドは、ある露光ヘッドから次なる露光ヘッドへと移動し、これ に伴って、液晶スクリーン上への表示がある部分像から次なる部分像へと変更さ れる。印刷プレート全体を露光するためには、多数の部分像を露光しなければな らない。そのため、印刷プレートの露光全体にかかる時間が許容できないくらい に長くなってしまう。 一般に、露光時間は、露光に際して、より強度の大きな光を使用することによ って短くすることができる。しかしながら、コンパクトな構成の露光ヘッドでも って光強度を大きくしてしまうと、許容できない熱負荷となってしまう。特に、 液晶スクリーンの入射光の偏光のために、偏光ホイルが使用されている場合には 、許容熱負荷を超えてしまいやすい。上述したように、たいていのこのような偏 光フィルタは、入射光のうちの所望の偏光方向成分を透過させる一方で、所望で ない偏光方向を有した他の成分については吸収する。したがって、光強度が大き い場合には、偏光フィルタ内において、偏光フィルタの破壊を避けるためには除 去しなければならないような大きな熱量が発生してしまう。 そのような投影装置のうちの少なくとも第１偏光子が本発明にしたがって構成 された場合には、入射光強度のうちの少なくとも本質的には画像化には使用され ない成分が、大まかにはこれらの半分程度のものが、反射によって、ビーム経路 外へと逸らされる。他方、画像化に使用される光成分（所望の偏光方向を有した 光成分）は、本質的に透過する。 本発明の構成においては、吸収が少ないことにより、偏光子の熱負荷を確実に 低減することができる。逸らされた光は、像形成ユニットの外部であって、形成 される熱がダメージ効果をもたらしにくいような位置において吸収される。 本発明においては、そのために、大きな光強度を使用することができる。よっ て、投影装置は、より明るくかつより輝度の高い投影像を生成する。このような 露光装置であると、露光時間を短くすることができ、また、コントラストが向上 する。 光学軸に対して順次浅くなるような角度で隔離式配置とされたプレートからな る偏光子を備えた、本発明による投影装置は、隔離式配置とされた２つの隣接す るプレートどうしの間の角度差が、画像化光学系の許容角度の半分よりも大きい ように、改良することができる。このような構成とすることで、反射を受けるこ となく直接的に透過したビームだけが画像化光学系に入射することを、確実なも のとすることができる。 投影装置の単純化された構成においては、第２偏光子が、ホイルの形態とされ た偏光フィルタから構成される。第２偏光子の領域においては、偏光フィルタの 構成空間が小さいという利点は、第１偏光子と比較して吸収による発熱がずっと 小さくなるということよりも、重要である。しかしながら、第２偏光子として、 本発明による構成を使用した場合には、コントラスト値を向上させることができ る。 コントラストは、液晶スクリーンを、光学軸に対して最良の透過角度に対応し た角度に傾斜させることにより、特に、液晶スクリーンに対する直交表面を、光 学軸に対して３゜〜６゜傾斜させることにより、さらに改善される。 露光ヘッドへの応用に特に好適な、投影装置の構成においては、光源が、ハロ ゲン化金属ランプと、反射材と、コリメータと、を備えている。単独では露光効 率が高いものの非使用スペクトル領域に属する紫外成分は、比較的小さな強度と されている。これにより、後段の像形成ユニットにおける熱負荷を小さくするこ とができる。反射材およびコリメータは、ランプから（多方向に）照射された光 のうちの、大部分の空間角度範囲内のものを使用可能とし、その結果、熱に変換 されてしまうような非使用光の量を低減させることができる。 有利な実施形態の１つにおいては、光源と像形成ユニットとの間のビーム経路 に、紫外透過性フィルタが配置される。このようなフィルタは、非使用スペクト ル領域の光強度を後方側に戻すことができ、像形成ユニット内に入射させない。 これにより、像形成ユニットの熱負荷を、さらに軽減する。 