JP3390113B2 - 二つの多重配列ミラ−による平行光光源装置 - Google Patents
二つの多重配列ミラ−による平行光光源装置Info
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Description
−を利用して平行光を形成する装置に関する。
物面鏡が使用される場合が多い。しかしながら、厳密に
調べるとその平行光に見えるビ−ムの中には非平行光の
成分が含まれている。即ち、光源から放物面鏡に反射さ
れて進行する光は平行光であるが、光源から直進する光
は分散されながら進行する。このような非平行光の進行
状態は図1に点線で示されている。平行光は光源から遠
く進行してもバラツキなどによる減少を除くとほぼ一定
な光量を保つが、非平行光は光源から遠く進行するほど
照度が劣化する。
後レンズなどにより集束されたり、または他の方式に活
用されれば、非平行光の光量の大きさが微細なので光量
の均一性問題はあまり発生しないが、ごく短い距離を進
行した後レンズにより集束または分散される場合に非平
行光の成分も共に混合されて光源の有効成分として作用
するようになって光量の均一性に悪影響を及ぼす場合も
ある。ところが、大部分の光学機器はその大きさのた
め、概してランプから近距離に集束レンズなどが位置す
るようになる。例えば、放物面鏡による平行光がプロジ
ェクタ用光源として使用される場合、この平行光には光
源から直接進行して出た非平行光の成分が集束レンズを
通じて平行光と混合され、一部有効光量成分として作用
してスクリ−ンにまで投射しうるようになってスクリ−
ン上に一定な形態の染みを形成するようになる。
多重配列ミラ−により非平行光成分が除去できる平行光
光源装置を提供することである。
めに、請求項1記載の発明は、平行光光源装置におい
て、放物面鏡と、該放物面鏡の焦点に位置するランプ
と、複数の小部分から構成される複数の部分を有する第
1及び第2の多重配列ミラーと、該第1又は第2の多重
配列ミラーにおける前記複数の部分と同数の孔を有する
開口パネルと、を有し、前記第1の多重配列ミラーは、
前記放物面鏡の光軸と傾斜して配置され、前記第2の多
重配列ミラーは、前記第1の多重配列ミラーと平行に設
けられ、前記開口パネルは、前記第1の多重配列ミラー
と前記第2の多重配列ミラーの間に設けられ、前記ラン
プから放出され、前記放物面鏡で反射された平行光は、
前記第1の多重配列ミラーの前記部分に入射し、前記第
1の多重配列ミラーの前記部分を構成する前記複数の小
部分によって収束光として反射され、前記収束光は、集
光して発散光になると共に、前記開口パネルの前記孔を
通過し、前記発散光は、前記第2の多重配列ミラーの前
記部分に入射し、前記第2の多重配列ミラーの前記部分
を構成する前記複数の小部分によって平行光として反射
されることを特徴とする。
おいて、放物面鏡と、該放物面鏡の 焦点に位置するラン
プと、複数の非球面の凹面鏡を有する第1及び第2の多
重配列ミラーと、該第1又は第2の多重配列ミラーにお
ける前記複数の非球面の凹面鏡と同数の孔を有する開口
パネルと、を有し、前記第1の多重配列ミラーは、前記
放物面鏡の光軸と傾斜して配置され、前記第2の多重配
列ミラーは、前記第1の多重配列ミラーと平行に設けら
れ、前記開口パネルは、前記第1の多重配列ミラーと前
記第2の多重配列ミラーとの間に設けられ、前記ランプ
から放出され、前記放物面鏡で反射された平行光は、前
記第1の多重配列ミラーにおける前記非球面の凹面鏡に
入射して、収束光として反射され、前記収束光は、集光
して発散光になると共に、前記開口パネルの前記孔を通
過し、前記発散光は、前記第2の多重配列ミラーにおけ
る前記非球面の凹面鏡に入射して、平行光として反射さ
れることを特徴とする。
行光光源装置において、前記第1及び第2の多重配列ミ
ラーにおける前記非球面の凹面鏡の輪郭は、多角形であ
ることを特徴とする。
載の平行光光源装置において、前記第1の多重配列ミラ
ーにおける前記凹面鏡の前記非球面の形状は、第2の多
重配列ミラーにおける前記凹面鏡の非球面の形状と相似
であることを特徴とする。
行光光源装置において、前記小部分は、中実な面を構成
しうる多角形であることを特徴とする。
に説明する。
ンプ1は放物面鏡2の焦点に位置して平行光を生成する
光源の機能を有する。もちろん、この際、望まない非平
行光もまた生成される。二つの多重配列ミラ−3,4の
うち第1の多重配列ミラ−3は放物面鏡2の前方に放物
面鏡2の光軸と傾斜して位置し、第2の多重配列ミラ−
4はこれと所定の間隔を有して光線が進行する方向と平
行に位置する。二つの多重配列ミラ−3,4の反射面は
相互対向する方向に位置し、それぞれの多重配列ミラ−
3,4は複数の部分より構成され、各部分がまた複数の
小部分より構成される。二つの多重配列ミラ−3,4の
