JPH0727116B2 - 照明用レンズ - Google Patents
照明用レンズInfo
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- JPH0727116B2 JPH0727116B2 JP62193327A JP19332787A JPH0727116B2 JP H0727116 B2 JPH0727116 B2 JP H0727116B2 JP 62193327 A JP62193327 A JP 62193327A JP 19332787 A JP19332787 A JP 19332787A JP H0727116 B2 JPH0727116 B2 JP H0727116B2
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- lens
- illumination
- illuminance
- illuminated
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、プリント基板やIC等の回路パターン露光装
置、あるいは製版用の密着焼付装置や殖版機、その他複
写装置等の各種照明系に適用することができ、特に被照
射面上の周辺部の照度低下を起こすことなく全面を均一
に、あるいは必要に応じて周辺部の照度を上げて照明す
るように改善した照明用レンズに関する。
置、あるいは製版用の密着焼付装置や殖版機、その他複
写装置等の各種照明系に適用することができ、特に被照
射面上の周辺部の照度低下を起こすことなく全面を均一
に、あるいは必要に応じて周辺部の照度を上げて照明す
るように改善した照明用レンズに関する。
この種の照明用レンズは、第19図に示すように面光源LS
と被照射面OGとの間に配置され、例えば第20図に示すよ
うな単一レンズＬによって構成されている。
と被照射面OGとの間に配置され、例えば第20図に示すよ
うな単一レンズＬによって構成されている。
ちなみに、その具体例は第１表の如くである。
ただし、ｆは単一レンズＬの焦点距離、その他の符号は
第19図及び第20図中に示すものである。
第19図及び第20図中に示すものである。
この種の照明用レンズは、第19図に示すように、前方に
配置した光源LSの実像を第１面r1によって第２面r2の近
傍Ｐ点に形成し、入射瞳Ａの実像を第２面r2によってレ
ンズ後方に配置した被照射面OG上に形成するように構成
されたリレーコンデンサー型のレンズである。
配置した光源LSの実像を第１面r1によって第２面r2の近
傍Ｐ点に形成し、入射瞳Ａの実像を第２面r2によってレ
ンズ後方に配置した被照射面OG上に形成するように構成
されたリレーコンデンサー型のレンズである。
前述した従来の照明用光学系の場合には、被照射面OG上
の照度分布は、第21図に示すように、周辺部ほど低下す
る。
の照度分布は、第21図に示すように、周辺部ほど低下す
る。
例えば、第１表の設定条件下では被照射面OG上の中央部
（θ＝０゜）を100％としたとき、計算上ではその照度
分布が90％以上になるのは照射高Ｈが18までの領域（出
射角θ＝10゜までに相当する）にすぎず、また、照射高
Ｈが40の領域（θ＝22゜に相当）では照度分布が58％、
照射高Ｈが50の領域（θ＝27゜に相当）では照度分布が
41％まで低下する。
（θ＝０゜）を100％としたとき、計算上ではその照度
分布が90％以上になるのは照射高Ｈが18までの領域（出
射角θ＝10゜までに相当する）にすぎず、また、照射高
Ｈが40の領域（θ＝22゜に相当）では照度分布が58％、
照射高Ｈが50の領域（θ＝27゜に相当）では照度分布が
41％まで低下する。
これは、上記従来の照明用レンズが照度分布の向上につ
いて何ら考慮が払われていないことが原因である。
いて何ら考慮が払われていないことが原因である。
一方、被照射面OG上の照度分布は以下に示すように考え
ることができる。
ることができる。
第19図において、光源LSは光軸Ｚ上にあり、光源LSの中
心からの光線b1はレンズＬの入射瞳Ａへ入射高ｈで入射
するとすれば、 この光線b1はレンズＬ内を経て射出瞳Ｂより出射し被照
射面OG上の照射高Ｈに達する。
心からの光線b1はレンズＬの入射瞳Ａへ入射高ｈで入射
するとすれば、 この光線b1はレンズＬ内を経て射出瞳Ｂより出射し被照
射面OG上の照射高Ｈに達する。
一方、入射瞳Ａ上で、ｈから微小高Δｈ離れた位置へ入
射した光線は、被照射面OG上でＨから微小高ΔＨ離れた
位置に達する。
射した光線は、被照射面OG上でＨから微小高ΔＨ離れた
