JP6829651B2 - 照明光学系 - Google Patents
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Description
本発明は、照明光学系に関するものである。
内視鏡の遠点観察（通常観察）において要求される照明光学系の配光特性は、例えば懐中電灯のように、主として奥行き方向を照射できることが望ましい。
また、近接（近点）観察（拡大観察）においては、被写体との距離が非常に近くなる。例えば被写体との距離は２ｍｍ以下になる。このため、照明光は、被写体に対してできるだけ角度が大きく、広視野まで照射されることが望ましい。
内視鏡の、遠点観察と近接観察との両方の観察において、それぞれ適切な照明を行うことは困難である。例えば、照明光の総光量の減少を抑えつつ、配光ムラを防止すると共に、配光特性を制御できる照明光学系が、例えば、特許文献１に開示されている。
しかしながら、特許文献１では、照明光学系のレンズ面に関する曲率半径や非球面の形状が特定されていない。このように、特許文献１では、配光特性の結果のみが開示されているだけである。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、遠点観察（通常観察）に加え、被写体と２ｍｍ以下に近付いて近接観察（拡大観察）においても、良好な観察をすることができ、照明光の配光ムラが低減された照明光学系を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る照明光学系は、物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズと、正屈折力の第２レンズと、正屈折力を有する第３レンズと、からなり、第１レンズは、物体側に凸面を向け、かつ、光源側の面は非球面であり、以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする。
３＜｜ｒ１／ｒ２｜＜７ （１）
２＜φ／｜Ｚａｓｐ−Ｚｓｐｈ｜＜１６ （２）
ここで、
ｒ１は、第１レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ２は、第１レンズの光源側面の曲率半径、
φは、第３レンズに入射する光束の径の半分の長さ、
Ｚａｓｐは、第１レンズの光源側の非球面における、光線高さφにおけるザグ量、
Ｚｓｐｈは、第１レンズの光源側の非球面における、近軸参照球面の光線高さφにおけるザグ量、
である。
３＜｜ｒ１／ｒ２｜＜７ （１）
２＜φ／｜Ｚａｓｐ−Ｚｓｐｈ｜＜１６ （２）
ここで、
ｒ１は、第１レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ２は、第１レンズの光源側面の曲率半径、
φは、第３レンズに入射する光束の径の半分の長さ、
Ｚａｓｐは、第１レンズの光源側の非球面における、光線高さφにおけるザグ量、
Ｚｓｐｈは、第１レンズの光源側の非球面における、近軸参照球面の光線高さφにおけるザグ量、
である。
本発明は、遠点観察（通常観察）に加え、被写体に２ｍｍ以下に近付く近接観察（拡大観察）においても、良好な観察をすることができ、照明光の配光ムラが低減された照明光学系を提供できるという効果を奏する。
以下に、実施形態に係る照明光学系の図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により、この発明が限定されるものではない。
図１（ａ）は、実施形態に係る照明光学系１００のレンズ断面図である。物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズＬ１と、正屈折力の第２レンズＬ２と、正屈折力を有する第３レンズＬ３と、からなり、
第１レンズＬ１は、物体側に凸面ｒ１を向け、かつ、光源側の面ｒ２は非球面であり、以下の条件式（１）、（２）を満足する。
３＜｜ｒ１／ｒ２｜＜７ （１）
２＜φ／｜Ｚａｓｐ−Ｚｓｐｈ｜＜１６ （２）
ここで、
ｒ１は、第１レンズＬ１の物体側ＯＢＪ−ｄの面の曲率半径、
ｒ２は、第１レンズＬ２の光源側ＬＳ−ｄの面の曲率半径、
φは、第３レンズＬ３に入射する光束ＬＧ１の径の半分の長さ、
Ｚａｓｐは、第１レンズＬ１の光源側ＬＳ−ｄの非球面Ａｓｐｈ（＝ｒ２）における、光線高さφにおけるザグ量、
Ｚｓｐｈは、第１レンズＬ１の光源側ＬＳ−ｄの非球面Ａｓｐｈにおける、近軸参照球面Ｓｐｈの光線高さφにおけるザグ量、
である。
第１レンズＬ１は、物体側に凸面ｒ１を向け、かつ、光源側の面ｒ２は非球面であり、以下の条件式（１）、（２）を満足する。
３＜｜ｒ１／ｒ２｜＜７ （１）
２＜φ／｜Ｚａｓｐ−Ｚｓｐｈ｜＜１６ （２）
ここで、
ｒ１は、第１レンズＬ１の物体側ＯＢＪ−ｄの面の曲率半径、
