JP2942278B2 - 反射照明型投影装置 - Google Patents
反射照明型投影装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、例えばフィルムマスク、プリント基板等
のパターンを観察するのに使用する投影装置に関し、特
に不透明なチャートに対応し得る反射照明型の投影装置
に関するものである。
のパターンを観察するのに使用する投影装置に関し、特
に不透明なチャートに対応し得る反射照明型の投影装置
に関するものである。
[従来の技術] 観察用の投影装置としては、従来からチャートを透過
した光束による像を観察する透過型と、チャートで反射
された光束による像を観察する反射型とがある。透過型
は、フィルムマスク等の透明なチャートに対しては有効
であるが、不透明なプリント基板等には使用することが
できない。
した光束による像を観察する透過型と、チャートで反射
された光束による像を観察する反射型とがある。透過型
は、フィルムマスク等の透明なチャートに対しては有効
であるが、不透明なプリント基板等には使用することが
できない。
そこで、この種の用途に対しては、従来から第12図に
概念的に示したような反射照明型投影装置が使用されて
いる。
概念的に示したような反射照明型投影装置が使用されて
いる。
すなわち、図示した装置は、ハロゲンランプ等の光源
11及びこの光源11から発する光束を収束光とする照明レ
ンズ12から成る光源部10と、投影レンズ21及びスクリー
ン22及び2枚のリレー用のミラー23,24を有する投影光
学系20と、両光学系の交差部分に一点鎖線で示した投影
光学系20の光軸l2に対して斜設されたハーフミリー30
と、プリント基板等のチャート41が載置されたステージ
40とから構成されている。
11及びこの光源11から発する光束を収束光とする照明レ
ンズ12から成る光源部10と、投影レンズ21及びスクリー
ン22及び2枚のリレー用のミラー23,24を有する投影光
学系20と、両光学系の交差部分に一点鎖線で示した投影
光学系20の光軸l2に対して斜設されたハーフミリー30
と、プリント基板等のチャート41が載置されたステージ
40とから構成されている。
二点鎖線で示した光源部10の光軸l1と投影光学系20の
光軸l2とは互いに直交し、その交点はハーフミラー30上
に位置する。
光軸l2とは互いに直交し、その交点はハーフミラー30上
に位置する。
光源部10から発した光束の一部は、ハーフミラー30に
よってステージ40側へ反射され、投影レンズ21を介して
チャート41を照明する。チャート41で反射された光束は
再び投影レンズ21を透過し、ハーフミラー30を透過して
スクリーン22上にチャートのパターン像を形成する。
よってステージ40側へ反射され、投影レンズ21を介して
チャート41を照明する。チャート41で反射された光束は
再び投影レンズ21を透過し、ハーフミラー30を透過して
スクリーン22上にチャートのパターン像を形成する。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記のようにハーフミラー30を用いた
場合には、光源11から発する光量のうち、投影用に生か
されるのはチャートの反射率が100%であるとしても最
大25%に過ぎず、ロスが大きいという問題があった。
場合には、光源11から発する光量のうち、投影用に生か
されるのはチャートの反射率が100%であるとしても最
大25%に過ぎず、ロスが大きいという問題があった。
[発明の目的] この発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、
反射照明型の構成を採りつつ、光量損失の少ない投影装
置を提供することを目的とする。
反射照明型の構成を採りつつ、光量損失の少ない投影装
置を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] この発明は、上記の目的を達成させるため、チャート
に対してほぼ垂直な光軸を有する投影レンズと、照明光
を発して投影レンズを介してチャートを照明する光源部
と、投影レンズを介してチャートからの正反射された反
射光によりチャート像が投影されるスクリーンと、投影
レンズのチャート像投影光線射出側の瞳付近に位置し、
照明光と反射光とのいずれか一方を反射させる反射ミラ
ー部、及び他方を透過させる透過部が形成され、照明光
を投影レンズへ入射させると共に、反射光をスクリーン
側へ導く光路分離素子とを備え、前記投影レンズは、前
記チャート側にテレセントリックであることを特徴とす
る。
に対してほぼ垂直な光軸を有する投影レンズと、照明光
を発して投影レンズを介してチャートを照明する光源部
と、投影レンズを介してチャートからの正反射された反
射光によりチャート像が投影されるスクリーンと、投影
レンズのチャート像投影光線射出側の瞳付近に位置し、
照明光と反射光とのいずれか一方を反射させる反射ミラ
ー部、及び他方を透過させる透過部が形成され、照明光
を投影レンズへ入射させると共に、反射光をスクリーン
側へ導く光路分離素子とを備え、前記投影レンズは、前
記チャート側にテレセントリックであることを特徴とす
る。
[実施例] 以下、この発明を図面に基づいて説明する。
第1図及び第2図はこの発明の一実施例を示したもの
である。
である。
この反射照明型投影装置は、第1図に概略的に示した
通り、光源としてのキセノンランプ11及び照明レンズ12
を有する光源部10と、プリント基板等のチャート41が載