しかしながら、紫外透過性フィルタは、透過させないスペクトル領域の光を吸 収する。この場合、光エネルギーは、像形成ユニット内ではなく、紫外フィルタ 内において、熱に変換される。この欠点を避けるために、本発明の変形例におい ては、光源と像形成ユニットとの間に、非使用スペクトル領域に属する光強度の 大部分を反射するような紫外透過性光学素子を配置することを提案する。このよ うにすることで、光学素子内での熱生成が低減されて有利である。反射された非 使用光は、悪影響をもたらさないような別の場所で吸収することができる。 本発明による露光ヘッドは、冷却ファンを設けることで、さらに改良される。 冷却ファンは、有利には、蓄積熱の効果的な除去をもたらす。 図面の簡単な説明 本発明の他の利点および詳細は、添付図面に例示された実施形態に関する以下 の説明により、明瞭となるであろう。 図１は、本発明に基づいて構成された露光ヘッドを示す部分断面図である。 図２は、平行平面プレートにおける透過および反射を示す説明図である。 図３は、互いに傾斜して配置された２つのプレートによる透過および反射を示 す説明図である。 図４は、Ｘ形状配置とされた平行平面プレートを示す図である。 図５は、図４と同様の図であって、この場合には、プレートエッジにチャンフ ァー部が設けられている。 図６は、収束性の光に対する平面状偏光子を示す図である。 図７は、収束性の光に対する円弧状偏光子を示す図である。 好ましい実施形態の説明 図１に示すように、デバイス（図示せず）のうちの露光ヘッド１は、下敷２上 においてモータ駆動可能に配置されている。露光ヘッド１は、光源３を備えてい る。光源３は、ハロゲン化金属ランプ４と、反射材５と、コリメータ６と、から 構成されている。コリメータ６は、露光のための光を概して平行に揃えるための 図示しない光学レンズ系を備えている。また、露光ヘッド１は、像形成ユニット ７または８と、画像化光学系９と、を備えている。画像化光学系９は、像形成ユ ニット７内において形成された像サンプルを、下敷２上に配置された図示しない 印刷プレート上に、縮小したスケールで、投影して画像化することができる。取 扱性を改良するために、露光ヘッド１は、本質的に、下敷２上に横置きされてい る。露光のために使用される光は、本来的に、水平光学軸１０を有したビーム経 路を備えている。下敷２上への画像化のために、画像化光学系９の光学軸１１は 、鉛直に合わせられている。ビーム経路を水平から鉛直に変えるために、ミラー 部材１２が設けられている。 像形成ユニット７は、液晶スクリーン１３と、ビーム経路の前方側に配置され た第１偏光子１４と、ビーム経路の後方側に配置された第２偏光子１５と、から 構成されている。第１偏光子１４は、ブリュースター角における反射の原理に基 づいて機能する。これについて、以下に詳述する。 図１に示す偏光子は、複数の平行平面プレートのスタックから構成されており 、このスタックは、各プレート面の垂直線１６が大まかには光学軸１０に対する ブュースターを形成するようにして、ビーム経路に対して斜めに配置され固定さ れている。この構成により、ビーム経路内において第１偏光子１５を経て本質的 に偏光した光だけが、液晶スクリーン１３に入射することとなる。第１偏光子１ ４を通過しなかった光は、印刷プレートの露光には使用されない。このような光 は、平行平面プレートの表面において反射され、この場合、大部分は最初の表面 １８において反射され、本質的に側壁１９上に投影され、本質的に側壁１９上に おいて吸収される。側壁上に発生する熱は、比較的単純に取り除くことができる 。適切な熱の除去のために、ブロワー２０が、露光ヘッド１のハウジングの側方 に取り付けられている。 第１偏光子１４によって偏光された光は、液晶スクリーン１３へと入射し、こ の液晶スクリーン１３は、画像化されるべき像サンプルに応じて、所定の表面領 域内において、多かれ少なかれ、入射光の偏光面を回転される。