JPH09270885A - 照明光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 照度が高く、照度変動の少ない照明光学系の
提供。 【解決手段】 照明光学系５０は、リング光源部５２
と、このリング光源部５２からの光を反射する環状の第
１ミラー５４と、第１ミラー５４で反射された光を再度
反射させて照明面ＩＳを照明する環状で凹面の第２ミラ
ー５６とによって構成されている。この照明光学系５０
では、第１ミラー５４がメリジオナル断面で平面であり
サジタル断面でもわずかな凸であることから、非点収差
を小さくすることができる。よって、照明面ＩＳにおけ
る照度を高くすることができ、照明領域を狭くして不要
領域に照明光が入射することを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、反射物体の微小
領域を照明し、レンズを用いてその反射物体の像を形成
し、色分解して反射物体の色を測定する測色器やカラー
スキャナーに組み込まれる照明光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、従来の照明光学系の構造を説
明する図である。この照明光学系１０は、リング状に束
ねられた光ファイバー束を組み込んだリング光源部１２
と、リング光源部１２からの光を反射する環状の第１ミ
ラー１４と、第１ミラー１４で反射された光を再度反射
して照明面ＩＳを照明する環状の第２ミラー１６とを備
える。

【０００３】光軸ＯＡを含む図示のメリジオナル断面に
おいて、リング光源部１２からの光をその光路軸ＰＡに
沿って展開した場合の結像を近軸光学で考えてみると、
この照明光学系１０は、光路軸ＰＡに沿って２枚の凹面
鏡を配置した構造となっている。なお、ここで光路軸Ｐ
Ａとは、リング光源部１２の出射端の中央から垂直に出
射して第１及び第２ミラー１４、１６を経て照明面ＩＳ
の中心に入射する照明光の光路をいうものとする。この
ような光学系において、第１ミラー１４の曲率半径ｒ1
と第２ミラー１６の曲率半径ｒ2とはほぼ等しくなって
おり、両ミラー１４、１６の面間隔は曲率半径ｒ1、ｒ2
のほぼ１／２（すなわち、ミラーの焦点距離）になって
いる。さらに、リング光源部１２の出射端と第１ミラー
１４との間隔は、第１ミラー１４の曲率半径ｒ1の１／
２よりも十分小さくなっている。

【０００４】したがって、図示のようなメリジオナル断
面内では、リング光源部１２の出射端である光ファイバ
ーの端面の拡大像が照明面ＩＳに形成されることとな
る。図１１（ａ）は、照明光学系１０の光路軸ＰＡに沿
ってのパワー配置と共役関係とを示したものであり、光
ファイバーの端面ＯＢ1の共役像ＩＭ1の位置は照明面Ｉ
Ｓの位置と一致する。なお、簡単のため第１及び第２ミ
ラー１４、１６の凹面鏡をそれぞれ凸レンズ１１４、１
１６とみなし、透過光学系として表現してある。

【０００５】一方、これに垂直なサジタル断面内では、
第１ミラー１４が環状であることに起因して第１ミラー
１４は凸面鏡として作用する。ここで、第１ミラー１４
の曲率半径ｒ3は、第１ミラー１４の反射面の法線と光
軸ＯＡとの交点から反射面までの距離になる。図１１
（ｂ）は、サジタル断面内におけるパワー配置を示す。
なお、簡単のため第１及び第２ミラー１４、１６をそれ
ぞれ凸及び凹レンズ２１４、２１６とみなし、透過光学
系として表現してある。この図からも明らかなように、
光ファイバーの端面ＯＢ2の共役像ＩＭ2は、メリジオナ
ル断面の場合の共役像ＩＭ1の位置から遠く離れた位置
にできる。そのため、メリジオナル方向の像面位置であ
る照明面ＩＳでは、サジタル方向にぼけた像が形成され
ることとなっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来技術
の問題点について詳述する前に、測色器等に組み込まれ
る照明光学系に対する一般的な要求項目について簡単に
説明する。照明光学系に対する光学的な要求項目は、一
般に照明角度、照度変動、照度、照明領域、の４つであ
る。

【０００７】まず、照明角度については、測色器の標準
化規格（ＪＩＳ、ＣＩＥ等の測色の規格）を満たす必要
から、光軸ＯＡに対する傾き角であるデクリネーション
角αを４５゜とし、デクリネーション角を中心とした照
明角度範囲であるコリメーション半角β／２を５゜（ま
たは８゜）以下とし、できればこの角β／２を可変とす
る。