置されるステージ40と、このステージ40に対してほぼ垂
直な光軸l2を有する投影レンズ21と、この投影レンズ21
を介してチャート41からの反射光によりチャート像が投
影されるスクリーン22と、チャート41からの反射光をス
クリーン22まで導くリレー用ミラー23,24と、投影レン
ズ21の照明光入射側の瞳位置に設けられた光路分離素子
の反射ミラー部としてのハーフサイズミラー50とから構
成されている。
通り、光源としてのキセノンランプ11及び照明レンズ12
を有する光源部10と、プリント基板等のチャート41が載
置されるステージ40と、このステージ40に対してほぼ垂
直な光軸l2を有する投影レンズ21と、この投影レンズ21
を介してチャート41からの反射光によりチャート像が投
影されるスクリーン22と、チャート41からの反射光をス
クリーン22まで導くリレー用ミラー23,24と、投影レン
ズ21の照明光入射側の瞳位置に設けられた光路分離素子
の反射ミラー部としてのハーフサイズミラー50とから構
成されている。
投影レンズ21は、ハーフサイズミラー50よりステージ
40側に設けられており、一点鎖線で示した投影レンズ21
の光軸l2は、二点鎖線で示した光源部10の光軸l1とも垂
直に設定されている。なお、従来の構成では両光軸がハ
ーフミラー上で交わっていたが、この例ではハーフサイ
ズミラー50よりキセノンランプ11側で両光軸が交差して
いる。
40側に設けられており、一点鎖線で示した投影レンズ21
の光軸l2は、二点鎖線で示した光源部10の光軸l1とも垂
直に設定されている。なお、従来の構成では両光軸がハ
ーフミラー上で交わっていたが、この例ではハーフサイ
ズミラー50よりキセノンランプ11側で両光軸が交差して
いる。
ハーフサイズミラー50は、投影レンズ21の直径を境と
する光路の一方側にキセノンランプ11と対向して設けら
れており、光源部10からの照明光を反射させて投影レン
ズ21へ入射させる。
する光路の一方側にキセノンランプ11と対向して設けら
れており、光源部10からの照明光を反射させて投影レン
ズ21へ入射させる。
また、ハーフサイズミラー50は、投影レンズ21の入射
瞳となる位置に設定されているため、チャート41で正反
射した光線は投影レンズ21の光軸l2を境としてハーフサ
イズミラー50が設けられていない側をスクリーン側へ透
過する。
瞳となる位置に設定されているため、チャート41で正反
射した光線は投影レンズ21の光軸l2を境としてハーフサ
イズミラー50が設けられていない側をスクリーン側へ透
過する。
なお、光路分離素子としては、上述したハーフサイズ
ミラー50のみでなく、光路全体を覆う板状とし、投影レ
ンズ21の直径を境とする一側を反射ミラー部とし、他側
を透明ガラス等の透過部とすることもできる。
ミラー50のみでなく、光路全体を覆う板状とし、投影レ
ンズ21の直径を境とする一側を反射ミラー部とし、他側
を透明ガラス等の透過部とすることもできる。
一方、光源部10の照明レンズ12は、第2図に示される
ように前後2枚のレンズ12a,12bから構成されており、
両レンズの間には視野絞り13が設けられている。これら
の各レンズは、キセノンランプ11とハーフサイズミラー
50とが共役となるよう配置されており、上記のハーフサ
イズミラー50と光源部10との配置関係により、2次光源
像がハーフサイズミラー50上に形成される構成となって
いる。別言すれば、光源部10から発する光束はすべてハ
ーフサイズミラー50上に集光し、ステージ40側へ反射偏
向されることとなる。
ように前後2枚のレンズ12a,12bから構成されており、
両レンズの間には視野絞り13が設けられている。これら
の各レンズは、キセノンランプ11とハーフサイズミラー
50とが共役となるよう配置されており、上記のハーフサ
イズミラー50と光源部10との配置関係により、2次光源
像がハーフサイズミラー50上に形成される構成となって
いる。別言すれば、光源部10から発する光束はすべてハ
ーフサイズミラー50上に集光し、ステージ40側へ反射偏
向されることとなる。
視野絞り13とステージ面とは、照明レンズ12b、投影
レンズ21を介して共役であり、ステージ40とスクリーン
22とは投影レンズ21を介してほぼ共役な関係にある。
レンズ21を介して共役であり、ステージ40とスクリーン
22とは投影レンズ21を介してほぼ共役な関係にある。
この関係は、上記構成による装置の光路を説明した第
2図によって理解できる。同図、キセノンランプ11の3
点から発したそれぞれ3本の光線を代表として示したも
のであり、キセノンランプ11からステージ40までを実
線、チャート41で正反射された光線を破線で示してい
る。なお、光源部10の光軸l1は二点鎖線、投影レンズ21
の光軸l2は一点鎖線で示されている。
2図によって理解できる。同図、キセノンランプ11の3
点から発したそれぞれ3本の光線を代表として示したも
のであり、キセノンランプ11からステージ40までを実
線、チャート41で正反射された光線を破線で示してい
る。なお、光源部10の光軸l1は二点鎖線、投影レンズ21
の光軸l2は一点鎖線で示されている。
上述したような構成によれば、光源部10から発する光
束はすべてチャート41側へ反射され、しかも、投影レン
ズ21を介してチャートに到達した光束の正反射成分は、
再度投影レンズ21を透過してハーフサイズミラー50が設
けられていない側を透過する。そして、透過光束はスク
リーン22上に高コントラストでチャートの像を形成す
る。
束はすべてチャート41側へ反射され、しかも、投影レン
