JPS6311645B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は投影装置、特に物体の鏡像即ち反転像
を投影面上に形成する投影装置に関するものであ
る。 物体の鏡像を投影面上に形成する投影装置は、
転写過程を有する複写装置等に於いて適用され
る。 従来の複写装置の投影装置は、１箇から成るい
わば単眼レンズにより、投影レンズ系が構成され
ていたが、焦点深度等を考慮した画角の制限によ
り、物体面から像面までの光軸方向長さが大き
く、必然的に装置が大きくなるという欠点を有し
ていた。この問題点を解除すべく複写装置全体の
大きさをコンパクトにするため、従来と同様の画
角を保ち、複数個から成る、いわば複眼レンズに
より投影レンズ系を構成し、個々のレンズに投影
すべき物体の一部を対応する像の一部とする伝達
作用をもたせレンズ系全体として、物体全体の投
影像を投影面に形成させる投影装置が提案されて
いる。即ち、昭和49年２月28日に公告された特公
昭49―8893号明細書には、スリツト部の長手方向
に沿つて複数のレンズ系を配列し、このレンズ系
によつて複写されるべき原稿の帯状領域を感光体
上に各部分像の合成として全体像を形成する投影
装置が示されている。複眼レンズとすることによ
り各々のレンズの有効径は小さくなり同一画角に
対応する光軸方向の長さは短かくなり、装置全体
としてコンパクトになる。即ち、前述の出願公告
公報に示される投影装置に於いては前側、中間、
後側と光軸方向に３つのレンズから構成され、前
側レンズによつて原稿の一部に係る中間像が前側
レンズと後側レンズの間に配された中間レンズ上
に形成され、この中間像が後側レンズによつて感
光体上に最終的に像形成されるものである。この
中間レンズはフイールドレンズ作用を行なうもの
で本来の投影作用に何等関係のないものである。
しかしながら、このフイールドレンズは感光材上
に形成される投影像の明るさを一様に保つ点から
重要な性格を帯びている。ところで、この装置に
は光軸方向に３つのレンズが配されており、光軸
方向に２つのレンズのみを有する本発明に係る投
影装置に比べ、調整が難しいという欠点を有す
る。即ち、光軸方向に３つのレンズを用いると光
軸方向及び光軸と直角の方向に各々２つの相対関
係の調整が必要であるのに対し、光軸方向に２つ
のレンズを用いると、光軸方向及び光軸と直角の
方向に各々１つの調整で済む。 本発明はこのレンズ系の光軸方向のレンズ個数
を減少させるため、有効径に比べ光軸に沿つた長
さがかなり長い２つのレンズを使用している。 ところで有効径に比べて光軸に沿つた長さが長
いレンズは1964年４月８日に完全明細書が発行さ
れた英国特許954629号に示されている。 しかしながらこの英国特許に示されるレンズ
は、テレセントリツクレンズ系でなく又、第１レ
ンズと第２レンズの間に中間像を形成するもので
なく、本発明に係る光学系と異なる。なお該英国
特許に記載されているものは、１つのレンズ系に
よつて物体の一部の像を投影するものであつて、
本発明に係る後述するレンズ系アレー構成により
個々の部分像を合成することを開示するものでは
ない。 ところで更に、レンズ系アレーによつて、部分
像を合成する投影レンズ系であつて、テレセント
リツク配置を取つている例が特公昭45―30787号
明細書に示されている。しかしながら、この投影
レンズ系は通常のレンズ系であつて光軸に沿つた
長さがレンズの有効径に対して長いレンズではな
い。 ところで本願出願人の先願である特開昭53―
122426号明細書には複数個のレンズより成るアレ
ー状投影光学系を有し、各々の投影光学系が第
１、第２レンズを有し、この第１、第２レンズの
間に原稿の一部の中間像が形成され、これらの第
１、第２レンズの光軸に沿つた長さが有効径に比
べかなり大きく、第１のレンズが射出側テレセン
トリツク系及び第２レンズが入射側テレセントリ
