JP2004119364A

JP2004119364A - 光源の反射構造及び集光装置

Info

Publication number: JP2004119364A
Application number: JP2002346351A
Authority: JP
Inventors: Shoyu Cho; 張　紹雄
Original assignee: Taida Electronic Industry Co Ltd
Current assignee: Taida Electronic Industry Co Ltd
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-04-15
Also published as: US6773143B2; DE10254674A1; US20040062045A1; TW531662B

Abstract

【課題】反射光が極小の集光角度及び極小の集光面積を有する反射構造を提供する。
【解決手段】光源１３からのビームを反射する反射構造１０であって、光源１３から放射されたビームを反射する曲面反射鏡１１及び半球反射鏡１５を備え、光源１３を曲面反射鏡１１の第１焦点であり、かつ、半球反射鏡１５の球心である点１２に配置する。曲面反射鏡１１の第１焦点と半球反射鏡１５の球心が同一位置であるため、半球反射鏡１１の球心１２にある光源１３から放射されたビームは、半球反射鏡１５により反射された後、球心１２を通過して曲面反射鏡１１に到達するので、光源１３から放射されたビームは全て曲面反射鏡１１から出力される。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光源の反射構造に関し、特に反射光が極小の集光角度及び極小の集光面積を有する反射構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光源の反射構造１００の横断面を図１に示す。従来の反射構造１００は曲面反射鏡１０１を備え、点１０２は曲面反射鏡１０１の焦点を表す。一般に、曲面反射鏡１０１は楕円面（Ｅｌｌｉｐｓｏｉｄ）又は放物面（Ｐａｒａｂｏｌｏｉｄ）を有する。周知のように、アークギャップ（Ａｒｃ　ｇａｐ）を有する光源１０３を点１０２において発光させると、光源１０３から放射された光は、楕円面の曲面反射鏡１０１により反射され、楕円面の別の焦点１０４に集光される。ここで、角度θを集光角度、Φ_ｄを集光面の直径と定義する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
デジタル映写機に上記反射構造を応用する際、光学照明効率を向上させるために、その集光角度θを通常６０度又はそれ以上、例えば８０度にする。これによって、理論的に多くの光線を集めることができる。しかし、一般に反射面上の塗膜の反射特性は塗膜に入射するビーム（光束）の入射角度と関係があり、詳しくは、集光角度θが大きすぎると、ビームが塗膜を通った後の特性に著しく影響する。例えば、スペクトラム・シフト（ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｓｈｉｆｔ）の現象が起こるため、出力画像の色彩が不正確になり、若しくはコントラストが悪くなる。
【０００４】
以上のことから分かるように、出力ビームの集光角度θを小さくし、かつ、光源から放射されたビームを全て集めることができれば、その光学照明効率を向上させることができると共に、良好な画像色彩及びコントラストを保つことができる。
【０００５】
本発明は上記の欠点を鑑みてなされたものであり、反射光が極小の集光角度及び極小の集光面積をもつ光源の反射構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、光源から放射されたビームを反射する反射構造であって、その第１焦点にある前記光源から放射されたビームを反射する曲面反射鏡と、その球心にある前記光源から放射されたビームを反射する半球反射鏡を備え、前記曲面反射鏡の第１焦点と前記半球反射鏡の球心が同一位置にあり、前記半球反射鏡の球心にある前記光源から放射されたビームを前記半球反射鏡により反射した後、前記球心を通過させて前記曲面反射鏡に導き、前記光源から放射されたビームの全てを前記曲面反射鏡から出力させることを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、集光面の直径が従来とあまり変わらない条件の下で、その集光点の集光角度を明らかに半減することができ、素晴らしい光学効率及び良好な照明効果が得られる。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の光源の反射構造において、前記曲面反射鏡は半楕円面（Ｓｅｍｉ−ｅｌｌｉｐｓｏｉｄ）を有し、前記光源の反射構造により反射されたビームを前記半楕円面の第２焦点に集光させることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載の反射構造において、前記曲面反射鏡は半放物面（Ｓｅｍｉ−ｐｏｒａｂｏｌｏｉｄ）を有し、かつ、前記光源の反射構造により反射されたビームを第２焦点（例えば、上記半楕円面の第２焦点に相当）に集光させるためのレンズを更に備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明は、集光装置であって、２つの光源からのビームを集光するために用いられ、請求項１に記載の光源の反射構造を２つ備え、前記２つの反射構造は所定角度を隔てて配置され、前記２つの反射構造の出力ビームが同一焦点に集光されることを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、２つの光源から放射されるビームを、従来の装置による集光面積及び集光角度を有する集光範囲に集光させることができるので、従来の装置に比べて集光輝度が極めて明るく、かつ、均一な集光装置を提供することが可能である。
【００１２】
