JP3112388B2 - 画像読取装置の照明光学系 - Google Patents

画像読取装置の照明光学系

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JP3112388B2
JP3112388B2 JP06323206A JP32320694A JP3112388B2 JP 3112388 B2 JP3112388 B2 JP 3112388B2 JP 06323206 A JP06323206 A JP 06323206A JP 32320694 A JP32320694 A JP 32320694A JP 3112388 B2 JP3112388 B2 JP 3112388B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、原稿載置面に載置さ
れた原稿からの光を受光して原稿の画像を読取る画像読
取装置において、原稿を照明する照明光学系に関する。
【0002】
【従来の技術】図13は、この発明の背景技術となる画
像読取装置の一例を示す図であり、走査ヘッドの入力走
査光学系を示している。この画像読取装置は、同図に示
すように、原稿シリンダ(原稿載置面)1に貼着された
原稿2からの光を走査ヘッドに設けられたピックアップ
レンズ3により受光して、原稿2の実像を絞り4の位置
に結像させ、該絞り4を通過した光を光電子増倍管5に
入光させて電気信号に変換するように構成されている。
【0003】また、この装置では、原稿2の実像を絞り
4の位置に正しく結ばせるために、ピックアップレンズ
3と絞り4との間に可動ミラ−6が配設されるととも
に、絞り4と光学距離が同一になる位置に透過型のスク
リ―ン7が配置されている。すなわち、可動ミラ―6に
より反射された光がスクリ―ン7に導かれて投影像がス
クリーン7上に投影されるので、作業者が目視にて観察
しながらピックアップレンズ3の焦点合わせを行うこと
ができるように構成されている。
【0004】上記のように構成された画像読取装置によ
って原稿2を読取るためには、原稿2に適当な条件で照
明する必要がある。そこで、従来より、種々の照明光学
系が提案され、画像読取装置に組み込まれていた。
【0005】図14は、従来の画像読取装置の透過原稿
用の照明光学系を示す図である。この照明光学系では、
ランプハウス11内に光源ランプ12と、光源ランプ1
2からの光を取り込むコレクターレンズ(コレクターレ
ンズ系)13と、視野絞り14とがこの順序で配置され
ており、光源ランプ12からの光がコレクターレンズ1
3および視野絞り14を介して、原稿シリンダ1の回転
軸1aと平行に伸びるレイパイプ15内に出射される。
【0006】このレイパイプ15の内部には、開口絞り
16およびミラー17が配置されており、レイパイプ1
5への入射光が開口絞り16を通過した後、ミラー17
で反射される。そして、この反射光はレイパイプ15の
表面部に固着されたコンデンサーレンズ18を介して透
光性の原稿シリンダ1上の原稿2に照射される。こうし
て、原稿2が照明される。
【0007】画像読取装置によって原稿2を読取る場
合、原稿の読取処理に先立って、読取開始位置と読取終
了位置とを設定する処理(以下「照準合わせ」という)
と、ピックアップレンズ3の焦点を合わせる処理(以下
「ピント合わせ」という)とを行う必要があり、スクリ
―ン7上に原稿2の像を投影させ、作業者がその投影像
を観察しながら、照準合わせ及びピント合わせを行う。
なお、以下の説明の便宜から、上記処理を行うためにス
クリーン7上の投影像を観察することを「ビュワー観
察」という。
【0008】上記のようにして照準合わせ及びピント合
わせが完了すると、原稿シリンダ1を主走査方向(図1
4の矢印方向)に回転させるとともに、その回転運動と
同期して走査ヘッドおよび照明光学系を一体的に副走査
方向Yに移動させながら、原稿2からの光を光電子増倍
管5に導いて光電変換された電気信号を順次出力させ
る。このようにして原稿2の画像を読取る。なお、以下
の説明の便宜から、上記のようにして画像読取を行うこ
とを「スキャン」という。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ビュワー観
察時とスキャン時とでは、好適な照明条件は異なる。と
いうのも、ビュワー観察時には、作業者による照準合わ
せ及びピント合わせを行うために、比較的広い照明エリ
ア、例えば直径数mm程度の照明エリアを照明すること
が望まれる。これに対し、スキャン時には、微小な領
域、例えば直径数μmないし数100μm程度の領域を
ピックアップするため、照明エリアを同程度の範囲に絞
り、しかも開口数を最適な値に設定するのが望ましい。
【0010】しかしながら、従来の照明光学系では、そ
の構造上、単一の照明エリアおよび開口数にしか設定す
ることができない。そのため、仮にビュワー観察時の最
適条件に合わせると、ピックアップしようとする領域以
外の領域も照明されてしまい、ピックアップした領域の
画像に悪影響を及ぼしてしまう。逆に、スキャン時の最
適条件に合わせると、微小な領域しか照明されず、照準
合わせ及びピント合わせが難しくなるという問題が生じ
る。
【0011】本発明は、上述のような問題に鑑みてなさ
れたものであって、ビュワー観察時とスキャン時とで照
明エリアおよび開口数を異なるように設定することがで
き、それぞれの場合において照明条件を最適化すること
ができる画像読取装置の照明光学系を提供することを目
的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、原稿
載置面に載置された原稿からの光を受光して前記原稿の
画像を読取る画像読取装置において、光源と、コレクタ
ーレンズ系と、フィールドレンズと、コンデンサーレン
ズとからなり、前記光源からの光を前記コレクターレン
ズ系、前記フィールドレンズおよび前記コンデンサーレ
ンズの順に通過させ、前記原稿に照射する透過用光学系
