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JPS6151538B2 - - Google Patents
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JPS6151538B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6151538B2
JPS6151538B2 JP16606378A JP16606378A JPS6151538B2 JP S6151538 B2 JPS6151538 B2 JP S6151538B2 JP 16606378 A JP16606378 A JP 16606378A JP 16606378 A JP16606378 A JP 16606378A JP S6151538 B2 JPS6151538 B2 JP S6151538B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
image
projection
light
bar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP16606378A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5590921A (en
Inventor
Mitsuhiro Midorikawa
Atsuo Tsunoda
Hidetoshi Murase
Noritaka Mochizuki
Setsuo Minami
Yosha Matsui
Masazumi Moriwaki
Mikio Suzuta
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP16606378A priority Critical patent/JPS5590921A/en
Publication of JPS5590921A publication Critical patent/JPS5590921A/en
Publication of JPS6151538B2 publication Critical patent/JPS6151538B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Lens Barrels (AREA)
  • Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Optical Systems Of Projection Type Copiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は光学的な投影装置、特に物体の鏡像を
投影面上に形成する投影装置の構成要素である複
眼レンズ装置の製法に関するものである。 物体の鏡像を投影面上に形成する投影装置は、
転写行程を有している複写装置において特に用い
られている。ところで従来の複写装置等における
投影装置は単眼レンズ系即ち1つの光軸しか有さ
ない投影レンズ系が使用されていた。しかし単眼
レンズ系を用いるとその光学的共役距離が比較的
長くなる為、単眼レンズ系を投影レンズ系として
用いた複写装置は小型化が困難であつた。従がつ
て複写装置の小型化の為に投影レンズ系の共役距
離を短かくする努力がなされ、その結果1つの解
決手段として投影レンズ系を比較的共役距離の短
かいレンズ系が複数個、光軸と垂直な方向に配列
された複眼レンズ系で投影装置が提案されてい
る。この投影装置においては複眼レンズ系を構成
する各々の要素レンズ系(物体と投影面間に延長
する光軸に沿つて配列されたレンズ系)が投影す
べき物体の各部分の像をそれぞれ投影面上に形成
し複眼レンズ系全体で物体全体の投影像を投影面
に形成する。 例えば昭和49年2月28日に公告された昭和49年
特許出願公告公報第8893号には複写されるべき原
稿の帯状領域をこの帯状領域の長手方向に沿つて
複数の要素レンズ系を配列し、これらの要素レン
ズ系によつて帯状領域の各部分像を感光体上に形
成する投影装置が示されている。 この投影装置の各々の要素レンズ系は3つのレ
ンズ、すなわち、前側、中間、後側のレンズより
構成され、前側レンズによつて原稿の1部の中間
像が前側と後側のレンズの間に配された中間レン
ズ上に形成される。そして中間レンズ上に形成さ
れた中間像は後側レンズによつて感光材上に鏡像
として再結像される。この中間レンズはフイルー
ドレンズ作用を行うもので、本来の投影作用に何
等関係のないものである。しかしながらこのフイ
ルードレンズは感光材上に形成される投影像の明
るさを一様に保つ点から重要なレンズである。 そのような投影光学系に対して本出願人より投
影像の明るさを減少させる事なく、要素レンズ系
を構成するレンズの個数を少なくした投影光学系
が特開昭53−122426号により開示されているが、
本発明はそれとともに新たに提案される投影光学
系をも含んで構成される新規で改良された投影装
置を提供するものである。従つてまず本発明で用
いる投影光学系について説明を行う。その為の実
施例として3種類の投影光学系を掲げる。 これらの投影光学系は、各々の要素レンズ系が
2つのレンズ又は実質的に2つのレンズから成る
複眼光学系を用いたものであり、第1図a,bに
その概観図を示す。ここで第1図bは反射型複眼
光学系で5はハーフミラー、6が複眼レンズ7が
ミラーである。第1図aで各々の要素レンズ系を
構成する2つのレンズは実質的に像界側テレセン
トリツクな第1レンズ1と実質的に物界側テレセ
ントリツクな第2レンズ2である。ここで実質的
にテレセントリツクなレンズとは光軸に平行若し
くはほぼ平行状態の射出又は入射主光線が得られ
るレンズを意味する。そして第1レンズの像界側
の面と第2レンズの物界側の面とで視野レンズ作
用を持たせる事で投影像の明るさを保つたまま、
前述の特公昭79−8893号に開示されている投影光
学系に比べてレンズ個数の少ない投影光学系が得
られる。更に各レンズが実質的テレセントリツク
である事によつて前述の第1レンズの像界側面と
第2レンズの物界側面とで形成された実質的な視
野レンズの作用は最大の効率を示し、従がつて投
影像を有効に明るくできる。尚このレンズは実質
的にテレセントリツクであり、有効径に比べて、
光軸に沿つた長さが大きい。従がつて以下この種
のレンズをバーレンズと称す。第1図aにおいて
各要素レンズは原稿Dの各部分毎の像を2つのバ
ーレンズの間に1度結像し更に投影面P上に再形
成し、そして2列の複眼系によつて原稿Dの帯状
部分3の像4を形成し、更に原稿D及び投影面P
を前述の帯状部分3と垂直な方向に相対的に移動
させる事により原稿面の全体像を順次投影面に形
成するものである。また第1図bにおいては原稿
Dの中間像がミラー7上に形成され、再び投影面
Pに再形成される。以下その実施例を述べる。 実施例 1 これは前述の特開昭53−122426号明細書に詳し
く説明されている。第2図は一つの要素レンズ系
の作用を説明する為のもので、この図に於いて1
0は物体すなわち原稿の一部である。11はバー
レンズ21の入射瞳に置かれた明るさ絞り、12
は第1のバーレンズ21によつて形成された物体
10の中間像13が形成される面に配された視野
絞りである。この視野絞りは物体面の適用範囲を
定める作用をする。この視野絞り12はバーレン
ズ21の像界側の面及びバーレンズ22の物界側
の面からなるべく離す方が、これら面に付着する
ゴミの像が投影面上に形成されることを防ぐ上か
ら好ましい。この視野絞り12を入れるため中間
像は縮小されていることが好ましい。15は主光
線を示す。第3図のレンズ21,22は先に述べ
た様に、レンズ21は像界側テレセントリツクな
レンズであり、レンズ22は物界側テレセントリ
ツクなレンズであるため、レンズ21,22を射
出又は入射する主光線は光軸と平行になる。従つ
て、中間像を形成した光はレンズ22によつて光
量を損失することなく効率良く投影面上に再結像
される。すなわち、レンズ21,22をテレセン
トリツクなレンズにすることによつて、レンズ2
1の像界側の面、及びレンズ22の物界側の面は
あたかも空気レンズを形成する如く作用して、実
質的に視野レンズの役目を兼ねる。このようにし
て本投影光学系は視野レンズを必要とせずレンズ
の個数が減らせる。 尚、本伴発明者等の実験によれば、バーレンズ
21,22を同一のレンズ(但し、中間像13に
対して面対称とすること)として、更にレンズの
有効径に対して、光軸に沿つたレンズ肉厚を2〜
60倍に構成することによつて、良好な結果が得ら
れることが判明された。 又、これらレンズ21,22の設計は後述する
様に、第1レンズ21については式6〜10第2
レンズ22については式16〜20を満足すること
が望まれる。以下のことについて述べる。 まず、第1レンズ21について説明する。第1
レンズの説明を簡単にするため第3図に付した記
号を使用する。 図中、第1レンズ21の第1面すなわち物界側
の面、の曲率半径r1、第2面すなわち像界側の面
の曲率半径r2(図では負量)、第1レンズの中心
厚すなわち光軸に沿つた第1面と第2面とのレン
ズ肉厚をd1′と表記し、このレンズの材質の主屈
折率すなわち、代表的な設計波長に対する屈折率
をn1′とする。又、このレンズの有効径をφ
表わし、物体10の大きさをφ、このレンズ2
1によつて形成される中間像13の大きさをφ
とし、このレンズ21の第1面よりはかつて物体
10までの距離をS1(図では負量)、第1レンズ
21の第2面より中間像13までの距離をS2′と
表記する。更に中間像13の物体10に対する横
倍率β(≡−|φ/φ|)で表わす。そしてこの レンズ21の物体側有効FナンバーをFeで表わ
すこととする。 照明条件から定められる有効Fナンバー、即ち 及び部分画像のケラレがない様設定する中間像の
横倍率β(|β|<1)、それに物体距離S1
及び中間像までのレンズバツクS2′はあらかじめ
設定できる量である。又、材質の主屈折率n1′は
材質を設定することによつて定められる。これら
の5つの設定量Fe,β,S1,S2′,n1′より、第
1レンズ21の第1面の曲率半径r1、第2面の曲
率半径r2、第1レンズ中心厚d1′、及び第1レン
ズの有効径φ、それと物体の有効部分径φ
理想結像理論を用いて次の条件より定める。 まず倍率βとのレンズの構成データとの関係
は次式で与えられる。 β= 1/{}S+{1−e
}……(2) ここに ≡n′−1/r (第1面の屈折力
≡1−n′/r (第2面の屈折力
) e1′≡d′/n′ 次に、物体からの入射光束の主光線即ち第1面
の中心を通過する光線が第2面を出た後光軸と平
行に出射する条件は、丁度第2の焦距離(即ち
1/)がe1′と等しいことと等価であること
から次の関係で表わされる。 1/=e1′ ……(3) 次に、有効物体径φの端からレンズ21に入
射する光束がケラレないための条件として(第2
図参照)、光束の下の光線が第面を通過後光軸と
平行なレンズ21の縁に沿つてゆくことから、次
に関係式が得られる。 =−1/S{1+φ/φ} ……(4) 最後に、第1レンズ21の第2面から中間像位
置までの距離S2′をあらかじめ適正値に保つ為の
条件から次の関係式が必要となる。 S2′=β×{(1−1e1′)S1−e1′} ……(5) 以上(1)〜(5)式の条件をr1,r2;d1′,φ;φ
について連立して解くことによつて一意的に次の
結果を得る。 r2=(1−n1′)×β1S1 ……(7) d1′=n1′×β1S1 ……(8) 次に、第2レンズ22について説明する。先と
同様に第3図に付した記号を使用する。 図中、第2レンズ22の第1面すなわち、物界
側の面の曲率半径をr3、第2面すなわち像界側の
面の曲率半径をr4(図に於いては負量)、第2レ
ンズの中心厚、すなわち光軸に沿つた第1面と第
2面とのレンズ肉厚をd2′と表記し、このレンズ
の材質の主屈折率、すなわち代表的な設計波長に
対する屈折率をn2′とする。又、このレンズの有
効径をφで表わし、投影面上の第2レンズに対
する投影像の大きさをφで表わし、このレンズ
22の第1面よりはかつて中間像53までの距離
をS3(図では負量)、第2のレンズ22の第2面
より投影像までの距離をS4′と表記する。更に投
影像14の中間像13に対する横倍率をβ(≡
−|φ/φ|)で表わす。そしてこのレンズ22の 像界側有効FナンバーFe′で表わすとする。 投影像の明るさに関する条件から定められる有
効Fナンバー、即ち、 及び部分画像のケラレがない様、設定する投影
像の横倍率β(|β|>1)、それに中間像
距離S4及び投影面までのレンズバツクS4′はあら
かじめ設定できる量である。又、材料の主屈折率
n2′は材質を設定することによつて定められる。
これらの設定量Fe′,β,S3,S4′,n2′より第
2レンズ22の第1面の曲率半径r3、第2面の曲
率半径r4、第2レンズのレンズ中心厚d2′、及び
第2レンズの有効径φ、それに投影像の有効部
分径φを理想結像理論を用いて次の条件により
定める。 まず横倍率βとレンズ22の構成データーと
の関係式は次式で与えられる。 1/β=1/{e′ }(−S′)+{1−e} ……(12) ここに ≡n′−1/r(第1面の屈折力) ≡1−n′/r(第2面の屈折力) e2′≡d′/n′ 次に、光軸と平行な主光線を有する入射光束
が、この第2レンズの有効径φに対して過不足
なく、この第2レンズを通過する為には、この第
2レンズの第2面に射出瞳があることが望まし
い。この要請は丁度第1面の焦点距離(即ち1/
)がe2′に等しいことを等価であることから
次の関係を得る。 1/=e2′ ……(13) 次に、有効中間像径φの端から第2レンズ2
2に入射する光束がケラレない為の条件として
(第2図参照)、光束の下の光線が第1面を通過後
光軸と平行なレンズ22の縁に沿つてゆくことか
ら、次の関係式が得られる。 =1/S′{1+φ/φ}……(14) 最後に第2レンズ22の第1面から中間像位置
までの距離S3をあらかじめ適正値に保つ為の条件
から次の関係式が必要となる。 S3=1/β×{1−4e2′)S4′+e2′ ……(15) 以上(11)〜(15)式の条件式をr3,r4,d2′,φ
φについて連立して解くことによつて一意的に
次の結果を得る。 r3=(1−n2′)×S′/β ……(16) d2′=−n2′×S4′/β ……(18) φ=〔Sβ−S′/S′/β〕×φ
…(20) そこで、第1レンズ21と第2レンズ22を結
合した共軸光学系において、まず第1レンズによ
り被投影物体(物体径φ)の中間像(像径の大
きさφ)が形成され、引き続いてこの中間像が
第2レンズによつて投影像面上に投影像径φ
正立像として明るさの一様性を損失することな
く、リレーされることになる。その際物体面の全
体像を第1レンズ及び第2レンズよりなる共軸光
学系を複数個配列することによつて結果として投
影面上に矛盾なく形成するには一般にβ×β
=+1、すなわち、等倍正立 で使用されねばならないことに注意を要する。 すなわち、 β=1/β ……(21) の関係を満たすように第1レンズ及び第2レンズ
の構成を配慮する必要がある。そしてこのような
配慮においては必然的に Fe′=Fe ……(21) は自明である。 結局、第1レンズ21と第2レンズ22を結合
した正立等倍の共軸光学系では、第1レンズ21
についてβ及びFeを適正な条件によつて設定
されるとすれば、第2レンズのβ,Fe′は自ず
と式(21)及(21′)によつて定められる。しかし、第
1レンズの他の設定値であるS1,S2′,n1′及び第
2レンズの設定値であるS3,S4′,n2′は互に独立
に適正な条件により定めてよいことは注意されね
ばならない。 さて、一般に第1レンズと第2レンズの構成が
異なることは二種のレンズを作ることにより、製
造上の観点からみて避けることが望ましい。 この観点からすれば、前述の第1レンズと第2
レンズを結合した正立等倍の共軸光学系の条件式
(21)及(21′)を満たす第2レンズとして、即座に第
1レンズを中間像画に関して対称に配置した共軸
光学系が考えられる。従つてこの考えに基づけば
第2レンズとして第1レンズを流用することが可
能となる。この場合、第2レンズを構成する諸元
は第1レンズを構成する諸元と次の関係で得られ
る。即ち、 r3=−r2,r4=−r1,d′2=d′1,n′2=n′1,φ
=φ,φ=φ,β=1/β,S3=−
S′2,S′4=−S1,F′e=Fe、である。 ここで次表に中間像面に関して、第1レンズと
第2レンズを対称に配置した例1〜10の設計値を
挙げる。
The present invention relates to an optical projection device, and particularly to a method for manufacturing a compound eye lens device that is a component of a projection device that forms a mirror image of an object on a projection surface. A projection device that forms a mirror image of an object on a projection surface is
It is particularly used in copying machines that have a transfer process. Incidentally, a conventional projection device in a copying machine or the like uses a monocular lens system, that is, a projection lens system having only one optical axis. However, since the optical conjugate distance of a monocular lens system is relatively long, it has been difficult to miniaturize a copying apparatus using a monocular lens system as a projection lens system. As a result, efforts have been made to shorten the conjugate distance of the projection lens system in order to downsize copying machines, and as a result, one solution has been to replace the projection lens system with multiple lens systems with relatively short conjugate distances. Projection devices have been proposed with compound eye lens systems arranged in a direction perpendicular to the axis. In this projection device, each elemental lens system (lens system arranged along the optical axis extending between the object and the projection surface) constituting the compound eye lens system produces an image of each part of the object to be projected on the projection surface. The entire compound eye lens system forms a projected image of the entire object on the projection plane. For example, in Patent Application Publication No. 8893 published on February 28, 1971, a belt-shaped area of a document to be copied is covered with a plurality of element lens systems arranged along the longitudinal direction of this belt-shaped area. , a projection apparatus is shown in which each partial image of a band-shaped area is formed on a photoreceptor by these elemental lens systems. Each elemental lens system of this projection device is composed of three lenses, namely, a front lens, an intermediate lens, and a rear lens. It is formed on the intermediate lens arranged. The intermediate image formed on the intermediate lens is then re-imaged as a mirror image on the photosensitive material by the rear lens. This intermediate lens performs a field lens function and has no relation to the original projection function. However, this field lens is an important lens from the viewpoint of maintaining uniform brightness of the projected image formed on the photosensitive material. In response to such a projection optical system, the present applicant has disclosed a projection optical system in JP-A-53-122426, which reduces the number of lenses constituting the element lens system without reducing the brightness of the projected image. Although,
The present invention also provides a new and improved projection apparatus that also includes a newly proposed projection optical system. Therefore, first, the projection optical system used in the present invention will be explained. Three types of projection optical systems are listed as examples for this purpose. These projection optical systems use a compound eye optical system in which each elemental lens system consists of two lenses or substantially two lenses, and an overview thereof is shown in FIGS. 1a and 1b. Here, FIG. 1b shows a reflective compound eye optical system, 5 is a half mirror, and 6 is a compound eye lens 7 which is a mirror. The two lenses constituting each element lens system in FIG. 1a are a first lens 1 which is substantially telecentric on the image field side and a second lens 2 which is substantially telecentric on the object side. Here, the term "substantially telecentric lens" means a lens that provides an exit or input chief ray that is parallel or nearly parallel to the optical axis. Then, the image field side surface of the first lens and the object world side surface of the second lens have a field lens function, thereby maintaining the brightness of the projected image.