【０００８】また、照度変動については、被照明物体が
光軸ＯＡに沿って上下した場合でも被照明部位の照度が
変化しないものとする。これにより、被測定物体に関す
る制約を少なくでき、例えば光軸ＯＡ方向に厚みを持つ
物体、台紙に厚みの違う写真を貼った場合でも対応でき
るようになる。

【０００９】また、照度については、被測定物体を高照
度で照明することが望ましい。高照度とすることによ
り、後の処理に例えば光検出に光電素子を用いる場合
は、素子のノイズの影響を少なくしたり、高速処理が可
能になる。

【００１０】また、照明領域については、被測定物体上
における照明領域を小さくすることが望ましい。不要な
領域から検出用光学系に入射するフレア光を少なくする
ためである。このように照明領域を小さくすることによ
り、光学的ノイズが減少して測色器等の装置のダイナミ
ックレンジを大きくすることができる。

【００１１】以上のような、照明光学系に対する光学的
な要求項目に対し、図１０に示す従来装置は、以下のよ
うな問題があった。

【００１２】リング光源部１２の光ファイバー端から出
射する照明光は、その出射角が制限されていないので相
当の広がりを有しており、光学系の内部の適当な位置に
コリメーション半角を調節する開口絞りに相当するもの
を設ける必要がある。ここで、リング光源部１２を構成
する光ファイバーは、直径５０μｍ程度の細い単ファイ
バーを集合して構成しているが、どの単ファイバーから
も出射端に対する垂直方向を中心として光が出射するの
で、光学系の後側焦点位置に光束を制限するアパーチャ
ーを配置すれば、上記のコリメーション半角を調節でき
る。しかしながら、図１０に示すような従来の照明光学
系１０の場合、第２ミラー１６表面に後側焦点があるの
で、アパーチャーの配置・交換が困難で、コリメーショ
ン半角を容易に設定・変更することができない。

【００１３】また、図１０に示すような照明光学系１０
の場合、既に述べたように、メリジオナル面内とサジタ
ル面内での結像位置が異なるために非点収差が発生し、
照明領域が大きくなり、十分な照度を確保することがで
きない。

【００１４】そこで、この発明の課題は、照度が高く、
照度変動の少ない照明光学系を提供することである。

【００１５】また、この発明の課題は、照明角度の調節
が容易な照明光学系を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の照明光学系は、リング状光源と、こ
のリング状光源からの光を反射する第１ミラーと、この
第１ミラーで反射された光を反射させて照明面を照明す
る凹面の第２ミラーとを備えるものにおいて、第１ミラ
ーの反射面が、円錐面の部分面または凸面であることを
特徴とする。なお、ここで凸面あるいは凹面とは、光学
系の対称軸（光軸）を含む断面内で凸あるいは凹となっ
ている面のことをいう。

【００１７】また、請求項２記載の照明光学系は、リン
グ状光源が、照明面とほぼ光学的に共役な位置に配置さ
れ、リング状光源からの主光線が、照明面で光軸と交わ
ることを特徴とする。

【００１８】また、請求項３記載の照明光学系は、請求
項１または２の照明光学系において、照明光学系の後側
焦点位置に環状のアパーチャーを配置することを特徴と
する。

【００１９】また、請求項４記載の照明光学系は、請求
項１または２の照明光学系において、リング状光源と第
１ミラーとの間であってリング状光源の近傍にレンズを
配置し、リング状光源からの光の光路を曲げることを特
徴とする。

【００２０】また、請求項５記載の照明光学系は、請求
項１または２の照明光学系において、リング状光源が、
光源とこの光源からの光を第１ミラーに導く光ファイバ
ー束とを備えることを特徴とする。

【００２１】また、請求項６記載の照明光学系は、請求
項５の照明光学系において、リング状光源は、楕円鏡及
び入射レンズをさらに備え、楕円鏡の第１焦点位置に光
源を配置し、楕円鏡の第２焦点位置と入射レンズの前側
焦点位置とを一致させ、楕円鏡端と光ファイバー束の入
射端面を共役位置に配置したことを特徴とする。

