JPH0355921Y2

JPH0355921Y2 -

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Publication number: JPH0355921Y2
Application number: JP1986172952U
Authority: JP
Priority date: 1986-11-11
Filing date: 1986-11-11
Publication date: 1991-12-13
Also published as: DE3778301D1; JPS6378902U; US4884869A

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野この考案は、均一な照度分布を与えるために用
いられるフライアイレンズに関し、詳しくは、フ
ライアイレンズを構成するエレメントレンズの保
持構造に関する。

従来の技術均一な露光、例えば、60×60cmのプリント配線
板の精密フオトエツチングパターンの焼付作業な
どを能率良く行うために、現在、第３図に示され
るような露光光学系が採用されている。図におい
て、１は光源の超高圧水銀灯で、楕円鏡２による
集光位置にフライアイレンズ３を設置し、このフ
ライアイレンズ３の光出射側エレメントレンズ４
それぞれからの拡散光束の重畳によつて露光面５
に均一な照度分布を与えるものである。６ａ，６
ｂはそれぞれ反射ミラー、７は平行光束化のため
のフレネルレンズ、フオトマスクを被着したレジ
スト付基板は、露光面５に設置される。

ところで、このような露光光学系に用いられる
フライアイレンズ３は、光軸と垂直な平面上にエ
レメントレンズ４を２次元に配列した構成を基本
とする。なお、かかるフライアレイレンズ３は、
光軸方向にもエレメントレンズ４を複数段組合わ
せて空間的に３次元に配置されることが多い。そ
のため、フライアレイレンズ３を構成するエレメ
ントレンズは精度よく２次元に配列され、しかも
光軸方向の位置関係も正確に保持させて組立てら
れる必要がある。

従来、この必要性を満足させるために、第４図
に示されるようなホルダ部品が使用されてきた。
第４図ａは、同図ｂ−１，２に例示するようなエ
レメントレンズ４を配置・収容するためのエレメ
ントレンズホルダ８を示し、このホルダ８は、金
属製円板の中央部を切削により格子状の平面９に
加工したものである。エレメントレンズ４は、こ
の格子状の平面９の単位格子９_uに正確に位置決
め２次元アレイ状に配列されることによつて１枚
のエレメントレンズ群を構成する。このレンズ設
置板に、同図ｃで示すような所定の厚みに精度よ
く加工し所定のレンズ間距離を与える、エレメン
トレンズホルダ８と同様に格子状に切削加工した
金属製スペーサ１０を嵌め合わせる。これを設計
仕様に従つて複数枚準備する。そして、これらを
光軸方向に複数段重ね合わせ、さらにスペーサ１
０と同様な形状の抜け止め防止用ホルダ（図示せ
ず）で光軸方向に挟持し、その全体を筒状にくり
抜いた外観箱形のホルダ本体（図示せず）に嵌せ
合せ、ネジで固定してフライアイレンズ構体とす
る。

考案が解決しようとする問題点ところが、上記のような構造であると、フライ
アイレンズのレンズ面は、レンズだけでなくエレ
メントレンズホルダ自身すなわち格子状平面９の
金属格子９ｌが必ずある面積を占め、これが光源
からの光束を遮り一部露光面に到達しないといつ
た入射光量の損失の問題がある。仮に、この損失
を補償するように大容量の光源を用いることが考
えられるが、装置全体が大型化する欠点とともに
熱処理対策が問題化する。

第２の問題は、ホルダ部品を別個にかつ高精度
に加工しなければならない難点である。即ち、エ
レメントレンズホルダやスペーサなどは、使用す
るエレメントレンズ固有の形状に合わせて加工す
る必要があり、また、個々のエレメントレンズ間
及び光軸方向のエレメントレンズ群相互間の位置
関係を光学的に正確に保てるように、ホルダ部品
の総てにおいてその機械加工には極めて高い精度
が要求され、これらのことが大幅なコスト上昇を
招いている。

第３は熱に係る問題である。フライアイレンズ
構体は、楕円鏡２の集光部に設置されるので、相
当に高温となる。ホルダ部品、エレメントレンズ
はそれぞれ熱をもつが、金属と光学ガラスの熱膨
張係数差によつて機械的な歪が生じる。これが光
学的特性に影響を及ぼす。また、ホルダ部品を構
成する金属は熱伝導性が高いので、個々のエレメ
ントレンズにおいてホルダ部品と接する外周部は
中心部と温度差を生じ種々の悪影響を及ぼす。

