JPWO2011058912A1 - 照明光学系 - Google Patents

Abstract

側方の照明が可能であり広画角の観察光学系に適した、小型で配光特性の優れた照明光学系を提供する。入射光軸上に配置されるプリズム（２）と、該プリズム（２）の前段または後段に配置され２つの反射面（２ｂ，２ｃ）を有するレンズ（３）とを備え、該反射面（２ｂ，２ｃ）のうち少なくとも１つが透過反射面（２ｂ）である照明光学系（１）を提供する。また、入射光軸と斜めに交差して配置され、入射した光の一部を透過して射出し、光の他の少なくとも一部を入射光軸と交差する方向に偏向して射出させる面を有するプリズムを備える照明光学系を提供する。また、その長手方向が入射光軸に対して傾斜して配置されたロッドレンズを備える照明光学系を提供する。

Description

本発明は照明光学系に関し、特に、内視鏡に適した照明光学系に関するものである。

内視鏡は、医療分野及び工業分野で広く使用されている装置である。特に医療用分野においては、内視鏡は、体腔内の画像を取得することにより、観察部位の診断に利用されている。体腔内は襞や隆起物があり複雑な形状であることが多い。それゆえ、内視鏡の視野が進行方向だけの場合、襞の裏側などを十分に観察することができない。

これを解決するために、内視鏡の対物レンズの画角を大きくして観察範囲を側方および後方まで広げる方法が考えられる。これにより、管腔内部の広範囲の観察が容易になる。このときに、画角の拡大と同時に照明範囲も側方に拡大して観察範囲の十分な領域を照明する必要がある。側方の照明方法として、ライトガイドを湾曲させる方法（例えば、特許文献１参照。）および反射部材を用いて照明光を偏向させる方法（例えば、特許文献２、３および４参照。）が知られている。

特許第３７９１８９９号公報 特開平８−２８６０４４号公報 特開平６−１３８４００号公報 特開平６−３４８８９号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、ライトガイドの湾曲させた部分において寸法が径方向に大きくなってしまう。さらに、広い画角の照明を行うためには、屈曲の角度を大きくせざるを得ない。したがって、径方向の小型化が望まれる内視鏡には構造上適さない。
特許文献２では、プリズムを用いて側方を照明している。しかしながら、具体的な光学系の構成が記載されていまい。また、配光に関して考慮されていないため、側方を適切に照明して観察に用いることができるか否かは不明である。

特許文献３では、光学素子の光学パワーにより配光を考慮した照明光学系が開示されている。しかし、この照明光学系は側視型内視鏡用に設計されているため、これを搭載した内視鏡は側方の一方向しか照明できない。また、光学素子の反射面が大きいので小型化の点で不利であるという問題がある。
特許文献４では、照明系の光路を撮影レンズと共通にして小型化を図っている。しかしながら、ハーフミラーを撮影レンズ系の光路に配置しなければならないので、全体的な装置の小型化には不利である。また、配光は撮影レンズの構成に依存するため、配光を適切にコントロールするのは難しい。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、側方の照明が可能であり広画角の観察光学系に適した、小型で配光特性の優れた照明光学系を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の第１の態様は、光源からの入射光軸上に配置されるプリズムと、該プリズムの前段または後段に配置される少なくとも１つのレンズとを備え、前記プリズムが、２つの反射面を有し、該反射面のうち少なくとも１つが、反射と透過とを兼ねた透過反射面である照明光学系である。

本発明の第１の態様によれば、プリズムの１面を反射と透過とを兼ねた透過反射面にすることにより、プリズムの寸法を小さく抑えつつ、光源からの光が入射光軸に対して側方に偏向させられる。また、入射光軸上またはプリズムの透過反射面の外側のスペースにレンズを配置すればよい。これにより、入射光軸に対して径方向に小型化することができる。また、プリズムの入射側または射出側に配置されたレンズにより、プリズムから射出される光の配光特性を向上することができる。

上記第１の態様においては、前記光源側から順に、前記プリズム、前記少なくとも１つのレンズの順に配置され、前記プリズムが、前記光源からの光線を透過面、前記透過反射面、前記反射面および前記透過反射面の順に通過させることとしてもよい。
このようにすることで、プリズムの形状を簡易にすることができる。
上記第１の態様においては、前記レンズが、正レンズであり、前記プリズムの前段に配置されていることとしてもよい。
このようにすることで、光源からの光がレンズによって一旦収斂されるので、光がプリズム側面から漏れるのを防止して効率的に光を利用することができる。

本発明の第２の態様は、光源からの入射光軸と斜めに交差して配置され、該入射光軸に沿って入射した光の一部を透過して射出し、前記光の他の少なくとも一部を前記入射光軸と交差する方向に偏向して射出させる面を有するプリズムを備える照明光学系である。
本発明の第２の態様によれば、プリズムの面を透過した光により前方が照明され、面で反射された光により側方が照明される。これにより、広い範囲を照明して配光特性を向上できる。さらに、少なくとも１つのプリズムの少ない構成で実現されるので、小型化を図ることができる。

上記第２の態様においては、前記プリズムは、その中心軸が前記入射光軸の方向に沿って配置された略円柱状であり、前記光源と反対側に配置された端面が、前記中心軸に対して傾斜して形成されていることとしてもよい。
このようにすることで、光が、プリズムの内部において側面で反射されたとき、および、光源と反対側の端面で反射されて側面から射出されたときに放射方向にも広がる。これにより、配光のムラを軽減して配光特性をさらに向上することができる。

上記第２の態様においては、前記プリズムの前段に、前記入射光軸に沿って配置された錐台状のテーパロッドプリズムを備えることとしてもよい。
テーパロッドプリズムは、入射側と射出側の面積が異なり、光源からの光の特性を変化させることが可能である。したがって、光源側からテーパロッド、プリズムの順に配置することにより、入射光軸に対して径方向の寸法を大きくすることなく、配光特性をコントロールすることができる。

本発明の第３の態様は、その長手方向が光源からの入射光軸に対して傾斜して配置されたロッドレンズを備える照明光学系である。
本発明の第３の態様によれば、ロッドレンズに入射した光は、その湾曲した内面において反射されることにより放射方向に広がり、入射光軸と交差する方向へ射出される。これにより、入射光軸に対して径方向の寸法の小型化を図りながら、配光特性を向上することができる。

上記第３の態様においては、前記ロッドレンズは、前記光源側の端面が、その長手方向に対して傾斜して形成されていることとしてもよい。
このようにすることで、ロッドレンズの一方の端面を、光源からの光を導光するライトガイドなどの導光部材の先端面と容易に接続することができる。

上記第３の態様においては、前記光源と前記ロッドレンズとの間に配置され、前記光源からの光を前記ロッドレンズへ導光する導光部材を備え、該導光部材が、その光軸に対して傾斜して形成された先端面を有することとしてもよい。
このようにしても、ロッドレンズの一方の端面を中心軸に対して傾斜して形成したときと同様に、ロッドレンズの中心軸を入射光軸に傾斜させた状態で、ロッドレンズと導光部材とを接続することができる。さらに、ロッドレンズから射出される光には、導光部材の射出時の屈折効果が加わる。したがって、より効果的に配光をコントロールすることができる。

本発明によれば、広画角の観察光学系に適した、小型で配光特性の優れた照明光学系を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る照明光学系の全体構成図である。 図１の照明光学系の変形例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る照明光学系の全体構成図である。 図３の照明光学系のプリズムの変形例を示す図である。 図３の照明光学系のプリズムのもう１つの変形例を示す図である。 図３の照明光学系の変形例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る照明光学系の全体構成図である。 図７の照明光学系の変形例を示す図である。 本発明の第１の実施形態の実施例１に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第１の実施形態の実施例２に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第１の実施形態の実施例３に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第１の実施形態の実施例４に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第１の実施形態の実施例５に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第１の実施形態の実施例６に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第１の実施形態の実施例７に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第１の実施形態の実施例８に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第２の実施形態の実施例９に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第２の実施形態の実施例１０に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第２の実施形態の実施例１１に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第２の実施形態の実施例１２に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第２の実施形態の実施例１３に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第２の実施形態の実施例１４に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第２の実施形態の実施例１５に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第２の実施形態の実施例１６に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第３の実施形態の実施例１７に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第３の実施形態の実施例１８に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第３の実施形態の実施例１９に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第３の実施形態の実施例２０に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第３の実施形態の実施例２１に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第３の実施形態の実施例２２に係る照明光学系の全体構成図である。 本発明の第３の実施形態の実施例２３に係る照明光学系の全体構成図である。 図２５の照明光学系の変形例を示す図である。

以下に、本発明の第１の実施形態について図１および図２を参照して以下に説明する。
本発明の第１の実施形態に係る照明光学系１は、図１に示されるように、光源側に配置されたプリズム２と、該プリズム２の射出面の外側に配置されたレンズ３とを備えている。
プリズム２は、光源側に向けられ光源からの入射光軸と垂直に交差して配置される入射面（透過面）２ａと、入射光軸と傾斜して交差する透過反射面２ｂと、該透過反射面２ｂと対向する反射面２ｃとを有している。透過反射面２ｂは、入射光軸に沿って入射面２ａから入射した光を反射面２ｃに向けて反射し、反射面２ｃにおいて反射された光を透過させるようにその一部において光を透過させつつ、他の部分において光を反射するように構成されている。

反射面２ｃは、その法線と透過反射面２ｂの法線とのなす角度θが、２０°≦θ≦４５を満たすように配置され、さらに好ましくは、１０°≦θ≦３０°を満たすように配置されている。このときに、θが４５°を超えると、プリズム２が大型になり、また、全反射条件を満たさない光線が増えて配光が悪くなるため好ましくない。一方、θが２０°を下回ると、透過反射面２ｂの面積が大きくなるため開口が大きくなり、小型化が難しくなるため好ましくない。

また、プリズム２は、ｄ線に対する屈折率ｎが、１．６≦ｎ≦２．２を満たし、さらに好ましくは、１．６５≦ｎ≦２．０を満たす。プリズム２を光路中に配置することにより光源から射出面までの光学的距離が大きくなるため、レンズ３側面などに漏れる光が発生しやすくなる。これを防ぐため、プリズム２はある程度の高い屈折率で構成し空気換算長を短くするのが望ましい。屈折率ｎが２．２を超えると、硝材のコストが高くなる、また、青色の透過率が低下して照明の色が変化するため好ましくない。一方、屈折率が１．６を下回ると、レンズ３側面に漏れる光が増加して照明効率が低下するため好ましくない。

レンズ３は、正の焦点距離を有する正レンズまたは負の焦点距離を有する負レンズが用いられる。図１のレンズ３は、光源側の面が球面であり、物体側の面が平面の正レンズである。
レンズ３が、正レンズの場合、シェープファクタＳＦ１は、０．５≦ＳＦ１≦１．２５を満たし、さらに好ましくは、０．８≦ＳＦ１≦１．０５を満たす。ここで、ＳＦ１は（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）であり、Ｒ１はレンズ３の物体側面３ｂの曲率半径、Ｒ２はレンズ３の光源側面３ａの曲率半径である。

