JPH0954252A

JPH0954252A - 平行光照明光学系

Info

Publication number: JPH0954252A
Application number: JP20948695A
Authority: JP
Inventors: Kenji Endo; 健次遠藤; Satohiro Moriwaki; 聡博森脇; Kenji Kamiyama; 憲司上山
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1995-08-17
Filing date: 1995-08-17
Publication date: 1997-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】露光機で悪影響を及ぼす非コリメート光線を
簡単に抑えることができる平行光照明光学系を提供す
る。【解決手段】光軸ＡＸに対して特定角度よりも小さな
角度をなす平行光のみを選択的に透過する光制御素子２
０がフレネルレンズＦＬと被照明面１０との間に設けら
れる。したがって、光軸ＡＸに対して特定角度以上の角
度をなす光、つまり非コリメート光線が光制御素子２０
により遮蔽され、非コメリート光線が被照明面１０に照
射されるのを抑制している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製版密着プリンタ
ーや液晶表示素子用プロキシミティ露光機などに適用可
能な平行光照明光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】製版密着プリンターや液晶表示素子用プ
ロキシミティ露光機などでは、フレネルレンズを用いた
平行光照明光学系が広く利用されている。この照明光学
系では、フレネルレンズによって光源からの光を被照明
面に導いて当該被照明面を照明する。

【０００３】このフレネルレンズＦＬには、図２３に示
すように、レンズ角σのレンズ面２と非レンズ角φの非
レンズ面４とにより構成されるフレネルレンズ面６が形
成されており、当該フレネルレンズＦＬの平面８に光線
Ｆが入射されると、入射光線ＦはフレネルレンズＦＬの
平面８で屈折され、フレネルレンズＦＬ内を直進した
後、レンズ面２で屈折され、光軸ＡＸと平行に進んで被
照明面に導かれる。なお、この明細書では、上記のよう
にして、光軸ＡＸと平行に進み被照明面側に導かれる光
線Ｆ´を「コリメート光線」と称する。

【０００４】しかしながら、レンズ面２に入射した入射
光線Ｆは部分的に当該レンズ面２で反射され、当該反射
光線（同図の１点鎖線）ＦRがフレネルレンズＦＬ内を
進んで平面８により反射された後、非レンズ面４に導か
れることがある。この反射光線ＦRは非レンズ面４で屈
折した後、フレネルレンズＦＬから出射するが、この光
線ＦRは、上記コリメート光線Ｆ´とは異なり、光軸Ａ
Ｘと平行になっておらず、製版密着プリンターや液晶表
示素子用プロキシミティ露光機などの装置において不都
合が生じる。例えば、このような光線（以下「非コリメ
ート光線」という）ＦRが発生するフレネルレンズを用
いると被照明面において局部的に非コリメート光線が集
光するので、照度分布が不均一となり、製版密着プリン
ターでは網点濃度むらが、また液晶表示素子用プロキシ
ミティ露光機では液晶表示板の輝度むらが生じる。さら
にプロキシミティ露光機では、非コリメート光線の存在
で、照明光が完全に平行光にならず、マスクに対して傾
きを持ち、露光されるパターンはマスクと同一ではな
く、ずれた位置に形成されてしまう。

【０００５】そこで、非レンズ面４から出射する非コリ
メート光線を低減し、あるいは局部的な集光度を低減す
るために、従来より種々の提案がなされている。例え
ば、特公昭５７−１２９６１号公報では非レンズ面４を
拡散面に仕上げる技術が、また特開昭５３−３６２５０
号公報では非レンズ面４に吸収膜や反射防止膜を設ける
技術がそれぞれ提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、非レン
ズ面４が形成されたフレネルレンズ面６は複雑な形状を
有しているため、当該非レンズ面４を拡散面に仕上げた
り、あるいは非レンズ面４にのみ吸収膜や反射防止膜を
設けることは容易でない。

【０００７】また、上記従来技術では、非レンズ面４か
ら出射する非コリメート光線にのみ着目し、その非コリ
メート光線の低減を図る技術であるが、レンズ面２から
も非コリメート光線は出射するため、提案技術によって
非コリメート光線を十分に低減することは困難である。
なお、非コリメート光線の発生態様については、後の実
施例の説明で詳細に説明する。

