JP2002303818A - 照明光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源発光部の形状が細長い光源や発光部の位
置が変動する光源を用いた場合でも、光源光の利用効率
が大きく、照明光量が大きく、照明むらが少ない照明光
学系。 【解決手段】 光源１と光源１の光を反射する集光鏡か
らなる照明光学系において、光源１発光部の長手方向を
光軸方向に配置し、集光鏡が、光源１発光部を覆う形で
被照射面３に向かうにつれ開口が大きくなるように傾斜
した円錐形状の反射面からなる円錐鏡２を含み、この円
錐鏡２で３回以上反射して被照射面３に達する光を含む
照明光学系。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照明光学系に関
し、特に、光源発光部の形状が細長い光源や、発光部の
位置が変動する光源を用いた照明光学系に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】照明光学系の従来技術には、以下のよう
なものがある。

【０００３】液晶プロジェクタ等の照明系では、放物面
鏡や楕円鏡を使用して光源の光を集光している。図１８
の照明系は、光源５１を回転放物面鏡５２の焦点位置に
配置し、光源５１からの光を回転放物面鏡５２で反射し
平行光としている。また、図１９の照明系は、光源５１
を回転楕円鏡５３の第１焦点位置５４に配置し、光源５
１からの光を回転楕円面鏡５３で反射し第２焦点面５５
に集光した後、レンズ５６で平行光にしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光源の発光
部の長さが短い超高圧水銀ランプは、点灯中に発光部が
アーク内で移動するアークジャンプ現象が生じ、実質的
な光源発光部の長さが長くなる。また、ショートアーク
メタルハライドランプやハロゲンランプは、発光長が１
０ｍｍ程度のものである。また、フラッシュキセノン管
は、アーク長が２２ｍｍでアーク径が１．４ｍｍ（商品
名：パーキンエルマーBGAC3022）とかアーク長が３１ｍ
ｍでアーク径が２．１ｍｍ（商品名：パーキンエルマー
CGAC3022）程度と非常に細長い。

【０００５】図１８や図１９のような放物面鏡５２や楕
円面鏡５３を使った照明系では、点光源を用いれば完全
な平行光となる。しかし、図２０及び図２１に示すよう
に、上記のような発光部の位置が変動する光源５１や光
源発光部の形状が細長い光源５１を用いた場合、大きな
収差が発生するので、被照射面に入射しない光源光５７
が発生し、光源光の利用効率が大きく劣化してしまう。
また、光源光の利用率を少しでも上げるためには、放物
面鏡５２や楕円面鏡５３の光軸方向の長さを長くする必
要があり、照明光学系が光軸方向にも光軸と垂直方向に
も大型化する。

【０００６】図１８や図１９のように放物面鏡５２や楕
円面鏡５３のレンズ作用を利用した従来技術の照明系に
おける光源光利用率について、以下に検討する。

【０００７】光源の大きさをＹ₁ 、照明系の光源側ＮＡ
をＮＡ₁ 、照明系による被照射領域の大きさをＹ₂ 、被
照射面におけるＮＡをＮＡ₂ とすると、近軸的には、以
下の関係が成り立つ。

【０００８】 Ｙ₁ ＮＡ₁ ＝Ｙ₂ ＮＡ₂ ・・・（１） 照明系により照明された被照射面を投影する光学系のＮ
Ａ（ＮＡ₂ ）はそれ程大きくできず、照明系の光量を確
保するために照明系のＮＡ（ＮＡ₁ ）はできるだけ大き
くする方が良いことから、一般に次の式（２）が成立す
る。

【０００９】 ＮＡ₁ ＞ＮＡ₂ ・・・（２） したがって、式（１）より以下のようになる。

【００１０】 Ｙ₁ ＜Ｙ₂ ・・・（３） したがって、光源発光部の大きさ（長さ）Ｙ₁ が被照射
面の大きさＹ₂ より大きい場合、照明系が利用しない光
源発光部が発生し、光源光の利用効率が劣化する。当然
ながら、Ｙ₂ ／Ｙ₁ （＞１）が小さくなればなる程、光
源光利用率は大きく劣化する。

