JPS5945420A - 変倍光学像投影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は変倍ソロ学像投影装置に門−４るものである０ 例えば複′１ｉｒ装置においでは、原）μ像を受像面Ｉ
−に投影するための光学装置べとして、球面レンズを用
いた投ｔｉ七光学系−Ｘ’　、　Ｉｉ＋ｉ　４Ｊｊ率分
布ノ□Ｊファイバーレンズアレーが用いられている。特
に後者の屈折率分布ＱＱソファｒパーレンズアレーは、
セルフォックレンズアレー（商品名：日本板硝子株式会
社製）として知られており、光学系が小形、軽Ｈ工化さ
れる利点を有している。また、セルフォックレンズアレ
ーに類似した光学系として、球面レンズを多段に組合わ
せた王立実像光学系を多数個並列に配列して画すφ５の
大きい王立実像を得るマイクロレンズアレーも実用化の
例があり、多くの６１ｆ究がなされている。

−１−述したセルフォックレンズアレーやマイクロレン
ズアレーは、複数の正立正像投影光学系を並列して用い
、単一の光学系ではカバーしきれない広い画幅の投影画
像を形成するものである。しか１７、こノ］、ら投影装
置は等倍像の投影においてＧ」各投影光学系による投影
像がずれを起さずに重なり合って良好な投影像がイｕら
れるが、縮小像や拡大像の変倍像の投影においては単に
物体距離および像距離を変えただけでは各投影像の取な
りがずれて良−好な投影像が得られないため、専ら等倍
像の投影９目的に用いられ、変倍投影装置としては画面
全域をノＪバーする一組の球面レンズが用いられていた
。このため、従来の変倍投影装置は構成が複雑かつ大形
化する欠点があった。

本発明の目的は上述した欠点を除去し、ファイ゛バレン
スアレー、マイクロレンズアレー等の正立正像投影光学
素子な用い、簡単かつ小形な構成により良好な変倍イ象
が得られるよう適切に構成配置した変倍光学像投影装置
と１を提供しようとするものである。

本発明の％・倍光′７像投影装置ｌｌは、正立正像を投
影するそり数の投影光学系を各々の光軸がＩｒいに平行
となるように配列したレンズアレーを、変倍のｉＥ　５
ｒ市像を投影する結像条件を満たず」−うに配置し、こ
σ）レンズ−ｊル−の物体（ｉｌｌ端面および／−１ｌ
：たけ像側１：：Ａ面側に鞄イ１この＋Ｅ立１に像の１
０′影に伴なう前記各々の投影）’ｒ；学系Ｇ、−にる
投影像のＪＲなりのずれをｒ＋ｌｉ　、ｉｌ・しイ（）
るような１Ｉｆ４向角を有する光束偏向部拐を配置した
４゛−とを！Ｉ’！ｒ？：☆と−４るもの（″ある。

以Ｆ図面を余１１ｊｉ　ｌ、て本発明の詳細な説明する
。

第１１ツＩＡは、トル′）号ツクｌ／ンズにより合！＋
：　倍の王立＋ｌ：　イΦが投影されるときの状況を示
す図であり、ＩＪ　　は〜レルフ副ツクレンズ、Ｏは原
ｔ＋、＾、工、は投ｉ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　、ｉ影像、１８は中間像を
それぞれ示している。等倍像が投影される条件下では原
稿０１の中間像（倒°立逆像）■、がセルフォックレン
ズＬ０の中央部に形成され、更に中間保工、の倒立逆像
ずなゎち原（６罵０□の正立正像が投影保工、として形
成さ才］る。

このセルフォックレンズＬ□を用いて第１１１Ｂに示す
ように原稿ｏ、の位置をセルフ洲ツクレンズＬ１から遠
ざけると、セルフォックレンズＬ０の中には原稿０２の
倒立逆像である中間保工、が形成されるが、その位置は
第１図ＡのようにセルフォックレンズＬ０の中央部では
なく、入射端面側に移動１−２、この中間保工、の倒立
逆像ずなゎち原稿ｏ２の正立ＩＬ像である投影保工２が
、第１図への場合よりもセルフォックレンズ■、□の出
射端面に近い位置に縮小像として形成される。また、第
Ｊり１Ｇに示１ように、中間保工、および投影像■２の
作像位置が第工図へと同じになるように、セルフォック
レンズＬ□の長さを入射側においてΔＬだけ短くすると
共に、原稿０２の位置を入射端から遠ざけて縮小された
正立正像の投影像１２をイＡＩることもできるし、同様
の原理に基き、セルフォックレンズＬ１の長さを出射側
におい゛て伸ばして第１図Ａと同じ位ＩＱに市＼７．　
、＋ｌ：像の縮小投影像■２を７１トることもできる０
４〔才）、以」−の説明番こおしＡて、原４７７≦位１
ｉ＜１と投彫像形成位１？１°とを人ね；寄えれば、正
立正像の拡大１０′に行像をイＩＩることかできる。

１′１σ）　、１：　ウ＆、二、−＊のセル“ノ〕ツク
レンズヲ用いた場合に６．１拡大および縮小の斐倍投影
像をイｔするのに何ら間ｊｈ１１１：　ｌ−ｃいが、後
述するようにセルフォックレンズをア１／−化した場合
には各レンズによる像が異なった位１６に出来るためそ
れらが重なり合わず、正常な投影像をｔｒすることかで
きない。

第１１’ｌ　Ｉ）およびＥはセルフォックレンズにかえ
てマイクロレンズを用いて＋１’、　Ｓ’ｒ、　＋Ｅ像
の投影像を得る光学系のｌＷｉ戊を示す図であり、Ｌ２
は原１’１．６０１　。

