JPH0438322B2 - - Google Patents
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- JPH0438322B2 JPH0438322B2 JP61021049A JP2104986A JPH0438322B2 JP H0438322 B2 JPH0438322 B2 JP H0438322B2 JP 61021049 A JP61021049 A JP 61021049A JP 2104986 A JP2104986 A JP 2104986A JP H0438322 B2 JPH0438322 B2 JP H0438322B2
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- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/18—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical projection, e.g. combination of mirror and condenser and objective
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- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
- G02B3/04—Simple or compound lenses with non-spherical faces with continuous faces that are rotationally symmetrical but deviate from a true sphere, e.g. so called "aspheric" lenses
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
- G02B19/0028—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed refractive and reflective surfaces, e.g. non-imaging catadioptric systems
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- Lenses (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Description
〔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照明するように
した照明用の光学系レンズに関する。 〔従来技術〕 従来より、対象物である被照射面を効率よくほ
ぼ均一に照明する手段（以下、照明用光学系と称
する）として、たとえば第２７図に示すようなリ
レーコンデンサー型の光学系が周知である。この
光学系は、コンデンサーレンズＣと、フイールド
レンズＦとより成り、コンデンサーレンズＣの前
方に配置した光源Ｌの実像ｌをフイールドレンズ
Ｆの近傍に形成し、コンデンサーレンズＣの入射
瞳Ａの実像をフイールドレンズＦの後方に配置し
た被照射面Ｓ上に投影するように構成したもので
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Ｓ上の照度分布は、第２８図に示すように、
いわゆるコサイン４乗則に従つて、周辺部ほど低
下する。例えば被照射面Ｓ上にて、出射角度Θ＝
27°の位置では、中央部（Θ＝0°）よりも計算上
37％も照度が低下する。しかも、周辺部での照度
低下の理由としては、かかるコサイン４乗則だけ
でなく、さらに、その他にいくつもの要因が加わ
わり、周辺部の照度は、コサイン４乗則にて算出
したよりも、実際には、さらに低くなる。例え
ば、第２７図示のリレーコンデンサー型の光学系
において、レンズ面の曲率半径をｒ、面間隔を
ｄ、屈折率をｎ、焦点距離をｆとして、その各々
の値が次のデータである光学系の場合、シミユレ
ーシヨン計等によると、出射角度Θ＝27°の位置
では、中央部より照度は50％も低下する。 r1＝0.77 d1＝0.37 n1＝1.5 r2＝∞ d2＝0.46 r3＝0.77 d3＝0.37 ｎ＝1.5 r4＝∞ ｆ＝１、光源距離50、被照射面Ｓとの距離100 なお、第２９図〜第３１図は、上記リレーコン
デンサー型光学系における被照射面での照度分布
を示すグラフである。 これらのうちで第２９図は、点光源が当該光学
系の前方50cmの光軸上にある場合であり、第３０
図と第３１図は、光源Ｌが光軸上50cmの距離で軸
外14cmにある場合、第３０図は被照射面Ｓ上のメ
リデイオナル面内照度分布であり、第３１図は被
照射面Ｓ上のサジツタル面内の照度分布である。 第２９図、第３０図、第３１図の縦軸は、光源
が軸上にある場合の被照射面Ｓの中心部の照度を
100％とした相対照度を表わし、横軸は被照射面
中央からの位置を表わしている。なおこの場合被
照射面Ｓの半径50のゾーンは、光学系からの出射
角度で27°に相当している。 このように被照射面中央部に対して、周辺部の
照度は、コサイン４乗則にて算出する以上に、実
際には低下する。そして、その原因の１つとし
て、コサイン４乗則は無収差の理想レンズを前提
としているのに対し、実際の光学系は必らず収差
を有するものであることが考えられる。しかる
に、収差を無くすよう、例えば正弦条件を満足す
るような光学系を製作することが一般に行なわれ
ている。結像用の光学系を製作する場合には、正
弦条件を満足するように製作することは、当業者
にとつてしごく当然のことであるため、照明用光
学系を製作する場合にも、このことが行なわれて
いる。ところが、本発明者は、正弦条件を満足す
るように光学系を製作することが、これまた、周
辺部での照度低下の原因となることを見出した。
次に、第３２図を参照して、正弦条件を満足する
ように製作することが、なぜ周辺部での照度低下
を生じるのかを説明する。 第３２図は、照明用の光学系の１例として、最
も一般的なリレーコンデンサー型の光学系（第２
７図示のもの）において、光軸上の光源Ｌ（通常、
焦点距離に比較して、かなり遠方に配置されるか
ら、無限遠と考えられる。例えば第２６図示の光
学系では焦点距離１に対し、光源距離50である。）
から発して、入射高ｈにて入射した光を示す。な
お、同図にて点ｐは光源Ｌの実像ができる位置で
あり、Θは出射角度である。正弦条件を満足させ
るということは、周知のように入射高ｈと出射角
度θの正弦とを比例させることであるから、この
関係を式で表わすと、次の第(1)式のようになる。
（ただし、k1は比例係数） ｈ＝k1sinΘ (1) また、入射高ｈにて光源Ｌより入射した光が、
被照射面Ｓに達した位置を点Ｑとし、点Ｐと点Ｑ
との距離をａとし、また点Ｑの高さ（以下、照射
高さと称する）をＨとすると、第３２図より明ら
かなように、sinΘは次の第(2)式のように表わせ
る。 sinΘ＝Ｈ／ａ (2) 上記第(1)式と第(2)式よりｈ＝k1・Ｈ／ａとなる。 書きなおすと Ｈ＝１／k1・ａ・ｈ (3) ところで、第３２図について幾何学的に考察す
れば明らかなように、入射高ｈが大きくなると、