ツク系である構成が開示されている。 しかし、特開昭53―122426号明細書における発
明の特徴は有効物体視野に対応する最終像面の光
強度分布を中間像面部における絞り、例えば、視
野絞りによつて規制している点である。即ち、最
終像面における視野を適宜、重ね合わすことによ
り、走査方向に積分される光量分布を一様なもの
としている。 一方、本発明においては、中間像面部における
視野絞りをもうけることなく、２つのレンズを結
合する鏡筒を単なる保持としてでなく、いわば光
軸方向に伸びた絞りとして使用することにより、
最終像面における光強度分布を、ガウス状の分布
としレンズを広角化し、視野を適宜多重に重ね合
わすことにより走査方向に積分される光量分布を
全体として一様なものとして視野絞りと同等の効
果を成するものである。 即ち、本発明においては光軸方向に伸びた鏡筒
内径面を投影面における光強度分布を規制するも
のとして位置付け、これをもつて特徴とするもの
である。更に曲率半径等の諸元に許容範囲を与
え、また千鳥状２列に配列することにより一様性
が増すこと及び安定した反射防止をすることによ
り光学性能を上げることを開示するものである。 以下、本発明の実施例を、添付した図面に基い
て詳細に説明する。 まず第１図は先に述べた特公昭49―8893号明細
書に記載される複写機である。全体として１と銘
打たれた装置は複写しようとする原文書Ｄを表面
を下にして支持する為の透明プラテン２と、感光
性材料層を上にした感光性の板Ｐに対する固定さ
れた支持板３と、全体として５と銘打たれた光学
影像装置を支持する可動キヤリツジ４と、文書の
対向する表面及び感光性表面Ｐをよぎつてキヤリ
ツジ４を駆動する為に可逆定速電動機６及び歯車
箱７を含んだ駆動系とから構成されている。 キヤリツジ４はそれらの軸線を平行にして、支
持板３の両端上に離隔して配列された駆動ねじ１
０及び軸受棒１１上に装着されている。歯車箱７
は駆動ねじ１０に連結されていて、走査系５をど
ちらかの方向へ駆動する為にその駆動ねじを回転
させるのに適している。その駆動系はその系がそ
の行程のどちらかの端に来る時に反転されるのに
適した一定運動で光学影像系をどちらかの方向へ
運動させるのに適していなければならない。 その系５は一端をねじ１０と螺合するブロツク
１４によつて支持され且つ他端を棒１１を滑動自
在に受けるブロツク１５によつて支持された長い
ハウジング１３から構成されており、それらのブ
ロツク１４及び１５はそれと共に動かされるべき
キヤリツジ４の一部分を形成している。適当なソ
ケツトに装着されて居り且つ適当な電源（図示せ
ず）から附勢される一対の螢光灯Ｌはブロツク１
４及び１５の間でそれらの上に装着されている。
それらのランプは文書を照明してその光線を発生
する為に複写しようとする文書Ｄの側面付近でハ
ウジング１３の両側上に物理的に平行に配列され
ている。 ハウジング１３内には、文書Ｄと感光性表面Ｐ
との間で互に重畳関係でハウジングの長さに沿つ
て配列された３個の長いレンズ条片２０，２１及
び２２が装置されている。一番上のレンズ条片２
０はその条片の全長に沿つて走る複数個のレンズ
部品２４で形成されている。第２図に於いて見ら
れる如く、条片２０は２つの平行列のレンズ部品
２４で形成されており、第２列は一列中の任意の
２つのレンズ部品間の距離の半分に等しい距離だ
けシフトさせられている。レンズ条片２０はすべ
てのレンズ部品２４がその条片の他の部分を形成
する材料と一体となつた成形プラスチツクから作
られていることが望ましい。 レンズ条片２１，２２は条片２０と全く同じで
あつて、各条片のレンズ素子（部品）が他の条片
のレンズ素子（部品）と同軸であつて単一の影像
装置を形成する様な方法で条片２０に対して配列
されている。全体として25と銘打たれた単一影像
装置が、レンズ条片２０の一部分であり、レンズ
条片２１のレンズ素子２６及びレンズ条片２２の
一部分であるレンズ素子２７と同軸のレンズ素子
２４と共に第３図に示されている。第３図の光学
