WO2011013627A1 - 光学ユニット - Google Patents

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WO2011013627A1
WO2011013627A1 PCT/JP2010/062539 JP2010062539W WO2011013627A1 WO 2011013627 A1 WO2011013627 A1 WO 2011013627A1 JP 2010062539 W JP2010062539 W JP 2010062539W WO 2011013627 A1 WO2011013627 A1 WO 2011013627A1
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elliptical mirror
focal point
mirror
point
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PCT/JP2010/062539
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Inventor
鈴木　千洋
Original Assignee
Suzuki Chihiro
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Publication date
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/02—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
    • G02B17/06—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror
    • G02B17/0605—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using two curved mirrors
    • G02B17/0621—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using two curved mirrors off-axis or unobscured systems in which not all of the mirrors share a common axis of rotational symmetry, e.g. at least one of the mirrors is warped, tilted or decentered with respect to the other elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0019—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having reflective surfaces only (e.g. louvre systems, systems with multiple planar reflectors)
    • G02B19/0023—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having reflective surfaces only (e.g. louvre systems, systems with multiple planar reflectors) at least one surface having optical power
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    • G02B19/0028—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed refractive and reflective surfaces, e.g. non-imaging catadioptric systems
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    • G02B19/0061—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED

Definitions

  • the present invention relates to an optical unit using an elliptical mirror constituted by a part or all of the inner peripheral surface of an ellipsoid formed when an ellipse is rotated around a predetermined rotation axis.
  • optical units that use a parabolic mirror having a reflecting surface that is a parabolic surface that is formed when a parabola is rotated around the elliptical mirror or a predetermined rotation axis
  • the optical unit described in Patent Document 1 can adjust the direction of light flux and the cross-sectional shape (irradiation shape, spot shape) of light.
  • the optical unit described in Patent Document 1 when the direction of the light beam is changed, the cross-sectional shape is also changed.
  • This optical unit is provided with a moving mechanism for moving the parabolic mirror, and the changed cross-sectional shape can be corrected to some extent by moving the parabolic mirror by the moving mechanism.
  • the optical unit described in Patent Document 1 cannot adjust the irradiation area (spot area) at all.
  • the irradiation area can be adjusted by moving the parabolic mirror.
  • an object of the present invention is to provide an optical unit capable of outputting well-made light by changing the irradiation area.
  • the second optical unit of the present invention that solves the above-described object includes a predetermined point at which light derived from light emitted from a light source starts to diffuse, A first focal point and a second focal point are formed on a part or all of an inner peripheral surface of an ellipsoid formed when an ellipse is rotated around a predetermined rotational axis, and the first focal point has the first focal point and the second focal point on the rotational axis.
  • An elliptical mirror that matches the predetermined point and reflects light that has passed through the predetermined point; Adjustment means capable of adjusting the position on the elliptical mirror where the light passing through the predetermined point hits the elliptical mirror while maintaining the state where the first focal point coincides with the predetermined point; The adjusting means rotates the elliptical mirror about a rotational axis that intersects the optical axis of diffused light passing through the predetermined point and reaching the elliptical mirror at the predetermined point. It is characterized by that.
  • the focal point where the incident parallel light is reflected or refracted and converges coincides with the second focal point, and the light passing through the second focal point is reflected or refracted to produce the parallel light.
  • An optical member to be generated may be provided.
  • the optical member referred to here may be a parabolic mirror having a paraboloid formed as a reflecting surface when a parabola is rotated about a predetermined rotation axis.
  • the adjusting means may change at least one of the traveling direction of the diffused light and the angle at which the diffused light extends until it passes through the predetermined point and reaches the elliptical mirror. It may be changeable in a state where one focal point is made coincident with the predetermined point.
  • the moving mechanism which moves both the said reflection member and the said elliptical mirror so that the light which passed the said predetermined point may hit the same position on the said elliptical mirror with a speed difference may be sufficient. That is, the moving mechanism may move the reflecting member by following the elliptical mirror so that light passing through the predetermined point hits the same position on the elliptical mirror. The moving mechanism may rotate the elliptical mirror at a predetermined angular velocity and rotate the reflecting member at an angular velocity that is 1 ⁇ 2 of the predetermined angular velocity.
  • the adjusting means may rotate the elliptical mirror around the first focal point, A screen for receiving light reflected by the elliptical mirror,
  • the elliptical mirror has an initial posture in which the rotation axis and the optical axis of the diffused light that has passed through the predetermined point are positioned on the same horizontal plane and the rotation axis passes through the center point of the screen. It may be a thing.
  • the screen may be arranged based on the position of the second focal point of the elliptical mirror that is rotated by the adjusting means. That is, the orientation of the rotating elliptical mirror changes continuously, and the second focal point in the elliptical mirror whose orientation changes continuously is plotted in accordance with the rotation of the elliptical mirror. It becomes a predetermined arc.
  • the screen may be arranged on the arc, or arranged on a tangent line of the arc perpendicular to the rotation axis when the elliptical mirror is in the initial posture. There may be.
  • the first focus is adjusted while maintaining the same position on the elliptical mirror where the light that has passed through the predetermined point adjusted by the adjusting means hits the elliptical mirror.
  • the aspect provided with the direction change means to rotate the said elliptical mirror about the rotation center may be sufficient.
  • the direction of the reflected light can be changed without changing the irradiation area.
  • an optical path correction member is provided between the predetermined point and the elliptical mirror,
  • the optical path correction member is The diameter is gradually increased from the entrance provided at the position of the predetermined point toward the exit, and the inner peripheral surface reflects the light incident from the entrance and the outer peripheral surface also reflects the light.
  • An inner reflecting mirror in which the focal point of the elliptical mirror is located between the exit ports; The incident surface located between the inner peripheral surface and the entrance of the inner reflector is arranged so that the inner peripheral surface that reflects light is spaced from the outer peripheral surface of the inner reflector and surrounds the outer peripheral surface.
  • An outer reflector A lens that acts on the light so that light incident from the entrance and the entrance-side opening is focused between the entrance and the exit as viewed from the elliptical mirror An aspect may be sufficient.
  • the predetermined point When the predetermined point is viewed as one point whose area is as close as possible to zero, even if it is intended to focus light originating from the light emitted from the light source to that one point, the light is actually only emitted to a region having a certain area. Cannot be focused. Therefore, the focal point of the elliptical mirror is deliberately shifted so that the first focal point of the elliptical mirror is between the predetermined point and the elliptical mirror, and the predetermined point is at the position of the entrance. Make it come. By providing the lens, light can be diffused from the focal point where the area is close to zero.
  • the lens may be a central lens that covers the exit port of the inner reflecting mirror, or an outer lens that covers the exit side opening. Further, when both the central lens and the outer peripheral lens are provided as the lens, the central lens is preferably a concave lens having a short focal length, and the outer peripheral lens is a concave lens having a shorter focal length than the central lens. Is preferred.
  • optical unit of the present invention it is possible to output arranged light with changing the irradiation area.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the optical path correction member shown in FIG. 13 taken along the line A-A ′.
  • FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the optical unit of the present invention.
  • the optical unit 11 shown in FIG. 1 has a pinhole 110, an elliptical mirror 111, and a parabolic mirror 112.
  • the optical unit 11 shown in FIG. 1 a light source unit 21 is shown.
  • the light source unit 21 shown in FIG. 1 includes a light emitting diode (LED) 211 that is a light source that emits diffused light, and a condensing member 212 including one lens or a lens group. Note that a filament, a light bulb, or the like can be used instead of the light emitting diode 211.
  • the light source may be of any kind, structure, and size as long as it emits diffuse light.
  • An elliptical mirror 111 shown in FIG. 1 is an off-axis elliptical mirror constituted by a part of the inner peripheral surface of an ellipsoid formed when an ellipse is rotated around a predetermined rotational axis R1.
  • the first focal point f1 of the elliptical mirror 111 coincides with the pinhole 110, and the light that has passed through the pinhole 110 is reflected by the elliptical mirror 111 and converges to the second focal point f2.
  • a parabolic mirror 112 shown in FIG. 1 is an off-axis parabolic mirror constituted by a part of a surface (parabolic surface) formed when a parabola is rotated around a predetermined rotation axis R2.
  • the parabolic mirror reflects light incident from the focal side of the parabolic mirror parallel to the rotation axis and focuses it on the focal point.
  • the focal point f3 of the paraboloidal mirror 112 shown in FIG. 1 (the focal point where the incident parallel light is reflected or refracted and converged) coincides with the second focal point f2, and due to the above properties, the parabolic mirror 112 has a focal point.
  • the light emitted from the focal point f3 is reflected by the parabolic mirror 112 and becomes light parallel to the rotation axis R2 (parallel light). That is, the parabolic mirror 112 reflects parallel light passing through the second focal point f2 to generate parallel light, and corresponds to an example of an optical member according to the present invention.
  • the optical unit 11 shown in FIG. 1 has a moving mechanism 113 for manually moving the light source unit 21.
  • the moving mechanism 113 is represented by a thick arrow.
  • the elliptical mirror 111 is fixedly arranged, and the moving mechanism 113 keeps the first focal point f1 of the elliptical mirror 111 coincident with the pinhole 110 while keeping the light source unit 21 in the optical unit 11.
  • This is a mechanism that rotates around the pinhole 110 as a rotation center. That is, the moving mechanism 113 shown in FIG. 1 rotates the optical path of the light Ls focused on the pinhole 110 around the first focal point f1.
  • FIG. 1 the moving mechanism 113 for manually moving the light source unit 21.
  • the moving mechanism 113 is represented by a thick arrow.
  • the elliptical mirror 111 is fixedly arranged, and the moving mechanism 113 keeps the first focal point f1 of the elliptical mirror 111 coincident with the pinhole 110 while keeping the light source unit 21 in the optical
  • the light source unit 21 is rotated by the moving mechanism 113, and diffused light emitted from each of three different positions (first position to third position) passes through the pinhole 110 and enters the elliptical mirror 111.
  • the way to head is shown.
  • the traveling direction of the light passing through the pinhole 110 is different, and the position on the elliptical mirror 111 where the light hits the elliptical mirror 111 is also different. Therefore, the moving mechanism 113 shown in FIG. 1 corresponds to an example of the adjusting means in the first optical unit of the present invention. Further, the size of the reflection regions r1 to r3 of the elliptical mirror 111 that reflects the light that has passed through the pinhole 110 also changes.
  • the light (focused light) L12 reflected by the reflection region r1 is focused on the second focus f2 that coincides with the focus f3 of the parabolic mirror 112, and the light (diffused light) L13 that has passed through the second focus f2 is Reflected by the parabolic mirror 112 and output as parallel light L14 having a relatively small irradiation area (spot area).
  • spot area irradiation area
  • the light (focused light) L32 reflected by the reflection region r3 is focused on the second focus f2 that coincides with the focus f3 of the parabolic mirror 112, and the light (diffused light) L33 that has passed through the second focus f2 is It is reflected by the parabolic mirror 112 and output as parallel light L34 having a relatively large irradiation area.
  • the second position that is intermediate between the first position and the third position is an intermediate distance until the light (diffused light) L21 that has passed through the pinhole 110 reaches the elliptical mirror 111.
  • the size of the reflective region r2 is also a position that becomes an intermediate size. Further, the reflection region r2 is between the reflection region r1 and the reflection region r3.
  • the light (focused light) L22 reflected by the reflection region r2 is focused on the second focus f2 that coincides with the focus f3 of the parabolic mirror 112, and the light (diffused light) L23 that has passed through the second focus f2 is The light is reflected by the parabolic mirror 112 and output as parallel light L24 having an irradiation area having an intermediate size.
  • the irradiation area of the parallel light to be output is in the relationship of parallel light 34> parallel light 24> parallel light 14, but any parallel light is related to the rotation axis R2 of the parabolic mirror 112.
  • the parallel light is directed in a parallel predetermined direction. In the optical unit 11 shown in FIG. 1, the direction of the output light is constant.
  • the elliptical mirror 111 is fixedly arranged, and the pinhole 110 does not move either. Therefore, also in this optical unit 31, the first focal point f1 of the elliptical mirror 111 always coincides with the pinhole 110. Further, the light source unit 21 makes the light source 221 and the lens of the light collecting member 222 independent of each other so that the first focus f1 of the elliptical mirror 111 always coincides with the pinhole 110 by the moving mechanism 313 (see arrow). By moving the pinhole 110 forward and backward, the position on the elliptical mirror 111 where the light passing through the pinhole 110 hits the elliptical mirror 111 is changed.
  • the light emitting diode 211 moves while being guided by one of the guide grooves.
  • the light collecting member 212 moves while being guided by another guide groove.
  • the light source unit 21 indicated by the solid line moves to the position of the light source unit 21 indicated by the dotted line
  • the light source unit 21 indicated by the dotted line moves to the position of the light source unit 21 indicated by the solid line.
  • the angles at which the light (diffused light) L41 and L51 spread through the pinhole 110 and reach the elliptical mirror 111 are different.
  • the angle at which the diffused light L41 spreads is relatively small. Conversely, if the light source unit 21 is relatively close to the pinhole 110, The angle at which the diffused light L51 spreads is relatively large.
  • the reflection regions r4 and r5 in the elliptical mirror 111 are also narrowed when the light source unit 21 is relatively far from the pinhole 110, and widened when the light source unit 21 is relatively close to the pinhole 110. Furthermore, the wider the reflection area in the elliptical mirror 111, the wider the irradiation area of the output parallel light L44, 54.
  • any parallel light is parallel light directed in a predetermined direction parallel to the rotation axis R2 of the parabolic mirror 112, and the direction of the output light is constant.
  • a point light source for example, a diameter of about 0.5 mm is provided at the pinhole 110 position.
  • a light emitting diode may be provided.
  • FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the optical unit of the present invention.
  • the optical unit 41 includes a plane mirror 400.
  • the plane mirror 400 is provided at the position of the pinhole 110 (first focal point f1), and changes the orientation with respect to the elliptical mirror 111 by being rotated by an operator's operation with the position of the pinhole 110 as a rotation center. (See the arrows in the figure).
  • the plane mirror 400 is shown by a solid line and a dotted line.
  • the light Ls focused on the pinhole 110 is reflected by the plane mirror 400 and directed to the elliptical mirror 111.
  • the position at which the light (diffused light) L61 reflected by the plane mirror 400 indicated by the solid line hits the elliptical mirror 111 is different from the position at which the light (diffused light) L71 reflected by the plane mirror 400 indicated by the dotted line hits the elliptical mirror 111,
  • the rotating plane mirror 400 also corresponds to an example of the adjusting means in the first optical unit of the present invention.
  • the plane mirror 400 indicated by the solid line has a smaller incident angle ⁇ than the plane mirror 400 indicated by the dotted line, and the reflection regions (r6, r7) reflected by the elliptical mirror 111 are also reflected by the plane mirror 400 indicated by the solid line (diffusion).
  • the light (L) L61 is larger than the light (diffused light) L71 reflected by the plane mirror 400 indicated by the dotted line.
  • the wider the reflection area in the elliptical mirror 111 the larger the irradiation area of the output parallel light L64, 7, but any of the parallel light L64, 74 will be a parabolic mirror 112.
  • the parallel light is directed in a predetermined direction parallel to the rotation axis R2, and the direction of the output light is constant.
  • another optical member such as a lens
  • refracts or reflects the light Ls focused on the pinhole 110 and directs it toward the elliptical mirror 111 may be used.
  • the power for moving the light source unit 21, rotating the plane mirror 400, and rotating the elliptical mirror 111 can be reduced by a human operation force in order to reduce costs and simplify the structure.
  • it may be power generated by an electric drive means such as a motor or a solenoid.
