JP2000111832A

JP2000111832A - マルチ光源ユニットおよびそれを用いた光学システム

Info

Publication number: JP2000111832A
Application number: JP25609499A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kusuzawa; 英夫楠澤; Yasuyuki Imura; 泰之井邨; Masaki Ishizaka; 正樹石坂
Original assignee: Sysmex Corp
Current assignee: Sysmex Corp
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1999-08-06
Publication date: 2000-04-21
Anticipated expiration: 2019-08-06
Also published as: JP4426026B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高コヒーレントな複数の光源からの光束を低
コヒーレントな１つの光束として出射する。【解決手段】光束を出射する複数の光源と、複数の光
源からの光束を集光レンズへ導くミラーと、集光レンズ
で集光された複数の光束を受光部で受光し出射部から出
射する導光素子とを備え、複数の光源からの各光束は集
光レンズの光軸に平行に集光レンズの相異なる位置に入
射しそれぞれ導光素子の受光部に入射するよう配置され
てなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、マルチ光源ユニ
ット、とくに複数の光源から出射された光束をある特定
の場所から１つの光束として出射する汎用光源装置に関
し、例えば、流体中を流れる粒子に光を照射して、その
散乱光や透過光の検出および粒子像の撮像などを行う粒
子分析装置に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】従来のマルチ光源装置においては、複数
のレーザー光源から出射される光束ハーフミラーを用い
て共通の光軸を有する光束に変換するようにしたものが
知られている（例えば、特開昭５６−６７７５６号公報
参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の光源装置においては、コンパクトさに欠け煩
雑な調整も必要であった。また、ハーフミラーによる光
の損失が避けられないという問題もあった。さらにレー
ザー光を用いて撮像を行う場合にはレーザー光の空間
的，時間的コヒーレンスにより干渉縞，フレネル回折，
フランホファー回折などが発生し、撮像画質を低下させ
るという問題もあった。

【０００４】さらに、画像計測用汎用光源に求められる
特性は、次の通りである。（Ａ）照射強度均一度が高い、（Ｂ）電気−光エネルギ
ー変換効率化高い、（Ｃ）小型軽量であること、（Ｄ）
出射光を取り扱いやすい、（Ｅ）出力安定度が高く、か
つ経時変化が少ない。

【０００５】しかしながら、これらの特性は次のように
相互矛盾するものである。（Ａ）照射強度均一度が高い視野における照射強度の均一性が高いことはコヒーレン
スが十分低いことである。さらに、コヒーレンスが十分
に低い光源の特定の角度の光束を使用しなければ均一な
照射光強度は得られない。（Ｂ）電気−光エネルギー変換効率が高いエネルギー変換効率の高い光源とはすなわちコヒーレン
スが高い光源を意味する。これは（Ａ）の特性と矛盾す
る。その理由はコヒーレンスの低い光源、つまり電気−
光変換効率の低い光源を使用しなければ均一な照射光強
度は得られない。さらに、その光源の特定の光束しか使
用することができないことはより変換効率を下げること
になる。通常、顕微鏡光源に使用されるハロゲンラン
プ、キセノンランプ、またはフラッシュランプの電気−
光変換効率は数％であり、実際に画像計測に利用される
量は１％以下である。一方、半導体レーザーに代表され
るコヒーレント光源は１０−４０％の変換効率があるこ
とは周知の事実である。しかしながら、コヒーレンスの
高い光源は画像用光源として使用した場合には回折、干
渉、及びスペックル等の影響により鮮明な画像が得られ
ない。

【０００６】（Ｃ）小型軽量であること小型であることは（Ｂ）に示す電気−エネルギー変換効
率の高いコヒーレンス光源を使用することである。しか
しながら、この内容は（Ａ）の特性とは矛盾する。ま
た、光源、コヒーレンス低下素子を含む光学素子をデッ
ドスペースをつくり出すことなく効率的に配置すること
が必要である。（Ｄ）出射光を取り扱いやすいこれは光軸中心を高い精度で取り扱うことを意味する。
さらに、特定角度内にすべての光束が集中していること
が必要である。（Ｅ）出力安定度が高く、かつ経時変化が少ない出力安定度が高く経時変化が少ないことは、電気−光変
換効率が高く、かつ小型で熱的にも安定な構造を取り入
れることを意味する。