【００２２】

【発明の原理】図１及び図２は、この発明の基本的な原
理を説明する模式図である。両図に示す照明光学系は、
リング状に束ねられたファイバー束からなるリング光源
からの光を反射する環状の第１ミラーＭＲ1と、第１ミ
ラーＭＲ1で反射された光を再度反射させて照明面を照
明する環状で凹面の第２ミラーＭＲ2とを備える。

【００２３】ここで、図１（ａ）に示すように、第１ミ
ラーＭＲ1の反射面が、円錐面の部分面である場合、第
１ミラーＭＲ1は、メリジオナル面及びサジタル面に関
して直線又は凸となって、これらの曲率の差を小さくす
ることができる。この結果、非点収差を減少させること
ができ、照明面ＩＳとすべきメリジオナル結像面ＦＳに
おける照度を高くすることができるとともに、照明領域
を狭くして不要領域を照明することを防止できる。

【００２４】ここで、実線は、リング光源の内縁部の１
点からの光路を示し、点線は、リング光源の外縁部の１
点からの光路を示す。つまり、リング光源の内縁側及び
外縁側からの光は、光軸ＯＡを挟むように照明面ＩＳに
到達することがわかる。そして、図示を省略している
が、リング光源の中央部の１点からの光は、照明面ＩＳ
で光軸ＯＡと交わる。なお、図示の光路からも明らかな
ように、第１及び第２ミラーＭＲ1、ＭＲ2から構成され
る光学系の後側焦点位置は、第２ミラーＭＲ2と照明面
ＩＳとの間となっている。

【００２５】参考のため、図１（ｂ）に、図１（ａ）の
リング光源の内縁部の１点および外縁部の１点からの光
が照明面ＩＳ上で集光する状態を示し、図１（ｃ）に、
図１（ａ）のリング光源全面からの光によって照明面Ｉ
Ｓ上で照明される領域を示し、図（ｄ）に、図１（ｃ）
の照明領域の照度分布を示す。

【００２６】一方、図２（ａ）に示すように、第１ミラ
ーＭＲ1の反射面が、メリジオナル断面内で凸となって
いる面（以下、凸面と呼ぶ）である場合、第１ミラーＭ
Ｒ１は、メリジオナル面とサジタル面とに関してともに
凸となり、これらの曲率の差をほとんどなくすことがで
きる。したがって、簡易な構造によって非点収差を減少
させることができるが、結像面ＦＳには、リング光源の
環状の像が形成されてしまう。参考のため、図２（ｂ）
に、図２（ａ）のリング光源の内縁部の１点および外縁
部の１点からの光が結像面ＦＳ上で集光する状態を示
し、図２（ｃ）に、図２（ａ）のリング光源全面からの
光によって結像面ＦＳ上で照明される領域を示し、図２
（ｄ）に、図２（ｃ）の照明領域の照度分布を示す。

【００２７】ただし、照明面ＩＳを結像面ＦＳから適当
にずらして第１及び第２ミラーＭＲ１、ＭＲ2から構成
される光学系の後側焦点位置付近に配置すると、リング
光源の出射端の内縁側及び外縁側の１点からの光は、光
軸ＯＡを挟むように照明面ＩＳを照明することがわか
る。そして、リング光源の中央部の１点からの光は、照
明面ＩＳで光軸ＯＡと交わる。参考のため、図２（ｅ）
に、図２（ａ）のリング光源の内縁部の１点および外縁
部の１点からの光が照明面ＩＳ上で集光する状態を示
し、図２（ｆ）に、図２（ａ）のリング光源全面からの
光によって照明面ＩＳ上で照明される領域を示し、図２
（ｇ）に、図２（ｆ）の照明領域の照度分布を示す。図
からも明らかなように、照明面ＩＳには、図１の場合の
ように第１ミラーＭＲ1に円錐面の部分面を用いた場合
よりも多少大きいが、比較的小さな照明領域が得られる
ことが分かる。

【００２８】図３は、従来の照明光学系の結像状態を模
式的に説明する図である。図３（ａ）に示すように、従
来の照明光学系は、メリジオナル断面内で凹面の第１ミ
ラーＭＲ1と、凹面の第２ミラーＭＲ2とを備える。この
場合、第１ミラーＭＲ1は、メリジオナル面に関して凹
であるがサジタル面に関して凸である。したがって、非
点収差が大きくなるので、照明面ＩＳに大きな照明像が
形成され、照度を高くすることができない。参考のた
め、図３（ｂ）に、図３（ａ）のリング光源の内縁部の
１点および外縁部の１点からの光が照明面ＩＳ上で集光
する状態を示し、図３（ｃ）に、図３（ａ）のリング光
源全体からの光によって照明面ＩＳ上で照明される領域
を示し、図３（ｄ）に、図３（ｃ）の照明領域の照度分
布を示す。

