WO2018221579A1 - Optical integrator holder and optical integrator unit - Google Patents

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light
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holder
integrator
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寿行 高岩
大地 酒井
黒田　敏裕
山口　正利
裕 川上
駿 檜山
川村　友人
拓馬 久野
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日立化成株式会社
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    • F21—LIGHTING
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    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
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    • G03B21/14—Details

Abstract

An optical integrator holder having an optical integrator accommodating space, wherein the optical integrator holder has, in the optical integrator accommodating space, a reflecting surface for regularly reflecting or diffusely reflecting light that leaks from an optical integrator.

Description

光インテグレータホルダ及び光インテグレータユニットOptical integrator holder and optical integrator unit
　本発明は、光インテグレータを保持する光インテグレータホルダ及びこの光インテグレータホルダを用いた光インテグレータユニットに関する。 The present invention relates to an optical integrator holder for holding an optical integrator and an optical integrator unit using the optical integrator holder.
　投写型表示装置に組み込まれた光積分機（以下、光インテグレータ）に関し、光源から発せられた光の輝度分布を均一化（以下、光の均一化ともいう）する技術が各種開示されている。 Various techniques for making the luminance distribution of light emitted from a light source uniform (hereinafter also referred to as light homogenization) have been disclosed for an optical integrator (hereinafter referred to as an optical integrator) incorporated in a projection display device.
　投写型表示装置に組み込まれる光インテグレータには、ロッドインテグレータとフライアイインテグレータとがある。ロッドインテグレータは、ロッドの一方の端面から入射した光をロッド内で面内反射させ、出射面で重畳させることによって、輝度分布を均一化するものである。ロッドインテグレータは、フライアイインテグレータに比べて、投写型表示装置の小型化に対応しやすいといった利点を有し、発光素子を光源とする投写型表示装置に適している。 Optical integrators incorporated in projection display devices include rod integrators and fly eye integrators. In the rod integrator, light incident from one end face of the rod is reflected in-plane within the rod and overlapped on the exit surface to make the luminance distribution uniform. The rod integrator has an advantage that it can easily cope with the miniaturization of the projection display device as compared with the fly eye integrator, and is suitable for a projection display device using a light emitting element as a light source.
　ロッドインテグレータのロッドには、ガラスロッド等の中実ロッドと、ミラーを貼り合わせてなる中空ロッドとがある。中空ロッドでは、銀又はアルミ等が蒸着されたミラーの反射面を用いて光を反射させるので、面内反射を繰り返す間に反射損失が発生する。一方、中実ロッドでは、面内反射がほぼ全反射となるので、中空ロッドに比べて反射損失が少ないという利点がある。 There are two types of rod integrator rods: solid rods such as glass rods and hollow rods made by bonding mirrors. In the hollow rod, light is reflected by using a reflecting surface of a mirror on which silver or aluminum or the like is vapor-deposited, so that a reflection loss occurs during repeated in-plane reflection. On the other hand, a solid rod has an advantage that reflection loss is less than that of a hollow rod because in-plane reflection is almost total reflection.
　中実ロッドに関し、投写型表示装置の小型化に対応する技術として、中実ロッドの内部に、光を散乱させる機能を有する散乱粒子をランダムに充填して、散乱を利用して光の均一化を行う技術が開示されている（特許文献１）。
　特許文献１の技術によれば、全反射の繰り返しで光の均一化を行う従来の中実ロッドを用いる場合と比べて、よりコンパクトなサイズで同等の機能を奏する光インテグレータを実現することができる。 For solid rods, as a technology for reducing the size of projection display devices, the solid rods are randomly filled with scattering particles that have the function of scattering light, and light is made uniform using scattering. The technique which performs is disclosed (patent document 1).
According to the technique of Patent Document 1, it is possible to realize an optical integrator that exhibits the same function with a more compact size compared to the case of using a conventional solid rod that makes light uniform by repeating total reflection. .