A projection optical system having a smaller number of lenses than the projection optical system disclosed in Japanese Patent Publication No. 79-8893 mentioned above can be obtained. Furthermore, since each lens is substantially telecentric, the action of the substantial field lens formed by the image field side surface of the first lens and the object field side surface of the second lens exhibits maximum efficiency. Therefore, the projected image can be effectively brightened. This lens is essentially telecentric, and compared to its effective diameter,
The length along the optical axis is large. Therefore, this type of lens will hereinafter be referred to as a bar lens. In Fig. 1a, each element lens forms an image of each part of the document D once between two bar lenses, and then re-forms it on the projection plane P, and then the document is captured by two rows of compound eye systems. An image 4 of the band-like portion 3 of D is formed, and the image 4 of the belt-shaped portion 3 of
The entire image of the document surface is sequentially formed on the projection surface by moving the document surface relatively in a direction perpendicular to the above-mentioned band-shaped portion 3. Further, in FIG. 1b, an intermediate image of the document D is formed on the mirror 7, and is again formed on the projection plane P. An example will be described below. Example 1 This is explained in detail in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-122426. Figure 2 is for explaining the action of one element lens system.
0 is an object, that is, a part of the original. 11 is an aperture stop placed at the entrance pupil of the bar lens 21; 12
is a field stop disposed on the surface where the intermediate image 13 of the object 10 formed by the first bar lens 21 is formed. This field diaphragm serves to define the coverage area of the object plane. It is better to keep this field stop 12 as far away as possible from the image field side surface of the bar lens 21 and the object world side surface of the bar lens 22 to prevent images of dust attached to these surfaces from being formed on the projection plane. preferred. In order to include this field stop 12, it is preferable that the intermediate image be reduced in size. 15 indicates a chief ray. As mentioned above, the lenses 21 and 22 in FIG. The incident chief ray is parallel to the optical axis. Therefore, the light that has formed the intermediate image is efficiently re-imaged onto the projection plane by the lens 22 without loss of light quantity. That is, by making the lenses 21 and 22 telecentric lenses, the lens 2
The image field side surface of lens 1 and the object world side surface of lens 22 act as if they form an air lens, and substantially serve as a field lens. In this way, the present projection optical system does not require a field lens, and the number of lenses can be reduced. According to experiments conducted by the present inventors, the bar lenses 21 and 22 are the same lens (however, they are plane symmetrical with respect to the intermediate image 13), and the optical axis is set relative to the effective diameter of the lens. The lens thickness along the
It has been found that good results can be obtained by increasing the magnification by 60 times. In addition, as will be described later, the design of these lenses 21 and 22 is based on formulas 6 to 10 for the first lens 21.
It is desired that the lens 22 satisfy Equations 16 to 20. I will discuss the following. First, the first lens 21 will be explained. 1st
In order to simplify the explanation of the lens, the symbols given in FIG. 3 will be used. In the figure, the radius of curvature r 1 of the first surface of the first lens 21, that is, the surface on the object side, the radius of curvature r 2 of the second surface, that is, the surface on the image field side (negative amount in the figure), and the center of the first lens. The lens thickness, that is, the thickness of the first and second surfaces along the optical axis, is expressed as d 1 ', and the principal refractive index of the material of this lens, that is, the refractive index for a typical design wavelength, is expressed as n 1 '. do. Also, the effective diameter of this lens is represented by φ 1 , the size of the object 10 is φ 0 , and this lens 2
1, the size of the intermediate image 13 formed by φ 2
The distance from the first surface of this lens 21 to the object 10 is expressed as S 1 (negative amount in the figure), and the distance from the second surface of the first lens 21 to the intermediate image 13 is expressed as S 2 '. Furthermore, the lateral magnification of the intermediate image 13 with respect to the object 10 is expressed as β 1 (≡−|φ 20 |). The object-side effective F number of this lens 21 will be expressed as Fe. Effective F-number determined from lighting conditions, i.e. and the lateral magnification β 1 (|β 1 |<1) of the intermediate image, which is set so that there is no vignetting of the partial image, and the object distance S 1
and the lens back S 2 ' to the intermediate image are amounts that can be set in advance. Further, the principal refractive index n 1 ' of the material is determined by setting the material. From these five setting amounts Fe, β 1 , S 1 , S 2 ′, n 1 ′, the radius of curvature r 1 of the first surface of the first lens 21, the radius of curvature r 2 of the second surface, and the center of the first lens The thickness d 1 ', the effective diameter φ 1 of the first lens, and the effective partial diameter φ 0 of the object are determined from the following conditions using ideal imaging theory. First, the relationship between the magnification β 1 and the lens configuration data is given by the following equation. β 1 = 1/{ 1 + 21 e 1 ' 2 }S 1 + {1-e 1
2 }……(2) Here 1 ≡n 1 ′-1/r 1 (Refractive power of the first surface) 2 ≡1-n 1 ′/r 2 (Refractive power of the second surface) e 1 ′≡ d 1 ′/n 1 ′ Next, the condition that the chief ray of the incident light flux from the object, that is, the ray passing through the center of the first surface, exits parallel to the optical axis after exiting the second surface is exactly the same as the second Since this is equivalent to the fact that the focal length (ie 1/2 ) is equal to e 1 ', it is expressed by the following relationship. 1/2 = e 1 '...(3) Next, as a condition for the light beam entering the lens 21 from the end of the effective object diameter φ 0 to not be eclipsed (second
(see figure), since the lower ray of light passes along the edge of the lens 21 parallel to the optical axis after passing through the first surface, the following relational expression can be obtained. 1 = -1/S 1 {1+φ 01 } ...(4) Finally, from the conditions for keeping the distance S 2 ' from the second surface of the first lens 21 to the intermediate image position at an appropriate value in advance The following relational expression is required. S 2 ′=β 1 × {(1− 1 e 1 ′)S 1 −e 1 ′} ...(5) The conditions of equations (1) to (5) above are expressed as r 1 , r 2 ; d 1 ′, φ 1 ; φ 0
By solving simultaneously, we uniquely obtain the following result. r 2 = (1−n 1 ′)×β 1 S 1 ……(7) d 1 ′=n 1 ′×β 1 S 1 ……(8) Next, the second lens 22 will be explained. As before, use the symbols given in Figure 3. In the figure, the radius of curvature of the first surface of the second lens 22, that is, the surface on the object side is r 3 , and the radius of curvature of the second surface, that is, the surface on the image field side is r 4 (negative quantity in the figure). The center thickness of the second lens, that is, the lens thickness between the first and second surfaces along the optical axis, is expressed as d 2 ', and the principal refractive index of the material of this lens, that is, the refraction for a typical design wavelength. Let the rate be n 2 ′. Also, the effective diameter of this lens is represented by φ3 , the size of the projected image with respect to the second lens on the projection plane is represented by φ4 , and the distance from the first surface of this lens 22 to the intermediate image 53 is represented by S. 3 (negative amount in the figure), and the distance from the second surface of the second lens 22 to the projected image is expressed as S 4 '. Furthermore, the lateral magnification of the projected image 14 with respect to the intermediate image 13 is β 2 (≡
−|φ 42 |). The effective F number on the image field side of this lens 22 is expressed as Fe'. The effective F number determined from the conditions regarding the brightness of the projected image, that is, In order to avoid vignetting of the partial images, the lateral magnification β 2 (|β 2 |>1) of the projected image, the intermediate image distance S 4 and the lens back S 4 ' to the projection plane can be set in advance. Also, the principal refractive index of the material
n 2 ′ is determined by setting the material.
From these set amounts Fe′, β 2 , S 3 , S 4 ′, n 2 ′, the radius of curvature r 3 of the first surface of the second lens 22, the radius of curvature r 4 of the second surface, and the lens center of the second lens The thickness d 2 ', the effective diameter φ 3 of the second lens, and the effective diameter φ 4 of the projected image are determined by the following conditions using ideal imaging theory. First, the relational expression between the lateral magnification β 2 and the configuration data of the lens 22 is given by the following equation. 1/β 2 = 1/{ 3 + 4 - 3 e' 2 4 } (-S 4 ') + {1-e 2 ' 3 } ...(12) Here 3 ≡n 2 '-1/r 3 (Refractive power of the first surface) 4 ≡1-n 2 ′/r 4 (Refractive power of the second surface) e 2 ′≡d 2 ′/n 2 ′ Next, the incidence with the chief ray parallel to the optical axis In order for the light beam to pass through the second lens in an amount equal to or less than the effective diameter φ3 of the second lens, it is desirable that the second surface of the second lens has an exit pupil. This request corresponds to the focal length of the first surface (i.e. 1/
3 ) is equal to e 2 ', we obtain the following relationship. 1/3 = e 2 '...(13) Next, from the end of the effective intermediate image diameter φ 2 , the second lens 2
As a condition for the light beam incident on the lens 22 to not be eclipsed (see Figure 2), since the rays at the bottom of the light beam pass through the first surface and follow the edge of the lens 22 parallel to the optical axis, the following relationship is established. The formula is obtained. 4 = 1/S 4 ′ {1+φ 43 }...(14) Finally, from the conditions for keeping the distance S 3 from the first surface of the second lens 22 to the intermediate image position at an appropriate value in advance, the following A relational expression is required. S 3 = 1/β 2 × {1− 4 e 2 ′) S 4 ′ + e 2 ′ ……(15) The conditional expressions of equations (11) to (15) above are expressed as r 3 , r 4 , d 2 ′, φ3 ,
By solving simultaneously for φ 4 , we uniquely obtain the following result. r 3 = (1-n 2 ′)×S 4 ′/β 2 ……(16) d 2 ′=−n 2 ′×S 4 ′/β 2 ……(18) φ 4 = [S 3 β 2 − S 4 ′/S 4 ′/β 2 ]×φ 3 ...
...(20) Therefore, in the coaxial optical system combining the first lens 21 and the second lens 22, first, the intermediate image (image diameter size φ 2 ) of the object to be projected (object diameter φ 0 ) is formed by the first lens. is formed, and subsequently this intermediate image is relayed by the second lens onto the projection image plane as an erect image with a projection image diameter of 4 without loss of uniformity of brightness. At that time, in order to consistently form the entire image of the object plane on the projection plane by arranging a plurality of coaxial optical systems each consisting of a first lens and a second lens, generally β 1 ×β 2
=+1, that is, it must be used with the same size erect. That is, it is necessary to consider the configuration of the first lens and the second lens so that the relationship β 2 =1/β 1 (21) is satisfied. And with such considerations, Fe'=Fe...(21) is obvious. In the end, in an erect equal-magnification coaxial optical system that combines the first lens 21 and the second lens 22, the first lens 21
If β 1 and Fe are set under appropriate conditions, then β 2 and Fe' of the second lens are naturally determined by equations (21) and (21'). However, the other setting values of the first lens, S 1 , S 2 ′, n 1 ′, and the setting values of the second lens, S 3 , S 4 ′, n 2 ′, are determined independently from each other under appropriate conditions. It must be noted that it is permissible to specify. Generally, it is desirable to avoid the difference in the configurations of the first lens and the second lens from a manufacturing standpoint by making two types of lenses. From this point of view, the above-mentioned first lens and second lens
Conditional expression for an erect equal-magnification coaxial optical system combining lenses
As the second lens satisfying (21) and (21'), a coaxial optical system in which the first lens is arranged symmetrically with respect to the intermediate image can be considered. Therefore, based on this idea, it becomes possible to use the first lens as the second lens. In this case, the specifications constituting the second lens are obtained from the following relationship with the specifications constituting the first lens. That is, r 3 = −r 2 , r 4 = −r 1 , d' 2 = d' 1 , n' 2 = n' 1 , φ 3
= φ, φ 4 = φ 0 , β 2 = 1/β 1 , S 3 =-
S′ 2 , S′ 4 =−S 1 , F′e=Fe. Here, the following table lists design values for Examples 1 to 10 in which the first lens and the second lens are arranged symmetrically with respect to the intermediate image plane.