このようにして 修正の加えられた光束は、第２偏光子１５へと入射する。第２偏光子１５は、偏 光面の回転に応じて、対象をなす表面領域に、濃淡パターンを形成する。このよ うにして、像サンプルは、ミラー部材１２および画像化光学系９を経て、印刷プ レート上への画像化に適したものとされる。 第２偏光子１５は、ホイルの形態とされた通常の偏光フィルタから構成されて いる。このような偏光ホイルにおいては、通過しない光が吸収され、そのため熱 が発生するという欠点が再度発生するけれども、第２偏光子１５において吸収さ れることとなる光強度が、第１偏光子１４における光強度よりもずっと小さいこ とにより、この場合に生成される熱量は、なおも許容範囲内のものである。必ず しもそういう訳ではないが、第１偏光子１４の場合と同様に、このような平行平 板プレートからなるスタック構成であると、熱発生の小ささを保証できるととも に、安価に構成することができる。 ハロゲン化金属ランプ４と液晶スクリーン１３との間のビーム経路においては 、有利には、ＵＶ透過性フィルタまたはＵＶ透過性光学素子を設けることができ る。このようなＵＶ透過性フィルタまたはＵＶ透過性光学素子は、ビーム経路か ら非使用スペクトル領域の光の大部分を除去するとともに、同時に、後段の光学 素子に対する熱導入を低減させる。特に、液晶スペクトルおよび第２偏光子に対 する熱導入を低減させる。 図２においては、プレート２１上における、ｓ−偏光光成分の透過および反射 の状況が示されている。強度Ｉ₀でもって光学軸２３に平行に入射するビーム２ 、ビームは、２つの部分ビームへと分裂する。表面２５における空気−ガラス遷 移箇所においては、強度Ｒ₀の部分ビームが反射され、理想的な場合には、偏光 子１４の領域から側方へと脱出する。他の部分ビームは、強度Ｔ₀でもって屈折 して透過する。 透過した部分ビームは、プレート２１の反対側表面２６上における位置に衝 突する。この位置におけるガラス−空気遷移によって、ビームは、さらなる部分 ビームへと分裂する。このさらなる部分ビームのうちの一方の部分ビームは、屈 折し、この場合には逆向きに屈折し、そして、強度Ｔ₁でもって光学軸２３と平 行にプレート２１から脱出する。他方の部分ビームは、プレート２１の内部に向 けて後方側に反射され、位置において、再度表面２５に衝突する。位置にお いては、ガラス−空気遷移が存在している。この位置においても、再度、強度 Ｔ₂の部分ビームが、透過して屈折する。これにより、第１反射部分ビームＲ₀ と平行に偏光子から脱出する。 図２から容易にわかるように、位置〜において残っている部分ビームは、 プレート２１の表面２５、２６間において、何度も反射される。この場合、ビー ム強度は、Ｒ₂からＲ₇へと大きく減少する。このようにして、部分ビームＲ₀、 Ｔ₂、Ｔ₄、Ｔ₆、…（偶数番号のすべてのもの）は、ビーム経路から外れる。一 方、部分ビームＴ₁、Ｔ₃、Ｔ₅、…（奇数番号のすべてのもの）は、ビーム経路 内に留まり、プレートスタックの次なるプレートへと到達することができる。こ のようにして、好ましくない非一様な強度分布が発生する。 垂直線１６に対してブリュースター角１７でもってプレート２１に入射したｐ −偏光ビームは、反射部分ビームの強度が消失することにより、部分ビームへと に）減衰していない強度でもって、それぞれ、屈折し、プレート２１から脱出す る。 残っているｓ−偏光強度を理論的に計算することにより、プレート２１の表面 ２から出射する部分強度を加え合わせることができる。屈折率がｎ＝２である場 合には、約４７％の強度がプレート２１を通過するという計算結果が得られる。 （理想的な場合には）１００％のｐ−偏光成分が透過することにより、通過後の ｐ−偏光とｓ−偏光との比は、およそ２：１である。 すべてのプレートが同一角度に配置されているようなプレートスタックにおい ては、プレートどうしの間においてさらなる反射が存在する。