JP2000162705A

JP2000162705A - 照明装置

Info

Publication number: JP2000162705A
Application number: JP10334030A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Horiuchi; 洋堀内; Hiroshi Shimada; 宏島田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-11-25
Filing date: 1998-11-25
Publication date: 2000-06-16

Abstract

(57)【要約】【課題】画像形成に関わる光の利用効率を向上する。【解決手段】コンデンサレンズ３および集光部４のフ
レネルレンズ４ａ、４ｂを通過する短波長側限界波長の
光線と長波長側限界波長の光線を所定の屈折率で屈折し
て投射レンズ６の入射瞳に対して出力することができる
ように、コンデンサレンズ３およびフレネルレンズ４
ａ、４ｂにおける光の中心波長を設定する。また、前記
短波長側限界波長の光線と長波長側限界波長の光線が入
射瞳６ａの位置において、光軸Ｏａからの離軸量が略同
等になるような屈折率を得ることができるように前記中
心波長を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばオーバーヘ
ッドプロジェクタ装置などの投影装置に適用される照明
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から例えば学校の教室や大きな講演
会場などで、透明なシートに文字や図表などを記入した
透過原稿の背面から光を照射して、その透過光とされる
画像をスクリーンに拡大して投写することができるオー
バーヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）装置が知られてい
る。

【０００３】図７はオーバーヘッドプロジェクタ装置の
照明光学系の構成例を示した図である。オーバーヘッド
プロジェクタ装置４０の本体部４１内には、照明光学系
としてランプ４２、リフレクタ４３、コンデンサレンズ
４４、例えば一対のフレネルレンズが対向して隣接して
いる集光部４５などの光学素子が配置されている。さら
に集光部４５の上方部、すなわち本体部４１の上面部と
される位置には透過原稿とされる例えばＯＨＰシートを
配置することができるようにされている原稿台４６が形
成されている。

【０００４】ランプ４２は例えばハロゲンランプやメタ
ルハライドランプなどで構成され、例えば球面として形
成されているリフレクタ４３の球心位置に配置されてい
る。これによりランプ４２から出力され、原稿台４６と
は反対方向に発散する光束を反射して、原稿台４６に戻
すことが可能とされ、ランプ４２から出力される光束の
有効利用を図っている。ランプ４２から出力されるか、
またはリフレクタ４３で反射された光束は例えば平凸レ
ンズとして構成され耐熱性に優れたコンデンサレンズ４
４によって集光され、所定の発散角を以て集光部４５に
入射する。

【０００５】集光部４５はフレネル面が互いに対向する
ように配置される入射側、出射側とされる一対のフレネ
ルレンズからなり、入射側のフレネルレンズは、コンデ
ンサレンズ４４により所定の発散角で入射した光を平行
光にして出射する。そして、この平行光を入射した出射
側のフレネルレンズは原稿台４６に配置されるＯＨＰシ
ート（図示せず）を透過して、さらにその上方に配置さ
れている投射部を構成する投射レンズ４７に集光するよ
うにされている。ＯＨＰシートを透過した光は投射レン
ズ４７で拡大されて、さらに、投射レンズ４７の上方に
配置されいる折り返しミラー４８によってその光束がほ
ぼ水平となるように反射されて例えば壁などに掛けられ
ているスクリーン４９に拡大投写される。

【０００６】ところで、本出願による先行技術として、
特願平９−３３４１６５号公報に示されているように、
輝点球が大きく高出力の光源を用るとともに、光源から
の出射光の取り込み角を半角で例えば７５度程度となる
ようにコンデンサレンズを構成する構成が出願されてい
る。これにより、光学的な損失を極力小さくし、さらに
ＯＨＰシート面での均一な明るさを持たせるようにする
オーバーヘッドプロジェクタ装置の照明光学系を構成す
ることが可能になる。

【０００７】図８は先行技術とされるオーバーヘッドプ
ロジェクタ装置４０Ａの光学系の構成例を模式的に示す
図であり、図７に示したランプ４２、リフレクタ４３、
コンデンサレンズ４４、集光部４５、原稿台４６、投射
レンズ４７に対応した部分が、ランプ５２、リフレクタ
５３、コンデンサレンズ５４、集光部５５、原稿台５
６、投射レンズ５７として示されている。なお、この図
には投射レンズ５７の入射瞳５７ａが示されている。ま
た、ランプ５２は例えば５７５Ｗのメタルハライドラン
プ、リフレクタ５３は半径約３５ｍｍの球面で構成さ
れ、ランプ５２からの光束の取り込み角として半角で７
５度となるように構成されている。さらに、コンデンサ
レンズ５４は入射面が曲率半径−７０．０の球面、出射
面が非球面とされ、厚さが１７ｍｍで構成されている。

