JPH05130328A - 偏向具及び偏向具を用いた照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光源を二個使用できるレンズを提供する。 【構成】 ガラスの表面に、所定位置に第一焦線ＦＡを
結ぶべく所定方向に傾斜した第一入射面群１１と、前記
第一焦線ＦＡとは異なる位置に第二焦線ＦＢを結ぶべく
前記第一入射面群１１とは逆方向に傾斜した第二入射面
群１２とを交互に設けた二焦線シリンドリカルフレネル
レンズ２。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機やイメージリー
ダの光学系等に適用される偏向具及び偏向具を用いた照
明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５〜図６は従来例を示す。図５（Ａ）
は第一従来例で、偏向具としての回転放物面鏡１００の
焦点近傍に光源１０１を設けたものである。光源１０１
から発せられた光束ａは回転放物面鏡１００によって反
射され、平行化（コリメート）される。

【０００３】図５（Ｂ）は第二従来例で、偏向具として
のレンズ２００の焦点近傍に光源２０１を設けたもので
ある。光源２０１の光束ａはレンズ２００を透過する際
に平行化される。

【０００４】図５（Ｃ）は第三従来例で、偏向具として
のシリンドリカルフレネルレンズ３００，３０１を二枚
設けている。シリンドリカルフレネルレンズ３００は水
平方向のみパワーを有し、シリンドリカルフレネルレン
ズ３０１は高さ方向のみパワーを有する。そして、シリ
ンドリカルフレネルレンズ３００，３０１の焦線の交点
近傍には光源３０２を設けてある。

【０００５】そして光源３０２の光束ａはシリンドリカ
ルフレネルレンズ３００を透過する際に水平方向にのみ
平行化され、その後、シリンドリカルフレネルレンズ３
０１を透過する際に高さ方向に平行化される。

【０００６】図６（Ａ）は第四従来例で、偏向具として
のフレネルレンズ４００を示しており、その表面には所
定方向に傾斜した第一入射面群４０１と、第一入射面群
４０１とは逆方向に傾斜した第二入射面群４０２とを設
けてある。第一，第二入射面群４０１，４０２はフレネ
ルレンズ４００の中央を境としてそれぞれ連続的に設け
てある。第一，第二入射面群４０１，４０２の間には段
差４０３，４０４を形成してある。

【０００７】そして、第一，第二入射面群４０１，４０
２の焦線の交点近傍に光源４０５を設けてある。光源４
０５の光束ａは第一，第二入射面群４０１，４０２に入
射し、平行化される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例で
は次の問題点があった。

【０００９】 第一〜第四従来例は焦点，焦線が一箇
所であるため、単一の光源しか使用できない。従って、
平行化した光束の照度が低い。

【００１０】もし、照度を高くするためには発光量の大
きな光源を使用しなければならない。ところが、ハロゲ
ンランプやタングステンランプのような光源では、発光
量の大きなランプを求めると基本的な発光効率が変化し
ていないため、発光部分の面積が大きくなってしまう傾
向にある。

【００１１】すると、図６（Ｂ）に示した如く、発光部
面積が大きくなってしまった光源５００では、発光部の
大部分が集光レンズ５０６の焦点Ｆより大きく外れてし
まい、消費電力を大きくして発光量をあげた割には、照
度があがらず、加えて、焦点Ｆよりはずれた部分の光束
が不完全なコリメート状態となるために、光源からの距
離に照度が依存してしまう照明装置しか形成できなかっ
た。

【００１２】 第四従来例はフレネルレンズ４００の
段差４０３，４０４に入射した光束ａ（斜線部分）は透
過の際に平行化されず、有効に利用されていない。

【００１３】 第一〜第四従来例では光源と偏向具と
の距離関係は、中央部よりも端部のほうが遠くなる。そ
れゆえ、コリメート後の光束は断面内において中心部が
明るく周辺部が暗くなるというムラ現象、即ち、照明不
良を伴ってしまう場合が多い。

【００１４】本発明は光源を二つ使用できる偏向具を提
供し、また光源の光束を有効に平行化でき、かつ光量の
均一な平行光束を得られる偏向具を用いた照明装置を提
供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、光透過性を有する透光部材の表面に、所定位
置に第一焦線を結ぶべく所定方向に傾斜した第一入射面
群と、前記第一焦線とは異なる位置に第二焦線を結ぶべ
く前記第一入射面群とは逆方向に傾斜した第二入射面群
とを交互に設けたことを特徴とする。