【表】【table】

【表】 このような要素レンズ系を用いた複眼レンズ及
びマスクの構成を第4〜第6図に示す。第4図は
複眼レンズを光軸方向から見た図で、2列の並列
配置になつている。ピツチaは適宜に選択される
値であり、bは任意量である。視野絞りは第5図
に示すように、要素レンズ系と同じピツチで配列
されてマスク25上の開口26によつて形成され
ていて、第3図における12の位置に配される。
第3図で示したように要素レンズ系においては中
間像は縮小像であるため、中間像と同一平面にあ
る開口26は投影面上に拡大して投影される。第
6図aにその状態を示してあるが、矢印で示した
走査方向と垂直な方向において、隣り合う開口像
は互いに一部分が適宜に重なり合い、投影装置が
走査方向に原稿に対して相対的に移動した場合に
投影面に一様な照明を与える。マスク25の開口
26の像か第6図bに示されるような6角形の開
口を有し適宜な間隔に配列され走査方向に積分さ
れる光量は配列方向で一定となる。なおこの視野
絞りにより投影面上の光強度分布は第6図Cに示
されるような矩形状の分布となる。 実施例 2 実施例1の投影光学系の特徴は有効物体視野に
対応する最終像面の光強度分布がほぼフラツトで
ある点である。即ち例えば中間像画面部において
視野絞りをもうけることにより言い換えればレン
ズと独立した絞りによつて最終像面の光強度分布
をほぼフラツトとしているのである。 一方、実施例2においては中間像面部における
視野絞りをもうけることなく、2つのレンズを結
合する鏡筒を単なる保持としてではなくいわば光
軸方向に伸びた絞りとして使用することにより、
最終像面における光強度分布を有限な中心部領域
においてフラツト(即ち口径蝕ゼロ)として、周
辺部領域において徐々に口径蝕を増すような独特
の光学系を特徴としている。即ち実施例2におい
ては光軸方向に延びた鏡筒内径面を投影面におけ
る光強度分布を左右するものとして位置付け、こ
れをもつて特徴とするものである。更に曲率半径
等の諸元に許容範囲を与えまた千鳥状2列に配列
することによりフラツト性が増すこと及び安定し
た反射防止をとることにより光学性能を上げるこ
とを開示するものである。 第7図に実施例2における要素レンズ系の光軸
方向の断面図を示す。ここで鏡筒101の内径レ
ンズ40,41の外径は一致しており、その内面
は反射防止がほどこされている。また第8図a、
第8図bにはレンズ40,41の構成、作用が説
明されている。この図に於いて50は物体即ち原
稿の一部である。54は主光線(第1面の中心に
入射する光線)を示す。レンズ40,41は先に
述べた様に、レンズ40に於いては像界側テレセ
ントリツク、レンズ41に於いては物界側テレセ
ントリツクであるためレンズ40を出射する、又
はレンズ41に入射する主光線は光軸と平行にな
る。従つて中間像を形成した光はレンズ41によ
つて光量を損失することなく効率良く投影面上に
再結像される。即ちレンズ40,41をテレセン
トリツクなレンズにすることによつてレンズ40
の像界側の面及びレンズ41の物界側の面はあた
かも空気レンズ(レンズ内部の屈折率が外部の屈
折率より小さい凹レンズは通常の凸レンズに等価
である。)を形成する如く作用してフイールドレ
ンズの作用を兼ねる。但し、ここで注意すべきは
光量損失なく投影面上に再結像される像体領域は
中央部における有限領域φの範囲内である。即
ち中間像面上の領域φの範囲内である。いま鏡
筒101の内径をφ21とするとき中間像面上のφ
を越えφ21領域内に結像される物体領域即ち物
体面上のφからφ01に相当する領域内からの光
束はレンズ40の鏡筒内面即ちレンズ外径面及び
2つのレンズ中間部における内面により欠られる
ことにより口径蝕を生ずる。その度合はφから
φ01へ向けて大きくなり、φ01においてこの口径
蝕は100%即ち投影面内へ正規に伝達される光束
はゼロとなる。このようなときの投影面上での光
強度分布の断面図を示したのが第9図である。縦
軸は光強度であり横軸は像高(画角)である。こ
こでφ,φ41はそれぞれ物体面上のφ,φ01
に投影面で共役に対応している。投影面上でこの
ような光強度分布をもたせることができる光学系
を等間隔に1列のアレー状として配列すると、ア
レー方向に対して直角方向に積分された光量に関
するアレー方向での分布は正弦状となる。正弦状
の光強度分布でも許容され得る(アレーは1列の
みでなく複数列を含む)が、更に第10図に示さ
れるように共軸的に配された第1レンズ40、第
2レンズ41によつて構成された要素レンズ系を
2列千鳥状(各投影光学系の間隔すなわちピツチ
をaとするとき第2列を第1列に対し、半ピツチ
即ちa/2ずらせた配列)に配列すると配列方向
と直角方向に積分された投影像光量の配列方向で
の分布はほぼフラツトとなる。ここで千鳥状2列
配列を1組として更に多くの配列であつてもよ
い。なお第1列と第2列の間隔lは任意量であ
る。 上記述時でのフラツト性はピツチaと有効物体
視野φ01との関係が次の条件を充たすとき数パー
セント内の範囲で得られる。 K/2×φ01aK/2×φ01 (K1=0.9,K2=1.1) このようにして本実施例は投影像の光強度を均
一なものとしかつ光軸方向のレンズの個数が2個
と調整の容易な光学系としている。即ちレンズ個
数が2個のため光軸方向及び光軸と直角の方向で
の相対関係の調整は1回で済む。ところで本発明
者等の実験によればレンズ40、レンズ41を同
一のレンズ(但し中間像53に対して面対称とす
ること)としてレンズの有効径に比べ光軸に沿つ
たレンズの長さを2〜60倍にすることにより良好
な結果が得られることが判明された。 又、これらレンズ40,41の設計は実施例1
と同様に第1レンズ40については式(6)〜(10)第2
レンズ40については式(16)〜(20)を満足するこ
とが望まれる。 ところで実施例2においては、鏡筒内径面をい
わば光軸方向に伸びた絞りとして使用すること
が、基本思想であるが投影面上の照度が一定とな
る物体φ以外からレンズに入射する光について
の鏡筒内径面から反射光は迷光となつて像面上の
光強度分布に悪影響を与えるため充分な反射防止
策をとる必要性がある。ここで通常行なわれるよ
うに、レンズ外径面を墨付けすることは次の点よ
り芳しくない。即ち、実施例2においてはレンズ
外径と鏡筒内径を精度良く抑えるためレンズを鏡
筒にカン合させるものであり、挿入時にハガレ等
生じさせる可能性があるからである。即ち実施例
2においては鏡筒内径面が単なる反射防止並びに
レンズ保持という機能にとどまらず、有効物体視
野を規制する絞りとして、光軸方向にかなり長い
範囲を有するため安定した反射防止策が望まれる
為である。そこで安定した反射防止策として第1
1図aに示されるように、レンズ外径面と鏡筒内
径面の間にレンズとほぼ同一の屈折率をもち、入
射光量を減衰させるいわば鏡筒に準ずる物質62
及び2つのレンズの中間部に62と同様の効果を
もたらす物質63を挿入することが考えられる。
例えば透明なプラスチツクの材質からなるレンズ
に対し光吸収材として黒色のプラスチツクのクラ
ツド材を用いることができる。この機能について
第11図bにて説明すると投影面上の照度が一定
となる物体視野φ以外から物体側レンズ第1面
に入射する光線64はクラツド材とレンズの境界
部に達する。レンズとクラツド材は、ほぼ同一の
屈折率であるため、この境界部で反射される光6
5は無く、殆んど透過しクラツド材に入射する。
クラツド材は吸収拡散により入射光を減衰させる
材質であり、クラツド材の中を透過して更に境界
部において反射し再びレンズに入射する光66及
びクラツド材から鏡筒側へ透過するような光67
は無くなる。ここでクラツド材の内径がφ21とな
る。また第11図cに示されるように物体側レン
ズの第2面通過後鏡筒内面へ向かつて入射する光
線68も同様に減衰される必要性がある。しかし
物体側レンズと像側レンズの中間部は空気層であ
りレンズ外径にカン合する前記クラツト材62を
同様に用いると屈折率の違いによる反射光69が
存在し、しかも斜入射すると反射光量が増加する
という問題点があり前記クラツド材とは異なり屈
折率が空気に近い別の光吸収材63を使用する必
要性がある。これにより不要光線69,70,7
1が除かれる。ここでも光吸収クラツド材の内径
はレンズ外径と等しくなることが必要とされる。
即ちφ01に対応するφ21が必要となる。これらに
より有効光束のみを伝達させ設計上望まれる光強
度分布をつくりだすことができる。またこの光吸
収層であるクラツド材は外部からの迷光をも遮蔽
する効果もある。 ところで透明芯材としてアクリル樹脂、スチロ
ール等のプラスチツクやガラス等が使用可能であ
り光吸収層の材質として着色されたプラスチツク
や塗料等も使用可能である。ところで以上、レン
ズ有効径とレンズ外径が等しいとして述べてきた
が、例えば第12図に示されるようにレンズ73
の外径φ21が有効径φ21と異なつていても実質的
に有効径と外径が等しければ構わない。但し第1
2図に示すように第1面、第2面における有効径
以外の部分72を粗面若しくは光吸収面として光
をレンズ内に入射させない事が必要である。 このように実施例2は、レンズ有効径即ちレン
ズ外型を投影面上の光強度分布の基礎とすること
によりまた安定した反射防止をすることにより画
像性能の良いコンパクトな投影装置としている。
更に本件発明者は実施例1及び2において第1レ
ンズ及び第2レンズが先の条件式(6)〜(10),(16)〜
(20)から±10%程度すなわち、 で表わされる程度のものであつても良いことを実
際設計し確認した。 実施例 3 実施例2においては視野絞りの必要ない投影光
学系を示したが、しかし反面原稿面を走査した時
に全体で一様な明るさの投影をする為には各要素
レンズ系を少なくとも2列の千鳥状配列すること
が望ましかつた。実施例3では視野絞りが必要な
く、かつ一列の複眼系でも原稿全体で一様な明る
さの投影が可能な光学系を示す。実施例3では投
影面上でガウス分布状の光強度分布をもたせるこ
とができる光学系を等間隔に1列以上の互いに平
行な並列配列したとき、各構成レンズ系における
有効物体視野は多重に重なり合い、アレー方向に
対して直角方向に積分された光量に関するアレー
方向での分布はほぼフラツトである光学系を示
す。実施例3では要素レンズ系を構成するレンズ
の横倍率を小さくすることにより有効物体視野を
大きくとり、又各部分投影像の重なり部分におけ
る光量が一様になるように像面上の光強度が各要
素レンズ系の光軸を中心として第13図に示すよ
うなガウス分布になるように設計される。 そして1列以上の互いに平行な並列アレーに関
し、後述するレンズにおいてその有効径をφ
ツチをaとするとき次の条件を満たすことにより
数パーセント内のフラツト性が得られる。 M1×φ<a<M2×φ
(M1=1.18,M2=1.36) 実施例2における第8図aを用いて、実施例3
の光学的特徴を述べる。実施例2と同様に第1レ
ンズ40について第1面即ち物界側の面の曲率半
径をr1、第2面即ち像界側の面の曲率半径をr2
(図では負量)中心厚即ち光軸に沿つた第1面と
第2面との間隔をd1′、屈折率をn1′、レンズの有
効径をφ、物体視野領域の大きさをφ01、中間
像53の大きさをφとしこのレンズ40の第1
面より物体50までの距離をS1(図では負量)第
1のレンズ40の第2面より中間像53までの距
離をS2′、中間像53の物体50に対する横倍率
をβ(≡−|φ/φ|)物体側有効Fナン
バーFeとする。 Fe,S1,β,S2′,n1′あらかじめ設定でき、
これら5つの設定量よりr1,r2,d1′,φ,φ
が理想結像理論より算出される。 ここで、本実施例に係わる光学系の基本となる
主光線の意味が実施例1,2と異なる為、それを
説明しておく。有効物体視野端から物体側レンズ
の第1面の上方端に入射する光線と有効物体視野
端から物体側レンズの第2面の下方端を通過する
光線を考えるとき、両光線の第2面射出高さのち
ようど真中を射出し光軸と平行となつて像界側レ
ンズに向かう光線を主光線としこれをもつて本実
施例に係わる光学系を特徴づける。 さて以下r1,r2.d1′,φ,φを算出するが
まずFナンバーの定義より また近軸追跡より β=1/(+−)S+(1−e) ……(23) 但し ≡n′−1/r (第1面の屈折力) ≡1−n′/r (第2面の屈折力) e1′≡d′/n′ 次に物体からの有効入射光束の主光線が第2面
を出た後光軸と平行に出射する条件より次の関係
が示される。 =2/e′ ……(24) =−1/S ……(25) また所要最大画角での開口効率がゼロになる条
件より次の関係が必要となる。 φ=−2×S×φ/e′ ……(56) 最後に第1レンズ40の第2面から中間位置ま
での距離S2′をあらかじめ適正値に保つ為の条件
から次の関係式が必要となる。 S2′=1/ ……(27) 以上(22)〜(27)式の条件をr1,r2,d1′,φ
φについて解くことによつて一意的に次の結果
を得る。 r1=−(n′1−1)S1 ……(28) r2=S1×β×(1−n1′) ……(29) d1′=2×n1′×S1×β ……(30) φ=−φ/β ……(32) 次に、第2レンズ41について説明する。先と
同様に第8図aに付した記号を使用する。 図中、第2レンズ41の第1面すなわち、物界
側の面の曲率半径をr3、第2面すなわち像界側の
面の曲率半径をr4(図においては負量)第2レン
ズの中心厚、すなわち光軸に沿つた第1面と第2
面とのレンズ肉厚をd2′と表記し、このレンズの
材質の主屈折率、すなわち代表的な設計波長に対
する屈折率をn2′とする。又、このレンズの有効
径をφで表わし、投影面上の第2レンズに対す
る投影像の大きさをφで表わし、このレンズ4
1の第1面よりはかつて中間像53までの距離を
S3(図では負量)、第2レンズ41の第2面より
投影像までの距離をS4′と表記する。 像53に対する横倍率をβ(≡−|φ/φ|) で表わす。そしてこのレンズ41の像界側有効F
ナンバーをFe′で表わすとする。 投影像の明るさに関する条件から定められる有
効Fナンバー、即ち、 投影像の横倍率β(|β|>1)、それに
中間像から物体側面までの距離S3及び投影面まで
のレンズバツクS4′はあらかじめ設定できる量で
ある。又、材料の主屈折率n2′は材質を設定する
ことによつて定められる。これらの設定量Fe′,
β,S3,S4′,n2′より第2レンズ41の第1面
の曲率半径r3、第2面の曲率半径r4、第2レンズ
のレンズ中心厚d2′、及び第2レンズの有効径φ
、それに投影像の有効部分径φを理想結像理
論を用いて次の条件より定める。 まず横倍率βとレンズ41の構成データとの
関係は次式で与えられる。 1/β=1/()(−S′)+(1−e) ……(34) 但し ≡n′−1/r (第1面の屈折力) ≡1−n′/r (第2面の屈折力) e2′≡d′/n′ 次に物体からの有効入射光束の主光線が第2レ
ンズの第1面へ入射するとき光軸に平行である条
件より =2/e′ ……(35) =1/S′ ……(36) 所要最大画角で開口効率ゼロなる条件より次の
関係式が必要となる。 φ=2×S′×φ/e′ ……(37) 最後に第2レンズ41の第1面から中間像位置
までの距離S3をあらかじめ適正値に保つ為の条件
から次の関係式が必要となる。 S3=−1/ ……(38) 以上(33)〜(38)式の条件式をr3,r4,d2′,φ
,φについて連立して解くことによつて一意
的に次の結果を得る。 r3=S4′×1/β×(1−n2′) ……(39) r4=(1−n2′)×S4′ ……(40) d2′=−2×n2′×S4′×1/β ……(41) φ=−β×φ ……(43) そこで第1レンズ40と第2レンズ41を結合
した共軸光学系においてまず第1レンズにより被
投影物体(物体径φ)の中間像(像径の大きさ
φ)が形成され引き続いて中間像が第2レンズ
によつて投影像面上に投影像径φの正立像とし
てリレーされることになる。その際物体面の全体
像を第1レンズ及び第2レンズよりなる共軸光学
系を複数個配列することによつて結果として投影
面上に矛盾なく形成するには一般にβ×β
+1、即ち正立等倍で使用されなければならない
ことに注意を要する。 即ち β=1/β ……(44) の関係を満たすように第1レンズ及び第2レンズ
の構成を配慮する必要がある。 そしてこのような配慮においては必然的に Fe′=Fe ……(45) が自明となる。 結局、第1レンズ40と第2レンズ41を結合
した正立等倍の共軸光学系では、第1レンズ40
についてβ及びFeを適正な条件によつて設定
されるとすれば、第2レンズのβ,Fe′は自ず
と式(44)及び(45)によつて定められる。しかし、
第1レンズの他の設定値であるS1,S2′,n1′及び
第2レンズの設定値であるS3,S4′,n2′は互に独
立に適正な条件より定めてよいことは注意されな
ければならない。 さて、一般に第1レンズと第2レンズの構成が
異なることは二種のレンズを作ることになり、製
造上の観点からみて避けることが望ましい。 この観点からすれば、前述の第1レンズと第2
レンズを結合した正立等倍の共軸光学系の条件式
(44)及び(45)を満たす第2レンズとして、即座に
第1レンズを中間像面に関して対称に配置した共
軸光学系が考えられる。従つてこの考えに基づけ
ば第2レンズとして第1レンズを流用することが
可能となる。この場合、第2レンズを構成する諸
元は第1レンズを構成する諸元と次の関係で得ら
れる。 即ち r3=−r2,r4=−r1,d2′=d1′,n2′=n1′,φ
=φ,φ,β=1/β,S3=−
S2′,S4′=−S1,Fe′=Fe、である。これにより
投影光学系は簡潔なものとなる。 更に本発明者は第1レンズ及び第2レンズが先
の条件式(28)〜(32)及び(39)〜(43)から±10%程度
のものであつても良いことを実験設計し確認し
た。即ち −K1×S1×(n1′−1) r1−K2×S1×(n1′−1) K2×S1×β×(1−n1′) r2K1×S1×β(1−n1′) 2×K1×n1′×S1×βd1′ 2×K2×n1′×S1×β K1×S4′×1/β×(1−n2′) r3K2×S4′×1/β×(1−n2′) K2×S4′×(1−n2′) r4K1×S4′×(1−n2′) −2×K1×n2′×S4′×1/β d2′−2×K2×n2′×S4′×1/β 但し K1=0.9、K2=1.1である。 これらの条件を考慮し次表にデータを示す。
[Table] The configurations of compound lenses and masks using such elemental lens systems are shown in FIGS. 4 to 6. FIG. 4 is a view of the compound eye lens viewed from the optical axis direction, and is arranged in two rows in parallel. Pitch a is an appropriately selected value, and b is an arbitrary amount. As shown in FIG. 5, the field stop is arranged at the same pitch as the element lens system and is formed by the apertures 26 on the mask 25, and is located at position 12 in FIG.
As shown in FIG. 3, in the elemental lens system, the intermediate image is a reduced image, so the aperture 26 located on the same plane as the intermediate image is enlarged and projected onto the projection plane. This state is shown in FIG. 6a. Adjacent aperture images partially overlap each other in the direction perpendicular to the scanning direction indicated by the arrow, and the projection device is positioned relative to the document in the scanning direction. Gives uniform illumination to the projection surface when moving. The images of the apertures 26 of the mask 25 have hexagonal apertures as shown in FIG. 6b, and are arranged at appropriate intervals, so that the amount of light integrated in the scanning direction is constant in the arrangement direction. Note that due to this field stop, the light intensity distribution on the projection plane becomes a rectangular distribution as shown in FIG. 6C. Embodiment 2 The projection optical system of Embodiment 1 is characterized in that the light intensity distribution on the final image plane corresponding to the effective object field is almost flat. That is, for example, by providing a field diaphragm in the intermediate image screen section, in other words, by providing a diaphragm independent of the lens, the light intensity distribution on the final image plane is made substantially flat. On the other hand, in Example 2, without providing a field stop in the intermediate image plane, the lens barrel that connects the two lenses is used not as a mere holder but as a stop extending in the optical axis direction.
