(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と該光源から発した光を略平行光束に変換するコレクタレンズと該略平行光束を対物レンズに伝送するリレーレンズとで構成された照明装置において、
前記コレクタレンズは、前記光源側から順に、正の第１群と負の第２群で構成されており、
前記コレクタレンズの最も光源側のレンズは非球面形状を有する非球面光学素子であり、
前記コレクタレンズの作動距離ＷＤが、条件式（１）を満たし、
前記第１群の焦点距離ｆ1 と前記第２群の焦点距離ｆ2 は、条件式（２）を満たし、
前記非球面光学素子の中で中心曲率半径が最も小さい非球面の中心曲率半径は、条件式（３）を満たしていることを特徴とする照明装置。
０．５＜ＷＤ／ｆ＜１．５                              ・・・（１）
｜ｆ1 ／ｆ2 ｜＜０．７                                ・・・（２）
０．５＜Ｒ／ｆ＜１．２                                ・・・（３）
ただし、ＷＤ：光源の中心からコレクタレンズの最も光源側の面の面頂までの距離、
ｆ1 ：第１群の焦点距離、
ｆ2 ：第２群の焦点距離、
ｆ：コレクタレンズの焦点距離、
Ｒ：最も中心曲率半径が小さい非球面の中心曲率半径、
である。
【請求項２】
前記非球面光学素子は、一方の面が非球面形状を有し、他方面が球面形状を有している非球面レンズからなることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置に関し、特に、非球面光学素子を含んだ顕微鏡用等の照明光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光源から発した光をコレクタレンズにより略平行光束に変換し、その略平行光束をリレーレンズにより対物レンズに伝送する光学系としては、例えば顕微鏡落射照明光学系がある。顕微鏡の落射照明光学系としては、ケーラー照明が最も広く用いられており、その概略を説明する。図１に落射ケーラー照明の概略図を示す。落射照明光学系は、光源側から、光源１、コレクタレンズ２、リレー光学系３、開口絞り４、視野絞り５、リレー光学系６、ハーフミラーやダイクロイックミラーのような反射部材７、及び、対物レンズ９により構成されている。光源１から発した光をコレクタレンズ２により略平行光束に変換し、リレー光学系３によって開口絞り４の位置に光源像を投影する。この光源像を２次光源としてリレー光学系６にて対物レンズ９の瞳位置近傍８に投影することにより、物体面１０を均一にかつ明るく照明するものである。また、視野絞り５はリレー光学系６と対物レンズ９を通して物体面１０に投影される。
【０００３】
ここで、Ｌａｇｒａｎｇｅ−Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚの式を示す。
【０００４】
φ×θ≧Φ×Θ                                        ・・・（ａ）
φ：光源の発光部の大きさ
θ：コレクタレンズの光源側の開口数
Φ：物体面における照明範囲
Θ：物体面側の開口数（対物レンズの開口数により制限される）
この式より、観察視野を均一にできるだけ明るく照明するためには、光源１の発光部が均一に光を発していて、かつ、光源１の発光部の大きさとコレクタレンズ２の光源側の開口数の積が、対物レンズ９の開口数と観察範囲の積以上であるとよい。そのためには、なるべく発光部が均一で大きい光源１を用いて、かつ、コレクタレンズ２の開口数を大きくとる必要がある。しかし、光源発光部を均一に大きくすることは困難であり、そのため、均一に明るい照明を得るためには、コレクタレンズ２の光源１側の開口数を大きくする必要がある。ここで、光源１の配向特性は、例えば水銀ランプでは図２に示すような特性を持っており、配向特性の限界よりも大きく光源１側の開口数を確保できるとよい。そのため、コレクタレンズ２の光源１側の開口数を上げるための努力がなされてきた。
【０００５】