【０００８】図７に示した構成でも説明したように、リ
フレクタ５３の曲面の球心はランプ５２の中心に位置し
ている。すなわち、ランプ５２からリフレクタ５３に進
んだ光線はリフレクタ５３で反射されて、再度、ランプ
５２の中心に点対称のランプ位置に戻り、ランプ５２か
らコンデンサレンズ５４に向けて出射することになる。
したがって、以降の説明ではリフレクタ５３からの反射
光線については省略することにする。このようにしてラ
ンプ５２から出射した光は、コンデンサレンズ５４、集
光部５５、原稿台５６を介して拡大用の投射レンズ５７
の入射瞳５７ａに到達する。この場合、原稿（ＯＨＰシ
ート）の面積に対応するようにしてコンデンサレンズ５
４と集光部５５（フレネルレンズ）の有効径は決められ
ることになる。さらに、原稿台５６を通過した拡大投影
に必要な光束すべてが入射瞳５７ａに入射することが重
要とされ、拡大投影された映像の明るさ、およびその色
合いなどに影響するようになる。

【０００９】図９は図８に示すオーバーヘッドプロジェ
クタ装置４０Ａにおいて、コンデンサレンズ５４と集光
部５５のフレネルレンズの周波数特性として中心波長を
例えばλｄ＝５８６．７ｎｍ、またランプ５２の大きさ
を球体と仮定して、例えば半径ｒ＝４ｍｍの球体全体か
ら光束が出力されたことを想定した場合の、波長λｃ＝
６５６．３ｎｍの赤色光線、および波長λｇ＝４３５．
８ｎｍの青色光線の光路を模式的に説明する図である。
なお、ランプ５２を球体と想定した場合に、ランプ５２
は広がりを持った球として考えることが出きる。したが
って、ランプ５２から出射される光束の主光線に対して
拡散した光束が存在する。そこで、ランプ５２の中心か
ら出射した主光線よりも小さい角度の光線を上限光線、
また同様に集光部５５を介した後にランプ５２の中心か
ら出射した主光線よりも大きい角度の光線を下限光線と
いうこととする。つまり、上限光線と下限光線の間にラ
ンプ５２の光線束が存在することになる。

【００１０】入射瞳５７ａに到達する光束の拡がりはそ
の波長によって異なり、図９に示す例で原稿台５６の光
軸Ｏａから上半分の面を通る光線については次のように
なる。赤色光線（λｃ＝６５６．３ｎｍ）は下限光線群
のうち入射瞳５７ａにおいて最も高い位置の光線ｃｌ＋
と、上限光線群のうち入射瞳５７ａにおいて最も低い位
置の光線ｃｕ＋の間に光線束が含まれている。光学系と
しては回転軸対称であり、原稿台５６の光軸Ｏａから図
中下半分の面を通る光線も考慮する必要があるから、図
９に示されている光軸Ｏａに線対称な光線ｃｌ−と光線
ｃｕ−の間に含まれる光線についても同様である。した
がって、入射瞳５７ａに対する、光線ｃｌ＋（光線ｃｌ
−）の交点ｃｌ＋（交点ｃｌ−）と光軸Ｏａとの距離を
半径ｒｃｌとして、光軸Ｏａを中心とする円内に赤色光
線束が到達することになる。

【００１１】赤色光線束と同様に、青色光線（λｇ＝４
３５．８ｎｍ）は原稿台５６における光軸Ｏａから図中
上半分の面を通る光線について、下限光線群のうち入射
瞳５７ａで最も高い位置の光線ｇｌ＋と、上限光線群の
うち入射瞳５７において最も低い位置の光線ｇｕ＋の間
に光線束が含まれる。この場合も光学系が回転軸対称で
あるから、入射瞳５７ａでは光線ｇｕ＋（光線ｇｕ−）
と入射瞳５７ａの交点ｇｕ＋（交点ｇｕ−）と光軸Ｏａ
との距離を半径ｒｇｕとし光軸Ｏａを中心とする円内に
青色光線束が到達することになる。つまり、入射瞳５７
ａはこれらの青色、赤色光線束をすべて取り込む必要が
あるから瞳径は半径ｒｇｕ＋より大きくする必要があ
る。したがって、例えば入射瞳５７の径が半径ｒｃｌと
されている場合、半径ｒｃｌから半径ｒｇｕまでの青色
光線は、入射瞳５７ａでけられてしまって投影像面に到
達できず、これによりスクリーンにおいては青色光線が
欠落した映像が形成され、部分的に映像の色が不自然な
円環状の部分が発生することになる。