ズ21を介してチャートに到達した光束の正反射成分は、
再度投影レンズ21を透過してハーフサイズミラー50が設
けられていない側を透過する。そして、透過光束はスク
リーン22上に高コントラストでチャートの像を形成す
る。
従って、チャートでの光量損失は正反射成分について
は0となり、光量の有効利用を図ることができる。実際
の実験においても、スクリーン上の照度は、ハーフミラ
ーを用いた従来の装置と比較して他の条件が同一である
場合、2倍程度とかなり改善がみられた。
は0となり、光量の有効利用を図ることができる。実際
の実験においても、スクリーン上の照度は、ハーフミラ
ーを用いた従来の装置と比較して他の条件が同一である
場合、2倍程度とかなり改善がみられた。
ところで、上記の装置は光源として発光部の大きさが
2mm程度のキセノンランプを用いている。このため、発
光部が大きい光源を用いた装置と比較すると、光量が同
一であってもスクリーンが明るく、また、チャートに欠
陥部分があった場合にスクリーン上で観察される欠陥部
分と正常部分とのコントラストが高い。
2mm程度のキセノンランプを用いている。このため、発
光部が大きい光源を用いた装置と比較すると、光量が同
一であってもスクリーンが明るく、また、チャートに欠
陥部分があった場合にスクリーン上で観察される欠陥部
分と正常部分とのコントラストが高い。
更に、キセノンランプのスペクトル分布は可視部分に
大きいため、肉眼によって観察を行う上記のような装置
にとって有利である。ちなみち、照明用の光源として一
般的に用いられているハロゲンランプは、発光部の大き
さが10mm程度であり、しかも、赤外成分の占める比率が
大きい。
大きいため、肉眼によって観察を行う上記のような装置
にとって有利である。ちなみち、照明用の光源として一
般的に用いられているハロゲンランプは、発光部の大き
さが10mm程度であり、しかも、赤外成分の占める比率が
大きい。
まず、上述した発光部の大きさとスクリーンの明るさ
との関係の原理を以下に説明する。
との関係の原理を以下に説明する。
第3図に示すように光源の大きさをφG、光源からの
照明光の取り込み角度をθ1、照明レンズの焦点距離を
それぞれf2、f2、視野絞りの有効径をS2、投影レンズの
射出瞳径をφH、この射出瞳位置に形成される2次光源
像の大きさφG′、投影レンズの射出瞳への光線の入射
角度をθ2とし、焦点距離f0のテレセントリックな投影
レンズによりチャートの有効径(S1)全域を照明するた
めに必要な光線の入射角度をθ0とする。ここで、S1,
θ0は共に定数として扱う。
照明光の取り込み角度をθ1、照明レンズの焦点距離を
それぞれf2、f2、視野絞りの有効径をS2、投影レンズの
射出瞳径をφH、この射出瞳位置に形成される2次光源
像の大きさφG′、投影レンズの射出瞳への光線の入射
角度をθ2とし、焦点距離f0のテレセントリックな投影
レンズによりチャートの有効径(S1)全域を照明するた
めに必要な光線の入射角度をθ0とする。ここで、S1,
θ0は共に定数として扱う。
チャートの有効径全域を均一に照明するためには、θ
2≧θ0の条件を満たすことが必要であるが、θ2が過
大となるとチャート照明に不要な光束が多くなってフレ
アーの発生等の原因となるため、S2≒(f2/f0)・S1と
し、θ2=θ0を満たすことが好ましい。
2≧θ0の条件を満たすことが必要であるが、θ2が過
大となるとチャート照明に不要な光束が多くなってフレ
アーの発生等の原因となるため、S2≒(f2/f0)・S1と
し、θ2=θ0を満たすことが好ましい。
θ2=θ0を満たし、2次光源像を射出瞳上に形成す
る場合には、光量損失を0とするために、φG′≦φH
の条件を満たす必要がある。そして、この条件を満たす
場合には、チャート上の照度Lは、光源の配光特性を一
様と考えると、 L=k・(1−cosθ1)[k:比例定数] で表される。なお、2次光源像が射出瞳より大きい場合
(φG′>φH)には、 L=k・(1−cosθ1)・((f1/f2)・(φH/
φG))2 [k:比例定数] で表される。
る場合には、光量損失を0とするために、φG′≦φH
の条件を満たす必要がある。そして、この条件を満たす
場合には、チャート上の照度Lは、光源の配光特性を一
様と考えると、 L=k・(1−cosθ1)[k:比例定数] で表される。なお、2次光源像が射出瞳より大きい場合
(φG′>φH)には、 L=k・(1−cosθ1)・((f1/f2)・(φH/
φG))2 [k:比例定数] で表される。
従って、90度以内であれば、光源からの光束の取り込
み角度θ1が大きい方がチャート上での照度を向上させ
ることができる。
み角度θ1が大きい方がチャート上での照度を向上させ
ることができる。
このθ1は、 tanθ1=(f2/f1)・tanθ2 で表され、θ2=θ0を満たす場合には、 tanθ1=(f2/f1)・tanθ0 で表される。ここでtanθ0は定数であるため、θ1はf
2/f1に依存することとなる。
2/f1に依存することとなる。
一方、2次光源像の大きさθG′は、 φG′=(f2/f1)・φG により表わされるが、φG′≦φHの条件を満たすため
にf2/f1の上限は決められている。
にf2/f1の上限は決められている。
従って、限られた範囲内でf2/f1の値をより大きくす
るためには、使用する光源の光量が等しければ、φGが
小さいことが必要であり、そうすればチャート上の照度
を高め、ひいてはスクリーン上での像の明るさを高める
ことができる。