【００２９】以上をまとめると、第１ミラーＭＲ1の反
射面を円錐面の部分面とすれば、照明領域を最も小さく
してその照度を最も高くすることができる。また、第１
ミラーＭＲ1の反射面をメリジオナル面内でわずかに凸
にしてその照度を高く保ちながら、照明領域をやや大き
くすることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）図４は、第１実施形態の照明光学系の
構造を説明する部分断面図である。この照明光学系５０
は、リング状に束ねられた光ファイバー束を組み込んだ
リング光源部５２と、このリング光源部５２からの光を
反射する環状の第１ミラー５４と、第１ミラー５４で反
射された光を再度反射させて照明面ＩＳを照明する環状
で凹面の第２ミラー５６とによって構成されている。読
取レンズ５８は照明面ＩＳ上の微小領域の画像を結像す
る働きをする。

【００３１】リング光源部５２は、部分的にしか示され
ていないが、発光源に一端が連結されている多数の光フ
ァイバーを他端側で円筒状に束ねたファイバーバンドル
５２ａと、このファイバーバンドル５２ａを固定する円
筒状の治具５２ｂとを有する。なお、リング光源部５２
をリング状のファイバーバンドル５２ａで形成すること
で、第１ミラー５４等の光学素子に熱を伝導することが
なくなる。これにより、光学素子の性能が保たれ、耐久
性も高くなる。また、ファイバーバンドル５２ａの他端
に配置される光源自体の交換によって、光学性能が左右
されることも少なくなる。

【００３２】第１ミラー５４は環状となっており、その
周囲は円錐面の一部を切り出した反射面となっている。

【００３３】第２ミラー５６も環状となっており、その
内面が楕円面の一部を切り出した凹の反射面となってい
る。

【００３４】第１ミラー５４の下端には、第１アパーチ
ャ板５７ａが取り付けられており、第２ミラー５６の下
端には、第２アパーチャ板５７ｂが取り付けられてい
る。第１及び第２アパーチャ板５７ａ、５７ｂは、両者
が一体となって、第２ミラー５６と照明面ＩＳとの間の
後焦点位置に配置される環状のアパーチャとして機能
し、コリメーション半角を制限するために利用される。
なお、実施形態の照明光学系５０では、後側焦点位置が
第２ミラー５６と照明面ＩＳとの中間付近にできるの
で、両アパーチャ板５７ａ、５７ｂの取付けが容易なも
のとなる。

【００３５】図示のメリジオナル断面で考えると、照明
面ＩＳとリング光源部５２のファイバーバンドル５２ａ
端とは共役な位置にあり、照明面ＩＳにはリング光源部
５２のファイバーバンドル５２ａ端の像を拡大して投影
していることになる。すなわち、リング光源部５２に設
けたファイバーバンドル５２ａ端の各所から垂直下向に
出射した照明光（以下、主光線Ｐと呼ぶ）は、第１ミラ
ー５４で反射されて平行に進み、第２ミラー５６で再度
反射されて一対のアパーチャ板５７ａ、５７ｂからなる
環状のアパーチャの中央を通過して照明面ＩＳに到達す
る。また、ファイバーバンドル５２ａ端の各所から所定
角度で出射した照明光は、第１及び第２ミラー５４、５
６で反射されて環状のアパーチャ内縁または外縁を通過
して照明面ＩＳに到達する。

【００３６】図５（ａ）は、図４の照明光学系５０のメ
リジオナル断面に関するパワー配置を光路軸ＰＡに沿っ
て示す図である。ここでは、第１ミラー５４は平面であ
りパワーのないレンズ１５４とみなすことができ、第２
ミラー５６は凹面であり凸レンズ１５６とみなすことが
できる。ファイバーバンドル５２ａの端面ＯＢ1は、図
４の照明面ＩＳの位置に共役像ＩＭ1として投影され
る。