【０００７】従って、レーザー、ＳＬＤを含む光源は
（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の項目を満足させるが、（Ａ）
の項目を満足させることは困難であり、白熱光源は、限
られた条件では（Ａ）の特性を満足させることは可能で
はあるが、他の項目を満足させることが難しい。この発
明はこのような事情を考慮してなされたもので、複数の
光源からの光束を効率よく１つの光束として出射するこ
とが可能な小型のマルチ光源ユニットを提供するもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、光束を出射
する複数の光源と、複数の光源からの光束を集光レンズ
へ導くミラーと、集光レンズで集光された複数の光束を
受光部で受光し出射部から出射する導光素子とを備え、
複数の光源からの各光束は集光レンズの光軸に平行に集
光レンズの相異なる位置に入射しそれぞれ導光素子の受
光部に入射するよう配置されてなる画像計測用汎用マル
チ光源ユニットを提供するものである。また、この発明
は上記ミラー及び集光レンズを同様の機能を有するミラ
ー、例えば凹面ミラーに置換してなるものである。ま
た、この発明は上記マルチ光源ユニットを用いて対象物
に限外照明しそれを撮像する光学システムを提供するも
のである。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明の複数の光源は、単一の
光源で置換することもできる。この発明における複数の
光源には、パルスレーザーや連続光レーザのようなコヒ
ーレンス光源と、ＬＥＤのような非コヒーレンス光源と
を、用途を応じて組合せて用いることができる。なお、
これらの光源は平行光からなる光束を出射するためのコ
リメートレンズを備えてもよい。複数の光源は目的に応
じて選択的に、あるいは同時に発光してもよい。

【００１０】この発明において、コンパクト化の点で複
数の光源は集光レンズの光軸を中心とする円周上に配置
されることが好ましい。複数の光源は集光レンズの光軸
を中心とする円周上に配置され、ミラーは各光源の光束
を集光レンズの光軸に交わる方向に反射する第１ミラー
と、第１ミラーからの光束を集光レンズの光軸に平行し
て集光レンズに入射させる第２ミラーから構成されても
よい。このように光源を集光レンズの光軸に対して円周
状、近接に配置して円周状に配列することにより効率的
な空間配置を可能としている。

【００１１】第１ミラーが複数の光源からの光束を反射
する円錐状内面反射ミラーであり、第２ミラーが円錐状
外面反射ミラーであってもよい。円錐状外面反射ミラー
がその底面から入射する光束をその頂点から出射するよ
う構成されてもよい。複数の光源は集光レンズまでの光
路長が等しくなるよう配置されることが好ましい。各光
源からの集光レンズまでの距離を等しくすると、熱膨張
による各光源から集光レンズまでの光路変化が等しく、
各光源から光束の集光率が一様に変化する。これは特定
の光源の収束率が極端に変化しないことを意味してお
り、安定度を向上させる。

【００１２】この発明において、導光素子は、入射光束
のコヒーレンスを低下させて出射するコヒーレント低下
素子を含んでもよい。コヒーレンス低下素子に１又は複
数の光束が入射すると、コヒーレンス低下素子はこれら
光束を混合しそれらのコヒーレンスを低下させると共に
光強度分布を平滑化するができる。これには波面変換素
子，光位相変調素子などや、それらを組合せたものを用
いることができる。従って、コヒーレンス低下素子とし
て波面変換素子の１つであるマルチモード光ファイバー
（住友電工（株）製大口径光ファイバー）を用いること
ができる。

【００１３】なお、より好適に光束のコヒーレンスを低
下させるために、上記マルチモード光ファイバーを局部
的にＷ字形に屈曲させて用いることが好ましい。それ
は、その屈曲によりファイバーの定常伝播モード以外の
非定常伝播モードが発生し、それによって光の強度分布
がさらに平滑化するからである。但し、Ｗ字形の屈曲部
分は非定常伝播モード光を減衰させないためにファイバ
ーの光出射端の近傍に設けることが好ましい。