特開２０１６－６５９０９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-65909
　ただし、特許文献１の技術では、光源から出射されて中実ロッドに入射した光が、散乱粒子に衝突して散乱光となるため、その散乱光の一部が光インテグレータの側面から出射して、光出射効率の低下につながるという課題があった。
　なお、本明細書において、光インテグレータの入射面に入射する光束量に対する、光インテグレータの出射面から出射する光束量の割合を光出射効率と定義する。 However, in the technique of Patent Document 1, since the light emitted from the light source and incident on the solid rod collides with the scattering particles to become scattered light, a part of the scattered light is emitted from the side surface of the optical integrator. There is a problem that the light emission efficiency is reduced.
In this specification, the ratio of the amount of light emitted from the exit surface of the optical integrator to the amount of light incident on the entrance surface of the optical integrator is defined as the light exit efficiency.
　本発明は、上記の課題を解決し、中実ロッドの内部に充填した散乱粒子による光の散乱を利用して光の均一化を行う光インテグレータを用いた光インテグレータユニットにおいて、光出射効率を改善する技術を提供するものである。 The present invention solves the above-mentioned problems and improves light emission efficiency in an optical integrator unit using an optical integrator that makes light uniform by utilizing light scattering by scattering particles filled in a solid rod. The technology to do is provided.
　上記のような問題を解決するため、本発明者らは鋭意検討した結果、特定の構造の光インテグレータホルダを用いることによって上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成させた。本発明は、以下の［１］～［８］を提供する。
［１］　光インテグレータ収容空間を有する光インテグレータホルダであって、前記光インテグレータ収容空間に、光インテグレータ側面からの漏れ光を正反射又は乱反射する反射面を有する、光インテグレータホルダ。
［２］　前記反射面が、前記光インテグレータ収容空間を構成する内壁面である、［１］に記載の光インテグレータホルダ。
［３］　前記反射面が、金属からなる、［１］又は［２］に記載の光インテグレータホルダ。
［４］　前記反射面が、白色体からなる、［１］又は［２］に記載の光インテグレータホルダ。
［５］　［１］～［４］の何れか１つの光インテグレータホルダの光インテグレータ収容空間に光インテグレータを収容した光インテグレータユニットであって、
　前記光インテグレータが、少なくともその一部に、光を散乱する光散乱部を有する光インテグレータユニット。
［６］　前記光インテグレータが、光を入射する入射面と、前記光を出射する出射面と、前記入射面と前記出射面とをつなぐ側面を有する中実ロッドからなり、
　前記光散乱部は、屈折率Ｎ１の媒質に、前記屈折率Ｎ１とは異なる屈折率Ｎ２の散乱粒子とを含有してなる［５］に記載の光インテグレータユニット。
［７］　前記光インテグレータの前記側面と、前記反射面を、略平行にかつ近接して配置した、［６］に記載の光インテグレータユニット。ここで略平行とは、実質的に平行であればよく、完全な平行を意味してもしなくてもよく、発明の効果を著しく阻害しない範囲での誤差を許容するものである。また、近接とは、接触しない程度で近傍であることを意味する。
［８］　前記光インテグレータが、前記光散乱部と、前記屈折率Ｎ１の媒質のみからなり前記側面が全反射面である全反射部とを有する、［６］又は［７］に記載の光インテグレータユニット。 In order to solve the above problems, the present inventors have intensively studied. As a result, they have found that the above problem can be solved by using an optical integrator holder having a specific structure, and have completed the present invention. The present invention provides the following [1] to [8].
[1] An optical integrator holder having an optical integrator accommodating space, wherein the optical integrator accommodating space has a reflecting surface that regularly reflects or irregularly reflects leaked light from the side surface of the optical integrator.
[2] The optical integrator holder according to [1], wherein the reflection surface is an inner wall surface constituting the optical integrator housing space.
[3] The optical integrator holder according to [1] or [2], wherein the reflecting surface is made of metal.
[4] The optical integrator holder according to [1] or [2], wherein the reflecting surface is made of a white body.
[5] An optical integrator unit in which an optical integrator is accommodated in an optical integrator accommodation space of any one of the optical integrator holders according to [1] to [4],
An optical integrator unit, wherein the optical integrator has a light scattering portion for scattering light at least in part.
