JPH04328538A - 照明装置 - Google Patents
照明装置Info
- Publication number
- JPH04328538A JPH04328538A JP3188368A JP18836891A JPH04328538A JP H04328538 A JPH04328538 A JP H04328538A JP 3188368 A JP3188368 A JP 3188368A JP 18836891 A JP18836891 A JP 18836891A JP H04328538 A JPH04328538 A JP H04328538A
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- JP
- Japan
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- light source
- mirror
- light
- center
- spherical
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- Pending
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- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、光源からの光を被照射部に向け
て反射する主鏡の他に、副鏡を有する照明装置に関する
。
て反射する主鏡の他に、副鏡を有する照明装置に関する
。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】本出願人は、特願平２−
１１６３７９号、同２−１１６３８０号、同２−２３６
４１８号等で、主鏡の他に副鏡を有する照明装置を提案
した。これらの照明装置は基本的に、楕円鏡または放物
面鏡からなる主鏡の焦点に光源を一致させ、さらに、光
源からの光を再び主鏡に向けて反射する副鏡を設けるも
のである。副鏡としては、球面鏡、球面フレネルミラー
、マイクロダハミラー等を用いることができ、この副鏡
の焦点（球心）もまた光源に一致する。これらの照明装
置によれば、理論的に、主鏡の外側に照射されていた無
駄な光を被照明エリアの照明に用いることができ、光の
利用効率を高めることができる。
１１６３７９号、同２−１１６３８０号、同２−２３６
４１８号等で、主鏡の他に副鏡を有する照明装置を提案
した。これらの照明装置は基本的に、楕円鏡または放物
面鏡からなる主鏡の焦点に光源を一致させ、さらに、光
源からの光を再び主鏡に向けて反射する副鏡を設けるも
のである。副鏡としては、球面鏡、球面フレネルミラー
、マイクロダハミラー等を用いることができ、この副鏡
の焦点（球心）もまた光源に一致する。これらの照明装
置によれば、理論的に、主鏡の外側に照射されていた無
駄な光を被照明エリアの照明に用いることができ、光の
利用効率を高めることができる。
【０００３】ところが、この照明装置において実際の照
度分布を調べると、中心部の光量がまだ十分でないこと
が判明した。これは、実際の光源ランプは、点光源でな
く一定の大きさが存在するばかりか、光軸近傍では光源
自身によって主鏡および副鏡からの反射光がケラレるた
め、いわゆる中ぬけの状態が生じるからであると考えら
れる。
度分布を調べると、中心部の光量がまだ十分でないこと
が判明した。これは、実際の光源ランプは、点光源でな
く一定の大きさが存在するばかりか、光軸近傍では光源
自身によって主鏡および副鏡からの反射光がケラレるた
め、いわゆる中ぬけの状態が生じるからであると考えら
れる。
【０００４】
【発明の目的】本発明は、主鏡の他に副鏡を用いた照明
装置において、光量分布を改善でき、光の利用効率が高
い照明装置を得ることを目的とする。
装置において、光量分布を改善でき、光の利用効率が高
い照明装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【発明の概要】本発明は、光源と副鏡とを、該光源発光
部から出て副鏡で反射した光が再び光源発光部に戻る関
係となす一方、主鏡と光源は、主鏡の焦点と光源の発光
部位置とが不一致となるように配設すると、光量分布お
よび光の利用効率を改善できることを見出して完成され