影像装置２５はレンズ条片２０，２１及び２２の
お互いに対する適当な位置の結果として影像系５
中に存在している多くの内の１つを表わしている
止め３１及びフイールドストツプ（視野絞り）３
２と共に同じレンズ２４，２６，２７から構成さ
れている。第３図に示されている如く、各影像装
置は文書Ｄのレンズ素子２４の焦点面内にある素
子又は別個の面積を走査し、その素子面積の像を
レンズ素子２７の焦点にある感光性表面Ｐ上へ投
射するのに適している。複写しようとする全文書
Ｄは一端からその他端への系の一完全な運動で走
査されることは影像系５を構成している複数個の
影像装置から明らかである。 すべての装置２５による完全走査を保証する為
に、影像装置５はその各々が条片２０の対応する
レンズ素子２４上に整置されている複数個の開口
３１を有する有孔板３０を含んでいる。第３図に
於いて、各開口３１は各装置２５中へ入る光線の
量を制御する為に対応するレンズ素子２４に対す
るアパーチヤストツプ（開口絞り）の作用をして
いる。フイールドストツプ３２は対物面積のカバ
リツジを制御し、それによつて任意の影像装置２
５によつて任意の１つの時刻に走査される素子面
積の大きさを限定する作用をする。各影像装置に
於いて、レンズ素子２４はその影像装置に対する
対物レンズの作用をして、第４図に示されている
如く、その文書のその素子面積をフイールドレン
ズ２６上へ集束するのに適している。一例とし
て、第４図に於いて、文字Ｒはレンズ２６内部と
一致したレンズ２４の焦点面に影像を作られ、光
線軌跡で表わされている。文字Ｒは反転され且つ
再び元に戻されることは注意を要する。 レンズ２７は転じて感光性表面Ｐ上にフイール
ドレンズ２６に於ける文字Ｒの像を作り且つ第４
図の例から、文字Ｒは現在文書Ｄ上のオリジナル
レターに対して反転像（鏡像）関係になつている
ことが注意される。次いで系５中の各影像装置は
例えば文書Ｄの如き対物平面の素子面積を再生し
て影像平面上に対応した反転像を形成するのに適
している。その様にして作られた素子像の複合体
は文書Ｄ上の情報の完全な写真表示を与える。影
像平面Ｐが例えばゼログラフセレン光導電体板又
はドラムの如き再使用しうる静電複写板の形を呈
している場合には、その板又はドラム上の潜像は
粉付して現像された像が正読像として紙シートへ
転写される様に反転されている。 第５図Ａには本発明に係わる投影装置の複写装
置に適用した実施例が示されている。図中６０は
ドラムで不図示のモータによつて矢印方向に定速
で回転駆動されているが、周囲に導電性基層、光
導電体層、表面透明絶縁層を順に層合して成る感
光体６１を有している。この感光体６１はまずコ
ロナ放電器６２により表面に均一な帯電を受ける
が、その極性は前記光導電体がＮ型半導体の場合
は正、Ｐ型の場合は負である。次に感光体６１
は、ドラム６０の回転に同期して矢印方向にドラ
ム６０の周速に結像倍率の逆数を乗じた速度で
（等倍像形成の場合同速）矢印方向に移動せしめ
られる透明原稿台６３上に載置された原稿６４の
像露光を受けるが、この像は投影レンズアレイ６
５によつて感光体６１上に結像されるものであ
る。上記原稿６４のアレイ６５が対向する領域、
即ち感光体６１上に結像せしめられる領域はラン
プと反射笠より成る照明系６６によつて照明され
ている。ここで、例えば照明光量を調整すれば感
光体６１に対する露光量が調整できるものであ
る。 感光体６１は上記アレイ６５による像露光を受
けると同時にACコロナ放電器６２と逆極性のコ
ロナ放電器６７により除電作用を受け、これによ
つて感光体６１上に原稿６４の光像に対応した帯
電パターンが形成されることになるが、この感光
体６１は更にランプ６８により全面均一な露光を
受けコントラストのよい静電潜像が形成されるこ
とになる。形成された潜像はカスケード型、マグ
ネツトブラシ型等の現像器６９によりトナー像と
して顕画化される。次にこのトナー像は不図示の
供給手段から送出され、ローラ７０，７１によつ