ｒ２は、第１レンズＬ２の光源側ＬＳ−ｄの面の曲率半径、
φは、第３レンズＬ３に入射する光束ＬＧ１の径の半分の長さ、
Ｚａｓｐは、第１レンズＬ１の光源側ＬＳ−ｄの非球面Ａｓｐｈ（＝ｒ２）における、光線高さφにおけるザグ量、
Ｚｓｐｈは、第１レンズＬ１の光源側ＬＳ−ｄの非球面Ａｓｐｈにおける、近軸参照球面Ｓｐｈの光線高さφにおけるザグ量、
である。
図１（ｂ）は、パラメータであるザグ量を説明する図である。ザグ量とは、面頂を通り光軸ＡＸ（ｚ軸）に垂直な平面と、非球面または球面と、の光線高さφにおける長さをいう。Ｚａｓｐは、第１レンズＬ１の光源側ＬＳ−ｄの非球面Ａｓｐｈにおける、光線高さφにおけるザグ量である。Ｚｓｐｈは、第１レンズＬ１の光源側ＬＳ−ｄの非球面Ａｓｐｈにおける、近軸参照球面Ｓｐｈの光線高さφにおけるザグ量、
である。
である。
Ｚａｓｐ、Ｚｓｐｈについて説明を続ける。非球面Ａｓｐｈのザグ量は以下の式で示される。
ここで、
Ｚａｓｐは、非球面のザグ量、
ｓは、光軸ＡＸからの距離、
Ｃは、 曲率（曲率半径の逆数＝１／ｒ）
ｋは、円錐係数、
Ａｎは、非球面係数、
である。
なお、Ｚｓｐｈは球面形状におけるＺ値であり、上記式のｋ＝０、Ａｎ＝０としたものである。
Ｚａｓｐは、非球面のザグ量、
ｓは、光軸ＡＸからの距離、
Ｃは、 曲率（曲率半径の逆数＝１／ｒ）
ｋは、円錐係数、
Ａｎは、非球面係数、
である。
なお、Ｚｓｐｈは球面形状におけるＺ値であり、上記式のｋ＝０、Ａｎ＝０としたものである。
条件式（１）は、ｒ１とｒ２との比の絶対値の適切な範囲を規定している。条件式（１）を満足することで、最も後側（光源側ＬＳ−ｄ）から伝搬してきた角度が大きな光線を効率良く屈折させることができる。これにより、周辺の配光性能が向上する。また、第１レンズＬ１の非球面側における光軸ＡＸ周りの光線を効率良く屈折させることができる。これにより、光軸ＡＸ周りの光線を、中心方向に出射できる。
条件式（２）は、光線高さφと、第１レンズＬ１の球面のザグ量と、第１レンズＬ１の非球面のザグ量と、の適切な関係を規定している。条件式（２）を満足することで、第１レンズＬ１の非球面側において、後側（光源側ＬＳ−ｄ）から伝搬した照明光を効率良く屈折させることができる。これにより、角度が大きな光線をより多く伝搬することができる。
条件式（１）の下限値を下回ると、第１レンズＬ１の物体側面ｒ１の屈折効果が大きくなり、周辺光束が減少する。または、第１レンズＬ１の光源側面ｒ２での屈折効果が小さくなるため、十分に角度の大きな光束が第１レンズＬ１の物体側面ｒ１に届かない。この結果、周辺光束が減少してしまう。
条件式（１）の上限値を上回ると、第１レンズＬ１の物体側面ｒ１に入射した角度の大きな光線が蹴られてしまう。これにより、角度が大きな光束が減少してしまう。
また、第１レンズＬ１の光源側面ｒ２においては、十分に角度の大きな光束は生成できる。しかしながら、その分、中心方向の光束が減少してしまう。このため、内視鏡による遠点観察には好ましくない。
条件式（２）の下限値を下回ると、第１レンズＬ１の非球面（光源側面ｒ２）の寄与度が大きくなる。これにより、角度の大きな光束が増えて近接観察は向上する。しかしながら、角度の小さい光束の量が減少するため、好ましくない。
条件式（２）の上限値を上回ると、第１レンズＬ１の非球面（光源側面ｒ２）の寄与度が小さくなる。これにより、角度の大きな光束が減少して遠点観察は向上する。しかしながら、角度の大きい光束の量が減少するため、好ましくない。
また、φは、第３レンズＬ３に入射する光束ＬＧ１の径の半分の長さである。ここで、光束ＬＧ１の径は、不図示の光源からの光を導光するライトガイドファイバーの場合、ライトガイドファイバーの外径（半径）であり、発光ダイオード（ＬＥＤ）の場合、ＬＥＤの発光面の外径（半径）である。
また、φは、以下に示すように、第３レンズＬ３に入射する光束ＬＧ１の径の半分の長さではなく、第１レンズＬ１の非球面レンズの有効径ｆｅとしても良い。
ｆｅ／｜Ｚａｓｐ−Ｚｓｐｈ｜
ｆｅは、第１レンズＬ１の非球面レンズの有効径、
である。
ｆｅ／｜Ｚａｓｐ−Ｚｓｐｈ｜
ｆｅは、第１レンズＬ１の非球面レンズの有効径、
である。
また、本実施形態の好ましい態様によれば、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
１．２＜ｆ１／ｆ＜１．８ （３）
ここで、
ｆ１は、第１レンズＬ１の焦点距離、
ｆは、照明光学系１００の焦点距離、
である。
１．２＜ｆ１／ｆ＜１．８ （３）
ここで、
ｆ１は、第１レンズＬ１の焦点距離、
ｆは、照明光学系１００の焦点距離、
である。
条件式（３）は、ｆ１とｆとの適切な比を規定している。条件式（３）を満足することで、第１レンズＬ１において、効率良く中心光束、周辺光束を生成できる。