０２側に配置ａし７た１／・／ズ、Ｌａは中間像Ｔ、、
　　、　Ｊ、、が形成される位１：“ｆに配けイしたレ
ンズ、°Ｌ、は投影像■□’　Ｉ２１＋１１に配置？’
？　ｌ−、た【・ンズをそれぞれ示している。ずなわら
、レンズ１４８は原稿Ｏ０，０□の倒立逆像である中間
像ＩＩｌ、　Ｉ、の１ψ而に配置されるから、レンズＬ
　からの光束をレンズＬ、に有効に導く作用を有し、結
像機能には直接関与しない。この光学系で第１図りに示
すように、レンズＬ２゜Ｌ、ＩＪ　　と原稿０□、投影
保工□の位置関係を、し８　　　　４ ンズＬ８を中心に対称なＷ離関係に設定すれば、投影保
工、として中間像１８の倒立逆像すなわち１．ｔＫ１７
４０’１の等倍の正立正像を得ることができる。また、
第１１ン１Ｆに示すように、原も・：ｉ＋ｏ２をレンズ
ＩＩ２から遠ざけた位置に配置すれば、その倒立逆像で
ある中間像■、はレンズＬ２により近い側に形成される
と共に、この中間保工、の倒立逆像すなわち原稿０　の
正立正像の投影保工　はレンズＬ、によ２ り近い側に縮小されて月ｆ成される。また、第１図Ｆに
示すように、レンズＬ８およびり２、投影保工２の大き
さおよびその形成位置が第１図りと同じになるように、
レンズＬ　をレンズＬ８に近ずりると共に、原＋ｂｋ　
０２の位１１′４を１／ンズＬ２から遠ざけて縮小され
た１１三立正像の投影像１□をイ１ｆることもできるし
、同様の原理に基き、レンズＬ、を投影像側に移動させ
て第１図りと同じ位置に正立正像の縮小投影像１□を得
ることもできる。なお、以Ｊ二の説明において、原稿位
１ｄと投影像Ｊｌぞ成位置とを入゛れ替えれば、ｉｌＥ
立１１：、像の拡大投影像を得ることができる。

このように、２組のマイクロレンズ系を用いても、一本
のセルフォックレンズを用いる場合と同様に任意の倍率
の正立正像を？！）ることかできるが、この場合もこの
ようなマイクロレンズ系を複数組並列にならべて幅広の
原＋１４　（１＆を投影すると、第１図Ｇの等倍結像以
外の条件では投影像がそれぞれ異なった位置に形成され
て爪なり合わず、正常な投影像を得ることができない。

第２図ＡおよびＢは複数のＩＩ：、立１Ｆ像投影光学系
を並列に配列し７、各ｙＣ；学系単独ではカバーできな
い幅の広い画像を投影する場合の投影像の形成態様を示
すものである。

第２図Ａは恰・倍の＋１：、置市像投影光学系Ｌａ、　
Ｌｂ。

Ｌｏ等を各光軸が平行となる２１：うに並列に配列した
ときの結像状況を）＋；；　ｌ、、Ｘ　、　Ｘ／は投影
ｙｃ学糸ＬａのソＣ，軸、ｙ、ｙ’は投影光学系り。の
光軸をそれぞれ示している。０．は原稿で前記光軸ｘ、
ｙに先端と後端が接している。工□は投影光学系Ｉｉａ
による原稿Ｏ□の投影像で、少くとも光ｎｉ＋ｌ＋ｘｌ
−に位置′する原Ｗ４０□の先端は投影保工、において
も光軸Ｘ／Ｊ−に位ｆ＃　Ｌ　、かつ正立の等倍像であ
るから）’ｆ’；軸ｙに接する原ｔ＝ｏ１の後端は投影
像１、に」５いても光軸ｙ′上にある。投影光！７系り
。による投影像１□′は原稿０□の後端が光軸ｙに接し
ているから、投影保工、Ｉの後端が光軸ｙｌに接し７、
かっ４１倍像であるから原稿Ｏ０の先端は光軸ｚＬに接
する。ずなわち投影像１′および■、は同じ位１６に形
成されるから爪ね合わされても単一の像として認識され
る。

これに対し、第２図Ｂは同様な光学系で縮小像を投影す
る場合の状況を示Ｊが、この場合１！１（ｉｉ：ｈ０２
は第２１ｍ　Ａに比べ投影光学系、Ｌａ、　ＬｏのＩ＋
；＜　ｌｉ、ｓ側端面からＪ宮ざかった位置に配置され
、また像面は投影光学系ＩＪ８．　Ｌｏの投影像側端面
により接近した位）イに形成される。光軸Ｘに接する原
１．’％　０２の先端は投影光学系Ｌａによる投影像１
２においては光軸Ｘ／に接し、光軸ｙに接する原稿０２
の後端は投影光学系り。による投影像１２／においても
光軸ｙ・に接する。ところが像投影倍率は１以下の縮小
像であるため、投影ｙ６学糸Ｌａ、　、　Ｌｏによる投
影像■２゜Ｊ２’ｌ；１図示するように屯なり合わず、
ＩＩ常な縮小像が形成されない。このようｔ「小其合は
、ＩＩ・、立正像の拡大１′、ｙはζイτ（１をイｒｆ
る場合にも同様に生じる。

この」：うに、Ｉ１１独でＩｔ最大人原稿幅カバーでき
１（い市Ｓ’／、　＋Ｉ：像投影光学系を複数個、光軸
々９−伝いに％、ｌ／、行となるように；）に列に配列
し“Ｃ構成したレンズアレーを用いる場合には、等倍の
正立正像投影像は正常に形成できでも、変倍の正立１ｊ
：、像投影像はそのま＼では屯営（−形成１できない。