そのため、プレー トスタックから出射するｓ−偏光強度に関しては、ずっと複雑な状況となる。し たがって、プレートスタック上のプレートから出射強度を単純には推算すること はできない。しかしながら、理想化された状況をさらに仮定することによって、 上記の比を１００：１に改良するためには、約８８枚のプレートが必要であるこ とを評価することができる。 ｓ−偏光の強度成分をさらに低減させ得る可能性が、図３に示されている。こ の場合、２つのプレート２１、２２は、光学軸２３に関して、わずかに異なる角 と入射するビーム２４は、第１プレート２１を通り、位置において第２プレー ト２２を通る。いずれのプレートにおいても、ビームは、わずかに平行に変位さ れる。位置において反射された部分ビームＲ₁は、また、位置において第２ プレート２１へと入射する。位置において反射された部分ビームＲが、再度 、第２プレート２２へと入射する。プレート２１、２２間における反射は、位置 、、、…においても継続され、部分ビームＲ₃、Ｒ₄、Ｒ₅、…が形成され る。 プレート２１、２２が互いに平行には配置されていないことにより、プレート ２１，２２間の角度に基づいて、反射をするたびに、反射ビームは、ますます弱 くなっていく。そして、反射を起こす位置どうしの間隔は、増大していく。有限 回の反射後においては、反射ビームの角度は、第１プレート２１と第２プレート ２２とがなす角度範囲内に存在することとなる。そのため、ビームは、プレート スタックの側方に出射する。このようにして、さらなるｓ−偏光の強度成分が、 その後のビーム経路から除去される。 プレートスタック中のすべてのプレートを、あるプレートから次なるプレート にいくにつれて光学軸２３からの角度が順次小さくなるようにして、わずかに異 なる角度で配置した場合には、上記の反射された部分ビームＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄ 、Ｒ₅、…の場合と同じく、位置において「後方に透過していく」ビームＴ₂ 、Ｔ₄、…が得られる。このようなビームは、有限回の数回の反射を経て偏光子 １４から出射する。 しかしながら、また、部分ビームＴ₃、Ｔ₅、Ｔ₇、…は、プレートを透過する 際に少なくとも２分の１反射を受けつつも、最後のプレート２２を透過する。 これら部分ビームＴ₃、Ｔ₅、Ｔ₇、…は、ビーム経路から簡単な方法で除去する ことができる。というのは、位置での反射によって、これらビームは、もは や、光学軸２３に対して平行ではないからである。光学軸に対する（極小）角度 は、位置における１回反射後に見られる。それでも、対象をなす２つのプレー ト２１、２２の角度差の２倍には大きくなっている。数回の反射後には、反射回 数に対応してさらに大きくなることとなる。 ２つの隣接するプレートどうしの角度差を、その後に設けられた画像化光学系 ９における例えば４゜という許容角度よりも大きく選択した場合には、プレート スタックを挿通して少なくとも２分の１反射を受ける部分ビームは、像形成には 、一切寄与しない。反射なしで直接的に透過するＴ₁だけが、その後のビーム経 路に進入することとなる。 しかしながら、このことは、傾斜式（隔離式）に配置された複数プレートの場 合には、単一プレートの透過後におけるｐ−偏光とｓ−偏光との強度比から、個 々のプレートにおける比を単純に掛け合わせることにより、プレートスタック全 体を透過した後の強度比を推算することができる。 上記の例と同じ条件（屈折率ｎ＝２；ｓ−偏光の単一プレートにおける透過率 ：４７％；ｐ−偏光の透過率：１００％）であれば、上記比を１００：１に改良 するために、非傾斜式（非隔離式）構成の場合には８８枚のプレートが必要であ ったものが、傾斜式構成では６〜７枚で良いという評価を行うことができる。 原理的には、強度比の掛け合わせと同じ結果を、また、図４および図５に示す ような、改良型プレート配置によっても得ることができる。 