るためには、使用する光源の光量が等しければ、φGが
小さいことが必要であり、そうすればチャート上の照度
を高め、ひいてはスクリーン上での像の明るさを高める
ことができる。
第4図は、θ0=θ2=5゜、φH=20mmの状態での
f2/f1とチャート上の照度Lとの関係を示したグラフで
あり、実線がφG=10mm、一点鎖線がφG=5mmの場合
を示している。なお、φG=10mmの場合にはf2/f1=2
でφG=φH、φG=5mmの場合にはf2/f1=4でφG=
φHとなる。
f2/f1とチャート上の照度Lとの関係を示したグラフで
あり、実線がφG=10mm、一点鎖線がφG=5mmの場合
を示している。なお、φG=10mmの場合にはf2/f1=2
でφG=φH、φG=5mmの場合にはf2/f1=4でφG=
φHとなる。
次に、スクリーン上のコントラストと発光部の大きさ
との関係を第5図に基づいて説明する。
との関係を第5図に基づいて説明する。
チャート41の基板41a上には、導通ランド41bがプリン
トされている。
トされている。
ここで、導通ランド41bにA点で示す通常部分と、B
点で示すように斜面を構成する欠陥部分とが混在する場
合、A点での反射光は投影レンズ21の光軸と一致するチ
ャートの法線を境として入射角と反射角との関係によ
り、等しい角度で反射される。
点で示すように斜面を構成する欠陥部分とが混在する場
合、A点での反射光は投影レンズ21の光軸と一致するチ
ャートの法線を境として入射角と反射角との関係によ
り、等しい角度で反射される。
しかしながら、B点(その法線を破線で示す)では、
照明光のうち主光線(実線)、及びこの主光線に対する
角度が小さい光線(一点鎖線)は、B点で反射されると
投影レンズに戻らずに発散する。これに対して、主光線
に対する角度が大きい光線(二点鎖線)は、投影レンズ
に戻ってしまう。
照明光のうち主光線(実線)、及びこの主光線に対する
角度が小さい光線(一点鎖線)は、B点で反射されると
投影レンズに戻らずに発散する。これに対して、主光線
に対する角度が大きい光線(二点鎖線)は、投影レンズ
に戻ってしまう。
従って、このような斜面を構成する欠陥部が存在する
場合には、照明光の収束角度θCは小さい方がスクリー
ン上での欠陥部分と正常部分とのコントラストが高くな
り、識別が容易となる。
場合には、照明光の収束角度θCは小さい方がスクリー
ン上での欠陥部分と正常部分とのコントラストが高くな
り、識別が容易となる。
照明光の収束角度θCは、射出瞳によるケラレを考え
なければ、2次光源像の大きさφ′Gに対応し、ひいて
は光源の大きさφGに依存する。これらの関係は以下の
式のとおりである。
なければ、2次光源像の大きさφ′Gに対応し、ひいて
は光源の大きさφGに依存する。これらの関係は以下の
式のとおりである。
tanθC=(φG′/2)・f3=(f2/f1)・(φG/2
f3) 従って、2次光源像が小さい方が照明光の収束角度を
小さくすることができ、照明レンズの焦点距離が同一で
あれば、光源の発光部が小さい方が収束角度を小さくし
てコントラストを高めることができる。
f3) 従って、2次光源像が小さい方が照明光の収束角度を
小さくすることができ、照明レンズの焦点距離が同一で
あれば、光源の発光部が小さい方が収束角度を小さくし
てコントラストを高めることができる。
光源の面積が比較的小さい場合には、照明光の収束角
度θCが小さくなるため、欠陥部分からの反射光はスク
リーンに到達せずに欠陥部分は暗く映る。
度θCが小さくなるため、欠陥部分からの反射光はスク
リーンに到達せずに欠陥部分は暗く映る。
これに対し、光源の面積が比較的大きい場合には、照
明光の収束角度θCが欠陥部分からの反射光の一部がス
クリーンに到達してしまい、欠陥部分も比較的明るく映
ってしまう。なお、光源の面積が大きい場合には、投影
レンズの射出瞳径も大きくせざるを得ず、レンズ設計上
の制約ともなる。
明光の収束角度θCが欠陥部分からの反射光の一部がス
クリーンに到達してしまい、欠陥部分も比較的明るく映
ってしまう。なお、光源の面積が大きい場合には、投影
レンズの射出瞳径も大きくせざるを得ず、レンズ設計上
の制約ともなる。
次に、投影レンズの倍率を変更する場合の作用につい
て説明する。
て説明する。
上記の反射照明型投影装置は、観察倍率を変更する際
に、物像間距離を変更せずに、投影レンズの焦点距離と
位置とを変更する構成となっている。そして、何れの倍
率を選択した場合にも、2次光源像が投影レンズの射出
瞳位置にほぼ一致して形成されるよう構成されている。
に、物像間距離を変更せずに、投影レンズの焦点距離と
位置とを変更する構成となっている。そして、何れの倍
率を選択した場合にも、2次光源像が投影レンズの射出
瞳位置にほぼ一致して形成されるよう構成されている。
また、複数のテリセントリック投影レンズを交換して
用いる場合には、各々のレンズのチャート有効径に対す
る射出瞳での光束の角度はほぼ同程度となるよう構成さ
れている。
用いる場合には、各々のレンズのチャート有効径に対す
る射出瞳での光束の角度はほぼ同程度となるよう構成さ
れている。
ここで投影レンズの焦点距離をf0,倍率をM、チャー
トの有効径をS1,投影レンズの射出瞳をφHとすると、
視野絞りの直径をS2として、 S2=(f2/f0)・S1を満たすことにより、チャートの有
効径全域をほぼ均一な明るさで照明することができる。
トの有効径をS1,投影レンズの射出瞳をφHとすると、
視野絞りの直径をS2として、 S2=(f2/f0)・S1を満たすことにより、チャートの有