【００１６】また、上記偏向具を備え、該偏向具の第一
焦線近傍と第二焦線近傍とにそれぞれ光源を配置したこ
とを特徴とする。

【００１７】

【作用】上記構成に基づく本発明は、第一焦線及び第二
焦線近傍にそれぞれ別個に光源を配置できる。

【００１８】また、二つの光源から発した光束は、全て
第一入射面群または第二入射面群に入射して屈折し、平
行化される。更に、光源が二つあるとともに、光源から
偏向具の中央部までの距離よりも、光源から偏向具の端
部までの距離が近くなり、中央部，端部における光束の
光量が均一となる。

【００１９】

【実施例】次に、本発明を図面に基づいて説明する。ま
ず、本発明に使用される中心的役割を果たす偏向具とし
ての二焦線シリンドリカルフレネルレンズについて述べ
る。図１（Ａ）,(Ｂ）はその原理を説明するための平面
図である。

【００２０】光透過性を有するガラス，プラスチック等
の透光部材、即ち、シリンドリカルフレネルレンズＡ，
Ｂの表面には、逆方向に傾斜した入射面群９，１０を形
成してあり、それぞれ空間上の異なる位置に焦線を有す
る。そして、上記入射面群９，１０のピッチの半分周期
で交互に第一，第二入射面群１１，１２を合成したもの
が二焦線シリンドリカルフレネルレンズ２である。

【００２１】なお、稜線１３と谷線１４との間の第一，
第二入射面群１１，１２は図面上は平面となっている
が、光源からの光束を平行化するのに最適な曲面を選択
してかまわない。

【００２２】図１（Ｂ）は二焦線シリンドリカルフレネ
ルレンズ２の平面図であるが、第一，第二入射面１１，
１２は省略してある（以下、全図同様）。そして、それ
ぞれの第一，第二焦線ＦＡ，ＦＢに相当する位置に別個
に光源３Ａ，３Ｂを設けている。

【００２３】この時、光源３Ａ，３Ｂは、二焦線シリン
ドリカルフレネルレンズ２の中央部２ａまでの距離より
も、端部２ｂまでの距離の方が近い。

【００２４】このように構成した照明装置においては、
光源ＦＡ，ＦＢから発した光束Ｄは第一，第二入射面１
１，１２に全て入射して屈折，透過し、水平方向に平行
化されることとなる。

【００２５】以上のように、本発明においては、光源を
二つ使用することができるため、光束の照度を高めるこ
とができるし、全ての光束Ｄを効率よく平行化できる。

【００２６】また、端部２ｂの方が中央部２ａよりも光
源ＦＡ，ＦＢまでの距離が近いため、光源ＦＡ，ＦＢを
水平方向において第一，第二入射面１１，１２に対して
角度調整すれば、全体として水平方向の光量を均一にす
ることができる。

【００２７】図２（Ａ）,(Ｂ）は照明装置の第二実施例
を示す平面図，側面図である。二焦線シリンドリカルフ
レネルレンズ２は水平方向にパワーをもっており（第
一，第二入射面は上下方向に沿って設けてある）、二焦
線シリンドリカルフレネルレンズ２と平行に配置したシ
リンドリカルフレネルレンズ１は、入射面を水平方向に
沿って設けて高さ方向にパワーを有する。このシリンド
リカルフレネルレンズ１は図６のものと同様に構成され
た公知のものである。

【００２８】また、二焦線シリンドリカルフレネルレン
ズ２の第一，第二焦線にはそれぞれ光源３Ａ，３Ｂを設
けてあり、光源３Ａ，３Ｂの近傍には反射ミラー４，４
を設けてある。

【００２９】光源３Ａ，３Ｂから発した光束Ｄは二焦線
シリンドリカルフレネルレンズ２によって水平方向に平
行化された後、シリンドリカルフレネルレンズ１によっ
て高さ方向に平行化される。このように第二実施例はア
ナモルファック光学系を形成している。そして、第一実
施例と同様の作用効果を得られる。

【００３０】また、光源３Ａ，３Ｂから逆方向、図中左
方向へ出た光束は反射ミラー４で反射されて光源３Ａ，
３Ｂ側へと戻されるため、その大きさ，位置を調整する
ことで平行化光束の高さ方向の進行に直交する断面内に
おける光量ムラの除去も可能であるという別の作用効果
がある。

【００３１】なお、二焦線シリンドリカルフレネルレン
ズ２の裏面、即ち、光源３Ａ，３Ｂとは反対側の面にシ
リンドリカルフレネルレンズ１の入射面と同様な入射面
を形成してシリンドリカルフレネルレンズ１を除去すれ
ば、レンズが一枚で同様の効果を得られるし、コンパク
トな照明装置となる。

