JPH07288018A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置の大型化や複雑化を招くことなく、煩雑
な調整を要することなく、光源から放射された光の利用
効率を高めた照明装置を提供する。 【構成】 放物面鏡11により、光源12からの光を前方に
向かってほぼ平行な光束として反射させる。前方の平面
鏡17の開口22で、平行光束のうち開口22に向かった光は
そのままこの開口22を透過して被照明体に達して照明す
る。平面鏡17の反射面に向かった光を反射し、ほぼ平行
光束のまま放物面鏡11に入射する。放物面鏡11の反射面
にて焦点部11a に向かって反射し、焦点部11a を透過し
て反射面に入射され、再びほぼ平行光束となって、開口
22を透過して被照明体に達し照明する。光源12から放射
した光のうち、特定の光波長域の光線を放物面鏡11およ
び平面鏡17の反射面にて透過または吸収するので、被照
明体に適応した任意所望の光波長域による光線により照
明できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投影光学系に好適で光
の利用効率を向上させた照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、液晶プロジェクタやオーバヘ
ッドプロジェクタなどの投影光学系に用いられる照明装
置では、光源から発せられる光を効率よく照射するた
め、光源を放物面や楕円面などの反射面を有する凹面鏡
と組み合わせたり、これら凹面鏡の前方に設けられる集
光レンズと組み合わせて構成している。

【０００３】そして、従来の照明装置としては、たとえ
ば図６ないし図９に示すように構成されている。

【０００４】まず、図６に示す照明装置は、リフレクタ
として放物面鏡１を用いたもので、この放物面鏡１の焦
点位置1aまたはこの焦点位置1aの近傍に光源２が配置さ
れ、光源２からの光を放物面鏡１の放物面による反射に
よりほぼ平行光束にして前方に投光し、フィルムや液晶
ライトバルブなどの被照明体３を照明するものである。

【０００５】そして、この図６に示す照明装置では、光
源２から放射された光のうち、被照明体３に導光される
のは、放物面鏡１の反射面に捕らえられたものだけであ
る。また、被照明体３の面積形状の外方に放射された光
束は、被照明体３上には入射されないので、光源２から
放射された光の利用効率が低い。このため、被照明体３
の照度が低くなり、良好な投影像を得ることができな
い。

【０００６】そこで、光の利用効率の向上を図るため、
放物面鏡１の焦点距離を短くすることが考えられるが、
光源２や放物面鏡１の形状による制約や熱による制約を
考慮すると、実用的な範囲では十分な利用効率を得るこ
とが困難である。

【０００７】また、図７に示す照明装置は、リフレクタ
として楕円面鏡５を用いたもので、この楕円面鏡５の第
１焦点位置5aまたはこの第１焦点位置5aの近傍に光源２
が配置され、また、楕円面鏡５の第２焦点位置5bの近傍
で、光源２から見てこの第２焦点位置5bより遠い位置に
コンデンサレンズ６が設けられている。そして、光源２
から照射された光は、楕円面鏡５の反射面により第２焦
点位置5bまたは第２焦点位置5bの近傍に集光した後、発
散してコンデンサレンズ６に入射し、このコンデンサレ
ンズ６によりほぼ平行光束になって被照明体３を照明す
る。

【０００８】また、図８に示す照明装置は、図７に示す
照明装置と同様に、リフレクタとして楕円面鏡５を用
い、この楕円面鏡５の第１焦点位置5aまたはこの第１焦
点位置5aの近傍に光源２を配置しているが、図示しない
第２焦点位置の近傍で、光源２から見て第２焦点位置よ
り近い位置に発散性コンデンサレンズ７を設けている。
そして、光源２から放射された光は、楕円面鏡５の反射
面により図示しない第２焦点位置に向かって集光される
が、第２焦点位置の近傍で光源２から見て手前に設けら
れた発散性コンデンサレンズ７に入射するため、この発
散性コンデンサレンズ７によりほぼ平行光束になって被
照明体３を照明する。

【０００９】そして、これら図７および図８に示す照明
装置は、光源２から照射され、リフレクタとして用いら
れた楕円面鏡５により反射された全ての光は、コンデン
サレンズ６または発散性コンデンサレンズ７に導光さ
れ、それぞれほぼ平行光束として被照明体３に照明され
るので、光源２から放射された光の利用効率は向上す
る。

【００１０】しかし、上述のようにそれぞれコンデンサ
レンズ６または発散性コンデンサレンズ７を用いるた
め、一定の空間距離が必要となる。また、これらコンデ
ンサレンズ６または発散性コンデンサレンズ７の焦点調
整機構などを設けなければならず、照明装置の大型化や
複雑化を招いている。

