JPH07320518A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 照射する光の強度分布を均一化し照射面にお
ける輝度のムラを低減した照明装置を実現する。 【構成】 照明装置において、光源（１）と、該光源
（１）の前方側に配設された集光レンズ（２）と、前記
光源（１）の後方側に配設され、前記光源（１）の高輝
度部分に対応する部分（１０ｂ）が他の部分よりも低い
反射率を有する反射鏡手段（１０）とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、照明装置に関し、特に
光源から集光レンズを介して光を照射する照明装置にお
いて、光源の後方側に設けられた反射鏡の反射率または
拡散率を部分的に調整して照射光の強度を均一化する技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばスライド写真のように透明なシー
ト上に文字や写真などの情報が記録された原稿を観察す
るために、スライドビューワーや透過光ボックスなどの
透過光源装置が使用される。

【０００３】従来、このような透過光源装置は図８、図
９に示すような光学系により構成されていた。まず図８
において、（ａ）は透過光源装置の光学系、（ｂ）はそ
の透過光源装置の拡散面における輝度分布を示す。図８
（ａ）において、フィランメントなどを発光体とする電
球などの光源１からの光の一部は、２枚のレンズで構成
された集光レンズ２内を光軸３に沿って進み、拡散板４
に照射される。拡散板４の光源１と反対側には原稿５が
置かれている。また、光源１から後方に放散した光は、
光源１後方に配置された反射鏡２０によって、集光レン
ズ２の方向に反射される。反射鏡２０はガラスに鏡面を
形成したものや金属を鏡面加工したものである。また２
０′は、反射鏡２０を光源１側から見た様子を示す平面
図である。拡散板４は、乳白色板またはスリガラスなど
の拡散率の高い半透明の板であり、集光レンズ２から照
射された光を拡散板４内部で乱反射させることにより、
照射された光の光強度の偏りを減少させて拡散板４の面
輝度を均一化させる。したがって、拡散板４からの光を
通して原稿５を観察することにより、原稿５に記録され
ている文字や画像が観察しやすくなる。

【０００４】図９の透過光源装置の構成も図８に示した
透過光源装置の構成と基本的には同じであり、光源１、
集光レンズ２、拡散板４、および反射鏡２１が光軸３上
に配置されているが、ここでは反射鏡２１として凹面鏡
を使用している。反射鏡２１として凹面鏡を使用するこ
とにより、光源１から後方に放散される光を効率よく集
光レンズ２の方に導くことができ、拡散板４の輝度を高
めることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の照明装置では、光源から集光レンズを通じて
照射される光のうち、光源の高輝度部分から反射鏡で反
射されて集光レンズにより照射される光の強度が最も大
きいので、拡散板の中央部の輝度が最も大きくなり、拡
散板の面輝度が不均一になるという不都合が生じ、たと
えば透過資料に含まれる情報が正確に読み取れない場合
があった。

【０００６】たとえば図８（ｂ）に示すように、図８
（ａ）の透過光源装置の拡散板４における輝度の分布
は、拡散板４の中央が最も大きく、周囲になるにしたが
って小さくなる。図９（ａ）に示した光源１の反射鏡２
１として凹面鏡を使用する場合も同様に、図９（ｂ）の
グラフで、拡散板４の中央部において輝度が最も高くな
っており、拡散板４の面輝度はムラになっている。

【０００７】この対策として、不均一な高輝度をもたら
す光源からの光が直接拡散板に到達しないように、集光
レンズの中央部に光透過率が低い領域を形成する方法が
考えられる。しかしこの方法では、集光レンズに形成し
た光透過率の低い領域の影が拡散板に映り、拡散板の面
輝度に新たなムラが生じる場合がある。

【０００８】また別の方法として、拡散板として拡散率
の高い材料を使用することにより、拡散板に入射した光
を拡散板中で乱反射を繰り返させて面輝度を均一化する
ことも考えられる。しかし拡散率を高めると光透過率が
下がるため、拡散板全体の面輝度が低下するといる問題
がある。

【０００９】したがって、本発明の目的は、均一な強度
分布を有する光を照射可能な照明装置を提供することに
ある。

【００１０】本発明の他の目的は、拡散板を備えた照明
装置において、低拡散率の拡散板を使用しても均一な光
強度分布を有する照明光を生成できるようにすることに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明の照明装置においては、光源と、該光源
の前方側に配設された集光レンズと、前記光源の後方側
に配設され、前記光源の高輝度部分に対応する部分が他
の部分よりも低い反射率を有する平面鏡または凹面鏡の
ような反射鏡手段とが設けられる。

