JP5803412B2 - Optical element, lighting device, and projector - Google Patents

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Description

本発明は、光学素子、照明装置、およびプロジェクターに関する。   The present invention relates to an optical element, a lighting device, and a projector.

大画面画像を表示可能な装置の一つとして、画像情報に応じて光学像を形成する小型の光変調素子を照明装置からの光で照明し、その光学像を投写レンズによりスクリーン等へ拡大表示するプロジェクターが実用化されている。   As one of the devices that can display a large screen image, a small light modulation element that forms an optical image according to image information is illuminated with light from an illumination device, and the optical image is enlarged and displayed on a screen by a projection lens. Projectors that can be used.

表示画像の高画質化を図るためには、強度分布(照度分布)が均一な照明光で光変調素子を照明することが重要であり、そのため、プロジェクターの照明装置には、照明光の強度分布を均一化する目的で、一対のレンズアレイやロッドレンズを用いたインテグレーター光学系が用いられている。このうち、ロッドレンズを用いたロッドインテグレーターは、光源からの光をロッドレンズの内面で反射させながら伝播することにより、ロッドレンズの射出面で強度分布が均一な照明光を得る光学系である。   In order to improve the quality of the displayed image, it is important to illuminate the light modulation element with illumination light having a uniform intensity distribution (illuminance distribution). For this reason, the projector illumination device has an illumination light intensity distribution. For the purpose of uniformizing, an integrator optical system using a pair of lens arrays and rod lenses is used. Among these, a rod integrator using a rod lens is an optical system that obtains illumination light having a uniform intensity distribution on the exit surface of the rod lens by propagating light from the light source while reflecting the light from the inner surface of the rod lens.

ロッドインテグレーターの改良例として、ロッドレンズの光軸(光を伝播させる方向)と直交する方向に、複数のロッドレンズを並列させたロッドアレイインテグレーターが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、単独のロッドレンズに代えて小径の小ロッドレンズをマトリックス状に並列させてロッドアレイを構成し、さらに、そのロッドアレイの射出端にはロッドアレイと同径の単一のロッドレンズが配置されている。このような構成のロッドアレイインテグレーターでは、小ロッドレンズの各々に光を入射させることから、単独のロッドレンズを用いたロッドインテグレーターと比較して、ロッドレンズの内面での光の反射回数が飛躍的に増大するため、各小ロッドレンズの射出端では、強度分布(照度分布)が一層均一な照明光を得られる。さらに、ロッドアレイの射出端側に配置された単一のロッドレンズによって、各小ロッドレンズを通って来た光を互いに混じり合わせることができるため、最終的に強度分布(照度分布)が非常に均一な照明光を得られる。   As an improved example of the rod integrator, a rod array integrator in which a plurality of rod lenses are arranged in parallel in a direction orthogonal to the optical axis of the rod lens (light propagation direction) has been proposed (for example, see Patent Document 1). In Patent Document 1, a rod array is configured by arranging small rod lenses having a small diameter in parallel in a matrix instead of a single rod lens, and a single rod having the same diameter as the rod array is formed at the exit end of the rod array. A lens is placed. In the rod array integrator configured as described above, light is incident on each of the small rod lenses, so the number of times of light reflection on the inner surface of the rod lens is dramatic compared to a rod integrator using a single rod lens. Therefore, illumination light with a more uniform intensity distribution (illuminance distribution) can be obtained at the exit end of each small rod lens. In addition, the single rod lens arranged on the exit end side of the rod array can mix the light that has passed through each small rod lens with each other, resulting in a very strong intensity distribution (illuminance distribution) in the end. Uniform illumination light can be obtained.

このような構成のロッドアレイインテグレーターは、一般的に、ロッドアレイとその射出端側に配置される単一ロッドレンズとを、各々別体として作製しておき、ロッドアレイの射出端面と単一ロッドレンズの入射端面とが段差を生じないように、接着剤等を用いて接続して作製される。   In general, a rod array integrator having such a configuration is such that a rod array and a single rod lens arranged on the exit end side thereof are separately manufactured, and the exit end surface of the rod array and a single rod are formed. It is manufactured by connecting with an adhesive or the like so as not to cause a step between the incident end face of the lens.

特開2005−140837号公報JP 2005-140837 A

しかしながら、複数の小ロッドレンズをマトリックス状に並列させて構成したロッドアレイの射出端面の外形寸法や形状を、単一ロッドレンズの入射端面の外形寸法や形状と完全に一致させることは非常に難しい。そのため、ロッドアレイと単一ロッドレンズとの接続部では、段差の発生が避けられず、これによって接続部から光漏れを生じ、光伝達効率が低下する。また、ロッドアレイインテグレーターの4つの側面部で段差の程度が異なる場合には、各段差における光漏れの程度が異なることから、ロッドアレイインテグレーターで得られる照明光の強度分布(照度分布)が悪化する。このように、従来のロッドアレイインテグレーターでは、強度分布が均一な照明光を高効率で得ることは難しいという問題がある。   However, it is very difficult to completely match the outer dimension and shape of the exit end face of the rod array formed by arranging a plurality of small rod lenses in a matrix in the same manner as the outer dimension and shape of the incident end face of the single rod lens. . Therefore, in the connection part of a rod array and a single rod lens, generation | occurrence | production of a level | step difference is unavoidable, this causes light leakage from a connection part, and optical transmission efficiency falls. In addition, when the level difference of the four side surfaces of the rod array integrator is different, the intensity of light leakage (illuminance distribution) obtained by the rod array integrator is deteriorated because the level of light leakage at each level difference is different. . Thus, the conventional rod array integrator has a problem that it is difficult to obtain illumination light with a uniform intensity distribution with high efficiency.

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、従来よりも強度分布が均一化された光を高効率で得られる光学素子を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、上述の光学素子を含む照明装置およびプロジェクターを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and one of the objects according to some aspects of the present invention is to obtain light with a more uniform intensity distribution than in the past with higher efficiency. It is to provide an optical element. Another object of some aspects of the present invention is to provide an illumination device and a projector including the above-described optical element.

本発明に係る光学素子は、
互いに対向する第1面および第2面を有する光学素子であって、
第1端面と第2端面とを有する第1ロッドインテグレーターと、
第3端面と第4端面とを有する第2ロッドインテグレーターと、
前記第1ロッドインテグレーターと前記第2ロッドインテグレーターとに挟まれた第1媒体および第2媒体と、
を含み、
前記第1端面と前記第3端面とは、前記第1面を構成し、
前記第2端面と前記第4端面とは、前記第2面を構成し、
前記第1媒体は、前記第2媒体よりも前記第1面側に位置し、
前記第2媒体は、前記第1媒体よりも前記第2面側に位置し、
前記第1媒体の屈折率は、前記第1ロッドインテグレーターの屈折率および前記第2ロッドインテグレーターの屈折率よりも小さく、
前記第2媒体の屈折率は、前記第1ロッドインテグレーターの屈折率および前記第2ロッドインテグレーターの屈折率と等しい。
The optical element according to the present invention is
An optical element having a first surface and a second surface facing each other,
A first rod integrator having a first end face and a second end face;
A second rod integrator having a third end face and a fourth end face;
A first medium and a second medium sandwiched between the first rod integrator and the second rod integrator;
Including
The first end surface and the third end surface constitute the first surface,
The second end surface and the fourth end surface constitute the second surface,
The first medium is located closer to the first surface than the second medium;
The second medium is located closer to the second surface than the first medium;
The refractive index of the first medium is smaller than the refractive index of the first rod integrator and the refractive index of the second rod integrator,
The refractive index of the second medium is equal to the refractive index of the first rod integrator and the refractive index of the second rod integrator.

このような光学素子によれば、第1媒体を有することにより、第1面から入射した光の強度分布を、第1ロッドインテグレーター内および第2ロッドインテグレーター内の各々で、均一化することができ、第2媒体を有することにより、第1ロッドインテグレーター内で均一化された光および第2ロッドインテグレーター内で均一化された光を混合してさらに均一化することができる。これにより、強度分布が均一化された光を得ることができる。   According to such an optical element, by having the first medium, the intensity distribution of the light incident from the first surface can be made uniform in each of the first rod integrator and the second rod integrator. By having the second medium, the light homogenized in the first rod integrator and the light homogenized in the second rod integrator can be mixed and further homogenized. Thereby, the light with uniform intensity distribution can be obtained.

さらに、このような光学素子によれば、第1面から第2面に向かう方向(光軸に沿う方向)には、1つのロッドインテグレーターで構成されている。すなわち、第1面から第2面に向かう方向には、接続部が存在しない。そのため、接続部の不完全性に起因する光漏れを生じさせないことができる。したがって、強度分布が均一化された照明光を高効率で得ることができる。   Furthermore, according to such an optical element, it is comprised by one rod integrator in the direction (direction along an optical axis) which goes to a 2nd surface from a 1st surface. That is, there is no connection portion in the direction from the first surface toward the second surface. Therefore, it is possible to prevent light leakage due to imperfection of the connection portion. Therefore, illumination light with a uniform intensity distribution can be obtained with high efficiency.

本発明に係る光学素子において、
前記第1媒体および前記第2媒体は、前記第1ロッドインテグレーターおよび前記第2ロッドインテグレーターを接合する接着部材であってもよい。
In the optical element according to the present invention,
The first medium and the second medium may be an adhesive member that joins the first rod integrator and the second rod integrator.

このような光学素子によれば、第1媒体および第2媒体が接着部材として機能することができる。そのため、例えば、第1ロッドインテグレーターと第2ロッドインテグレーターとを接合するための部材が不要となる。   According to such an optical element, the first medium and the second medium can function as an adhesive member. Therefore, for example, a member for joining the first rod integrator and the second rod integrator becomes unnecessary.

本発明に係る光学素子において、
前記第1媒体および前記第2媒体は、一体的に形成された光学部材であってもよい。
In the optical element according to the present invention,
The first medium and the second medium may be integrally formed optical members.

このような光学素子によれば、製造工程を簡略化できる。   According to such an optical element, the manufacturing process can be simplified.

本発明に係る光学素子において、
前記第1ロッドインテグレーターと前記第2ロッドインテグレーターとに挟まれ、かつ前記第1媒体と前記第2媒体との間に位置する、第3媒体および第4媒体をさらに含み、
前記第3媒体は、前記第4媒体よりも前記第1媒体側に位置し、
前記第4媒体は、前記第3媒体よりも前記第2媒体側に位置し、
前記第3媒体の屈折率は、前記第1ロッドインテグレーターの屈折率および前記第2ロッドインテグレーターの屈折率と等しく、
前記第4媒体の屈折率は、前記第1ロッドインテグレーターの屈折率および前記第2ロッドインテグレーターの屈折率よりも小さくてもよい。
In the optical element according to the present invention,
A third medium and a fourth medium sandwiched between the first rod integrator and the second rod integrator and located between the first medium and the second medium;
The third medium is located closer to the first medium than the fourth medium;
The fourth medium is located closer to the second medium than the third medium;
The refractive index of the third medium is equal to the refractive index of the first rod integrator and the refractive index of the second rod integrator,
The refractive index of the fourth medium may be smaller than the refractive index of the first rod integrator and the refractive index of the second rod integrator.

