JPS61100712A - 一定倍率集光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は全般的に投影器用の光ビームを発生する集光装
置の改良、更に具体的に云えば、ライト・バルブ（ｌｉ
ｇｈｔ　ｖａｌｖｅ　）投影器に使う為の効率を改善し
た一定倍率集光装置に関する。

米国特許第３，２９０．４３６号及び同第３゜３２５．
５９２号に記載されている様なライ１〜・バルブ形の従
来の典型的なカラー投影装置は、単純な楕円面反射器の
近接焦点に配置されたアーク灯を持つ集光装置を含んで
いる。光ビームが楕円面反射器から、水平の行及び垂直
の列に分けて配列された対応する複数個の矩形レンチキ
ュラー（微小レンズ）を持つ１対の相隔たるレンズ板を
介して投射される。第２のレンズ板にはシュリーレン光
学系の入力光マスクが設けられている。この構成では、
アーク灯からの光が効率よく利用され、光変調媒質には
光が一様に分布する。

米国特許第３，２９０，４３６号及び同第３゜３２５．
５９２号に記載されている基本的な集光装置は、米国特
許第４，３０５．０９９号に記載された複合反射器を使
うことによって改良されている。米国特許第４，３０５
，０９９号に記載された集光装置では、複合反射器が切
れ目のない完全な回転面で形成されて相隔たるレンズ板
と組合わされ、各々のレンズ板は複数個のレンチキュラ
ーを持っていて、光束密度を一様に保ちながら、集光効
率を高めている。その発明の好ましい実施例では、楕円
面反射器がアークの背後に配置され、球面反射器がビー
ムの受入れ（ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ　）外側限界の外側
でアーク前側に配置されている。他の組合せも記載され
ており、例えば前側の球面反射器をビームの受入れ内側
限界の範囲内に配置すること、並びに楕円面反射器をア
ークの前側に配置すると共にアークの背後に球面反射器
を配置する　　′ことが記載されている。

米国特許第４．３０５．０９９号に記載された複合反射
器装置は光効率が高いが、製作費が高いと共に、多重鏡
部品の非常に精密な整合を必要とするという欠点がある
。ライト・バルブ投影器用の集光装置としては、同じ様
に光効率が高いが、製造並びに整合がそれ程複雑でなく
、一層低瓜にする可能性のある集光装置が望ましい。

及肌み１麹 従って、この発明の目的は、経済的に作ることが出来る
改良された集光装置を提供することである。

この発明の別の更に特定の目的は、ライト・バルブ投影
器用の集光装置として、一層簡単な単−鏡の集光装置を
使うが、複合鏡集光装置と同等の効率を達成する集光装
置を提供することである。

この発明の上記目的が単一の非円錐鏡及び単一の非球面
屈折レンズを使うことによって達成される。この発明の
好ましい実施例は、集中光源を、連続的に変化する帯域
焦点（ｚｏｎａｌ　ｆｏｃｕｓ　）を持つ集光鏡及び正
確に補償する帯域焦点特性を持つ屈折レンズと組合せる
。反射器は後側に長い焦点距離持ち、光線を光軸上の所
望のラスク中心点に焦点合せするのに必要な正のレンズ
・パワーをイｊする。光源を出て行く時の角度が復側限
界角から前側限界角に増加するにつれて、反射器の焦点
距離が短くなり、レンズ補正は正から中性点を通って周
縁に於ける負のパワーに変化する。この発明の焦点装置
は複合反射器を持つ集光装置よりも製造費が一層安いた
りでなく、プロトタイプの試験の結果、一層効率がよい
ことが≠１つだ。この発明の全体的な光効率の結果、所
定の光出力に対し、７　　　　　投光装置に一層の経済
性を持たせることが出来る。