条件式（３）の下限値を下回ると、第１レンズＬ１の屈折力（パワー）が大きくなり、光線を屈折させる性能は向上する。しかしながら、中心光束の割合を低減させてしまうため、遠点観察には好ましくない。
条件式（３）の上限値を上回ると、第１レンズＬ１の屈折力（パワー）が小さくなり、光線を屈折させる性能は低下する。しかしながら、中心光束の割合を増加させてしまうため、近接（近点）観察には好ましくない。
また、本実施形態の好ましい態様によれば、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
２＜ｆ３／ｆ１＜７ （４）
ここで、
ｆ１は、第１レンズＬ１の焦点距離、
ｆ３は、第３レンズＬ３の焦点距離、
である。
２＜ｆ３／ｆ１＜７ （４）
ここで、
ｆ１は、第１レンズＬ１の焦点距離、
ｆ３は、第３レンズＬ３の焦点距離、
である。
条件式（４）は、ｆ３とｆ１との適切な比を規定している。条件式（４）を満足することで照明光を整えて、第１レンズＬ１へ入射させることができる。また、第３レンズＬ３に入射する光束ＬＧ１の拡がりを、第３レンズＬ３の物体側面ｒ５が調整することに大きく寄与できる。
条件式（４）の下限値を下回ると、第３レンズＬ３のレンズの屈折力が大きくなり、即ち焦点距離が短くなり、光線を大きく屈折させてしまう。これにより、レンズ保持枠１０１のうち第２レンズＬ２、第３レンズＬ３を保持する部分で反射などを引き起こしてしまう。この結果、効果的に第１レンズＬ１のレンズ面に光線が入射しなくなってしまう。
条件式（４）の上限値を上回ると、光源側ＬＳ−ｄから進行してくる光線を屈折させる力が小さくなりすぎる。これにより、角度の大きい光線を適切に物体側へ導光できずに、照明効率が低下してしまう。
また、本実施形態の好ましい態様によれば、第２レンズＬ２の物体側面ｒ３の曲率半径の絶対値と、光源側面ｒ４の曲率半径の絶対値と、が同一であり、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
０．６＜ｒ３／ｒ５＜１．４ （５）
ここで、
ｒ３は、第２レンズＬ２の物体側面ｒ３の曲率半径、
ｒ５は、第３レンズＬ３の物体側面ｒ５の曲率半径、
である。
０．６＜ｒ３／ｒ５＜１．４ （５）
ここで、
ｒ３は、第２レンズＬ２の物体側面ｒ３の曲率半径、
ｒ５は、第３レンズＬ３の物体側面ｒ５の曲率半径、
である。
条件式（５）は、ｒ３とｒ５との適切な比を規定している。条件式（５）の下限値を下回ると、第２レンズＬ２の屈折力が大きくなり、第１レンズＬ１の光源側面ｒ２において光線を効率的に屈折することが困難になる。
上限式（５）の上限値を上回ると、第２レンズＬ２の周辺に入射した光束を十分に伝搬できない。このため、光量の損失を生じてしまう。
また、本実施形態の好ましい態様によれば、第１レンズＬ１の物体側面ｒ１から射出される照明光の強度の角度分布は、以下の条件式（６）、（７）を満足することが望ましい。
４．５＜ｒ（３０）／ｒ（６０）＜７．５ （６）
１．２＜ｒ（０）／ｒ（３０）＜１．８ （７）
ここで、
ｒ（０）は、照明光学系１００から射出角度０°で射出した照明光の物体における光強度、
ｒ（３０）は、照明光学系１００から射出角度３０°で射出した照明光の物体における光強度、
ｒ（６０）は、照明光学系１００から射出角度６０°で射出した照明光の物体における光強度、
である。
４．５＜ｒ（３０）／ｒ（６０）＜７．５ （６）
１．２＜ｒ（０）／ｒ（３０）＜１．８ （７）
ここで、
ｒ（０）は、照明光学系１００から射出角度０°で射出した照明光の物体における光強度、
ｒ（３０）は、照明光学系１００から射出角度３０°で射出した照明光の物体における光強度、
ｒ（６０）は、照明光学系１００から射出角度６０°で射出した照明光の物体における光強度、
である。
条件式（６）、（７）は、照明光の強度の適切な比を規定している。図２は、照明光強度の角度分布ｒ（α）を示す。横軸は、被写体ＯＢＪの位置、縦軸は、任意の光強度Ｉである。照明光学系１００から、射出角０°で射出した光強度はα（０）である。照明光学系１００から、射出角α°で射出した光強度はα（α）である。
条件式（６）、（７）を満足することで、遠点観察、近接（近点）観察の両方の観察を良好に行うことができる。条件式（６）の上限値を上回る場合、近接（近点）観察時に周辺部が暗くなってしまう。条件式（６）の下限値を下回る場合、周辺領域は明るくなる。しかしながら、下限値よりも小さくなりすぎる場合、遠点観察時に暗くなってしまう。
条件式（７）の上限値を上回る場合、近接（近点）観察時に被写体ＯＢＪの中心部が明るくなる。しかしながら、上限値よりも大きくなりすぎる場合、周辺部が暗くなってしまう。
条件式（７）の下限値を下回る場合、遠点観察において暗くなってしまう。
