JP3470366B2 - 光量均一化素子及び光量均一化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光源からの光によって
照明対象の面を均一な照度分布で照明する為の光量均一
化素子及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の均一照明装置は、コリメータレン
ズ系と、フライアイレンズとからなるものが一般的であ
る。この構成例を図８に示す。図において、Ｓは光源、
Ｌ１、Ｌ２はコリメータレンズ系、ＦＩはフライアイレ
ンズ、Ｏは照明面である。

【０００３】光源Ｓから発せられた光はコリメータレン
ズ系Ｌ１により平行光束に変換され、この平行光束はフ
ライアイレンズＦＩに入射される。フライアイレンズＦ
Ｉから出た光は、複数の前記光源Ｓの複数の像を結び、
この複数の光源像からの光はコリメータレンズ系Ｌ２に
よって再度平行光束に変換されて照明面Ｏ上を均一な照
度分布で照明する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示したような従来の均一照明装置では、フライアイレン
ズＦＩの前後に複雑な構成のコリメータレンズ系が必要
であるため、光学系の構成が複雑で大型になることに加
え、フライアイレンズＦＩの製造コストが高いため、装
置全体のコストが高くなるという欠点があった。

【０００５】従って本発明は、従来の均一照明装置より
小型で簡単な構造であり、比較的低コストで均一な照度
分布の照明を実現することのできる光量均一化素子及び
それを用いた光量均一化装置を得ることを目的とする

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
請求項１に係る発明は、複数の入射領域に分割された入
射面と、該入射面から入射した光束を透過光と反射光と
に分割する光分割合成手段と、前記反射光の進行光路上
に設けられた内部光路形成手段と、を備え；前記入射面
は、予め定められた一方向に対して複数の入射領域に分
割され；前記光分割合成手段は、夫々の入射領域に対応
して設けられた複数の第１の光分割面からなり、個々の
前記光分割面は入射面に対して予め定められた角度で互
いに平行に設けられ；前記内部光路形成手段は、前記反
射光の進行光路上の前記方向における端部の光分割面を
透過した光束を他方の端部の光分割面に裏面側から前記
進行形路上に入射させるように導いて、内部周回経路を
構成するものであり；前記内部周回経路上の光束を前記
光分割面の裏面で反射させると共に前記入射光の透過光
と合成して射出させることを特徴とするものである。

【０００７】また、請求項２に係る発明は、請求項１の
光量均一化素子において、前記光分割合成手段が、前記
第１の光分割面を透過した光束の進行経路上で、且つ、
前記内部周回経路上に配置された第２の光分割面を備え
ており、該第２の光分割面は、前記透過光の経路に対し
て前記第１の光分割面と対称な角度で配置されているこ
とを特徴とするものである。

【０００８】更に、請求項３に係る発明は、複数の入射
領域に分割された入射面と、該入射面から入射した光束
を透過光と反射光とに分割する光分割合成手段と、前記
反射光の進行光路上に設けられた内部光路形成手段と、
を備え；前記入射面は、予め定められた一方向に対して
複数の入射領域に分割され；前記光分割合成手段は、夫
々の入射領域に対応して設けられた複数の第１の光分割
面からなり、個々の前記光分割面は入射面に対して予め
定められた角度で互いに平行に設けられ；前記内部光路
形成手段は、前記反射光の進行光路上の前記方向におけ
る端部の光分割面を透過した光束を他方の端部の光分割
面に裏面側から前記進行形路上に入射させるように導い
て、内部周回経路を構成するものであり；前記内部周回
経路上の光束を前記光分割面の裏面で反射させると共に
前記入射光の透過光と合成して射出させる複数の光量均
一化素子を備え、該光量均一化素子は、前記入射光の光
軸方向に沿って複数配置され、個々の前記光量均一化素
子の入射面の分割方向は、互いに異なることを特徴とす
るものである。

【０００９】また、請求項４に係る発明は、請求項３の
光量均一化装置において、前記入射面の分割方向が互い
に直交するように配置されることを特徴とするものであ
る。

【００１０】

【作用】本発明の光量均一化素子は、複数の入射領域に
分割された入射面と、該入射面から入射した光束を透過
光と反射光とに分割する光分割合成手段と、前記反射光
の進行光路上に設けられた内部光路形成手段とを備えて
いる。