て感光体６１に接しめられて感光体６１と同速で
送られる転写紙７２に転写される。転写効率を高
める為、転写位置に於いて転写紙７２の裏面には
現像を形成したトナーと逆極性の帯電が与えられ
るが、これはコロナ放電器７３によつてなされ
る。転写紙７２に転写されたトナー像は、転写紙
に圧接した対のローラ７４，７５を備えた加熱定
着器等の適宜の定着器で定着され、不図示の収納
手段に搬送される。 転写終了後の感光体表面は、これに圧接した弾
性体ブレード７５′のエツジによつて残留トナー
の拭い取りクリーニングを受けて清浄面に復し、
再び上記の画像処理サイクルに投入されるもので
ある。尚、前記放電器６７は光像露光と同時に感
光体６１表面を除電するように設置されている
が、帯電器６２と結像系の間に配置されて光像露
光前に感光体６１表面を除電するようにしてもよ
い。この場合はランプ６８は不要である。また、
感光体６１は表面絶縁層を持たないものであつて
もよい。この場合は放電器６７とランプ６８は不
要である。 第５図Ｂは反射型投影光学系に応用した場合の
説明図で原稿７６は半透明鏡７９、複眼レンズ６
５を介し一度、反射鏡７８上に結像され再び複眼
レンズ６５により半透明鏡７９を介し、投影面７
７上に再形成される。 次に第６図において本発明の実施例の光軸方向
の断面図を示す。ここで鏡筒１０１の内径とレン
ズの外径は実質的に一致しており、その内面は反
射防止がほどこされている。また第７図にはレン
ズ４０，４１の構成が説明されている。この図に
於いて、５０は物体即ち原稿の一部である。ここ
で主光線４２について説明をしておく。有効物体
視野端から物体側レンズの第１面の上方端に入射
する光線４３と、有効物体視野端から物体側レン
ズの第２面の下方端を通過する光線４４を考える
とき、光線４３と光線４４の第２面射出高さのち
ようど真中を射出し、光軸と平行となつて像界側
レンズに向かう光線即ち射出光束の中心を主光線
４２とする。即ち、ここにおいてレンズ４０は像
界側テレセントリツク、レンズ４１は物界側テレ
セントリツクであり、中間像を形成した光はレン
ズ４１によつて光量を損失することなく効率良く
投影面上に再結像される。即ちレンズ４０，４１
をテレセントリツクなレンズにすることによつ
て、レンズ４０の像界側の面、及びレンズ４１の
物界側の面は、あたかも空気レンズ（レンズ内部
の屈折率が外部の屈折率より小さい凹レンズは通
常の凸レンズに等価である。）を形成するが如く
作用して第４図のフイールドレンズ２６の作用を
兼ねる。ここで第８図に示すように横軸に像高
（画角）、縦軸に像面上の光強度をとるときほぼ
ガウス分布を呈することが本発明に係る光学系の
特徴の１つとなる。ここでφ₄は物体面上のφ₀に
投影面で共役に対応している。 第６図において、光線４４はレンズ４０の第２
面下端へ向かうが、光線４４より更に下の光線４
５は、レンズ４０の第１面を透過後、鏡筒に達
し、減衰せられる。入射瞳即ちレンズ４０の第１
面に入射する有効光束は、レンズ有効径即ち実質
的なレンズ口径の一部所定領域に入射するもので
あり、像高（画角）により口径蝕が変化し、投影
面上での強度分布はガウス状となるのである。こ
こで鏡筒は、いわば光軸方向に伸びた絞りとし
て、不要光線が伝達されることを防ぎ所望の光強
度分布を規制するものとして重要な性格を有す
る。 本発明に係る光学系のもう１つの特徴は、横倍
率を小さくし有効物体視野を大きく即ちレンズを
広角にしていることである。即ち、投影面上でこ
のようなガウス分布状の光強度分布をもたせるこ
とができる光学系を等間隔に１列以上の互いに平
行な配列をするとき、各構成レンズ系における有
効物体視野は多重に重なり合いアレー方向に対し
て直角方向即ち走査方向に積分された光量に関す
る配列方向での分布はほぼ一様となる。なお、単
なる１列以上の並列配列でなく、第９図に示され
るように２列千鳥状（第２列を第１列に対し、半
ピツチずらせた配列）に配列すると一様性は更に