【００１１】また、図１８、図１９の従来の照明系で
は、図２２、図２３に示すように、光源５１自身の遮蔽
により光軸付近の照明光が欠落し、被照射面の中心が暗
いあるいは被照射面を垂直に照明する光が弱い等の照明
むらが生じてしまう問題点もある。

【００１２】本発明は、従来技術のこのような問題点を
解決するためになされたものであり、その目的は、光源
発光部の形状が細長い光源や発光部の位置が変動する光
源を用いた場合でも、光源光の利用効率が大きく、照明
光量が大きく、照明むらが少ない照明光学系を提供する
ことである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第１の照明光学系は、光源と光源の光を反射する集
光鏡からなる照明光学系において、光源発光部の長手方
向を光軸方向に配置し、集光鏡が、光源発光部を覆う形
で被照射面に向かうにつれ開口が大きくなるように傾斜
した円錐形状の反射面からなる円錐鏡を含み、この円錐
鏡で３回以上反射して被照射面に達する光を含むことを
特徴とするものである。

【００１４】この照明光学系は後記の実施例１〜９に対
応するものである。以下、この照明光学系の作用効果を
図１を参照にして説明する。

【００１５】図１には、本発明の照明光学系の光路を示
す断面図を示し、（ａ）と（ｂ）は光源１の異なる位置
からの光の光路を示す図であり、被照射面３に向かうに
つれ開口が大きくなるように傾斜した円錐形状の反射面
（円錐鏡）２内に配置された光軸方向に長い光源１から
の光が反射を繰り返すと、被照射面３に対する照明光の
入射角が小さくなる。図中に、２回から５回反射する光
線を図示してある。１回反射、２回反射、３回反射の光
を含むことで、被照射面３に対する照明光の入射角がば
らつき、被照射面３で必要なＮＡ（開口数）の確保と照
明むらの低下ができる。また、光源１が長い場合の光源
発光部の光を照明光として有効利用することができる。
また、楕円鏡や放物面鏡よりも、光軸と垂直方向と光軸
方向の寸法を小さくすることができる。

【００１６】本発明の第２の照明光学系は、第１の照明
光学系において、前記集光鏡が、被照射面に近い円錐鏡
の光軸となす傾斜角が大きくなっている傾斜角の異なる
複数の円錐鏡を含むことを特徴とするものである。

【００１７】この照明光学系は後記の実施例２に対応す
るものである。以下、この照明光学系の作用効果を説明
する。

【００１８】第１の照明光学系の構成で発光部が細長い
光源を使用する場合、一般に、光源の被照射面に近い位
置からの光は、光源の被照射面から遠い位置からの光と
比較すると被照射面に対する入射角が大きい。主に光源
の被照射面に近い位置からの光を反射する部分の円錐鏡
の傾斜角（光軸となす角）を大きくすれば、この部分を
反射する照明光の被照射面に対する入射角を小さくでき
るので、被照射面の照明光のＮＡを小さくすることがで
きる。

【００１９】本発明の第３の照明光学系は、第１の照明
光学系において、前記集光鏡が、前記円錐鏡より被照射
面に近い部分に円筒鏡を含むことを特徴とするものであ
る。

【００２０】この照明光学系は後記の実施例３、７に対
応するものである。以下、この照明光学系の作用効果を
説明する。

【００２１】円錐鏡から発散状態で射出する照明光を円
筒鏡で反射することで、照明光で照明される領域を狭く
することができるので、被照射領域の光量を増加させる
ことができる。これは、被照射領域が狭い場合や、円錐
鏡と被照射面の間に光路折り曲げミラー等を配置するた
めに円錐鏡と被照射面の間隔が大きい場合に有効であ
る。

【００２２】本発明の第４の照明光学系は、第１の照明
光学系において、前記集光鏡が、前記円錐鏡より被照射
面に遠い部分に凹面形状の集光鏡を含むことを特徴とす
るものである。

