JP2005251583A - 照明装置、光変調装置、画像表示装置、及びスキャナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源からの光を高効率かつ高密度に集光し、簡単な構造で製造コストも低く、光変調装置に利用して使い勝手がよく、スキャナ装置に利用しても影の発生はなく、表示装置に利用してフレア光の発生も少ない。
【解決手段】 楕円の第１焦点Ｆ１と中心が一致した円内に配置した線状光源５と、該線状光源を間に挟んで上記楕円の長軸に沿って対向配置され且つ上記第１焦点を中心とした円の円周に沿って配設された断面が円弧状の二つの凹面反射部材３、４と、上記二つの凹面反射部材３、４の端縁間の間隙Ｓと対面するように楕円に沿って断面が楕円弧状に配設された二つの楕円面反射部材１、２と、を有し、上記線状光源５からの出射光を上記楕円の第２焦点Ｆ２に向かってライン状に集光して照明光とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源での全ての発光を効率的にかつ高密度に集光することができる照明装置、そしてこのような照明装置を利用した光変調装置、画像表示装置並びにスキャナ装置に関するものである。

光源からの光を効率的に集光するように構成された照明装置として、例えば、特許文献１には、光源からの光を効率良く線状に集光するために放物面筒鏡と集光レンズを組み合わせ、光源からの直接放射光と放物面からの反射光とによりレンズの形状を使い分ける構造を有し、照明幅２ｍｍで集光効率８２％（シミュレーション値）を達成することが開示されている。
また、別の照明装置として、特許文献２には、原稿画像を読み取るスキャナ装置などにあって、スリット照明を行う技術が開示され、３枚のミラーを組み合わせ位置変動に伴う照明照度の変動が少ない照明系を提供し、組み付け精度が緩やかな照明装置を得るものが開示されている。
特公平４−１５４５７号公報 特開平８−２１１５０５号公報

しかしながら、上述の高効率及び高密度に集光する照明装置に関する特許文献１においては、使用するレンズを特殊で複雑なレンズ形状にする必要があり、しかも例えばこの光源をスキャナ装置に使用する場合には、原稿に凹凸があると影が発生しその影の存在が邪魔になるのであるが、本特許文献１に開示する技術にてその影の発生を抑える考慮はされていない。
また、特許文献２の照明装置においては、３枚のミラーを用いるに当たって第３のミラーは他の２枚とは異なり逆側から照明しているのであるが、照明光量が少なく補助的なものであり、また、特許文献１と同様にスキャナ装置の光源として使用した場合影の発生を抑えるのには限界がある。
更には、照明装置としては、液晶プロジェクタやＤＭＤ（ディジタル・マイクロミラー・デバイス）プロジェクタ等の投影装置、車載ナビゲータ等の各種表示装置、あるいは光変調装置、等が存在するが、それぞれの照明装置にあって、ある場合には構造の大型化の問題、ある場合には製造コストの問題、更にある場合にはフレア光の発生の問題など、種々のケースにてそれぞれの問題が発生している。
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであって、光源からの光を高効率かつ高密度に集光し、簡単な構造で製造コストも低く、光変調装置に利用して使い勝手がよく、スキャナ装置に利用しても影の発生はなく、表示装置に利用してフレア光の発生も少ない照明装置、光変調装置、画像表示装置、スキャナ装置の提供を目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、楕円の第１焦点と中心が一致した円内に配置した線状光源と、該線状光源を間に挟んで上記楕円の長軸に沿って対向配置され且つ上記第１焦点を中心とした円の円周に沿って配設された断面が円弧状の二つの凹面反射部材と、上記二つの凹面反射部材の端縁間の間隙と対面するように楕円に沿って断面が楕円弧状に配設された二つの楕円面反射部材と、を有し、上記線状光源からの出射光を上記楕円の第２焦点に向かってライン状に集光して照明光とすることを特徴とする。
また、請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、二つの凹面反射部材のうち第２焦点より離れた側の凹面反射部材と、二つの楕円面反射部材とを、連続一体化した連続反射部材としたことを特徴とする。
また、請求項３にかかる発明は、請求項２に記載の連続反射部材は、押し出し法又はプレス法にて形成されていることを特徴とする。
また、請求項４にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、第１焦点上に線状光源を配置したことを特徴とする。
また、請求項５にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、二つの凹面反射部材の一部を線状光源とし又は線状光源の外周に一致させたことを特徴とする。
また、請求項６にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、第２焦点に向かってライン状に集光した照明光のうち、ライン状中央部の照明光量に対しライン状端部の照明光量を大きくし、ライン状に不均一な照明光量分布を得るようにしたことを特徴とする。
また、請求項７にかかる発明は、請求項６にかかる発明において、線状光源の長手方向中央部の発光光量に対し長手方向端部の発光光量を大きくし、ライン状に不均一な照明光量分布を得るようにしたことを特徴とする。