この考案は、上記問題点を解消することを目的
とする。

問題点を解決するための手段このため、本考案は、方形状のエレメントレン
ズを光軸と平行な側面相互を密接させて２次元に
配列し、各列の一端を断熱性のスペーサを介して
基台に固定の側板に支持させる一方、他端のそれ
ぞれを断熱性のスペーサを介し前記基台に固定さ
れる側板に設けたバネにより列方向に押圧してエ
レメントレンズ列を前記両側板間に保持させて板
状のエレメントレンズ群を構成し、この構成の板
状エレメントレンズ群を光軸方向に複数重ね合せ
てなることを特徴とする。

作用上記のフライアイレンズ構体によれば、フライ
アイレンズはエレメントレンズのみで構成されて
いるので、このフライアイレンズに入射する光束
は光量の損失なく射出する。

また、この構体が高温になつても、フライアイ
レンズは断熱性スペーサを介して支持されている
ので、側板からの熱伝導がなく均一な温度分布の
状態が確保でき熱膨張のバラツキ度合を抑制で
き、たとえ熱膨張してもバネでこれを均等に吸収
するので、露光時の光学的特性が安定化する。

実施例以下、本発明を添付図面に示す実施例によつて
具体的に説明する。

第１図は一実施例のフライアイレンズ構体の半
裁断面を示し、１１は部品取付の基台をなすアル
ミ合金製の底板で、中央に光束出射用の矩形窓１
２がある。１３は底板１１上に立設されたアルミ
合金製の側板で、この側板１３の内側には、底板
１１上に立てたテフロン製のスペーサ板１４があ
り、側板１３の内側面と密着している（“テフロ
ン”はデユポン社の登録商標）。

ネジ１５を設けたアルミ合金製の側板１６は、
上記側板１３と平行して底板１１上に立設されて
いる。側板１３は、25個の貫通孔１７を備え、貫
通孔１７は図中横方向には直線状一定ピツチで並
び、縦方向では直線状に並ぶが、中心間の距離は
レンズ間隔に応じて相違する。貫通孔１７の上部
はネジ１５と螺合するネジ部１７_sを形成する一
方、下部はネジ部１７_sの内径より大きい内径の
筒状部１７_sを形成している。

貫通孔１７の筒状部１７_sには、金属円板１８、
圧縮コイルバネ１９、円板１８と同一形状の金属
円板２０及びテフロン製の円柱形スペーサ２１が
この順に収容されていて、ねじ込んだネジ１５の
下端が金属円板１８を押圧している。

３１ｅ，３２ｅ，３３ｅ，３４ｅはそれぞれ焦
点距離の異なるエレメントレンズであつて、光軸
方向に直交する平面に投影するとすべて同一の正
方形をなす。エレメントレンズ３１ｅ，３２ｅ，
３３ｅ，３４ｅのそれぞれは光軸方向と平行な４
つの側面をもつ。

第１段目の板状のエレメントレンズ群３１は、
エレメントレンズ３１ｅをその側面３５を相互に
密接させ５×５のマトリクス状に配列して構成さ
れている。エレメントレンズ３１ｅの５個からな
る列の一端を板状スペーサ１４で支持し、列他端
のレンズ側面を円柱形スペーサ２１で支持してい
る。円柱形スペーサ２１には、ネジ１５の下端を
支承端とする圧縮コイルバネ１９からの強いバネ
力（例えば全圧で１〜1.5Kg）が列方向に作用し
ており、５個のエレメントレンズ列はこのバネ力
によつて押圧保持されている。他のエレメントレ
ンズ列も全く同様に圧縮コイルバネ１９のバネ力
により押圧されスペーサ１４，２１間に保持され
ている。このようにして25個のエレメントレンズ
３１ｅだけからなる板状のエレメントレンズ群３
１が形成される。第２段目、第３段目及び第４段
目のエレメントレンズ群３２，３３，３４も全く
同じ態様で形成されている。

なお、２２は底板１１上に立設されたアルミ合
金製の側板、２３は底板１１上に立てられ側板１
１に密着したテフロン製のスペーサ板、２４は中
央部に円形窓２５をもつたアルミ合金製の天板
で、側板１３，１６，２２，２７それぞれの上面
と固定されている。図示しない光源からの光束
は、円形窓２５を通り、第４段目のエレメントレ
ンズ群３４に入射する。４段のエレメントレンズ
群を経由して、第１段目のエレメントレンズ群３
１の各エレメントレンズ３１ｅからは広角の光束
が射出する。射出光量は、入射光束を遮断する部
分がないので光量の損失がなく入射光量とほぼ同
等となる。したがつて、従来と同じ容量の光源を
使うとすれば露光時間を短くでき、露光時間を変
えないとすれば容量の小さな光源すなわち小型の
ものが使用できる。光源の小型化は一般には大型
化する露光装置のコンパクト化に貢献する。