【００１１】図９に示す照明装置は、たとえば特開平５
−４０２２３号公報に記載されたもので、図７に示す照
明装置と同様に、リフレクタとして楕円面鏡５を用い、
この楕円面鏡５の第１焦点位置5aまたは第１焦点位置5a
の近傍に光源２が配置され、第２焦点位置5bの近傍で光
源２から見て遠い位置にコンデンサレンズ６が設けら
れ、さらに、凹面鏡８が設けられている。

【００１２】また、凹面鏡８は、楕円面鏡５の焦点距離
とほぼ等しい曲率半径を有し、この曲率半径の中心点
が、楕円面鏡５の第１焦点位置5aとほぼ一致する位置関
係で配置される。また、この凹面鏡８の一部、すなわ
ち、第２の焦点位置5bに相当する部分には、開口8aが設
けられている。

【００１３】そして、この図９に示す照明装置では、図
７に示す照明装置と同様に、光源２から照射された光の
うち、楕円面鏡５に捕らえられ、この楕円面鏡５の反射
面で反射された光は全て第２焦点位置5bが位置する開口
8a部分に集光され、この開口8aを透過した後、発散して
コンデンサレンズ６に入射する。そして、このコンデン
サレンズ６によりほぼ平行光束になって被照明体３を照
明する。

【００１４】また、光源２から放射された光のうち、楕
円面鏡５に捕らえられなかった光は、図示のように凹面
鏡８の反射面に捕らえられ、光源２が位置する第１焦点
位置5aに向かって反射される。この反射光は、第１焦点
位置5aを透過した後、楕円面鏡５の反射面に入射され
る。ここで、楕円面鏡５に入射され、この楕円面鏡５の
反射面で反射された光は全て第２焦点位置5bに集光され
るので、この第２焦点位置5bが位置する開口8aを透過し
てコンデンサレンズ６に入射され、このコンデンサレン
ズ６によりほぼ平行光束となって被照明体３を照明す
る。

【００１５】しかしながら、この図９に示す照明装置で
は、光源２から放射された光のうち、楕円面鏡５に照射
されなかった光も被照明体３に導光されるので、光の利
用効率はより一層向上するが、その反面、照明装置の複
雑化と各反射鏡の調整の煩雑化を招いている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の照
明装置では、光源から放射される光の利用効率が十分で
なく、また、光の利用効率を改善したものは装置の大型
化、複雑化および各種調整作業に起因する煩雑化を招く
問題を有している。

【００１７】本発明の目的は、装置の大型化や複雑化を
招くことなく、煩雑な調整を要することなく、光源から
放射された光の利用効率を高めた照明装置を提供するこ
とにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の照明装置
は、放物面による反射面を有し、この反射面の焦点部お
よびこの焦点部の近傍のいずれかに光源を位置させ、前
記光源からの光を前記反射面により前方に向かって反射
させる放物面鏡と、この放物面鏡の前記前方に対向配置
され、この放物面鏡からの光をこの放物面鏡の反射面に
向かって反射させる反射面を有するとともに、前記放物
面鏡の中央部との対向部に投光用の開口を設けた平面鏡
とを具備したものである。

【００１９】請求項２記載の照明装置は、請求項１記載
の照明装置において、放物面鏡および平面鏡の反射面の
少なくとも一方に、特定の光波長域の光線を透過および
吸収のいずれかを行なう被膜を施したものである。

【００２０】

【作用】請求項１記載の照明装置は、放物面鏡で光源か
らの光を反射し、前方に向かってほぼ平行な光束とし、
前方の平面鏡の開口で平行光束のうち、この開口に向か
った光はそのままこの開口を透過して直接被照明体に達
し照明するとともに、平面鏡の反射面に向かった光は反
射面にて反射され、ほぼ平行光束のまま放物面鏡に入射
され、放物面による反射面にて焦点部に向かって反射さ
れ、この焦点部を透過して焦点部近くの反射面に入射さ
れ、反射面により再びほぼ平行光束となって前方に反射
され、開口を透過して被照明体に達し照明するため、光
源から照射され、放物面鏡によって反射されたほぼ全て
の光が、開口を透過して被照明体に達することとなり、
光の利用効率が大幅に向上する。

【００２１】請求項２記載の照明装置は、請求項１記載
の照明装置において、光源から放射された光のうち、特
定の光波長域の光線が、放物面鏡および平面鏡の被膜に
て透過または吸収されるため、被照明体に適応した任意
所望の光波長域による光線により照明する。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の照明装置の一実施例を図面を
参照して説明する。