第１プレート２７は、入射ビームに対するブリュースター角という公知の配置 にセットされている。これはまた、第２プレートについても適用されている。た だし、第２プレートは、２つの部分プレート２８、２９に分割されている。一方 の部分プレート２８は、一方の側に設けられており、他方の部分プレート２９は 、他方の側に設けられている。そのため、全体的には、Ｘ字形配置とされている 。 この配置は、すべてのプレート２７、２８、２９を正確にブリュースター角に 配置することができ、よって、ｐ−偏光の完全な透過のためには、最良の条件を 呈することができるという利点がある。 図４に示す配置とされた２つの部分プレート２８、２９の各々が、最も単純な 場合には、部分プレート２８、２９が第１プレート２７と交差する交差箇所にお いて直線的にカットされた狭側部３０を有していることにより、不透明領域３１ が発生する。しかしながら、図において透過の限界を示すビーム３２、３３に着 目すれば、プレート２７、２８、２９によって屈折されるビームは、交差箇所近 傍においては有利なように振られることかわかる。その結果、不透明領域の厚さ ３４は、プレート厚さよりもずっと薄い。 しかし、この厚さ３４は、２つの部分プレート２８、２９を、図４において矢 印３５で示す方向に互いに平行に変位させることにより、半分に減らすことがで きる。 また、図５に示すように、２つの部分プレート２８、２９の狭側部の各々にチ ャンファー部を設けることにより、不透明領域を完全に消失させることができる 。 平行光ではなく、収束性の光の場合には、比は、異なる形態で表現される。そ の場合には、厳密には、平面偏光子上への光の入射角度は、位置によって変化す る。 このような比は、図６に概略的に示されている。上側光ビーム３７は、下側光 ビーム４０とは異なる角度で入射している。すなわち、平面偏光子３９の表面に 対する垂直線に対して、より大きな角度３８で入射している。これに対して、下 側光ビーム４０は、焦点方向の表面に対して入射し、この表面に対する垂直線に 対して、より小さな角度４１で入射している。この図より、異なる偏光効果がも たらされることがわかる。 これを避けるために、本発明においては、偏光子は、図７に示すように湾曲さ れており、図では符号４３で示されている。比較のために、平面型偏光子３９も 、図７に示されている。曲率については当業者であれば計算可能であるような円 弧状偏光子を使用すれば、位置に関係なく、すべての光ビームが、表面に対する 垂直線に対して同一角度で入射する。光学的に対する要求により、湾曲は、例え ば図示の面のように、一面だけに設けることができる。あるいは、同様に両面に 設けることができ、この場合には、近似的に丸い（球状の）湾曲となる。図７に 示すように、湾曲偏光子の両側に、平面偏光子３９および湾曲偏光子４０を配置 することにより湾曲偏光子の設置長さを短くできることがわかる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年１０月１３日（１９９７．１０．１３） 【補正内容】 請求の範囲 １．特に大きな口径でもって紫外光を偏光させるための偏光子であって、 光透過性の複数の好ましくは平行平面型のプレートを備え、 これら複数の好ましくは平行平面型のプレートが、前記光学軸に関して同一方 向に傾斜配置されるとともにスタック状とされ、 前記複数のプレートのそれぞれの垂直線に対しての入射光の角度が、ブリュー スター角の範囲内とされ、 前記スタック内の前記複数のプレートが、わずかに異なる配置角度でもって隔 離式に配置され、および／または、前記複数のプレートが、楔型断面形状とされ 、 前記複数のプレートの各々が、入射光の方向に対して、前記光学軸に対する角 度が徐々に小さくなるようにして配置されていることを特徴とする偏光子。 ２．隣接する２つのプレートの角度差が、少なくとも２゜であり、とりわけ、４ ゜〜６゜であることを特徴とする請求項１記載の偏光子。 ３．