それにともなつて出射角度Θが大きくなり、照射
高Ｈが大きくなるのであるが、同様に点Ｐと点Ｑ
との距離ａも大きくなる。ところが、第(3)式の如
く、照射高Ｈは、距離ａと出射高ｈとの積に比例
するから、第３３図示のようにｈをある一定の変
化率で、大きくすると、Ｈは、かかるｈの変化率
よりも急激な変化率にて大きくなる。 したがつて、仮に入射瞳Ａにて光軸を中心とし
て半径A0の範囲内に入射した光が被照射面Ｓ上
を照射する領域の半径をS0とすると、このA0と
S0との関係は、上記ｈとＨの関係と同様に、A0
が大きくなると、S0はA0が大きくなつた比率よ
りも大きな比率で大きくなる。このことから、被
照射面Ｓでの照度分布は、入射瞳Ａでの照度分布
に比較して、光軸から離れれば離れるほど、より
低下することになる。 翻つて考えるに、結像用光学系であれば収差を
小さくすることが重要であるため、正弦条件を満
足するように製作することが必要であるが、照明
用の光学系は、結像するためのものでないから本
来収差を小さくすることは重要でなく、正弦条件
を満足するように製作する必要はない。そればか
りか、正弦条件を満足するようにすること自体
が、上記のように周辺部での照度低下の要因の１
つとなつているのである。 そこで本発明は、光学系を製作するに際し、従
来しごく当り前のように扱われていた正弦条件を
満足させるという要求を、捨て去つて考え出され
たものであり、収差を無くすための条件として従
来から周知の正弦条件に代わつて、照度分布を均
一にするための条件を明らかにするものである。
すなわち、本発明の目的は、コサイン４乗則や、
正弦条件を満足させること等、いろいろな原因に
よつて生じる被照射面中央部に対する周辺部での
照度低下を解消し、もつて均一な照度分布の得ら
れる光学系を提供することである。 また、従来の照明用光学系は、周辺部での照度
低下を補正するために、光路中にグラデイエント
フイルタ（中央部ほど透過度を低くしたフイル
タ）を介在させる対策や、被照射面との距離を十
分大きくする対策を施していたが、前者では中央
部の光量を抑制するため大幅な光量低下を招き、
後者では光路長が長くなるため装置を大型化せざ
るを得ない等の不都合を生じたが、本発明は光学
系そのものの照度分布を均一にすることにより、
かかる不都合を本質的に解消することを目的とす
る。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、入射瞳Ａへの光線の入射高ｈと、出
射角度Θの正接とを実質的に比例させたことを特
徴とする光学系であり、これを式で表わすと、 tanΘ∝ｈ (4) すなわち、比例係数をｋとすると、 ｈ／tanΘ＝ｋ (5) なる関係が実質的に成立するようにしたことによ
り被照射面照度を均一とした光学系である。ただ
し、ｋは入射高ｈや出射角度の大小にかかわら
ず、実質的に一定の値となればよいのであつて、
ｋがいくらの値であるのかは限定しない。 〔作用〕 第１図は、本発明に係る光学系において、光軸
上の光源Ｌから発し、入射高ｈにて入射した光を
示し、かかる光の当該光学系からの出射角度をΘ
とする。 本発明に係る光学系は入射高ｈと出射角Θの正
接とを比例させたものであるから、これを式で表
わすと前記(5)式となり、この第(5)式より ｈ＝ktanΘ (6) 光源Ｌを発して入射高ｈにて入射した光が、被
照射面Ｓに達した高さ、すなわち前記照射高をＨ
とし、かつ、光源Ｌの実像ができる位置をＰ点と
し、かかるＰ点と被照射面Ｓとの距離をｂとする
と、第１図から明らかなように、 tanΘ＝Ｈ／ｂ (7) したがつて、第(6)式および第(7)式より ｈ＝ｋ／ｂ・Ｈ (8) ところで、第１図について幾何学的に考察すれ
ば明らかなように、入射高ｈが大きくなると、そ
れにともなつて出射角度Θや高さＨは変化する
が、しかし、点Ｐの位置は収差に起因する程度し
か変化しないから、長さｂは一定とみなせる。 したがつて、第(8)式より、本発明の光学系にお
いては入射高ｈと照射高Ｈとの間に、第２図示の
ように実質的に比例関係が成立することになる。 したがつて、仮に入射瞳Ａにて光軸を中心とし
て半径A0の範囲内に入射した光が被照射面Ｓ上
を照射する領域の半径をS0とすると、このA0と
S0との関係は、上記ｈとＨの関係と同様に比例関
係にある。すなわち、ある増加率でもつてA0を
大きくすると、それと同じ増加率にてS0も大きく
なる。このことから、被照射面Ｓでの照度分布
は、光軸の近傍から周辺部までの全面にわたつて
入射瞳と同じとなる。 〔第１の実施例〕 前記条件を満足する光学系の第１の実施例を、
第３図に示す。この実施例はG1〜G4からなる４
群４枚のレンズよりなる。この光学系の第３図に
対応するデータを下に示す。 ｆ＝1.0 r1＝1.651 d1＝0.287 n1＝1.671 r2＝−1.984 d2＝0.229 r3＝−2.694 d3＝0.172 n3＝1.671 r4＝−1.261 d4＝0.029 r5＝0.803 d5＝0.229 n5＝1.671 r6＝1.68 d6＝0.287 r7＝−0.917 d7＝0.401 n7＝1.684 r8＝−0.585 有効径φ1.0 最大画角 2ω＝30° 第４図は、縦軸に入射高ｈの値を取り、横軸に
前記第(5)式に示した比例係数ｋ、すなわち、入射
高ｈと出射角度Θの正接との比例係数ｋを取り、
第１の実施例の光学系における入射高ｈに対する
比例係数ｋの特性を実線にて示す。そして、この
第４図の如き入射高ｈに対する比例係数ｋの特性
を示す図（以下、ｈ−ｋ特性図と称する）は、第
１の実施例の光学系が本発明の理想的構成にどの
程度忠実であるかを表現する図であり、入射高ｈ
の大小にかかわらず比例係数ｋが一定である程、
本発明の理想的構成に忠実であること、すなわち
入射高ｈに対して出射角度Θの正接が正確に比例
していることを示す。なお、第４図にて破線で示
すのは従来のアプラナートレンズ（すなわち、球
面収差が０で正弦条件も満足されているレンズ）
の特性であり、この破線に比較して実線で示す第
１の実施例の光学系は比例係数ｋが0.008以内の
変動値におさまり、この実施例の光学系がきわめ
て本発明の理想的構成に忠実であり、アプラナー
トレンズの特性と大きく異なることがわかる。 第５図、第６図、第７図は、各々第１の実施例
の光学系にて、後方100の距離に被照射面を配置
した場合の照度分布を示す。これらのうちで、ま
ず第５図は点光源Ｌが、当該光学系の前方50の光
軸上にある場合の照度分布を示す。第６図と第７
図は、光源Ｌが同じく前方50で軸外14にある場合
であつて、第６図は被照射面Ｓ上のメリデイオナ
ル面内の照度分布であり、第７図は被照射面Ｓ上
のサジツタル面内の照度分布である。第５図、第
６図、第７図の縦軸は、光源が軸上にある場合の
被照射面Ｓの中心部の照度を100％とした時の相
対照度を表わしている。 第５図、第６図、第７図からも明らかなように
本実施例の光学系を用いれば被照射面Ｓはφ100
の範囲がきわめて均一に照明される。なお被照射
面Ｓの半径50のゾーンは、第２７図示の従来の光
学系では、第２８図示のように中央部より50％も
照度が低下するのに比較して、第１の実施例の光
学系ではほとんど低下せず、きわめて照度分布が
均一である。 〔第２の実施例〕 第２の実施例の光学系は、第８図示のように
