JP2008076489A - 照明光学系及びこの照明光学系を有する光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数色、複数個の半導体光源の配置に工夫を施すことで、ランプハウスをコンパクトに構成しつつ、光量ロスを低減し、照明ムラ、色ムラを改善する照明光学系。
【解決手段】アレイ状に配置された複数の光源１₀ 、１₁ 、１₂ と、その光源各々からの光束を相互に平行にコリーメートするコリメート光学系２０と、相互に平行にコリーメートされた光束から光源像アレイを形成するレンズアレイ３０と、コンデンサレンズ４とを備えており、アレイ状に配置された複数の光源１₀ 、１₁ 、１₂ は、同色の光源１₁ 、１₂ が中心Ｏ−Ｏ’に対して点対称に配置されている照明光学系。
【選択図】図１

Description

本発明は照明光学系に関し、特に、顕微鏡照明装置、投影装置、投影露光装置等の光学装置の照明光学系に関するものである。また、この照明光学系を有する光学装置顕微鏡に関するものである。

従来、顕微鏡落射照明光学系では、光源として水銀ランプ、キセノンランプが用いられてきたが、これらの光源はアーク光源であるため、発熱量が大きく、明るさのチラツキが大きいという問題があった。さらに、寿命は高々数百時間であり、一定の時期が経つとランプ交換が必要であった。これらを改善するため、寿命が長く、明るさのチラツキがない半導体光源に置き換えることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、顕微鏡落射照明光学系では、用いる蛍光色素、蛍光タンパクによって励起波長を選択する必要があるため、複数の波長を切り替えて照明できることが必要となる。従来は、アークランプの白色光を用い、蛍光キューブを、観察したい試料や励起法によって切り替える方式が用いられている。ここで、蛍光キューブは、励起フィルター、ダイクロイックミラー、吸収フィルターで構成されている。

半導体光源の場合、波長幅がブロードでないため、それぞれが異なる波長の光を射出する半導体光源を複数用意し、これらを組み合わせて光源として使用する。異なる波長の光を合成するには、ダイクロイックミラーで合成する方式（例えば、特許文献２参照）、複数色光源、複数個光源を平行光にしてから一点に集光する方式（例えば、特許文献３参照）等が提案されている。

さらに、近年のデジタルカメラの普及により、顕微鏡写真は従来の銀塩フィルムに代わり、デジタル画像で撮影されることが増加している。デジタル画像では、照明ムラは目視観察に比べより顕著に目立ち、これを改善するためにレンズアレイやロッドレンズを用いる照明手法が提案されている（特許文献４）。
特公平７−１２２６９４号公報 特開平８−１５５６０号公報 特許第３２２８０９８号公報 特開２００５−２８３８７９号公報

特許文献２には、単色半導体光源をダイクロイックミラーで合成する構成が開示されている。しかしながら、この構成では、ＬＥＤ（単色半導体光源）の配光特性による照明ムラは残存してしまう。また、ダイクロイックミラーへの入射角度が４５°から大幅にずれることを避けるため、光源からの光の取り込みＮＡ（開口数）を小さくせざるを得ず、照明効率が落ちる。

特許文献３には、異なる波長の複数個の半導体光源の出射光を組み合わせる構成が開示されている。しかしながら、この構成では、集光された点光源からの出射光は配光特性が存在し、また、色毎に配光特性が異なるため、ケーラー照明しても照射面にムラ、色ムラが発生してしまう。また、点光源をクリティカル照明すると、半導体光源内の輝度分布がそのまま照明ムラとなってしまう。

本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、照明の明るさムラや色ムラの少ない照明光学系及びこの照明光学系を有する光学装置を提供することである。

上記目的を達成する本発明の照明光学系は、アレイ状に配置された複数の光源と、前記複数の光源から射出された光束の各々をコリメートするコリメート光学系と、前記コリメートされた光束から光源像アレイを形成するレンズアレイを備え、前記複数の光源は、同じ波長の光を射出する光源が所定の点に対して対称に配置されていることを特徴とするものである。