[6] The optical integrator includes a solid rod having a light incident surface, a light emitting surface that emits the light, and a side surface that connects the light incident surface and the light emitting surface.
The light integrator unit according to [5], wherein the light scattering unit includes a medium having a refractive index N1 and scattering particles having a refractive index N2 different from the refractive index N1.
[7] The optical integrator unit according to [6], wherein the side surface of the optical integrator and the reflecting surface are arranged substantially parallel and close to each other. Here, “substantially parallel” may be substantially parallel, may or may not mean complete parallelism, and allows an error within a range that does not significantly impair the effects of the invention. Moreover, proximity means that it is a neighborhood with no contact.
[8] The optical integrator according to [6] or [7], wherein the optical integrator includes the light scattering portion and a total reflection portion that includes only the medium having the refractive index N1 and the side surface is a total reflection surface. unit.
　中実ロッドの内部に散乱粒子を充填して、その散乱粒子により散乱させた散乱光を利用して光の均一化を行う光インテグレータを用いた光インテグレータユニットにおいて、上記構成からなる光インテグレータホルダを用いることにより、光インテグレータ側面からの漏れ光を光インテグレータ収容空間の反射面で反射させて、再度光インテグレータ内に回収することができ、光出射効率を改善することができる。 In an optical integrator unit using an optical integrator that fills the inside of a solid rod with scattering particles and homogenizes the light using the scattered light scattered by the scattering particles, the optical integrator holder configured as described above is provided. By using it, the leakage light from the side surface of the optical integrator can be reflected by the reflecting surface of the optical integrator housing space and collected again in the optical integrator, and the light emission efficiency can be improved.
一実施形態における光インテグレータユニットの垂直断面図である。It is a vertical sectional view of the optical integrator unit in one embodiment. 他の実施形態における光インテグレータユニットの垂直断面図である。It is a vertical sectional view of an optical integrator unit in another embodiment. 実施例の光インテグレータユニットの全体斜視図である。It is a whole perspective view of the optical integrator unit of an Example. 実施例の光インテグレータユニットの垂直断面図である。It is a vertical sectional view of the optical integrator unit of the example.
　以下、本発明の一実施形態における光インテグレータユニットを詳述する。なお、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, an optical integrator unit according to an embodiment of the present invention will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.
[光インテグレータユニット]
　図１に示すように、本実施形態の光インテグレータユニット１０は、光源１と、光源１の光軸上に配置される光インテグレータ２と、この光インテグレータ２を収容する光インテグレータ収容空間３を有する光インテグレータホルダ５からなる。本実施形態では、光源を含むインテグレータユニットとして説明するが、光源はインテグレータユニットの外部に設けることもできる。
　光インテグレータ収容空間３は、光インテグレータ側面９からの漏れ光を正反射又は乱反射する反射面６を有する。 [Optical integrator unit]
As shown in FIG. 1, the optical integrator unit 10 of the present embodiment includes a light source 1, an optical integrator 2 disposed on the optical axis of the light source 1, and an optical integrator accommodation space 3 for accommodating the optical integrator 2. It consists of an optical integrator holder 5. Although the present embodiment will be described as an integrator unit including a light source, the light source may be provided outside the integrator unit.
The optical integrator housing space 3 has a reflecting surface 6 that regularly or irregularly reflects the leaked light from the side surface 9 of the optical integrator.
[光インテグレータ]
　光インテグレータ２は、入射面７と出射面８と側面９を有すればよい。その他の形状は特に限定されないが、例えば、断面が矩形又は多角形の角柱、入射側が小さく出射側が大きい角錐台、円柱等の形状とすることができる。
　本明細書において、入射面７とはＬＥＤ等の光源１からの光を入射する面を意味し、出射面８とは入射した光を出射する面を意味し、側面９とは入射面７と出射面８をつなぐ面を意味する。 [Optical integrator]
The optical integrator 2 only needs to have an incident surface 7, an exit surface 8, and a side surface 9. Other shapes are not particularly limited, and for example, a rectangular or polygonal prism having a cross section, a truncated pyramid having a small incident side and a large emitting side, a circular column, or the like can be used.