【０００８】本発明は、上述のような問題に鑑みてなさ
れたものであって、露光機で悪影響を及ぼす非コリメー
ト光線を簡単に抑えることができる平行光照明光学系を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、光源
と、一方の面が平面に仕上げられるとともに他方の面が
フレネルレンズ面に仕上げられたフレネルレンズとを備
え、前記光源からの光を前記フレネルレンズの前記平面
に入射し、前記フレネルレンズ面を介して被照明面に導
き、当該被照明面を照明する平行光照明光学系であっ
て、上記目的を達成するため、光軸に対して特定角度よ
りも小さな角度をなす平行光のみを選択的に透過する光
制御素子を前記フレネルレンズと前記被照明面との間に
設けている。このため、前記光軸に対して前記特定角度
以上の角度をなす光、つまり非コリメート光線が前記光
制御素子により遮蔽され、非コリメート光線の前記被照
明面への照射が抑制される。

【００１０】請求項２の発明は、前記光制御素子に前記
光軸に対して前記特定角度以上の角度をなす光（非コリ
メート光線）を散乱する散乱部を設け、この散乱部で非
コリメート光線を散乱して前記被照明面への進行を抑え
る。

【００１１】請求項３の発明は、前記光制御素子に前記
光軸に対して前記特定角度以上の角度をなす光（非コリ
メート光線）を吸収する吸収部を設け、前記被照明面へ
の進行を阻止する。

【００１２】請求項４の発明は、前記光制御素子を光軸
方向に伸びる同形の複数の筒状要素を集合してなるハニ
カム構造の板状素子で構成し、前記筒状要素の内壁面に
は光を吸収する吸収部を設け、前記光軸に対して前記特
定角度以上の角度をなす光（非コリメート光線）を吸収
して非コリメート光線の前記被照明面への進行を阻止す
る。

【００１３】請求項５の発明は、前記光制御素子を、前
記光軸に対し直交する第１直交方向において、前記光軸
に対して前記特定角度よりも小さな角度をなす光を透過
する一方、前記特定角度以上の角度をなす光（非コリメ
ート光線）を散乱する第１板状素子で構成している。こ
のため、非コリメート光線が前記光制御素子で散乱さ
れ、前記被照明面への進行が抑えられる。

【００１４】請求項６の発明は、前記光制御素子を前記
第１板状素子と、第２板状素子とで構成している。この
第２板状素子は、前記光軸および前記第１直交方向に対
し直交する第２直交方向において、前記光軸に対して前
記特定角度よりも小さな角度をなす光を透過する一方、
前記特定角度以上の角度をなす光（非コリメート光線）
を散乱する。したがって、請求項５の発明のように単一
の第１板状素子で光制御素子を構成した場合には非コリ
メート光線の抑制効果に方向性が現れるが、請求項６の
発明では第１および第２直交方向を含む平面内でほぼ均
一に非コリメート光線を抑制される。

【００１５】請求項７の発明は、前記光制御素子を光軸
方向に伸びる同形の複数の光ファイバを集合し、相互に
隣接する前記光ファイバの間に光を吸収する吸収部を介
挿してなる板状素子で構成している。このため、光ファ
イバ内部で全反射する角度、つまり光軸に対して前記特
定角度よりも小さい角度をなす平行光のみが光ファイバ
を通過し、前記被照明面側に導かれる。なお、前記特定
角度より大きな角度をなす光（非コリメート光線）は光
ファイバ内部で全反射を起さず光ファイバの外に逃げ、
前記吸収部で吸収される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、非コリメート光線に関して
種々の考察を行い、その結果について説明した後で、本
発明にかかる平行光照明光学系の実施の形態について詳
しく説明する。