この場合、前記複数の光源のうちの１つが、前記所定の点と重なる位置に配置されていてもよい。

あるいは、前記複数の光源はいずれも、前記所定の点の位置から離れた位置に配置されていてもよい。

また、異なる波長の光を射出する光源が隣り合う配置となるように、前記複数の光源が配置されていてもよい。

また、同じ波長の光を射出する光源が隣り合う配置を少なくとも含むように、前記複数の光源が配置されていてもよい。

また、前記コリメート光学系は複数のコリメートレンズで構成され、前記コリメートレンズの各々は、前記複数の光源の各々と１対１に対応して配置されていることを特徴とする。

また、前記コリメートレンズの１つに対して、前記レンズアレイを構成するレンズの複数個が対応することを特徴する。

また、本発明の光学装置は、上記の照明光学系を有することを特徴する。

本発明においては、同じ波長（波長域）の光を射出する光源が、所定の点に対して対称に配置されことで、その波長（波長域）での照明の明るさムラを軽減することができる。また、各々の波長（波長域）での明るさムラが軽減できるため、各々の波長で同時に照明した場合に照明の色ムラを軽減できる。

以下に、まず、照明光学系の実施形態の構成を説明し、次いで、そのような構成をとる理由について説明する。

図１は第１実施形態における照明光学系構成を示す光路展開図である。第１実施形態の照明光学系は、ケーラー照明を行う構成となっている。この照明光学系は、光源アレイ１０、コリメート光学系２０、レンズアレイ３０で構成されている。

光源アレイ１０は、３個の光源１₀ 、１₁ 、１₂ で構成されている。各光源としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）等が用いられる。また、本実施形態では、３つの異なる波長（λ₀ 、λ₁ 、λ₂ ）を射出する光源を用いている。ここで、光源１₀ は波長λ₀ の光を射出する光源である。また、光源１₁ と光源１₂ は波長λ₂ の光を射出する光源である。このように、光源アレイ１０は、同じ波長の光を射出する光源と、異なる波長の光を射出する光源とで構成されている。

また、本実施形態では、光源１₀ 、１₁ 、１₂ は一次元 (ライン状) に配置されている。このように、光源１₁ と光源１₂ は、光源１₀ を挟んで配置されている。よって、異なる波長の光を射出する光源が隣り合うように、各光源が配置されていることになる。

コリメート光学系２０は、複数のコリメートレンズ２₀ 、２₁ 、２₂ で構成されている。コリメートレンズ２₀ 、２₁ 、２₂ は、それぞれ同一の正レンズ（微小レンズ）である。また、コリメートレンズ２₀ 、２₁ 、２₂ は、光源１₀ 、１₁ 、１₂ に１対１に対応するように配置されている。すなわち、コリメートレンズ２₀ の前側焦点位置に光源１₀ が配置され、コリメートレンズ２₁ の前側焦点位置に光源１₁ が配置され、コリメートレンズ２₂ の前側焦点位置に光源１₂ が配置されている。

レンズアレイ３０は、コリメート光学系２０の光射出側に配置されている。レンズアレイ３０は、複数の正レンズ（微小レンズ）３で構成されている。正レンズ（微小レンズ）３はいずれも同一のレンズで、両面が同一曲率半径を有する。この正レンズ３がアレイ状に配置されて、レンズアレイ３０を構成している。正レンズ３の外径は、１つのコリメートレンズ、例えばコリメートレンズ２₀ の外径よりも小さい。よって、複数個の正レンズ３が、１つのコリメートレンズに対応することになる。

本実施形態では、１つのコリメートレンズの外径は、３つの正レンズ３を合わせたときの外径よりも若干小さい。よって、コリメートレンズ２₀ には、３つの正レンズ３が対応する。一方、コリメートレンズ２₁ や２₂ には、４つの正レンズ３が対応する。

以上が、本実施形態の照明光学系の基本構成である。なお、照射面５に照明光を照射する際には、コンデンサレンズ４が付加される。コンデンサレンズ４の前側焦点位置４１は個々の正レンズ３の後側焦点位置３１に一致している。ここで、個々の正レンズ３の射出側のレンズ面が、個々の正レンズ３の後側焦点位置３１と一致する構成とすることが好ましい。