  • the parabolic mirror 112 is omitted, a unit for adjusting the irradiation area of the light (focused light) L12 reflected by the elliptical mirror 111, or the light (diffused light) L13 passed through the second focal point f2, etc. It can also be used as a unit for adjusting the irradiation area.
  • a first parabolic mirror (off-axis parabolic mirror) and a second parabolic mirror (off-axis parabolic mirror) are prepared, and a light source unit is provided at the focal point of the first parabolic mirror.
  • the 21 pinholes 110 are matched.
  • the light that has passed through the pinhole 110 is reflected by the reflecting surface, which is the parabolic surface of the first parabolic mirror, and becomes the first parallel light.
  • a surface (parabolic surface) formed by rotating the first parabola around a predetermined rotation axis is formed by a mirror, and the first parallel light is The light is parallel to the rotation axis.
  • the second paraboloid mirror has a paraboloid formed when the second parabola is rotated about a predetermined rotation axis parallel to the rotation axis of the first paraboloid mirror. Accordingly, the first parallel light parallel to the rotation axis of the first parabolic mirror is light parallel to the rotation axis of the second parabolic mirror. The first parallel light is reflected again by the second parabolic mirror. The light reflected by the second parabolic mirror is focused on the focal point of the second parabolic mirror.
  • an elliptical mirror 111 having a first focal point f1 coincident with the focal point of the second parabolic mirror is provided.
  • the light focused on the focal point of the second parabolic mirror is further reflected by the elliptical mirror 111 and converged again toward the second focal point f2 of the elliptical mirror 111.
  • a moving mechanism for moving the pinhole 110 and the first parabolic mirror is provided. Note that moving the pinhole 110 also moves the light source unit 21.
  • the power of the moving mechanism here may be power generated by an electric drive means such as a motor or a solenoid, or may be an operating force by a person.
  • This moving mechanism keeps the rotation axis of the first parabolic mirror and the rotation axis of the second parabolic mirror parallel to each other with the focal point of the first parabolic mirror aligned with the pinhole 110.
  • the first paraboloidal mirror is moved as it is.
  • the position on the elliptical mirror where the light passing through the focal point of the second parabolic mirror hits the elliptical mirror 111 is also changed.
  • the projector described below scans light corresponding to a pixel in the vertical direction and also in the horizontal direction based on image data representing an image composed of a plurality of pixels arranged in a horizontal direction and a vertical direction. This is a scanning projector that irradiates while scanning.
  • FIG. 4 is a view showing a third embodiment of the optical unit of the present invention.
  • FIG. 4 shows the elliptical mirror 111 in the first position and the second position.
  • the first position is a position where the second focal point f2 of the elliptical mirror 111 is upward in the figure
  • the second position is a position where the second focal point f2 is downward in the figure.
  • the position where the light (diffused light) that has passed through the pinhole 110 hits the elliptical mirror 111 is different. That is, when the elliptical mirror 111 is in the first position, the light (diffused light) L81 that has passed through the pinhole 110 is reflected by the reflection region r8 of the elliptical mirror 111, but the elliptical mirror 111 is in the second position. Sometimes, the light (diffused light) L91 that has passed through the pinhole 110 is reflected by the reflection region r9 of the elliptical mirror 111.
  • a turning mechanism represented by an arrow in FIG.
  • the reflection area of the elliptical mirror 111 becomes wider as the elliptical mirror 111 rotates upward and becomes narrower as it rotates downward. Therefore, when the elliptical mirror 111 is at the first position, the reflection region r8 is relatively wide, and when the elliptical mirror 111 is at the second position, the reflection region r9 is relatively narrow.
  • the parabolic mirror 112 is removed from the optical unit 51, and a flat screen 55 is provided instead.
  • the screen 55 shown in FIG. 4 is disposed vertically between the first focal point f1 and the second focal point f2 of the elliptical mirror 111.
  • the screen 55 is irradiated with light (converged light) L82 and 92 reflected by the elliptical mirror 111 and directed toward the second focal point f2.
  • the irradiation area of the light L82, 92 irradiated to the screen 55 is larger when the elliptical mirror 111 is at the first position than when it is at the second position.
  • the optical unit 51 of the third embodiment is incorporated in a projector (for example, incorporated as an output unit), the elliptical mirror 111 is used as a scanning optical system, and the elliptical mirror 111 is rotated upward as the projection position goes upward to output light. It is possible to output a thick outgoing light by increasing the irradiation area.
  • the screen 55 is disposed between the first focal point f2 and the second focal point f2, but the screen 55 is viewed in the traveling direction of the light (converged light) L82 and 92 reflected by the elliptical mirror 111. You may provide in the downstream rather than the 2nd focus f2. Even when the screen is provided on the downstream side, the irradiation area can be adjusted according to the rotation of the elliptical mirror 111 as described above.
  • light L82 and L92 that are to be focused toward the second focal point f2 is used, and these lights L82 and 92 are light that is arranged as focused light. Further, the irradiation area of these lights (focused lights) L82 and 92 can be changed and output.
  • FIG. 5 is a diagram showing a fourth embodiment of the optical unit of the present invention.
  • the optical unit 61 shown in FIG. 5 is also incorporated as an output unit of the projector 60, and the elliptical mirror 111 is used as a scanning optical system that performs scanning at least in the vertical direction. That is, the projector 60 also performs horizontal scanning and vertical scanning of the output light, and outputs a plurality of stages of output light (horizontal scanning lines) scanned in the horizontal direction in the vertical direction.
  • the elliptical mirror 111 rotates around the first focal point f1 as a rotation center.
  • the light source unit 21 is fixedly arranged, and the pinhole 110 maintains a state coincident with the first focal point f1 of the elliptical mirror 111.
  • the projector 60 can adjust the interval between horizontal scanning lines (interval where output light scanned in the horizontal direction is adjacent in the vertical direction). That is, if the motor (not shown) that rotates the elliptical mirror 111 in the vertical direction (see the arrow in the figure) is electrically controlled to reduce the rotational speed of the elliptical mirror 111, the horizontal scanning lines are spaced apart from each other. Becomes (narrows). When the scanning line interval is adjusted by controlling the light emission interval at a constant vertical scanning angular velocity, the horizontal scanning rate may be controlled accordingly.
  • the horizontal scanning speed is increased as the projection position goes upward, and at the same time, the light emitting diode 211 (predetermined light source) emits light in the light emission interval (in order to switch the horizontal scanning line to the next horizontal scanning line) What is necessary is just to shorten the light off time).
  • the control unit 617 provided in the projector 60, and the above-described problem that the interval between the scanning lines increases as the projection position goes upward is solved.
  • FIG. 5 shows a locus T1 of the second focal point f2 when the elliptical mirror 111 is rotated about the first focal point f1.
  • the screen may be arranged with reference to the locus T1. If the screen is arranged on an arc indicated by the locus T1, the irradiation area is uniform and minimized. Further, the arrangement position of the screen is not limited to the arc indicated by the locus T1.
  • the elliptical mirror and the light source unit are omitted for the sake of clarity, but the elliptical mirror has a flat shape with a short short radius, and the optical unit is fixedly disposed above the elliptical mirror.
  • the pinhole 110 maintains a state that coincides with the first focal point f1 of the elliptical mirror.
  • the traveling direction of the light that has become diffused light through the pinhole 110 is a certain direction from top to bottom.
  • the certain direction is indicated by an arrow, and this certain direction is a predetermined direction from the upper front side of the paper toward the lower back side of the paper surface, or a predetermined direction from the upper rear side of the paper surface to the lower front side of the paper surface.
  • the pinhole 110 If the position of the second focus f2 when the first focus f1 and the second focus f2 of the elliptical mirror are horizontal is referred to as the 3 o'clock position as the position when the hour hand of the clock indicates 3 o'clock, the pinhole 110 The light that has passed through and becomes diffused light travels toward the 6 o'clock position.
  • the light irradiated to the 6 o'clock position is not the light reflected by the elliptical mirror but the diffused light D that has passed through the pinhole 110.
  • it may be referred to as a position at o in the same manner.
  • FIG. 6 the locus T1 of the second focus when the elliptical mirror is rotated with the first focus f1 as the rotation center is indicated by the circumference of the reference perfect circle C1.
  • FIG. 6 four circles C2 to C5 are shown on the first focal side (inside) from the circumference of the reference perfect circle C1. These four circles C2 to C5 are inscribed in the reference true circle C1 at the 6 o'clock position.
  • FIG. 7 is a diagram showing a position where the irradiation areas become equal when the angle of spread of the light that has passed through the first focus f1 and becomes diffused light has spread to about several tens of degrees.
  • an elliptical mirror (not shown) having a short radius is used to some extent in order to show a large irradiation area.
  • the locus T1 of the second focus when the elliptical mirror is rotated with the first focus f1 as the rotation center is indicated by the circumference of the reference perfect circle C1.
  • the short thick line represents the irradiation area, and all the thick lines are shown to have the same length, and it can be seen that the irradiation areas are equal at the positions where the thick lines are shown. Curves circumscribing these thick lines are different from the circumferences of the circles C3 and C4 shown in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining that the screen is arranged at a position where the irradiation area is equal between the top and bottom of the screen.
  • the screen is arranged so as to circumscribe the curve connecting the positions where the irradiation areas are equal.
  • Screens 5501, 5511, 5521, 5531, and 5541 circumscribed on the circumference of the reference perfect circle C1 shown in FIG. 8 are orthogonal to the rotation axis R1 (see FIG. 1) of the elliptical mirror extending in the direction of the respective positions. And it is arranged on the tangent line of the reference perfect circle C1.
  • the irradiation area is minimized on the circumference of the reference perfect circle C1, and the size of the pixels constituting the image to be displayed is also minimized. Therefore, the highest-definition display is performed on the circumference of the reference perfect circle C1.
  • FIG. 8 an image having the same number of pixels is displayed over the entire screen, and the screen size is varied according to the size of the pixel (the size of the irradiation area). For this reason, the screen size increases as the distance from the circumference of the reference perfect circle C1 increases.
  • FIG. 8 shows screens 5501 to 5503 arranged at the 12 o'clock position, screens 5511 to 5514 arranged at the 1 o'clock position, screens 5521 to 5525 arranged at the 2 o'clock position, and arranged at the 3 o'clock position. Shown are screens 5531-5535 and screens 5541-5545 arranged at the 4 o'clock position. In addition, one screen is arranged at the 1 o'clock position and two screens are arranged at the 2 o'clock to 4 o'clock position on the side (outside) opposite to the first focus f1 from the circumference of the reference perfect circle C1. .
  • FIG. 9 is a diagram collectively showing a plurality of screens shown in FIG.
  • FIG. 9A shows all the screens 5501 to 5545 shown in FIG. 8 so that the rotation axes R1 (major axes) connecting the first focus f1 and the second focus f2 of the elliptical mirror 111 overlap.
  • the rotation axis R1 is a center line in the vertical scanning direction. For example, if it is shown collectively at the 12 o'clock position shown in FIG. 8, the screens shown at the 1 o'clock, 2 o'clock, 3 o'clock and 4 o'clock positions will be shown in a rotated state.
  • FIG. 9A shows all the screens 5501 to 5545 shown in FIG. 8 so that the rotation axes R1 (major axes) connecting the first focus f1 and the second focus f2 of the elliptical mirror 111 overlap.
  • FIG. 9A shows all the screens 5501 to 5545 shown in FIG. 8 so that the rotation axes R1 (major axes) connecting the first focus f1 and the second focus f2
  • the screens 5501, 5511, 5521, 5531, and 5541 arranged on the circumference of the reference perfect circle C1 are one place (the place where the optical axis of the emitted light intersects the circumference of the reference perfect circle C1). ).
  • These screens 5501, 5511, 5521, 5531, and 5541 are screens in which the size of pixels constituting an image to be displayed is the smallest.
  • the size of the pixel is classified into three levels of large, medium, and small.
  • the screen installation area SS where the size of the pixel is small is indicated by a two-dot chain line. Surrounding.
  • the screen installation area SM in which the size of the pixels constituting the image to be displayed is medium is surrounded by a two-dot chain line.
  • the screen installation area SL in which the size of the pixels constituting the image to be displayed is large is surrounded by a two-dot chain line.
  • the screens having the same pixel size are contained in a grouped area.
  • the screen has a similar inclination.
  • FIG. 10 is a view showing a fifth embodiment of the optical unit of the present invention.
  • a light source unit 29 capable of full color display is incorporated in the optical unit 71 shown in FIG.
  • the light source unit 29 includes a light source 28 having a red light emitting diode 281R, a light source 28 having a green light emitting diode 281G, and a light source 28 having a blue light emitting diode 281B.
  • Each light source 28 includes a light emitting diode 281 of a predetermined color and an elliptical mirror (partial elliptical mirror) 282 that serves as a condensing member.
  • the light emitting diodes 281R, 281G, and 281B of the respective colors are provided at the position of the first focal point of each elliptical mirror 282.
  • the second focal points fb of the elliptical mirrors 282 coincide with each other.
  • Light emitted from the light emitting diodes 281R, 281G, and 281B of the respective colors is reflected by the respective elliptical mirrors 282, and is focused on the second focal point fb of the elliptical mirror 282 at a sharp angle.
  • the second focal point fb of the elliptical mirror 282 corresponds to the pinhole 110, and the light source unit 29 emits light focused on the pinhole 110.
  • the optical unit 71 shown in FIG. 10 has an elliptical mirror 111 that reflects light from the light source unit 29 separately from the elliptical mirror 282 of the light source unit 29.
  • the elliptical mirrors 282 of the light emitting diodes 281R, 281G, and 281B of the respective colors of the light source unit 29 are referred to as light source side elliptical mirrors 282, and the elliptical mirror 111 that reflects light from the light source unit 29 is referred to as the scanning side elliptical mirror 111. Distinguish between the two.
  • the second focal point fb of the light source side elliptical mirror 282 coincides with the first focal point f1 of the scanning side elliptical mirror 111.
  • the optical unit 71 in the fifth embodiment it is handled as a default that the screen is placed vertically at the 12 o'clock position shown in FIG. That is, the light emitting diodes 281R, 281G, and 281B of the respective colors are arranged on the second focal point f2 side opposite to the scanning elliptical mirror 111 with respect to the first focal point f1 of the scanning elliptical mirror 111, and on the opposite side thereof. Treat the screen as vertical by default.
  • the direction in which the diffused light travels through the pinhole 110 and reaches the scanning elliptical mirror 111 is the horizontal direction from the right side to the left side.
  • FIG. 10A shows a screen 5502 placed vertically at the 12 o'clock position shown in FIG.
  • the rotation axis R1 (see FIG. 1) connecting the first focal point f1 and the second focal point f2 of the scanning-side elliptical mirror 111 extends in the horizontal direction, and is screened so as to be orthogonal to the rotational axis R1.
  • 5502 is arranged.
  • the rotation axis R1 is a center line in the scanning direction (vertical direction).
  • the light source unit 29 is disposed obliquely at a position avoiding the rotation axis R1 in the horizontal plane including the rotation axis R1. That is, the light source unit 29 shown in FIG. 10 is provided in an oblique direction from the front side of the paper to the back side, or in an oblique direction from the back side of the paper to the front side.
  • the optical unit 71 may be installed so that the rotation axis R connecting the first focal point f1 and the second focal point f2 of the scanning-side elliptical mirror 111 passes through the center of the screen and is perpendicular to the screen.
  • the posture of the scanning elliptical mirror 111 shown in FIG. 10A is an initial posture, and the initial posture is that the optical axis of the diffused light that has passed through the rotation axis R1 and the pinhole 110 is positioned on the same horizontal plane.
  • the posture is such that the axis R1 passes through the center point of the screen.