この発明の上記並びにその他の目的、利点及びその他の
面は、以下図面について詳しく説明する所から、更によ
く理解されよう。

発明の詳細な説明 従来の成るライト・バルブ装置は、光軸上に電子銃を持
っていて、銃を取囲むバルブに光が入る。

装置の光学系のｆナンバーが有限であると共に電子銃に
よって光がぼりる為、光は光軸を中心とする別々の内側
及び外側の円錐角の範囲内だけが受入れられる。曲型的
なライト・バルブはｆナンバー３の光学系に対応する±
９．６°の外側円錐と　　　±３°の内側円錐との範囲
内の光を受入れる。一般的に、ライト・バルブと共に使
う集光装置は下記の特徴を持つ様に設計すべきである。

すなわち、１）ライト・バルブにより利用することが出
来る光源の光の割合を最大にすべきである。ライ１〜・
バルブは、光学系の別々の内側及び外側円錐角の範囲内
に入っている光だけを伝達することが出来る。

２）入射瞳の内側帯域から外側帯域までの光束密度の変
化は最小限に抑えるべきである。

３）内側帯域から外側帯域までの光源の倍率の変化は最
小限に抑えるへきである。

４）集光装置のコス１〜及び複雑性を最小限に抑えるべ
きである。

従来集光装置は、単−円錐形楕円面又は放物面形状の反
射器を用いて設計するのが常套手段でめった。然し、こ
ういう装置は集光してライト・バルブの内側及び外側受
入れ円錐内に集束することの出来る光量が制限されてい
る。解析にＪこると、通径（ＩａｔｕＳ　ｒｅｃｔｕｍ
）を中心とする前側及び後側極限角が対称的である時、
可能な最大の光が集光されることが判った。内側帯域角
φ０及び外側帯域角φ、の場合、集光される光は光源を
中心として後側角９０°−ψから前側角９０’十ψまで
の帯域内にある。集光された光は、あらゆる方向に一様
に放則する光源に対してｓｉｎψである。こＡで ±３°の内側円錐及び±９．６°の外側円錐を持つライ
ト・バルブでは、円錐の通径を中心として±３１．６°
の帯域内の光を集光することが出来る。これは、全体の
光の内の約５２％しか集光することが出来ず、その大体
半分がライト・バルブの入力スロットを通ることを意味
する。

単一円錐形反射器の比較的低い集光効率が、前掲米国特
許第４，３０５．０９９号に記載されている様な反射器
２個の複合装置を使うことによってかなり改善される。

楕円面からの直接的な反射によって半分の光を集光し、
且つその反射光をアーク管を介して楕円面上に集束し直
す球面によって残り半分を集光することにより、集光さ
れた光の帯域が単一楕円面の場合の帯域より増大する。

多重反射並びにアーク管の外被を通る通路によって若干
の損失がおるが、この装置は、それでも単一円錐形反射
器よりも約５０％一層効率がよくなる。複合反射器方式
は、従来知られている必らゆる集光装置の内で最善の効
率であるが、コストの安いライト・バルブ装置に使うに
は成る欠点かある。第１に、複合装置は単一反射器装置
よりも本質的にずっと費用がかする。効率の利点を実現
する為には、大形の２つの精密な反射器を完全に整合さ
せて配向しなければならない。これはそれ程高価でない
部品の代りに、電鋳鏡を使うことを必要とする。第２に
、集光される光の半分が鏡で２回反射され、アーク管の
外被の壁を３回通らなければならないので、効率は鏡の
反則率並びにアーク管の外被の吸収に影響され易い。こ
の為、単一反射器の場合Ｊこりも、光出力がアーク管及
び反射器の経年変化と共に一層急速に減少する。更に、
吸収によってアーク管が加熱されることが、経年と共に
一層著しくなる。

本発明は単一反射器集光装置の簡単さ並びに安いコスト
を実現すると同時に、複合装置と比肩し得る集光効率を
達成する。これがどの様に達成されるかを理解する為に
は、一定倍率の考えを最初に理解する必要がある。