【００１１】前記入射面は、予め定められた一方向に対
して複数の入射領域に分割されているので、光量均一化
素子に入射した光束は、入射領域ごとに分断されて光量
均一化素子内部に入射することになる。

【００１２】また、前記光分割合成手段は、夫々の入射
領域に対応して設けられた複数の光分割面より形成され
ている。この光分割面は、入射面に対して予め定められ
た角度で互いに平行に設けられており、光分割面に入射
した光を透過光と、反射光とに分割する。

【００１３】更に、前記内部光路形成手段は、入射面か
ら入射して反射された光が進行光路上の入射面の分割方
向における端部光分割面を透過した後に、他方の端部光
分割面の裏面側（言い換えれば、入射面から入射する側
の光分割面と反対側）の面に入射するように導くことに
より、内部に周回光路を形成させている。

【００１４】図１に、本発明の実施例に対応した光量均
一化素子の概念図を示し、この図を用いて本発明の基本
原理を説明する。（ａ）図は入射面１ａから入射した光
束の光路を説明したものであり、（ｂ）図は入射面１ｂ
から入射した光束の光路を説明したものである。

【００１５】図において、１は入射面、１ａは第１入射
領域、１ｂは第２入射領域、２は射出面、３１、３２は
内部光路形成手段、４ａ及び４ｂはそれぞれ第１の光分
割面である。また、入射面１と射出面２は光透過性の光
学面からなり、内部光路形成手段３１、３２は全反射
面、光分割面４ａ、４ｂは半透過反射面からなるもので
ある。

【００１６】（ａ）図に示したように、入射面１ａに入
射した光束Ｒａは、光分割面４ａにおいて反射され上端
部の内部光路形成手段３１に入射する光束Ｒａｒと、光
分割面４ａを透過して射出面２へ向かう光束Ｒａｔとに
分割される。

【００１７】光分割面４ａにおいて反射された光束Ｒａ
ｒは、端部に設けられた内部光路形成手段３１、３２に
より光分割面４ｂの裏面側から光分割面４ｂに入射す
る。

【００１８】光分割面４ｂに入射した光束Ｒａｒは、光
分割面４ｂを透過し上部の光分割面４ａに入射する光束
Ｒａｒｔと、光分割面４ｂに反射されて射出面２に向か
う光束Ｒａｒｒとに分割される。この時、反射された光
束Ｒａｒｒは、入射面１ｂから入射し光分割面４ｂを透
過した光束Ｒｂｔと合成されて射出される。

【００１９】また、光分割面４ｂを透過した光束Ｒａｒ
ｔは、上部の光分割面４ａに入射し、そこを透過して上
端部の内部光路形成手段３１に入射する光束Ｒａｒｔｔ
と、反射されて射出面に入射する光束Ｒａｒｔｒとに分
割される。この時、反射された光束Ｒａｒｔｒは、入射
面１ａから入射し光分割面４ａを透過した光束Ｒａｔと
合成されて射出される。

【００２０】更に、（ｂ）図に示したように、入射面１
ｂに入射した光束Ｒｂは、光分割面４ｂにおいて反射さ
れ上部の光分割面４ａに入射する光束Ｒｂｒと、光分割
面４ｂを透過して出射面２へ向かう光束Ｒｂｔとに分割
される。

【００２１】上部の光分割面４ａに入射した光束Ｒｂｒ
は、光分割面４ａにおいて透過される光束Ｒｂｒｔと、
光分割面４ａを反射して出射面２へ向かう光束Ｒｂｒｒ
とに分割される。この時、反射された光束Ｒｂｒｒは、
入射面１ａから入射し光分割面４ａを透過した光束Ｒａ
ｔと合成されて射出される。

【００２２】光分割面４ａにおいて透過された光束Ｒｂ
ｒｔは、内部光路形成手段３１、３２に入射し、そこで
全反射されて光分割面４ｂの裏面側から光分割面４ｂに
入射する。

【００２３】光分割面４ｂに入射した光束Ｒｂｒｔは、
光分割面４ｂを透過し上部の光分割面４ａに入射する光
束Ｒｂｒｔｔと、光分割面４ｂに反射されて射出面２に
向かう光束Ｒｂｒｔｒとに分割される。この時、反射さ
れた光束Ｒｂｒｔｒは、入射面１ｂから入射し光分割面
４ｂを透過した光束Ｒｂｔと合成されて射出される。