【００１２】ここで、図１０にしたがい青色光束の上限
光線の光路について説明する。図１０は原稿台５６にお
ける光軸Ｏａからの高さ（離軸量）ｙ６１乃至ｙ６５を
それぞれ０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ、１５３ｍｍ、
１７９．１ｍｍとした時に、各々の高さを光線６１ｇ
ｕ、６２ｇｕ、６３ｇｕ、６４ｇｕ、６５ｇｕが通過し
て、入射瞳５７ａに到達する光路を模式的に示してい
る。図示されているように、入射瞳５７ａで光軸Ｏａか
らの離軸量（絶対値で）は光線６４ｇｕが最大であり、
光線６１ｇｕが最小となり、入射瞳５７ａにおける光線
６４ｇｕの離軸量（絶対値）の最大値はｒｇｕｍａｘ、
また最小値はｒｇｕｍｉｎとなる。なお、離軸量は光軸
Ｏａを中心とした場合の、その光線による照明領域の半
径に相当するので、以降離軸量を半径ともいうこととす
る。このような光軸Ｏａとの離軸量が最も大きい光線、
または最も小さい光線を求めるには、原稿台５６におけ
る光線の離軸量をパラメーターにして所要の数値計算を
することにより容易に求めることができる。

【００１３】入射瞳５７ａに対する光線の入射位置（離
軸量）に基づいてランプ５２の上限光線の光路が把握で
きた後で、下限光線についても同様の数値計算により求
めることができる。図１１は青色光束の上限光線の光路
を実線で、下限光線の光路を破線で示している。なお、
下限光線に関する入射瞳５７ａでの光線高さの絶対値の
最大値はｒｇｌｍａｘ、最小値はｒｇｌｍｉｎとして示
している。

【００１４】ランプ５２の球体の内部から発する光線は
上限光線と下限光線の間に位置することになるので、入
射瞳５７ａにおいて半径＋ｒｇｌｍａｘから半径−ｒｇ
ｕｍａｘの間に入射することが判る。すなわち、青色光
線については、図１１において各々太線で示しているよ
うに、半径ｒｇｕｍａｘに対応する光線ｇｌｍａｘと半
径ｒｇｕｍａｘに対応する光線ｇｕｍａｘに着目すれば
よいことになる。

【００１５】同様に、赤色光線の光路を図１２に示す。
図中、上限光線を実線で、下限光線を破線で示してい
る。上限光線に関する入射瞳５７ａでの光線の離軸量
（絶対値）の最大値はｒｃｕｍａｘ、最小値はｒｃｕｍ
ｉｎとして示している。また、下限光線についても同様
に最大値をｒｃｌｍａｘ、最小値をｒｃｌｍｉｎとして
示している。赤色光線に関しては半径ｒ＝４ｍｍの光源
の球体から発するすべての光線は入射瞳５７ａで半径＋
ｒｃｌｍａｘから半径−ｒｃｕｍａｘの間にあることが
判る。すなわち、図１２では各々太線で示しているよう
に、半径＋ｒｃｌｍａｘに対応する光線ｃｌｍａｘと半
径−ｒｃｕｍａｘに対応する光線ｃｕｍａｘの２本の光
線に着目すればよいことになる。