間にはそれぞれの多重配列ミラ−の部分の個数と同数の
孔を有する開口パネル5が所望の平行光成分のみ通過さ
せるように位置する。
の部分Aがさらに詳細に示されている。図2に示すよう
に、二つの多重配列ミラ−3,4の部分8はそれぞれ光
学的に相互対応する。即ち、第1の多重配列ミラー3に
おける一つの部分8で反射された光は、第2の多重配列
ミラー4における一つの部分に入射する。これと同様に
各部分8を構成する小部分7も、二つの多重配列ミラ−
3,4の間でそれぞれ光学的に相互対応する。即ち、第
1の多重配列ミラー3における一つの部分8の一つの小
部分7で反射された光は、第2の多重配列ミラー4にお
ける一つの部分8の一つの小部分7に入射する。ここ
で、第1の多重配列ミラー3の一つに部分8を構成する
複数の小部分7は、それぞれ、入射する平行光を反射し
て収束光とするように、第1の多重配列ミラー3のミラ
ー面と反対側の面に対して異なる角度で傾斜している。
より詳細には、第1の多重配列ミラー3の部分8を構成
する複数の小部分7によって反射された光は、開口パネ
ルの孔6を通過する。小部分7によって反射された収束
光は、集光した後、発散光となる。その発散光は、第1
の多重配列ミラー3の部分8に対応する第2の多重配列
ミラー4の部分8に入射する。第2の多重配列ミラー4
の部分8に入射した発散光は、その部分8を構成する小
部分7によって平行光として反射される。ここで、第2
の多重配列ミラー4における一つの部分8を構成する小
部分7も、第1の多重配列ミラー3の部分8で反射され
た発散光を平行光とするように、第2の多重配列ミラー
4のミラー面と反対側の面に対して異なる角度で傾斜し
ている。言い換えれば、それぞれの部分8は小さい平面
である小部分7に離散化されている凹面鏡の役割を果た
す。このような形態の反射方式を通じて第1の多重配列
ミラー3の小部分7に当たる平行光線束が、一定な方向
に、即ち、第2の多重配列ミラー4の対応する小部分7
に反射されて再び平行光線として進行する。
との間に位置する開口パネル5の平面図である。開口パ
ネル5に形成されている孔6の個数は多重配列ミラ−を
構成する部分8の個数と同一であり、それぞれの孔6
は、二つの多重配列ミラ−3,4の各部分8に対応す
る。したがって、第1多重配列ミラ−3のそれぞれの部
分8から反射された光線は該当孔6を通じて第2多重配
列ミラ−4のそれぞれの対応する部分に進行される。こ
こでは12個の孔6と12個のミラ−部分8で構成した
が、個数に関する制限はない。
ことにより平行に進行する光線は開口パネル5の孔6を
通じて通過し、非平行光の大部分は開口パネル5により
遮られる。即ち、図2の点線で示すように、ランプ1か
ら放出され放物面鏡2で反射されずに直接第1の多重配
列ミラーに入射する非平行光の大部分は、第1の多重配
列ミラーの部分8によって開口パネルの孔6以外の場所
に当たり、第2の多重配列ミラーに入射することを妨げ
られる。
部分7の鏡面の傾斜角により適切に調節することができ
る。開口パネル5は二つの多重配列ミラ−3,4間の中
間部に平行に位置する。開口パネル5に形成されたそれ
ぞれの孔6は二つの多重配列ミラ−3,4の対応する二
つの部分8における中央の小部分7により形成される光
路上に位置する。
示す。ここで、それぞれの対応する部分8は、開口パネ
ルの孔を対称の中心として点対称の関係であるが、これ
はそれぞれの小部分7に反射されたすべての光線が開口
パネル上の孔6を通過して相互交叉するためである。
装置が示されている。ランプ1は放物面鏡2の焦点に位
置し、平行光を生成する光源の機能を有する。もちろ
ん、この際望まない非平行光もまたランプ1から発散さ
れる。二つの多重配列ミラ−3a,4aのうち第1の多
重配列ミラ−3aは放物面鏡2の前方に放物面鏡2の中
心軸と傾斜して位置し、第2の多重配列ミラ−4aはこ
れと所定の間隔を有して平行に光線が進行する方法に位
置する。二つの多重配列ミラ−3a,4aの反射面は相
互対向する方向に位置し、それぞれの多重配列ミラーは
複数の部分8より構成され、それぞれの部分8は非球面
の凹面鏡より構成される。二つの多重配列ミラ−3a,
4a間にはそれぞれの多重配列ミラ−の部分8と同一な
個数の孔6を有する開口パネル5が所望の平行光成分の
み通過させるように位置する。
8を構成する非球面の凹面鏡は、入射する平行光を反射
させて一点に集束させるように設計される。より詳細に
は、第1の多重配列ミラー3aにおける非球面の凹面鏡
によって反射された光は、開口パネルの孔6を通過す
る。非球面の凹面鏡によって反射された収束光は、集光
した後、発散光となる。その発散光は、第1の多重配列
ミラー3aにおける非球面の凹面鏡に対応する第2の多
重配列ミラー4aにおける非球面の凹面鏡に入射し、平
行光として反射される。ここで、第2の多重配列ミラー