また、請求項８にかかる発明は、請求項６にかかる発明において、楕円面反射部材の有効反射部は、長手方向中央部の幅より長手方向端部の幅を大きくし、ライン状に不均一な照明光量分布を得ることを特徴とする。
また、請求項９にかかる発明は、請求項６にかかる発明において、線状光源の長手方向外側に長手方向に直交して反射部材を設置し、ライン状不均一な照明光量分布を得ることを特徴とする。
また、請求項１０にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、一対の楕円面反射部材のうち一方の楕円面反射部材により反射され集束される光の集光角と、他方の楕円面反射部材により反射され集束される集光角と、この二つの集光角によって挟まれる角とが、ほぼ等しくなるように構成したことを特徴とする。
また、請求項１１にかかる発明は、請求項１乃至１０にかかる発明において、ライン状に集光した集光部に１次元状で透過型の非自己発光型の光変調素子を配置したことを特徴とする。
また、請求項１２にかかる発明は、請求項１乃至１０にかかる発明において、一対の楕円面反射部材により反射され集束される集光光束内に楕円の長軸に直交しかつ対称に配置された平板を断面とする平板長尺反射部材を配置し、この平板長尺反射部材にて反射され集光した集光部に１次元状で反射型の非自己発光型の光変調素子を配置したことを特徴とする。

また、請求項１３にかかる発明は、請求項１２にかかる発明において、両持ち梁支持の光反射膜の溝形状の変形を利用した反射型の非自己発光型の光変調素子は、光反射膜の偏向角の２倍が、一対の楕円面反射部材のうち一方の楕円面反射部材により反射され集束される光の集光角と、他方の楕円面反射部材により反射され集束される集光角と、この二つの集光角によって挟まれる角とに、ほぼ等しく設定されていることを特徴とする。
また、請求項１４にかかる発明は、請求項１１乃至１３のいずれか１項の照明装置を有し、ライン状に並べられた光変調素子からの物体光を像面上に１次元状に結像し、この結像光束をライン方向と直交する方向に偏向して２次元の画像を形成することを特徴とする。
また、請求項１５にかかる発明は、請求項１乃至１０のいずれか１項の照明装置にあって、ライン状に集光した集光部に原稿が配置され、この原稿からの読み取り光を外部に導出するミラーを有することを特徴とする。
また、請求項１６にかかる発明は、集光部は透明な平行平板の表面に設定され、この平行平板を介して原稿が照明されると共にこの原稿と請求項１乃至１０のいずれか１項の照明装置とを相対的に変位させることを特徴とする。

