JP3487386B2 - ランプの影を消すための二重反射鏡を備えた光源装置 - Google Patents

ランプの影を消すための二重反射鏡を備えた光源装置

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    • F21V7/0025Combination of two or more reflectors for a single light source
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  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はランプ自体の影を消
すための二重反射鏡を備えた平行光の光源装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来の技術において、楕円反射鏡により
平行光線を作ると、平行光線の中心部にランプ自体の影
による光量減少部分が形成されるという問題点があっ
た。無論、ランプ自体から直接発散する光が存在する
が、集束された形状ではなく照度の大きさと同様に距離
が増えるほど弱くなるので、ランプの影部の光量減少を
補償することはできない。
【0003】図1は楕円形の反射鏡による従来の平行光
線の形成方法を示す図である。このような平行光線の形
成装置は、光源としてメタルハライドランプのようなラ
ンプ1、第1焦点にランプ1が位置する楕円形の反射鏡
2、ランプ1の前方に位置するストップ7およびレンズ
6を含んでなる。図1において、斜線部分8はランプ1
の影による光量減少部分を示す。ここで、光線の経路は
楕円形の反射鏡2の第1焦点に位置したランプ1から出
発して反射鏡2で反射され第2焦点、すなわちストップ
7の開口に集束される。次いで、さらに分散される方向
に進んで集束レンズ6により平行光に形成される。この
時に集束レンズ6の焦点は楕円形の反射鏡2の他の焦点
と同じ位置にあるようになる。
【0004】このような光量減少部分8は平行光線が用
いられる用途により非常に深刻な短所になり得る。した
がって、ランプ1の影による光量の減少部分が補償され
なければならない。本発明により光量減少を補償するこ
とに関連して考慮する事項は次の通りである。2つの反
射鏡3,4の面積のうちランプ側に近い一つはランプ1
の影の面積、すなわちランプの断面積と同様にする時に
他の一つの面積決めの問題、この面積に関連するランプ
との距離問題、2つの反射鏡により形成される焦点と楕
円形の反射鏡2の焦点との一致問題およびこのように一
致された焦点をレンズの焦点と正確に一致させることに
よりレンズを通過した光線が平行に進まなければならな
いという問題などである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、楕円
形の反射鏡を使用してランプ自体の影のない平行光を作
るための二重反射鏡を備えた光源装置を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の二重反射鏡を備
えた光源装置は、楕円形の反射鏡と、前記楕円形の反射
鏡の2つの焦点のうち反射鏡に近い第1焦点に備えられ
る光源であるランプと、中央に光線が通過するように形
成された開口を有しランプから来る光を反射させる第1
反射鏡と、ランプの前方に位置して第1反射鏡から反射
されてくる光を前記第1反射鏡の中央に形成された開口
に再び反射する第2反射鏡と、前記開口を通過した光線
を集束して平行光線に作るレンズとを含んでなる。
【0007】本発明の二重反射鏡を備えた他の実施例の
光源装置は、楕円形の反射鏡と、前記楕円形の反射鏡の
2つの焦点のうち反射鏡に近い第1焦点に備えられる光
源であるランプと、ランプと楕円形反射鏡の焦点の間の
光軸を逸して位置しランプから来る光を反射する第1反
射鏡と、ランプ前方に位置し第1反射鏡から反射されて
くる光を再び反射する第2反射鏡と、前記楕円形の反射
鏡と前記第2反射鏡から反射されてくる光を集束して平
行光線に作るレンズとを含んでなる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の実施例をさらに詳細に説明する。図2は本発明の二
重反射鏡を備えた楕円形の反射鏡による平行光の形成方
法を示す。このような平行光の光源装置において、メタ
ルハライドランプ1は楕円形の反射鏡2の焦点に位置
し、ランプ1から出た光は楕円形の反射鏡2により平行