4における非球面の凹面鏡も、第1の多重配列ミラー3
における非球面の凹面鏡と同様に、一点から射出される
発散光を平行光とするように設計される。また、それぞ
れの部分を構成する凹面鏡は、多重配列ミラ−の面全体
が、連続した同一な形態で構成されるように、光軸の方
向から見た時、三角形、四角形、正六角形などの多角形
であることが望ましく、正四角形のものも望ましい。一
般的な円形を有する場合には円で構成される部分間に不
連続的な部分が形成したり、この部分をミラ−で満たす
としても加工の困難さを伴う。
それぞれの部分を例えて正三角形のミラ−より構成する
場合なら、第1の多重配列ミラ−3aのそれぞれの部分
8による像が反転されるので第2の多重配列ミラ−4a
も反転されるように位置しなければならない。
口パネル5が二つの多重配列ミラ−3a,4aと同一な
距離に位置する必要はない。即ち、開口パネル5と第2
の多重配列ミラ−4aは光路に影響を与えない範囲で最
短距離に短縮されることができ、この際は第2の多重配
列ミラ−を構成する各部分の大きさもこれにより適切に
縮小すべきである。もちろん、第2の多重配列ミラ−4
aから反射されて出る平行光の断面の大きさも縮小され
る。このような結果は光学機器の嵩を減少させることが
できるので大部分の場合望ましい。また、必要により開
口パネル5と第2の多重配列ミラ−4a間の距離を拡大
する場合は逆に平行光の断面が拡大される結果を得るこ
ともできる。二つの多重配列ミラ−3a,4aは必ずし
も同じ大きさである必要はない。言い換えれば、これら
同じ大きさの非球面の凹面鏡を使用し得るが、相似な形
態の異なる大きさのものが使用される場合もある。
ミラ−を使用した平行光光源装置により光源から直接発
散されて出る非平行光の成分が取り除かれて均一な平行
光が形成され得る。このような平行光光源装置はプロジ
ェクタのような映像機器用として使用され均一な照度の
画像を実現する。
を示す図である。
(B)は開口パネルの平面図である。
が対応する部分の小部分の対応関係を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 放物面鏡と、該放物面鏡の焦点に位置す
るランプと、複数の小部分から構成される複数の部分を
有する第1及び第2の多重配列ミラーと、該第1又は第
2の多重配列ミラーにおける前記複数の部分と同数の孔
を有する開口パネルと、を有し、 前記第1の多重配列ミラーは、前記放物面鏡の光軸と傾
斜して配置され、 前記第2の多重配列ミラーは、前記第1の多重配列ミラ
ーと平行に設けられ、 前記開口パネルは、前記第1の多重配列ミラーと前記第
2の多重配列ミラーの間に設けられ、 前記ランプから放出され、前記放物面鏡で反射された平
行光は、前記第1の多重配列ミラーの前記部分に入射
し、前記第1の多重配列ミラーの前記部分を構成する前
記複数の小部分によって収束光として反射され、 前記収束光は、集光して発散光になると共に、前記開口
パネルの前記孔を通過し、 前記発散光は、前記第2の多重配列ミラーの前記部分に
入射し、前記第2の多重配列ミラーの前記部分を構成す
る前記複数の小部分によって平行光として反射されるこ
とを特徴とする平行光光源装置。 - 【請求項2】 放物面鏡と、該放物面鏡の焦点に位置す
るランプと、複数の非球面の凹面鏡を有する第1及び第
2の多重配列ミラーと、該第1又は第2の多重配列ミラ
ーにおける前記複数の非球面の凹面鏡と同数の孔を有す
る開口パネルと、を有し、 前記第1の多重配列ミラーは、前記放物面鏡の光軸と傾
斜して配置され、 前記第2の多重配列ミラーは、前記第1の多重配列ミラ
ーと平行に設けられ、 前記開口パネルは、前記第1の多重配列ミラーと前記第
2の多重配列ミラーとの間に設けられ、 前記ランプから放出され、前記放物面鏡で反射された平
行光は、前記第1の多重配列ミラーにおける前記非球面
の凹面鏡に入射して、収束光として反射され、 前記収束
光は、集光して発散光になると共に、前記開口パネルの
前記孔を通過し、 前記発散光は、前記第2の多重配列ミラーにおける前記
非球面の凹面鏡に入射して、平行光として反射されるこ
とを特徴とする平行光光源装置。 - 【請求項3】 前記第1及び第2の多重配列ミラーにお
ける前記非球面の凹面鏡の輪郭は、多角形であることを
特徴とする請求項2記載の平行光光源装置。 - 【請求項4】 前記第1の多重配列ミラーにおける前記
凹面鏡の前記非球面の形状は、第2の多重配列ミラーに
おける前記凹面鏡の非球面の形状と相似であることを特
徴とする請求項2又は3記載の平行光光源装置。 - 【請求項5】 前記小部分は、中実な面を構成しうる多
角形であることを特徴とする請求項1記載の平行光光源
装置。
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