(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光レンズと、
集光レンズの光軸に平行な方向に光束を出射する複数の光源と、
複数の光源からの複数の光束を、集光レンズの光軸に交わる方向に反射する円錐状内面反射ミラーと、
円錐状内面反射ミラーからの複数の光束を、集光レンズの光軸に対して平行かつ相異なる位置にそれぞれ入射させる円錐状外面反射ミラーと、
集光レンズにより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、を円筒形状の本体に収納し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】
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または２記載のマルチ光源ユニット。
【請求項４】
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１から３のいずれか１項に記載のマルチ光源ユニット。
【請求項５】
凹面ミラーと、
凹面ミラーの光軸に平行かつ相異なる位置に光束を出射する複数の光源と、
凹面ミラーで反射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、を円筒形状の本体に収納してなるマルチ光源ユニット。
【請求項６】
複数の光源が、凹面ミラーの光軸を中心とする円周上に配置される請求項５記載のマルチ光源ユニット。
【請求項７】
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５または６記載のマルチ光源ユニット。
【請求項８】
導光素子は光軸が凹面ミラーの光軸と一致し、かつ、受光部が凹面ミラーの焦点に位置するように配置された請求項５から７のいずれか１項に記載のマルチ光源ユニット。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか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、
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。
【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、集光レンズと、集光レンズの光軸に平行な方向に光束を出射する複数の光源と、複数の光源からの複数の光束を、集光レンズの光軸に交わる方向に反射する円錐状内面反射ミラーと、円錐状内面反射ミラーからの複数の光束を、集光レンズの光軸に対して平行かつ相異なる位置にそれぞれ入射させる円錐状外面反射ミラーと、集光レンズにより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、を円筒形状の本体に収納し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、この発明は上記円錐状内面反射ミラー、円錐状内面反射ミラー、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、ＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３やＴｅＯ２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、ＮＥＷ  ＦＯＣＵＳ，Ｉｎｃ．の“Ｂｕｌｋ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ  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３ａ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，６ｂ，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，７ｄ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，６ｃ，６ｄの内部にはそれぞれ、光源駆動用回路基板４０ａ，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Ｌ４３５６−０２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，７ｂ，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，７ｃ，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３ａ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，１６ｂ，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８ａ，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、Ａｕ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，７ｂ，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６３ａ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５１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５８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６３ａによって反射されて対物レンズ５３の外側から３６０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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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