【００１２】また、前記反射鏡手段は、中央の所定領域
の反射率をその周囲の領域の反射率よりも低くすると好
都合である。

【００１３】また、前記反射鏡手段は、中央に開口部が
設けられていてもよい。

【００１４】また、前記反射鏡手段は絞り型反射鏡であ
り、中央の開口部の面積を変えることができることが好
ましい。

【００１５】また、前記反射鏡手段は、前記開口部の後
部に無反射または低反射率部材を設けてもよい。

【００１６】また、前記反射鏡手段と前記光源との間
に、透過光量を部分的に変えることができるフィルタを
設けてもよい。

【００１７】また、前記光源と前記集光レンズとを結ぶ
光軸上に、前記集光レンズを通った光の強度分布を均一
化するための拡散板を設けてもよい。

【００１８】

【作用】このような構成により、前方側に集光レンズが
配設された光源の後方に、光源の高輝度部分に対応する
部分が他の部分よりも低い反射率を有する凹面鏡または
平面鏡などの反射鏡手段を設けることにより、光源の高
輝度部分から集光レンズに反射される光の強度を弱める
ことができる。これにより、集光レンズから照射される
光は、光源の高輝度部分からの光の強度が弱められるの
で、結果的に光強度分布が均一化される。したがって、
本発明の照明装置により光を照射すると、ムラがなく均
一な照度が得られる。

【００１９】また、反射鏡手段として、中央の所定領域
の反射率をその周囲の領域の反射率よりも低くしたり、
または反射鏡中央に開口部を設けることにより、光源の
高輝度部分から集光レンズに反射される光の強度を弱め
ることができ、集光レンズから照射される光の強度が均
一化される。

【００２０】また、反射鏡手段として、中央の開口部の
面積を変えることができる絞り型反射鏡、または反射鏡
の前面に透過光量を部分的に変えることができるフィル
タを設けたものを使用することにより、反射鏡手段にお
いて光源から集光レンズに反射する光の強度を弱める領
域を調整することができ、光源の高輝度部分の大きさが
変化した場合でも、変化した高輝度部分の大きさに合わ
せて反射光強度を調整することができる。したがって、
光源からの光を常に均一な光強度で集光レンズから照射
することができる。

【００２１】また、光源と集光レンズとを結ぶ光軸上
に、光の強度分布を均一化するための拡散板を設けるこ
とにより、反射鏡手段で光源の高輝度部分からの光の強
度が弱まられ均一化された光が拡散板に照射されて拡散
されるので、拡散板として低拡散率のものを使用して
も、より均一化された面輝度を得ることができ、したが
って高輝度で均一な光強度分布を有する照明装置が得ら
れる。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
き説明する。

【００２３】図１は、本発明の第１の実施例に係る照明
装置の構成を示し、（ａ）は光学系の構成、（ｂ）は拡
散板における輝度分布を示す。

【００２４】図１（ａ）において、この照明装置の光学
系は、光源１、光源１の前方に配設され２枚のレンズで
構成された集光レンズ２、その前方の光軸３上にある拡
散板４、および光源１の後方に配設された反射鏡１０で
構成される。なお、１０′は、反射鏡１０を光源１側か
ら見た図であり、この図から明らかなように反射鏡１０
の鏡面領域１０ａの中心部には白色の低反射率領域１０
ｂが形成されている。この低反射率領域１０ｂの位置
は、光源１のすぐ後側、つまり反射鏡１０表面において
光軸３が交わる点を中心とする領域であり、光源１の高
輝度部分に対応する位置である。また、拡散板４の前方
には透過原稿５が置かれている。

【００２５】光源１から前方に放射される光の一部は、
集光レンズ２を通って光軸３に沿って進み、拡散板４に
均一の強度で照射される。一方、光源１から後方に放射
される光は、反射板１０で反射されて集光レンズ２の方
向に進むが、反射板１０の光源１のすぐ後側の高輝度部
分と対応する部分は低反射率領域１０ｂであるため、光
源１の高輝度部分から集光レンズ２に反射する光の強度
は弱められる。この結果、光源１から後方に放射され反
射鏡１０で反射されて集光レンズ２に入射する光の強度
分布はほぼ均一化され、拡散板４に照射される光強度が
均一化される。図１（ｂ）のグラフは、拡散板４におけ
る輝度分布を示し、縦軸は拡散板４の平面方向の位置、
横軸は拡散板４の輝度である。このグラフから分かるよ
うに、拡散板の面輝度はほぼ均一化されている。