【００２３】この照明光学系は後記の実施例４に対応す
るものである。以下、この照明光学系の作用効果を説明
する。

【００２４】光源の被照射面から遠い位置からの光は、
一般に反射回数が多いので被照射面に対する入射角が小
さくなるが、反射を繰り返す過程で光源自身により遮蔽
されて光量が低下する。円錐鏡より被照射面に遠い部分
を凹面形状とすることで、被照射面に対する入射角を小
さくし、光源自身で遮蔽されることによる光量の低下を
抑制することができる。

【００２５】本発明の第５の照明光学系は、第１の照明
光学系において、前記照明光学系が、前記集光鏡からの
照明光を偏向するアキシコン（円錐形状又は楕円錐形状
の面を持つ素子）を含むことを特徴とするものである。

【００２６】この照明光学系は後記の実施例５〜９に対
応するものである。以下、この照明光学系の作用効果を
説明する。

【００２７】図２に、この照明光学系の光路を示す断面
図を示す。円錐鏡２を含む集光鏡からの射出光は発散状
態であることが多い。この発散状態で射出する照明光
を、円錐形状又は楕円錐形状の面を持つ素子であるアキ
シコン４で偏向するようにすれば、被照射領域での光量
を増加し、かつ、被照射面３におけるＮＡを小さくする
ことができる。

【００２８】本発明の第６の照明光学系は、第５の照明
光学系において、前記アキシコンが、アキシコンプリズ
ムであることを特徴とするものである。

【００２９】この照明光学系は後記の実施例５〜７に対
応するものである。以下、この照明光学系の作用効果を
説明する。

【００３０】アキシコンプリズムは、集光鏡射出開口直
後に配置できるので、アキシコンによる偏向後の光束径
を小さくできる。そのため、被照射面の照明領域が小さ
い場合に対応しやすい。また、光束径が小さな位置に配
置することになるので、アキシコンの大きさが小さくて
すむ。ここで、アキシコンプリズムは、コーンプリズ
ム、コーンレンズ、円錐プリズム等とも呼ばれるもので
ある。

【００３１】本発明の第７の照明光学系は、第６の照明
光学系において、前記アキシコンプリズムが、入射面、
側面の反射面、射出面の３面の光学作用面を持つことを
特徴とするものである。

【００３２】この照明光学系は後記の実施例７に対応す
るものである。以下、この照明光学系の作用効果を説明
する。

【００３３】図３に、この照明光学系の光路を示す断面
図を示す。アキシコンプリズム１０は、入射面１１、側
面の反射面１２、射出面１３の３面からなるプリズムで
あり、側面の反射面１２が円筒鏡として作用するので、
第３の照明光学系と同様の作用効果を得ることができ
る。この場合、側面の反射面１２は全反射面でもよい
が、反射膜コートをした反射面だとなおよい。

【００３４】本発明の第８の照明光学系は、第６の照明
光学系において、前記アキシコンプリズムが、以下の条
件を満足することを特徴とするものである。

【００３５】 ４０°≦アキシコンプリズムの頂角≦１２０° ・・・（１） この照明光学系は後記の実施例５〜７に対応するもので
ある。以下、この照明光学系の作用効果を説明する。

【００３６】上記条件（１）の上限の１２０°を越える
と、光の偏向効果が少なくなる。下限の４０°を越える
と、図４に示すように、アキシコンプリズム１０の傾斜
面（円錐面）で全反射する光５が増加し、被照射面３を
照明する光量の損失が大きくなる。図４の向きにアキシ
コンプリズム１０を配置する場合は、アキシコンからの
射出面である傾斜面１３で全反射する光が多くなる。

【００３７】本発明の第９の照明光学系は、第６又は第
７の照明光学系において、前記アキシコンプリズムを構
成する光学作用面の少なくとも１面が拡散面を兼ねるこ
とを特徴とするものである。

【００３８】この照明光学系は後記の実施例５〜７に対
応するものである。このように、アキシコンプリズムの
少なくとも１面を拡散面とすることで、被照射面での照
明むらをさらに低減することができる。