を有する照明光学系であって、上記目的を達成するた
め、前記コレクターレンズ系を、それぞれ異なる光路で
前記光源からの光を取り込み、前記光路間に光源の像の
倍率差を設け、前記フィールドレンズに向けて出射する
ビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系で
構成するとともに、前記透過用光学系において、前記ビ
ュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系での
光路の開放・遮断をそれぞれ切り替えて、前記ビュワー
観察用およびスキャン用コレクターレンズ系のうちの一
方のみから前記フィールドレンズに向けて光を出射する
切替手段をさらに設けている。
【0013】請求項2の発明は、前記透過用光学系にお
いて、前記光源の光源像が形成される位置あるいは当該
光源像位置と共役な位置に配置された可変開口絞りをさ
らに設けている。
【0014】請求項3の発明は、前記光源を、光源ラン
プと、前記光源ランプの2次光源を形成する2次光源形
成レンズ系と、で構成し、前記2次光源からの光を前記
ビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系の
少なくとも一方に与えるようにしている。
【0015】請求項4の発明は、前記フィールドレンズ
と前記コンデンサーレンズとでアフォーカル光学系を形
成している。
【0016】請求項5の発明は、前記ビュワー観察用お
よびスキャン用コレクターレンズ系において、その前側
焦点に前記光源あるいは光源像に位置するように配置さ
れたコレクターレンズをそれぞれ設けている。
【0017】請求項6の発明は、前記透過用光学系にお
いて、前記フィールドレンズと前記コンデンサーレンズ
との間に設けられたリレー系をさらに設けている。
【0018】請求項7の発明は、前記リレー系をアフォ
ーカル光学系としている。
【0019】請求項8の発明は、前記切替手段を、前記
ビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系の
光路上にそれぞれ配置されたビュワー観察用およびスキ
ャン用シャッターと、前記ビュワー観察用およびスキャ
ン用コレクターレンズ系の出射側で、前記ビュワー観察
用コレクターレンズ系の光路と前記スキャン用コレクタ
ーレンズ系の光路とが交差する位置に配置され、両光路
を合成して前記ビュワー観察用およびスキャン用コレク
ターレンズ系からの光を前記フィールドレンズ側に導く
合成手段と、前記ビュワー観察用およびスキャン用シャ
ッターを開閉駆動するシャッター駆動手段と、で構成し
ている。
【0020】請求項9の発明は、前記切替手段を、前記
ビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系の
出射側で、前記ビュワー観察用コレクターレンズ系の光
路と前記スキャン用コレクターレンズ系の光路とが交差
する位置に配置され、前記ビュワー観察用コレクターレ
ンズ系からの光のみを前記フィールドレンズ側に導くビ
ュワー観察用ポジションと、前記スキャン用コレクター
レンズ系からの光のみを前記フィールドレンズ側に導く
スキャン用ポジションとの間で移動自在なリターンミラ
ーと、前記リターンミラーを駆動するミラー駆動手段
と、で構成している。
【0021】請求項10の発明は、前記光源像を前記コ
ンデンサーレンズの瞳位置に形成している。
【0022】請求項11の発明は、前記透過用光学系に
おいて、前記原稿と共役な位置に配置された視野絞りを
さらに設けている。
【0023】請求項12の発明は、前記視野絞りを可変
視野絞りとしている。
【0024】請求項13の発明は、前記照明光学系にお
いて、前記光源からの光を前記原稿載置面近傍に導く導
光手段を有し、前記光源からの光を前記導光手段の一方
端より取り込み、他方端より前記原稿に向けて照射する
反射用光学系をさらに設けている。
【0025】請求項14の発明は、前記光源を、光源ラ
ンプと、前記光源ランプを取り囲むように配置され、そ
の側面部に2つの穴部が形成された穴あき楕円鏡とで構
成し、しかも、前記2つの穴部をそれぞれ前記ビュワー
観察用およびスキャン用コレクターレンズ系と対応して
配置するとともに、前記導光手段の一方端を前記穴あき
楕円鏡の開口部と対向配置している。
【0026】
【作用】請求項1の発明では、互いに異なる光路を有す
るビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系
が設けられ、光源からの光をそれぞれ異なる光路で取り
込み、同一のフィールドレンズに向けて出射する。ここ
で、いずれのコレクターレンズ系からフィールドレンズ
に向けて光を出射するかについては、切替手段がビュワ
ー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系での光路
の開放・遮断をそれぞれ切り替えることで行われる。ま
た、ビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ
系の光路間では、光源像の倍率差が設けられており、光
源からの光がビュワー観察用コレクターレンズ系、フィ
ールドレンズおよびコンデンサーレンズを介して原稿に
照射される場合(ビュワーパス)と、光源からの光がス
キャン用コレクターレンズ系、フィールドレンズおよび
コンデンサーレンズを介して原稿に照射される場合(ス
キャンパス)とで、光源像の投影倍率が異なり、それぞ
れに応じた照明条件が設定可能である。
【0027】請求項2の発明では、光源の光源像が形成
される位置あるいは当該光源像位置と共役な位置に配置
された可変開口絞りが配置されており、開口を制御する
ことで照明条件が変更可能である。
【0028】請求項3の発明では、2次光源形成レンズ
系が光源ランプの2次光源を形成し、当該2次光源から
の光がビュワー観察用およびスキャン用コレクターレン