効径全域をほぼ均一な明るさで照明することができる。
倍率の異なるレンズを利用する場合、光源部による2
次光源像の大きさφG′を各レンズの射出瞳径φHより
小さくし、2次光源像の位置を射出瞳位置にほぼ合致さ
せることにより、何れのレンズを装着した場合にも照明
系からの光束はロス(レンズの透過率によるロスを除
く)なくチャート上に照明される。
次光源像の大きさφG′を各レンズの射出瞳径φHより
小さくし、2次光源像の位置を射出瞳位置にほぼ合致さ
せることにより、何れのレンズを装着した場合にも照明
系からの光束はロス(レンズの透過率によるロスを除
く)なくチャート上に照明される。
光量が同一の光源からの照明光により、焦点距離の異
なる投影レンズを介してチャートを照明する場合、光束
がチャート有効径にほぼ一致する場合には、倍率が高い
方が照射面積が小さくなるためにチャート上の照度が高
くなる。一方、スクリーンに対してチャート像を投影す
る場合には、倍率が高い方がチャートの照射された範囲
をより拡大して投影しなければならないため、倍率が高
い方が光量の減少が大きくなる。これらの相殺により、
倍率の変化によってもスクリーン上の照度の変化を抑え
ることができる。例えば、物像間距離I0=1400mmとし、
焦点距離f3=115.702mmの10倍理想レンズ(主点間距離H
H′=0)、焦点距離f3=63.492mmの20倍理想レンズ
(主点間距離HH′=0)とによる照度を比較する。
なる投影レンズを介してチャートを照明する場合、光束
がチャート有効径にほぼ一致する場合には、倍率が高い
方が照射面積が小さくなるためにチャート上の照度が高
くなる。一方、スクリーンに対してチャート像を投影す
る場合には、倍率が高い方がチャートの照射された範囲
をより拡大して投影しなければならないため、倍率が高
い方が光量の減少が大きくなる。これらの相殺により、
倍率の変化によってもスクリーン上の照度の変化を抑え
ることができる。例えば、物像間距離I0=1400mmとし、
焦点距離f3=115.702mmの10倍理想レンズ(主点間距離H
H′=0)、焦点距離f3=63.492mmの20倍理想レンズ
(主点間距離HH′=0)とによる照度を比較する。
10倍、20倍のレンズに対応するチャート上の照度をそ
れぞれL1,L2、スクリーン上の照度をそれぞれL1′,L2′
とすると、 L1:L2=1:3.321、L1′:L2′=1:0.830 となる。従って、レンズを交換して倍率を上げた場合に
も、結果としてスクリーン上の照度は殆ど変化しない。
なお、上記の原理は、レンズ交換の場合のみでなく、ズ
ームレンズを利用して倍率を変える場合にも有効であ
る。
れぞれL1,L2、スクリーン上の照度をそれぞれL1′,L2′
とすると、 L1:L2=1:3.321、L1′:L2′=1:0.830 となる。従って、レンズを交換して倍率を上げた場合に
も、結果としてスクリーン上の照度は殆ど変化しない。
なお、上記の原理は、レンズ交換の場合のみでなく、ズ
ームレンズを利用して倍率を変える場合にも有効であ
る。
ちなみに、倍率を変化させた際にもチャート側の照射
面積を変えない構成であると、 L1:L2=1:1、L1′:L2′=1:0.25 となり、レンズを交換して倍率を上げた際にスクリーン
上の照度が大幅に減少し、高倍率ほど観察が困難とな
る。
面積を変えない構成であると、 L1:L2=1:1、L1′:L2′=1:0.25 となり、レンズを交換して倍率を上げた際にスクリーン
上の照度が大幅に減少し、高倍率ほど観察が困難とな
る。
なお、チャート側での照射面積を変化させる場合に
は、2次光源像が射出瞳より多少大きくなってケラレを
起こしたとしても、スクリーン上での照度の低下は問題
となるほどには大きくならない。しかし、射出瞳でのケ
ラレはない方が望ましく、2次光源像の大きさ、ひいて
は光源の面積が小さい方が望ましい。
は、2次光源像が射出瞳より多少大きくなってケラレを
起こしたとしても、スクリーン上での照度の低下は問題
となるほどには大きくならない。しかし、射出瞳でのケ
ラレはない方が望ましく、2次光源像の大きさ、ひいて
は光源の面積が小さい方が望ましい。
次に、上記実施例の変形例を説明する。
第6図の例では、ハーフサイズミラー50が第2図の例
と同様投影レンズ21の光軸l2を境とする一側にキセノン
ランプ11と対向して設けられており、ステージとスクリ
ーンとの間で投影レンズ21の光路を半分覆う状態で配置
されている。但し、この例では、照明レンズ12a,12bの
中心を通る光源部10の光軸l1と投影レンズ21の光軸l2と
はハーフサイズミラー50上で交差する構成とされている
が、キセノンランプ11がこの光軸l1より図中上方にシフ
トして配置されている。
と同様投影レンズ21の光軸l2を境とする一側にキセノン
ランプ11と対向して設けられており、ステージとスクリ
ーンとの間で投影レンズ21の光路を半分覆う状態で配置
されている。但し、この例では、照明レンズ12a,12bの
中心を通る光源部10の光軸l1と投影レンズ21の光軸l2と
はハーフサイズミラー50上で交差する構成とされている
が、キセノンランプ11がこの光軸l1より図中上方にシフ
トして配置されている。
この結果、キセノンランプ11の像は前記の実施例と同
様ハーフサイズミラー50上に形成され、光源部から発す
る光束はすべてハーフサイズミラー50によってステージ
40側へ反射偏向される。
様ハーフサイズミラー50上に形成され、光源部から発す
る光束はすべてハーフサイズミラー50によってステージ
40側へ反射偏向される。