【００３９】本発明の第１０の照明光学系は、第５の照
明光学系において、前記アキシコンが、アキシコンミラ
ーであることを特徴とするものである。

【００４０】この照明光学系は後記の実施例８、９に対
応するものである。以下、この照明光学系の作用効果を
説明する。

【００４１】この場合は、アキシコンミラーで光軸を偏
向できるので、レイアウトの自由度が増し照明系全体を
小型化できる。

【００４２】本発明の第１１の照明光学系は、第１０の
照明光学系において、前記アキシコンミラーが、以下の
条件を満足することを特徴とするものである。

【００４３】 １１０°≦アキシコンミラーの反射面の頂角≦１６０° ・・・（２） この照明光学系は後記の実施例８、９に対応するもので
ある。以下、この照明光学系の作用効果を説明する。

【００４４】上記条件（２）の上限の１６０°を越える
と、光束の偏向効果が少なくなる。また、凹面反射面ア
キシコンの場合、集光鏡射出光全部をアキシコンミラー
で集光鏡と干渉しないように反射するためには、アキシ
コンミラーを集光鏡から離す必要があるので、下限の１
１０°を越えると、アキシコンミラーが大型化してしま
う。

【００４５】本発明の第１２の照明光学系は、第５の照
明光学系において、前記アキシコンが、アキシコンフレ
ネルレンズであることを特徴とするものである。

【００４６】この照明光学系は後記の実施例５に対応す
るものである。アキシコンフレネルレンズは、１平面で
偏向作用を与えることができるので、薄型アキシコンと
なる。

【００４７】本発明の第１３の照明光学系は、第６又は
第１２の照明光学系において、前記集光鏡に含まれる円
錐鏡とアキシコンプリズム又はアキシコンフレネルレン
ズが接触していることを特徴とするものである。

【００４８】この照明光学系は後記の実施例５〜７に対
応するものである。以下、この照明光学系の作用効果を
説明する。

【００４９】集光鏡を射出する照明光が大きく発散する
前に、アキシコンプリズム又はアキシコンフレネルレン
ズで照明光に対して偏向作用を与えることができるの
で、アキシコンによる偏向後の光束径を小さくできる。
そのため、被照射面の面積を小さくしたい場合に有効で
ある。また、アキシコンの大きさが小さくてすむ。

【００５０】本発明の第１４の照明光学系は、第５の照
明光学系において、前記アキシコンが、光源を保持する
ための窪みを有していることを特徴とするものである。

【００５１】この照明光学系は後記の実施例５に対応す
るものである。以下、この照明光学系の作用効果を説明
する。

【００５２】細長い光源は、集光鏡側とアキシコン側の
両端で保持した方が保持の安定性が増す。アキシコンに
保持用の窪みがあれば、保持用治具を追加する必要もな
いし、保持用治具による照明光の遮蔽もないので好まし
い。

【００５３】本発明の第１５の照明光学系は、第１の照
明光学系において、前記集光鏡に含まれる円錐鏡が以下
の条件を満たすことを特徴とするものである。

【００５４】 ３°≦円錐鏡の傾斜角（光軸となす角）≦３５° ・・・（３） この照明光学系は後記の実施例１〜９に対応するもので
ある。以下、この照明光学系の作用効果を説明する。

【００５５】上記条件（３）の上限の３５°を越える
と、光軸方向も光軸に垂直な方向も集光鏡のサイズが大
きくなってしまう。下限の３°を越えると、照明光が光
源自身により遮蔽されて、集光鏡を射出する照明光が大
きく減少する。

【００５６】本発明の第１６の照明光学系は、第１の照
明光学系において、前記集光鏡に含まれる円錐鏡が以下
の条件を満たすことを特徴とするものである。

【００５７】 ０．１≦被照射面の外接円直径／集光鏡に含まれる光源発光部の長さ ・・・（４） この照明光学系は後記の実施例１〜９に対応するもので
ある。上記条件（４）の下限の０．１を越えると、集光
鏡を円錐鏡のみで構成するのが難しく、集光鏡の構成を
複雑にする必要がある。