このため、従来は画面全域をカバーする一組の球面し・
ンズを用いて変倍光学像投影′ＪＡｊｌべを構成しでい
たが、この装置け＋４１成か複＠１であると共に、大形
になる欠点があった。

ｆ＜Ｓ　３図Ａ、＋３およびＣは本発明の変倍光学像投
影装置の原理を説明４るための線図であり１、Ｌａ。

Ｌｏは第２図と同４：１．の１１づｆ正像投影光学系を
示し、そね各々の光軸をｘ、ｘ′およびｙ　、　ｙ’で
示す。

ｐｌ　Ｔ〕’は光束ｆＪｉ＾向素子であり、図示の例で
はブリ’Ｘ　ム１ｌｉ−用イている。これらプリズムｐ
　、　ｌ’）’ハ投影光学系り。の端面に接近して配置
ｉ’：ｔ’ｉａ　＃Ｌ、光軸を所定角度傾りる作用をな
ず。０２は摩（１，４を示し、その先端および後端は光
軸Ｘおよびｙにそれぞれ１としてい、る。第３図Ａにお
いては、プリズムｐ　、　ｐ’全投影光学系り。の両端
面にそれぞれ１ど近して配装置する。こ（で、投影光学
系Ｌａによる原＋ｔｒｇ　ｏ２の投ｂａｇ　（’Ｔｈ　
Ｉ２は、その先端が光１ＩＱｈ　ｘ’に１ｇニジかつそ
の長さは投影の縮小率で決まる長さとなる。また、原稿
０２の後端は投影光学系り。の光軸ｙに接しているから
、この投影光学系り。による投影保工２１の後ｆ６１は
光軸ｙ／に接すると共にその長さは投影光学系１１ａに
よって形成される投影像１．と同じになる。したがって
プリズムｐ、ｐ’の角度または屈折率を選択して各投影
像１．および１□〆が完全に重ね合わさるように設定ず
れば、画像の重りのずれのない正常な縮小投影像を７（
することができる。なお、拡大像については第３図Ａに
おいて投影像１□を原４１７４と考え、　ＩＪ＋Ｌ　槁
０２を投影像と考えれば全く同じ原理で得ることができ
る。

第８図Ａにおいては投影光学系り。の原Ｔ１．ｂ側およ
び投影像側の双方に光束偏向素子Ｐ　、　Ｐ／を介在さ
せたが、第３図ＢおよびＣにそれぞれ示すように投影光
学系丁、。の−・方の側のめに光束偏向未：ｒ；Ｐ：＋
たはＰ’を介在さυても、第３図Ａと同様に画像のＴＩ
ｔりのずれのない変倍投影像を得ることができる。すな
わち、第３図Ｂにおいては投影ゲへ学系（セルフォック
レンズ）　Ｊｌａ、　ＪＪｏの長さを投影像側において
ΔＬだは長くして縮小像を作成する」：うにすると共に
、プリズノ＼ｐ′によってレンズＬｃの光束を偏向さ一
１プでレンズＬａ、およびり。に」こるそれぞれの紹ｉ
小１ψ１　および１２／を重ねｆ＋ｕるよ− うにしたものである。士だ、　＋’ｒｘ　ｓ図Ｇにおい
ては第１図Ｇにおいて説明したようにセルフォックレン
ズＬ、　、　Ｌｃの長さをＩＩｉ＋、槁側のｆｌ、１部
においてΔＬだけ短くすると共に、１１１（稿イ；ｆ、
　’＋’ｆ−（をｐｉＪざりてハ’ｒｔ＋ｒ、６　ｏ　
２の縮小像を作イ印するようにし、セルフォックレンズ
Ｌ。〕＋１＜　＋７．’ｓ　＋ｔｉｌｌ　ＩＷＷ面にプ
リズムｐを配置してレンズＬｏによる投影像１□ｌがレ
ンズＬａによる投影像１２と爪なるようにＲ，〒ＩＪ（
シたものである。

第４１ズは第３図において説明した原理に基く本発明の
変倍光学像投影装ｆ６の一例の構成を示す線図である。

第４図においてＬ　　、　−−−、Ｌ、　、　−−−。

Ｌｎは正立正像投影光学素子で各光軸が平行な状り、見
となるように並列的に配列されて、セルフォックレンズ
アレーあるいけマイクロレンズアレーＬを構成し７てい
る。Ｐ、Ｐ’は光束偏向板で、この例では多数のプリズ
ムを配列して構１ノチしたプリズム板を用いている。各
プリズムの角度は第３１図において説明した条件を満ず
べく中央がら端部に向って偏向角が増加するようにＪ７
Ｉｖ成すると共に各レンス■侑、−！２、Ｌｎにひとつ
ずつ苅応して配ｌ？■されている。０□は原理、工２は
投影ｆΦを示し、ｘ、ｙ。

