JPS62242925A - Projecting machine - Google Patents

Projecting machine

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Publication number
JPS62242925A
JPS62242925A JP61086680A JP8668086A JPS62242925A JP S62242925 A JPS62242925 A JP S62242925A JP 61086680 A JP61086680 A JP 61086680A JP 8668086 A JP8668086 A JP 8668086A JP S62242925 A JPS62242925 A JP S62242925A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cylindrical lens
image
square
screen
refractive index
Prior art date
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Pending
Application number
JP61086680A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyoshi Kitajima
北島 博愛
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enlarge and project the image of an object to be inspected, and to obtain brightly and distinctly the image by an optional enlargement ratio it, by irradiating the object to be inspected by parallel rays, making transmission light or reflected light which is obtained transmit through a square-law refractive index distribution cylindrical lens, and emitting it at a prescribed angular aperture through a beam waist. CONSTITUTION:Parallel rays 5 are emitted from a light source 1 such as a laser and halogen lamp, etc., transmit through a square-law refractive index distribution cylindrical lens 2, emitted at an annular aperture 2theta through a beam waste in its focal position, and irradiated to a screen being in a position separated by a distance L from the beam waist 6. The square-law refractive index distribution cylindrical lens 2 which is used in such a case is a small-sized one whose length and diameter are 2-3mm, and about a little under 2mm, respectively, and having a focal distance of about 1-2mm is suitable.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、被検物の像をスクリーンに映し出す投影機に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a projector that projects an image of an object on a screen.

〈従来の技術〉 投影機には、非テレセン1−リック系とテレセンドリン
ク系とがあるが、非テレセン1−リック系では、ピント
がずれるとスクリーンに映る像の拡大率までが変化して
像がぼけるという特性があり。
<Prior art> There are two types of projectors: non-telecentric 1-ric type and telecentric 1-ric type. In non-telecentric 1-ric type, when the focus shifts, the magnification of the image on the screen changes and the image is distorted. It has the characteristic of blurring.

焦点に深さのある場合には焦点合せが困難になるため、
一般にはテレセントリック系が多く用いられている。
Focusing becomes difficult when there is depth to the focus.
Generally, telecentric systems are often used.

すなわち、テレセンドリンク系で1土、投光レンズの後
方の焦点の位置が瞳位置になるように設計されるので、
ピン1〜がずれてもスクリーンに映る像の大きさはあま
り変化しないのである。このため、対物レンズの焦点の
位置や照明装置のコンデンサ系の焦点の位置に絞りを設
けたり、あるいはフィラメントが小さく点光源に近い光
源を用いたものなどが1例えば投影機や工具顕vti鏡
として用いられている。
In other words, the telesend link system is designed so that the focal point behind the projector lens is the pupil position.
Even if pins 1 and 2 shift, the size of the image displayed on the screen does not change much. For this reason, it is necessary to install an aperture at the focal point of the objective lens or the focal point of the condenser system of the illumination device, or to use a light source with a small filament that is close to a point light source. It is used.

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかし、従来の方式によるテレセン1−リック系では口
径比が小さく1分解能もそれだけ低下するので、解像度
の限界は、普通の光学顕微鏡が0.4μ【【1のオーダ
ーであるのに対して、投影機では中心部でも4μntの
オーダーであり、拡大された像を大きなスクリーンに鮮
明に映し出すには一定の限度があった。しかも、像の拡
大率は、固定された位置にあるスクリーンに結隆するよ
うに定められた投影レンズの倍率によって一定の範囲内
に限定されており、拡大率を任意に変化させることがで
きないという問題点があった。
<Problems to be solved by the invention> However, in the conventional telecentric 1-rick system, the aperture ratio is small and the 1-resolution decreases accordingly, so the resolution limit is 0.4μ [[1] On the other hand, in a projector, the thickness is on the order of 4 μnt even at the center, and there is a certain limit to how clearly the enlarged image can be projected on a large screen. Furthermore, the magnification of the image is limited to a certain range by the magnification of the projection lens, which is set to project onto the screen in a fixed position, and the magnification cannot be changed arbitrarily. There was a problem.

本発明はこのような問題点に着目し、解像度が高く、シ
かも像の拡大率を任意に変化させることが可能な投影機
を得ることを目的としてなされたものである。
The present invention has been made in view of these problems, and aims to provide a projector that has high resolution and can arbitrarily change the magnification of the image.