It is characterized by a unique optical system in which the light intensity distribution at the final image plane is flat (ie, zero vignetting) in a finite central region, and gradually increases in vignetting in the peripheral region. That is, in the second embodiment, the inner diameter surface of the lens barrel extending in the optical axis direction is positioned as a factor that influences the light intensity distribution on the projection plane, and is characterized by this. Furthermore, it is disclosed that optical performance can be improved by providing a permissible range for specifications such as the radius of curvature, and by arranging them in two staggered rows to increase flatness and to provide stable antireflection. FIG. 7 shows a cross-sectional view of the element lens system in the optical axis direction in Example 2. Here, the outer diameters of the inner diameter lenses 40 and 41 of the lens barrel 101 are the same, and the inner surfaces thereof are anti-reflective. Also, Figure 8a,
FIG. 8b explains the structure and function of the lenses 40 and 41. In this figure, 50 is an object, that is, a part of the document. Reference numeral 54 indicates a principal ray (a ray incident on the center of the first surface). As mentioned above, the lenses 40 and 41 are telecentric on the image field side in the lens 40 and telecentric on the object world side in the lens 41, so that the light exits the lens 40 or enters the lens 41. The chief ray is parallel to the optical axis. Therefore, the light that has formed the intermediate image is efficiently re-imaged onto the projection plane by the lens 41 without loss of light quantity. That is, by making the lenses 40 and 41 telecentric lenses, the lens 40
The image field side surface of the lens 41 and the object world side surface of the lens 41 act as if they form an air lens (a concave lens whose internal refractive index is smaller than the external refractive index is equivalent to a normal convex lens). Also functions as a field lens. However, it should be noted here that the image area where the image is re-imaged on the projection plane without loss of light quantity is within the finite area φ 0 at the center. That is, it is within the area φ2 on the intermediate image plane. Now, when the inner diameter of the lens barrel 101 is φ 21 , φ on the intermediate image plane
The light flux from the object area exceeding 2 and being imaged within the φ 21 region, that is, the area corresponding to φ 0 to φ 01 on the object surface, is transmitted to the inner surface of the lens barrel of the lens 40, that is, the outer diameter surface of the lens, and the intermediate portion between the two lenses. The inner surface of the hole is chipped, causing caliber erosion. The degree of vignetting increases from φ 0 to φ 01 , and at φ 01 the vignetting becomes 100%, that is, the light flux normally transmitted into the projection plane becomes zero. FIG. 9 shows a cross-sectional view of the light intensity distribution on the projection plane in such a case. The vertical axis is the light intensity, and the horizontal axis is the image height (angle of view). Here, φ 4 and φ 41 are φ 0 and φ 01 on the object plane, respectively.
corresponds to the conjugate on the projection plane. When optical systems that can provide such a light intensity distribution on the projection plane are arranged in a single row array at regular intervals, the distribution in the array direction of the light amount integrated in the direction perpendicular to the array direction is a sine. It becomes like this. Although a sinusoidal light intensity distribution may be acceptable (the array includes not only one row but a plurality of rows), the first lens 40 and the second lens 41 arranged coaxially as shown in FIG. The element lens systems configured by are arranged in two rows in a staggered manner (where the interval or pitch between each projection optical system is a, the second row is shifted by a half pitch, or a/2, from the first row). Then, the distribution of the amount of projected image light integrated in the direction perpendicular to the arrangement direction becomes approximately flat. Here, the staggered two-row arrangement may be used as one set, and there may be more arrangements. Note that the distance l between the first column and the second column is an arbitrary amount. The flatness described above can be obtained within several percent when the relationship between the pitch a and the effective object field of view φ 01 satisfies the following conditions. K 1 /2 x φ 01 aK 2 /2 x φ 01 (K 1 = 0.9, K 2 = 1.1) In this way, this embodiment makes the light intensity of the projected image uniform and reduces the light intensity of the lens in the optical axis direction. The optical system has only two pieces, making it easy to adjust. That is, since the number of lenses is two, the relative relationship in the optical axis direction and in the direction perpendicular to the optical axis only needs to be adjusted once. By the way, according to experiments conducted by the present inventors, when the lenses 40 and 41 are the same lens (however, they are plane symmetrical with respect to the intermediate image 53), the length of the lenses along the optical axis is smaller than the effective diameter of the lenses. It has been found that good results can be obtained by increasing the magnification by a factor of 2 to 60. Moreover, the design of these lenses 40 and 41 is as in Example 1.
Similarly, for the first lens 40, formulas (6) to (10) second
It is desirable that the lens 40 satisfy equations (16) to (20). By the way, in Embodiment 2, the basic idea is to use the inner diameter surface of the lens barrel as a diaphragm extending in the optical axis direction, but the illuminance on the projection plane is constant . Since the light reflected from the inner diameter surface of the lens barrel becomes stray light and adversely affects the light intensity distribution on the image plane, it is necessary to take sufficient anti-reflection measures. Inking the outer diameter surface of the lens, as is usually done here, is less favorable than the following points. That is, in the second embodiment, the lens is fitted into the lens barrel in order to accurately control the lens outer diameter and lens barrel inner diameter, which may cause peeling or the like during insertion. That is, in Embodiment 2, the inner diameter surface of the lens barrel not only has the function of simply preventing reflection and holding the lens, but also functions as a diaphragm that regulates the effective object field, and has a fairly long range in the optical axis direction, so a stable anti-reflection measure is desired. It is for this purpose. Therefore, as a stable anti-reflection measure,
As shown in Fig. 1a, a substance 62, which has almost the same refractive index as the lens and is equivalent to a lens barrel and attenuates the amount of incident light, is placed between the outer diameter surface of the lens and the inner diameter surface of the lens barrel.
It is also conceivable to insert a substance 63 that provides the same effect as 62 into the intermediate portion of the two lenses.
For example, a black plastic cladding material can be used as the light absorbing material for a lens made of transparent plastic material. This function will be explained with reference to FIG. 11b. A light ray 64 incident on the first surface of the lens on the object side from a field other than the object field φ 0 where the illuminance on the projection plane is constant reaches the boundary between the cladding material and the lens. Since the lens and the cladding material have almost the same refractive index, the light reflected at this boundary 6
5 is not present, and almost all of it passes through and enters the cladding material.
The cladding material is a material that attenuates incident light by absorption and diffusion, and light 66 that passes through the cladding material, is further reflected at the boundary, and enters the lens again, and light 67 that passes from the cladding material toward the lens barrel side.
disappears. Here, the inner diameter of the clad material is φ21 . Furthermore, as shown in FIG. 11c, the light ray 68 that passes through the second surface of the object-side lens and then enters the inner surface of the lens barrel needs to be attenuated as well. However, the intermediate part between the object side lens and the image side lens is an air layer, and if the above-mentioned crad material 62 that fits on the outer diameter of the lens is similarly used, there will be reflected light 69 due to the difference in refractive index. There is a problem that the cladding material increases, and it is necessary to use another light absorbing material 63 whose refractive index is close to that of air, unlike the cladding material. This results in unnecessary rays 69, 70, 7
1 is removed. Again, the inner diameter of the light absorbing cladding material is required to be equal to the outer diameter of the lens.
That is, φ21 corresponding to φ01 is required. With these, only the effective light beam can be transmitted and a light intensity distribution desired in terms of design can be created. Additionally, the clad material, which is the light absorption layer, also has the effect of blocking stray light from the outside. By the way, acrylic resin, plastics such as styrene, glass, etc. can be used as the transparent core material, and colored plastics, paints, etc. can also be used as the material of the light absorption layer. By the way, the above description has been made assuming that the lens effective diameter and the lens outer diameter are equal, but for example, as shown in FIG. 12, the lens 73
Even if the outer diameter φ 21 is different from the effective diameter φ 21 , it does not matter as long as the effective diameter and the outer diameter are substantially equal. However, the first
As shown in FIG. 2, it is necessary to make the portion 72 of the first and second surfaces other than the effective diameter a rough surface or a light absorption surface to prevent light from entering the lens. As described above, the second embodiment uses the lens effective diameter, that is, the lens outer shape as the basis for the light intensity distribution on the projection surface, and provides stable reflection prevention, thereby providing a compact projection device with good image performance.