  • the scanning-side elliptical mirror 111 is rotated by a motor (not shown) with the first focal point f1 as the rotation center.
  • the light source unit 29 is fixed, and the scanning-side elliptical mirror 111 is rotated about its first focal point f1 to perform vertical scanning. That is, the scanning-side elliptical mirror 111 is rotated in the direction of the arrow shown in FIG. As the scanning-side elliptical mirror 111 rotates, the position at which the light (diffused light) that has passed through the second focal point fb (pinhole 110) of the light-source-side elliptical mirror 282 strikes the scanning-side elliptical mirror 111 changes. That is, the rotation axis (FIG.
  • the first elliptical mirror 111 of the scanning side elliptical mirror 111 coincides with the pinhole 110 by rotating the scanning side elliptical mirror 111 about the axis passing through the pinhole 110 and perpendicular to the paper surface). While maintaining this state, the position on the scanning elliptical mirror 111 where the light passing through the pinhole 110 hits the scanning elliptical mirror 111 is adjusted. Therefore, the means for rotating the scanning elliptical mirror 111 corresponds to an example of the adjusting means in the second optical unit of the present invention.
  • the light source unit 29 matches the second focal point fb (pinhole 110) of the light source side elliptical mirror 282 with the first focal point f1 of the scanning side elliptical mirror 111 in order to adjust the position of the reflection region in the scanning side elliptical mirror 111.
  • the second focal point fb can be rotated around the rotation center.
  • the rotation here may be manual rotation or rotation by a motor (not shown).
  • the light sources 28 in the light source unit 29 are coupled so that the mutual positional relationship does not change, and are integrated in the direction of the arrow shown in FIG. Rotate. Accordingly, the second focal points fb of the light source side elliptical mirrors 282 that are coincident with each other are not shifted.
  • the light traveling direction (the direction of the optical axis of the diffused light) that has passed through the second focal point fb (pinhole 110) of the light source side elliptical mirror 282 is changed by the rotation of the light source unit 29, and the diffused light is changed to the elliptical mirror 111.
  • the position (reflective area) that hits also changes. Therefore, the means for rotating the light source unit 29 corresponds to an example of the adjusting means in the first optical unit of the present invention and also corresponds to an example of the second adjusting means.
  • the vertical installation angle of the optical unit 71 is first adjusted from the relationship between the screen shown in FIG. 9 and the rotation axis R1 of the scanning elliptical mirror 111.
  • the light source unit 29 is rotated so that the pixel size of the image displayed on each of the upper and lower portions of the screen is uniform, and the light passes through the pinhole 110 and diffuses until reaching the scanning elliptical mirror 111. Adjust the direction of light travel.
  • the screen tilt will be described in more detail.
  • the light source unit 29 is rotated clockwise downward. If the direction of the rotation axis R1 (see FIG. 9) of the scanning-side elliptical mirror 111 shown in FIG. 10B is the 12 o'clock position, the light source unit 29 is rotated from 1 o'clock to 4 o'clock, and the pixel The light source unit 29 is fixed at a position where the size of the light source becomes uniform.
  • the light source unit 29 is rotated upward in the counterclockwise direction. That is, the light source unit 29 is rotated in the direction from 8 o'clock to 11 o'clock, and similarly, the light source unit 29 is fixed at a position where the pixel sizes are uniform. Further, when the screen is on the outer side farther from the optical unit 71 than the reference perfect circle C1, the adjustment opposite to that on the inner side may be performed.
  • the light source unit 29 is adjusted so that the pixel size of the image displayed on the screen is uniform.
  • the light source unit 29 that has been adjusted is fixed to a frame or the like, and the relative direction (posture) of the light source unit 29 with respect to the scanning-side elliptical mirror 111 is determined.
  • the scanning-side elliptical mirror 111 is rotated about the first focal point f1 as the center of rotation, thereby performing vertical scanning. That is, the scanning-side elliptical mirror 111 is rotated around the first focal point f1 of the light source unit 29 whose orientation (posture) is fixed. In this way, after adjusting to the desired irradiation area, the direction of the emitted light (reflected light) can be changed without changing the irradiation area.
  • the light that has passed through the pinhole 110 always hits a predetermined position of the scanning elliptical mirror 111.
  • the light source unit 29 is fixed not to the frame but to the scanning elliptical mirror 111 by a predetermined fixing member (not shown), and both are rotated while maintaining the positional relationship between the two. That is, the orientation (posture) of the light source unit 29 with respect to the scanning-side elliptical mirror 111 is maintained. As a result, the light that has passed through the pinhole 110 always hits a predetermined position of the scanning elliptical mirror 111.
  • the scanning side elliptical mirror 111 is rotated together with the light source unit 29 around the first focal point f1 to perform vertical scanning.
  • the combination of the predetermined fixing member and the means for rotating the scanning elliptical mirror 111 together with the light source unit 29 corresponds to an example of the direction changing means in the present invention. Furthermore, when it is difficult to rotate the light source unit 29 at a high speed when rotating both the scanning-side elliptical mirror 111 and the light source unit 29, the plane mirror 400 shown in FIG. 3 may be used.
  • FIG. 11 shows the second focal point fb of the light source side elliptical mirror 282 that coincides with the first focal point f1 of the scanning side elliptical mirror 111 and rotates about the second focal point fb. It is a top view which shows the example which provided the plane mirror 400 to perform.
  • FIG. 11 schematically shows the projector 65 in which the optical unit 75 is incorporated as viewed from directly above.
  • the plane mirror 400 is rotated about the axis R3 so that the size of the pixels is uniform above and below the screen 55, and the orientation of the plane mirror 400 with respect to the elliptical mirror 111 is determined. Adjust.
  • the scanning side elliptical mirror 111 is rotated about the axis R3 passing through the first focal point f1 as a rotation center to perform vertical scanning and pass through the pinhole 110.
  • the flat mirror 400 is also rotated about the axis R3 from the position where the adjustment has been completed, following the scanning-side elliptical mirror so that the light hits the same position on the scanning-side elliptical mirror 111.
  • the scanning elliptical mirror 111 and the plane mirror 400 are rotated by a motor (not shown).
  • This motor is common, and the plane mirror 400 is rotated at a rotation speed (angular speed) that is 1 ⁇ 2 of the rotation speed (angular speed) of the scanning-side elliptical mirror 111 according to the gear ratio.
  • the plane mirror 400 and the motor correspond to an example of the direction changing means referred to in the present invention.
  • a motor for rotating the scanning-side elliptical mirror 111 and a motor for rotating the plane mirror 400 are provided separately, and both motors are electrically controlled so that the angular velocity of the motor for rotating the scanning-side elliptical mirror 111 is 1 You may make it rotate the motor which rotates the plane mirror 400 with the angular velocity of / 2. That is, the scanning-side elliptical mirror 111 and the plane mirror 400 rotate with a speed difference.
  • FIG. 11 also shows a polygon mirror 651 as an example of a horizontal scanning optical member between the reflection area of the scanning side elliptical mirror 111 and the second focal point f2 of the elliptical mirror 111.
  • the light reflected by the reflection area of the scanning-side elliptical mirror 111 is scanned in the horizontal direction by the polygon mirror 651.
  • the light scanned by the polygon mirror 651 is applied to the screen 55.
  • the number of reflections may be reduced by omitting the polygon mirror 651 and performing scanning in the horizontal direction by the scanning-side elliptical mirror 111, but the shape of the image projected on the screen using the polygon mirror is Close to a rectangle.
  • the projector 65 shown in FIG. 11 does not require a large driving mechanism, and scans in the vertical direction with the scanning-side elliptical mirror 111 and scans in the horizontal direction with the polygon mirror 651, and above and below the screen 55. An image having a uniform pixel size is displayed on the screen 55.
  • the projector 65 shown in FIG. 11 described above scans the light corresponding to the pixels in the vertical direction based on the image data representing the image composed of a plurality of pixels arranged in the horizontal direction and the vertical direction.
  • an ellipse is rotated around a light source unit, a predetermined point where light derived from the light emitted from the light source unit converges, and a predetermined first rotation axis. It is composed of part or all of the inner peripheral surface of the ellipsoid that is sometimes formed, and has a scanning side first focal point and a scanning side second focal point on the first rotation axis, and the scanning side first focal point is at the predetermined point.
  • the scanning-side elliptical mirror that reflects the light that passes through the predetermined point coincides with the scanning-side elliptical mirror that is provided at the predetermined point and rotates around the position of the predetermined point.
  • Key Possible reflection member that reflects the light focused on the predetermined point a horizontal scanning mechanism that horizontally scans light corresponding to the pixel based on the image data, and the scanning-side elliptical mirror
  • a vertical scanning rotation mechanism that rotates in the vertical direction with one focal point as a rotation center, and light that has passed through the predetermined point rotates with the reflection member as a rotation center.
  • a projector comprising: the scanning elliptical mirror that rotates so as to hit the same position on the scanning elliptical mirror; and a follow-up rotating mechanism that rotates with a predetermined speed difference. You can say that.
  • the horizontal scanning mechanism may be a mechanism that rotates the scanning-side elliptical mirror in the horizontal direction about the scanning-side first focus as the rotation center. It may be a horizontal scanning optical member provided between the position on the side elliptical mirror and the scanning side second focal point of the scanning side elliptical mirror.
  • the light source unit is constituted by a part or all of the inner peripheral surface of an ellipsoid formed when the ellipse is rotated around a predetermined second rotation axis, and the light source side first on the second rotation axis.
  • a light source side elliptical mirror having a focal point and a light source side second focal point; and a light source arranged at the position of the light source side first focal point to emit light toward the light source side elliptical mirror,
  • the second side focal point may be disposed so as to coincide with the scanning side first focal point.
  • the reflecting member may be a plane mirror
  • the horizontal scanning optical member may be a polygon mirror
  • the vertical scanning rotation mechanism rotates the scanning-side elliptical mirror at a predetermined angular velocity
  • the follow-up rotation mechanism rotates the reflecting member at an angular velocity that is 1 ⁇ 2 of the predetermined angular velocity. It may be the one that rotates.
  • Each of the optical units 11, 31, and 41 described with reference to FIGS. 1 to 3 outputs parallel light
  • the light source units 51, 61, and 71 described with reference to FIGS. Has output focused light, but any optical unit outputs well-ordered light.
  • the term “aligned light” as used herein means parallel light or focused light whose cross-sectional shape is not changed even when the distance from the optical unit is different.
  • the cross-sectional shape becomes indefinite depending on the distance from the optical unit.
  • the cross-sectional shape of the light beam (output light) changes.
  • the above-mentioned “the cross-sectional shape does not change” means that the cross-sectional shape is the same regardless of where it is cut by changing the distance from the optical unit while the irradiation area (cross-sectional area) is not changed (while the irradiation area is constant). Means that. However, if the irradiation area (cross-sectional area) is changed, even if the cross-sectional shape of the light beam (output light) changes, the cross-sectional shape is often almost circular, so that this is not a problem in practice.
  • the optical unit 81 shown in FIG. 12 has an optical member 810 disposed between the elliptical mirror 111 and the second focal point f2 of the optical unit 51 shown in FIG. In FIG. 12, the screen is not shown.
  • the optical member 810 is a convex lens and is in contact with the second focal point f2 between the first focal point f1 and the second focal point f2, avoiding the optical path of the diffused light that passes through the pinhole 110 and travels toward the elliptical mirror 111. It is separable. That is, the optical member 810 shown in FIG. 12 can be moved in the left-right direction in the figure. In FIG. 12, the optical member 810 moved to the right side is indicated by a two-dot chain line.
  • the optical member 810 can focus the light reflected by the elliptical mirror 111 that is originally focused on the second focal point f2 before the second focal point f2. As described above, the optical member 810 is provided between the first focal point f1 and the second focal point f2, and the optical member 810 is moved between them, thereby reducing the size of the pixel of the image displayed on the fixedly installed screen. Can be changed.
  • the optical member 810 is not limited to a convex lens, and may be a refractive member such as a concave lens.
  • a concave lens whose focal length is adjusted is used as the optical member 810, the light reflected by the elliptical mirror 111 can be focused farther than the second focal point f2.
  • the optical path correction member In the light source units 21 and 29 described so far, the light is converged on the pinhole 110 by the light condensing member 212 or the light source side elliptical mirror 282, but actually light that cannot be focused on the pinhole 110 is generated.
  • the optical path correction member described here corrects the path of light passing through the pinhole, like light passing through a sufficiently small pinhole.
  • FIG. 13 is a front view of the optical path correction member
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of the optical path correction member shown in FIG.
  • the optical path correction member 91 shown in FIGS. 13 and 14 is disposed between the pinhole 110 of the optical unit described so far and the elliptical mirror 111 of the optical unit.
  • the optical path correction member 91 shown in FIGS. 13 and 14 includes an inner reflecting mirror 911, an outer reflecting mirror 912, a central lens 913, and an outer peripheral lens 914.
  • the inner reflecting mirror 911 has an entrance 911a and an exit 911b. In FIG. 13, the exit port 911b is in front of the page. As shown in FIG. 14, the entrance 911 a is provided at the position of the pinhole 110.
  • the first focal point f1 of the elliptical mirror 111 is located between the entrance 911a and the exit 911b.
  • the inner reflecting mirror 911 gradually increases in diameter from the entrance 911a toward the exit 911b, the inner peripheral surface 9111 reflects the light incident from the entrance 911a, and the outer peripheral surface 9112 also reflects the light. .
  • the outer reflecting mirror 912 has an entrance side opening 912a and an exit side opening 912b.
  • the exit side opening 912b is in front of the page.
  • the inner peripheral surface 9121 of the outer reflecting mirror 912 is disposed so as to surround the outer peripheral surface 9112 with a space from the outer peripheral surface 9112 of the inner reflecting mirror 911.
  • the inner peripheral surface 9121 gradually increases in diameter from the incident side opening 912a toward the emission side opening 912b, and reflects light.
  • the incident side opening 912a is an annular opening located between the inner peripheral surface 9121 and the incident port 911a in the inner reflecting mirror 911.
  • the exit side opening 912b is an annular opening located between the inner peripheral surface 9121 and the exit port 911b in the inner reflecting mirror 911.
  • the central lens 913 is a concave lens that covers the exit port 911b of the inner reflecting mirror 911.
  • the outer lens 914 is a concave lens that covers the emission side opening 912b of the outer reflecting mirror 912, and has a shorter focal length than the central lens 913.
  • the outer peripheral lens 914 can obtain a certain effect even if it has a simple shape obtained by simply cutting out only the outer edge of a normal lens.
  • FIG. It is more desirable to use a shampoo hat shape (bottom shape) with an inclination toward the front. That is, as shown in FIG. 14, the outer peripheral lens 914 is a lens that is inclined so as to move away from the incident side opening 912a as it goes outward.
  • the pinhole 110 shown in FIG. 14 is viewed as one point whose area is as close as possible to 0, even if an attempt is made to focus the diffused light emitted from the light sources 211, 281R, 281G, and 281B to the one point, in practice, a certain area is required.
  • the light can be focused only on the region having In FIG. 14, the region is shown as an “actual focusing region”, and the second pinhole 110 ′ and the third pinhole 110 ′′ that are included in the region and whose area is almost zero are also shown. ing. Further, the region including the first focal point f1 of the elliptical mirror 111 is shown as an “apparent focusing region”.
  • the concave lens which is the central lens 913, has a function of expanding the light.
  • the central lens 913 By the action of the central lens 913, the light passing through the pinhole 110 shown in FIG. Head to mirror 111.
  • the size of the focusing region appears as if it is an “apparent focusing region” that is smaller than the “actual focusing region”.