特に大きな口径でもって紫外光を偏光させるための偏光子であって、 光透過性の複数の好ましくは平行平面型のプレートを備え、 これらプレートのそれぞれの垂直線が、前記光学軸に本質的に平行な入射光に 対するブリュースター角とされ、 ２つの前記プレートが前記光学軸に対して様々な向きに傾斜配置され、 前記２つのプレートの一方が、２つの部分プレートに分割され、 これら２つの部分プレートと、他の非分割プレートとが、Ｘ字形状に配置され ていることを特徴とする偏光子。 ４．前記２つの部分プレートの各々が、共通のプレート平面の領域外に配置され るとともに、前記光学軸に向けてわずかに平行に変位されていることを特徴とす る請求項３記載の偏光子。 ５．前記２つの部分プレートの、前記非分割プレートの近傍に配置された狭側部 に、チャンファー部が設けられていることを特徴とする請求項３記載の偏光子。 ６．前記複数のプレートの少なくとも１つが、前記プレート上に収束的に入射す る前記入射光の角度が、位置によらずにほぼ一定となるような湾曲形状とされて いることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の偏光子。 ７．光源と、像形成ユニットと、画像化光学系と、を具備する投影装置であって 、 前記像形成ユニットは、ビーム経路の前段側に配置された第１偏光子と、該第 １偏光子よりも後段側に配置された第２偏光子と、を備えた液晶スクリーンとし て形成され、 少なくとも前記第１偏光子は、請求項１〜６のいずれかに記載の偏光子として 形成されるとともに、入射光強度成分のうちの画像化には使用されない成分を、 反射によって前記ビーム経路の外へと偏向させることを特徴とする投影装置。 ８．請求項３または４記載の偏光子を備え、 隔離式配置とされた２つの隣接するプレートどうしの間の角度差が、前記画像 化光学系の許容角度の半分よりも大きいことを特徴とする請求項７記載の投影装 置。 ９．前記第２偏光子は、ホイルの形態とされたまたは請求項１〜６のいずれかに 記載の偏光フィルタの形態とされた偏光フィルタから構成されていることを特徴 とする請求項７または８記載の投影装置。 １０．前記液晶スクリーンは、前記光学軸に対して最良の透過角度に対応した角 度に傾斜されており、 特に、前記液晶スクリーンに対する直交表面が、前記光学軸に対して３゜〜６ ゜傾斜されていることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の投影装置。 １１．前記光源と前記像形成ユニットとの間のビーム経路に、紫外透過性フィル タが配置されていることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の投影装 置。 １２．前記光源と前記像形成ユニットとの間に、非使用スペクトル領域に属する 光強度の大部分を反射するような紫外透過性光学素子が配置されていることを特 徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載の投影装置。 １３．構造表面の光機械的形成のための、特に印刷プレートの露光のためのデバ イスであって、 移動可能な露光ヘッドを備え、 該露光ヘッドには、請求項７〜１２のいずれかに記載の投影装置が設けられて いることを特徴とするデバイス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．特に大きな口径でもって紫外光を偏光させるための偏光子であって、 各々が好ましくは光学軸に平行な入射光に対して角度をもって配置された光透 過性の複数の好ましくは平行平面型のプレートを備え、 これら複数の好ましくは平行平面型のプレートが、前記光学軸に関して同一方 向に傾斜配置されるとともにスタック状とされ、 前記複数のプレートのそれぞれの垂直線に対しての入射光の角度が、ブリュー スター角の範囲内とされていることを特徴とする偏光子。 ２．