また、請求項５の発明は、請求項４に記載の集光装置において、前記２つの反射構造の曲面反射鏡がそれぞれ半楕円面（Ｓｅｍｉ−ｅｌｌｉｐｓｏｉｄ）を有し、前記２つの反射構造により反射されたビームをそれぞれ前記半楕円面の第２焦点に集光されることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６の発明は、請求項４に記載の集光装置において、前記２つの反射構造の曲面反射鏡がそれぞれ半楕円面（Ｓｅｍｉ−ｐｏｒａｂｏｌｏｉｄ）を有し、前記２つの反射構造により反射されたビームをそれぞれ前記半楕円面の第２焦点に集光されることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態に係る光源の反射構造について、図２を参照しつつ説明する。図２、は第１の実施の形態に係る光源の反射構造１０の横断面図である。
【００１５】
図２に示すように、反射構造１０は、曲面反射鏡１１と、半球反射鏡１５を備える。符号１２は、曲面反射鏡１１の第１焦点であると共に、半球反射鏡１５の球心でもある位置を示す（以下、曲面反射鏡１１の第１焦点１２とする）。図２に示す例では、曲面反射鏡１１は半楕円面を有する。アークギャップを有する光源１３は、曲面反射鏡１１の第１焦点１２に配置されている。光源１３を発光させると、光源１３から曲面反射鏡１１側に放射されたビームは、曲面反射鏡１１により反射され、半楕円面の別の第２焦点１４に集光される。また、光源１３から半球反射鏡１５側に放射されたビームは、半球反射鏡１５により反射され、半球反射鏡１５の球心を通過して曲面反射鏡１１に到達し、さらに曲面反射鏡１１により反射された第２焦点１４に集光される。ここで、角度θ’を集光角度、Φ_ｄ’を集光面の直径と定義する。
【００１６】
集光面の直径Φ_ｄ’は曲面反射鏡１１の外形により決まるが、本実施の形態では、その集光角度θ’は、従来の反射構造による集光角度θの僅か１／２である。従って、本実施の形態に係る反射構造１０によれば、その集光点の集光角度が明らかに半減し、素晴らしい光学効率及び良好な照明効果を得ることができる。
【００１７】
第１の実施の形態に係る光源の反射構造１０の変形例の横断面を図３に示す。図３に示す変形例では、曲面反射鏡１１は半放物面を有する。図２に示す構成例と同様に、光源１３から放射されたビームは、直接に又は半球反射鏡１５により反射された後、曲面反射鏡１１に到達する。従って、図３に示すように、半放物面を有する曲面反射鏡１１により反射されたビームは、実質上反射構造１０の縦方向に沿って進行する。曲面反射鏡１１により反射されたビームの進行方向には、さらにレンズ１６（図３にはその半分の構造のみを示す）が設けられており、レンズ１６を通過したビームは、所定位置、例えば図２の第２焦点１４に対応する位置に集光される。
【００１８】
このような構成により、集光角度θ”及び集光面の直径Φ_ｄ”を、図２の集光角度θ’及び集光面の直径Φ_ｄ’にほぼ等しくすることができる。また、集光角度θ”は、実質上従来の反射構造による集光角度θの１／２であるので、本実施の形態に係る反射構造１０の変形例によっても、その集光点の集光角度が明らかに半減し、素晴らしい光学効率及び良好な照明効果を得ることができる。
【００１９】
次に、本発明の第２実施の形態に係る集光装置２０について、図４を参照しつつ説明する。図４は、第２実施の形態に係る集光装置２０の横断面図である。
【００２０】
図４に示すように、第２実施の形態に係る集光装置２０は第１実施の形態に係る反射構造１０を２つ備え、２つの反射構造１０は、所定角度αを隔てて配置されている。各反射構造１０の曲面反射鏡１１がそれぞれ半楕円面を有し、集光角度がγであるとすると、図２の説明から分かるように、γは集光角度θ’に相当し、γは実質上従来の反射構造の集光角度θの１／２である。従って、従来の反射構造１００に比べて、本実施の形態に係る集光装置２０の集光角度は、２γ＋α≒θ＋αとなり、従来の装置の集光角度θよりも約αだけ大きい値となる。しかし、当業者にとって自明なように、所定角度αを十分に小さく設定できると共に、２つの光源１３から放射されたビームを従来の装置による集光面の直径に当たるΦ_ｄの範囲内に集光することができる。従って、集光面の輝度を極めて明るくし、かつ、均一にする効果を達成できる。なお、２つの集光装置１０を、図５に示すように、２つの曲面反射鏡１１同士が互いに対向するように、所定角度α’を隔てて配置してもよい。
【００２１】
なお、本発明は上記実施の形態に限られるものではなく、例えば、図４に示す各曲面反射鏡１１が半放物面を有する場合、反射ビームの進行方向に別にレンズを設けることにより、２つの光源から放射されたビームを同一の焦点に集めることができると共に、集光面の直径Φ_ｄを縮小することができ、集光面の輝度を均一にする効果が達成できる。
【００２２】
また、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明したが、具体的な構成は、これら実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、集光面の直径が従来とあまり変わらない条件の下で、その集光点の集光角度を明らかに半減することができ、素晴らしい光学効率及び良好な照明効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光源の反射構造の横断面図である。
【図２】本発明の第１実施の形態に係る光源の反射構造の一例を示す横断面図である。
【図３】本発明の第１実施の形態に係る光源の反射構造の変形例の構成を示す横断面図である。
【図４】本発明の第２実施の形態に係る集光装置の構成を示す横断面図である。
【図５】本発明の第２実施の形態に係る集光装置の変形例の構成を示す横断面図である。
【符号の説明】
１０、３０　反射構造
１１、３１　曲面反射鏡
１２　曲面反射鏡１１の第１焦点（半球反射鏡１５の球心）
１３　光源
１４　曲面反射鏡１１の第２焦点
１５　半球反射鏡
１６　レンズ
２０　集光装置
α　所定角度
γ、θ、θ’、θ”　集光角度
Φ_ｄ、Φ_ｄ’、Φ_ｄ”　集光面の直径

