JP5749791B2 - 撮像装置用の照明光学系 - Google Patents
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Description
より具体的には、図14に例示される指向性分布で示されるように、本実施例に係る照明光学系によれば、稜線方向へも照明光を出射することができる。また、プリズム板14では、入射した照明光のすべてが整列方向に偏向する図2に例示されるプリズム板200に比べて、整列方向に偏向する照明光の光量を抑制することができる。このため、本実施例に係る照明光学系によれば、従来技術に係る照明光学系に比べて、照明光の指向性の整列方向への偏りを抑えることができる。
ブラスト面の性能は一般に定量化が難しく、ブラスト面の設計は、ブラスト強度の指定に拠らざるを得ないのが通常である。ブラスト強度の設計値は、実際のプリズム板と同様の材料、例えば、プラスティックなどに異なるブラスト強度でブラスト処理を施したものを比較するという試作実験により決定する方法が考えられる。しかしながら、このような方法により決定したブラスト強度でプリズム板の金型にブラスト処理を施したのでは、その金型から成形されるプリズム板に、試作実験で得られたものと同様の性能は望めない。これは、試作実験で使用した材料と金型の材料では硬さなどの条件が全く異なるからである。このため、所望の性能を実現するブラスト強度を決定するためには、金型自体に異なるブラスト強度の処理を施して比較する必要があり、時間的にもコスト的にも非常に負担が大きい。これに対して、プリズム板14は、図5に例示される従来技術に係るプリズム板300と異なりブラスト面を含まない。このため、プリズム板14を含む本実施例に係る照明光学系によれば、低コストで容易に所望の指向性を実現することができる。また、ブラスト強度のような間接的な指標に頼ることなく、傾斜部15や平坦部16の幅や角度などによりプリズム板14の形状を指定してプリズム板を設計することができる。このため、設計を図面上に表現することが可能となり、その結果、設計した性能を高い再現性をもって実現することができる。
従来技術に係る照明光学系では、稜線方向に照明光を出射することができないため、撮像光学系を取り囲むように照明光学系を環状に構成すると、光源から出射された照明光の光量を有効に活用することができない。これに対して、本実施例に係る照明光学系は、稜線方向に照明光を出射することが可能であり、任意に照明光の指向性を制御することができる。このため、図10に例示されるように、照明光学系を矩形環状に構成してその内部に撮像光学系を配置することができるため、本実施例に係る照明光学系によれば、照明光の利用効率を維持しながら、撮像装置全体を小型化することができる。
図17は、図10に例示される照明光学系に含まれるプリズム板の変形例の斜視図である。図18は、図17に例示されるプリズム板に入射光と出射光の関係を示す図である。図19は、図17に例示されるプリズム板に比べてプリズム面に占める平坦部の面積の比率を増加させたプリズム板に入射する入射光と出射光の関係を示す図である。図20は、図10に例示される照明光学系に含まれるプリズム板の他の変形例に入射する入射光と出射光の関係を示す図である。図21は、図10に例示される照明光学系に含まれるプリズム板のさらに他の変形例に入射する入射光と出射光の関係を示す図である。
図26は、本実施例に係る照明光学系に含まれるプリズム板の変形例に入射する入射光と出射光の関係を示す図である。図27は、図26に示される線EE´での断面における、図26に例示されるプリズム板に入射する入射光と出射光の関係を示す図である。図28は、図26に例示されるプリズム板を上方から見たときの出射光の指向性を示す図である。
図34は、照度の評価面と照明光学系の出射面との関係を示す図である。図35Aは、照明光学系から出射される照明光が図33Aに例示される指向性を示す場合における、評価面での照度分布を示す図である。図35Bは、照明光学系から出射される照明光が図33Bに例示される指向性を示す場合における、評価面での照度分布を示す図である。図35Cは、照明光学系から出射される照明光が図33Cに例示される指向性を示す場合における、評価面での照度分布を示す図である。図35Dは、照明光学系から出射される照明光が図33Dに例示される指向性を示す場合における、評価面での照度分布を示す図である。図36は、照明光学系から出射される照明光の指向性の変化による評価面での照度分布の変化について説明するための図である。