In this specification, the incident surface 7 means a surface on which light from the light source 1 such as an LED is incident, the exit surface 8 means a surface that emits incident light, and the side surface 9 means the incident surface 7 and It means the surface connecting the exit surface 8.
　本実施形態の光インテグレータ２は、内部に散乱粒子を含有する中実部材からなり、屈折率Ｎ１の媒質に、前記屈折率Ｎ１とは異なる屈折率Ｎ２の散乱粒子とを含有してなる光散乱部１１を有する。
　臨界角より大きい入射角を持つ光線は屈折率の高い媒質から屈折率の低い媒質へ進行できないため、屈折率Ｎ１の媒質のみからなる光インテグレータでは、面内反射がほぼ全反射となり、側面９からの光の漏れ（以下、漏れ光という）は発生しないが、屈折率Ｎ１の媒質に、前記屈折率Ｎ１とは異なる屈折率Ｎ２の散乱粒子とを含有してなる光散乱部１１では、漏れ光が発生する。
　本発明によれば、この漏れ光が、光インテグレータ収容空間３の反射面６で、正反射又は乱反射して光インテグレータ２の内部に回収されるため、漏れ光に起因する光出射効率の低下を回避し、光出射効率を改善することができる。 The light integrator 2 of the present embodiment is made of a solid member containing scattering particles therein, and includes a scattering medium having a refractive index N1 and scattering particles having a refractive index N2 different from the refractive index N1. Part 11.
A light ray having an incident angle larger than the critical angle cannot travel from a medium having a high refractive index to a medium having a low refractive index. Therefore, in an optical integrator consisting only of a medium having a refractive index N1, the in-plane reflection is almost totally reflected. Light leakage (hereinafter referred to as leakage light) does not occur, but in the light scattering unit 11 in which the medium having the refractive index N1 contains scattering particles having the refractive index N2 different from the refractive index N1, the leakage light Occurs.
According to the present invention, this leaked light is regularly reflected or irregularly reflected by the reflecting surface 6 of the optical integrator housing space 3 and collected inside the optical integrator 2, so that the light emission efficiency caused by the leaked light is reduced. By avoiding this, the light emission efficiency can be improved.
　図１に示す実施形態では、光インテグレータ２全体が、光散乱部１１からなる。
　その他の実施形態として、図２に示すように、入射面７側を、屈折率Ｎ１の媒質のみからなる全反射部１２とし、出射面８側を、屈折率Ｎ１の媒質に、前記屈折率Ｎ１とは異なる屈折率Ｎ２の散乱粒子を含有してなる光散乱部１１とすることもできる。
　図２に示すように、光インテグレータ２の入射面７側を全反射部１２とし、出射面８側を光散乱部１１とすることで、光出射効率を更に向上させることができる。
　全反射部１２と光散乱部１１の比率は、１：１～１０：１であることが好ましく、１．５：１～５：１がより好ましい。 In the embodiment shown in FIG. 1, the entire optical integrator 2 includes a light scattering portion 11.
As another embodiment, as shown in FIG. 2, the incident surface 7 side is a total reflection part 12 made of only a medium having a refractive index N1, and the exit surface 8 side is a medium having a refractive index N1. It is also possible to obtain a light scattering portion 11 that contains scattering particles having a refractive index N2 different from that of the light scattering portion 11.
As shown in FIG. 2, by making the incident surface 7 side of the optical integrator 2 the total reflection portion 12 and the emission surface 8 side the light scattering portion 11, the light emission efficiency can be further improved.
The ratio between the total reflection portion 12 and the light scattering portion 11 is preferably 1: 1 to 10: 1, and more preferably 1.5: 1 to 5: 1.