【００２４】このように、入射面１に入射した光束は、
光均一化素子内部に設けられた光分割面により繰り返し
分割合成されて射出されるため、入射光よりも均一に近
い光量の光束となって射出することになる。従って、入
射面１ａに入射した光束と、入射面１ｂに入射した光束
とで、ある程度光強度に差異があっても射出される光束
の光強度は、その強度の差異が小さなものとなる。

【００２５】また、入射領域の大きさは、光源光の光束
断面内に生じる強度のムラのパターンによって変えるこ
ともできる。例えば、細かいムラを発する光源の場合は
入射領域を狭めて細かい領域とすれば良いし、大まかで
光の強度にさほど差がないムラを発する光源の場合は入
射領域を余り分割せずに大きく取ってもよい。

【００２６】また、前記光分割合成手段は、前記第１の
光分割面を透過した光束の進行経路上で、かつ、前記内
部周回経路上に配置された第２の光分割面を備えていて
もよく、この第２の光分割面は、前記透過光の経路に対
して前記第１の光分割面と対称な角度で配置することに
より、より一層均一化された光束を得ることができる。

【００２７】この原理を本発明の別の実施例に対応する
図２に示す光量均一化素子の概念図と共に説明する。図
２（ａ）は入射面１ａから入射した光束の光路の概略説
明図であり、図２（ｂ）は入射面１ｂから入射した光束
の光路の概略説明図である。

【００２８】図において、１は入射面、１ａは第１入射
領域、１ｂは第２入射領域、２は射出面、３１、３２は
内部光路形成手段、４ａ及び４ｂはそれぞれ第１の光分
割面、４ｃ及び４ｄはそれぞれ第２の光分割面である。
また、入射面１と射出面２は光透過性の光学面からな
り、内部光路形成手段３１、３２は全反射面、光分割面
４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄは半透過反射面からなるもの
である。

【００２９】図２（ａ）に示したように、入射面１ａに
入射した光束Ｒａは、光分割面４ａにおいて反射され上
端部の内部光路形成手段３１に入射する光束Ｒａｒと、
光分割面４ａを透過する光束Ｒａｔとに分割される。

【００３０】内部光路形成手段３１に入射した光束Ｒａ
ｒは、内部光路形成手段３１によって入射した向きと逆
の向きに進行方向を変えられて第２の光分割面４ｃに入
射する。

【００３１】また、光分割面４ａを透過した光束Ｒａｔ
は、第２の光分割面に４ｃよって反射され第２の光分割
面４ｄに入射する光束Ｒａｔｒと、第２の光分割面４ｃ
を透過して射出面２に向かう光束Ｒａｔｔとに分割され
る。

【００３２】内部光路形成手段３１に入射した後第２の
光分割面４ｃに入射する光束Ｒａｒは、第２の光分割面
４ｃを透過し下部の第２の光分割面４ｄに入射する光束
Ｒａｒｔと、第２の光分割面４ｃに反射され出射面２に
向かう光束Ｒａｒｒとに分割される。

【００３３】この時、反射された光束Ｒａｒｒは、第１
の光分割面４ａを透過または反射して第２の光分割面４
ａを透過した光束と合成され、第２の光分割面４ｃを透
過した光束Ｒａｒｔは、第２の光分割面４ｃに反射され
た光束と合成される。

【００３４】また、第２の光分割面４ｃを透過した光束
Ｒａｒｔは、下部の第２の光分割面４ｄに入射し、そこ
を透過して下端部の内部光路形成手段３２に入射する光
束Ｒａｒｔｔと、反射され射出面２に向かう光束Ｒａｒ
ｔｒとに分割される。

【００３５】この時、第２の光分割面４ｄを透過して下
端部の内部光路形成手段３２に入射する光束Ｒａｒｔｔ
は、第１の光分割面４ｂを透過または反射して第２の光
分割面４ｄを反射した光束と合成され、反射された光束
Ｒａｒｔｒは、第１の光分割面４ｂを透過または反射し
て第２の光分割面４ｄを透過した光束と合成される。

【００３６】更に、内部光路形成手段３２に入射した光
束Ｒａｒｔｔは、内部光路形成手段３１によって入射し
た向きと逆の向きに進行方向を変えられて第１の光分割
面４ｂに入射する。