ズ系の少なくとも一方に与えられる。
【0029】請求項4の発明では、フィールドレンズと
コンデンサーレンズとで構成される光学系がアフォーカ
ル光学系となっている。
【0030】請求項5の発明では、ビュワー観察用およ
びスキャン用コレクターレンズ系を構成する各コレクタ
ーレンズの前側焦点に、光源あるいは光源像が位置して
いるため、ビュワー用あるいはスキャン用を問わずコレ
クターレンズ系から出射する光は平行な光となる。そし
て、この平行光は、フィールドレンズとコンデンサーレ
ンズとで構成されるアフォーカル光学系を介して原稿に
照射される。このため、像側テレセントリックとなる。
【0031】請求項6の発明では、フィールドレンズと
コンデンサーレンズとの間にリレー系が配置される。
【0032】請求項7の発明では、リレー系がアフォー
カル光学系となっている。
【0033】請求項8の発明では、ビュワー観察用およ
びスキャン用シャッターが、それぞれビュワー観察用お
よびスキャン用コレクターレンズ系の光路上にそれぞれ
配置され、シャッター駆動手段によって開閉駆動され
て、ビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ
系のいずれか一方からのみフィールドレンズに向けて光
が出射される。
【0034】請求項9の発明では、ビュワー観察用およ
びスキャン用コレクターレンズ系の出射側で、前記ビュ
ワー観察用コレクターレンズ系の光路とスキャン用コレ
クターレンズ系の光路とが交差する位置にリターンミラ
ーが配置され、ビュワー観察用ポジションとスキャン用
ポジションとの間で移動して、ビュワー観察用およびス
キャン用コレクターレンズ系のいずれか一方からのみフ
ィールドレンズに向けて光が出射される。
【0035】請求項10の発明では、光源像がコンデン
サーレンズの瞳位置に形成されて、ケーラー照明系が構
成される。
【0036】請求項11の発明では、視野絞りが原稿と
共役な位置に配置される。
【0037】請求項12の発明では、視野絞りが可変視
野絞りとなっており、開口を制御することで照明条件を
調整変更する。
【0038】請求項13の発明では、透過用光学系のみ
ならず、反射用光学系も設けられ、光源から出射された
光を透過用光学系とは反対の方向から原稿に向けて照射
する。
【0039】請求項14の発明では、穴あき楕円鏡が光
源ランプを取り囲むように配置され、その側面部に設け
られた2つの穴部に対応してビュワー観察用およびスキ
ャン用コレクターレンズ系がそれぞれ対向配置されて、
光源ランプからの光が穴部を介してビュワー観察用およ
びスキャン用コレクターレンズ系に入射される。一方、
反射用光学系の導光手段の一方端が穴あき楕円鏡の開口
部と対向配置されて光源からの光が開口部を介して導光
手段に入射される。
【0040】
【実施例】図1は、この発明にかかる画像読取装置の照
明光学系の一実施例を示す斜視図、図2は、透過用光学
系Tの概略を示す平面図である。なお、同図および以下
の各図においては、副走査方向Yを含む水平面をX−Y
面とし、鉛直方向をZ方向とする3次元直交座標系X−
Y−Zが定義されている。
【0041】この照明光学系は、例えば図13の画像読
取装置に適用可能な照明光学系であって、図1に示すよ
うに、透過型の原稿シリンダ(原稿載置面)1上の原稿
2を照明する透過用光学系Tと、透過用光学系Tと反対
の方向から原稿2を照明する反射用光学系Rとを備えて
いる。なお、以下において説明する照明光学系(透過用
光学系T+反射用光学系R)は図13の画像読取装置以
外にも、原稿2をガラス板など透光性平板上に載置して
画像を読取る装置にも適用することができる。また、原
稿2は、透過用光学系Tにおいては透過原稿、反射用光
学系Rにおいては反射原稿を意味する。
【0042】透過用光学系Tはランプハウス20を備え
ており、このランプハウス20内には、光源30と、ビ
ュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系40
V,40Sと、切替機構50とが配置されている。ま
た、このランプハウス20には副走査方向Yに伸びるレ
イパイプ60が連結されており、このレイパイプ60内
に、フィールドレンズ70と、リレー系80と、ミラー
90と、コンデンサーレンズ100とが設けられてい
る。
【0043】光源30では、図1に示すように、キセノ
ンランプやハロゲンランプなどの光源ランプ31を取り
囲むように穴あき楕円鏡32が配置されている。この楕
円鏡32の開口部32Rは鉛直方向Zを向いており、光
源ランプ31から出射した光の一部は、楕円鏡32に反
射されて反射用光学系Rに導かれ、後述するようにして
原稿2に照射される。また、楕円鏡32の側面部には、
2つの穴部32V,32Sがそれぞれ(−X)方向、
(−Y)方向に形成されており、光源ランプ31から出
射した光の一部は穴部32Vを通過してビュワー観察用
コレクターレンズ系40Vに入射される一方、穴部32
Sを通過した光は2枚のレンズ33,34からなる2次
光源形成レンズ系35によって所定位置P30に集光さ
れ、2次光源が形成される。なお、符号36は2次光源
形成レンズ系35から出射した光を(−X)方向に反射
させて光源ランプ31からの光をスキャン用コレクター
レンズ系40Sに導くためのミラーである。
【0044】このように、この実施例では、要素31な
いし35によって光源30が構成されており、光源ラン
プ31から出射された光を3つの光路に振り分け、それ
ぞれ反射用光学系R、透過用光学系Tのビュワー観察用
およびスキャン用コレクターレンズ系40V,40Sに
入射させている。また、この実施例では、上記のように
構成された穴あき楕円鏡32を用いることで光源ランプ
31からの光を相互に直交する3方向、つまりZ方向、
(−X)および(−Y)方向に振り分けるようにしてい
るので、光源ランプ31からの光を空間的に、しかも効
率良く利用することができる。
【0045】なお、穴部32V,32Sおよび開口部3