また、露光時、集光光によりこのフライアイレ
ンズ構体は熱をもつが、フライアイレンズ３１〜
３４は熱遮断性に優れたテフロン製のスペーサに
囲まれた構造となつているので、金属板からの伝
熱を有効に防止する。さらに、エレメントレンズ
が膨張しても、テフロンは樹脂としては軟質であ
るので、この膨張を有効に吸収することができ
る。圧縮コイルバネ１９の押圧方向ではテフロン
のスペーサとともにこのコイルバネが均等に膨張
を吸収し、光学特性を安定に保つ。尚、各段のフ
ライアイレンズ３１〜３４の４偶のエレメントレ
ンズは、レンズでない同一形状のスペーサで置き
換えてもよい。

次に、第２図の分解斜視図によつて、実施例の
フライアイレンズ構体の組み立て方の概要を説明
しておく。

まず、底板１１に側板１３と側板２２をネジに
より固定する。次に、側板１６の貫通孔１７に金
属円板１８、圧縮コイルバネ１９、金属円板２
０、円柱形スペーサ２１を収容し、この側板１６
を底板２２にネジにより固定する。スペーサ板１
４とスペーサ板２３をそれぞれ側板１３，２２に
沿わせて底板２２上に立てる。

次に、底板１１上に所定の厚みの薄い平板（治
具）を敷き、その上へエレメントレンズ３１ｅを
側面を接するように５×５のマトリクス状に配置
する。エレメントレンズ列が直線状に整列するよ
うに側板を取付けていない側からこれらを押し付
け保持して、ネジ１５を１列ずつ順にねじ込む。
もちろん、エレメントレンズの材質である光学ガ
ラスの許容応力以下の押圧力とする。第１段目が
完成する治具の平板を抜く。

第１段目の上へレンズ間隔に対応した厚みをも
つた治具の平板を敷く。第２段目のエレメントレ
ンズ３２ｅをこの平板の上へ配置する。エレメン
トレンズ列を正しく整えこれらを押圧保持して、
同様にネジ１５を１列ずつ順にねじ込む。第２段
目を完成させて、治具の平板を抜く。第３段目、
第４段目も同様に所定厚さの治具の平板を敷いて
作業を行う。第４段目が完成すると、テフロン製
のスペーサ２６を押し当て、スペーサ２６に密着
するように側板２７を底板１１にネジで固定す
る。最後に、側板１３，２２，１６，２７上に天
板２４をかぶせ、ネジにより固定する。

考案の効果以上の説明から明らかなように、本考案は、エ
レメントレンズ相互を密接させこれを側部からバ
ネ力により押圧してホルダに保持しこの板状のエ
レメントレンズ群を重ねてフライアイレンズとす
るものであるから、光量の損失をなくせるばかり
か、高精度加工のホルダ部品が不要で大幅なコス
ト削減ができ、また、断熱性スペーサやバネによ
り熱膨張を有効に吸収する構造であるので、露光
中に安定した光学特性を実現できる優れた効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す半裁断面図、
第２図はこの実施例の分解斜視図、第３図はフラ
イアイレンズを用いる露光光学系の例示図、第４
図は従来のフライアイレンズ構体の説明図であ
る。１１……底板、１３……側板、１４……テフロ
ン製のスペーサ板、１５……ネジ、１６……側
板、１９……圧縮コイルバネ、２１……円柱形ス
ペーサ、３１ｅ，３２ｅ，３３ｅ，３４ｅ……エ
レメントレンズ、３１，３２，３３，３４……板
状のエレメントレンズ群。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

方形状のエレメントレンズを光軸と平行な側面
相互を密接させて２次元に配列し、各列の一端を
断熱性のスペーサを介して基台に固定の側板に支
持させる一方、他端のそれぞれを断熱性のスペー
サを介し前記基台に固定される側板に設けたバネ
により列方向に押圧してエレメントレンズ列を前
記両側板間に保持させて板状のエレメントレンズ
群を構成し、この構成の板状エレメントレンズ群
を光軸方向に複数段重ね合せてなることを特徴と
するフライアイレンズ構体。