たものである。
部から出て副鏡で反射した光が再び光源発光部に戻る関
係となす一方、主鏡と光源は、主鏡の焦点と光源の発光
部位置とが不一致となるように配設すると、光量分布お
よび光の利用効率を改善できることを見出して完成され
たものである。
【０００６】すなわち本発明の照明装置は、発光部を有
する光源と、この光源からの光を被照射部に向けて反射
する主鏡と、この光源からの光を主鏡に向けて反射する
副鏡とを備え、光源と副鏡とは、該光源発光部から出て
副鏡で反射した光が再び光源発光部に戻る関係を有し、
主鏡と光源は、主鏡の焦点と光源の発光部位置とをオフ
セットさせて配設されていることを特徴としている。
する光源と、この光源からの光を被照射部に向けて反射
する主鏡と、この光源からの光を主鏡に向けて反射する
副鏡とを備え、光源と副鏡とは、該光源発光部から出て
副鏡で反射した光が再び光源発光部に戻る関係を有し、
主鏡と光源は、主鏡の焦点と光源の発光部位置とをオフ
セットさせて配設されていることを特徴としている。
【０００７】本発明は、主鏡の形状は問わない。例えば
、放物面鏡、楕円面鏡、任意非球面鏡等を用いることが
できる。副鏡は、球面鏡、球面フレネルミラー、マイク
ロダハミラー等を用いることができる。この副鏡と光源
とを、該光源の発光部から出て副鏡で反射した光が再び
発光部に戻る関係となすべき理由については、後に説明
する。一方、主鏡の焦点と、光源の発光部位置とを不一
致とすることが好ましい事実は、経験的に発見された。 光源の発光部位置と、主鏡の焦点位置との変位量は、個
々の照明装置に応じて決定される。
、放物面鏡、楕円面鏡、任意非球面鏡等を用いることが
できる。副鏡は、球面鏡、球面フレネルミラー、マイク
ロダハミラー等を用いることができる。この副鏡と光源
とを、該光源の発光部から出て副鏡で反射した光が再び
発光部に戻る関係となすべき理由については、後に説明
する。一方、主鏡の焦点と、光源の発光部位置とを不一
致とすることが好ましい事実は、経験的に発見された。 光源の発光部位置と、主鏡の焦点位置との変位量は、個
々の照明装置に応じて決定される。
【０００８】
【実施例】以下図示実施例について本発明を説明する。
図１、図２は本発明による照明装置の実施例を示すもの
である。この実施例は、主鏡１１として楕円面鏡、副鏡
１３として環状の球面鏡を用いた実施例である。副鏡１
３は、照明光軸Ｏを中心とする中心部に照明開口１３Ｗ
を有している。この副鏡１３は、主鏡１１の開放端部に
位置しており、その球心Ｏｒに、光源１２の中心発光部
１２Ｃが位置している。
である。この実施例は、主鏡１１として楕円面鏡、副鏡
１３として環状の球面鏡を用いた実施例である。副鏡１
３は、照明光軸Ｏを中心とする中心部に照明開口１３Ｗ
を有している。この副鏡１３は、主鏡１１の開放端部に
位置しており、その球心Ｏｒに、光源１２の中心発光部
１２Ｃが位置している。
【０００９】主鏡１１は、周知のように第一焦点ｆ１と
第二焦点ｆ２を有する。本発明は、この主鏡１１の第一
焦点ｆ１と副鏡１３の球心Ｏｒ（すなわち光源１２の中
心発光部１２Ｃ）とを一致させず、照明光軸Ｏ方向にオ
フセットさせた点に特徴がある。図１は、光源１２の中
心発光部１２Ｃを基準として、主鏡１１を後方に距離ａ
だけオフセットさせ、図２は、同じく主鏡１１を前方に
距離ｂだけオフセットさせた実施例を示している。図で
は、オフセット量ａ、ｂは誇張して描いている。
第二焦点ｆ２を有する。本発明は、この主鏡１１の第一
焦点ｆ１と副鏡１３の球心Ｏｒ（すなわち光源１２の中
心発光部１２Ｃ）とを一致させず、照明光軸Ｏ方向にオ
フセットさせた点に特徴がある。図１は、光源１２の中
心発光部１２Ｃを基準として、主鏡１１を後方に距離ａ
だけオフセットさせ、図２は、同じく主鏡１１を前方に
距離ｂだけオフセットさせた実施例を示している。図で
は、オフセット量ａ、ｂは誇張して描いている。
【００１０】このオフセット量およびその方向は、主鏡
１１の形状、光源１２の大きさ等の要素に応じて、コン
ピュータを用いたシミュレーションにより設定される。 このオフセット量およびその方向を適当に設定すること
により、このオフセットがない場合、つまり、主鏡１１
の第一焦点ｆ１と副鏡１３の球心Ｏｒとが一致している
場合に比して、光量分布を改善し、かつ光の利用効率を