光を形成するレンズ6に集束される。第1反射鏡3はレ
ンズ6に向かう光線が通過するように中央に形成された
開口5を有しランプ1から来る光をランプ1の前方の第
2反射鏡4に反射する。第2反射鏡4はランプ1の前方
に位置し、第1反射鏡3から反射されてくる集束された
光線を前方のレンズ6に向かって反射する。レンズ6は
これらの光線を集束して平行光に作る役割を果たす。
【0009】このような構成が所望の結果を得るために
はいくつかの条件を満足させる必要がある。第1に、楕
円形の反射鏡2により反射される光線の焦点は開口5の
付近でレンズ6の焦点と一致するように形成されなけれ
ばならない。すなわち、楕円形の反射鏡2の第2焦点と
レンズ6の焦点とが一致しなければならない。また、第
2反射鏡4から来る集束光も同様にレンズ6の焦点に焦
点が形成される必要がある。図2と図5において、第2
反射鏡4が凸鏡に表示されているが、第1反射鏡3と複
合的に焦点が形成されるので必要に応じて凹鏡が使用さ
れることもできる。言い換えれば、第1反射鏡3と第2
反射鏡4による焦点距離を調整するために第2反射鏡の
焦点距離を調整することもできる。
【0010】第2に、ランプ1の影による光量の低下を
正確に補償するための条件を調べる。光量の不足も問題
ですが、光量の超過も同様に望ましくないので、このよ
うな条件は正確に決定されまた充足されなければならな
い。これは2つの決定要素、すなわちランプ1と第1反
射鏡3までの距離と第1反射鏡3の有効面積とによって
決定される。したがって、ランプ1と第1反射鏡3まで
の距離を予め定めて面積を変化させる方法により定める
こともでき、その反対の方法も成立され得る。ここでは
前者の方法を使用するのが他の要素との相関関係を考慮
する時さらに容易である。照度は光源の光度の大きさに
比例し距離の自乗に反比例する。したがって、基準にな
る条件はランプ1から楕円形の反射鏡2までの距離とラ
ンプの影の面積により決定される補償するべき光量とな
る。すなわち、関係式 S1 /d1 2=S2 /d2 2 で第1反射鏡3の面積を計算することができる。但し、
ここでS1 はランプ1の影の面積、d1 はランプ1から
楕円形の反射鏡2までの距離、S2 は第1反射鏡3の面
積、そしてd2 はランプ1から第1反射鏡3までの距離
をそれぞれ示す。無論、前記式は概念的な説明のための
ものであり、面積計算が容易であり、距離が均等な場合
に直接適用することができる。
【0011】第3に、第2反射鏡を正確にかつ安定的に
設けなければならない。すなわち、他の光路に最小限の
影響を及ぼしながら設置される必要がある。また、第1
反射鏡もそうですが、第2反射鏡4は正確な位置と方向
を安定的に維持しなければならない。第2反射鏡4の方
向が少し捩じれる場合にも平行光線に光量不足部分と光
量超過部分を作るために、スクリ−ン上に像を形成する
と明暗をつけるようになる。図3(A)および図3
(B)に示したように、第2反射鏡4を3〜4個の輻
(spoke)で楕円形の反射鏡2に固定させる方法があり得
るが、輻は細いながらランプの加熱による高温状態でも
安定的な材料を選ばなければならない。大体反射鏡の骨
組みをなす材料を選ぶことができ、必要な場合はハステ
ロイ(hastelloy)、インコネル(inconel)のようなスパ
−合金(super alloy)を使用することもできる。また、
これを固定する方法としては溶接が最も確実で安定的で
あるが、反射鏡の骨組みをなす材料と異なる材料を使用
して溶接が容易でなかったり溶接による変形が精密度に
影響を及ぼす場合にはリベットを使用した結合も考慮す
ることができる。
【0012】第4に、第1反射鏡と第2反射鏡の合致性
の問題である。ここで、合致性とは光量が均一に形成さ
れ伝達されることと焦点が2つの反射鏡により正位置に
形成されることを意味する。すなわち、2つの反射鏡は
相互連関して設計されなければならない。無論、第1反
射鏡3の反射面上の点はランプ1から出来る限り同一の
距離にあるのが望ましい。また、第1反射鏡3には接続
される光線の通過する開口が形成されているために、第
1反射鏡3と第2反射鏡4は1対1の対応形式を持つよ
うになると中央部に光量減少部分が形成され得る。した
がって、図4のような反射がなされるように第1反射鏡
3を形成し、第2反射鏡4には第1反射鏡3から来る光
が重畳され照らされる。図4(A)は第1反射鏡3から
投射される光線を成分a,b,cおよびdで示した。図
4(B)〜図4(E)でも第2反射鏡4に投射される光
線の成分をそれぞれa,b,cおよびdで示した。成分
