JPH0731306B2 - 照明用レンズ - Google Patents
照明用レンズInfo
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- JPH0731306B2 JPH0731306B2 JP62193329A JP19332987A JPH0731306B2 JP H0731306 B2 JPH0731306 B2 JP H0731306B2 JP 62193329 A JP62193329 A JP 62193329A JP 19332987 A JP19332987 A JP 19332987A JP H0731306 B2 JPH0731306 B2 JP H0731306B2
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- Japan
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- lens
- illuminance
- illuminated
- illumination
- focal length
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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
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- 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等の回路パターンの露光
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ものである。
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ものである。
《従来技術》 この種の照明用レンズは第15図に示すように光源LSと被
照射面OGとの間に配置され、例えば第16図に示すように
単レンズＬによつて構成されている。
照射面OGとの間に配置され、例えば第16図に示すように
単レンズＬによつて構成されている。
ちなみに、その具体例は第１表の如くである。
第 １ 表 a＝50、 b＝100、 ｙ＝10、 ｆ＝１ r1＝0.5、 r2＝−0.5、 ｄ＝1.5、 ｎ＝1.5 ただし、ｆは単レンズＬの焦点距離、その他の符号は第
15図及び第16図中に示すものである。そして、この種の
照明用レンズは第15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によつて第２面r2の近傍Ｐ点に形
成し、入射瞳Ａの実像を第２面r2によつてレンズ後方に
配置した被照射面OG上に投影することにより被照射面OG
をできるだけ均一に照明するように構成されている。か
かる照明用レンズはリレーコンデンサ型のレンズとして
周知である。
15図及び第16図中に示すものである。そして、この種の
照明用レンズは第15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によつて第２面r2の近傍Ｐ点に形
成し、入射瞳Ａの実像を第２面r2によつてレンズ後方に
配置した被照射面OG上に投影することにより被照射面OG
をできるだけ均一に照明するように構成されている。か
かる照明用レンズはリレーコンデンサ型のレンズとして
周知である。
《発明が解決しようとする問題点》 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17図に示すように周辺部ほど低下する。
照度分布は第17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がＨ＝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
高がＨ＝40の領域（θ＝22゜に相当）では照度分布が58
％、照射高がＨ＝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がＨ＝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
高がＨ＝40の領域（θ＝22゜に相当）では照度分布が58
％、照射高がＨ＝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15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はレンズ内を経て出射瞳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はレンズ内を経て出射瞳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
とする輪帯上の微小面積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
とする輪帯上の微小面積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、次式で表わされる。
ΔS1＝π｛（ｈ＋Δｈ）２−h2｝ ΔS2＝π｛（Ｈ＋ΔＨ）２−H2｝ 従つて入射瞳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における照度Ｅは、上記微