円錐形集光鏡を用いた普通の集光装置に於ける帯域倍率
は、第１図に示す様な平面に於ける集光角と入射角の関
係によって決定される。第１図について云うと、円錐曲
線の関係は次式の通りでおる。

倍率は下式で表わされる。

ｓｉｎφ＋　　＝　ｄ央＋　　＝　　　１−６２ｓｉｎ
φ２　　ｄφ２　　１＋５２−２８ＣＯ３φ２こＡでε
は楕円面の偏心率である。単純な円錐形集光装置では、
光源の倍率が集光される相異なる帯域に対してかなり変
化する。一般的に、後側集光帯域によって形成される像
は倍率が最大であり、前側に移る帯域による像は倍率が
最低である。倍率のこの変化は、普通のフィルム投影装
置で問題であり、ライト・バルブ投影装置でも特別の手
段を必要とする。

ライト・バルブ投影装置では、電子銃の周りの内側帯域
に於ける高い倍率により、光束密度が集中し、アーク像
がシュリーレンのスロワ１〜に入れ過ぎ（ｏｖｅｒ　ｆ
ｉｌｌ　）になって、スロワ１〜の光透過率が不良にな
る。これに対し外側帯域の倍率が小さいことは、こうい
うスロットにアーク像が不足することを意味し、その結
果光源からの集光効率が一層小さくなる。あらゆる帯域
に対して一定倍率を持つ集光装置を・設りることが理想
的である。

こうすれば、光源の像が丁度スロットを埋め、あらゆる
帯域で最もよく光源を利用する。この理想的な状態が望
ましいことは以前から判っていたが、こういう装置を実
現することはこれまでなされていない。

一定の接線方向（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ　）倍率Ｍｔか
達成される為には、ライト・バルブに入る帯域角に対す
る光源を出て行く角度の微分が、第２図に示す様に一定
でなければならない。これは、光源を出て行く時の角度
の等しい変分によって、ライト・バルブの瞳に入る角度
に一定の比例的な変分が生ずる様にしなければならない
ことを意味りる。その場合、角度φ１と角度φ２の関係
は円錐形集光装置の場合と同じにすることが出来ないこ
とは明らかである。

本発明の集光装置は、一定の接線方向倍率を得るための
関係を完全に満足する。この発明の好ましい実施例では
、第３図に示す様に、ｆナンバー２．６８のライト・バ
ルブ装置に対して、１００°の集光帯を有する集光装置
を設計した。この発明の好ましい実施例では、ランプ装
置２０を、光軸上に電子銃を設置したライト・バルブ投
影装置に取入れた場合が示されている。この装置は第３
図に一部分しか示してないが、その細部は前掲米国特許
第４，３０５，０９９号に記載されている。然し、この
装置は典型的には電子銃２４の周りに取付けられた一組
のレンズ板２２を含んでいる。電子銃２４が電子ビーム
を放出し、それが周知の様に、ライト・バルブの一部分
を形成する光変調媒質に入射する。第３Ａ図に示す様に
、−組のレンズ板２２が全体的に円形の輪郭を持つ第１
のレンズ板部材７０を含む。これは水平及び垂直の行列
として配列された矩形の複数個のレンチキュラ−７９を
有する。、レンズ板の絹は、第１のレンズ板部Ｉ４７０
から隔たる第２のレンズ板部材７１をも含み、これは全
体的に円形の輪郭を持っていて、その一方の面の上に、
水平及び垂直の行列として配列された矩形の複数個のレ
ンチキュラ−７８を持っている。ライト・バルブ装置の
入力マスク７２がレンズ板７１の反対側の面に設けられ
ていて、垂直方向の向きのスロット（図に示してない）
及び水平方向に伸びるスロット７５を有する。従来公知
の様に、入力スロットをこの様に直角に配置することに
より、それを通過した光エネルギのスペクトル成分を選
択的に制御することが出来る。