位置に達する。
この場合、レンズの透過時における光量損失が全くない
とすると、入射瞳Ａで、入射高ｈを内径とし、幅をΔｈ
とする輪帯状の微小面積ΔS1を通過した光束は、同様に
被照射面OG上の照射高Ｈを内径とし、幅をΔＨとする輪
帯状の微小面積ΔS2に達する。
とすると、入射瞳Ａで、入射高ｈを内径とし、幅をΔｈ
とする輪帯状の微小面積ΔS1を通過した光束は、同様に
被照射面OG上の照射高Ｈを内径とし、幅をΔＨとする輪
帯状の微小面積ΔS2に達する。
ここで、ΔS1,ΔS2は、次式で表される。
ΔS1＝π｛（ｈ＋Δｈ）２−h2｝ ΔS2＝π｛（Ｈ＋ΔＨ）２−H2｝ 従って入射瞳Ａ上の入射高ｈにおける照度をｅとする
と、被照射面OG上の照射高Ｈにおける照射度Ｅは、上記
微小面積の比 に比例するから次式で表される。
と、被照射面OG上の照射高Ｈにおける照射度Ｅは、上記
微小面積の比 に比例するから次式で表される。
ここで、ΔＨを限りなく０に近づけると、 および、 となり、 Ｅは次式で表される。
Ｅ＝ef(H) ただし、 である。
ここで、入射瞳Ａ上の照度ｅが入射高ｈと無関係に一定
であるとみなされる場合（入射瞳Ａにおける照度分布が
均一である場合）には、上記関数f(H)は入射瞳Ａ上の照
度に対する被照射面OG上の相対照度そのものを示す。
であるとみなされる場合（入射瞳Ａにおける照度分布が
均一である場合）には、上記関数f(H)は入射瞳Ａ上の照
度に対する被照射面OG上の相対照度そのものを示す。
すなわち、被照射面OG上の照射高Ｈ＝０である中心部の
相対照度はf(0)で表され、中心部以外（Ｈ≠０）の相対
照度はf(H)で表される。
相対照度はf(0)で表され、中心部以外（Ｈ≠０）の相対
照度はf(H)で表される。
次に正弦条件を満たしているレンズについて被照射面OG
の周辺照度が下がる原因を述べる。正弦条件を満たして
いるレンズは入射高ｈと出射角θとの間に次式が成立し
ている。
の周辺照度が下がる原因を述べる。正弦条件を満たして
いるレンズは入射高ｈと出射角θとの間に次式が成立し
ている。
ｈ＝fsinθ …（７） （ただし、ｆはレンズの焦点距離） 以下、第19図を参照しながら上記正弦条件と周辺におけ
る照度低下との関係について説明する。
る照度低下との関係について説明する。
上記照明用レンズＬは、その焦点距離（ｆ＝１）が光源
LSと当該レンズＬとの間隔（ａ＝50）に対して十分小さ
く、光源LSからの光が入射瞳Ａに入射高ｈで入射し、Ｐ
点に収束した後、出射角θで出射し、被照射面OG上で照
射高Ｈとなる点Ｒに達するものとする。
LSと当該レンズＬとの間隔（ａ＝50）に対して十分小さ
く、光源LSからの光が入射瞳Ａに入射高ｈで入射し、Ｐ
点に収束した後、出射角θで出射し、被照射面OG上で照
射高Ｈとなる点Ｒに達するものとする。
第19図より照射高Ｈは次式で表される。
Ｈ＝btanθ …（８） このとき、被照射面OGにおける照度は前記第６式のよう
に（dh/dH）（h/H）で規定される。
に（dh/dH）（h/H）で規定される。
一方、第７、第８式から となり、 で照度は表される。
第９式は、正弦条件を満たすレンズを用いると、被照射
面における照度が出射角θのコサイン４乗に比例して低
下することを示している。
面における照度が出射角θのコサイン４乗に比例して低
下することを示している。
ところで、第１表の従来レンズは、実際に光線追跡計算
を行うと、入射高ｈが大きくなると前記第７式は成立し
なくなり、ｈ＜fsinθになっていることが確認できた。
すなわち、第９式において、 となっており、正弦条件を満たしているレンズよりさら
に周辺照度が低下することになる。
を行うと、入射高ｈが大きくなると前記第７式は成立し
なくなり、ｈ＜fsinθになっていることが確認できた。
すなわち、第９式において、 となっており、正弦条件を満たしているレンズよりさら
に周辺照度が低下することになる。
このため、従来の照明系では±５％程度の均一な照度分
布を確保しようとすれば出射角θは10゜くらいまでしか
使えないので、所要の照射エリアを確保するには、光源
から被照射面までの光路長が長くなり、装置全体が大型
化する。
布を確保しようとすれば出射角θは10゜くらいまでしか
使えないので、所要の照射エリアを確保するには、光源
から被照射面までの光路長が長くなり、装置全体が大型
化する。
また、このような照明系で被照射面に置いた透明原板等
を照明し、その原板の像を結像レンズで投影する場合に
は、投影された像は結像レンズのコサイン４乗則等の影
響により、周辺部でさらに照度低下したものとなる。従