”　＋　Ｖ　＋　Ｗ及びＸ”＋　Ｖ’　１ｚ’　、　Ｖ
’　、　Ｗ’　ｊｄ各レしズＬｔ。

Ｌｉ＋８１　Ｌｉ＋６　’　Ｌｌ＋Ｏ’ｌ　Ｌｎの光軸
を示している。

中心のレンズＬ７と最外側のレンズＬｒ１を結ぶ鉗離を
ｌ、原稿面にス・１してＩ、ｎの光軸ＷとＬｔの光り１
１１１Ｘとが交る点を結んだ長さをｌ。、像面に対して
Ｌｎの光軸Ｗ′およびＩ７の光軸Ｘ／が交る点を結んだ
是、さを／ｊ−とじ、ｔｏ”　ｌ　−１ａ、　ｌ　−１
ｊ−−１ｂとする。投影倍率はＺ　１　／　／　ｏであ
り、最外側レン・ズＬｎの丸軸のｌａｉきをαおよびβ
とし、光束偏向４反ＰおよびＰ′からｌ１ｒ１．４１．
６曲および像面までの伸Ｈ４＋’Ｊ距離をそれぞれ［ｌ
およびｈ’とすると、１、ａＨα−ｌ　ａ、／　ｈ、シ
ａｎβ−ｉＢ　／　ｂｌ、’：なる。（χお２にびβが
小さい稈プリズムの製作＋ｊ容易になり、光軸の屈曲に
イ゛１′う各稍の１１Ｖ差の発生も少くおさえることが
でき好都合である。このαおよびβを小さくするために
Ｃｄ、ｌ、およびｌｂを小さくするが、ｈおよびｈ’を
大きくＪれζ」よい、ｌ、ｌＢ、＋６よびｌｂは投影像
の拡大又は縮小比率が大きい程、士たハ：Ｉ、（１，ｈ
画面幅ｌ。

が大きい程大きくなるので／ａ、ｔｌ）が大きい場合に
は棒く力ｂ　、　ｂ’が大きくなる」：うにレンズを設
定することが好」二しい。

光束偏向板ｐ　、　ｐ／Ｇｅｔ、　ｉ微少プリズムの集
合体であるが、プラスチック、ガラス等の光学材料をモ
ールディング′する・二とによって商業的に製造するこ
とができる。使用用１）に＊ｃ　Ｙに学プラスデック拐
料の例としてはスゲ・＋１−ル（ｔ″＋Ｉ　ＩＪｉ（、
メチルメタクリレート、シフ１１へキシルメタクリレ−
１・、アリルジグライ：Ｊ−・ルヵーボネ−ト等をあげ
ることができ、・特に色収差が少い単利としてメチルメ
タクリレート、シクロ−・キシルメタクリレートが勝れ
ている。

成型方法としては鋳造成型法、圧縮戊ベリ法、　！４４
’　ｌｌ−１成型法等を適１１１することができる。光
学ガラスについても最近の技術進歩によりモールディン
グによって従来の（ｄｆ磨法に匹敵する加］１［精度が
得られるようになり、商品化の実績もあり上記光束偏向
板として適用ｒｉＪ能である。この光束偏向板Ｐ　、　
Ｐ’は第３１ズＢおよびＣの説明から理解されるように
、いずれか一方のみを用いて本発明を実ｈｒｌｊするこ
ともできる。この場合には、第４１ズに示ず実１１１１
ｉ例に比べて同一変倍率を得るのに角度αまたはβが約
２倍σ叫１（ｊとなるから、変倍率が小さいか、有効画
面幅が小さいか、ｋｌ、　ｈｚが長い場合でα、βの（
ｌｒｉが小さいときに好適に実用化できる。

セルフォックレンズ、あるいはマイクロレンズが一列の
配列でアレー化され−Ｃいる場合はアレーの厚さを考慮
せずにプリズムを構成することができるが、アレーのＩ
ＮＦ、さ方向に複数列のレンズが配置されていて、その
間隔が広くなってくるとアレーのＩ’？さ方向に配列さ
れたレンズによる像の暇なりのずれを生じ解ｆ９Ｉ劣化
をひきおこす。この劣化は−１；述したアレーの長手方
向に配列されたレンズによる像の１代なりのずれを補正
する手法と同一手法に」：つて防１１ｔすることができ
る。ずなわぢ、第５図ＡおよびＢに示ずように、２列の
アレーＬ−’　＋　Ｌ　−２ｙ；−有すル、ｌｉ！ｊ合
ニハ光束ｆＭ　向４ｋ　Ｐ　、　Ｐ’を各“ツル−Ｇ、
二２１：る縮小像が一致するようにアレーの長さ方向お
よび厚さ方向にｔ［シて偏向作ＩＴＩをイｊするよう構
成４−ねばよい。この場合の光束偏ツｃ１板Ｐ、Ｉ）／
（１）作用、原（１，ＡＯ２，投影像１□）位１６およ
び大きさび）関イ、＊　１．−１１６３１ズ、自）４・
図の１ｆｑ明をぞのま一滴用して理ＩＷされるので１悦
明は箔略する。

第３図、第４１図４．５よび第５１￥１の説明において
は士ルフ′４ツクレンズｒレー、１；りＩＩマイクロレ
ンズアレーが間１′Ｉ４を置いて配置？’ｊされ、各レ
ンズに４１応じてひとつのプリズムを配置ｒ１するよう
にしたが、このような配置Ｎにおいてはレンズとプリズ
Ｊ＼とを一対一で対応さゼるためにレンズとレンズの間
隔を十分に狭めることができず、したがってレンズアレ
ー全体として十分な、明るさがイ（Ｉられにくい不具合
がある。

第６１］Ａはセルフォックレンズアレーにおいて最大の
光ｌｉｔを？４）るために実用化されている１ｍ密充填
の配列を示す図である。この上うな相ｒ、７に入り組ん
だレンズの配列や、セルフォックレンズのよウニｉ／＜
　？（＝約１闘程度のレンズにえｊ応さすてプリズムを
作成リーるのは必ずしも容易ではない。

第６１ｍ　Ｂは第６図Ａに示ずレンズアレーを用いる本
発明の変倍光学像投影装置の（ＩＩｉ＋、の例の構成を
示すものである。本例ではプリズムに暑゛えてレンズア
レーＬを構成する蝮数のレンズにまたがって曲面の断面
形状を有する分割された光束偏向板ＳおよびＳｔを配置
？ｔする。これら光束偏向板：：；　ｙ　Ｓ’は例えば
シリンドリカルレンズ形状あるいは７レネルレンズ形状
をなしているものを適用することができる。