条件式（１）に代えて、以下の条件式（１’）を満足することが好ましい。
４＜｜ｒ１／ｒ２｜＜６．５ （１’）
条件式（２）に代えて、以下の条件式（２’）を満足することが好ましい。
３＜φ／｜Ｚａｓｐ−Ｚｓｐｈ｜＜１０ （２’）
条件式（３）に代えて、以下の条件式（３’）を満足することが好ましい。
１．４＜ｆ１／ｆ＜１．６ （３’）
条件式（４）に代えて、以下の条件式（４’）を満足することが好ましい。
２．８＜ｆ３／ｆ１＜５．２ （４’）
条件式（５）に代えて、以下の条件式（５’）を満足することが好ましい。
０．７＜ｒ３／ｒ５＜１．３ （５’）
条件式（６）に代えて、以下の条件式（６’）を満足することが好ましい。
５．５＜ｒ（３０）／ｒ（６０）＜６．５ （６’）
条件式（７）に代えて、以下の条件式（７’）を満足することが好ましい。
１．４＜ｒ（０）／ｒ（３０）＜１．７ （７’）
４＜｜ｒ１／ｒ２｜＜６．５ （１’）
条件式（２）に代えて、以下の条件式（２’）を満足することが好ましい。
３＜φ／｜Ｚａｓｐ−Ｚｓｐｈ｜＜１０ （２’）
条件式（３）に代えて、以下の条件式（３’）を満足することが好ましい。
１．４＜ｆ１／ｆ＜１．６ （３’）
条件式（４）に代えて、以下の条件式（４’）を満足することが好ましい。
２．８＜ｆ３／ｆ１＜５．２ （４’）
条件式（５）に代えて、以下の条件式（５’）を満足することが好ましい。
０．７＜ｒ３／ｒ５＜１．３ （５’）
条件式（６）に代えて、以下の条件式（６’）を満足することが好ましい。
５．５＜ｒ（３０）／ｒ（６０）＜６．５ （６’）
条件式（７）に代えて、以下の条件式（７’）を満足することが好ましい。
１．４＜ｒ（０）／ｒ（３０）＜１．７ （７’）
以下、各実施例について説明する。
（実施例１）
実施例１に係る照明光学系について説明する。図３（ａ）は、実施例１の照明光学系のレンズ断面図である。
実施例１に係る照明光学系について説明する。図３（ａ）は、実施例１の照明光学系のレンズ断面図である。
照明光学系２００は、物体側から順に、両凸正レンズＬ１と、両凸正レンズＬ２と、照明側に平面を向けた平凸正レンズＬ３と、を有する。光源ＬＳからの光は、ライトガイドファイバーＬＧにより、第３レンズである平凸正レンズＬ３へ導光される。
（実施例２）
実施例２に係る照明光学系について説明する。図３（ｂ）は、実施例２の照明光学系のレンズ断面図である。
実施例２に係る照明光学系について説明する。図３（ｂ）は、実施例２の照明光学系のレンズ断面図である。
照明光学系２０１は、物体側から順に、両凸正レンズＬ１と、両凸正レンズＬ２と、照明側に平面を向けた平凸正レンズＬ３と、を有する。光源ＬＳからの光は、ライトガイドファイバーＬＧにより、第３レンズである平凸正レンズＬ３へ導光される。
（実施例３）
実施例３に係る照明光学系について説明する。図３（ｃ）は、実施例３の照明光学系のレンズ断面図である。
実施例３に係る照明光学系について説明する。図３（ｃ）は、実施例３の照明光学系のレンズ断面図である。
照明光学系２０２は、物体側から順に、両凸正レンズＬ１と、両凸正レンズＬ２と、照明側に平面を向けた平凸正レンズＬ３と、を有する。光源ＬＳからの光は、ライトガイドファイバーＬＧにより、第３レンズである平凸正レンズＬ３へ導光される。
（実施例４）
実施例４に係る照明光学系について説明する。図３（ｄ）は、実施例４の照明光学系のレンズ断面図である。
実施例４に係る照明光学系について説明する。図３（ｄ）は、実施例４の照明光学系のレンズ断面図である。
照明光学系２０３は、物体側から順に、両凸正レンズＬ１と、両凸正レンズＬ２と、照明側に平面を向けた平凸正レンズＬ３と、を有する。光源ＬＳからの光は、ライトガイドファイバーＬＧにより、第３レンズである平凸正レンズＬ３へ導光される。
（実施例５）
実施例５に係る照明光学系について説明する。図４（ａ）は、実施例５の照明光学系のレンズ断面図である。
実施例５に係る照明光学系について説明する。図４（ａ）は、実施例５の照明光学系のレンズ断面図である。
照明光学系２０４は、物体側から順に、両凸正レンズＬ１と、両凸正レンズＬ２と、照明側に平面を向けた平凸正レンズＬ３と、を有する。光源ＬＳからの光は、ライトガイドファイバーＬＧにより、第３レンズである平凸正レンズＬ３へ導光される。
（実施例６）
実施例６に係る照明光学系について説明する。図４（ｂ）は、実施例６の照明光学系のレンズ断面図である。
実施例６に係る照明光学系について説明する。図４（ｂ）は、実施例６の照明光学系のレンズ断面図である。
照明光学系２０５は、物体側から順に、両凸正レンズＬ１と、両凸正レンズＬ２と、照明側に平面を向けた平凸正レンズＬ３と、を有する。光源ＬＳからの光は、ライトガイドファイバーＬＧにより、第３レンズである平凸正レンズＬ３へ導光される。
（実施例７）