向上する。ここで第１列と第２列の間隔ｌは任意
量である。なお、千鳥状２列配列を基本として更
に多くの配列であつてもよい。 このような上述の１列以上の互いに平行なアレ
ーに関し、後述するレンズにおいてその有効径を
φ₁、ピツチをａとするとき次の条件を充たすこ
とにより数パーセント内の一様性が得られる。 K₁×φ₁＜ａ＜K₂×φ₁（K₁＝1.18、K₂＝1.36） このようにして、本実施例は投影像の光量分布
を均一なものとし、かつ光軸方向のレンズの個数
が２個と、調整の容易な光学系としている。即
ち、レンズ個数が２個のため光軸方向及び光軸と
直角な方向での相対関係の調整は１回で済む。 ところで本発明者等の実験によればレンズ４
０、レンズ４１を同一のレンズ（但し中間像５３
に対して面対称とすること）として、レンズの有
効径に比べ光軸に沿つたレンズの長さを２〜60倍
にすることにより良好な結果が得られることが判
明された。又、これらレンズ４０，４１の設計は
後述するように、第１レンズ４０については、式
(7)〜(11)、第２レンズ４１については式（18）〜
（22）を満足することが望まれる。 以下このことについて述べる。まず、第１レン
ズ４０について第１面、即ち物界側の面の曲率半
径をr₁、第２面即ち像界側の面の曲率半径をr₂
（図では負量）、中心厚即ち光軸に沿つた第１面と
第２面との間隔をd′₁、屈折率をn′₁、レンズの有
効径をφ₁、物体視野領域の大きさをφ₀、中間像
５３の大きさをφ₂とし、このレンズ４０の第１
面より物体５０までの距離をS₁（図では負量）、第
１のレンズ４０の第２面より中間像５３までの距
離をS′₂、中間像５３の物体５０に対する横倍率
をβ₁（≡−｜φ₂／φ₀｜）、物体側有効Ｆナンバー
をFeとする。Fe、S₁、β₁、S′₂、n′₁はあらかじめ
設定でき、これら５つの設定量よりr₁、r₂、d′₁、
φ₁、φ₀が理想結像理論より算出される。 まずＦナンバーの定義より

【式】 また近軸追跡より β₁＝１／（φ₁＋φ₂−φ₁e′₁φ₂）S₁＋（１−e′₁φ₂
）……(2) 但し φ₁≡n′₁−１／r₁（第１面の屈折力） φ₂≡１−n′₁／r₂（第２面の屈折力） e′₁≡d′₁／n′₁ 次に物体からの有効入射光束の主光線が第２面
を出た後、光軸と平行に出射する条件より次の関
係が示される。 φ₂＝２／e′₁ ………(3) φ₁＝−１／S₁ ………(4) また所要最大画角での開口効率がゼロになる条
件より次の関係式が必要となる。 φ₀＝−２×S₁×φ₁／e′₁ ………(5) 最後に第１レンズ４０の第２面から中間像位置
までの距離S′₂をあらかじめ適正値に保つ為の条
件から次の関係式が必要となる。 S′₂＝１／φ₂ ………(6) 以上(1)〜(6)式の条件をr₁、r₂、d′₁、φ₁、φ₀につ
いて解くことによつて一意的に次の結果を得る。 r₁＝−（n′₁−１）S₁ ………(7) r₂＝S₁×β₁×（１−n′₁） ………(8) d′₁＝２×n′₁×S₁×β₁ ………(9) φ₀＝−φ₁／β₁ ………(11) 次に、第２レンズ４１について説明する。先と
同様に第８図に付した記号を使用する。 図中、第２レンズ４１の第１面すなわち、物界
側の面の曲率半径をr₃、第２面すなわち像界側の
面の曲率半径をr₄（図においては負量）、第２レン
ズの中心厚、すなわち光軸に沿つた第１面と第２
面とのレンズ肉厚をd′₂と表記し、このレンズの
材質の主屈折率、すなわち代表的な設計波長に対
する屈折率をn′₂とする。又、このレンズの有効
径をφ₃で表わし、投影面上の第２レンズに対す
る投影像の大きさをφ₄で表わし、このレンズ４
１の第１面よりはかつて中間像５３までの距離を
S₃（図では負量）、第２のレンズ４１の第２面より
投影像までの距離をS′₄と表記する。 像５３に対する横倍率をβ₂（≡−｜φ₄／φ₂｜）で
表 わす。そしてこのレンズ４１の像界側有効Ｆナン
バーをFe′で表わすとする。 投影像の明るさに関する条件から定められる有