【００１６】また、映像拡大投影に必要とされる光線の
波長領域について、青色光束の短波長側限界波長を波長
λｇ＝４３５．８ｎｍ、赤色光線の長波長側限界波長を
波長λｃ＝６５６．３ｎｍとすると、光学材料の屈折率
は一般に波長に対して単調減少の性質があるので、短波
長側限界波長と長波長側限界波長の間に含まれる波長の
光線が入射瞳５７ａに到達する場合の入射位置（高さ）
は、各限界波長の光線の到達位置の間に位置することに
なる。したがって、入射瞳５７ａにおける光線の入射位
置を変位させるためには、短波長側限界波長と長波長側
限界波長の２種類の波長の光線、つまり波長λｇ＝４３
５．８ｎｍと波長λｃ＝６５６．３ｎｍの入射位置につ
いて考慮すればよいことになる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】このようにして、入射
面５７ａに対して効率良い集光を行う場合、その光路は
例えば図１３に示されているようになる。図１３におい
て実線の太線は赤色光線とされ、上限光線をｃｕｍａ
ｘ、下限光線をｃｌｍａｘで示している。同様に、破線
の太線は青色光線とされ、上限光線をｇｕｍａｘ、下限
光線をｇｌｍａｘで示している。図示されているよう
に、青色光線では光線ｇｕｍａｘが入射瞳５７ａで、例
えば半径ｒｃｕｍａｘ＝５９．３ｍｍの円となる。した
がって、入射瞳５７ａの半径を５９．３ｍｍより大きく
構成しないと、入射瞳５７ａでけられる光線が生じてく
る。

【００１８】一方、赤色光線は、入射瞳５７ａにおいて
下限光線ｃｌｍａｘ、および上限光線ｃｕｍａｘを外周
とするほほ同じ大きさの半径ｒｃｌｍａｘ＝２９．２ｍ
ｍ、ｒｃｕｍａｘ＝３０．９ｍｍの円となる。したがっ
て、長波長側（赤色光線）限界波長について考えると入
射瞳５７ａの半径は例えば３１ｍｍ程度あればよいこと
になる。しかし、長波長側（赤色光線）限界波長より短
い波長の光線は半径が３１ｍｍ程度とされる入射瞳５７
ａではけられてしまうために、拡大投影像の一部は波長
の短い青色や緑色の欠落した色合いになってしまう。こ
のように、コンデンサレンズ５４、集光部５５などの照
明光学系を構成する場合、波長特性に対する屈折率を考
慮しないで設計中心波長を選択すると、全ての光線を利
用する場合には入射瞳５７ａの径を大きく構成する必要
があり、また瞳面の径が小さい場合は、照明光学系から
出力される光線の波長領域のすべての光線が有効に利用
できなくなってしまう。

【００１９】以上、述べてきたように、従来のオーバー
ヘッドプロジェクタ装置の照明光学系において、例えば
大きな光源を使用して、かつ、光線の取り込み角を大き
くした場合に、拡大投影に必要な光束の短波長側および
長波長側の限界波長を有効に利用しようとする場合に投
射レンズの瞳径が不必要に大きくなってしまったり、ま
た瞳径の小さい投射レンズを使用した場合には拡大投影
された映像の色合いが変ってしまうという問題が生じ
る。本発明は短波長側限界波長および長波長側限界波長
を有効に利用するとともに、投射レンズの瞳径を最適か
つ小型化にすることを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点を解決するために、照明光学系から出力される光を原
稿台に配置されている透過原稿に照射することにより、
画像投射系を介して前記透過原稿の画像を投写すること
ができる映像拡大投影装置の照明装置において、前記照
明光学系は、光源部と、前記光源部からの光を所定の方
向に屈折させるコンデンサレンズと、前記コンデンサレ
ンズを介した光を投射レンズに対して集光する一対のフ
レネルレンズによって構成される集光手段を備え、前記
コンデンサレンズおよび一対のフレネルレンズを通過す
る短波長側限界波長の光線と長波長側限界波長の光線を
所定の屈折率で屈折して画像投射系に出力することがで
きるように、当該コンデンサレンズおよび一対のフレネ
ルレンズにおける光の中心波長を設定する。

