JPS62153918A - 投影光学系 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は電子写真複写機、ファクシミリ等の光学機器に
おいて原画である物体面を像面上に投影する際に好適な
投影光学系に関し、特に集光性光伝送体若しくはマイク
ロレンズ等から成るレンズ素子を複数個、列状に配置し
た所謂複眼系を用い物体面を像面上に縮少若しくは拡大
等各種の倍率で投影させる際に好適な投影光学系に関す
るものである。

（従来の技術） 従来より電−ｒ写真複写機やファクシミリ等の光パ？機
器においては複眼系を利用して物体面を所定の倍率で像
面１に投影している。第２図は例えは特開昭５５−　ａ
　３００１　＋：公報で１に案されている＋ｌ舎等イ８
における複眼系の概略図である。同図において２０は複
眼系であり集光１−１［光伝送体ネ−しくはマイクｔル
ンス等から成る複数の１１１″）実像系２１より成って
いる。そして個々の＋ｌ　１”を実像糸２１により物体
面１の所定範囲を像面２１、にＩｌｌ”ノ等倍像として
投影し、ＩＩｉね合わせることにより体像なＦ成してい
る。これにより午独の１１合実像系ではカバー出来ない
大きな物体面を像面１−に投影している。第２図に小す
複眼系は投影イ８率か等倍である為各々の＋ｌ）’を実
像系２１の光軸か平行となるように構成され、かつ光軸
１−の芥光線か物体面１及び像面２と垂直に交わうよう
に構成されている。これにより芥々の正）プ実像糸２１
による像面１の投影像、所謂′！４重像を像面ｌ−で１
１いに重ね合わせて　体像を形成するのを用能としてい
る。

しかしながら第２図において投影光学系を縮少系名しく
は拡大系とする為に物体距離を変化させると各々の＋Ｅ
　：ｔ−実像系による多重像か像面１て巾ならす、すれ
てしまい所謂ｒ像すれ」を起してくる。このときの像す
れ現象は投影像の光学性能を署しく低１・させる原因と
なっている。

これに対し複眼系を用い縮少投影に　Ｌ　＜は拡大投影
したときの多重像の像すれを補１［する力ｉＪ、か例え
ば特開昭５７−１６４１５号公報で提案されている。同
公報では第３図に小すように複眼系３０を構成する複数
のＩＴ；ｉ、実像系３ｊをその先軸か中央の止＼″Ｌ実
像系３１０の光軸３１１に対して序々に傾くように配置
し、これによって多重像のずれを補ｌ−シている。しか
しなからこの複眼系では正存実像系毎にその光学性能や
光軸長（物体面から像面までの光軸の光学的な長さ）か
具っており、又この複眼系では物体面周辺の投影を行う
１１）′Ｉ−実像実像光軸ｌ−の光線か物体面と像面に
交わう際、垂直から大きく外れてくる。この為第４図に
小すようにその傾きか大きくなっているｌ１１”！実像
系４１ては、投影倍率か等しくなる物体面か１１規の物
体面１より傾いて物体面４２の如くになってくる。

力、投影倍率の等しくなる像面も同様に１−［現の像面
２に対して傾いて像面４３の如くになってくる。この結
果、物体面周辺では第４図に示す光路Ｊ４１４１と１４
２の長さの差に相当する量たけ同一視野範囲内において
部分的に結像倍率か異−）てくる所謂１倍率すれ１か生
じてくる。

このように従来の複眼系を用いた投影光学系では多重像
のずれを補１１−シても倍率すれか生じており、等倍以
外の投影では高い光学性能を有した投影像を得るのか難
しくなっている。

又、同公報では必斐に応じて各＋Ｆ−ｉ実像系の入射端
面若しくは射出端面を偏芯させたり、屈折力をイ・１加
させたりして、倍率ずれを軒数しようとしているか、こ
れでは投影光学系全体か複雑になってくる。そして原理
的にも、各正１′Ｌ実像系の光軸は物体面、像面に垂直
になり得ないので、こういう補Ｊ１−には限度があり、
こうした手段では倍率すれを大幅に除去することか困難
である。

この他、複数の止）ｒ実像系より成る複眼系を用い縮少
投影名しくは拡大投影を行った際の多重像の像すれを補
ＩＦ　したものが、例えば特開昭５９−４５４２０月公
報、特開昭５９−２１６１１５号公報等で提案されてい
る。

特開昭５９−４５４２０号公報では第５図に小すように
複数の正立実像系５１より成る複眼系５０の物体面１側
若しくは像面２側の少なくとも一方に各々の止立実像系
毎に偏向角の異なるフレネルレンズ等から成る光束偏向
部材５２．５３を配置することによって多重像の像すれ
を補圧した投影光学系を提案している。

