JP2730782B2 - 照明装置 - Google Patents

照明装置

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JP2730782B2
JP2730782B2 JP1336833A JP33683389A JP2730782B2 JP 2730782 B2 JP2730782 B2 JP 2730782B2 JP 1336833 A JP1336833 A JP 1336833A JP 33683389 A JP33683389 A JP 33683389A JP 2730782 B2 JP2730782 B2 JP 2730782B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特に照明光源を用いる投射装置に用いられ
る照明装置であって、光源と、第１の半部空間内で光源
から放射された照明光束のほぼ全てを集光し、照明光束
を第２の対向半部空間に向けて反射するように位置決め
されている第１の凹面鏡と、前記光源から第２半部空間
に放射されたほぼ全ての光及び第１凹面鏡から第２の半
部空間に向かって反射されたほぼ全ての光を受光するよ
うに位置決めされた入射開口を有する非結像性反射体と
を具える照明装置に関するものである。
非結像性反射性集光体の入射開口は光源から第２半部
空間に放射されたほぼ全ての光及び第１の凹面鏡により
第２半部空間に反射されたほぼ全ての光を受光するよう
に位置決めされている。
欧州特許出願第0322069号に開示されている第１の凹
面鏡は非結像性反射性集光体の入射開口に隣接し、光源
から放射された照明光束を集光体の入射開口に直接反射
している。変調装置の大きさは固定されており、しかも
集光体の出射開口に存在するビームの放射角を最小に維
持することが望ましいから、一般的に入射開口は比較的
小さなものとなる。例えば、空気中での最大放射角θx,
θｙが15゜であり、4:3のアスペクト比及び対角長が48m
mの矩形光源を用いる場合、入射開口は12mmの対角長を
有する必要がある。この計算は、欧州特許出願0322069
号に詳細に検討されている。
本発明の第１の目的は、光源に課せられる大きさの制
約を除去すると共に集光効率を最適にし非結像性反射体
から放射される光の発散度を制限することである。
従って、本発明においては、前記第１の凹面鏡を、前
記光源の第１の像が光源近傍の位置に形成されるような
形状とし、さらに光源から第２半部空間に放射されたほ
ぼ全ての光及び第１の凹面鏡から第１の像を経て第２の
半部空間に反射されたほぼ全ての光を集光するように位
置決めされている第２の凹面鏡を具え、この第２の凹面
鏡を、前記光源の第２の像が光源から離れた点に形成さ
れると共に第３の像が第２の像の近傍に形成されるよう
な形状とし、第３の像が第１の像から離れた位置に形成
され、前記入射開口が光源の第２及び第３の像からのほ
ぼ全ての光を受光するように構成する。
本発明による照明装置においては、第１の凹面鏡が非
結像性反射体の入射開口に隣接しても光源の大きさにつ
いて制約を受けず、非結像性反射体の最大集光効率が得
られると共に発散性が極めて制限されたものとなる。従
って、第１凹面鏡の出射開口は非結像性反射体の入射開
口よりも相当程度大きくすることができ、この結果第１
凹面鏡は有用なアークランプの容器を収納できると共に
良好な品質の光源像を形成でき、非結像性反射体の入射
開口における最大集光効率が得られる。より大きな凹面
鏡を用いることができることにより、放電体の容器を接
近配置した場合に生ずる加熱の問題を解消できる。
好適実施例では、前記第１及び第２の凹面鏡を、第２
及び第３の像が非結像性反射体の入射開口に収容される
ような形状に構成する。
第１凹面鏡を球面ミラーとし、光源を球面ミラーの曲
率中心に配置することができる。第２の凹面鏡も球面ミ
ラーとし、その曲率中心を第１凹面鏡の曲率中心から所
定の距離だけ反射体の入射開口に向けてずらすことがで
きる。光源の第２及び第３の像は、光源から所定の距離
の約２倍だけ離れた点の近傍に形成される。光源、曲率
中心及び全ての光源像を光学的に共通の面内に位置させ
ることが好ましい。
本発明の別の実施例では、前記第２の凹面鏡を、前記
光源の近傍に位置する第１の焦点と、前記非結像性反射