G5〜G7からなる３群３枚のレンズよりなる。こ
の光学系の第８図に対応するデータを下に示す。 ｆ＝１cm r1＝2.608 d1＝0.326 n1＝1.671 r2＝−1.68 d2＝0.2 r3＝0.848 d3＝0.326 n3＝1.671 r4＝3.26 d4＝0.341 r5＝−1.956 d5＝0.461 n5＝1.684 r6＝−0.82 有効径φ1 最大画角2w＝30° 第９図は、第２の実施例の光学系についてのｈ
−ｋ特性図である。第１０図、第１１図、第１２
図は、第２の実施例の光学系にて、後方100の距
離に被照射面を配置した場合の照度分布を示す。
これらのうちで、まず第１０図は点光源Ｌが、当
該光学系の前方50の光軸上にある場合の照度分布
を示す。第１１図と第１２図は、光源Ｌが同じく
前方50cmで軸外14にある場合であつて、第１１図
は被照射面Ｓ上のメデイオナル面内の照度分布で
あり、第１２図は被照射面Ｓ上のサジツタル面内
の照度分布である。第１０図、第１１図、第１２
図の縦軸は、光源が軸上にある場合の被照射面Ｓ
の中心部の照度を100％とした相対照度を表わし
ている。 これらの図からも明らかなように本実施例の光
学系を用いれば被照射面Ｓはφ100の範囲がきわ
めて均一に照明される。 〔第３の実施例〕 第３の実施例の光学系は、第１３図示のように
G8〜G9からなる２群２枚のレンズよりなる。こ
の光学系の第１３図に対応するデータを下に示
す。 ｆ＝１cm r1＝2.24 d1＝0.43 n1＝1.47 r2＝−0.972 d2＝0.075 r3＝0.747 d3＝1.494 n3＝1.47 r4＝−0.747 有効径φ1 最大画角2w＝20° 第１４図は、第３の実施例の光学系についての
ｈ−ｋ特性図である。第１５図、第１６図、第１
７図は、第３の実施例の光学系にて、後方100の
距離に被照射面を配置した場合の照度分布を示
す。 これらのうちで、まず第１５図は点光源Ｌが当
該光学系の前方無限遠の光軸上にある場合の照度
分布を示す。第１６図と第１７図は、光源Ｌが光
源画角10°の位置にある場合であつて、第１６図
は被照射面Ｓ上のメリデイオナル面内の照度分布
であり、第１７図は被照射面Ｓ上のサジツタル面
内の照度分布である。第１５図、第１６図、第１
７図の縦軸は、光源が軸上にある場合の被照射面
Ｓの中心部の照度を基準とした時の相対照度を表
わしている。 これらの図からも明らかなように本実施例の光
学系を用いれば被照射面Ｓはφ100の範囲がきわ
めて均一に照明される。 〔第４の実施例〕 第４の実施例の光学系は、第１８図に示すよう
にG10からなる１群４枚のレンズよりなる。この
光学系の第１７図に対応するデータを下に示す。 ｆ＝１ r1＝1.224 d1＝0.408 n1＝1.811 r2＝−0.79 d2＝0.076 n2＝1.516 r3＝0.612 d3＝0.816 n3＝1.811 r4＝0.704 d4＝0.561 n4＝1.679 r5＝−0.53 有効径φ0.80 最大画角30° 第１９図は、第４の実施例の光学系でのｈ−ｋ
特性図である。第２０図、第２１図、第２２図
は、第４の実施例の光学系にて、後方100の距離
に被照射面を配置した場合の照度分布を示す。こ
れらのうちで、まず第２０図は点光源Ｌが当該光
学系の前方50の光軸上にある場合の照度分布を示
す。第２１図と第２２図は、光源Ｌが同じく前方
50cmで軸外14にある場合であつて、第２１図は、
被照射面Ｓ上のメデイオナル面内の照度分布であ
り、第２２図は被照射面Ｓ上の方向サジツタル面
内の照度分布である。第２０図、第２１図、第２
２図の縦軸は、光源が軸上にある場合の被照射面
Ｓの中心部の照度を100％とした時の相対照度を
表わしている。 これらの図からも明らかなように本実施例の光
学系を用いれば被照射面Ｓはφ70の範囲がきわめ
て均一に照明される。 〔第５の実施例〕 前記第１〜第４の各実施例は、球面レンズを使
用したものであるが、第５実施例は、第２３図示
のようにG11からなる１枚の非球面レンズにて構
成している。 非球面形状は以下の計算にて決定する。 前記第１図において、光源Ｌの実像ができる点
Ｐと、入射瞳Ａとの距離をＣとすると、幾何学的
考察から明らかなようにtanΘは下記第(9)式のよ
うになる。 tanΘ＝ｈ／Ｃ (9) 本発明に係る光学系は入射高ｈと出射角Θの正
接とを比例させたものであるから第(6)式の如くｈ
＝ktanΘであり、この第(6)式と第(9)式より、下記
第(10)式が成立する。 Ｃ＝ｋ (10) 光源Ｌが無限遠にある場合には、距離Ｃは焦点
距離ｆに等しくなるから Ｃ＝ｆ （11） (10)（11）式より、 ｋ＝ｆ （12） したがつて、第(5)式は下記第（13）式のように表
わすことができる。 tanΘ＝ｈ／ｆ （13） 第２４図に示すように、非球面の前の媒質の屈
折率をn1、後の媒質の屈折率をn2とし、無限遠か
らの光軸に平行な光線の入射点ｅにおける非球面
の法線と光軸がなす角をφ、屈折後の光線が光軸
となす角をΘとすると、スネルの法則から下記第
（14）式が成立する。 n1sin＝n2sin（−Θ） （14） 第（14）式を展開すると、 n1sin＝n2sincosΘ＝n2cossinΘ n1＝n2cosΘ−n2cos／sin・sinΘ n1tan＝n2cosΘtan−n2sinΘ tan＝n2sinΘ／n2cosΘ−n1 （15） 次に第２４図示のように、光軸方向へｚ、高さ
方向へｈを取り、非球面の形状を示すｚとｈとの
関係式を求める。まず、非球面の点ｅでの傾きは
dh／dzであるから、同じ点での非球面に対する法線 の傾きは１／dh／dzすなわち、dz／dhである。また、第
２ ４図示から明らかなように、この法線の傾きは
tanである。したがつて、下記第（16）式の関
係が成立する。 dz／dh＝tan （16） そこで上記第（15）式と第（16）式より dz／dh＝n2sinθ／n2cosθ−n1（17） なお、sin2Θ＋cos2Θ＝１およびtanΘ＝sinΘ／cosΘ
よ り
ーン露光装置、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照明するように
した照明用の光学系レンズに関する。 〔従来技術〕 従来より、対象物である被照射面を効率よくほ
ぼ均一に照明する手段（以下、照明用光学系と称
する）として、たとえば第２７図に示すようなリ
レーコンデンサー型の光学系が周知である。この
光学系は、コンデンサーレンズＣと、フイールド
レンズＦとより成り、コンデンサーレンズＣの前
方に配置した光源Ｌの実像ｌをフイールドレンズ
Ｆの近傍に形成し、コンデンサーレンズＣの入射
瞳Ａの実像をフイールドレンズＦの後方に配置し
た被照射面Ｓ上に投影するように構成したもので
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Ｓ上の照度分布は、第２８図に示すように、
いわゆるコサイン４乗則に従つて、周辺部ほど低
下する。例えば被照射面Ｓ上にて、出射角度Θ＝
27°の位置では、中央部（Θ＝0°）よりも計算上
37％も照度が低下する。しかも、周辺部での照度
低下の理由としては、かかるコサイン４乗則だけ
でなく、さらに、その他にいくつもの要因が加わ
わり、周辺部の照度は、コサイン４乗則にて算出
したよりも、実際には、さらに低くなる。例え