　屈折率Ｎ１の媒質としては、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の中から任意の樹脂を選択することができる。このうち、光硬化性樹脂を選択することで、散乱粒子との混合が容易であるという利点及び、硬化後に冷却や乾燥等の工程を必要としないため作業効率が向上するという利点及び、所定の形状に成形しやすいという利点が得られる。また、アクリル系樹脂等を選択することで、光の利用効率を高めることができる。 As the medium having a refractive index N1, an arbitrary resin can be selected from a photocurable resin, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, and the like. Among these, by selecting a photocurable resin, the advantage that mixing with scattering particles is easy, the advantage that work efficiency is improved because a step such as cooling and drying is not required after curing, and a predetermined The advantage that it can be easily formed into a shape is obtained. Moreover, the utilization efficiency of light can be improved by selecting acrylic resin or the like.
　屈折率Ｎ２の散乱粒子としては、プラスチック、ガラス、もしくは、他の材料からなる粒子を用いることができる。散乱粒子は、球状、又はその他の形状を有する。汎用品である球状とすることで、コストを抑制することができる。中実部材に含有される散乱粒子のうち、９０％以上の散乱粒子の粒径が、０．５μｍ以上、５μｍ以下の範囲にあることが望ましい。粒径が小さくなるにつれて光が散乱しやすくなり、過度に散乱が起こると光の取り出し効率が低下する傾向がある。一方、粒径が大きくなるにつれて、光が散乱しづらくなる傾向がある。散乱粒子の粒径を上記の範囲に収めることにより、光の取り出し効率を低下させることなく、十分な光拡散効果を得ることができる。 As the scattering particles having a refractive index of N2, particles made of plastic, glass, or other materials can be used. The scattering particles have a spherical shape or other shapes. Cost can be suppressed by using a general-purpose product in a spherical shape. Of the scattering particles contained in the solid member, the particle size of 90% or more of the scattering particles is preferably in the range of 0.5 μm or more and 5 μm or less. Light tends to scatter as the particle size becomes smaller, and if the scattering occurs excessively, the light extraction efficiency tends to decrease. On the other hand, as the particle size increases, light tends to become difficult to scatter. By keeping the particle size of the scattering particles in the above range, a sufficient light diffusion effect can be obtained without reducing the light extraction efficiency.
　スネルの法則により、屈折率Ｎ１と屈折率Ｎ２の差分が大きいほど、より大きな拡散機能を得ることができる。屈折率Ｎ１と屈折率Ｎ２は、どちらの屈折率が大きくてもよいが、屈折率Ｎ１と屈折率Ｎ２の差は０．００５以上あることが望ましい。屈折率Ｎ１と屈折率Ｎ２の差が０．００５以上かつ０．０１５以下であると、散乱粒子と中実部材の比重を近接させやすくなり、散乱粒子を中実部材に混合させるのが容易となる。また、十分な光拡散効果を得ることもできる。 According to Snell's law, the larger the difference between the refractive index N1 and the refractive index N2, the larger the diffusion function can be obtained. Either the refractive index N1 or the refractive index N2 may be large, but the difference between the refractive index N1 and the refractive index N2 is preferably 0.005 or more. When the difference between the refractive index N1 and the refractive index N2 is 0.005 or more and 0.015 or less, the specific gravity of the scattering particles and the solid member can be easily approached, and the scattering particles can be easily mixed with the solid member. Become. In addition, a sufficient light diffusion effect can be obtained.
　散乱粒子の含有率は、好ましくは０．１～１０体積％、より好ましくは０．５～３体積％であり、出射面から出射させる光の均一性及び/又は光量に応じて調整することができる。
　屈折率Ｎ１の媒質に屈折率Ｎ２の散乱粒子を含有してなる光散乱部１１内において、散乱粒子の含有率に差をつけて、出射面５側で散乱粒子をより多く含有させることもできる。
　上記の実施形態では、屈折率Ｎ１の媒質に屈折率Ｎ２の散乱粒子を含有してなる光散乱部１１について説明したが、光インテグレータ２の表面に凹凸形状をつけて光を散乱させることもできる。 The content of the scattering particles is preferably 0.1 to 10% by volume, more preferably 0.5 to 3% by volume, and can be adjusted according to the uniformity and / or the amount of light emitted from the exit surface. it can.