【００１７】＜非コリメート光線に関する考察＞図１
は、この発明の背景技術となる平行光照明光学系の基本
的構成を示す図である。平行光照明光学系は、同図に示
すように、光源ＬＳと、焦点距離ｆのフレネルレンズＦ
Ｌとで構成されている。この光源ＬＳはフレネルレンズ
ＦＬからほぼ焦点距離ｆに等しい距離だけ離れて配置さ
れており、光源ＬＳからの光線ＦがフレネルレンズＦＬ
の平面８に入射し、フレネルレンズ面６から平行光線
（コリメート光線）Ｆ´が光軸ＡＸに平行に進み被照明
面１０に照射される。

【００１８】ここで、上記のように構成された平行光照
明光学系における被照明面１０での非コリメート光線の
照度分布を実測すると、図２の実線に示すような照度分
布が得られた。同図において、横軸は、被照明面１０に
照射される光線Ｆ´の光軸ＡＸ（図１）からの距離Ｒ
と、フレネルレンズＦＬの焦点距離ｆとの比（Ｒ／ｆ）
であり、また縦軸は非コリメート光線の照度を示してい
る。この図からわかるように、非コリメート光線照度分
布には、４つの極大値Ｇ1，Ｇ2，Ｇ3，Ｇ4がそれぞれ被
照明面１０の異なる位置に存在する。

【００１９】一方、非コリメート光線の発生するケース
を考えた場合、種々の光路を挙げることができるが、上
記極大値Ｇ1，Ｇ2，Ｇ3，Ｇ4の数および位置を考慮に入
れると、非コリメート光線の光路については図３に示す
４種類に限定することができる。

【００２０】まず、第１のケース（図３(a)）では、フ
レネルレンズＦＬの平面８側より入射した光線Ｆの一部
がレンズ面２ａで反射され、この反射光線（同図の１点
鎖線）ＦR1がフレネルレンズＦＬ内を進んで平面８によ
り反射された後、レンズ面２ａもしくはレンズ面２ａ近
傍のレンズ面２ｂを介して非コリメート光線として被照
明面１０側に出射する。

【００２１】また、第２のケース（図３(b)）では、フ
レネルレンズＦＬを介して被照明面１０に照射された光
線の一部が被照明面１０で反射され、この光線ＦR2がレ
ンズ面２からフレネルレンズＦＬに再入射し、平面８で
反射された後、再度レンズ面２より非コリメート光線と
して被照明面１０側に出射する。

【００２２】また、第３のケース（図３(c)）では、フ
レネルレンズＦＬへの入射光線Ｆのうちレンズ面２ａで
反射された光線ＦR3が非レンズ面４ａ、さらにレンズ面
２ａに隣接するレンズ面２ｂを介して平面８に入射し、
当該平面８で全反射された後、非レンズ面４ａ近傍の非
レンズ面４ｂを介して非コリメート光線として被照明面
１０側に出射する。

【００２３】さらに、第４のケース（図３(d)）では、
フレネルレンズＦＬへの入射光線Ｆのうちレンズ面２で
反射された光線ＦR4が平面８で全反射された後、非レン
ズ面４を介して非コリメート光線として被照明面１０側
に出射する。

【００２４】以上のように、いずれのケースにおいて
も、フレネルレンズＦＬ内を進む光線ＦR1，ＦR2，ＦR
3，ＦR4がフレネルレンズＦＬの平面８で反射され、レ
ンズ面２あるいは非レンズ面４から非コリメート光線と
して出射される。

【００２５】次に、光源ＬＳから光線Ｆがフレネルレン
ズＦＬの全体に入射した時に、フレネルレンズＦＬから
非コリメート光線がどのように発生するかについて各ケ
ースに分けて説明する。

【００２６】図４は、第１のケース（図３(a)）で発生
する非コリメート光線の光路を示す図である。同図およ
び後で説明する図６，図８，図１０においては、光源Ｌ
ＳからフレネルレンズＦＬに伸びる直線は光源ＬＳから
の光線Ｆを示し、フレネルレンズＦＬから被照明面１０
側に伸びる直線はそれぞれ対応する非コリメート光線の
みを示している。