  • the converging region becomes this “apparent converging region”, and the diffused light emitted from the light sources 211, 281R, 281G, 281B is converged to a point close to zero as much as possible (
  • the first focal point f1 of the elliptical mirror 111 is made to coincide with the ideal focusing point. That is, in reality, light that has passed through a converging region having a large area appears to have passed through a region having a small area such as an “apparent converging region” when viewed from the elliptical mirror 111, and thus the optical path shown in FIG.
  • the “apparent convergence region” can be reduced.
  • the light passing through the second pinhole 110 ′ and the third pinhole 110 ′′ shown in FIG. 14 is light that does not fit in the “apparent focusing region” as it is.
  • the path of these lights is corrected by the outer peripheral lens 914.
  • the outer peripheral lens 914 has its focal length adjusted by selecting the thickness of the lens, and the light refracted through the second pinhole 110 ′ and the third pinhole 110 ′′ is an elliptical mirror. When viewed from 111, the way the light travels is changed as if the light came from the first focal point f1 of the elliptical mirror 111.
  • the focusing point of the light inside the “actual focusing area” (light passing through the entrance 911a) and the light outside the “actual focusing area” (incident side opening 912a are arranged).
  • the focusing point of the light passing therethrough is matched.
  • most of the light incident on the optical path correction member 91 is optically corrected to light traveling in the optical path range 1 to the optical path range 3.
  • the elliptical mirror 111 was able to output only a part of the light passing through one point of the pinhole 110, but the inner reflection was achieved by arranging the optical path correction member 91.
  • Most of the light incident from the incident port 911a of the mirror 911 and the light incident from the incident side opening 912a of the outer reflecting mirror 912 can be output as well-ordered light.
  • the central lens 913 and the outer lens 914 are optimally designed with respect to the degree of refraction (refractive index and shape) according to the actual size of the focusing region, the angle at which the light is focused, and the like. Either 913 or the outer peripheral lens 914 may be omitted. If the lens is omitted, it is equivalent to having a lens with an infinite focal length. Further, the central lens 913 and the outer lens 914 may be convex lenses.
  • a parallel light output unit (11) comprising a changing means (113) for changing either one of the focusing point (f3) and the predetermined point (f2) in a matched state.
  • a rotation mechanism 513 for rotating the elliptical mirror 111 shown in FIG. 4 may be applied to the optical unit 11 shown in FIG. That is, A light collecting member (111) for focusing light derived from light emitted from the light source (211) to the predetermined point (f2); The parallel light output according to claim 1, wherein the changing means (113) is a moving mechanism (513) for rotating the light collecting member (111) about the predetermined point (f2). unit.
  • the optical path correction member 91 shown in FIGS. 13 and 14 may be disposed between the second focal point f2 of the elliptical mirror 111 and the parabolic mirror 112. That is, An optical path correction member (91) is provided between the predetermined point (f2) and the optical member (112), The optical path correction member (91) is The diameter gradually increases from the entrance (911a) provided at the position of the predetermined point (f2) toward the exit (911b), and the inner peripheral surface (9111) reflects light incident from the entrance (911a).
  • the outer peripheral surface (9112) also reflects light
  • An inner peripheral surface (9121) that reflects light is disposed so as to surround the outer peripheral surface (9112) at a distance from the outer peripheral surface (9112) of the inner reflecting mirror (911), and the inner peripheral surface (9121).
  • the incident side opening (912a) located between the incident port (911a) of the inner reflection mirror (911), and the emission port (911b) of the inner peripheral surface (9121) and the inner reflection mirror (911).
  • the parallel light output unit according to appendix 1, further comprising a lens (913, 914) that acts on the light so as to be different.
  • a first focal point and a second focal point are formed on a part or all of an inner peripheral surface of an ellipsoid formed when an ellipse is rotated around a predetermined rotational axis, and the first focal point has the first focal point and the second focal point on the rotational axis.
  • An elliptical mirror that matches the predetermined point and reflects light that has passed through the predetermined point;
  • Adjusting means capable of adjusting a position on the elliptical mirror where the light passing through the predetermined point hits the elliptical mirror while keeping the first focal point coincident with the predetermined point;

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Abstract

　所定の回転軸を中心にして楕円を回転させたときにできる楕円体の内周面の一部又は全部によって構成された楕円鏡を用いた光学ユニットに関し、整った光を、照射面積を変えて出力する。　光源２１から発せられた光に由来する光Ｌｓが拡散し始める所定点１１０と、所定の回転軸Ｒ１を中心にして楕円を回転させたときにできる楕円体の内周面の一部又は全部によって構成され回転軸Ｒ１上に第１焦点ｆ１および第２焦点ｆ２を有し、第１焦点ｆ１が所定点１１０に一致し、所定点１１０を通過してきた光Ｌ１１，２１，３１を反射する楕円鏡１１１と、第１焦点ｆ１が所定点１１０に一致した状態を保ったまま、所定点１１０を通過してきた光Ｌ１１，２１，３１が楕円鏡１１１に当たる楕円鏡１１１上の位置を調整可能な調整手段１１３とを備える。

Description

光学ユニット
　本発明は、所定の回転軸を中心にして楕円を回転させたときにできる楕円体の内周面の一部又は全部によって構成された楕円鏡を用いた光学ユニットに関する。
　従来より、上記楕円鏡や所定の回転軸を中心にして放物線を回転させたときにできる放物面を反射面として有する放物面鏡を用いた光学ユニットが知られている（例えば、特許文献１、２等参照）。特許文献１に記載された光学ユニットは、光束の向きや光の断面形状（照射形状，スポット形状）を調整できるようにしている。この特許文献１に記載された光学ユニットでは、光束の向きを変えようとすると断面形状も変わってしまう。この光学ユニットには、放物面鏡を動かす移動機構が設けられており、変わってしまった断面形状は、その移動機構によって放物面鏡を動かすことである程度は補正することができる。ところが、特許文献１に記載された光学ユニットでは、照射面積（スポット面積）を調整することは全くできない。一方、特許文献２に記載された光学ユニットでは、放物面鏡を動かすことで、照射面積を調整することができる。
特開２０００－６６１０４号公報 特開平２－２２６２２４号公報
　しかしながら、特許文献２に記載された光学ユニットでは、放物面鏡に入射する光の光軸に沿ってその放物面鏡を動かすため、放物面鏡の焦点位置は無視され、放物面鏡で反射された光は乱れた光になって、その光を利用することは困難になる。
　本発明は上記事情に鑑み、整った光を、照射面積を変えて出力することができる光学ユニットを提供することを目的とする。
　上記目的を解決する本発明の第１の光学ユニットは、光源から発せられた光に由来する光が拡散し始める所定点と、
　所定の回転軸を中心にして楕円を回転させたときにできる楕円体の内周面の一部又は全部によって構成されその回転軸上に第１焦点および第２焦点を有し、その第１焦点が上記所定点に一致し、その所定点を通過してきた光を反射する楕円鏡と、
　上記第１焦点が上記所定点に一致した状態を保ったまま、上記所定点を通過してきた光が上記楕円鏡に当たるその楕円鏡上の位置を調整可能な調整手段とを備えたことを特徴とする。
　上記目的を解決する本発明の第２の光学ユニットは、光源から発せられた光に由来する光が拡散し始める所定点と、
　所定の回転軸を中心にして楕円を回転させたときにできる楕円体の内周面の一部又は全部によって構成され該回転軸上に第１焦点および第２焦点を有し、該第１焦点が前記所定点に一致し、該所定点を通過してきた光を反射する楕円鏡と、
　前記第１焦点が前記所定点に一致した状態を保ったまま、前記所定点を通過してきた光が前記楕円鏡に当たる該楕円鏡上の位置を調整可能な調整手段とを備え、
　前記調整手段が、前記所定点を通過して前記楕円鏡に到達するまでの拡散光の光軸に該所定点で交わる回動軸を回動中心にして前記楕円鏡を回動させるものであることを特徴とする。
　上記光源から発せられた光は、拡散光であってもよいし、平行光であってもよい。また、上記光源から発せられた光に由来する光とは、その光そのものであってもよいし、その光が反射や屈折した光であってもよい。上記所定点は、光源から発せられた光に由来する光が集束する点であってもよいし、所定の点光源が配置された点であってもよい。ここにいう点光源とは、通常、光が集束する集束点よりも小さい光源（例えば、極めて小径の発光ダイオード等）であることが好ましい。上記所定点が、集束点であっても点光源であっても、その所定点から光が拡散していくことになる。すなわち、上記所定点は拡散光の起点になる点である。また、光とは、電磁波のうち、反射や屈折を利用してその進路を人為的に操作することのできる、電波やＸ線等を含む広い概念のものである（以下、同じ。）。
　本発明の光学ユニットによれば、上記楕円鏡で反射された光は上記第２焦点に集束し、