〈問題点を解決するための手段〉 −1−記の目的を達成するために1本発明の投影機は、
平行光線を出射する光源と二乗屈折率分布円筒レンズを
用い、この光源からの平行光線で被検物を照射し、得ら
れた被検物よりの透過光または反射光を二乗屈折率分布
円筒レンズを透過させてビームウェイストを経て所定の
開口角で出射することにより、被検物の像をスクリーン
に拡大して投影するようにしている。
<Means for Solving the Problems> In order to achieve the object stated in -1-, the projector of the present invention has the following features:
Using a light source that emits parallel light rays and a square gradient index cylindrical lens, the test object is irradiated with the parallel light rays from this light source, and the resulting transmitted or reflected light from the test object is transmitted through the square gradient index cylindrical lens. The image of the object to be examined is enlarged and projected onto a screen by transmitting the beam and emitting it through a beam waste at a predetermined aperture angle.

〈作用〉 上記のように1本発明では、平行光線からなる被検物の
偉を二乗屈折率分布円筒レンズを通して拡大照射するも
のであり、焦点の位置に光欧を制限する絞りを用いず、
しかもピンホール写真機と同様にレンズによる結像系を
用いていないため、離れた位置にあるスクリーンに明る
く鮮明な像を投影でき、スクリーンの位置を変えても像
がぼけることもなく、スクリーンの位置を変えて拡大率
を自由に変えることが可能となるのである。
<Function> As described above, in the present invention, the object to be examined consisting of parallel light beams is irradiated in a magnified manner through a square gradient index cylindrical lens, without using an aperture to restrict the light beam to the focal point position.
Moreover, like a pinhole camera, it does not use a lens-based imaging system, so it can project a bright and clear image onto a screen located far away, and the image will not blur even if the screen position is changed. This makes it possible to freely change the magnification rate by changing the position.

〈実施例〉 次に1図示の実施例により基本的な構成と原理について
説明する。
<Example> Next, the basic configuration and principle will be explained using an example shown in the drawing.

第1図において、(1)は平行光線を出射する光源、(
2)は二乗屈折率分布円筒レンズ、(3)はスクリーン
、(4)は被検物である。光源(1)としては例えばレ
ーザー光源やハロゲンランプ光源などが利用でき、平行
光線(5)は二乗屈折率分布円筒レンズ(2)を透過し
、その焦点位置におけるビームウニイスh(G)を経て
開口角20で出射され、ビームウニイス1−(6)から
距離したけ離れた位置にあるスクリーン(3)に照射さ
れるのである。
In Figure 1, (1) is a light source that emits parallel rays, (
2) is a square gradient index cylindrical lens, (3) is a screen, and (4) is a test object. As the light source (1), for example, a laser light source or a halogen lamp light source can be used, and the parallel light beam (5) passes through the square gradient index cylindrical lens (2), passes through the beam uniformity h (G) at its focal position, and changes the aperture angle. The beam is emitted at 20 and is irradiated onto a screen (3) located as far away as the beam uniice 1-(6).

本発明に用いられる二乗屈折率分布円筒レンズ(2)は
1例えば長さ2〜3m、直径21弱程度の小型なもので
あるが、一般に光ディスクのピックアップなどに多く用
いられているような、はぼ0に近い極めて短い焦点距離
を持ったものではなく。
The square gradient index cylindrical lens (2) used in the present invention is small, for example, 2 to 3 meters long and a little less than 21 mm in diameter. Rather than something with an extremely short focal length close to zero.

もう少し大きな1〜2um程度の焦点距離のものが適し
ている。ここで、中心部の屈折率をng、半径を「、定
数をAとおくと1円筒レンズ内の任意の位置の屈折率n
(r)は。
A lens with a slightly larger focal length of about 1 to 2 um is suitable. Here, if the refractive index at the center is ng, the radius is ``, and the constant is A, then the refractive index at any position within a cylindrical lens is n.
(r) is.

n(r)=ng (1−Ar’ ) で与えられるもので、その半径rが十分小さく。n(r)=ng (1-Ar') The radius r is sufficiently small.