の方向性を区分するために、それぞれの成分は矢印で表
示され、結果として第1反射鏡3の2つの成分、例えば
aとcが第2反射鏡4で重畳するようになる。無論、こ
のような重畳は意図されたものなので光量はこれを考慮
して設定されているものであり、これにより第1反射鏡
3の中央部に形成された開口による光量減少部分の問題
は解決される。
【0013】図5には本発明のランプ1の影による光量
減少を補償するための光源装置の他の実施例を示した。
ここで、第1反射鏡3は中央の光路上に位置することな
く光路の上下または左右の適切な位置に設けられ得る。
このように偏向して設ける場合には中央の開口なく設け
ることができ、第1反射鏡3を装置の空間の具合により
どの位置でも設けることができるという長所がある。こ
の実施例の選択はランプ1の断面積の大きさと関連して
選ばれることができる。すなわち、前記ランプ1の断面
積が小さいものを選ぶことが望ましい。また、第2反射
鏡4とは異なり第1反射鏡3は設置のための手段、すな
わちフレ−ムや輻などが主光路に影響を与えることなく
割合に設けやすいので、必要に応じては複数の反射鏡を
設けることもできる。
【0014】
【発明の効果】以上で説明したように、本発明はランプ
の影による光量減少を補償できることにより、均一な平
行光を得ることができる。このような平行光は光学機器
の光源として用いられ、映像機器のように均一な光源が
求められる光学機器に光学要素として結合され用いられ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】楕円形の反射鏡による従来の平行光の光源装置
を示し、ランプの影による光量減少部分が表示されてい
る図である。
【図2】本発明による光源装置であり、ランプの影によ
る光量減少を補償するための二重反射鏡を備えた光源装
置を示す図である。
【図3】第2反射鏡を楕円形の反射鏡に設ける方式を示
す図である。
【図4】第1反射鏡と第2反射鏡の光学的な対応関係を
示す図である。
【図5】本発明の他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
1 ランプ 2 楕円形の反射鏡 3 第1反射鏡 4 第2反射鏡 5 開口 6 レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−196134(JP,A) 特開 平4−281441(JP,A) 特開 平5−40223(JP,A) 特開 平6−215605(JP,A) 実開 平6−41001(JP,U) 実開 昭64−54203(JP,U) 実開 平3−121603(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F21V 7/08 F21S 8/12 F21V 7/00 F21V 13/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平行光を形成するために楕円形の反射鏡
    を用いる光源装置において、 楕円形の反射鏡と、 前記楕円形の反射鏡の2つの焦点のうち反射鏡に近い第
    1焦点に備えられる光源であるランプと、 中央に光線が通過するように形成された開口を有しラン
    プから来る光を反射させる第1反射鏡と、 ランプの前方に位置して第1反射鏡から反射されてくる
    光を前記第1反射鏡の中央に形成された開口に再び反射
    する第2反射鏡と、 前記開口を通過した光線を集束して平行光線に作るレン
    ズとを含んでなることを特徴とする光源装置。
  2. 【請求項2】 平行光を形成するために楕円形の反射鏡
    を使用する光源装置において、 楕円形の反射鏡と、 前記楕円形の反射鏡の2つの焦点のうち反射鏡に近い第
    1焦点に備えられる光源であるランプと、 ランプと楕円形反射鏡の焦点の間の光軸を逸して位置し
    ランプから来る光を反射する第1反射鏡と、 ランプ前方に位置し第1反射鏡から反射されてくる光を
    再び反射する第2反射鏡と、 前記楕円形の反射鏡と前記第2反射鏡から反射されてく
    る光を集束して平行光線に作るレンズとを含んでなるこ
    とを特徴とする光源装置。
JP19640195A 1994-10-28 1995-08-01 ランプの影を消すための二重反射鏡を備えた光源装置 Expired - Fee Related JP3487386B2 (ja)

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