Furthermore, the present inventor has determined that in Examples 1 and 2, the first lens and the second lens meet the conditional expressions (6) to (10), (16) to
About ±10% from (20), that is, We have actually designed and confirmed that it is acceptable to have a value as expressed by . Embodiment 3 In Embodiment 2, a projection optical system that does not require a field diaphragm was shown, but on the other hand, in order to project with uniform brightness as a whole when scanning the document surface, each elemental lens system must be equipped with at least two lenses. A staggered arrangement of rows was desirable. Embodiment 3 shows an optical system that does not require a field stop and is capable of projecting uniform brightness over the entire document even with a single row of compound eye systems. In Embodiment 3, when optical systems capable of providing a Gaussian light intensity distribution on the projection plane are arranged parallel to each other in one or more rows at equal intervals, the effective object field of each component lens system overlaps in multiple directions. , represents an optical system in which the distribution in the array direction regarding the amount of light integrated in the direction perpendicular to the array direction is approximately flat. In Embodiment 3, the effective object field of view is increased by reducing the lateral magnification of the lenses constituting the element lens system, and the light intensity on the image plane is adjusted so that the amount of light in the overlapping portion of each partial projection image is uniform. It is designed to have a Gaussian distribution as shown in FIG. 13 centered around the optical axis of each elemental lens system. Regarding one or more parallel arrays that are parallel to each other, flatness within a few percent can be obtained by satisfying the following conditions when the effective diameter of a lens to be described later is φ and the pitch is a. M 1 ×φ 1 <a<M 2 ×φ 1
(M 1 = 1.18, M 2 = 1.36) Using FIG. 8 a in Example 2, Example 3
Describe the optical characteristics of As in Example 2, for the first lens 40, the radius of curvature of the first surface, that is, the surface on the object side is r 1 , and the radius of curvature of the second surface, that is, the surface on the image field side is r 2
(Negative value in the figure) The center thickness, that is, the distance between the first and second surfaces along the optical axis, is d 1 ', the refractive index is n 1 ', the effective diameter of the lens is φ 1 , and the size of the object field of view is Assuming that the size of the intermediate image 53 is φ 01 and the size of the intermediate image 53 is φ 2 , the first
The distance from the surface to the object 50 is S 1 (negative value in the figure), the distance from the second surface of the first lens 40 to the intermediate image 53 is S 2 ', and the lateral magnification of the intermediate image 53 with respect to the object 50 is β 1 ( ≡−|φ 20 |) Let be the effective F number Fe on the object side. Fe, S 1 , β 1 , S 2 ′, n 1 ′ can be set in advance,
From these five set amounts, r 1 , r 2 , d 1 ′, φ 1 , φ 0
is calculated from the ideal imaging theory. Here, since the meaning of the principal ray, which is the basis of the optical system according to this embodiment, is different from that in Embodiments 1 and 2, it will be explained. When considering a ray that enters the upper end of the first surface of the object side lens from the effective object field of view edge and a ray that passes from the effective object field of view end to the lower end of the second surface of the object side lens, the second surface exit of both rays A ray that emerges from the center after the height, becomes parallel to the optical axis, and heads toward the image field side lens is defined as the principal ray, and this ray characterizes the optical system according to this embodiment. Now, we will calculate r 1 , r 2 .d 1 ′, φ 1 , φ 0 below, but first from the definition of F number Also, from paraxial tracking, β 1 = 1/( 1 +- 1 e 12 ) S 1 + (1-e 12 ) ...(23) However, 1 ≡ n 1 ′- 1/r 1 (first (refractive power of the surface) 2 ≡1-n 1 ′/r 2 (refractive power of the second surface) e 1 ′≡d 1 ′/n 1 ′ Next, the principal ray of the effective incident light flux from the object passes through the second surface. The following relationship is shown based on the condition that the light is emitted parallel to the optical axis after exiting. 2 = 2/e 1 ' (24) 1 = -1/S 1 (25) Furthermore, the following relationship is required from the condition that the aperture efficiency at the required maximum angle of view becomes zero. φ 0 =−2×S 1 ×φ 1 /e 1 ′ ...(56) Finally, from the conditions for keeping the distance S 2 ′ from the second surface of the first lens 40 to the intermediate position at an appropriate value in advance, the following A relational expression is required. S 2 ′=1/ 2 ……(27) The conditions of equations (22) to (27) above are r 1 , r 2 , d 1 ′, φ 1 ,
By solving for φ 0 , we uniquely obtain the following result. r 1 =-(n′ 1 −1)S 1 …(28) r 2 =S 1 ×β 1 ×(1−n 1 ′)……(29) d 1 ′=2×n 1 ′×S 1 × β 1 ...(30) φ 0 =−φ 11 (32) Next, the second lens 41 will be explained. As before, use the symbols given in Figure 8a. In the figure, the radius of curvature of the first surface of the second lens 41, that is, the surface on the object side is r 3 , and the radius of curvature of the second surface, that is, the surface on the image field side is r 4 (negative quantity in the figure). center thickness, that is, the first and second surfaces along the optical axis.
The thickness of the lens with respect to the surface is expressed as d 2 ′, and the principal refractive index of the material of this lens, that is, the refractive index for a typical design wavelength is expressed as n 2 ′. Also, the effective diameter of this lens is represented by φ 3 , the size of the projected image with respect to the second lens on the projection plane is represented by φ 4 , and this lens 4
1, the distance to the intermediate image 53 is
S 3 (negative amount in the figure), and the distance from the second surface of the second lens 41 to the projected image is expressed as S 4 '. The lateral magnification for the image 53 is expressed as β 2 (≡−|φ 42 |). And the effective F on the image field side of this lens 41
Let us denote the number by Fe′. The effective F number determined from the conditions regarding the brightness of the projected image, that is, The lateral magnification β 2 (|β 2 |>1) of the projected image, the distance S 3 from the intermediate image to the object side surface, and the lens back S 4 ' to the projection plane are quantities that can be set in advance. Further, the principal refractive index n 2 ' of the material is determined by setting the material. These set amounts Fe′,
From β 2 , S 3 , S 4 ′, and n 2 ′, the radius of curvature r 3 of the first surface of the second lens 41, the radius of curvature r 4 of the second surface, the lens center thickness d 2 ′ of the second lens, and the Effective diameter of 2 lenses φ
3 , and the effective diameter φ4 of the projected image is determined using the ideal imaging theory based on the following conditions. First, the relationship between the lateral magnification β 2 and the configuration data of the lens 41 is given by the following equation. 1/β 2 = 1/( 3 + 43 e 24 ) (−S 4 ′) + (1 − e 23 ) ……(34) However, 3 ≡n 2 ′−1/r 3 ( (Refracting power of the first surface) ≡1-n 2 ′/r 4 (Refractive power of the second surface) e 2 ′≡d 2 ′/n 2 ′ Next, the chief ray of the effective incident light flux from the object is directed to the second lens. From the condition that it is parallel to the optical axis when it enters the first surface of Therefore, the following relational expression is required. φ 4 = 2×S 4 ′×φ 3 /e 2 ′ ...(37) Finally, from the conditions for keeping the distance S 3 from the first surface of the second lens 41 to the intermediate image position at an appropriate value in advance, A relational expression is required. S 3 = -1/3 ...(38) The above conditional expressions (33) to (38) are expressed as r 3 , r 4 , d 2 ′, φ
By simultaneously solving for 3 and φ 4 , we uniquely obtain the following result. r 3 = S 4 ' _ _ n 2 ′×S 4 ′×1/β 2 ……(41) φ 4 =−β 2 ×φ 3 ...(43) Therefore, in the coaxial optical system combining the first lens 40 and the second lens 41, first, the intermediate image (object diameter φ 0 ) of the object to be projected (object diameter φ 0 ) is An image diameter φ 2 ) is formed, and the intermediate image is then relayed by the second lens onto the projection image plane as an erect image with a projection image diameter φ 4 . At this time, in order to consistently form the entire image of the object plane on the projection plane by arranging a plurality of coaxial optical systems each consisting of a first lens and a second lens, generally β 1 ×β 2 =
Note that it must be used at +1, that is, erect and at the same magnification. That is, it is necessary to consider the configuration of the first lens and the second lens so that the relationship β 2 =1/β 1 (44) is satisfied. With this kind of consideration, Fe′=Fe ……(45) inevitably becomes obvious. In the end, in an erect equal-magnification coaxial optical system that combines the first lens 40 and the second lens 41, the first lens 40
If β 1 and Fe are set according to appropriate conditions, then β 2 and Fe' of the second lens are naturally determined by equations (44) and (45). but,
The other setting values of the first lens, S 1 , S 2 ′, n 1 ′, and the setting values of the second lens, S 3 , S 4 ′, n 2 ′, are determined independently from each other under appropriate conditions. Good things must be noted. Now, generally speaking, if the first lens and the second lens have different configurations, two types of lenses will be produced, and it is desirable to avoid this from a manufacturing standpoint. From this point of view, the above-mentioned first lens and second lens
Conditional expression for an erect equal-magnification coaxial optical system combining lenses
As the second lens satisfying (44) and (45), a coaxial optical system in which the first lens is arranged symmetrically with respect to the intermediate image plane can be considered. Therefore, based on this idea, it becomes possible to use the first lens as the second lens. In this case, the specifications constituting the second lens are obtained from the following relationship with the specifications constituting the first lens. That is, r 3 = −r 2 , r 4 = −r 1 , d 2 ′=d 1 ′, n 2 ′=n 1 ′, φ 3
= φ1 , φ4 = 0 , β2 =1/ β1 , S3 =−
S 2 ′, S 4 ′=−S 1 , Fe′=Fe. This makes the projection optical system simple. Furthermore, the inventor conducted an experimental design and confirmed that the first lens and the second lens may be approximately ±10% from the above conditional expressions (28) to (32) and (39) to (43). did. That is, −K 1 ×S 1 × (n 1 ′−1) r 1 −K 2 ×S 1 × (n 1 ′−1) K 2 ×S 1 ×β 1 × (1−n 1 ′) r 2 K 1 ×S 1 ×β 1 (1−n 1 ′) 2×K 1 ×n 1 ′×S 1 ×β 1 d 1 ′ 2×K 2 ×n 1 ′×S 1 ×β 1 K 1 ×S 4 ′×1/β 2 ×(1−n 2 ′) r 3 K 2 ×S 4 ′×1/β 2 ×(1−n 2 ′) K 2 ×S 4 ′×(1− n 2 ′) r 4 K 1 ×S 4 ′× (1−n 2 ′) −2×K 1 ×n 2 ′×S 4 ′×1/β 2 d 2 ′−2×K 2 ×n 2 ′ ×S 4 ′×1/β 2 However, K 1 =0.9 and K 2 =1.1. Considering these conditions, the data is shown in the following table.

【表】【table】

【表】 ところで実施例3においても実施例2と同様に
鏡筒内径面をいわば光軸方向に伸びた絞りとして
使用することが、基本思想であるが有効物体視野
以外からレンズに入射する光についての鏡筒内径
面からの反射光は迷光となつて像面上の光強度分
布に悪影響を与えるため充分な反射防止策をとる
必要性がある。その反射防止策については実施例
2で述べたものと同様である。 この様に実施例3ではレンズ有効径即ちレンズ
外径を投影面上の光強度分布の基礎とすることに
よりまた、安定した反射防止をすることにより画
像性能の良いコンパクトな投影装置としている。 次に実施例1、2、3で示した複眼投影レンズ
を利用して具体的に組み立て構成した本発明の実
施例である投影装置を示す。 次に実施例1,2,3で示された複眼投影光学
系を用いて組み立て構成される最も好ましい形態
の投影装置を示す。第14図は実施例1の光学系
を用いた投影装置の全体図で、装置は2つのレン
ズブロツク81,82及びマスク85より構成さ
れている。原稿側の第1レンズブロツク81に
は、第2図で示した第1レンズが並列に配設され
て固定されており複数個の光軸を形成している。
また投影面側の第2レンズブロツク82には、第
2レンズが第1レンズブロツク81と同様に配設
固定され、個々の第2レンズの光軸は、対応する
第1レンズの光軸と一致している。更に第1レン
ズブロツクの投影面側及び第2レンズブロツクの