又、特開昭５９−２１６１１５号公報では第６図に承す
ように複数の正立実像系６１より成る複眼系６０の物体
面１側若しくは像面２側の少なくとも一方に複数の球面
レンズ６２．６３を配置して多重像の像すれを補正した
投影光学系を提案している。

しかしなから前記２つの公報で提案されている投影光学
系はいずれも各々の正＼γ実像系の光軸長が異っており
、しかも物体面周辺を投影するノ１−立′ｊコ像系の光
軸か物体面と像面に対して大きく傾いている。どの為、
前述の如＜％Ｅｎ像の像ずれを補１１することはできる
か倍率すれか牛し、投影像の光学＋’＋能を大きく低ト
させる原因となっている。

（発明か解決しようとする問題点） 本発明は複数の＋１１’を実像系より成る複眼系な用い
て物体面を縮少ハしくけ拡大等の等倍以４のイ８率を含
んで投影する際、多重像の像すれを補正するとｊ（に倍
率すれを同時に減少あるいは除去させることにより投影
像の光学＋′Ｆ能の向１−を図った投影光学系の提供を
ＩＩ的とする。

（問題点を解決するための手段） 複数の１１）′／実像系を４ｊ−する複眼系により物体
面を所定倍率で像面１−に投影し市ね合わせる際、光重
を偏向させる複数の光学部Ｈな有する偏向手段により、
前記複数の１１−）”！実像系の光軸上の各光線か首記
物体面若しくは像面の少なくとも＝方の面と略重直とな
るように構成したことである。

特に本発明では複数の光学部材を芥々反射面より構成す
ることにより、谷々の正マＬ実像系に対する配置トの自
由度を増し、光軸と物体面及び像面とのなす角度や丼々
の正η実像系の光軸長、そして光軸間隔や像間隔等を目
的に応しく１意に設定している。

この他、本発明の特徴は実施例において記載されている
。

（実施例） 第１図は本発明の投影光学系を縮少系で構成したときの
一＝実施例の光学系の概略図である。同図において１は
物体面、２は像面、ｌＯは複眼系であり、複数の正立実
像系１１，１２，１３．・・・・より成っている。

点Ａ２．Ｂ２．Ｃ２，・・・・と点Ａ３．Ｂ３゜Ｃ３，
・・・・は各々正Ｎγ実像系を通過した光束を各々所定
方向に偏向させる為の光学部材を列状に配置している１
！７置である。特に本実施例では光学部材を反射鏡より
構成し所定の傾きを有して配置している。

尚、本実施例では反射鏡は簡単の為省略し、反射鏡で反
射したときの丼正立実像系の光軸１−の光線の光路のみ
を小している。

本実施例では点Ａ２．Ｂ２．Ｃ２，・・・・と点Ａ３．
Ｂ３．Ｃ３，・・・・に沿って列状に配置した複数の光
学部材より各々１つの偏向手段を構成している。

物体面１」二における点ＡＩ、Ｂｌ、ＣＩ、・・・・及
び像面２Ｆ、における点Ａ４．Ｂ４．Ｃ４，・・・・は
正立実像系１１，１２，１３．・・・・の光軸上の光線
Ｌｌ、Ｌ２．Ｌ３．・・・・か各々交わう位置である。

本実施例では物体面１の所定範囲を、例えば点Ｃ１近傍
の物体面を位置Ｃ２に所定の傾きをもって配置した反射
鏡を介し、正立実像系１３により点Ｃ３に配置している
反射鏡で反射させた後、像面２Ｌの点Ｃ４近傍に縮少投
影させている。このとき本実施例では点ＣＩ、Ｃ２，Ｃ
３，Ｃ４が同−ｉｔ’面十に位置するように構成してい
る。これによってｉＥ　ｒｌ実像系の光軸の軌跡が同一
平面トに存在するようにして各市）″Ｌ実像系のｌｓｋ
　を像が相対的に回転して１回転ぶれ」を起さないよう
にしている。これらのことは他の正立実像系についても
全く同様であり、各々物体面１の所定範囲を像面］−に
縮少投影させている。

尚、投影倍率をｍとしたとき物体面１１−の点Ａ１と点
Ｂ１との間隔ＡＩ、Ｂｌと像面２１−の点Ａ４と点Ｂ４
との間隔Ａ４．Ｂ４との比かｍ倍となるようにしている
。他の各点における間隔についても同様である。

第１図に示す座標系において、例えば点Ｂｌ。

Ｂ２．Ｂ３．Ｂ４の座標を表わすと Ｂ　１　＝　（ｘ、１／２．ｈ／２） Ｂ２＝　（ｘ、Ｉ　／２．−ｈ＋） Ｂ３−（ｍｘ、−１／２．ｈ２） Ｂ４＝　（ｍｘ、−１／２．−ｈ／２）となる。