体の入射開口の近傍に位置する第２の焦点とを有する楕
円形のミラーとする。第１の凹面鏡も、光源の位置に位
置する第１の焦点と前記第１像の位置に位置する第２の
焦点とを有する楕円形ミラーとすることができる。両方
の凹面鏡が楕円形の場合、それらの主軸を少なくとも実
質的に一致させる。
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。
第１〜第３図は本発明による照明装置の好適実施例を
示す線図である。本照明装置は光源10、第１の凹面鏡2
0、第２の凹面鏡30及び非結像型反射体40を具える。第
１図において、第１の凹面鏡20は球形であり、光源10は
第１凹面鏡の曲率中心に位置する。光源10から第１半部
空間15内に光束を放出し、この光源は曲率中心25に位置
する第１の光源像21を形成する。光源10は第２の半部空
間16にも光束を放射し、従って第２の凹面鏡30に向けて
光束を放射する。この凹面鏡30も同様に球形とする。第
２の凹面鏡30は光源10の第２の像32を非結像型反射体40
の入射開口42に形成する。この反射体40は集光し、出射
開口44からLCDのような変調装置に向けて集光光を放出
する。第１の凹面鏡20の曲率中心25及び第２の像32は共
に第２の凹面鏡30の曲率中心から同一の距離だけ離間
し、しかもこれらの像及び曲率中心はほぼ共面性のもの
とする。第１図に示す実施例は構造的に簡単なものであ
るが、第１の像21が光源と一致してしまい、第１の像自
身が反射体40に十分結像されなくなるおそれがある。従
って、光源10がそれ自身の光を吸収するおそれがある。
勿論、光源自身を介して結像され得る光源も存在する
が、このような光源はあまり有用ではない。
第２図は同様に球面形状の第１及び第２の凹面鏡20及
び30を図示する。しかし、光源10は、第１の像21が曲率
中心をはさんで光源10と対向して形成されるように第１
の凹面鏡20の曲率中心25から偏位させる。光源10は一般
的に円筒状のガラス容器13により包囲されるアーク12を
有しているものとなるから（第４図参照）、曲率中心25
からアーク12までの距離はガラス容器の半径より若干大
きくなる。第１の像21は光源10から明らかに離間し第２
の反射鏡30により結像されて第３の像33を形成する。光
源10及び第１の像21は曲率中心25から偏位しているか
ら、第２及び第３の像32及び33は偏位の程度に比例して
不鮮明に形成される。非結像型反射体40は画像を効率よ
く伝送することにより規定されるものではないから、像
32,33の鮮明度は特別に重要ではなく、光源10からでき
るだけ多量の照明光束を反射体40の入射開口に伝送する
ことだけが重要である。照明光は出射開口44から順次投
射され、米国特許出願第137049号及びその一部継続出願
で教示するように変調器50を最小偏位角θx,θｙで通過
する。
第３図の実施例は楕円形状の凹面鏡20,30を利用する
ことにより第２図に示す実施例の効率を一層改善したも
のである。第１の凹面鏡20は第１焦点26及び第２焦点27
を有し、第２の凹面鏡30は第１焦点36及び第２焦点37を
有している。光源10を第１の凹面鏡の第１焦点に配置す
る。この結果第１の像が第２焦点27に形成される。焦点
26,27は、像21が光源からの干渉作用を受けることなく
形成される十分な距離を以て焦点36のいずれかの側に位
置する。光源10及びこの光源の第１の像は共に第２凹面
鏡30の第１焦点36の近傍に位置するから、これら光源及
び第１の像は第２凹面鏡によりそれぞれ第２及び第３の
像として結像されることになる。像32,33は、非結像性
反射体40の入射開口42の第２焦点37の近傍に形成され
る。第１及び第２の反射鏡の主軸は少なくともほぼ一致
しているから、全ての焦点26,27,36,37はほぼ共通の面
上に位置する。
本発明は上述した実施例だけに限定されず種々の変形
が可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の原理を説明するための線図的側面図、 第２図は球面ミラーを用いる実施例の構成を示す線図的
側面図、 第３図は楕円形ミラーを用いる実施例の構成を示す線図
的側面図、 第４図は照明装置及び非結像性反射体の構成を示す線図