【００２１】本発明によれば、コンデンサレンズおよび
フレネルレンズの中心波長を所要の波長に設定すること
により、短波長側限界波長の光線および長波長側限界波
長の光線の屈折率を制御して、効率良い集光を行うこと
ができるようになる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。まず、図５にしたがい本実施の形態のオーバーヘ
ッドプロジェクタ装置０の構成例を説明する。この図に
示されているランプ１、リフレクタ２、コンデンサレン
ズ３、集光部４（フレネルレンズ４ａ、４ｂ）、原稿台
５、入射瞳６ａは、図８に示したランプ５２、リフレク
タ５３、コンデンサレンズ５４、集光部５５、原稿台５
６、入射瞳５７ａに対応している。すなわち、リフレク
タ２の曲面の球心はランプ１の中心に位置しているの
で、ランプ１からリフレクタ２に進んだ光線はリフレク
タ２で反射されて、再度、ランプ１の中心に点対称のラ
ンプ位置に戻り、再びランプ１からコンデンサレンズ５
４に向けて出射することになる。このようにしてランプ
１から出射した光は、コンデンサレンズ３、集光部４、
原稿台５を介して拡大用の投射レンズ６の入射瞳６ａに
到達する。また、本実施の形態ではランプ１の中心から
の配置距離として、コンデンサレンズ３の入射面までが
１６ｍｍ、入射側のフレネルレンズ４ａまでが１５８ｍ
ｍ、出射側のフレネルレンズ４ｂまでが１６０ｍｍ、原
稿台５までが１８０ｍｍ、入射瞳６ａまでが５８５ｍｍ
とされている。

【００２３】このように構成されているオーバーヘッド
プロジェクタ装置０において、コンデンサレンズ３、集
光部４の設計中心波長を、例えば従来例と同じ中心波長
とされるλｄ＝５８６．７ｎｍとして設定し、さらに短
波長側限界波長をλｇ＝４３５．８ｎｍ、また長波長側
限界波長をλｃ６５６．３ｎｍとした場合の入射瞳６ａ
における光線の位置を、図６に模式的に示している。な
お、図６においては前記した光学特性を有しているもの
としてコンデンサレンズ１３、集光部１４として示して
いる。

【００２４】図６は、波長λｃ＝６５６．３ｎｍの光
束、すなわち赤色光束で上限光線のうち、入射瞳６ａに
おいて最も低い高さ（離軸量少）の光線ｃｕｍａｘと、
下限光線のうち入射瞳６ａにおいて最も高い高さ（離軸
量大）の光線ｃｌｍａｘの２つの光線、および波長λｇ
＝４３５．８ｎｍ、すなわち青色光線の上限光線のうち
入射瞳６ａにおいて最も低い高さ（離軸量少）の光線ｇ
ｕｍａｘと、下限光線のうち入射瞳６ａで最も高い高さ
（離軸量大）の光線ｇｌｍａｘの２つの計４つの光線群
について示している。コンデンサレンズ１３、集光部１
４を介した光線ｇｕｍａｘと光線ｇｌｍａｘについて見
ると、入射瞳６ａでの光線高さは太破線矢印Ｌｇで示さ
れているように、光軸Ｏａを中心とした半径＋ｒｇｌｍ
ａｘから半径−ｒｇｕｍａｘの間の領域に存在すること
になる。一方、光線ｃｕｍａｘと光線ｃｌｍａｘは入射
瞳６ａにおける光線高さは太実線矢印Ｌｃで示されてい
るように半径＋ｒｃｌｍａｘから半径−ｒｃｕｍａｘの
間に存在することになる。

【００２５】照明光学系は光軸Ｏａに関して回転軸対称
とされているので、現実には図６の右に示したような円
形の領域に光線束が入射することになる。したがって青
色光束は入射瞳６ａにおいて半径ｒｇｕｍａｘ＝５９．
３ｍｍの円内に入射し、また、赤色光束は入射瞳６ａに
おいて半径ｒｃｕｍａｘ＝３０．９ｍｍの円内に入射す
ることが判る。入射瞳６ａとしては短波長側限界波長か
ら長波長側限界波長までのすべての波長の光線を透過さ
せて拡大投影させる必要があるため、図６に示した例で
は半径５９．３ｍｍの瞳半径が必要となる。そこで、入
射瞳６ａを位置１０として破線で示されているように原
稿台５の方向へ移動させることにより、半径ｒｇｕｍａ
ｘ’と半径ｒｃｌｍａｘ’がほぼ同じ大きさになる。こ
の位置１０を投射レンズ６の入射瞳６ａの位置にするこ
とで、波長λｇと波長λｃの光線が入射瞳６ａのほぼ同
じ円内に入射することになり瞳径も小さくできることが
可能になる。

【００２６】但し、投射レンズ６の入射瞳６ａの位置
は、投射レンズ６の画角や倍率の関係で容易に移動する
ことが難しい。そこで、等価的に、同じ効果を実現する
ためには照明系の設計中心となる中心波長を変えること
で屈折率を変更して、各光線の進行方向を偏位させ、半
径ｒｇｕｍａｘと半径ｒｃｌｍａｘがほぼ同じ長さにな
るようにすればよい。具体的には、設計中心波長をパラ
メーターとして変化させて半径ｒｇｕｍａｘと半径ｒｃ
ｌｍａｘを求め、ｒｃｌｍａｘ＋（−ｒｇｕｍａｘ）の
値が「０」となるように設計中心波長を求めて、コンデ
ンサレンズ３、集光部４に設定すればよい。