このような光学素子によれば、第1ロッドインテグレーターおよび第2ロッドインテグレーターの各々での強度分布の均一化工程と、光学的に一体化された第1ロッドインテグレーターおよび第2ロッドインテグレーター内での強度分布の均一化工程と、を複数回行うことができる。したがって、強度分布の均一性が高い照明光を得ることができる。   According to such an optical element, the intensity distribution in each of the first rod integrator and the second rod integrator is made uniform, and the intensity in the optically integrated first rod integrator and the second rod integrator. The process of uniforming the distribution can be performed a plurality of times. Therefore, it is possible to obtain illumination light with high uniformity of intensity distribution.

本発明に係る光学素子において、
前記第1媒体の屈折率は、前記第1面側から前記第2面側に向かうに従って大きくなっていてもよい。
In the optical element according to the present invention,
The refractive index of the first medium may increase from the first surface side toward the second surface side.

このような光学素子によれば、第1ロッドインテグレーターと第2ロッドインテグレーターとの間で光が徐々に混じり合いながら伝播するため、強度分布(照度分布)がより均一な光を得ることができる。さらに、第1の媒体と第2の媒体との間における境界面(屈折率が離散的に変化する境界面)における光反射を低減できるため、高効率で導光することができる。   According to such an optical element, since light propagates while gradually mixing between the first rod integrator and the second rod integrator, light with a more uniform intensity distribution (illuminance distribution) can be obtained. Furthermore, since light reflection at the boundary surface (boundary surface where the refractive index changes discretely) between the first medium and the second medium can be reduced, light can be guided with high efficiency.

本発明に係る光学素子において、
前記第1ロッドインテグレーターおよび前記第2ロッドインテグレーターは、前記第1面から前記第2面に向かうに従って断面積が大きくなってもよい。
In the optical element according to the present invention,
The first rod integrator and the second rod integrator may have a cross-sectional area that increases from the first surface toward the second surface.

このような光学素子によれば、入射した光がロッドインテグレーターと第1媒体との境界面で反射するごとに、光学素子の光軸に対する光線角度を小さくすることができるため、第2面から射出される光の指向性を高めることができる。   According to such an optical element, each time incident light is reflected at the boundary surface between the rod integrator and the first medium, the angle of the light beam with respect to the optical axis of the optical element can be reduced. The directivity of the emitted light can be increased.

本発明に係る光学素子において、
前記第1ロッドインテグレーターおよび前記第2ロッドインテグレーターは、前記第1面から前記第2面に向かうに従って断面積が小さくなってもよい。
In the optical element according to the present invention,
The first rod integrator and the second rod integrator may have a cross-sectional area that decreases from the first surface toward the second surface.

このような光学素子によれば、第1面に入射した光の光束断面に対して、第2面から射出する光の光束断面を小さくすることができるため、被照射面が小さい照明対象を照明する場合には好適である。   According to such an optical element, since the light beam cross section of the light emitted from the second surface can be made smaller than the light beam cross section of the light incident on the first surface, the illumination target having a small irradiated surface is illuminated. In this case, it is preferable.

本発明に係る照明装置は、
本発明に係る光学素子と、
前記光学素子の前記第1面に入射する光を発生させる光源部と、
を含む。
The lighting device according to the present invention includes:
An optical element according to the present invention;
A light source unit for generating light incident on the first surface of the optical element;
including.

このような照明装置によれば、強度分布が均一化された照明光を高効率で得ることができる。   According to such an illuminating device, illumination light with a uniform intensity distribution can be obtained with high efficiency.

本発明に係る照明装置において、
前記光源部は、
前記第1ロッドインテグレーターの前記第1端面に入射する光を発生させる第1発光素子と、
前記第2ロッドインテグレーターの前記第3端面に入射する光を発生させる第2発光素子と、
を有していてもよい。
In the lighting device according to the present invention,
The light source unit is
A first light emitting element for generating light incident on the first end face of the first rod integrator;
A second light emitting element for generating light incident on the third end face of the second rod integrator;
You may have.

このような照明装置によれば、光強度が大きく、均一化された光を得ることができる。   According to such an illuminating device, the light intensity is large and uniform light can be obtained.

本発明に係るプロジェクターは、
本発明に係る照明装置と、
前記照明装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む。
The projector according to the present invention is
A lighting device according to the present invention;
A light modulation device that modulates light emitted from the illumination device according to image information;
A projection device for projecting an image formed by the light modulation device;
including.

このようなプロジェクターによれば、強度分布が均一化された照明光を高効率で得られる照明装置を光源として用いることができる。したがって、例えば、照度むらが少なく明るい画像を投射することができる。   According to such a projector, it is possible to use, as a light source, an illumination device that can obtain illumination light with a uniform intensity distribution with high efficiency. Therefore, for example, a bright image with little illuminance unevenness can be projected.

第1実施形態に係る照明装置の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of the illuminating device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る照明装置の光学素子の構成を説明するための図。The figure for demonstrating the structure of the optical element of the illuminating device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る照明装置の光学素子の構成を説明するための図。The figure for demonstrating the structure of the optical element of the illuminating device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態の第1変形例に係る照明装置の光学素子を光源部側から見た模式図。The schematic diagram which looked at the optical element of the illuminating device which concerns on the 1st modification of 1st Embodiment from the light source part side. 第1実施形態の第1変形例に係る照明装置の光学素子を光源部側から見た模式図。The schematic diagram which looked at the optical element of the illuminating device which concerns on the 1st modification of 1st Embodiment from the light source part side. 第1実施形態の第2変形例に係る照明装置の光学素子を光源部側から見た模式図。The schematic diagram which looked at the optical element of the illuminating device which concerns on the 2nd modification of 1st Embodiment from the light source part side. 第1実施形態の第3変形例に係る照明装置の光学素子を模式的に示す図。The figure which shows typically the optical element of the illuminating device which concerns on the 3rd modification of 1st Embodiment. 第1実施形態の第3変形例に係る照明装置の光学素子を模式的に示す図。The figure which shows typically the optical element of the illuminating device which concerns on the 3rd modification of 1st Embodiment. 第1実施形態の第4変形例に係る照明装置の光学素子を模式的に示す図。The figure which shows typically the optical element of the illuminating device which concerns on the 4th modification of 1st Embodiment. 第2実施形態に係る照明装置の光学素子を模式的に示す図。The figure which shows typically the optical element of the illuminating device which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態の変形例に係る照明装置の光学素子を模式的に示す図。The figure which shows typically the optical element of the illuminating device which concerns on the modification of 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る照明装置の光学素子を模式的に示す図。The figure which shows typically the optical element of the illuminating device which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係る照明装置の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of the illuminating device which concerns on 4th Embodiment. 第5実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a projector according to a fifth embodiment.

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.

1. 第1実施形態
1.1. 照明装置の構成
まず、第1実施形態に係る照明装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る照明装置100の構成を示す概略図である。第1実施形態に係る照明装置100は、本発明に係る光学素子を含む。
1. 1. First embodiment 1.1. Configuration of Lighting Device First, the configuration of the lighting device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an illumination device 100 according to the first embodiment. The illumination device 100 according to the first embodiment includes the optical element according to the present invention.

照明装置100は、図1に示すように、光源部10と、集光素子20、光学素子30と、を含んで構成されている。   As illustrated in FIG. 1, the illumination device 100 includes a light source unit 10, a condensing element 20, and an optical element 30.

光源部10は、発光素子11と、配光角制御素子12と、を備えている。   The light source unit 10 includes a light emitting element 11 and a light distribution angle control element 12.

発光素子11は、光を発生させる。配光角制御素子12は、発光素子11から放射された光の角度分布(放射角)を所定の値に変換する機能を有する。   The light emitting element 11 generates light. The light distribution angle control element 12 has a function of converting the angle distribution (radiation angle) of the light emitted from the light emitting element 11 into a predetermined value.

集光素子20は、光源部10から光学素子30への光の入射効率を高める機能を有する。ただし、光源部10から射出される光の角度分布等によっては、集光素子20を備えなくてもよい。光学素子30は、z方向に光を伝播させることにより、光学素子30から射出される光の強度分布を均一化する均一化導光素子として機能する。   The condensing element 20 has a function of increasing the incident efficiency of light from the light source unit 10 to the optical element 30. However, the condensing element 20 may not be provided depending on the angular distribution of light emitted from the light source unit 10 or the like. The optical element 30 functions as a uniform light guiding element that makes the intensity distribution of light emitted from the optical element 30 uniform by propagating light in the z direction.

発光素子11としては、例えば、半導体レーザー(Laser Diode)、スーパールミネッセントダイオード(Super Luminescent Diode)、LED(Light Emitting Diode)、OLED(Organic Light Emitting Diode)、放電ランプ(例えばキセノンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ)等を採用できる。また、配光角制御素子12や集光素子20としては、レンズ、ミラー、ホログラフィック素子およびそれらを組み合わせたものを用いることができる。   As the light emitting element 11, for example, a semiconductor laser (Laser Diode), a super luminescent diode (Super Luminescent Diode), an LED (Light Emitting Diode), an OLED (Organic Light Emitting Diode), a discharge lamp (for example, a Xenon lamp, for example) High pressure mercury lamp). Further, as the light distribution angle control element 12 and the light condensing element 20, a lens, a mirror, a holographic element, and a combination thereof can be used.

光源部10から射出した光は、配光角制御素子12によって所定の角度分布を有する光に変換され、集光素子20を介して光学素子30に入射する。光学素子30に入射した光は、z方向に伝播する間に強度分布が均一化され、照明対象90を、強度分布が均一化された照明光で高効率に照明する。   The light emitted from the light source unit 10 is converted into light having a predetermined angular distribution by the light distribution angle control element 12 and enters the optical element 30 through the condensing element 20. The light incident on the optical element 30 has a uniform intensity distribution while propagating in the z direction, and illuminates the illumination target 90 with illumination light having a uniform intensity distribution.

次に、光学素子30の構成について説明する。   Next, the configuration of the optical element 30 will be described.

図2および図3は、光学素子30の構成を説明するための図である。図2(A)は、光学素子30を、光源部10側から見た模式図である。図2(B)は、光学素子30を照明対象90側から見た模式図である。図3は、図1の一点鎖線IIIで囲まれた部分を拡大して示す図である。なお、図2および図3は、便宜上、誇張して示しており、図1〜図3の寸法関係は正確ではない。   2 and 3 are diagrams for explaining the configuration of the optical element 30. FIG. FIG. 2A is a schematic view of the optical element 30 as viewed from the light source unit 10 side. FIG. 2B is a schematic view of the optical element 30 as viewed from the illumination object 90 side. 3 is an enlarged view of a portion surrounded by a one-dot chain line III in FIG. 2 and 3 are exaggerated for convenience, and the dimensional relationships in FIGS. 1 to 3 are not accurate.