本発明の請求項１にかかる発明によれば、線状光源を用い、円弧の凹面及び楕円面反射部材の特性を利用し狭い幅に効率よいライン状照明光を得ることができ、２方向からほぼ均等な光量で照明することができ、かつ任意のＮＡに対応できて透過型と反射型の双方に利用可能な暗視野型の照明装置を得ることができる。
また、本発明の請求項２にかかる発明によれば、反射部材とを連続した部材で構成することができ、部品数が低減し製造や組付けが容易になり、一体となった３部品の位置精度が向上する。
また、本発明の請求項３にかかる発明によれば、照明装置を比較的低コストで製造することができる
また、本発明の請求項４及び５にかかる発明によれば、線状光源からの光を高効率にて利用することができる。
また、本発明の請求項６〜９にかかる発明によれば、ライン状照明こうりょう分布を不均一にすることで、結像レンズを経た像点のライン光を均一化することができる。
また、本発明の請求項１０にかかる発明によれば、有効光束だけを利用し、正反射光やフレア光を結像レンズに入射させないという条件下で、効率的に光を利用し、かつスペースを効果的に使用しコンパクトにできる。
また、本発明の請求項１１にかかる発明によれば、照明装置にて透過型の光変調装置を得ることができる。
また、本発明の請求項１２にかかる発明によれば、照明装置にて反射型の光変調装置を得ることができる。
また、本発明の請求項１３にかかる発明によれば、照明装置からの２方向の集光を効率よく利用して光偏調を行うことができる。
また、本発明の請求項１４にかかる発明によれば、光変調素子が１次元のため、面積型に比べて製作に優れ、歩止りも良好で低コストにできる。また、小型でハンディな画像表示装置を得ることができる。
また、本発明の請求項１５及び１６にかかる発明によれば、２方向から照明することで原稿に凹凸があり切り貼りであるときに影の発生を抑えることができ、また読み取り光を効果的に外部へ導出することができる。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる照明装置、光変調装置、画像表示装置、スキャナ装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる照明装置の構成を示し、（ａ）は照明装置の全体の斜視図であり、（ｂ）は断面図である。図１（ｂ）に示す本実施形態の断面図において、楕円Ｅと、楕円Ｅの第１焦点Ｆ１及び第２焦点Ｆ２と、この第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２とを結ぶ長軸Ｌと、を想定する。これらの楕円Ｅ、各焦点Ｆ１、Ｆ２、長軸Ｌに着目した場合、まず第１焦点Ｆ１を中心とする円Ｃを想定し、この円Ｃの円周に沿って円弧状をなす二つの凹面反射部材３、４を備える。この場合、二つの凹面反射部材３、４は長軸に沿って凹面（円弧面）側が向い合うように対向配置されている。
次に、凹面反射部材３、４の外側には、楕円の長軸Ｌを間に挟んで対称位置関係となるように、しかも楕円Ｅの円周に沿った楕円弧状の断面形状を備えた楕円面反射部材１、２を対向配置する。この場合、楕円周上における各楕円弧状の楕円面反射部材１、２の位置は、対向する凹面反射部材３、４間の各端縁間の間隙Ｓに対応する位置に相当する。すなわち、楕円面反射部材１の端位置ａと第１焦点Ｆ１とを結ぶ線上に凹面反射部材３の一端が位置し、楕円面反射部材２の端位置ａ’と第１焦点Ｆ１とを結ぶ線上に凹面反射部材３の他端が位置し、更に楕円面反射部材１の端位置ｂと第１焦点Ｆ１とを結ぶ線上に凹面反射部材４の一端が位置し、楕円面反射部材２の端位置ｂ’と第１焦点Ｆ１とを結ぶ線上に凹面反射部材４の他端が位置するように各反射部材１、２、３、４の形状、位置関係が設定されている。
更に、第１焦点Ｆ１及びその近傍には、線状光源５（図１（ａ）図示図１（ｂ）省略）が配置される。ここで線状光源５としては、線状管あるいは棒状管のように連続して発光する発光部や、個々の発光体が連続して並べられあるいは断続して並べられた発光部からなり、具体的にはハロゲンランプやメタルハライドランプ、更には微小な発光体を列状に並べたアレイ光源などがある。