【００２７】この第１のケースでは、図４に示すよう
に、光軸ＡＸ（図５）付近でのみ非コリメート光線ＦR1
が発生し、その他の領域では非コリメート光線ＦR1は発
生していない。このことをさらに模式的に示したものが
図５である。第１のケース（図３(a)）の光路で発生す
る非コリメート光線の範囲は、光軸ＡＸを中心に半径Ｒ
1（＝０．１５×ｆ）の円形領域である。

【００２８】また、第２のケースでは、図６に示すよう
に、光軸ＡＸから一定範囲で非コリメート光線ＦR2が発
生しており、その範囲は光軸ＡＸを中心とした半径Ｒ2
（＝０．３×ｆ）の円形領域である（図７）。

【００２９】また、第３のケースでは、図８に示すよう
に、フレネルレンズＦＬの周辺部で非コリメート光線Ｆ
R3が発生している。その範囲は、外径Ｒ3a（＝０．６５
×ｆ）および内径Ｒ3b（＝０．４×ｆ）の円環状の領域
となっている（図９）。

【００３０】さらに、第４のケースでは、第３のケース
と同様に、フレネルレンズＦＬの周辺部で非コリメート
光線ＦR4が発生している。その範囲は、外径Ｒ4a（＝
０．５５×ｆ）および内径Ｒ4b（＝０．２５×ｆ）の円
環状の領域となっている（図１１）。

【００３１】これらの解析をまとめると、図１２に示す
ように、非コリメート光線は、その発生するケースに応
じて、それぞれ光軸ＡＸを中心とした異なる範囲（図１
２の非コリメート光１，２，３および４の範囲）で発生
するため、被照明面１０での非コリメート光線は、これ
らの非コリメート光線を重ね合わせたものであり、実測
照度分布（図５の実線）が示すように、４つの極大値Ｇ
1，Ｇ2，Ｇ3，Ｇ4を有している。

【００３２】以上の考察で述べたように非コリメート光
線の一部は非レンズ面４を通過するため、非レンズ面４
を拡散面に仕上げたり、非レンズ面４に吸収膜や反射防
止膜を設けることで、露光性能を向上させることは可能
であるが、非コリメート光線には非レンズ面４を通過し
ないものも含まれているため、十分な効果が得られな
い。

【００３３】そこで、本願発明者は、図１３に示すよう
に、光軸ＡＸに対して特定角度よりも小さな角度をなす
平行光のみを選択的に透過する光制御素子２０をフレネ
ルレンズＦＬと被照明面１０との間に設けることで、非
コリメート光線が被照明面１０に照射されるのを抑制す
る技術を創作した。なお、光制御素子２０については、
以下に詳しく説明する板状素子で構成することができ
る。

【００３４】＜実施の形態１＞図１４は、この発明にか
かる平行光照明光学系の一の実施形態（実施の形態１）
において光制御素子２０として用いられている板状素子
の部分斜視図である。この板状素子３０は、同図に示す
ように、光軸ＡＸ方向に伸びる同形の筒状要素（以下
「セル」という）３１を複数個用意し、それらのセル３
１を集合してハニカム構造としたものであり、光軸ＡＸ
と直交する面内では各セル３１は正６角形状となってい
る。また、各セル３１においては、その内壁面に黒色の
艶消し塗装が施されており、この塗装面が光を吸収する
吸収部３２として機能する。なお、光軸ＡＸと直交する
面内でのセル３１の形状は正６角形に限定されるもので
はなく、任意の多角形状でよい。また、上記塗布以外に
光を吸収する種々の物質を各セル３１の内壁面に設けて
これにより吸収部３２を構成してもよい。