非球面効果は球面収差、正弦条件違反量の補正に有効であることは公知の事実であり、１面以上の非球面を用いることにより、これらの収差を補正して開口数を上げることが可能である。例えば、１点から発せられた光を平行光束に変換する場合、光源側が球面で、平行光束側が放物面に近い非球面単レンズを用いると、完全に球面収差は補正できることが知られている。しかし、この場合、正弦条件は満たしておらず、光束の画角が大きくなるとコマ収差が急増していまうという問題がある。そこで、特公昭４６−１８７８１号、特公昭４６−１８７８２号のものでは、球面収差を多少発生させながら、正弦条件違反量をできるだけ補正し、開口数を上げている。
【０００６】
さらに、両面非球面の単レンズを用いると、球面収差がなく正弦条件も満たしたアプラナートレンズになることが知られている。この両面非球面の単レンズを用いて、特公昭４６−１８７８１号、特公昭４６−１８７８２号のものには、球面収差と正弦条件違反量が補正された高Ｆナンバーレンズが開示されている。また、特開平６−２１４１５５号のものでも同様に、高開口数コンデンサーレンズの例が開示されている。
【０００７】
また、非球面単レンズではなく、非球面レンズと球面レンズを組み合わせることにより開口数を上げることも可能である。特開平６−１１８３０１号のものでは、光源側からパワーの強い正の球面レンズと、片面が非球面で正パワーのメニスカスのプラスチックレンズとでコレクタレンズが構成されており、高開口数を確保している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の球面レンズのみで構成されたコレクタレンズでは、開口数を上げるためにはできるだけ光源にコレクタレンズを近づけるか、レンズの外径を大きくする方法がある。しかし、光源は一般的にガラス管で覆われているため、コレクタレンズの光源側の第１面を一定以上光源に近づけることは不可能であり、また、コレクタレンズは一般的に最も光源側のレンズの強い正のパワーにより光線を大きく曲げて平行光束に近づけているため、レンズの外径を大きくしていくとレンズの縁がなくなり、製造不可能なレンズになってしまう。そのため、球面レンズのみで開口数を光源の配光特性の限界まで確保することは困難である。
【０００９】
そこで、正のパワーの大きいレンズを分割してパワーを分散させ、開口数を上げる方法もあり得るが、レンズ枚数が非常に多くなるため、原価的に高価になり、さらに透過率も落ちるため、照明効率が良いコレクタレンズとは言えない。
【００１０】
特公昭４６−１８７８１号、特公昭４６−１８７８２号で示された片側非球面の非球面単レンズの実施例の中には、後述する本発明の照明装置に利用しても十分に球面収差や正弦条件違反量が補正されている例もあるが、その場合、確保できる開口数は０．６５以下と余り大きくなく、もしこの技術を本発明の照明装置に利用しても、Ｌａｇｒａｎｇｅ−Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚの式（ａ）の左辺の値は、対物レンズの開口数を満たし、かつ、観察に必要な範囲を照明するのに十分とは言えない。
【００１１】
特開平６−２１４１５５号、特公昭４６−１８７８１号、特公昭４６−１８７８２号で開示されているように両面非球面の非球面単レンズを用いれば、アプラナティックな条件を満たしているが、アプラナティックな条件を満たしているのは光軸の近傍のみであり、光軸近傍から離れた軸外では、コマ収差が発生してしまう。均一で明るい照明を行うためには、軸外の光線のビネッティングも確保する必要があり、コマ収差が大きいと均一で明るい照明装置とは言えなくなってしまう。
【００１２】
特開平６−１１８３０１号の技術では、コレクタレンズが両凸レンズと非球面１面を含む正パワーの非球面レンズとで構成されている。一般に正レンズのみでレンズが構成されている場合、球面収差はアンダーに、コマ収差は内コマ気味に大きく発生し、正レンズのみでは非球面を１面用いても、球面収差とコマ収差を同時に補正しながら開口数を確保することは困難である。
【００１３】