実施例７に係る照明光学系について説明する。図４（ｃ）は、実施例７の照明光学系のレンズ断面図である。
実施例７に係る照明光学系について説明する。図４（ｃ）は、実施例７の照明光学系のレンズ断面図である。
照明光学系２０６は、物体側から順に、両凸正レンズＬ１と、両凸正レンズＬ２と、照明側に平面を向けた平凸正レンズＬ３と、を有する。光源ＬＳからの光は、ライトガイドファイバーＬＧにより、第３レンズである平凸正レンズＬ３へ導光される。
以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｄは各レンズのｄ線の屈折率、＊印は非球面、である。
また、非球面形状は、次の式で表される。
ここで、
Ｚａｓｐは、非球面のザグ量、
ｓは、光軸ＡＸからの距離、
Ｃは、 曲率（曲率半径の逆数＝１／ｒ）
ｋは、円錐係数、
Ａｎは、非球面係数、
である。
また、非球面係数において、「ｅ−ｎ」（ｎは整数）は、「１０−ｎ」を示している。なお、これら諸元値の記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
Ｚａｓｐは、非球面のザグ量、
ｓは、光軸ＡＸからの距離、
Ｃは、 曲率（曲率半径の逆数＝１／ｒ）
ｋは、円錐係数、
Ａｎは、非球面係数、
である。
また、非球面係数において、「ｅ−ｎ」（ｎは整数）は、「１０−ｎ」を示している。なお、これら諸元値の記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
数値実施例１
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd
1 6.000 1.60 1.883
2* -1.243 0.06
3 3.500 0.77 1.883
4 -3.500 0.12
5 3.904 3.40 1.728
6 ∞ 0
非球面データ
第２面
k=0
A4=-3e-1,A6=0,A8=0,A10=0
各種データ
φ=0.85
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd
1 6.000 1.60 1.883
2* -1.243 0.06
3 3.500 0.77 1.883
4 -3.500 0.12
5 3.904 3.40 1.728
6 ∞ 0
非球面データ
第２面
k=0
A4=-3e-1,A6=0,A8=0,A10=0
各種データ
φ=0.85
数値実施例２
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd
1 6.000 1.60 1.883
2* -1.243 0.06
3 3.500 0.77 1.883
4 -3.500 0.12
5 3.904 3.40 1.728
6 ∞ 0
非球面データ
第２面
k=0
A4=-3e-1,A6=-1e-1,A8=1e-1,A10=2e-1
各種データ
φ=0.85
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd
1 6.000 1.60 1.883
2* -1.243 0.06
3 3.500 0.77 1.883
4 -3.500 0.12
5 3.904 3.40 1.728
6 ∞ 0
非球面データ
第２面
k=0
A4=-3e-1,A6=-1e-1,A8=1e-1,A10=2e-1
各種データ
φ=0.85
数値実施例３
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd
1 6.000 1.60 1.883
2* -1.243 0.06
3 3.500 0.77 1.883
4 -3.500 0.12
5 3.904 3.40 1.728
6 ∞ 0
非球面データ
第２面
k=0
A4=-3e-1,A6=0,A8=0,A10=2.5e-1
各種データ
φ=0.85
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd
1 6.000 1.60 1.883
2* -1.243 0.06
3 3.500 0.77 1.883
4 -3.500 0.12
5 3.904 3.40 1.728
6 ∞ 0
非球面データ
第２面
k=0
A4=-3e-1,A6=0,A8=0,A10=2.5e-1
各種データ
φ=0.85
数値実施例４
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd
1 6.000 1.60 1.883
2* -2.000 0.06
3 3.500 0.77 1.883
4 -3.500 0.12
5 3.904 3.40 1.728
6 ∞ 0
非球面データ
第２面
k=0