このような構成において、第１焦点Ｆ１に置かれた線状光源５からの光は、互いに対向する凹面を有する凹面反射部材３及び４によって、第１焦点Ｆ１に向かって反射されるので、結果的に線状光源５からの出射光は凹面反射部材３及び４間の各間隙Ｓより外側へ向けて放射されることになる。そして、各間隙Ｓから放射された光は、一対の楕円面反射部材１及び２によって反射され、第２焦点Ｆ２に向かって集光される。このため、第２焦点Ｆ２もしくはその近傍では、ライン状（線状）の照明光が得られることになる。こうして、線状光源５によって放射された光束のすべてが照明光として寄与することになり、線状光源５の発光が効率よく有効に利用される。また、楕円面反射部材１及び２の楕円面の特性を利用して狭い幅に高密度のライン状照明光を集束することができる。
第２焦点Ｆ２にて集光された照明光を利用するため外部へ導出する場合、照明光を反射光として利用する時には、集束光の光路を外れたａ・Ｆ２・ａ’からなる角度内に反射鏡や結像レンズを置くなどすればよく、照明光を透過光として利用する時には、角度ａ・Ｆ２・ａ’の対頂角内に反射鏡や結像レンズを置くなどすればよい。
したがって、この構成では、線状光源５を用い、凹面反射部材３、４及び楕円面反射部材１、２の特性を利用し狭い幅に効率よいライン状照明光を得ることができ、２方向からほぼ均等な光量で照明することができ、かつ任意のＮＡに対応できて透過型と反射型の双方に利用可能な暗視野型の照明装置を得ることができる。ここで暗視野型照明は、被照明物体を照明した光が、直接対物レンズなどに入射することなく、散乱・回折した光のみを利用する照明法である。
以上図１に基づき説明したが、線状光源５、凹面反射部材３、４、楕円面反射部材１、２の各部は、機能上種々の変形態様を有するので、ここで変形例を説明する。

図１の説明においては、線状光源５を楕円の第１焦点Ｆ１に沿って配置すると共に、線状光源５の中心部を第１焦点Ｆ１と一致させるか、或いは第１焦点Ｆ１の近傍としたのであるが、第１焦点Ｆ１より光が放射することを考慮すると、凹面反射部材３又は４の少なくとも一方の全部又は一部の内側を線状光源５とするようにしても良い。この場合、線状光源５の内側（第１焦点側）と反対の側は、反射処理を施して、凹面反射部材としても良い。また、線状光源５の発光部として発光管を備える場合には、電極に反射率の良好な部材を使用することも良い。また、凹面反射部材３又は４の少なくとも一方の全部又は一部を線状光源５の外周と一致させるようにしても良い
図１においては、二つの凹面反射部材３、４は、円Ｃの円周の一部を構成する二つの凹面を有しているが、この二つの凹面を形成する円弧は同一円限らず同心円の円弧でもかまわず、また、その円弧を形成する円の大きさも種々の径が考えられる。因みに図４の凹面反射部材３の円弧Ｃ１、Ｃ２のうちＣ２は、楕円弧と同様の径を有する。また、凹面反射部材３、４及び楕円面反射部材１、２は、プレス法や押し出し法にて成形することができるが、光輝アルミニウムを材料にして反射面にバフ研磨を施すことにより良好な形状と反射率を得ることができ、高光沢のアルミニウム板材を用いプレス法で製造することも可能である。更に、凹面反射部材３と一対の楕円面反射部材１、２とを連続して一体化することにより（連続反射部材とすることにより）、部品数が低減し製造や組付けが容易になり、一体となった３部材の位置精度が向上する。この連続一体化の場合も、前述の押し出し法やプレス法にて製造することで、前述の光輝アルミニウムを材料にし反射面にバフ研磨を施すことで良好な形状と反射率を得ることができ、高光沢のアルミニウム板材を用いプレス法で製造することが可能で製造コストが低くなる。
更に、一対の楕円面反射部材１及び２の楕円弧の長さ及び楕円弧間の間隔を調整することによって、一方の楕円面反射部材１により反射され集束される光の集光角（角度ａ・Ｆ２・ｂ）と、他方の楕円面反射部材２により反射され集束される集光角（角度ａ’・Ｆ２・ｂ’）と、この二つの集光角によって挟まれる角度（ａ・Ｆ２・ａ’）とが、ほぼ等しくなるように構成することもできる。この構成により、有効光束だけを利用し、正反射光やフレア光を結像レンズ（図１図市省略）に入射させないという要求のもとで、効率的に光を利用すると共に凹面反射部材４の円弧にて陰になるスペースを効果的に使用しコンパクトにすることができる。なお、この構成は、後述する反射型の光変調器を用いた場合、その光変調素子の動作特性上特に有用でもある。