In the light scattering portion 11 in which the medium having the refractive index N1 contains the scattering particles having the refractive index N2, it is possible to make the content of the scattering particles different so that more scattering particles are contained on the exit surface 5 side. .
In the above-described embodiment, the light scattering unit 11 in which the scattering medium having the refractive index N2 is contained in the medium having the refractive index N1 has been described. However, the surface of the optical integrator 2 may be provided with an uneven shape to scatter light. .
 [光インテグレータホルダ]
　光インテグレータホルダ５は、光インテグレータ収容空間３部分と、筐体４部分を有する。
　光インテグレータ収容空間３は、光インテグレータ側面からの漏れ光を正反射又は乱反射させる反射面６を有する。反射面６の反射率は、０％超の範囲で高いほど好ましい。 [Optical integrator holder]
The optical integrator holder 5 has an optical integrator accommodating space 3 portion and a housing 4 portion.
The optical integrator housing space 3 has a reflecting surface 6 that regularly reflects or irregularly reflects leaked light from the side surface of the optical integrator. The reflectance of the reflecting surface 6 is preferably as high as possible in a range exceeding 0%.
　本実施形態では、筐体４で囲まれた内部空間を光インテグレータ収容空間３として、光インテグレータ収容空間３に面した筐体４の壁面を反射面６としている。筐体４の壁面を反射面６とすることにより、反射面６の変形を抑制することができる。
　その他の実施形態として、光インテグレータ収容空間３に面した筐体４の壁面と、光インテグレータ２の側面９との間に、独立部材の反射体を配置して反射面６とすることもできる。
　反射面６と光インテグレータ２の側面９とは、平行にかつ近接して配置することが好ましい。このように配置することにより、光インテグレータ２の内部に回収される光量を効果的に増加させることができる。ここで略平行とは、実質的に平行であればよく、完全な平行を意味してもしなくてもよいことを意味する。具体的には、例えば、平行方向から－１０度以上１０度以下の範囲内の方向であり、発明の効果を著しく阻害しない範囲での誤差は許容される。また、ここで近接とは、接触しない程度で近傍であることを意味する。具体的には、例えば、光インテグレータ２と筐体４の間隙（Ｘ）が０．００１mm以上１mm以下の範囲内であり、発明の効果を著しく阻害しない範囲での誤差は許容される。光漏れを少なくする観点から、０．００１mm以上０．３mm以下が好ましく、０．００１mm以上０．１mm以下が更に好ましい。 In this embodiment, the internal space surrounded by the housing 4 is used as the optical integrator housing space 3, and the wall surface of the housing 4 facing the optical integrator housing space 3 is used as the reflecting surface 6. By making the wall surface of the housing 4 the reflective surface 6, deformation of the reflective surface 6 can be suppressed.
As another embodiment, an independent member reflector may be disposed between the wall surface of the housing 4 facing the optical integrator housing space 3 and the side surface 9 of the optical integrator 2 to form the reflecting surface 6.
The reflecting surface 6 and the side surface 9 of the optical integrator 2 are preferably arranged in parallel and close to each other. By arranging in this way, the amount of light collected inside the optical integrator 2 can be effectively increased. Here, “substantially parallel” means that it is only required to be substantially parallel, and it may or may not mean complete parallelism. Specifically, for example, an error within a range that is within a range of −10 degrees to 10 degrees from the parallel direction and does not significantly impair the effects of the invention is allowed. Further, here, the proximity means that it is in the vicinity without contact. Specifically, for example, the gap (X) between the optical integrator 2 and the housing 4 is within a range of 0.001 mm to 1 mm, and an error within a range that does not significantly impair the effects of the invention is allowed. From the viewpoint of reducing light leakage, it is preferably 0.001 mm or more and 0.3 mm or less, and more preferably 0.001 mm or more and 0.1 mm or less.
　反射面６は、反射率の高い高反射材料で構成される。
　本明細書において、高反射材料とは、反射率が８５％以上の材料を意味する。高反射材料の反射率は、好ましくは８８％以上、より好ましくは９０％以上である。 The reflective surface 6 is made of a highly reflective material having a high reflectance.