【００３７】図５（ｂ）は、照明光学系５０のサジタル
断面に関するパワー配置を光路軸ＰＡに沿って示す図で
ある。ここでは、第１ミラー５４は凸面であり凹レンズ
２５６とみなすことができ、第２ミラー５６は凹面であ
り凸レンズ２５６とみなすことができる。ファイバーバ
ンドル５２ａの端面ＯＢ2は、図４の照明面ＩＳの近傍
位置に共役像ＩＭ2として投影される。

【００３８】図５（ａ）及び図５（ｂ）からも明らかな
ように、図４の照明光学系５０によれば、非点収差を小
さくすることができる。よって、照明面ＩＳ上の照明領
域を狭くして照度を高くすることができ、不要領域に照
明光が入射することを防止できる。

【００３９】図６は、図４のリング光源部５２のファイ
バーバンドル５２ａ端の中央位置から出射した照明光
（以下、代表光線Ｑ）が照明面ＩＳで光軸ＯＡと交わる
条件について説明する図である。この代表光線Ｑが照明
面ＩＳで光軸ＯＡと交わるという条件が満たされる場
合、照明面ＩＳの中心位置に照明光を集中させて照射す
ることができる。

【００４０】図からも明らかなように、幾何学的な関係
から、ファイバーバンドル５２ａ端の中央位置からの代
表光線Ｑが照明面ＩＳで光軸ＯＡと交わる条件は、

【００４１】

【数１】 ｈ2＝ｈ1＋（ｗ2−ｗ1）／tan（２・θ1−α0）…（１）

【００４２】

【数２】 θ2＝（２・θ1−α0＋tan^-1（ｗ2／ｈ2））／２…（２） で、与えられる。ただし、ｈ1は、ファイバーバンドル
５２ａ端の中央位置から出射した代表光線Ｑが第１ミラ
ー５４で反射される点の照明面ＩＳからの距離を示し、
ｈ2は、代表光線Ｑが第２ミラー５６で反射される点の
照明面ＩＳからの距離を示す。また、ｗ1は、代表光線
Ｑが第１ミラー５４で反射される点の光軸ＯＡからの距
離を示し、ｗ2は、代表光線Ｑが第２ミラー５６で反射
される点の光軸ＯＡからの距離を示す。さらに、θ1
は、代表光線Ｑが第１ミラー５４で反射される点におけ
る反射面と光軸ＯＡとのなす角を示し、θ2は、代表光
線Ｑが第２ミラー５６で反射される点における反射面と
光軸ＯＡとのなす角を示し、α0は、代表光線Ｑが当初
光軸ＯＡとなす角を示す。

【００４３】このように、リング光源部５２のファイバ
ーバンドル５２ａ端の中央位置から出射した代表光線Ｑ
が照明面ＩＳで光軸ＯＡと交わる場合、照明光を光軸Ｏ
Ａ近傍に集中させることができ、さらにファイバーバン
ドル５２ａ端と照明面ＩＳとを共役とすることで照明エ
リアをより小さくでき、より高い照度での照明が可能に
なる。

【００４４】図７は、リング光源部５２のファイバーバ
ンドル５２ａへの照明光の入射光学系６０を説明する図
である。この入射光学系６０は、キセノランプ等の発光
点が小さい発光源６２と、この発光源６２から出た光を
集光する楕円鏡６４と、この楕円鏡６４からの照明光を
集光してファイバーバンドル５２ａに入射させる入射レ
ンズである結像レンズ６６と、不要な赤外線をカットす
るカットフィルター６８とで構成される。ここで、発光
体６２を楕円鏡６４の第１焦点に配置し、その第２焦点
である集光点と結像レンズ６６の前側焦点Ｆ1を一致さ
せた配置を取っている。このため、ファイバーバンドル
５２ａを構成する各ファイバーの入射端面に対して垂直
に光が入射する。