【００１４】また、コヒーレンス低下素子は、２本のマ
ルチモード光ファイバーとその間に挿入した光拡散・散
乱部材とによって構成してもよい。光拡散・散乱部とし
ては、例えばホログラフィック拡散板（拡散フィルムで
もよい）やホモジナイザーなどを用いることができる。
この場合、挿入した光拡散・散乱部材が、上記Ｗ字形屈
曲部分と同様に光の強度分布状態をさらに平滑化する。
光拡散・散乱部材を使用することにより伝播モードをさ
らに増加させることが可能である。

【００１５】さらにコヒーレンス低下素子は、マルチモ
ード光ファイバーと、光拡散・散乱部材と、内面を研磨
した金属パイプとを直列に接続して構成することもでき
る。この場合金属パイプは非定常伝播モードを導波させ
る導光路として作用する。光学研磨された内面金属パイ
プは内面の光学波長、又はそれ以下の微小な凹凸により
伝播モードをさらに細分、分割して増やすことが可能で
ある。

【００１６】コヒーレンス低下素子として光位相変調素
子を用いる場合には、その素子としてマイクロ波共振器
の中に、例えば、ＬｉＮｂＯ_３やＬｉＴａＯ_３やＴｅＯ
_２等の電気光学結晶（非線形結晶とも呼ばれる）を配置
したものを用いることができる。光位相変調素子として
は、例えば、ＮＥＷＦＯＣＵＳ，Ｉｎｃ．の“Ｂｕｌ
ｋＥｌｅｃｔｒｏ−ＯｐｔｉｃＭｏｄｕｌａｔｏｒ
４８４１”が使用できる。

【００１７】この位相変調素子は、電気光学結晶内にレ
ーザーを透過させておき、マイクロ波共振器に、外部か
ら駆動手段によりマイクロ波を入力することによって、
電気光学結晶内を透過するレーザーのスペクトル幅を広
げ、時間的コヒーレンスを低下させる。

【００１８】また、この発明において、光拡散・散乱素
子が、ホログラフィック拡散板，ホログラフィック拡散
フィルムおよびホモジナイザーの内の１つからなること
が好ましい。ホログラフィック拡散板、フィルムやホモ
ジナイザーは基本的にその凹凸が光学波長と同等、又は
それ以下であるために回折などを生じずに光の伝播モー
ドを細分・分割することが可能である。

【００１９】さらに、コヒーレンス低下素子は集光レン
ズからの光束を受入れるために集光レンズに対向する受
光口を備え、集光レンズから受光口へ入射する光束の入
射角が受光口の開口数により定義される最大入射角より
も小さくなるように設定されることが好ましい。それに
よって光損失が防止される。

【００２０】また、この発明において、前記ミラー（第
１ミラー、第２ミラー）および集光レンズの代わりに１
つのミラーを用いることができる。つまり、この発明
は、光束を出射する複数の光源と、複数の光源からの光
束を反射させるとともに集光するミラーと、ミラーで集
光された複数の光束を受光部で受光し出射部から出射す
る導光素子とを備え、複数の光源からの各光束はミラー
の光軸に平行にミラーの相異なる位置に入射しそれぞれ
導光素子の受光部に入射するよう配置されてなるマルチ
光源ユニットであってもよい。この場合、ミラーは凹面
ミラーであることが好ましい。

【００２１】この場合に、複数の光源がレーザ光源を含
み、導光素子が、受入れた光束のコヒーレンスを低下さ
せて出射するコヒーレンス低下素子を含んでもよい。ま
た、複数の光源は凹面ミラーの光軸を中心とする円周上
に配置され、導光素子は光軸が凹面ミラーの光軸と一致
し、かつ、受光口が凹面ミラーの焦点に位置するように
配置されることが好ましい。

【００２２】以下、図面に示す実施例に基づいてこの発
明を詳細する。これによってこの発明が限定されるもの
ではない。第１実施例図１はこの発明のマルチ光源ユニットの第１実施例の構
成を示す断面図，図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図であ
る。