また、一般には光源には寿命があり、光源をある一定期間使用すると光源を交換する必要がある。そのため、光源の中心からコレクタレンズの最も光源側の面の面頂との距離（コレクタレンズの作動距離ＷＤ）はある程度離れていた方が、光源の交換は容易になる。しかし、焦点距離が比較的短い単レンズでは、いくらベンディングしても主点の位置を余り動かすことはできず、特開平６−２１４１５５号、特公昭４６−１８７８１号、特公昭４６−１８７８２号で開示されている両面非球面の非球面単レンズでは、コレクタレンズの焦点距離を一定にして、コレクタレンズの作動距離を広げていくことは困難である。
【００１４】
さらに、特開平６−２１４１５５号、特公昭４６−１８７８１号、特公昭４６−１８７８２号で開示されている技術では、両面を非球面にしてレンズ１枚で高開口数のコレクタレンズを実現しているが、両面とも非球面であるため、製造が難しく、特に非球面の面精度を上げることは非常に困難である。これらの開示例は、高開口数の光を単レンズ１枚で平行光束に変換しているため、その両面非球面単レンズはわずかな製造誤差があると、特に高次の球面収差やコマ収差等の収差が大きく発生し、高開口数を維持できなくなってしまう。このため、両面非球面の単レンズでは、高開口数のコレクタレンズを設計することは可能であるが、実際に高開口数のコレクタレンズを製造することは非常に困難である。
【００１５】
さらに、レンズは両面の光軸をお互いに合わせておかないと、像が偏芯したり球面収差等の収差が発生し、像は本来投影されるはずの場所からずれた位置にボケて投影される。特開平６−２１４１５５号、特公昭４６−１８７８１号、特公昭４６−１８７８２号で開示されている技術で用いられている両面非球面レンズの場合、両面の互いの光軸を合わせることは製造上大変難しい上に、その両面非球面単レンズのパワーが大きいため、非球面の光軸のずれによる投影像の偏芯や収差の発生量が大きくなってしまう。そのため、特開平６−２１４１５５号、特公昭４６−１８７８１号、特公昭４６−１８７８２号で開示された技術を本発明の照明装置に用いても、コレクタレンズによって略平行光束に変換された光が対物レンズに正確に伝送されない恐れがある。
【００１６】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、光源の配光特性よりも大きく開口数を確保し、均一で明るく照明できる照明装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による照明装置は、光源と該光源から発した光を略平行光束に変換するコレクタレンズと該略平行光束を対物レンズに伝送するリレーレンズとで構成された照明装置において、前記コレクタレンズは、正の第１群と負の第２群で構成されており、少なくとも１枚の非球面光学素子を含むことを特徴とするものである。
【００１８】
この場合に、コレクタレンズの作動距離ＷＤが、条件式（１）を満たすことが望ましい。
０．５＜ＷＤ／ｆ＜１．５                              ・・・（１）
ただし、ＷＤ：光源の中心からコレクタレンズの最も光源側の面の面頂までの距離、
ｆ：コレクタレンズの焦点距離、
である。
【００１９】
また、非球面光学素子は、一方の面が非球面形状を有し、他方面が球面形状を有している非球面レンズとすることができる。
【００２０】
また、第１群の焦点距離ｆ1 と第２群の焦点距離ｆ2 は、条件式（２）を満たすことが望ましい。
｜ｆ1 ／ｆ2 ｜＜０．７                                ・・・（２）
ただし、ｆ1 ：第１群の焦点距離、
ｆ2 ：第２群の焦点距離、
である。
【００２１】
また、非球面光学素子の中で中心曲率半径が最も小さい非球面の中心曲率半径は、条件式（３）を満たしていることが望ましい。
０．５＜Ｒ／ｆ＜１．２                                ・・・（３）
ただし、Ｒ：最も中心曲率半径が小さい非球面の中心曲率半径、
ｆ：コレクタレンズの焦点距離、
である。
【００２２】
また、コレクタレンズの最も光源側のレンズが非球面レンズであることが望ましい。