【００２７】図１はこのようにして求められた中心波長
によって構成されているコンデンサレンズ３、集光部４
を用いてオーバーヘッドプロジェクタ装置０の光路の一
例を示している。図１に示す例では、コンデンサレンズ
３および集光部４のフレネルレンズ４ａ、４ｂの設計中
心波長は、例えばλ＝４５９ｎｍとして設計されてい
る。本発明を適用した場合、赤色光線の下限光線ｃｌｍ
ａｘの入射瞳６ａにおける交点ｒｃｌｍａｘが例えば４
０．９４ｍｍ、また、青色光線の上限光線ｇｕｍａｘの
入射瞳６ａにおける交点ｒｇｕｍａｘが−４０．４３ｍ
ｍとなる。すなわち図示されているように、交点ｒｃｌ
ｍａｘ、交点ｒｇｕｍａｘはほぼ同程度の大きさの半径
に収めることができている。つまり、投射レンズ６の配
置位置を移動させることなく、入射瞳６ａに対応した方
向に進行する赤色光線、青色光線を制御することができ
るようになる。

【００２８】図２（ａ）は本実施の形態として図１に示
したコンデンサレンズ３の断面的な形状を示し、図２
（ｂ）は図２（ａ）に示すコンデンサレンズ３の光学諸
元の一例を示している。コンデンサレンズ３は、図２
（ａ）に示されているようにランプ１と対向する入射面
Ｒ１が曲率半径−７０．０の球面、集光部４に対向する
出射面Ｒ２が非球面とされている。出射面Ｒ２における
非球面の定義としては、例えば（数１）に示されている
ようになる。

【数１】但し、（数１）において、Ｚ：光軸Ｏａに平行な面のサグｈ：光線高さ（離軸距離）・・・ｈ²＝ｘ²＋ｙ² ｃ：面の頂点での曲率・・・ｃ＝１／Ｒｋ：円錐係数を示している。また、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、
Ｈ、Ｊは、光線の高さ「ｈ」４次、６次・・・、２０次
の非球面係数とされ、図２（ｂ）に示されている各値に
対応している。

【００２９】また、図３、図４は本実施の形態における
集光部４を構成している入射側のフレネルレンズ４ａと
出射側のフレネルレンズ４ｂの構成例を示す図であり、
図３はフレネル面におけるフレネル有効面とフレネル無
効面の角度関係、図４はフレネルレンズ４ａ、４ｂの多
項式係数を示している。図３に示されているように、フ
レネルレンズ４ａ、４ｂはフレネル面が対向するように
配置されており、各フレネル面にはそれぞれ角度θＦと
される傾斜でフレネル有効面４ａ１、４ａ１・・・、フ
レネル有効面４ｂ１、４ｂ１・・・が形成されている。
フレネルレンズ４ａ、４ｂにおけるフレネル有効面の傾
斜角は、例えば（数２）に示されているようにして求め
られる。なお、フレネル有効面とはランプ１からの光を
集光する場合に有効な面とされ、投射レンズ６に対する
集光に寄与している面を示す。

【数２】但し、（数２）において θ ：傾斜角度Ｍｊ：フレネル傾斜多項式係数（ｊ＝０〜９）ｒ：フレネル中心からの離心距離（ｍｍ）ｒ＝０〜１８８ｍｍを示している。

【００３０】このように、コンデンサレンズ３、集光部
４（フレネルレンズ４ａ、４ｂ）を形成して所要の中心
波長を設定することによって、青色光線、および赤色光
線の屈折率を選択することができるようになり、投射レ
ンズ６の入射瞳６ａの位置に対応した光束の広がり（上
限光線と下限光線の間の光束）を得ることができるよう
になる。

【００３１】なお、上記実施の形態において示した、コ
ンデンサレンズ３、フレネルレンズ４ａ、４ｂを構成す
るための各数値は一例であり、オーバーヘッドプロジェ
クタ装置０の構成などの諸条件に基づいて、設定される
ものである。