ＳＦ１が１．２５を超えると、レンズ３の光源側の曲率が大きくなり過ぎてレンズ３の加工が困難になる、または、物体側面３ｂの曲率が発散作用をもたらして効果的な配光ができなくなるため好ましくない。一方、ＳＦ１が０．５を下回ると、光源側面３ａの曲率が緩くなりすぎて効果的な配光ができなくなる、もしくは、レンズ３の径寸法が大きくなり、その結果物体側面３ｂの曲率が大きくなり過ぎて周辺の配光特性が劣化するため好ましくない。

一方、レンズ３が、負レンズの場合、そのシェープファクタＳＦ２は、０．６≦ＳＦ２≦１．２５を満たし、より好ましくは、０．７≦ＳＦ２≦１．０５を満たす。ここで、ＳＦ２は（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）であり、Ｒ１はレンズ３の物体側面３ｂの曲率半径、Ｒ２はレンズ３の光源側面３ａの曲率半径である。

ＳＦ２が１．０５を超えると、光源側面３ａの曲率が大きくなり過ぎてレンズ３の加工が困難になる、または、物体側面３ｂの曲率が収斂作用をもたらして効果的な配光ができなくなるため好ましくない。一方、ＳＦ２が０．７を下回ると、光源側面３ａの曲率が緩くなりすぎて効果的な配光ができなくなる、または、物体側面３ｂの曲率が大きくなり過ぎて周辺の配光特性が劣化してしまうため好ましくない。

このように構成された照明光学系１の作用について、内視鏡に用いた場合を例に説明する。
本実施形態にかかる照明光学系１は内視鏡の先端部に搭載される。照明光学系１は、内視鏡が備える照明装置、例えば、光源に接続され内視鏡の挿入部内に長手方向に沿って配置されたライトガイドの先端面に、プリズム２の入射面２ａを接続して配置される。このときに、本実施形態に係る照明光学系１は、挿入部内に配置されたもう１つのライトガイドおよび挿入部の前方を照明する照明光学系と共に用いられる。

このように、本実施形態によれば、光源からの光が挿入部の正面に対して側方に射出され、内視鏡の挿入方向の前方のみでなく側方も十分に照明される。したがって、画角の大きな内視鏡であっても、その広い視野の十分な領域を照明することができるという利点がある。また、レンズ３を用いてその光学特性を適切に設計することにより、配光を適切に制御することができるという利点がある。

また、プリズム２の１つの面を透過と反射を兼ねた透過反射面２ｂとして構成することでプリズム２の形状を簡易にし、また、レンズ３をプリズム２の透過反射面２ｂの外側に生じた空間に配置することにより、照明光学系１の寸法を小さく納めることができるという利点がある。これは、特に内視鏡において、側方も照明しながら先端部の径寸法を小さくできるため、好適である。

なお、上記実施形態においては、プリズム２の後段にレンズ３を配置することとしたが、これに代えて、図２に示されるように、プリズム２の前段にレンズ３を配置することとしてもよい。
この場合、レンズ３は、正レンズであることが好ましい。このようにすることで、光源からの光をレンズ３により一旦収斂して、プリズム２の側面に光が漏れ出ることを防ぐことができる。

また、この場合、レンズ３のシェープファクタＳＦ３は、−１．２≦ＳＦ３≦０．２であることが好ましく、−１．０５≦ＳＦ１≦０であることがより好ましい。ここで、ＳＦ３は、（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）であり、Ｒ１はレンズ３の物体側面３ｂの曲率半径、Ｒ２はレンズ３の光源側面３ａの曲率半径である。このようにすることで、配光をより適切に制御することができる。

ＳＦ３が０．２を超えると、正レンズ３の光源側面３ａの曲率が大きくなり過ぎて光の漏れが多くなる、または、物体側面３ｂの曲率が緩くなりすぎて適切な配光ができなくなるため好ましくない。一方、ＳＦ３が−１．０５を下回ると、正レンズ３の光源側面３ａの曲率が発散作用をもたらしてプリズム２が大きくなる、または、物体側面３ｂの曲率が大きくなり過ぎてレンズ３の加工が困難になるため好ましくない。

また、上記実施形態においては、照明光学系１が複数備えられ、各照明光学系１の照射方向を異ならせることとしてもよい。
例えば、各照明光学系１の射出方向を半径方向外方に向けて、内視鏡の先端部に周方向に沿って照明光学系１を複数配置する。このようにすることで、例えば円筒の壁面を照明するときなど、周方向に均等に照明することができる。

また、上記実施形態においては、プリズム２が、側面に反射作用を有することとしてもよい。プリズム２側面に反射作用を持たせる方法としては、プリズム２側面にミラーコーティングを施す方法が望ましい。
光路中にプリズム２を配置することにより、光源から光が射出される透過反射面２ｂまでの光学的距離が大きくなり、レンズ３側面に漏れ出る光が増加する。よって、入射面２ａおよび透過反射面２ｂの一部を除く側面から光が漏れないように、これらの側面に反射作用を持たせることが望ましい。これにより光を効率的に利用して照明効率を向上することができる。

また、上記実施形態においては、プリズム２が、側面に光を拡散する拡散作用を有することとしてもよい。
プリズム２の側面に光が当たる場合、その側面の法線方向により反射方向が決まるため、光学面と側面との境界で配光にムラが発生しやすい。そこで、プリズム２側面に拡散作用を持たせることにより、配光のムラを軽減することができる。この場合、側面に拡散作用を持たせるには、側面に砂目加工を施すことが望ましい。

また、プリズム２の側面で光を拡散するもう１つの方法として、プリズム２の物体側に拡散作用を有する部材を配置することとしてもよい。このようにしても、プリズム２の射出面に拡散作用を持たせた場合と同様の効果が得られる。この場合、拡散作用を有する部材の拡散作用の特性を変えることにより、微妙な配光コントロールが可能になる。

また、上記実施形態においては、プリズム２が、透過反射面２ｂの一部に反射作用を有することとしてもよい。
透過反射面２ｂから射出した光のうち一部がプリズム２の物体側に配置されたレンズ３を通過しない場合がある。したがって、透過反射面２ｂの一部に反射作用を持たせて、レンズ３に入射しない光をプリズム２内部に戻すことにより、光を有効に使うことができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る照明光学系１ついて図３から図６を参照して説明する。
本実施形態に係る照明光学系１は、図３に示されるように、略円柱状のプリズム４を備えている。プリズム４は、一方の端面４ａがその中心軸に垂直であり、他方の端面（面）４ｂがその中心軸に対して斜めに形成されている。

プリズム４は、一方の端面（以下、入射面という。）４ａが、略中心において光源からの入射光軸と垂直に交差するように配置される。他方の端面（以下、斜面４ｂという。）４ｂは、所定の角度以下の入射角度で入射した光を透過し、所定の角度より大きい入射角度で入射した光を反射する。斜面４ｂにおいて反射された光は、側面４ｃを透過する。これにより、プリズム４は、光源からの光を、入射光軸の前方および側方へ分配して射出するようになっている。

プリズム４の中心軸と斜面４ｂとがなす角度θは、２０°≦θｐ≦７０°を満たし、より好ましくは３５°≦θｐ≦６０°を満たす。斜面４ｂにおける光の反射と透過の配分は、その中心軸に対する角度に依存する。θｐが７０°を超えると反射光の量が過少になり、θｐが２０°を下回ると透過光の量が過少になるため、前方と側方の配光のバランスが崩れて好ましくない。

また、プリズム４の屈折率ｎｐは、１．６≦ｎｐ≦２．２を満たし、より好ましくは、１．７≦ｎｐ≦２．０を満たす。プリズム４の面における光の反射と透過の配分は、プリズム４の屈折率にも依存する。このようにすることで、プリズム４の斜面４ｂにおける反射光と透過光の配分を適切にすることができる。ｎｐが２．２を超えると、反射光の配分が過多になる、硝材のコストが高くなる、または、青色の透過率が減少して照明色が変わるなどの不都合があり好ましくない。一方、ｎｐが１．６を下回ると、反射光の配分が過少になり好ましくない。

このように構成された照明光学系１の作用について、内視鏡に用いた場合を例に挙げて以下に説明する。
本実施形態に係る照明光学系１は、第１の実施形態と同様にして内視鏡の挿入部の先端部内に配置される。光源からライトガイドにより導光されてきた光は、プリズム４内に入射した後、一部は斜面４ｂで反射されて側方を照明し、他の少なくとも一部は斜面４ｂを透過して前方を照明する。これにより、内視鏡の画角が大きくても、前方および側方の広い範囲に配光して視野の十分に広い範囲を照明することができるという利点がある。

また、単にプリズムを用いて光を側方または後方に屈曲させる場合には、それ単独では前方を照明できないため、前方を照明するための照明光学系を別に構成する必要がある。したがって、構成部材が多くなり、寸法の縮小に不利になる。しがしながら、本実施形態によれば、１つのプリズム４を用いて前方および側方が照明されるので、照明光学系１の小型化を図り、また、製造コストを抑えることができるという利点がある。

また、その側面４ｃに曲率を有する円柱状のプリズム４を用いることにより、側面４ｃで反射された光は放射方向に配光される。これに対して、単純にプリズムを配置した場合、例えば、反射面を平面で構成した場合は放射方向への光の広がりが少なく、３角プリズムのように側面を平面の構成にすると配光ムラが発生するなど、配光は不利になる。このように、本実施形態によれば、簡便な構成でありながら、効果的に放射方向にも配光をコントロールすることができるという利点がある。

なお、上記実施形態においては、プリズム４の側面４ｃの一部が平面で形成されていることとしてもよい。例えば、図４に示されるように、プリズム４の一方の側面４ｃを平面にして、該平面から光を射出させてもよい。
また、上記実施形態においては、プリズム４の側面４ｃの一部が他の部分と異なる曲率を有することとしてもよい。例えば、図５に示されるように、プリズム４の一方の側面４ｃを、凹面のシリンドリカル形状とする。このときに、他の部分と異なる曲率を有する部分の形状は、凸面でもよく、回転対称の曲面でもよく、非球面でもよい。このようにすることで、配光の微妙な特性をコントロールすることができる。

また、上記実施形態においては、斜面４ｂで反射した光が射出する位置の側面４ｃが、別の光学特性を有することとしてもよい。特に、光の射出位置を平面で構成することにより、衝撃によってプリズム４が割れにくくなり好ましい。

また、上記実施形態においては、照明光学系１が、１つのプリズム４を備えることとしたが、図６に示されるように、プリズム４の前段にテーパロッドプリズム５を備えることとしてもよい。テーパロッドプリズム５は、一方に向かって漸次径寸法が大きくなる錐台状のプリズムであり、円形または多角形の横断面形状を有する。テーパロッドプリズム５は、その中心軸と光源からの入射光軸とが一致するように配置される。テーパロッドプリズム５により、照明光学系１の配光特性は大きく変化するため、テーパロッドプリズム５の構成を適切に設定するのが望ましい。