【００２６】このように、光源１後方に配設された反射
鏡１０に、光源１の高輝度部分に対応する位置に低反射
率領域１０ｂを設けることにより、高輝度部分の反射光
を抑えて反射鏡１０による反射光の強度を均一化するこ
とができる。したがって、集光レンズ２から拡散板４に
照射される光強度が均一化されるので、拡散板４の面輝
度にムラがなくなり、スライドビューワー等において透
過原稿５に記録された画像を観察しやすくなる。

【００２７】なお、本実施例では、反射鏡の反射面にお
いて周囲を鏡面、中心部分を白色にしているが、反射面
における光源の高輝度部分に対応する領域で反射される
光をその周囲よりも少なくすればよい。したがって、た
とえば周囲を白色にして中心部分を黒色にしたり、周囲
を鏡面にして中心部を黒色にしてもよい。

【００２８】また、本実施例では、反射鏡の反射面に一
定の反射率を有する低反射率領域を設けているが、反射
面の反射率を中心にむかって除々に低くすることによ
り、反射光の強度をきめ細かく調整することができ、拡
散板の面輝度をよりいっそう均一化することができる。

【００２９】次に、本発明の第２の実施例に係る照明装
置について、図２を参照して説明する。本実施例の照明
装置も、図１に示した照明装置と同様に、光源１の前方
に集光レンズ２が配設されその光軸３上に拡散板４が配
設されている。拡散板４のさらに前方には、原稿５があ
る。光源１の後方には反射鏡１１が配設されている。本
実施例の照明装置の図１の照明装置と異なる点は、反射
鏡１１が凹面鏡で構成されている点である。また１１′
は、反射鏡１１を光源１側から見た図であり、反射面の
鏡面領域１１ａの中心部分に白色に塗られた低反射率領
域１１ｂが形成されている。

【００３０】したがって、第１の実施例と同様に、光源
１の高輝度部分から反射鏡１１で反射して集光レンズ２
に入射する光の強度を抑えることができるので、集光レ
ンズ２から拡散板４に照射される光強度が均一化され、
図２（ｂ）に示すように拡散板４の面輝度にムラがなく
なる。また、本実施例では反射鏡として凹面鏡を利用し
ているので、光源から後方に放射された光を効率良く反
射することができ、拡散板の輝度を高めることができ
る。

【００３１】次に、本発明の第３の実施例に係る照明装
置を、図３と図４を参照して説明する。本実施例に係る
照明装置の光学系の構成は、図１と関連して説明した第
１の実施例とほぼ同じであるが、反射鏡部分の構成だけ
が異なる。図３、図４はその反射鏡部分だけを示したも
のであり、それぞれ（ａ）は光源側から見た正面図
（ｂ）は側面図である。

【００３２】まず図３に示した反射鏡部分１２は、中央
に開口部が設けられた反射鏡１２ａおよびその後方の低
反射率板１２ｂから構成されている。反射鏡１２ａの開
口部は図示していない光源の高輝度部分に対応する位置
にある。したがって、光源から後方に放射される光のう
ち光源の高輝度部分から集光レンズに入射するように反
射する光は、反射鏡１２ａで反射されずに低反射率板１
２ｂに入射し反射光の強度が弱められる。これにより、
反射鏡部分１２で反射される光の光強度分布が均一化さ
れる。

【００３３】次に、図４に示した反射鏡部分１５は、中
央部に開口部が設けられた凹面鏡の反射鏡１３ａおよび
その後方の低反射率板１３ｂから構成されている。この
構成においても図３に示した反射鏡部分１４と同様に、
反射鏡部分１５で反射される光の強度が均一化される。
また、反射鏡として鏡面を使用しているので、光源から
の光を効率良く集光レンズに導くことができる。

【００３４】したがって、図３、図４に示したように、
後部に低反射率板を有し、中央に開口部を設けた反射鏡
を使用することにより、光源の高輝度部分からの光を弱
めて光の強度分布を均一化し、拡散板の面輝度のムラを
少なくすることができる。