的斜視図である。 10……光源、15,16……半部空間 20……第１凹面鏡、21……第１像 25……曲率中心、30……第２凹面鏡 40……非結像性反射体、42……入射開口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−256302（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−40856（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−9707（ＪＰ，Ｕ)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】特に照明光源を用いる投射装置に用いられ
    る照明装置であって、光源と、第１の半部空間内で光源
    から放射された照明光束のほぼ全てを集光し、照明光速
    を第２の対向半部空間に向けて反射するように位置決め
    されている第１の凹面鏡と、前記光源から第２半部空間
    に放射されたほぼ全ての光及び第１凹面鏡から第２半部
    空間に向けて反射されたほぼ全ての光を受光するように
    位置決めされ、入射開口を有する非結像性反射体とを具
    え、前記第１の凹面鏡を、前記光源の第１の像が光源近
    傍の位置に形成されるような形状とし、さらに光源から
    第２半部空間に放射されたほぼ全ての光及び第１の凹面
    鏡から第１の像を経て第２の半部空間に反射されたほぼ
    全ての光を集光するように位置決めされている第２の凹
    面鏡を具え、この第２の凹面鏡を、前記光源の第２の像
    が光源から離れた位置に形成されると共に第３の像が第
    ２の像の近傍に形成されるような形状とし、第３の像が
    第１の像から離れた位置に形成され、前記入射開口が、
    光源の第２及び第３の像からのほぼ全ての光を受光する
    ように構成したことを特徴とする照明装置。
  2. 【請求項２】前記第１及び第２の凹面鏡を、第２及び第
    ３の像が非結像性反射体の入射開口に収容されるような
    形状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。
  3. 【請求項３】前記第１の凹面鏡を曲率中心を有する球面
    鏡とし、前記光源を前記曲率中心の近傍に配置したこと
    を特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
  4. 【請求項４】前記第２の凹面鏡を、第１の凹面鏡の曲率
    中心から所定の距離だけ入射開口の方向に向けて偏位し
    た曲率中心を有する球面鏡とし、前記第２及び第３の像
    が、光源から前記所定の距離の約２倍だけ離れた点の近
    傍に形成されるように構成したことを特徴とする請求項
    ３に記載の照明装置。
  5. 【請求項５】前記第１及び第２の凹面鏡の曲率中心及び
    全ての像がほぼ共通の面内に位置することを特徴とする
    請求項４に記載の照明装置。
  6. 【請求項６】前記第２の凹面鏡を球面鏡としたことを特
    徴とする請求項１記載の照明装置。
  7. 【請求項７】前記第２の凹面鏡を、前記光源の近傍に位
    置する第１の焦点と、前記非結像性反射体の入射開口の
    近傍に位置する第２の焦点とを有する楕円形のミラーと
    したことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装
    置。
  8. 【請求項８】前記第１の凹面鏡を、光源の位置に位置す
    る第１の焦点と前記第１像の位置に位置する第２の焦点
    とを有する楕円形ミラーとし、第１及び第２の凹面鏡の
    主軸を少なくともほぼ一致させたことを特徴とする請求
    項７に記載の照明装置。
  9. 【請求項９】前記第１の凹面鏡を、光源の位置に位置す
    る焦点を有する楕円形ミラーとしたことを特徴とする請
    求項７に記載の照明装置。
JP1336833A 1988-12-30 1989-12-27 照明装置 Expired - Lifetime JP2730782B2 (ja)

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