テーパロッドプリズム５の屈折率ｎｔは、１．４≦ｎｔ≦１．８を満たすことが好ましく、１．４５≦ｎｔ≦１．７を満たすことがより好ましい。テーパロッドプリズム５が、中心部と周辺部とで屈折率が異なるクラッド構造を有している場合、中心部の屈折率をある程度小さくしておくことが望ましい。屈折率ｎｔが１．８を超えると、硝材コストが高くなる、または、透過率が低くなって光量が低下するため好ましくない。一方、屈折率ｎｔが１．４を下回ると、屈折による効果が十分に得られず、前方と側方との配光の角度が狭くなり過ぎるため好ましくない。

また、テーパロッドプリズム５の長さＬｔは、１．０≦Ｄｉｎ／Ｌｔ≦６．０を満たすことが好ましく、１．２≦Ｄｉｎ／Ｌｔ≦４．５を満たすことがより好ましい。ここで、Ｌｔはテーパロッドプリズム５の長手方向の長さ、Ｄｉｎはテーパロッドプリズム５の入射面または射出面のうち最大径もしくは最大対角長である。このようにすることで、照明光学系１の小型化を図りつつ配光特性を適切に制御することができる。Ｌｔが６．０を超えるとテーパロッドプリズム５が長すぎて小型化が難しくなり、Ｌｔが１．０を下回るとテーパロッドプリズム５が短すぎて適切な配光が得られないため好ましくない。

このように、プリズム４の前段にさらにテーパロッドプリズム５を配置することにより、配光特性をより適切にコントロールすることができる。また、プリズム面に曲率をつけて配光をコントロールする場合には、構成長やふち肉の確保のため寸法が大型化してしまうが、テーパロッドプリズム５を用いることにより、入射光軸に対して径方向に寸法を大きくすることなく配光のコントロールを実現できるという利点がある。

この場合に、テーパロッドプリズム５は、入射面に対して射出方向に漸次細くなっていてもよく、漸次太くなっていてもよい。
画面周辺部分の明るさを向上させるためには、テーパロッドプリズム５を射出方向に漸次細くするのが好ましい。その場合には、その入射面積Ｓｉｎと射出面積Ｓｏｕｔが、０．０２５≦Ｓｏｕｔ／Ｓｉｎ≦１．０を満たすことが好ましく、０．１≦Ｓｏｕｔ／Ｓｉｎ≦０．６５を満たすことがより好ましい。このようにすることで、周辺部分の明るさを向上することができる。Ｓｏｕｔ／Ｓｉｎが１．０を超えると、前方と側方との配光の角度が狭くなり過ぎるため好ましくない。一方、Ｓｏｕｔ／Ｓｉｎが０．０２５を下回ると、必要以上に配光が広がる、または、テーパロッドプリズム５の先端が細くなりすぎて強度が弱くなるため好ましくない。

一方、画面中心部分の明るさを向上させるためには、テーパロッドプリズム５を射出方向に漸次太くすることが好ましい。その場合には、０．０２５≦Ｓｉｎ／Ｓｏｕｔ≦１．０を満たすことが好ましく、０．０５≦Ｓｉｎ／Ｓｏｕｔ≦０．７を満たすことがより好ましい。このようにすることで、中心部分の明るさを向上することができる。Ｓｏｕｔ／Ｓｉｎが、１．０を超えると、必要以上に配光の角度が広がる、または、小型化が難しくなるため好ましくない。一方、Ｓｏｕｔ／Ｓｉｎが０．０２５を下回ると、前方と側方との配光の角度が狭くなり過ぎるため好ましくない。

また、テーパロッドプリズム５は、入射面と射出面の形状が異なっていてもよい。
テーパロッドプリズム５を使用する際、光量損失を少なくするのが望ましい。すなわち、テーパロッドの入射面の形状を光源の射出形状に、また射出面の形状をプリズム４の入射形状にするのが良い。これにより効率的に光を利用することが可能になると同時に、無駄に入射面積および射出面積を増やさなくても良いので寸法が小さくなり、小型化も達成できる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る照明光学系１について図７および図８を参照して説明する。
本実施形態に係る照明光学系１は、図７に示されるように、ロッドレンズ６と、該ロッドレンズ６の後段に配置されるレンズ７とを備えている。ロッドレンズ６の一方の端面は、その中心軸に対して傾斜して形成されている。これにより、一方の端面（以下、入射面という。）６ａをライトガイド８の先端面と接続したときに、ロッドレンズ６の中心軸が光源からの入射光軸に対して斜めに配置される。したがって、ロッドレンズ６およびレンズ７を通過した光が、入射光軸に対して側方に射出される。

ロッドレンズ６は、入射面６ａの法線と他方の端面（以下、射出面という。）６ｂの法線がなす角度θｒが、３°≦θｒ≦４０°を満たし、より好ましくは、５°≦θｒ≦３０°を満たす。θｒが４０°を超えると、配光のコントロールが可能になるが、光源からの入射光軸に対して径方向に寸法が大きくなり小型化が難しくなる。一方、θｒが３°を下回ると、側方への十分な配光を得ることができない。

また、ロッドレンズ６は、長さＬが、１．０≦Ｌ／Ｄｒ≦５．０を満たし、より好ましくは、１．２≦Ｌ／Ｄｒ≦４．０を満たす。ここで、Ｌはロッドレンズ６の中心の長さ、Ｄｒはロッドレンズ６の入射面６ａの径寸法である。Ｌ／Ｄｒが５．０を超えると、ロッドレンズ６が長くなりすぎて小型化が達成できなくなる。一方、Ｌ／Ｄｒが１．０を下回ると、ロッドレンズ６が短くなりすぎてロッドレンズ６の内面反射の効果が十分に得られず配光をコントロールできない。

レンズ７は、正レンズであり、ロッドレンズ６の入射面６ａの径寸法Ｄｉｎと、レンズ７の光源側面の曲率半径Ｒ１が、０．３５≦Ｄｉｎ／Ｒ１≦１．２を満たし、より好ましくは、０．５≦Ｄｉｎ／Ｒ１≦０．９を満たす。Ｄｉｎ／Ｒ１が１．２を超えると、レンズ７の曲率が大きくなりすぎて加工が困難になり、Ｄｉｎ／Ｒ１が０．３５を下回ると、配光の角度が狭くなり過ぎる。

また、ロッドレンズ６の入射面６ａからレンズ７の射出面までの光軸上距離Ｌｌと、ロッドレンズ６の入射面６ａの径寸法Ｄｉｎは、１．５≦Ｌｌ／Ｄｉｎ≦５．０を満たし、より好ましくは、２．５≦Ｌｌ／Ｄｉｎ≦４．５を満たす。Ｌｌ／Ｄｉｎが５．０を超えると、光学全長が大きくなり過ぎて小型化が難しくなり、Ｌｌ／Ｄｉｎが１．５を下回ると、効果的に配光方向の変換ができなくなる。

このように構成された本実施形態に係る照明光学系１の作用について、内視鏡に用いた場合を例に挙げて説明する。
本実施形態に係る照明光学系１は、第１の実施形態と同様にして内視鏡の挿入部の先端部内に配置される。これにより、光源からの光が、挿入部の前方に対して側方へ照射される。

このときに、プリズムなどの反射部材を用いて側方方向の照明を行う場合、側方または後方など９０°方向への屈曲は容易であるが、前方３０°方向など小角度の屈曲は得意ではない。この小角度への光の屈曲をプリズムで行うと、プリズムの体積が大きくなったり、配光のコントロールが困難になったりする。また、ライトガイド自体を屈曲させて光の導光方向を変換する場合も、径方向の寸法が大きくなったり、屈曲させることによりライトガイドの強度が弱くなったりする。

これに対し、本実施形態に係る照明光学系１によれば、ロッドレンズ６の入射面６ａを入射光軸に対して傾斜させることにより、ロッドレンズ６内部において小角度で光を反射させ、効果的に光を偏向して側方を照明できるという利点がある。また、内視鏡の径方向の寸法を小さく抑えつつ配光特性をコントロールすることができるという利点がある。

上記実施形態においては、ロッドレンズ６の一方の端面が傾斜していることとしたが、これに代えて、図８に示されるように、ライトガイド８の先端面が傾斜して形成されていることとしてもよい。このようにすることで、光源からの光にライトガイド８射出時の屈折効果が加わるので、より効果的な配光コントロールが可能になる。

この場合、ライトガイド８の先端面とその長手方向がなす角度θＬＧは、３°≦θＬＧ≦３０°を満たすことが好ましく、５°≦θＬＧ≦２０°を満たすことがより好ましい。このようにすることで、ロッドレンズ６がライトガイド８に対して径方向に突出する幅を抑えて全体の小型化を図ることができる。θＬＧが３０°を超えると、小型化を達成できなくなる、または、ライトガイド８の先端面で光が全反射されるため好ましくなく、θＬＧが３°を下回ると、適切な配光ができなくなるため好ましくない。

また、ロッドレンズ６の先端面を傾斜させる場合、ロッドレンズ６の中心の長さＬとライトガイド８の射出面の径寸法ＤＬＧが、１．０≦Ｌ／ＤＬＧ≦５．０を満たすことが好ましく、１．２≦Ｌ／ＤＬＧ≦４．０を満たすことがより好ましい。このようにすることで、ライトガイド８の先端面を傾斜させて適切な配光を得つつ、さらに小型化を図ることができる。Ｌ／ＤＬＧが、５．０を超えると、ロッドレンズ６が長くなりすぎて小型化が満たせなくなるため好ましくない。一方、Ｌ／ＤＬＧが１．０を下回ると、適切な配光が得られなくなるため好ましくない。

また、上記実施形態においては、レンズ７が、正レンズであることとしたが、これに代えて、負レンズであることとしてもよい。このようにしても、レンズ７の光学特性を適切に選択することにより、ロッドレンズ６から射出された光の配光をより適切にコントロールすることができる。
この場合に、ロッドレンズ６の入射面６ａの径寸法Ｄｉｎと、レンズ７の光源側面の曲率半径Ｒ２とは、０．３≦Ｄｉｎ／Ｒ２≦１．５を満たすことが好ましく、０．５≦Ｄｉｎ／Ｒ２≦１．２を満たすことがより好ましい。Ｄｉｎ／Ｒ２が１．５を超えると、負レンズ７の曲率がきつくなりすぎて加工が困難になるため好ましくない。一方、Ｄｉｎ／Ｒ２が０．３を下回ると、側方への配光の角度が狭くなり過ぎるため好ましくない。

また、レンズ７に負レンズを用いる場合には、ロッドレンズ６の入射面６ａからレンズ７の射出面までの光軸上距離Ｌｌと、ロッドレンズ６の入射面６ａの径寸法Ｄｉｎが、１．２≦Ｌｌ／Ｄｉｎ≦５．０を満たし、より好ましくは、１．５≦Ｌｌ／Ｄｉｎ≦３．５を満たす。Ｌｌ／Ｄｉｎが５．０を超えると、光学全長が大きくなり過ぎて小型化が難しくなり、Ｌｌ／Ｄｉｎが１．２を下回ると、効果的に配光方向の変換ができなくなる。