効Ｆナンバー、即ち、 投影像の横倍率β₂（｜β₂｜＞１）、それに中間像
距離S₄及び投影面までのレンズバツクS₄′はあら
かじめ設定できる量である。又、材料の主屈折率
n′₂は材質を設定することによつて定められる。
これらの設定量Fe′、β₂、S₃、S₄′、n₂′より第２レ
ンズ４１の第１面の曲率半径r₃、第２面の曲率半
径r₄、第２レンズのレンズ中心厚d₂′、及び第２
レンズの有効径φ₃、それに投影像の有効部分径
φ₄を理想結像理論を用いて次の条件より定める。 まず横倍率β₂とレンズ４１の構成データとの関
係は次式で与えられる。 １／β₂＝１／（φ₃＋φ₄−φ₃e′₂φ₄）（−S₄′）＋
（１−e′₂φ₃） ……(13) 但し φ₃≡n₂′−１／r₃（第１面の屈折力） φ₄≡１−n₂′／r₄（第２面の屈折力） e′₂≡n₂′₂／n₂′ 次に物体からの有効入射光束の主光線が第２レ
ンズの第１面へ入射するとき、光軸に平行である
条件より、 φ₃＝２／e₂′ ………(14) φ₄＝１／S₄′ ………(15) 所要、最大画角で開口効率ゼロなる条件より次
の関係式が必要となる。 φ₄＝２×S₄′×φ₃／e′₂ ………(16) 最後に第２レンズ４１の第１面から中間像位置
までの距離S₃をあらかじめ適正値に保つ為の条件
から次の関係式が必要となる。 S₃＝−１／φ₃ ………(17) 以上(12)〜（17）式の条件式をr₃、r₄、d₂′、φ₃、
φ₄について連立して解くことによつて一意的に
次の結果を得る。 r₃＝S₄′×１／β₂×（１−n₂′） ………(18) r₄＝（１−n₂′）×S₄′ ………(19) n₂′′₂＝−２×n₂′×S₄′×１／β₂………(2
0) φ₄＝−β₂×φ₃ ………(22) そこで、第１レンズ４０と第２レンズ４１を結
合した光軸光学系において、まず第１レンズによ
り被投影物体（物体径φ₀）の中間像（像径の大
きさφ₂）が形成され引き続いてこの中間像が第
２レンズによつて投影像面上に投影像径φ₄の正
立像としてリレーされることになる。その際物体
面の全体像を第１レンズ及び第２レンズよりなる
共軸光学系を複数個、配列することによつて結果
として投影面上に矛盾なく形成するには一般にβ₁
×β₂＝＋１、即ち等倍で使用されなければならな
いことに注意を要する。 即ち、 β₂＝１／β₁ …………(23) の関係を満たすように第１レンズ及び第２レンズ
の構成を配慮する必要がある。 そして、このような配慮においては必然的に Fe′＝Fe ………(24) が自明となる。 結局、第１レンズ４０と第２レンズ４１を結合
した正立等倍の光軸光学系では、第１レンズ４０
についてβ₁及びFeを適正な条件によつて設定さ
れるとすれば、第２レンズのβ₂、Fe′は自ずと式
（21）及び（22）によつて定められる。しかし、
第１レンズの他の設定値であるS₁、S₂′、n′₁及び
第２レンズの設定値であるS₃、S₄′、n₂′は互に独
立に適正な条件より定めてよいことは注意されな
ければならない。 さて、一般に第１レンズと第２レンズの構成が
異なることは二種のレンズを作ることになり、製
造上の観点からみて避けることが望ましい。 この観点からすれば、前述の第１レンズと第２
レンズを結合した正立等倍の共軸光学系の条件式
（21）及び（22）を満たす第２レンズとして、即
座に第１レンズを中間像面に関して対称に配置し
た共軸光学系が考えられる。従つてこの考えに基
づけは第２レンズとして第１レンズを流用するこ
とが可能となる。この場合、第２レンズを構成す
る諸元は第１レンズを構成する諸元と次の関係で
えられる。 即ち、 r₃＝−r₂、r₄＝−r₁、d₂′＝d₁′、n₂′＝n′₁、φ₃
＝
φ₁、φ₄＝φ₀、β₂＝１／β₁、S₃＝−S₂′、S₄′＝−
S₁、Fe′＝Fe、 である。これにより投影光学系は簡潔なものとな
る。 更に本件発明者は第１レンズ及び第２レンズが
先の条件式(7)〜(11)及び（18）〜（22）から±10％