来かかる結像レンズによる周辺照度の低下を照明用レン
ズにより積極的に補正することはできなかった。
を照明し、その原板の像を結像レンズで投影する場合に
は、投影された像は結像レンズのコサイン４乗則等の影
響により、周辺部でさらに照度低下したものとなる。従
来かかる結像レンズによる周辺照度の低下を照明用レン
ズにより積極的に補正することはできなかった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
被照射面上の周辺部での照度低下をもたらすことなく全
面を均一に、あるいは、上記のように結像レンズによる
周辺照度の低下を補正して、照明し得る照明用レンズを
提供することをその目的とする。
被照射面上の周辺部での照度低下をもたらすことなく全
面を均一に、あるいは、上記のように結像レンズによる
周辺照度の低下を補正して、照明し得る照明用レンズを
提供することをその目的とする。
本発明は上記目的を達成するためになされたものであ
り、かかる照明用レンズは以下のように構成される。
り、かかる照明用レンズは以下のように構成される。
光源と被照射面との間に配置され、３枚の単レンズから
成る照明用レンズであって、 光源側より順次第１レンズは後面に凸面をもつ正レン
ズ、第２レンズは前面に凸面をもつ正レンズ、第３レン
ズは後面に凸面をもつレンズで構成し、かつ、下記条件
式を満足するように構成したものである。
成る照明用レンズであって、 光源側より順次第１レンズは後面に凸面をもつ正レン
ズ、第２レンズは前面に凸面をもつ正レンズ、第３レン
ズは後面に凸面をもつレンズで構成し、かつ、下記条件
式を満足するように構成したものである。
−0.3f＜fF＜0.3f …（１） 0.4＜（１−n5）f/r6 …（２） −0.6f＜fB＜0.1f …（３） 0.04＜（１−n1）f/r2＜0.8 …（４） （１−n3）/r4＋（n5−１）/r5＜０ …（５） ただし、ｆはこの照明用レンズ全体の合成焦点距離 fFは第１レンズ前面から照明用レンズ全体の前側焦点ま
での距離 fBは第３レンズ後面から照明用レンズ全体の後側焦点ま
での距離 n1は第１レンズの屈折率 n3は第２レンズの屈折率 n5は第３レンズの屈折率 r2は第１レンズ後面の曲率半径 r4は第２レンズ後面の曲率半径 r5は第３レンズ前面の曲率半径 r6は第３レンズ後面の曲率半径 である。
での距離 fBは第３レンズ後面から照明用レンズ全体の後側焦点ま
での距離 n1は第１レンズの屈折率 n3は第２レンズの屈折率 n5は第３レンズの屈折率 r2は第１レンズ後面の曲率半径 r4は第２レンズ後面の曲率半径 r5は第３レンズ前面の曲率半径 r6は第３レンズ後面の曲率半径 である。
以下、上記構成に係る照明用レンズの作用について第１
図〜第３図及び第19図を参照しながら説明する。
図〜第３図及び第19図を参照しながら説明する。
先ず、本発明に係る照明用レンズは第３構成のレンズで
ある。これら３枚のレンズL1,L2,L3の合成焦点距離（以
下単に照明用レンズの焦点距離と称する）ｆに比べて光
源LSと照明用レンズＬとの間隔ａ及び照明用レンズＬと
被照射面OGとの間隔ｂは十分大きく設定されており、か
つ、入射瞳Ａは第１レンズL1の前面近傍に設定されてい
る。
ある。これら３枚のレンズL1,L2,L3の合成焦点距離（以
下単に照明用レンズの焦点距離と称する）ｆに比べて光
源LSと照明用レンズＬとの間隔ａ及び照明用レンズＬと
被照射面OGとの間隔ｂは十分大きく設定されており、か
つ、入射瞳Ａは第１レンズL1の前面近傍に設定されてい
る。
このとき、本照明用レンズは次の条件式を満足してい
る。
る。
−0.3f＜fF＜0.3f …（１） ただし、fFは第１レンズL1前面から照明用レンズＬの前
側焦点までの距離。
側焦点までの距離。
つまり、第１レンズL1の前面と照明用レンズＬの前側焦
点とが比較的近接させてあるので、第１レンズL1の前面
と被照射面OGはほぼ共役になり、第３図のように光軸外
から入射瞳Ａに向けて入射した光線も有効に被照射面OG
に達する。
点とが比較的近接させてあるので、第１レンズL1の前面
と被照射面OGはほぼ共役になり、第３図のように光軸外
から入射瞳Ａに向けて入射した光線も有効に被照射面OG
に達する。
次に、本照明用レンズＬに全体として下記の第10式の性
質をもたせれば、被照射面OGは均一に照明されることを
説明する。
質をもたせれば、被照射面OGは均一に照明されることを
説明する。
