【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 Ｓ 1 ／ｄ 1 2 ＝Ｓ 2 ／ｄ 2 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Ｓ 1はランプ１の影の面積、ｄ 1はランプ１から楕円形の反射鏡２までの距離、Ｓ 2は第１反射鏡３の面積、そしてｄ 2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 【手続補正書】 【提出日】平成７年８月２８日 【手続補正１】 【補正対象書類名】図面 【補正対象項目名】図４ 【補正方法】変更 【補正内容】 【図４】 |