程度のものであつても良いことを実験設計し、確
認した。即ち、 −K₁×S₁×（n₁′−１）×r₁ −K₂×S₁×（n₁′−１） K₂×S₁×β₁×（１−n₁′）r₂ K₁×S₁×β₁×（１−n₁′） ２×K₁×n₁′×S₁×β₁d₁′ ２×K₂×n₁′×S₁×β₁ −K₁×φ₁／β₁φ₀−K₂×φ₁／β₁ K₁×S₄′×１／β₂×（１−n₂′）r₃ K₂×S₄′×１／β₂×（１−n₂′） K₂×S₄′×（１−n₂′）r₄ K₁×S₄′×（１−n₂′） −２×K₁×n₂′×S₄′×１／β₂d₁′ −２×K₂×n₂′×S₄′×１／β₂ −K₁×β₂×φ₃φ₄−K₂×β₂×φ₃ 但し K₁＝0.9、K₂＝1.1である。 これらの条件を考慮し次表にデータを示す。
（単位はmmである。）

【表】 ところで、本発明においては、鏡筒内径面をい
わば光軸方向に伸びた絞りとして使用すること
が、基本思想であるが有効物体視野以外からレン
ズに入射する光についての鏡筒内径面からの反射
光は、迷光となつて像面上の光強度分布に悪影響
を与えるため、充分な反射防止策をとる必要性が
ある。 ここで通常行なわれるように、レンズ外径面を
墨付けすることは次の点より芳しくない。即ち、
本発明においては、レンズ外径と鏡筒内径を精度
良く抑えるためレンズ鏡筒にカン合させるもので
あり、挿入時にハガレ等生じさせる可能性がある
からである。即ち、本発明においては鏡筒内径面
が単なる反射防止並びにレンズ保持という機能に
とどまらず、有効物体視野を規制する絞りとし
て、光軸方向にかなり長い範囲を有するため安定
した反射防止策が望まれるためである。そこで安
定した反射防止策として第１０図に示されるよう
に、レンズ外径面と鏡筒内径面の間にレンズとほ
ぼ同一の屈折率をもち入射光量を減衰させるいわ
ば鏡筒に準ずる物質１０２及び２つのレンズの中
間部に１０２と同様の効果をもたらす物質１０３
を光吸収材として挿入することが考えられる。例
えば、透明なプラスチツクの材質から成るレンズ
に対し黒色のプラスチツクのクラツド材を用いる
ことができる。この機能について第１１図Ａにて
説明すると有効物体視野以外から物体側レンズ第
１面に入射する光線１０４はクラツド材とレンズ
の境界部に達する。レンズとクラツド材は、ほぼ
同一の屈折率であるためこの境界部で反射される
光１０５は無く、殆んど透過しクラツド材に入射
する。該クラツド材は吸収、拡散により入射光を
減衰させる材質であり、クラツド材の中を透過し
再びレンズに入射する光１０６及びクラツド材か
ら鏡筒側へ透過するような光１０７は無くなる。
ここでクラツド材の内径はφ₂₁である。また第１
１図Ｂに示されるように物体側レンズ即ち第１レ
ンズの第２面通過後、鏡筒内面へ入射する光線１
０８も同様に減衰される必要性がある。しかし物
体側レンズと像界側レンズの中間部は空気層であ
り、レンズ外径にカン合する前記クラツド材１０
２を同様に用いると屈折率の違いによる反射光１
０９が存在し、しかも斜入射すると反射光量が増
加するという問題点があり、前記クラツド材とは
異なり、屈折率が空気に近い別の光吸収材１０３
を使用することが望ましい。但し、光吸収性が強
ければ屈折率の値を問わなくとも実際上、構わな
い。これらによつて、不要光線１０９，１１０，
１１１が除かれる。ここでも光吸収クラツド材の
内径はレンズ外径即ちφ₂₁に等しい。但し、例え
ば中間部の内径をレンズ外径より大きくし、φ₂₁
の領域を越えて、鏡筒へ達する光をすべて塗料等
で完全に吸収減衰すれば構わない。即ち、実質的
にφ₂₁の領域で内面反射が防止されていれば良い。 さて、これらより有効光束のみを伝達させ、所
望の光量分布即ち配列方向での一様性を得ること
ができる。ところで前記クラツド材は外部迷光を
遮蔽する効果もある。 レンズ材質としてはアクリル樹脂、スチロール
等のプラスチツク、ガラス等が使用可能であり光
吸収層のクラツド材としては着色されたプラスチ
ツク等が使われる。またゴミ等の付着を防ぐため