また、上記実施形態においては、照明光学系１が、ロッドレンズ６の後段に１枚の正レンズ７を備えることとしたが、これに代えて、２枚の正レンズを備えることとしてもよい。このようにすることで、より精密に配光特性をコントロールすることができる。
この場合、ロッドレンズ６の入射面６ａの径寸法Ｄｉｎと、２枚の正レンズの面のうち最も曲率が大きい面の曲率半径Ｒ３とが、０．３≦Ｄｉｎ／Ｒ３≦１．５を満たすことが好ましく、０．５≦Ｄｉｎ／Ｒ３≦１．２を満たすことがより好ましい。Ｄｉｎ／Ｒ３が１．５を超えると、レンズ７の曲率が大きくなり過ぎて加工が困難になる、または、ふち肉を確保するために光学全長が大きくなり小型化に不利になるため好ましくない。一方、Ｄｉｎ／Ｒ３が０．３を下回ると、側方への配光の角度が狭くなり過ぎるため好ましくない。

さらに、２枚の正レンズをロッドレンズ６の後段に配置する場合、ロッドレンズ６の入射面６ａから正レンズの射出面６ｂまでの光軸上距離ＬとＤｉｎとが、１．５≦Ｌｌ／Ｄｉｎ≦７．０を満たすことが好ましく、２≦Ｌｌ／Ｄｉｎ≦５．５を満たすことがより好ましい。このようにすることで、レンズを２枚配置した構成であっても、小型化を達成することができる。Ｌｌ／Ｄｉｎが７．０を超えると光学全長が大きくなりすぎて小型化が難しくなり、Ｌｌ／Ｄｉｎが１．５を下回ると、効果的に配光をコントロールできないため好ましくない。

なお、第１および第３の実施形態で用いられるレンズ３，７は、上述した正レンズまたは負レンズに限定されるものではなく、透明なカバーガラスや光学特性を有する面を備える他の部材等も含まれる。

次に、上述した第１の実施形態の実施例１から実施例８について、図９から図１６を参照して以下に説明する。
本明細書に記載のレンズの面データおよび参照する図面において、ｒはレンズの各面の曲率半径、ｄは各レンズの面間隔、ｎｄはｄ線に対する屈折率、ｖｄはアッベ数を示し、ｒまたはｄの後ろに付された番号は面番号を表す。ｒ、ｄ等の長さの単位はｍｍである。

偏心面については、光学系の原点から、その面の面頂位置の偏心量（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向をそれぞれｘ，ｙ，ｚ）と、その面の中心軸のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれを中心とする傾き角（それぞれα，β，γ（°））とが与えられている。なお、αとβの正はそれぞれの軸の正方向に対して反時計回りを、γの正はＺ軸の正方向に対して時計回りを意味する。また、各実施例の光学系を構成する光学作用面の中、特定の面とそれに続く面が共軸光学系を構成する場合には面間隔が与えられている。

（実施例１）
実施例１に係る照明光学系は、図９に示されるように、光源側から順に、第１透過面、第１反射面、第２反射面、第２透過面を有するプリズムと、物体側が平面の正レンズとから構成されている。プリズムの各面は平面である。また第１反射面と第２透過面は透過作用と反射作用を併せ持つ光学作用面である。本実施例のスペックは焦点距離０．７８８ｍｍ、φ１．２ｍｍの光源に対応している。偏心は、面番号２を基準とした偏心量を表している。

面データ
面番号 r d nd vd
1 光源端面 0.000
2 ∞ 0.000 1.8830 40.76
3 ∞ 0.000 1.8830 40.76
4 ∞ 0.000 1.8830 40.76
5 ∞ 0.000 1.8830 40.76
6 ∞ 0.200
7 ∞ 0.000
8
0.700 1.500 1.8830 40.76
9 ∞

第３面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 1.500
α -60.000 β 0.000 γ 0.000
第４面偏心
X 0.000 Y -1.000 Z 2.077
α 90.000 β 0.000 γ 0.000
第５面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 1.500
α -60.000 β 0.000 γ 0.000
第６面偏心
X 0.000 Y -0.500 Z 2.366
α -60.000 β 0.000 γ 0.000

（実施例２）
実施例２に係る照明光学系は、図１０に示されるように、光源側から順に、第１透過面、第１反射面、第２反射面、第２透過面を有するプリズムと、物体側が平面の負レンズとから構成されている。プリズムの各面は平面である。第１反射面と第２透過面は、透過作用と反射作用を併せ持つ光学作用面である。本実施例のスペックは焦点距離−０．６７６ｍｍ、φ１．６ｍｍの光源に対応している。構成パラメータのうち偏心は面番号２を基準とした偏心量を表している。

面データ
面番号 r d nd vd
1 光源端面
0.000
2
∞ 0.000 1.6516 58.55
3
∞ 0.000 1.6516 58.55
4
∞ 0.000 1.6516 58.55
5
∞ 0.000 1.6516 58.55
6
∞ 0.000
7
∞ 0.500
8
-0.600 0.300 1.8830 40.76
9
∞

第３面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 1.300
α -50.000 β 0.000 γ 0.000
第４面偏心
X 0.000 Y -1.200 Z 1.512
α 105.000 β 0.000 γ 0.000
第５面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 1.300
α -50.000 β 0.000 γ 0.000
第６面偏心
X 0.000 Y -0.600 Z 2.015
α -50.000 β 0.000 γ 0.000

（実施例３）
実施例３に係る照明光学系は、図１１に示されるように、光源側から順に、第１透過面、第１反射面、第２反射面、第２透過面とを有するプリズムと、物体側に凸の負メニスカスレンズとから構成されている。プリズムの各面は平面である。また第１反射面と第２透過面は透過作用と反射作用を併せ持つ光学作用面である。本実施例のスペックは焦点距離−０．６４６ｍｍ、φ１．６ｍｍの光源に対応している。また構成パラメータのうち偏心は面番号２を基準とした偏心量を表している。

面データ
面番号 r d nd vd
1 光源端面 0.000
2 ∞ 0.000 1.8830 40.76
3 ∞ 0.000 1.8830 40.76
4 ∞ 0.000 1.8830 40.76
5 ∞ 0.000 1.8830 40.76
6 ∞ 0.000
7 ∞ 0.400
8 -0.500 0.300 1.8830 40.76
9 -5.000

第３面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 2.500
α -65.000 β 0.000 γ 0.000
第４面偏心
X 0.000 Y -1.552 Z 3.802
α 82.500 β 0.000 γ 0.000
第５面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 2.500
α -65.000 β 0.000 γ 0.000
第６面偏心
X 0.000 Y -0.776 Z 4.164
α -65.000 β 0.000 γ 0.000

（実施例４）
実施例４に係る照明光学系は、図１２に示されるように、光源側から順に、第１透過面、第１反射面、第２反射面、第２透過面とを有するプリズムと、両凸の正レンズとから構成されている。プリズムの各面は平面である。また第１反射面と第２透過面は透過作用と反射作用を併せ持つ光学作用面である。本実施例のスペックは焦点距離０．６３０ｍｍ、φ１．６ｍｍの光源に対応している。また構成パラメータのうち偏心は面番号２を基準とした偏心量を表している。

面データ
面番号 r d nd vd
1 光源端面 0.000
2 ∞ 0.000 2.0033 28.27
3 ∞ 0.000 2.0033 28.27
4 ∞ 0.000 2.0033 28.27
5 ∞ 0.000 2.0033 28.27
6 ∞ 0.000
7 ∞ 0.100
8
0.550 1.300 1.8830 40.76
9 -3.500

第３面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 1.500
α -55.000 β 0.000 γ 0.000
第４面偏心
X 0.000 Y -1.128 Z 1.910
α 97.500 β 0.000 γ 0.000
第５面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 1.500
α -55.000 β 0.000 γ 0.000
第６面偏心
X 0.000 Y -0.564 Z 2.305
α -55.000 β 0.000 γ 0.000

（実施例５）
実施例５に係る照明光学系は、図１３に示されるように、光源側から順に、第１透過面、第１反射面、第２反射面、第２透過面とを有するプリズムと、物体側が平面の正レンズとから構成されている。また第１反射面と第２透過面は透過作用と反射作用を併せ持つ光学作用面である。第１透過面、第２反射面、第２透過面は平面で構成され、第１反射面は非回転対称非球面で構成されている。本実施例のスペックは焦点距離１．０１３ｍｍ、φ１．４ｍｍの光源に対応している。また構成パラメータのうち偏心は面番号２を基準とした偏心量を表している。

実施例で用いられる非回転対称非球面の面の形状は以下（Ａ）式により定義される。この定義式のＺ軸が自由曲面の軸となる。
Ｚ=c1+
c2 x+c3 y+
c4 x^2+c5 x
y+c6 y^2+
c7 x^3+c9 x y^2+c8
x^2 y+c10 y^3+
c11 x^4+c12
x^3 y+c13 x^2 y^2+c14 x y^3+c15 y^4+
c16 x^5+c17
x^4 y+c18 x^3 y^2+c19 x^2 y^3+c20 x y^4+c21 y^5+
c22 x^6+c23
x^5 y+c24 x^4 y^2+c25 x^3 y^3+c26 x^2 y^4+c27 x y^5+c28 y^6+
c29 x^7+c30
x^6 y+c31 x^5 y^2+c32 x^4 y^3+c33 x^3 y^4+c34 x^2 y^5+c35 x y^6+c36
y^7 ・・・（Ａ）

面データ
面番号 r d nd vd
1 光源端面 0.000
2 ∞ 0.000 1.6516 58.55
3 ∞ 0.000 1.6516 58.55
4 (非球面) 0.000 1.6516 58.55
5 ∞ 0.000 1.6516 58.55
6 ∞ 0.000
7 ∞ 0.100
8
0.900 1.400 1.8830 40.76
9 ∞

第４面（非球面）
C4 -1.0000E-01
C6 -2.0000E-01
C7 -1.0000E-02
第３面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 1.300
α -50.000 β 0.000 γ 0.000
第４面偏心
X 0.000 Y -1.200 Z 1.512
α 105.000 β 0.000 γ 0.000
第５面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 1.300
α -50.000 β 0.000 γ 0.000
第６面偏心
X 0.000 Y -0.600 Z 2.015
α -50.000 β 0.000 γ 0.000

（実施例６）
実施例６に係る照明光学系は、図１４に示されるように、光源側から順に、光源側が平面の正レンズと、第１透過面、第１反射面、第２反射面、第２透過面を有するプリズムとから構成されている。プリズムの各面は平面である。また第１反射面と第２透過面は透過作用と反射作用を併せ持つ光学作用面である。本実施例のスペックは焦点距離０．６１９ｍｍ、φ１．０ｍｍの光源に対応している。また構成パラメータのうち偏心は面番号４を基準とした偏心量を表している。

面データ
面番号 r d nd vd
1 光源端面 0.000
2 ∞ 1.500 1.8830 40.76
3 -0.550 0.100
4 ∞ 0.000
5 ∞ 0.000 1.8830 40.76
6 ∞ 0.000 1.8830 40.76
7 ∞ 0.000 1.8830 40.76
8 ∞ 0.000 1.8830 40.76
9 ∞ 0.000
10
∞