【００５８】本発明の第１７の照明光学系は、第５の照
明光学系において、前記アキシコンと被照射面の間に光
軸を覆う形の円錐鏡を含むことを特徴とするものであ
る。

【００５９】この照明光学系は後記の実施例５〜９に対
応するものである。この場合、アキシコン射出後に被照
射領域に達しない光を被照射領域に偏向することがで
き、被照射面での照明光量を増加させることができる。

【００６０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の照明光学系の実
施例１から実施例９について、図面を参照して説明す
る。

【００６１】実施例１：円錐鏡のみからなる実施例 図５に、この照明光学系の光路を示す断面図を示す。照
明光は右から左の方へ向かうとする。光源１として、パ
ーキンエルマーの型番CGAC3022（商品名）のＸｅ管を用
いて、φ８ｍｍの被照射面３を照明する。パーキンエル
マーCGAC3022は、管の長さ４１．５ｍｍ、管の外径φ
３．１５ｍｍで、アーク長が３１ｍｍで、アーク径が
２．１ｍｍと、発光部が非常に細長い。

【００６２】光源１の発光部の長い方向が光軸方向とな
るように配置し、光軸を覆う形で傾斜角５．７°の円錐
形状の反射鏡２（以下、円錐鏡２と呼ぶ。）を配置す
る。円錐鏡２の右側はＸｅ管を収納できるようにφ４ｍ
ｍの開口とする。円錐鏡２から２ｍｍ離れた箇所に被照
射面３を配置すれば、細長い光源１の光を有効利用した
照明を行うことができる。

【００６３】被照射面３を投影する結像レンズの入射瞳
が有限の場合は、円錐鏡２と被照射面３の間にレンズ作
用を持つ素子を追加すればよい。

【００６４】実施例２：円錐鏡接続構造の実施例 図６に、この照明光学系の光路を示す断面図を示す。こ
の場合は、円錐鏡２は、傾斜角５．６°の第１円錐鏡２
１の被照射面３側に傾斜角１５．８°の第２円錐鏡２２
を接続した構成の集光鏡としている。被照射面３に近い
位置の光源１から出た光が反射する第２円錐鏡２２の傾
斜角が大きいので、この光を被照射領域に向けることが
でき、細長い発光部を持つ光源１からの光の利用率がさ
らに向上する。なお、実施例１の光源１と同様の光源を
用いている。

【００６５】実施例３：円錐鏡＋円筒鏡接続構造の実施
例 図７に、この照明光学系の光路を示す断面図を示す。こ
の図は、光源１の発光部の右端から２３ｍｍ位置からの
光の光路図であり、傾斜角６．３°の円錐鏡２の被照射
面３側に、φ１２．４ｍｍの円筒鏡６を接続している。
被照射面３は、円錐鏡６射出口から１０ｍｍの位置に配
置してある。このように、円錐鏡２から発散状態で射出
する照明光を、円筒鏡６で反射することで、照明光で照
明される領域を狭くすることができるので、被照射面３
の光量を増加させることができる。

【００６６】図８は変形例の同様の断面図であり、円錐
鏡２と円筒鏡６の間に光路折り曲げミラー７を挿入し、
光路を９０°折り曲げている。このように、円錐鏡２と
被照射面３の間隔が大きい場合、円筒鏡６を使うと有効
である。

【００６７】実施例４：円錐鏡＋凹面鏡接続構造の実施
例 図９に、この照明光学系の光路を示す断面図を示す。こ
の実施例においては、円錐鏡２の被照射面３から遠い側
を放物面８としている。光源１の被照射面３から遠い位
置からの光は一般に反射回数が多いので、被照射面３に
対する入射角が小さくなるが、反射を繰り返す過程で光
源１自身により遮蔽されて光量が低下する。円錐鏡２よ
り被照射面３に遠い部分を、本実施例のような凹面形状
８とすることで、光源１自身で遮蔽されることによる光
量の低下を抑制することができる。