ｈ＝ftanθ …（10） すなわち、前記第８式から であるから、これを第10式に代入すると、 を得るが、 この式は照射高Ｈの入射高ｈに対する変化率がθに無関
係に一定であること、つまり、光束の拡がりがθにかか
わらず一定で、被照射面OGが均一に照明されることを示
している。
係に一定であること、つまり、光束の拡がりがθにかか
わらず一定で、被照射面OGが均一に照明されることを示
している。
さらに、θが大きくなったとき、 ｈ＞ftanθ …（12） であれば、被照射面OGはむしろ周辺の方が中心より照度
が上昇することは容易に類推される。
が上昇することは容易に類推される。
本照明用レンズは、かかる第10式あるいは第12式の性質
をもたせるために第２〜第４式の条件を満足するように
構成される。
をもたせるために第２〜第４式の条件を満足するように
構成される。
本願照明用レンズは下記条件式を満足している。
0.4＜（１−n5）f/r6 …（２） 第２式は第３レンズL3の後面r6による屈折力を規定する
ものであり、入射高ｈの大きい光線Q1の出射角θが大き
くなり過ぎないようにするものである。
ものであり、入射高ｈの大きい光線Q1の出射角θが大き
くなり過ぎないようにするものである。
即ち、第２図に示すように、この照明用レンズＬに平行
光束となって入射した光束は、強い屈折力をもつ第１レ
ンズL1及び第２レンズL2によって屈折されるが、それら
のレンズL1,L2の大きな球面収差により、入射高ｈが高
い光線ほど強く屈折される。このため、入射高ｈが高い
光線Q1の光軸Ｚを切る位置P1は、入射高ｈが低い光線Q2
の光軸Ｚを切る位置P2よりも前方になる。
光束となって入射した光束は、強い屈折力をもつ第１レ
ンズL1及び第２レンズL2によって屈折されるが、それら
のレンズL1,L2の大きな球面収差により、入射高ｈが高
い光線ほど強く屈折される。このため、入射高ｈが高い
光線Q1の光軸Ｚを切る位置P1は、入射高ｈが低い光線Q2
の光軸Ｚを切る位置P2よりも前方になる。
しかるに、後述する条件式第３式で規定されるように、
第３レンズL3の後面r6は光源の像点P1〜P2よりも後方に
あって、第２式で規定されるような大きな屈折力を有し
ているが、上記のような入射高ｈが高く、その面r6の曲
率中心C6に近い位置で光軸Ｚと交わった光線Q1に対して
は、その面r6の屈折力はあまり作用せず、むしろ入射高
ｈが低く、曲率中心C6より後方で光軸Ｚと交わった光線
Q2に対して発散作用をもつことになる。つまり、相対的
に入射高ｈの高い光線の出射角θを小さく抑えて被照射
面OGの周辺部での照度低下を防ぐのである。
第３レンズL3の後面r6は光源の像点P1〜P2よりも後方に
あって、第２式で規定されるような大きな屈折力を有し
ているが、上記のような入射高ｈが高く、その面r6の曲
率中心C6に近い位置で光軸Ｚと交わった光線Q1に対して
は、その面r6の屈折力はあまり作用せず、むしろ入射高
ｈが低く、曲率中心C6より後方で光軸Ｚと交わった光線
Q2に対して発散作用をもつことになる。つまり、相対的
に入射高ｈの高い光線の出射角θを小さく抑えて被照射
面OGの周辺部での照度低下を防ぐのである。
本願照明用レンズはさらに下記条件式を満足している。
−0.6f＜fB＜0.1f …（３） 第３式はこの照明用レンズのバックフォーカスfBが、わ
ずかに正でもよいが、負にすることが望ましいことを示
している。
ずかに正でもよいが、負にすることが望ましいことを示
している。
つまり、第３レンズL3の後面r6を光源の像点Ｐよりも後
方に配置し、かつ、バックフォーカスfBの下限を規定す
ることにより、軸外発光点からの光線に対してケラレを
生じない程度のレンズ全長にしてある。
方に配置し、かつ、バックフォーカスfBの下限を規定す
ることにより、軸外発光点からの光線に対してケラレを
生じない程度のレンズ全長にしてある。
本願照明用レンズはさらに下記条件式を満足している。
0.04＜（１−n1）f/r2＜0.8 …（４） 第４式は第１レンズL1の後面r2の屈折力を規定するもの
であり、第２式で規定した第３レンズL3の後面r6の機能
が十分発揮されるようにr2の屈折力の上限及び下限を規
定したものである。即ち、下限値よりも屈折力が小さい
とそれだけ球面収差が小さくなり、第３レンズL3の後面
r6の機能が発揮されないことになる。また、上限値より
も屈折力が大きいと、第３図に示すように光源LSの下端
部から発して第１レンズL1の前面r1の下端に入射した光
線Q4の第３レンズL3の後面r6への入射高ｈが大きくなり
すぎ、この面r6の強い屈折力によって出射角θが逆に小