ば、第２７図示のリレーコンデンサー型の光学系
において、レンズ面の曲率半径をｒ、面間隔を
ｄ、屈折率をｎ、焦点距離をｆとして、その各々
の値が次のデータである光学系の場合、シミユレ
ーシヨン計等によると、出射角度Θ＝27°の位置
では、中央部より照度は50％も低下する。 r1＝0.77 d1＝0.37 n1＝1.5 r2＝∞ d2＝0.46 r3＝0.77 d3＝0.37 ｎ＝1.5 r4＝∞ ｆ＝１、光源距離50、被照射面Ｓとの距離100 なお、第２９図〜第３１図は、上記リレーコン
デンサー型光学系における被照射面での照度分布
を示すグラフである。 これらのうちで第２９図は、点光源が当該光学
系の前方50cmの光軸上にある場合であり、第３０
図と第３１図は、光源Ｌが光軸上50cmの距離で軸
外14cmにある場合、第３０図は被照射面Ｓ上のメ
リデイオナル面内照度分布であり、第３１図は被
照射面Ｓ上のサジツタル面内の照度分布である。 第２９図、第３０図、第３１図の縦軸は、光源
が軸上にある場合の被照射面Ｓの中心部の照度を
100％とした相対照度を表わし、横軸は被照射面
中央からの位置を表わしている。なおこの場合被
照射面Ｓの半径50のゾーンは、光学系からの出射
角度で27°に相当している。 このように被照射面中央部に対して、周辺部の
照度は、コサイン４乗則にて算出する以上に、実
際には低下する。そして、その原因の１つとし
て、コサイン４乗則は無収差の理想レンズを前提
としているのに対し、実際の光学系は必らず収差
を有するものであることが考えられる。しかる
に、収差を無くすよう、例えば正弦条件を満足す
るような光学系を製作することが一般に行なわれ
ている。結像用の光学系を製作する場合には、正
弦条件を満足するように製作することは、当業者
にとつてしごく当然のことであるため、照明用光
学系を製作する場合にも、このことが行なわれて
いる。ところが、本発明者は、正弦条件を満足す
るように光学系を製作することが、これまた、周
辺部での照度低下の原因となることを見出した。
次に、第３２図を参照して、正弦条件を満足する
ように製作することが、なぜ周辺部での照度低下
を生じるのかを説明する。 第３２図は、照明用の光学系の１例として、最
も一般的なリレーコンデンサー型の光学系（第２
７図示のもの）において、光軸上の光源Ｌ（通常、
焦点距離に比較して、かなり遠方に配置されるか
ら、無限遠と考えられる。例えば第２６図示の光
学系では焦点距離１に対し、光源距離50である。）
から発して、入射高ｈにて入射した光を示す。な
お、同図にて点ｐは光源Ｌの実像ができる位置で
あり、Θは出射角度である。正弦条件を満足させ
るということは、周知のように入射高ｈと出射角
度θの正弦とを比例させることであるから、この
関係を式で表わすと、次の第(1)式のようになる。
（ただし、k1は比例係数） ｈ＝k1sinΘ (1) また、入射高ｈにて光源Ｌより入射した光が、
被照射面Ｓに達した位置を点Ｑとし、点Ｐと点Ｑ
との距離をａとし、また点Ｑの高さ（以下、照射
高さと称する）をＨとすると、第３２図より明ら
かなように、sinΘは次の第(2)式のように表わせ
る。 sinΘ＝Ｈ／ａ (2) 上記第(1)式と第(2)式よりｈ＝k1・Ｈ／ａとなる。 書きなおすと Ｈ＝１／k1・ａ・ｈ (3) ところで、第３２図について幾何学的に考察す
れば明らかなように、入射高ｈが大きくなると、
それにともなつて出射角度Θが大きくなり、照射
高Ｈが大きくなるのであるが、同様に点Ｐと点Ｑ
との距離ａも大きくなる。ところが、第(3)式の如
く、照射高Ｈは、距離ａと出射高ｈとの積に比例
するから、第３３図示のようにｈをある一定の変
化率で、大きくすると、Ｈは、かかるｈの変化率
よりも急激な変化率にて大きくなる。 したがつて、仮に入射瞳Ａにて光軸を中心とし
て半径A0の範囲内に入射した光が被照射面Ｓ上
を照射する領域の半径をS0とすると、このA0と
S0との関係は、上記ｈとＨの関係と同様に、A0
が大きくなると、S0はA0が大きくなつた比率よ
りも大きな比率で大きくなる。このことから、被
照射面Ｓでの照度分布は、入射瞳Ａでの照度分布
に比較して、光軸から離れれば離れるほど、より
低下することになる。 翻つて考えるに、結像用光学系であれば収差を
小さくすることが重要であるため、正弦条件を満
足するように製作することが必要であるが、照明
用の光学系は、結像するためのものでないから本
来収差を小さくすることは重要でなく、正弦条件
を満足するように製作する必要はない。そればか
りか、正弦条件を満足するようにすること自体
が、上記のように周辺部での照度低下の要因の１
つとなつているのである。 そこで本発明は、光学系を製作するに際し、従
来しごく当り前のように扱われていた正弦条件を
満足させるという要求を、捨て去つて考え出され
たものであり、収差を無くすための条件として従
来から周知の正弦条件に代わつて、照度分布を均
一にするための条件を明らかにするものである。
すなわち、本発明の目的は、コサイン４乗則や、
正弦条件を満足させること等、いろいろな原因に
よつて生じる被照射面中央部に対する周辺部での
照度低下を解消し、もつて均一な照度分布の得ら
れる光学系を提供することである。 また、従来の照明用光学系は、周辺部での照度
低下を補正するために、光路中にグラデイエント
フイルタ（中央部ほど透過度を低くしたフイル
タ）を介在させる対策や、被照射面との距離を十
分大きくする対策を施していたが、前者では中央
部の光量を抑制するため大幅な光量低下を招き、
後者では光路長が長くなるため装置を大型化せざ
るを得ない等の不都合を生じたが、本発明は光学
系そのものの照度分布を均一にすることにより、
かかる不都合を本質的に解消することを目的とす
る。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、入射瞳Ａへの光線の入射高ｈと、出
射角度Θの正接とを実質的に比例させたことを特
徴とする光学系であり、これを式で表わすと、 tanΘ∝ｈ (4) すなわち、比例係数をｋとすると、 ｈ／tanΘ＝ｋ (5) なる関係が実質的に成立するようにしたことによ
り被照射面照度を均一とした光学系である。ただ
し、ｋは入射高ｈや出射角度の大小にかかわら
ず、実質的に一定の値となればよいのであつて、
ｋがいくらの値であるのかは限定しない。 〔作用〕 第１図は、本発明に係る光学系において、光軸
上の光源Ｌから発し、入射高ｈにて入射した光を
示し、かかる光の当該光学系からの出射角度をΘ
とする。 本発明に係る光学系は入射高ｈと出射角Θの正
接とを比例させたものであるから、これを式で表
わすと前記(5)式となり、この第(5)式より ｈ＝ktanΘ (6) 光源Ｌを発して入射高ｈにて入射した光が、被
照射面Ｓに達した高さ、すなわち前記照射高をＨ
とし、かつ、光源Ｌの実像ができる位置をＰ点と
し、かかるＰ点と被照射面Ｓとの距離をｂとする
と、第１図から明らかなように、 tanΘ＝Ｈ／ｂ (7) したがつて、第(6)式および第(7)式より ｈ＝ｋ／ｂ・Ｈ (8) ところで、第１図について幾何学的に考察すれ
ば明らかなように、入射高ｈが大きくなると、そ
れにともなつて出射角度Θや高さＨは変化する
が、しかし、点Ｐの位置は収差に起因する程度し
か変化しないから、長さｂは一定とみなせる。 したがつて、第(8)式より、本発明の光学系にお