2Rの位置関係は、これに限定されるものではなく、穴
部32V,32Sおよび開口部32Rがそれぞれビュワ
ー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系40V,
40Sならびに反射用光学系Rと対応する限りにおいて
任意である。また、2次光源形成レンズ系35によって
2次光源を形成し、スキャン用に供しているが、光源3
0において2次光源を形成すること自体は必須要件では
なく、任意である。したがって、ビュワー観察側および
スキャン側とも、2次光源を形成しないようにしてもよ
い。また、それとは逆に、上記のようにスキャン側に2
次光源を形成する以外に、ビュワー観察側にも同様にし
て2次光源を形成してもよく、あるいはビュワー観察側
にのみ2次光源を形成してもよい。
【0046】また、この実施例では、図1および図2か
らわかるように、2次光源形成レンズ系35をフォーカ
ル系の光学系で構成しているため、アフォーカル系とし
た場合に比べて光路長を短くすることができ、光源30
のコンパクト化を図ることができる。
【0047】ビュワー観察用およびスキャン用コレクタ
ーレンズ系40V,40Sは、図2に示すように、それ
ぞれ異なる光路を有しており、光源30から出射した光
を最終的にフィールドレンズ70に導くように構成され
ている。また、いずれのコレクターレンズ系40V,4
0Sからフィールドレンズ70に向けて光を出射するか
の選択については、切替機構50が制御するように構成
されている。ここでは、光源30からの光がビュワー観
察用コレクターレンズ系40Vを通過して原稿2に照射
される場合(ビュワーパス)と、光源30からの光がス
キャン用コレクターレンズ系40Sを通過して原稿2に
照射される場合(スキャンパス)とに分けて、コレクタ
ーレンズ系40V,40Sおよび切替機構50の構成に
ついて詳説する。
【0048】図3はビュワーパスに関連する構成のみを
示す斜視図であり、図4はビュワーパスにおける光学的
構成を示す図である。ビュワー観察用コレクターレンズ
系40Vは、両図に示すように、コレクターレンズ41
Vで構成されており、光源ランプ31からそのレンズ4
1Vの焦点距離f41Vだけ離れた位置に配置され、光源
ランプ31から出射された光のうち穴部32Vを通過し
てきた光を取り込んでフィールドレンズ70側に平行光
を出射している。このコレクターレンズ41Vの後側に
は、原稿2と共役な関係を有する位置に視野絞りFVが
配置されている。これらコレクターレンズ41Vの焦点
距離f41Vおよび視野絞りFVの開口サイズについては、
ビュワー観察時における照明条件(照明エリア、例えば
直径数mmの範囲)に応じて、最適な値に設定してお
く。
【0049】さらに、視野絞りFVのフィールドレンズ
70側でビュワー観察用シャッター51Vが回転軸52
V回りに揺動自在に設けられ、ビュワー観察用シャッタ
ー駆動部53Vによって、ビュワー観察用コレクターレ
ンズ系40Vの光路を開放する位置(図3の実線位置)
と、当該光路を遮断する位置(同図の点線位置)との間
を往復する。したがって、コレクターレンズ41Vおよ
び視野絞りFVを通過してきた光は、ビュワー観察用シ
ャッター51Vが遮断位置に位置決めされたときには遮
光される一方、ビュワー観察用シャッター51Vが開放
位置に位置決めされたときには部分透過ミラー54によ
って反射された後、フィールドレンズ70、リレー系8
0、ミラー90およびコンデンサーレンズ100を介し
て原稿2に照射される。なお、この実施例では、このコ
ンデンサーレンズ10の瞳位置101に光源ランプ31
の像(以下「光源像」という」)が形成されるように構
成されており、このビュワーパスでは、ケーラー照明系
となっている。部分透過ミラーは、スキャンパスとビュ
ワーパス各々に要求される光量を好適な比率で分割する
ものである。好適な比率とは、スキャンパスでの光量低
下を抑えつつ、ビュワーパスでの視認性(適度な明る
さ)を確保するためのものであり、例えば、光源ランプ
31がキセノンの場合、スキャンパスでは95%程度、
ビュワーパスでは5%程度の光量比に分割するのがよ
い。
【0050】このように、この実施例では、ビュワー観
察用シャッター駆動部53Vがビュワー観察用シャッタ
ー51Vを駆動することで、ビュワーパスによる原稿2
の照明のオン・オフを制御している。
【0051】図5はスキャンパスに関連する構成のみを
示す斜視図であり、図6はスキャンパスにおける光学的
構成を示す図である。このスキャンパスにおいては、2
次光源が形成された位置P30に可変開口絞りASが配置
されている。この可変開口絞りASには、互いに開口サ
イズが異なる複数の開口が形成されており、回転軸RA
回りに所定角度回転させることで、開口絞りの開口サイ
ズを適宜変更することができるようになっている。
【0052】スキャン用コレクターレンズ系40Sは、
両図に示すように、スキャン用コレクターレンズ41S
で構成されている。コレクターレンズ41Sは2次光源
からそのレンズ41Sの焦点距離f41Sだけ離れた位置
に配置され、2次光源からの光を光路折り返し用のミラ
ー42を介して取り込み、平行光をフィールドレンズ7
0側に出射する。このスキャン用コレクターレンズ41
Sの後側には、原稿2と共役な関係を有する位置に可変
視野絞りFSが配置されている。これらコレクターレン
ズ41Sの焦点距離f41Sおよび可変視野絞りFSの開口
サイズについては、スキャン時における照明条件(照明
エリアおよび開口数、例えば、数μmないし数100μ
mの照明エリアで、開口数は最大0.25程度)に応じ
て最適な値に設定しておく。なお、照明エリアは、解像
力などスキャン条件で設定される。
【0053】また、上記したビュワーパスと同様に、可
変視野絞りFSのフィールドレンズ70側にスキャン用
シャッター51Sが回転軸52S回りに揺動自在に設け
られている。そして、スキャン用シャッター駆動部53
Sによる駆動力を受けて、当該シャッター51Sがスキ