原稿面側にはそれぞれ土手部分83,84が形成
されており、それらは開口が第1,第2レンズと
同様の配置で配列されているマスク85を、第3
図における視野絞り12の位置に固定するととも
に、第1レンズと第2レンズのレンズ端面間距離
を第3図に示した(S2′+S3)に固定する機能を有
する。第14図におけるA,B方向から見た装置
の側断面図をそれぞれ第15図a,bに示す。共
通の光軸を有する第1レンズ、第2レンズ及び開
口を有するマスクとによつて構成される要素レン
ズ系はそれぞれ原稿の異なつた部分を投影面上の
異なつた部分に投影し、複眼の投影装置は第1図
で示したような帯状領域3の全体像4を形成す
る。尚投影装置は、第1レンズの原稿側端面と原
稿Dとの距離が第3図に示すS1に、第2レンズの
投影面側端面と投影面Pとの距離S4′になるよう
に固定されている。(固定手段は図示省略) 又実施例2及び3で示した投影光学系を用いて
構成した投影装置の1例の断面図を第16図a,
bに示す。この装置において第1、第2レンズブ
ロツクは土手部分を有さず、第16図cに示すよ
うなバーレンズ配置位置にバーレンズ径の穴をあ
けた厚板90を介して一体に固定されている。こ
の厚板90によつて第1レンズ及び第2レンズの
端面間は第8図aで示された(S2′+S3)に保た
れ、かつ第1、第2レンズの壁面側及び厚板90
の穴の壁面には光反射防止処理が施されて光反射
を防いでいる。 本発明は以上に示した投影装置を形成する為の
レンズブロツク即ち、複眼レンズ装置を作成する
為の最も量産性の高く、コストの安い方法を提供
する事を目的とする。 本発明者等の実験により具体的にA4版程度の
原稿に対し、装置の大きさ及び投影光学系の光学
的性能が最も実用的な投影装置においては、各レ
ンズの直径が1〜2mmまた光軸方向の長さが10mm
程度のものが好ましい。その場合に原稿幅の領域
の全体像を投影可能にする為には投影装置として
は百本近いレンズの配列が必要となつてくる。こ
のようなレンズ端曲面を有する小さいレンズを多
数配列して全体として原稿像を投影可能な投影装
置を形成するのは一般技術的に困難であるが本発
明では以下の作成方法及び構成をとることにより
その困難を解決している。 また以下に述べるレンズブロツク即ち複眼レン
ズ装置の作成実施例は前述した3つの実施例の光
学系全てにおいて適用可能なものである。このよ
うな光軸に沿つた長さが有効径に比べて長いレン
ズを多数配列したレンズブロツク即ち複眼レンズ
装置を作成する方法は本発明において大きく2種
類に分類される。第1の方法は最初に個々のバー
レンズ単体を作成しておいてからレンズ支持体に
挿入し固定するものであり、第2の方法はレンズ
素材をレンズ支持体に固定したブロツク、又はレ
ンズ素材自体がレンズ支持体をも兼ねているブロ
ツクにおいて一度に多数のレンズ曲面を成形する
ものである。第1の方法における単レンズは透明
プラスチツク例えばアクリル系樹脂、エポキシ系
樹脂、ポリカーボネート、スチロール等をコンプ
レツシヨン又はインジエクシヨンによる加工法を
用いて成形されるものと、ガラス材を研摩して得
られるもの等がある。先に述べたように実用的な
バーレンズ単体は非常に小さいものである為ガラ
ス材質で作成するのは技術的にもコスト的にも困
難である為透明プラスチツクで作するのが好まし
い。以下の実施例ではアクリルを用いた例を示
す。 作成方法 1 作成方法1は次に述べる作成方法2とともにま
ずバーレンズ単体を複数作成して、その後それら
をレンズ支持体に挿入してから一体化するもので
ある。まずバーレンズ単体作成を第17図a,b
で説明すると、インジエクシヨン、キヤステイン
グ、押出し等の方法により形成されたアクリル棒
112を、バーレンズとほぼ同じ径を有する型1
10に挿入し、アクリル棒を加熱軟化させた後レ
ンズ曲率半径(例えば第3図におけるr1,r2)の
凹球面を有する型111,111′で押圧してバ
ーレンズ112をコンプレツシヨン作成する。 次にバーレンズの固定方法を述べると、第18
図aに示すような、アルミ等の金属板で形成され
た中空で、かつ上、下面のレンズ配置位置にほぼ
バーレンズ径の貫通孔をあけられたレンズ支持体
113に対して第18図bで示す如く各貫通孔に
バーレンズ単体をそれぞれ挿入する。その際基準
台114を使用して各バーレンズの端面の光軸方
向に対する位置を一致させる。更に基準面の高さ
を可変にする事により、第15図aに示した土手
の高さとバーレンズ端面との位置関係を第1,第
2レンズが結像の光学関係を保持するように調整
する。即ち、第1,第2のレンズブロツクを組み
合せて投影装置を形成するとき、対向する各バー
レンズの端面間隔が実施例1,2,3に示した投
影光学系のレンズ単面間隔になるように調整す
る。但し第18図において実施例1の光学系の為
の土手部分は図示していない。このようにして複
数のバーレンズを挿入し配列した後、レンズ支持
体113の中空部に黒色顔料又は染料を混入した
アクリル樹脂又はエポキシ樹脂115を注入して
硬化させ、第18図cに示すようにバーレンズと
レンズ支持体を一体化して固定する。この黒色顔
料は光吸収体の役目を果たし、各バーレンズの壁
面を透過して他のバーレンズの壁面に入射する迷
光を防ぐ。更にこの黒色顔料を含みバーレンズと
レンズ支持体を固定させる硬化樹脂をバーレンズ
と同じもしくはそれ以上の屈折率のものを用いる
か、又はバーレンズの壁面を粗面にする事により
バーレンズ壁面で反射する有害なフレア光を防止
する。 この方法を用いれば各バーレンズ単体の性能を
それぞれ事前に点検できる為全体的に光学性能の
高い複眼レンズ装置が得られる。 尚この方法においてアクリル樹脂115が硬化
する時は収縮する為、その前に前記レンズ支持体
113の長手方向に対して複数の仕切り板を用意
し、アクリル樹脂115を分割するように挿し込
んで凝固収縮による歪を緩和するのが好ましい。 作成方法 2 作成方法1と同様に最初にバーレンズを作成し
た後にそれをレンズ支持体に挿入し配列する。第
19図aにおいて一様な不透明材質のレンズ支持
体116にバーンズ径程の貫通孔を上面から下面
までドリルであけ、貫通孔の壁面又はバーレンズ
壁面に接着剤を塗布した後バーレンズを挿入して
固定する。もしレンズ支持体116の材質が金属
等の場合のようにバーレンズ壁面の対向する面が
光反射のおこりやすい面の場合にはバーレンズ壁
面を粗面にして貫通孔の壁面との間に黒色顔料を
塗り込むか、接着剤に黒色顔料を混入させて反射
防止層117を形成する。作成方法2における利
点は作成方法1と同様に事前に不良のバーレンズ
を取り除いて精度の高い複眼レンズ装置が作成可
能なことである。 この作成方法においてレンズ支持体116材質
は、機械的な精度を考慮すれば金属材質が好まし
い。しかしながらもし金属を用いた場合、レンズ
支持体高さの貫通孔を精度よく量産加工すること
は、径が小さく深さが深い為に技術的に非常に困
難である。その場合には第19図bに示すように
レンズ支持体116をn枚の薄い金属板116
,116,116……116nで形成し、
それぞれの金属板に対してバーレンズ配置位置に
プレス加工等によりバーレンズ径の穴をあける。
その後これらの金属板を、それぞれの穴の位置を
完全に一致させて貼り合せ一体化したレンズ支持
体として構成する。この方法を用いれば精度の高
い貫通孔を設けた金属レンズ支持体が容易に加工
できる。 又第19図cに示す如く最初からレンズ単体1
12側面に光吸収又は遮光性のクラツド材118
を被覆しておき、その後順次レンズ支持体11
6′に挿入して固定しても良い。この場合レンズ
支持体は透明な材質でも使用可能である。 またクラツド材は光吸収性の一顔料等を混入
し、屈折率がレンズ単体とほぼ同一の樹脂を用い
るのが好ましい。 本作成方法の後半で述べた、ブロツクを薄板の
積層で形成する方法及びレンズ側面を光吸収性又
は遮光性を有するクラツド材で被覆する方法は他
の作成方法にも応用できるものである。 作成方法 3 作成方法3は複数のアクリル棒をレンズ支持体
に挿入して固定配列しておき、それらのレンズ端
面を一度に成形するものである。まず第20図
a,b,cで示すような過程で、作成方法1と同
様にしてアクリル棒119をレンズ支持体に黒色
顔料を混入させたアクリル樹脂で固定するか、ま
たは作成方法2の様に貫通孔のあいた一様な材質
のレンズ支持体にアクリル棒119を固定する。
この場合各アクリル棒の端面を一致させて固定す
る必要はない。その後バーレンズの第1端面及び
第2端面の曲率を有する凹球面が各バーレンズの
配置位置に配列された型120,120′を第2
0図dにおいて矢印で示す方向に移動してコンプ
レツシヨン成形し、全てのバーレンズのレンズ端
面を同時に作成する。その結果第20図eに示す
ような複眼レンズ装置が得られる。 この作成方法を用いれば作成方法1,2で述べ
た基準台を用いずともレンズ端面が同一平面上に
のつた複眼レンズ装置が得られ、また一度にレン
ズ端面の成形が可能な為手間が省け、コスト及び
量産性の面で有利である。またこの方法を用いれ
ば偏心等の少ない、また各バーレンズの光学的性
能のばらつきの少ない複眼レンズ装置が量産可能
である。 更にレンズ端面を成形する型120,120′
の精度が良ければバーレンズの光軸の間隔が一定
のピツチで得られ、また全てのレンズ端面を一度
に成形する為第1端面と第2端面をとり違えて挿
入する必要がない。 作成方法 4 今まで述べた作成方法のような、バーレンズ又
はアクリル棒を各々レンズ支持体に挿入して固定
する作業手間を、省いた更に量産性の高い作成方
法を示す。 第21図aで示すような不透明な一様な材質で
形成され、バーレンズの配置位置に貫通孔があけ
られたレンズ支持体121又は第19図bで説明
したような方法を用いて形成されたレンズ支持体
を第21図bで示すようにアクリル樹脂122の
注型又はインジエクシヨンによつてc図の如くレ
ンズ支持体121をアクリル樹脂で覆う。その後
作成方法3と同様にバーレンズの配置位置にバー
レンズの第1、第2端面曲率の凹球面を有する型
120,120′を用いたコンプレツシヨン成形
によりd図の如く複眼レンズ装置を一度に形成す
る。この作成方法を用いれば今までの作成方法に
比べてバーレンズ又はアクリル棒を挿入し、固定
する手間が省け更なる量産性が図れてコストを安
くできる。またコンプレツシヨン成形の際に一様
で大きな圧力を加える事が可能な為精密なレンズ
端面が成形できる。 尚この方法においてアクリルを注入する前のレ
ンズ支持体の貫通孔壁面に光反射防止剤を塗布し
ておく事が望ましい。 作成方法 5 作成方法4よりも更にコスト低下が可能な作成
方法を第22図に示す。第22図aのようにアク
リル層124及び遮光板125を交互に積層し接
着又は融着させる。このようにして形成されたブ
ロツクを第21図cで示した型120,120′
でコンプレツシヨン成形してアクリル層の上下面
にバーレス端面を形成し、第22図bで示すよう
な複眼レンズ装置を得る。 また第22図cに示した如く透明なアクリルブ
ロツク124′に対して、最初にコンプレツシヨ
ン成形によつてその表面にバーレンズ曲面を設
け、次にバーレンズピツチ間に切削加工又はレー
ザー加工により切り込みを入れ、その切り込み部
分に不透明板又は墨入れ等により、遮光層を形成
しバーレンズ間の迷光を防ぐ。この方法は第22
図cの右方の図で示す如く最初に遮光層を設ける
加工を行ない、その後バーレンズ曲面をコンプレ
ツシヨン成形しも良い。 作成方法 6 この方法は作成方法5と似ている。第23図a
において金属箔又はプラスチツクシート等の遮光
膜を、遮光膜支持体202の切り込み順次挿入し
て、等間隔の遮光膜配列を形成し、その後アクリ
ル樹脂等の透明プラスチツクを注入し固化させて
から中央部を切断して第22図aで示したブロツ
クを得る。従がつて作成方法5と同様にコンプレ
ツシヨン成形する事によりレンズ面を一度に形成
可能である。作成方法5及び6においてブロツク
の幅をバーレンズ2列分にすれば、2並列のバー
レンズ配列がコンプレツシヨン成形によつて一度
に得られ、また1列幅のレンズブロツクを2個形
成して半ピツチずらして接着すれば千鳥配列のレ
ンズブロツクが得られる。 作成方法 7 第24図aにおいて作成方法4のようにアクリ
ル棒をレンズ支持体126の貫通孔に挿入して固
定するか、又は作成方法5のようにレンズ支持体
126の貫通孔にアクリル樹脂を注入して固化さ
せたブロツクの、上下面に突出しているアクリル
樹脂を取り除き研摩する。また別にコンプレツシ
ヨン成形により成形した、1端面にバーレンズ端
面の曲率を有する凸球面が配列されたセンベイレ
ンズ128,129を、各凸球面部と貫通孔巾の
アクリル部とが1つにバーレンズを形成するよう
に前述のブロツクの上下面に貼り合せる。その際
センベイレンズとブロツクとの貼り合せ面間に増
透の反射防止膜を設け、貼り合せ面での光反射を
防止して、第24図bのような複眼レンズ装置を
形成する。 この作成方法を用いれば量産性が高いとともに
コンプレツシヨン成形の失敗を、センベイレンズ
の段階で点検でき成形失敗による損失を軽くする
事ができる。尚作成方法3,4においては、第2
5図で示す如くレンズ支持体の貫通孔の径φをバ
ーレンズの径φよりも大きくする事により次の
ような利点を得る事ができる。即ち第25図中に
「α」で示した部分のように貫通孔の位置が所定
のバーレンズ配置位置と多少平行ずれして形成さ
れても、貫通孔の径が大きい事によりコンプレツ
シヨン成形されたレンズ端面はその領域に包含さ
れ実質的な光学作用には支障はない。但しこの時
にはバーレンズ端面以外の表面130より有害光
が入射するのを防ぐ為にそれらの表面130を粗
面にして光散乱させるか、塗料等による遮光層を
設ける必要がある。 このようにして形成された複眼レンズ装置即ち
第1,第2レンズブロツクを用いて投影装置を形
成する。もし第14図、第15図で示したような
実施例1の光学系を用いた投影装置を形成する場
合には、第14図のように各レンズブロツクにレ
ンズ間隔調整の為の土手部分が形成されている事
が望ましい。これは第26図aで示すようにレン
ズ支持体自身に形成する事が可能である。また作
成方法4においてバーレンズ端面をコンプレツシ
ヨン成形する際に、第26図bのように土手部分
も一緒にアクリル材質で成形する事もできる。更
に作成方法7におけるセンベイレンズを作成する
時に第26図cで示すように土手部分が一体化さ
れたセンベイレンズを作成して、複眼レンズ装置
を形成する事も可能である。 第27図において今まで述べた方法も用いて作
成されたレンズブロツクにマスク143を固定す
る方法を図示してある。マスク143は第2レン
ズブロツク144の土手部分に形成されたダボ1
46に基準穴145を合わせて位置決めされる。
更にこの上に第1レンズブロツクを固定して第1
4図に示した装置が組み立てられる。尚マスク1
43はレンズブロツクとの温度膨張度の差を緩和
する為に第27図に示したように長手方法に複数
個のマスク143,143……に分割した方
が好ましい。 また今までの作成方法で作成された複眼レンズ
装置は第16図で示した如く実施例2,3の光学
系を投影装置にも適用できる。 作成方法 8 第29図aに示すように一様な径に引いた透明
プラスチツクフアイバー211を、フアイバー支
持体210で固定し、所定の配列を実現する。そ
の後、そのすき間を透明プラスチツクフアイバー
とほぼ同じ屈折率を有する黒色プラスチツクで充
填し固化する。その後両端を第20図dに示した
ような形に切断し、コンプレツシヨン成形によ
り、バーレンズ面を形成して第29図bのような
レンズブロツクを作成する。 また透明プラスチツクフアイバーを形成する時
に、第29図cに示すような方法で黒色プラスチ
ツク材を用いたクラツド材212でその側面を被
覆すれば、各透明プラスチツクを一体的に固定す
る為の固化材は透明なものでも支障はない。作成
例6及び作成例8は非常に量産性に優れた製法で
ある。 又作成例8において、前記各透明プラスチツク
フアイバーを、所定方向にほぼ等間隔の溝が形成
されたブロツクの各溝に配置し、その上から硬化
性樹脂を注入して一体化すれば、レンズピツチが
精確な複眼レンズ装置を作成できる。この方法は
他の作成方法にも応用できる。例えば前述の各溝
にバーレンズ単体をそれぞれ配列して固定して複
眼レンズ装置を形成しても良い。 さて今までの作成例を用いて組み立て構成され
た投影装置を複眼装置に適用した実施例を以下に
述べる。 第30図で160はドラムで不図示のモータに
よつて矢印方向に定速で回転駆動されているが、
周囲に導電性基層、光導電体層、表面透明絶縁層
を順に層合して成る感光体161を有している。
この感光体161はまずコロナ放電器162によ
り表面に均一な帯電を受けるが、その極性は前記
光導電体がN型半導体の場合は正、P型の場合は
負である。次に感光体161は、ドラム160の
回転に同期して、矢印方向にドラム160の周束
に結像倍率の逆数を乗じた速度で(等倍像形成の
場合同束)矢印方向に移動せしめられる透明原稿
台63上に載置された原稿164の像露光を受け
るが、この像は投影装置165によつて感光体6
1上に結像されるものである。上記原稿64のア
レイ65が対向する領域、即ち感光体61上に結
像せしめられる領域はランプと反射笠より成る照
明系166によつて照明されている。ここで、例
えば照明光量を調整すれば感光体161に対する
露光量が調整できるものである。 感光体161は上記投影装置165による像露
光を受けると同時にACコロナ放電器62と逆極
性のコロナ放電器167により除電作用を受け、
これによつて感光体161上に原稿164の光像
に対応した帯電パターンが形成されることになる
が、この感光体161は更にランプ68により全
面均一な露光を受けコントラストのよい静電潜像
が形成されることになる。形成された潜像はカス
ケード型、マグネツトブラシ型等の現像器169
によりトナー像として顕画化される。次にこのト
ナー像は不図示の供給手段から送出されローラ1
70,171によつて感光体161に接しめられ
て感光体61と同速で送られる転写紙172に転
写される。転写効率を高める為、転写位置に於い
て転写紙172の裏面には現像像を形成したトナ
ーと逆極性の帯電が与えられるが、これはコロナ
放電器173によつてなされる。転写紙172に
転写されたトナー像は、転写紙に圧接した対のロ
ーラ174,175を備えた加熱定着器等の適宜
の定着器で定着され、不図示の収納手段に搬送さ
れる。 転写終了後の感光体表面は、これに圧接した弾
性体ブレード176のエツジによつて残留トナー
の拭い取りクリーニングを受けて清浄面に復し、
再び上記の画像処理サイクルに投入されるもので
ある。尚、前記放電器167は光像露光と同時に
感光体161表面を除電するように設置されてい
るが、帯電器162と結像系間の間に配置されて
光像露光前に感光体161表面に除電するように
してもよい。この場合はランプ168は不要であ
る。また感光体161は表面絶縁層を持たないも
のであつてもよい。この場合は放電器167とラ
ンプ168は不要である。 所で第30図示の複写装置で用いる投影装置に
おいてもレンズブロツクが金属のレンズ支持体を
骨格として構成されていた場合には、第31図で
示すように第2レンズブロツクのエツジ190又
は191が放電帯電器又は高電位に保たれた感光
体161との間で放電する危険性を有する。それ
に対しては次に示す2つの実施例によつて解決さ
れる。 まずエツジ190に関しては第32図に示すよ
うにレンズ径に対してレンズ端表面181を広げ
てエツジをカバーする。もちろんレンズ端面の曲
率半径は同じである。この実施例のバーレンズ1
82の形態は作成方法及び2において最初の単レ
ンズ作成の時に既に形成しておいても良いし、又
作成方法3においてコンプレツシヨンする際の型
の大きさを調整する事によつて形成しても良い。
尚作成方法4,7におけるレンズブロツクは既に
この効果を有している。 またエツジ191に関してはれに対向しかつ覆
う状態絶縁体183,183′を接近又は密接配
置する事で放電を防止する。 今まで述べてきたような本発明の作成方法を用
いれば複眼レンズ装置が非常に量産性の高く、ま
たコストの低い方法で作成可能で、また精度の高
い複眼レンズ装置が得られる。従がつてこの作成
方法で得られた複眼レンズ装置を用いて形成され
た投影装置は質の高い画像を投影する事ができる
ものである。
[Table] In Embodiment 3, as in Embodiment 2, the basic idea is to use the inner diameter surface of the lens barrel as a so-called diaphragm extending in the optical axis direction, but regarding light entering the lens from outside the effective object field. Since the reflected light from the inner diameter surface of the lens barrel becomes stray light and adversely affects the light intensity distribution on the image plane, it is necessary to take sufficient anti-reflection measures. The antireflection measures are the same as those described in the second embodiment. As described above, in the third embodiment, by using the lens effective diameter, that is, the lens outer diameter as the basis of the light intensity distribution on the projection surface, and by providing stable reflection prevention, a compact projection device with good image performance is achieved. Next, a projection apparatus according to an embodiment of the present invention will be shown, which is specifically assembled and configured using the compound eye projection lenses shown in Examples 1, 2, and 3. Next, the most preferable projection device constructed using the compound eye projection optical system shown in Examples 1, 2, and 3 will be described. FIG. 14 is an overall view of a projection apparatus using the optical system of Example 1. The apparatus is composed of two lens blocks 81 and 82 and a mask 85. The first lenses shown in FIG. 2 are arranged and fixed in parallel to the first lens block 81 on the document side, forming a plurality of optical axes.
Further, a second lens is arranged and fixed on the second lens block 82 on the projection surface side in the same manner as the first lens block 81, and the optical axis of each second lens is aligned with the optical axis of the corresponding first lens. We are doing so. Further, bank portions 83 and 84 are formed on the projection surface side of the first lens block and on the document surface side of the second lens block, respectively, and these have openings arranged in the same arrangement as the first and second lenses. The third mask 85
It has the function of fixing the field stop 12 at the position shown in the figure and fixing the distance between the lens end surfaces of the first lens and the second lens to (S 2 '+S 3 ) shown in FIG. Side sectional views of the device viewed from directions A and B in FIG. 14 are shown in FIGS. 15a and 15b, respectively. The elemental lens system, which is composed of a first lens having a common optical axis, a second lens, and a mask having an aperture, respectively projects different parts of the original onto different parts on the projection plane, and performs compound eye projection. The device forms an overall image 4 of the strip-like area 3 as shown in FIG. The projection device is arranged so that the distance between the document side end surface of the first lens and the document D is S 1 shown in FIG. 3, and the distance between the projection surface side end surface of the second lens and the projection surface P is S 4 '. Fixed. (The fixing means is omitted from the drawings.) Also, FIG.