いては入射高ｈと照射高Ｈとの間に、第２図示の
ように実質的に比例関係が成立することになる。 したがつて、仮に入射瞳Ａにて光軸を中心とし
て半径A0の範囲内に入射した光が被照射面Ｓ上
を照射する領域の半径をS0とすると、このA0と
S0との関係は、上記ｈとＨの関係と同様に比例関
係にある。すなわち、ある増加率でもつてA0を
大きくすると、それと同じ増加率にてS0も大きく
なる。このことから、被照射面Ｓでの照度分布
は、光軸の近傍から周辺部までの全面にわたつて
入射瞳と同じとなる。 〔第１の実施例〕 前記条件を満足する光学系の第１の実施例を、
第３図に示す。この実施例はG1〜G4からなる４
群４枚のレンズよりなる。この光学系の第３図に
対応するデータを下に示す。 ｆ＝1.0 r1＝1.651 d1＝0.287 n1＝1.671 r2＝−1.984 d2＝0.229 r3＝−2.694 d3＝0.172 n3＝1.671 r4＝−1.261 d4＝0.029 r5＝0.803 d5＝0.229 n5＝1.671 r6＝1.68 d6＝0.287 r7＝−0.917 d7＝0.401 n7＝1.684 r8＝−0.585 有効径φ1.0 最大画角 2ω＝30° 第４図は、縦軸に入射高ｈの値を取り、横軸に
前記第(5)式に示した比例係数ｋ、すなわち、入射
高ｈと出射角度Θの正接との比例係数ｋを取り、
第１の実施例の光学系における入射高ｈに対する
比例係数ｋの特性を実線にて示す。そして、この
第４図の如き入射高ｈに対する比例係数ｋの特性
を示す図（以下、ｈ−ｋ特性図と称する）は、第
１の実施例の光学系が本発明の理想的構成にどの
程度忠実であるかを表現する図であり、入射高ｈ
の大小にかかわらず比例係数ｋが一定である程、
本発明の理想的構成に忠実であること、すなわち
入射高ｈに対して出射角度Θの正接が正確に比例
していることを示す。なお、第４図にて破線で示
すのは従来のアプラナートレンズ（すなわち、球
面収差が０で正弦条件も満足されているレンズ）
の特性であり、この破線に比較して実線で示す第
１の実施例の光学系は比例係数ｋが0.008以内の
変動値におさまり、この実施例の光学系がきわめ
て本発明の理想的構成に忠実であり、アプラナー
トレンズの特性と大きく異なることがわかる。 第５図、第６図、第７図は、各々第１の実施例
の光学系にて、後方100の距離に被照射面を配置
した場合の照度分布を示す。これらのうちで、ま
ず第５図は点光源Ｌが、当該光学系の前方50の光
軸上にある場合の照度分布を示す。第６図と第７
図は、光源Ｌが同じく前方50で軸外14にある場合
であつて、第６図は被照射面Ｓ上のメリデイオナ
ル面内の照度分布であり、第７図は被照射面Ｓ上
のサジツタル面内の照度分布である。第５図、第
６図、第７図の縦軸は、光源が軸上にある場合の
被照射面Ｓの中心部の照度を100％とした時の相
対照度を表わしている。 第５図、第６図、第７図からも明らかなように
本実施例の光学系を用いれば被照射面Ｓはφ100
の範囲がきわめて均一に照明される。なお被照射
面Ｓの半径50のゾーンは、第２７図示の従来の光
学系では、第２８図示のように中央部より50％も
照度が低下するのに比較して、第１の実施例の光
学系ではほとんど低下せず、きわめて照度分布が
均一である。 〔第２の実施例〕 第２の実施例の光学系は、第８図示のように
G5〜G7からなる３群３枚のレンズよりなる。こ
の光学系の第８図に対応するデータを下に示す。 ｆ＝１cm r1＝2.608 d1＝0.326 n1＝1.671 r2＝−1.68 d2＝0.2 r3＝0.848 d3＝0.326 n3＝1.671 r4＝3.26 d4＝0.341 r5＝−1.956 d5＝0.461 n5＝1.684 r6＝−0.82 有効径φ1 最大画角2w＝30° 第９図は、第２の実施例の光学系についてのｈ
−ｋ特性図である。第１０図、第１１図、第１２
図は、第２の実施例の光学系にて、後方100の距
離に被照射面を配置した場合の照度分布を示す。
これらのうちで、まず第１０図は点光源Ｌが、当
該光学系の前方50の光軸上にある場合の照度分布
を示す。第１１図と第１２図は、光源Ｌが同じく
前方50cmで軸外14にある場合であつて、第１１図
は被照射面Ｓ上のメデイオナル面内の照度分布で
あり、第１２図は被照射面Ｓ上のサジツタル面内
の照度分布である。第１０図、第１１図、第１２
図の縦軸は、光源が軸上にある場合の被照射面Ｓ
の中心部の照度を100％とした相対照度を表わし
ている。 これらの図からも明らかなように本実施例の光
学系を用いれば被照射面Ｓはφ100の範囲がきわ
めて均一に照明される。 〔第３の実施例〕 第３の実施例の光学系は、第１３図示のように
G8〜G9からなる２群２枚のレンズよりなる。こ
の光学系の第１３図に対応するデータを下に示
す。 ｆ＝１cm r1＝2.24 d1＝0.43 n1＝1.47 r2＝−0.972 d2＝0.075 r3＝0.747 d3＝1.494 n3＝1.47 r4＝−0.747 有効径φ1 最大画角2w＝20° 第１４図は、第３の実施例の光学系についての
ｈ−ｋ特性図である。第１５図、第１６図、第１
７図は、第３の実施例の光学系にて、後方100の
距離に被照射面を配置した場合の照度分布を示
す。 これらのうちで、まず第１５図は点光源Ｌが当
該光学系の前方無限遠の光軸上にある場合の照度
分布を示す。第１６図と第１７図は、光源Ｌが光
源画角10°の位置にある場合であつて、第１６図
は被照射面Ｓ上のメリデイオナル面内の照度分布
であり、第１７図は被照射面Ｓ上のサジツタル面
内の照度分布である。第１５図、第１６図、第１
７図の縦軸は、光源が軸上にある場合の被照射面
Ｓの中心部の照度を基準とした時の相対照度を表
わしている。 これらの図からも明らかなように本実施例の光
学系を用いれば被照射面Ｓはφ100の範囲がきわ
めて均一に照明される。 〔第４の実施例〕 第４の実施例の光学系は、第１８図に示すよう
にG10からなる１群４枚のレンズよりなる。この
光学系の第１７図に対応するデータを下に示す。 ｆ＝１ r1＝1.224 d1＝0.408 n1＝1.811 r2＝−0.79 d2＝0.076 n2＝1.516 r3＝0.612 d3＝0.816 n3＝1.811 r4＝0.704 d4＝0.561 n4＝1.679 r5＝−0.53 有効径φ0.80 最大画角30° 第１９図は、第４の実施例の光学系でのｈ−ｋ
特性図である。第２０図、第２１図、第２２図
は、第４の実施例の光学系にて、後方100の距離
に被照射面を配置した場合の照度分布を示す。こ
れらのうちで、まず第２０図は点光源Ｌが当該光
学系の前方50の光軸上にある場合の照度分布を示
す。第２１図と第２２図は、光源Ｌが同じく前方
50cmで軸外14にある場合であつて、第２１図は、
被照射面Ｓ上のメデイオナル面内の照度分布であ
り、第２２図は被照射面Ｓ上の方向サジツタル面
内の照度分布である。第２０図、第２１図、第２
２図の縦軸は、光源が軸上にある場合の被照射面
Ｓの中心部の照度を100％とした時の相対照度を
表わしている。 これらの図からも明らかなように本実施例の光
学系を用いれば被照射面Ｓはφ70の範囲がきわめ
て均一に照明される。 〔第５の実施例〕 前記第１〜第４の各実施例は、球面レンズを使
用したものであるが、第５実施例は、第２３図示
のようにG11からなる１枚の非球面レンズにて構