ャン用コレクターレンズ系40Sの光路を開放する開放
位置(図5の実線位置)に位置すると、コレクターレン
ズ系40Sからの光は部分透過ミラー54を通過し、フ
ィールドレンズ70、リレー系80、ミラー90および
コンデンサーレンズ100を介して原稿2に照射され
る。また、この実施例では、コンデンサーレンズ100
の瞳位置101に光源ランプ31の光源像を形成するよ
うにしており、ビュワーパスのみならずスキャンパスに
おいても、ケーラー照明系となっている。
【0054】一方、当該シャッター51Sが同図の点線
で示す遮断位置に位置すると、スキャン用コレクターレ
ンズ系40Sの光路が遮断され、コレクターレンズ系4
0Sからの光は遮光される。このように、この実施例で
は、スキャン用シャッター駆動部53Sがスキャン用シ
ャッター51Sを駆動することで、スキャンパスによる
原稿2の照明を制御している。
【0055】なお、ビュワー観察用およびスキャン用シ
ャッター51V,51Sはそれぞれ独立して制御される
ものではなく、同期して制御される。すなわち、一方の
シャッターが開放されるとき、他方は遮断位置に位置決
めされる。また、部分透過ミラー54はビュワー用およ
びスキャン用スキャン光学系40V,40Sの光路が相
互に交差した位置に配置されたものであり、両光路を合
成して部分透過ミラー54はビュワー用およびスキャン
用スキャン光学系40V,40Sからの光を同一方向
(フィールドレンズ70側)に導く合成手段として機能
する。このように、この実施例では、ビュワー観察用お
よびスキャン用シャッター51V,51S、シャッター
駆動部53V,53Sおよびハーフミラー54で切替機
構50が構成されており、コレクターレンズ系40V,
40Sの一方からのみフィールドレンズ70に向けて光
が選択的に出射される。また、上記のように原稿2とし
て透過原稿が用いられる場合、すなわち透過用光学系T
での照明を行う場合には、後述する反射用シャッターが
遮断位置に位置決めされ、反射用光学系Rでの照明は行
われない。
【0056】次に、図1に戻って、コレクターレンズ系
40V,40Sの一方から選択的に出射された光が原稿
2に照射されるまでについて説明をする。この出射光
は、フィールドレンズ70を介してリレー系80に入射
される。このリレー系80は2枚のレンズ81,82で
構成されている。両レンズ81,82は、それらの焦点
距離を足し合わせた距離だけ相互に離隔配置されて、い
わゆるアフォーカル光学系が形成されている。ここで、
リレー系80をアフォーカル光学系とすることで、フォ
ーカル系で形成した場合に比べてレンズ面に付着したゴ
ミなどの影響を受けず、良好にリレーすることができ
る。すなわち、フォーカル光学系の場合、光源像がレン
ズに形成されるため、当該レンズのレンズ面にゴミなど
が付着していたとき、光源像が乱れ、悪影響を及ぼす。
これに対し、この実施例のようにアフォーカル光学系で
リレー系を形成した場合、光源像がレンズ間の空間領域
に形成されるため、レンズ面上のゴミなどの影響を受け
ず、良好に光源像をコンデンサーレンズ100側に伝達
することができる。
【0057】このリレー系80を出射した光はミラー9
0で(−X)方向に反射された後、コンデンサーレンズ
100によって原稿シリンダ1上の原稿2(図2参照)
に照射される。
【0058】次に、反射用光学系Rについて図1を参照
しつつ説明する。この反射用光学系Rは、図1に示すよ
うに、光源30からの光を原稿シリンダ1近傍にまで導
くためのバンドルファイバ(導光手段)110で構成さ
れている。このバンドルファイバ110の一方端部11
1が穴あき楕円鏡32の開口部32Rに対向して穴あき
楕円鏡32の上方位置に配置され、開口部32Rを介し
て出射してきた光がこの一方端部111からバンドルフ
ァイバ110に入射され、他方端部(図示省略)側に導
かれた後、他方端部より原稿2に向けて出射される。こ
うして、原稿2の反射用照明が行われる。なお、光源ラ
ンプ31と一方端部111との間には、反射用シャッタ
ー(図示省略)が配置されており、原稿2として反射原
稿が用いられる場合、反射用シャッターが解放位置に位
置決めされ、反射用光学系での照明が行われる。また、
この場合には、ビュワー用およびスキャン用シャッター
51V,51Sが遮断位置に位置決めされ、透過用光学
系Tでの照明は行われない。
【0059】上記のように構成された照明光学系が組み
込まれた画像読取装置では、まず、原稿シリンダ1に原
稿2(透過原稿)を貼着した後、原稿の読取に先立っ
て、ビュワー用およびスキャン用シャッター51V,5
1Sをそれぞれ「開放位置」、「遮断位置」に位置決め
してビュワーパスによって原稿2をビュワー観察時の最
適照明条件、すなわち直径数mmの照明エリアで透過照
明する。また、このような照明条件下では、可動ミラ―
6を図13の実線位置に位置決めさせ、可動ミラー6に
よる反射光をスクリ―ン7に導いて投影像をスクリーン
7上に投影する。そして、作業者が目視にて観察しなが
ら照準合わせ及びピント合わせを行う。
【0060】これらの処理が完了すると、ビュワー用お
よびスキャン用シャッター51V,51Sをそれぞれ
「遮断位置」、「開放位置」に切り替え、スキャンパス
によって原稿2を透過照明する。このときの照明条件
は、数μmないし数100μmの照明エリアで、開口数
が最大0.25程度となっている。また、必要に応じて
可変開口絞りASおよび可変視野絞りFSを調整して照明
条件を最適化する。
【0061】このようにスキャン用の照明条件が整う
と、可動ミラー6を実線位置から退避移動させた後、原
稿シリンダ1を主走査方向(図14の矢印方向)に回転
させるとともに、その回転運動と同期して走査ヘッドお
よび照明光学系を一体的に副走査方向Yに移動させなが
ら、原稿2からの光を光電子増倍管5に導いて原稿2の
画像を光電変換して、原稿2の画像を読取る。
【0062】以上のように、この実施例によれば、互い
に異なる光路を有するビュワー観察用およびスキャン用
