JP2011039395A - Illuminator and image display device having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明装置及びそれを有する画像表示装置に関し、被照射面に設けた画像表示素子（ライトバルブ）を均一に照明して画像情報を拡大投影して観察するプロジェクターに好適なものである。 The present invention relates to an illuminating device and an image display device having the illuminating device, and is suitable for a projector that uniformly illuminates an image display element (light valve) provided on a surface to be irradiated and magnifies and projects image information. .
従来、画像表示素子に表示された画像を照明装置からの光束で照明し、他の画像表示面（スクリーン面）に拡大投影する画像表示装置（以下、プロジェクターと呼ぶ）が種々と提案されている。画像表示装置において、明るくかつ照度ムラの少ない画像を得るためには画像表示素子に表示された画像をより高くより均一な照度で照明することが重要である。このような要求を満足した照明装置が知られている（特許文献１、２）。特許文献１には、光源より放射される光にロッドレンズを介してライトバルブ（画像表示装置）を均一に照明する構成が開示されている。ロッドレンズは一般に光学的に透明な光学材料で構成された四角柱や円柱などで構成されている。一般にロッドレンズの一方の端面（光入射面）に光源からの光を入射させると、それらの光はロッドレンズの内部を全反射しながら進み、他方の端面（光出射面）より出射する。これはロッドレンズの光学材料の屈折率ｎ２が外気の屈折率ｎ１に対して大きく、かつロッドレンズの側面に内部より入射する光の入射角が下記（数式１）で示される臨界角よりも大きい場合に成立する。 2. Description of the Related Art Conventionally, various image display devices (hereinafter referred to as projectors) that illuminate an image displayed on an image display element with a light beam from an illumination device and project it on another image display surface (screen surface) have been proposed. . In an image display device, in order to obtain a bright image with little uneven illuminance, it is important to illuminate the image displayed on the image display element with higher and more uniform illuminance. A lighting device that satisfies such a requirement is known (Patent Documents 1 and 2). Patent Document 1 discloses a configuration in which a light valve (image display device) is uniformly illuminated with light emitted from a light source via a rod lens. The rod lens is generally composed of a quadrangular prism or a cylinder composed of an optically transparent optical material. In general, when light from a light source is incident on one end surface (light incident surface) of the rod lens, the light travels while totally reflecting inside the rod lens and is emitted from the other end surface (light emitting surface). This is because the refractive index n2 of the optical material of the rod lens is larger than the refractive index n1 of the outside air, and the incident angle of light incident on the side surface of the rod lens from the inside is larger than the critical angle expressed by the following (Formula 1). The case holds.
一般に光源より放射した光は、放射角度に依存した強度分布が残っていることが多い。ロッドレンズを用いて照明光強度を向上させるため、入射面に対向して複数の光源を配置する照明装置が知られている。この場合、光入射面上では位置に依存した強度分布が残ることになる。ロッドレンズを用いた照明装置では、これらの強度分布を有する光束もロッドレンズ内部を多重反射することで強度分布が平均化され、光出射面においては均一性の高い照度分布を得ている。特許文献２では、光出射側の断面積を、光源側の断面積よりも大きくしたテーパー形状の導光部材（ロッドレンズ）を用いている。さらに、光源からの光をテーパー形状のロッドレンズの端面ではなく側面より入射させて均一の照度分布を得ている。 In general, light emitted from a light source often has an intensity distribution depending on the radiation angle. In order to improve illumination light intensity using a rod lens, an illumination device is known in which a plurality of light sources are arranged opposite to an incident surface. In this case, a position-dependent intensity distribution remains on the light incident surface. In the illuminating device using the rod lens, the intensity distribution of the luminous flux having these intensity distributions is averaged by multiple reflection inside the rod lens, and a highly uniform illuminance distribution is obtained on the light exit surface. In Patent Document 2, a tapered light guide member (rod lens) having a light emitting side sectional area larger than a light source side sectional area is used. Furthermore, the light from the light source is incident not from the end face of the tapered rod lens but from the side face to obtain a uniform illuminance distribution.
近年、プロジェクター用の照明装置の光源として半導体レーザーやＬＥＤ（発光ダイオード）などの固体発光素子が用いられるようになっている。これら固体発光素子単体から放射される光量は水銀ランプなどに比して低いが、個々の素子サイズが小さいため、アレイ化して複数個、高密度配置すれば全体の光量を向上させることができる。しかしながら、これら複数の固体発光素子を光源手段とし、特許文献１で開示されているロッドレンズを用いた照明装置に適用すると、より多くの光源をロッドレンズの側面に配置することができるが、以下のような不具合が発生する。 In recent years, solid-state light-emitting elements such as semiconductor lasers and LEDs (light-emitting diodes) have been used as light sources for lighting devices for projectors. The amount of light emitted from these solid-state light emitting elements is lower than that of a mercury lamp or the like, but since the size of each element is small, the total amount of light can be improved by arranging a plurality of arrays in high density. However, when these solid-state light emitting elements are used as light source means and applied to an illumination device using a rod lens disclosed in Patent Document 1, more light sources can be arranged on the side surface of the rod lens. Such a problem occurs.
対向する側面同士が平行な側面から光を導入すると光線はロッドレンズの内部を全反射せずにロッドレンズを突き抜けてしまい、出射面から照明光を取り出すことができなくなる。これはロッドレンズの側面同士が平行であるため、ロッドレンズへの光線入射角とロッドレンズからの光線出射角が常に等しくなり全反射が発生しないからである。したがって、複数の光源をアレイ化して構成しても、表面積の小さい端面からしか光を取り込むことができないので、光源の数をあまり大きくとることができない。一方、特許文献２ではテーパー形状の導光部材の側面から光を導入しているので光源の数を増やすことができる。しかしながら、以下のような課題が存在する。導光部材の側面から導入した光のすべてが導光部材の内部を全反射するための手段を講じていないため、できるだけ多くの光を出射端面に導くには導光部材の側面に反射膜を形成する必要がある。しかしながら側面から光を導入しなくてはならないので、特許文献２では反射膜に波長選択性を持たせている。 When light is introduced from the side surfaces where the opposite side surfaces are parallel, the light beam penetrates the rod lens without being totally reflected inside the rod lens, and illumination light cannot be extracted from the exit surface. This is because the side surfaces of the rod lens are parallel to each other, so that the light incident angle to the rod lens is always equal to the light emitting angle from the rod lens, and total reflection does not occur. Therefore, even if a plurality of light sources are arranged in an array, light can be taken in only from an end surface with a small surface area, so that the number of light sources cannot be made very large. On the other hand, in Patent Document 2, since light is introduced from the side surface of the tapered light guide member, the number of light sources can be increased. However, the following problems exist. Since all the light introduced from the side surface of the light guide member is not provided with a means for totally reflecting the inside of the light guide member, a reflective film is provided on the side surface of the light guide member to guide as much light as possible to the emission end surface. Need to form. However, since light must be introduced from the side, Patent Document 2 gives the reflective film wavelength selectivity.
つまり、光源と対向する波長選択性の反射膜はその光源の波長域に対して反射特性を有し、光源と同じ側の波長選択性の反射膜はその光源の波長域に対して透過特性を有している。このような波長選択性の反射膜は多くの工程と製作精度が必要となり、製造が難しい。また、波長選択性は光の入射角に大きく依存して変化するため、反射率のムラや透過率のムラが発生して照明光の照度分布の均一性が低下してくる。また、波長選択膜と光源の配置関係が固定されるため配置の自由度が限定的になる。導光部材の側面から導入された光が対向する波長選択膜だけで反射して出射端面から出射する場合は問題ない。しかしながらこの反射光が再度光源側の波長選択膜に入射してしまうと導光部材の外に光が漏れ出してしまう可能性がある。つまり、導光部材の長さをあまり長くすることができなく、均一の照度分布を得るのが難しいなどの問題がある。 In other words, the wavelength selective reflection film facing the light source has a reflection characteristic for the wavelength range of the light source, and the wavelength selective reflection film on the same side as the light source has a transmission characteristic for the wavelength range of the light source. Have. Such a wavelength-selective reflective film requires many steps and manufacturing accuracy, and is difficult to manufacture. Further, since the wavelength selectivity changes greatly depending on the incident angle of light, unevenness in reflectance and unevenness in transmittance occur, and the uniformity of the illuminance distribution of illumination light decreases. Further, since the arrangement relationship between the wavelength selection film and the light source is fixed, the degree of freedom of arrangement becomes limited. There is no problem when light introduced from the side surface of the light guide member is reflected only by the opposing wavelength selection film and emitted from the emission end face. However, if this reflected light is incident on the wavelength selection film on the light source side again, the light may leak out of the light guide member. That is, there is a problem that the length of the light guide member cannot be made too long and it is difficult to obtain a uniform illuminance distribution.
本発明は、光源手段からの光束を有効に利用し、被照射面を効率的で、均一に照明することができる照明装置及びそれを有する画像表示装置の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide an illuminating apparatus that can effectively illuminate a surface to be irradiated efficiently by using a light beam from a light source means and an image display apparatus having the illuminating apparatus.