第５面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 1.500
α -60.000 β 0.000 γ 0.000
第６面偏心
X 0.000 Y -1.000 Z 2.077
α 90.000 β 0.000 γ 0.000
第７面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 1.500
α -60.000 β 0.000 γ 0.000
第８面偏心
X 0.000 Y -0.500 Z 2.366
α -60.000 β 0.000 γ 0.000

（実施例７）
実施例７に係る照明光学系は、図１５に示されるように、光源側から順に、光源側が平面の正レンズと、第１透過面、第１反射面、第２反射面、第２透過面を有するプリズムと、両凹の負レンズとから構成されている。プリズムの各面は平面である。また第１反射面と第２透過面は透過作用と反射作用を併せ持つ光学作用面である。本実施例のスペックは焦点距離０．２５４ｍｍ、φ０．８ｍｍの光源に対応している。また構成パラメータのうち偏心は面番号４を基準とした偏心量を表している。

面データ
面番号 r d nd vd
1 光源端面 0.000
2 ∞ 1.500 1.8830 40.76
3 -1.200 0.100
4 ∞ 0.000
5 ∞ 0.000 1.6516 58.55
6 ∞ 0.000 1.6516 58.55
7 ∞ 0.000 1.6516 58.55
8 ∞ 0.000 1.6516 58.55
9 ∞ 0.000
10 ∞ 0.500
11 -0.700 0.300 1.8830 40.76
12 5.000

第５面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 1.300
α -50.000 β 0.000 γ 0.000
第６面偏心
X 0.000 Y -1.200 Z 1.512
α 105.000 β 0.000 γ 0.000
第７面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 1.300
α -50.000 β 0.000 γ 0.000
第８面偏心
X 0.000 Y -0.600 Z 2.015
α -50.000 β 0.000 γ 0.000

（実施例８）
実施例８に係る照明光学系は、図１６に示されるように、光源側から順に、両凸の正レンズと、第１透過面、第１反射面、第２反射面、第２透過面を有するプリズムと、両凹の負レンズとから構成されている。プリズムの各面は平面である。また第１反射面と第２透過面は透過作用と反射作用を併せ持つ光学作用面である。本実施例のスペックは焦点距離０．２５４ｍｍ、φ１．０ｍｍの光源に対応している。また構成パラメータのうち偏心は面番号４を基準とした偏心量を表している。

面データ
面番号 r d nd vd
1 光源端面 0.000
2
2.000 1.500 1.8830 40.76
3 -1.600 0.100
4 ∞ 0.000
5 ∞ 0.000 1.8830 40.76
6 ∞ 0.000 1.8830 40.76
7 ∞ 0.000 1.8830 40.76
8 ∞ 0.000 1.8830 40.76
9 ∞ 0.000
10
∞ 0.100
11 0.500 1.200 1.8830 40.76
12 5.000

第５面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 2.500
α -65.000 β 0.000 γ 0.000
第６面偏心
X 0.000 Y -1.552 Z 3.802
α 82.500 β 0.000 γ 0.000
第７面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 2.500
α -65.000 β 0.000 γ 0.000
第８面偏心
X 0.000 Y -0.776 Z 4.164
α -65.000 β 0.000 γ 0.000

実施例１から８に係る照明光学系の仕様を表１に示す。θはプリズムの第１反射面（透過反射面）の法線と第２反射面とがなす角度、ｎはプリズムの屈折率である。ＳＦ１、ＳＦ２およびＳＦ３はそれぞれ、プリズムの光源側に配置された正レンズ、プリズムの光源側に配置された負レンズ、または、プリズムの物体側に配置された正レンズに関する値であり、（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）で定義される。ここで、Ｒ１は各レンズの物体側面の曲率半径、Ｒ２は各レンズの光源側面の曲率半径である。

次に、第２の実施形態の実施例９から実施例１６について、図１７から図２４を参照して以下に説明する。
（実施例９）
実施例９に係る照明光学系は、図１７に示されるように、光源側から順に、第１透過面、第１反射面、第２透過面からなる円柱プリズムから構成されている。プリズムは、入射光軸に対する第１反射面の角度が４５°であり、中心軸に垂直な方向の断面が円形である位置の径が２ｍｍである。第１透過面から第１反射面までの光軸上距離ｄ１は２ｍｍ、第１反射面から第２透過面までの光軸上距離ｄ２は１ｍｍである。硝材はＳ−ＬＡＨ５８（ＯＨＡＲＡ）で構成されている。

（実施例１０）
実施例１０に係る照明光学系は、図１８に示されるように、光源側から順に、第１透過面、第１反射面、第２透過面からなる円柱プリズムから構成されている。プリズムは、入射光軸に対する第１反射面の角度が６０°であり、中心軸に垂直な方向の断面が円形である位置の径が２ｍｍである。第１透過面から第１反射面までの光軸上距離ｄ１は１．３ｍｍ、第１反射面から第２透過面までの光軸上距離ｄ２は１．４１４ｍｍである。また硝材はＳ−ＬＡＨ５８（ＯＨＡＲＡ）で構成している。

（実施例１１）
実施例１１に係る照明光学系は、図１９に示されるように、光源側から順に、光源側よりも物体側の端面の面積が小さいテーパロッドプリズムと、第１透過面、第１反射面、第２透過面を有するプリズムとから構成されている。テーパロッドプリズムの光源側端面はφ１．２ｍｍの円形であり、物体側端面はφ０．６ｍｍの円形状であり、これらの端面の面間隔ｄ１は３ｍｍである。φは直径を表している。プリズムの、第１反射面の入射光軸に対する角度は４５°である。第１および第２透過面は、０．７０７ｍｍ（紙面に沿う方向）×０．８ｍｍ（紙面に垂直な方向）の矩形形状である。

第１透過面から第１反射面までの光軸上距離ｄ２および第１反射面から第２透過面までの光軸上距離ｄ３は０．３５４ｍｍである。テーパロッドプリズムの物体側端面とプリズムの光源側面の面間隔ｄ４は０．０８５ｍｍである。テーパロッドプリズムおよびプリズムは、Ｓ−ＬＡＨ５８（ＯＨＡＲＡ）の硝材から構成され、ｄ線に対する屈折率は１．５１６である。

（実施例１２）
実施例１２に係る照明光学系は、図２０に示されるように、光源側から順に、光源側端面よりも物体側端面の面積が小さいテーパロッドプリズムと、第１透過面、第１反射面、第２透過面を有するプリズムとから構成されている。テーパロッドプリズムは、光源側端面がφ１．０ｍｍの円形状であり、物体側端面がφ０．７ｍｍの円形状であり、これらの端面の面間隔ｄ１は４ｍｍである。

プリズムは、入射光軸に対する反射面の角度が４５°であり、第１および第２透過面は０．７０７ｍｍ（紙面に沿う方向）×０．８ｍｍ（紙面に垂直な方向）の矩形形状である。第１透過面から第１反射面までの光軸上距離ｄ２および第１反射面から第２透過面までの光軸上距離ｄ３は０．３５４ｍｍである。また、テーパロッドプリズムの物体側端面とプリズムの光源側面の面間隔ｄ４は０．０８５ｍｍである。テーパロッドプリズムおよびプリズムは、Ｓ−ＬＡＬ７（ＯＨＡＲＡ）の硝材から構成され、ｄ線の屈折率は１．５１６である。

（実施例１３）
実施例１３に係る照明光学系は、図２１に示されるように、光源側から順に、光源側よりも物体側の面積が小さいテーパロッドプリズムと、第１透過面、第１反射面、第２透過面を有するプリズムとから構成されている。テーパロッドプリズムは、光源側端面がφ１．４ｍｍの円形状であり、物体側端面がφ０．５ｍｍの円形状であり、これらの端面の面間隔ｄ１は２ｍｍである。

プリズムは、入射光軸に対する反射面の角度が４５°であり、第１および第２透過面は０．７０７ｍｍ（紙面に沿う方向）×０．８ｍｍ（紙面に垂直な方向）の矩形形状である。第１透過面から第１反射面までの光軸上距離ｄ２および第１反射面から第２透過面までの光軸上距離ｄ３は０．３５４ｍｍである。また、テーパロッドプリズムの物体側端面とプリズム光源側面の面間隔ｄ４は０．０８５ｍｍである。テーパロッドプリズムおよびプリズムは、Ｓ−ＬＡＨ７９（ＯＨＡＲＡ）の硝材から構成され、ｄ線の屈折率が１．５１６である。

（実施例１４）
実施例１４に係る照明光学系は、図２２に示されるように、光源側から順に、光源側端面よりも物体側端面の面積が大きいテーパロッドプリズムと、第１透過面、第１反射面、第２透過面を有するプリズムとから構成されている。テーパロッドプリズムの光源側端面はφ０．６ｍｍの円形状、物体側端面はφ１．３ｍｍの円形状であり、これらの端面の面間隔ｄ１は４ｍｍである。

プリズムは、入射光軸に対する反射面の角度が４５°であり、第１および第２透過面は１．５５６ｍｍ（紙面に沿う方向）×１．６ｍｍ（紙面に垂直な方向）の矩形形状である。第１透過面から第１反射面までの光軸上距離ｄ２および第１反射面から第２透過面までの光軸上距離ｄ３は、０．７７８ｍｍである。また、テーパロッドプリズムの物体側端面とプリズム光源側面の面間隔ｄ４は０．１ｍｍである。テーパロドプリズムおよびプリズムは、Ｓ−ＬＡＨ５８（ＯＨＡＲＡ）の硝材から構成され、ｄ線の屈折率は１．５１６である。

（実施例１５）
実施例１５に係る照明光学系は、図２３に示されるように、光源側から順に、光源側端面よりも物体側端面の面積が大きいテーパロッドプリズムと、第１透過面、第１反射面、第２透過面を有するプリズムとから構成されている。テーパロッドプリズムの光源側端面はφ１．１ｍｍの円形状、物体側端面はφ１．４ｍｍの円形状であり、これらの端面の面間隔ｄ１は５ｍｍである。

プリズムは、入射光軸に対する反射面の角度が４５°であり、第１および第２透過面は１．５５６ｍｍ（紙面に沿う方向）×１．６ｍｍ（紙面に垂直な方向）の矩形形状である。第１透過面から第１反射面までの光軸上距離ｄ２および第１反射面から第２透過面までの光軸上距離ｄ３は０．７７８ｍｍである。また、テーパロッドプリズムの物体側端面とプリズム光源側面の面間隔ｄ４は０．１ｍｍである。テーパロッドプリズムとプリズムは、Ｓ−ＬＡＬ７（ＯＨＡＲＡ）の硝材から構成され、ｄ線の屈折率は１．５１６である。

（実施例１６）
実施例１６に係る照明光学系は、図２４に示されるように、光源側から順に、光源側端面よりも物体側端面の面積が大きいテーパロッドプリズムと、第１透過面、第１反射面、第２透過面を有するプリズムとから構成されている。テーパロッドプリズムの光源側端面はφ０．４ｍｍの円形状、物体側端面はφ１．６ｍｍの円形状であり、これらの端面の面間隔ｄ１は２．５ｍｍである。