また、照明装置にて集光されるライン状の照明光は、例えばスキャナ装置や画像表示装置にあって、結像レンズに導出される。この場合、レンズの特性上レンズ中央は明るくレンズ端部は暗くなって、端部の光量が低下する。スキャナ装置における原稿の照明あるいは画像表示装置における表示画面にて一様な光量を得るために、照明装置の第２焦点に集光されるライン状照明光量を不均一分布とする。すなわち、第２焦点Ｆ２に向かってライン状に集光した照明光のうち、ライン状中央部の照明光量に対しライン状端部の照明光量を大きくすることでライン状に不均一な照明光量分布を得ることができる。具体的には、線状光源５の長尺中央部の発光光量に対し長手方向端部の発光光量を大きくして、ライン状に不均一な照明光量分布を得るようにし、例えばハロゲンランプのようなフィラメントを用いる場合、中心と端部で巻数を変える、フィラメントブロックの配置間隔を変える、端部を多重巻にするなどで実現でき、長手方向で開口幅の変化する部材を挿入する、長手方向に透過率の変化するフィルタを挿入する、アレイ光源では配置のピッチを変える、などで得ることができる。
また、二つの楕円面反射部材１、２のうち少なくとも一方についての有効反射部を、長手方向中央部の幅より長手方向端部の幅を大きくして、ライン状に不均一な照明光量分布を得るようにし、反射率を部分的に低減する、遮光をするなど、簡易な方法で実施が可能である。さらには、線状光源５の長手方向外側に長手方向に直交して反射部材（図示省略）を設置し、ライン状不均一な照明光量分布を得るようにするなど、簡単な構成で端部で低下しがちな像面の光量を回復でき、光の利用効率を低減させないようにできる。

（第２実施形態）
次に、上述の照明装置によって楕円Ｅの第２焦点Ｆ２である集光部にライン状に集光した照明光の光変調について述べる。本出願人は、先行する出願として反射型で非自己発光型の光変調素子を提案している（特開２００２−２１４５５０公報）。なお、この反射型の非自己発光型の光変調素子（上述の光変調素子と称する）であるが、本発明の照明装置を有用に利用できしかもこの上述の光変調素子を有効に機能させることができるので、この上述の光変調素子の説明を若干行う。この上述の光変調素子は、例えば単結晶シリコンからなる基板にエッチングにより、例えばＶ溝からなる空隙を形成し、この空隙を橋架するように薄膜からなる両持ち梁を形成し、この両持ち梁上に平面となる光反射膜を形成する構成を有し、基板の電極に電圧を印加しない場合には平面となっている光反射膜を、電極に電圧を印加することにより両持ち梁及び光反射膜を溝形状のＶ形に変形させるという動作が行われる。ここにおいて、基板に対し斜めの入射角にて入射する光は、電圧を印加しないときは平面の光反射膜にて入射角と等しい反射角をもって斜めの出射光が得られるのであるが、電圧の印加に伴う光反射膜のＶ形の変形があると、基板に対し斜めの入射光が基板に垂直な出射光として得られるものであり、印加電圧の制御にて光反射膜にて反射される入射光の反射方向を変えることにより光変調を行う微細装置であり、電圧の印加にてＶ形に変形した光反射膜を有し、構造が簡単、応答が速く、作動が安定し、信頼性が高いという技術効果を有する。
また、上述の光変調素子は、反射型のものであるが、他の一般的な光変調素子として透過型のものもあり、透過光の光変調を行う機能を有する。
このような光変調素子において、前述の照明装置にて第２焦点Ｆ２に集光されたライン状の照明光について光変調素子を通すことによって、光変調を行うことができる。例えば、ライン状に集光した集光部に１次元状で透過型の非自己発光型の光変調素子を配置した構造を得ることができる。この場合、光変調素子はライン状に沿って例えば多数ライン状に並べられる。この構成により、電気的な制御により光の透過する角度を変化させ、あるいは回折状態が変化させることができ、例えば液晶素子を利用することができる。