Ｏ−Ｏ’は照明光学系の中心軸であって、コンデンサレンズ４の光軸と一致する。本実施形態では、光源アレイ１０、コリメート光学系２０、レンズアレイ３０及びコンデンサレンズ４は、何れも中心軸Ｏ−Ｏ’に対して対称な形状になっている。

また、本実施形態では、中心軸Ｏ−Ｏ’と重なる位置に光源１₀ が配置されている。そして、光源１₁ と光源１₂ が中心軸Ｏ−Ｏ’に対して対称に配置されている。別の表現をするならば、中心軸Ｏ−Ｏ’に垂直な仮想面と中心軸Ｏ−Ｏ’との交点を所定の点とすると、この所定の点と重なる位置に光源１₀ が配置されている。また、この所定の点に対して、光源１₁ と光源１₂ が対称に配置されている。

このような構成であるので、光源１₀ 、１₁ 、１₂ 、・・・の各々から出た発散光は、対応するコリメートレンズ２₀ 、２₁ 、２₂ 、・・・で中心軸Ｏ−Ｏ’に沿う方向にコリメートされる。コリメートされた光は、集光レンズアレイ３０に入射する。前述のように、コリメートレンズ２₀ 、２₁ 、２₂ 、・・・各々には、複数の正レンズ３が対応している。よって、各正レンズの後側焦点位置３１に、光源１₀ 、１₁ 、１₂ 、・・・の像（光源像アレイ）が形成される。

例えば、光源１₀ から射出した光は、対応するコリメートレンズ２₀ でコリメートされ、そのコリメート光は対応する３つの正レンズ３に入射する。そして、その３つの正レンズ３_-01 、３_-02 、３_-03 の後側焦点位置３１に、光源１₀ の像として、３つの像１’₀₁、１’₀₂、１’₀₃を形成する。そして、３つの光源像１’₀₁、１’₀₂、１’₀₃からの発散光は、コンデンサレンズ４でコリメートされ、コリメート光はコンデンサレンズ４の後側焦点位置の照射面５に到達する。コリメート光が到達した範囲は、中心軸Ｏ−Ｏ’と中心とする一定の範囲である。この照射範囲は、何れの正レンズ３（後側焦点位置３１の光源像）から出た光についても同じになるので、照射面５には全ての正レンズ３から出た光が重畳して入射することになる。

このように、光源アレイ１０において、同じ波長の光を射出する光源を点対称な位置に配置する理由を、図２を参照して説明する。図２（ａ）〜（ｃ）各々の左側の図は図１に対応する図であり、右側の図はそれぞれの状態における照射面５での照度分布を示す図である。

図２（ａ）は、点対称な位置に配置された光源１₁ と光源１₂ のうち、一方の光源１₁ のみを点灯した場合の光路と照射面５における照度分布を示す図である。なお、光源１₁ と光源１₂ は、同じ波長の光を発する（射出する）光源である。

光源１₁ から出た発散光は、コリメートレンズ２₁ で中心軸Ｏ−Ｏ’に沿う方向にコリメートされる。そのコリメート光は、コリメートレンズ２₁ に対応する４つの正レンズ３に入射し、正レンズ３各々の後側焦点位置３１に光源１₁ の像を複数形成する。そして、それらの像からの発散光は、コンデンサレンズ４でコリメートされ、照射面５の所定の範囲に入射する。ここで、照射面５は、上述のように、コンデンサレンズ４の後側焦点位置である。また、所定の範囲とは、中心軸Ｏ−Ｏ’と中心とする範囲である。