プリズムは、入射光軸に対する反射面の角度が４５°であり、第１および第２透過面は１．５５６ｍｍ（紙面に沿う方向）×１．６ｍｍ（紙面に垂直な方向）の矩形形状である。第１透過面から第１反射面までの光軸上距離ｄ２および第１反射面から第２透過面までの光軸上距離ｄ３は０．７７８ｍｍである。テーパロッドプリズムの物体側端面とプリズム光源側面の面間隔ｄ４は０．１ｍｍである。テーパロッドプリズムとプリズムは、Ｓ−ＬＡＬ７（ＯＨＡＲＡ）の硝材から構成され、ｄ線の屈折率は１．５１６である。

以上のように構成された実施例９から実施例１６に係る照明光学系の仕様を表２に示す。ｎｐはプリズムの屈折率、θｐはプリズムの中心軸（入射光軸）に対する反射面（斜面）の角度、ｎｔはテーパロッドプリズムの屈折率、Ｄｉｎはテーパロッドプリズムの光源側端面および物体側端面のうち大きい方の径寸法、Ｌｔはテーパロッドプリズムの中心軸の長さ、Ｓｏｕｔはテーパロッドプリズムの物体側端面の面積、Ｓｉｎはテーパロッドプリズムの光源側端面の面積である。

次に、本発明の第３の実施形態の実施例１７から実施例２３について、図２５から図３２を参照して以下に説明する。なお、実施例１７から実施例２３において、非球面は以下（２）式で定義される。また、面データにおいて、非球面の面番号の後ろには*を記す。
Ｚ＝（ｙ^２／R）／[１＋｛１−（１＋Ｋ）ｙ^２／Ｒ^２｝^1/2]
＋Ａｙ^４＋Ｂｙ^６＋Ｃｙ^８＋Ｄｙ^１０＋・・・（２）
ただし、Ｚを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と垂直な方向とする。ここで、Ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、・・・はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。この定義式のＺ軸が回転対称非球面の軸となる。
また、実施例１７から実施例２３において、ロッドレンズはコア部（中心部）とクラッド部（周辺部）とで異なる光学特性を有している。面データにおいて、nd_coreおよびnd_cladはそれぞれ、ロッドレンズのコア部（中心部）またはクラッド部（周辺部）のｄ線に対する屈折率、coreφはロッドレンズのコア部の半径である。

（実施例１７）
実施例１７に係る照明光学系は、図２５に示されるように、物体側から順に、物体側が平面の正レンズと、両端面とも平面のロッドレンズとから構成されている。ロッドレンズは入射面と射出面が傾き偏心している。本実施例のスペックは焦点距離０．７８８ｍｍ、φ１．４ｍｍの光源に対応している。構成パラメータのうち第２面の偏心は面番号１を基準に、第５面の偏心は面番号４を基準として偏心量を表している。

面データ
面番号 r d nd vd nd_core nd_clad coreφ
1 ∞ 0.000
2 ∞ 1.700 1.8830 40.76
3* -0.700 0.040
4 ∞ 4.000 （ロッドレンズ） 1.728 1.516 0.72
5 ∞ 0.000
6 光源端面

第３面非球面
K -0.500 A 0.000 B 0.000
第２面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 0.000
α 20.000 β 0.000 γ 0.000
第５面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 0.000
α -20.000 β 0.000 γ 0.000

（実施例１８）
実施例１８に係る照明光学系は、図２６に示されるように、物体側から順に、物体側が平面の負レンズと、両端面とも平面のロッドレンズとから構成されている。ロッドレンズは入射面と射出面が傾き偏心している。本実施例のスペックは焦点距離−０．７８８ｍｍ、φ１．４ｍｍの光源に対応している。構成パラメータのうち第２面の偏心は面番号１を基準に、第５面の偏心は面番号４を基準とした偏心量を表している。

面データ
面番号 r d nd vd nd_core nd_clad coreφ
1 ∞ 0.000
2 ∞ 0.400 1.8830 40.76
3
0.700 0.500
4 ∞ 2.000 （ロッドレンズ） 1.728 1.516 0.72
5 ∞ 0.000
6 光源端面

第２面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 0.000
α 30.000 β 0.000 γ 0.000
第５面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 0.000
α -30.000 β 0.000 γ 0.000

（実施例１９）
実施例１９に係る照明光学系は、図２７に示されるように、物体側から順に、物体側が平面の正レンズと、両凸の正レンズと、物体側の面が物体側に凸のロッドレンズとから構成されている。ロッドレンズは入射面と射出面が傾き偏心している。本実施例のスペックは焦点距離０．７２９ｍｍ、φ１．４ｍｍの光源に対応している。構成パラメータのうち第２面の偏心は面番号１を基準に、第７面の偏心は面番号６を基準とした偏心量を表している。

面データ
面番号 r d nd vd nd_core nd_clad coreφ
1 ∞ 0.000
2 ∞ 1.300 1.8830 40.76
3 -2.000 0.040
4
2.000 0.750 1.8830 40.76
5 -2.000 0.050
6
2.000 3.000 （ロッドレンズ） 1.728 1.516 0.72
7 ∞ 0.000
8 光源端面

第２面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 0.000
α 15.000 β 0.000 γ 0.000
第７面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 0.000
α -15.000 β 0.000 γ 0.000

（実施例２０）
実施例２０に係る照明光学系は、図２８に示されるように、物体側から順に、物体側が平面の正レンズと、両端面とも平面のロッドレンズとから構成されている。ロッドレンズは入射面と射出面が傾き偏心している。本実施例のスペックは焦点距離０．６７６ｍｍ、φ１．４ｍｍの光源に対応している。また構成パラメータのうち第２面の偏心は面番号１を基準に、第５面の偏心は面番号４を基準とした偏心量を表している。

面番号 r d nd vd nd_core nd_clad coreφ
1 ∞ 0.000
2 ∞ 1.800 1.8830 40.76
3* -0.600 0.040
4 ∞ 2.500 （ロッドレンズ） 1.728 1.516 0.72
5 ∞ 0.000
6 光源端面

第３面非球面
K -1.000 A 0.200 B 0.000
第２面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 0.000
α 30.000 β 0.000 γ 0.000
第５面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 0.000
α -30.000 β 0.000 γ 0.000

（実施例２１）
実施例２１に係る照明光学系は、図２９に示されるように、物体側から順に、物体側が平面の負レンズと、両端面とも平面のロッドレンズとから構成されている。ロッドレンズは入射面と射出面が傾き偏心している。本実施例のスペックは焦点距離−１．１６９ｍｍ、φ１．４ｍｍの光源に対応している。また構成パラメータのうち第２面の偏心は面番号１を基準に、第５面の偏心は面番号４を基準とした偏心量を表している。

面データ
面番号 r d nd vd nd_core nd_clad coreφ
1 ∞ 0.000
2 ∞ 0.500 1.7682 71.70
3
0.900 0.500
4 ∞ 3.500 （ロッドレンズ） 1.728 1.516 0.72
5 ∞ 0.000
6 光源端面

第２面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 0.000
α 15.000 β 0.000 γ 0.000
第５面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 0.000
α -15.000 β 0.000 γ 0.000

（実施例２２）
実施例２２に係る照明光学系は、図３０に示されるように、物体側から順に、物体側が平面の正レンズと、両凸の正レンズと、物体側の面が物体側に凸のロッドレンズとから構成されている。ロッドレンズは入射面と射出面が傾き偏心している。本実施例のスペックは焦点距離０．７８４ｍｍ、φ１．４ｍｍの光源に対応している。また構成パラメータのうち第２面の偏心は面番号１を基準に、第７面の偏心は面番号６を基準とした偏心量を表している。

面データ
面番号 r d nd vd nd_core nd_clad coreφ
1 ∞ 0.000
2 ∞ 1.100 1.8830 40.76
3 -3.000 0.040
4
1.500 0.850 1.8830 40.76
5 -3.000 0.050
6
1.800 5.000 （ロッドレンズ） 1.728 1.516 0.72
7 ∞ 0.000
8 光源端面

第２面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 0.000
α 10.000 β 0.000 γ 0.000
第７面偏心
X 0.000 Y 0.00 0 Z 0.000
α -10.000 β 0.000 γ 0.000

（実施例２３）
実施例２３に係る照明光学系は、図３１に示されるように、物体側から順に、物体側が平面の正レンズと、両凸の正レンズと、物体側の面が物体側に凸のロッドレンズとから構成されている。ロッドレンズは入射面と射出面が傾き偏心している。本実施例のスペックは焦点距離０．７８８ｍｍ、φ１．４ｍｍの光源に対応している。また構成パラメータのうち第２面の偏心は面番号１を基準に、第５面の偏心は面番号４を基準とした偏心量を表している。

面データ
面番号 r d nd vd nd_core nd_clad coreφ
1 ∞ 0.000
2 ∞ 1.200 1.8830 40.76
3 -1.500 0.040
4
1.600 0.850 1.8830 40.76
5 -2.000 0.050
6
1.350 2.000 （ロッドレンズ） 1.728 1.516 0.72
7 ∞ 0.000
8
光源端面

第２面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 0.000
α 25.000 β 0.000 γ 0.000
第７面偏心
X 0.000 Y 0.000 Z 0.000
α -25.000 β 0.000 γ 0.000

以上のように構成された実施例１７から実施例２３に係る照明光学系の仕様を表３に示す。ここで、θｒはロッドレンズの両端面の法線がなす角度、θＬＧはライトガイドの中心軸と先端面がなす角度、Ｌはロッドレンズの中心の長さ、Ｄｒはロッドレンズの光源側端面の径寸法、Ｄｉｎはロッドレンズの光源側端面の径寸法、Ｒ１はロッドレンズの物体側に配置された正レンズの曲率半径、Ｒ２はロッドレンズの物体側に配置された負レンズの曲率半径、Ｒ３はロッドレンズの物体側に配置された２枚の正レンズの面のうち最も曲率が大きい面の曲率半径、Ｌｌはロッドレンズの光源側端面から負レンズの射出面までの光軸上距離である。

なお、実施例１７から実施例２３では、ロッドレンズの一方の端面を傾斜させているが、各レンズデータに記載の光学特性を有していれば、ロッドレンズの端面ではなくライトガイドの先端面を傾斜させることとしてもよい。その一例として、実施例１７に係る照明光学系において、ライトガイドの先端面を傾斜して形成した場合を図３２に示す。

（付記）
なお、これらの実施例から以下構成の発明が導かれる。
（付記項１）
光源からの入射光軸上に配置されるプリズムと、該プリズムの前段または後段に配置される少なくとも１つのレンズとを備え、前記プリズムが、２つの反射面を有し、該反射面のうち少なくとも１つが、反射と透過とを兼ねた透過反射面である照明光学系。

（付記項２）
前記光源側から順に、前記プリズム、前記少なくとも１つのレンズの順に配置され、前記プリズムが、前記光源からの光線を透過面、前記透過反射面、前記反射面および前記透過反射面の順に通過させる付記項１に記載の照明光学系。
（付記項３）
前記レンズが、正レンズであり、前記プリズムの前段に配置されている付記項１に記載の照明光学系。
（付記項４）
前記プリズムは、前記反射面の法線と前記透過反射面の法線とのなす角度が以下の条件式を満たす付記項１に記載の照明光学系。
２０°≦θ≦４５°
（付記項５）
前記プリズムは、前記反射面の法線と前記透過反射面の法線とのなす角度が以下の条件式を満たす付記項４に記載の照明光学系。
１０°≦θ≦３０°