A4=-5e-1,A6=0,A8=0,A10=2.5e-1
各種データ
φ=0.85
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd
1 6.000 1.60 1.883
2* -2.000 0.06
3 3.500 0.77 1.883
4 -3.500 0.12
5 3.904 3.40 1.728
6 ∞ 0
非球面データ
第２面
k=0
A4=-5e-1,A6=0,A8=0,A10=2.5e-1
各種データ
φ=0.85
数値実施例５
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd
1 7.000 1.60 1.883
2* -1.100 0.06
3 3.200 0.77 1.883
4 -3.200 0.12
5 4.500 3.40 1.728
6 ∞ 0
非球面データ
第２面
k=0
A4=0,A6=-2e-1,A8=0,A10=2.5e-1
各種データ
φ=0.85
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd
1 7.000 1.60 1.883
2* -1.100 0.06
3 3.200 0.77 1.883
4 -3.200 0.12
5 4.500 3.40 1.728
6 ∞ 0
非球面データ
第２面
k=0
A4=0,A6=-2e-1,A8=0,A10=2.5e-1
各種データ
φ=0.85
数値実施例６
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd
1 7.000 1.75 1.883
2* -1.350 0.06
3 3.400 0.77 1.883
4 -3.400 0.12
5 3.000 3.40 1.728
6 ∞ 0
非球面データ
第２面
k=0.1
A4=-2e-1,A6=-2e-1,A8=-2e-1,A10=0
各種データ
φ=0.85
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd
1 7.000 1.75 1.883
2* -1.350 0.06
3 3.400 0.77 1.883
4 -3.400 0.12
5 3.000 3.40 1.728
6 ∞ 0
非球面データ
第２面
k=0.1
A4=-2e-1,A6=-2e-1,A8=-2e-1,A10=0
各種データ
φ=0.85
数値実施例７
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd
1 5.500 1.40 1.883
2* -1.050 0.06
3 3.400 0.77 1.883
4 -3.400 0.12
5 2.730 3.40 1.728
6 ∞ 0
非球面データ
第２面
k=0
A4=-1e-1,A6=0,A8=0,A10=0
各種データ
φ=0.85
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd
1 5.500 1.40 1.883
2* -1.050 0.06
3 3.400 0.77 1.883
4 -3.400 0.12
5 2.730 3.40 1.728
6 ∞ 0
非球面データ
第２面
k=0
A4=-1e-1,A6=0,A8=0,A10=0
各種データ
φ=0.85
各実施例の条件式対応値を以下に示す。
条件式 実施例1 実施例2 実施例3
(1) |r1/r2| 4.8 4.8 4.8
(2) φ/|Zasp-Zsph| 5.4 6.7 7.9
(3) f1/f 1.48 1.48 1.48
(4) f3/f1 4.1 4.1 4.1
(5) r3/r5 0.90 0.90 0.90
(6) r(30)/r(60) 6.13 5.73 5.68
(7) r(0)/r(30) 1.60 1.57 1.56
条件式 実施例4 実施例5
(1) |r1/r2| 3.0 6.4
(2) φ/|Zasp-Zsph| 4.0 32.4
(3) f1/f 1.80 1.46
(4) f3/f1 2.9 5.2
(5) r3/r5 0.90 0.71
(6) r(30)/r(60) 6.41 5.87
(7) r(0)/r(30) 1.61 1.58
条件式 実施例6 実施例7
(1) |r1/r2| 5.2 5.2
(2) φ/|Zasp-Zsph| 3.4 16.3
(3) f1/f 1.60 1.41
(4) f3/f1 2.9 3.4
(5) r3/r5 1.13 1.25
(6) r(30)/r(60) 6.90 6.16
(7) r(0)/r(30) 1.59 1.52
条件式 実施例1 実施例2 実施例3
(1) |r1/r2| 4.8 4.8 4.8