【００２３】図１において、11は放物面鏡で、この放物
面鏡11は放物面による反射面を有し、焦点部11a または
この焦点部11a の近傍には光源12が取り付けられてい
る。また、この光源12としては、たとえばハロゲンラン
プやメタルハライドランプなどが用いられる。一方、13
は放物面鏡取付台で、この放物面鏡取付台13は板材によ
り折り曲げ形成された水平部13a と垂直部13b とからな
り、この垂直部13b の板面には放物面鏡11の開口部より
やや大きな形状の開口14が形成されており、この開口14
に放物面鏡11の開口部が臨むように、押え具15を用いて
一体的に取り付けられている。

【００２４】また、17は平面鏡で、この平面鏡17はＵ形
の取付具18により板状の平面鏡取付台19に取り付けら
れ、さらに、放物面鏡取付台13の垂直部13b に支柱20を
介して一体的に取り付けられている。さらに、平面鏡取
付台19の板面には、放物面鏡取付台13に形成した開口14
とほぼ同じ大きさの開口21が設けられている。このた
め、平面鏡17の反射面、すなわち放物面鏡11側の面は、
放物面鏡11の反射面に対して、これら開口14，21を介し
て、光源12の前方に対向配置されたこととなる。

【００２５】さらに、放物面鏡11および平面鏡17の反射
面の少なくとも一方に、特定の光波長域の光線を透過ま
たは吸収する被膜を施しているので、光源12から放射さ
れた光のうち、特定の光波長域の光線が、放物面鏡11お
よび平面鏡17の反射面にて透過または吸収され、被照明
体23に適応した任意所望の光波長域による光線により照
明できる。

【００２６】また、この平面鏡17の一部、たとえば放物
面鏡11の中央部と対向する部分に、投光用の開口22を設
け、この開口22の大きさは、図３で示すように、被照明
体23の照明対象面積に対応して設定する。また、この開
口22の形状は、被照明体23に対応して設定すればよく、
たとえば円形にする。

【００２７】次に、上記実施例の動作について説明す
る。

【００２８】まず、放物面鏡11の焦点部11a またはこの
焦点部11a の近傍に設けられた光源12からの光の多く
は、図３で示すように、放物面鏡11の反射面に捕らえら
れ、この放物面鏡11の反射面で反射してほぼ平行光束と
なった後、前方に向かって投光される。この平行光束の
うち、放物面鏡11の中心部寄りの光線は、前方に設けら
れた平面鏡17の開口22を直接通過して被照明体23に投光
され、この被照明体23を照明する。

【００２９】これに対して、開口22より外側の光線は、
平面鏡17の反射面によって反射され、ほぼ平行光束のま
ま、最初に放物面鏡11の反射面に入射され、この放物面
鏡11の反射面の焦点部11a に向かって反射される。さら
に、この反射光は焦点部11aを透過して放物面鏡11の反
射面に再び入射され、ほぼ平行光束として前方に反射さ
れる。この場合、再び入射された場合の放物面鏡11の入
射点は、最初に入射された場合の放物面鏡11の入射点よ
り中央部寄りとなるので、反射光は前方に位置する平面
鏡17の開口22を通って被照明体23に達し、直接光ととも
に被照明体23を照明する。

【００３０】ここで、放物面鏡11の反射面で反射された
平行光束は、中央部分から半径方向に向かうに従って光
量が低下するので、平面鏡17の開口22を直接通った直接
光だけで被照明体23を照明した場合、その中央部に比べ
周辺部分の光量低下が生じる。しかし、上記実施例によ
ると、図３で説明したように、開口22を直接通過できず
に平面鏡17で反射された光線が、第１反射点および第２
反射点を経て反射され、平行光束として加わるので、上
述した直接光のみによる周辺部分の光量低下を補正でき
る。すなわち、再び入射した場合の放物面鏡11の反射面
の反射点は、開口22による投影形状の外周寄りに位置す
るため、ここで反射された平行光束は、被照明体23上に
おいて周辺部分に加わることになり、直接光のみによる
周辺部分の光量低下を補正して、均一な光量による良好
な照明が可能になる。