【００２３】
また、非球面光学素子が非球面レンズで構成されており、第１群中で最もアッべ数が大きいレンズのアッべ数νp と、第２群中で最もアッべ数が小さいレンズのアッべ数νn とが、条件式（４）を満たすことが望ましい。
νp −νn ＞２０                                      ・・・（４）
ただし、νp ：第１群中で最もアッべ数が大きいレンズのアッべ数、
νn ：第２群中で最もアッべ数が小さいレンズのアッべ数、
である。
【００２４】
以下、本発明において上記構成を採用した理由と作用について説明する。
本発明において、コレクタレンズが少なくとも１枚の非球面光学素子を含み、正の第１群と負の第２群で構成されることにより、正の第１群でアンダーに発生する球面収差や内コマ気味に発生するコマ収差を、まず非球面効果によりある程度まで補正する。次に、負の第２群により球面収差をオーバーに、コマ収差を外コマ気味に若干発生させ、非球面効果で補正し切れなかった第１群の残存の収差を補正することにより、光源の配光特性の限界より大きい開口数を確保し、かつ、光軸近傍から離れた軸外のコマ収差まで補正されているため、明るく均一な照明を実現している。
ここで、非球面光学素子は、非球面レンズ、回折光学素子、屈折率分布型レンズを指している。
【００２５】
さらに、本発明において、正の第１群と負の第２群でコレクタレンズを構成することにより、第２群の負の効果により、コレクタレンズの焦点距離を変えずにコレクタレンズの作動距離ＷＤを長くすることができる。ただし、コレクタレンズの作動距離ＷＤは、以下の条件式（１）を満たしている必要がある。
【００２６】
０．５＜ＷＤ／ｆ＜１．５                              ・・・（１）
ただし、ＷＤ：光源の中心からコレクタレンズの最も光源側の面の面頂までの距離、
ｆ：コレクタレンズの焦点距離、
である。
【００２７】
もし、ＷＤ／ｆが０．５より小さいと、コレクタレンズは光源に近づきすぎ、光源の交換の作業性が悪化する。また、ＷＤ／ｆが１．５より大きいと、最も光源側のコレクタレンズへ入射するマージナル光線の光線高が非常に高くなってしまい、非球面効果や負のパワーを用いても球面収差やコマ収差を補正し切れず、高開口数を維持できなくなってしまう。
【００２８】
また、本発明において、非球面光学素子は片面のみが非球面形状を有する非球面レンズであることが望ましい。片面のみを非球面形状にすることにより、両面非球面の場合よりも製造が容易になるため、製造コストの点で優れており、さらに、面精度を上げたり非球面と球面の光軸をお互いに合わせることも両非球面の場合より容易になり、高精度な非球面レンズを容易に製造することが可能になる。
【００２９】
さらに、本発明において、非球面レンズを含み全体として正の第１群の焦点距離ｆ1 と球面レンズのみで構成された負の第２群の焦点距離ｆ2 は以下の条件式（２）を満たす必要かある。
【００３０】
｜ｆ1 ／ｆ2 ｜＜０．７                                ・・・（２）
ただし、ｆ1 ：第１群の焦点距離、
ｆ2 ：第２群の焦点距離、
である。
【００３１】
もし、第１群と第２群の焦点距離の比が条件式（２）を満たしていないと、第１群に対して第２群の負のパワーが強くなりすぎるため、正の第１群と非球面レンズでの残存収差をオーバー方向に補正しすぎ、球面収差やコマ収差が補正し切れなくなってしまう。
【００３２】
さらに、本発明において、１つ又は複数の非球面レンズの中で、最も中心曲率半径が小さい非球面レンズの中心曲率半径は、条件式（３）を満たしている必要がある。
【００３３】
０．５＜Ｒ／ｆ＜１．２                                ・・・（３）
ただし、Ｒ：最も中心曲率半径が小さい非球面の中心曲率半径、
ｆ：コレクタレンズの焦点距離、
である。
【００３４】
ここで、中心曲率半径は、レンズ面頂における曲率半径を意味する。
また、本発明では、非球面を以下の式（５）を用いて表している。