【００３７】第１の光分割面４ｂに入射した光束Ｒａｒ
ｔｔは、第１の光分割面４ｂを透過し上部の第１の光分
割面４ａに入射する光束Ｒａｒｔｔｔと、第１の光分割
面４ｂに反射されて第２の光分割面４ｄに向かう光束Ｒ
ａｒｔｔｒとに分割される。

【００３８】この時、第１の光分割面４ｂを透過した光
束Ｒａｒｔｔｔは、入射面１ｂより入射し第１の光分割
面４ｂを反射した光束と合成され、第１の光分割面４ｂ
に反射された光束Ｒａｒｔｔｒは、入射面１ｂより入射
し第１の光分割面４ｂを透過した光束と合成される。

【００３９】第１の光分割面４ｂを透過し上部の第１の
光分割面４ａに入射した光束Ｒａｒｔｔｔは、そこを透
過して上端部の内部光路形成手段３１に入射する光束Ｒ
ａｒｔｔｔｔと、反射され出射面２に向かう光束Ｒａｒ
ｔｔｔｒとに分割される。

【００４０】また（ｂ）図に示したように、入射面１ｂ
に入射した光束Ｒｂは、第１の光分割面４ｂにおいて反
射され上部の第１の光分割面４ａに入射する光束Ｒｂｒ
と、光分割面４ｂを透過して第２の光分割面４ｄに入射
する光束Ｒｂｔとに分割される。

【００４１】上部の第１の光分割面４ａに入射した光束
Ｒｂｒは、第１の光分割面４ａを透過し上端部の内部光
路形成手段３１に入射する光束Ｒｂｒｔと、第１の光分
割面４ａにより反射されて第２の光分割面４ｃに入射す
る光束Ｒｂｒｒとに分割される。

【００４２】この時、透過した光束Ｒｂｒｔは、入射面
１より入射し光分割面４ａを反射した光束Ｒａｔと合成
され、反射された光束Ｒｂｒｒは、入射面１より入射し
光分割面４ａを透過した光束Ｒａｔと合成される。

【００４３】上端部の内部光路形成手段３１に入射した
光束Ｒｂｒｔは、そこで全反射されて入射した向きと逆
の向きに進行方向を変えられ第２の光分割面４ｃに入射
する。

【００４４】第２の光分割面４ｃに入射した光束Ｒｂｒ
ｔは、第２の光分割面４ｃを透過し下部の光分割面４ｄ
に入射する光束Ｒｂｒｔｔと、第２の光分割面４ｃに反
射されて出射面２に向かう光束Ｒｂｒｔｒとに分割され
る。

【００４５】この時、透過した光束Ｒｂｒｔｔは、第１
の光分割面４ａを反射また透過し第２の光分割面４ｃに
反射された光束と合成され、反射された光束Ｒｂｒｔｒ
は、第１の光分割面４ａを反射また透過し第２の光分割
面４ｃを透過した光束と合成される。

【００４６】下部の光分割面４ｄに入射した光束Ｒｂｒ
ｔｔは、そこを透過して下端部の内部光路形成手段３２
に入射する光束Ｒｂｒｔｔｔと、反射され出射面２に向
かう光束Ｒｂｒｔｔｒとに分割される。

【００４７】この時、第２の光分割面４ｄを透過して下
端部の内部光路形成手段３２に入射した光束Ｒｂｒｔｔ
ｔは、第１の光分割面４ｂを透過または反射して第２の
光分割面４ｄを反射した光束と合成され、反射された光
束Ｒｂｒｔｔｒは、第１の光分割面４ｂを透過または反
射して第２の光分割面４ｄを透過した光束と合成され
る。

【００４８】下端部の内部光路形成手段３２に入射した
光束Ｒｂｒｔｔｔは、そこで全反射されて入射した向き
と逆の向きに進行方向を変えられ第１の光分割面４ｂに
入射する。

【００４９】第１の光分割面４ｂを透過して上部の第１
の光分割面４ａに入射する光束Ｒｂｒｔｔｔｔと、反射
され第２の光分割面４ｄに入射する光束Ｒｂｒｔｔｔｒ
とに分割される。

【００５０】この時、第１の光分割面４ａに入射する光
束Ｒｂｒｔｔｔｔは、入射面１ｂより入射し第１の光分
割面４ｂに反射された光束Ｒｂｒと合成され、第２の光
分割面４ｄに入射した光束Ｒｂｒｔｔｔｒは、入射面１
ｂより入射し第１の光分割面４ｂを透過した光束Ｒｂｔ
と合成される。