本発明の照明装置は、第１の面と、それより面積の大きい第２の面が互いに平行で、該第１の面と第２の面が内面反射する第１の側面で連結された第１の導光体と、第３の面と、それよりも面積の小さな第４の面が互いに平行で、該第３の面と該第４の面が内面反射する第２の側面で連結された第２の導光体と、を有し、該第１、第２の導光体は、該第２の面と該第３の面とが対向するように配置されており、該第１の導光体の第１の面又は第１の側面の少なくとも一方には全体として複数の光源部が設けられており、該第１、第２の導光体は該複数の光源部から出射し、該第１の導光体内に入射した光束の一部が該第１の導光体の該第１の側面で反射した後に該第２の面から出射し、該第３の面より該第２の導光体内に入射し、該第２の導光体の該第２の側面で反射した後に該第４の面より出射する形状より成ることを特徴としている。 In the lighting device of the present invention, the first surface and the second surface having a larger area are parallel to each other, and the first surface and the second surface are connected by the first side surface that is internally reflected. The first light guide, the third surface, and the fourth surface having a smaller area are parallel to each other, and the third surface and the fourth surface are connected by the second side surface that is internally reflected. A second light guide, and the first and second light guides are disposed such that the second surface and the third surface are opposed to each other, At least one of the first surface and the first side surface of the light guide is provided with a plurality of light source sections as a whole, and the first and second light guide bodies emit from the plurality of light source sections. A part of the light beam incident on the first light guide body is reflected from the first side surface of the first light guide body and then emitted from the second surface, and 2 enters the light guide body and the second guide It is characterized by consisting of a shape that emits the plane of the fourth after being reflected by the second side of the body.
本発明によれば、光源手段からの光束を有効に利用し、被照射面を効率的で、均一に照明することができる照明装置が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the illuminating device which can utilize the light beam from a light source means effectively, and can illuminate a to-be-irradiated surface efficiently and uniformly is obtained.
以下、本発明の照明装置及びそれを有する画像表示装置の実施例について説明する。本発明の照明装置は、第１の面（上底面）２−２と、それより面積の大きい第２の面（下底面）２−１が互いに平行で、第１の面２−２と第２の面２−１が内面反射する第１の側面２０１で連結された第１の導光体（コリメート用導光体）２を有する。更に第３の面（下底面）３−１と、それよりも面積の小さな第４の面（上底面）３−２が互いに平行で、第３の面３−１と第４の面３−２が内面反射する第２の側面１０３で連結された第２の導光体（集光用導光体）３と、を有する。第１、第２の導光体２−３は、第２の面２−１と第３の面３−１とが対向するように配置されている。第１の導光体２の第１の面２−２又は第１の側面２０１の少なくとも一方には全体として複数の光源部１ａが設けられている。第１、第２の導光体２、３は複数の光源部１ａから出射し、第１の導光体内に入射した光束の一部が第１の導光体２の第１の側面２０１で反射した後に第２の面２−１から出射する。第３の面３−１より第２の導光体内に入射し、第２の導光体３の第２の側面１０３で反射した後に第４の面３−２より出射する形状より成っている。 Embodiments of the illumination device of the present invention and an image display device having the same will be described below. In the lighting device of the present invention, the first surface (upper bottom surface) 2-2 and the second surface (lower bottom surface) 2-1 having a larger area are parallel to each other, and the first surface 2-2 and the first surface 2 surface 2-1 has the 1st light guide (light guide for collimation) 2 connected by the 1st side 201 which reflects inside. Further, the third surface (lower bottom surface) 3-1 and the fourth surface (upper bottom surface) 3-2 having a smaller area are parallel to each other, and the third surface 3-1 and the fourth surface 3- 2 has the 2nd light guide (light guide for condensing) 3 connected with the 2nd side 103 in which internal reflection is carried out. The first and second light guides 2-3 are disposed so that the second surface 2-1 and the third surface 3-1 are opposed to each other. At least one of the first surface 2-2 and the first side surface 201 of the first light guide 2 is provided with a plurality of light source portions 1a as a whole. The first and second light guides 2 and 3 are emitted from the plurality of light source units 1 a, and a part of the light beam incident on the first light guide body is the first side surface 201 of the first light guide 2. After the reflection, the light is emitted from the second surface 2-1. The light enters the second light guide from the third surface 3-1, is reflected by the second side surface 103 of the second light guide 3, and then exits from the fourth surface 3-2. .
［実施例１］
図１は本発明の実施例１の照明装置の要部概略図である。本実施例の照明装置は、コリメート用導光体（第１の導光体）２と集光用導光体（第２の導光体）３の２種類の導光体を含む集光光学系１０１を有している。そして、光源手段１から放射される光を集光光学系１０１で高密度に集光し、コリメート光学系４を介して大光量かつ平行度の高い光束を出射して、被照射面を照明している。本実施例では、固体発光素子より成る複数の光源部１ａを有し、アレイ化された光源手段１からの光を、末広がり形状のコリメート用導光体２と先細り形状の集光用導光体３を用いて集光している。これにより、元の複数の光源部１ａの発光面積の総和よりも格段に小さい２次光源１０２を集光用導光体３の下底面（第４の面）（出射面）３−２又は、その近傍に生成する。この２次光源１０２を別のコリメート光学系４と組み合わせることで平行度の高い照明光を生成する。以下，このような構成にて平行度が高く、効率のより照明装置を実現するための各部材の具体的な構成について述べる。集光用導光体（第２の導光体）３は、第３の面（下底面）３−１と、それよりも面積の小さな第４の面（上底面）３−２が互いに平行で、第３の面３−１と第４の面３−２が内面反射する第２の側面１０３で連結された形状より成っている。
[Example 1]
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of a lighting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The illuminating device of the present embodiment includes two types of light guides, a collimating light guide (first light guide) 2 and a light collecting light guide (second light guide) 3. It has a system 101. Then, the light emitted from the light source means 1 is condensed with high density by the condensing optical system 101, and a light beam with high light quantity and high parallelism is emitted through the collimating optical system 4 to illuminate the irradiated surface. ing. In this embodiment, a plurality of light source portions 1a made of solid light emitting elements are provided, and light from the arrayed light source means 1 is diverged and collimated light guide 2 and tapered light guide for condensing light. 3 is condensed. Thereby, the secondary light source 102 that is much smaller than the sum of the light emission areas of the original plurality of light source units 1a is changed to the lower bottom surface (fourth surface) (outgoing surface) 3-2 of the condensing light guide 3 or Generate in the vicinity. By combining this secondary light source 102 with another collimating optical system 4, illumination light with high parallelism is generated. Hereinafter, a specific configuration of each member for realizing a lighting device with high parallelism and high efficiency in such a configuration will be described. The condensing light guide (second light guide) 3 has a third surface (lower bottom surface) 3-1 and a fourth surface (upper bottom surface) 3-2 having a smaller area parallel to each other. Thus, the third surface 3-1 and the fourth surface 3-2 have a shape connected by the second side surface 103 that is internally reflected.
本実施例において、集光用導光体３は図２（Ａ）に示された６面体（４角錐台）もしくは図２（Ｂ）に示された円錐台のような錐台形状素子より成っている。以下、このような錐台形状素子を構成する２つの底面のうち、面積の小さい方を上底面（第４の面）、大きい方を下底面（第３の面）と呼ぶ。本実施例においては、この集光用導光体３の下底面３−１が光の入射面（光入射面）となり、それに平行な上底面３−２は光線の出射面（光出射面）となる。集光用導光体３は光の出射側３−２に向かって先細りの形状で光学的に透明な材料で構成されている。上底面３−２に対向する位置にはコリメート光学系４が配置されている。図中の一点鎖線は導光体２における光軸（中心軸）Ｌである。ここではこの光軸Ｌとして集光用導光体３の下底面３−１および上底面３−２の中心（重心）を通り、かつそれらの端面に垂直な直線と定義している。集光用導光体３の側面（第２の側面）１０３には光反射膜３−３が形成されており、下底面３−１より入射した光線は反射膜３−３による内部反射を繰り返し、最終的には上底面３−２より出射する。上底面３−２の面積は下底面３−１の表面積よりも小さいので、元の入射光束の断面積に比して非常に小さい領域（上底面３−２）に光を集中させている。この小領域を２次光源１０２とみなし、この２次光源１０２の位置を焦点としたコリメート光学系４を図中のように上底面３−２の位置を主点位置とするように配置して、非常に平行度の高い（光線角度のばらつきが少ない）照明光を得ている。 In the present embodiment, the condensing light guide 3 is composed of a hexahedron (four-sided truncated pyramid) shown in FIG. 2A or a frustum-shaped element such as a truncated cone shown in FIG. ing. Hereinafter, of the two bottom surfaces constituting such a frustum-shaped element, the smaller one is referred to as an upper bottom surface (fourth surface), and the larger one is referred to as a lower bottom surface (third surface). In this embodiment, the lower bottom surface 3-1 of the condensing light guide 3 serves as a light incident surface (light incident surface), and an upper bottom surface 3-2 parallel to the light bottom surface 3-1 serves as a light emitting surface (light emitting surface). It becomes. The condensing light guide 3 is formed of an optically transparent material having a tapered shape toward the light emitting side 3-2. A collimating optical system 4 is disposed at a position facing the upper bottom surface 3-2. A one-dot chain line in the figure is an optical axis (center axis) L of the light guide 2. Here, the optical axis L is defined as a straight line that passes through the centers (centers of gravity) of the lower bottom surface 3-1 and the upper bottom surface 3-2 of the condensing light guide 3 and is perpendicular to the end surfaces thereof. A light reflecting film 3-3 is formed on the side surface (second side surface) 103 of the condensing light guide 3, and light incident from the lower bottom surface 3-1 is repeatedly internally reflected by the reflecting film 3-3. Finally, the light is emitted from the upper bottom surface 3-2. Since the area of the upper bottom surface 3-2 is smaller than the surface area of the lower bottom surface 3-1, light is concentrated on a region (upper bottom surface 3-2) that is very small compared to the cross-sectional area of the original incident light beam. The small area is regarded as the secondary light source 102, and the collimating optical system 4 with the position of the secondary light source 102 as a focal point is arranged so that the position of the upper bottom surface 3-2 is the principal point position as shown in the figure. Thus, illumination light having a very high degree of parallelism (small variation in light beam angle) is obtained.