【００３１】また、光源12に図２で示すような長形のラ
ンプを用い、このランプを光軸に沿って配置し、凹面鏡
である放物面鏡11による光束反射面の確保と被照射面へ
の入射光束の発散を防止することが多く行なわれてい
る。このような光源12として、図４で示すメタルハライ
ドランプのような２点の輝点12a ，12b を有するランプ
を用い、一方の輝点12a を放物面鏡11の焦点部11a と一
致するように配置した場合、他方の輝点12b から発光す
る光束は弱発散または収束する性質を持ち、被照明体23
上での光利用効率の低下を招いているが、上記実施例の
ように、平面鏡17を設けたことにより、これら弱発散ま
たは収束する光束の利用も可能になり、被照明体23上で
の光利用効率を高くすることができる。

【００３２】また、放物面鏡11および平面鏡17の反射面
の少なくとも一方に、特定の光波長域の光線を透過また
は吸収する被膜を施しているので、光源12から放射され
た光のうち、特定の光波長域の光線が、放物面鏡11およ
び平面鏡17の反射面にて透過または吸収されるので、被
照明体23に適応した任意所望の光波長域による光線によ
り照明することができる。

【００３３】そして、平面鏡17は放物面鏡11とともに光
源12から放射された光の利用効率を高めるべく機能する
が、放物面鏡11との距離は被照明体23上で所望の光量が
得られるように適切に配置設定すればよく、この間の距
離は図２で示すように比較的短く設定される。また、従
来必要であったコンデンサレンズも不要となる。これら
の結果、照明装置全体を小型に構成でき、コンデンサレ
ンズに対する焦点調節機構も不要になるなど、簡素に構
成することができる。

【００３４】なお、開口22の形状は、図１に示すような
円形に限らず、たとえば被照明体23が液晶表示装置の場
合などは、図５で示すように、四角形にしてもよい。な
お、図５に示す照明装置の他の部分は、図１に示す照明
装置と同様である。

【００３５】そして、この図５に示す実施例では、平面
鏡17の開口22を被照明体23の形状と等しくしたため、形
状の相違による光利用効率の低下を防止して高い光利用
効率を得ることができる。たとえば被照明体23が液晶表
示装置であり、形状が四角形の場合、平面鏡17の開口22
が図１のように円形であると、被照明体23の外辺より外
側に外れる光束が生じて光の利用効率が低下する。しか
し、図４に示すように開口22も被照明体23と同じ四角形
であれば、全ての光束が被照明体上に照射されるため、
光の利用効率が向上する。

【００３６】

【発明の効果】請求項１記載の照明装置によれば、放物
面鏡で光源からの光を平面鏡の開口を透過して直接被照
明体に達し照明するとともに、平面鏡の反射面に向かっ
た光は反射面にて反射され、放物面鏡で再びほぼ平行光
束として前方に反射され、開口を透過して被照明体に達
して照明するため、開口を透過して被照明体に達するこ
ととなり、光の利用効率を大幅に向上でき、光源から放
射された光束の有効利用を図ることができるとともに、
コンデンサレンズが不要であるなど、装置全体の小型
化、簡素化できる。

【００３７】請求項２の照明装置によれば、請求項１記
載の照明装置に加え、光源から放射された光のうち、特
定の光波長域の光線が放物面鏡および平面鏡の被膜にて
透過または吸収されるため、被照明体に適応した任意所
望の光波長域による光線により照明できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の照明装置の一実施例を示す分解斜視図
である。

【図２】同上照明装置を示す断面図である。

【図３】同上照明装置の光路を示す概略構成図である。

【図４】同上光源として２点の輝点を有するランプを用
いた状態を示す説明図である。

【図５】同上他の実施例を示す分解斜視図である。

【図６】従来例の照明装置を示す概略構成図である。

【図７】他の従来例の照明装置を示す概略構成図であ
る。

【図８】また他の従来例の照明装置を示す概略構成図で
ある。

【図９】さらに他の従来例の照明装置を示す概略構成図
である。

【符号の説明】

11 放物面鏡 11a 焦点部 12 光源 17 平面鏡 22 開口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放物面による反射面を有し、この反射面
   の焦点部およびこの焦点部の近傍のいずれかに光源を位
   置させ、前記光源からの光を前記反射面により前方に向
   かって反射させる放物面鏡と、 この放物面鏡の前記前方に対向配置され、この放物面鏡
   からの光をこの放物面鏡の反射面に向かって反射させる
   反射面を有するとともに、前記放物面鏡の中央部との対
   向部に投光用の開口を設けた平面鏡とを具備したことを
   特徴とする照明装置。
2. 【請求項２】 放物面鏡および平面鏡の反射面の少なく
   とも一方に、特定の光波長域の光線を透過および吸収の
   いずれかを行なう被膜を施したことを特徴とする請求項
   １記載の照明装置。