さくなり過ぎるため、被照射面OGの上部を照明できなく
なる。つまり、第４式は第３レンズL3との関係で、被照
射面OG上の照度分布の一様性が損なわれないように第１
レンズL1の後面r2の屈折力を規定したものである。
であり、第２式で規定した第３レンズL3の後面r6の機能
が十分発揮されるようにr2の屈折力の上限及び下限を規
定したものである。即ち、下限値よりも屈折力が小さい
とそれだけ球面収差が小さくなり、第３レンズL3の後面
r6の機能が発揮されないことになる。また、上限値より
も屈折力が大きいと、第３図に示すように光源LSの下端
部から発して第１レンズL1の前面r1の下端に入射した光
線Q4の第３レンズL3の後面r6への入射高ｈが大きくなり
すぎ、この面r6の強い屈折力によって出射角θが逆に小
さくなり過ぎるため、被照射面OGの上部を照明できなく
なる。つまり、第４式は第３レンズL3との関係で、被照
射面OG上の照度分布の一様性が損なわれないように第１
レンズL1の後面r2の屈折力を規定したものである。
本願照明用レンズはさらに下記条件を満足している。
第５式は第２レンズL2の後面r4の屈折力と第３レンズL3
の前面r5の屈折力との和が負になるように規定するもの
である。
の前面r5の屈折力との和が負になるように規定するもの
である。
即ち、上記両面r4・r5によって形成される空気レンズに
発散作用を生じさせ、例えば第３図の光源LSの下端から
発して入射瞳Ａの下端に入射した光線Q4を上方にはね上
げ、出射角θが小さくなりすぎるのを防いでいる。
発散作用を生じさせ、例えば第３図の光源LSの下端から
発して入射瞳Ａの下端に入射した光線Q4を上方にはね上
げ、出射角θが小さくなりすぎるのを防いでいる。
以下、本発明に基づく照明用レンズの実施例を説明す
る。
る。
本発明に係る照明用レンズＬはいずれも３枚のレンズ
L1,L2,L3によって構成され、第19図に示すようにこの照
明用レンズＬの前方ａ＝50の位置に半径ｙの面光源LSが
配置され、レンズ後方ｂ＝100の位置に被照射面OGが配
置されているものとする。
L1,L2,L3によって構成され、第19図に示すようにこの照
明用レンズＬの前方ａ＝50の位置に半径ｙの面光源LSが
配置され、レンズ後方ｂ＝100の位置に被照射面OGが配
置されているものとする。
なお、以下に示す照明用レンズはいずれも第１図に示す
ような統一した符号によりその配置構成を示してある。
ような統一した符号によりその配置構成を示してある。
第１の実施例 第１図は本発明に基づく照明用レンズの第１の実施例を
示し、各レンズのデータは下記第２表に示す通りであ
る。
示し、各レンズのデータは下記第２表に示す通りであ
る。
この第１実施例では下記数値を有し、前記条件式第１式
〜第５式を満足するように構成されている。
〜第５式を満足するように構成されている。
fF＝0.24 （１−n5）f/r6＝1.59 fB＝−0.04 （１−n1）f/r2＝0.28 （１−n3）/r4＋（n5−１）/r5
＝−1.08 この実施例は、前記第１式〜第５式においてそれぞれの
値が中間的な値となるように設定されており、いわばベ
ストモードを例示したものである。
＝−1.08 この実施例は、前記第１式〜第５式においてそれぞれの
値が中間的な値となるように設定されており、いわばベ
ストモードを例示したものである。
なお、被照射面OG上での照度分布は第４図に示すよう
に、照射高40の領域内では±２％以内で極めて均一にな
る。
に、照射高40の領域内では±２％以内で極めて均一にな
る。
第２の実施例 第５図は本発明に基づく照明用レンズの第２の実施例を
示し、各レンズのデータは下記第３表に示す通りであ
る。
示し、各レンズのデータは下記第３表に示す通りであ
る。
この第２実施例では下記数値を有し、前記条件式第１式
〜第５式を満足するように構成されている。
〜第５式を満足するように構成されている。
fF＝−0.12 （１−n5）f/r6＝0.43 fB＝−0.41 （１−n1）f/r2＝0.77 （１−n3）/r4＋（n5−１）/r5
＝−0.28 なお、被照射面OG上での照度分布は第６図に示すように
照射高40の領域内では±４％以内で極めて均一になる。
＝−0.28 なお、被照射面OG上での照度分布は第６図に示すように
照射高40の領域内では±４％以内で極めて均一になる。
第３の実施例 第７図は本発明に基づく照明用レンズの第３の実施例を
示し、各レンズのデータは下記第４表に示す通りであ
る。
示し、各レンズのデータは下記第４表に示す通りであ
る。
この第３実施例では下記数値を有し、前記条件式第１式