成している。 非球面形状は以下の計算にて決定する。 前記第１図において、光源Ｌの実像ができる点
Ｐと、入射瞳Ａとの距離をＣとすると、幾何学的
考察から明らかなようにtanΘは下記第(9)式のよ
うになる。 tanΘ＝ｈ／Ｃ (9) 本発明に係る光学系は入射高ｈと出射角Θの正
接とを比例させたものであるから第(6)式の如くｈ
＝ktanΘであり、この第(6)式と第(9)式より、下記
第(10)式が成立する。 Ｃ＝ｋ (10) 光源Ｌが無限遠にある場合には、距離Ｃは焦点
距離ｆに等しくなるから Ｃ＝ｆ （11） (10)（11）式より、 ｋ＝ｆ （12） したがつて、第(5)式は下記第（13）式のように表
わすことができる。 tanΘ＝ｈ／ｆ （13） 第２４図に示すように、非球面の前の媒質の屈
折率をn1、後の媒質の屈折率をn2とし、無限遠か
らの光軸に平行な光線の入射点ｅにおける非球面
の法線と光軸がなす角をφ、屈折後の光線が光軸
となす角をΘとすると、スネルの法則から下記第
（14）式が成立する。 n1sin＝n2sin（−Θ） （14） 第（14）式を展開すると、 n1sin＝n2sincosΘ＝n2cossinΘ n1＝n2cosΘ−n2cos／sin・sinΘ n1tan＝n2cosΘtan−n2sinΘ tan＝n2sinΘ／n2cosΘ−n1 （15） 次に第２４図示のように、光軸方向へｚ、高さ
方向へｈを取り、非球面の形状を示すｚとｈとの
関係式を求める。まず、非球面の点ｅでの傾きは
dh／dzであるから、同じ点での非球面に対する法線 の傾きは１／dh／dzすなわち、dz／dhである。また、第
２ ４図示から明らかなように、この法線の傾きは
tanである。したがつて、下記第（16）式の関
係が成立する。 dz／dh＝tan （16） そこで上記第（15）式と第（16）式より dz／dh＝n2sinθ／n2cosθ−n1（17） なお、sin2Θ＋cos2Θ＝１およびtanΘ＝sinΘ／cosΘ
よ り
【式】
【式】であるから、第
（13）式より
【式】
第６の実施例も、第５の実施例と同様にG12か
らなる非球面レンズにて構成したものである。そ
して、第６の実施例は、第２５図示のように前側
非球面は平面であり、後側非球面は以下の計算に
て決定する。 前記第（19）、（20）式にて、n1＝1.5、ｎ＝１
を代入して、 Ｚ＝−１／1.5√１＋2−（１／1.5）2log｜1.5 −√１＋2｜＋１／1.5＋（１／1.5）2log0.5 なお、本発明は第２６図示のように、いわゆる
フライアイレンズ（fly eye lens）構造にて実施
してもよい。なお、第２６図にて１は光源、２は
楕円鏡、３は本発明に係る光学系によりなるフラ
イアイレンズ、４は被照射面である。 このように本発明をフライアイレンズにて実施
した場合、フライアイレンズの有する長所と、本
発明の作用効果とが相まつて、被照射面にてきわ
めて均一な照度分布が得られる。つまり、フライ
アイレンズは、その名のとおり縄の目の如く複数
のレンズ条の各光軸をほぼ平行となるよう組合せ
て、これらレンズ系によつて形成される多数光束
を被照射面に重畳して与えることを特徴とし、入
射瞳での照度むらを解消する効果を有するもので
あるから、フライアイレンズ構造の効果によつて
入射瞳の照度分布の良し悪しに関係なく良好に被
照射面を照明することができることと、本発明の
効果により被照射面中央部と周辺部とで差のない
均一な照度分布を得られ、その結果、きわめて均
一な照度分布が得られる。 また、光源Ｌとして完全な点光源を得ることは
とりわけ強力な照明を得る上では現実には困難で
あり、強力な光源はどんなに小さくても、ある程
度以上の大きさを有するため、入射瞳Ａと被照射
面Ｓとが共役となるようにすることが望ましい。
それは次の理由による。入射瞳Ａと被照射面Ｓと
が共役であると、入射瞳内のある１点を通る光
は、その点へどのような方向から入射した光であ
ろうとも、その点と共役である被照射面上のある
１点へ、到達する。したがつて、光源Ｌの光軸上
点から発した光と、光軸外の点から発した光のい
づれも、被照射面を照射する領域が一致して、光
量損失を少くできる。 〔発明の効果〕 本発明に係る光学系を用いると、コサイン４乗
則等によつて生じる被照射面周辺部での照度低下
を解消し、周辺部まで均一な照度分布を得ること
ができる。 したがつて、均一な照度分布にて照明される被
照射面上の範囲を、本発明に係る光学系から臨む
開口角が広いから、短かい光路長でも広い範囲を
均一照度にて照明することができる。 しかも、従来技術のように被照射面を遠ざける
ことにより比較的照度分布の均一な光束中央部の
照明域を広げて、均一な照度分布の範囲を広くし
たのではなく、また、グラデイエントフイルタの
ような照度分布補正手段を介在させることによ
り、被照射面上の明るい範囲を暗くして均一な照
度分布にするのではないから、入射した光のほと
んどをむだにせず、明るくすることができる。 即ち、本発明に係る光学系によれば、均一な照
度分布にて、広い範囲を、短かい光路長で、明る
く照明することができるという、きわめて優れた
効果を有する。
らなる非球面レンズにて構成したものである。そ
して、第６の実施例は、第２５図示のように前側
非球面は平面であり、後側非球面は以下の計算に
て決定する。 前記第（19）、（20）式にて、n1＝1.5、ｎ＝１
を代入して、 Ｚ＝−１／1.5√１＋2−（１／1.5）2log｜1.5 −√１＋2｜＋１／1.5＋（１／1.5）2log0.5 なお、本発明は第２６図示のように、いわゆる
フライアイレンズ（fly eye lens）構造にて実施
してもよい。なお、第２６図にて１は光源、２は
楕円鏡、３は本発明に係る光学系によりなるフラ
イアイレンズ、４は被照射面である。 このように本発明をフライアイレンズにて実施
した場合、フライアイレンズの有する長所と、本
発明の作用効果とが相まつて、被照射面にてきわ
めて均一な照度分布が得られる。つまり、フライ
アイレンズは、その名のとおり縄の目の如く複数
のレンズ条の各光軸をほぼ平行となるよう組合せ
て、これらレンズ系によつて形成される多数光束
を被照射面に重畳して与えることを特徴とし、入
射瞳での照度むらを解消する効果を有するもので
あるから、フライアイレンズ構造の効果によつて
入射瞳の照度分布の良し悪しに関係なく良好に被
照射面を照明することができることと、本発明の
効果により被照射面中央部と周辺部とで差のない
均一な照度分布を得られ、その結果、きわめて均
一な照度分布が得られる。 また、光源Ｌとして完全な点光源を得ることは
とりわけ強力な照明を得る上では現実には困難で
あり、強力な光源はどんなに小さくても、ある程
度以上の大きさを有するため、入射瞳Ａと被照射
面Ｓとが共役となるようにすることが望ましい。
それは次の理由による。入射瞳Ａと被照射面Ｓと
が共役であると、入射瞳内のある１点を通る光
は、その点へどのような方向から入射した光であ
ろうとも、その点と共役である被照射面上のある
１点へ、到達する。したがつて、光源Ｌの光軸上
点から発した光と、光軸外の点から発した光のい
づれも、被照射面を照射する領域が一致して、光
量損失を少くできる。 〔発明の効果〕 本発明に係る光学系を用いると、コサイン４乗
則等によつて生じる被照射面周辺部での照度低下