整った光として取り出すことが可能である。さらに、上記調整手段によって、照射面積を変えて光を出力することができる。
　また、本発明の光学ユニットにおいて、入射した平行光が反射あるいは屈折して集束する集束点が上記第２焦点に一致し、その第２焦点を通過してきた光を反射あるいは屈折させて平行光を生成する光学部材を備えたものであってもよい。
　上述のごとく、上記楕円鏡で反射された光は上記第２焦点に集束する。この第２焦点に集束した光から上記光学部材は平行光を簡単に生成することができる。ここにいう光学部材は、所定の回転軸を中心にして放物線を回転させたときにできる放物面を反射面として有する放物面鏡等であってもよい。
　さらに、本発明の光学ユニットにおいて、上記調整手段が、上記所定点を通過して上記楕円鏡に到達するまでの拡散光の進む方向およびその拡散光の拡がる角度のうち少なくともいずれか一方を上記第１焦点を上記所定点に一致させた状態で変更可能なものであってもよい。
　ここで、上記調整手段が、上記所定点に集束する光の光路を上記第１焦点を回動中心にして回動させるものであってもよく、例えば、上記所定点に集束する光を発する光源ユニットを備え、上記調整手段が、上記所定点を回動中心にして上記光源ユニットを回動させるものであってもよい。また、上記調整手段が、上記所定点に設けられその所定点の位置を回転中心にして回転することで上記楕円鏡に対する向きを変更可能な、上記所定点に集束する光を反射する反射部材（例えば平面鏡）であってもよい。さらには、その反射部材およびその楕円鏡の双方を動かす移動機構を備えた態様であってもよい。またさらに、上記反射部材および上記楕円鏡の双方を速度差をもって、上記所定点を通過してきた光が上記楕円鏡上の同じ位置に当たるように動かす移動機構を備えた態様であってもよい。すなわち、上記移動機構は、上記所定点を通過してきた光が上記楕円鏡上の同じ位置に当たるようにその楕円鏡に追従させて上記反射部材を動かすものであってもよい。また、上記移動機構は、上記楕円鏡を所定の角速度で回動させるとともに、上記反射部材をその所定の角速度の１／２の角速度で回動させるものであってもよい。
　上記調整手段や移動機構の動力は、モータやソレノイド等の電気的駆動手段によって発生した動力であってもよいが、人による操作力であってもよい（以下においても同じ）。人による操作力を利用することで、低コスト化が可能になるとともに構造が簡単になる。
　また、本発明の光学ユニットにおいて、上記調整手段が、上記第１焦点を回動中心にして上記楕円鏡を回動させるものであってもよく、さらには、
　上記楕円鏡で反射された光の照射を受けるスクリーンを備え、
　上記楕円鏡は、上記回転軸および上記所定点を通過してきた拡散光の光軸が同一水平面上に位置しその回転軸が上記スクリーンの中心点を通るように配置された姿勢を初期姿勢とするものであってもよい。
　ここで、上記スクリーンは、上記調整手段によって回動する楕円鏡の上記第２焦点の位置を基準に配置されたものであってもよい。すなわち、回動する上記楕円鏡の向きは連続的に変化し、連続的に向きが変化していく上記楕円鏡における上記第２焦点を、上記楕円鏡の回動に合わせてプロットしていくと、所定の円弧になる。上記スクリーンは、その円弧上に配置されたものであってもよく、あるいは、上記楕円鏡が上記初期姿勢にあるときの上記回転軸に直交し、かつ上記円弧の接線上に配置されたものであってもよい。
　さらに、本発明の光学ユニットにおいて、上記調整手段で調整された、上記所定点を通過してきた光が上記楕円鏡に当たるその楕円鏡上の位置を、同じ位置に保ったまま、上記第１焦点を回動中心にして上記楕円鏡を回動させる方向変更手段を備えた態様であってもよい。
　この態様によれば、上記調整手段によって所望の照射面積に調整した後に、その照射面積を変えずに反射光の向きを変えることができる。
　またさらに、本発明の光学ユニットにおいて、上記所定点と上記楕円鏡との間に光路補正部材を有するものであり、
　上記光路補正部材が、
　上記所定点の位置に設けられた入射口から出射口に向けて漸次拡径し、内周面がその入射口から入射した光を反射するともに外周面も光を反射し、その入射口とその出射口の間に上記楕円鏡の焦点が位置した内側反射鏡と、
　光を反射する内周面が上記内側反射鏡の外周面とは間隔をあけてその外周面を取り囲むように配置され、その内周面とその内側反射鏡における入射口との間に位置する入射側開口、およびその内周面とその内側反射鏡における出射口との間に位置する出射側開口を有し、その内周面がその入射側開口からその出射側開口に向けて漸次拡径した外側反射鏡と、
　上記入射口および上記入射側開口から入射した光が、上記楕円鏡から見て、その入射口および上記出射口の間に集束していることになるようにその光に作用するレンズとを備えた態様であってもよい。
　上記所定点を面積が０に限りなく近い一点として見た場合に、上記光源から発せられた光に由来する光をその一点に集束しようとしても、実際は、ある程度の面積をもった領域にしか光を集束させることができない。そこで、上記所定点と上記楕円鏡の焦点を敢えてズラし、上記所定点と上記楕円鏡の間にその楕円鏡の第１焦点がくるようにするとともに、上記入射口の位置にその所定点がくるようにする。そして、上記レンズを設けておくことで、あたかも、面積が０に近い上記焦点から光が拡散しているようにすることができる。
　上記レンズとしては、上記内側反射鏡の出射口を覆う中央レンズであってもよいし、あるいは上記出射側開口を覆う外周レンズであってもよい。また、上記レンズとして、中央レンズおよび外周レンズの双方を設ける場合には、中央レンズは凹レンズで焦点距離の短いものが好ましく、その外周レンズは、その中央レンズよりも焦点距離が短い凹レンズであることが好ましい。
　また、本発明の第２の光学ユニットにおいて、上記楕円鏡で反射された光の照射を受けるスクリーンを備え、
　上記スクリーンは、上記調整手段によって回動する楕円鏡の上記第２焦点の位置を基準に配置されたものであってもよく、
　さらには、上記所定点を通過して上記楕円鏡に到達するまでの拡散光の進む方向および該拡散光の拡がる角度のうち少なくともいずれか一方を上記第１焦点を上記所定点に一致させた状態で変更する第２の調整手段を備えた態様であることが好ましい。
　本発明の光学ユニットによれば、整った光を、照射面積を変えて出力することができる。
本発明の光学ユニットの一実施形態を示す図である。 図１に示す光学ユニット１１の第１変形例を示す図である。 本発明の光学ユニットの第２実施形態を示す図である。 本発明の光学ユニットの第３実施形態を示す図である。 本発明の光学ユニットの第４実施形態を示す図である。 第１焦点を回動中心にして回動する楕円鏡で反射され第２焦点に向かう光の照射面積が均一になる位置を示す図である。 第１焦点ｆ１を通過して拡散光になった光の拡がる角度が数十度程度に拡がった場合の、照射面積が等しくなる位置を表す図である。 照射面積が等しくなる位置にスクリーンを配置することを説明するための図である。 図８に示す複数のスクリーンをまとめて示した図である。 本発明の光学ユニットの第５実施形態を示す図である。 走査側楕円鏡１１１の第１焦点ｆ１に一致した、光源側楕円鏡２８２の第２焦点ｆｂ（ピンホール１１０）の位置に、その第２焦点ｆｂを回動中心にして回動する平面鏡４００を設けた例を示す平面図である。 本発明の光学ユニットの第６実施形態を示す図である。 光路補正部材の正面図である。 図１３に示す光路補正部材のＡ－Ａ’断面図である。
　以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
　図１は、本発明の光学ユニットの一実施形態を示す図である。
　図１に示す光学ユニット１１は、ピンホール１１０と、楕円鏡１１１と、放物面鏡１１２とを有する。また、この図１には、光源ユニット２１が示されている。図１に示す光源ユニット２１は、拡散光を発する光源である発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）２１１と、１枚のレンズ若しくはレンズ群からなる集光部材２１２を有する。なお、発光ダイオード２１１に代えてフィラメントや電球などを用いることもできる。また、光源としては、拡散光を発するものであれば、どのような種類、構造、大きさのものでも利用可能である。
　発光ダイオード２１１から発せられた拡散光は、集光部材２１２によってピンホール１１０に集束される。本実施形態の光学ユニット１１は、このピンホール１１０を含めた光学系である。ピンホール１１０に集束された光は、発光ダイオード２１１から発せられた拡散光に由来する光であり、ピンホール１１０は、本発明にいう所定点の一例に相当する。
　図１に示す楕円鏡１１１は、所定の回転軸Ｒ１を中心にして楕円を回転させたときにできる楕円体の内周面の一部によって構成された軸外し楕円鏡であり、回転軸Ｒ１上に第１焦点ｆ１および第２焦点ｆ２を有する。この楕円鏡１１１の第１焦点ｆ１は、ピンホール１１０に一致しており、ピンホール１１０を通過してきた光は、楕円鏡１１１によって反射され、第２焦点ｆ２に集束する。
　図１に示す放物面鏡１１２は、所定の回転軸Ｒ２を中心にして放物線を回転させたときにできる面（放物面）の一部によって構成された軸外し放物面鏡である。放物面鏡には、放物面鏡の焦点側から回転軸と平行に入射した光を反射して焦点に集束させる。といった性質がある。図１に示す放物面鏡１１２の焦点（入射した平行光が反射あるいは屈折して集束する集束点）ｆ３は、第２焦点ｆ２に一致しており、上記性質により、放物面鏡１１２の焦点ｆ３から発した光は放物面鏡１１２で反射して回転軸Ｒ２と平行な光（平行光）になる。すなわち、放物面鏡１１２は、第２焦点ｆ２を通過してきた光を反射させて平行光を生成するものであり、本発明にいう光学部材の一例に相当する。
　また、図１に示す光学ユニット１１は、光源ユニット２１を手動で移動させる移動機構１１３を有し、図１では、その移動機構１１３を太い矢印によって表している。この光学ユニット１１では、楕円鏡１１１は固定配置されたものであり、移動機構１１３は、楕円鏡１１１の第１焦点ｆ１をピンホール１１０に一致した状態を保ったまま、光源ユニット２１を、そのピンホール１１０を回動中心にして回動させる機構である。すなわち、図１に示す移動機構１１３は、ピンホール１１０に集束する光Ｌｓの光路を第１焦点ｆ１を回動中心にして回動させるものである。図１には、移動機構１１３によって光源ユニット２１が回動させられ、３つの異なる位置（第１位置～第３位置）それぞれから発せられた拡散光がピンホール１１０を通過して楕円鏡１１１に向かう様子が示されている。光源ユニット２１の位置によって、ピンホール１１０を通過した光が進む方向は異なり、その光が楕円鏡１１１に当たるその楕円鏡１１１上の位置も異なることになる。したがって、図１に示す移動機構１１３は、本発明の第１の光学ユニットにおける調整手段の一例に相当する。さらに、ピンホール１１０を通過した光を反射する楕円鏡１１１の反射領域ｒ１～ｒ３の大きさも変わってくる。また、ピンホール１１０を通過した光が楕円鏡１１１に到達するまでの距離も異なる。図１に示す光源ユニット２１は、図１の右側に最も寄った位置である第１位置にある。この第１位置は、３つの異なる位置の中で、ピンホール１１０を通過した光（拡散光）Ｌ１１が楕円鏡１１１に到達するまでの距離が最も短く、楕円鏡１１１の反射領域ｒ１の大きさも最も小さくなる位置である。また、反射領域ｒ１は、楕円鏡１１１における図１の左側に寄った領域になる。この反射領域ｒ１で反射された光（集束光）Ｌ１２は、放物面鏡１１２の焦点ｆ３に一致した第２焦点ｆ２に集束し、その第２焦点ｆ２を通過した光（拡散光）Ｌ１３は放物面鏡１１２で反射されて照射面積（スポット面積）が相対的に小さな平行光Ｌ１４として出力される。なお、ここでは照射面積という言葉を用いて説明したが、平行光Ｌ１４のスポット形状が真円であればスポット径（ビーム径）と捉えてもよい（以下、同じ。）。
　一方、図１では第２位置にある光源ユニットや第３位置にある光源ユニットは図示省略しているが、第３位置は、図１の左側に最も寄った位置であり、第２位置は、第１位置と第３位置との中間の位置である。第３位置は、３つの異なる位置の中で、ピンホール１１０を通過した光（拡散光）Ｌ３１が楕円鏡１１１に到達するまでの距離が最も長く、楕円鏡１１１の反射領域ｒ３の大きさも最も大きくなる位置である。また、反射領域ｒ３は、楕円鏡１１１における図１の右側に寄った領域になる。この反射領域ｒ３で反射された光（集束光）Ｌ３２は、放物面鏡１１２の焦点ｆ３に一致した第２焦点ｆ２に集束し、その第２焦点ｆ２を通過した光（拡散光）Ｌ３３は放物面鏡１１２で反射されて照射面積が相対的に大きな平行光Ｌ３４として出力される。また、第１位置と第３位置の中間になる第２位置は、ピンホール１１０を通過した光（拡散光）Ｌ２１が楕円鏡１１１に到達するまでの距離も中間の距離であり、楕円鏡１１１の反射領域ｒ２の大きさも中間の大きさになる位置である。また、反射領域ｒ２は、反射領域ｒ１と反射領域ｒ３の間になる。この反射領域ｒ２で反射された光（集束光）Ｌ２２は、放物面鏡１１２の焦点ｆ３に一致した第２焦点ｆ２に集束し、その第２焦点ｆ２を通過した光（拡散光）Ｌ２３は放物面鏡１１２で反射されて照射面積が中間の大きになる平行光Ｌ２４として出力される。
　以上、説明したように、出力される平行光の照射面積は、平行光３４＞平行光２４＞平行光１４の関係にあるが、いずれの平行光も、放物面鏡１１２の回転軸Ｒ２と平行な所定方向に向く平行光であり、この図１に示す光学ユニット１１では、出力光の向きは一定である。
　図２は、図１に示す光学ユニット１１の第１変形例を示す図である。以下の説明では、これまで説明した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
　図２に示す光源ユニット２１も、楕円鏡１１１は固定配置されたものであり、ピンホール１１０も移動することはない。したがって、この光学ユニット３１でも、楕円鏡１１１の第１焦点ｆ１は、ピンホール１１０に常に一致している。また、この光源ユニット２１は、移動機構３１３（矢印参照）によって、楕円鏡１１１の第１焦点ｆ１がピンホール１１０に常に一致するように、光源２２１と集光部材２２２のレンズとを互いに独立してそのピンホール１１０に対して進退させることにより、ピンホール１１０を通過してきた光が楕円鏡１１１に当たるその楕円鏡１１１上の位置を変更する。したがって、図２に示す移動機構３１３も、本発明の第１の光学ユニットにおける調整手段の一例に相当する。図２には、実線と点線で光源ユニット２１が示されている。実線で示された光源ユニット２１は、ピンホール１１０（第１焦点ｆ１）に対して相対的に離れた位置にあり、点線で示された光源ユニット２１は、ピンホール１１０（第１焦点ｆ１）に対して相対的に近づいた位置にある。例えば、移動機構３１３は、発光ダイオード２１１と集光部材２１２の位置関係を規定するガイド部材を有する。ガイド部材は、円筒状のものであり、周面には２本のガイド溝が設けられている。この円筒状のガイド部材を回動することにより、発光ダイオード２１１はその内の１本のガイド溝に案内されて移動する。また、集光部材２１２はもう１本のガイド溝に案内されて移動する。こうすることで、実線で示された光源ユニット２１は点線で示された光源ユニット２１の位置へ移動し、点線で示された光源ユニット２１は実線で示された光源ユニット２１の位置へ移動する。実線で示された光源ユニット２１と点線で示された光源ユニット２１の間では、ピンホール１１０を通過して楕円鏡１１１に到達するまでの光（拡散光）Ｌ４１，Ｌ５１の拡がる角度が異なる。すなわち、光源ユニット２１がピンホール１１０から相対的に離れていれば、拡散光Ｌ４１の拡がる角度は相対的に小さくなり、反対に、光源ユニット２１がピンホール１１０に相対的に近づいていれば、拡散光Ｌ５１の拡がる角度は相対的に大きくなる。この結果、楕円鏡１１１における反射領域ｒ４，ｒ５も、光源ユニット２１がピンホール１１０から相対的に離れていれば狭くなり、光源ユニット２１がピンホール１１０に相対的に近づいていれば広くなる。さらに、楕円鏡１１１における反射領域が広ければ広いほど、出力される平行光Ｌ４４，５４の照射面積も広くなる。ただし、出力される平行光Ｌ４４，５４の照射面積の大きさは、楕円鏡１１１の反射領域の大きさによって決まるというのは正確ではなく、正確には、ピンホール１１０を通過して楕円鏡１１１に到達するまでの拡散光の進む方向およびその拡散光の拡がる角度によって決まる。なお、この変形例でも、いずれの平行光も、放物面鏡１１２の回転軸Ｒ２と平行な所定方向に向く平行光であり、出力光の向きは一定である。