図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は集光用導光体３の上底面（第４の面）（光出射面）３−２における光束の出射状態を示す説明図である。図３（Ａ）は、上底面３−２の形状が不適切なため光束が上底面３−２に大きな角度を持って入射し、上底面３−２で光線が全反射し、下底面（第３の面）（光入射面）側に戻ってしまう場合を示している。本実施例においては図３（Ｂ）に示すように先細り形状（角錐や円錐など錐形状）の透明な光学部材より成り、表面に反射膜３−３を有しない光出射光学系（光出射部）３−４を上底面３−２に一体化して設けても良い。即ち、集光用導光体３の下底面３−１から遠い側に頂点を有した錐形状の光出射部３−４を集光用導光体３の上底面３−２に接合し、一体化しても良い。図３（Ｂ）に示す構成によれば、集光用導光体３の内部を導光してきた光は上底面３−２より出射して光出射光学系３−４に入射し、光出射光学系３−４の内部で全反射条件を満足しなくなった光線が光出射光学系３−４より出射する。このとき光の発散点は光出射光学系３−４と同程度の大きさとなるので、光源面積の大幅な縮小が容易となり、これを２次光源としてコリメート光学系４と組み合わせれば、非常に平行度の高い（光線角度のばらつきが少ない）照明光を得ることができる。なお、先細りの光出射光学系３−４の長さが長くなり２次光源の大きさが問題になる場合は、図３（Ｃ）に示すようにすれば良い。即ち、上底面３−２より面積の小さな先細りの光出射光学系（光出射部）３−４を複数個、小型化・アレイ化し、上底面３−２の面上に並べる形で一体化しても良い。この場合、図３（Ｂ）の例に対して光学部品３−４の光軸に沿った長さが縮小でき、２次光源の大きさをより小さくすることができる。 FIGS. 3A, 3 </ b> B, and 3 </ b> C are explanatory views showing the light emission state of the light beam on the upper bottom surface (fourth surface) (light emission surface) 3-2 of the condensing light guide 3. In FIG. 3A, since the shape of the upper bottom surface 3-2 is inappropriate, the light beam enters the upper bottom surface 3-2 at a large angle, and the light rays are totally reflected by the upper bottom surface 3-2. In this case, the third surface is returned to the (light incident surface) side. In this embodiment, as shown in FIG. 3 (B), a light emitting optical system (light emitting section) which is made of a transparent optical member having a tapered shape (conical shape such as a pyramid or a cone) and does not have a reflective film 3-3 on the surface. 3-4 may be integrated with the upper bottom surface 3-2. That is, the cone-shaped light emitting portion 3-4 having a vertex on the side far from the lower bottom surface 3-1 of the condensing light guide 3 is joined to the upper bottom surface 3-2 of the condensing light guide 3. It may be integrated. According to the configuration shown in FIG. 3B, the light guided through the condensing light guide 3 exits from the upper bottom surface 3-2 and enters the light exit optical system 3-4 to emit light. A light beam that does not satisfy the total reflection condition in the optical system 3-4 is emitted from the light emitting optical system 3-4. At this time, the light divergence point is as large as that of the light emitting optical system 3-4, so that the light source area can be greatly reduced easily. If this is combined with the collimating optical system 4 as a secondary light source, Illumination light having a high degree of parallelism (small variation in light beam angle) can be obtained. When the length of the tapered light emitting optical system 3-4 becomes long and the size of the secondary light source becomes a problem, it may be as shown in FIG. That is, a plurality of tapered light emitting optical systems (light emitting portions) 3-4 having a smaller area than the upper bottom surface 3-2 are reduced in size and arrayed, and are integrated on the surface of the upper bottom surface 3-2. Also good. In this case, the length along the optical axis of the optical component 3-4 can be reduced compared to the example of FIG. 3B, and the size of the secondary light source can be further reduced.
コリメート光学系４は図１に示すようなメニスカス形状の正レンズが有効である。メニスカス形状とすることで大きな角度で発散する照明光をより多く取り込んでコリメートすることが容易となる。なお、このコリメート光学系４については、点光源からの光を平行化する能力を持っていればメニスカス形状のレンズ以外の光学系を利用することができる。例えば放物ミラーで代用することもできる。上記のような構成の照明装置を用いた場合、コリメート光学系４を出射する光は平行度が高くかつ光線出射角のばらつきが少ない光となり、画像表示素子を照明して拡大投影するプロジェクター（画像表示装置）などの照明光として好適である。本実施例で用いている「出射面側が先細りとなる集光用導光体３」においては、内部での反射回数が増すごとに集光用導光体３の側面への入射角が減少していき、光出射端面３−２に到達せずに（入射面側）入射側３−１に戻ってくる光線が発生する場合がある。図４は、このときの光束の光路説明図である。図４においてｔ１、ｔ３は側面１０３への入射角、ｔ２、ｔ４は側面１０３からの反射角を示している。αは光軸Ｌと側面１０３とのなす角である。図４のような光路をとった場合、ｔ３＝ｔ２−２αなる関係が成立している。つまり側面１０３での反射回数１回ごとに、次の側面１０３への入射角は２αずつ減少することがわかる。したがって、集光用導光体３内部での反射回数が多くなるような場合、入射側３−１への戻り光がより多く発生し、光出射光学系３−４から出射する光量が少なくなり、照明装置としての効率が低下することがある。 The collimating optical system 4 is effectively a meniscus positive lens as shown in FIG. By adopting a meniscus shape, it becomes easy to capture and collimate more illumination light that diverges at a large angle. As the collimating optical system 4, an optical system other than a meniscus lens can be used as long as it has the ability to collimate light from a point light source. For example, a parabolic mirror can be substituted. When the illuminating device having the above-described configuration is used, the light emitted from the collimating optical system 4 becomes light with high parallelism and little variation in the light emission angle, and the projector (image that illuminates and projects the image display element) It is suitable as illumination light for a display device. In the “light-collecting light guide 3 having a tapered exit surface” used in the present embodiment, the angle of incidence on the side surface of the light-collecting light guide 3 decreases as the number of internal reflections increases. In some cases, a light beam that does not reach the light emitting end surface 3-2 and returns to the incident side 3-1 (incident surface side) may be generated. FIG. 4 is an explanatory view of the optical path of the light beam at this time. In FIG. 4, t1 and t3 are incident angles to the side surface 103, and t2 and t4 are reflection angles from the side surface 103. α is an angle formed by the optical axis L and the side surface 103. When the optical path as shown in FIG. 4 is taken, the relationship t3 = t2-2α is established. That is, it can be seen that the incidence angle to the next side surface 103 decreases by 2α every time the number of reflections on the side surface 103 is one. Therefore, when the number of times of reflection inside the condensing light guide 3 increases, more return light to the incident side 3-1 is generated, and the amount of light emitted from the light emitting optical system 3-4 decreases. The efficiency as a lighting device may decrease.
こうした問題が発生するような場合、図５（Ａ）に示すように集光用導光体３の側面１０３の形状を段形状面１０４とすることで、光出射光学系３−４より出射する光の割合を高めることができる。図５（Ｂ）は上記フレネル面１０４の拡大図である。本実施例のフレネル面１０４は表面に反射膜３−３が形成されており、内部から入射した光線を反射する光線反射領域３−５とバックカット領域３−６より構成されている。光線反射領域３−５は光軸Ｌと平行な面で構成されており、この領域に入射した光線の光軸Ｌに対する角度は図示したように入射時と出射時で同じとなる（β１＝β２）。集光用導光体３の側面１０３の全領域にわたって上記のような構成となっているので、側面１０３で何回反射しても図４のように光が入射側に戻ってしまうようなことがない。ただし、図５（Ｂ）中の光線Ｌａ１のように、光線反射領域（有効反射領域）３−５で反射した後、バックカット領域３−６でも反射した光線は入射側３−１に戻ってしまう。そこで、こうした戻り光を防ぐために、図６（Ａ）のようにバックカット領域３−６を出射端面側に光を逃がす向きに傾斜させることは有効である。なお、光線反射領域３−５の光軸Ｌに対する角度には自由度がある。 When such a problem occurs, the side surface 103 of the condensing light guide 3 is formed into a stepped surface 104 as shown in FIG. 5A so that the light is emitted from the light emitting optical system 3-4. The proportion of light can be increased. FIG. 5B is an enlarged view of the Fresnel surface 104. The Fresnel surface 104 of the present embodiment has a reflection film 3-3 formed on the surface, and is composed of a light reflection region 3-5 for reflecting light incident from the inside and a backcut region 3-6. The light beam reflection region 3-5 is configured by a plane parallel to the optical axis L, and the angle of the light beam incident on this region with respect to the optical axis L is the same at the time of incidence and at the time of emission as shown in the figure (β1 = β2). ). Since it is configured as described above over the entire region of the side surface 103 of the condensing light guide 3, light may return to the incident side as shown in FIG. There is no. However, like the light beam La1 in FIG. 5B, the light beam reflected by the light reflection region (effective reflection region) 3-5 and then reflected by the backcut region 3-6 returns to the incident side 3-1. End up. Therefore, in order to prevent such return light, it is effective to incline the backcut region 3-6 toward the exit end face in the direction of escaping light as shown in FIG. Note that there is a degree of freedom in the angle of the light reflection region 3-5 with respect to the optical axis L.