図２は、照明装置を利用して上述の光変調素子を配列した光変調装置の断面構成例を示す。この図２において、図１と同一部分には同符号を付す。すなわち、１、２は、一対の楕円面反射部材、３、４は、凹面反射部材、Ｆ１は第１焦点、Ｆ２は第２焦点である。ここにおいて、一対の楕円面反射部材１、２により反射され集束される集光光束内にあって楕円の長軸に直交しかつ対称に配置された平板を断面とする一対の平板反射部材６、６’を配置する。この平板反射部材６、６’にて反射され集光した集光部に１次元状の上述の光変調素子７を配置する。そして、この上述の光変調素子７に対して斜めに入射する楕円面反射部材１及び２からの集束光は、この上述の光変調素子７の電極に電圧が印加されない状態では、反射光の変化はないものの、電極に電圧が印加されると反射光が長軸方向に出射される。なお、この上述の光変調素子７の代わりに微小ミラーアレイ、反射型回折格子、等を使用することもできる。
図２に示す構造において、前述した上述の光変調素子の動作説明のごとく通常平面である光反射膜の溝形状の変形に伴う偏向角に着目した場合、この偏向角の２倍を、一対の楕円面反射部材１、２のうち一方の楕円面反射部材１により反射され集束される光の集光角（角度ａ・Ｆ２・ｂ）と、他方の楕円面反射部材２により反射され集束される集光角（角度ａ’・Ｆ２・ｂ’）と、この二つの集光角によって挟まれる角度（ａ・Ｆ２・ａ’）とに、ほぼ等しく設定する。電極に印加される駆動の電圧がゼロのとき、光反射膜は平面であり２つの照明光は正反射されて互いの光路を入れ換えて逆行し変調光は表れずオフ状態になる。電圧がかけられ光反射膜がＶ字型のとき２つの照明光は互いに逆側の斜面を照明し楕円の長軸に沿う反射光が発生しオン状態による光を形成する。駆動電圧を変えることでオン／オフ光を切り替えることができ、変調装置が実現する。

（第３実施形態）
図３は、画像表示装置の一例を示す構成図であり、例えば図１に示すような照明装置１０のライン状の集光部に前述の上述の光変調素子を並べて配列したライン変調素子２０を配置する。このライン変調素子にあって、上述の光変調素子の配列方向をＶ方向、その直交方向をＨ方向とする。ライン変調素子２０は前述の上述の光変調素子で、１素子の反射部分の形状は１９μｍ×２０μｍ、素子のピッチは２０μｍで７６８個の素子が１次元状（Ｖ方向）に配置されており光変調素子の長さは約１５．３６ｍｍであり、図示ではカラーフィルタ部材が接合手法にて一体に作成されＲＧＢの３ラインがＨ方向に配列されている。
ライン変調素子２０の次段には、結像光学系３０を有し、複数枚のレンズにて構成される。この結像光学系３０はライン変調素子２０側を光線を光軸に交わらないようにテレセントリックにするため、光変調素子側に比較的パワーの強い正レンズが用いられている。各光変調素子から射出する光束は指向性の中心が光軸に平行である場合、結像光学系３０の入射瞳に向かって有効に光束を取り込むことができ、Ｖ方向の明るさのむらを低減することができる。パワーの強い正レンズに続いて図３では３枚構成のレンズ系を用いている。結像レンズ系だけで考えた場合、通常図中左側が拡大側、右側が縮小側となるレンズ系にて後置きして絞りがあるとビハインド絞りとなるのであるが、縮小側共役側を像面にするという通例に従えば、この結像レンズ系は、技術的にはフロント絞りに分類されるレンズ系になる。また、結像光学系３０は焦点距離が３６ｍｍで共役長１．５ｍの被走査面６０に３９倍の拡大像を作成し、このため１５．３６ｍｍの光変調素子からの光はＶ方向に６００ｍｍの長さのライン像を作ることになる。
結像光学系３０の次段には走査のための偏向装置４０が存在する。偏向装置４０は、絞り近傍に配置されるので、偏向面の有効径を最小にすることができ、偏向に際しての回転駆動の精度向上や駆動電力の低減を可能にしている。ここでは最大振れ角が１５度で、正弦波振動で駆動するガルバノミラー（ミラー）を用いている。したがって、走査光学系５０への入射角度の時間変化も正弦波となり、一定速度で被走査面６０上を走査するためには走査像高：ｈ、入射角：θ、像面までの距離：ｌ としたとき、
ｈ＝ｌ × ａｒｃｓｉｎ(θ)
となるように歪曲収差を補正したレンズ系が必要である。
走査光学系５０は、単レンズ構成にして像面湾曲を主に補正しているため、等速性（画素の等間隔性）は補正されず、走査の最終部で−７．５％の画素の等間隔性の歪みが発生しておりこの補正は電気的に行われる。ミラーの有効振れ角が結像光学系３０の光軸となす角４５゜を基準に±８．２゜の時、ミラーより１．４ｍ離れた被走査面６０上で±４００ｍｍ＝幅８００ｍｍの表示を行う。
このようにして、光変調素子を物体とし光変調素子からの光束を物体光として伝達し像面上に１次元状に結像するとともに、結像光束を光変調素子の配置方向に直交する方向に偏向して２次元画像を形成する画像表示装置を提供することができる。光変調素子が１次元のため、面積型に比べて製作に優れ、歩止まりも良好で低コストにできる。小型でハンディな画像表示装置が実現する。
また、画像表示装置にあっては、上述の光変調素子を用いている場合、集光照明によって明るい表示画像を得ることができ、一般に有効な集光角以外の光はフレア光になるのであるが比較的小さな集光角内に高い光利用効率でライン状の照明光が集光できるのでフレア光を抑えることができ、また、ライン状の照明光が入射される結像レンズの開口数に合わせて必要な光だけ集光される照明装置が得られる。また、暗視野照明であるため表示装置として良好なコントラスト比を実現することができる。