【００３５】ここで、セル３１の高さをＨとし、セル３
１の中心軸３３から光軸ＡＸと平行に伸びる稜３４まで
の距離をＲとすると、セル３１を通過することができる
光は、図１５から明らかなように、中心軸３３に対して
次式 θmax ＝ｔａｎ^-1（２Ｒ／Ｈ）で求められる特定角度θmaxより小さい角度をなすもの
に限定される。また、その特定角度θmaxよりも大きな
角度をなす光はセル３１の吸収部３２に当たり、吸収さ
れてしまう。例えば、高さＨを５ｍｍに、また距離Ｒを
１．４４ｍｍに設定した場合（セルサイズＳＳ＝２．５
ｍｍ）、上記数式より、特定角度θmaxは約３０゜とな
り、フレネルレンズＦＬからの光のうち光軸ＡＸに対し
て３０゜以上傾いた非コリメート光線のすべては、セル
３１の吸収部３２に到達し、そのほとんどが吸収され
る。すなわち、非コリメート光線が板状素子３０（光制
御素子２０）により遮蔽される。一方、光軸ＡＸに対し
て３０゜よりも小さな角度をなす光線（平行光）は、図
１６の１点鎖線（Ｈ／Ｒ＝３．５）に示す特性にしたが
って、それぞれの入射角の光線が対応する透過率でセル
３１を通過して被照明面１０側に導かれる。このよう
に、この実施の形態１によれば、光軸ＡＸに対してセル
３１の形態により定まる特定角度θmaxよりも小さな角
度だけ傾いた平行光のみを通過させることができ、非コ
リメート光線を遮蔽して被照明面１０側に進むのを効果
的に抑制することができる。

【００３６】なお、入射角に対する透過率の変化の様子
はセル３１の形態により異なり、例えばＨ／Ｒを５．５
および２．０に設定すると、それぞれ図１６の実線およ
び点線に示すように入射角に対して透過率が変化する。

【００３７】また、セル３１の形態（高さＨ，距離Ｒ）
を決定すると一義的に特定角度θmaxが決まる。ここ
で、非コリメート光線のうち露光機における露光性能に
影響を及ぼすものは、光軸ＡＸに対する角度が３０゜以
上の非コリメート光線である。したがって、セル３１の
Ｈ／Ｒを３．５よりも大きく設定して光軸ＡＸに対する
角度が３０゜以上の非コリメート光線を完全に遮蔽する
のが望ましい。

【００３８】また、光源ＬＳは図１７に示すように有限
の大きさＤを有しており、この光源ＬＳから出射された
光がフレネルレンズＦＬを介して光制御素子２０（板状
素子３０）に入射されるが、このときフレネルレンズＦ
Ｌによりコリメートされた光をできるだけ光制御素子２
０により遮蔽することなく、効率良く被照明面１０側に
導きたい。ここで、コリメートされた光の最大角度ψma
xは、露光性能の高い露光機においては２゜程度であ
り、露光性能が低い露光機においてはせいぜい５゜程度
である。したがって、上記のようにセル３１のＨ／Ｒを
３．５に設定した場合、光軸ＡＸに対して３０゜以上の
角度を持った非コリメート光線を完全に遮断して被照明
面１０への照射を防止することができるとともに、光制
御素子２０でロスを発生させることなくコリメート光線
を被照明面１０に導くことができる。

【００３９】さらに、より露光機の露光性能（解像力）
を高める必要がある場合には、セル３１のＨ／Ｒを大き
く設定することで、例えば図１６の実線に示すように、
特定角度θmaxを小さくする、つまり光軸ＡＸに対して
より小さな角度のなす光までも光制御素子２０で遮蔽す
ればよい。逆に、露光性能よりも露光強度の増大が望ま
れる場合には、例えば図１６の点線に示すように、特定
角度θmaxを大きくしてより多くの光を光制御素子２０
から被照明面１０側に導くようにすればよい。

【００４０】＜実施の形態２＞図１８は、この発明にか
かる平行光照明光学系の別の実施形態（実施の形態２）
における光制御素子の分解斜視図である。また、図１９
はこの光制御素子の特性を示す斜視図である。この光制
御素子４０は、図１８に示すように、光軸ＡＸに対し直
交する第１直交方向αにおいて、光軸ＡＸに対して特定
角度θmaxよりも小さな角度をなす光を透過する一方、
特定角度θmax以上の角度をなす光を散乱する第１板状
素子４１を２枚のガラス板４２，４３で挟み込むことで
構成されている。なお、このような特性を有する板状素
子４１としては、例えば住友化学工業株式会社製の商品
「ルミスティーＺｔｙｐｅ（両方向不透明型）」を用い
ることができる。