を解消し、周辺部まで均一な照度分布を得ること
ができる。 したがつて、均一な照度分布にて照明される被
照射面上の範囲を、本発明に係る光学系から臨む
開口角が広いから、短かい光路長でも広い範囲を
均一照度にて照明することができる。 しかも、従来技術のように被照射面を遠ざける
ことにより比較的照度分布の均一な光束中央部の
照明域を広げて、均一な照度分布の範囲を広くし
たのではなく、また、グラデイエントフイルタの
ような照度分布補正手段を介在させることによ
り、被照射面上の明るい範囲を暗くして均一な照
度分布にするのではないから、入射した光のほと
んどをむだにせず、明るくすることができる。 即ち、本発明に係る光学系によれば、均一な照
度分布にて、広い範囲を、短かい光路長で、明る
く照明することができるという、きわめて優れた
効果を有する。
第１図は、本発明に係る光学系において入射高
ｈと出射角度Θを図示して本発明の作用を説明す
る図、第２図は本発明における入射高ｈと照射高
Ｈの関係を示す図、第３図は本発明の第１の実施
例を示す光学系の配置図、第４図は本発明の第１
の実施例にて、入射高ｈと出射角度Θとの比例系
数ｋについて、出射高ｈに対する特性を示す図、
第５図は本発明の第１の実施例にて前方50cmの光
軸上の点光源による後方100cmの被照射面でメデ
イオナル面での照度分布を示す図、第６図は本発
明の第１の実施例にて前方50cmで光軸高14cmの点
光源により、後方100cmの被照射面にて、メリデ
イオナル面内での照度分布、第７図はサジタル面
内での照度分布を示す図、第８図は本発明の第２
の実施例を示す光学系の配置図、第９図は本発明
の第２の実施例にて、入射高ｈと出射角度Θとの
比例系数ｋについて、出射高ｈに対する特性を示
す図、第１０図は本発明の第２の実施例にて前方
50cmの光軸上の点光源による後方100cmの被照射
面の照度分布を示す図、第１１図と第１２図は本
発明の第１の実施例にて前方50cmで光軸高14cmの
点光源により、後方100cmの被照射面にて、第１
１図はメリデイオナル面内での照度分布、第１２
図はサジタル面内での照度分布を示す図、第１３
図は本発明の第３の実施例を示す光学系の配置
図、第１４図は本発明の第３の実施例にて、入射
高ｈと出射角度Θとの比例系数ｋについて、出射
高ｈに対する特性を示す図、第１５図は本発明の
第３の実施例にて前方無限遠の光軸上の点光源に
よる後方100cmの被照射面の照度分布を示す図、
第１６図と第１７図は、本発明の第３の実施例に
て無限遠で、光源画角10°の点光源により、後方
100cmの被照射面にて、第１６図はメリデイオナ
ル面内での照度分布、第１７図はサジタル面内で
の照度分布を示す図、第１８図は本発明の第４の
実施例を示す光学系の配置図、第１９図は本発明
の第４の実施例にて、入射高ｈと出射角度Θとの
比例系数ｋについて、出射高ｈに対する特性を示
す図、第２０図は本発明の第４の実施例にて前方
50cmの光軸上の点光源による後方100cmの被照射
面の照度分布を示す図、第２１図と第２２図は、
本発明の第１の実施例にて前方50cmで光軸高14cm
の点光源により、後方100cmの被照射面にて、第
２１図はメリデイオナル面内での照度分布、第２
２図はサジタル面内での照度分布を示す図、第２
３図は本発明の第５の実施例を示す光学系の図、
第２４図は本発明の第５の実施例での前側入射面
における入射光の屈折を説明する図、第２５図は
本発明の第６の実施例を示す光学系の図、第２６
図は本発明に係る光学系をフライアイレンズ構造
にて実施した装置の概略説明図、第２７図は従来
の照明用光学系を示す図、第２８図は従来の照明
用光学系におけるコサイン４乗則による照度分布
の被照射面周辺部での低下を示す図、第２９図は
従来の光学系にて、前方50cmの光軸上の点光源に
よる後方100cmの被照射面の照度分布を示す図、
第３０図と第３１図は、従来の光学系にて前方50
cmで光源高14cmの点光源により、後方100cmの被
照射面にて、第３０図はメリデイオナル面内での
照度分布、第３１図はサジタル面内での照度分布
を示す図、第３２図は、従来の光学系において入
射高ｈと出射角度Θを図示し、正弦条件を満足す
るようにすることが周辺部での照度低下を招くこ
とを説明する図、第３３図は、従来の光学系にお
ける正弦条件を満足するようにしたものでの入射
高ｈと照射高Ｈとの関係を示す図である。 Ｌ……光源、Ａ……入射瞳、Ｓ……被照射面。
ｈと出射角度Θを図示して本発明の作用を説明す
る図、第２図は本発明における入射高ｈと照射高
Ｈの関係を示す図、第３図は本発明の第１の実施
例を示す光学系の配置図、第４図は本発明の第１
の実施例にて、入射高ｈと出射角度Θとの比例系
数ｋについて、出射高ｈに対する特性を示す図、
第５図は本発明の第１の実施例にて前方50cmの光
軸上の点光源による後方100cmの被照射面でメデ
イオナル面での照度分布を示す図、第６図は本発
明の第１の実施例にて前方50cmで光軸高14cmの点
光源により、後方100cmの被照射面にて、メリデ
イオナル面内での照度分布、第７図はサジタル面
内での照度分布を示す図、第８図は本発明の第２
の実施例を示す光学系の配置図、第９図は本発明
の第２の実施例にて、入射高ｈと出射角度Θとの
比例系数ｋについて、出射高ｈに対する特性を示
す図、第１０図は本発明の第２の実施例にて前方
50cmの光軸上の点光源による後方100cmの被照射
面の照度分布を示す図、第１１図と第１２図は本
発明の第１の実施例にて前方50cmで光軸高14cmの
点光源により、後方100cmの被照射面にて、第１
１図はメリデイオナル面内での照度分布、第１２
図はサジタル面内での照度分布を示す図、第１３
図は本発明の第３の実施例を示す光学系の配置
図、第１４図は本発明の第３の実施例にて、入射
高ｈと出射角度Θとの比例系数ｋについて、出射
高ｈに対する特性を示す図、第１５図は本発明の
第３の実施例にて前方無限遠の光軸上の点光源に
よる後方100cmの被照射面の照度分布を示す図、
第１６図と第１７図は、本発明の第３の実施例に
て無限遠で、光源画角10°の点光源により、後方
100cmの被照射面にて、第１６図はメリデイオナ
ル面内での照度分布、第１７図はサジタル面内で
の照度分布を示す図、第１８図は本発明の第４の
実施例を示す光学系の配置図、第１９図は本発明
の第４の実施例にて、入射高ｈと出射角度Θとの
比例系数ｋについて、出射高ｈに対する特性を示
す図、第２０図は本発明の第４の実施例にて前方
50cmの光軸上の点光源による後方100cmの被照射
面の照度分布を示す図、第２１図と第２２図は、
本発明の第１の実施例にて前方50cmで光軸高14cm
の点光源により、後方100cmの被照射面にて、第
２１図はメリデイオナル面内での照度分布、第２
２図はサジタル面内での照度分布を示す図、第２
３図は本発明の第５の実施例を示す光学系の図、
第２４図は本発明の第５の実施例での前側入射面
における入射光の屈折を説明する図、第２５図は
本発明の第６の実施例を示す光学系の図、第２６
図は本発明に係る光学系をフライアイレンズ構造
にて実施した装置の概略説明図、第２７図は従来
の照明用光学系を示す図、第２８図は従来の照明
用光学系におけるコサイン４乗則による照度分布
の被照射面周辺部での低下を示す図、第２９図は
従来の光学系にて、前方50cmの光軸上の点光源に