図37は、図29に例示される照明光学系に含まれるプリズム板の変形例の斜視図である。図38は、図37に例示されるプリズム板の平面図である。図39は、図29に例示される照明光学系に含まれるプリズム板の他の変形例の斜視図である。図40は、図39に例示されるプリズム板の平面図である。
11、51、71 LED
12、52、72 導光体
13、18、26、31、44、46、53、58、75 出射面
14、14a、22、22a、27、32、40、45、54、54a、54b、54c、62、66、200、300 プリズム板
15、15a、23、23a、28、33、41、55、63、67 傾斜部
16、16a、24、24a、29、34、56、64、68 平坦部
17、17a、25、25a、30、35、43、57、65、69、74、201、301 プリズム面
19、59、104 撮像レンズ
20、60、105 イメージセンサ
21、61 撮像対象物
42、202、302 稜線
70、101 照明光学系
102 光源
103 撮像光学系
106 被写体
203 平面
303 ブラスト面
Claims (9)
- 撮像装置用の照明光学系であって、
円環状に配列された複数の光源と、
円環状に形成されたプリズム板と、を含み、
前記プリズム板は、
前記光源からの照明光が入射する、前記プリズム板の円周方向に円環状に並ぶ複数のプリズム列が形成されたプリズム面と、
前記照明光を出射する出射面と、を含み、
前記プリズム面は、
前記プリズム板の接線方向に実質的に平行な平坦部であって前記光源から入射する照明光を前記接線方向に偏向させることなく透過させる平坦部と、
前記接線方向に対して傾斜した傾斜部であって前記光源から入射する照明光を前記接線方向に偏向させる傾斜部と、を含み、
前記平坦部は、前記複数のプリズム列の各々が形成する山と前記複数のプリズム列の間に形成される谷のうち少なくとも一方に含まれる
ことを特徴とする撮像装置用の照明光学系。 - 請求項1に記載の撮像装置用の照明光学系において、さらに、
前記複数の光源と前記プリズム板の間に配置されて、前記複数の光源から出射される照明光を前記プリズム板の前記プリズム面に導く導光体を含む
ことを特徴とする撮像装置用の照明光学系。 - 請求項2に記載の撮像装置用の照明光学系において、
前記出射面は、微小な凹凸が形成された拡散面である
ことを特徴とする撮像装置用の照明光学系。 - 請求項2に記載の撮像装置用の照明光学系において、
前記平坦部は、前記プリズム板の半径方向に対して傾斜している
ことを特徴とする撮像装置用の照明光学系。 - 請求項2に記載の撮像装置用の照明光学系において、
前記出射面は、前記プリズム板の半径方向に対して傾斜している
ことを特徴とする撮像装置用の照明光学系。 - 請求項2に記載の撮像装置用の照明光学系において、
前記プリズム板は、円錐台形状であり、
前記平坦部は、前記プリズム板の半径方向に対して傾斜し、
前記出射面は、前記半径方向に対して傾斜している
ことを特徴とする撮像装置用の照明光学系。 - 請求項2に記載の撮像装置用の照明光学系において、
前記プリズム列は、前記プリズム板の半径方向に直交する断面で見たときに、台形形状を呈し、
前記平坦部は、前記プリズム列毎に設けられる
ことを特徴とする撮像装置用の照明光学系。 - 請求項2に記載の撮像装置用の照明光学系において、
前記プリズム列は、前記プリズム板の半径方向に直交する断面で見たときに、三角形形状を呈し、
前記平坦部は、前記複数のプリズム列の間に設けられる
ことを特徴とする撮像装置用の照明光学系。 - 請求項2に記載の撮像装置用の照明光学系において、
前記プリズム面に占める前記平坦部の面積の比率に応じて、前記出射面から出射される照明光の指向性が変化する
ことを特徴とする撮像装置用の照明光学系。
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