【００３５】なお、本実施例では、反射鏡の後方に低反
射率板を設けているが、低反射率板の代わりに表面が無
反射または拡散率の高い板を設けてもよい。

【００３６】次に、本発明の第４の実施例に係る照明装
置について、図５と図６を参照して説明する。本実施例
に係る照明装置の光学系の構成は、図１、図２と関連し
て説明した第１の実施例、第２の実施例と同じである
が、反射鏡部分の構成だけが異なる。図５、図６はその
反射鏡部分だけを示したものであり、それぞれ（ａ）は
光源側から見た平面図、（ｂ）は側面図である。

【００３７】図５の反射鏡部分１４は、中央に開口部を
有する反射鏡１４ａとその後方の低反射率板１４ｂとか
ら構成されおり、第３の実施例の反射鏡部分１２、１３
と類似しているが、反射鏡１４ａが複数の反射板からな
り、その中央開口部の面積を変えることができる絞り型
反射鏡である点が異なる。このような構成においても第
３の実施例と同様に、反射鏡部分１４で光源の高輝度部
分から集光レンズに反射される光の強度は弱められる。
また本実施例では、反射鏡１４ａとして絞り型反射鏡を
使用しているので、その開口部の面積を調節することが
でき、低反射率板１４ｂで反射させて弱める光の割合を
調整することができる。したがって、光源の高輝度部分
の大きさが変化するような場合でも、集光レンズから照
射される光の強度を均一化することができ、拡散板の面
輝度を均一することができる。

【００３８】また図６は、反射鏡部分１５を、中央に開
口部を有する凹面鏡からなる絞り型の反射鏡１５ａおよ
びその後方の低反射率板１５ｂで構成したものである。
反射鏡１５ａとして凹面鏡を用いることにより、光源か
ら後方に放射される光を効率良く集光レンズに導くこと
ができる。このような構成においても、図５に示した反
射鏡部分と同様に、反射鏡１５ａ中央の開口部から低反
射率板１５ｂに入射し反射する光の強度が弱められるの
で、反射鏡部分１５で反射される光の強度が均一化さ
れ、さらに、光源の高輝度部分の大きさが変化した場合
でも、反射鏡１５ａの開口部面積を調整することにより
反射鏡部分１５の反射光を調整して、拡散板に照射する
光を均一化することができる。

【００３９】次に、本発明の第５の実施例に係る照明装
置について図７を参照して説明する。本実施例の照明装
置の光学系も、やはり第１の実施例の照明装置の光学系
とほぼ同じであるが、反射鏡部分の構成だけが異なる。
図７（ａ）（ｂ）は、その反射鏡部分１６の概略的な斜
視図である。

【００４０】図７（ａ）において、反射鏡部分１６は平
坦な鏡面を有する反射鏡１６ａおよびその前面のフィル
タ１６ｂからなる。フィルタ１６ｂは、電気信号などに
より光透過領域の位置、形状、透過率などを変化させる
ことができる液晶やエレクトロクロミックスなどの素子
からなる板である。フィルタ１６ｂにおいて、光透過率
の低い領域が低光透過率領域１６ｃであり、低光透過率
領域１６ｃ以外の領域はほぼ透明である。

【００４１】この低光透過率領域１６ｃは、図示されて
いない光源の高輝度部分からの光が反射鏡１６ａで反射
されて集光レンズに入射する経路上に設けられる。した
がって、反射鏡部分１６において光源の高輝度部分から
集光レンズに反射する光の強度が弱められるので、集光
レンズに反射される光の光強度が均一化され、拡散板の
面輝度が均一化される。またフィルタ１６ｂは、図７
（ｂ）のように低光透過率領域１６ｃの面積を変化させ
ることができるので、光源の高輝度部分の大きさが変化
してもそれに対応して反射鏡部分１６の反射状態を変化
させて、拡散板の面輝度を常に適切な状態に調整するこ
とができる。また、フィルタ１６ｂの前面に赤外線カッ
トフィルタを設けると、液晶などのフィルタ１６ｂの特
定の劣化を防ぐことができる。

【００４２】なお、以上説明した実施例においては、光
源からの光を拡散板に照射させてその光により透過資料
を透視するための照明装置に関して説明したが、拡散板
を使用しあるいは使用せずに、光源からの光による透過
資料の透過像をスクリーンに投影する場合等の照明装置
にも本発明を適用することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、集光レ
ンズを前面に配設した光源の後方に反射鏡手段を設け、
その反射鏡手段の光源の高輝度部分に対応する部分がそ
の他の部分よりも低い反射率となるようにしているの
で、光源の高輝度部分から集光レンズに反射される光の
強度を弱めることができる。これにより、集光レンズか
ら照射される光の強度分布が均一化されて、その光が照
射される面の輝度のムラが大幅に低減される。