図６（Ａ）ではフレネル面３−６のバックカット領域が光軸Ｌとなす角度はバックカット領域３−６の光軸Ｌから遠い側が第２の導光体３の下底面３−１側に傾斜するように設定されている。基本的には図６（Ｂ）に示すように光線反射領域（有効反射領域）３−５が光軸Ｌとなす角度α’が側面全体が光軸Ｌとなす角（側面を包括する面と光軸Ｌとのなす角度）αよりも小さくなっていれば効果がある。即ち、α’＜αとなっていれば良い。もちろん、図６（Ｃ）のように、角度αと角度α’が逆符合となる（光軸に対して異なる方向に傾斜する）フレネル面を採用することもできる。このように集光用導光体３の側面１０３をフレネル面１０４で構成すると、たとえ先細り形状の集光導光体であっても、入射側３−１に戻る光の割合を抑制することができる。フレネル面を設ける以外にも集光用導光体３の側面の形状を工夫して、照明装置の性能をコントロールすることができる。 In FIG. 6A, the angle between the back cut region of the Fresnel surface 3-6 and the optical axis L is the side farther from the optical axis L of the back cut region 3-6 and the lower bottom surface 3-1 side of the second light guide 3 Is set to tilt. Basically, as shown in FIG. 6B, the angle α ′ formed by the light reflection region (effective reflection region) 3-5 with the optical axis L is the angle formed by the entire side surface with the optical axis L (the surface including the side surface and If the angle is smaller than (angle formed with the optical axis L) α, there is an effect. That is, it is only necessary that α ′ <α. Of course, as shown in FIG. 6C, it is also possible to employ a Fresnel surface in which the angle α and the angle α ′ are opposite signs (inclined in different directions with respect to the optical axis). When the side surface 103 of the light condensing light guide 3 is configured by the Fresnel surface 104 as described above, even if the light condensing light guide has a tapered shape, the ratio of light returning to the incident side 3-1 can be suppressed. . In addition to providing a Fresnel surface, the shape of the side surface of the condensing light guide 3 can be devised to control the performance of the lighting device.
図７（Ａ）は集光用導光体３の側面の曲面形状として、光軸Ｌに対する側面の傾斜角度（傾斜角）が入射端面３−１側で大きく、出射端面３−２側一様に小さい（減少する）「らっぱ形状」で構成した場合の説明図である。図７（Ｂ）は光軸Ｌに対する側面の傾斜角度が入射端面３−１側で小さく、中間領域で大きく、出射端面３−２側で変曲点を経て再び一様に小さくなる曲面状の「漏斗形状」を採用した場合の説明図である。これらの形状は図１のように集光用導光体３の側面の光軸Ｌに対する傾斜角度が一定の場合（図中破線で示している）に比べて大きい領域Ａ、同程度の領域Ｂ、小さい領域Ｃの３領域に分けることができる。これらの面形状を採用した場合の出射光効率については、光源から放射する光線の角度分布、光源のアレイ配置の仕方によって変化するが、使用時の状態に応じて最適なものを選ぶことができる。集光用導光体３はここまで透明材料で構成されるソリッド状の光学部品として説明してきたが、側面３のみを板状部品で構成し、これの内部表面に反射膜を形成することで同様の機能を有する集光用導光体３を構成することができる。例えば、図８に示すように厚みのある板（板状部材）で構成した（筒状の構造）筒８１を円錐台の側面として使用し、この筒の内面に反射膜３−３を形成して中空の導光体８２を構成しても、上記に述べた集光用導光体３の機能を発生させることができる。 FIG. 7A shows the curved shape of the side surface of the condensing light guide 3, and the side surface tilt angle (inclination angle) with respect to the optical axis L is large on the incident end surface 3-1 side and uniform on the output end surface 3-2 side. It is explanatory drawing at the time of comprising with a "rappa shape" that is very small (decreasing). FIG. 7B shows a curved surface in which the inclination angle of the side surface with respect to the optical axis L is small on the incident end surface 3-1 side, large on the intermediate region, and uniformly reduced again via the inflection point on the output end surface 3-2 side. It is explanatory drawing at the time of employ | adopting "funnel shape." These shapes have a larger area A and a comparable area B compared to the case where the inclination angle with respect to the optical axis L of the side surface of the condensing light guide 3 is constant as shown in FIG. , It can be divided into three areas of small area C. The light output efficiency when these surface shapes are adopted varies depending on the angular distribution of light rays emitted from the light source and the array arrangement of the light sources, but the optimum one can be selected according to the state of use. . The condensing light guide 3 has been described so far as a solid optical component made of a transparent material, but only the side surface 3 is made of a plate-like component, and a reflection film is formed on the inner surface thereof. The condensing light guide 3 having the same function can be configured. For example, as shown in FIG. 8, a cylinder 81 made of a thick plate (plate-shaped member) is used as a side surface of a truncated cone, and a reflection film 3-3 is formed on the inner surface of the cylinder. Even if the hollow light guide 82 is configured, the function of the light collecting light guide 3 described above can be generated.
次に、集光用導光体３に光源手段１からの光を導入するコリメート用導光体（第１の導光体）２の形状を説明する。コリメート用導光体２は集光用導光体３と同様に光学的に透明な材料で構成された光学部品で構成されている。コリメート用導光体２は第１の面（上底面）２−２と、それより面積の大きい第２の面（下底面）２−１が互いに平行で、第１の面２−２と第２の面２−１が内面反射する第１の側面２０１で連結された形状より成っている。本実施例において、コリメート用導光体２もまた図９（Ａ）に示されたような光学的に透明な材料より成り、６面体（４角錐台）もしくは図９（Ｂ）に示されたような円錐台形状となっている。コリメート用導光体２は光線の出射面となる下底面２−１と，それに平行で反対側に位置する上底面２−２を有し、下底面２−１の面積は上底面２−２の面積よりも大きく設定されている。 Next, the shape of the collimating light guide (first light guide) 2 for introducing the light from the light source means 1 into the condensing light guide 3 will be described. The collimating light guide 2 is composed of an optical component made of an optically transparent material like the condensing light guide 3. The collimating light guide 2 includes a first surface (upper bottom surface) 2-2 and a second surface (lower bottom surface) 2-1 having a larger area than that of the first surface 2-2 and the first surface 2-2. The two surfaces 2-1 have a shape connected by the first side surface 201 that reflects the inner surface. In the present embodiment, the collimating light guide 2 is also made of an optically transparent material as shown in FIG. 9A, and is shown in a hexahedron (four-sided pyramid) or FIG. 9B. It has a truncated cone shape. The collimating light guide 2 has a lower bottom surface 2-1 that serves as a light emitting surface, and an upper bottom surface 2-2 that is parallel and positioned on the opposite side, and the area of the lower bottom surface 2-1 is the upper bottom surface 2-2. It is set larger than the area.
したがって、コリメート用導光体２は光の出射側２−１に向かって末広がりの形状となっている。コリメート用導光体２は集光用導光体３と光軸Ｌを共有している。光軸Ｌはコリメート用導光体２の下底面２−１および上底面２−２の中心（重心）を通り、かつそれらの底面に垂直な直線となっている。また、コリメート用導光体２の光出射面である下底面２−１は集光用導光体３の光入射端面である下底面３−１と形状、大きさ、位置が一致しており２つの導光体は下底面２−１（または下底面３−１）において一体化している。また、両導光体２、３の材料もまた同じものを使用しており部品として完全に１個のものであるが、ここでは機能の点で２つの部品として取り扱って説明をする。ただし、コリメート用導光体２の下底面２−１から射出する光と集光用導光体３の下底面３−１に入射する光との間になんらかの光学的な変換を行って、照明装置としての最適化を行っても良い。この場合は、図１０に示すように両者を分離し、補正光学系５を両者の間に配置してもよい。本実施例においてコリメート用導光体２は、光源手段１からのさまざまな方向への発散光をできるだけ同じ方向に揃えて、平行度の高い光として下底面２−１より出射させている。こうすることにより集光用導光体３に角度のばらつきの少ない光が導入されるので、できるだけ入射側への戻り光が発生しないような側面形状の設計が行いやすくなり、結果的に光の効率を高くすることができる。 Therefore, the collimating light guide 2 has a divergent shape toward the light emission side 2-1. The collimating light guide 2 shares the optical axis L with the condensing light guide 3. The optical axis L is a straight line passing through the centers (center of gravity) of the lower bottom surface 2-1 and the upper bottom surface 2-2 of the collimating light guide 2 and perpendicular to the bottom surfaces thereof. In addition, the lower bottom surface 2-1 that is the light exit surface of the collimating light guide 2 has the same shape, size, and position as the lower bottom surface 3-1 that is the light incident end surface of the condensing light guide 3. The two light guides are integrated on the lower bottom surface 2-1 (or the lower bottom surface 3-1). The light guides 2 and 3 are made of the same material and are completely one component. However, here, the light guides 2 and 3 are handled as two components in terms of function. However, illumination is performed by performing some optical conversion between the light emitted from the lower bottom surface 2-1 of the collimating light guide 2 and the light incident on the lower bottom surface 3-1. Optimization as a device may be performed. In this case, as shown in FIG. 10, the two may be separated and the correction optical system 5 may be disposed between the two. In this embodiment, the collimating light guide 2 aligns divergent light from the light source means 1 in various directions in the same direction as much as possible, and emits the light from the lower bottom surface 2-1 as light having high parallelism. By doing this, light with little variation in angle is introduced into the condensing light guide 3, so that it becomes easier to design a side surface shape that does not generate return light to the incident side as much as possible. Efficiency can be increased.