（第４実施形態）
図４は、スキャナ装置の一例を示す構成図である。このスキャナ装置は、楕円面反射部材１及び２と、凹面反射部材３とが一体に連続して形成されており、もう一つの凹面反射部材４は線状光源５の管壁の一部に反射増加処理を行って作られている。ライン状の集光部付近は、透明な平行平板８、原稿Ｐを有し、集光光束の間には取り用ミラー９が配置されている。読み取りミラー９で反射した光は、図示しない光路を折り曲げるミラー、読み取りレンズ等を介したのち、ラインセンサに入射し読み取られる。平行平板８の表面／裏面で正反射される光は読み取りミラー９に入射しない配置にありフレア光の少ない読み取りが可能となる。集光部は透明な平行平板８の表面に設定され、平行平板８を介して被読み取り原稿Ｐに照明が行われるとともに、原稿Ｐと照明装置とを相対的に変位させることでスキャナ装置が得られる。シート原稿専用のとき照明装置と固定し原稿を移動させれば、小型のものが実現できる。原稿を固定し照明装置を変位させる方式は多様な原稿に対応できる。図４はシート原稿を移動させる例を示した図である。
こうして、このスキャナ装置によれば、照明装置の集光部にほぼ一致させて被読み取り原稿Ｐが配置され、この原稿Ｐと非平行（読み取り光を外部に導くよう）に読み取り用ミラー９を配置してスキャナ装置を得ることができる。ここでは集光特性／光利用効率が良好であり、光源の消費電力を低減でき省エネルギに寄与できる。２方向から照明することで原稿Ｐに凹凸があり切り貼りがあるときに影の発生が抑えられ画像品質が向上する。
以上のようにスキャナ装置としては、線状光源の光を高効率で集光でき光源の消費電力を低減でき省エネルギに寄与できる。また、２方向から照明することで原稿に凹凸があり切り貼りであるときに影の発生を抑えることができる。更に、暗視野照明を利用しているので、スキャナ装置として原稿の正反射光が読み取り信号光に混在することを防止するので、光沢のある原稿でも黒原稿を白原稿に読み取るようなことがなくなる。

（ａ）は本発明の照明装置の一例の斜視図、（ｂ）は断面図である。 本発明の照明装置を用いた光変調装置の一例の断面図である。 本発明の画像表示装置の一例の分解構成図である。 本発明のスキャナ装置の一例の断面図である。

