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二群エアースペースコンデンサーレンズ
コンデンサーは、被照明物体の像を投影したり表示したりする機器の照明光学系に用いられます。フィルムやスライド用の投影機、集積回路マスク露光機、オプチカル
コンパレータ、輪郭計測器等がその例です。投影装置内でのコンデンサーの役割は2つあります。1つ目は、光源からの放射光束を効率良く投影レンズの入射瞳に導き、被投影物体の像の明るさをできるだけ増すことです。2つ目は、投影される物面もしくはフィルム窓(つまりスライド、映画フィルム、またはマイクロフィルムの枠窓)を極めて一様に照明することです。
メレスグリオの二群のエアースペース コンデンサーは、広い範囲の共役比にわたって、小さいF値で、上記2つの役割を効率よく果します。硝材としては2種類あり、集光効率と均一性を要する用途に最適です。
光源からの放射光を効率よく投影系に導くには、大きな共役比での球面収差発生量が小さなコンデンサーを光源近くに配置します。F値が小さいことも当然集光効率を良くします。非球面レンズの頁で述べたように、F値の小さなレンズの球面収差量が大きいと、エネルギーのロスが極めて大きくなります。メレスグリオのコンデンサーでは、空気間隙の2群構成で、球面収差の発生を極力抑えるように設計されています。コンデンサーのF値は、全て1.0です。
フィルム窓を均一に照明するには、フィルム窓をコンデンサーの後側主面にできるだけ近づけて配置します。コンデンサーの前側と後側の主面の照度分布は、本質的に同じになります。点光源を光源として用いると、コンデンサーの前側主面の照度は、距離の2乗にほぼ反比例して不均一になります。このように、コンデンサーを光源に近づける(大きな共役比)と、フィルム窓の照度は増しますが照度分布の均一性は低下します。メレスグリオのコンデンサーは、光源とフィルム窓をレンズに近づけて配置できるよう幅を短く設計しています。必要に応じて、ダイクロイック
フィルターか熱線吸収フィルターを、レンズとフィルム窓の間に挿入します。コンデンサーとフィルムと(もしあれば)フィルターは、強制空冷することもできます。レンズは簡単に取り外して清掃できます。
投影および照明系の設計に際して、コンデンサーの共役点を決めておくととても役立ちます。基本的なレンズの公式を使って、
ここでfは複合系の焦点距離、共役距離sとs″は複合系の主点からの距離とします。これを、メレスグリオの二群のエアースペース コンデンサーに適用します。コンデンサーの有効焦点距離f1と主点の位置H1、H1″は後の頁の表に記載されています。そこではマウントまたはレンズの頂点から主点までの距離が与えられていますので、計算に役立つと思います。
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