　なお、以上の説明では、発光ダイオード２１１から発せられた拡散光に由来する光をピンホール１１０に集束させる例を示したが、ピンホール１１０の位置に点光源（例えば、直径０．５ｍｍ程度の発光ダイオード）を設けてもよい。
　図３は、本発明の光学ユニットの第２実施形態を示す図である。
　図３に示す光学ユニット４１も、楕円鏡１１１は固定配置されたものであり、ピンホール１１０も移動することはない。したがって、この光学ユニット３１でも、楕円鏡１１１の第１焦点ｆ１は、ピンホール１１０に常に一致している。また、この光学ユニット４１は平面鏡４００を有する。この平面鏡４００は、ピンホール１１０（第１焦点ｆ１）の位置に設けられ、そのピンホール１１０の位置を回動中心にして操作者の操作により回動することで楕円鏡１１１に対する向きを変更することができるものである（図中の矢印参照）。図３には、実線と点線で平面鏡４００が示されている。ピンホール１１０に集束する光Ｌｓは、この平面鏡４００によって反射され、楕円鏡１１１に向けられる。実線で示す平面鏡４００によって反射された光（拡散光）Ｌ６１が楕円鏡１１１に当たる位置と、点線で示す平面鏡４００によって反射された光（拡散光）Ｌ７１が楕円鏡１１１に当たる位置とは異なっており、回動する平面鏡４００も、本発明の第１の光学ユニットにおける調整手段の一例に相当する。実線で示す平面鏡４００は、点線で示す平面鏡４００に比べて、入射角θが小さく、楕円鏡１１１で反射される反射領域（ｒ６，ｒ７）も、実線で示す平面鏡４００で反射された光（拡散光）Ｌ６１の方が、点線で示す平面鏡４００で反射された光（拡散光）Ｌ７１よりも大きくなる。この第２実施形態においても、楕円鏡１１１における反射領域が広ければ広いほど、出力される平行光Ｌ６４，７の照射面積も広くなるが、いずれの平行光Ｌ６４，７４も、放物面鏡１１２の回転軸Ｒ２と平行な所定方向に向く平行光であり、出力光の向きは一定である。なお、平面鏡４００に変えて、ピンホール１１０に集束する光Ｌｓを屈折あるいは反射させて楕円鏡１１１に向ける他の光学部材（例えばレンズ等）を用いてもよい。
　なお、光源ユニット２１を動かしたり、平面鏡４００を回動したり、楕円鏡１１１を回動したりする動力は、低コスト化を可能にするとともに構造を簡単にするために、人による操作力であったが、モータやソレノイド等の電気的駆動手段によって発生した動力であってもよい。
　以上説明した光学ユニット１１，３１，４１はいずれも、平行光を出力するものであり、整った光が出力される。また、平行光の照射面積を変えて出力することができる。これらの、平行光を出力する光学ユニット１１，３１，４１は、ペンライト、ポインタ、懐中電灯、サーチライト等の遠方の小範囲を照らす小型のライティング器具に適用することができる。また、ここで説明した光は、電磁波等を含む広い概念のものであり、以上説明した光学ユニット１１，３１，４１は、リモコンの送信部、無線（光）通信機器、Ｘ線撮影装置、照明装置全般（室内照明器具、屋外ライトアップ照明装置、舞台照明装置等）にも適用することができる。なお、電磁波を反射する鏡等として、光ファイバなどに応用されている非金属材料（石英、プラスチック等）の屈折率を利用した全反射応用品などを用いることができる。さらに、レーザビーム径を操作可能にして性能を向上させたり、あるいは性能を維持したままレーザを他の光源に置き換えることができるため、既存のレーザ利用機器へ適用することもできる。すなわち、平行光が必要であることからレーザダイオードを用いている既存のレーザ利用機器へ広く適用することができる。
　また、放物面鏡１１２を省略して、楕円鏡１１１で反射された光（集束光）Ｌ１２等の照射面積を調整するユニット、あるいは第２焦点ｆ２を通過した光（拡散光）Ｌ１３等の照射面積を調整するユニットとしても利用することができる。
　また、第１の放物面鏡（軸外し放物面鏡）と第２の放物面鏡（軸外し放物面鏡）を用意し、第１の放物面鏡の焦点に、光源ユニット２１のピンホール１１０を一致させておく。ピンホール１１０を通過してきた光は、第１の放物面鏡の放物面である反射面で反射して第１平行光になる。第１の放物面鏡は、所定の回転軸を中心にして第１の放物線を回転させたときにできる面（放物面）が鏡によって形成されたものであり、上記第１平行光は、その回転軸と平行な光である。第２の放物面鏡は、第１の放物面鏡の回転軸と平行な所定の回転軸を中心にして第２の放物線を回転させたときにできる放物面を有する。したがって、第１の放物面鏡の回転軸と平行な第１平行光は、第２の放物面鏡の回転軸とも平行な光である。第１平行光は、第２の放物面鏡で再び反射する。第２の放物面鏡で反射した光は、第２の放物面鏡の焦点に集束する。またここでは、第２の放物面鏡の焦点に第１焦点ｆ１が一致した楕円鏡１１１が設けられている。第２の放物面鏡の焦点に集束した光は、その楕円鏡１１１でさらに反射し、楕円鏡１１１の第２焦点ｆ２に向けて再び集束する。さらにここでは、ピンホール１１０および第１の放物面鏡を移動させる移動機構が設けられている。なお、ピンホール１１０を移動させるということは併せて光源ユニット２１も移動させることになる。ここでの移動機構の動力は、モータやソレノイド等の電気的駆動手段によって発生した動力であってもよいし、人による操作力であってもよい。この移動機構は、ピンホール１１０に第１の放物面鏡の焦点を一致させた状態で第１の放物面鏡の回転軸と第２の放物面鏡の回転軸とを平行に保ったまま、第１の放物面鏡を移動させるものである。移動機構によって第１の放物面鏡の位置が変わることで、第２の放物面鏡の焦点を通過してきた光が楕円鏡１１１に当たるその楕円鏡上の位置も変わる。
　続いて、放物面鏡１１２を省略して、プロジェクタに利用することができる光学ユニットについて説明する。以下に説明するプロジェクタは、水平方向と垂直方向それぞれに複数個ずつ配列された画素によって構成された画像を表す画像データに基づいて画素に応じた光を、垂直方向に走査するとともに水平方向にも走査しながら照射する走査型のプロジェクタである。
　図４は、本発明の光学ユニットの第３実施形態を示す図である。
　図４に示す光学ユニット５１では、楕円鏡１１１がその第１焦点ｆ１を回動中心にして回動する（図中の矢印参照）。一方、光源ユニット２１は、固定配置されたものであり、ピンホール１１０は楕円鏡１１１の第１焦点ｆ１に一致した状態を維持する。図４には、第１の位置と第２の位置にある楕円鏡１１１が示されている。第１の位置は、楕円鏡１１１の第２焦点ｆ２が図の上方になる位置であり、第２の位置は、その第２焦点ｆ２が図の下方になる位置である。図４に示すように、楕円鏡１１１が第１の位置にあるときと、第２の位置にあるときでは、ピンホール１１０を通過した光（拡散光）が楕円鏡１１１に当たる位置が異なる。すなわち、楕円鏡１１１が第１の位置にあるときには、ピンホール１１０を通過した光（拡散光）Ｌ８１が楕円鏡１１１の反射領域ｒ８で反射されるが、楕円鏡１１１が第２の位置にあるときには、ピンホール１１０を通過した光（拡散光）Ｌ９１は楕円鏡１１１の反射領域ｒ９で反射される。楕円鏡１１１を回動する回動機構（図４では矢印で表している）５１３は本発明の第２の光学ユニットにおける調整手段の一例に相当する。楕円鏡１１１の反射領域は、楕円鏡１１１が上方へ回動するほど広くなり、下方へ回動するほど狭くなる。したがって、楕円鏡１１１が第１の位置にあるときには、反射領域ｒ８は相対的に広く、楕円鏡１１１が第２の位置にあるときには、反射領域ｒ９は相対的に狭くなる。
　また、この第３実施形態では、光学ユニット５１から放物面鏡１１２が取り外され、代わりに平面状のスクリーン５５が設けられている。図４に示すスクリーン５５は、楕円鏡１１１の第１焦点ｆ１と第２焦点ｆ２の間に垂直に配置されたものである。このスクリーン５５には、楕円鏡１１１で反射され第２焦点ｆ２に向かう光（集束光）Ｌ８２，９２が照射される。図４に示すように、スクリーン５５に照射される光Ｌ８２，９２の照射面積は、楕円鏡１１１が第１の位置にあるときの方が第２の位置にあるときに比べて大きい。すなわち、楕円鏡１１１の回転軸Ｒ１（第１焦点ｆ１と第２焦点ｆ２を結ぶ長軸）と交差（例えば直交）するように設けられた平面状のスクリーンでは、照射面積が、楕円鏡１１１が上方へ回動するほど広くなり、下方へ回動するほど狭くなる。
　例えば、垂直なスクリーンに対して、プロジェクタが斜め下から投影する場合には、垂直走査の角速度が一定であると、投影位置が上に向かうほど走査線の間隔が拡がるため、この場合には、出射光の照射面積を大きくして太い出射光を出力できるようにすることが好ましい。第３実施形態の光学ユニット５１を、プロジェクタに組み込み（例えば出力ユニットとして組み込み）、楕円鏡１１１を走査光学系として用い、投影位置が上に向かうほど楕円鏡１１１を上方へ回動させ、出射光の照射面積を大きくして太い出射光を出力することができる。すなわち、楕円鏡１１１を水平方向に走査するように回動させるとともに垂直方向にも走査するように回動（図中の矢印参照）させればよい。なお、水平方向の走査は、楕円鏡１１１とは異なる別の光学部材（例えば、水平方向に回動する反射鏡や回転するポリゴンミラー）を楕円鏡１１１の反射領域とその楕円鏡１１１の第２焦点ｆ２との間に設けてもよい。要するに、楕円鏡１１１を、少なくとも垂直方向の走査を行う走査光学系として用いればよく（以下の説明においても同じ）、この垂直方向の走査は、回動機構５１３を、これまで説明した操作者の操作による回動に代えて、不図示のモータによって回動させることにより行われる。
　なお、図４では、スクリーン５５を第１焦点ｆ２と第２焦点ｆ２の間に配置したが、スクリーン５５は、楕円鏡１１１で反射された光（集束光）Ｌ８２，９２の進行方向に見て第２焦点ｆ２よりも下流側に設けてもよい。スクリーンを下流側に設けた場合であっても、上述と同じく、楕円鏡１１１の回動に応じた照射面積の調整が可能である。
　第３実施形態の光学ユニット５１では、第２焦点ｆ２に向けて集束しようとする光Ｌ８２，９２を利用しており、これらの光Ｌ８２，９２は集束光として整った光である。また、これらの光（集束光）Ｌ８２，９２の照射面積を変えて出力することができる。
　図５は、本発明の光学ユニットの第４実施形態を示す図である。
　図５に示す光学ユニット６１も、プロジェクタ６０の出力ユニットとして組み込まれたものであり、楕円鏡１１１を、少なくとも垂直方向の走査を行う走査光学系として用いる。すなわち、このプロジェクタ６０でも、出力光の、水平方向の走査と垂直方向の走査が行われ、水平方向に走査された出力光（水平走査線）を垂直方向に複数段出力する。楕円鏡１１１は、その第１焦点ｆ１を回動中心にして回動する。一方、光源ユニット２１は、固定配置されたものであり、ピンホール１１０は楕円鏡１１１の第１焦点ｆ１に一致した状態を維持する。この図５に示された光源ユニット２１は、楕円鏡１１１の上方に配置されており、ピンホール１１０を通過して楕円鏡１１１に到達するまでの拡散光の進む方向は上から下への一定方向（所定方向）である。また、図５にも、第１の位置にある楕円鏡１１１と第２の位置にある楕円鏡１１１が示されている。この図５では、第１の位置は、楕円鏡の第１焦点ｆ１と第２焦点ｆ２が水平になる位置であり、第２の位置は、第１焦点ｆ１に比べて第２焦点ｆ２が図の上方になる位置である。図５に示すように、楕円鏡１１１が第１の位置にあるときと、第２の位置にあるときでは、ピンホール１１０を通過した光（拡散光）が楕円鏡１１１に当たる位置が異なる。
　また、このプロジェクタ６０は、水平走査線の間隔（水平方向に走査された出力光が垂直方向に隣り合う間隔）を調整することができる。すなわち、楕円鏡１１１を垂直方向に回動（図中の矢印参照）させるモータ（不図示）を電気的に制御し、楕円鏡１１１の回動速度をゆるめれば、水平走査線の間隔は密になる（狭くなる）。また、垂直走査の角速度一定で発光間隔の制御により走査線の間隔を調整する場合には、水平走査速度も対応させて制御すればよい。具体的には、投影位置が上に向かうほど水平走査の速度を速くし、同時に発光ダイオード２１１（所定の光源）の発光間隔（水平走査線を次の水平走査線に切り替えるために発光ダイオード２１１が消灯している時間）を短くすればよい。これらの制御は、プロジェクタ６０が備える制御部６１７によって行われ、上述の、投影位置が上に向かうほど走査線の間隔が拡がるといった問題が解消される。
　また、図５には、楕円鏡１１１をその第１焦点ｆ１を回動中心にして回動させたときの、第２焦点ｆ２の軌跡Ｔ１を示している。スクリーンへの照射面積を均一にするには、スクリーンを、その軌跡Ｔ１を基準に配置すればよい。スクリーンを、この軌跡Ｔ１によって示される円弧上に配置すれば、照射面積が均一かつ最小になる。また、スクリーンの配置位置は軌跡Ｔ１によって示される円弧上に限られない。
　なお、第３実施形態および第４実施形態では、発光ダイオード２１１から発せられた拡散光に由来する光をピンホール１１０に集束させる例を示したが、ピンホール１１０の位置に点光源（例えば、直径０．５ｍｍ程度の発光ダイオード）を設けてもよい。
　図６は、第１焦点を回動中心にして回動する楕円鏡で反射され第２焦点に向かう光の照射面積が均一になる位置を示す図である。
　この図６では、図を見やすくするために楕円鏡や光源ユニットを図示省略してあるが、楕円鏡は短半径が短い扁平なものである、また、光学ユニットは楕円鏡の上方に固定配置されたものであり、ピンホール１１０は楕円鏡の第１焦点ｆ１に一致した状態を維持する。ピンホール１１０を通過して拡散光になった光の進む方向は上から斜め下への一定方向である。この図６では、その一定方向を矢印で示すが、この一定方向は、紙面手前側上方から紙面奥側下方に向かう所定方向、あるいは紙面奥側上方から紙面手前側下方に向かう所定方向である。楕円鏡の第１焦点ｆ１と第２焦点ｆ２が水平になる場合の第２焦点ｆ２の位置を、時計の短針が３時を示すときの位置として３時の位置と称すれば、ピンホール１１０を通過して拡散光になった光は、６時の位置に向けて進むことになる。なお、６時
の位置に照射される光は、楕円鏡で反射された光ではなく、ピンホール１１０を通過したままの拡散光Ｄである。以下、同様にして○時の位置と称することがある。
　ここで、第１焦点ｆ１を通過して拡散光になった光の拡がる角度が十分に小さい角度であるとすると、楕円鏡で反射され第２焦点に向かう光の照射面積は、図６に示す各円ごとに各円の円周上で均一になる。図６では、第１焦点ｆ１を回動中心にして楕円鏡を回動させたときの第２焦点の軌跡Ｔ１が基準真円Ｃ１の円周で示されている。また、図６には、この基準真円Ｃ１の円周よりも第１焦点側（内側）に４つの円Ｃ２～Ｃ５が示されている。これら４つの円Ｃ２～Ｃ５は、基準真円Ｃ１に６時の位置で内接している。
　なお、図６に示す例は、あくまで、第１焦点ｆ１を通過して拡散光になった光の拡がる角度が十分に小さい角度である理想的な例であり、実際は、その光は数十度程度に拡がるため、照射面積が等しくなる位置をつないでいった曲線は円Ｃ２～Ｃ５の円周とは異なる曲線になる。
　図７は、第１焦点ｆ１を通過して拡散光になった光の拡がる角度が数十度程度に拡がった場合の、照射面積が等しくなる位置を表す図である。
　図７に示す例では、照射面積を大きく示すために、楕円鏡（不図示）は短半径がある程度長いものを使用している。この図７でも、第１焦点ｆ１を回動中心にして楕円鏡を回動させたときの第２焦点の軌跡Ｔ１が基準真円Ｃ１の円周で示されている。また、図７では、短い太線が照射面積を表し、いずれの太線も同じ長さに示されており、太線がそれぞれ示された位置では照射面積が等しいことがわかる。これらの太線に外接する曲線は、図６に示す円Ｃ３やＣ４の円周とは異なる曲線になる。なお、基準真円Ｃ１の円周に近づくほど、曲線の形状は円に近くなる。したがって、照射面積が等しくなる位置を結ぶ曲線は、基準真円Ｃ１の円周を基準に描かれるということができる。
　図８は、スクリーンの上と下とで照射面積が等しくなる位置にスクリーンを配置することを説明するための図である。
　ここでは、照射面積が等しくなる位置を結んだ曲線に外接するように、スクリーンを配置する。図８に示す基準真円Ｃ１の円周に外接したスクリーン５５０１，５５１１，５５２１，５５３１，５５４１は、楕円鏡の、各時の位置の方向へ延びる回転軸Ｒ１（図１参照）に直交し、かつ基準真円Ｃ１の接線上に配置されたものである。