【００４５】図８は、ファイバーバンドル５２ａを構成
する１つの光ファイバー１５２ａへの光の入射と、この
光ファイバー１５２ａからの照明光の出射とを説明する
図である。光ファイバー１５２ａは、透過効率を重視す
る場合、ガラス製のステップインデックス型ファイバー
を使用することが多いが、この種の光ファイバー１５２
ａでは、一般に光源ＯＳから光ファイバー１５２ａの入
射端面Ｓ1への照明光の入射角度分布が、その出射端面
Ｓ2からの照明光の出射角度分布にそのまま反映される
という特性がある。つまり、図中に示す入射光の角度範
囲θ1〜θ2と出射光の角度範囲θ1’〜θ2’とはほぼ等
しくなる。このため、図示のような楕円鏡１６４の集光
点に光ファイバー１２５ａの入射端面Ｓ1を配置する
と、楕円鏡１６４によって小さい集光点が形成されたと
しても、出射光は中心光が存在しない円錐状の角度分布
になる。よって、図４の照明光学系５０によって最終的
に小さいコリメーション半角で照明する場合は、光ファ
イバーに入射した照明光を有効に利用することができな
い。

【００４６】一方、図７のような入射光学系６０を用い
た場合、楕円鏡６４の集光点と結像レンズ６６の前側焦
点Ｆ1を一致させ、楕円鏡６４の端部６４ａとファイバ
ーバンドル５２ａの入射端面とを共役位置に配置してあ
るので、楕円鏡６４の端部６４ａからの照明光をファイ
バーバンドル５２ａの入射端面に効率的に入射できると
ともに、楕円鏡６４からの照明光を、ファイバーバンド
ル５２ａの入射端面にほぼ垂直な方向から入射させるこ
とができる。よって、ファイバーバンドル５２ａの出射
端面からもほぼ垂直方向に照明光を出射させることが可
能となり、楕円鏡６４によって集光した照明光を有効に
利用することができる。

【００４７】なお、結像レンズ６６の前側焦点Ｆ１の位
置にアパーチャを配置することにより、ファイバーバン
ドル５２ａへ入射する光束の大きさ（最大入射角）を制
限でき、この結果、ファイバーバンドル５２ａの出射角
を小さくすることができる。

【００４８】（第２実施形態）第２実施形態では、被照
明物体が光軸に沿って上下する場合を想定して、かかる
場合における被照明部の照度変化を小さくすることを目
的する。一般に、結像光学系は、ボケが小さければ像面
中心照度は射出瞳からの距離の２乗に反比例することが
知られている。図１及び図２に示すような反射光学系も
一種の結像光学系と見なせるので、図１及び図２に示す
ような反射光学系の射出瞳を照明面から遠ざけると照明
面の変位量に対する照度変化の割合を小さくすることが
できる。

【００４９】第２実施形態の照明光学系の構造は、図４
に示す第１実施形態の照明光学系の構造と基本的に同一
であるが、ファイバーバンドル５２ａ端の近傍に凸タイ
プのフィールドレンズを配置した点が第１実施形態の場
合と異なる。このフィールドレンズは、主光線の光路を
曲げる働きを有し、射出瞳を照明面から適宜遠ざけるこ
とができる。

【００５０】図９は、第２実施形態の照明光学系のパワ
ー配置を説明する図である。フィールドレンズ８０は、
ファイバーバンドル５２ａの端面ＯＢ1の直後に置かれ
ているため、主に軸外光源の主光線を曲げる働きをし、
全系の焦点距離や倍率はほとんど変化させていない。た
だし、両アパーチャ板５７ａ、５７ｂについては、その
位置を射出瞳の位置に応じて移動させている。

【００５１】図９に示すような構成をとることにより、
両アパーチャ板５７ａ、５７ｂが配置される射出瞳の位
置を共役像ＩＭ1の投影される照明面ＩＳの位置から遠
ざけることができる。これにより、照明面ＩＳが光軸に
沿って上下した場合でも、ボケが小さい範囲であれば、
照度の変化を小さく抑えることができる。よって、第１
実施形態の照明光学系の長所を損なうことなく、照度変
化を小さくすることができる。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、請求
項１記載の照明光学系によれば、第１ミラーの反射面
が、円錐面の部分面または凸面であるので、第１ミラー
は、メリジオナル面及びサジタル面に関して平面又は凸
面となって、これらの曲率に大きな差が生じない。よっ
て、簡易な構造によって非点収差を減少させることがで
き、照明面における照度を高くすることができ、さらに
照明領域を狭くして不要領域に照明光が入射することも
防止できる。

【００５３】また、請求項２記載の照明光学系によれ
ば、リング状光源が照明面とほぼ光学的に共役な位置に
配置され、リング状光源からの主光線が照明面で光軸と
交わるので、照明面においては、これと光軸が交わる位
置に照明光を集中させることができる。