また、投影レンズ21を介してチャートを照明して正反
射した光束は、再度投影レンズ21を介して光軸を境にし
てハーフサイズミラー50が設けられていない側を透過し
て図示せぬスクリーンへと達する。
射した光束は、再度投影レンズ21を介して光軸を境にし
てハーフサイズミラー50が設けられていない側を透過し
て図示せぬスクリーンへと達する。
上述した2つの実施例は、キセノンランプからの光束
をハーフサイズミラー50により反射させて投影レンズ21
を介してチャート41へ導き、チャートからの反射光をそ
のままスクリーン22へ投影する構成である。
をハーフサイズミラー50により反射させて投影レンズ21
を介してチャート41へ導き、チャートからの反射光をそ
のままスクリーン22へ投影する構成である。
しかし、この発明の適用は上記の構成には限られず、
第7図あるいは第8図に示すような構成とすることも可
能である。
第7図あるいは第8図に示すような構成とすることも可
能である。
第7図の構成では、スクリーン22側の光軸l3が投影レ
ンズ21の光軸l2とほぼ垂直に交差するよう設けられ、ハ
ーフサイズミラー50は、投影レンズ21の直径を境とする
光路の一方側にのみ設けられている。すなわち、第2図
の例の光源部とスクリーンとを交換したような構成とな
っている。これにより、光源部10からの照明光はハーフ
サイズミラー50が設けられていない側をチャート41側へ
透過すると共に、投影レンズ21に入射し、チャート41か
らの反射光は、投影レンズ21を介してハーフサイズミラ
ー50で反射されてスクリーン22へ導かれる。
ンズ21の光軸l2とほぼ垂直に交差するよう設けられ、ハ
ーフサイズミラー50は、投影レンズ21の直径を境とする
光路の一方側にのみ設けられている。すなわち、第2図
の例の光源部とスクリーンとを交換したような構成とな
っている。これにより、光源部10からの照明光はハーフ
サイズミラー50が設けられていない側をチャート41側へ
透過すると共に、投影レンズ21に入射し、チャート41か
らの反射光は、投影レンズ21を介してハーフサイズミラ
ー50で反射されてスクリーン22へ導かれる。
第8図の構成では、光源部10の光軸l2とスクリーン22
側の光軸l3とが共に投影レンズ21の光軸l2とほぼ垂直に
交差するよう設けられ、すなわち、光軸l1と光軸l2とが
一直線状に連続する構成とされている。光路分離素子と
しては、投影レンズ21の直径を境とする光路の一方側に
設けられた第1ミラー部51aと、光路の他方側に第1ミ
ラー部51aに対して垂直に設けられた第2ミラー部51bと
から構成されるダハミラー51が用いられている。
側の光軸l3とが共に投影レンズ21の光軸l2とほぼ垂直に
交差するよう設けられ、すなわち、光軸l1と光軸l2とが
一直線状に連続する構成とされている。光路分離素子と
しては、投影レンズ21の直径を境とする光路の一方側に
設けられた第1ミラー部51aと、光路の他方側に第1ミ
ラー部51aに対して垂直に設けられた第2ミラー部51bと
から構成されるダハミラー51が用いられている。
このような構成とすれば、光源部10からの照明光は第
1ミラー部51aにより投影レンズ21側へ反射され、チャ
ート41からの反射光は第2ミラー部51bによりスクリー
ン22側へ反射される。
1ミラー部51aにより投影レンズ21側へ反射され、チャ
ート41からの反射光は第2ミラー部51bによりスクリー
ン22側へ反射される。
第7図及び第8図の例は、光学系の配置関係のみが異
なるのみで、光路に沿って展開した場合の配置関係は、
第2図の例と同一である。
なるのみで、光路に沿って展開した場合の配置関係は、
第2図の例と同一である。
更に、光路分離素子の構成としては、上述した各例の
ように光路を光軸を通る直径を境として2分する構成だ
けでなく、以下のような変形が考えられる。
ように光路を光軸を通る直径を境として2分する構成だ
けでなく、以下のような変形が考えられる。
第1に、第9図に示す通り、中央に設けられた透過部
52aと、透過部52aの周囲に設けられたリング状の反射ミ
ラー部52bとを有するリングミラー52を使用することが
できる。
52aと、透過部52aの周囲に設けられたリング状の反射ミ
ラー部52bとを有するリングミラー52を使用することが
できる。
第2に、第10図に示す通り中央に設けられた反射ミラ
ー部53aと、その周囲に設けられたリング状の透過部53b
とを有する中央小ミラー53を利用することができる。
ー部53aと、その周囲に設けられたリング状の透過部53b
とを有する中央小ミラー53を利用することができる。
リングミラー52を用いる場合には、第2図に示したも
のと同様の配置関係を採用し、投影レンズ21の光軸l2を
中心としてミラー52を光路中に斜めに設ける。そして、
照明光を第11図に示したようなミラー組立体60によりリ
ング光束とし、その全光量を反射ミラー部52bによりチ
ャート側へ反射させる。また、チャート41からの反射光
は、透過部52aを通してスクリーン22側へ透過する。
のと同様の配置関係を採用し、投影レンズ21の光軸l2を
中心としてミラー52を光路中に斜めに設ける。そして、
照明光を第11図に示したようなミラー組立体60によりリ
ング光束とし、その全光量を反射ミラー部52bによりチ
ャート側へ反射させる。また、チャート41からの反射光
は、透過部52aを通してスクリーン22側へ透過する。
ミラー組立体60は、外側の面がミラー面とされた小型
の円錐ミラー61と、内側の面がミラー面とされた大型の