半径の4乗の項に関連した屈折率変化の影響が無視でき
る場合は、メリディオナル光線とヘリカル光線について
ともに光路長を一致させることができる。また、二乗屈
折率分布円筒レンズ(2)を光ファイバーとみなした時
の波動光学としての伝送姿態の位相速度を調べてみると
、10次以上の高次姿態の波までそれらの相対位相速度
がほとんど等しいことがわかる。従って、光源(1)か
らの平行光線が二乗屈折率分布円筒レンズ(2)を透過
して出射し、開口角20で広がって行く時の波面は位相
のそろったものとなっており、しかも、この開口角20
が、従来の顕微鏡の例えば倍率50倍の対物レンズより
もはるかに大きなものとなる。
If the influence of the refractive index change related to the fourth power of the radius term can be ignored, the optical path lengths of both the meridional ray and the helical ray can be made to be the same. In addition, when we examine the phase velocity of the transmission mode as wave optics when the square gradient index cylindrical lens (2) is considered as an optical fiber, we find that the relative phase velocity of the waves is almost the same up to the waves of the 10th order or higher order. It turns out that they are equal. Therefore, when the parallel light beam from the light source (1) passes through the square gradient index cylindrical lens (2) and exits, and spreads at an aperture angle of 20, the wavefront has a uniform phase. This opening angle 20
However, it is much larger than, for example, an objective lens with a magnification of 50 times in a conventional microscope.

今、ビームウェイスト(6)におけるスポラ1−サイズ
を2w、波長をλとおくと、開口角2θとスポットサイ
ズ2wの関係は近似的に 20=λ/πW となる。そこで、開口角2θ=ta@=0.314ラジ
アンの場合について、波長λ=0.6μmとしてスポッ
トサイズ2wを求めると、2w=1.2μmとなる。
Now, assuming that the size of the spora 1 in the beam waste (6) is 2w and the wavelength is λ, the relationship between the aperture angle 2θ and the spot size 2w is approximately 20=λ/πW. Therefore, in the case where the aperture angle 2θ=ta@=0.314 radian and the wavelength λ=0.6 μm, the spot size 2w is determined to be 2w=1.2 μm.

このように、スポットサイズが非常に小さいので、ビー
ムウニイス1−(6)の位置に非常に小さなピンホール
を置いたことと実質的には等価となり。
In this way, since the spot size is very small, it is essentially equivalent to placing a very small pinhole at the position of the beam unicornice 1-(6).

ピンホール写真機と同様にレンズによる結像系を用いな
いで、スクリーン(3)に投影像を得ることができるの
である。しかも、解像度は二乗屈折率分布円筒レンズ(
2)の開口数によって定まるので。
Like a pinhole camera, it is possible to obtain a projected image on the screen (3) without using an imaging system using a lens. Moreover, the resolution is higher than that of a square gradient index cylindrical lens (
It is determined by the numerical aperture of 2).

解像度は従来のテレセントリック系よりもはるかに向上
し、解像限界値としては1μm以下のものが容易に得ら
れ、更に、ビームウェイスト(6)の位置には実際には
ピンホールは置かれていないため光量が制限されること
がなく、千倍以!−に拡大しても十分に明るく鮮明な投
影像を得ることができる。
The resolution is much improved compared to the conventional telecentric system, and a resolution limit of 1 μm or less can be easily obtained, and furthermore, there is no actual pinhole placed at the beam waist (6). Therefore, the amount of light is not limited, and is more than 1,000 times more! A sufficiently bright and clear projected image can be obtained even when the image is enlarged to -.

この時の投影像の拡大率は、開口角20と、スクリーン
(3)までの距MLによって定まるが、レンズによる結
像系を用いた場合とは異なって距離りを変えてもピンI
−がずれて像がぼけることがな゛い。従って、スクリー
ン(3)までの距1IllLを自由に変えることができ
、任意の倍率で拡大された鮮明な投影像を得ることが可
能となるのである。
The magnification of the projected image at this time is determined by the aperture angle 20 and the distance ML to the screen (3).
- will not shift and the image will not be blurred. Therefore, the distance 1IllL to the screen (3) can be freely changed, making it possible to obtain a clear projected image enlarged at any magnification.

