JP5394805B2 - リング照明装置 - Google Patents
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特許文献1に記載のリング照明装置は、3種類の色光(赤、緑、青)を射出する複数の発光ダイオード(発光素子)と、反射ミラー、及びダイクロイックミラーで構成されるミラー群(合成素子)と、反射鏡(集光素子)とを備える。
本発明によれば、各発光素子群、合成素子、及び集光素子は、光軸から離間する方向に向かって順に配置されることとなるので、各発光素子群から射出される各色光を、光軸から離間する方向に射出させた後で集光素子にて集光させることができる。
本発明によれば、各発光素子群、合成素子、及び第1反射鏡は、略同一の径となるように形成されるとともに、光軸に沿って順に配置されているので、リング照明装置の大型化を抑制することができる。
また、第1反射鏡は、光軸から離間する方向に向かって合成素子にて合成された光を反射させるので、各発光素子群から射出される各色光を、光軸から離間する方向に射出させた後で第2反射鏡にて集光させることができる。
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係るリング照明装置1を示す断面模式図である。なお、図1では、リング照明装置1のみを切断し、対物レンズ10の切断を省略している。また、図1では、上方向を+Z軸方向とし、このZ軸に直交する2軸をそれぞれX軸、及びY軸として説明する。以下の図面においても同様である。
このリング照明装置1は、対物レンズ10の光軸A(Z軸)の周囲にリング状に配列されるとともに、互いに異なる3種類(赤、緑、青)の色光を射出する複数の発光素子としてのLED2(Light Emitting Diode)と、各色光を合成する合成素子としてのプリズム3と、プリズム3にて合成された光を光軸Aに沿った所定の位置、すなわち光軸Aと被測定物Wの表面との交点Pに集光する集光素子としての反射鏡4とを備える。なお、各LED2、及びプリズム3は、一体化されたユニット5として構成され、画像測定機等は、反射鏡4、及びユニット5を光軸Aに沿って移動させることができる。
各LED2のうち、同一の種類の色光を射出するLED群2R,2G,2B(赤色光を射出するLED群を2R、緑色光を射出するLED群を2G、青色光を射出するLED群を2Bとする。)は、図1、及び図2に示すように、光軸Aと略直交する同一の平面(XY平面)内に光軸Aの周囲に沿って所定の間隔で円環状に配列されている。そして、LED群2R,2G,2Bは、波長の長い赤色光を射出するLED群2Rから波長の短い青色光を射出するLED群2Bまで−Z軸方向に向かって順に配置されている。
また、LED群2R,2G,2Bは、各色光のプリズム3への入射角がLED群2RからLED群2Bまで順に大きくなるように配置されている。すなわち、LED群2R,2G,2Bによる色光の射出方向は、光軸Aを含む同一の平面内に互いに異なる角度に傾斜した方向とされている。
反射面4Aは、+Z軸方向側の端部が光軸A側に突出するとともに、−Z軸方向に向かうに従って光軸Aと略平行な面となる湾曲した形状とされている。そして、プリズム3から射出され、反射面4Aにて反射された光は、交点Pに集光される。
なお、図1、及び図2では、LED群2R,2G,2Bから射出され、交点Pに至るリング照明装置1による照明の光路を一点鎖線で示している。
画像測定機等は、反射鏡4、及びユニット5を光軸Aに沿って移動させることで交点Pに集光される光の角度を変更することができる。例えば、図3に示すように、ユニット5を−Z軸方向に移動させることでプリズム3から射出される光の位置を−Z軸方向に変更することができる。そして、反射鏡4を−Z軸方向に移動させることで反射鏡4、及びユニット5の相対位置を変更すると、プリズム3から射出される光が反射鏡4の反射面4Aにて反射する位置を変更することができる。ここで、反射面4Aは、湾曲した形状とされているので、プリズム3から射出される光が反射鏡4の反射面4Aにて反射する位置を変更することで交点Pに集光される光の角度を変更することができる。
さらに、リング照明装置1は、LED群2R,2G,2Bの点灯、消灯、及び強度などを制御することで交点Pに集光される光の強度や色彩などを制御することができる。