光学素子30は、図1〜図3に示すように、屈折率n1の透光性媒質からなる複数のロッドインテグレーター31と、屈折率が異なる2種類(屈折率n0,屈折率n1)の接着部材32A、32Bと、を含んで構成されている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the optical element 30 includes a plurality of rod integrators 31 made of a light-transmitting medium having a refractive index n1, and two types of adhesive members having different refractive indices (refractive index n0, refractive index n1). 32A, 32B.

ロッドインテグレーター31は、入射端面3と、射出端面4と、入射端面3と射出端面4とを接続する接続面5と、を有している。図示の例では、入射端面3と射出端面4とは、互いに対向している。ロッドインテグレーター31は、図3に示すように、光源部10で発生した光が入射する入射端面3から、均一化された照明光を射出する射出端面4まで、z方向に沿って延びる形状を有している。図示の例では、ロッドインテグレーター31は、直方体である。なお、z方向は、光学素子30の光軸(光を伝播させる方向)Lに沿う方向である。また、x方向は、z方向と直交する方向であり、y方向は、z方向およびx方向と直交する方向である。   The rod integrator 31 has an incident end face 3, an exit end face 4, and a connection surface 5 that connects the entrance end face 3 and the exit end face 4. In the illustrated example, the incident end face 3 and the exit end face 4 are opposed to each other. As shown in FIG. 3, the rod integrator 31 has a shape extending along the z direction from the incident end face 3 on which light generated by the light source unit 10 is incident to the exit end face 4 that emits uniformized illumination light. doing. In the illustrated example, the rod integrator 31 is a rectangular parallelepiped. The z direction is a direction along the optical axis L (the direction in which light is propagated) L of the optical element 30. The x direction is a direction orthogonal to the z direction, and the y direction is a direction orthogonal to the z direction and the x direction.

図2(A)、図2(B)に示すように、光学素子30では、少なくともz方向の寸法が等しい複数のロッドインテグレーター31が、x方向およびy方向に並列している。図示の例では、x方向の並列数は、6であり、y方向の並列数は、6である。なお、x方向およびy方向の並列数は、特に限定されない。   As shown in FIGS. 2A and 2B, in the optical element 30, a plurality of rod integrators 31 having at least equal dimensions in the z direction are arranged in parallel in the x direction and the y direction. In the illustrated example, the parallel number in the x direction is 6, and the parallel number in the y direction is 6. Note that the number of parallel in the x direction and the y direction is not particularly limited.

隣接するロッドインテグレーター31間には、第1の接着部材32Aおよび第2の接着部材32Bが隙間無く充填され、これらの接着部材32A、32Bを介して隣接するロッドインテグレーター31が一体化(接合)されている。すなわち、複数のロッドインテグレーター31は、第1及び第2の接着部材32A、32Bによって一体化され、外形的には四角柱形状の光学素子30を構成している。図示の例では、互いに同じ形状および同じ大きさを有する36個のロッドインテグレーター31が、光学素子30を構成している。   Between the adjacent rod integrators 31, the first adhesive member 32 </ b> A and the second adhesive member 32 </ b> B are filled without a gap, and the adjacent rod integrators 31 are integrated (bonded) via these adhesive members 32 </ b> A and 32 </ b> B. ing. That is, the plurality of rod integrators 31 are integrated by the first and second adhesive members 32A and 32B, and form an optical element 30 having a quadrangular prism shape. In the illustrated example, 36 rod integrators 31 having the same shape and the same size constitute the optical element 30.

光学素子30は、光源部10で発生した光が入射する入射面(第1面)1と、入射した光を均一化して照明光として射出する射出面(第2面)2と、を有する。入射面1と射出面2とは、互いに対向している。   The optical element 30 has an incident surface (first surface) 1 on which light generated by the light source unit 10 is incident, and an exit surface (second surface) 2 that equalizes the incident light and emits it as illumination light. The entrance surface 1 and the exit surface 2 are opposed to each other.

図2(A)に示すように、光学素子30の入射面(第1面)1は、複数のロッドインテグレーター31の入射端面3を含んで構成されている。ロッドインテグレーター31の入射端面3の形状は、図示の例では、正方形である。光学素子30の入射面1は、例えば、複数の入射端面3を最密に配置することによって設けられる。光学素子30の入射面1の形状は、例えば、正方形である。   As shown in FIG. 2A, the incident surface (first surface) 1 of the optical element 30 includes the incident end surfaces 3 of the plurality of rod integrators 31. The shape of the incident end face 3 of the rod integrator 31 is a square in the illustrated example. The incident surface 1 of the optical element 30 is provided by, for example, arranging a plurality of incident end surfaces 3 in a close-packed manner. The shape of the incident surface 1 of the optical element 30 is, for example, a square.

図2(B)に示すように、光学素子30の射出面(第2面)2は、複数のロッドインテグレーター31の射出端面4を含んで構成されている。ロッドインテグレーター31の射出端面4の形状は、図示の例では、正方形である。光学素子30の射出面2は、例えば、複数の射出端面4を最密に配置することによって設けられる。光学素子30の射出面2の形状は、例えば、正方形である。   As shown in FIG. 2B, the exit surface (second surface) 2 of the optical element 30 includes the exit end surfaces 4 of the plurality of rod integrators 31. The shape of the injection end face 4 of the rod integrator 31 is a square in the illustrated example. The exit surface 2 of the optical element 30 is provided by, for example, arranging a plurality of exit end surfaces 4 in a close-packed manner. The shape of the exit surface 2 of the optical element 30 is, for example, a square.

第1の接着部材32Aおよび第2の接着部材32Bは、図3に示すように、隣り合うロッドインテグレーター31に挟まれている。図3に示すように、光学素子30を構成する複数のロッドインテグレーター31のうちの隣り合うロッドインテグレーター31を、第1ロッドインテグレーター31Aおよび第2ロッドインテグレーター31Bとすると、第1の接着部材32Aおよび第2の接着部材32Bは、第1ロッドインテグレーター31Aと第2ロッドインテグレーター31Bとに挟まれている。具体的には、第1の接着部材32Aおよび第2の接着部材32Bは、第1ロッドインテグレーター31Aの接続面5aと第2ロッドインテグレーター31Bの接続面5bとの間に位置している。なお、図3に示すように、第1ロッドインテグレーター31の入射端面(第1端面)3aと第2ロッドインテグレーター31の入射端面(第端面)3bとは、入射面1を構成している。第1ロッドインテグレーター31の射出端面(第端面)4aと、第2ロッドインテグレーター31の射出端面(第4端面)4bとは、射出面2を構成している。 As shown in FIG. 3, the first adhesive member 32 </ b> A and the second adhesive member 32 </ b> B are sandwiched between adjacent rod integrators 31. As shown in FIG. 3, when the adjacent rod integrators 31 of the plurality of rod integrators 31 constituting the optical element 30 are a first rod integrator 31A and a second rod integrator 31B, the first adhesive member 32A and the first The second adhesive member 32B is sandwiched between the first rod integrator 31A and the second rod integrator 31B. Specifically, the first adhesive member 32A and the second adhesive member 32B are located between the connection surface 5a of the first rod integrator 31A and the connection surface 5b of the second rod integrator 31B. As shown in FIG. 3, the incident end surface (first end surface) 3 a of the first rod integrator 31 and the incident end surface ( third end surface) 3 b of the second rod integrator 31 constitute an incident surface 1. The exit end face ( second end face) 4 a of the first rod integrator 31 and the exit end face (fourth end face) 4 b of the second rod integrator 31 constitute the exit face 2.

第1の接着部材(第1媒体)32Aは、屈折率n1よりも小さい屈折率n0を有しており、第2の接着部材(第2媒体)32Bは、屈折率n1を有している。すなわち、第1の接着部材32Aの屈折率は、ロッドインテグレーター31の屈折率よりも小さく、第2の接着部材32Bの屈折率は、ロッドインテグレーター31の屈折率と等しい。ここで、第2の接着部材32Bの屈折率と、ロッドインテグレーター31の屈折率と等しいとは、第2の接着部材32Bの屈折率が、実質的にロッドインテグレーター31の屈折率と等しい場合を含む。第2の接着部材32Bの屈折率が、実質的にロッドインテグレーター31の屈折率と等しい場合とは、第2の接着部材32Bの屈折率をn32Bとし、ロッドインテグレーター31の屈折率をn31とすると、第2の接着部材32Bの屈折率が、n31−0.01<n32B<n31+0.01の範囲にある場合をいう。 The first adhesive member (first medium) 32A has a refractive index n0 smaller than the refractive index n1, and the second adhesive member (second medium) 32B has a refractive index n1. That is, the refractive index of the first adhesive member 32A is smaller than the refractive index of the rod integrator 31, and the refractive index of the second adhesive member 32B is equal to the refractive index of the rod integrator 31. Here, the refractive index of the second adhesive member 32B and the refractive index of the rod integrator 31 include the case where the refractive index of the second adhesive member 32B is substantially equal to the refractive index of the rod integrator 31. . When the refractive index of the second adhesive member 32B is substantially equal to the refractive index of the rod integrator 31, the refractive index of the second adhesive member 32B is n 32B, and the refractive index of the rod integrator 31 is n 31 . Then, the case where the refractive index of the second adhesive member 32B is in the range of n 31 −0.01 <n 32B <n 31 +0.01.

第1の接着部材32Aおよび第2の接着部材32Bは、例えば、透光性を有する接着剤である。ここで、透光性を有するとは、光が透過する性質を有していることをいう。なお、第1の接着部材32Aは、必ずしも透光性を有する必要はなく、光吸収性を有する接着剤であってもよい。光吸収性を有する接着剤を用いた場合の効果については、後述の第4実施形態で説明する。   The first adhesive member 32A and the second adhesive member 32B are, for example, translucent adhesives. Here, having translucency means having a property of transmitting light. Note that the first adhesive member 32A does not necessarily have translucency, and may be an adhesive having light absorption. The effect of using a light-absorbing adhesive will be described in a fourth embodiment described later.

ここで、第1ロッドインテグレーター31Aおよび第2ロッドインテグレーター31Bを接合する接着部材32A,32Bは、光学素子30におけるz方向の位置に応じて使い分けられている。   Here, the adhesive members 32A and 32B that join the first rod integrator 31A and the second rod integrator 31B are selectively used according to the position in the z direction of the optical element 30.