次に、上記構成のコリメート用導光体２を用いて、光源手段１からの光を導光し、集光用導光体３の出射端面３−２に導く構成について説明する。図１１（Ａ）に示すように、コリメート用導光体２の側面２０１には複数の光源部１ａが配置される。図では光源部１ａは１つの場合を示しているが、複数あっても良い。図１１（Ｂ）は光源部１ａ近傍の拡大図である。光源部１ａは光源１−１と光束の発散角を小さくする正の屈折力の集光光学系１−２を有している。本実施例では光源１−１としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いている。ＬＥＤ１−１は実装時のサイズが小型で、他の素子との組み合わせ配置やアレイ配置しやすいという特徴があるが、光束の発散角が大きく、指向性のある光が得にくいという性質を持っている。本実施例においてはこの発散光束の通り道に集光光学系１−２を配置し、上記発散光束の発散角を抑制しているが、光源１−１からの光束の発散角が小さい場合は集光光学系１−２を用いなくともよい。光源部１ａより出射した光線は、コリメート用導光体２の側面（第１の側面）２０１に入射して内部を進む。光源部１ａを構成するこれらの部品はコリメート用導光体２に対して図中のように傾けて配置される。これはコリメート用導光体２の側面２０１への入射角をある値以上に設定するためだが、この必要性について図１２（Ａ），（Ｂ）を用いて説明する。 Next, the structure which guides the light from the light source means 1 using the collimating light guide 2 having the above-described configuration and guides it to the emission end face 3-2 of the condensing light guide 3 will be described. As shown in FIG. 11A, a plurality of light source portions 1a are arranged on the side surface 201 of the collimating light guide 2. Although the figure shows a case where there is one light source unit 1a, there may be a plurality of light source units 1a. FIG. 11B is an enlarged view of the vicinity of the light source unit 1a. The light source unit 1a includes a light source 1-1 and a condensing optical system 1-2 having a positive refractive power that reduces the divergence angle of the light beam. In this embodiment, an LED (light emitting diode) is used as the light source 1-1. LED 1-1 is small in size when mounted, and has a feature that it can be easily combined and arrayed with other elements, but has a property that a divergence angle of a light beam is large and it is difficult to obtain directional light. Yes. In the present embodiment, a condensing optical system 1-2 is disposed along the path of the divergent light beam to suppress the divergent angle of the divergent light beam. However, when the divergent angle of the light beam from the light source 1-1 is small, the light is collected. The optical optical system 1-2 may not be used. The light beam emitted from the light source unit 1a enters the side surface (first side surface) 201 of the collimating light guide 2 and travels inside. These components constituting the light source unit 1a are arranged to be inclined with respect to the collimating light guide 2 as shown in the figure. This is for setting the incident angle on the side surface 201 of the collimating light guide 2 to a certain value or more. This necessity will be described with reference to FIGS.
図１２（Ａ），（Ｂ）は光源部１ａの発光面から垂直方向に出射し、コリメート用導光体２の上側面２０１ａから入射した光線の２通りの光路をコリメート用導光体２の側面図を利用して図示している。図１２（Ａ）において入射光線は小さめの入射角θ１でコリメート用導光体２の上側面２０１ａに入射しているため、コリメート用導光体２の内部を進む光線は下側面２０１ｂで全反射することなくコリメート用導光体２の外部へと出射してしまう。このとき、コリメート用導光体２の内部に進む光線が上側面２０１ａの垂直軸となす角度をθ２とすると、Ｓｎｅｌｌの法則により次の関係が成り立つ（ただしｎ１はコリメート用導光体２の周辺物質の屈折率、ｎ２はコリメート用導光体２の構成物質の屈折率）。 12A and 12B show the two light paths of the light beam emitted from the light emitting surface of the light source unit 1a in the vertical direction and incident from the upper side surface 201a of the collimating light guide 2. It is illustrated using a side view. In FIG. 12A, since the incident light beam is incident on the upper side surface 201a of the collimating light guide 2 at a small incident angle θ1, the light beam traveling inside the collimating light guide body 2 is totally reflected by the lower side surface 201b. It will be emitted outside the light guide 2 for collimation without doing. At this time, if the angle between the light beam traveling inside the collimating light guide 2 and the vertical axis of the upper side surface 201a is θ2, the following relationship is established according to Snell's law (where n1 is the periphery of the collimating light guide 2) The refractive index of the substance, n2 is the refractive index of the constituent substance of the collimating light guide 2).
そして、下底面２−１および上底面２−２に垂直な軸と上側側面（または下側側面２０１ｂ）２０１ａがなす角度をαとし、上記の光線がコリメート用導光体２の下側面２０１ｂの垂直軸となす角度をθ３とする。そしてこの光線が下側面２０１ｂで屈折して出射する時の出射角をθ４とすると、次の関係が成り立つ。 An angle formed between an axis perpendicular to the lower bottom surface 2-1 and the upper bottom surface 2-2 and the upper side surface (or lower side surface 201b) 201a is α, and the above-described light rays are reflected on the lower side surface 201b of the collimating light guide 2. The angle formed with the vertical axis is θ3. Then, assuming that the outgoing angle when this light ray is refracted and emitted from the lower side surface 201b is θ4, the following relationship is established.
一方、入射光線が大きめの入射角θ1でコリメート用導光体２の上側面２０１ａに入射した場合は、図１２（Ｂ）に示すようにコリメート用導光体２の内部を進む光線は下側面２０１ｂで全反射してコリメート用導光体２の内部を進む。このとき全反射した後の光線が下側面２０１ｂに垂直な軸となす角をθ5とすると、次の関係が成り立つ。 On the other hand, when the incident light beam is incident on the upper side surface 201a of the collimating light guide body 2 at a larger incident angle θ1, the light beam traveling inside the collimating light guide body 2 as shown in FIG. The light is totally reflected by 201b and proceeds inside the collimating light guide 2. At this time, if the angle formed by the light beam after total reflection and the axis perpendicular to the lower surface 201b is θ5, the following relationship is established.
θ5＝θ3 ・・・（数式５）
本実施例はコリメート用導光体２を利用して光源３から放射された光をできるだけムダなく照明光として活用することを目的としているので、すべての光線がコリメート用導光体２の側面においては全反射し、最終的には下底面２−１より出射することが望ましい。そのためには下側面２０１ｂへの光線入射角θ３は全反射条件を満足する必要がある。このときの全反射条件は（数式４）の右辺≧１であり、
θ 5 = θ 3 (Formula 5)
Since the present embodiment aims to utilize the light emitted from the light source 3 as illumination light as much as possible without using the collimating light guide 2, all the light rays are reflected on the side surface of the collimating light guide 2. It is desirable that the light is totally reflected and finally emitted from the lower bottom surface 2-1. For this purpose, the light incident angle θ3 on the lower surface 201b needs to satisfy the total reflection condition. The total reflection condition at this time is ≧ 1 on the right side of (Equation 4),
という関係が導き出せる。
This relationship can be derived.
本実施例においては、光源部１ａを出射した光線のコリメート用導光体２への入射角θ１が、いずれも（数式９）を満足するように光源部１ａを設計している。ちなみに、コリメート用導光体２の側面２０１の内側で一度全反射した光線は、再びコリメート用導光体２の側面２０１に入射したとしてもやはり全反射する。図１３はこのことの説明図である。（数式９）を満たす光線において、図１２（Ｂ）に示す内部からの側面入射角θ３およびθ５は臨界角よりも大きい。そして本実施例のように側面に傾斜２０１がついている場合、上記光線が再度側面２０１に内側から入射する場合の入射角θ６は
θ6＝θ5＋２α ・・・（数式１０）
となる。このため、必ず臨界角よりも大きな角度で側面に入射することになり、コリメート用導光体２の内部を伝わる光線は何度側面２０１に当たっても全反射することがわかる。
In the present embodiment, the light source unit 1a is designed so that the incident angle θ1 of the light beam emitted from the light source unit 1a to the collimating light guide 2 satisfies (Equation 9). Incidentally, the light beam that has been totally reflected once inside the side surface 201 of the collimating light guide 2 is still totally reflected even if it is incident on the side surface 201 of the collimating light guide 2 again. FIG. 13 is an explanatory diagram of this. In the light ray satisfying (Equation 9), the side incident angles θ3 and θ5 from the inside shown in FIG. 12B are larger than the critical angle. When the side surface has an inclination 201 as in this embodiment, the incident angle θ6 when the light ray again enters the side surface 201 from the inside is θ 6 = θ 5 + 2α (Equation 10)
It becomes. For this reason, the incident light always enters the side surface at an angle larger than the critical angle, and it can be seen that the light rays traveling inside the collimating light guide 2 are totally reflected no matter how many times they hit the side surface 201.