【００３２】

【発明の効果】以上、説明したように本発明は、ランプ
からの光を効率良く利用する光学系としてのコンデンサ
レンズおよびフレネルレンズの中心波長を、所要の値に
設定することで、短波長側限界波長の光線と長波長側限
界波長の光線の屈折率に基づく光束の広がりを得ること
ができる。したがって、投射レンズの入射瞳に入射する
画像形成に必要な光束を効率良く生成することができる
ようになる。これにより、全ての光線を利用する場合に
おいても入射瞳の径を小型化することができ、また、入
射瞳の径が小さ形成した場合でも、コンデンサレンズお
よびフレネルレンズから出力される光線の波長領域のす
べての光線を有効に利用することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のオーバーヘッドプロジェ
クタ装置における、短波長側限界波長の光線と長波長側
限界波長の光線の光路を示す図である。

【図２】図１に示すコンデンサレンズの構成例を説明す
る図である。

【図３】図１に示す集光部（一対のフレネルレンズ）の
構成例を説明する図である。

【図４】図３に示す一対のフレネルレンズのフレネル有
効面とフレネル無効面の本実施の形態のオーバーヘッド
プロジェクタ装置の構成例を説明する図である。

【図５】本実施の形態のオーバーヘッドプロジェクタ装
置の光学系の構成例を示す図である。

【図６】本実施の形態のオーバーヘッドプロジェクタ装
置において、コンデンサレンズおよびフレネルレンズに
対して従来と同じ中心周波長を設定した場合の短波長側
限界波長の光線と長波長側限界波長の光線の光路を示す
図である。

【図７】従来のオーバーヘッドプロジェクタ装置の構成
例を説明する図である。

【図８】図７に示すオーバーヘッドプロジェクタ装置に
対して、光学的な損失を極力小さくし、さらにＯＨＰシ
ート面での均一な明るさを持たせる構成を適用した例を
説明する図である。

【図９】図８に示したオーバーヘッドプロジェクタ装置
において、コンデンサレンズおよびフレネルレンズに対
して所要の中心周波長を設定した場合の短波長側限界波
長の光線と長波長側限界波長の光線の光路を示す図であ
る。

【図１０】図８に示したオーバーヘッドプロジェクタ装
置における、短波長側限界波長（青色光線）の上限光線
の光路を説明する図である。

【図１１】図８に示したオーバーヘッドプロジェクタ装
置における、短波長側限界波長（青色光線）の上限光線
および下限光線の光路を説明する図である。

【図１２】図８に示したオーバーヘッドプロジェクタ装
置における、長波長側限界波長（赤色光線）の上限光線
および下限光線の光路を説明する図である。

【図１３】図８に示したオーバーヘッドプロジェクタ装
置において、入射瞳に対して効率良い集光を行う場合の
光路を説明する図である。

【符号の説明】

０オーバーヘッドプロジェクタ装置、１ランプ、２
リフレクタ、３コンデンサレンズ、４集光部、４
ａ入射側のフレネルレンズ、４ｂ出射側のフレネル
レンズ、５原稿台、６投射レンズ、６ａ入射瞳

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H021 DA07 2H087 KA06 LA24 PA02 PB02 QA02 QA07 QA11 QA21 QA32 QA41 RA05 RA12 5G435 AA00 BB17 DD02 DD03 DD04 FF03 FF07 GG01 GG05 GG28 LL15 9A001 KK16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照明光学系から出力される光を原稿台に
配置されている透過原稿に照射することにより、画像投
射系を介して前記透過原稿の画像を投写することができ
る映像拡大投影装置の照明装置において、前記照明光学系は、光源部と、前記光源部からの光を所定の方向に屈折させるコンデン
サレンズと、前記コンデンサレンズを介した光を投射レンズに対して
集光する一対のフレネルレンズによって構成される集光
手段と、を備え、前記コンデンサレンズおよび一対のフレネルレ
ンズを通過する短波長側限界波長の光線と長波長側限界
波長の光線を所定の屈折率で屈折して画像投射系に出力
することができるように、当該コンデンサレンズおよび
一対のフレネルレンズにおける光の中心波長を設定する
ようにしたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】前記短波長側限界波長の光線と長波長側
限界波長の光線が前記画像投射系における投射レンズの
入射瞳の位置において、光軸からの離軸量が略同等にな
るような屈折率を得ることができるように前記中心波長
を設定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載
の照明装置。