JP3253301B2 - 像形成装置 - Google Patents

像形成装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は像形成装置に関する。
本発明は、拡張被写界深度を通じて焦点にシュードス
コピック像を形成する像形成装置であって、入力リレー
レンズ・アレイと、この入力リレーレンズ・アレイが物
体画面を像形成する正中面を有する二重一体マイクロレ
ンズ・スクリーンと、このスクリーンの反対側でかつス
クリーンから入力リレーレンズ・アレイと同じ距離のと
ころに設けた、入力リレーレンズ・アレイに類似した出
力リレーレンズ・アレイとからなる像形成装置を包含す
る。
リレーレンズというのは、スクリーン・マイクロレン
ズよりかなり大きい。
二重一体マイクロレンズ・スクリーンは、正中面の各
側に背中合わせ平凸レンズ・アレイを有し、各焦点距離
がスクリーン厚さの半分となっているモノリシック・ス
クリーンを包含することがある。
しかしながら、二重一体マイクロレンズ・スクリーン
は、２つの類似したスクリーンを包含し、これらのスク
リーンが隣り合っていて、それぞれ、焦点距離に等しい
厚みを有する両凸レンズからなることがある。
このような像形成装置を包含する光学機器は、専門の
用途に合わせた固定構成要素を持つか、あるいは、調節
可能であって、入力、出力リレーレンズ・アレイが二重
一体マイクロレンズ・スクリーンに関して互いに等しい
けれども方向反対に調節できるように取り付けてある。
本発明による像形成装置の実施例を、以下、添付図面
を参照しながら説明する。図面において： 第１図は一実施例を通る軸線方向断面であり、光線と
像とを示す。
第２図は第１図の入力リレーレンズ・アレイの軸線方
向図である。
第３図は第１図の実施例で使用できるような二重一体
マイクロレンズ・スクリーンの拡大軸線方向図である。
第４図は第１図の実施例で使用できるような別の二重
一体マイクロレンズ・スクリーンを示す、第３図と同様
の軸線方向図である。
第５図は本発明の像形成装置を具体化した光学機器を
通る軸線方向断面である。
図は物体13のシュードスコピック像12を形成する像形
成装置11（第１図）を示している。この像12は拡張被写
界深度を通じて焦点にあり、物体13と1:1の正対比にあ
る。像形成装置11は入力リレーレンズ・アレイ14（第２
図も参照されたい。ここでは、アレイはミリメートル直
径の円形レンズ14aの円形アレイとして示してある）
と、第１図の拡大スケッチに示すように入力リレーレン
ズ・アレイ14が物体13を結像する正中面を有する二重一
体マイクロレンズ・スクリーン15と、このスクリーン15
の反対側でスクリーン15から入力リレーレンズ・アレイ
14と同じ距離Ｄのところに設けた、入力リレーレンズ・
アレイ14に類似した出力リレーレンズ・アレイ16とを包
含する。
ミリメートル寸法の場合、リレーレンズ・アレイはマ
イクロレンズ・スクリーンの小レンズ群（マイクロメー
トル寸法である）よりもかなり大きい。
マイクロレンズ・スクリーン15の２つの形態が第３、
４図に示してある。第３図において、スクリーン15は正
中面15aの各側に背中合わせの平凸マイクロレンズ・ア
レイを有するモノシリック・スクリーンを包含する。各
マイクロレンズはその厚みに等しい、すなわち、スクリ
ーン厚みの半分に等しい焦点距離ｆを有する。
第４図に示すスクリーン15は２つの類似した隣接する
スクリーン15b、15cを包含し、各スクリーンは両凸マイ
クロレンズを包含し、各両凸マイクロレンズはその焦点
距離ｆに等しい厚みを有する。ボックスＢ内に示すよう
に、これはマイクロ視野レンズ系のアレイを形成し、開
口A1を反対面にある開口A2上に結像する。これは口径食
を低減し、また、リレー・アレイ14、16の隣接した入
射、出射レンズ間のクロストークを低減する。
第４図のマイクロレンズ・アレイは第３図のマイクロ
レンズ・アレイよりも効率が良い。いずれにしても、図
示したように、スクリーンはすべての衝突光線方向を透
過光線方向に変換する。これらの透過光線方向はスクリ
ーンに対して同じ角をなす。これは、入力リレーレンズ
の開口を出力リレーレンズの開口上に結像するだけでな
く、入力リレーレンズから出た光線と出力リレーレンズ
に透過した光線との間に完全な角度パリティを確保し、
入力リレーレンズ・アレイによって形成された物体、像
の共役が出力リレーレンズ・アレイによって正確に伝え