【００５４】また、請求項３記載の照明光学系によれ
ば、照明光学系の後側焦点位置に環状のアパーチャーを
配置するので、主光線に対して照明光の角度を容易に制
限することができ、照明角度に関する標準化規格の要求
を簡易に満たすよう設定することができる。

【００５５】また、請求項４記載の照明光学系によれ
ば、リング状光源と第１ミラーとの間であってリング状
光源の近傍にレンズを配置し、リング状光源からの照明
光の光路を曲げるので、照明面から射出瞳までの距離を
大きくとることができる。よって、被照明物体が光軸に
沿って変位した場合にも、照明部位における照度変化を
比較的小さなものとすることができる。

【００５６】また、請求項５記載の照明光学系によれ
ば、リング状光源が光源とこの光源からの光を第１ミラ
ーに導く光ファイバー束とを備えるので、第１及び第２
ミラー等の光学素子に光源からの熱が直接伝導すること
がなくなる。よって、光学素子の性能が保たれ、耐久性
も高くなる。さらに、光源自体の交換によって、他の光
学素子の光学性能が左右されることも少なくなる。

【００５７】また、請求項６記載の照明光学系によれ
ば、リング状光源は、楕円鏡及び入射レンズをさらに備
え、楕円鏡の第１焦点位置に光源を配置し、楕円鏡の第
２焦点位置と入射レンズの前側焦点位置とを一致させ、
楕円鏡端と光ファイバー束の入射端面を共役位置に配置
したので、楕円鏡で集光された光を、光ファイバー束の
出射端からほぼ垂直方向に出射させることが可能とな
り、楕円鏡によって集光した光を有効に利用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一態様を概念的に説明する図であ
る。

【図２】 本発明の別の態様を概念的に説明する図であ
る。

【図３】 本発明との対比において従来技術を説明する
図である。

【図４】 第１実施形態の照明光学系の側方断面図であ
る。

【図５】 図４の照明光学系のパワー配置を説明する図
である。

【図６】 図４の照明光学系の条件を説明する図であ
る。

【図７】 光源装置を説明する図である。

【図８】 図７の光源装置を構成する光ファイバーへの
光の入射と出射を説明する図である。

【図９】 第２実施形態の照明光学系のパワー配置を説
明する図である。

【図１０】 従来の照明光学系の側方断面図である。

【図１１】 図１０の照明光学系のパワー配置を説明す
る図である。

【符号の説明】

５０ 照明光学系 ５２ リング光源部 ５４ 第１ミラー ５６ 第２ミラー ５８ 読取レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 27/54 Ｈ０４Ｎ 1/04 Ｄ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リング状光源と、当該リング状光源から
   の光を反射する第１ミラーと、当該第１ミラーで反射さ
   れた光を反射させて照明面を照明する凹面の第２ミラー
   とを備える照明光学系において、 前記第１ミラーの反射面は、円錐面の部分面または凸面
   であることを特徴とする照明光学系。
2. 【請求項２】 前記リング状光源は、前記照明面とほぼ
   光学的に共役な位置に配置され、前記リング状光源から
   の主光線は、照明面で光軸と交わることを特徴とする請
   求項１記載の照明光学系。
3. 【請求項３】 前記照明光学系の後側焦点位置に環状の
   アパーチャーを配置することを特徴とする請求項１及び
   請求項２のいずれか記載の照明光学系。
4. 【請求項４】 前記リング状光源と前記第１ミラーとの
   間であって前記リング状光源の近傍にレンズを配置し、
   前記リング状光源からの光の光路を曲げることを特徴と
   する請求項１及び請求項２のいずれか記載の照明光学
   系。
5. 【請求項５】 前記リング状光源は、光源と当該光源か
   らの光を前記第１ミラーに導く光ファイバー束とを備え
   ることを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか記
   載の照明光学系。
6. 【請求項６】 前記リング状光源は、楕円鏡及び入射レ
   ンズをさらに備え、前記楕円鏡の第１焦点位置に前記光
   源を配置し、前記楕円鏡の第２焦点位置と前記入射レン
   ズの前側焦点位置とを一致させ、前記楕円鏡端と前記光
   ファイバー束の入射端面を共役位置に配置したことを特
   徴とする請求項５記載の照明光学系。