【００４１】このように構成された光制御素子４０をフ
レネルレンズＦＬと被照明面１０との間に配置すること
により、フレネルレンズＦＬからの光のうち光軸ＡＸに
対して特定角度θmaxよりも小さな角度の光、つまりコ
リメート光線（平行光）は光制御素子４０を通過して被
照明面１０側に導かれるが、特定角度θmax以上の角度
の光、つまり非コリメート光線は光制御素子４０により
散乱され、遮蔽される。このため、非コリメート光線が
被照明面１０側に進むのを効果的に抑制することができ
る。

【００４２】なお、上記のように単一の板状素子４１で
光制御素子を構成した場合には非コリメート光線の抑制
効果は第１直交方向αに限定されてしまうが、図２０に
示すように、光軸ＡＸおよび第１直交方向αに直交する
第２直交方向βにおいて、板状素子４１と同一特性を有
する板状素子４４を準備し、これらの板状素子４１，４
４をガラス板４２，４３で挟み込んで光制御素子５０を
構成すると、第１および第２直交方向α，βを含む平面
内でほぼ均一に非コリメート光線を遮蔽してコリメート
光線が被照明面１０に到達するのを抑制することができ
る。

【００４３】＜実施の形態３＞図２１は、この発明にか
かる平行光照明光学系のさらに別の実施形態（実施の形
態３）における光制御素子２０として用いられている板
状素子の部分平面図である。この板状素子６０は、光軸
方向（同図の紙面に対して垂直な方向）に伸びる同形の
光ファイバ６１を複数本用意し、これらの光ファイバ６
１を束ねて外形が板状となるようにしたものである。ま
た、光ファイバ６１の間には光を吸収する吸収部６２が
設けられている。このため、図２２に示すように、光フ
ァイバ６１に光軸ＡＸに対して特定角度θmaxより小さ
な角度をなす光が入射されると、光ファイバ６１内でコ
ア部６３とクラッド部６４との境界部で全反射されなが
ら光軸ＡＸ方向に伝播されて反対方向に導かれる（同図
の実線参照）。一方、特定角度θmax以上の角度で光が
入射すると、光ファイバ６１内で全反射されることな
く、光ファイバ６１の外に逃げ、吸収部６２で吸収され
る（同図の破線参照）。このように、実施の形態３によ
れば、光軸ＡＸに対して特定角度θmaxよりも小さい角
度をなす光（平行光）のみを被照明面１０側に導く一
方、特定角度θmax以上の角度をなす非コリメート光線
を遮蔽して被照明面１０に照射されるのを防止すること
ができる。

【００４４】このような特性を有する板状素子６０とし
ては、例えば浜松ホトニクス株式会社製の商品「記録管
用ファイバオプティクスプレート」の型番Ｊ３２８０を
用いることができ、この場合、特定角度θmaxは約２０
゜となり、光軸ＡＸに対して２０゜以上の角度で入射し
てくる非コリメート光線を吸収部６２で吸収し、非コリ
メート光線が被照明面１０に照射されるのを抑制するこ
とができる。

【００４５】＜他の実施の形態＞なお、実施の形態１，
２，３の説明に先立って説明したように、非コリメート
光線が発生する範囲については予想することができる。
したがって、光制御素子２０の形状をその予想範囲に合
致させて形成することができ、この場合、光制御素子を
有効に利用することができる。

【００４６】

【発明の効果】この発明によれば、光軸に対して特定角
度よりも小さな角度をなす平行光のみを選択的に透過す
る光制御素子をフレネルレンズと被照明面との間に設け
ているので、光軸に対して前記特定角度以上の角度をな
す光、つまり非コリメート光線を前記光制御素子により
遮蔽し、非コリメート光線が前記被照明面に照射される
のを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の背景技術となる平行光照明光学系の
基本的構成を示す図である。