【００５１】このように、入射面に入射した光束が、光
均一化素子内部に設けられた第１の光分割面と第２の光
分割面とにより繰り返し分割合成されて射出されるた
め、より一層均一化された強度の光束を得ることができ
る。

【００５２】また、本発明の光量均一化素子を複数用
い、前記入射光の光軸方向に沿って複数配置すると共
に、個々の光量均一化素子の入射面の分割方向が互いに
異なるように配置したため、一つの素子に設けられた光
分割面の配置方向だけでなく、別の素子に設けられた光
分割面の配置方向に関しても光量をより均一化すること
ができ、出射面全体により均一化された強度の光束を得
ることができる。

【００５３】更に、本発明の光量均一化素子を複数用
い、個々の光量均一化素子の入射面の分割方向が互いに
直交するように配置すれば、一つの素子に設けられた光
分割面の配置方向に対して直交する方向の光量の均一化
を行えるので、より一層射出面全体に均一化された強度
の光束を得ることができる。

【００５４】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づき説明する。
尚、各図について同一または相当する構成については同
一の符号を付した。

【００５５】図１は、本発明の光量均一化素子内の作用
を示した概略説明図である。図において、１は入射面、
２は射出面、３１は上部反射鏡、３２は下部反射鏡、４
ａ及び４ｂはハーフミラーである。

【００５６】入射面は、二つの入射領域１ａ、１ｂに分
割されており、それぞれの入射領域に対応してハーフミ
ラー４ａ、４ｂが設けられている。ハーフミラー４ａと
ハーフミラー４ｂは、入射面１に対して４５°の角度を
保つように配置され、入射面１の分割方向における上端
部及び下端部にはそれぞれ９０°に折曲された上部反射
鏡３１及び下部反射鏡３２が設けられいる。

【００５７】光源より発せられた光束Ｒが、入射面１に
入射する時、入射領域１ａ、１ｂにより二つの光束Ｒ
ａ、Ｒｂに分割される。入射領域１ａに入射した光束Ｒ
ａは、内部に設けられたハーフミラー４ａにより反射光
束Ｒａｒと透過光束Ｒａｔとに分割される。

【００５８】反射光束Ｒａｒは、上部反射鏡３１により
全反射されて入射した向きと逆の向きに射出され、下部
反射鏡３２に入射する。下部反射鏡３２に入射した反射
光束Ｒａｒは、再び全反射されて逆向きに射出された
後、ハーフミラー４ｂに裏面側から入射する。

【００５９】ハーフミラー４ｂに入射した光束Ｒａｒ
は、再び反射光束Ｒａｒｒと透過光速Ｒａｒｔとに分割
され、この時、反射光束Ｒａｒｒは入射面１ｂから入射
した光束Ｒｂの透過光束Ｒｂｔと合成されて射出される
と共に、透過光速Ｒａｒｔは入射面１ｂから入射した光
束Ｒｂの反射光束Ｒｂｒと合成されてハーフミラー４ａ
に入射する。

【００６０】ハーフミラー４ａに裏面側から入射した反
射光束Ｒｂｒと透過光速Ｒａｒｔとの合成光束は、そこ
でも分割合成が行われ、射出される光束と周回経路を周
回する光束とに分割合成されている。このように入射し
た光束は、素子内部において、切り返し分割合成される
ので、入射した光束Ｒａ、Ｒｂほぼの平均の光強度の光
束Ｒｅａ、Ｒｅｂとして射出される。

【００６１】また、本実施例では、光分割合成手段の光
分割面は、光量を分割合成するハーフミラーを挙げてい
るが、これに限らずに別の例として、可視光線のうち特
定の波長のみを選択的に透過する選択的波長透過ミラー
のような光分割面を備えたハーフミラーを使用しても良
いものである。

【００６２】また、図２は、本発明の別の光量均一化素
子内の作用を示した概略説明図である。図において、１
は入射面、２は出射面、３１は上部反射鏡、３２下部反
射鏡４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄはそれぞれハーフミラー
である