直径ｔ　ｒｎｍ　Ｈ度のセルフォックレンズを２動程度
配置してレンズアレーを構成する場合はレンズアレーの
厚さ方向のレンズ配列による像の爪なりのずれは無１見
しイ！Ｆるが、ｊψさ方向のレンズの配列の数が増した
り、直径の大きなレンズを用いた場合にはこの屯４「り
の修正を行う必要を生ずる。第６Ｆ’；Ａ　Ｃはレンズ
アレーＩ、の幅方向にも像の爪なりの補正を行った例を
示しており、光束偏向板Ｆ　、　Ｆ／としてレンズアレ
−Ｌのｊ７さ方向にも曲率をもだ七だフレネルレンズを
用いている。

次に本発明を実施するうえて画面幅が増加しレンズアレ
一端部での光束の傾きが強くなった場合の間融点および
解決手段について説明する。

第７図はセルフォックレンズアレーを用いた本発明の変
倍投影光学系を示すもので、Ｘ、Ｚ、Ｗ番ｊセルフォッ
クレンズの光軸を示している。ツｒ１束偏向板ＦからＪ
ｆＡ偏而０面までの垂直距離は光軸Ｘの長さで示されて
いる。一方セルフオツクレンズアレーＩＪ　の端部の光
軸Ｗは傾斜してＩＱ偏而面２に達し、その光路長は光軸
ｗ　（Ｄ長さで示される。ｙ６ｑ！偏向板Ｆｌ基点に光
軸Ｗをそのままの長さで垂直に立てた線をｗｅ　、光軸
Ｚをそのままの長さで原稿面０２に対して垂直に立てた
線をＺＣとし、各セルフォックレンズに対し同様の作図
を行い、ｗＣ。

ＺＣ等の各線の先端を結んだ曲線が０２′である、これ
から明らかなように、実際の原Ｔ＋＞馬面は０２で示さ
れる平面上にあるが、実効的な原稿面は光束偏向板１゛
が無い場合に０２′で示される曲面上にあるのと等価と
なる。

同様に像投影面側においても同じ手順で評価すれば、実
際の受像面が１□で示される平面であっても、光束偏向
板Ｆ′がｌｕｕい場合１′ｌＩ：Ｉ２′で示される曲面
の結イφ面と等価となる。

ｌなわち、レンズアレーＴＪＡの端部での光束の傾きが
強くなる場合にはレンズアレーＬＡの中央部においては
結像条件を満たし良好な解像が得られるが、レンズアレ
ーＬＡの端部においては結像条件から外れるために良好
な解像が得られ１ｒ（’ｆｌる。

そこで、本発明の好適実施例においては、レンズアレー
ＩＩＡの最夕ｉ側の光束偏向板Ｆの而を基点に□原稿面
０２までの一１ｌＩ：直距犀［に等しい長さを偏向され
たｙ（：　１ｌｌｂ　ｗ−１−、に取り、そこから原稿
面０２までの距離をΔＸとするとき、摩（１，馬面をも
との原稿面０２・すＩＩわちレンズアレー■ＪＡの中央
部における最適原稿面から約Δχ／２だけレンズ側に近
寄亡た位置とする゛。

このようにＩＧｔ　４’（：Ａ面を設定するごとによっ
て画像のボナＧｅｔ端部に集中することＸ　＜　ｒｄｊ
ｉ面中央部および端部に分散し、かつボケ散は約弓に低
下する。同様に投影像側においても同様の手法によりΔ
Ｘ′を求め、レンズ°ｒレーＬＡの中央部におりる最適
結像面から約Δｘ／２だけレンズ側に点寄せた位置に結
像面を設定する。なお、このようなＩＱ　ｇ＆面、結像
面の設定は、双方あるいはいずれか一方でもよい。

第７図においては、レンズアレー■ｊＡの中央部および
端部における結像条件のへ）ずれを、原稿面セよび／−
！たけ結像面を中央部において結像条件を満たず原稿面
および／′！ｆ、たけ結像面と、端部において結像条件
を満たず原稿面および／または結像面とのほぼ中間に設
定することにより補１Ｅするようにしたが、同様の補正
はレンズアレーＩＪＡの！ηＭ部に１７けるセルフォッ
クレンズの長さを変λ、ることにより達成することがで
き、第８図を参］Ｋ（シてその１阜理を；１．＋、明す
る。

第８図Ａは第７図におけるレンズアレー１．Ａの中央部
の正規の結像条件における結像態様を示し、０２は原稿
、■、は投影像、ｌｘはセルフォックレンズからＪ京稿
面までの距ｐ１ｐ、ｔＸ′はセルフ副ツクレンズから像
面までの距離、ＺＬはセルフォックレンズの長き、工、
はセルフォックレンズの中の中間像を示している。

ｆｆｉ　８　図１（４：ｊセルフ４ツクレンズアレーの
端部における解像劣什を防＋ｌ・、する処置髪飾ず１１
＋：　Ｂｉｔを覗明する図であり、ｌＷｃ　ｉｔ第７図
のＷＣの長さに対１心し、／ｗ’ｃはｗ　ｌｃの長さ（
Ｊ５対１〕ら：する。ずｌわち原稿面と１９１面とがセ
ルフ同ツクレンズからやや遠すかった位置にｌｉ’７か
ｉまた状がシを示し、ている。口の状雇３で枦ｉ　（Ｑ
＋’（・ｆ牛を満すためＧこセルフ同ツクレンズの１１
１゜Ｈ４側ｉ／：ｆ、ｊ而をΔ■また（Ｊ知かくし、結
像側’ｊ＋Ａｔ而をΔ■、′だけ短かくしである。ΔＬ
およびΔＩ、　Ｌのｈｌけ第８図Ａにおいて中間（Ｚ＋
１．が形ＩＮ１されたイ＼装置と同じ位置〇こ中１１１
１像八が作伸べｉｌ、かつ中間像■４の仲が結像面Ｊ２
に作像σわる条ｆ’ｌを満ず値に；％　７７（σれる。