【００２３】これらの図において、円筒状の本体１の中
心軸に同軸に設けられた貫通孔２の中にコヒーレンス低
下素子３ａが挿入されている。コヒーレンス低下素子３
ａの先端は貫通孔２の内壁で固定され、後端は本体１の
中心軸に直交するように形成されたネジ穴４ａ，４ｂに
それぞれ挿入されたネジ５ａ，５ｂによって固定され
る。

【００２４】さらに、本体１には本体１の中心軸を中心
とする円周上に貫通孔２に平行な４つの貫通孔６ａ，６
ｂ，６ｃ，６ｄ（６ｂ，６ｄは図示しない）が設けら
れ、それらの端部にそれぞれ光源７ａ，７ｂ，７ｃ，７
ｄとコリメートレンズ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが設けら
れている（図２参照）。また、貫通穴６ａ，６ｂ，６
ｃ，６ｄの内部にはそれぞれ、光源駆動用回路基板４０
ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ（４０ｂ，４０ｄは図示し
ない）が設けられている。

【００２５】また、貫通孔２には光入射側に集光レンズ
９が、光出射側にコリメートレンズ１８がそれぞれ設け
られている。そして、図３に示すような円錐状内面反射
ミラー部１０と円錐状外面反射ミラー部１１を備えたミ
ラー１２が図１における本体１の左端面に設けられてい
る。ミラー１２は、アルミニウム円板を図１，図３に示
す形状に切削加工し、ミラー面を鏡面研磨したのちＡｕ
膜を蒸着させたものである。

【００２６】コヒーレンス低下素子３ａは、図１に示す
ように１本のマルチモード光ファイバー１３と、その両
端に装着された保護用金属カラー１４，１５とから構成
され、マルチモード光ファイバー１３には大口径光ファ
イバー（住友電工（株）製ＭＫＨ−０８型）を用いてい
る。

【００２７】光源７ａには波長７８０ｎｍのパルス半導
体レーザー（浜松ホトニクス（株）製Ｌ４３５６−０２
型）を使用し、光源７ｂ，７ｄには波長が８８０ｎｍの
パルス半導体レーザ（浜松ホトニクス（株）製Ｌ４３５
６−０２型）を使用し、光源７ｃには波長６３５ｍｍの
赤色半導体レーザー（シャープ（株）製ＬＴ５１×Ｄ
型）を使用している。

【００２８】このような構成において、光源７ａ，７
ｂ，７ｃ，７ｄから出射した複数の光束はコリメートレ
ンズ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄによってそれぞれ平行光に
変換され、ミラー１２の円錐状内面反射ミラー部１０に
より集光レンズ９の光軸に直交するように反射され、さ
らに、円錐状外面反射ミラー部１１によって集光レンズ
９の方向へ反射される。

【００２９】そして、これらの光束は、集光レンズ９の
光軸から所定の同じ距離だけ離れた状態で集光レンズ９
に平行に入射し、さらに、集光レンズ９によって集光さ
れてコヒーレンス低下素子３ａの受光口にそれぞれ所定
の同じ入射角で入射する。ここで、光源７ａ，７ｂ，７
ｃ，７ｄから集光レンズ９までの各光路長は互いに同じ
であるので、光束は全て同じスポット径で受光口に入射
される。

【００３０】コヒーレンス低下素子３ａは入射した複数
の光束を混合し、コヒーレンスを低下させると共に光強
度分布を平滑化して出射口からコリメートレンズ１８へ
出射する。コリメートレンズ１８はコヒーレンス低下素
子３ａからの光束を一つの光軸を有する平行光に変換す
る。

【００３１】なお、集光レンズ９は、コヒーレンス低下
素子３ａの受光口へ入射する光束の入射角が受光口の開
口数により制限される最大入射角よりも小さくなるよう
に設定され、光損失が防止される。また、集光レンズ９
に対するコヒーレンス低下素子３ａの受光口の位置関係
は、ネジ５ａ，５ｂを調整してコヒーレンス低下素子３
ａのカラー１４により保護された部分を本体１の中心軸
に直交する方向に移動させることにより調整できる。