（付記項６）
前記プリズムが、以下の条件式を満たす屈折率を有する付記項１に記載の照明光学系。
１．６≦ｎ≦２．２
ここで、ｎはプリズムのｄ線に対する屈折率である。
（付記項７）
前記プリズムが、以下の条件式を満たす屈折率を有する付記項６に記載の照明光学系。
１．６５≦ｎ≦２．０
（付記項８）
前記プリズムは、前記透過反射面において前記入射光軸と交差する方向に前記一部の光を透過させる付記項１に記載の照明光学系。
（付記項９）
前記プリズムを複数備え、各前記プリズムの前記透過反射面が異なる方向を向いて配置されている付記項１に記載の照明光学系。

（付記項１０）
前記レンズは、正の焦点距離を有し、前記プリズムの後段に配置され、シェープファクタＳＦ１が下記の条件式を満たす付記項１に記載の照明光学系。
０．５≦ＳＦ１≦１．２５
ここで、ＳＦ１は（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）であり、Ｒ１はレンズの物体側面の曲率半径、Ｒ２はレンズの光源側面の曲率半径である。
（付記項１１）
前記レンズは、前記シェープファクタＳＦ１が以下の条件式を満たす付記項１０に記載の照明光学系。
０．８≦ＳＦ１≦１．０５

（付記項１２）
前記レンズは、負の焦点距離を有し、前記プリズムの後段に配置され、シェープファクタＳＦ２が以下の条件式を満たす付記項１に記載の照明光学系。
０．６≦ＳＦ２≦１．２５
ここで、ＳＦ２は(Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）であり、Ｒ１はレンズの物体側面の曲率半径、Ｒ２は負レンズの光源側面の曲率半径である。
（付記項１３）
前記レンズは、前記シェープファクタＳＦ２が以下の条件式を満たす付記項１２に記載の照明光学系。
０．７≦ＳＦ２≦１．０５

（付記項１４）
前記レンズは、シェープファクタＳＦ３が以下の条件式を満たす付記項３に記載の照明光学系。
−１．２≦ＳＦ３≦０．２
ここで、ＳＦ３は（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）であり、Ｒ１はレンズの物体側面の曲率半径、Ｒ２はレンズの光源側面の曲率半径である。
（付記項１５）
前記レンズは、前記シェープファクタＳＦ３が以下の条件式を満たす付記項３に記載の照明光学系。
−１．０５≦ＳＦ３≦０

（付記項１６）
前記プリズムが、側面に反射作用を有する付記項１に記載の照明光学系。
（付記項１７）
前記プリズムが、側面にミラーコーティングを施している付記項１６に記載の照明光学系。
（付記項１８）
前記プリズムが、側面に拡散作用を有する付記項１に記載の照明光学系。
（付記項１９）
前記プリズムの物体側に配置された拡散作用を有する部材を備える付記項１に記載の照明光学系。
（付記項２０）
前記透過反射面が、その一部に反射作用を有する付記項１に記載の照明光学系。

（付記項２１）
光源からの入射光軸と斜めに交差して配置され、該入射光軸に沿って入射した光の一部を透過して射出し、前記光の他の少なくとも一部を前記入射光軸と交差する方向に偏向して射出させる面を有するプリズムを備える照明光学系。
（付記項２２）
前記プリズムは、その中心軸が前記入射光軸の方向に沿って配置された略円柱状であり、前記光源と反対側に配置された端面が、前記中心軸に対して傾斜して形成されている付記項２１に記載の照明光学系。
（付記項２３）
前記プリズムの前段に、前記入射光軸に沿って配置された錐台状のテーパロッドプリズムを備える付記項２１に記載の照明光学系。

（付記項２４）
前記プリズムが、以下の条件式を満たす屈折率を有する付記項２１に記載の照明光学系。
１．６≦ｎｐ≦２．２
ここで、ｎｐはプリズムの屈折率である。
（付記項２５）
前記プリズムが、以下の条件式を満たす屈折率を有する付記項２４に記載の照明光学系。
１．７≦ｎｐ≦２．０

（付記項２６）
前記プリズムは、その中心軸と前記反射面とのなす角度が以下の条件式を満たす付記項２１に記載の照明光学系。
２０°≦θp≦７０°
ここで、θｐはプリズムの中心軸と反射面とのなす角度である。
（付記項２７）
前記プリズムは、その中心軸と前記反射面とのなす角度が以下の条件式を満たす付記項２６に記載の照明光学系。
３５°≦θｐ≦６０°

（付記項２８）
前記テーパロッドプリズムが、以下の条件式を満たす屈折率を有する付記項２３に記載の照明光学系。
１．４≦ｎｔ≦１．８
ここで、ｎｔはテーパロッドプリズムの屈折率である。
（付記項２９）
前記テーパロッドプリズムが、以下の条件式を満たす屈折率を有する付記項２８に記載の照明光学系。
１．４５≦ｎｔ≦１．７

（付記項３０）
前記テーパロッドプリズムが、以下の条件式を満たす長さ寸法を有する付記項２３に記載の照明光学系。
１．０≦Ｄｉｎ／Ｌｔ≦６．０
ここで、Ｌｔはテーパロッドプリズムの中心軸の長さ、Ｄｉｎはテーパロッドプリズムの両端面のうち大きい方の径寸法または対角長である。
（付記項３１）
前記テーパロッドプリズムが、以下の条件式を満たす長さ寸法を有する付記項３０に記載の照明光学系。
１．２≦Ｄｉｎ／Ｌｔ≦４．５

（付記項３２）
前記テーパロッドプリズムが、入射面に対して射出方向に漸次細くなるように配置され、以下の条件式を満たす付記項２３に記載の照明光学系。
０．０２５≦Ｓｏｕｔ／Ｓｉｎ≦１．０
ここで、Ｓｉｎはテーパロッドプリズムの入射面の面積、Ｓｏｕｔはテーパロッドプリズムの射出面の面積である。
（付記項３３）
前記テーパロッドプリズムが、以下の条件式を満たす付記項３２に記載の照明光学系。
０．１≦Ｓｏｕｔ／Ｓｉｎ≦０．６５
（付記項３４）
前記テーパロッドプリズムが、入射面に対して射出方向に漸次太くなるように配置され、以下の条件式を満たす付記項２３に記載の照明光学系。
０．０２５≦Ｓｉｎ／Ｓｏｕｔ≦１．０
ここで、Ｓｉｎはテーパロッドプリズムの入射面の面積、Ｓｏｕｔはテーパロッドプリズムの射出面の面積である。

（付記項３５）
前記テーパロッドプリズムが、以下の条件式を満たす付記項３４に記載の照明光学系。
０．０５≦Ｓｉｎ／Ｓｏｕｔ≦０．７
（付記項３６）
前記プリズムが、側面の一部に平面を有する付記項２２に記載の照明光学系。
（付記項３７）
前記プリズムが、側面の一部に、他の部分と異なる曲率を有する付記項２２に記載の照明光学系。
（付記項３８）
前記テーパロッドプリズムは、両端面の形状が異なる付記項２３に記載の照明光学系。

（付記項３９）
その長手方向が光源からの入射光軸に対して傾斜して配置されたロッドレンズを備える照明光学系。
（付記項４０）
前記ロッドレンズは、前記光源側の端面が、その長手方向に対して傾斜して形成されている付記項３９に記載の照明光学系。
（付記項４１）
前記光源と前記ロッドレンズとの間に配置され、前記光源からの光を前記ロッドレンズへ導光する導光部材を備え、該導光部材が、その光軸に対して傾斜して形成された先端面を有する付記項３９に記載の照明光学系。

（付記項４２）
前記ロッドレンズは、前記光源側の端面の法線と前記他方の端面の法線とのなす角度が以下の条件式を満たす付記項４０に記載の照明光学系。
３°≦θr≦４０°
ここで、θrは光源側の端面の法線と他方の端面の法線とのなす角度である。
（付記項４３）
前記ロッドレンズは、前記光源側の端面の法線と前記他方の端面の法線とのなす角度が以下の条件式を満たす付記項４２に記載の照明光学系。
５°≦θr≦３０°

（付記項４４）
前記ロッドレンズは、以下の条件式を満たす長さを有する付記項４０に記載の照明光学系。
１．０≦Ｌ／Ｄｒ≦５．０
ここで、Ｌはロッドレンズの中心の長さ、Ｄｒはロッドレンズの前記光源側の端面の径寸法である。
（付記項４５）
前記ロッドレンズは、以下の条件式を満たす長さを有する付記項４４に記載の照明光学系。
１．２≦Ｌ／Ｄｒ≦４．０
ここで、Ｌはロッドレンズの中心の長さ、Ｄｒはロッドレンズの前記光源側の端面の径寸法である。

（付記項４６）
前記導光部材は、その中心軸と前記先端面のなす角度が以下の条件式を満たす付記項４１に記載の照明光学系。
３°≦θＬＧ≦３０°
ここで、θＬＧは導光部材の中心軸と先端面のなす角度である。
（付記項４７）
前記導光部材は、その中心軸と前記先端面のなす角度が以下の条件式を満たす付記項４６に記載の照明光学系。
５°≦θＬＧ≦２０°

（付記項４８）
前記ロッドレンズは、以下の条件式を満たす長さ寸法を有する付記項４１に記載の照明光学系。
１．０≦Ｌ／Ｄｒ≦５．０
ここで、Ｌはロッドレンズの中心軸の長さ、ＤＬＧは導光部材の先端面の径寸法である。
（付記項４９）
前記ロッドレンズは、以下の条件式を満たす長さ寸法を有する付記項４８に記載の照明光学系。
１．２≦Ｌ／Ｄｒ≦４．０

（付記項５０）
前記ロッドレンズの後段に配置された正レンズを備え、以下の条件式を満たす付記項３９に記載の照明光学系。
０．３５≦Ｄｉｎ／Ｒ１≦１．２
ここで、Ｄｉｎはロッドレンズの光源側の端面の径寸法、Ｒ１は正レンズの光源側面の曲率半径である。
（付記項５１）
以下の条件式を満たす付記項５０に記載の照明光学系。
０．５≦Ｄｉｎ／Ｒ１≦０．９

（付記項５２）
前記ロッドレンズの後段に配置された正レンズを備え、以下の条件式を満たす付記項３９に記載の照明光学系。
１．５≦Ｌｌ／Ｄｉｎ≦５．０
ここで、Ｌｌはロッドレンズの光源側の端面から正レンズの射出面までの光軸上距離、Ｄｉｎはロッドレンズの光源側の端面の径寸法である。
（付記項５３）
以下の条件式を満たす付記項５２に記載の照明光学系。
２．５≦Ｌｌ／Ｄｉｎ≦４．５
ここで、Ｌｌはロッドレンズの光源側の端面から正レンズの射出面までの光軸上距離、Ｄｉｎはロッドレンズの光源側の端面の径寸法である。