〜第５式を満足するように構成されている。
〜第５式を満足するように構成されている。
fF＝0.13 （１−n5）f/r6＝1.25 fB＝0.05 （１−n1）f/r2＝0.07 （１−n3）/r4＋（n5−１）/r5
＝−0.22 なお、被照射面OG上での照度分布は第８図に示すように
照射高40の領域内では±３％以内で極めて均一になる。
＝−0.22 なお、被照射面OG上での照度分布は第８図に示すように
照射高40の領域内では±３％以内で極めて均一になる。
第４の実施例 第９図は本発明に基づく照明用レンズの第４の実施例を
示し、各レンズのデータは下記第５表に示す通りであ
る。
示し、各レンズのデータは下記第５表に示す通りであ
る。
この第４実施例では下記数値を有し、前記条件式第１式
〜第５式を満足するように構成されている。
〜第５式を満足するように構成されている。
fF＝0.17 （１−n5）f/r6＝1.60 fB＝−0.22 （１−n1）f/r2＝0.05 （１−n3）/r4＋（n5−１）/r5
＝−0.65 なお、被照射面OG上での照度分布は第10図に示すように
照射高40の領域内では±２％以内で極めて均一になる。
＝−0.65 なお、被照射面OG上での照度分布は第10図に示すように
照射高40の領域内では±２％以内で極めて均一になる。
第５の実施例 第11図は本発明に基づく照明用レンズの第５の実施例を
示し、各レンズのデータは下記第６表に示す通りであ
る。
示し、各レンズのデータは下記第６表に示す通りであ
る。
この第５実施例では下記数値を有し、前記条件式第１式
〜第５式を満足するように構成されている。
〜第５式を満足するように構成されている。
fF＝0.18 （１−n5）f/r6＝0.51 fB＝−0.57 （１−n1）f/r2＝0.50 （１−n3）/r4＋（n5−１）/r5
＝−0.47 なお、被照射面OG上での照度分布は第12図に示すように
照射高40の領域内では±４％以内で極めて均一になる。
＝−0.47 なお、被照射面OG上での照度分布は第12図に示すように
照射高40の領域内では±４％以内で極めて均一になる。
第６の実施例 第13図は本発明に基づく照明用レンズの第６の実施例を
示し、各レンズのデータは下記第７表に示す通りであ
る。
示し、各レンズのデータは下記第７表に示す通りであ
る。
この第６実施例では下記数値を有し、前記条件式第１式
〜第５式を満足するように構成されている。
〜第５式を満足するように構成されている。
fF＝0.14 （１−n5）f/r6＝1.35 fB＝−0.15 （１−n1）f/r2＝0.40 （１−n3）/r4＋（n5−１）/r5
＝−0.93 なお、被照射面OG上での照度分布は第14図に示すように
照射高40の領域では周縁部が中心部より20％ほど明るく
なる。
＝−0.93 なお、被照射面OG上での照度分布は第14図に示すように
照射高40の領域では周縁部が中心部より20％ほど明るく
なる。
第７の実施例 第15図は本発明に基づく照明用レンズの第７の実施例を
示し、各レンズのデータは下記第８表に示す通りであ
る。
示し、各レンズのデータは下記第８表に示す通りであ
る。
この第７実施例では下記数値を有し、前記条件式第１式
〜第５式を満足するように構成されている。
〜第５式を満足するように構成されている。
fF＝−0.04 （１−n5）f/r6＝0.90 fB＝−0.24 （１−n1）f/r2＝0.25 （１−n3）/r4＋（n5−１）/r5
＝−0.45 なお、被照射面OG上での照度分布は第16図に示すように
照射高50の領域内では±５％以内で極めて均一になる。
＝−0.45 なお、被照射面OG上での照度分布は第16図に示すように
照射高50の領域内では±５％以内で極めて均一になる。
第８の実施例 第17図は本発明に基づく照明用レンズの第８の実施例を
示し、各レンズのデータは下記第９表に示す通りであ
る。
示し、各レンズのデータは下記第９表に示す通りであ
る。
この第８実施例では下記数値を有し、前記条件式第１式
〜第５式を満足するように構成されている。
〜第５式を満足するように構成されている。
fF＝−0.18 （１−n5）f/r6＝0.53 fB＝−0.08 （１−n1）f/r2＝0.39 （１−n3）/r4＋（n5−１）/r5
＝−0.08 なお被照射面OG上での照度分布は第18図に示すように照
射高50の領域内では±５％以内で極めて均一になる。
＝−0.08 なお被照射面OG上での照度分布は第18図に示すように照
射高50の領域内では±５％以内で極めて均一になる。