よる後方100cmの被照射面の照度分布を示す図、
第３０図と第３１図は、従来の光学系にて前方50
cmで光源高14cmの点光源により、後方100cmの被
照射面にて、第３０図はメリデイオナル面内での
照度分布、第３１図はサジタル面内での照度分布
を示す図、第３２図は、従来の光学系において入
射高ｈと出射角度Θを図示し、正弦条件を満足す
るようにすることが周辺部での照度低下を招くこ
とを説明する図、第３３図は、従来の光学系にお
ける正弦条件を満足するようにしたものでの入射
高ｈと照射高Ｈとの関係を示す図である。 Ｌ……光源、Ａ……入射瞳、Ｓ……被照射面。
Claims (1)
- １ 光源と被照射面の間におかれた光学系におい
て、光源から発した光線の光学系への入射高ｈ
と、射出角Θの正接tanΘが実質的に比例するよ
うにした事を特徴とする照明用の光学系。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61021049A JPS62178207A (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | 照明用の光学系 |
| US07/003,957 US4852980A (en) | 1986-01-31 | 1987-01-16 | Optical system |
| KR1019870000633A KR910001503B1 (ko) | 1986-01-31 | 1987-01-27 | 조명용의 광학계 |
| EP87101235A EP0231029B1 (en) | 1986-01-31 | 1987-01-29 | Optical system |
| DE87101235T DE3785938T2 (de) | 1986-01-31 | 1987-01-29 | Optisches System. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61021049A JPS62178207A (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | 照明用の光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62178207A JPS62178207A (ja) | 1987-08-05 |
| JPH0438322B2 true JPH0438322B2 (ja) | 1992-06-24 |
Family
ID=12044062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61021049A Granted JPS62178207A (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | 照明用の光学系 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4852980A (ja) |
| EP (1) | EP0231029B1 (ja) |
| JP (1) | JPS62178207A (ja) |
| KR (1) | KR910001503B1 (ja) |
| DE (1) | DE3785938T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH0734057B2 (ja) * | 1987-08-07 | 1995-04-12 | 大日本スクリ−ン製造株式会社 | 照明用レンズ |
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| US7246923B2 (en) * | 2004-02-11 | 2007-07-24 | 3M Innovative Properties Company | Reshaping light source modules and illumination systems using the same |
| US7300177B2 (en) * | 2004-02-11 | 2007-11-27 | 3M Innovative Properties | Illumination system having a plurality of light source modules disposed in an array with a non-radially symmetrical aperture |
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| DD146213A1 (de) * | 1979-09-20 | 1981-01-28 | Pentacon K Veb | Zweiteiliges asphaerisches kondensorsystem |
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| JPS5895706A (ja) * | 1981-12-02 | 1983-06-07 | Olympus Optical Co Ltd | 内視鏡用照明光学系 |
| DE3270459D1 (en) * | 1981-12-31 | 1986-05-15 | Ibm | A method and apparatus for providing a uniform illumination of an area |
-
1986
- 1986-01-31 JP JP61021049A patent/JPS62178207A/ja active Granted
-
1987
- 1987-01-16 US US07/003,957 patent/US4852980A/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-01-27 KR KR1019870000633A patent/KR910001503B1/ko not_active Expired
- 1987-01-29 DE DE87101235T patent/DE3785938T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-01-29 EP EP87101235A patent/EP0231029B1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3785938T2 (de) | 1994-01-05 |
| EP0231029A2 (en) | 1987-08-05 |
| EP0231029A3 (en) | 1989-07-19 |
| KR910001503B1 (ko) | 1991-03-09 |
| DE3785938D1 (de) | 1993-07-01 |
| US4852980A (en) | 1989-08-01 |
| KR870007440A (ko) | 1987-08-19 |
| JPS62178207A (ja) | 1987-08-05 |
| EP0231029B1 (en) | 1993-05-26 |
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