また、反射のたびに光線の出射角が大きくなることから、側面２０１から入射した光と比べると下底面２−１から出射する光の平行度は高くなり、光線同士の角度ばらつきも小さくなっていく。また、コリメート用導光体２に入射した光線はいずれもコリメート用導光体２の下底面２−１より出射するので光源部１ａからの光を効率よく照明光として用いることができる。なお、本実施例では光源１−１として面発光素子であるＬＥＤ（発光ダイオード）を用いているが、他の光源を用いても問題ない。例えば従来よりプロジェクター用の照明装置に用いられてきた高圧水銀ランプやＬＥＤと同様の固体発光素子である半導体レーザーなどをＬＥＤに代えて使用することもできる。また、本実施例においてはコリメート用導光体２と光源部１ａとの位置関係を工夫して光量の損失を抑制し、かつ対向する側面同士に光源部１ａを配置することを容易にしている。 In addition, since the emission angle of the light beam increases every time it is reflected, the parallelism of the light emitted from the lower bottom surface 2-1 is higher than that of the light incident from the side surface 201, and the angle variation between the light beams is also reduced. Go. In addition, since all the light beams incident on the collimating light guide 2 are emitted from the lower bottom surface 2-1 of the collimating light guide 2, the light from the light source unit 1 a can be efficiently used as illumination light. In this embodiment, an LED (light emitting diode) which is a surface light emitting element is used as the light source 1-1, but there is no problem even if another light source is used. For example, a high-pressure mercury lamp or a semiconductor laser that is a solid-state light emitting element similar to an LED that has been conventionally used in projector illumination devices can be used instead of the LED. Further, in the present embodiment, the positional relationship between the collimating light guide 2 and the light source unit 1a is devised to suppress the loss of light quantity, and the light source unit 1a is easily disposed between the opposing side surfaces. .
本実施例において光源部１ａをコリメート用導光体２に対して固定して配置する場合、図１１（Ｂ）に示すように集光光学系１−２などの光学部品をコリメート用導光体２とを接触せずに配置する。これは図１４のように両者を接触させて配置してしまうと、両者の屈折率差がほとんどないために、コリメート用導光体２の内部からその接触部に入射した光線はコリメート用導光体２の側面２０１にて全反射しない。そしてそのまま光外側の光学部品がわに入射してしまうからである。これらの外側に漏れ出す光は照明光として用いることができないので、照明装置としての光の利用効率は低下してしまう。そこで本実施例においては、コリメート用導光体２と集光光学系１−２の間に低屈折率層（コリメート用導光体２の材料の屈折率よりも小さな物質）（空気層）を設けている。そてしコリメート用導光体２の内部からの光線がコリメート用導光体２の側面２０１にてすべて全反射するように構成している。 In the present embodiment, when the light source unit 1a is fixedly arranged with respect to the collimating light guide 2, as shown in FIG. 11B, an optical component such as the condensing optical system 1-2 is connected to the collimating light guide. 2 is placed without contact. If the two are placed in contact with each other as shown in FIG. 14, there is almost no difference in refractive index between the two, so that the light incident on the contact portion from the inside of the collimating light guide 2 is guided to the collimating light guide. There is no total reflection at the side surface 201 of the body 2. This is because the optical component outside the light enters the side as it is. Since the light leaking to the outside cannot be used as illumination light, the light use efficiency as the illumination device is lowered. Therefore, in this embodiment, a low refractive index layer (substance smaller than the refractive index of the material of the collimating light guide 2) (air layer) is provided between the collimating light guide 2 and the condensing optical system 1-2. Provided. The light beam from the inside of the collimating light guide 2 is totally reflected at the side surface 201 of the collimating light guide 2.
上記の構成と、前述した（数式９）の条件を満たすような光線入射角制御により、一度コリメート用導光体２の内部に入射した光線はすべてコリメート用導光体２の側面２０１では全反射し、最終的には下底面２−１より出射することになる。上記の構成をとれば図１に示したように光源部１ａをコリメート用導光体２の対向する側面２０１同士に光源部を複数配置することができる。なぜなら上記構成によれば、コリメート用導光体２の側面２０１は外部から入射する光線に対しては透過屈折面、内部から入射する光線に対しては全反射面として作用する。このため、対向する側面２０１同士から光を入射させてコリメート用導光体２の側面２０１の内部に光を閉じ込めることができる。したがって、コリメート用導光体２の側面２０１に配置できる光源数を増加させることができ、照明装置としての光量を向上させることができる。また、同様の理由によりコリメート用導光体２の上底面２−２にもさらに光源部１ａを配置し、内部に導いた光を下底面２−１から出射することができる。 By the above configuration and the light incident angle control that satisfies the condition of (Equation 9) described above, all the light rays that have once entered the collimating light guide 2 are totally reflected at the side surface 201 of the collimating light guide 2. Finally, the light is emitted from the lower bottom surface 2-1. If the above configuration is adopted, as shown in FIG. 1, a plurality of light source units can be arranged on the side surfaces 201 of the collimating light guide 2 facing each other. This is because, according to the above configuration, the side surface 201 of the collimating light guide 2 acts as a transmission refracting surface for light incident from the outside and as a total reflection surface for light incident from the inside. For this reason, it is possible to confine light inside the side surface 201 of the collimating light guide 2 by making light incident from the opposing side surfaces 201. Therefore, the number of light sources that can be disposed on the side surface 201 of the collimating light guide 2 can be increased, and the amount of light as a lighting device can be improved. For the same reason, the light source portion 1a can be further arranged on the upper bottom surface 2-2 of the collimating light guide 2, and the light guided to the inside can be emitted from the lower bottom surface 2-1.
このようにコリメート用導光体２と光源部１ａの光学部品が接触しないようにするには図１５に示すような構成が有効である。図１５はコリメート用導光体２の側面２０１上における光源部１ａの状態を上底面２−２側から見た図である。光源１−１は正の屈折力の集光光学系１−２と一体化され光学系支持体１−３により支持される。光学系支持体１−３はコリメート用導光体２上に接着されて固定される。このとき光学系支持体１−３とコリメート用導光体２との接合面において反射膜１−４を設けると、コリメート用導光体２の内部からの光線が上記接合面に入射した場合に内部に反射されて戻っていくため、光量損失を抑制することができる。このようにコリメート用導光体２の側面２０１より光源部１ａからの光を導入でき、かつコリメート用導光体２によって導光される光の外部への漏れ出しを抑制できる。このため、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように光源部１ａをコリメート用導光体２の側面２０１に多数アレイ化して配置し、大光量の光をコリメート用導光体２の内部に導き、ひいては集光用導光体３に大光量の光を入射させることができる。前述したようにコリメート用導光体２の役割は集光用導光体３に入射する光の角度のばらつきを少なくし、集光用導光体３の出射端面３−２にできるだけ多くの光線を導きやすい状況をつくることである。そのような光学作用を発生させるために、集光用導光体３と同様にコリメート用導光体２の側面形状を工夫することは有効である。 In order to prevent the collimating light guide 2 and the optical components of the light source unit 1a from coming into contact with each other, a configuration as shown in FIG. 15 is effective. FIG. 15 is a view of the state of the light source unit 1a on the side surface 201 of the collimating light guide 2 as seen from the upper bottom surface 2-2 side. The light source 1-1 is integrated with a condensing optical system 1-2 having a positive refractive power and is supported by an optical system support 1-3. The optical system support 1-3 is bonded and fixed on the collimating light guide 2. At this time, when the reflective film 1-4 is provided on the joint surface between the optical system support 1-3 and the collimating light guide 2, the light from the inside of the collimating light guide 2 is incident on the joint surface. Since the light is reflected and returned to the inside, it is possible to suppress the light amount loss. In this manner, light from the light source unit 1a can be introduced from the side surface 201 of the collimating light guide 2 and leakage of light guided by the collimating light guide 2 can be suppressed. For this reason, as shown in FIGS. 9A and 9B, a large number of light source portions 1a are arranged in an array on the side surface 201 of the collimating light guide 2, and a large amount of light is disposed inside the collimating light guide 2. As a result, a large amount of light can be incident on the condensing light guide 3. As described above, the role of the collimating light guide 2 reduces the variation in the angle of the light incident on the condensing light guide 3, and as many rays as possible on the output end face 3-2 of the condensing light guide 3. It is to create a situation that is easy to guide. In order to generate such an optical action, it is effective to devise the side shape of the collimating light guide 2 in the same manner as the condensing light guide 3.
図１６のようにコリメート用導光体２の側面２０１の形状をフレネル面とすることで、下底面２−１より出射する光の角度ばらつきをコントロールすることができる。図中２−６は内部から入射した光線を反射する光線反射領域（有効反射領域）、２−７はバックカット領域である。フレネル面のバックカット領域２−７が光軸Ｌとなす角度はバックカット領域２−７の光軸Ｌから近い側が第１の導光体２の下底面２−１側に傾斜するように設定されている。側面（図中点線ｓ）２０１の光軸Ｌに対する傾き（側面２０１を包括する面と光軸Ｌとのなす角度）をγ、光線反射領域２−６の光軸Ｌに対する傾きをγ’とする。このときγ＜γ’である。即ち、有効反射領域２−６が第１の導光体２の光軸Ｌとなす角度γ’は、第１の導光体２の側面２０１を包括する面と第１の導光体２の光軸Ｌとのなす角度γよりも大きい。これにより、側面２０１全体の傾きとは独立に光線の反射方向をコントロールすることができ、設計の自由度があがる。なお、本実施例においても、図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）で適用したように、バックカット領域２−７を光線反射領域２−６で反射光を逃がすよう傾斜させて、光の利用効率を高めている。 By making the shape of the side surface 201 of the collimating light guide 2 as a Fresnel surface as shown in FIG. 16, it is possible to control the angle variation of the light emitted from the lower bottom surface 2-1. In the figure, reference numeral 2-6 denotes a light ray reflection area (effective reflection area) for reflecting light rays incident from the inside, and 2-7 denotes a backcut area. The angle formed by the back cut region 2-7 of the Fresnel surface and the optical axis L is set so that the side near the optical axis L of the back cut region 2-7 is inclined toward the lower bottom surface 2-1 side of the first light guide 2. Has been. The inclination of the side surface (dotted line s in the figure) 201 with respect to the optical axis L (angle formed by the surface including the side surface 201 and the optical axis L) is γ, and the inclination of the light reflection region 2-6 with respect to the optical axis L is γ ′. . At this time, γ <γ ′. That is, the angle γ ′ formed by the effective reflection region 2-6 and the optical axis L of the first light guide 2 is such that the surface including the side surface 201 of the first light guide 2 and the first light guide 2 It is larger than the angle γ formed with the optical axis L. Thereby, the reflection direction of the light beam can be controlled independently of the inclination of the entire side surface 201, and the degree of freedom in design increases. Also in this embodiment, as applied in FIGS. 6A, 6B, and 6C, the backcut region 2-7 is inclined so as to release the reflected light in the light reflection region 2-6. Increasing light use efficiency.