(1)LED群2R,2G,2B、プリズム3、及び反射鏡4は、対物レンズ10における光軸Aの周囲に沿って円環状に形成されているので、反射鏡4は、LED群2R,2G,2Bから射出され、プリズム3にて合成された光を光軸Aに向かう放射状に集光することができる。したがって、リング照明装置1は、均一な照明をすることができる。
(2)プリズム3は、円環状に形成しやすいので、リング照明装置1は、簡素な構成で均一な照明をすることができる。
(3)LED群2R,2G,2B、プリズム3、及び反射鏡4は、光軸Aから離間する方向に向かって順に配置されるので、LED群2R,2G,2Bから射出される各色光を、光軸Aから離間する方向に射出させた後で反射鏡4にて集光させることができる。
以下、本発明の第2実施形態を図面に基づいて説明する。
図4は、本発明の第2実施形態に係るリング照明装置1Aを示す断面模式図である。
なお、以下の説明では、既に説明した部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
前記第1実施形態では、リング照明装置1は、ユニット5を備え、ユニット5は、LED群2R,2G,2Bと、プリズム3とを備えていた。これに対して、本実施形態では、リング照明装置1Aは、図4に示すように、ユニット5Aを備え、ユニット5Aは、LED群2R,2G,2Bと、プリズム3と、LED群2R,2G,2Bと、プリズム3との間に配設され、LED群2R,2G,2Bから射出される各色光を平行化する3つの平行化レンズ6を備える点で異なる。
(4)LED群2R,2G,2Bから射出される各色光を各平行化レンズ6にて平行化することによって、反射鏡4は、各色光を効率的に集光することができる。したがって、リング照明装置1Aの照明効率を向上させることができる。
以下、本発明の第3実施形態を図面に基づいて説明する。
図5は、本発明の第3実施形態に係るリング照明装置1Bを示す断面模式図である。
前記第1実施形態では、リング照明装置1は、集光素子としての反射鏡4を備えていた。これに対して、本実施形態では、リング照明装置1Bは、図5に示すように、集光素子としての第1反射鏡41、及び第2反射鏡42を備える点で異なる。
各LED2のうち、同一の種類の色光を射出するLED群2R,2G,2Bは、光軸Aと略直交する同一の平面内に光軸Aの周囲に沿って所定の間隔で円環状に配列されている。そして、LED群2R,2G,2Bは、波長の長い赤色光を射出するLED群2Rから波長の短い青色光を射出するLED群2Bまで光軸Aから離間する方向に向かって順に配置されている。
反射面41Aは、−Z軸方向側の端部が光軸Aとは反対側に突出するとともに、+Z軸方向に向かうに従って光軸Aと略平行な面となる湾曲した形状とされ、プリズム3から射出された光を光軸Aから離間する方向に向かって反射させる。
反射面42Aは、+Z軸方向側の端部が光軸A側に突出するとともに、−Z軸方向に向かうに従って光軸Aと略平行な面となる湾曲した形状とされている。そして、反射面41A、及び反射面42Aにて反射された光は、交点Pに集光される。
(5)LED群2R,2G,2B、プリズム3、及び第1反射鏡41は、略同一の径となるように形成されるとともに、光軸Aに沿って順に配置されているので、リング照明装置1Bの大型化を抑制することができる。
(6)第1反射鏡41は、光軸Aから離間する方向に向かってプリズム3にて合成された光を反射させるので、LED群2R,2G,2Bから射出される各色光を、光軸Aから離間する方向に射出させた後で第2反射鏡42にて集光させることができる。
以下、本発明の第4実施形態を図面に基づいて説明する。
図6は、本発明の第4実施形態に係るリング照明装置1Cを示す断面模式図である。
前記第1実施形態では、リング照明装置1は、合成素子としてのプリズム3を備えていた。これに対して、本実施形態では、リング照明装置1Cは、図6に示すように、合成素子としてのケスタープリズム7を備える点で異なる。
各LED2のうち、同一の種類の色光を射出するLED群2R,2G,2Bは、光軸Aと略直交する同一の平面内に光軸Aの周囲に沿って所定の間隔で円環状に配列されている。そして、LED群2R,2G,2Bは、波長の長い赤色光を射出するLED群2Rから波長の短い青色光を射出するLED群2Bまで光軸Aから離間する方向に向かって順に配置されている。