このとき、点Ｂ２．Ｂ３のＺ軸方向の座標点ｈｌ、ｈ２
はＬを１つの正立実像系の光軸長とすると ｈ、＋ｈ　２　＝ となるように構成されている。尚、ここで光軸長りは投
影倍率ｍの関数として表わされ、投影倍率ｍＮより柚々
変化する値である。

本実施例では各々の正り実像系によって形成された像面
ｌ−の投影像、所謂多重像を物体面１及び像面２側に設
けた複数の反射鏡の形状、傾きを各々変えることにより
ｔｉいに重なり合わせて全体として一体像を形成し、像
すれを防止している。

又、本実施例では各々の正立実像系の光軸上の光線Ｌ１
〜Ｌ５が物体面ｌ及び像面２と略垂直に交わうように各
正９実像系と各反射鏡の傾きを設定している。即ち各正
立実像系の光軸上の光線Ｌｌ−Ｌ５が反射鏡で反射した
後、互いに平行となり物体面１及び像面２に垂直に交わ
うように構成している。

これにより第４図で説明した１１立実像系の光軸１の光
線が物体面若しくは像面と傾いて交ったときに生ずるｒ
倍率すれＪの発ノ１．を防止している。

第７図はこのときの第１図の上面図、第８図は第１図の
物体面１Ｆの点Ｃ１と１１−存実像面１３を含む側面図
である。

第７．第８図において各符番は第１図で小したものと全
く同様である。

第７図において物体面１Ｆの各点ＡＩ、Ｂｌ。

ＣＩ、・・・・を結ふ直線Ｄｌｌと像面２１−の各点Ａ
４．Ｂ４．Ｃ４，・・・・を結ふ直線Ｄ４１は平行にな
っている。そして複数の止、７−実像系１１゜１２．１
３．・・・・の光軸を各々延長させたときに空間内にお
いて一点Ｏで立体交差若しくは単に交差する各要素か設
定されている。

尚、このときの投影光学系の投影倍４Ａｍを第７図に示
す各要素間の距離Ｄ７１．Ｄ７２を用いて表わすと ｍ＝Ｄ７２／Ｄ７１ となっている。

本実施例では複数の正立実像系を各々同　のレンズ素子
より構成している。この為、谷々の正立実像系を各々異
った）ド面十に３次元的に配置させて各々の光軸長か同
しになるようにしている。これにより全てのＩＩ存実像
系を同一条件で投影させて芥ｉＩ　１′７実像系におけ
る光学緒特性の均一化を図っている。

芥々の反射鏡の位置Ａ２．Ｂ２．Ｃ２，・・・・と位置
Ａ３．Ｂ３、Ｃ３・・・・は（１）式を満たす範囲で任
意に設定することか出来るが、一度一方の反射面の各位
置を決定すれば、あとは正立実像系の特性により順次法
めることができる。

本実施例では光学部材として反射鏡を用いた場合を示し
たが、例えば第１１図に示すようにプリズム材ｔｔｏ、
１ｉｉを用いて正立実像系１３の光軸１−の光線Ｌ３が
物体面１と像面２に各々垂直に交わうように構成しても
、同様に像すれや倍率すれの発生を防止することができ
る。

第１図に示す実施例においては正立実像系の光軸上の光
線が物体面及び像面といずれも垂直に交わうようにして
倍率すれを完全に補正した場合について説明したが、多
少の倍率すれが許容されるならば光軸上の光線が物体面
若しくは像面の少なくとも一方と垂直若しくは略垂直に
交わうようにしても良い。又、双方の面と多少の傾きを
イー１して交わうように構成しても良い。

第９図、第１０図はこのときの第７図、第８図と同様な
上面図と側面図である。第１０図においては正立実像系
１３の光軸）＝の光線Ｌ３が物体面１と角度Φｌで交わ
り、像面２と角度Φ２で交わう場合を示している。

尚、第９．第１０図で小す実施例においては複数の反射
鏡より成る２つの偏向手段のうち物体面１側若しくは像
面２側の一方の偏向手段を省略しても良い。

以上の実施例において各正η実像系に対する反射面か別
個になっている最初の反射鏡から１［二番実像系を通り
、反射面が別個になっている最後の反射鏡までは各正立
実像系のクロストークを防ぐ為に遮光部材を配置するの
が良い。

又、以上の実施例では投影光学系を縮少系に適用した場
合について説明したか、拡大系に適用する場ａには縮少
系全体を逆にした構成とすれば全く同様に本発明を通用
することかできる。

尚、本実施例において物体面と偏向１段との間若しくは
像面と偏向１段との間の少なくとも　方に、中に光束を
偏向させる為の共通反射面を設けて投影光学系全体の構
成［−の配置を任意に設定しても良い。