られ、1:1のスケールの透過像からの任意のレンズひず
みを除去し、色収差および球面収差を低減するのを可能
とする。
この像形成装置11を具体化した機器はたとえば専用装
置における固定構成要素を持っていてもよく、この場
合、物体領域は一定である。また、調節可能な構造でも
よく、この場合、物体画面における当該主要面の、入力
リレーレンズ・アレイ14に関する共役面を調節してスク
リーン15の正中面と一致させることができる。第５図に
示すように、これは互いに反対向きのねじ山を切ったリ
ードスクリュウ51によって行うことができる。
記録手段として、本発明の透過スクリーンを透過光に
対して感度のあるフォトグラフィック・プレート／フィ
ルム面その他の面と一緒に用いてもよい。この面はマイ
クロ球面レンズまたはマイクロ円筒レンズのアレイある
いは均一なマトリックス・パターンで形成した小孔を設
けた不透明なバリヤあるいは幅の狭い透明なスリットを
設けたバイヤと重ねる。マイクロ円筒レンズあるいは透
明なスリットと一緒に用いる場合、光透過スクリーンは
隣り合った二重レンズの単一アレイまで縮小することが
できる。これは垂直方向非パララックス軸線における記
録像のシャープネスを向上させる。記録手段として用い
る場合、本光学系はリアルタイムで1:1スケールの記録
が可能であり、一回の露光のみでよく、１ステージで、
オルソスコープ形態で見ることのできる３−Ｄ像を直接
生成することができる。
各二重アレイの焦点距離は同じでよいが、マイクロレ
ンズの焦点距離の組み合わせを適当に選ぶことによっ
て、Ｘ、Ｙ単位倍率とは無関係に、Ｚ方向の倍率を制御
することができる。
本発明による光学素子の独特な配列によれば、画面の
物体点から出たすべての入射光を受け取り、これらの光
束を等倍でかつフルカラーで等しいけれども方向反対の
共役位置に伝えることができ、しかも、このとき、対物
距離とは無関係にレンズのひずみあるいは透視ひずみが
ない。あるいは、本光学系は材料および手段を適当に選
ぶことによって波長を選んで作ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−161789（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−137388（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 27/22

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】拡張被写界深度を通して焦点にシュードス
    コピック像（12）を形成する像形成装置（11）であり、
    入力リレーレンズ・アレイ（14）と、この入力リレーレ
    ンズ・アレイ（14）が物体画面（13）を結像する正中面
    （15a）を有する２重一体マイクロレンズ・スクリーン
    （15）と、このスクリーンと反対の側で、このスクリー
    ンから入力リレーレンズ・アレイと同じ距離に設けた、
    入力リレーレンズ・アレイに類似する出力リレーレンズ
    ・アレイ（16）とを包含する像形成装置（11）であっ
    て、 前記２重一体マイクロレンズ・スクリーン（15）は２つ
    の隣り合ったスクリーン（15b、15c）を包含し、各スク
    リーンはそれぞれの焦点距離に等しい厚みを有する両面
    凸のマイクロレンズからなり、前記２つのスクリーン
    （15b、15c）の各レンズ要素は他の対応するレンズ要素
    と向き合っており、これらが光学的に組み合わされてい
    る ことを特徴とする像形成装置。
  2. 【請求項２】請求の範囲第１項記載の像形成装置におい
    て、リレーレンズ（14a）がスクリーン（15）のマイク
    ロレンズよりもかなり大きいことを特徴とする像形成装
    置。
  3. 【請求項３】請求の範囲第１項または第２項に記載の像
    形成装置を包含し、入力レンズ・アレイ（14）と、出力
    リレーレンズ・アレイ（16）とが２重一体マイクロレン
    ズ・スクリーン（15）に関して、距離が等しくしかも、
    それぞれ反対方向に移動、調節する手段（51）を有して
    いることを特徴とする光学機器。
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