コレクターレンズ系40V,40Sを設け、光源30か
らの光をそれぞれ異なる光路で取り込み、切替機構50
によって選択的にビュワー観察用およびスキャン用コレ
クターレンズ系40V,40Sの一方からのみ光をフィ
ールドレンズ70側に出射することで、ビュワーパスと
スキャンパスを切り替えて原稿2を照明している。した
がって、上記のようにビュワー観察時とスキャン時とで
照明エリアおよび開口数を異なるように設定することが
でき、それぞれの場合において照明条件を最適化するこ
とができる。
【0063】具体的には、ビュワーパスとスキャンパス
の光路間でコンデンサーレンズ100の瞳上に投影され
る光源像の倍率差が生じるように、ビュワー観察用およ
びスキャン用コレクターレンズ系40V,40Sを設計
すればよく、ビュワーパス側ではコレクターレンズ41
Vの焦点距離f41Vを、またスキャンパス側では2次光
源形成レンズ系35の焦点距離およびコレクターレンズ
41Sの焦点距離f41Sを、それぞれ設定すればよい。
また、スキャンパスにおいて2次光源を形成せず、光源
ランプ31からの光を直接スキャン用コレクターレンズ
系40Sに入射する場合には、相互に焦点距離が異なる
レンズをコレクターレンズ41V,41Sとして用いれ
ばよい。さらに、実施例では、コレクターレンズ系40
V,40Sはそれぞれ単レンズ41V,41Sで構成さ
れているが、複数のレンズで構成してもよい。
【0064】なお、この実施例では、図4および図6か
らわかるように、フィールドレンズ70とコンデンサー
レンズ100とでアフォーカル光学系が形成されるよう
に配置されている。しかも上記のように、ビュワー観察
用およびスキャン用コレクターレンズ41V,41Sは
それぞれ光源ランプ31および2次光源から焦点距離だ
け離された位置に配置されており、しかも視野絞りFV
がコレクターレンズ41Vとフィールドレンズ70との
間、可変視野絞りFSがコレクターレンズ41Sとフィ
ールドレンズ70との間に配置されていることから、こ
の透過用光学系Tは視野絞りの投影に関して像側テレセ
ントリックとなっているため、原稿2を良好に照明する
ことができる。
【0065】以上、実施例に即して本発明を説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、様
々な変形が可能である。
【0066】この実施例では、開口絞りASを2次光源
が形成される位置に配置しているが、開口絞りASの配
設位置はこれに限定されるものではなく、光源像および
それに共役な位置であれば、どこに配置してもよい。た
だし、上記のように2次光源が形成される位置P30に配
置した場合、可変開口絞りASがランプハウス20内に
位置することとなり、開口絞りASの開口サイズを自動
的に変更するための自動調整機構(駆動源および駆動力
伝達部など)を組み込みやすいという利点がある。一
方、光源像と共役な位置で、しかも原稿2に最も近い位
置(この実施例では、コンデンサーレンズ100の瞳位
置)に開口絞りを配置した場合、レイパイプ60の振動
などによる影響を最小限に抑えることができ、安定して
原稿2を照明することができる。
【0067】また、上記実施例では、切替機構50にビ
ュワー観察用およびスキャン用シャッター51V,51
Sを設け、これらビュワー観察用およびスキャン用シャ
ッター51V,51Sを同期して制御することでコレク
ターレンズ系40V,40Sの一方から選択的に光をフ
ィールドレンズ70側に出射するようにしているが、切
替機構50をリターンミラー機構で構成してもよい(図
7および図8)。
【0068】図7は、切替機構の一変形例を示す斜視図
である。この切替機構50では、ミラーホルダ55が回
転軸55A回りに揺動自在に設けられ、さらにこのミラ
ーホルダ55にミラー56が固着されている。また、ミ
ラーホルダ55の回転軸55Aを挟んでミラー56の反
対側で、ミラーホルダ55にバネ部材57およびプッシ
ュプル・ソレノイド58が連結されている。このため、
プッシュプル・ソレノイド58を適当に作動させると、
点線状態にあったミラーホルダ55がバネ部材57の付
勢力に逆らいながら回転軸55A回りに矢印方向に回転
し、同図の実線位置(ビュワー観察用ポジション)に位
置決めされる。この状態では、ビュワー観察用コレクタ
ーレンズ系40V(図7への図示は省略している)から
の光LVがミラー56で反射されて、フィールドレンズ
70(図7への図示は省略している)側に進む一方、ス
キャン用コレクターレンズ系40S(図7への図示は省
略している)からの光LSがミラーホルダ55で遮光さ
れる。
【0069】また、プッシュプル・ソレノイド58を上
記とは逆方向に作動させると、ビュワー観察用ポジショ
ン(同図の実線)から元の位置(同図の点線;スキャン
用ポジション)に戻り、スキャン用コレクターレンズ系
40Sからの光LSのみがフィールドレンズ70側に進
む。
【0070】このように、リターンミラー機構によって
切替機構50を構成した場合には、少ない駆動手段で照
明の切り替えを行うことができる。また、リターンミラ
ー機構を用いる場合には、スキャンパスからミラー56
を退避することができるので、スキャンパスでの光量損
失を発生させることがなく、さらに、ビュワーパスにお
ける最適光量を独立に設定することができる。
【0071】図8は、切替機構の他の変形例を示す斜視
図である。この切替機構50は、ミラー56をビュワー
観察用ポジションとスキャン用ポジションとの間で揺動
駆動する駆動手段としてロータリーソレノイド59を採
用している点を除いて、先に説明した切替機構50の変
形例(図7)と構成上同一である。したがって、この切
替機構50を採用した場合にも、上記と変形例(図7)
と同一の動作により、同一の作用効果が得られる。
【0072】また、上記実施例では、透過用光学系Tは
いわゆるケーラー照明系となっているが、基本的構成要
素を変えることなく、各光学素子の間隔を調整すること