【図２】被照明面における非コリメート光線の照度分布
を示す図である。

【図３】フレネルレンズ内での非コリメート光線の光路
を示す図である。

【図４】第１のケース（図３(a)）で発生する非コリメ
ート光線の光路を示す図である。

【図５】第１のケース（図３(a)）での非コリメート光
線の発生領域を示す図である。

【図６】第２のケース（図３(b)）で発生する非コリメ
ート光線の光路を示す図である。

【図７】第２のケース（図３(b)）での非コリメート光
線の発生領域を示す図である。

【図８】第３のケース（図３(c)）で発生する非コリメ
ート光線の光路を示す図である。

【図９】第３のケース（図３(c)）での非コリメート光
線の発生領域を示す図である。

【図１０】第４のケース（図３(d)）で発生する非コリ
メート光線の光路を示す図である。

【図１１】第４のケース（図３(d)）での非コリメート
光線の発生領域を示す図である。

【図１２】非コリメート光線の発生領域をまとめた図で
ある。

【図１３】この発明にかかる平行光照明光学系の実施の
形態を示す図である。

【図１４】この発明にかかる平行光照明光学系の一の実
施形態において光制御素子として用いられている板状素
子の部分斜視図である。

【図１５】図１４の板状素子を構成するセルの断面図で
ある。

【図１６】図１４の板状素子に入射される光の入射角に
対する透過率を示すグラフである。

【図１７】有限な大きさを有する光源から出射した光を
フレネルレンズでコリメートした時に当該コリメート光
線の最大角度を示す模式図である。

【図１８】この発明にかかる平行光照明光学系の別の実
施形態における光制御素子の分解斜視図である。

【図１９】図１８の光制御素子の特性を示す斜視図であ
る。

【図２０】光制御素子の改良の形態を示す図である。

【図２１】この発明にかかる平行光照明光学系のさらに
別の実施形態における光制御素子として用いられている
板状素子の部分平面図である。

【図２２】図２１の板状素子を構成する光ファイバ内を
進む光の様子を示す模式図である。

【図２３】フレネルレンズ内での光線の光路を示す図で
ある。

【符号の説明】

６フレネルレンズ面８平面１０被照明面２０，４０，５０光制御素子３０，４１，４４，６０板状素子３１セル（筒状要素）３２，６２吸収部ＡＸ光軸ＬＳ光源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上山憲司京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、一方の面が平面に仕上げられる
とともに他方の面がフレネルレンズ面に仕上げられたフ
レネルレンズとを備え、前記光源からの光を前記フレネ
ルレンズの前記平面に入射し、前記フレネルレンズ面を
介して被照明面に導き、当該被照明面を照明する平行光
照明光学系において、光軸に対して特定角度よりも小さな角度をなす平行光の
みを選択的に透過する光制御素子が前記フレネルレンズ
と前記被照明面との間に設けられたことを特徴とする平
行光照明光学系。
【請求項２】前記光制御素子が前記光軸に対して前記
特定角度以上の角度をなす光を散乱する散乱部を備える
請求項１記載の平行光照明光学系。
【請求項３】前記光制御素子が前記光軸に対して前記
特定角度以上の角度をなす光を吸収する吸収部を備える
請求項１記載の平行光照明光学系。
【請求項４】前記光制御素子が光軸方向に伸びる同形
の複数の筒状要素を集合してなるハニカム構造の板状素
子であり、前記筒状要素の内壁面には光を吸収する吸収
部が設けられた請求項１記載の平行光照明光学系。
【請求項５】前記光制御素子が、前記光軸に対し直交
する第１直交方向において、前記光軸に対して前記特定
角度よりも小さな角度をなす光を透過する一方、前記特
定角度以上の角度をなす光を散乱する第１板状素子を備
えた請求項１記載の平行光照明光学系。
【請求項６】前記光制御素子が、前記光軸および前記
第１直交方向に対し直交する第２直交方向において、前
記光軸に対して前記特定角度よりも小さな角度をなす光
を透過する一方、前記特定角度以上の角度をなす光を散
乱する第２板状素子をさらに備えた請求項５記載の平行
光照明光学系。
【請求項７】前記光制御素子が、光軸方向に伸びる同
形の複数の光ファイバを集合し、相互に隣接する前記光
ファイバの間に光を吸収する吸収部を介挿してなる板状
素子を備えた請求項１記載の平行光照明光学系。