高めることができる。主鏡１１の第一の焦点ｆ１と副鏡
１３の球心Ｏｒは、以上のようにオフセットさせるのに
対し、副鏡１３の球心Ｏｒと光源１２の中心発光部１２
Ｃとは、厳密に一致させる。その理由を図３Ａないし３
Ｃについて説明する。
１１の形状、光源１２の大きさ等の要素に応じて、コン
ピュータを用いたシミュレーションにより設定される。 このオフセット量およびその方向を適当に設定すること
により、このオフセットがない場合、つまり、主鏡１１
の第一焦点ｆ１と副鏡１３の球心Ｏｒとが一致している
場合に比して、光量分布を改善し、かつ光の利用効率を
高めることができる。主鏡１１の第一の焦点ｆ１と副鏡
１３の球心Ｏｒは、以上のようにオフセットさせるのに
対し、副鏡１３の球心Ｏｒと光源１２の中心発光部１２
Ｃとは、厳密に一致させる。その理由を図３Ａないし３
Ｃについて説明する。
【００１１】図３Ａは、光源１２の中心発光部１２Ｃが
副鏡１３の球心Ｏｒに一致している場合を示している。 この場合には、光源１２から副鏡１３へ向かった光は、
副鏡１３で反射されて再び光源１２に戻る。つまり、副
鏡１３による光源１２の像は、無収差で光源１２に一致
して形成される。これに対し、図３Ｂ、３Ｃのように、
光源１２の中心発光部１２Ｃが副鏡１３の球心Ｏｒから
ずれている場合には、副鏡１３による光源１２の像１２
Ｉは、球心Ｏｒに関して点対称の位置に、倍率がかかっ
た大きさでできる。このことは、主鏡１１に関しては、
光源１２と、光源１２の像１２Ｉとが異なった位置に存
在するため、実質的に光源発光部の大きさが大きくなっ
たことと等価である。発光部の大きさが大きくなると、
明らかに、被照明エリアへの集光効率の低下を生じる。
副鏡１３の球心Ｏｒに一致している場合を示している。 この場合には、光源１２から副鏡１３へ向かった光は、
副鏡１３で反射されて再び光源１２に戻る。つまり、副
鏡１３による光源１２の像は、無収差で光源１２に一致
して形成される。これに対し、図３Ｂ、３Ｃのように、
光源１２の中心発光部１２Ｃが副鏡１３の球心Ｏｒから
ずれている場合には、副鏡１３による光源１２の像１２
Ｉは、球心Ｏｒに関して点対称の位置に、倍率がかかっ
た大きさでできる。このことは、主鏡１１に関しては、
光源１２と、光源１２の像１２Ｉとが異なった位置に存
在するため、実質的に光源発光部の大きさが大きくなっ
たことと等価である。発光部の大きさが大きくなると、
明らかに、被照明エリアへの集光効率の低下を生じる。
【００１２】図４は、図１の実施例の副鏡１３に代えて
、球面フレネルミラー１４を用いた実施例を示す。この
球面フレネルミラー１４は、各微細反射球面１４ａがそ
れぞれ球心Ｏｒを中心とする球面をなすものである。 従って、図１の実施例と同等の作用が得られ、しかも、
これに加えてより小型化ができるという利点がある。
、球面フレネルミラー１４を用いた実施例を示す。この
球面フレネルミラー１４は、各微細反射球面１４ａがそ
れぞれ球心Ｏｒを中心とする球面をなすものである。 従って、図１の実施例と同等の作用が得られ、しかも、
これに加えてより小型化ができるという利点がある。
【００１３】図５は、図１の実施例の副鏡１３に代えて
、マイクロダハミラー１５を用いた実施例である。マイ
クロダハミラー１５は、入射した光線を該入射光線と同
一（厳密には平行）の方向に反射する光学素子である。 図６Ａ、６Ｂはその例を示すもので、互いに直角をなす
一対のダハ反射面１５ａを有する微細反射パターンが整
列している。図６Ａは同一の微細パターンを並べたもの
、図６Ｂは、効率を上げるために、各ダハミラーの対を
なす反射面の間の角度の二等分線が、発光点１２Ｃを通
るようにした微細パターンの例である。この実施例によ
っても、図１の実施例と同等の作用と、これに加えてよ
り小型化ができるという利点が得られる。
、マイクロダハミラー１５を用いた実施例である。マイ
クロダハミラー１５は、入射した光線を該入射光線と同
一（厳密には平行）の方向に反射する光学素子である。 図６Ａ、６Ｂはその例を示すもので、互いに直角をなす
一対のダハ反射面１５ａを有する微細反射パターンが整
列している。図６Ａは同一の微細パターンを並べたもの
、図６Ｂは、効率を上げるために、各ダハミラーの対を
なす反射面の間の角度の二等分線が、発光点１２Ｃを通