また、LED群2R,2G,2Bは、各色光のケスタープリズム7への入射角が略同一となるように配置されている。すなわち、LED群2R,2G,2Bによる色光の射出方向は、光軸Aを含む同一の平面内で略同一の方向とされている。
また、接合面は、射出端面7Bと平行であり、ケスタープリズム7は、LED群2R,2G,2Bによる色光の射出方向に対して、第1ダイクロイックミラー71、及び第2ダイクロイックミラー72が平行となるように配置されている。
LED群2Gから射出される緑色光は、入射端面7Aにおける第1ダイクロイックミラー71、及び第2ダイクロイックミラー72の間から入射し、接合面、及び第1ダイクロイックミラー71にて反射され、第2ダイクロイックミラー72を透過して射出端面7Bから射出される。
すなわち、ケスタープリズム7は、入射する各色光を内部で反射させることによって合成し、合成した光をX軸方向に沿って光軸Aから離間する同一の方向に射出する。
(7)LED群2R,2G,2Bによる色光の射出方向は、光軸Aを含む同一の平面内で略同一の方向とされているので、合成素子としてプリズムを採用した場合と比較して、LED群2R,2G,2Bの角度の調整を容易にすることができる。したがって、リング照明装置1Cの製造コストを低減させることができる。
なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。また、前記各実施形態を組み合わせることは自由である。
例えば、前記各実施形態では、リング照明装置1〜1Cは、互いに異なる3種類の色光を射出する複数のLED2を備えていたが、リング照明装置は、少なくとも2種類の色光を射出する複数の発光素子を備えていればよい。
前記各実施形態では、反射鏡4、第1反射鏡41、及び第2反射鏡4は、湾曲した形状の反射面4A,41A,42Aを有していたが、反射面の形状は、どのような形状であってもよい。また、前記各実施形態では、集光素子は、1つ、または2つの部材で構成されていたが、少なくとも1つの部材で構成されていればよい。要するに、集光素子は、合成素子にて合成された光を光軸に沿った所定の位置に集光するものであればよい。
2…LED(発光素子)
3…プリズム
4…反射鏡(集光素子)
6…平行化レンズ
7…ケスタープリズム
10…対物レンズ(光学系)
41…第1反射鏡(集光素子)
42…第2反射鏡(集光素子)
Claims (4)
- 光学系における光軸の周囲にリング状に配列されるとともに、互いに異なる少なくとも2種類の色光を射出する複数の発光素子と、前記各色光を合成する合成素子と、前記合成素子にて合成された光を前記光軸に沿った所定の位置に集光する集光素子とを備えるリング照明装置であって、
前記各発光素子のうち、同一の種類の色光を射出する発光素子群は、前記光軸と略直交する同一の平面内に前記光軸の周囲に沿って所定の間隔で円環状に配列され、
前記合成素子、及び前記集光素子は、前記光軸の周囲に沿って円環状に形成され、
前記各発光素子群による色光の射出方向は、前記光軸を含む同一の平面内で互いに異なる角度に傾斜した方向とされ、
前記合成素子は、入射する各色光を分散させることによって合成し、同一の方向に射出するプリズムとされていることを特徴とするリング照明装置。 - 請求項1に記載のリング照明装置において、
前記各発光素子群、前記合成素子、及び前記集光素子は、順に径が大きくなるように形成されるとともに、前記光軸と略直交する同一の平面に沿って配置されていることを特徴とするリング照明装置。 - 請求項1に記載のリング照明装置において、
前記集光素子は、
前記合成素子にて合成された光を反射させる第1反射鏡と、
前記第1反射鏡にて反射された光を反射させることで前記所定の位置に集光する第2反射鏡とを備え、
前記各発光素子群、前記合成素子、及び前記第1反射鏡は、略同一の径となるように形成されるとともに、前記光軸に沿って順に配置され、
前記第1反射鏡は、前記光軸から離間する方向に向かって前記合成素子にて合成された光を反射させることを特徴とするリング照明装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載のリング照明装置において、
前記各発光素子群と、前記合成素子との間に配設され、前記各発光素子群から射出される各色光を平行化する複数の平行化レンズを備えていることを特徴とするリング照明装置。
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