以上の実施例にみられるように、本発明のレンズによれ
ばレンズ後方100にある被照射面の直径80〜100の領域が
均一に、あるいは周縁ほど明るく照明される。これはレ
ンズからの出射角で22゜〜27゜に対応する。従来のレン
ズでは±５％程度の照度分布を確保しようとすると、出
射角は10゜ぐらいまでしか使えなかったから、同じ面積
の照射エリアを同程度の照度分布で照明するとき、照明
レンズから被照射面までの距離を1/2〜1/3に短縮化でき
る。
ばレンズ後方100にある被照射面の直径80〜100の領域が
均一に、あるいは周縁ほど明るく照明される。これはレ
ンズからの出射角で22゜〜27゜に対応する。従来のレン
ズでは±５％程度の照度分布を確保しようとすると、出
射角は10゜ぐらいまでしか使えなかったから、同じ面積
の照射エリアを同程度の照度分布で照明するとき、照明
レンズから被照射面までの距離を1/2〜1/3に短縮化でき
る。
さらに、必要に応じて被照射面の周縁ほど明るく照明で
きるから、例えば、照明レンズと被照射面の間に周縁照
度を低下せしめる光学要素があっても、最終的には均一
な照度分布を実現できる。
きるから、例えば、照明レンズと被照射面の間に周縁照
度を低下せしめる光学要素があっても、最終的には均一
な照度分布を実現できる。
第１図は本発明に基づく第１の実施例を示す照明用レン
ズの構成図、第２図及び第３図はそれぞれその照明用レ
ンズの光線追跡図、第４図はその照明用レンズによる照
度分布図、第５図、第７図、第９図、第11図、第13図、
第15図及び第17図はそれぞれ第２から第８の実施例を示
すレンズ構成図、第６図、第８図、第10図、第12図、第
14図、第16図及び第18図はそれぞれ第２から第８の実施
例に対応する照度分布図、第19図は照明用レンズを用い
た照明光学系の原理図、第20図は従来例による照明用レ
ンズの構成図、第21図は従来の照明用レンズによる照度
分布図である。 LS……光源、Ｌ……照明用レンズ、L1……第１レンズ、
L2……第２レンズ、L3……第３レンズ、OG……被照射
面、ｈ……入射高、Ｈ……照射高、ａ……光源−レンズ
間距離、ｂ……レンズ−被照射面間距離、ｆ……合成焦
点距離、fF……第１レンズ前面から光学系全体の前側焦
点までの距離、fB……第３レンズ後面から光学系全体の
後側焦点までの距離、n1……第１レンズの屈折率、n3…
…第２レンズの屈折率、n5……第３レンズの屈折率、r2
……第１レンズ後面の曲率半径、r4……第２レンズ後面
の曲率半径、r5……第３レンズ前面の曲率半径、r6……
第３レンズ後面の曲率半径。
ズの構成図、第２図及び第３図はそれぞれその照明用レ
ンズの光線追跡図、第４図はその照明用レンズによる照
度分布図、第５図、第７図、第９図、第11図、第13図、
第15図及び第17図はそれぞれ第２から第８の実施例を示
すレンズ構成図、第６図、第８図、第10図、第12図、第
14図、第16図及び第18図はそれぞれ第２から第８の実施
例に対応する照度分布図、第19図は照明用レンズを用い
た照明光学系の原理図、第20図は従来例による照明用レ
ンズの構成図、第21図は従来の照明用レンズによる照度
分布図である。 LS……光源、Ｌ……照明用レンズ、L1……第１レンズ、
L2……第２レンズ、L3……第３レンズ、OG……被照射
面、ｈ……入射高、Ｈ……照射高、ａ……光源−レンズ
間距離、ｂ……レンズ−被照射面間距離、ｆ……合成焦
点距離、fF……第１レンズ前面から光学系全体の前側焦
点までの距離、fB……第３レンズ後面から光学系全体の
後側焦点までの距離、n1……第１レンズの屈折率、n3…
…第２レンズの屈折率、n5……第３レンズの屈折率、r2
……第１レンズ後面の曲率半径、r4……第２レンズ後面
の曲率半径、r5……第３レンズ前面の曲率半径、r6……
第３レンズ後面の曲率半径。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植村 春生 京都府京都市上京区堀川通寺之内上る４丁 目天神北町１番地の１ 大日本スクリーン 製造株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−96555（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】光源と被照射面との間に配置され、３枚の
単レンズから成る照明用レンズであつて、 光源側より順次第１レンズは後面に凸面をもつ正レン
ズ、第２レンズは前面に凸面をもつ正レンズ、第３レン
ズは後面に凸面をもつレンズで構成し、かつ、下記条件