図示のように、例えばコリメートレンズ２₁ に対応する４つの正レンズ３_-11 、３_-12 、３_-13 、３_-14 のうち、周辺に位置する正レンズ３_-11 には、レンズ全体のうち下半分にしかコリメート光が入射しない。この場合、正レンズ３_-11 から射出される光束は、レンズ全体に光束が入射した場合（破線で示す) に比べると、配光特性が偏った（図では斜線部のみ）光束になる。一方、正レンズ３_-12 、３_-13 に入射したコリメート光は、いずれもレンズ全体を通過する（なお、正レンズ３_-14 については、図示を省略する。）。

よって、照射面５には、中心軸Ｏ−Ｏ’よりも上側に、多くの光束が入射することになる。そのため、図２（ａ）の状態では、その右側に照度分布の図を示すように、照射面５の下側に比べて、照射面５の上側（ｙ軸正方向）の照度が相対的に高い照度分布となる。

図２（ｂ）は、図２（ａ）と反対に、他方の光源１₂ のみを点灯した場合の光路と照射面５における照度分布を示す図である。図２（ａ）と同様の理由で、こちらは、照射面５の上側に比べて、照射面５の下側（ｙ軸負方向）の照度が相対的に高い照度分布となる。

図２（ｃ）は、両方の光源１₁ と１₂ を同時に点灯した場合を示す図である。この場合、図２（ａ）と図２（ｂ）の照度分布が重なり合うので、一方の照度が低い領域を、他方の照度が高い領域が補うことになる。その結果、その右側に照度分布の図を示すように、照射面５での照度分布（実線）は位置によらず略均一になる。

以上のように、光源アレイ１０において、同じ波長の光を発する（射出する）光源を点対称な位置に配置すると、一方の照明光の照度の不均一が、他方の照明光によって補われる。よって、１つの波長における照度分布が略均一になる。また、異なる波長の光を発する光源を用いて照明を行っても、色ムラが生じないようになる。

図１に示す光源アレイ１０では、光源１₀ 、１₁ 、１₂ 、・・・を１次元（ライン状）に配置していた。しかしながら、変形例を図３に示すように、光源１₀ 、１₁ 、１₂ 、・・・を２次元に配置して、光源アレイ１０を構成するようにしてもよい。光源１₀ 、１₁ 、１₂ 、・・・は、実際には微小な光源であるが、図３では、分かりやすくするために、光源１₀ 、１₁ 、１₂ 、・・・を各々大きな円で描いてある。

図３（ａ）は、光源アレイ１０の第１変形例を示す図である。本変形例では、光源アレイ１０は７個の光源１₀ 〜１₆ で構成されている。光源１₁ 〜１₆ は、六方格子状あるいは同心状に配置されている。本変形例では、４つの異なる波長（λ₀ 、λ₁ 、λ₂ 、λ₃ ）を射出する光源を用いている。ここで、光源１₀ は波長λ₀ の光を射出する光源である。また、光源１₁ と光源１₂ は波長λ₁ の光、光源１₃ と光源１₄ は波長λ₂ の光、光源１₅ と光源１₆ は波長λ₃ の光を射出する光源である。このように、光源アレイ１０は、同じ波長の光を射出する光源と、異なる波長の光を射出する光源とで構成されている。

また、所定の点（中心軸Ｏ−Ｏ’）と重なる位置に光源１₀ が配置されている。そして、この所定の点に対して、光源１₁ と光源１₂ が対称に配置されている。同様に、この所定の点に対して、光源１₃ と光源１₄ 、光源１₅ と光源１₆ が、それぞれ対称に配置されている。そして、本変形例でも、異なる波長の光を射出する光源が隣り合うように、各光源が配置されていることになる。

図３（ｂ）は、光源アレイ１０の第２変形例を示す図である。本変形例では、光源アレイ１０は１６個の光源１₁ 〜１₁₆で構成されている。光源１₁ 〜１₁₆は正方格子状に配置されている。本変形例では、４つの異なる波長（λ₁ 、λ₂ 、λ₃ 、λ₄ ）を射出する光源を用いている。ここで、光源１₁ 、光源１₂ 、光源１₁₅及び光源１₁₆は波長λ₁ の光、光源１₃ 、光源１₄ 、光源１₁₁ 、光源１₁₂は波長λ₂ の光、光源１₅ 、光源１₆ 、光源１₉ 及び光源１₁₀は波長λ₃ の光、光源１₇ 、光源１₈ 、光源１₁₃及び光源１₁₄は波長λ₄ の光を射出する光源である。このように、光源アレイ１０は、同じ波長の光を射出する光源と、異なる波長の光を射出する光源とで構成されている。