符号の説明

１、２ 楕円面反射部材、３、４ 凹面長尺反者部材、５ 線状光源、６、６’ 平板長尺反射部材、７ 上述の光変調素子、８ 平行平板、９ ミラー、１０ 照明装置、２０ 上述の光変調素子の配列、３０ 結像光学系、４０ 偏向装置、５０ 走査光学系、６０ 被走査面。

Claims (16)

1. 楕円の第１焦点と中心が一致した円内に配置した線状光源と、該線状光源を間に挟んで上記楕円の長軸に沿って対向配置され且つ上記第１焦点を中心とした円の円周に沿って配設された断面が円弧状の二つの凹面反射部材と、上記二つの凹面反射部材の端縁間の間隙と対面するように楕円に沿って断面が楕円弧状に配設された二つの楕円面反射部材と、を有し、上記線状光源からの出射光を上記楕円の第２焦点に向かってライン状に集光して照明光とすることを特徴とする照明装置。
2. 二つの凹面反射部材のうち第２焦点より離れた側の凹面反射部材と、二つの楕円面反射部材とを、連続一体化した連続反射部材としたことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 請求項２に記載の連続反射部材は、押し出し法又はプレス法にて形成されていることを特徴とする照明装置。
4. 第１焦点上に線状光源を配置したことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
5. 二つの凹面反射部材の少なくとも一部を線状光源とし又は線状光源の外周に一致させたことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
6. 第２焦点に向かってライン状に集光した照明光のうち、ライン状中央部の照明光量に対しライン状端部の照明光量を大きくし、ライン状に不均一な照明光量分布を得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。
7. 線状光源の長手方向中央部の発光光量に対し長手方向端部の発光光量を大きくし、ライン状に不均一な照明光量分布を得るようにしたことを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
8. 楕円面反射部材の有効反射部は、長手方向中央部の幅より長手方向端部の幅を大きくし、ライン状に不均一な照明光量分布を得ることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
9. 線状光源の長手方向外側に長手方向に直交して反射部材を設置し、ライン状不均一な照明光量分布を得ることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
10. 二つの楕円面反射部材のうち一方の楕円面反射部材により反射され集束される光の集光角と、他方の楕円面反射部材により反射され集束される集光角と、この二つの集光角によって挟まれる角とが、ほぼ等しくなるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の照明装置にてライン状に集光した集光部に１次元状で透過型の非自己発光型の光変調素子を配置したことを特徴とする光変調装置。
12. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の照明装置にて一対の楕円面反射部材により反射され集束される集光光束内に楕円の長軸に直交しかつ対称に配置された平板を断面とする平板反射部材を配置し、この平板反射部材にて反射され集光した集光部に１次元状で反射型の非自己発光型の光変調素子を配置したことを特徴とする光変調装置。
13. 両持ち梁支持の光反射膜の溝変形を利用した反射型の非自己発光型の光変調素子における上記光反射膜の溝形状の変形による偏向角の２倍を、一対の楕円面反射部材のうち一方の楕円面反射部材により反射され集束される光の集光角と、他方の楕円面反射部材により反射され集束される集光角と、この二つの集光角によって挟まれる角とに、ほぼ等しく設定することを特徴とする請求項１２に記載の光変調装置。
14. 請求項１１乃至１３のいずれか１項の光変調装置を有し、ライン状に並べられた光変調素子からの物体光を像面上に１次元状に結像し、この結像光束をライン方向と直交する方向に偏向して２次元の画像を形成することを特徴とする画像表示装置。
15. 請求項１乃至１０のいずれか１項の照明装置にあって、ライン状に集光した集光部に原稿が配置され、この原稿からの読み取り光を外部に導出するミラーを有することを特徴とするスキャナ装置。
16. 集光部は透明な平行平板の表面に設定され、この平行平板を介して原稿が照明されると共にこの原稿と請求項１乃至１０のいずれか１項の照明装置とを相対的に変位させることを特徴とするスキャナ装置。

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