具体的には、光学素子30の入射面1から境界部34までの第1の領域A1では、ロッドインテグレーター31の屈折率n1よりも小さい屈折率n0を有する第1の接着部材32Aが使用されている。ここで、境界部34は、第1の接着部材32Aと第2の接着部材32Bとの境界であり、第1の接着部材32Aと第2の接着部材32Bとが接触している部分である。一方、境界部34から射出面2までの第2の領域A2ではロッドインテグレーター31の屈折率n1と等しい屈折率n1を有する第2の接着部材32Bが使用されている。なお、境界部34のz方向の位置は、任意に設定することができる。第1の領域A1は、z方向において、境界部34よりも入射面1側の領域であり、第2の領域A2は、z方向において、境界部34よりも射出面2側の領域である。すなわち、第1の接着部材32Aは、第2の接着部材32Bよりも入射面1側に位置し、第2の接着部材32Bは、第1の接着部材32Aよりも射出面2側に位置している。   Specifically, in the first region A1 from the incident surface 1 to the boundary portion 34 of the optical element 30, the first adhesive member 32A having a refractive index n0 smaller than the refractive index n1 of the rod integrator 31 is used. Yes. Here, the boundary portion 34 is a boundary between the first adhesive member 32A and the second adhesive member 32B, and is a portion where the first adhesive member 32A and the second adhesive member 32B are in contact with each other. On the other hand, a second adhesive member 32B having a refractive index n1 equal to the refractive index n1 of the rod integrator 31 is used in the second region A2 from the boundary 34 to the exit surface 2. Note that the position of the boundary 34 in the z direction can be arbitrarily set. The first region A1 is a region closer to the incident surface 1 than the boundary 34 in the z direction, and the second region A2 is a region closer to the exit surface 2 than the boundary 34 in the z direction. That is, the first adhesive member 32A is located on the incident surface 1 side with respect to the second adhesive member 32B, and the second adhesive member 32B is located on the emission surface 2 side with respect to the first adhesive member 32A. Yes.

これにより、光学素子30の第1の領域A1では、第1の接着部材32Aの屈折率n0がロッドインテグレーター31の屈折率n1よりも小さいため、ロッドインテグレーター31と第1の接着部材32Aとの物理的な境界面33A(図3参照)は、光学的にも界面として存在する。したがって、ロッドインテグレーター31に入射した光は、ロッドインテグレーター31と第1の接着部材32Aとの界面(境界面33A)で全反射しながらz方向に伝播する。さらに詳述すると、ロッドインテグレーター31に入射した光のうち、境界面33Aで全反射しながらz方向に伝播する光は、ロッドインテグレーター31の屈折率n1と第1の接着部材32Aの屈折率n0で規定される全反射条件(全反射を生じる臨界角)を満たす光に限定される。ロッドインテグレーター31と第1の接着部材32Aとの間で実質的な屈折率差が存在すると見なせる場合(例えば、屈折率差>0.02)、境界面33Aに対する臨界角は90°よりも十分に小さくなるため、ロッドインテグレーター31に入射した光の大部分は境界面33Aで全反射する。   Thereby, in the first region A1 of the optical element 30, the refractive index n0 of the first adhesive member 32A is smaller than the refractive index n1 of the rod integrator 31, and therefore the physical relationship between the rod integrator 31 and the first adhesive member 32A. A typical boundary surface 33A (see FIG. 3) exists optically as an interface. Therefore, the light incident on the rod integrator 31 propagates in the z direction while being totally reflected at the interface (boundary surface 33A) between the rod integrator 31 and the first adhesive member 32A. More specifically, among the light incident on the rod integrator 31, the light propagating in the z direction while being totally reflected by the boundary surface 33A has the refractive index n1 of the rod integrator 31 and the refractive index n0 of the first adhesive member 32A. It is limited to light that satisfies the specified total reflection condition (critical angle that causes total reflection). When it can be considered that a substantial refractive index difference exists between the rod integrator 31 and the first adhesive member 32A (for example, a refractive index difference> 0.02), the critical angle with respect to the boundary surface 33A is sufficiently larger than 90 °. Therefore, most of the light incident on the rod integrator 31 is totally reflected at the boundary surface 33A.

一方、光学素子30の第2の領域A2では、第2の接着部材32Bの屈折率n1がロッドインテグレーター31の屈折率n1と等しいため、ロッドインテグレーター31と第2の接着部材32Bとの物理的な境界面33B(図3参照)は、光学的には界面として存在せず一体化していると見なせる。さらに詳述すると、ロッドインテグレーター31と第1の接着部材32Aとの間で実質的な屈折率差が存在しないと見なせる場合(例えば、屈折率差<0.02)、境界面33Bに対する臨界角は90°に限りなく近づくため、ロッドインテグレーター31に入射した光の大部分は境界面33Bを透過する。したがって、ロッドインテグレーター31中を伝播する光が第2の領域A2に達すると、隣接するロッドインテグレーター31A,31Bとの間には反射面となり得る光学的な界面が存在しないため、第2の接着部材32Bを介して隣接するロッドインテグレーター31A,31Bとの間で光は互いに混じり合いながら伝播する。当然ながら、光学素子30の最外面39(図1参照)では、ロッドインテグレーター31は空気と接している(最外面39に対する臨界角は90°よりも十分に小さくなる)ため、最外面39では、光は全反射して光学素子30内をz方向に伝播する。   On the other hand, in the second region A2 of the optical element 30, the refractive index n1 of the second adhesive member 32B is equal to the refractive index n1 of the rod integrator 31, and thus the physical relationship between the rod integrator 31 and the second adhesive member 32B. The boundary surface 33B (see FIG. 3) does not exist optically as an interface and can be regarded as being integrated. More specifically, when it can be considered that there is no substantial refractive index difference between the rod integrator 31 and the first adhesive member 32A (for example, refractive index difference <0.02), the critical angle with respect to the boundary surface 33B is Since it approaches 90 degrees as much as possible, most of the light incident on the rod integrator 31 passes through the boundary surface 33B. Therefore, when the light propagating through the rod integrator 31 reaches the second region A2, there is no optical interface that can be a reflecting surface between the adjacent rod integrators 31A and 31B. Light propagates while being mixed with each other between the rod integrators 31A and 31B adjacent to each other via 32B. Of course, on the outermost surface 39 of the optical element 30 (see FIG. 1), the rod integrator 31 is in contact with air (the critical angle with respect to the outermost surface 39 is sufficiently smaller than 90 °). The light is totally reflected and propagates in the optical element 30 in the z direction.

言い換えると、光学素子30は、ロッドインテグレーター31と接する接着部材32A,32Bの屈折率を境界部34の前後で変えることにより、境界部34と射出面2との間(第2の領域A2)では、z方向と直交する方向(x,y方向)に並列した複数のロッドインテグレーター31を用いているにもかかわらず、光学的には一つのロッドインテグレーターで構成されていると見なすことができる。したがって、ロッドインテグレーターの物理的な寸法、材質等を変えることなく、あたかも、断面寸法が異なる2種類のロッドインテグレーター(断面形状が小さい複数のロッドインテグレーターと断面形状が大きい一つのロッドインテグレーター)をz方向に連結して構成した光学素子と光学的には同様の機能を実現できる。   In other words, the optical element 30 changes the refractive index of the adhesive members 32A and 32B that are in contact with the rod integrator 31 before and after the boundary portion 34 so that it is not between the boundary portion 34 and the exit surface 2 (second region A2). In spite of using a plurality of rod integrators 31 arranged in parallel in the direction (x, y direction) orthogonal to the z direction, it can be considered that it is optically composed of one rod integrator. Therefore, two types of rod integrators with different cross-sectional dimensions (multiple rod integrators with a small cross-sectional shape and one rod integrator with a large cross-sectional shape) can be used in the z direction without changing the physical dimensions and materials of the rod integrator. An optically similar function can be realized with an optical element connected to the optical element.

光学素子30に入射した光は、入射面1において、ロッドインテグレーター31ごとに分かれて入射し、各ロッドインテグレーター31内をロッドインテグレーター31と第1の接着部材32Aとの境界面33Aにて全反射しながらz方向へ伝播する間に強度分布が均一な光に変換され、接着部材が第1の接着部材32Aから第2の接着部材32Bへと変わる境界部34へと達する(アレイ化されたロッドインテグレーター31内での強度分布の均一化過程)。境界部34から射出面2との間では、隣接するロッドインテグレーター31間(ロッドインテグレーター31と第2の接着部材32Bとの間)には光学的界面が存在しないため、境界部34から射出面2側へ進む光は、隣接するロッドインテグレーター31の間で互いに混じり合い、光学素子30の射出面2では強度分布が一層均一な光となる(光学的に一体化されたロッドインテグレーター31内での強度分布の均一化過程)。   The light incident on the optical element 30 is incident on the incident surface 1 separately for each rod integrator 31, and is totally reflected by the boundary surface 33A between the rod integrator 31 and the first adhesive member 32A in each rod integrator 31. However, the intensity distribution is converted into uniform light while propagating in the z direction, and the adhesive member reaches the boundary 34 where the first adhesive member 32A changes to the second adhesive member 32B (arrayed rod integrators). 31) The process of homogenizing the intensity distribution within 31). Since there is no optical interface between the adjacent rod integrators 31 (between the rod integrator 31 and the second adhesive member 32B) between the boundary part 34 and the exit surface 2, the exit surface 2 is exposed from the boundary part 34. The light traveling to the side is mixed with each other between the adjacent rod integrators 31 and becomes light with a more uniform intensity distribution on the exit surface 2 of the optical element 30 (intensity in the optically integrated rod integrator 31). Distribution homogenization process).

光学素子30では、複数の小径ロッドインテグレーターを並列したロッドアレイと、単一の大径ロッドインテグレーターと、を接続して構成した光学素子と光学的には同等の機能を備えていることに加えて、ロッドアレイと大径ロッドインテグレーターとの接続部が存在しないため、接続部の不完全性に起因する光漏れを生じない。したがって、本実施形態に係る光学素子30によれば、強度分布(照度分布)が均一化された照明光を高効率で得ることができる。   The optical element 30 has a function optically equivalent to an optical element configured by connecting a rod array in which a plurality of small diameter rod integrators are arranged in parallel and a single large diameter rod integrator. Since there is no connection between the rod array and the large-diameter rod integrator, light leakage due to imperfection of the connection does not occur. Therefore, according to the optical element 30 according to the present embodiment, illumination light with a uniform intensity distribution (illuminance distribution) can be obtained with high efficiency.

本実施形態に係る照明装置100および光学素子30は、例えば、以下の特徴を有する。   The illumination device 100 and the optical element 30 according to the present embodiment have the following features, for example.

光学素子30によれば、第1の接着部材32Aを有することにより、入射面1から入射した光の強度分布を、各ロッドインテグレーター内で均一化することができ、第2の接着部材32Bを有することにより、各ロッドインテグレーター内で均一化された光を、混合してさらに均一化することができる。これにより、強度分布が均一化された光を得ることができる。   According to the optical element 30, by having the first adhesive member 32A, the intensity distribution of the light incident from the incident surface 1 can be made uniform in each rod integrator, and the second adhesive member 32B is provided. Thus, the light uniformized in each rod integrator can be mixed and further uniformed. Thereby, the light with uniform intensity distribution can be obtained.

さらに、光学素子30によれば、上述したように、入射面1から射出面2に向かう光軸L方向(z方向)には、1つのロッドインテグレーターで構成されている。すなわち、光軸L方向(z方向)には、接続部が存在しない。そのため、接続部の不完全性に起因する光漏れを生じない。したがって、強度分布が均一化された照明光を高効率で得ることができる。   Furthermore, according to the optical element 30, as described above, the optical element 30 is configured by one rod integrator in the optical axis L direction (z direction) from the incident surface 1 toward the exit surface 2. That is, there is no connection portion in the optical axis L direction (z direction). Therefore, light leakage due to imperfection of the connection portion does not occur. Therefore, illumination light with a uniform intensity distribution can be obtained with high efficiency.