円錐ミラー62とから構成されている。
の円錐ミラー61と、内側の面がミラー面とされた大型の
円錐ミラー62とから構成されている。
一方、中央小ミラー53を用いる場合には、第2図に示
したものと同様の配置関係を採用し、投影レンズ21の光
軸l2を中心としてミラー53を光路中に斜めに設ける。そ
して、照明光を中央の反射ミラー部53aに集光させてチ
ャート側へ反射させる。チャート41からの反射光は、周
辺の透過部53bを通してスクリーン22側へ透過する。
したものと同様の配置関係を採用し、投影レンズ21の光
軸l2を中心としてミラー53を光路中に斜めに設ける。そ
して、照明光を中央の反射ミラー部53aに集光させてチ
ャート側へ反射させる。チャート41からの反射光は、周
辺の透過部53bを通してスクリーン22側へ透過する。
なお、上述した実施例では、投影レンズを1枚とする
例についてのみ述べたが、これに限られず、例えば光路
分離素子を挟んで上下に対物レンズと結像レンズとして
設けてもよい。
例についてのみ述べたが、これに限られず、例えば光路
分離素子を挟んで上下に対物レンズと結像レンズとして
設けてもよい。
また。上記の例ではチャートにおける正反射成分を効
率よくスクリーンに導く構成を示したが、例えばプリン
ト基板上の銅部分などは乱反射成分が強いため、投影レ
ンズの軸外斜め方向から照明する斜方照明手段を設けて
おけば、上記の光源部と切り換えて、あるいは同時に使
用することにより、より多様なチャートに対応すること
ができる。
率よくスクリーンに導く構成を示したが、例えばプリン
ト基板上の銅部分などは乱反射成分が強いため、投影レ
ンズの軸外斜め方向から照明する斜方照明手段を設けて
おけば、上記の光源部と切り換えて、あるいは同時に使
用することにより、より多様なチャートに対応すること
ができる。
[効果] 以上説明したように、この発明によれば、反射照明式
の構成をとりつつ、反射ミラー部分による光量の損失を
抑えることができ、スクリーン上に形成されるチャート
の像のコントラストを向上させることができる。
の構成をとりつつ、反射ミラー部分による光量の損失を
抑えることができ、スクリーン上に形成されるチャート
の像のコントラストを向上させることができる。
また、光源として発光部の面積が小さいキセノンラン
プを用いることにより、2次光源像を小さくして投影レ
ンズの射出瞳におけるケラレをなくし、チャート上の照
度、すなわちスクリーン上の照度を向上させることがで
きる。また、チャートに対する照明光の収束角度を小さ
くなるため、チャートに欠かある場合の欠陥部と正常部
とのコントラストを高めることができる。
プを用いることにより、2次光源像を小さくして投影レ
ンズの射出瞳におけるケラレをなくし、チャート上の照
度、すなわちスクリーン上の照度を向上させることがで
きる。また、チャートに対する照明光の収束角度を小さ
くなるため、チャートに欠かある場合の欠陥部と正常部
とのコントラストを高めることができる。
第1図〜第5図はこの発明に係る反射照明型投影装置の
一実施例を示したものであり、第1図は概略構成を示す
説明図、第2図は第1図に示した装置の光路図、第3図
は光源の大きさとスクリーン上での照度との関係を説明
するための第2図の展開図、第4図は照明レンズ系の焦
点距離比とチャート上の照度との関係を示すグラフ、第
5図は照明光の収束角度とチャートの欠落部分での反射
を示す説明図である。 第6図〜第11図は上記実施例の変形例を示したものであ
り、第6図は光源を照明レンズの光軸からシフトさせた
例を示す光路図、第7図はチャートからの反射光を光路
分離素子により反射させる例を示す光路図、第8図は光
路分離素子としてダハミラーを用いた例を示す光路図、
第9図はリングミラーの平面図、第10図は中心部小ミラ
ーの平面図、第11図はリング光束を作るためのミラーの
説明図である。 第12図は従来の反射照明型投影装置を示す説明図であ
る。 10……光源部 11……キセノンランプ 21……投影レンズ 40……ステージ 41……チャート 光路分割素子 50……ハーフサイズミラー 51……ダハミラー 52……リングミラー 53……中央小ミラー l1……光源部の光軸 l2……投影レンズの光軸 l3……スクリーン側の光軸
一実施例を示したものであり、第1図は概略構成を示す
説明図、第2図は第1図に示した装置の光路図、第3図
は光源の大きさとスクリーン上での照度との関係を説明
するための第2図の展開図、第4図は照明レンズ系の焦
点距離比とチャート上の照度との関係を示すグラフ、第
5図は照明光の収束角度とチャートの欠落部分での反射
を示す説明図である。 第6図〜第11図は上記実施例の変形例を示したものであ
り、第6図は光源を照明レンズの光軸からシフトさせた
例を示す光路図、第7図はチャートからの反射光を光路
分離素子により反射させる例を示す光路図、第8図は光
路分離素子としてダハミラーを用いた例を示す光路図、
第9図はリングミラーの平面図、第10図は中心部小ミラ
ーの平面図、第11図はリング光束を作るためのミラーの
説明図である。 第12図は従来の反射照明型投影装置を示す説明図であ
る。 10……光源部 11……キセノンランプ 21……投影レンズ 40……ステージ 41……チャート 光路分割素子 50……ハーフサイズミラー 51……ダハミラー 52……リングミラー 53……中央小ミラー l1……光源部の光軸 l2……投影レンズの光軸 l3……スクリーン側の光軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03B 21/06 G03B 21/10 G03B 21/14 G03B 21/28