【００３２】このように、複数のレーザー光源を用いて
コヒーレンスが低く強度分布が平滑化された平行光を効
率よく得ることができる。つまり、・照射強度均一度が高い、・電気−光エネルギー変換効率化高い、・小型軽量であること、・出射光を取り扱いやすい、・出力安定度が高く、かつ経時変化が少ない。などの効果が得られる。

【００３３】第２実施例図４はこの発明のマルチ光源ユニットの第２実施例を示
す断面図である。同図に示すように本体１にその中心軸
に直交するように上下から形成されたネジ孔１６ａ，１
６ｂ，１６ｃにそれぞれネジ１７ａ，１７ｂ，１７ｃが
挿入され、ネジ１７ａ，１７ｂ，１７ｃはマルチモード
光ファイバー１３の出射口の近傍を上下から押圧してＷ
字形に変形させている。その他の構成は第１実施例（図
１）と同等であり、同じ構成要素には同じ記号を付して
いる。

【００３４】一般的に光ファイバーの定常伝播モード数
と伝播状態は、波長とコア・クラッド屈折率によって決
定される。光ファイバーの出射口における光強度分布は
伝播モード数分のピーク強度を積分したものであり、離
散した強度分布（ごましお状態）をとる。そこでこの実
施例のように局部的に光ファイバーを変形させると定常
伝播モード以外の非定常伝播モードが発生し、これによ
って光強度の分布状態がさらに平滑化される。

【００３５】第３実施例図５はこの発明のマルチ光源ユニットの第３実施例を示
す断面図である。この実施例においては、第１実施例の
コヒーレンス低下素子３ａを異なるコヒーレンス低下素
子３ｂと置換したものであり、その他の構成は第１実施
例（図１）と同等であるので、説明を省略する。

【００３６】コヒーレンス低下素子３ｂは、長さの異な
る２本のマルチモード光ファイバー２１，２２と、それ
らの間に挟んで設けられた光拡散・散乱素子２３と、マ
ルチモード光ファイバー２１の両端に装着された金属カ
ラー２４，２５と、マルチモード光ファイバー２２の両
端に装着された金属カラー２６，２７とから構成され
る。マルチモード光ファイバー２２はマルチモード光フ
ァイバー２１よりも長さが短く設定されている。

【００３７】また、光拡散・散乱素子２３には、ホログ
ラフィック拡散板（（株）マテリアルテクノロジー
製）、ホログラフィック拡散フィルム（（株）ＮＡＢＡ
製）又はホモジナイザー（（株）オプトロニクス製）の
いずれかを用いる。

【００３８】このような構成により、コヒーレンス低下
素子３ｂは、光拡散・散乱素子によって非定常伝播モー
ドを発生させる。従って、第２実施例と同様に光強度の
分布状態がより平滑化される。なお、長さが短い方のマ
ルチモード光ファイバー２２は、内面研磨金属パイプで
置換して非定常伝播モードを導波させる導光路としても
よい。

【００３９】第４実施例図６はこの発明のマルチ光源ユニットの第４実施例を示
す断面図である。

【００４０】この実施例においては、第１実施例のミラ
ー１２の円錐状外面反射ミラー部１１を異なる円錐状外
面反射ミラー１１ａと置換し、本体１の外部に設けた光
源３１からの光束が集光レンズ３２と光ファイバー３３
とコリメートレンズ３４と円錐状外面反射ミラー１１ａ
を介して集合レンズ９の光軸に入射するように構成され
ている。その他の構成は第１実施例と同等である。

【００４１】ここで、円錐状外面反射ミラー１１ａは、
ガラスのような光学的透明材料に誘電体膜を表面に形成
したもので、光源３１からの光束を透過させ、光源８
ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄからの光束は第１実施例の円錐状
外面反射ミラー部１１と同様に反射するようになってい
る。

【００４２】このように構成すれば、外部光源３１から
の光束も光源８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄからの光束と共に
コヒーレンス低下素子３ａにより混合され光強度分布が
平滑化されてコリメートレンズ１８から出射される。