光学素子30では、上述のように第1の接着部材32Aおよび第2の接着部材32Bが、ロッドインテグレーター31間の媒体として機能する。当該媒体が、接着部材でない場合(例えば、ガラス)、例えば、ロッドインテグレーター31間を接合するための部材等が必要となる。光学素子30によれば、当該媒体が接着部材を兼ねることができるため、例えば、ロッドインテグレーター31間を接合するための部材が不要となる。   In the optical element 30, the first adhesive member 32 </ b> A and the second adhesive member 32 </ b> B function as a medium between the rod integrators 31 as described above. When the medium is not an adhesive member (for example, glass), for example, a member for joining the rod integrators 31 is required. According to the optical element 30, since the medium can also serve as an adhesive member, for example, a member for joining the rod integrators 31 becomes unnecessary.

本実施形態に係る照明装置100は、本実施形態に係る光学素子30を含むため、強度分布が均一化された照明光を高効率で得ることができる。   Since the illumination device 100 according to this embodiment includes the optical element 30 according to this embodiment, it is possible to obtain illumination light with a uniform intensity distribution with high efficiency.

1.2. 変形例
次に、第1実施形態の変形例に係る照明装置について説明する。以下、第1実施形態の変形例に係る照明装置において、上述した照明装置100の例と異なる点について説明し、同様の点については同一の符号を付して説明を省略する。
1.2. Modified Example Next, a lighting device according to a modified example of the first embodiment will be described. Hereinafter, in the illuminating device according to the modification of the first embodiment, differences from the above-described example of the illuminating device 100 will be described, and the same points will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

(1)第1変形例
まず、第1変形例について説明する。図4は、本変形例に係る照明装置の光学素子301を光源部10側から見た模式図である。図5は、本変形例に係る照明装置の光学素子302を光源部10側から見た模式図である。
(1) First Modification First, a first modification will be described. FIG. 4 is a schematic view of the optical element 301 of the illumination device according to this modification as viewed from the light source unit 10 side. FIG. 5 is a schematic view of the optical element 302 of the illumination device according to this modification as viewed from the light source unit 10 side.

照明装置100の例では、図1〜図3に示すように、ロッドインテグレーター31の入射端面3および射出端面4の形状は、正方形であったが、入射端面3および射出端面4の形状は、特に限定されず、例えば、長方形、三角形、円、楕円などであってもよい。   In the example of the illumination device 100, as shown in FIGS. 1 to 3, the shapes of the entrance end surface 3 and the exit end surface 4 of the rod integrator 31 are square, but the shapes of the entrance end surface 3 and the exit end surface 4 are particularly It is not limited, For example, a rectangle, a triangle, a circle, an ellipse etc. may be sufficient.

光学素子301では、図4に示すように、ロッドインテグレーター31の入射端面3の形状は、長方形である。なお、図示はしないが、ロッドインテグレーター31の射出端面4の形状は、入射端面3と同様に、長方形である。すなわち、光学素子301では、平板状のロッドインテグレーター31をその板厚方向に積層して構成されているとも言える。光学素子301の入射面1は、複数の長方形状の入射端面3で構成されており、その形状は、正方形である。   In the optical element 301, as shown in FIG. 4, the shape of the incident end face 3 of the rod integrator 31 is a rectangle. Although not shown, the shape of the exit end face 4 of the rod integrator 31 is a rectangle like the entrance end face 3. That is, it can be said that the optical element 301 is configured by laminating the plate-shaped rod integrator 31 in the thickness direction. The incident surface 1 of the optical element 301 is composed of a plurality of rectangular incident end surfaces 3, and the shape thereof is a square.

また、光学素子301において、ロッドインテグレーター31のx方向における並列数と、ロッドインテグレーター31のy方向における並列数とは、異なっていてもよい。図示の例では、x方向における並列数は、1であり、y方向における並列数は、6である。光学素子301は、複数のロッドインテグレーター31と当該複数のロッドインテグレーター31の間隙に配置される接着部材32A,32Bによって、外形的には、一体化された光学素子として構成できればよい。x方向およびy方向におけるロッドインテグレーター31の並列数と照明光の均一性は、比例するため、x方向およびy方向におけるロッドインテグレーター31の並列数を調整することにより、x方向およびy方向において、照明光の強度分布の均一性の程度を制御できる。   In the optical element 301, the number of rod integrators 31 in parallel in the x direction may be different from the number of rod integrators 31 in parallel in the y direction. In the illustrated example, the parallel number in the x direction is 1, and the parallel number in the y direction is 6. The optical element 301 only needs to be configured as an integrated optical element from the outside by the plurality of rod integrators 31 and the adhesive members 32A and 32B disposed in the gaps between the plurality of rod integrators 31. Since the parallel number of the rod integrators 31 in the x direction and the y direction is proportional to the uniformity of the illumination light, by adjusting the parallel number of the rod integrators 31 in the x direction and the y direction, illumination is performed in the x direction and the y direction. The degree of uniformity of the light intensity distribution can be controlled.

また、光学素子302では、図5に示すように、ロッドインテグレーター31の入射端面3の形状は、三角形である。なお、図示はしないが、ロッドインテグレーター31の射出端面4の形状は、入射端面3と同様に、三角形である。光学素子302の入射面1は、複数の三角形状の入射端面3で構成されており、その形状は、正方形である。   Moreover, in the optical element 302, as shown in FIG. 5, the shape of the incident end surface 3 of the rod integrator 31 is a triangle. Although not shown, the shape of the exit end face 4 of the rod integrator 31 is a triangle like the entrance end face 3. The incident surface 1 of the optical element 302 is composed of a plurality of triangular incident end surfaces 3, and the shape thereof is a square.

なお、光学素子301,302において、入射面1の形状は、正方形に限定されず、例えば、長方形やその他の多角形であってもよい。また、射出面2の形状は、正方形に限定されず、例えば、長方形やその他の多角形であってもよい。   In the optical elements 301 and 302, the shape of the incident surface 1 is not limited to a square, and may be, for example, a rectangle or other polygons. Moreover, the shape of the emission surface 2 is not limited to a square, and may be, for example, a rectangle or other polygons.

(2)第2変形例
次に、第2変形例について説明する。図6は、本変形例に係る照明装置の光学素子303を、光源部10側から見た模式図である。
(2) Second Modification Next, a second modification will be described. FIG. 6 is a schematic view of the optical element 303 of the illumination device according to this modification as viewed from the light source unit 10 side.

照明装置100の例では、図1〜図3に示すように、光学素子30は、互いに同じ形状や同じ大きさを有する複数のロッドインテグレーター31を含んで構成されていたが、異なる形状や異なる大きさを有する複数のロッドインテグレーター31を含んで構成されていてもよい。   In the example of the illumination device 100, as shown in FIGS. 1 to 3, the optical element 30 includes a plurality of rod integrators 31 having the same shape and the same size, but different shapes and different sizes. A plurality of rod integrators 31 having a thickness may be included.

光学素子303は、図6に示すように、入射端面3の大きさが異なるロッドインテグレーター31およびロッドインテグレーター31Sを含んで構成されている。図示の例では、入射端面3の面積が大きいロッドインテグレーター31が、入射端面3の面積が小さいロッドインテグレーター31Sの周囲を囲むように配置されている。   As shown in FIG. 6, the optical element 303 includes a rod integrator 31 and a rod integrator 31 </ b> S having different incident end surfaces 3. In the illustrated example, the rod integrator 31 having a large area of the incident end face 3 is arranged so as to surround the periphery of the rod integrator 31S having a small area of the incident end face 3.

このように、入射面1において、位置に応じて入射端面3の形状および大きさの少なくとも一方を変えることにより、xy面において、照明光の強度分布の均一性の程度を制御できる。   As described above, by changing at least one of the shape and size of the incident end surface 3 according to the position on the incident surface 1, the degree of uniformity of the intensity distribution of the illumination light can be controlled on the xy plane.

(3)第3変形例
次に、第3変形例について説明する。図7は、本変形例に係る照明装置の光学素子304を模式的に示す図である。図8は、本変形例に係る照明装置の光学素子305を模式的に示す図である。
(3) Third Modification Next, a third modification will be described. FIG. 7 is a diagram schematically showing the optical element 304 of the illumination device according to this modification. FIG. 8 is a diagram schematically showing the optical element 305 of the illumination device according to this modification.

照明装置100の例では、ロッドインテグレーター31は、z方向に沿って入射端面3から射出端面4に向かうに従って、その断面形状や寸法が変化せずに一定の断面形状および寸法を有していたが、入射端面3から射出端面4に向かうに従って、その断面形状や寸法が変化していてもよい。   In the example of the illumination device 100, the rod integrator 31 has a constant cross-sectional shape and dimensions without changing its cross-sectional shape and dimensions from the incident end face 3 toward the exit end face 4 along the z direction. The cross-sectional shape and dimensions may change from the incident end face 3 toward the exit end face 4.

光学素子304では、図7に示すように、一部あるいは全部のロッドインテグレーター31は、入射端面3から射出端面4に向かうに従って断面積が大きくなるテーパー形状を有している。ここで、ロッドインテグレーター31の断面積とは、入射端面3から射出端面4に向かう方向(z方向)に直交する面(xy平面)における面積である。これに伴い、光学素子304は、入射面1から射出面2に向かうに従って断面積が漸次大きくなるテーパー形状を有している。図示の例では、一部のロッドインテグレーター31の断面積は、入射端面3から射出端面4に向かうに従って、徐々に大きくなっている。そのため、光学素子304の断面積は、入射面1から射出面2に向かうに従って、徐々に大きくなっている。   In the optical element 304, as shown in FIG. 7, a part or all of the rod integrators 31 have a tapered shape whose cross-sectional area increases from the incident end surface 3 toward the exit end surface 4. Here, the cross-sectional area of the rod integrator 31 is an area on a plane (xy plane) orthogonal to a direction (z direction) from the incident end face 3 toward the exit end face 4. Accordingly, the optical element 304 has a tapered shape in which the cross-sectional area gradually increases from the incident surface 1 toward the exit surface 2. In the illustrated example, the cross-sectional area of some rod integrators 31 gradually increases from the incident end surface 3 toward the exit end surface 4. For this reason, the cross-sectional area of the optical element 304 gradually increases from the incident surface 1 toward the exit surface 2.

また、光学素子305では、図8に示すように、ロッドインテグレーター31は、入射端面3から射出端面4に向かうに従って断面積が大きくなるテーパー形状を有している。具体的には、ロッドインテグレーター31の断面積は、入射端面3から境界部34に向かうに従って大きくなり、境界部34から射出端面4までは一定の大きさを有する。そのため、光学素子305の断面積は、入射面1から境界部34に向かうに従って大きくなり、境界部34から射出面2までは一定の大きさを有する。   Further, in the optical element 305, as shown in FIG. 8, the rod integrator 31 has a tapered shape whose cross-sectional area increases from the incident end face 3 toward the exit end face 4. Specifically, the cross-sectional area of the rod integrator 31 increases from the incident end surface 3 toward the boundary portion 34, and has a certain size from the boundary portion 34 to the emission end surface 4. For this reason, the cross-sectional area of the optical element 305 increases from the incident surface 1 toward the boundary portion 34, and has a certain size from the boundary portion 34 to the exit surface 2.