こうした設定は物体面と像面の相対関係を所定（＋）（
☆置関係にもってくる場合や像の表裏関係の補１「に有
効である。

本実施例において多少の像すれや倍率すれか許容されれ
ば１つの反射鏡で複数の１１−１”！−実像系からの光
束を偏向させるように構成しても良い。

本実施例では複眼系を５つの止）′Ｉ実像系より成る場
合について／Ｋ　Ｌ／だが、１１−９実像系を２つ以」
一般けれは本発明の目的を達成することかできる。

本実施例では２つの偏向手段を用い、１つの偏向１段と
して１枚の反射鏡を用いた場合を示したか前述の如くｒ
回転ふれ１、ｒ像すれ」、Ｖ倍率すれ」等を補正する構
成と物体面、像面部分て各々独９に等個構成にすれば複
数枚の反射鏡又は屈折部材を用いて構成しても良い。例
えば第１２図（Ａ）に示すように物体面１からの光線を
　平面内に限らす　度他の平面内に導光し、ｐ■ひ几の
平面内に戻すように構成しても良い。又、第１２図（１
３）のように偏向手段を構成する反射鏡の数を増加させ
て、物体面１（７）一方向の線分１２１か芥々の正立実
像系により像面２Ｌに投影させる際、名物体面の線分１
２１の像か像面２１−で−力の線分１２２にならばせ、
所謂１ｊ７１転すれかないようにすれば物体面と像面の
相対的位置関係に応じた１Ｆ：　、Ｍの構成をとること
かできる。

これによれば配置−にの自由度を増し、物体面と像面の
相対位置関係に応じた任意の構成をとることかできるの
で好ましい。

又、第１３図（Ａ）　、　（Ｂ）に示すように複数の正
立実像系より成る複眼系１３１を投影倍率及び物像間距
離に応しては物体面１と偏向手段との間若しくは像面２
と偏向手段との間のいずれか一方向に設けるようにして
も良い。

これによれば全てのｄＥ立実像系の光軸をそろえること
が出来、構成１−簡素化されるので好ましい。

本実施例において１１−η実像系かマイクロレンズ等の
ように光学系中に空間を有する場合には第１４図（Ａ）
　、　　（Ｂ）　、　（Ｃ）に示すように、その空間装
置に偏向手段を設けても良い。尚、同図において１４１
はマイクロレンズである。

（発明の効果） 本発明によれば複数の正立実像系より成る複眼系を用い
て物体面を縮少投影若しくは拡大投影する際、光束を偏
向させる複数の光学部材より成る偏向手段を用いること
により像面上における多重像の像すれ及び倍率すれの双
方を良好に補正した投影光学系を達成することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光学系の概略図、第７図は
第１図の上面図、第８図は第１図の一部側面図、第９．
第１０図は各々本発明の他の実施例の上面図と一部側面
図、第１１図、第１２図（Δ）　、　（Ｉｉ）　、第１
３図（＾）　、　＜１１）　、第１４図（Ａ）　、　（
Ｂ）　、　（Ｃ）は各々本発明の他の実施例の部側面図
、第２．第３．第５．第６図は各々従来の投影光学系の
一部分の説明図、第４図は第３図の一部分の投影像の説
明図である。 図中１は物体面、２は像面、１０，２０゜３０．５０．
６０は各々複眼系、１１，１２゜１３．１４，１５，２
１，３１，５１．６１は各々正立実像系、Ａ２．Ｂ２．
Ｃ２，Ｄ２．Ｅ２゜Ａ３．Ｂ３．Ｃ３，Ｄ３．Ｅ３．は
各々光学部材の配置されている位置、Ｌ１〜Ｌ　５は各
々正、′ｌ実像系の光軸上の光線である。 特許出願人　　キャノン株式会社 弔２日 ｌ 乍Ｓ因 メロ四 第９図 ７Ａ２ 孕）３圀

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の正立実像系を有する複眼系により物体面を
   所定倍率で像面上に投影し重ね合 わせる際、光束を偏向させる複数の光学部 材を有する偏向手段により、前記複数の正 立実像系の光軸上の各光線が前記物体面若 しくは像面の少なくとも一方の面と略垂直 となるように構成したことを特徴とする投 影光学系。
2. （２）前記複数の光学部材を各々前記複数の正立実像系
   毎に対向させた複数の反射鏡より 構成し、該複数の反射鏡の角度を各々前記 正立実像系毎に変化させて配置したことを 特徴とする特許請求の範囲第１項記載の投 影光学系。
3. （３）前記偏向手段を前記物体面と前記複眼系との間若
   しくは前記像面と前記複眼系との 間の少なくとも一方に設けたことを特徴と する特許請求の範囲第２項記載の投影光学 系。
4. （４）前記光学部材を反射鏡より構成し、該１つの反射
   鏡により前記複数の正立実像系の うちの少なくとも２つを通過する光束を偏 向させるようにしたことを特徴とする特許 請求の範囲第１項記載の投影光学系。