【００４４】また、反射鏡手段として、絞り型反射鏡ま
たは光透過量を部分的に変えることができるフィルタを
使用することにより、反射鏡手段における低反射率領域
の面積を調整することができる。したがって、光源の高
輝度部分の大きさが変化した場合でも、反射鏡手段の低
反射率領域の面積を変えることより光源の高輝度部分か
ら集光レンズに反射する光の強度分布を的確に調整する
ことができ、集光レンズから常に均一な強度分布の光を
照射することができる。

【００４５】また光源と集光レンズを結ぶ光軸上に拡散
板を設けることにより、反射鏡手段によって均一化され
集光レンズから照射された光がさらに均一化されるの
で、拡散板において極めて均一な面輝度が得られる。し
たがって、この拡散板の前方にスライドなどの透過資料
を配置してその透過光を観察する際、資料画像に含まれ
る情報を極めて見やすい状態で正確に観察することがで
きる。また、拡散率の低い拡散板を使用しても光強度分
布を充分均一化できるので、拡散板による光強度の低下
が少なくなり効率のよい照明装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る照明装置を示す説
明図であり、（ａ）は光学系の構成、（ｂ）は拡散板に
おける輝度分布を示す。

【図２】本発明の第２の実施例に係る照明装置を示す説
明図であり、（ａ）は光学系の構成、（ｂ）は拡散板に
おける輝度分布を示す。

【図３】本発明の第３の実施例に係る照明装置の反射鏡
部分を示し、（ａ）は光源側から見た平面図、（ｂ）は
断面図である。

【図４】本発明の第３の実施例に係る照明装置の図３と
は別の反射鏡部分を示し、（ａ）は光源側から見た平面
図、（ｂ）は断面図である。

【図５】本発明の第４の実施例に係る照明装置の反射鏡
部分を示し、（ａ）は光源側から見た平面図、（ｂ）は
断面図である。

【図６】本発明の第４の実施例に係る照明装置の図５と
は別の反射鏡部分を示し、（ａ）は光源側から見た平面
図、（ｂ）は断面図である。

【図７】本発明の第５の実施例に係る照明装置の反射鏡
部分を示し、（ａ）（ｂ）それぞれ異なる状態を示す概
略的な斜視図である。

【図８】従来の照明装置の反射鏡部分を示す説明図であ
り、（ａ）は光学系の構成、（ｂ）は拡散板における輝
度分布を示す。

【図９】従来の照明装置の反射鏡部分を示す説明図であ
り、（ａ）は光学系の構成、（ｂ）は拡散板における輝
度分布を示す。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 集光レンズ ３ 光軸 ４ 拡散板 ５ 原稿 １０、１０′１１、１１′ 反射鏡 １２、１３、１４、１５、１６ 反射鏡部分 １２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａ、１６ａ 反射鏡 １２ｂ、１３ｂ、１４ｂ、１５ｂ 低反射率板 １６ｂ フィルタ １６ｃ 低光透過率領域 ２０、２０′、２１、２１′ 反射鏡

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、 該光源の前方側に配設された集光レンズと、 前記光源の後方側に配設され、前記光源の高輝度部分に
   対応する部分が他の部分よりも低い反射率を有する反射
   鏡手段と、 を備えたことを特徴とする照明装置。
2. 【請求項２】 前記反射鏡手段は、平面鏡または凹面鏡
   である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】 前記反射鏡手段は、中央の所定領域の反
   射率がその周囲の領域の反射率よりも低いことを特徴と
   する請求項１または２に記載の照明装置。
4. 【請求項４】 前記反射鏡手段は、中央に開口部が設け
   られていることを特徴とする請求項１または２に記載の
   照明装置。
5. 【請求項５】 前記反射鏡手段は絞り型反射鏡であり、
   中央の開口部の面積を変えることができることを特徴と
   する請求項４に記載の照明装置。
6. 【請求項６】 前記反射鏡手段は、前記開口部の後部に
   無反射または低反射率部材を備えることを特徴とする請
   求項４または５に記載の照明装置。
7. 【請求項７】 前記反射鏡手段と前記光源との間に透過
   光量を部分的に変えることができるフィルタを備えるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
8. 【請求項８】 前記光源と前記集光レンズとを結ぶ光軸
   上にあって、前記集光レンズを通った光の強度分布を均
   一化するための拡散板を備えたことを特徴とする請求項
   １に記載の照明装置。