光学素子304,305によれば、ロッドインテグレーター31が、入射端面3から射出端面4に向かうに従って断面積が大きくなるテーパー形状を有していることにより、入射した光がロッドインテグレーター31の境界面33Aで反射するごとに、光軸Lに対する光線角度が小さくなるため、照明光の指向性を高めることができる。例えば、プロジェクターでは、光変調装置で変調可能な光の角度範囲、および投射光学系で取り込むことが可能な光の角度範囲に限りがあることから、小さい光線角度の光が多いほど効率よく光を利用できる。したがって、光学素子304,305を含む照明装置をプロジェクターに用いた場合には、小さい光線角度の光を増加させられるため、高い光利用効率で明るい投射画像を得ることができる。   According to the optical elements 304 and 305, the rod integrator 31 has a tapered shape in which the cross-sectional area increases from the incident end surface 3 toward the exit end surface 4, so that the incident light has a boundary surface 33 </ b> A of the rod integrator 31. Since the angle of the light beam with respect to the optical axis L becomes smaller each time the light is reflected, the directivity of the illumination light can be improved. For example, in projectors, the angle range of light that can be modulated by a light modulator and the angle range of light that can be captured by a projection optical system are limited. Available. Therefore, when a lighting device including the optical elements 304 and 305 is used in a projector, light with a small light beam angle can be increased, and a bright projection image can be obtained with high light utilization efficiency.

また、光学素子304,305によれば、入射面1側を小径化し、射出面2側を大径化できるため、例えば、照明対象90が光源部10に対して大きい場合に、光源部10で発生した光を均一化して、照明光を効率よく照明対象90に供給することができる。   Further, according to the optical elements 304 and 305, the incident surface 1 side can be reduced in diameter and the exit surface 2 side can be increased in diameter. For example, when the illumination target 90 is larger than the light source unit 10, The generated light can be made uniform, and the illumination light can be efficiently supplied to the illumination object 90.

(4)第4変形例
次に、第4変形例について説明する。図9は、本変形例に係る照明装置の光学素子306を模式的に示す図である。
(4) Fourth Modification Next, a fourth modification will be described. FIG. 9 is a diagram schematically showing the optical element 306 of the illumination device according to this modification.

照明装置100の例では、ロッドインテグレーター31は、z方向に沿って入射端面3から射出端面4に向かうに従って、その断面形状や寸法が変化せずに一定の断面形状および寸法を有していたが、入射端面3から射出端面4に向かうに従って、その断面形状や寸法が変化していてもよい。   In the example of the illumination device 100, the rod integrator 31 has a constant cross-sectional shape and dimensions without changing its cross-sectional shape and dimensions from the incident end face 3 toward the exit end face 4 along the z direction. The cross-sectional shape and dimensions may change from the incident end face 3 toward the exit end face 4.

光学素子306では、図9に示すように、一部あるいは全部のロッドインテグレーター31は、入射端面3から射出端面4に向かうに従って断面積(xy面における面積)が小さくなるテーパー形状を有している。そのため、光学素子306は、入射面1から射出面2に向かうに従って断面積が漸次小さくなるテーパー形状を有している。図示の例では、一部のロッドインテグレーター31の断面積は、入射端面3から射出端面4に向かうに従って、徐々に小さくなっている。そのため、光学素子306の断面積は、入射面1から射出面2に向かうに従って、徐々に小さくなっている。なお、ロッドインテグレーター31の断面積は、図示はしないが、入射端面3から境界部34に向かうに従って小さくなり、境界部34から射出端面4までは一定の大きさを有していてもよい。   In the optical element 306, as shown in FIG. 9, a part or all of the rod integrators 31 have a tapered shape in which a cross-sectional area (area on the xy plane) decreases from the incident end face 3 toward the exit end face 4. . Therefore, the optical element 306 has a tapered shape in which the cross-sectional area gradually decreases from the incident surface 1 toward the exit surface 2. In the illustrated example, the cross-sectional area of some of the rod integrators 31 gradually decreases from the incident end face 3 toward the exit end face 4. For this reason, the cross-sectional area of the optical element 306 gradually decreases from the incident surface 1 toward the exit surface 2. Although not shown, the cross-sectional area of the rod integrator 31 decreases from the incident end surface 3 toward the boundary portion 34, and the boundary portion 34 to the emission end surface 4 may have a certain size.

光学素子306によれば、入射面1側に対して射出面2側を小径化することができるため、入射した光に対して、照明光の光束断面を小さくすることができる。したがって、例えば、照明対象90が、光源部10に対して小さい場合に、光源部10で発生した光を、効率よく照明対象90に照射することができる。   According to the optical element 306, since the exit surface 2 side can be reduced in diameter with respect to the entrance surface 1 side, the light beam cross section of the illumination light can be reduced with respect to the incident light. Therefore, for example, when the illumination target 90 is smaller than the light source unit 10, the light generated by the light source unit 10 can be efficiently irradiated onto the illumination target 90.

(5)第5変形例
次に、第5変形例について説明する。
(5) Fifth Modification Next, a fifth modification will be described.

照明装置100の例では、屈折率n0を有する第1の接着部材32Aおよび屈折率n1を有する第2の接着部材32Bを用いたが、屈折率n0を有する媒体(第1媒体)および屈折率n1を有する媒体(第2媒体)であればこれに限定されない。このような媒体としては、上述した接着部材32A,32Bの他に、例えば、ガラス、樹脂等が挙げられる。なお、媒体としてガラスを用いる場合、接着部材を用いずに隣り合うロッドインテグレーター31の界面同士を直接接合する界面接合により接合してもよい。また、例えば、屈折率n0を有する媒体(第1媒体)として空気を用いてもよい。この場合、入射面1から境界部34の間では隣接するロッドインテグレーター31間には空気が、境界部34から射出面2の間では隣接するロッドインテグレーター31間には屈折率n1を有する媒体(第2媒体)が存在し、この媒体(第2媒体)によって光学素子は一体化されている。   In the example of the lighting device 100, the first adhesive member 32A having the refractive index n0 and the second adhesive member 32B having the refractive index n1 are used. However, the medium (first medium) having the refractive index n0 and the refractive index n1 are used. If it is a medium (2nd medium) which has this, it will not be limited to this. Examples of such a medium include glass and resin in addition to the above-described adhesive members 32A and 32B. In addition, when using glass as a medium, you may join by the interface joining which joins the interfaces of the adjacent rod integrator 31 directly, without using an adhesive member. Further, for example, air may be used as a medium (first medium) having a refractive index n0. In this case, a medium having a refractive index n1 between the rod integrators 31 adjacent between the entrance surface 1 and the boundary portion 34 and a refractive index n1 between the rod integrators 31 adjacent between the boundary portion 34 and the exit surface 2 (first 2 medium), and the optical element is integrated by this medium (second medium).

また、例えば、第1媒体および第2媒体は、それぞれ異なる部材からなってもよいし、一体的に構成されていてもよい。例えば、第1媒体および第2媒体は、一体的に形成された光学部材であってもよい。これにより、製造工程を簡略化できる。このような光学部材として、例えば、屈折率n0を有する領域と、屈折率n1とを有する領域と、を備えたガラスや樹脂が挙げられる。   Further, for example, the first medium and the second medium may be composed of different members, or may be configured integrally. For example, the first medium and the second medium may be integrally formed optical members. Thereby, a manufacturing process can be simplified. Examples of such an optical member include glass and resin including a region having a refractive index n0 and a region having a refractive index n1.

2. 第2実施形態
2.1. 照明装置の構成
次に、第2実施形態に係る照明装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図10は、第2実施形態に係る照明装置の光学素子307を模式的に示す図である。なお、図10において、第1の接着部材32Aの色の濃淡は、屈折率を示しており、濃いほど屈折率が小さいことを意味している。また、図10は、図3に対応している。以下、第2実施形態に係る照明装置において、上述した照明装置100の例と異なる点について説明し、同様の点については同一の符号を付して説明を省略する。
2. Second Embodiment 2.1. Next, the configuration of the illumination device according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a diagram schematically illustrating the optical element 307 of the illumination apparatus according to the second embodiment. In FIG. 10, the shade of the color of the first adhesive member 32A indicates the refractive index, and the darker the color, the smaller the refractive index. FIG. 10 corresponds to FIG. Hereinafter, in the illuminating device according to the second embodiment, points different from the example of the illuminating device 100 described above will be described.

光学素子307では、図10に示すように、第1の接着部材32Aの屈折率は、入射面1側から射出面2側に向かうに従って変化している。図示の例では、第1の接着部材32Aの屈折率は、入射面1側から射出面2側に向かって連続的に大きくなっている。また、境界部34は、射出面2の近傍に設定されており、第1の接着部材32Aと第2の接着部材32Bとによって、屈折率が入射面1から射出面2まで連続的に変化している。ただし、境界部34と射出面2との間に位置する第2の接着部材32Bは、z方向の位置に関係なく一定の屈折率を取る。   In the optical element 307, as shown in FIG. 10, the refractive index of the first adhesive member 32A changes from the incident surface 1 side toward the emission surface 2 side. In the illustrated example, the refractive index of the first adhesive member 32A continuously increases from the incident surface 1 side toward the exit surface 2 side. The boundary 34 is set in the vicinity of the exit surface 2, and the refractive index continuously changes from the entrance surface 1 to the exit surface 2 by the first adhesive member 32A and the second adhesive member 32B. ing. However, the second adhesive member 32B located between the boundary portion 34 and the exit surface 2 takes a constant refractive index regardless of the position in the z direction.

例えば、接着部材として、硬化前には流動性を有する接着剤を用い、入射面1側から屈折率n1よりも低い屈折率を有する接着剤を注入し、射出面2側から屈折率n1を有する接着剤を注入することにより、これらの接着剤が混じり合うため、硬化後には、屈折率が入射面1側から射出面2側に向かって連続的に変化する第1の接着部材32Aが得られる。   For example, an adhesive having fluidity is used as an adhesive member before curing, an adhesive having a refractive index lower than the refractive index n1 is injected from the incident surface 1 side, and a refractive index n1 is provided from the exit surface 2 side. Since these adhesives are mixed by injecting the adhesive, after the curing, the first adhesive member 32A whose refractive index continuously changes from the incident surface 1 side to the exit surface 2 side is obtained. .

また、例えば、屈折率の異なる複数の接着剤を用いて、第1の接着部材32Aを得てもよい。   For example, the first adhesive member 32A may be obtained using a plurality of adhesives having different refractive indexes.