(2) φ/|Zasp-Zsph| 5.4 6.7 7.9
(3) f1/f 1.48 1.48 1.48
(4) f3/f1 4.1 4.1 4.1
(5) r3/r5 0.90 0.90 0.90
(6) r(30)/r(60) 6.13 5.73 5.68
(7) r(0)/r(30) 1.60 1.57 1.56
条件式 実施例4 実施例5
(1) |r1/r2| 3.0 6.4
(2) φ/|Zasp-Zsph| 4.0 32.4
(3) f1/f 1.80 1.46
(4) f3/f1 2.9 5.2
(5) r3/r5 0.90 0.71
(6) r(30)/r(60) 6.41 5.87
(7) r(0)/r(30) 1.61 1.58
条件式 実施例6 実施例7
(1) |r1/r2| 5.2 5.2
(2) φ/|Zasp-Zsph| 3.4 16.3
(3) f1/f 1.60 1.41
(4) f3/f1 2.9 3.4
(5) r3/r5 1.13 1.25
(6) r(30)/r(60) 6.90 6.16
(7) r(0)/r(30) 1.59 1.52
なお、上述の照明光学系は、複数の構成を同時に満足してもよい。このようにすることが、良好な照明光学系を得る上で好ましい。また、好ましい構成の組み合わせは任意である。また、各条件式について、より限定した条件式の数値範囲の上限値あるいは下限値のみを限定しても構わない。
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態のみに限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、これら実施形態の構成を適宜組合せて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。
（付記）
なお、これらの実施例から以下の構成の発明が導かれる。
（付記項１）
物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズからなり、
前記第１レンズは、物体側に凸面を向け、かつ、光源側の面は非球面であり、以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする照明光学系。
３＜｜ｒ１／ｒ２｜＜７ （１）
２＜φ／｜Ｚａｓｐ−Ｚｓｐｈ｜＜１６ （２）
ここで、
ｒ１は、前記第１レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ２は、前記第１レンズの光源側面の曲率半径、
φは、前記第１レンズに入射する光束の径の半分の長さ、
Ｚａｓｐは、前記第１レンズの光源側の前記非球面における、光線高さφにおけるザグ量、
Ｚｓｐｈは、前記第１レンズの光源側の前記非球面における、近軸参照球面の光線高さφにおけるザグ量、
である。
なお、これらの実施例から以下の構成の発明が導かれる。
（付記項１）
物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズからなり、
前記第１レンズは、物体側に凸面を向け、かつ、光源側の面は非球面であり、以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする照明光学系。
３＜｜ｒ１／ｒ２｜＜７ （１）
２＜φ／｜Ｚａｓｐ−Ｚｓｐｈ｜＜１６ （２）
ここで、
ｒ１は、前記第１レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ２は、前記第１レンズの光源側面の曲率半径、
φは、前記第１レンズに入射する光束の径の半分の長さ、
Ｚａｓｐは、前記第１レンズの光源側の前記非球面における、光線高さφにおけるザグ量、
Ｚｓｐｈは、前記第１レンズの光源側の前記非球面における、近軸参照球面の光線高さφにおけるザグ量、
である。
以上のように、本発明は、遠点観察（通常観察）に加え、被写体に２ｍｍ以下に近付く近接観察（拡大観察）においても、良好な観察をすることができ、照明光の配光ムラが低減された照明光学系に有用である。
１００、２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６ 照明光学系
１０１ レンズ保持枠
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
ｒ１ 第１レンズの物体側面
ｒ２ 第１レンズの光源側面
ｒ３ 第２レンズの物体側面
ｒ４ 第２レンズの光源側面
ｒ５ 第３レンズの物体側面
ＬＧ１ 光束
ＬＧ ライトガイドファイバー
ＬＳ 光源
１０１ レンズ保持枠
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