フレネル面以外にもコリメート用導光体２の側面形状を工夫して、照明装置の性能をコントロールすることができる。図１７（Ａ）はコリメート用導光体２の側面形状として、光軸Ｌに対する側面の傾斜角度が上底面２−２側で一様に小さく、下底面２−１側一様に増加する「らっぱ形状」を用いた説明図である。図１７（Ｂ）は光軸Ｌに対する側面の傾斜角度が上底面２−２側で小さく、中間領域で大きく、変曲点を経て出射端面２−１側で再び一様に小さくなる「漏斗形状」を採用した場合の説明図である。これらの形状は図１のように集光用導光体３の側面の光軸Ｌに対する傾斜角度が一定の場合（図中破線で示している）に比べて大きくなったり小さくなったりと分布している。コリメート導光体２の側面２０１としてこのような面形状を採用した場合の出射光効率については、光源部１ａから放射する光線の角度分布、光源部１ａのアレイ配置の仕方によって変化する。このため、集光用導光体３に入射させた光の角度分布などに応じて最適なものを選ぶことができる。また、コリメート用導光体２はここまで透明材料で構成されるソリッド状の光学部品として説明してきた。本実施例では集光用導光体３と同様、側面のみを板状部品で構成し、これの内部表面に光反射膜を形成することで同様の機能を有するコリメート用導光体２を構成することができる。 In addition to the Fresnel surface, the side surface shape of the collimating light guide 2 can be devised to control the performance of the lighting device. FIG. 17A shows the shape of the side surface of the collimating light guide 2, and the inclination angle of the side surface with respect to the optical axis L is uniformly small on the upper bottom surface 2-2 side and increases uniformly on the lower bottom surface 2-1 side. It is explanatory drawing using "Rappa shape". FIG. 17B shows a “funnel shape” in which the inclination angle of the side surface with respect to the optical axis L is small on the upper bottom surface 2-2 side, large in the middle region, and uniformly reduced again on the emission end surface 2-1 side through the inflection point. It is explanatory drawing at the time of employ | adopting. These shapes are distributed so as to become larger or smaller than the case where the inclination angle with respect to the optical axis L of the side surface of the condensing light guide 3 is constant as shown in FIG. ing. The output light efficiency when such a surface shape is adopted as the side surface 201 of the collimating light guide 2 varies depending on the angular distribution of light rays emitted from the light source unit 1a and the array arrangement of the light source units 1a. For this reason, the optimal one can be selected according to the angular distribution of the light incident on the condensing light guide 3. The collimating light guide 2 has been described so far as a solid optical component made of a transparent material. In the present embodiment, like the light condensing light guide 3, only the side surface is constituted by a plate-like component, and a light reflecting film is formed on the inner surface of the collimating light guide 2 having the same function. can do.
例えば、図１８に示すように厚みのある板（板状部材）で構成した筒２０２を円錐台の側面として使用し、この筒（筒状の構造）２０２の内面に反射膜２−３を形成して中空の導光体２０３を構成しても良い。これによれば、上記に述べたコリメート用導光体２の機能を発生させることができるので、本実施例を構成する部品として使用することができる。ただし、これまで示したように側面から光を導入する場合においては、上記反射膜２−３が光源部１ａからの光を遮断することを回避する必要がある。このため、図中の領域境界線ＬＤより左側は光源配置領域、右側は導光領域として、右側の導光領域のみ側面内側に反射膜２−３を形成するという措置をとるのが良い。前述したソリッド状のコリメート用導光体２の場合は前述した全反射条件を満足するように光源部１ａからの光を入射させる必要があるが、上記構成の場合はこの条件を守る必要がないので設計の自由度を向上させることができる。装置の用途や製作時の要求などに応じてこうした構成変更を行うこともできる。 For example, as shown in FIG. 18, a cylinder 202 made of a thick plate (plate-like member) is used as a side surface of the truncated cone, and a reflection film 2-3 is formed on the inner surface of this cylinder (tubular structure) 202. Thus, the hollow light guide 203 may be configured. According to this, since the function of the collimating light guide 2 described above can be generated, it can be used as a component constituting this embodiment. However, in the case where light is introduced from the side surface as described above, it is necessary to avoid that the reflective film 2-3 blocks light from the light source unit 1a. For this reason, it is preferable to take a measure of forming the reflection film 2-3 on the inner side of only the right light guide region, with the light source region on the left side and the light guide region on the right side of the region boundary line LD in the drawing. In the case of the solid collimating light guide 2 described above, light from the light source unit 1a needs to be incident so as to satisfy the above-described total reflection condition. However, in the case of the above configuration, it is not necessary to observe this condition. Therefore, the design freedom can be improved. Such a configuration change can be made according to the use of the apparatus and the requirements at the time of production.
このようにコリメート用導光体２の側面形状を工夫して光源部１ａからの光の角度ばらつきを抑制し、平行度の高い光を集光用導光体３に入射させれば、集光用導光体３の出射端面３−２まで光を到達させやすくなる。その際、基本的な設計方針として図１９に示すようなパラメータ設定が有効である。つまり、コリメート導光体２の長さａよりも集光導光体３の長さｂを大きく（ａ＜ｂ）設定する。その結果コリメート導光体２の側面２０１の光軸Ｌに対する傾斜角αaよりも、集光導光体３の側面１０３の光軸Ｌに対する傾斜角αｂのほうが小さく（αｂ＜αａ）なるように設定する。なぜなら図４からもわかるとおり、傾斜角αｂが小さいほうが、集光導光体３の側面１０３で反射した光線が対向する側面１０３に入射するときの入射角の減少幅２αbが小さくなり、光線が入射側に戻りにくくなるからである。ただし、集光用導光体３の長さｂをあまり長くすると集光用導光体３の内部反射回数が増え、光線が入射側に戻りやすくなってしまう。このため、傾斜角αｂと反射回数ｂの効果のバランスをとった設計を行って最適なパラメータ設定を行うのが良い。このようにコリメート用導光体２と集光用導光体３を組み合わせると光源部１ａから出射端面（出射面）３−２までに経由する光路設計の自由度が増すので、どちらか単独の導光体で集光するよりも効率向上を図ることが容易になる。 In this way, if the side shape of the collimating light guide 2 is devised to suppress the angle variation of the light from the light source unit 1 a and light with high parallelism is incident on the condensing light guide 3, the light is condensed. It becomes easy to make light reach | attain to the output end surface 3-2 of the light guide 3 for light. At that time, parameter setting as shown in FIG. 19 is effective as a basic design policy. That is, the length b of the condensing light guide 3 is set larger than the length a of the collimated light guide 2 (a <b). As a result, the inclination angle αb of the side surface 103 of the condensing light guide 3 with respect to the optical axis L is set to be smaller (αb <αa) than the inclination angle αa of the side surface 201 of the collimating light guide 2 with respect to the optical axis L. . 4, as the inclination angle αb is smaller, the incident angle reduction width 2αb when the light beam reflected by the side surface 103 of the condensing light guide 3 is incident on the opposite side surface 103 becomes smaller, and the light beam is incident. It is difficult to return to the side. However, if the length b of the condensing light guide 3 is too long, the number of internal reflections of the condensing light guide 3 increases, and the light beam easily returns to the incident side. For this reason, it is preferable to set an optimum parameter by performing a design that balances the effects of the inclination angle αb and the number of reflections b. When the collimating light guide 2 and the condensing light guide 3 are combined in this way, the degree of freedom in designing an optical path from the light source unit 1a to the emission end face (exit face) 3-2 increases. It becomes easier to improve efficiency than condensing light with a light guide.