小面積の比（ΔS1/ΔS2）に比例するから次式で表わさ
れる。
と、被照射面OG上の照射高Ｈにおける照度Ｅは、上記微
小面積の比（ΔS1/ΔS2）に比例するから次式で表わさ
れる。
Ｅ＝ｅ（ΔS1/ΔS2） ＝ｅ（2hΔｈ＋Δh2）／（2HΔＨ＋ΔH2） ＝ｅ（Δh/ΔＨ）｛（2h＋Δｈ）／（2H＋ΔＨ）｝ ここで、ΔＨを限りなく０に近づけると、 および、 となり、 Ｅは次式で表わされる。
Ｅ＝ef（Ｈ） ただし、ｆ（Ｈ）＝（dh/dH）（h/H） …… 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）で表わされ、中心部以外（Ｈ≠０）
の相対照度はｆ（Ｈ）で表わされる。
相対照度はｆ（０）で表わされ、中心部以外（Ｈ≠０）
の相対照度はｆ（Ｈ）で表わされる。
次に、正弦条件を満しているレンズについて被照射面の
周辺照度が下がる原因を述べる。この正弦条件を満して
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。
周辺照度が下がる原因を述べる。この正弦条件を満して
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＝fsigθ …… （ただし、ｆはレンズの焦点距離）、 以下、第15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からの平行光が入射瞳Ａに入射高ｈで入射
し、Ｐ点に収束した検出射角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からの平行光が入射瞳Ａに入射高ｈで入射
し、Ｐ点に収束した検出射角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15図より照射高Ｈは次式で表わされる。
Ｈ＝btanθ …… このとき、被照射面OGにおける照度は前記式のように
（dh/dH）（h/H）で規定される。
（dh/dH）（h/H）で規定される。
一方、前記、式から、 （dh/dθ）＝fcosθ、（dH/dθ）＝b/cos2θ （h/H）＝（f/b）cosθ となり、照度は次式で表わされる。
（dh/dH）（h/H）＝（f2/b2）cos4θ …… 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。
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
を行なうと、入射高ｈが大きくなると前記式が成立し
なくなり、ｈ＜fsinθになつていることが確認できた。
すなわち式において （dh/dH）（h/H）＜（f2/b2）cos4θ となって、正弦条件を満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。
を行なうと、入射高ｈが大きくなると前記式が成立し
なくなり、ｈ＜fsinθになつていることが確認できた。
すなわち式において （dh/dH）（h/H）＜（f2/b2）cos4θ となって、正弦条件を満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、所要の照明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。
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、所要の照明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過原板等
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、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。
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。
《問題点を解決するための手段》 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。
即ち、光源と被照射面との間に配置され、４群４枚のレ
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レンズは後面が凸面である正レンズ、第２レンズは後
面が凸面であるレンズ、第３レンズは前面が凸面である
正レンズ、第４レンズは後面が凸面である正レンズで構
成するとともに、第１レンズと第２レンズとの合成焦点
距離が正で、かつ下記条件式を満足するように構成した
ことを特徴とするものである。
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レンズは後面が凸面である正レンズ、第２レンズは後
面が凸面であるレンズ、第３レンズは前面が凸面である
正レンズ、第４レンズは後面が凸面である正レンズで構
成するとともに、第１レンズと第２レンズとの合成焦点
距離が正で、かつ下記条件式を満足するように構成した
ことを特徴とするものである。
0.8≦｛（n5−１）/r5＋（１−n7）/r8｝ｆ …… 0.75f≦ｆ3.4≦1.52f …… ただし、 ｆは４枚のレンズ全体の合成焦点距離 ｆ3.4は第３レンズと第４レンズとの合成焦点距離 n5は第３レンズの屈折率 n7は第４レンズの屈折率 r5は第３レンズ前面の曲率半径 r8は第４レンズ後面の曲率半径 である。