In this specification, the highly reflective material means a material having a reflectance of 85% or more. The reflectivity of the highly reflective material is preferably 88% or more, more preferably 90% or more.
　反射面６は、例えば、アルミ、銀等の金属をめっき加工又は蒸着加工することで得ることができる。また、反射面６は、白色シリコン又は白色ポリカーボネート樹脂製の白色体で構成することで得ることもできる。
　反射面６を上記の金属や白色体で構成することにより、光インテグレータ２の内部に回収される光量を効果的に増加させることができる。 The reflective surface 6 can be obtained, for example, by plating or vapor-depositing a metal such as aluminum or silver. Moreover, the reflective surface 6 can also be obtained by comprising a white body made of white silicon or white polycarbonate resin.
By configuring the reflecting surface 6 with the above metal or white body, the amount of light collected in the optical integrator 2 can be effectively increased.
　筐体４の内壁面の反射面６のみを高反射材料で構成してもよいし、或いは、筐体４自体を高反射材料で構成することもできる。
　筐体４自体を高反射材料で構成し、その筐体内に形成する光インテグレータ収容空間３の内壁面を反射面６として用いることで、より簡易な構成で本発明の効果を得ることができる。 Only the reflective surface 6 of the inner wall surface of the housing 4 may be made of a highly reflective material, or the housing 4 itself may be made of a highly reflective material.
By configuring the housing 4 itself with a highly reflective material and using the inner wall surface of the optical integrator housing space 3 formed in the housing as the reflecting surface 6, the effects of the present invention can be obtained with a simpler configuration.
　以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist.
　図３及び図４に示す光インテグレータユニット１０を用いて、光インテグレータ２の正面輝度を測定した。 The front luminance of the optical integrator 2 was measured using the optical integrator unit 10 shown in FIGS.
（光インテグレータの仕様）
　光インテグレータ２は、長さ４．１５ｍｍ、高さ１．０５ｍｍ、幅１．０５ｍｍの四角柱の形状を有する。その内部は、透明度の高い、屈折率１．５１の媒質で満たされ、その媒質中には、透明度の高い、屈折率１．５９の粒子がランダムに分布している。媒質として日立化成（株）製ヒタロイド９５０１（商品名）を使用した。これは、ウレタンアクリレート系の光硬化樹脂である。また、粒子として、積水化成品工業（株）製テクポリマーＳＳＸ－３０２ＡＢＥ（商品名）を使用した。これは、架橋ポリスチレン樹脂の微粒子であり、形状は球形、平均直径は２μｍで、全体の９５％以上の粒子が平均直径と０．５μｍ以内の差である単分散粒子である。 (Specification of optical integrator)
The optical integrator 2 has a quadrangular prism shape with a length of 4.15 mm, a height of 1.05 mm, and a width of 1.05 mm. The inside of the medium is filled with a medium having a high refractive index and a refractive index of 1.51, and particles having a high transparency and a refractive index of 1.59 are randomly distributed in the medium. Hitachi Chemical 951 (trade name) manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. was used as the medium. This is a urethane acrylate-based photo-curing resin. As particles, Sekisui Plastics Co., Ltd. Techpolymer SSX-302ABE (trade name) was used. These are fine particles of a crosslinked polystyrene resin, and the shape is spherical, the average diameter is 2 μm, and 95% or more of the particles are monodisperse particles having a difference within 0.5 μm from the average diameter.