第３図に示すランプ装置２０はライト・バルブ投影装置
に対する光を供給するものであり、アーク灯５０を含ん
でいる。アーク灯の密封外被内に陽極５１及び陰極５２
かあって、すき間５３を形′　　　　成し、このすぎ間
に光強度９強いアークが形成される。このアーク灯はラ
イト・バルブ投影装置と同軸に配置され、その回転軸に
沿って非円錐反射器６０を通りぬりる。反射器６０が連
続的に変化する帯域焦点を持つ集光鏡として作用し、屈
折レンズ６１がその補償をする。屈折レンズ６１は正確
に補償づ”る様な帯域焦点特性を持っている。第３図に
示したこの発明の好ましい実施例では、第１のレンズ板
部材７０及び補償用屈折レンズ６１か一体構造として形
成されている。叩ら、レンチキュラー８０が一方の面に
形成され、他方の面にはレンズ６１の補償面が形成され
ている。第１のレンズ板部材７０及び補償用屈折レンズ
６１か物理的に別々の光学部材であってもよいことは云
うまでもない。反射器６０は後側に長い焦点距離を持ら
、光線を軸上の所望のラスタ中心点に焦点合せするのに
必要な正のレンズ・パワーを右する。

光源を出て行く角度が後側限界角から前側限界角に増加
するにつれて、反射器の焦点距離か短くなり、レンズ６
１の補正は正から中性点を通って周縁に於ける負のパワ
ーに変化する。

第３図に示す実施例では、一定倍率集光装置は３０’か
ら１３８°まで集光しくすなわら１０Ｏ°の集光帯を持
ら）、ライト・バルブの入力受入れ円錐は１３°から１
０．７５°までであり、アークからラスタまでの距離は
１３．００１１１であり、アークから補正レンズまでの
距離は５．３０吋であり、アークの所での外被のすき間
は直径１゜０４１００１であり、アークの倍率は１２．
９０３２であり、後側の鏡直径は１．０６９７吋でおり
、前側の鏡直径は５．４９６９［１＝Ｊであり、全部の
集光された光は７６．５５７８％である。非球面レンズ
の屈折率を１．４９１９とし、レンズ多Ｉｎ式％式％ Δ１４（吋）として、非円錐鏡ではＡ＝３．３２５０７
Ｘ１０”　、Ｂ＝３．６８４００Ｘ１０−’、Ｃ＝５．
７３２８０Ｘ１０’、Ｄ＝−２，２４１１０ｘ１０−３
、Ｅ＝５．６２２３０ｘ１０−’　、Ｆ＝−７，０８１
００ｘｌＯ’　、Ｇ＝３．７８４１０ＸＩＯ−６であり
、非球面レンズではＡ＝１゜４２８１７ｘ１０−’、Ｂ
＝−２，７１１００ｘ１０’　、Ｃ＝−４，８９０００
ｘ１０−。２）Ｄ＝４゜１３２４０ｘ１０−。２）Ｅ＝
−２，２＝１８００ｘ１０−。２）Ｆ＝５．５２９５０
ｘ１０−３、Ｇ＝−５゜０２６４０ｘ１０’である。鏡
の頂点はアークから−７，７９９４１ｘ１０−’吋の所
に配置され、レンズの頂点はアークから５．０８６７１
吋の所に配置された。

第４図について、同時に満足しなければならない基本的
な関係を述べると、次の通りでおる。

鏡について： （１）φ１及びｒを光源から角度φ１で出て行く光線と
鏡との交点の極座標として （１／ｒ）（ｄｒ／　ｄφ１）＝ｔａｎ（Δφ）Ａ１１
Ｉｌ−鏡、の法線角 ＝（φ１＋φ＋’）／２ ＝φ１−Δφ レンズの交点について： （２）　ＹＬ　＝　ｒｓｉｎφｌ −（ＸＬ　十ｒ−ｃｏｓφ１）ｔａｒｔφ１′ｄＸＬ／
ｄＹＬ＝ｔａｎＡｎＬ （Ａｎ　は面に対づるレンズ し 法線）・ ｓｉｎ　　（Ａｎ　　−φ１′　） −Ｎ９ｓｉｎ　　（Ａｎ　　−φ２） こＡでレンズの非球面に於ける曲げに関連してスネルの
法則を適用している。スネルの法則に代るものは、フエ
ルマ（Ｆｅｒｍａｔ　）の原理であり、焦点を合ける為
に、全ての光線にス・１して光路長を等しくする。