その結果として原（６ｆ而と結像面とがセルフ」ツクレ
ンズかＣ）遠ｉ゛がったｋＩもががわら″ｄ″結像条件
カー１眉されシ・１゛−ブｒｃ投彫ｆｑ１を社）る串が
できる。

第８図（Ｊは第８１ツｌ　Ｂの幼Ｊ４１と対比させ、１
．Ｇ＋、（１′；＾面カｉｗｃ　〕（＋’／、　ｌｉＴ
　ｋ−あるにもかかわらずセルフ同ツクレンズの屋さ芥
変化享せなかったＪＪル合の結像店巳様を示している。

中間イや１．けより原稿に近い側に作像され、投影像Ｉ
２はセルフ」ツクレンズ端面にｔＳで示されるように接
近したイ＼γ）Ｎに構成される。この（＋７１）＃はＩ
Ｗ’ｃで示す受像面までの距離に処１して大幅にへたた
っているのでｆ１１１！像度は大きく低下してり、まう
。

次に第８図Ｂに示す岬の先金な効果はＩＩいが、何の処
１〆ｉも施さない第８図Ｃに比べてはるかに良好な結果
が得られ、かつセルフォックレンズの加工がｆＭＩ略化
される構成を第８図りに示ず。ずなわち、第８ＵＡＤに
おいては原稿０２はセルフォックレンズ忽１面からず；
ｔざかったイ１ア１ｉ’９１ＷＯにあり、これに対して
セルフ同ツクレンズの人！ｉ・ｊ　ｆｌｌｌｌ　ｉ４１
　ｌｒ＋ｉをΔＩＪｆｅり知くしである。この結果、中
間像■４は第８図ＡおよびＢと同じ位１〆Ｔに形成され
る。ずＩＩオつち原（？、漬０゜カ遠さ°かった分たけ
セルフォックレンズを短くして補１１：、を行い、原稿
０２がｌＸの位１６にある場合と同じ＜Ｓ’１．　ｌｉ
’？に中間保工、を結像させている。この中間（（（Ｉ
Ｉ、を受イφ面上に投影するツＣ４学系は第８図Ａと同
じであり、したがって投影（ｇＪＪ２はｌＸ′の位１６
に結像シ、２　（（ｔＩｆｆｉｉ　／Ｗ６よｌ）　Ｍ　
干セルフ」ツクレンズに近寄つでいるが、第８図Ｃのｔ
ＳよりはかなりｌＷ’Ｃ１に）Ｘ近している。したがっ
て″ｉ１°三金な改良ではないが実用的に（」有りＩＪ
な改良策である。この方法によれば後阿Ｉるように七へ
）Ａツクレンズのブ用工が片面で゛すむからその加−Ｉ
′が容易となる利点がある。

なｊ？、〜’＞　８１８１１）では原（１：ｊ側のセル
フメツクレンズ端面４・Δｉ、たＧ１知くしたが、９．
ｆＦ４１側端部は加工を施系ず、結像側４Ａ部が知〈斤
る。ｔ；うに加］−シてもよい。

第Ｈ）　ｌツロ−［エユノｌ：　ｔ））ｌｒ７（ｉｌｌ
説明にＪ、シく本発明の変１８黄′。

学イｑＩ投影装置の一例の構成を示す線図である。本（
列にむいてＧ１、セルフ１ツクｌ／ンスアレ−■、への
中央ｆ？Ｉ（ＧＱ七〇するンｔ’：　１４１１　Ｘ　、
　Ｘ　′のセルフ」ツクレンズの長才がＺｘ　ｉＦ＋　
２１　（１１に対し、ンｎｈｌ＋　Ｚ　、　Ｚ　′６シ
対１＋ｉ＞するｆｅｌｔ分で番：ｉ　ＺＺ、　、　、／
１．リリ１１ｗ、ｗＪこ対１心する１？１り分ではＺｗ
σ）長びをイＪし、Ｚｘ＞　ＺＺ　’、＞　Ｚｗの関係
にある。

ぞの結果（ＩｙにγＣ１中偏光板Ｐ゛・１′′を除いて
考えると投影倍率と結（１（１条件を’ｌ＋’０１−’
Ｊための１ｉｆ（＋？、１而および結像面は０２′及び
Ｔ４となる。第９図の０２’　、　Ｊ２’が第７図め０
２’　、：［２′トー竹’Ｉ’　ルｊ　７）　ニＺＸ　
・Ｚｚ　・ＺＷを決定し、次に）゛（：虫偏向板Ｆ、Ｆ
’を挿入すると光束は点線Ｚ　＋　Ｗ　＋　Ｚ　’　＋
　Ｗ　’に示すように偏向し、その結果わん曲していた
原稿面０２′セよび結像面］２′はそれぞれ０２および
工２にて示すように平面状に修正される。したがって士
ルフオソクレンズアレーＬＡに光束偏向板を加えて変倍
′／（、学系を構成１し、原材１４而と結像面を平面状
に４１η成しても全画面で結像条件をｎ？１ずことがで
き、ＩＷｆｍ性の良い投影像を得ることができる。