光学素子307によれば、第1の接着部材32Aの屈折率が、ロッドインテグレーター31の屈折率n1の近づくにつれて、隣接するロッドインテグレーター31間では光は徐々に混じり合いながら伝播するため、光学素子307の射出面2では強度分布(照度分布)がより均一な照明光が得られる。また、接着部材32A,32B間における境界面(屈折率が離散的に変化する境界面)が存在せず、その境界面における光反射が無いため、高効率で導光できる。   According to the optical element 307, as the refractive index of the first adhesive member 32A approaches the refractive index n1 of the rod integrator 31, light propagates while admixing gradually between the adjacent rod integrators 31, so the optical element 307 Illumination light having a more uniform intensity distribution (illuminance distribution) can be obtained on the exit surface 2. Further, since there is no boundary surface (a boundary surface where the refractive index changes discretely) between the adhesive members 32A and 32B and there is no light reflection at the boundary surface, light can be guided with high efficiency.

さらに、ロッドインテグレーターに偏光を入射した場合には、全反射によって偏光状態が影響を受ける(例えば直線偏光が楕円編光化する)が、第1の接着部材32Aとロッドインテグレーター31との境界面では、屈折率差が徐々に小さくなるため、偏光状態が受ける影響を低減でき、偏光状態を高い割合で維持した状態で強度分布(照度分布)の均一化を図ることができる。   Further, when polarized light is incident on the rod integrator, the polarization state is affected by total reflection (for example, linearly polarized light is elliptically knitted), but at the boundary surface between the first adhesive member 32A and the rod integrator 31. Since the refractive index difference is gradually reduced, the influence of the polarization state can be reduced, and the intensity distribution (illuminance distribution) can be made uniform while maintaining the polarization state at a high rate.

2.2. 変形例
次に、第2実施形態の変形例に係る照明装置について説明する。図11は、本変形例に係る光学素子308を模式的に示す図である。なお、図11において、第1の接着部材32Aの色の濃淡は、屈折率を示しており、濃いほど屈折率が小さいことを意味している。以下、第2実施形態の変形例に係る照明装置および光学素子308において、上述した照明装置100および光学素子307の例と異なる点について説明し、同様の点については同一の符号を付して説明を省略する。
2.2. Modified Example Next, an illumination device according to a modified example of the second embodiment will be described. FIG. 11 is a diagram schematically showing an optical element 308 according to this modification. In FIG. 11, the shade of color of the first adhesive member 32A indicates the refractive index, and the darker the color, the smaller the refractive index. Hereinafter, in the illuminating device and the optical element 308 according to the modified example of the second embodiment, differences from the above-described examples of the illuminating device 100 and the optical element 307 will be described, and similar points will be described with the same reference numerals. Is omitted.

光学素子307の例では、図10に示すように、第1の接着部材32Aの屈折率は、入射面1側から射出面2側に向かって連続的に変化していたが、第1の接着部材32Aの屈折率は、ロッドインテグレーター31の屈折率よりも小さければ、その分布は特に限定されない。   In the example of the optical element 307, as shown in FIG. 10, the refractive index of the first adhesive member 32A continuously changed from the incident surface 1 side to the exit surface 2 side. The distribution of the member 32A is not particularly limited as long as the refractive index of the member 32A is smaller than the refractive index of the rod integrator 31.

光学素子308では、図11に示すように、第1の接着部材32Aは、入射面1側では屈折率が一定となっており、境界部34近傍で屈折率が徐々に変化して(大きくなって)、第2の接着部材32Bと同じ屈折率となっている。   In the optical element 308, as shown in FIG. 11, the first adhesive member 32A has a constant refractive index on the incident surface 1 side, and the refractive index gradually changes (becomes larger) in the vicinity of the boundary 34. The refractive index is the same as that of the second adhesive member 32B.

このような場合でも、上述した光学素子307と同様の効果を奏することができる。   Even in such a case, the same effect as the optical element 307 described above can be obtained.

3. 第3実施形態
次に、第3実施形態に係る照明装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図12は、第3実施形態に係る照明装置の光学素子309を模式的に示す図である。以下、第3実施形態に係る照明装置において、上述した照明装置100の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
3. Third Embodiment Next, a configuration of a lighting apparatus according to a third embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 12 is a diagram schematically illustrating an optical element 309 of the illumination device according to the third embodiment. Hereinafter, in the illuminating device according to the third embodiment, points different from the example of the illuminating device 100 described above will be described, and description of similar points will be omitted.

光学素子309では、第1の接着部材32Aおよび第2の接着部材32Bに加えて、さらに、ロッドインテグレーター31間に挟まれ、かつ第1の接着部材32Aと第2の接着部材32Bとの間に位置する、第3の接着部材32Cおよび第4の接着部材32Dをさらに含む。また、第3の接着部材32Cは、第4の接着部材32Dよりも第1の接着部材32A側に位置しており、第4の接着部材32Dは、第3の接着部材32Cよりも第2の接着部材32B側に位置している。すなわち、光学素子309では、入射面1側からz方向に沿って、第1の接着部材32A、第3の接着部材32C、第4の接着部材32D、第2の接着部材32Bの順で並んでいる。   In the optical element 309, in addition to the first adhesive member 32A and the second adhesive member 32B, the optical element 309 is further sandwiched between the rod integrators 31 and between the first adhesive member 32A and the second adhesive member 32B. Further included are a third adhesive member 32C and a fourth adhesive member 32D. Further, the third adhesive member 32C is located closer to the first adhesive member 32A than the fourth adhesive member 32D, and the fourth adhesive member 32D is second than the third adhesive member 32C. It is located on the adhesive member 32B side. That is, in the optical element 309, the first adhesive member 32A, the third adhesive member 32C, the fourth adhesive member 32D, and the second adhesive member 32B are arranged in this order along the z direction from the incident surface 1 side. Yes.

第3の接着部材32Cの屈折率は、ロッドインテグレーター31の屈折率と等しい。すなわち、第3の接着部材32Cは、第2の接着部材32Bの屈折率と同じ屈折率n1を有している。   The refractive index of the third adhesive member 32C is equal to the refractive index of the rod integrator 31. That is, the third adhesive member 32C has the same refractive index n1 as the refractive index of the second adhesive member 32B.

第4の接着部材32Dの屈折率は、ロッドインテグレーター31の屈折率よりも小さい。第4の接着部材32Dは、例えば、第1の接着部材32Aと同じ屈折率n0を有している。なお、第4の接着部材32Dの屈折率は、ロッドインテグレーター31の屈折率よりも小さければ、特に限定されず、第1の接着部材32Aと異なる屈折率を有していてもよい。   The refractive index of the fourth adhesive member 32 </ b> D is smaller than the refractive index of the rod integrator 31. For example, the fourth adhesive member 32D has the same refractive index n0 as the first adhesive member 32A. The refractive index of the fourth adhesive member 32D is not particularly limited as long as it is smaller than the refractive index of the rod integrator 31, and may have a refractive index different from that of the first adhesive member 32A.

光学素子309は、図1および図3に示す光学素子30を多段化(図示の例では2段)したものともいえる。ここでは、光学素子30を2段にしたが、その段数は特に限定されず、3段以上であってもよい。   The optical element 309 can be said to be a multi-stage (two stages in the illustrated example) of the optical element 30 shown in FIGS. Here, the optical element 30 has two stages, but the number of stages is not particularly limited, and may be three or more.

光学素子309によれば、接着部材32A、32B,32C,32Dを設けることにより、アレイ化された各ロッドインテグレーター31内での強度分布の均一化過程と、光学的に一体化されたロッドインテグレーター31内での強度分布の均一化過程と、が複数(図示の例では2回)存在させることができる。したがって、光学素子309の射出面2では、強度分布がより均一化された照明光を得ることができる。   According to the optical element 309, by providing the adhesive members 32A, 32B, 32C, and 32D, the process of homogenizing the intensity distribution in each arrayed rod integrator 31 and the optically integrated rod integrator 31 are provided. There can be a plurality (two times in the illustrated example) of the intensity distribution homogenization process. Therefore, illumination light with a more uniform intensity distribution can be obtained on the exit surface 2 of the optical element 309.

さらに、光学素子309によれば、入射面1から射出面2まで、z方向には、接続部が存在しないため、接続部の不完全性に起因する光漏れを生じない。したがって、強度分布が均一化された照明光を高効率で得ることができる。   Furthermore, according to the optical element 309, since there is no connection portion in the z direction from the incident surface 1 to the exit surface 2, light leakage due to imperfection of the connection portion does not occur. Therefore, illumination light with a uniform intensity distribution can be obtained with high efficiency.

4. 第4実施形態
次に、第4実施形態に係る照明装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図13は、第4実施形態に係る照明装置200の構成を示す概略図である。以下、第4実施形態に係る照明装置200において、上述した照明装置100の例と異なる点について説明し、同様の点については同一の符号を付して説明を省略する。
4). 4th Embodiment Next, the structure of the illuminating device which concerns on 4th Embodiment is demonstrated, referring drawings. FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a configuration of an illumination device 200 according to the fourth embodiment. Hereinafter, in the illuminating device 200 which concerns on 4th Embodiment, a different point from the example of the illuminating device 100 mentioned above is demonstrated, the same code | symbol is attached | subjected about the same point, and description is abbreviate | omitted.

照明装置100の例では、図1に示すように、光源部10は、1つの発光素子11を有していた。これに対して、照明装置200では、光源部10は、複数の発光素子11を有している。具体的には、照明装置200は、1つのロッドインテグレーター31に対して1つの発光素子11が設けられており、1つの発光素子11で発生した光は、対応する1つのロッドインテグレーター31の入射端面3に入射するように構成されている。これにより、光強度の大きな照明光を得ることができる。また、単一の光源から光が入射される場合と比べて、各ロッドインテグレーター31に入射する光の強度を揃えることができるため、より強度分布が均一化した照明光を得ることができる。なお、光学素子30に入射させる光が偏光である場合には、偏光度を維持する観点から、ロッドインテグレーター31のみに光を入射させるか、あるいは、入射面1から境界部34の間の隣接するロッドインテグレーター31間に配置される媒体(第1媒体)として光吸収性を有する媒体を用いることが望ましい。隣接するロッドインテグレーター31間に配置された透光性媒体に光が入射した場合、その光は、z方向に進みながら偏光度を低下し、ロッドインテグレーター31に入射する可能性がある。したがって、光吸収性を有する媒体を用いて偏光度が低下した光を吸収することによって、光学素子30から射出される光の偏光度を高い状態に維持することができる。   In the example of the illumination device 100, the light source unit 10 has one light emitting element 11 as illustrated in FIG. 1. On the other hand, in the lighting device 200, the light source unit 10 has a plurality of light emitting elements 11. Specifically, in the lighting device 200, one light emitting element 11 is provided for one rod integrator 31, and the light generated by one light emitting element 11 is incident on the incident end face of one corresponding rod integrator 31. 3 so as to be incident on 3. Thereby, illumination light with a large light intensity can be obtained. Moreover, since the intensity | strength of the light which injects into each rod integrator 31 can be equalized compared with the case where light injects from a single light source, the illumination light with which intensity | strength distribution was made more uniform can be obtained. In addition, when the light incident on the optical element 30 is polarized light, the light is incident only on the rod integrator 31 from the viewpoint of maintaining the degree of polarization, or adjacent to the boundary 34 from the incident surface 1. As a medium (first medium) disposed between the rod integrators 31, it is desirable to use a medium having a light absorption property. When light is incident on a translucent medium disposed between adjacent rod integrators 31, the light may decrease the degree of polarization while traveling in the z direction and may enter the rod integrator 31. Therefore, the degree of polarization of the light emitted from the optical element 30 can be maintained at a high level by absorbing the light having a lowered degree of polarization using a light-absorbing medium.