ｄφ＋　／　ｄφ２−接線方向倍率＝一定−Ｍｔφ１＝
Ｍ（φ２ 上に挙げた方程式に示される関係は、鏡の面の輪郭に対
する反射の関係、レンズの面の輪郭に対する光線の曲げ
の関係、及び２つの而の間の光線の交点の形状を述べた
ものでおる。仝体向な面の輪郭は、一定倍率の基準を充
たす焦点装置として作用する為に、これらの関係を同時
に満足しなければならない。

別々の関係が一組の同時微分方程式を構成する。

この−組の同時方程式は単純な閉じた形の解がない様に
思われる。この為、反復的な計Ｒｇ１方式によって解を
求めた。実際の面は多項式によって規定される連続的な
面として発生されるが、バー１算（実力式は、多数の直
線セグメントで構成された多角形として、その輪郭をみ
ることが出来る様にするものである。鏡の多角形の各セ
グメントがレンズ上に対応する多角形のセグメントを持
ら、２つのセグメントが上に掲げた式を充たす様にする
。この定義する式を充たすことを保証する為に、それら
をプログラムのコア・アルゴリズムの一部分とし、これ
を何回も繰返して、任意の程度に近い対応関係が得られ
る様にした。鏡及びレンズの面の１端から始めて、面に
沿って繰返しを続け、その後各々の小さな直線セグメン
トを隣りのセグメントに関係づりて、連続した多角形を
形成づ−ることにより、２つの面の連続性を保証した。

反復的な計算機プログラムを用いる手順か第５図に示さ
れている。プログラムの初めに、ブロック８０で示す様
に、装置の初期パラメータを入力する。装置の初期パラ
メータは次の通りである。

（ａ）ライト・バルブが受入れる内側及び外側の円錐角
。

＜　ｂ　）　８１が集光すべき前側及び後側角。

（Ｃ）鏡及びレンズの座標を決定するための光源から出
る角度の変分の数。

（ｄ）光源を出て行く光線とライト・バルブに入る対応
する光線の間の関係。凸通、この関係は、一定の接線方
向倍率では、ｄφ１／　ｄφ２か一定という条件になる
。然し、この他の任意の所望の関係を入力することが出
来る。これによって、光　。

源を出て行く例えば１０００本の光線の扇形とライト・
バルブに入る１０００本の光線の対応する扇形が定まる
。

（ｅ）鏡の後側から出て行く最初の光線（光線＃Ｏ）の
初期角。

（ｆ＞ライト・バルブに対する光源の位置。

（Ω）光線＃Ｏがレンズの非球面と交差するレンズ面の
内側位置。

装置の初期パラメータを入力した後、それらをブロック
８１て示す様にプリントして、これらのパラメータの入
力を検査することが出来る。その後、後側光線（光線＃
Ｏ）を所望のレンズ交点に反射するのに必要な鏡の初期
極座標及び勾配をブロック８２で示す様に決定する。次
にブロック８３で、光線をラスク中心に焦点合せする様
に曲・げろのに必要なレンズ面の初期勾配を決定する。