前記スタック内の前記複数のプレートが、わずかに異なる配置角度でもって 隔離式に配置されている、および／または、前記複数のプレートが、楔型断面形 状とされていることを特徴とする請求項１記載の偏光子。 ３．前記複数のプレートの各々が、入射光の方向に対して、前記光学軸に対する 角度が徐々に小さくなるようにして配置されていることを特徴とする請求項２記 載の偏光子。 ４．隣接する２つのプレートの角度差が、少なくとも２゜であり、とりわけ、４ ゜〜６゜であることを特徴とする請求項３記載の偏光子。 ５．特に大きな口径でもって紫外光を偏光させるための偏光子であって、 各々が好ましくは光学軸に対する平行な入射光に対して角度をもって配置され た光透過性の複数の好ましくは平行平面型のプレートを備え、 ２つの好ましくは平行平面型のプレートが、前記光学軸に関して逆方向を向い て傾斜配置され、 前記２つのプレートのそれぞれの垂直線が、本質的に、前記光学軸に対するブ リュースター角とされていることを特徴とする偏光子。 ６．前記２つのプレートの一方が、２つの部分プレートに分割され、 これら２つの部分プレートと、他の非分割プレートとが、Ｘ字形状に配置され ていることを特徴とする請求項５記載の偏光子。 ７．前記２つの部分プレートの各々が、共通のプレート平面の領域外に配置され るとともに、前記光学軸に向けてわずかに平行に変位されていることを特徴とす る請求項６記載の偏光子。 ８．前記２つの部分プレートの、前記非分割プレートの近傍に配置された狭側部 に、チャンファー部が設けられていることを特徴とする請求項６記載の偏光子。 ９．前記入射光に対して角度をもって配置された少なくとも１つの光透過性プレ ートを備え、 前記偏光子は、前記プレート上に収束的に入射する前記入射光の角度が、位置 によらずにほぼ一定となるような湾曲形状とされていることを特徴とする請求項 １〜８のいずれかに記載の偏光子。 １０．光源と、像形成ユニットと、画像化光学系と、を具備する投影装置であっ て、 前記像形成ユニットは、ビーム経路の前段側に配置された第１偏光子と、該第 １偏光子よりも後段側に配置された第２偏光子と、を備えた液晶スクリーンとし て形成され、 少なくとも前記第１偏光子は、請求項１〜９のいずれかに記載の偏光子として 形成されるとともに、入射光強度成分のうちの画像化には使用されない成分を、 反射によって前記ビーム経路の外へと偏向させることを特徴とする投影装置。 １１．請求項３または４記載の偏光子を備え、 隔離式配置とされた２つの隣接するプレートどうしの間の角度差が、前記画像 化光学系の許容角度の半分よりも大きいことを特徴とする請求項１０記載の投影 装置。 １２．前記第２偏光子は、ホイルの形態とされたまたは請求項１〜９のいずれか に記載の偏光フィルタの形態とされた偏光フィルタから構成されていることを特 徴とする請求項１０または１１記載の投影装置。 １３．前記液晶スクリーンは、前記光学軸に対して最良の透過角度に対応した角 度に傾斜されており、 特に、前記液晶スクリーンに対する直交表面が、前記光学軸に対して３゜〜６ ゜傾斜されていることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の投影装 置。 １４．前記光源と前記像形成ユニットとの間のビーム経路に、紫外透過性フィル タが配置されていることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載の投影 装置。 １５．前記光源と前記像形成ユニットとの間に、非使用スペクトル領域に属する 光強度の大部分を反射するような紫外透過性光学素子が配置されていることを特 徴とする請求項１０〜１４のいずれかに記載の投影装置。 １６．構造表面の光機械的形成のための、特に印刷プレートの露光のためのデバ イスであって、 移動可能な露光ヘッドを備え、 該露光ヘッドには、請求項１０〜１５のいずれかに記載の投影装置が設けられ ていることを特徴とするデバイス。