《作 用》 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15図を参照しながら説明する。
１図〜第３図及び第15図を参照しながら説明する。
本発明に係る照明用レンズＬは４群４枚構成のレンズで
あり、コンデンサーレンズの機能を有する第１レンズ系
と、フィールドレンズの機能を有する第２レンズ系とで
構成される。
あり、コンデンサーレンズの機能を有する第１レンズ系
と、フィールドレンズの機能を有する第２レンズ系とで
構成される。
即ち、第１レンズ系によつて光源LSの像を第２レンズ系
の近傍に形成するとともに、第１レンズL1の前面近傍に
設定した入射瞳Ａの像を第２レンズ系によつてほぼ被照
射面OG上に形成するように構成されている。
の近傍に形成するとともに、第１レンズL1の前面近傍に
設定した入射瞳Ａの像を第２レンズ系によつてほぼ被照
射面OG上に形成するように構成されている。
このとき、本願照明用レンズＬに全体として下記式の
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。
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。
ｈ＝ftanθ …… すなわち、前記式からtanθ＝H/bであるから、これを
式に代入して （dH/dh）＝b/f …… 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。
式に代入して （dH/dh）＝b/f …… 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。
さらに、θが大きくなつたとするとき、すなわち ｈ＜ftanθ …… 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。
本願照明用レンズは、かかる式あるいは式の性質を
もたせるために以下に説明する〜の条件式を満足す
るように構成される。
もたせるために以下に説明する〜の条件式を満足す
るように構成される。
本発明は上記技術思想を基礎にして成立しており、以下
さらに詳述する。
さらに詳述する。
本照明用レンズでは、第１レンズL1と第２レンズL2との
合成焦点距離が正、すなわち合成パワーが正の屈折力を
持つことから、これらのレンズL1、L2はコンデンサレン
ズとしての機能の一部を有する。
合成焦点距離が正、すなわち合成パワーが正の屈折力を
持つことから、これらのレンズL1、L2はコンデンサレン
ズとしての機能の一部を有する。
また、第１レンズL1は後面が凸面である正レンズ、第２
レンズL2は後面が凸面であるレンズで構成され、これら
のレンズL1、L2は大きい球面収差との正のコマ収差を光
源の像に生じさせている。
レンズL2は後面が凸面であるレンズで構成され、これら
のレンズL1、L2は大きい球面収差との正のコマ収差を光
源の像に生じさせている。
上記球面収差によつて、第２図に示すように、入射高ｈ
が大きい光線Q1の光軸Ｚを切る位置P1は入射高ｈが小さ
い光線Q2の光軸Ｚを切る位置P2よりも前方に位置すこと
になる。また、上記コマ収差によつて、例えば第３図に
示すように、光源の下端部から発して第１レンズ前面r1
の下端部に入射した光線Q3の最終面r8での出射角θがあ
まり大きくなり過ぎないようにしてある。
が大きい光線Q1の光軸Ｚを切る位置P1は入射高ｈが小さ
い光線Q2の光軸Ｚを切る位置P2よりも前方に位置すこと
になる。また、上記コマ収差によつて、例えば第３図に
示すように、光源の下端部から発して第１レンズ前面r1
の下端部に入射した光線Q3の最終面r8での出射角θがあ
まり大きくなり過ぎないようにしてある。
一方第３レンズL3は前面が凸面である正レンズで構成さ
れ、コンデンサレンズとしての機能の一部を有し、上記
光線像の収差を一層大きくするとともに、後面が凸面の
正レンズである第４レンズL4との組合せによつて、フィ
ールドレンズとしての機能と、被照射面OGの周辺部での
照度低下を防止する機能とを有している。
れ、コンデンサレンズとしての機能の一部を有し、上記
光線像の収差を一層大きくするとともに、後面が凸面の
正レンズである第４レンズL4との組合せによつて、フィ
ールドレンズとしての機能と、被照射面OGの周辺部での
照度低下を防止する機能とを有している。
例えば、第２図に示すように、第４レンズL4の後面r8は
光源の像点P1〜P2よりも後方にあつて入射高ｈが大き
く、P1の位置で光軸Ｚと交つた光線Q1に対しては、その
面r8の掘折力はあまり作用せず、むしろ入射高ｈが小さ
く、P2の位置で光軸Ｚと交つた光線Q2に対して発散作用
をもつ。つまり、相対的に入射高ｈの大きい光線の出射
角θを小さく抑えて被照射面の周辺部での照度低下を防
ぐのである。
光源の像点P1〜P2よりも後方にあつて入射高ｈが大き
く、P1の位置で光軸Ｚと交つた光線Q1に対しては、その
面r8の掘折力はあまり作用せず、むしろ入射高ｈが小さ
く、P2の位置で光軸Ｚと交つた光線Q2に対して発散作用
をもつ。つまり、相対的に入射高ｈの大きい光線の出射
角θを小さく抑えて被照射面の周辺部での照度低下を防
ぐのである。
かかる作用を得るためには第３レンズL3の前面と第４レ
ンズL4の後面に強いパワーをもたせることが有効であ
り、第３レンズ及び第４レンズは下記条件式を満たして
いる。
ンズL4の後面に強いパワーをもたせることが有効であ
り、第３レンズ及び第４レンズは下記条件式を満たして
いる。