本変形例では、いずれの光源も、所定の点（中心軸Ｏ−Ｏ’）から離れた位置に配置されている。そして、この所定の点に対して、光源１₁ と光源１₂ が対称に配置されている。同様に、この所定の点に対して、光源１₃ と光源１₄ 、光源１₅ と光源１₆ 、光源１₇ と光源１₈ 、光源１₉ と光源１₁₀、光源１₁₁と光源１₁₂、光源１₁₃と光源１₁₄、光源１₁₅と光源１₁₆が、それぞれ対称に配置されている。本変形例でも、異なる波長の光を射出する光源が隣り合うように、各光源が配置されていることになる。ただし、光源１₁ と光源１₁₆、及び光源１₂ と光源１₁₅は、それぞれ同じ波長の光を射出する光源である。よって、本変形例は、同じ波長の光を射出する光源が隣り合う配置を少なくとも含む構成となっている。

図３（ｃ）は、光源アレイ１０の第３変形例を示す図である。本変形例では、光源アレイ１０は１９個の光源１₀ 〜１₁₈で構成されている。光源１₀ 〜１₁₈は、図３（ａ）と同様に六方格子状あるいは同心状の配置である。本変形例では、５つの異なる波長（λ₀ 、λ₁ 、λ₂ 、λ₃ 、λ₄ ）を射出する光源を用いている。ここで、光源１₀ は波長λ₀ の光を射出する光源である。また、光源１₁ 、光源１₂ 、光源１₃ 及び光源１₄ は波長λ₁ の光、光源１₅ 、光源１₆ 、光源１₁₃ 、光源１₁₄、光源１₁₇及び光源１₁₈は波長λ₂ の光、光源１₇ 、光源１₈ 、光源１₁₁及び光源１₁₂は波長λ₃ の光、光源１₉ 、光源１₁₀、光源１₁₅及び光源１₁₆は波長λ₄ の光を射出する光源である。そこのように、光源アレイ１０は、同じ波長の光を射出する光源と、異なる波長の光を射出する光源とで構成されている。

また、所定の点（中心軸Ｏ−Ｏ’）と重なる位置に光源１₀ が配置されている。そして、この所定の点に対して、光源１₁ と光源１₂ が対称に配置されている。同様に、この所定の点に対して、光源１₃ と光源１₄ 、光源１₅ と光源１₆ 、光源１₇ と光源１₈ 、光源１₉ と光源１₁₀、光源１₁₁と光源１₁₂、光源１₁₃と光源１₁₄、光源１₁₅と光源１₁₆、光源１₁₇と光源１₁₈が、それぞれ対称に配置されている。このように、本変形例は、同じ波長の光を射出する光源が隣り合う配置を少なくとも含む構成となっている。なお、本変形例では、異なる波長の光を射出する光源が隣り合う配置もあるが、同じ波長の光を射出する光源が隣り合う配置の方が多くなっている。

以上例示した、光源アレイ１０は、各光源が１つの発光部を備えているものとした。しかしながら、図４（ａ）に示すように、１つの光源１００が複数の発光部（１００ａ、１００ｂ、１００ｃ）を備えていてもよい。また、各光源の発光部の面積もほぼ同じ面積としているが、図４（ｂ）に示すように、発光部の面積が異なっていてもよい。この場合、１つの光源における発光部の面積を異ならせる方法と、光源の数を異ならせる方法とがある。図４（ｂ）では、光源アレイ１１０は、光源の数を異ならせる方法である。中央の光源１１０ａは１つの光源、１１０ｂは４つの光源、１１０ｃは３つの光源で構成されている。