【００４３】第５実施例図７はこの発明のマルチ光源ユニットの第５実施例を示
す断面図である。この実施例は、第１実施例（図１）の
ミラー１２と集光レンズ９を凹面ミラー１２ａに置換し
たものであり、その他の構成については第１実施例と同
等である。ここで、コヒーレンス低下素子３ａは、その
光軸が凹面ミラー１２ａの光軸に一致し、かつ、その受
光口が凹面ミラー１２ａの焦点に位置するように配置さ
れる。なお、凹面ミラー１２ａは、アルミニウム円板を
凹面形状に切削加工し、ミラー面を鏡面研磨した後、Ａ
ｕ膜を蒸着させたものである。

【００４４】このような構成において、光源７ａ，７
ｂ，７ｃ，７ｄから出射した複数の光束はコリメートレ
ンズ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄによってそれぞれ凹面ミラ
ー１２ａの光軸に平行な平行光に変換され、凹面ミラー
１２ａによって集光されてコヒーレンス低下素子３ａの
受光口にそれぞれ所定の同じ入射角で入射する。ここ
で、光源７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄからコヒーレンス低下
素子３ａまでの各光路長は互いに同じであるので、光束
は全て同じスポット径で受光口に入射される。

【００４５】コヒーレンス低下素子３ａは入射した複数
の光束を混合し、コヒーレンスを低下させると共に光強
度分布を平滑化して出射口からコリメートレンズ１８へ
出射する。コリメートレンズ１８はコヒーレンス低下素
子３ａからの光束を一つの光軸を有する平行光に変換す
る。また、第２から第４実施例においても、図７に示す
ようにミラー１２と集光レンズ９の代りにを凹面ミラー
１２ａを用いる構成にすることができる。

【００４６】第６実施例図８は第１〜第５実施例のいずれかのマルチ光源ユニッ
トを用いた光学システム（撮像装置）の基本構成を示
す。図８において、マルチ光源ユニット１２０から出射
された光束は輪帯光形成部１２２にて筒状の輪帯光８０
に変換され、環状平面ミラー６３、内面反射ミラー６３
ａを経て対象物５２を限外照明する。限外照明された対
象物５２からの光情報は輪帯光８０の内側を通り対物レ
ンズ５３、結像レンズ５４を介し撮像素子５５に結像さ
れる。

【００４７】図９は図８の撮像装置をさらに具体化して
示す構成説明図である。図９に示すように、撮像装置の
撮像鏡筒５１の下部には、撮像対象物５２の近傍に対物
レンズ５３と対物レンズ５３を囲む円錐状内面反射ミラ
ー６３ａとが設けられ、上部には結像レンズ５４と撮像
素子（例えばＣＣＤ）５５が設けられている。

【００４８】さらに、照明鏡筒５６の端部には輪帯光体
形成部１２２が設けられる。輪帯光形成部１２２は円盤
状の透光板５７を備え、透光板５７の外面には、中央部
に円錐状反射ミラー５８が接着され、周縁部に円錐状内
面反射ミラー５９が接着される。照明鏡筒５６の外部に
は、マルチ光源ユニット１２０が設けられ、撮像鏡筒５
１の中央部には環状平面ミラー６３が設けられている。
ここでマルチ光源ユニット１２０には第１から第５実施
例のいずれかの光源ユニットが使用される。

【００４９】このような構成において、マルチ光源ユニ
ット１２０から出射された光束は、円錐状反射ミラー５
８と円錐状内面反射ミラー５９によって水平方向に反射
され輪帯光に変換される。輪帯光に変換された光束は透
光板５７を通過して環状平面ミラー６３によって対物レ
ンズ５３の方向に反射され、さらに円錐状反射ミラー６
３ａによって反射されて対物レンズ５３の外側から３６
０度にわたって対象物５２を限外照明する。例えば、こ
の実施例において均一な粒径の粒子を撮像したときに実
際に得られた画像は図１０のようになる。図１１はマル
チ光源ユニット１２０をコヒーレンス低下素子を使用し
ない通常のレーザ光源に置換した場合に得られた画像
（同倍率）である。