【００６８】実施例５：アキシコンプリズムを用いる実
施例 図１０に、この照明光学系の光路を示す断面図を示す。
この場合は、円錐鏡２射出開口と被照射面（図示省く）
の間にアキシコンプリズム１０を配置し、円錐鏡２射出
光を被照射面の中心方向に偏向している。この結果、被
照射面における照明光のＮＡを小さく、かつ、被照射面
における照明光量を増加することができている。

【００６９】本実施例では、円錐鏡２の傾斜角を５．７
°、アキシコンプリズム１０（光学ガラスＢＫ７）の光
軸方向の長さ１５ｍｍ、頂角を２８．７°としている。
アキシコンプリズム１０は、本実施例のように、円錐鏡
２側に平面１１を向ける方が好ましい。このとき、図１
１（ａ）又は（ｂ）のように、アキシコンプリズム１０
の光源側面１１に光源１保持用の窪み１４を形成すれ
ば、細長い光源１を円錐鏡２とアキシコンプリズム１０
で保持できるので、保持の安定性が増す。また、アキシ
コンプリズム１０に保持用の窪み１４があれば、保持用
治具を追加する必要もないし、保持用治具による照明光
の遮蔽もないので好ましい。

【００７０】また、アキシコンプリズム１０の入射面１
１か射出面１３を拡散面とすれば、照明むらを低減する
ことができる。

【００７１】図１２はこの実施例の変形例の同様の断面
図を示す。この実施例は、フレネルアキシコン１５を用
いる実施例である。アキシコンプリズム１０をフレネル
アキシコン１５としてもよい。図１０のアキシコンプリ
ズム１０の代わりに、同心円状の等間隔ピッチのフレネ
ルレンズ（アキシコンフレネルレンズ）を使用してい
る。フレネルアキシコン１５だと光軸方向の寸法が小さ
くすることができる。

【００７２】図１３はこの実施例の別の変形例の同様の
断面図を示す。この実施例は、円錐台プリズム１６を用
いる実施例である。図１０のアキシコンプリズム１０の
代わりに、円錐台プリズム１６としてもよい。アキシコ
ンプリズム１０の頂角部分を平面１７にした円錐台プリ
ズム１６を使用することで、被照射面３中央部において
被照射面３に対して垂直に入射する照明光を増加するこ
とができる。

【００７３】実施例６：アキシコンプリズムに円錐鏡を
追加した実施例 図１４に、この照明光学系の光路を示す断面図を示す。
この場合は、実施例５のアキシコンプリズム１０と被照
射面３の間に、光軸を覆う形の別の円錐鏡１８を追加し
た実施例である。別の円錐鏡１８は、被照射面３に向か
うにつれ開口が小さくなるような傾斜角５．７１°を持
つものである。このような構成とすることで、アキシコ
ンプリズム１０射出後に被照射面３の被照射領域に達し
ない図示の破線矢印の光を被照射領域に偏向することが
でき、被照射面３での照明光量をさらに増加させること
ができる。

【００７４】実施例７：アキシコンプリズムに円錐鏡を
追加し、アキシコンプリズム側面を反射面にした実施例 図１５に、この照明光学系の光路を示す断面図を示す。
この実施例は、実施例６の場合に加えて、アキシコンプ
リズム１０の３．６ｍｍの長さの側面１２を反射膜コー
トによる反射面としている。この反射面１２が円筒鏡と
して作用するので、この面１２が反射面でない場合に被
照射面３の被照射領域の外に行く光を被照射領域に偏向
することができ、被照射面３での照明光量をさらに増加
させることができる。なお、この面を全反射面として利
用してもよい。

【００７５】本実施例では、円錐鏡２の傾斜角を６．３
°、アキシコンプリズム１０（光学ガラスＢＫ７）の頂
角を２８．７°、別の円錐鏡１８の傾斜角を５．７°と
している。

【００７６】実施例８：反射型アキシコンを用いる実施
例 図１６に、この照明光学系の光路を示す断面図を示す。
この実施例は、円錐鏡２（傾斜角５．７°）と被照射面
３の間に、反射面側の頂角が１４４．９°である反射型
アキシコン１９を配置している。この構成により、光路
の折り曲げを行うことができている。