【００６３】入射面は、二つの入射領域１ａ、１ｂに分
割されており、それぞれの入射領域に対応してハーフミ
ラー４ａと４ｃ、４ｂと４ｄが設けられている。ハーフ
ミラー４ａとハーフミラー４ｂは、入射面１に対して４
５°の角度を保つように配置され、ハーフミラー４ｃと
ハーフミラー４ｄは、射出面２に対して４５°の角度を
保つように配置されている。また、入射面の分割方向に
おける上端部及び下端部にはそれぞれ９０°に折曲され
た上部反射鏡３１及び下部反射鏡３２が設けられいる。

【００６４】また、図３は、本発明の光量均一化素子の
第１実施例を示した斜視図である。入射面は１１〜１７
に分割され、入射面の分割方向の上下端には反射鏡を設
けたと共に、入射領域それぞれに第１のハーフミラー４
１〜４７と第２のハーフミラー５１〜５７とを設けた構
成となっている。この時の、上部及び下部反射鏡の屈折
角度と、第１のハーフミラーと第２のハーフミラーとの
直交角度は共に９０°である。

【００６５】光源から発せられた光束Ｒａ〜Ｒｄはそれ
ぞれ光強度が異なった光束である。従って、入射領域１
１〜１７ごとに入射する光量が相違することになるが、
それぞれの入射領域１１〜１７に対応して設けられた第
１のハーフミラー４１〜４７及び第２のハーフミラー５
１〜５７によって、分割合成されてより均一化した光束
Ｒｅａ〜Ｒｅｄとして射出される。

【００６６】ここで、図４に光強度分布図を示す。ここ
で、図４（ａ）は、入射面１に達する光束の光強度分布
を示し、図４（ｂ）は、射出面２における光強度分布を
示す。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）においては、ｘ
軸を光強度、ｙ軸を入射面または射出面での光軸垂直方
向における位置としている。これらの図に示されるよう
に、光強度分布が均一でない光束を光量均一化素子によ
りほぼ均一な強度分布を持つ光束とすることができる。

【００６７】また、図５は、本発明の光量均一化素子の
第２実施例を示した斜視図である。この実施例では、二
つの光量均一化素子を組み合わせて一体としたものを挙
げている。（ａ）はひとつの光量均一化素子の斜視図で
あり、（ｂ）及び（ｃ）は（ａ）の光量均一化素子を一
体とする時の組合わせ方の説明図である。図からもわか
る様に互いの入射面の分割方向が直交するように組み合
わせて一つの光量均一化素子としている。

【００６８】図６は、本発明の光量均一化装置の一実施
例である。図において、Ｓは光源、Ｏは照明面、Ｌ１は
コリメータレンズ系、Ｐ１及びＰ２は本発明の光量均一
化素子である。本実施例の光量均一化装置は、光量均一
化素子Ｐ１と光量均一化素子Ｐ２との入射面の分割方向
が直交するように一体に組み合わせたものである。

【００６９】Ｓから発せられた光束は、コリメータレン
ズ系Ｌ１に入射して平行光束に変換された後に、光量均
一化素子Ｐ１に入射する。光量均一化素子Ｐ１に入射し
た光束は、均一化素子Ｐ１の入射面の分割方向に対して
より均一化されて射出されるが、すぐに次に設けられた
均一化素子Ｐ２に入射することになる。

【００７０】光量均一化素子Ｐ２に入射した光束は、均
一化素子Ｐ２の入射面の分割方向に対してより均一化さ
れて射出されるので、照明面Ｏに達した光束は、縦横方
向に対してより均一化された光束となる。

【００７１】この光量均一化装置は、構成する光量均一
化素子Ｐ１の射出面と光量均一化素子Ｐ２の入射面とを
接着剤等により接着して一体にしたものであるが、ある
程度近接していれば、光量均一化素子Ｐ１の射出面と光
量均一化素子Ｐ２の入射面との間を少し開けて配置して
もよいものである。

【００７２】また、入射面の分割方向が直交していれ
ば、光量均一化素子Ｐ１と光量均一化素子Ｐ２の配置順
序及び上下方向に関係なく設けることができるものであ
る。

【００７３】更に、図７は、本発明の光量均一化素子を
多数用いた場合の光量均一化装置の一実施例である。図
では、光量均一化素子Ｐ１の入射面と光量均一化素子Ｐ
３の入射面とが同じ分割方向に分割された光量均一化素
子であり、光量均一化素子Ｐ２入射面と光量均一化素子
Ｐ４入射面とが、Ｐ１及びＰ３の入射面の分割方向と直
交した方向に分割されたものであるが勿論、配置順序及
び上下方向に関係なく設けることができるものである。