によってクリティカル照明系とすることも可能であり、
この場合であっても、ケーラー照明系の場合と同一効果
が得られる。すなわち、ケーラー照明系かクリティカル
照明系であるかを問わず、ビュワー観察時とスキャン時
とで照明エリアおよび開口数を異なるように設定するこ
とができる。
【0073】また、上記実施例にかかる透過用光学系T
はリレー系80を備えているが、このリレー系80は本
発明上必須の構成要素というわけではなく、図9に示す
ように、リレー系80を設けることなく、透過用光学系
Tを構成することができ、上記第1実施例と同様の作用
効果が得られる。
【0074】また、図10に示すように、光源ランプ3
1を挟んで穴部32Sと反対側に球面鏡37を配置する
ことで、より多くの光を穴部32Sに反射してスキャン
時により高い照度で原稿2を照明することができる。ビ
ュワーパス側についても同様である。
【0075】さらに、リレー系80を構成するレンズ8
1,82の配置位置については、上記実施例に限定され
るものではなく、例えば図11や図12に示すように配
置してもよい。
【0076】
【発明の効果】請求項1,3,4,6,8,9,11及
び13の発明によれば、互いに異なる光路を有するビュ
ワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系を設
け、光源からの光をそれぞれ異なる光路で取り込み、切
替手段によって選択的にビュワー観察用およびスキャン
用コレクターレンズ系の一方からのみ光をフィールドレ
ンズ側に出射することで、ビュワーパスとスキャンパス
を切り替えて原稿を照明するようにしているので、ビュ
ワー観察時とスキャン時とで照明エリアおよび開口数を
異なるように設定することができ、それぞれの場合にお
いて照明条件を最適化することができる。
【0077】さらに、以下の請求項にかかる発明によれ
ば、次の付加的な効果が得られる。
【0078】請求項2の発明によれば、光源の光源像が
形成される位置あるいは当該光源像位置と共役な位置に
配置された可変開口絞りを配置しているので、開口の制
御によって照明条件を変更し、より精度良く最適化する
ことができる。
【0079】請求項5の発明によれば、ビュワー観察用
およびスキャン用コレクターレンズ系を構成するコレク
ターレンズの前側焦点に、光源あるいは光源像が位置す
るように構成されており、しかもフィールドレンズとコ
ンデンサーレンズとでアフォーカル光学系を形成してい
るので、像側テレセントリックとなり、良好に原稿を照
明することができる。
【0080】請求項7の発明によれば、フィールドレン
ズとコンデンサーレンズとの間にアフォーカル光学系の
リレー系が配置されているので、レンズに付着したゴミ
などの影響を受けず、光源像をコンデンサーレンズ側に
伝達することができる。
【0081】請求項10の発明によれば、光源像がコン
デンサーレンズの瞳位置に形成されるようにしているの
で、透過用光学系がケーラー照明系となり、原稿を均一
に照明することができる。
【0082】請求項12の発明によれば、可変視野絞り
を原稿と共役な位置に配置しているので、視野絞りの開
口を制御することで照明条件を変更し、より精度良く最
適化することができる。
【0083】請求項14の発明によれば、穴あき楕円鏡
を光源ランプを取り囲むように配置し、その側面部に設
けられた2つの穴部に対応してビュワー観察用およびス
キャン用コレクターレンズ系をそれぞれ対向配置すると
ともに、反射用光学系の導光手段の一方端を穴あき楕円
鏡の開口部と対向配置しているので、光源ランプからの
光を効率良く各光学系に入射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる画像読取装置の照明光学系の
一実施例を示す斜視図である。
【図2】透過用光学系の概略をを示す平面図である。
【図3】図1の照明光学系のビュワーパスに関連する構
成のみを示す斜視図である。
【図4】図1の照明光学系のビュワーパスに関連する構
成のみを示す図である。
【図5】図1の照明光学系のスキャンパスに関連する構
成のみを示す斜視図である。
【図6】図5の照明光学系のスキャンパスに関連する構
成のみを示す図である。
【図7】切替機構の一変形例を示す斜視図である。
【図8】切替機構の他の変形例を示す斜視図である。
【図9】この発明にかかる画像読取装置の照明光学系の
変形例を示す図である。
【図10】この発明にかかる画像読取装置の照明光学系
の変形例を示す図である。
【図11】この発明にかかる画像読取装置の照明光学系
の変形例を示す図である。
【図12】この発明にかかる画像読取装置の照明光学系
の変形例を示す図である。
【図13】この発明の背景技術となる画像読取装置の部
分構成を示す図である。
【図14】従来の画像読取装置の照明光学系を示す斜視
図である。
【符号の説明】
1 原稿シリンダ 2 原稿 12,31 光源ランプ 13,41V,41S コレクターレンズ 14,FV,FS 視野絞り 16,AS 開口絞り 18,100 コンデンサーレンズ 30 光源 32 穴あき楕円鏡 32R 開口部 32V,32S 穴部 35 2次光源形成レンズ系 40S スキャン用コレクターレンズ系 40V ビュワー観察用コレクターレンズ系 50 切替機構(切替手段) 51S スキャン用シャッター 51V ビュワー観察用シャッター 53S スキャン用シャッター駆動部 53V ビュワー観察用シャッター駆動部 54 部分透過ミラー(合成手段) 70 フィールドレンズ 80 リレー系 101 瞳位置 110 バンドルファイバ(導光手段) R 反射用光学系 T 透過用光学系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−50762(JP,A) 特開 平2−16517(JP,A) 特開 昭62−202651(JP,A) 実開 平6−77364(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 1/04 - 1/207