ブロック８４で、プログラムが鏡の１番目の角度変分（
光線＃１）に進み、前の光線と勾配が同じま１であると
仮定して鏡との光線の交点を決定する。

プログラムか、レンズ面の勾配が一定のま１であると仮
定して、ラスク中心からレンズ面までの対応する光線の
交点を決定する。次にブロック８５で、プログラムが現
在の光線を所望のレンズ交点に反射する様な、鏡の新し
い角度を決定する。判定ブロック８６が、適正な反射角
及び面の連続性を同時に生ずる様な勾配と鏡の交点がみ
つかるまで、プログラムを繰返させる。その後、ブロッ
ク８７で示す様に、プログラムかレンズ交点に於ける新
しい曲げ角度を決定し、面の連続性と合う様な勾配がみ
つかるまで、レンズ勾配を繰返して改定する。判定ブロ
ック８８が、パラメータが目立って変化しなくなるまで
、プログラムをループ状にブロック８５に戻す。次にプ
ログラムが、判定ブロック８９で示す様に、次の角度変
分に進み、ループ状にブロック８４に戻る。後測光線と
前側光線の間の全ての角度変分を繰返すまで、このルー
プを続（プる。これらの工程にＪ、す、面の連続性と合
い、且つ鏡の反射及びレンズの屈折の関係を満足づ−る
様な、鏡及びレンズに対する面の座標か°　発生される
。この過程か完了した時、次にプログラムはブロック９
０で示す様に、最小自乗はめ合せ方法によって鏡及びレ
ンズの面と合う多項式を決定する。これが、各々の面に
対し、曲線の正確な点に近似する多項べき数級数を決定
する。その結果がブロック９１でプリントされ、装置の
輪郭がブロック９２で描かれる。

、　　　　　　ＩＥｊ様な計算機７゛１グ９６１史°１
・補正″′を平−非球面として、一定の接線方向倍率用
の集光装置を設計することが出来る。特定の設計に対す
る実行の様子か第６図及び第７図に示されている。夫々
の場合、実際の連続的な而で、焦点特性及び一定倍率の
関係を同時に充たす為に２つの自由度が必要である。反
則器の１つの面及びレンズの１つの面を所望の通りに曲
げる自由があることにより、装置を設計することが出来
る。第３図、第６図及び第７図に示す例では、１つの非
円鉗鏡のはね返り（ｂｏｕｎｃｅ　＞及び１つの非球面
レンズの曲げを使って所望の結果が達成される。

第６図に示す実施例では、一定倍率集光装置は４０、’
０Ｏ００度から１３０．００００磨まで集光し、アーク
からラスタまでの距離は１２．００００吋でおり、アー
ク倍率は１３．４３２８でおり、全部の集光された光は
７０．４４１６％でおる。

第７図に示す実施例では、一定倍率集光装置の鏡は３８
．００００度から１３８．０００度まで集光し、ライト
・バルブの受入れ円１Ｆは３．０００００度から１０．
４４００度までであり、アークからラスタまでの距離は
１３．００００吋でおり、アークから補正レンズまでの
距離は５．００ＯＯＯ吋でおり、アークの所の外被のづ
き間は直径１．０２１９０口１て・おり、鏡の後側直径
は１゜０４５２５吋であり、鏡の前側直径は５．３１６
９７吋であり、アーク倍率は１３．４４０９であり、全
部の集光された光は７６．５５７８％である。集光はＦ
ナンバー３の入力円錐に対して９０度、１：ナンバー２
．７５の入力円錐に対して１００度である。曲線はアー
クの中心で０．１度のステップで発生された。、レンズ
多項式を７＝Ａ＊ＹΔ２　＋Ｂ　＊　Ｙ△４−＋Ｃ：ｌ
：ＹΔ６　＋Ｄ　：ｌ：　Ｙ△８４−］三＊ＹＡ１０（
吋）として、非円鉗鏡ではＡ−３゜６７０５＝ＩＸ１０
−’、Ｂ＝−４，９７７９５ｘｌＯ−。２）Ｃ＝３．１
７８４２Ｘ１０−２．Ｄ−−６゜６０２９１Ｘ１０−３
、Ｅ＝４．９８１００Ｘ１０−４、ており、非球面レン
ズではＡ＝８．９５３７７ｘ１０−。２）Ｂ＝−２，７
０２３４Ｘ１０’、Ｃ＝−２，９２５９６Ｘ１０−３、
Ｄ＝−３，０４７２４Ｘ１０−３、Ｅ＝２．１３７０５
Ｘ１０−’て必る。鏡の頂点はアークから＋７．６１４
７３ｘ１０−１旧の所に配置され、レンズの頂点は７ノ
ークから＋４．７３４８１０＝Ｊの所に配置された。