【００３２】図３（Ａ）,(Ｂ）は第三実施例を示してい
る。（Ａ）は平面図で、（Ｂ）は側面図である。二焦線
シリンドリカルフレネルレンズ２の第一，第二焦線には
光源３Ａ，３Ｂを設けてあり、光源３Ａ，３Ｂを隔てて
シリンドリカル放物面鏡５を設けてある。光源３Ａ，３
Ｂはシリンドリカル放物面鏡５の焦線上にある。シリン
ドリカル放物面鏡５の高さ方向寸法は二焦線シリンドリ
カルフレネルレンズ２と同じに設定してある。

【００３３】また、光源３Ａ，３Ｂと二焦線シリンドリ
カルフレネルレンズ２との間には、細幅の遮光板６を水
平方向に沿って設けてある。

【００３４】上記構成において、光源３Ａ，３Ｂから発
した光束Ｄはシリンドリカル放物面鏡５によって反射さ
れて高さ方向にのみ平行化され、二焦線シリンドリカル
フレネルレンズ２によって水平方向に平行化されること
となる。

【００３５】光源３Ａ，３Ｂから直接二焦線シリンドリ
カルフレネルレンズ２側へ向った光束は、遮光板６によ
って遮光されるか、または反射されて光源３Ａ，３Ｂ側
へと戻される。

【００３６】本実施例では第一実施例と同じ作用効果の
他に、シリンドリカル放物面鏡５によって予め光束Ｄを
高さ方向に平行化することができるため、より広い立体
角度をカバーできる高効率な照明装置となっている。

【００３７】図４（Ａ）,(Ｂ）は第四実施例を示してい
る。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。同じ高さ
方向寸法を有する二焦線シリンドリカルフレネルレンズ
２０，２１を平行に配置してある。一方の二焦線シリン
ドリカルフレネルレンズ２０は高さ方向にパワーをも
ち、他方の二焦線シリンドリカルフレネルレンズ２１は
水平方向にパワーをもつ。そして、二組の第一，第二焦
線上に光源３を四個設けたものである。

【００３８】上記構成においては光源３の光束Ｄは一方
の二焦線シリンドリカルフレネルレンズ２０によって高
さ方向に平行化され、他方の二焦線シリンドリカルフレ
ネルレンズ２１によって水平方向に平行化される。

【００３９】本実施例でも第一実施例と同様の効果を得
られる他、光源３が四個ある分照度が一層向上する。な
お、上記二焦線シリンドリカルフレネルレンズ２０，２
１の第一，第二入射面を、それぞれ一枚のレンズの表裏
に形成すれば、レンズが一枚ですみ装置全体がコンパク
トな構成となる。

【００４０】なお、本発明は具体的には複写機やイメー
ジリーダの光学系等に用いられる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明は、光源を二個使用
することができ、照度を効率よく高められる。また、光
源からの光束の全てを第一，第二入射面を介して透過さ
せ、平行化できる。従って、コリメート効率がよい。更
に、光源から偏向具の端部までの距離のほうが中央部ま
での距離よりも短くなるため、全体の光量をムラなく均
一化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明で使用する二焦線シリンドリカ
ルフレネルレンズの原理を示す平面図、（Ｂ）は本発明
の照明装置の第一実施例の平面図。

【図２】（Ａ）は第二実施例の平面図、（Ｂ）は第二実
施例の側面図。

【図３】（Ａ）は第三実施例の平面図、（Ｂ）は第三実
施例の側面図。

【図４】（Ａ）は第四実施例の平面図、（Ｂ）は同側面
図。

【図５】（Ａ）は第一従来例の側面断面図、（Ｂ）は第
二従来例の側面図、（Ｃ）は第三従来例の斜視図。

【図６】（Ａ）は第四従来例の側面図、（Ｂ）は光源の
表面積と焦点の関係を示す側面図。

【符号の説明】

２，２０，２１ 二焦線シリンドリカルフレネルレンズ
（偏向具） １１ 第一入射面 １２ 第二入射面 ３Ａ，３Ｂ，３ 光源 ＦＡ 第一焦線 ＦＢ 第二焦線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光透過性を有する透光部材の表面に、所
   定位置に第一焦線を結ぶべく所定方向に傾斜した第一入
   射面群と、前記第一焦線とは異なる位置に第二焦線を結
   ぶべく前記第一入射面群とは逆方向に傾斜した第二入射
   面群とを交互に設けたことを特徴とする偏向具。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した偏向具を備え、該偏
   向具の第一焦線近傍と第二焦線近傍とにそれぞれ光源を
   配置したことを特徴とする偏向具を用いた照明装置。