5. 第5実施形態
次に、第5実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図14は、第5実施形態に係るプロジェクター1000を模式的に示す図である。なお、図14では、便宜上、プロジェクター1000を構成する筐体の図示は省略している。
5. Fifth Embodiment Next, a projector according to a fifth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 14 is a diagram schematically showing a projector 1000 according to the fifth embodiment. In FIG. 14, for convenience, illustration of a housing that constitutes the projector 1000 is omitted.

プロジェクター1000において、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色光源(照明装置)200R,緑色光源(照明装置)200G、青色光源(照明装置)200Bは、本発明に係る照明装置(例えば照明装置200)である。   In the projector 1000, a red light source (illumination device) 200R that emits red light, green light, and blue light, a green light source (illumination device) 200G, and a blue light source (illumination device) 200B are an illumination device (for example, an illumination device) according to the present invention. 200).

プロジェクター1000は、光源200R,200G,200Bから射出された光をそれぞれ画像情報に応じて変調する透過型の液晶ライトバルブ(光変調装置)1010R,1010G,1010Bと、液晶ライトバルブ1010R,1010G,1010Bによって形成された像を拡大してスクリーン(表示面)に投射する投射レンズ(投射装置)1030と、を備えている。また、プロジェクター1000は、液晶ライトバルブ1010R,1010G,1010Bから射出された光を合成して投射レンズ1030に導くクロスダイクロイックプリズム(色光合成手段)1020を備えていることができる。   The projector 1000 includes transmissive liquid crystal light valves (light modulation devices) 1010R, 1010G, and 1010B that modulate light emitted from the light sources 200R, 200G, and 200B according to image information, and liquid crystal light valves 1010R, 1010G, and 1010B. A projection lens (projection device) 1030 that magnifies and projects the image formed by the projection onto a screen (display surface). In addition, the projector 1000 can include a cross dichroic prism (color light combining unit) 1020 that combines the light emitted from the liquid crystal light valves 1010R, 1010G, and 1010B and guides the light to the projection lens 1030.

各液晶ライトバルブ1010R,1010G,1010Bによって変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム1020に入射する。このプリズムは4つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投射光学系である投射レンズ1030によりスクリーン上に投射され、拡大された画像が表示される。   The three color lights modulated by the liquid crystal light valves 1010R, 1010G, and 1010B are incident on the cross dichroic prism 1020. This prism is formed by bonding four right-angle prisms, and a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are arranged in a cross shape on the inner surface thereof. These dielectric multilayer films combine the three color lights to form light representing a color image. Then, the synthesized light is projected on a screen by a projection lens 1030 which is a projection optical system, and an enlarged image is displayed.

プロジェクター1000によれば、上述のように、強度分布(照度分布)が均一化された照明光を高効率で得られる照明装置200を光源として用いることができる。そのため、プロジェクター1000は、照度むらが少なく明るい画像を投射することができる。   According to the projector 1000, as described above, the illumination device 200 that can obtain illumination light with uniform intensity distribution (illuminance distribution) with high efficiency can be used as a light source. Therefore, the projector 1000 can project a bright image with little illuminance unevenness.

なお、上述の例では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、多数の微小ミラーをマトリクス状に配列したデジタルマイクロミラーデバイスが挙げられる。また、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。   In the above example, a transmissive liquid crystal light valve is used as the light modulation device. However, a light valve other than liquid crystal may be used, or a reflective light valve may be used. Examples of such a light valve include a reflective liquid crystal light valve and a digital micromirror device in which a large number of micromirrors are arranged in a matrix. Further, the configuration of the projection optical system is appropriately changed depending on the type of light valve used.

なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。   In addition, embodiment mentioned above and a modification are examples, Comprising: It is not necessarily limited to these. For example, a plurality of embodiments and modifications can be combined as appropriate.

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。   The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

A1 第1の領域、A2 第2の領域、 1 入射面、2 射出面、
3,3a,3b 入射端面、4,4a,4b 射出端面、5 接続面、10 光源部、
11 発光素子、12 配光角制御素子、20 集光素子、30 光学素子、
31,31A,31B ロッドインテグレーター、32A 第1の接着部材、
32B 第2の接着部材、33A 境界面、33B 境界面、34 境界部、
39 最外面、90 照明対象、100,200 照明装置、
301,302,303,304,305,306,307,308,309 光学素子
、1000 プロジェクター、
1010R,1010G,1010B 液晶ライトバルブ(光変調装置)、
1020 クロスダイクロイックプリズム、1030 投射レンズ(投射装置)
A1 first region, A2 second region, 1 entrance surface, 2 exit surface,
3, 3a, 3b entrance end face, 4, 4a, 4b exit end face, 5 connection face, 10 light source part,
11 Light emitting element, 12 Light distribution angle control element, 20 Light condensing element, 30 Optical element,
31, 31A, 31B Rod integrator, 32A First adhesive member,
32B second adhesive member, 33A interface, 33B interface, 34 interface,
39 outermost surface, 90 lighting object, 100, 200 lighting device,
301, 302, 303, 304, 305, 306, 307, 308, 309 optical element, 1000 projector,
1010R, 1010G, 1010B liquid crystal light valve (light modulation device),
1020 Cross dichroic prism, 1030 Projection lens (projection device)

Claims (10)

互いに対向する第1面および第2面を有する光学素子であって、
第1端面と第2端面とを有する第1ロッドインテグレーターと、
第3端面と第4端面とを有する第2ロッドインテグレーターと、
前記第1ロッドインテグレーターと前記第2ロッドインテグレーターとに挟まれた第1媒体および第2媒体と、
を含み、
前記第1端面と前記第3端面とは、前記第1面を構成し、
前記第2端面と前記第4端面とは、前記第2面を構成し、
前記第1媒体は、前記第2媒体よりも前記第1面側に位置し、
前記第2媒体は、前記第1媒体よりも前記第2面側に位置し、
前記第1媒体の屈折率は、前記第1ロッドインテグレーターの屈折率および前記第2ロッドインテグレーターの屈折率よりも小さく、
前記第2媒体の屈折率は、前記第1ロッドインテグレーターの屈折率および前記第2ロッドインテグレーターの屈折率と等しい、ことを特徴とする光学素子。
An optical element having a first surface and a second surface facing each other,
A first rod integrator having a first end face and a second end face;
A second rod integrator having a third end face and a fourth end face;
A first medium and a second medium sandwiched between the first rod integrator and the second rod integrator;
Including
The first end surface and the third end surface constitute the first surface,
The second end surface and the fourth end surface constitute the second surface,
The first medium is located closer to the first surface than the second medium;
The second medium is located closer to the second surface than the first medium;
The refractive index of the first medium is smaller than the refractive index of the first rod integrator and the refractive index of the second rod integrator,
The optical element, wherein the refractive index of the second medium is equal to the refractive index of the first rod integrator and the refractive index of the second rod integrator.
前記第1媒体および前記第2媒体は、前記第1ロッドインテグレーターおよび前記第2ロッドインテグレーターを接合する接着部材である、ことを特徴とする請求項1に記載の光学素子。   The optical element according to claim 1, wherein the first medium and the second medium are adhesive members that join the first rod integrator and the second rod integrator. 前記第1媒体および前記第2媒体は、一体的に形成された光学部材である、ことを特徴とする請求項1に記載の光学素子。   The optical element according to claim 1, wherein the first medium and the second medium are integrally formed optical members. 前記第1ロッドインテグレーターと前記第2ロッドインテグレーターとに挟まれ、かつ前記第1媒体と前記第2媒体との間に位置する、第3媒体および第4媒体をさらに含み、
前記第3媒体は、前記第4媒体よりも前記第1媒体側に位置し、
前記第4媒体は、前記第3媒体よりも前記第2媒体側に位置し、
前記第3媒体の屈折率は、前記第1ロッドインテグレーターの屈折率および前記第2ロッドインテグレーターの屈折率と等しく、
前記第4媒体の屈折率は、前記第1ロッドインテグレーターの屈折率および前記第2ロッドインテグレーターの屈折率よりも小さい、ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の光学素子。
A third medium and a fourth medium sandwiched between the first rod integrator and the second rod integrator and located between the first medium and the second medium;
The third medium is located closer to the first medium than the fourth medium;
The fourth medium is located closer to the second medium than the third medium;
The refractive index of the third medium is equal to the refractive index of the first rod integrator and the refractive index of the second rod integrator,
4. The optical element according to claim 1, wherein a refractive index of the fourth medium is smaller than a refractive index of the first rod integrator and a refractive index of the second rod integrator. 5. .
前記第1媒体の屈折率は、前記第1面側から前記第2面側に向かうに従って大きくなる、ことを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載の光学素子。 The refractive index of the first medium, the increases in accordance with a first surface toward the second surface side, the optical element according to any one of claims 1 to 3, characterized in that. 前記第1ロッドインテグレーターおよび前記第2ロッドインテグレーターは、前記第1面から前記第2面に向かうに従って断面積が漸次大きくなる、ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の光学素子。   The cross section of the first rod integrator and the second rod integrator gradually increases from the first surface toward the second surface, according to any one of claims 1 to 5. Optical element. 前記第1ロッドインテグレーターおよび前記第2ロッドインテグレーターは、前記第1面から前記第2面に向かうに従って漸次断面積が小さくなる、ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の光学素子。   6. The first rod integrator and the second rod integrator each have a gradually decreasing cross-sectional area from the first surface toward the second surface. 6. Optical element. 請求項1ないし7のいずれか1項に記載の光学素子と、
前記光学素子の前記第1面に入射する光を発生させる光源部と、
を含む、ことを特徴とする照明装置。
An optical element according to any one of claims 1 to 7,
A light source unit for generating light incident on the first surface of the optical element;
A lighting device comprising:
前記光源部は、
前記第1ロッドインテグレーターの前記第1端面に入射する光を発生させる第1発光素子と、
前記第2ロッドインテグレーターの前記第3端面に入射する光を発生させる第2発光素子と、
を有する、ことを特徴とする請求項8に記載の照明装置。
The light source unit is
A first light emitting element for generating light incident on the first end face of the first rod integrator;
A second light emitting element for generating light incident on the third end face of the second rod integrator;
The lighting device according to claim 8, comprising:
請求項8または9に記載の照明装置と、
前記照明装置の前記第2面から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む、ことを特徴とするプロジェクター。
The lighting device according to claim 8 or 9,
A light modulation device that modulates light emitted from the second surface of the illumination device according to image information;
A projection device for projecting an image formed by the light modulation device;
Including a projector.
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