　また、基準真円Ｃ１の円周上では照射面積が最小になり、表示する画像を構成する画素の大きさも最小になる。したがって、基準真円Ｃ１の円周上で最も高精細な表示が行われる。図８では、同じ画素数の画像をスクリーン全域に表示することにし、画素の大きさ（照射面積の大きさ）に応じてスクリーンサイズを異ならせている。そのため、基準真円Ｃ１の円周から離れるにつれてスクリーンサイズは大きくなっている。
　図８には、１２時の位置に配置されたスクリーン５５０１～５５０３、１時の位置に配置されたスクリーン５５１１～５５１４、２時の位置に配置されたスクリーン５５２１～５５２５、３時の位置に配置されたスクリーン５５３１～５５３５、および４時の位置に配置されたスクリーン５５４１～５５４５が示されている。また、基準真円Ｃ１の円周よりも第１焦点ｆ１とは反対側（外側）にスクリーンが、１時の位置では一つ配置され、２時～４時の位置では二つ配置されている。
　図９は、図８に示す複数のスクリーンをまとめて示した図である。
　図９（ａ）は、図８に示す総てのスクリーン５５０１～５５４５を、楕円鏡１１１の第１焦点ｆ１と第２焦点ｆ２を結ぶ回転軸Ｒ１（長軸）が重なるようにまとめて示した図である。この回転軸Ｒ１は、垂直の走査方向の中心線になる。例えば、図８に示す１２時の位置にまとめて示すとすると、１時、２時、３時および４時の位置それぞれに示されたスクリーンは回転した状態で示されることになる。図９（ａ）では、基準真円Ｃ１の円周上に配置されたスクリーン５５０１，５５１１，５５２１，５５３１，５５４１は、１箇所（出射光の光軸が基準真円Ｃ１の円周に交わる箇所）に重なって表示されている。これらのスクリーン５５０１，５５１１，５５２１，５５３１，５５４１は、表示する画像を構成する画素の大きさが最も小さくなるスクリーンである。この図９では、その画素の大きさを大・中・小の３段階に分類し、同図（ａ）では、その画素の大きさが小サイズになるスクリーンの設置領域ＳＳを２点鎖線で囲んでいる。
　図９（ｂ）では、表示する画像を構成する画素の大きさが中サイズになるスクリーンの設置領域ＳＭを２点鎖線で囲んでいる。
　図９（ｃ）では、表示する画像を構成する画素の大きさが大サイズになるスクリーンの設置領域ＳＬを２点鎖線で囲んでいる。
　図９（ａ）～（ｃ）に示すように、画素の大きさが同程度（大・中・小）のスクリーンは、それぞれまとまった領域に収まっている。また、それぞれの設置領域ＳＳ，ＳＭ，ＳＬ内では、スクリーンの傾きは似たような傾きになっている。
　図１０は、本発明の光学ユニットの第５実施形態を示す図である。
　図１０に示す光学ユニット７１には、フルカラー表示が可能な光源ユニット２９が組み込まれている。この光源ユニット２９は、赤色の発光ダイオード２８１Ｒを有する光源２８と、緑色の発光ダイオード２８１Ｇを有する光源２８と、青色の発光ダイオード２８１Ｂを有する光源２８が設けられている。各光源２８は、所定の色の発光ダイオード２８１と、集光部材になる楕円鏡（部分楕円鏡）２８２を有する。各色の発光ダイオード２８１Ｒ，２８１Ｇ，２８１Ｂはそれぞれの楕円鏡２８２の第１焦点の位置に設けられている。また、それらの楕円鏡２８２の第２焦点ｆｂは、互いに一致している。各色の発光ダイオード２８１Ｒ，２８１Ｇ，２８１Ｂから発せられた光は、それぞれの楕円鏡２８２で反射され、楕円鏡２８２の第２焦点ｆｂに鋭い角度で集束する。図１０に示す光源ユニット２９では楕円鏡２８２の第２焦点ｆｂがピンホール１１０に相当し、この光源ユニット２９は、ピンホール１１０に集束する光を発するものである。
　また、図１０に示す光学ユニット７１は、光源ユニット２９の楕円鏡２８２とは別に、その光源ユニット２９からの光を反射する楕円鏡１１１を有する。以下、光源ユニット２９の各色の発光ダイオード２８１Ｒ，２８１Ｇ，２８１Ｂそれぞれの楕円鏡２８２を光源側楕円鏡２８２と称し、その光源ユニット２９からの光を反射する楕円鏡１１１を走査側楕円鏡１１１と称して、両者を区別する。光源側楕円鏡２８２の第２焦点ｆｂは、走査側楕円鏡１１１の第１焦点ｆ１に一致している。
　第５実施形態における光学ユニット７１では、図８に示す１２時の位置にスクリーンが垂直に置かれることをデフォルトとして扱う。すなわち、走査側楕円鏡１１１の第１焦点ｆ１を基準にして走査側楕円鏡１１１とは反対側になる第２焦点ｆ２側に各色の発光ダイオード２８１Ｒ，２８１Ｇ，２８１Ｂが配置され、その反対側にスクリーンも垂直に配置されることをデフォルトとして扱う。言い換えれば、図１０では、ピンホール１１０を通過して走査側楕円鏡１１１に到達するまでの拡散光の進む方向（拡散光の光軸の方向）は右側から左側へ向かう水平方向であり、スクリーンは、その水平方向の右端に垂直に置かれることをデフォルトとして扱う。図１０（ａ）には、図８に示す１２時の位置に垂直に置かれたスクリーン５５０２が示されている。この図に示す光学ユニット７１では、走査側楕円鏡１１１の第１焦点ｆ１と第２焦点ｆ２を結ぶ回転軸Ｒ１（図１参照）は水平方向に延び、その回転軸Ｒ１に直交するようにスクリーン５５０２が配置されている。上述のごとく、この回転軸Ｒ１は走査方向（垂直方向）の中心線になる。なお、光源ユニット２９は、その回転軸Ｒ１を含む水平面の中で回転軸Ｒ１を避けた位置に斜めに配置されている。すなわち、図１０に示す光源ユニット２９は、紙面手前側から奥側に向かう斜めの方向、あるいは紙面奥側から手前側に向かう斜めの方向に設けられている。
　光学ユニット７１は、走査側楕円鏡１１１の第１焦点ｆ１と第２焦点ｆ２を結ぶ回転軸Ｒが、スクリーンの中心を通りかつそのスクリーンに対して垂直になるように設置すればよい。図１０（ａ）に示す走査側楕円鏡１１１の姿勢は初期姿勢であり、その初期姿勢は、上記回転軸Ｒ１およびピンホール１１０を通過してきた拡散光の光軸が同一水平面上に位置し回転軸Ｒ１がスクリーンの中心点を通るように配置された姿勢である。
　本実施形態の光学ユニット７１では、走査側楕円鏡１１１はその第１焦点ｆ１を回動中心にして不図示のモータによって回動する。
　図１０（ａ）に示す光学ユニット７１では、光源ユニット２９を固定し、走査側楕円鏡１１１をその第１焦点ｆ１を回動中心にして回動させて垂直方向の走査を行う。すなわち、走査側楕円鏡１１１は、不図示のモータによって図１０（ａ）に示す矢印の方向に回動する。走査側楕円鏡１１１が回動することによって、光源側楕円鏡２８２の第２焦点ｆｂ（ピンホール１１０）を通過した光（拡散光）が走査側楕円鏡１１１に当たる位置は変化する。すなわち、光源側楕円鏡２８２の第２焦点ｆｂ（ピンホール１１０）を通過して走査側楕円鏡１１１に到達するまでの拡散光の光軸にピンホール１１０で交わる回動軸（図１０（ａ）ではピンホール１１０を通り、紙面に対して垂直な軸）を回動中心にして走査側楕円鏡１１１を回動させることで、走査側楕円鏡１１１の第１焦点ｆ１がピンホール１１０に一致した状態を保ったまま、ピンホール１１０を通過してきた光が走査側楕円鏡１１１に当たる走査側楕円鏡１１１上の位置を調整する。したがって、走査側楕円鏡１１１を回動させる手段が、本発明の第２の光学ユニットにおける調整手段の一例に相当する。
　また、光源ユニット２９は、走査側楕円鏡１１１における反射領域の位置調整のため、光源側楕円鏡２８２の第２焦点ｆｂ（ピンホール１１０）を走査側楕円鏡１１１の第１焦点ｆ１に一致した状態を保ったまま、その第２焦点ｆｂを回動中心にして回動させることができる。ここでの回動は、手動による回動であっても、不図示のモータによる回動であってもよい。
　図１０（ｂ）に示す光学ユニット７１では、光源ユニット２９における各光源２８が、互いの位置関係が変わらないように結合されており、一体となって図１０（ｂ）に示す矢印の方向に回動する。したがって、互いに一致した光源側楕円鏡２８２の第２焦点ｆｂがずれることはない。光源側楕円鏡２８２の第２焦点ｆｂ（ピンホール１１０）を通過した光の進む方向（拡散光の光軸の方向）は、光源ユニット２９の回動により変化し、その拡散光が楕円鏡１１１に当たる位置（反射領域）も変化する。したがって、光源ユニット２９を回動させる手段は、本発明の第１の光学ユニットにおける調整手段の一例に相当するとともに、第２の調整手段の一例にも相当する。
　例えば、スクリーンが、図８に示す１２時の位置に置かれなかったり、走査側楕円鏡１１１の回転軸Ｒ１に対して垂直に置かれなかった場合、すなわち走査側楕円鏡１１１が上述の初期姿勢をとれない場合には、図９にそれぞれ示すスクリーンと、走査側楕円鏡１１１の回転軸Ｒ１との関係から、まず、光学ユニット７１の垂直方向の設置角度を調整する。次いで、スクリーンの上部と下部それぞれで表示する画像の画素の大きさが均一になるように、光源ユニット２９を回動させ、ピンホール１１０を通過して走査側楕円鏡１１１に到達するまでの拡散光の進む方向を調整する。
　スクリーンの傾きについてさらに詳細に説明すると、スクリーンが、図６等に示す基準真円Ｃ１よりも光学ユニット７１に近い側（内側）にあり、反時計回りの方向に回動している場合（図９に示すスクリーン５５３２やスクリーン５５３３など）には、光源ユニット２９を、時計回りに下方に回動させる。図１０（ｂ）に示す走査側楕円鏡１１１の回転軸Ｒ１（図９参照）の方向を１２時の位置とすると、光源ユニット２９を、１時から４時の方向に回動させて、画素の大きさが均一になる位置で光源ユニット２９を固定する。一方、スクリーンが基準真円Ｃ１よりも光学ユニット７１に近い内側にあり、時計回りの方向に回動している場合には、光源ユニット２９を、反時計回りに上方に回動させる。すなわち、光源ユニット２９を、８時から１１時の方向に回動させて、同じように、画素の大きさが均一になる位置で光源ユニット２９を固定する。また、スクリーンが基準真円Ｃ１よりも光学ユニット７１から離れた外側にある場合には、内側にある場合と逆の調整を行えばよい。
　こうして、スクリーンに表示する画像の画素の大きさが均一になるように光源ユニット２９の調整を行う。調整を終えた光源ユニット２９はフレーム等に固定され、その光源ユニット２９の、走査側楕円鏡１１１に対する相対的な向き（姿勢）が決定される。その上で、図１０（ａ）に示すように、走査側楕円鏡１１１をその第１焦点ｆ１を回動中心にして回動させて垂直方向の走査を行う。すなわち、向き（姿勢）が固定された光源ユニット２９に対して、走査側楕円鏡１１１をその第１焦点ｆ１を回動中心にして回動させる。こうすることで、所望の照射面積に調整した後に、その照射面積を変えずに出射光（反射光）の向きを変えることができる。
　また、スクリーンと走査楕円鏡の位置関係（設置）の自由度を増して利便性を向上するために、ピンホール１１０を通過した光が走査側楕円鏡１１１の所定の位置に常に当たるようにすることもできる。この場合には光源ユニット２９を、フレームに対してではなく走査楕円鏡１１１に対して所定の固定部材（不図示）で固定して、双方の位置関係を維持したまま、双方を回動させる。すなわち、その光源ユニット２９の、走査側楕円鏡１１１に対する向き（姿勢）を維持させる。その結果、ピンホール１１０を通過した光は走査側楕円鏡１１１の所定の位置に常に当たるようになる。その上で、光源ユニット２９とともに走査側楕円鏡１１１をその第１焦点ｆ１を回動中心にして回動させて垂直方向の走査を行う。ここにいう所定の固定部材と、光源ユニット２９とともに走査側楕円鏡１１１を回動させる手段を併せたものが、本発明にいう方向変更手段の一例に相当する。さらに、走査側楕円鏡１１１と光源ユニット２９との双方を回動させるにあたり、光源ユニット２９を高速で回動させることが困難な場合には、図３に示す平面鏡４００を用いればよい。
　図１１は、走査側楕円鏡１１１の第１焦点ｆ１に一致した、光源側楕円鏡２８２の第２焦点ｆｂ（ピンホール１１０）の位置に、その第２焦点ｆｂを回動中心にして回動する平面鏡４００を設けた例を示す平面図である。この図１１では、光学ユニット７５が組み込まれたプロジェクタ６５を真上から見た様子を模式的に示している。
　図１１に示すプロジェクタ６５では、まず、スクリーン５５の上と下とで画素の大きさが均一になるように平面鏡４００を軸Ｒ３を回動中心にして回動させ、平面鏡４００の、楕円鏡１１１に対する向きを調整する。次いで、光源ユニット２９を固定した状態で、走査側楕円鏡１１１をその第１焦点ｆ１を通る軸Ｒ３を回動中心にして回動させて垂直方向の走査を行うとともに、ピンホール１１０を通過してきた光が走査側楕円鏡１１１上の同じ位置に当たるようにその走査側楕円鏡に追従させて、平面鏡４００も調整を終えた位置から軸Ｒ３を回動中心にして回動させる。このときの、走査側楕円鏡１１１および平面鏡４００は、不図示のモータによって回動させる。このモータは共通のものであって、ギア比によって、平面鏡４００を、走査側楕円鏡１１１の回動速度（角速度）の１／２の回動速度（角速度）で回動させる。平面鏡４００と上記モータは、本発明にいう方向変更手段の一例に相当する。なお、走査側楕円鏡１１１を回動させるモータと平面鏡４００を回動させるモータとを別々に設け、両モータを電気的に制御して、走査側楕円鏡１１１を回動させるモータの角速度の１／２の角速度で平面鏡４００を回動させるモータを回転させるようにしてもよい。すなわち、走査側楕円鏡１１１と平面鏡４００は速度差をもって回動する。
　また、図１１には、走査側楕円鏡１１１の反射領域とその楕円鏡１１１の第２焦点ｆ２との間に、水平方向走査用光学部材の一例としてポリゴンミラー６５１が示されている。走査側楕円鏡１１１の反射領域で反射された光は、このポリゴンミラー６５１によって水平方向に走査される。ポリゴンミラー６５１で走査された光は、スクリーン５５に照射される。なお、ポリゴンミラー６５１を省略し、走査側楕円鏡１１１によって水平方向の走査を行うようにして反射回数を減少させてもよいが、ポリゴンミラーを用いた方がスクリーンに映し出された画像の形は矩形に近くなる。
　こうして、図１１に示すプロジェクタ６５では、大掛かりな駆動機構を必要とせずに、走査側楕円鏡１１１で垂直方向の走査を行い、ポリゴンミラー６５１で水平方向の走査を行って、スクリーン５５の上と下で画素の大きさが均一な画像が、そのスクリーン５５に表示される。
　以上説明した図１１に示すプロジェクタ６５は、水平方向と垂直方向それぞれに複数個ずつ配列された画素によって構成された画像を表す画像データに基づいて画素に応じた光を、垂直方向に走査するとともに水平方向にも走査しながら照射するプロジェクタにおいて、光源ユニットと、前記光源ユニットから発せられた光に由来する光が集束する所定点と、所定の第１回転軸を中心にして楕円を回転させたときにできる楕円体の内周面の一部又は全部によって構成され該第１回転軸上に走査側第１焦点および走査側第２焦点を有し、該走査側第１焦点が前記所定点に一致し、該所定点を通過してきた光を反射する走査側楕円鏡と、前記所定点に設けられ該所定点の位置を回動中心にして回動することで前記走査側楕円鏡に対する向きを調整可能な、該所定点に集束する光を反射する反射部材と、前記画像データに基づいて画素に応じた光を水平方向に走査する水平方向走査機構と、前記走査側楕円鏡を前記走査側第１焦点を回動中心にして垂直方向に回動する垂直方向走査用回動機構と、前記反射部材を前記所定点の位置を回動中心にして、前記所定点を通過してきた光が回動する前記走査側楕円鏡上の同じ位置に当たるように、回動する該走査側楕円鏡と所定の速度差をもって回動する追従回動機構とを備えたことを特徴とするプロジェクタ。であるといえる。
　また、より具体的にいえば、前記水平方向走査機構は、前記走査側楕円鏡を前記走査側第１焦点を回動中心にして水平方向に回動する機構であってもよいが、前記走査側楕円鏡上の前記位置と該走査側楕円鏡の走査側第２焦点との間に設けられた水平方向走査用光学部材であってもよい。
　また、前記光源ユニットが、所定の第２回転軸を中心にして楕円を回転させたときにできる楕円体の内周面の一部又は全部によって構成され該第２回転軸上に光源側第１焦点および光源側第２焦点を有する光源側楕円鏡と、前記光源側第１焦点の位置に配置され前記光源側楕円鏡に向けて光を発する光源と備え、前記光源側楕円鏡は、前記光源側第２焦点が前記走査側第１焦点に一致するように配置されたものであってもよい。
　また、前記反射部材が、平面鏡であってもよく、さらに、水平方向走査用光学部材が、ポリゴンミラーであってもよい。
　また、前記垂直方向走査用回動機構は、前記走査側楕円鏡を所定の角速度で回動するものであり、前記追従回動機構は、前記反射部材を前記所定の角速度の１／２の角速度で回動するものであってもよい。