Ｚ＝Ｙ2 ／［Ｒ＋Ｒ｛１−（Ｋ＋１）×（Ｙ／Ｒ）2 ｝1/2 ］＋Ａ4 Ｙ4 ＋Ａ6 Ｙ6 ＋Ａ8 Ｙ8 ＋      ・・・（５）
ただし、Ｚ：光軸方向の座標、
Ｙ：光軸と垂直方向の座標、
Ｒ：Ｙ方向中心曲率半径、
Ｋ：円錐係数
Ａ4 ：４次の非球面係数
Ａ6 ：６次の非球面係数
Ａ8 ：８次の非球面係数
である。
【００３５】
もし、Ｒ／ｆが１．２より大きい場合、第１群中の１つ又は複数の非球面レンズの中で、最も中心曲率半径が小さい非球面効果が弱すぎるため、更に多くのレンズが必要となり、結果としてレンズ枚数が増え、原価アップにつながってしまう。また、Ｒ／ｆが０．５より小さい場合、非球面レンズの正のパワーが大きすぎるため、非球面や負のパワーを用いても、非球面レンズで発生したアンダーの球面収差を補正し切れない。
【００３６】
さらに、コレクタレンズの最も光源側のレンズは非球面形状を有している必要がある。なぜならば、高開口数の光を平行光に変換する場合、最も光源側のレンズに最も大きなパワーを持たせて、２番目以降のレンズにて諸収差を補正しながら、平行光束に変換しているのが一般的であり、第１番目のレンズにて最も収差が大きく発生してしまう。そこで、最も光源側のレンズに非球面を設け、そこで発生する球面収差やコマ収差を非球面効果により補正することが最も効果的である。
【００３７】
また、本発明において、第１群中で最もアッべ数が大きいレンズのアッべ数をνp 、記第２群中で最もアッべ数が小さいレンズのアッべ数をνn としたときに、以下の条件式（４）を満たしている必要がある。
νp −νn ＞２０                                      ・・・（４）
この条件を満たすことにより、正の第１群よりも負の第２群に分散の大きいレンズを含むことにより、第１群で発生した軸上の色収差を補正している。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の照明装置の実施例１〜４について説明する。
（実施例１）
本発明の実施例１を顕微鏡落射照明装置を例にとって説明を行っていく。
図１で示したように、顕微鏡落射照明装置では、光源１から発した光をコレクタレンズ２にて略平行光束に変換し、リレー光学系３、６にて対物レンズ９に伝送される構成になっているが、実施例１の照明装置においては、コレクタレンズ２の構成のみを図３の断面図に示す。なお、前記のように、図１において、４は開口絞り、５は視野絞り、７はハーフミラーやダイクロイックミラーのような反射部材、８は対物レンズ９の瞳位置近傍、１０は物体面である。
【００３９】
コレクタレンズ２の各群の構成は、図３に示すように、第１群Ｇ1 は、光源１側から順に物体面１０側に凸面を向けた面が非球面である正メニスカスレンズと、光源１側に凹面を向けた正メニスカスレンズと、両凸球面レンズとからなり、第２群Ｇ2 は両凹レンズによって構成されている。
【００４０】
実施例１の数値データを後記の表１に示すが、記号はｒ1 、ｒ2 ・・・は光源１側から順に示した各レンズ面の曲率半径（ただし、非球面の場合は面頂曲率半径）、ｄ0 、ｄ1 ・・・は光源１側から順に示した各レンズ面間の間隔（ｄ0 は光源１と第１面の間隔）、ｎ1 、ｎ2 ・・・は光源１側から順に示した各レンズのＦ線（４８６．１３ｎｍ）の屈折率、ν1 、ν2 ・・・は光源１側から順に示した各レンズのアッべ数、ｆ1 はコレクタレンズ第１群Ｇ1 のＦ線の焦点距離、ｆ2 は第２群Ｇ2 のＦ線の焦点距離、ｆはコレクタレンズ全系の焦点距離、ＷＤはコレクタレンズの作動距離、Ｒは非球面レンズの中心曲率半径、νp は第１群Ｇ1 で最もアッべ数が大きい硝材のアッべ数、νn は第２群Ｇ2 で最もアッべ数の小さい硝材のアッべ数である。
【００４１】
本実施例では、ｒ2 の面形状が非球面であるが、式（５）の円錐係数をＫ、４次の非球面係数をＡ4 、６次の非球面係数をＡ6 、８次の非球面係数をＡ8 で示す。
【００４２】
ｄ8 はコレクタレンズから射出される光束が投影する位置であり、完全な平行光束であれば、この値は無限大になるが、平行光束に近い光束であるため、有限の比較的大きい値を持つ。
【００４３】