ｒ１ 第１レンズの物体側面
ｒ２ 第１レンズの光源側面
ｒ３ 第２レンズの物体側面
ｒ４ 第２レンズの光源側面
ｒ５ 第３レンズの物体側面
ＬＧ１ 光束
ＬＧ ライトガイドファイバー
ＬＳ 光源
Claims (5)
- 物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズと、正屈折力の第２レンズと、正屈折力を有する第３レンズと、からなり、
前記第１レンズは、物体側に凸面を向け、かつ、光源側の面は非球面であり、以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする照明光学系。
３＜｜ｒ１／ｒ２｜＜７ （１）
２＜φ／｜Ｚａｓｐ−Ｚｓｐｈ｜＜１６ （２）
ここで、
ｒ１は、前記第１レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ２は、前記第１レンズの光源側面の曲率半径、
φは、前記第３レンズに入射する光束の径の半分の長さ、
Ｚａｓｐは、前記第１レンズの光源側の前記非球面における、光線高さφにおけるザグ量、
Ｚｓｐｈは、前記第１レンズの光源側の前記非球面における、近軸参照球面の光線高さφにおけるザグ量、
である。 - 以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
１．２＜ｆ１／ｆ＜１．８ （３）
ここで、
ｆ１は、前記第１レンズの焦点距離、
ｆは、前記照明光学系の焦点距離、
である。 - 以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の照明光学系。
２＜ｆ３／ｆ１＜７ （４）
ここで、
ｆ１は、前記第１レンズの焦点距離、
ｆ３は、前記第３レンズの焦点距離、
である。 - 前記第２レンズの物体側面の曲率半径の絶対値と、光源側面の曲率半径の絶対値と、が同一であり、以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の照明光学系。
０．６＜ｒ３／ｒ５＜１．４ （５）
ここで、
ｒ３は、前記第２レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ５は、前記第３レンズの物体側面の曲率半径、
である。 - 前記第１レンズの物体側面から射出される照明光の強度の角度分布は、以下の条件式（６）、（７）を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の照明光学系。
４．５＜ｒ（３０）／ｒ（６０）＜７．５ （６）
１．２＜ｒ（０）／ｒ（３０）＜１．８ （７）
ここで、
ｒ（０）は、前記照明光学系から射出角度０°で射出した照明光の物体における光強度、
ｒ（３０）は、前記照明光学系から射出角度３０°で射出した照明光の物体における光強度、
ｒ（６０）は、前記照明光学系から射出角度６０°で射出した照明光の物体における光強度、
である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017096598A JP6829651B2 (ja) | 2017-05-15 | 2017-05-15 | 照明光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017096598A JP6829651B2 (ja) | 2017-05-15 | 2017-05-15 | 照明光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018194618A JP2018194618A (ja) | 2018-12-06 |
| JP6829651B2 true JP6829651B2 (ja) | 2021-02-10 |
Family
ID=64568906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017096598A Active JP6829651B2 (ja) | 2017-05-15 | 2017-05-15 | 照明光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6829651B2 (ja) |
-
2017
- 2017-05-15 JP JP2017096598A patent/JP6829651B2/ja active Active
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| JP2018194618A (ja) | 2018-12-06 |
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