【００７４】

【発明の効果】以上のように、本発明の光量均一化素子
及び光量均一化装置は、簡単な光学系の構成で、光量の
ムラをより均一にすることができる。更に、配置間隔を
厳密に設定するような必要がないため、配置の自由度を
大きくすることができる。

【００７５】また、フライアイレンズＦＩを使用せずに
光量の均一化を可能としたため、従来の均一照明装置よ
り小型で、比較的低コストで均一な照度分布の照明を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本態様に係る光量均一化素子内の作
用を示した概略説明図である。

【図２】本発明の別の基本態様に係光量均一化素子内の
作用を示した概略説明図である。

【図３】本発明の第１実施例による光量均一化素子を示
した斜視図である。

【図４】図３に示した実施例の射出面における光強度分
布図である。

【図５】本発明の第２実施例による光量均一化素子を示
した斜視図である。

【図６】本発明の一実施例による光量均一化装置の構成
を示した説明図である。

【図７】本発明の光量均一化素子を多数用いた光量均一
化装置の一実施例を示す説明図である。

【図８】コリメータレンズ系とフライアイレンズとから
なる従来の均一照明装置の構成例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 入射面 １ａ、１ｂ、 入射領域 １１〜１７ 入射領域 ２ 射出面 ３１、３２ 反射鏡 ４ａ、４ｂ ハーフミラー ４１〜４７ ハーフミラー ５１〜５７ ハーフミラー Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ 入射光束 Ｒｅａ、Ｒｅｂ、Ｒｅｃ、Ｒｅｄ 射出光束 Ｓ 光源 Ｏ 照明面 ＦＩ フライアイレンズ Ｌ１、Ｌ２ コリメータレンズ系 Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ 光量均一化素子

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の入射領域に分割された入射面と、
   該入射面から入射した光束を透過光と反射光とに分割す
   る光分割合成手段と、前記反射光の進行光路上に設けら
   れた内部光路形成手段と、を備え；前記入射面は、予め
   定められた一方向に対して複数の入射領域に分割され；
   前記光分割合成手段は、夫々の入射領域に対応して設け
   られた複数の第１の光分割面からなり、個々の前記光分
   割面は入射面に対して予め定められた角度で互いに平行
   に設けられ；前記内部光路形成手段は、前記反射光の進
   行光路上の前記方向における端部の光分割面を透過した
   光束を他方の端部の光分割面に裏面側から前記進行形路
   上に入射させるように導いて、内部周回経路を構成する
   ものであり；前記内部周回経路上の光束を前記光分割面
   の裏面で反射させると共に前記入射光の透過光と合成し
   て射出させることを特徴とする光量均一化素子。
2. 【請求項２】 前記光分割合成手段が、前記第１の光分
   割面を透過した光束の進行経路上で、且つ、前記内部周
   回経路上に配置された第２の光分割面を備えており、 該第２の光分割面は、前記透過光の経路に対して前記第
   １の光分割面と対称な角度で配置されていることを特徴
   とする請求項１に記載の光量均一化素子。
3. 【請求項３】 複数の入射領域に分割された入射面と、
   該入射面から入射した光束を透過光と反射光とに分割す
   る光分割合成手段と、前記反射光の進行光路上に設けら
   れた内部光路形成手段と、を備え；前記入射面は、予め
   定められた一方向に対して複数の入射領域に分割され；
   前記光分割合成手段は、夫々の入射領域に対応して設け
   られた複数の第１の光分割面からなり、個々の前記光分
   割面は入射面に対して予め定められた角度で互いに平行
   に設けられ；前記内部光路形成手段は、前記反射光の進
   行光路上の前記方向における端部の光分割面を透過した
   光束を他方の端部の光分割面に裏面側から前記進行形路
   上に入射させるように導いて、内部周回経路を構成する
   ものであり；前記内部周回経路上の光束を前記光分割面
   の裏面で反射させると共に前記入射光の透過光と合成し
   て射出させる複数の光量均一化素子を備え、 該光量均一化素子は、前記入射光の光軸方向に沿って複
   数配置され、 個々の前記光量均一化素子の入射面の分割方向は、互い
   に異なることを特徴とする光量均一化装置。
4. 【請求項４】 前記入射面の分割方向が互いに直交する
   ように配置されることを特徴とする請求項３に記載の光
   量均一化装置。