また、この実施例のコレクタレンズの投影位置から光源１に逆追跡した場合の球面収差と非点収差とコマ収差をそれぞれ図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。
【００４４】
（実施例２）
本実施例では、顕微鏡落射照明装置を例にとって説明を行っていく。
図１で示したように、顕微鏡落射照明装置では、光源１から発した光をコレクタレンズ２にて略平行光束に変換し、リレー光学系３、６にて対物レンズ９に伝送される構成になっているが、実施例２の照明装置においては、コレクタレンズ２の構成のみを図５に示す。
【００４５】
コレクタレンズ２の各群の構成は、図５に示すように、第１群Ｇ1 は物体面１０側が非球面である両凸レンズからなり、第２群Ｇ2 は両凹レンズによって構成されている。
【００４６】
実施例２の数値データを後記の表２に示すが、記号は実施例１と同様である。
また、本実施例では、ｒ2 の面形状が非球面である。
ｄ4 はコレクタレンズから射出される光束が投影する位置であり、完全な平行光束であれば、この値は無限大になる。
実施例２の実施例１と同様の収差図を図６に示す。
【００４７】
（実施例３）
本実施例では、顕微鏡落射照明装置を例にとって説明を行っていく。
図１で示したように、顕微鏡落射照明装置では、光源１から発した光をコレクタレンズ２にて略平行光束に変換し、リレー光学系３、６にて対物レンズ９に伝送される構成になっているが、実施例３の照明装置においては、コレクタレンズ２の構成のみを図７に示す。
【００４８】
コレクタレンズ２の各群の構成は、図７に示すように、第１群Ｇ1 は、光源１側から順に物体面１０側に凸面を向けた面が非球面である正メニスカスレンズと、光源１側に凹面を向けた負メニスカスレンズとからなり、第２群Ｇ2 は、光源１側から順に両凸レンズと両凹レンズで構成された接合レンズによって構成されている。
【００４９】
実施例３の数値データを後記の表３に示すが、記号は実施例１と同様である。
また、本実施例では、ｒ2 の面形状が非球面である。
ｄ7 はコレクタレンズから射出される光束が投影する位置であり、完全な平行光束であれば、この値は無限大になるが、平行光束に近い光束であるため、有限の比較的大きい値を持つ。
実施例３の実施例１と同様の収差図を図８に示す。
【００５０】
（実施例４）
本実施例では、顕微鏡落射照明装置を例にとって説明を行っていく。
図１で示したように、顕微鏡落射照明装置では、光源１から発した光をコレクタレンズ２にて略平行光束に変換し、リレー光学系３、６にて対物レンズ９に伝送される構成になっているが、実施例４の照明装置においては、コレクタレンズ２の構成のみを図９に示す。
【００５１】
コレクタレンズ２の各群の構成は、図９に示すように、第１群Ｇ1 は、光源１側から順に物体面１０側に凸面を向けた面が非球面形状である正メニスカスレンズと、両凸レンズとからなり、第２群Ｇ2 は光源１側の面が非球面である両凹レンズで構成されている。
【００５２】
実施例４の数値データを後記の表３に示すが、記号は実施例１と同様である。
また、本実施例では、ｒ2 とｒ5 の面形状が非球面である。
ｄ6 はコレクタレンズから射出される光束が投影する位置であり、完全な平行光束であれば、この値は無限大になるが、平行光束に近い光束であるため、有限の比較的大きい値を持つ。
実施例４の実施例１と同様の収差図を図１０に示す。
以下に、上記実施例１〜４の数値データをそれぞれ表１〜４に示す。
【００５３】
0004043619.tif 000002
【００５４】
0004043619.tif 000003
【００５５】
0004043619.tif 000004
【００５６】
0004043619.tif 000005
【００５７】
なお、各実施例において、コレクタレンズから射出される光束が投影される位置（実施例１ではｄ8 ）の値の符号が正の場合は、射出光束は無限遠とみなせる程の遠方に向かって収束する略平行な光束を表し、符号が負の場合は、射出光束は無限遠とみなせる程の遠方から発散する略平行な光束を表す。
【００５８】