なお、ｆｆｉ　９１ｆｆｉにおいてはセルフＡツクｌ−
ンズアレー１．Ａの原（７１而および受像面側の二面に
加工を１イ１１したが第１０図Ａｌ１−？よびＢに示ず
ようしこいずれか一方の而に加工を施しても実用−Ｌの
効果を得ることができる。また、このようＩＬセルフォ
ックレンズアレーＪ、Ａは、端部の曲率に合せたトイ状
の６１Ｆ　ＩＶ’ｉ皿を川、留し、通常のレンズの研磨
と同様に研磨砂を用いて研磨皿の曲率に合せた整杉研Ｍ
ζおよび仕上研磨を行なうか、あるいはトイ状の研暦皿
に替えて球面レンズ研磨に用いるような球面ｂ１［暦冊
を用いて同様の研磨を行って係易に作成することができ
る。

１Ｆ訃、本発明はＬ述した例にのみ限定されるものでは
すく、幾多の変ｊ１ぞまたけ変更がＨＪ能である。

例ス−ば光束偏向板（」その偏向作用がレンズアレーの
−・端部では偏向作用がｆｆ　＜　、−ｊ７１！ｆ部か
ら他端部に向（」て順次増１１（１するように（（り１
配することもできるし、これに合わせてレンズし〜の各
１／ンズの１４　ｙをレンズアレーの−ｒ７ｉ！ｌｉ部
から他端ｉ？１（に向かって知くし”Ｃレンズアレーの
〜端部および他端部に％！’、１ｚ１結（（１，＋条件
の４“れを補正するよう構１ｉｉ＋することもできる０
また、Ｉ−述したようＧこソＣ１東偏向板を用いるとそ
の色１１Ｖ、差に、Ｊ：つて白黒の１間像を再生する場
合には解（ｑ＋力か劣化Ｌ７、」だカラー１ｒｌｉｉ像
を再現する場合にｃ１色ずれを生じる問題があるが、こ
の問題を解決゛りるために、光束偏向板の色収差をｆ’
＋ｌｔ　ｉＥ−するより＆、Ｌ、レンズアレーに色収差
を持たせることもできる。この場合のレンズアレーけ、
例えばレンズアレーを構成する各レンズに、そわぞｈ　
％ｉ　１．ｌｘ、する）゛Ｃ：Ｃ：中板向板収差を補正
するような色収差を持たせた１）、また光束偏向板をレ
ンズ７１ノーの中央部においては偏向作用がなく、中央
部から端部に向かって偏向作用がｌ１１１７次増加する
ように構成した場合には、レンズアレーを構成する全て
のレンズに、レンズアレーの中央部と端部とのほぼ中間
に位１６するレンズに対応する光束偏向板の色収差を補
正するような色収差を持たせたり、あるいはレンズアレ
ーをその中央部と端部ト（７）間でｎ個（１１２；２　
）　ノｆｌＦトＬ／−（、Ｍ　ｆｆｒ（１）全てのレン
ズに、当該ｔｒ′ｆのほぼ中間に位置するレンズに対応
する光束偏向板の色収差を補正するような色収差を持た
せることによって構成組ることかできる。また、このよ
うにレンズアレーに色１１又差を持たせる方法としては
、例えばセルフォックレンズを用いる場合にはイオンの
選１フシによってレンズの半径方向の押折率とアツベ数
とを制御し、マタマイクロレンズを用いる場合には１つ
の１Ｙｌｉ光学系を構成する複数のレンズの屈折率およ
び′ｒアツベ数ｔｌ＋ｌ］御することによって所望の色
収差を容易に持たせることができる。

以上述べたように、本発明においては複数のセルフォッ
クレンズやマイタロレンズ等のｉＥ立正正像投影光学系
配列したレンズアレーを用いて、単一の正立正像投影ｙ
Ｃ１学糸ではカッく−できない広い画面領域の変倍投影
像を、各１ピ立正像投影光学系による投影像の屯ＩＩり
の１′わを補ｉＥして得ることができるから、１１・ｊ
ヒかつ低コストの変倍ツＣ学像投影装置を実現すること
ができる。また、光束偏向部材をその偏向作用がレンズ
７１ノーの中央Ｉ９３では偏向作用が丘く、中央部かＣ
）ゾ（４ｊ’？ｌ（に向けて順次増加する」、う（こ構
ｂ”１Ｌ／た１１４．合にむい゛Ｃ，原稿面および／ま
た＆：↑・ひ仰向をレンズアレーの中央部お」：び端Ｆ
ｉｌ（にお（するそれぞれの勿倍結像φ件をｉｉ：Ｉた
ずＩＩｉ＜１１、う商才？よび／咋たｌ＋受イ（１曲の
はｔ！Ｆ中間に設定したり、あるいＣ：ルンズアレーの
各レンズの長さをレンズアレーの中Ｊｊ、！ｉ’９１Ｘ
から端部に向けてＳＶ　くする簡ｒ１ｔ　７を構ＩＪＶ
Ｊ！、−，：　Ａ：す、　し＞ス’ｉ’　Ｉｙ−のＺｉ
Ｊ　１％　ｃ、＝土？ける投影像の１１ｒｒ像１’ｌ・
の劣化を有シ：１ノに（’Ｊｊ止し、解像性に優れた良
々ｆＩＩ変４１゛り投影イ９１を？（）ることかできる
０