　図１～図３を用いて説明した光学ユニット１１，３１，４１はいずれも、平行光を出力するものであり、図４、図５および図１０を用いて説明した光源ユニット５１，６１，７１は、集束光を出力するものであったが、いずれの光学ユニットからも、整った光が出力される。ここに言う“整った光”とは、光学ユニットからの距離が異なっても、互いに平行な切断面によってできる断面形状が不変の平行光または集束光のことを意味する。背景技術の欄で説明した特許文献２に記載の光学ユニットでは、照射面積（断面積）を変えると断面形状が光学ユニットからの距離により不定になってしまうが、本実施形態におけるいずれの光学ユニット１１，３１，４１，５１，６１，７１も、光学ユニットからの距離が変わっても断面形状が変化しない光束（出力光）の断面積（太さ）を連続的に変えて出力することができる。なお、厳密にいえば、照射面積（断面積）を変えると光束（出力光）の断面形状が変化する。上述の“断面形状が変化しない”とは、照射面積（断面積）を変えていない間（照射面積一定の間）に光学ユニットからの距離を変えてどこで切っても断面形状は同じであるということを意味する。ただし、照射面積（断面積）を変えると光束（出力光）の断面形状が変化しても、断面形状はほぼ円形の場合が多いので実用上はさほど問題にはならない。
　図１２は、本発明の光学ユニットの第６実施形態を示す図である。
　図１２に示す光学ユニット８１は、図４に示す光学ユニット５１の、楕円鏡１１１と第２焦点ｆ２との間に、光学部材８１０を配置したものである。なお、この図１２では、スクリーンを図示省略してある。光学部材８１０は、凸レンズであり、ピンホール１１０を通過して楕円鏡１１１に向かう拡散光の光路を避けて、第１焦点ｆ１と第２焦点ｆ２との間で第２焦点ｆ２に対して接離自在なものである。すなわち、図１２に示す光学部材８１０は、図の左右方向に動かすことができる。図１２では、右側に移動した光学部材８１０を２点鎖線で示している。この光学部材８１０は、本来、第２焦点ｆ２に集束する楕円鏡１１１で反射された光を、第２焦点ｆ２よりも手前に集束させることができる。このように、光学部材８１０を第１焦点ｆ１と第２焦点ｆ２との間に設け、その間で光学部材８１０を移動させることで、固定設置されたスクリーンに表示される画像の画素の大きさを変更することができる。
　また、光学部材８１０は、凸レンズに限らず、凹レンズ等の屈折部材であってもよい。光学部材８１０として焦点距離を調整した凹レンズを用いた場合には、楕円鏡１１１で反射された光を、第２焦点ｆ２よりも遠くに集束させることができる。
　次に、光路補正部材について説明する。これまで説明してきた光源ユニット２１，２９では、集光部材２１２あるいは光源側楕円鏡２８２によって、ピンホール１１０に集束させるが、実際には、そのピンホール１１０に集束しきれない光が生じる。ここで説明する光路補正部材は、十分小さなピンホールを通った光のように、ピンホールを通った光の進路を補正する。
　図１３は、光路補正部材の正面図であり、図１４は、図１３に示す光路補正部材のＡ－Ａ’断面図である。
　図１３及び図１４に示す光路補正部材９１は、これまで説明してきた光学ユニットのピンホール１１０と光学ユニットの楕円鏡１１１との間に配置されるものである。
　図１３及び図１４に示す光路補正部材９１は、内側反射鏡９１１、外側反射鏡９１２、中央レンズ９１３、および外周レンズ９１４を有する。内側反射鏡９１１は、入射口９１１ａと出射口９１１ｂを有する。なお、図１３では、出射口９１１ｂが紙面手前になっている。図１４に示すように、入射口９１１ａは、ピンホール１１０の位置に設けられたものである。また、入射口９１１ａと出射口９１１ｂの間に楕円鏡１１１の第１焦点ｆ１が位置している。内側反射鏡９１１は、その入射口９１１ａからその出射口９１１ｂに向けて漸次拡径し、内周面９１１１が入射口９１１ａから入射した光を反射するともに外周面９１１２も光を反射するものである。
　外側反射鏡９１２は、入射側開口９１２ａと出射側開口９１２ｂを有する。なお、図１３では、出射側開口９１２ｂが紙面手前になっている。外側反射鏡９１２の内周面９１２１は、内側反射鏡９１１の外周面９１１２とは間隔をあけてその外周面９１１２を取り囲むように配置されている。図１４に示すように、この内周面９１２１は、入射側開口９１２ａから出射側開口９１２ｂに向けて漸次拡径し、光を反射するものである。また、入射側開口９１２ａは、内周面９１２１と内側反射鏡９１１における入射口９１１ａとの間に位置する環状の開口である。一方、出射側開口９１２ｂは、内周面９１２１と内側反射鏡９１１における出射口９１１ｂとの間に位置する環状の開口である。
　中央レンズ９１３は、内側反射鏡９１１の出射口９１１ｂを覆う凹レンズである。一方、外周レンズ９１４は、外側反射鏡９１２の出射側開口９１２ｂを覆う凹レンズであり、中央レンズ９１３よりも焦点距離が短い。さらに外周レンズ９１４は、単に通常のレンズの外縁部のみを切り出しただけの単純な形状であっても一定の効果を得ることはできるが、内周部から外縁部に向かうにしたがって図１３の紙面手前の方向への傾きを持つシャンプーハット状（裾野状）とすることがより望ましい。すなわち、図１４に示すように、外周レンズ９１４は、外側に向かうほど入射側開口９１２ａから離れるように傾いて配置されたレンズである。
　図１４に示すピンホール１１０を面積が０に限りなく近い一点として見た場合に、光源２１１，２８１Ｒ，２８１Ｇ，２８１Ｂから発せられた拡散光をその一点に集束しようとしても、実際は、ある程度の面積をもった領域にしか光を集束させることができない。図１４には、その領域が“実際の集束領域”として示されており、その領域に含まれる、面積が０に限りなく近い第２ピンホール１１０’および第３ピンホール１１０’’も示されている。さらに、楕円鏡１１１の第１焦点ｆ１を含む領域が“見かけ上の集束領域”として示されている。
　中央レンズ９１３である凹レンズは光を拡げる働きがあり、この中央レンズ９１３の作用によって図１４に示すピンホール１１０を通った光はあたかも焦点１１１０を通った光であるかのごとき進路を進み、楕円鏡１１１へと向かう。その楕円鏡１１１から見ると、集束領域の大きさはあたかも“実際の集束領域”よりも小さな“見かけ上の集束領域”の大きさに見える。そこで、この光路補正部材９１では、集束領域はこの“見かけ上の集束領域”になり、光源２１１，２８１Ｒ，２８１Ｇ，２８１Ｂから発せられた拡散光が集束する、面積が０に限りなく近い一点（理想的な集束点）に、楕円鏡１１１の第１焦点ｆ１を一致させている。すなわち、実際には、面積の大きな集束領域を通ってきた光が、楕円鏡１１１から見て“見かけ上の集束領域”といった面積の小さな領域を通ってきたように見えるため、図１４に示す光路補正部材９１を用いることにより、“見かけ上の集束領域”を小さくすることができる。
　しかしながら、図１４に示す第２ピンホール１１０’や第３ピンホール１１０’’を通ってきた光はそのままでは“見かけ上の集束領域”に収まらない光である。図１４に示す光路補正部材９１では、これらの光の進路を外周レンズ９１４によって補正する。外周レンズ９１４は、レンズの厚さを選択することによりその焦点距離を調節してあり、光を屈折させて第２ピンホール１１０’や第３ピンホール１１０’’を通ってきた光が楕円鏡１１１から見てあたかもその楕円鏡１１１の第１焦点ｆ１からきた光であるかのように、光の進み方を変更する。
　図１４に示す光路補正部材９１では、“実際の集束領域”の内側の光（入射口９１１ａを通過する光）の集束点と、“実際の集束領域”の外側の光（入射側開口９１２ａを通過する光）の集束点とを一致させている。こうすることで、光路補正部材９１に入射した光の大部分は光路範囲１～光路範囲３を進む光へと光路補正される。この結果、本来、楕円鏡１１１では、ピンホール１１０という１点を通った一部の光しか整った光として出力することができなかったが、この光路補正部材９１を配置することによって、内側反射鏡９１１の入射口９１１ａから入射した光、および外側反射鏡９１２の入射側開口９１２ａから入射した光の大部分を整った光として出力することができる。
　なお、中央レンズ９１３および外周レンズ９１４は、実際の集束領域の大きさや、光の集束する角度等の状況に応じて屈折の度合い（屈折率や形状）等について最適な設計を行うが、中央レンズ９１３または外周レンズ９１４のどちらか一方を省略してもよい。レンズを省略した方では、焦点距離無限大のレンズがあることと同等になる。さらに、中央レンズ９１３および外周レンズ９１４は、凸レンズであってもよい。
　最後に、本発明に関係することについて付記する。参考までに、かっこ内に、これまで説明した構成要素のうちの対応する構成要素に付した符号を示す。
　［付記１］
　光源（２１１）から発せられた光に由来する平行光（Ｌ１４，Ｌ２４，Ｌ３４）を出力する平行光出力ユニット（１１）において、
　前記光源（２１１）から発せられた光に由来する光（Ｌ１２，Ｌ２２，Ｌ３２）が集束する所定点（ｆ２）と、
　入射した平行光が反射あるいは屈折して集束する集束点（ｆ３）が前記所定点（ｆ２）に一致し、該所定点（ｆ２）を通過してきた光を反射あるいは屈折させて平行光を生成する光学部材（１１２）と、
　前記所定点（ｆ２）を通過して前記光学部材（１１２）に到達するまでの拡散光（Ｌ１３，Ｌ２３，Ｌ３３）の進む方向および該拡散光（Ｌ１３，Ｌ２３，Ｌ３３）の拡がる角度のうち少なくともいずれか一方を前記集束点（ｆ３）と前記所定点（ｆ２）を一致させた状態で変更する変更手段（１１３）とを有することを特徴とする平行光出力ユニット（１１）。
　［付記２］
　また、図１に示す光学ユニット１１に、図４に示す楕円鏡１１１を回動する回動機構５１３を適用してもよい。すなわち、
　前記光源（２１１）から発せられた光に由来する光を前記所定点（ｆ２）に集束する集光部材（１１１）を備え、
　前記変更手段（１１３）が、前記集光部材（１１１）を前記所定点（ｆ２）を回動中心にして回動させる移動機構（５１３）であることを特徴とする付記１記載の平行光出力ユニット。
　［付記３］
　さらに、図１３及び図１４に示す光路補正部材９１を、楕円鏡１１１の第２焦点ｆ２と放物面鏡１１２との間に配置してもよい。すなわち、
　前記所定点（ｆ２）と前記光学部材（１１２）との間に光路補正部材（９１）を有するものであり、
　前記光路補正部材（９１）が、
　前記所定点（ｆ２）の位置に設けられた入射口（９１１ａ）から出射口（９１１ｂ）に向けて漸次拡径し、内周面（９１１１）が該入射口（９１１ａ）から入射した光を反射するともに外周面（９１１２）も光を反射し、該入射口（９１１ａ）と該出射口（９１１ｂ）の間に前記光学部材（１１２）の焦点が位置した内側反射鏡（９１１）と、
　光を反射する内周面（９１２１）が前記内側反射鏡（９１１）の外周面（９１１２）とは間隔をあけて該外周面（９１１２）を取り囲むように配置され、該内周面（９１２１）と該内側反射鏡（９１１）における入射口（９１１ａ）との間に位置する入射側開口（９１２ａ）、および該内周面（９１２１）と該内側反射鏡（９１１）における出射口（９１１ｂ）との間に位置する出射側開口（９１２ｂ）を有し、該内周面（９１２１）が該入射側開口（９１２ａ）から該出射側開口（９１２ｂ）に向けて漸次拡径した外側反射鏡（９１２）と、
　前記入射口（９１１ａ）および前記入射側開口（９１２ａ）から入射した光が、前記光学部材（１１２）から見て、該入射口（９１１ａ）および前記出射口（９１１ｂ）の間に集束していることになるように該光に作用するレンズ（９１３，９１４）とを備えたことを特徴とする付記１記載の平行光出力ユニット。
　［付記４］
　光源から発せられた光に由来する光が集束する所定点と、
　所定の回転軸を中心にして楕円を回転させたときにできる楕円体の内周面の一部又は全部によって構成され該回転軸上に第１焦点および第２焦点を有し、該第１焦点が前記所定点に一致し、該所定点を通過してきた光を反射する楕円鏡と、
　前記第１焦点が前記所定点に一致した状態を保ったまま、前記所定点を通過してきた光が前記楕円鏡に当たる該楕円鏡上の位置を調整可能な調整手段とを備えたことを特徴とする光学ユニット。
　１１，３１，４１，５１，６１，７１，７５，８１　　光学ユニット
　１１１　　楕円鏡
　ｆ１　　第１焦点
　ｆ２　　第２焦点
　１１２　　放物面鏡
　１１３，３１３　　移動機構
　５１３　　回動機構
　２１，２９　　光源ユニット
　４００　　平面鏡
　６０，６５　　プロジェクタ
　５５　　スクリーン
　８１０　　光学部材
　９１　　光路補正部材

Claims (7)

  1. 　光源から発せられた光に由来する光が拡散し始める所定点と、
    　所定の回転軸を中心にして楕円を回転させたときにできる楕円体の内周面の一部又は全部によって構成され該回転軸上に第１焦点および第２焦点を有し、該第１焦点が前記所定点に一致し、該所定点を通過してきた光を反射する楕円鏡と、
    　前記第１焦点が前記所定点に一致した状態を保ったまま、前記所定点を通過してきた光が前記楕円鏡に当たる該楕円鏡上の位置を調整可能な調整手段とを備え、
    　前記調整手段が、前記所定点を通過して前記楕円鏡に到達するまでの拡散光の進む方向および該拡散光の拡がる角度のうち少なくともいずれか一方を前記第１焦点を前記所定点に一致させた状態で変更するものであることを特徴とする光学ユニット。
  2. 　光源から発せられた光に由来する光が拡散し始める所定点と、
    　所定の回転軸を中心にして楕円を回転させたときにできる楕円体の内周面の一部又は全部によって構成され該回転軸上に第１焦点および第２焦点を有し、該第１焦点が前記所定点に一致し、該所定点を通過してきた光を反射する楕円鏡と、
    　前記第１焦点が前記所定点に一致した状態を保ったまま、前記所定点を通過してきた光が前記楕円鏡に当たる該楕円鏡上の位置を調整可能な調整手段とを備え、
    　前記調整手段が、前記所定点を通過して前記楕円鏡に到達するまでの拡散光の光軸に該所定点で交わる回動軸を回動中心にして前記楕円鏡を回動させるものであることを特徴とする光学ユニット。
  3. 　入射した平行光が反射あるいは屈折して集束する集束点が前記第２焦点に一致し、該第２焦点を通過してきた光を反射あるいは屈折させて平行光を生成する光学部材を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の光学ユニット。
  4. 　前記調整手段で調整された、前記所定点を通過してきた光が前記楕円鏡に当たる該楕円鏡上の位置を、同じ位置に保ったまま、前記第１焦点を回動中心にして前記楕円鏡を回動させる方向変更手段を備えたことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の光学ユニット。
  5. 　前記所定点と前記楕円鏡との間に光路補正部材を有するものであり、
    　前記光路補正部材が、
    　前記所定点の位置に設けられた入射口から出射口に向けて漸次拡径し、内周面が該入射口から入射した光を反射するともに外周面も光を反射し、該入射口と該出射口の間に前記楕円鏡の焦点が位置した内側反射鏡と、
    　光を反射する内周面が前記内側反射鏡の外周面とは間隔をあけて該外周面を取り囲むように配置され、該内周面と該内側反射鏡における入射口との間に位置する入射側開口、および該内周面と該内側反射鏡における出射口との間に位置する出射側開口を有し、該内周面が該入射側開口から該出射側開口に向けて漸次拡径した外側反射鏡と、
    　前記入射口および前記入射側開口から入射した光が、前記楕円鏡から見て、該入射口および前記出射口の間に集束していることになるように該光に作用するレンズとを備えたことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の光学ユニット。
  6. 　前記楕円鏡で反射された光の照射を受けるスクリーンを備え、
    　前記スクリーンは、前記調整手段によって回動する楕円鏡の前記第２焦点の位置を基準に配置されたものであることを特徴とする請求項２記載の光学ユニット。
  7. 　前記所定点を通過して前記楕円鏡に到達するまでの拡散光の進む方向および該拡散光の拡がる角度のうち少なくともいずれか一方を前記第１焦点を前記所定点に一致させた状態で変更する第２の調整手段を備えたことを特徴とする請求項６記載の光学ユニット。
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