【００７７】実施例９：反射型アキシコン＋円錐鏡を用
いる実施例 図１７に、この照明光学系の光路を示す断面図を示す。
この実施例は、図１６のような反射型アキシコン１９と
被照射面の間に光軸を覆う形の別の円錐鏡１８を追加し
た実施例であり、別の円錐鏡１８は、被照射面６に向か
うにつれ開口が大きくなるような傾斜角５．７１°を持
つものである。このような構成とすることで、反射型ア
キシコン１９射出後に被照射面３の被照射領域の外に行
く光を被照射領域に偏向することができ、被照射面３で
の照明光量をさらに増加させることができる。

【００７８】以上、本発明の照明光学系を実施例に基づ
いて説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れず数々の変形が可能である。

【００７９】以上の説明から明らかなように、本発明の
照明光学系は例えば次のように構成することができる。

【００８０】〔１〕 光源と光源の光を反射する集光鏡
からなる照明光学系において、光源発光部の長手方向を
光軸方向に配置し、集光鏡が、光源発光部を覆う形で被
照射面に向かうにつれ開口が大きくなるように傾斜した
円錐形状の反射面からなる円錐鏡を含み、この円錐鏡で
３回以上反射して被照射面に達する光を含むことを特徴
とする照明光学系。

【００８１】〔２〕 前記集光鏡が、被照射面に近い円
錐鏡の光軸となす傾斜角が大きくなっている、傾斜角の
異なる複数の円錐鏡を含むことを特徴とする上記１記載
の照明光学系。

【００８２】〔３〕 前記集光鏡が、前記円錐鏡より被
照射面に近い部分に円筒鏡を含むことを特徴とする上記
１記載の照明光学系。

【００８３】〔４〕 前記集光鏡が、前記円錐鏡より被
照射面に遠い部分に凹面形状の集光鏡を含むことを特徴
とする上記１記載の照明光学系。

【００８４】〔５〕 前記照明光学系が、前記集光鏡か
らの照明光を偏向するアキシコンを含むことを特徴とす
る上記１記載の照明光学系。

【００８５】〔６〕 前記アキシコンが、アキシコンプ
リズムであることを特徴とする上記５記載の照明光学
系。

【００８６】〔７〕 前記アキシコンプリズムが、入射
面、側面の反射面、射出面の３面の光学作用面を持つこ
とを特徴とする上記６記載の照明光学系。

【００８７】〔８〕 前記アキシコンプリズムが、以下
の条件を満足することを特徴とする上記６記載の照明光
学系。

【００８８】 ４０°≦アキシコンプリズムの頂角≦１２０° ・・・（１）

〔９〕 前記アキシコンプリズムを構成する光学作用面
の少なくとも１面が拡散面を兼ねることを特徴とする上
記６又は７記載の照明光学系。

【００８９】〔１０〕 前記アキシコンが、アキシコン
ミラーであることを特徴とする上記５記載の照明光学
系。

【００９０】〔１１〕 前記アキシコンミラーが、以下
の条件を満足することを特徴とする上記１０記載の照明
光学系。

【００９１】 １１０°≦アキシコンミラーの反射面の頂角≦１６０° ・・・（２） 〔１２〕 前記アキシコンが、アキシコンフレネルレン
ズであることを特徴とする上記５記載の照明光学系。

【００９２】〔１３〕 前記集光鏡に含まれる円錐鏡と
アキシコンプリズム又はアキシコンフレネルレンズが接
触していることを特徴とする上記６又は１２記載の照明
光学系。

【００９３】〔１４〕 前記アキシコンが、光源を保持
するための窪みを有していることを特徴とする上記５記
載の照明光学系。

【００９４】〔１５〕 前記集光鏡に含まれる円錐鏡が
以下の条件を満たすことを特徴とする上記１記載の照明
光学系。

【００９５】 ３°≦円錐鏡の傾斜角（光軸となす角）≦３５° ・・・（３） 〔１６〕 前記集光鏡に含まれる円錐鏡が以下の条件を
満たすことを特徴とする上記１記載の照明光学系。