Shown in b. In this device, the first and second lens blocks do not have bank portions, and are fixed together through a thick plate 90 with a hole of the diameter of the bar lens formed at the bar lens arrangement position as shown in FIG. 16c. There is. By this thick plate 90, the distance between the end surfaces of the first lens and the second lens is maintained at (S 2 '+S 3 ) shown in FIG. 90
The walls of the hole are treated with anti-reflection treatment to prevent light reflection. It is an object of the present invention to provide a method for producing a lens block, that is, a compound eye lens device, for forming the above-mentioned projection device, with the highest mass productivity and at the lowest cost. Experiments conducted by the inventors have shown that in a projection device with the most practical size and optical performance of the projection optical system, each lens has a diameter of 1 to 2 mm and a light beam of approximately A4 size. Axial length is 10mm
It is preferable that the degree of In this case, in order to be able to project the entire image of an area the width of the document, the projection device would need to have an array of nearly 100 lenses. Although it is generally technically difficult to form a projection device capable of projecting an original image as a whole by arranging a large number of small lenses having such lens end curved surfaces, the present invention employs the following manufacturing method and configuration. This problem has been solved. Furthermore, the embodiments of manufacturing a lens block or compound eye lens device described below are applicable to all of the optical systems of the three embodiments described above. In the present invention, methods for producing a lens block, that is, a compound eye lens device, in which a large number of lenses whose length along the optical axis is longer than the effective diameter are arranged are broadly classified into two types. The first method is to first create individual bar lenses and then insert and fix them into a lens support.The second method is to create a block of lens material fixed to a lens support, or a lens material. A large number of lens curved surfaces are formed at once on a block that also serves as a lens support. The single lens in the first method is one that is made of transparent plastic such as acrylic resin, epoxy resin, polycarbonate, styrene, etc. using a compression or injection processing method, and one that is obtained by polishing a glass material. etc. As mentioned above, since a practical bar lens itself is very small, it is technically and cost-effective to make it from glass, so it is preferable to make it from transparent plastic. In the following examples, an example using acrylic will be shown. Manufacturing method 1 Manufacturing method 1 is similar to manufacturing method 2 described below, in which a plurality of single bar lenses are first created, and then they are inserted into a lens support and then integrated. First, create a single bar lens as shown in Figure 17a and b.
To explain, an acrylic rod 112 formed by a method such as injection, casting, or extrusion is placed in a mold 1 having approximately the same diameter as a bar lens.
After the acrylic rod is heated and softened, it is pressed with molds 111 and 111' having concave spherical surfaces with the radius of lens curvature (for example, r 1 and r 2 in FIG. 3) to create a compression bar lens 112. do. Next, to explain how to fix the bar lens, the 18th
FIG. 18B is a hollow lens support 113 made of a metal plate such as aluminum, as shown in FIG. Insert a single bar lens into each through hole as shown in . At this time, the reference stand 114 is used to align the end faces of each bar lens with respect to the optical axis direction. Furthermore, by making the height of the reference plane variable, the positional relationship between the height of the bank and the end face of the bar lens shown in Figure 15a is adjusted so that the optical relationship of image formation between the first and second lenses is maintained. do. That is, when the first and second lens blocks are combined to form a projection device, the distance between the end faces of the opposing bar lenses is set to be the distance between the single lens surfaces of the projection optical system shown in Examples 1, 2, and 3. Adjust to. However, in FIG. 18, the bank portion for the optical system of Example 1 is not shown. After inserting and arranging a plurality of bar lenses in this manner, an acrylic resin or epoxy resin 115 mixed with black pigment or dye is injected into the hollow part of the lens support 113 and hardened, as shown in FIG. 18c. The bar lens and lens support are integrated and fixed. This black pigment serves as a light absorber and prevents stray light from passing through the wall surface of each bar lens and entering the wall surface of other bar lenses. Furthermore, by using a cured resin containing this black pigment and fixing the bar lens and the lens support with a refractive index equal to or higher than that of the bar lens, or by making the wall surface of the bar lens rough. Prevents harmful flare light from being reflected. If this method is used, the performance of each individual bar lens can be checked in advance, so a compound eye lens device with high overall optical performance can be obtained. Note that in this method, the acrylic resin 115 shrinks when it hardens, so before that, prepare a plurality of partition plates in the longitudinal direction of the lens support 113, insert them so as to divide the acrylic resin 115, and solidify. It is preferable to alleviate strain caused by shrinkage. Creation method 2 As in production method 1, first create a bar lens, then insert it into a lens support and arrange it. In FIG. 19a, a through hole about the diameter of Barnes is drilled in the lens support 116 made of a uniform opaque material from the top surface to the bottom surface, and after applying adhesive to the wall surface of the through hole or the wall surface of the bar lens, the bar lens is inserted. and fix it. If the opposing surface of the bar lens wall surface is a surface that is likely to cause light reflection, such as when the material of the lens support 116 is metal, etc., the wall surface of the bar lens is made rough and there is a black space between it and the wall surface of the through hole. The antireflection layer 117 is formed by applying a pigment or by mixing a black pigment into an adhesive. The advantage of manufacturing method 2 is that, like manufacturing method 1, a highly accurate compound eye lens device can be manufactured by removing defective bar lenses in advance. In this manufacturing method, the material of the lens support 116 is preferably a metal material in consideration of mechanical accuracy. However, if metal is used, it is technically very difficult to mass-produce through-holes with high precision at the height of the lens support because the diameter is small and the depth is deep. In that case, as shown in FIG. 19b, the lens support 116 is connected to n thin metal plates 116.
1 , 116 2 , 116 3 ... formed of 116n,
A hole with the diameter of the bar lens is made in each metal plate at the location where the bar lens will be placed by pressing or the like.
Thereafter, these metal plates are bonded together with the holes completely aligned to form a lens support. Using this method, it is possible to easily fabricate a metal lens support provided with highly accurate through holes. Also, as shown in Fig. 19c, from the beginning, the single lens 1
12 Light-absorbing or light-blocking cladding material 118 on the sides
, and then sequentially coat the lens support 11.
It may be inserted and fixed in 6'. In this case, the lens support can also be made of a transparent material. Further, it is preferable to use a resin containing a light-absorbing pigment or the like as the cladding material, and having a refractive index substantially the same as that of the lens alone. The method of forming the block by laminating thin plates and the method of covering the side surface of the lens with a cladding material having light-absorbing or light-shielding properties, which are described in the second half of this manufacturing method, can also be applied to other manufacturing methods. Production method 3 Production method 3 involves inserting a plurality of acrylic rods into a lens support and fixing them in a fixed array, and molding the end faces of the lenses at once. First, in the process shown in FIGS. 20a, b, and c, the acrylic rod 119 is fixed to the lens support with acrylic resin mixed with black pigment in the same manner as in method 1, or as in method 2. An acrylic rod 119 is fixed to a lens support made of a uniform material with a through hole.
In this case, it is not necessary to align and fix the end faces of each acrylic rod. Thereafter, molds 120 and 120' in which concave spherical surfaces having the curvatures of the first and second end surfaces of the bar lenses are arranged at the positions of the respective bar lenses are used.
Compression molding is performed by moving in the direction shown by the arrow in Figure 0d, and the lens end surfaces of all the bar lenses are created at the same time. As a result, a compound eye lens device as shown in FIG. 20e is obtained. If this manufacturing method is used, a compound eye lens device in which the lens end surfaces are on the same plane can be obtained without using the reference stand described in manufacturing methods 1 and 2, and the lens end surfaces can be molded at one time, which saves time and effort. , which is advantageous in terms of cost and mass productivity. Furthermore, by using this method, it is possible to mass produce compound eye lens devices with less eccentricity and less variation in the optical performance of each bar lens. Furthermore, molds 120, 120' for molding lens end faces
If the accuracy is good, the distance between the optical axes of the bar lenses can be obtained at a constant pitch, and since all the lens end faces are molded at once, there is no need to insert the first end face and the second end face by mistake. Manufacturing method 4 A manufacturing method with higher mass productivity that eliminates the work and effort of inserting and fixing each bar lens or acrylic rod into a lens support as in the manufacturing methods described above will be described. The lens support 121 is made of an opaque, uniform material as shown in FIG. 21a, and has a through hole formed at the position where the bar lens is arranged, or the lens support 121 is formed using the method described in FIG. 19b. As shown in FIG. 21b, the lens support 121 is covered with acrylic resin by casting or injecting an acrylic resin 122 as shown in FIG. 21c. Thereafter, in the same way as in manufacturing method 3, a compound eye lens device is made once as shown in Figure d by compression molding using molds 120 and 120' having concave spherical surfaces of the first and second end surface curvatures of the bar lens at the placement position of the bar lens. to form. If this manufacturing method is used, compared to the conventional manufacturing methods, the labor of inserting and fixing a bar lens or acrylic rod can be eliminated, and mass production can be achieved and costs can be reduced. Additionally, since it is possible to apply a large and uniform pressure during compression molding, precise lens end surfaces can be molded. In this method, it is desirable to apply an antireflection agent to the wall surface of the through hole of the lens support before injecting the acrylic. Creation Method 5 A production method that can further reduce costs than Production Method 4 is shown in FIG. As shown in FIG. 22a, acrylic layers 124 and light shielding plates 125 are alternately laminated and bonded or fused. The blocks thus formed are molded into molds 120, 120' shown in FIG. 21c.