そこで、二乗屈折率分布円筒レンズ(2)と光源(1)
との間に被検物(4)を置き、二乗屈折率分布円筒レン
ズ(2)と被検物(4)との距1111dを円筒レンズ
(2)の焦点距離fとほぼ等しくすると、開口角20と
スクリーン(3)までの距離りによって定まる倍率で拡
大された被検物(4)の投影像(7)が得られることに
なる。この時、二乗屈折率分布円筒レンズ(2)と被検
物(4)との距離dを円筒レンズ(2)の焦点距離fと
ほぼ等しくなるように被検物(4)の位置を調整する必
要があるが、その調整範囲はかなり裕度のあるものとな
る。すなわち、例えば通常の顕微鏡で鮮明な像を得るに
は、被検物の位置を1μm余りの誤差内に抑える必要が
あり、千倍の拡大率であれば更に1桁高い精度が要求さ
れるのであるが、本発明では数10μmの精度で十分と
なるため、被検物(4)の位Fj調整を極めて容易に行
なうことが可能となるのである。
Therefore, the square gradient index cylindrical lens (2) and the light source (1)
If the test object (4) is placed between the cylindrical lens (2) and the distance 1111d between the square gradient index cylindrical lens (2) and the test object (4) is approximately equal to the focal length f of the cylindrical lens (2), then the aperture angle is A projected image (7) of the object (4) to be examined is obtained, which is magnified at a magnification determined by the distance between the test object (4) and the screen (3). At this time, the position of the test object (4) is adjusted so that the distance d between the square gradient index cylindrical lens (2) and the test object (4) is approximately equal to the focal length f of the cylindrical lens (2). Although it is necessary, the adjustment range is quite flexible. In other words, for example, to obtain a clear image with a normal microscope, it is necessary to keep the position of the object to be examined within an error of more than 1 μm, and if the magnification is 1,000 times, an order of magnitude higher precision is required. However, in the present invention, an accuracy of several tens of micrometers is sufficient, making it possible to adjust the Fj of the object (4) extremely easily.

第1図は被検物(4)の透過光をスクリーン(3)に投
影する場合の例であるが、第2図のように被検物(4)
の反射光を投影することもできる。すなわちこの場合に
は、光源(1)からの平行光線(5)は被検物(4)で
反射されて二乗屈折率分布円筒レンズ(2)に入射し、
ビームウェイスト(6)を経て開口角20でスクリーン
(3)に拡大投影されるのであり。
Figure 1 is an example of projecting the transmitted light of the test object (4) onto the screen (3), but as shown in Figure 2, the test object (4)
It is also possible to project reflected light. That is, in this case, the parallel light beam (5) from the light source (1) is reflected by the object (4) and enters the square gradient index cylindrical lens (2),
It passes through the beam waste (6) and is enlarged and projected onto the screen (3) at an aperture angle of 20.

原理的には第1図のものと全く同様である。The principle is exactly the same as that shown in FIG.

〈発明の効果〉 上述の説明からも明らかなように1本発明では、被検物
よりの平行光線を二乗屈折率分布円筒レンズを経て所定
の開口角で出射し、レンズによる結像系を用いず、また
光量を制限するような絞りを用いないで、被検物の像を
スクリーンに投影するようにしている。従って、得られ
る投影像は明るく、シかもスクリーンの位置が変っても
ピントがずれるようなことがなく任意の拡大率で鮮明な
像を投影することができ、また被検物の位置調整も容易
で焦点合せが行ないやすいなどの特長があり。
<Effects of the Invention> As is clear from the above description, in the present invention, parallel light rays from the object to be examined are emitted at a predetermined aperture angle through a square gradient index cylindrical lens, and an imaging system using the lens is used. First, the image of the object to be examined is projected onto the screen without using an aperture that would limit the amount of light. Therefore, the resulting projected image is bright and does not go out of focus even if the screen position changes, making it possible to project a clear image at any magnification, and it is also easy to adjust the position of the subject. It has features such as easy focusing.

高性能で使いやすい投影機を得ることができるのである
This makes it possible to obtain a high-performance, easy-to-use projector.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例の概略構造図、第2図は他の
実施例の概略構造図である。 (1)・・・光源、(2)・・・二乗屈折率分布円筒レ
ンズ。 (3)・・・スクリーン、(4)・・・被検物、(5)
・・・平行光線。 (6)・・・ビームウェイスト、(7)・・・投影像。
FIG. 1 is a schematic structural diagram of one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic structural diagram of another embodiment. (1)...Light source, (2)...Square refractive index gradient cylindrical lens. (3)...screen, (4)...test object, (5)
...Parallel rays. (6)...Beam waste, (7)...Projected image.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)平行光線で被検物を照射し、得られた被検物より
の透過光または反射光を二乗屈折率分布円筒レンズを透
過させてビームウェイストを経て所定の開口角で出射す
ることにより、被検物の像をスクリーンに拡大して投影
することを特徴とする投影機。
(1) By irradiating the test object with parallel light beams, and transmitting the transmitted light or reflected light from the test object through a square gradient index cylindrical lens, and emitting it through the beam waste at a predetermined aperture angle. , a projector characterized by projecting an enlarged image of an object to be examined on a screen.
JP61086680A 1986-04-15 1986-04-15 Projecting machine Pending JPS62242925A (en)

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JP61086680A JPS62242925A (en) 1986-04-15 1986-04-15 Projecting machine

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