るようにした微細パターンの例である。この実施例によ
っても、図１の実施例と同等の作用と、これに加えてよ
り小型化ができるという利点が得られる。
【００１４】次に具体例によって本発明の効果を説明す
る。図７Ａ、７Ｂ、および７Ｃは、本発明装置、主鏡１
１の第一焦点ｆ１と副鏡１３の球心Ｏｒとを一致させた
第一の比較例、および反射鏡が主鏡１１のみからなる第
二の比較例の構成例を示している。いまこれらの照明装
置において、 光源１２の大きさ；φ４ｍｍの球状 主鏡１１；楕円面鏡，ｆ１＝２０ｍｍ、ｆ２＝４００ｍ
ｍ、円錐係数Ｋ＝−０．８１９，光源１２を通すための
照明光軸Ｏ上の穴径φｄ＝１６ｍｍ 副鏡１３；球面鏡、半径Ｒ＝４４ｍｍ 被照明エリア；φＡ＝φ３６ｍｍ 光源１２から被昭明エリア迄の距離；ＷＤ＝２００ｍｍ
反射鏡による光源１２からの光線の取り込み角；θ＝１
２０゜ 副鏡１３のオフセット量；ａ＝０．４ｍｍとし、その被
照明エリア内の照度分布および照度比（本発明装置の中
心部の照度を１とする）を調べた結果を、それぞれ図８
Ａ、８Ｂ、および８Ｃに示す。この図から、本発明によ
る照明装置は、第一、第二の比較例に比し、特に中心部
に十分な光量が得られ、周辺部にかけてなだらかに光量
が減少する優れた照度分布を示すことが理解される。
る。図７Ａ、７Ｂ、および７Ｃは、本発明装置、主鏡１
１の第一焦点ｆ１と副鏡１３の球心Ｏｒとを一致させた
第一の比較例、および反射鏡が主鏡１１のみからなる第
二の比較例の構成例を示している。いまこれらの照明装
置において、 光源１２の大きさ；φ４ｍｍの球状 主鏡１１；楕円面鏡，ｆ１＝２０ｍｍ、ｆ２＝４００ｍ
ｍ、円錐係数Ｋ＝−０．８１９，光源１２を通すための
照明光軸Ｏ上の穴径φｄ＝１６ｍｍ 副鏡１３；球面鏡、半径Ｒ＝４４ｍｍ 被照明エリア；φＡ＝φ３６ｍｍ 光源１２から被昭明エリア迄の距離；ＷＤ＝２００ｍｍ
反射鏡による光源１２からの光線の取り込み角；θ＝１
２０゜ 副鏡１３のオフセット量；ａ＝０．４ｍｍとし、その被
照明エリア内の照度分布および照度比（本発明装置の中
心部の照度を１とする）を調べた結果を、それぞれ図８
Ａ、８Ｂ、および８Ｃに示す。この図から、本発明によ
る照明装置は、第一、第二の比較例に比し、特に中心部
に十分な光量が得られ、周辺部にかけてなだらかに光量
が減少する優れた照度分布を示すことが理解される。
【００１５】またこの比較例において、集光効率（被照
明エリア内の光束／光源１２の全光束）、主鏡１１およ
び副鏡１３全体の反射鏡サイズ（φＤｍｍ×Ｈｍｍ）、
および被照明エリア内の光束を取り込むための投影レン
ズのＦナンバを調べた結果を表１に示す。
明エリア内の光束／光源１２の全光束）、主鏡１１およ
び副鏡１３全体の反射鏡サイズ（φＤｍｍ×Ｈｍｍ）、
および被照明エリア内の光束を取り込むための投影レン
ズのＦナンバを調べた結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】
この表から、本発明の照明装置によれば、より優れた集
光効率が得られ、また特に第二比較例と比較すると、反
射鏡サイズの小型化ができることが分かる。
光効率が得られ、また特に第二比較例と比較すると、反
射鏡サイズの小型化ができることが分かる。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明は、主鏡と副鏡とを
備えた照明装置において、光源の発光部と副鏡とを、該
光源発光部から出て副鏡で反射した光が再び光源発光部
に戻る関係となすことにより、実質的に光源の大きさを
大きくすることなく、副鏡で反射した光線を主鏡に戻す
ことができ、一方、主鏡と光源は、主鏡の焦点と光源の
発光部位置とをオフセットさせて配設することにより、
いわゆる中ぬけを防止した好ましい照度分布および高い
効率を得ることができる。
備えた照明装置において、光源の発光部と副鏡とを、該
光源発光部から出て副鏡で反射した光が再び光源発光部
に戻る関係となすことにより、実質的に光源の大きさを
大きくすることなく、副鏡で反射した光線を主鏡に戻す
ことができ、一方、主鏡と光源は、主鏡の焦点と光源の
発光部位置とをオフセットさせて配設することにより、
いわゆる中ぬけを防止した好ましい照度分布および高い
効率を得ることができる。
【図１】本発明による照明装置の実施例を示す光学構成
図である。