Compression molding is performed to form barless end surfaces on the upper and lower surfaces of the acrylic layer to obtain a compound eye lens device as shown in FIG. 22b. Further, as shown in FIG. 22c, a transparent acrylic block 124' is first provided with a bar lens curved surface on its surface by compression molding, and then cutting or laser processing is performed between the bar lens pitches. A cut is made, and a light-shielding layer is formed in the cut portion using an opaque plate or inking to prevent stray light between the bar lenses. This method is the 22nd
As shown in the right view of FIG. c, a light-shielding layer may be provided first, and then the curved surface of the bar lens may be compression molded. Creation method 6 This method is similar to creation method 5. Figure 23a
A light-shielding film such as a metal foil or a plastic sheet is sequentially inserted into the notches of the light-shielding film support 202 to form an array of light-shielding films at equal intervals, and then a transparent plastic such as acrylic resin is injected and solidified, and then the central portion is inserted. The block shown in FIG. 22a is obtained by cutting. Therefore, the lens surface can be formed at once by compression molding as in manufacturing method 5. In production methods 5 and 6, if the width of the block is made equal to two rows of bar lenses, two parallel bar lens arrays can be obtained at once by compression molding, and two lens blocks each having a width of one row can be formed. By shifting the lenses by half a pitch and gluing them together, a staggered array of lens blocks can be obtained. Preparation method 7 Insert an acrylic rod into the through hole of the lens support 126 and fix it as shown in the method 4 shown in FIG. The acrylic resin protruding from the top and bottom of the injected and solidified block is removed and polished. Separately, Senbei lenses 128 and 129, which are molded by compression molding and have convex spherical surfaces having the curvature of the bar lens end surface arranged on one end surface, are assembled into a bar with each convex spherical surface portion and an acrylic portion having the width of the through hole. It is attached to the upper and lower surfaces of the aforementioned block to form a lens. At this time, a transmission-enhancing antireflection film is provided between the bonding surfaces of the Senbei lens and the block to prevent light reflection on the bonding surfaces, thereby forming a compound eye lens device as shown in FIG. 24b. If this manufacturing method is used, mass production is high, and failures in compression molding can be checked at the Senbei lens stage, reducing losses due to molding failures. In addition, in creation methods 3 and 4, the second
As shown in FIG. 5, by making the diameter φ of the through hole of the lens support body larger than the diameter φ 0 of the bar lens, the following advantages can be obtained. In other words, even if the through-hole is formed to be somewhat parallel to the predetermined bar lens arrangement position, as shown by "α" in Fig. 25, the large diameter of the through-hole allows for compression molding. The lens end face that has been removed is included in that area, and there is no problem with substantial optical function. However, in this case, in order to prevent harmful light from entering from the surfaces 130 other than the end faces of the bar lens, it is necessary to make those surfaces 130 rough to scatter light, or to provide a light-shielding layer with paint or the like. A projection device is formed using the compound lens device thus formed, that is, the first and second lens blocks. If a projection device is to be formed using the optical system of Example 1 as shown in FIGS. 14 and 15, each lens block will have a bank part for adjusting the distance between the lenses, as shown in FIG. It is desirable that it be formed. This can be formed on the lens support itself, as shown in Figure 26a. Further, when compression molding the end face of the bar lens in manufacturing method 4, the bank portion can also be molded with acrylic material as shown in FIG. 26b. Furthermore, when creating the Senbei lens in Manufacturing Method 7, it is also possible to create a Senbei lens with an integrated bank portion as shown in FIG. 26c to form a compound eye lens device. FIG. 27 shows a method of fixing the mask 143 to a lens block made using the method described above. The mask 143 is a dowel 1 formed on the bank of the second lens block 144.
46 and the reference hole 145 for positioning.
Furthermore, fix the first lens block on top of this and
The device shown in Figure 4 is assembled. Furthermore, mask 1
In order to alleviate the difference in temperature expansion with respect to the lens block, it is preferable to divide the mask 43 into a plurality of masks 143 1 , 143 2 . . . in the longitudinal direction as shown in FIG. Further, the compound eye lens device manufactured by the conventional manufacturing method can also be applied to a projection device using the optical systems of Embodiments 2 and 3, as shown in FIG. Manufacturing method 8 As shown in FIG. 29a, transparent plastic fibers 211 drawn to a uniform diameter are fixed with a fiber support 210 to realize a predetermined arrangement. Thereafter, the gap is filled with black plastic having approximately the same refractive index as the transparent plastic fiber and solidified. Thereafter, both ends are cut into the shape shown in FIG. 20(d), and compression molding is performed to form a bar lens surface to produce a lens block as shown in FIG. 29(b). Furthermore, when forming transparent plastic fibers, if the sides of the fibers are covered with a cladding material 212 made of black plastic material as shown in FIG. There is no problem even if it is transparent. Production example 6 and production example 8 are production methods that are extremely suitable for mass production. Furthermore, in production example 8, if the transparent plastic fibers are placed in each groove of a block in which grooves are formed at approximately equal intervals in a predetermined direction, and the curable resin is injected from above and integrated, the lens pitch can be changed. Precise compound eye lens devices can be created. This method can also be applied to other creation methods. For example, a compound eye lens device may be formed by arranging and fixing single bar lenses in each of the aforementioned grooves. Now, an example will be described below in which a projection device assembled and configured using the previous examples is applied to a compound eye device. In FIG. 30, 160 is a drum which is rotated at a constant speed in the direction of the arrow by a motor (not shown).
It has a photoreceptor 161 formed by sequentially layering a conductive base layer, a photoconductor layer, and a surface transparent insulating layer around its periphery.
The surface of this photoconductor 161 is first uniformly charged by a corona discharger 162, and the polarity is positive if the photoconductor is an N-type semiconductor, and negative if it is a P-type semiconductor. Next, the photoreceptor 161 is moved in the direction of the arrow in synchronization with the rotation of the drum 160 at a speed equal to the reciprocal of the imaging magnification multiplied by the circumferential bundle of the drum 160 (the same bundle in the case of equal-magnification image formation). The image of the original 164 placed on the transparent original table 63 is exposed to light, and this image is projected onto the photoreceptor 6 by the projection device 165.
The image is formed on 1. The area of the document 64 facing the array 65, that is, the area where the image is formed on the photoreceptor 61, is illuminated by an illumination system 166 consisting of a lamp and a reflective shade. Here, for example, by adjusting the amount of illumination light, the amount of exposure to the photoreceptor 161 can be adjusted. The photoreceptor 161 is subjected to image exposure by the projection device 165 and at the same time is subjected to a static eliminating action by a corona discharger 167 having a polarity opposite to that of the AC corona discharger 62.
As a result, a charged pattern corresponding to the optical image of the original 164 is formed on the photoreceptor 161, and the photoreceptor 161 is further uniformly exposed to light over the entire surface by the lamp 68, so that an electrostatic latent image with good contrast is formed on the photoreceptor 161. will be formed. The formed latent image is transferred to a developing device 169 such as a cascade type or magnetic brush type.
The image is visualized as a toner image. Next, this toner image is sent out from a supply means (not shown) to the roller 1.
The image is transferred onto a transfer paper 172 which is brought into contact with the photoreceptor 161 and is fed at the same speed as the photoreceptor 61 by the photoreceptors 70 and 171. In order to improve the transfer efficiency, the back surface of the transfer paper 172 at the transfer position is charged with a polarity opposite to that of the toner forming the developed image, and this is done by a corona discharger 173. The toner image transferred to the transfer paper 172 is fixed by a suitable fixing device such as a heat fixing device having a pair of rollers 174 and 175 pressed against the transfer paper, and then transported to a storage means (not shown). After the transfer is completed, the surface of the photoreceptor is cleaned by wiping off residual toner by the edge of the elastic blade 176 that is in pressure contact with the photoreceptor surface, and returns to a clean surface.
It is again input into the above-mentioned image processing cycle. Note that the discharger 167 is installed so as to remove static electricity from the surface of the photoreceptor 161 at the same time as the light image is exposed. The static electricity may be removed. In this case, lamp 168 is not necessary. Further, the photoreceptor 161 may not have a surface insulating layer. In this case, discharger 167 and lamp 168 are unnecessary. By the way, in the projection device used in the copying apparatus shown in FIG. 30, if the lens block is constructed using a metal lens support as a skeleton, the edge 190 or 191 of the second lens block is as shown in FIG. There is a risk of discharge occurring between the discharge charger or the photoreceptor 161 kept at a high potential. This problem can be solved by the following two embodiments. First, regarding the edge 190, as shown in FIG. 32, the lens end surface 181 is widened relative to the lens diameter to cover the edge. Of course, the radius of curvature of the lens end face is the same. Bar lens 1 of this example
The form 82 may be already formed when producing the first single lens in production method 2, or it may be formed by adjusting the size of the mold during compression in production method 3. It's okay.
Incidentally, the lens blocks in production methods 4 and 7 already have this effect. Further, with respect to the edge 191, insulators 183 and 183' facing and covering the fin are placed close to each other or in close contact with each other to prevent discharge. By using the manufacturing method of the present invention as described above, a compound eye lens device can be manufactured with extremely high mass productivity and at low cost, and a compound eye lens device with high precision can be obtained. Therefore, a projection device formed using a compound eye lens device obtained by this manufacturing method is capable of projecting a high quality image.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に関係する投影光学系の全体
図。第2図、第3図は第1の型の投影光学系を示
す図。第4図は第1の型の投影光学系のレンズ配
列図。第5図は第1の型の投影光学系のマスクを
示す図。第6図は第5図示のマスクの投影図。第
7図、第8図は第2型の投影光学系を示す図。第
9図は第2の型の投影光学系における像画光量を
示す図。第10図は第2の型の投影光学系の望ま
しいレンズ配列における投影領域を示す図。第1
1、第12図は第3の型の投影光学系を示す図。
第13図は第3の型の投影光学系における像面光
量を示す図。第14、第15図は第1の型の投影
光学系を用いた投影装置を示す図。第16図は第
2、第3の型の投影光学系を用いた投影装置を示
す図。第17、第18図は複眼レンズ装置の作成
方法1を説明する図。第19図は複眼レンズ装置
の作成方法2を説明する図。第20図は複眼レン
ズ装置作成方法3を説明する図。第21図は複眼
レンズ装置の作成方法4を説明する図。第22図
は複眼レンズ装置の作成方法5を説明する図。第
23図は複眼レンズ装置の作成方法6を説明する
図。第24図は複眼レンズ装置の作成方法7を説
明する図。第25図はブロツクの穴の径をバーレ
ンズ有効径よりも大きくした作成例を説明する
図。第26図は土手部分の作成例を示す図。第2
7図はマスクの位置決めの為の作成例を説明する
図。第28図はブロツクとマスクの温度膨張差を
緩和する作成例を説明する図。第29図はレンズ
ブロツクの作成例8を説明する図。第30は投影
装置を用いた複写装置を示す図。第31図、第3
2図は複写装置において放電防止の為の実施例を
示す図である。 図中で、1……第1レンズ、2……第2レン
ズ、25……マスク、26……開口、81……第
1レンズブロツク、82……第2レンズブロツ
ク、83,84……土手部、120,120′…
…コンプレツシヨン型、125……遮光板、12
8……センベイレンズ、160……ドラム、16
7……コロナ放電器、183……絶縁体、であ
る。
FIG. 1 is an overall diagram of a projection optical system related to the present invention. FIGS. 2 and 3 are diagrams showing a first type of projection optical system. FIG. 4 is a lens arrangement diagram of the first type of projection optical system. FIG. 5 is a diagram showing a mask of the first type of projection optical system. FIG. 6 is a projected view of the mask shown in FIG. FIG. 7 and FIG. 8 are diagrams showing a second type projection optical system. FIG. 9 is a diagram showing the amount of image light in the second type of projection optical system. FIG. 10 is a diagram showing a projection area in a desirable lens arrangement of the second type of projection optical system. 1st
1 and 12 are diagrams showing a third type of projection optical system.
FIG. 13 is a diagram showing the amount of light on the image plane in the third type of projection optical system. 14 and 15 are diagrams showing a projection apparatus using a first type of projection optical system. FIG. 16 is a diagram showing a projection apparatus using second and third types of projection optical systems. 17 and 18 are diagrams for explaining method 1 for manufacturing a compound eye lens device. FIG. 19 is a diagram illustrating method 2 for manufacturing a compound eye lens device. FIG. 20 is a diagram illustrating method 3 for producing a compound eye lens device. FIG. 21 is a diagram illustrating method 4 for producing a compound eye lens device. FIG. 22 is a diagram illustrating method 5 for manufacturing a compound eye lens device. FIG. 23 is a diagram illustrating method 6 for producing a compound eye lens device. FIG. 24 is a diagram illustrating method 7 for manufacturing a compound eye lens device. FIG. 25 is a diagram illustrating an example in which the diameter of the hole in the block is larger than the effective diameter of the bar lens. FIG. 26 is a diagram showing an example of creating a bank part. Second
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of creation for positioning a mask. FIG. 28 is a diagram illustrating an example of fabrication for alleviating the difference in temperature expansion between the block and the mask. FIG. 29 is a diagram illustrating example 8 of creating a lens block. 30 is a diagram showing a copying apparatus using a projection device; Figure 31, 3rd
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment for preventing discharge in a copying machine. In the figure, 1...first lens, 2...second lens, 25...mask, 26...aperture, 81...first lens block, 82...second lens block, 83, 84...bank Part, 120, 120'...
... Compression type, 125 ... Light shielding plate, 12
8... Senbei lens, 160... Drum, 16
7... Corona discharger, 183... Insulator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 光軸方向に沿つた長さがレンズの有効径に比
べて長い、複数個のバーレンズを所定方向に配列
してなる複眼レンズ装置の製法において、 前記所定方向に複数個の貫通孔が並んで形成さ
れたレンズ支持体の前記貫通孔に、透明棒をそれ
ぞれ挿入して固定する段階と、前記貫通孔と同じ
配列で、バーレンズ端面を形成する為の曲面部が
複数個配列された成形用型によつて、前記透明棒
を押圧して透明棒端面をバーレンズ面に成形する
段階とからなる事を特徴とする複眼レンズ装置の
製法。
[Scope of Claims] 1. A method for manufacturing a compound eye lens device in which a plurality of bar lenses whose length along the optical axis direction is longer than the effective diameter of the lens are arranged in a predetermined direction, comprising: A step of inserting and fixing transparent rods into the through-holes of the lens support body in which through-holes are formed in a row; 1. A method for manufacturing a compound eye lens device, comprising the step of pressing the transparent rod using a plurality of arranged molds to mold the end surface of the transparent rod into a bar lens surface.
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