0.8≦｛（n5−１）/r5＋（１−n7）/r8｝ｆ …… この第式は３レンズL3の前面の屈折力と第４レンズL4
の後面の屈折力との和に焦点距離ｆを乗じたものが下限
値0.8より大であることを意味しており、つまり、逆に
いえば、これが下限値を下廻ることになれば、被照射面
の周辺部での照度低下を補正できないことを意味する。
の後面の屈折力との和に焦点距離ｆを乗じたものが下限
値0.8より大であることを意味しており、つまり、逆に
いえば、これが下限値を下廻ることになれば、被照射面
の周辺部での照度低下を補正できないことを意味する。
第３レンズ及び第４レンズはさらに下記条件式を満たし
ている。
ている。
0.75f≦ｆ3.4≦1.52f …… ただし、ｆ3.4は第３レンズL3と第４レンズL4との合成
焦点距離である。
焦点距離である。
この第式は、これら２つのレンズL3、L4がフィールド
レンズとての機能をもつように、かつビグネッティング
によるケラレを生じないようにそれぞれレンズL3、L4を
配置構成してあることを意味する。
レンズとての機能をもつように、かつビグネッティング
によるケラレを生じないようにそれぞれレンズL3、L4を
配置構成してあることを意味する。
即ち、第３レンズL3と第４レンズL4との合成焦点距離ｆ
3.4がその下限値より小さくなると、光線Q3に対する屈
折力が強くなり過ぎて、出射角θが小さくなり被照射面
上での有効照射域が小さくなる。
3.4がその下限値より小さくなると、光線Q3に対する屈
折力が強くなり過ぎて、出射角θが小さくなり被照射面
上での有効照射域が小さくなる。
逆にこの焦点距離ｆ3.4がその上限値よりも大きくなる
と、入射瞳面と、被照射面との共役関係より、その倍率
は、ほぼｆ3.4に反比例するので、入射瞳の共役像が小
さくなる。すなわち、有効照射域が狭くなる。また、第
３レンズL3や第４レンズ４のパワーが小さくなるので、
光源の大きさにかかわらず、入射高が大きい光源に対し
て出射角を小さくすることができなくなり、被照射面上
では、中間部から周辺部にかけて急激な照度低下をもた
らすことになる。
と、入射瞳面と、被照射面との共役関係より、その倍率
は、ほぼｆ3.4に反比例するので、入射瞳の共役像が小
さくなる。すなわち、有効照射域が狭くなる。また、第
３レンズL3や第４レンズ４のパワーが小さくなるので、
光源の大きさにかかわらず、入射高が大きい光源に対し
て出射角を小さくすることができなくなり、被照射面上
では、中間部から周辺部にかけて急激な照度低下をもた
らすことになる。
第式はかかる不都合が生じないように合成焦点距離を
規定している。
規定している。
《実 施 例》 以下本発明に基づく照明用レンズの実施例について説明
する。
する。
各実施例の照明用レンズは、いずれも４枚のレンズL1〜
L4によつて構成されている。またいずれの実施例におい
ても、第15図に示す光学配置のもとで、下記の設定値を
有するものとする。
L4によつて構成されている。またいずれの実施例におい
ても、第15図に示す光学配置のもとで、下記の設定値を
有するものとする。
光源の大きさ2y＝20φ（最大入射角ωmax＝11.3゜） 光源からレンズ入射瞳Ａまでの距離ａ＝50 第４レンズ後面から被照射面までの距離ｂ′＝100 被照射面の大きさHmax＝80φ（最大出射角θmax＝21.8
゜） レンズの有効径Ｄ＝1.0φ 照明用レンズの焦点距離ｆ＝1.0 そして、入射瞳Ａは第１レンズL1の前面に設定され、そ
の像は被照射面OG上に投影されるように設定されてい
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。
゜） レンズの有効径Ｄ＝1.0φ 照明用レンズの焦点距離ｆ＝1.0 そして、入射瞳Ａは第１レンズL1の前面に設定され、そ
の像は被照射面OG上に投影されるように設定されてい
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。
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、そのレンズデータは下記第２表に示す通りであ
る。
示し、そのレンズデータは下記第２表に示す通りであ
る。
この第１実施例は下記数値を有し、前記条件式を満
足するように構成されている。
足するように構成されている。
｛（n5−１）/r5＋（１−n7）/r8｝ｆ＝1.54、 ｆ3.4＝1.12 また、被照射面上での照度分布は第４図に示す通りであ
る。
る。
この実施例は被照射面上の中間部における照度の落ち込
みをなくし、周辺部へ向かうにつれて漸次照度アップを
図つたものである。
みをなくし、周辺部へ向かうにつれて漸次照度アップを
図つたものである。
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、そのレンズデータは下記第３表に示す通りであ
る。
示し、そのレンズデータは下記第３表に示す通りであ
る。
この第２実施例は下記数値を有し、前記条件式を満
足するように構成されている。
足するように構成されている。
｛（n5−１）/r5＋（１−n7）/r8｝ｆ＝1.47、 ｆ3.4＝1.33 また、被照射面上での照度分布は第６図に示す通りであ
る。
る。
この実施例は他の実施例とは異なり、最大照射高がHmax
＝97.6φ（最大出射角θmax＝26゜）になるように、か
つ中間部での落ち込みをほとんどなくして周辺部での照
度アップを図つたものである。
＝97.6φ（最大出射角θmax＝26゜）になるように、か