図である。
【図２】本発明による照明装置の他の実施例を示す光学
構成図である。
構成図である。
【図３Ａ ３Ｂ ３Ｃ】本発明による照明装置の光
源光源と副鏡の関係を説明する光学構成図である。
源光源と副鏡の関係を説明する光学構成図である。
【図４】本発明による照明装置の変形例を示す光学構成
図である。
図である。
【図５】本発明による照明装置の他の変形例を示す光学
構成図である。
構成図である。
【図６Ａ ６Ｂ】図５のマイクロダハミラーの構成例
を示す拡大図である。
を示す拡大図である。
【図７Ａ ７Ｂ ７Ｃ】本発明による照明装置、第
一比較例、および第二比較例の光学構成図である。
一比較例、および第二比較例の光学構成図である。
【図８Ａ ８Ｂ ８Ｃ】図７Ａ、７Ｂ、７Ｃの照明
装置の照度分布および照度比を示すグラフである。
装置の照度分布および照度比を示すグラフである。
１１ 主鏡
１２ 光源
１２Ｃ 中心発光部
１３Ｗ 照明開口
Ｏｒ 副鏡の球心（焦点）
１３ 副鏡
１４ 球面フレネルミラー
１４ａ 微細反射球面
１５ マイクロダハミラー
１５ａ ダハ反射面
Ｏ 照明光軸
ａ ｂ オフセット量
Claims (4)
- 【請求項１】 発光部を有する光源と、この光源から
の光を被照射部に向けて反射する主鏡と、この光源から
の光を主鏡に向けて反射する副鏡とを備え、光源と副鏡
とは、該光源発光部から出て副鏡で反射した光が再び光
源発光部に戻る関係を有し、主鏡と光源とは、主鏡の焦
点と光源の発光部位置とをオフセットさせて配設されて
いることを特徴とする照明装置。 - 【請求項２】 請求項１において、副鏡は球面鏡であ
る照明装置。 - 【請求項３】 請求項１において、副鏡は球面フレネ
ルミラーである照明装置。 - 【請求項４】 請求項１において、副鏡はマイクロダ
ハミラーである照明装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3188368A JPH04328538A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3188368A JPH04328538A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 照明装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04328538A true JPH04328538A (ja) | 1992-11-17 |
Family
ID=16222393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3188368A Pending JPH04328538A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 照明装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04328538A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5491525A (en) * | 1992-11-24 | 1996-02-13 | Hitachi, Ltd. | Illumination unit for liquid crystal projection display apparatus and liquid crystal display apparatus having it used |
-
1991
- 1991-04-26 JP JP3188368A patent/JPH04328538A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5491525A (en) * | 1992-11-24 | 1996-02-13 | Hitachi, Ltd. | Illumination unit for liquid crystal projection display apparatus and liquid crystal display apparatus having it used |
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