一定倍率装置に対する実数の解が得られる別の実施例は
、円錐形反射器を使うと共に２つの相異なる非球面レン
ズ面を用いて、必要な２つの自由度が得られる様にする
ことである。第８図では、放物面を反射器として使い、
第９図では、回転楕円面を反射器として使っている。こ
れらの実施例は第３図に示した好ましい実施例程簡単で
はないが、これらはライト・バルブ投影器の現存の円錐
形反射器を使うことが出、来る様にする。こういう実施
例では、円錐形反射器を第１の非球面レンズと組合せる
ことにより、好ましい実施例で使った１つの非円ｇｔｔ
鏡に必要なものと同様な焦点距離対入力角の正味の数列
が得られる。

第８図に示す実施例では、一定倍率集光装置は４０、Ｏ
，０００度から１３０．００００度まで集光し、アーク
からラスタまでの距離は１４．００００吋であり、放物
面の半通径は１．３７３７吋であり、反射器から第１の
補正レンズまでの距離はｏ、ｏｏｏｏ吋で必り、通径の
所ての外被のすき間は直径’１．００００吋であり、ア
ーク倍率は１３．４３２８であり、全体の集光された光
は７０．４４１６％である。第９図に示Ｊ実施例では、
一定倍率集光装置は４０．００００度から１３０゜ｏｏ
ｏｏｉまで集光し、アークからラスタまでの距離は１４
．０Ｏ０００’ｉであり、回転楕円面の焦点距離は１２
．００００吋であり、反射器から第１の補正レンズまで
の距離は０．２５００吋であ全体の集光された光は７０
．４４１６％ぐある。

第３図に示した好ましい実施例のプロトタイプの試験結
果を従来の単一円錐形反射器の集光装置及び前掲米国特
許第４．３０５．０９９号に記載された複合反射器装置
と比較して下記の表に示す。

上の表から判る様に、この発明の一定倍率の集光装置は
、同等の反射率に対して正規化した時、複合装置よりも
相対的に一層よい性能を生ずる。

この発明をライト・バルブ投影装置に役立つ実施例の場
合について特に説明したが、この発明の集光装置が異な
る形式の投影装置にもｊ９立つことを承知されたい。例
えば、映画用投影機及びフィルム条片投影機もこの発明
の集光装置を右利に用いることが出来る。