式を満足するように構成したことを特徴とする照明用レ
ンズ −0.3f＜fF＜0.3f …（１） 0.4＜（１−n5）f/r6 …（２） −0.6f＜fB＜0.1f …（３） 0.04＜（１−n1）f/r2＜0.8 …（４） （１−n3）/r4＋（n5−１）/r5＜０ …（５） ただし、ｆはこの照明用レンズ全体の合成焦点距離 fFは第１レンズ前面から照明用レンズ全体の前側焦点ま
での距離 fBは第３レンズ後面から照明用レンズ全体の後側焦点ま
での距離 n1は第１レンズの屈折率 n3は第２レンズの屈折率 n5は第３レンズの屈折率 r2は第１レンズ後面の曲率半径 r4は第２レンズ後面の曲率半径 r5は第３レンズ前面の曲率半径 r6は第３レンズ後面の曲率半径
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62193327A JPH0727116B2 (ja) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | 照明用レンズ |
| DE3851485T DE3851485T2 (de) | 1987-07-17 | 1988-07-14 | Optisches System zur Erhöhung der Beleuchtungsstärke in Peripherobjektzonen. |
| EP88111320A EP0299475B1 (en) | 1987-07-17 | 1988-07-14 | Optical system for effecting increased irradiance in peripheral area of object |
| KR1019880008903A KR910008066B1 (ko) | 1987-07-17 | 1988-07-16 | 피조사면의 주변부의 조도를 증가시키는 광학계 |
| US07/220,624 US4878745A (en) | 1987-07-17 | 1988-07-18 | Optical system for effecting increased irradiance in peripheral area of object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62193327A JPH0727116B2 (ja) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | 照明用レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6437518A JPS6437518A (en) | 1989-02-08 |
| JPH0727116B2 true JPH0727116B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=16306055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62193327A Expired - Lifetime JPH0727116B2 (ja) | 1987-07-17 | 1987-07-31 | 照明用レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0727116B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112287418B (zh) * | 2020-08-28 | 2023-12-15 | 东莞市爱加照明科技有限公司 | 一种tir透镜优化设计的方法、终端及存储介质 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4027944A (en) * | 1976-02-09 | 1977-06-07 | American Optical Corporation | Illuminated system for vertical fluorescent microscopy |
-
1987
- 1987-07-31 JP JP62193327A patent/JPH0727116B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6437518A (en) | 1989-02-08 |
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