（付記項５４）
前記ロッドレンズの後段に配置された負レンズを備え、以下の条件式を満たす付記項３９に記載の照明光学系。
０．３≦Ｄｉｎ／Ｒ２≦１．５
ここで、Ｄｉｎはロッドレンズの光源側の端面の径寸法、Ｒ２は負レンズの光源側面の曲率半径である。
（付記項５５）
以下の条件式を満たす付記項５４に記載の照明光学系。
０．５≦Ｄｉｎ／Ｒ２≦１．２

（付記項５６）
前記ロッドレンズの後段に配置された負レンズを備え、以下の条件式を満たす付記項３９に記載の照明光学系。
１．２≦Ｌｌ／Ｄｉｎ≦５．０
ここで、Ｌｌはロッドレンズの光源側の端面から負レンズの射出面までの光軸上距離、Ｄｉｎはロッドレンズの光源側の端面の径寸法である。
（付記項５７）
前記ロッドレンズの後段に配置された負レンズを備え、以下の条件式を満たす付記項５６に記載の照明光学系。
１．５≦Ｌｌ／Ｄｉｎ≦３．５

（付記項５８）
前記ロッドレンズの後段に配置された２枚の正レンズを備え、以下の条件式を満たす付記項３９に記載の照明光学系。
０．３≦Ｄｉｎ／Ｒ３≦１．５
ここで、Ｄｉｎはロッドレンズの光源側の端面の径寸法、Ｒ３は２枚の正レンズの面のうち最も曲率の大きい面の曲率半径である。
（付記項５９）
以下の条件式を満たす付記項５８に記載の照明光学系。
０．５≦Ｄｉｎ／Ｒ３≦１．２

（付記項６０）
前記ロッドレンズの後段に配置された２枚の正レンズを備え、以下の条件式を満たす付記項３９に記載の照明光学系。
１．５≦Ｌｌ／Ｄｉｎ≦７．０
ここで、Ｌｌはロッドレンズの光源側の端面から正レンズ射出面までの光軸上距離、Ｄｉｎはロッドレンズの光源側の端面の径寸法である。
（付記項６１）
以下の条件式を満たす付記項６０に記載の照明光学系。
２≦Ｌｌ／Ｄｉｎ≦５．５

１ 照明光学系
２ プリズム
２ａ 入射面（透過面）
２ｂ 透過反射面
２ｃ 反射面
３ レンズ
３ａ 光源側面
３ｂ 物体側面
４ プリズム
４ａ 入射面
４ｂ 斜面（面）
４ｃ 側面
５ テーパロッドプリズム
６ ロッドレンズ
６ａ 入射面
６ｂ 射出面
７ レンズ
８ ライトガイド

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の第１の態様は、光源からの入射光軸上に配置されるプリズムと、前記光源と前記プリズムの入射面との間、または前記プリズムの射出面と被照明物体との間に配置されるレンズとを備え、前記プリズムが、２つの反射面を有し、該反射面のうち少なくとも１つが、反射と透過とを兼ねた透過反射面である照明光学系である。

本発明の第２の態様は、光源からの入射光軸と斜めに交差して配置され、該入射光軸に沿って入射した光の一部を透過して射出し、前記光の他の少なくとも一部を前記入射光軸と交差する方向に偏向して射出させる面を有するプリズムを備え、前記プリズムは、その中心軸が前記入射光軸の方向に沿って配置された略円柱状であり、前記光源と反対側に配置された端面が、前記中心軸に対して傾斜して形成されている照明光学系である。
本発明の第２の態様によれば、プリズムの面を透過した光により前方が照明され、面で反射された光により側方が照明される。これにより、広い範囲を照明して配光特性を向上できる。さらに、少なくとも１つのプリズムの少ない構成で実現されるので、小型化を図ることができる。

このようにすることで、光が、プリズムの内部において側面で反射されたとき、および、光源と反対側の端面で反射されて側面から射出されたときに放射方向にも広がる。これにより、配光のムラを軽減して配光特性をさらに向上することができる。

第３の態様においては、光源からの入射光軸と斜めに交差して配置され、該入射光軸に沿って入射した光の一部を透過して射出し、前記光の他の少なくとも一部を前記入射光軸と交差する方向に偏向して射出させる面を有するプリズムを備え、前記プリズムの前段に、前記入射光軸に沿って配置された錐台状のテーパロッドプリズムを備える照明光学系である。
テーパロッドプリズムは、入射側と射出側の面積が異なり、光源からの光の特性を変化させることが可能である。したがって、光源側からテーパロッド、プリズムの順に配置することにより、入射光軸に対して径方向の寸法を大きくすることなく、配光特性をコントロールすることができる。

本発明の参考例は、その長手方向が光源からの入射光軸に対して傾斜して配置されたロッドレンズを備える照明光学系である。
本発明の参考例によれば、ロッドレンズに入射した光は、その湾曲した内面において反射されることにより放射方向に広がり、入射光軸と交差する方向へ射出される。これにより、入射光軸に対して径方向の寸法の小型化を図りながら、配光特性を向上することができる。

本発明の参考例においては、前記ロッドレンズは、前記光源側の端面が、その長手方向に対して傾斜して形成されていることとしてもよい。
このようにすることで、ロッドレンズの一方の端面を、光源からの光を導光するライトガイドなどの導光部材の先端面と容易に接続することができる。

本発明の参考例においては、前記光源と前記ロッドレンズとの間に配置され、前記光源からの光を前記ロッドレンズへ導光する導光部材を備え、該導光部材が、その光軸に対して傾斜して形成された先端面を有することとしてもよい。
このようにしても、ロッドレンズの一方の端面を中心軸に対して傾斜して形成したときと同様に、ロッドレンズの中心軸を入射光軸に傾斜させた状態で、ロッドレンズと導光部材とを接続することができる。さらに、ロッドレンズから射出される光には、導光部材の射出時の屈折効果が加わる。したがって、より効果的に配光をコントロールすることができる。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の第１の態様は、光源からの入射光軸上に配置されるプリズムと、前記光源と前記プリズムの入射面との間、または前記プリズムの射出面と被照明物体との間に配置されるレンズとを備え、前記プリズムが、２つの反射面を有し、該反射面のうち少なくとも１つが、反射と透過とを兼ねた透過反射面であり、前記プリズムのｄ線に対する屈折率ｎが、１．６≦ｎ≦２．２である照明光学系である。

本発明の参考例は、光源からの入射光軸と斜めに交差して配置され、該入射光軸に沿って入射した光の一部を透過して射出し、前記光の他の少なくとも一部を前記入射光軸と交差する方向に偏向して射出させる面を有するプリズムを備え、前記プリズムは、その中心軸が前記入射光軸の方向に沿って配置された略円柱状であり、前記光源と反対側に配置された端面が、前記中心軸に対して傾斜して形成されている照明光学系である。
本発明の第２の態様によれば、プリズムの面を透過した光により前方が照明され、面で反射された光により側方が照明される。これにより、広い範囲を照明して配光特性を向上できる。さらに、少なくとも１つのプリズムの少ない構成で実現されるので、小型化を図ることができる。

本発明の参考例は、光源からの入射光軸と斜めに交差して配置され、該入射光軸に沿って入射した光の一部を透過して射出し、前記光の他の少なくとも一部を前記入射光軸と交差する方向に偏向して射出させる面を有するプリズムを備え、前記プリズムの前段に、前記入射光軸に沿って配置された錐台状のテーパロッドプリズムを備える照明光学系である。
テーパロッドプリズムは、入射側と射出側の面積が異なり、光源からの光の特性を変化させることが可能である。したがって、光源側からテーパロッド、プリズムの順に配置することにより、入射光軸に対して径方向の寸法を大きくすることなく、配光特性をコントロールすることができる。

実施例１から８に係る照明光学系の仕様を表１に示す。θはプリズムの第１反射面（透過反射面）の法線と第２反射面とがなす角度、ｎはプリズムの屈折率である。ＳＦ１、ＳＦ２およびＳＦ３はそれぞれ、プリズムの物体側に配置された正レンズ、プリズムの物体側に配置された負レンズ、または、プリズムの光源側に配置された正レンズに関する値であり、（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）で定義される。ここで、Ｒ１は各レンズの物体側面の曲率半径、Ｒ２は各レンズの光源側面の曲率半径である。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の第１の態様は、光源からの入射光軸上に配置されるプリズムと、前記光源と前記プリズムの入射面との間、または前記プリズムの射出面と被照明物体との間に配置されるレンズとを備え、前記プリズムが、２つの反射面を有し、該反射面のうち少なくとも１つが、反射と透過とを兼ねた透過反射面であり、前記プリズムのｄ線に対する屈折率ｎが、１．６≦ｎ≦２．２である照明光学系であり、前記光源側から順に、前記プリズム、前記レンズの順に配置され、前記プリズムが、前記光源からの光線を透過面、前記透過反射面、前記反射面および前記透過反射面の順に通過させ、前記レンズが正レンズである場合に、該レンズのシェープファクタＳＦ１が、０．５≦ＳＦ１≦１．２５であり、前記レンズが負レンズである場合は、該レンズのシェープファクタＳＦ２が、０．６≦ＳＦ２≦１．２５である照明光学系。但し、前記レンズの物体側面の曲率半径をＲ１、前記レンズの光源側面の曲率半径をＲ２としたときに、ＳＦ１及びＳＦ２は、何れも（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）で定義される。

Claims (9)

1. 光源からの入射光軸上に配置されるプリズムと、
   該プリズムの前段または後段に配置される少なくとも１つのレンズとを備え、
   前記プリズムが、２つの反射面を有し、
   該反射面のうち少なくとも１つが、反射と透過とを兼ねた透過反射面である照明光学系。
2. 前記光源側から順に、前記プリズム、前記少なくとも１つのレンズの順に配置され、
   前記プリズムが、前記光源からの光線を透過面、前記透過反射面、前記反射面および前記透過反射面の順に通過させる請求項１に記載の照明光学系。
3. 前記レンズが、正レンズであり、前記プリズムの前段に配置されている請求項１に記載の照明光学系。
4. 光源からの入射光軸と斜めに交差して配置され、該入射光軸に沿って入射した光の一部を透過して射出し、前記光の他の少なくとも一部を前記入射光軸と交差する方向に偏向して射出させる面を有するプリズムを備える照明光学系。
5. 前記プリズムは、その中心軸が前記入射光軸の方向に沿って配置された略円柱状であり、前記光源と反対側に配置された端面が、前記中心軸に対して傾斜して形成されている請求項４に記載の照明光学系。
6. 前記プリズムの前段に、前記入射光軸に沿って配置された錐台状のテーパロッドプリズムを備える請求項４に記載の照明光学系。
7. その長手方向が光源からの入射光軸に対して傾斜して配置されたロッドレンズを備える照明光学系。
8. 前記ロッドレンズは、前記光源側の端面が、その長手方向に対して傾斜して形成されている請求項７に記載の照明光学系。
9. 前記光源と前記ロッドレンズとの間に配置され、前記光源からの光を前記ロッドレンズへ導光する導光部材を備え、
   該導光部材が、その光軸に対して傾斜して形成された先端面を有する請求項７に記載の照明光学系。

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