【００５０】第７実施例図１２は第６実施例の撮像装置に改良を加えた第７実施
例の基本構成を示す。対物レンズ５３と結像レンズ５４
との間に空間フィルタ１２６，１２８が配置されてい
る。その他の構成は第６実施例と同等である。空間フィ
ルタ１２６，１２８は光軸から離れた部分が光軸部分よ
りも高い光透過率を有する。この空間フィルタを用いる
ことにより対象物２からの光のうち特定の角度の光のみ
を撮像素子５５に結像させることができる。このことに
より光散乱媒体中の物体であってもそれを明瞭に撮像す
ることができる。本実施例ではより好ましい光束制限効
果を得るため空間フィルタ１２６，１２８として２枚の
結像光束制限フィルタを用いている。

【００５１】図１３は図１２の撮像装置をさらに具体化
して示す構成説明図である。空間フィルタ、つまり結像
光束制限フィルタ１２６、１２８は円盤状透明ガラス板
１２５、１２７上にそれぞれ接着されている。図１４は
空間フィルタ１２６，１２８の正面図であり、光軸から
５．５ｍｍ離れた部分に光を透過させるための幅１ｍｍ
の円環状スリットが形成されている。つまり、これらは
外径１５ｍｍ，内径１２ｍｍの薄板銅板製リングと外径
１０ｍｍ薄板銅板製円板とを同芯に透明ガラス板に接着
して形成される。なお、空間フィルタ１２６，１２８の
円環状スリットは必ずしも完全な円環ではなくてもよ
く、図１５のように一部断絶した形態であっても同等の
効果を上げることができる。

【００５２】図１６は撮像対象物５２として１０ｍｍ×
１０ｍｍの角状光学セル１２４に直径５μｍの微粒子を
数％含有した水溶液を入れたものを用い、それに光源ユ
ニット１２０からの波長６３８ｎｍの赤色光によって限
外照射し撮像した画像である。図１６から空間フィルタ
１２６，１２８を用いることにより光散乱媒体中の物体
（ここでは微粒子）を明瞭に撮像できることがわかる。
図１７は空間フィルタ１２６，１２８を用いない場合の
画像であり、この場合には光散乱による擾乱のため微粒
子を撮像することはできない。

【００５３】

【発明の効果】この発明のマルチ光源ユニットによれ
ば、複数の光源からの光束が効率よく導光素子に入射さ
れるので、複数の光束が導光素子において強度分布が平
滑化された１つの光束を得ることができる。従って、・照射強度均一度が高い、・電気−光エネルギー変換効率が高い、・小型軽量化が可能である、・出射光を取り扱いやすい、・出力安定度が高く、かつ経時変化が少ない、などの効果が得られる。この発明の光学システムによれ
ば、干渉縞，フレネル回折，フランホファー回折などの
ない鮮明な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のマルチ光源ユニットの第１実施例の
構成を示す断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図３】図１の要部を示す正面図である。