以上の本発明の照明装置は、例えば次のように構成することができる。
〔１〕  光源と該光源から発した光を略平行光束に変換するコレクタレンズと該略平行光束を対物レンズに伝送するリレーレンズとで構成された照明装置において、
前記コレクタレンズは、正の第１群と負の第２群で構成されており、少なくとも１枚の非球面光学素子を含むことを特徴とする照明装置。
【００５９】
〔２〕  前記コレクタレンズの作動距離ＷＤが、条件式（１）を満たすことを特徴とする上記１記載の照明装置。
０．５＜ＷＤ／ｆ＜１．５                              ・・・（１）
ただし、ＷＤ：光源の中心からコレクタレンズの最も光源側の面の面頂までの距離、
ｆ：コレクタレンズの焦点距離、
である。
【００６０】
〔３〕  前記非球面光学素子は、一方の面が非球面形状を有し、他方面が球面形状を有している非球面レンズからなることを特徴とする上記１又は２記載の照明装置。
【００６１】
〔４〕  前記第１群の焦点距離ｆ1 と前記第２群の焦点距離ｆ2 は、条件式（２）を満たすことを特徴とする上記２又は３記載の照明装置。
｜ｆ1 ／ｆ2 ｜＜０．７                                ・・・（２）
ただし、ｆ1 ：第１群の焦点距離、
ｆ2 ：第２群の焦点距離、
である。
【００６２】
〔５〕  前記非球面光学素子の中で中心曲率半径が最も小さい非球面の中心曲率半径は、条件式（３）を満たしていることを特徴とする上記４記載の照明装置。
０．５＜Ｒ／ｆ＜１．２                                ・・・（３）
ただし、Ｒ：最も中心曲率半径が小さい非球面の中心曲率半径、
ｆ：コレクタレンズの焦点距離、
である。
【００６３】
〔６〕  前記コレクタレンズの最も光源側のレンズが非球面レンズであることを特徴とする上記５に記載の照明装置。
【００６４】
〔７〕  前記非球面光学素子が非球面レンズで構成されており、前記第１群中で最もアッべ数が大きいレンズのアッべ数νp と、前記第２群中で最もアッべ数が小さいレンズのアッべ数νn とが、条件式（４）を満たすことを特徴とする上記１から３の何れか１項記載の照明装置。
νp −νn ＞２０                                      ・・・（４）
ただし、νp ：第１群中で最もアッべ数が大きいレンズのアッべ数、
νn ：第２群中で最もアッべ数が小さいレンズのアッべ数、
である。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、非球面効果と負のレンズによって、球面収差や軸外の収差がバランス良く補正され、光源の配光特性の限界までコレクタレンズの開口数を確保することにより、明るく均一な照明を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】落射ケーラー照明光学系の概略図である。
【図２】水銀ランプの発光部の配向特性を示す図である。
【図３】本発明の実施例１によるコレクタレンズの断面図である。
【図４】実施例１の逆追跡の球面収差、非点収差、コマ収差を示す収差図である。
【図５】本発明の実施例２によるコレクタレンズの断面図である。
【図６】実施例２の逆追跡の球面収差、非点収差、コマ収差を示す収差図である。
【図７】本発明の実施例３によるコレクタレンズの断面図である。
【図８】実施例３の逆追跡の球面収差、非点収差、コマ収差を示す収差図である。
【図９】本発明の実施例４によるコレクタレンズの断面図である。
【図１０】実施例４の逆追跡の球面収差、非点収差、コマ収差を示す収差図である。
【符号の説明】
１…光源
２…コレクタレンズ
３…リレー光学系
４…開口絞り
５…視野絞り
６…リレー光学系
７…反射部材
８…対物レンズの瞳位置近傍
９…対物レンズ
１０…物体面
Ｇ1 …第１群
Ｇ2 …第２群
【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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