静電防止剤を混入又は塗布すると良い。ところで
以上、レンズ有効径がレンズ外径と等しいとして
述べてきたが、例えば第１２図に示されるように
レンズ有効径D₀が見かけ上レンズ外径と異なつ
ていても実質的に等しければ構わない。即ち、第
１２図のようにレンズ第１面、第２面における有
効径以外の部分１１２は粗面若しくは光吸収面と
なつていて、この部分はレンズとして作用しない
ものであつてもよい。 このように本発明はレンズ有効径即ち実質的な
レンズ外径を投影面上の光強度分布の基礎とし、
また安定した反射防止をすることによつて所定の
配列により画像性能の良いコンパクトな投影装置
としている。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は従来公知の複写装置を説明
する図、第５図Ａは本発明の複写装置を示す図、
第５図Ｂは本発明の反射型投影光学系に適用する
場合の説明図、第６図は本発明に係わる光学系の
断面図、第７図は本発明に係わる光学系の構成を
説明する図、第８図は投影面上での光強度分布の
断面図、第９図は本発明に係わる光学系を千鳥状
に配列した説明図、第１０図は反射防止の構成を
説明する図、第１１図Ａ，Ｂは反射防止の機能を
説明する図、第１２図は本発明に係わる光学系の
特殊な態様における説明図、 図中、４０は物体側レンズ、４１は像界側レン
ズ、５０は物体面の一部、５３は中間像、５５は
５０に対応する投影面、１０１は鏡筒、１０２，
１０３は反射防止のための光吸収クラツド材であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも部分的に対向関係にある物体面及
   び投影面の間に前もつて定められた方向に沿つて
   配列された複数個のレンズ系によつて、前記物体
   面上の物体の像を前記投影面上に形成し、前記
   各々のレンズ系は、光軸に沿つた長さがレンズの
   有効径に比べて長い第１および第２のレンズを、
   第１のレンズが前記物体面の一部の中間像を第１
   および第２のレンズの間に形成し、第２のレンズ
   がこの中間像を前記投影面の一部に再形成するよ
   うに互いに共軸に配して成る投影装置において、 前記第１および第２のレンズは、前記中間像面
   で光軸方向に伸びた絞りとして働く鏡筒によつて
   保持され、第１のレンズの構成データおよび有効
   径が以下の条件式 −K₁×（n′₁−１）×S₁r₁ −K₂×（n′₁−１）×S₁ K₂×S₁×β₁×（１−n′₁）r₂ K₁×S₁×β₁×（１−n′₁） ２×K₁×n′₁×S₁×β₁d′₁ ２×K₂×n′₁×S₁×β₁ −K₁×φ₁／β₁φ₀−K₂×φ₁／β₁ K₁＝0.9、K₂＝1.1 但し、r₁、r₂は各々、物界側面、像界側面の曲
   率半径、d′₁は光軸上のレンズ肉厚、φ₁は有効径、
   φ₀は物体の大きさ、n′₁は設計波長に対する屈折
   率、β₁は横倍率、S₁は物界側面から物体面までの
   光軸に沿つた距離、S′₂は像界側面から中間像面
   までの光軸に沿つた距離、Feは物界側有効Ｆナ
   ンバーで与えられ、第２のレンズの構成データお
   よび有効径が以下の条件式 K₁×S′₄×１／β₂×（１−n′₂）r₃ K₂×S′₄×１／β₂×（１−n′₂） K₂×（１−n′₂）×S′₄r₄ K₁×（１−n′₂）×S′₄ −２×K₁×n′₂×S′₄×１／β₂d′₁ −２×K₂×n′₂×S′₄×１／β₂ −K₁×β₂×φ₃φ₄−K₂×β₂×φ₃ K₁＝0.9、K₂＝1.1 但し、r₃、r₄は各々物界側面、像界側面の曲率
   半径、d′₂は光軸上のレンズの肉厚、φ₃は有効径、
   φ₄は投影像の大きさ、n′₂は設計波長に対する屈
   折率、β₂は横倍率、S₃は物界側面から中間像面ま
   での光軸に沿つた距離、S′₄は像界側面から投影
   像面までの光軸に沿つた距離、F′eは像界側有効
   Ｆナンバーで与えられることを特徴とする投影装
   置。