Claims (11)
- 【請求項1】チャートに対してほぼ垂直な光軸を有する
投影レンズと、 照明光を発して前記投影レンズを介してチャートを照明
する光源部と、 前記投影レンズを介して前記チャートからの正反射され
た反射光によりチャート像が投影されるスクリーンと、 前記投影レンズのチャート像投影光線射出側の瞳付近に
位置し、前記照明光と前記反射光とのいずれか一方を反
射させる反射ミラー部、及び他方を透過させる透過部が
形成され、前記照明光を投影レンズへ入射させると共
に、前記反射光をスクリーン側へ導く光路分離素子とを
備え、 前記投影レンズは、前記チャート側にテレセントリック
であることを特徴とする反射照明型投影装置。 - 【請求項2】前記光源部は、光束を発生する光源と、こ
の光源からの光束により投影レンズの光軸上に2次光源
像を形成する照明レンズとから構成されることを特徴と
する請求項1記載の反射照明型投影装置。 - 【請求項3】前記光源は、キセンノンランプであること
を特徴とする請求項2記載の反射照明型投影装置。 - 【請求項4】前記光源部の光軸と前記投影レンズの光軸
とがほぼ垂直に交差するよう設けられ、前記光路分離素
子は、前記反射ミラー部が前記投影レンズの直径を境と
して一方側にのみ位置して前記照明光を前記投影レンズ
側へ反射させるよう設けられていることを特徴とする請
求項1記載の反射照明型投影装置。 - 【請求項5】前記スクリーン側の光軸が前記投影レンズ
の光軸とほぼ垂直に交差するよう設けられ、前記光路分
離素子は、前記反射ミラー部が前記投影レンズの直径を
境として一方側にのみ位置して前記反射光を前記スクリ
ーン側へ反射させるよう設けられていることを特徴とす
る請求項1記載の反射照明型投影装置。 - 【請求項6】前記光路分離部材は、前記投影レンズの光
軸を中心として中央に設けられた透過部と、該透過部の
周囲に設けられたリング状の反射ミラー部とを有するこ
とを特徴とする請求項1記載の反射照明型投影装置。 - 【請求項7】前記光路分離部材は、前記投影レンズの光
軸を中心として中央に設けられた反射ミラー部と、該反
射ミラー部の周囲に設けられたリング状の透過部とを有
することを特徴とする請求項1記載の反射照明型投影装
置。 - 【請求項8】チャートに対してほぼ垂直な光軸を有する
投影レンズと、 照明光を発して前記投影レンズを介してチャートを照明
する光源部と、 前記投影レンズを介して前記チャートからの正反射され
た反射光によりチャート像が投影されるスクリーンと、 前記投影レンズの照明光入射側の瞳に位置し、前記照明
光を反射させて投影レンズへ入射させる第1反射ミラー
部、及び前記反射光を反射させて前記スクリーン側へ導
く第2反射ミラー部が前記投影レンズの直径を境として
形成された光路分離素子とを備えることを特徴とする反
射照明型投影装置。 - 【請求項9】前記光源部は、光束を発生する光源と、こ
の光源からの光束により投影レンズの光軸上に2次光源
像を形成する照明レンズとから構成されることを特徴と
する請求項8記載の反射照明型投影装置。 - 【請求項10】前記光源は、キセノンランプであること
を特徴とする請求項9記載の反射照明型投影装置。 - 【請求項11】前記投影レンズは、前記チャート側にテ
レセントリックであることを特徴とする請求項8記載の
反射照明型投影装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/691,673 US5192961A (en) | 1988-07-22 | 1991-04-25 | Reflecting illumination type projecting device |
US07/988,792 US5293188A (en) | 1988-07-22 | 1992-12-10 | Reflecting illumination type projecting device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18309988 | 1988-07-22 | ||
JP63-183099 | 1988-07-22 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02153337A JPH02153337A (ja) | 1990-06-13 |
JP2942278B2 true JP2942278B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=16129749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15757889A Expired - Fee Related JP2942278B2 (ja) | 1988-07-22 | 1989-06-19 | 反射照明型投影装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2942278B2 (ja) |
-
1989
- 1989-06-19 JP JP15757889A patent/JP2942278B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02153337A (ja) | 1990-06-13 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |