JP2005345930A - Lighting system, and nd filter used for the same - Google Patents

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宏一郎 小松
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lighting system with which durability is ensured, and a change in color temperature relative to a change in an amount of light is small and, moreover, fluctuation in an amount of light is also small. <P>SOLUTION: To adjust an amount of light emitted from the lighting system, an ND filter device 10 having a plurality of ND filters 11 is used. The ND filter 11 has: a metal film filter section 12 having a thin film of inconel alloy; and a correction filter section 15 that is substantially equal to a metal film filter section 12 in the absolute value of the ability to convert color temperature but opposite to the metal film filter section 12 in the positive/negative sign of the absolute value. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光量を変えることができる照明装置、これに用いられるNDフィルタ、及びこのNDフィルタを複数備えたNDフィルタ装置に関する。   The present invention relates to an illumination device capable of changing the amount of light, an ND filter used for the illumination device, and an ND filter device including a plurality of the ND filters.

CCDやCMOS等のカラーイメージセンサを検査する際には、このカラーイメージセンサに、各種光量の光をムラなく照射する必要がある。また、このような検査では、カラーイメージセンサでの通常撮像による光の照度の数千倍から数十万倍の光を照射して、各素子のコンデンサ容量の限界まで電荷を蓄えさせて、絶縁の検査、いわゆるオーバーフロー検査を実行する。このため、この種の検査に用いる照明装置では、一般的に、非常に光量の大きな光源を用いて、非常に大きな光量を確保すると共に、この光源から光を光量減衰フィルタで減光して、微弱な光量も確保している。   When inspecting a color image sensor such as a CCD or CMOS, it is necessary to uniformly irradiate the color image sensor with various amounts of light. Also, in such inspections, insulation is performed by storing light up to the limit of the capacitor capacity of each element by irradiating light several thousand to several hundred thousand times the illuminance of light by normal imaging with a color image sensor. The so-called overflow check is performed. For this reason, in an illuminating device used for this type of inspection, generally, a very large amount of light is used to secure a very large amount of light, and the light from this light source is attenuated by a light amount attenuation filter. A weak amount of light is also secured.

従来、このカラーイメージセンサの検査に用いる照明装置では、前述の光量減衰フィルタとして、吸収を利用した色ガラス濃度フィルタや、一部の光を反射する光吸収量の少ない金属膜フィルタを用いている。   Conventionally, in the illumination device used for the inspection of the color image sensor, as the light amount attenuation filter, a color glass density filter using absorption or a metal film filter that reflects a part of light and has a small light absorption amount is used. .

また、以上のようなフィルタを用いずに光量調整が可能な照明装置としては、特許文献1に記載のものがある。この照明装置は、光照射面での光量ムラを無くすためのインテグレータロッドの光源側に開口可変絞りを設け、この開口可変絞りの開口サイズを変えることで、光量を調整するものである。   Moreover, there exists a thing of patent document 1 as an illuminating device which can adjust light quantity, without using the above filters. This illuminating device is provided with an aperture variable stop on the light source side of the integrator rod for eliminating unevenness of the light amount on the light irradiation surface, and adjusts the light amount by changing the opening size of the variable aperture stop.

特開2001-356203号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-356203

しかしながら、色ガラス濃度フィルタを用いているものでは、吸収する光量が増加すると、フィルタが熱を持ってしまい、割れたり特性が変化したりするという問題点がある。   However, in the case of using a color glass density filter, there is a problem that when the amount of light to be absorbed increases, the filter has heat and breaks or changes its characteristics.

また、金属膜フィルタを用いているものでは、一部の光を反射するので、光吸収量が少なくなり、色ガラス濃度フィルタのような問題を生じないものの、金属膜の物性により、単位厚さあたりの透過率が波長によって異なってしまう。より具体的には、波長特性の変化が少ないといわれているインコーネル合金薄膜フィルタでも、長波長側の透過率に比べ短波長側の透過率がわずかに小さく、この傾向は光学濃度が高いフィルタで顕著に現われるため、光学濃度の高い膜を通過した光と光学濃度の低い膜を通過した光とで、波長分布、言い換えると色温度が変わってしまい有効な検査を行うことができないことがあるという問題点がある。このように色温度が変わることにより有効な検査ができないと、検査対象であるカラーイメージセンサの出力信号のカラーバランスが所望のバランスになっていないことがある。   In addition, in the case of using a metal film filter, since a part of light is reflected, the amount of light absorption is reduced, and there is no problem like a colored glass density filter, but the unit thickness depends on the physical properties of the metal film. The permeation transmittance varies depending on the wavelength. More specifically, even in the Inconel alloy thin film filter, which is said to have little change in wavelength characteristics, the transmittance on the short wavelength side is slightly smaller than the transmittance on the long wavelength side, and this tendency is a filter with high optical density. In this case, the wavelength distribution, in other words, the color temperature, changes between the light that has passed through the film having a high optical density and the light that has passed through the film having a low optical density, and effective inspection may not be performed. There is a problem. If the effective inspection cannot be performed due to the change of the color temperature, the color balance of the output signal of the color image sensor to be inspected may not be a desired balance.

また、特許文献1に記載の照明装置では、インテグレータロッドの光源側に開口可変絞りが設けられ、インテグレータロッドの光入射面での光受光面積が変化するため、インテグレータロッドの光量ムラを無くすという効果を十分に得られず、光量ムラが生じることがあるという問題点がある。また、検査に必要な、例えば、0.1〜10000ルクスの光量調整を開口絞りの大きさ調整のみで行うことは極めて困難であるという問題点もある。   Further, in the illumination device described in Patent Document 1, an aperture variable aperture is provided on the light source side of the integrator rod, and the light receiving area on the light incident surface of the integrator rod changes, so that the light amount unevenness of the integrator rod is eliminated. Cannot be sufficiently obtained, and there is a problem that unevenness in the amount of light may occur. Further, there is a problem that it is extremely difficult to adjust the light amount necessary for the inspection, for example, 0.1 to 10,000 lux only by adjusting the size of the aperture stop.

本発明は、以上のような従来技術の問題点に着目し、耐久性があり、光量変化に対して色温度の変化が小さい上に光量ムラも小さい照明装置、これに用いられるNDフィルタ、及びこのNDフィルタを複数備えたNDフィルタ装置を提供することを目的とする。   The present invention pays attention to the problems of the prior art as described above, and is an illuminating device that is durable, has a small change in color temperature with respect to a change in the amount of light, and also has a small amount of unevenness in the amount of light, an ND filter used therefor, and An object of the present invention is to provide an ND filter device including a plurality of ND filters.

前記問題点を解決するための請求項1に係る発明のNDフィルタは、
光量を調整するために用いられるNDフィルタにおいて、
入射光を減光させる金属膜フィルタ部と、
前記金属膜フィルタ部と、色温度変換能の絶対値が実質的に同じで正負の符号が逆の補正フィルタ部と、を有することを特徴とする。
The ND filter of the invention according to claim 1 for solving the above problem is
In the ND filter used for adjusting the amount of light,
A metal film filter for reducing incident light; and
The metal film filter unit includes a correction filter unit having substantially the same absolute value of color temperature conversion ability and having a positive / negative sign reversed.

請求項2に係る発明のNDフィルタは、
光量を調整するために用いられるNDフィルタにおいて、
入射光を減光させる金属膜フィルタ部と、
前記金属膜フィルタ部と組み合わせた透過率を各波長域で均一にする補正フィルタ部と、を有することを特徴とする。
The ND filter of the invention according to claim 2 is:
In the ND filter used for adjusting the amount of light,
A metal film filter for reducing incident light; and
And a correction filter unit that makes the transmittance combined with the metal film filter unit uniform in each wavelength region.

請求項3に係る発明のNDフィルタは、
請求項1及び2のいずれか一項に記載のNDフィルタにおいて、
前記補正フィルタ部は、誘電体膜を有することを特徴とする。
The ND filter of the invention according to claim 3 is:
The ND filter according to any one of claims 1 and 2,
The correction filter unit has a dielectric film.

請求項4に係る発明のNDフィルタは、
請求項3に記載のNDフィルタにおいて、
一枚の基板の表裏面のうち、一方の面に前記金属膜フィルタ部の金属膜が形成され、他方の面に前記補正フィルタ部の前記誘電体膜が形成されていることを特徴とする。
The ND filter of the invention according to claim 4 is:
The ND filter according to claim 3,
The metal film of the metal film filter portion is formed on one surface of the front and back surfaces of a single substrate, and the dielectric film of the correction filter portion is formed on the other surface.

前記問題点を解決するための請求項5に係る発明のNDフィルタ装置は、
請求項1から4のいずれか一項に記載のNDフィルタを複数備え、
複数の前記NDフィルタの各金属膜フィルタ部は、互いに光学濃度が異なり、
複数の前記NDフィルタは、各NDフィルタの前記金属膜フィルタ部の光学濃度の増加又は減少に対応して、各NDフィルタの前記補正フィルタ部の色温度変換能が増加又は減少することを特徴とする。
The ND filter device of the invention according to claim 5 for solving the above problem is
A plurality of the ND filters according to any one of claims 1 to 4,
Each metal film filter portion of the plurality of ND filters has a different optical density,
The plurality of ND filters are characterized in that the color temperature conversion ability of the correction filter section of each ND filter increases or decreases in response to an increase or decrease in optical density of the metal film filter section of each ND filter. To do.

請求項6に係る発明のNDフィルタ装置は、
請求項5に記載のNDフィルタ装置において、
複数の前記NDフィルタは、各NDフィルタの前記金属膜フィルタ部の光学濃度Dの変化と、各NDフィルタの前記補正フィルタ部の色温度変換能Vの変化とがほぼ比例関係にあることを特徴とする。
The ND filter device of the invention according to claim 6 is:
The ND filter device according to claim 5,
In the plurality of ND filters, a change in the optical density D of the metal film filter portion of each ND filter and a change in the color temperature conversion ability V of the correction filter portion of each ND filter are approximately proportional to each other. And

請求項7に係る発明のNDフィルタ装置は、
請求項6に記載のNDフィルタ装置において、
前記金属膜フィルタ部は、インコーネルを主成分とする金属薄膜を有し、
前記金属膜フィルタ部の光学濃度Dと前記補正フィルタ部の色温度変換能Vとの前記比例関係を示す比例係数V/Dが−20から−40の間の値であることを特徴とする。
The ND filter device of the invention according to claim 7 is:
The ND filter device according to claim 6,
The metal film filter portion has a metal thin film containing Inconel as a main component,
The proportionality coefficient V / D indicating the proportional relationship between the optical density D of the metal film filter section and the color temperature conversion ability V of the correction filter section is a value between −20 and −40.

前記問題点を解決するための請求項8に係る発明の照明装置は、
光を発する光源と、
前記光源からの光を受ける請求項5から7のいずれか一項に記載のNDフィルタ装置と、
NDフィルタ装置の複数のNDフィルタのうちのいずれかのNDフィルタを通過した光の光量分布の平均化を図る光量分布平均化光学系と、
を備えていることを特徴とする。
The lighting device of the invention according to claim 8 for solving the above problem is
A light source that emits light;
The ND filter device according to any one of claims 5 to 7, which receives light from the light source;
A light quantity distribution averaging optical system for averaging the light quantity distribution of light that has passed through any one of the ND filters of the ND filter device;
It is characterized by having.

請求項9に係る発明の照明装置は、
請求項8に記載の照明装置において、
位置の変化に伴って光学濃度が連続的に変化する光量微調整用フィルタを備えていることを特徴とする。
The lighting device of the invention according to claim 9 is,
The lighting device according to claim 8.
It is characterized by comprising a light amount fine adjustment filter whose optical density continuously changes with the change of position.

本発明によれば、従来技術の欄で述べた特許文献1のように開口絞りにより光量を調節せずに、NDフィルタで光量を調整しているため、インテグレータロッド等の光量分布平均化光学系の光入射面での光受光面積が変化せず、光量ムラを抑えることができる。しかも、本発明のNDフィルタは、光学濃度の変化に対して色温度変化のある金属膜フィルタ部を有しているものの、この色温度変化を補正する補正フィルタ部を設けているので、光濃度の高い金属膜フィルタ部を用いているときと、光学濃度の低い金属膜フィルタ部を用いているときで、色温度に変化が無く、有効な検査を行うことができる。   According to the present invention, since the light amount is adjusted by the ND filter without adjusting the light amount by the aperture stop as in Patent Document 1 described in the section of the prior art, the light amount distribution averaging optical system such as an integrator rod is used. The light receiving area on the light incident surface does not change, and unevenness in the amount of light can be suppressed. In addition, although the ND filter of the present invention has a metal film filter portion having a color temperature change with respect to a change in optical density, a correction filter portion for correcting this color temperature change is provided. The color temperature does not change between when the metal film filter portion having a high optical density is used and when the metal film filter portion having a low optical density is used, and an effective inspection can be performed.

以下、本発明に係る照明装置の一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of a lighting device according to the present invention will be described.

本実施形態の照明装置は、CCDやCMOS等のカラーイメージセンサに光をムラなく照射するもので、図1に示すように、光源1と、光源1からの光を集光するコレクタレンズ2と、コレクタレンズ2を通過した光が入射する複数のNDフィルタ11を有するNDフィルタ装置10と、複数のNDフィルタ11のうちのいずれかのNDフィルタ11を通過した光を再び集光するリレーレンズ4と、このリレーレンズ4からの光の光量を微調整するための光量微調整フィルタ装置20と、この光量微調整フィルタ装置20を通過した光の分布を平均化するインテグレータロッド5と、このインテグレータロッド5からの光の光量分布をさらに平均化するフライアイレンズ6と、フライアイレンズ6からの光を集光するコンデンサレンズ7と、を備えている。   The illumination device of the present embodiment irradiates light on a color image sensor such as a CCD or CMOS without any unevenness. As shown in FIG. 1, a light source 1 and a collector lens 2 for condensing light from the light source 1 The ND filter device 10 having a plurality of ND filters 11 on which light that has passed through the collector lens 2 enters, and the relay lens 4 that condenses the light that has passed through any one of the ND filters 11. A light amount fine adjustment filter device 20 for finely adjusting the light amount of light from the relay lens 4, an integrator rod 5 for averaging the distribution of the light that has passed through the light amount fine adjustment filter device 20, and the integrator rod A fly-eye lens 6 that further averages the light quantity distribution of the light from 5, a condenser lens 7 that condenses the light from the fly-eye lens 6, and It is provided.

NDフィルタ装置10は、円盤状のターレット18と、このターレット18に設けられている前述の複数のNDフィルタ11と、ターレット18を回転させる回転モータ19と、を備えている。各NDフィルタ11は、図2に示すように、入射光を減光させる金属膜フィルタ部12と、この金属膜フィルタ部12と組み合わせた透過率を各波長域で均一にする補正フィルタ部15と、これらが互いに平行になるように固定するためのフィルタ枠17と、を有している。金属膜フィルタ部12は、基板14とインコーネル合金で形成された薄膜13とを有している。また、補正フィルタ部15は、基板14とNbOやSiO2等で形成された誘導体膜16とを有している。ターレット18には複数の貫通孔18aが形成されており、各貫通孔18aに対応する位置にNDフィルタ11が配置されている。なお、この金属膜フィルタ部12及び補正フィルタ部15の光学能力の相互関係に関しては、後で詳細に説明する。   The ND filter device 10 includes a disk-shaped turret 18, the plurality of ND filters 11 provided on the turret 18, and a rotation motor 19 that rotates the turret 18. As shown in FIG. 2, each ND filter 11 includes a metal film filter unit 12 that attenuates incident light, and a correction filter unit 15 that uniformizes the transmittance in combination with the metal film filter unit 12 in each wavelength region. And a filter frame 17 for fixing them so as to be parallel to each other. The metal film filter unit 12 includes a substrate 14 and a thin film 13 formed of an Inconel alloy. The correction filter unit 15 includes a substrate 14 and a derivative film 16 formed of NbO, SiO2, or the like. A plurality of through holes 18 a are formed in the turret 18, and the ND filter 11 is disposed at a position corresponding to each through hole 18 a. The mutual relationship between the optical capabilities of the metal film filter unit 12 and the correction filter unit 15 will be described in detail later.

光量微調整フィルタ装置20は、ウェッジフィルタ21と、これを回転させる回転モータ25と、を備えている。ウェッジフィルタ21は、図3に示すように、円盤状の基盤22と、この基盤22の一方の面に形成されている金属膜23と、を有している。この金属膜23の厚さは、基盤22の中心Oを基準とした回転角に比例して増加している。言い換えると、基盤22の中心Oを基準として回転角に比例して光学濃度が増加している。   The light amount fine adjustment filter device 20 includes a wedge filter 21 and a rotary motor 25 that rotates the wedge filter 21. As shown in FIG. 3, the wedge filter 21 includes a disk-shaped base 22 and a metal film 23 formed on one surface of the base 22. The thickness of the metal film 23 increases in proportion to the rotation angle with the center O of the base 22 as a reference. In other words, the optical density increases in proportion to the rotation angle with the center O of the base 22 as a reference.

インタグレータロッド5は、このインタグレータロッド5の光軸に対して斜めに入射した光を側壁面で反射して、光軸に対してほぼ平行に入射した光に重ね合わせるように出射することで、出力光の光量分布の平均化を図るものである。また、フライアイレンズ6は、複数の素レンズ6aを有しており、各素レンズ6aに入射した光は、互いに重なり合うように、この照明光学装置の光照射面8に照射されることで、光照射面8での光量分布の平均化をさらに図るものである。   The intaglator rod 5 reflects the light incident obliquely with respect to the optical axis of the intaglator rod 5 on the side wall surface and emits it so as to overlap the light incident substantially parallel to the optical axis. This is intended to average the light amount distribution of the output light. The fly-eye lens 6 has a plurality of elementary lenses 6a, and the light incident on each elementary lens 6a is irradiated on the light irradiation surface 8 of the illumination optical device so as to overlap each other. The light quantity distribution on the light irradiation surface 8 is further averaged.

ここで、前述のNDフィルタ11の金属膜フィルタ部12と補正フィルタ部15との光学能力の相互関係について詳細に説明する。   Here, the mutual relationship between the optical capabilities of the metal film filter unit 12 and the correction filter unit 15 of the ND filter 11 will be described in detail.

金属膜による光量の減衰率は光学濃度(Optical Density)で表される。光学濃度Dと透過率Tとの関係は、以下の数1で表される。   The attenuation rate of the amount of light due to the metal film is expressed by optical density. The relationship between the optical density D and the transmittance T is expressed by the following formula 1.

D=-log(T) ・・・・・・・・・・・・(数1)
金属膜の透過率は、厳密には波長によって異なるが、インコーネルなどのいわゆるニュートラルデンシティ膜の場合、550nm付近の透過率が代表透過率として扱われるのが一般的である。なお、この光学濃度Dは薄膜の厚さに比例する。
D = -log (T) (1)
Strictly speaking, the transmittance of the metal film varies depending on the wavelength, but in the case of a so-called neutral density film such as Inconel, the transmittance around 550 nm is generally handled as the representative transmittance. This optical density D is proportional to the thickness of the thin film.

図4は、各種光学濃度(OD:Optical Density)のインコーネル合金薄膜の各波長と透過率比(=実際の透過率/代表透過率)との関係を示している。同図に示すように、インコーネル合金の薄膜の場合、光学濃度が高くなればなるほど、短波長側の透過率が低下し、長波長側の透過率が高くなる傾向がある。また、ある代表透過率の薄膜に注目すると、波長に応じてほぼ直線的に短波長側の透過率が低下する傾向がある。このため、ある代表透過率の薄膜の透過率分布を均一化したい場合には、波長の増加に対してほぼ直線的に透過率が低下する色温度補正フィルタを補正フィルタ部15として用いればよい。   FIG. 4 shows the relationship between each wavelength and transmittance ratio (= actual transmittance / representative transmittance) of an Inconel alloy thin film having various optical densities (OD: Optical Density). As shown in the figure, in the case of an Inconel alloy thin film, the higher the optical density, the lower the transmittance on the short wavelength side and the higher the transmittance on the long wavelength side. Further, when paying attention to a thin film having a certain representative transmittance, the transmittance on the short wavelength side tends to decrease almost linearly according to the wavelength. For this reason, when it is desired to make the transmittance distribution of a thin film having a certain representative transmittance uniform, a color temperature correction filter whose transmittance decreases almost linearly as the wavelength increases may be used as the correction filter unit 15.

色温度補正フィルタの色温度変換能Vは、JIS B7125に規定されているように、波長610nm,635nm,655nmでのフィルタの透過率の平均値Trと、波長405nm,435nm,465nmでのフィルタの透過率の平均値Tbとから、以下の(数2)で表される。   As defined in JIS B7125, the color temperature conversion capability V of the color temperature correction filter is the average value Tr of the filter transmittance at wavelengths 610 nm, 635 nm, and 655 nm, and the filter temperature at wavelengths 405 nm, 435 nm, and 465 nm. From the average value Tb of the transmittance, it is expressed by the following (Equation 2).

V=221*(log(Tr)-log(Tb)) ・・・・・・・・・・・(数2)
この(数2)が示す色温度変換能Vは、基本的に、波長の異なる2箇所の透過率の平均値の差であるから、図4における透過率特性の傾きをある意味で表していることになる。このため、補正フィルタ部15は、ある代表透過率の薄膜の透過率分布を均一化したい場合には、色温度変換能の絶対値が実質的に同じで正負の符号が逆の色温度補正フィルタを用いればよい、とも言える。なお、(数2)に示す定義により、色温度変換能Vの符号が正の場合、透過光の色温度を下げる機能を持つことを示し、逆に、色温度変換能Vの符号が負の場合、透過光の色温度を上げる機能を持つことを示している。
V = 221 * (log (Tr) -log (Tb)) ... (Equation 2)
The color temperature conversion ability V indicated by (Equation 2) is basically the difference between the average values of the transmittances at two locations having different wavelengths, and thus represents the slope of the transmittance characteristics in FIG. It will be. Therefore, when the correction filter unit 15 wants to uniformize the transmittance distribution of a thin film having a certain representative transmittance, the color temperature correction filter in which the absolute value of the color temperature conversion ability is substantially the same and the sign of the sign is reversed. It can be said that it is sufficient to use. According to the definition shown in (Equation 2), when the sign of the color temperature conversion ability V is positive, it indicates that the function of lowering the color temperature of the transmitted light is provided, and conversely, the sign of the color temperature conversion ability V is negative. In this case, it indicates that it has a function of increasing the color temperature of transmitted light.

図5は、横軸に各種インコーネル合金薄膜の光学濃度をとり、縦軸にインコーネル合金薄膜による分光スペクトル分布の均一化を図るのに必要な色温度補正フィルタの色温度変換能、言い換えると、インコーネル合金薄膜の色温度変換能の正負の符号を逆にした値をとったものである。同図に示すように、例えば、光学濃度が0.9のインコーネル合金薄膜による、分光スペクトル分布の均一化を図るのに必要な色温度補正フィルタの色温度変換能は、約−12で、光学濃度が0.9の3倍の2.7のインコーネル合金薄膜による、分光スペクトル分布の均一化を図るのに必要な色温度補正フィルタの色温度変換能は、−12のほぼ3倍の約−65であることから、インコーネル合金薄膜の光学特性を補正をするのに必要な色温度変換能は光学濃度にほぼ比例することが分かる。また、この比例係数は、-20〜-40の値をとることも分かる。   In FIG. 5, the horizontal axis represents the optical density of various inconel alloy thin films, and the vertical axis represents the color temperature conversion ability of the color temperature correction filter required to make the spectral distribution uniform by the inconel alloy thin film, in other words, The value obtained by reversing the sign of the color temperature conversion ability of the Inconel alloy thin film is taken. As shown in the figure, for example, the color temperature conversion ability of the color temperature correction filter required to make the spectral distribution uniform by an Inconel alloy thin film having an optical density of 0.9 is about −12. The color temperature conversion ability of the color temperature correction filter required for making the spectral spectrum distribution uniform by the 2.7 Inconel alloy thin film whose optical density is three times 0.9 is almost three times that of -12. Since it is about −65, it can be seen that the color temperature conversion capability required to correct the optical characteristics of the Inconel alloy thin film is substantially proportional to the optical density. It can also be seen that this proportionality coefficient takes a value between -20 and -40.

以上のように、本実施形態では、ある代表透過率のインコーネル合金薄膜13を有する金属膜フィルタ部12に対して、このインコーネル合金薄膜13と、色温度変換能の絶対値が実質的に同じで正負の符号が逆の補正フィルタ部15を用いている。また、本実施形態のNDフィルタ装置10が備えている複数のNDフィルタ11は、各NDフィルタ11の金属膜フィルタ部12の光学濃度Dの変化に対して、各NDフィルタ11の補正フィルタ部15の色温度変換能Vの変化が比例関係になる。   As described above, in the present embodiment, the absolute value of the inconel alloy thin film 13 and the color temperature conversion capability is substantially equal to the metal film filter portion 12 having the inconel alloy thin film 13 having a certain representative transmittance. A correction filter unit 15 having the same positive and negative signs and reverse signs is used. In addition, the plurality of ND filters 11 included in the ND filter device 10 of the present embodiment are configured so that the correction filter unit 15 of each ND filter 11 corresponds to a change in the optical density D of the metal film filter unit 12 of each ND filter 11. The change in color temperature conversion ability V is proportional.

次に、本実施形態の照明装置の作用について説明する。   Next, the operation of the illumination device of this embodiment will be described.

光源1からの光は、NDフィルタ装置10の複数のNDフィルタ11のうち一つのNDフィルタ11で減光された後、光量微調整フィルタ装置20のウェッジフィルタ21のいずれかの箇所を通過してさらに減光される。この減光処理で、光源1からの光を照射面8で所望の照度にするためには、まず、NDフィルタ装置10の複数のNDフィルタ11のうち、照射面8での所望の照度よりも僅かに明るい光が得られるNDフィルタ11を選び、このNDフィルタ11が照明装置の光路中に位置するようにターレット18を回転させる。さらに、NDフィルタ11を通過した光が照射面8で所望の光度が得られるウェッジフィルタ21の位置を定め、この位置が照明光学装置の光路中に位置するように、ウェッジフィルタ21を回転させる。   The light from the light source 1 is attenuated by one ND filter 11 among the plurality of ND filters 11 of the ND filter device 10, and then passes through any part of the wedge filter 21 of the light amount fine adjustment filter device 20. Further dimmed. In order to change the light from the light source 1 to a desired illuminance at the irradiation surface 8 by this dimming process, first, among the plurality of ND filters 11 of the ND filter device 10, the desired illuminance at the irradiation surface 8. The ND filter 11 that can obtain slightly bright light is selected, and the turret 18 is rotated so that the ND filter 11 is positioned in the optical path of the illumination device. Further, the position of the wedge filter 21 where the light having passed through the ND filter 11 obtains a desired luminous intensity at the irradiation surface 8 is determined, and the wedge filter 21 is rotated so that this position is located in the optical path of the illumination optical device.

ウェッジフィルタ21を通過した光は、インテグレータロッド5に入射する。インテグレータロッド5では、前述したように、斜めに入射した光は壁面で反射してインテグレータロッド5の出射面で、光軸とほぼ平行に入射した光と折り重なるように重なり合い、照度が平均化される。インテグレータロッド5から出射した光は、さらにフライアイレンズ6に入射する。フライアイレンズ6を構成する複数の素レンズ6aに入射した各光は、照射面8で互いに重なり合い更に平均化される。   The light that has passed through the wedge filter 21 enters the integrator rod 5. In the integrator rod 5, as described above, the obliquely incident light is reflected by the wall surface and overlaps with the light incident on the exit surface of the integrator rod 5 almost in parallel with the optical axis, and the illuminance is averaged. . The light emitted from the integrator rod 5 further enters the fly-eye lens 6. The lights incident on the plurality of elementary lenses 6a constituting the fly-eye lens 6 overlap each other on the irradiation surface 8 and are further averaged.

このように本実施形態では、従来技術の欄で述べた特許文献1のように開口絞りにより光量を調節せずに、NDフィルタ11で光量を調整しているため、インテグレータロッド5の光入射面での光受光面積が変化せず、光量ムラを抑えることができる。特に、本実施形態では、光量ムラを抑えるために、インテグレータロッド5の他に、フライアイレンズ6も用いているため、光量ムラを極めて小さくすることができる。   Thus, in this embodiment, since the light quantity is adjusted by the ND filter 11 without adjusting the light quantity by the aperture stop as in Patent Document 1 described in the section of the prior art, the light incident surface of the integrator rod 5 is adjusted. In this case, the light receiving area does not change and unevenness in the amount of light can be suppressed. In particular, in this embodiment, since the fly-eye lens 6 is used in addition to the integrator rod 5 in order to suppress the light amount unevenness, the light amount unevenness can be extremely reduced.

また、本実施形態では、光学濃度の変化に対して色温度変化のある金属膜フィルタ部12を有しているものの、この色温度変化を補正する補正フィルタ部15を設けているので、光学濃度の高い金属膜フィルタ部12を用いているときと、光学濃度の低い金属膜フィルタ部12を用いているときで、色温度に変化がほとんど無く、有効な検査を行うことができる。   In the present embodiment, although the metal film filter unit 12 having a color temperature change with respect to the change in optical density is provided, the correction filter unit 15 for correcting the color temperature change is provided. When the metal film filter unit 12 having a high optical density is used and when the metal film filter unit 12 having a low optical density is used, there is almost no change in the color temperature, and an effective inspection can be performed.

ところで、ウェッジフィルタ21は、前述したように、金属膜23を用いているので、NDフィルタ11の金属膜フィルタ部12と同様に、波長に応じて透過率が異なっている。しかしながら、光量微調整に用いるウェッジフィルタ21中で光学濃度の最も高い部分でも、光学濃度が比較的低いために、波長に応じた透過率の変化量は、検査に影響を与えるほどではない。具体的に、仮に、図4及び図5に示すように、複数のNDフィルタ11の各金属膜フィルタ部12として、光学濃度が、0.45、0.9、1.35、1.45、…と、光学濃度差が0.45のものを用いた場合、ウェッジフィルタ21で光量調整するために必要な光学濃度の範囲は、0〜0.45である。このため、ウェッジフィルタ21中で光学濃度が最も高い部分でも、そこの光学濃度は0.45で、そのときの色温度変換能が5以下であり、図4中の光学濃度が0.45の透過率特性と同じで、波長に応じた透過率の変化はきわめて小さい。したがって、ウェッジフィルタ21に金属膜を用いても、検査にほとんど影響を与えない。   By the way, since the wedge filter 21 uses the metal film 23 as described above, similarly to the metal film filter portion 12 of the ND filter 11, the transmittance varies depending on the wavelength. However, even at the highest optical density portion of the wedge filter 21 used for fine adjustment of the light amount, the optical density is relatively low, so the amount of change in transmittance according to the wavelength does not affect the inspection. Specifically, as shown in FIGS. 4 and 5, the optical density is 0.45, 0.9, 1.35, 1.45 as each metal film filter unit 12 of the plurality of ND filters 11. When an optical density difference of 0.45 is used, the optical density range necessary for adjusting the amount of light with the wedge filter 21 is 0 to 0.45. For this reason, even in the portion having the highest optical density in the wedge filter 21, the optical density is 0.45, the color temperature conversion ability at that time is 5 or less, and the optical density in FIG. 4 is 0.45. Similar to the transmittance characteristic, the change in transmittance according to the wavelength is extremely small. Therefore, even if a metal film is used for the wedge filter 21, the inspection is hardly affected.

なお、本実施形態では、補正フィルタ部15として、基板14と、この基板14上に形成された誘導体膜16とを有するものを用いたが、本発明は、これに限定されるものでなく、目的の色温度変換能を有する色ガラスフィルタを用いてもよい。但し、光学濃度の小さい、つまり透過率の高いNDフィルタを製造する場合には、耐久性の面で、光を実質的に吸収しない誘電体膜16を用いた方が好ましい。また、以上の実施形態では、金属膜フィルタ部12の金属膜13としてインコーネル合金を用いたが、クロムや銀など他の材料を用いてもよい。この場合、当然、その材料の波長に応じた透過率特性を調べ、その透過率特性に応じた補正フィルタ部15を用いる必要があることは言うまでもない。   In the present embodiment, the correction filter unit 15 having the substrate 14 and the derivative film 16 formed on the substrate 14 is used. However, the present invention is not limited to this. You may use the color glass filter which has the target color temperature conversion ability. However, when manufacturing an ND filter having a low optical density, that is, a high transmittance, it is preferable to use the dielectric film 16 that does not substantially absorb light in terms of durability. Further, in the above embodiment, the Inconel alloy is used as the metal film 13 of the metal film filter unit 12, but other materials such as chromium and silver may be used. In this case, needless to say, it is naturally necessary to examine the transmittance characteristic according to the wavelength of the material and use the correction filter unit 15 according to the transmittance characteristic.

また、以上の実施形態のNDフィルタ11は、金属膜フィルタ部12及び補正フィルタ部15が、それぞれ、独自の基板14,14を有し、そこに膜13,16を形成したものであるが、図6に示すように、一枚の基板14の一方の面に金属薄膜13を形成し、他方の面に誘導体膜16を形成して、これでNDフィルタ11aを構成するようにしてもよい。このようにNDフィルタ11aを構成することにより、NDフィルタ装置の軽量化及び低コスト化を図ることができる。但し、本実施形態のように、それぞれ独自の基板14,14で金属膜フィルタ部12及び補正フィルタ部15を形成した方が、各フィルタ部12,15の光学性能に製造上のバラツキが生じても簡単にフィルタ部を交換できるというメリットがある。   Further, in the ND filter 11 of the above embodiment, the metal film filter unit 12 and the correction filter unit 15 have their own substrates 14 and 14, respectively, and the films 13 and 16 are formed thereon, As shown in FIG. 6, the metal thin film 13 may be formed on one surface of a single substrate 14, and the derivative film 16 may be formed on the other surface, thereby forming the ND filter 11a. By configuring the ND filter 11a in this way, it is possible to reduce the weight and cost of the ND filter device. However, as in the present embodiment, when the metal film filter unit 12 and the correction filter unit 15 are formed with their own substrates 14 and 14, the optical performance of the filter units 12 and 15 will vary in manufacturing. There is also an advantage that the filter part can be easily replaced.

また、以上の実施形態では、金属膜フィルタ部12に対する補正フィルタ部15の相対的な位置が変化しないものであるが、例えば、図7に示すように、互いに光学濃度が異なる複数の金属フィルタ部12を有する第1のターレット18aと、同じく互いに光学濃度が異なる複数の金属フィルタ部12を有する第2のターレット18bと、複数の補正フィルタ部15を有する第3のターレット18cとを設けて、第1のターレット18aの各金属フィルタ部12及び第2のターレット18bの各金属フィルタ部12に対して、相対位置が変化する複数の補正フィルタ部15を設けてもよい。この場合、第1のターレット18aの複数の金属フィルタ部12と第2のターレット18bの複数の金属フィルタ部12との組み合わせで、より多くの光学濃度を確保できるようにし、第1のターレット18aの複数の金属フィルタ部12と第2のターレット18bの複数の金属フィルタ部12との組み合わせにより生じる全ての光学濃度に対して、その透過率特性を補正する複数の補正フィルタ部15を第3のターレット18cに設けることになる。   In the above embodiment, the relative position of the correction filter unit 15 with respect to the metal film filter unit 12 does not change. For example, as shown in FIG. 7, a plurality of metal filter units with different optical densities are used. A first turret 18 a having 12, a second turret 18 b having a plurality of metal filter parts 12 having different optical densities, and a third turret 18 c having a plurality of correction filter parts 15. A plurality of correction filter portions 15 whose relative positions change may be provided for each metal filter portion 12 of one turret 18a and each metal filter portion 12 of the second turret 18b. In this case, a combination of the plurality of metal filter portions 12 of the first turret 18a and the plurality of metal filter portions 12 of the second turret 18b can ensure more optical density, and the first turret 18a The third turret includes a plurality of correction filter portions 15 that correct the transmittance characteristics for all optical densities generated by the combination of the plurality of metal filter portions 12 and the plurality of metal filter portions 12 of the second turret 18b. 18c.

本発明に係る一実施形態として照明装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of an illuminating device as one Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る一実施形態としてNDフィルタの断面図である。It is sectional drawing of an ND filter as one Embodiment concerning this invention. 本発明に係る一実施形態として光量微調整フィルタ装置の平面図である。It is a top view of a light quantity fine adjustment filter device as one embodiment concerning the present invention. 各光学濃度のインコーネル合金薄膜の波長に対する透過率比を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the transmittance | permeability ratio with respect to the wavelength of the Inconel alloy thin film of each optical density. 各光学濃度のインコーネ合金薄膜の透過率特性を補正をするのに必要な色温度変換能を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the color temperature conversion capability required in order to correct | amend the transmittance | permeability characteristic of the Incone alloy thin film of each optical density. 本発明に係る他の実施形態としてのNDフィルタの断面図である。It is sectional drawing of the ND filter as other embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る他の実施形態としてのNDフィルタ装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the ND filter apparatus as other embodiment which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:光源 5:インテグレータロッド
6:フライアイレンズ 8:照射面
10:NDフィルタ装置 11,11a:NDフィルタ
12:金属膜フィルタ部 13:インコーネル合金薄膜
14:基板 15:補正フィルタ部
16:誘電体膜 18:ターレット
20:光量微調整フィルタ装置 21:ウェッジフィルタ
1: Light source 5: Integrator rod 6: Fly eye lens 8: Irradiation surface 10: ND filter device 11, 11a: ND filter 12: Metal film filter part 13: Inconel alloy thin film 14: Substrate 15: Correction filter part 16: Dielectric Body membrane 18: Turret 20: Fine adjustment filter device 21: Wedge filter

Claims (9)

光量を調整するために用いられるNDフィルタにおいて、
入射光を減光させる金属膜フィルタ部と、
前記金属膜フィルタ部と、色温度変換能の絶対値が実質的に同じで正負の符号が逆の補正フィルタ部と、
を有することを特徴とするNDフィルタ。
In the ND filter used for adjusting the amount of light,
A metal film filter for reducing incident light; and
The metal film filter unit, and a correction filter unit having substantially the same absolute value of color temperature conversion ability and a reverse sign.
An ND filter comprising:
光量を調整するために用いられるNDフィルタにおいて、
入射光を減光させる金属膜フィルタ部と、
前記金属膜フィルタ部と組み合わせた透過率を各波長域で均一にする補正フィルタ部と、
を有することを特徴とするNDフィルタ。
In the ND filter used for adjusting the amount of light,
A metal film filter for reducing incident light; and
A correction filter unit that makes the transmittance combined with the metal film filter unit uniform in each wavelength region;
An ND filter comprising:
請求項1及び2のいずれか一項に記載のNDフィルタにおいて、
前記補正フィルタ部は、誘電体膜を有する、
ことを特徴とするNDフィルタ。
The ND filter according to any one of claims 1 and 2,
The correction filter unit has a dielectric film,
An ND filter characterized by that.
請求項3に記載のNDフィルタにおいて、
一枚の基板の表裏面のうち、一方の面に前記金属膜フィルタ部の金属膜が形成され、他方の面に前記補正フィルタ部の前記誘電体膜が形成されている、
ことを特徴とするNDフィルタ。
The ND filter according to claim 3,
Of the front and back surfaces of one substrate, the metal film of the metal film filter portion is formed on one surface, and the dielectric film of the correction filter portion is formed on the other surface.
An ND filter characterized by that.
請求項1から4のいずれか一項に記載のNDフィルタを複数備え、
複数の前記NDフィルタの各金属膜フィルタ部は、互いに光学濃度が異なり、
複数の前記NDフィルタは、各NDフィルタの前記金属膜フィルタ部の光学濃度の増加又は減少に対応して、各NDフィルタの前記補正フィルタ部の色温度変換能が増加又は減少する、
ことを特徴とするNDフィルタ装置。
A plurality of the ND filters according to any one of claims 1 to 4,
Each metal film filter portion of the plurality of ND filters has a different optical density,
In the plurality of ND filters, the color temperature conversion ability of the correction filter unit of each ND filter increases or decreases in response to the increase or decrease of the optical density of the metal film filter unit of each ND filter.
An ND filter device.
請求項5に記載のNDフィルタ装置において、
複数の前記NDフィルタは、各NDフィルタの前記金属膜フィルタ部の光学濃度Dの変化と、各NDフィルタの前記補正フィルタ部の色温度変換能Vの変化とがほぼ比例関係にある、
ことを特徴とするNDフィルタ装置。
The ND filter device according to claim 5,
In the plurality of ND filters, the change in the optical density D of the metal film filter portion of each ND filter and the change in the color temperature conversion ability V of the correction filter portion of each ND filter are substantially proportional to each other.
An ND filter device.
請求項6に記載のNDフィルタ装置において、
前記金属膜フィルタ部は、インコーネルを主成分とする金属薄膜を有し、
前記金属膜フィルタ部の光学濃度Dと前記補正フィルタ部の色温度変換能Vとの前記比例関係を示す比例係数V/Dが−20から−40の間の値である、
ことを特徴とするNDフィルタ装置。
The ND filter device according to claim 6,
The metal film filter portion has a metal thin film containing Inconel as a main component,
A proportional coefficient V / D indicating the proportional relationship between the optical density D of the metal film filter portion and the color temperature conversion ability V of the correction filter portion is a value between −20 and −40.
An ND filter device.
光を発する光源と、
前記光源からの光を受ける請求項5から7のいずれか一項に記載のNDフィルタ装置と、
NDフィルタ装置の複数のNDフィルタのうちのいずれかのNDフィルタを通過した光の光量分布の平均化を図る光量分布平均化光学系と、
を備えていることを特徴とする照明装置。
A light source that emits light;
The ND filter device according to any one of claims 5 to 7, which receives light from the light source;
A light quantity distribution averaging optical system that averages the light quantity distribution of light that has passed through any one of the ND filters of the ND filter device;
A lighting device comprising:
請求項8に記載の照明装置において、
位置の変化に伴って光学濃度が連続的に変化する光量微調整用フィルタを備えている、
ことを特徴とする照明装置。
The lighting device according to claim 8.
A light amount fine adjustment filter whose optical density continuously changes with a change in position is provided.
A lighting device characterized by that.
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