【図面の簡単な説明】

？Ａ　１１ＸＩ　Ａ−７４１セルフ］ツクレンズおよＵ
　？８　面レンズを用いる場合σ）王立【Ｆ′、像投影
像の形成態様を示す図、 第２図入射よびＢは楔への正立正像投［ｒ光学系全配列
したレンズアレーによる投影像の杉成即（？６を示す図
、 第３図Ａ、ＢおよびＣは本発明の変倍ｙＣ１学伸投影装
置の原理を説明するための線図、 第４図は本発明の変倍ソロ学像投影装置の−・例の構成
を示す線図・ 第５１刈入およびＩ３は同じく仙、の例の］１゛♂１成
る−示す線図、 第６１＆ｌＡ、ＢおよびＣけ同じく史シこ仙、の例の（
ＩＩｉ成を説明するための線図、 ；＠　７　Ｉ、／Ｉは同じくり１に他の例の構成をｄ９
明才るための線図、 第８１ｍ　Ａ〜１〕は本発明の変倍゛γＣソロ学像投影
装置１の史に他の例の原理をＭＷ、明するためのへ図、
小９図は本発明の変倍光学像投影装置にＣの更（、二他
の例の構成を示す線図、 第１０図ＡおよびＢは第９Ｕ：Ａに示すセルフメックレ
ンズアレーの２つの変形例を示す図である。 １１、丁＋　−Ｔ　、Ｊ、−２、ＬＡ・１／ンスアｌ−
−一■ｊＦ１１Ｉ・１．Ｉ■Ｊｒ１・１／ンズｐ　、　
ｐ′、　：；　、　ｓ’、　ｉｒ　、　ＪＩ”・・’／
（東偏向枦特ｉ’ｒ　Ｉｌｌ　ｌｌｉ’ｌｉ人　　　」
リンバス′ｙ（、学下某株式会社ｇｒ’ｘｓｉ′＋ ９７− ・１＼°″１１ ハ、１− １１）　　ｊｌ−）　　； Ａ ；、１）Ｔ　ｊ、、、１ 第８１ぐ１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　　＋Ｅ立ｉｒ：ｆｔ！を投影する複数の投影光学系
   を各々のソｒ】軸がＬＬいに、＼（１行となるように配
   列したレンズＪル−を、り０倍（１）　１：、立１巨像
   を投影する結像条Ｉ／１′ス＝　ｉｔＭｉ　１−ず、１
   、うに配置ｉ’ｔ、　ｌ、　、このレンズアレーの物体
   側端面および７士たは像側端面イＩ（［１に変イざの＋
   Ｉ’、　＼”（ｉｌ：、像の投’７’ｔｊ　ニ（’ｒ７
   ：ｌＴ　ウｉ１１　記者りの投Ｋｉｄ　）’（Ｈ学系に
   よる投影像のｒ＋（なりの１′ねをＭｉ　＋１−２しイ
   ！）　ルＪ：　’、ｌ　ｔｒ　ＯｎＩ　四角Ｅ　イｊ’
   　ｔ　ル’ｌ（戸４ｊ　Ｉｈ１１１ｉ’ｉｌ　ＲＲイＡ
   を配置ｉ”ｉ、’　ｌ、　ｌ−＋−と４１、〜？：１で
   ４′る変倍光学像投はヨセ；１６゜ λ　１）１（記トシ・ズノ’　ｌ、−６、前記１ｕ数の
   投影光学系の各々が笈倍投１；ｉ；条ｆ’ｌを購たず−
   ５［７のレンズ＋、＜をｆＪする屈折率分布）（ジノ−
   １′イバー１／ンズより成る屈折率分布型ファイバーレ
   ンズアレーをもつで４１♂を成１１、前記）′Ｃ７束０
   １１１向部イＡを前記１７１（折’ｆ＜　分布型ファイ
   バーレンズアレーの中央部に対１ｉれ＼する部分では偏
   向作用がなく、中央部から端部に向かって偏向作用が順
   次増加するよう構成すると共に、物体ｉＴ＋ｉおよび／
   ′または投影像面を、前記屈Ｊ１ｒ率分布型ファイバー
   レンズアレーの中央部において結像条件を満たず物体面
   および／または投影（Ｋ１面と、ｆｌｉｔ記屈折率分布
   型クアイり−レンズアレーの６：ｊＡ部において結像条
   件を満たす物体面および／または投影像面とのは！中間
   に設定して、前記光束偏向１ｌｌ（４１の光束の偏向に
   よる前記屈４１？率分布型ファイバーレンズアレーの中
   央部お、しび’Ｌ：Ｉｉｆ部に才、ｊける結像条件の１
   “れを補正するようｊｉ’？成トまたことを特徴どずイ
   ）特ｉ！’ｌ’　＋ｉ：’Ｉ求の範囲第１項記載の変倍
   光学像投影装置６０ ａ　　ｆｆ１ｌ記レンズアレーを、前記複数の投影光学
   系の各々が変倍投影条件を満たずレンズ長をイ１し、か
   つそのレンズ長をレンズアレーの中央部から端部に向か
   って短くした屈ノ１ｊ率分布型ファイバーレンズアレー
   より成る屈折率分布型ファイバーレンズアレーをもって
   構成すると共に、前記光束偏向部材を前記ＩＩＩ折率分
   布３１４４ファイバーレンズアレーの中央部に対応する
   部分ては（１１６向作用がなく、中央部から端部に向か
   ってＩＩＩ’ｈ向作川がｌＩ用＋：４次増加するよう構
   成し−で、この光束偏向部側の光束の偏向による前記屈
   Ｊｌｒ率分布）Ｉ、リファイバーレンズアレーの中央１
   ４１９および端部における結像条件のり″れを１１１ｉ
   正するよう４イ’ｌ成、したことを特徴とする特ｔ′ｉ
   ’ｒ　Ｈ＋’ｉ求の範囲第ｔ　＋ｌｊ記載の変倍光学像
   投影装置？Ｙ　。