Claims

光源から放射されたビームを反射する反射構造であって、
その第１焦点にある前記光源から放射されたビームを反射する曲面反射鏡と、
その球心にある前記光源から放射されたビームを反射する半球反射鏡を備え、
前記曲面反射鏡の第１焦点と前記半球反射鏡の球心が同一位置にあり、前記半球反射鏡の球心にある前記光源から放射されたビームを前記半球反射鏡により反射した後、前記球心を通過させて前記曲面反射鏡に導き、前記光源から放射されたビームの全てを前記曲面反射鏡から出力させることを特徴とする光源の反射構造。
前記曲面反射鏡は半楕円面を有し、前記光源の反射構造により反射されたビームを前記半楕円面の第２焦点に集光させることを特徴とする請求項１に記載の光源の反射構造。
前記曲面反射鏡は半放物面を有し、かつ、前記光源の反射構造により反射されたビームを第２焦点に集光させるためのレンズを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の反射構造。
２つの光源からのビームを集光するために用いられ、請求項１に記載の光源の反射構造を２つ備え、前記２つの反射構造は所定角度を隔てて配置され、前記２つの反射構造の出力ビームが同一焦点に集光されることを特徴とする集光装置。
前記２つの反射構造の曲面反射鏡がそれぞれ半楕円面を有し、前記２つの反射構造により反射されたビームをそれぞれ前記半楕円面の第２焦点に集光されることを特徴とする請求項４に記載の集光装置。
前記２つの反射構造の曲面反射鏡がそれぞれ半放物面を有し、かつ、前記２つの反射構造により反射されたビームを第２焦点に集光させるためのレンズを更に備えることを特徴とする請求項４に記載の集光装置。