また、各光源は１つの波長で照明したい場合は、所望の波長の光を射出する光源のみを点燈すればよい。また、複数の波長で照明したい場合は、所望の波長の光を射出する光源( 複数) を点燈すればよい。なお、光源が半導体レーザの場合は、射出光の波長幅は非常に狭い。一方、光源が発光ダイオードの場合は、射出光の波長幅は半導体レーザに比べて広い。このように、上記説明における波長とは、ある程度の幅を持つ場合も含むものとする。

次に、レンズアレイ３０の変形例を図５に示す。図１に示す構成では、レンズアレイ３０は、両面が同一曲率半径の両凸正レンズからなるものを考えていた。しかしながら、レンズアレイ３０は、このような単レンズをアレイ状に配置してなるものに限られない。例えば、図５に示す断面図のように、同一形状のレンズアレイ３２、３３でレンズアレイ３０を構成することができる。レンズアレイ３２、３３は、一方の面が同一凸形状のレンズアレイ面に形成され、他方の面が平面となっている。このようなレンズアレイ３２、３３を２枚用意し、両者を平面側で向かい合うように整列して配置する。その際、両者の合成した後側焦点位置３１が射出側のレンズアレイ３３のレンズ面に一致するように構成する。このようにしてレンズアレイ３０を構成すると、所望の特性のレンズアレイが容易に作製可能となる。

また、レンズアレイ３０を構成する正レンズ３の配列として、図６に平面図を示すように、各単位レンズ３の外形を正六角形にし、それらを蜂の巣状に配列してもよい。あるいは、各単位レンズ３の外形を円形や矩形にして、それらを中心に対して点対称に配置するようにしてもよい。

以上述べた本実施形態の照明光学系は、顕微鏡落射照明光学系に用いることができる。その場合、コンデンサレンズ４は顕微鏡対物レンズが兼ねることになる。そこで、顕微鏡対物レンズの後側焦点位置（射出瞳位置）とレンズアレイ３０の後側焦点位置３１が一致し、かつ、顕微鏡対物レンズの光軸と照明光学系の中心軸Ｏ−Ｏ’が一致するように、照明光学系を取り付けるようにする。このようにすることで、照明ムラや色むらの少ないケーラー照明系が、顕微鏡落射照明において実現できる。

図７は、本実施形態の照明光学系の変形例を示す図である。この変形例では、照明光学系とコンデンサレンズ４の間、より具体的には、レンズアレイ３０とコンデンサレンズ４の間に、リレー光学系５０を配置している。この構成は、例えば、顕微鏡落射照明光学系に適した照明光学系を実現するのに有効である。リレー光学系５０は、正レンズ５１と正レンズ５３で構成されている。正レンズ５１の後側焦点と正レンズ５３の前側焦点とを一致させているので、共焦点配置（望遠光学系）となっている。また、正レンズ５１の前側焦点位置を集光レンズアレイ３０の後側焦点位置３１と一致させ、正レンズ５３の後側焦点位置をコンデンサレンズ４の前側焦点位置４１に一致させている。そして、その正レンズ５１と正レンズ５３の共焦点位置に視野絞り５２を配置している。このようにすることで、視野絞り５２は照射面５と共役になり、照射面５の照明領域を制限することができる。

この構成においても、上記の光源アレイ１０を用いることで、明るさムラや色ムラが生じないようになる。

図８は、本実施形態の照明光学系の変形例を示す図である。本変形例では、コリメート光学系２０から出たコリメート光を直接レンズアレイ３０に入射させるのではなく、全体のビーム径を拡大したり縮小してレンズアレイ３０に入射させている。図８に示す構成では、コリメート光学系２０と集光レンズアレイ３０の間にアフォーカル光学系６０を配置している。ここでのアフォーカル光学系６０は、ビーム径を縮小する光学系である。このような構成をとると、光源アレイ１０が比較的大型であっても、小型のレンズアレイ３０に対応させることが可能になる。