【００９６】 ０．１≦被照射面の外接円直径／集光鏡に含まれる光源発光部の長さ ・・・（４） 〔１７〕 前記アキシコンと被照射面の間に光軸を覆う
形の円錐鏡を含むことを特徴とする上記５記載の照明光
学系。

【００９７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、光源発光部の形状が細長い光源や、発光部の
位置が変動する光源を用いた場合でも、光源光の利用効
率が大きく、照明光量が大きく、照明むらが少ない照明
光学系にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の照明光学系の作用効果を説明す
るための図である。

【図２】本発明の第５の照明光学系の作用効果を説明す
るための図である。

【図３】本発明の第７の照明光学系の作用効果を説明す
るための図である。

【図４】本発明の第８の照明光学系の作用効果を説明す
るための図である。

【図５】本発明の照明光学系の実施例１の光路を示す断
面図である。

【図６】本発明の照明光学系の実施例２の光路を示す断
面図である。

【図７】本発明の照明光学系の実施例３の光路を示す断
面図である。

【図８】本発明の照明光学系の実施例３の変形例の断面
図である。

【図９】本発明の照明光学系の実施例４の光路を示す断
面図である。

【図１０】本発明の照明光学系の実施例５の光路を示す
断面図である。

【図１１】実施例５においてアキシコンプリズムで光源
を保持する構成を説明するための図である。

【図１２】本発明の照明光学系の実施例５の変形例の光
路を示す断面図である。

【図１３】本発明の照明光学系の実施例５の別の変形例
の光路を示す断面図である。

【図１４】本発明の照明光学系の実施例６の光路を示す
断面図である。

【図１５】本発明の照明光学系の実施例７の光路を示す
断面図である。

【図１６】本発明の照明光学系の実施例８の光路を示す
断面図である。

【図１７】本発明の照明光学系の実施例９の光路を示す
断面図である。

【図１８】従来の放物面鏡を使った照明系を説明するた
めの図である。

【図１９】従来の楕円面鏡を使った照明系を説明するた
めの図である。

【図２０】従来の放物面鏡を使った照明系の問題点を説
明するための図である。

【図２１】従来の楕円面鏡を使った照明系の問題点を説
明するための図である。

【図２２】従来の放物面鏡を使った照明系の別の問題点
を説明するための図である。

【図２３】従来の楕円面鏡を使った照明系の別の問題点
を説明するための図である。

【符号の説明】

１…光源 ２…円錐鏡 ３…被照射面 ４…アキシコン ５…全反射光 ６…円筒鏡 ７…光路折り曲げミラー ８…放物面（凹面形状） １０…アキシコンプリズム １１…入射面 １２…側面の反射面 １３…射出面（傾斜面） １４…光源保持用の窪み １５…フレネルアキシコン １６…円錐台プリズム １７…平面 １８…別の円錐鏡 １９…反射型アキシコン ２１…第１円錐鏡 ２２…第２円錐鏡 ５１…光源 ５２…回転放物面鏡 ５３…回転楕円鏡 ５４…第１焦点 ５５…第２焦点面 ５６…レンズ ５７…被照射面に入射しない光源光

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と光源の光を反射する集光鏡からな
   る照明光学系において、 光源発光部の長手方向を光軸方向に配置し、 集光鏡が、光源発光部を覆う形で被照射面に向かうにつ
   れ開口が大きくなるように傾斜した円錐形状の反射面か
   らなる円錐鏡を含み、 この円錐鏡で３回以上反射して被照射面に達する光を含
   むことを特徴とする照明光学系。
2. 【請求項２】 前記照明光学系が、前記集光鏡からの照
   明光を偏向するアキシコンを含むことを特徴とする請求
   項１記載の照明光学系。
3. 【請求項３】 前記アキシコンが、アキシコンプリズム
   であることを特徴とする請求項２記載の照明光学系。