【図４】この発明のマルチ光源ユニットの第２実施例の
構成を示す断面図である。

【図５】この発明のマルチ光源ユニットの第３実施例の
構成を示す断面図である。

【図６】この発明のマルチ光源ユニットの第４実施例の
構成を示す断面図である。

【図７】この発明のマルチ光源ユニットの第５実施例の
構成を示す断面図である。

【図８】この発明の第６実施例の基本構成図である。

【図９】第６実施例の具体例の構成説明図である。

【図１０】第６実施例により撮像された画像（顕微鏡写
真）である。

【図１１】第６実施例に対する比較例（顕微鏡写真）で
ある。

【図１２】この発明の第７実施例の基本構成図である。

【図１３】第７実施例の具体例の構成説明図である。

【図１４】第７実施例の空間フィルターの正面図であ
る。

【図１５】第７実施例の空間フィルターの正面図であ
る。

【図１６】第７実施例により撮像された画像（顕微鏡写
真）である。

【図１７】第７実施例に対する比較例（顕微鏡写真）で
ある。

【符号の説明】

１本体２貫通孔３ａコヒーレンス低下素子４ａねじ穴４ｂねじ穴５ａねじ５ｂねじ６ａ貫通穴６ｃ貫通穴７ａ光源７ｂ光源７ｃ光源７ｄ光源８ａコリメートレンズ８ｂコリメートレンズ８ｃコリメートレンズ８ｄコリメートレンズ９集光レンズ１０円錐状内面反射ミラー部１１円錐状外面反射ミラー部１２ミラー４０ａ光源駆動用回路基板４０ｃ光源駆動用回路基板５１撮像鏡筒５２撮像対象物５３対物レンズ５３ａ円錐状内面反射ミラー５４結像レンズ５５撮像素子５６照明鏡筒５７透光板５８円錐状反射ミラー５９円錐状内面反射ミラー６３環状平面ミラー８０輪帯光１２０マルチ光源ユニット１２２輪帯光形成部１２４光学セル１２５透明ガラス板１２６結像光束制限フィルタ１２７透明ガラス板１２８結像光束制限フィルタ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｆ２１Ｗ 131:40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光束を出射する複数の光源と、複数の光
源からの光束を集光レンズへ導くミラーと、集光レンズ
で集光された複数の光束を受光部で受光し出射部から出
射する導光素子とを備え、複数の光源からの各光束は集
光レンズの光軸に平行に集光レンズの相異なる位置に入
射しそれぞれ導光素子の受光部に入射するよう配置され
てなるマルチ光源ユニット。
【請求項２】複数の光源が、集光レンズの光軸を中心
とする円周上に配置される請求項１記載のマルチ光源ユ
ニット。
【請求項３】複数の光源がレーザ光源を含み、導光素
子が、受入れた光束のコヒーレンスを低下させて出射す
るコヒーレンス低下素子を含む請求項１記載のマルチ光
源ユニット。
【請求項４】集光レンズに対する導光素子の受光部の
位置関係を調整する調整部をさらに備えた請求項１記載
のマルチ光源ユニット。
【請求項５】複数の光源が集光レンズの光軸を中心と
する円周上に配置され、ミラーは各光源の光束を集光レ
ンズの光軸に交わる方向に反射する第１ミラーと、第１
ミラーからの光束を集光レンズの光軸に平行して集光レ
ンズに入射させる第２ミラーからなり、第１ミラーが、
複数の光源からの光束を反射する円錐状内面反射ミラー
であり、かつ、第２ミラーが、円錐状外面反射ミラーで
ある請求項１記載のマルチ光源ユニット。
【請求項６】平行光からなる光束を出射する補助光源
をさらに備え、円錐状外面反射ミラーが、その底面から
入射する光束をその頂点から出射するよう構成され、補
助光源からの光束が円錐状外面反射ミラーの底面から頂
点を経て集光レンズの光軸に入射する請求項５記載のマ
ルチ光源ユニット。
【請求項７】光束を出射する複数の光源と、複数の光
源からの光束を反射して集光するミラーと、ミラーで集
光された複数の光束を受光部で受光し出射部から出射す
る導光素子とを備え、複数の光源からの各光束はミラー
の光軸に平行にミラーの相異なる位置に入射しそれぞれ
導光素子の受光部に入射するよう配置されてなるマルチ
光源ユニット。
【請求項８】複数の光源が、ミラーの光軸を中心とす
る円周上に配置される請求項７記載のマルチ光源ユニッ
ト。
【請求項９】複数の光源がレーザ光源を含み、導光素
子が、受入れた光束のコヒーレンスを低下させて出射す
るコヒーレンス低下素子を含む請求項７記載のマルチ光
源ユニット。
【請求項１０】複数の光源はミラーの光軸を中心とす
る円周上に配置され、導光素子は光軸がミラーの光軸と
一致し、かつ、受光部がミラーの焦点に位置するように
配置された請求項７記載のマルチ光源ユニット。
【請求項１１】請求項１又は７のマルチ光源ユニット
から出射される光を輪帯光に変換する輪帯光形成部と、
その輪帯光を対象物に集光して照射する内面反射ミラー
と、照射された対象物からの光を輪帯光の内側で受光す
る対物レンズと、対物レンズの光軸上に設けた結像レン
ズと、結像レンズの形成する像を撮像するための撮像素
子を備えてなる光学システム。