つ中間部での落ち込みをほとんどなくして周辺部での照
度アップを図つたものである。
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、そのレンズデータは下記第４表に示す通りであ
る。
示し、そのレンズデータは下記第４表に示す通りであ
る。
この第３実施例は下記数値を有し、前記条件式を満
足するように構成されている。
足するように構成されている。
｛（n5−１）/r5＋（１−n7）/r8｝ｆ＝3.05、 ｆ3.4＝0.7515 また、被照射面上での照度分布は第８図に示す通りであ
る。
る。
この実施例は第３レンズと第４レンズとの合成焦点距離
ｆ3.4が最小の場合を例示したものである。
ｆ3.4が最小の場合を例示したものである。
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、そのレンズデータは下記第５表に示す通りであ
る。
示し、そのレンズデータは下記第５表に示す通りであ
る。
この第４実施例は下記数値を有し、前記条件式を満
足するように構成されている。
足するように構成されている。
｛（n5−１）/r5＋（１−n7）/r8｝ｆ＝1.00、 ｆ3.4＝1.508 また、被照射面上での照度分布は第10図に示す通りであ
る。
る。
この実施例は第３レンズと第４レンズとの合成焦点距離
ｆ3.4が最大の場合を示したものである。
ｆ3.4が最大の場合を示したものである。
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、そのレンズデータは下記第６表に示す通りであ
る。
示し、そのレンズデータは下記第６表に示す通りであ
る。
この第５実施例は下記の数値を有し、前記条件式を
満足するように構成されている。
満足するように構成されている。
｛（n5−１）/r5＋（１−n7）/r8｝ｆ＝0.805、 ｆ3.4＝1.242 また、被照射面上での照度分布は第12図に示す通りであ
る。
る。
この実施例は第３レンズ前面の屈折力と第４レンズ後面
の屈折力との和が最小の場合を例示したものである。
の屈折力との和が最小の場合を例示したものである。
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、そのレンズデータは下記第７表に示す通りであ
る。
示し、そのレンズデータは下記第７表に示す通りであ
る。
この第６実施例は下記数値を有し、前記条件式を満
足するように構成されている。
足するように構成されている。
｛（n5−１）/r5＋（１−n7）/r8｝ｆ＝1.735、 ｆ3.4＝0.967 また、被照射面上での照度分布は第14図に示す通りであ
り、全面で93％以内になっている。
り、全面で93％以内になっている。
この実施例は、第３レンズ前面の曲率半径を大きく設定
した場合を例示したものである。
した場合を例示したものである。
《発明の効果》 以上の実施例にみられるように、本発明の照明用レンズ
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のに対
し、本照明用レンズでは同じ面積の照明エリアを同程度
の照度分布で照明する時、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。
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のに対
し、本照明用レンズでは同じ面積の照明エリアを同程度
の照度分布で照明する時、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、たとえば照明用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因があつても、最終的には
均一な照度分布を実現きる。
きるから、たとえば照明用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因があつても、最終的には
均一な照度分布を実現きる。
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
示すレンズ構成図、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図及び
第13図はそれぞれ他の実施例を示すレンズ構成図、第６
図、第８図、第10図、第12図及び第14図はそれぞれ他の
実施例に対応する照度分布図、第15図は照明用レンズを
用いた照明光学系の原理図、第16図は従来例を示す照明
用レンズの構成図、第17図はそ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、L4……第４レン
ズ、OG……被照射面、ｈ……入射高、Ｈ……照射高、ｆ
……レンズ全体の焦点距離、ｆ3.4……第３レンズと第
４レンズとの合成焦点距離、n5……第３レンズの屈折
率、n7……第４レンズの屈折率、r5……第３レンズ前面
の曲率半径、r8……第４レンズ後面の曲率半径。
示すレンズ構成図、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図及び
第13図はそれぞれ他の実施例を示すレンズ構成図、第６
図、第８図、第10図、第12図及び第14図はそれぞれ他の
実施例に対応する照度分布図、第15図は照明用レンズを
用いた照明光学系の原理図、第16図は従来例を示す照明