例えば、図７（Ｂ）で示したような漏斗形状の側面形状を有する集光導光体３の場合、領域Ａに光線が入射すると光線が入射側に戻りやすくなるが、領域Ｃに光線が入射する方が相対的に光線が出射側に進みやすい。一方、図１７（Ａ）で示したようならっぱ形状の側面形状を有するコリメート導光体２の場合、出射端２−１より出射する光線は光軸Ｌから離れる方向に進みやすい。したがって、図２０に示すようにらっぱ形状の側面形状を有するコリメート導光体２と漏斗形状の側面形状を有する集光導光体３とを組み合わせた場合、集光導光体３の領域Ｃに入射する光線の割合を多くすることができ、集光効率を高くすることができる。また、図７（Ａ）で示したような、らっぱ形状の側面形状を有する集光導光体３の場合も、領域Ａに光線が入射すると光線が入射側に戻りやすくなるが、領域Ｃに光線が入射する方が相対的に光線が出射側に進みやすい。 For example, in the case of the condensing light guide 3 having a funnel-shaped side surface shape as shown in FIG. 7B, when light enters the area A, the light easily returns to the incident side, but the light enters the area C. This makes it easier for light rays to travel to the exit side. On the other hand, in the case of the collimated light guide 2 having a flat side shape as shown in FIG. 17A, the light beam emitted from the emission end 2-1 is likely to travel away from the optical axis L. Therefore, as shown in FIG. 20, when the collimated light guide body 2 having a side surface shape having a rough shape and the light collection light guide body 3 having a funnel-shaped side surface shape are combined, the light enters the region C of the light collection light guide body 3. The ratio of light can be increased, and the light collection efficiency can be increased. Further, in the case of the condensing light guide 3 having a rough side surface shape as shown in FIG. 7A, when light enters the area A, the light easily returns to the incident side. Is more likely to travel toward the exit side.
一方、図１７（Ｂ）で示したような漏斗形状の側面形状を有するコリメート導光体２の場合、出射端２−１より出射する光線は光軸Ｌに近づく方向に進みやすい。したがって、図２１に示すように漏斗形状の側面形状を有するコリメート導光体２と、らっぱ形状の側面形状を有する集光導光体３とを組み合わせた場合、集光導光体３の領域Ａ,領域Ｂを飛び越して領域Ｃに入射する光線の割合を多くすることができる。このため集光効率を高くすることができる。このような手法は上記の組み合わせに限定されず、２つの導光体に求められる特性に応じて最適化を行い、２つの導光体の側面形状に反映させればよい。一方、照度分布の均一化についても光源から出射端面３−２までの導光体内の反射回数が増加し、かつ設計の自由度が増すので、照度ムラ補正が容易になる。例えば、コリメート用導光体２のみを用いて照明光を発生させようとすると、内面反射回数が０回または1回で出射する光線が存在する。この場合、出射端面２−１における照度分布は補正が不十分となる可能性がある。しかし、集光用導光体３を組み合わせるとさらに反射回数が増加するので、照度分布の均一性は向上する。また、コリメート導光体２の出射端面２−１における照度分布が発生しても、集光用導光体３の集光特性として、逆の照度分布を発生させるよう上記パラメータａ，ｂや集光用導光体３の側面形状を設計すればよいので、照度ムラ補正が容易となる。 On the other hand, in the case of the collimated light guide 2 having a funnel-shaped side surface shape as shown in FIG. 17B, the light beam emitted from the emission end 2-1 easily proceeds in the direction approaching the optical axis L. Therefore, as shown in FIG. 21, when the collimated light guide 2 having a funnel-shaped side surface and the light collecting light guide 3 having a rough side shape are combined, the region A and the region of the light collecting light guide 3 It is possible to increase the proportion of light rays that jump over B and enter the region C. For this reason, condensing efficiency can be made high. Such a method is not limited to the above combination, and may be optimized according to the characteristics required for the two light guides and reflected on the side shapes of the two light guides. On the other hand, the uniformity of the illuminance distribution also increases the number of reflections in the light guide from the light source to the exit end face 3-2 and increases the degree of design freedom, making it easy to correct illuminance unevenness. For example, when it is attempted to generate illumination light using only the collimating light guide 2, there is a light beam that is emitted when the number of internal reflections is zero or one. In this case, the illuminance distribution on the emission end face 2-1 may be insufficiently corrected. However, when the condensing light guide 3 is combined, the number of reflections is further increased, so that the uniformity of the illuminance distribution is improved. Further, even if the illuminance distribution on the emission end face 2-1 of the collimated light guide 2 is generated, the parameters a and b described above are generated so as to generate the reverse illuminance distribution as the light collection characteristics of the light collection light guide 3. Since it is sufficient to design the side shape of the light guide 3 for light, it is easy to correct unevenness in illuminance.
以上のように本実施例では、側面に光源部１ａを複数配置して高エネルギーの放射光束を側面から導入でき、なおかつ光線の角度ばらつきを小さくして平行度を高める効果を有するコリメート用導光体２を用いている。そして、できるだけ多くの光を出射端面３−２に導く構成を有している集光導光体３とを組み合わせている。そして必要に応じて光出射光学系３−４を用い、その位置に２次光源を形成している。特に複数の光源部１ａの発光面積の総和よりも第２の導光体３の上底面（第４の面）の面積を小さくしている。そしてこれを焦点とするコリメート光学系にて略平行光を照明光として出射する照明装置を構成して、照度分布の均一性が高く、効率の高い照明装置を構成している。以上のように本実施例によれば、導光体の側面に配置した複数の光源部からの光を導光体内部で繰り返し反射させて、照度分布が均一で光線の角度分散の少ない照明光が得られる照明装置が得られる。 As described above, in this embodiment, a plurality of light source portions 1a are arranged on the side surface, and a high energy radiation beam can be introduced from the side surface, and the collimating light guide has an effect of increasing the parallelism by reducing the angle variation of the light beam. The body 2 is used. And it combines with the condensing light guide 3 which has the structure which guides | leads as much light as possible to the output end surface 3-2. And if necessary, a light emitting optical system 3-4 is used, and a secondary light source is formed at that position. In particular, the area of the upper bottom surface (fourth surface) of the second light guide 3 is made smaller than the sum of the light emitting areas of the plurality of light source units 1a. An illumination device that emits substantially parallel light as illumination light is formed by a collimating optical system having this as a focal point, thereby forming an illumination device with high uniformity of illuminance distribution and high efficiency. As described above, according to the present embodiment, the light from the plurality of light source units arranged on the side surface of the light guide is repeatedly reflected inside the light guide, and the illumination light has a uniform illuminance distribution and little angular dispersion of light rays. Is obtained.
［実施例２］
図２２は本発明の照明装置を用いた画像表示装置の要部概略図である。本実施例は、光源手段１とコリメート用導光体２と集光導光体３とコリメート光学系４を用いて構成した照明装置６を用いて、投射型の画像表示装置（プロジェクター）を構成している。この画像表示装置は所望の画像情報を光学的な強度情報として表示可能なライトバルブ７を照明し、投射光学系８を用いて画像をスクリーンに拡大投影するものである。本実施例ではライトバルブとして透過型の液晶表示装置７を用いている。この液晶表示装置７を上記照明装置６にて照明し、透過型の液晶表示装置７上に表示された画像情報を投射光学系８にて拡大投影することで観察者に良好な画像を観察せしめることができる。このように液晶表示装置７を使用する場合、一般に画像のコントラストは照明光の角度ばらつきが少なく、かつ垂直入射に近い方が高くなる。我々が構成した照明装置６は光量損失が少なく、かつ光線の角度ばらつきが抑制され、照度分布の均一性が高い照明光を得ることができる。このため、上記の投射型の画像表示装置（プロジェクター）用の照明装置として使用する場合、コントラストが高く明るい画像を得ることができる。
[Example 2]
FIG. 22 is a schematic diagram of a main part of an image display device using the illumination device of the present invention. In this embodiment, a projection-type image display device (projector) is configured by using an illumination device 6 configured by using a light source means 1, a collimating light guide 2, a condensing light guide 3, and a collimating optical system 4. ing. This image display device illuminates a light valve 7 that can display desired image information as optical intensity information, and uses a projection optical system 8 to enlarge and project an image on a screen. In this embodiment, a transmissive liquid crystal display device 7 is used as a light valve. The liquid crystal display device 7 is illuminated by the illuminating device 6, and image information displayed on the transmissive liquid crystal display device 7 is enlarged and projected by the projection optical system 8, thereby allowing the observer to observe a good image. be able to. When the liquid crystal display device 7 is used as described above, generally, the contrast of an image is less when there is little variation in the angle of illumination light and is closer to normal incidence. The illuminating device 6 constructed by the present invention can obtain illumination light with little loss of light quantity, reduced light beam angle variation, and high uniformity of illuminance distribution. For this reason, when using as an illuminating device for said projection type image display apparatus (projector), a bright image with high contrast can be obtained.
１：光源部 ２：コリメート用導光体 ２−１：下底面 ２−２：上底面 ３：集光用導光体 ３−１：下底面 ３−２：上底面 ３−３：反射膜 ３−４：光出射部 ３−５：フレネル面の有効反射領域 ３−６：フレネル面のバックカット領域 ４：コリメート光学系 ５：補正光学系 ６：照明装置 ７：画像表示素子 ８：投射光学系 1: Light source unit 2: Light guide for collimation 2-1: Lower bottom surface 2-2: Upper bottom surface 3: Light guide for condensing 3-1: Lower bottom surface 3-2: Upper bottom surface 3-3: Reflecting film 3 -4: Light emitting portion 3-5: Effective reflection area of Fresnel surface 3-6: Back cut area of Fresnel surface 4: Collimate optical system 5: Correction optical system 6: Illumination device 7: Image display element 8: Projection optical system
Claims (10)
ら垂直方向に出射する光線の該第１の側面への入射角θ１が
を満足していることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。 When the straight line passing through the center of the first surface perpendicular to the first surface of the first light guide is the optical axis of the first light guide, the light of the first light guide The angle of the side surface of the first light guide with respect to the axis is α, the refractive index of the surrounding material of the first light guide is n1, and the refractive index of the transparent material constituting the first light guide is n2. When the incident angle θ1 of the light beam emitted in the vertical direction from the light emitting surface of the plurality of light source units provided on the first side surface of the first light guide is set to the first side surface.
The lighting device according to claim 2, wherein:
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