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原稿載置面に載置された原稿からの光を
    受光して前記原稿の画像を読取る画像読取装置におい
    て、光源と、コレクターレンズ系と、フィールドレンズ
    と、コンデンサーレンズとからなり、前記光源からの光
    を前記コレクターレンズ系、前記フィールドレンズおよ
    び前記コンデンサーレンズの順に通過させ、前記原稿に
    照射する透過用光学系を有する照明光学系であって、 前記コレクターレンズ系が、それぞれ異なる光路で前記
    光源からの光を取り込み、前記光路間に前記光源の像の
    倍率差を設け、前記フィールドレンズに向けて出射する
    ビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系を
    備え、しかも、 前記透過用光学系が、前記ビュワー観察用およびスキャ
    ン用コレクターレンズ系での光路の開放・遮断をそれぞ
    れ切り替えて、前記ビュワー観察用およびスキャン用コ
    レクターレンズ系のうちの一方のみから前記フィールド
    レンズに向けて光を出射する切替手段をさらに備えたこ
    とを特徴とする画像読取装置の照明光学系。
  2. 【請求項2】 前記透過用光学系が、前記光源の光源像
    が形成される位置あるいは当該光源像位置と共役な位置
    に配置された可変開口絞りをさらに備えた請求項1記載
    の画像読取装置の照明光学系。
  3. 【請求項3】 前記光源が、光源ランプと、前記光源ラ
    ンプの2次光源を形成する2次光源形成レンズ系と、を
    備え、前記2次光源からの光を前記ビュワー観察用およ
    びスキャン用コレクターレンズ系の少なくとも一方に与
    える請求項1記載の画像読取装置の照明光学系。
  4. 【請求項4】 前記フィールドレンズと前記コンデンサ
    ーレンズとでアフォーカル光学系が形成された請求項1
    記載の画像読取装置の照明光学系。
  5. 【請求項5】 前記ビュワー観察用およびスキャン用コ
    レクターレンズ系が、その前側焦点に前記光源あるいは
    光源像に位置するように配置されたコレクターレンズを
    それぞれ備えた請求項4記載の画像読取装置の照明光学
    系。
  6. 【請求項6】 前記透過用光学系が、前記フィールドレ
    ンズと前記コンデンサーレンズとの間に設けられたリレ
    ー系をさらに備えた請求項1記載の画像読取装置の照明
    光学系。
  7. 【請求項7】 前記リレー系がアフォーカル光学系であ
    る請求項6記載の画像読取装置の照明光学系。
  8. 【請求項8】 前記切替手段が、 前記ビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ
    系の光路上にそれぞれ配置されたビュワー観察用および
    スキャン用シャッターと、 前記ビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ
    系の出射側で、前記ビュワー観察用コレクターレンズ系
    の光路と前記スキャン用コレクターレンズ系の光路とが
    交差する位置に配置され、両光路を合成して前記ビュワ
    ー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系からの光
    を前記フィールドレンズ側に導く合成手段と、 前記ビュワー観察用およびスキャン用シャッターを開閉
    駆動するシャッター駆動手段と、を備える請求項1記載
    の画像読取装置の照明光学系。
  9. 【請求項9】 前記切替手段が、 前記ビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ
    系の出射側で、前記ビュワー観察用コレクターレンズ系
    の光路と前記スキャン用コレクターレンズ系の光路とが
    交差する位置に配置され、前記ビュワー観察用コレクタ
    ーレンズ系からの光のみを前記フィールドレンズ側に導
    くビュワー観察用ポジションと、前記スキャン用コレク
    ターレンズ系からの光のみを前記フィールドレンズ側に
    導くスキャン用ポジションとの間で移動自在なリターン
    ミラーと、 前記リターンミラーを駆動するミラー駆動手段と、を備
    える請求項1記載の画像読取装置の照明光学系。
  10. 【請求項10】 前記光源像が前記コンデンサーレンズ
    の瞳位置に形成された請求項1記載の画像読取装置の照
    明光学系。
  11. 【請求項11】 前記透過用光学系が、前記原稿と共役
    な位置に配置された視野絞りをさらに備えた請求項1記
    載の画像読取装置の照明光学系。
  12. 【請求項12】 前記視野絞りが可変視野絞りである請
    求項11記載の画像読取装置の照明光学系。
  13. 【請求項13】 前記照明光学系が、前記光源からの光
    を前記原稿載置面近傍に導く導光手段を有し、前記光源
    からの光を前記導光手段の一方端より取り込み、他方端
    より前記原稿に向けて照射する反射用光学系をさらに備
    えた請求項1記載の画像読取装置の照明光学系。
  14. 【請求項14】 前記光源が、光源ランプと、前記光源
    ランプを取り囲むように配置され、その側面部に2つの
    穴部が形成された穴あき楕円鏡とを備え、しかも、 前記2つの穴部がそれぞれ前記ビュワー観察用およびス
    キャン用コレクターレンズ系と対応して配置されるとと
    もに、前記導光手段の一方端が前記穴あき楕円鏡の開口
    部と対向配置された請求項13記載の画像読取装置の照
    明光学系。
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