用レンズの構成図、第17図はそ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、L4……第４レン
ズ、OG……被照射面、ｈ……入射高、Ｈ……照射高、ｆ
……レンズ全体の焦点距離、ｆ3.4……第３レンズと第
４レンズとの合成焦点距離、n5……第３レンズの屈折
率、n7……第４レンズの屈折率、r5……第３レンズ前面
の曲率半径、r8……第４レンズ後面の曲率半径。
Claims (1)
- 【請求項１】光源と被照射面との間に配置され、４群４
枚の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レンズは後面が凸面である正レン
ズ、第２レンズは後面が凸面であるレンズ、第３レンズ
は前面が凸面である正レンズ、第４レンズは後面が凸面
である正レンズで構成するとともに、第１レンズと第２
レンズとの合成焦点距離が正で、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 0.8≦｛（n5−１）/r5＋（１−n7）/r8｝ｆ … 0.75f≦ｆ3.4≦1.52f …… ただし、 ｆは４枚のレンズ全体の合成焦点距離 ｆ3.4は第３レンズと第４レンズとの合成焦点距離 n5は第３レンズの屈折率 n7は第４レンズの屈折率 r5は第３レンズ前面の曲率半径 r8は第４レンズ後面の曲率半径
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62193329A JPH0731306B2 (ja) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | 照明用レンズ |
| EP88111320A EP0299475B1 (en) | 1987-07-17 | 1988-07-14 | Optical system for effecting increased irradiance in peripheral area of object |
| DE3851485T DE3851485T2 (de) | 1987-07-17 | 1988-07-14 | Optisches System zur Erhöhung der Beleuchtungsstärke in Peripherobjektzonen. |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP62193329A JPH0731306B2 (ja) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | 照明用レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6437520A JPS6437520A (en) | 1989-02-08 |
| JPH0731306B2 true JPH0731306B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=16306085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62193329A Expired - Lifetime JPH0731306B2 (ja) | 1987-07-17 | 1987-07-31 | 照明用レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0731306B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112882211A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-06-01 | 广东烨嘉光电科技股份有限公司 | 一种大孔径的四片式光学镜头 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10121509A1 (de) * | 2001-05-03 | 2002-11-14 | Max Steger | Bügellose Brille mit Aufbewahrungsschale |
| JP2015163947A (ja) * | 2014-02-03 | 2015-09-10 | キヤノン株式会社 | 光源光学系およびこれを用いた光源装置、画像表示装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5438921Y2 (ja) * | 1972-07-07 | 1979-11-19 | ||
| JPS49142248U (ja) * | 1973-04-05 | 1974-12-07 |
-
1987
- 1987-07-31 JP JP62193329A patent/JPH0731306B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112882211A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-06-01 | 广东烨嘉光电科技股份有限公司 | 一种大孔径的四片式光学镜头 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6437520A (en) | 1989-02-08 |
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