この発明を特定の実施例について説明したが、当業者に
はいろいろな変更が考えられよう。特許請求の範囲は、
この発明の範囲内に属するこの様な全ての変更を包括Ｊ
るものであることを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は円錐形集光鏡を用いた従来の集光装置の帯域倍
率を示ずグラフ、第２図は一定倍率の集光装置のパラメ
ータを示すグラフ、第３図はこの発明による好ましい実
施例の集光装置の断面図、第３Ａ図は第３図のレンチキ
ュラーの部分的な拡大国、第４図はこの発明の非円錐鏡
面及び非球面補正レンズのパラメータを例示する部分的
な断面図。、第５図は第３図に示した集光装置の反射器
及び屈折面を発生ずる為に使われる反復形ｉｆ　Ｄ　Ｍ
ｌプログラムの流れ図、第６図及び第７図は補正レンズ
を平−非球面にした時にこの発明に従って開発された別
の実施例の集光装置の断面図、第ε３図（は反則器に放
物面を用いたこの発明の更に別の実施例の断面図、第９
図は反射器に回転楕円面を用いたこの発明の別の実施例
の断面図である。 （主な符号の説明） ２０：ランプ装置 ２４　二電子Ｍ ５０：アーク灯 ６０：非円錐反射器（鏡） ６１：屈折レンズ ７０．７１：第１及び第２のレンズ板部材ＩＩニ ア２二人カマスク ７８．７９：レンチキユラー ＩＧ　Ｉ ＩＧ　４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）光源からの光を投射する投光装置に用いられ、光源
   の像が投光装置の瞳を丁度一杯にして、こうして全ての
   区域で光源の最善の利用が得られる様に、全ての区域に
   対して一定接線方向倍率の関係を充たす集光装置に於て
   、光源の背後に配置された反射器と、光源の前側に配置
   された補正用屈折器とを有し、前記反射器はその表面の
   輪郭に対して反射関係を持つと共に、前記屈折器はその
   表面の輪郭に対して光線曲げ関係を持っていて、それら
   を合せて、φ＿１が集光角、φ＿２が屈折器を出て行く
   最終的な角度として、次の式 ｄφ＿１／ｄφ＿２＝一定 が達成される様にした集光装置。 ２）特許請求の範囲第１項に記載した集光装置に於て、
   前記反射器が後側に長い焦点距離を持つ非円錐鏡であり
   、光源を出る時の角度が後側限界角から前側限界角に増
   加するにつれて、反射器の焦点距離が短くなり、前記屈
   折器は、中心に於いて正のレンズ・パワーを持ち、且つ
   正から中性点を通って周縁に於ける負のレンズ・パワー
   に変化する単一の非球面補正レンズである集光装置。 ３）特許請求の範囲第２項に記載した集光装置に於て、
   前記補正レンズが非球面−凹面レンズである集光装置。 ４）特許請求の範囲第３項に記載した集光装置に於て、
   φ＿１及びｒを光源から角度φ＿１で出て行く光線と前
   記鏡との交点の極座標として、光線の交点の形状が次の
   式 （１／ｒ）（ｄｒ／ｄφ＿１）＝ｔａｎ（Δφ）によっ
   て定義され、φ＿１′＝φ＿１−２Δφとして、光源か
   ら測ったレンズの交点Ｙ＿Ｌ及びＸ＿Ｌの寸法が Ｙ＿Ｌ＝ｒｓｉｎφ＿１ −（Ｘ＿Ｌ＋ｒｃｏｓφ＿１）ｔａｎφ＿１′であり、 ｄｘ＿Ｌ／ｄＹ＿Ｌ＝ｔａｎＡｎ＿Ｌ （Ａｎ＿Ｌは面に対するレンズ の法線） ｓｉｎ（Ａｎ＿Ｌ−φ＿１） ＝Ｎｇｓｉｎ（Ａｎ＿Ｌ−φ＿２） ｄφ＿１／ｄφ＿２＝接線方向倍率＝一定＝Ｍｔφ＿１
   ＝Ｍｔφ＿２ である集光装置。 ５）特許請求の範囲第２項に記載した集光装置に於て、
   前記補正レンズが非球面−平レンズである集光装置。 ６）特許請求の範囲第１項に記載した集光装置に於て、
   前記反射器が円錐鏡であり、前記屈折器が２つの非球面
   補正レンズで構成されている集光装置。 ７）特許請求の範囲第１項に記載した集光装置に於て、
   前記投光装置がライト・バルブであり、前記光源がアー
   ク灯である集光装置。 ８）特許請求の範囲第７項に記載した集光装置に於て、
   前記投光装置が光変調媒質に入射する電子ビームを放出
   する電子銃を持つ形式の装置である集光装置。 ９）特許請求の範囲第８項に記載した集光装置に於て、
   前記電子銃及び前記アーク灯が前記反射器の回転軸線と
   同軸に配置され、更に、前記回転軸線と同軸であって前
   記反射器より前側に配置されたレンティキュラー・レン
   ズ集成体を有し、該レンティキュラー・レンズ集成体は
   集光装置から投射される光を制御する為のスロットを持
   っている集光装置。