上記のように、本変形例では、コリメート光学系２０と集光レンズアレイ３０の間にアフォーカル光学系６０等のレンズ系を配置している。この場合、そのレンズ系には、色収差補正のために高分散のフリントガラスを負レンズに用いる必要がある。ここで、フリントガラスは、屈折率ｎ_d が１．６以上の場合にアッベ数ν_d が５０以下、屈折率ｎ_d が１．６以下の場合にアッベ数ν_d が５５以下のガラスを言う。このフリントガラスは一般に、図９（ｂ）に模式的に示すように、短波長側で透過率が低下する。一方、負レンズでは、光軸中心で厚みが薄くなる。そこで、図９（ａ）に示すように、中心軸Ｏ−Ｏ’近傍に配置される光源の波長を最も短い波長となるように、各光源を適宜配置する。このようにすることが、短波長の透過割合を他の波長の透過割合に整合させる上で重要である。

以上、本発明の光学装置用照明光学系を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施形態に限定されず種々の変形が可能である。

本発明の光学装置用照明光学系の基本的な構成を示す光路展開図である。 点対称な位置に配置される単色光源を同一波長とする理由を説明するための図であって、（ａ）一方の光源を点燈したときの照明光の状態を示す図、（ｂ）他方の光源を点燈したときの照明光の状態を示す図、（ｃ）両方の光源を点燈したときの照明光の状態を示す図である。 光源アレイを構成する光源の２次元配置例を示す図あって、（ａ）第１変形例を示す図、（ｂ）第２変形例を示す図、（ｃ）第３変形例を示す図である。 光源の変形例を示す図であって（ａ）１つの光源が複数の発光部を有する例、（ｂ）各光源の発光部の面積が異なる例を示す図である。 レンズアレイの別の構成を示す断面図である。 レンズアレイを構成する正レンズの配列を示す平面図である。 レンズアレイとコンデンサレンズの間にリレー光学系を配置して構成した照明光学系の光路展開図である。 コリメート光学系とレンズアレイの間にビーム径を縮小するアフォーカル光学系を配置した例を示す断面図である。 中心軸近傍の光源アレイ中の光源の波長を最も短い波長になるようにする理由を説明するための図であって、（ａ）負レンズの配置を示す図、（ｂ）フリントガラスの分光透過率特性を示す図である。

符号の説明

１₀ 、１₁ 、１₂ 、〜１₁₆、１₁₇、１₁₈…単色光源
２₀ 、２₁ 、２₂ 、・・・…コリメートレンズ
３…正レンズ（微小レンズ）
４…コンデンサレンズ
５…照射面
１０…光源アレイ
２０…コリメートレンズアレイ
３０…集光レンズアレイ
３１…集光レンズアレイの（の正レンズの）後側焦点位置
３２、３３…レンズアレイ
４１…コンデンサレンズの前側焦点位置
５０…リレー光学系
５１、５３…正レンズ
５２…視野絞り
５４…負レンズ
６０…アフォーカル光学系
Ｏ−Ｏ’…中心軸

Claims (8)

1. アレイ状に配置された複数の光源と、前記複数の光源から射出された光束の各々をコリメートするコリメート光学系と、前記コリメートされた光束から光源像アレイを形成するレンズアレイを備え、前記複数の光源は、同じ波長の光を射出する光源が所定の点に対して対称に配置されていることを特徴とする照明光学系。
2. 前記複数の光源のうちの１つが、前記所定の点と重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の照明光学系。
3. 前記複数の光源はいずれも、前記所定の点の位置から離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の照明光学系。
4. 異なる波長の光を射出する光源が隣り合う配置となるように、前記複数の光源が配置されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の照明光学系。
5. 同じ波長の光を射出する光源が隣り合う配置を少なくとも含むように、前記複数の光源が配置されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の照明光学系。
6. 前記コリメート光学系は複数のコリメートレンズで構成され、前記コリメートレンズの各々は、前記複数の光源の各々と１対１に対応して配置されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項記載の照明光学系。
7. 前記コリメートレンズの１つに対して、前記レンズアレイを構成するレンズの複数個が対応することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の照明光学系。
8. 請求項１から７の何れか１項記載の照明光学系を備えた光学装置。

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