（光インテグレータの製造方法）
　光インテグレータ２は、以下のように製造した。まず、光硬化樹脂の中に、全体の重量の０．６％の微粒子を入れ十分攪拌し、その後脱泡した。厚み１．０５ｍｍの金属板の中央を６０ｍｍ角でくりぬいたものを製作し、その両面をガラス板で挟んだものを型とした。これにより、型内に長さ６０ｍｍ、幅６０ｍｍ、深さ１．０５ｍｍの空隙ができる。この空隙に上記脱泡後の樹脂を流し込んだ。このとき中に空気が入らないようにした。その後、ガラス越しにＵＶランプを照射させ、樹脂を十分に硬化させた。その後、製品を取り出して、ダイサー（ＤＡＣ５５２、（株）ディスコ製）にて、幅１．０５ｍｍ、長さ４．１５ｍｍに切り出した。側面は粒径＃５０００のダイシングブレードを用い、回転数３０，０００ｒｐｍ、切削速度１ｍｍ／ｓの条件で加工した。 (Optical integrator manufacturing method)
The optical integrator 2 was manufactured as follows. First, 0.6% of the total weight of fine particles was placed in a photo-curing resin and stirred sufficiently, and then defoamed. A metal plate having a thickness of 1.05 mm and a center of which was hollowed by a 60 mm square was manufactured, and a metal plate having both sides sandwiched between glass plates was used as a mold. As a result, a gap having a length of 60 mm, a width of 60 mm, and a depth of 1.05 mm is formed in the mold. The defoamed resin was poured into this void. At this time, air was prevented from entering. Thereafter, a UV lamp was irradiated through the glass to sufficiently cure the resin. Thereafter, the product was taken out and cut into a width of 1.05 mm and a length of 4.15 mm with a dicer (DAC552, manufactured by DISCO Corporation). The side surface was processed using a dicing blade having a particle size of # 5000 under the conditions of a rotation speed of 30,000 rpm and a cutting speed of 1 mm / s.
（光インテグレータホルダを構成する筐体の仕様）
　筐体４は、２ｃｍ角の白色ポリカーボネート（ユーピロンＥＨＲ３１００、三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製）を肉厚が３ｍｍとなるように切削することにより製作した。形状はＬ字型断面をもつ柱体とし、これを２つ組み合わせて、光インテグレータ２の側面９の外周を囲うように配置して、光インテグレータ収容空間３とした。このように、Ｌ字型断面をもつ柱体を２つ組合せて光インテグレータ収容空間３を形成することにより、光インテグレータ２と筐体４の間隙（Ｘ）の調整が容易となる。また、同形状とすることにより、筐体４の内面で、光インテグレータ２の側面９の外周を囲う箇所に、反射面６となる反射体を設置する作業を簡単に行うことができる。 (Specifications of the housing that constitutes the optical integrator holder)
The casing 4 was manufactured by cutting a 2 cm square white polycarbonate (Iupilon EHR3100, manufactured by Mitsubishi Engineering Plastics Co., Ltd.) so that the thickness was 3 mm. The shape is a column having an L-shaped cross section, and two of them are combined so as to surround the outer periphery of the side surface 9 of the optical integrator 2, thereby forming the optical integrator accommodation space 3. As described above, by forming the optical integrator accommodation space 3 by combining two pillars having an L-shaped cross section, the gap (X) between the optical integrator 2 and the housing 4 can be easily adjusted. Further, by adopting the same shape, it is possible to easily perform the work of installing the reflector to be the reflection surface 6 at the location surrounding the outer periphery of the side surface 9 of the optical integrator 2 on the inner surface of the housing 4.
（反射面）
　反射面６は、下記表１に示すシート又はテープを、筐体４の内面で、光インテグレータ２の側面９の外周を囲う箇所に設置して形成した。
　実施例１では、拡散反射の効果確認を目的に白色シートを選定し、筐体４の内面の上記箇所に貼り付けた。白色シートとして、東レ（株）製ルミラーＥ２０を使用した。この面に光が当たると散乱反射し、その反射率は約９０％であった。
　実施例２では、正反射の効果確認を目的に銀色シートを選定し、筐体４の内面の上記箇所に貼り付けた。銀色シートとして、きもと（株）製レフホワイトＲＷ１２５を使用した。この面に光が当たると正反射し、その反射率は約９０％であった。
　比較例１では、光が反射しない場合の確認を目的に黒色テープを選定し、筐体４の内面の上記箇所に貼り付けた。黒色テープとして、ニチバン（株）製ビニールテープＶＴ－１９６を使用した。 (Reflective surface)
The reflection surface 6 was formed by installing the sheet or tape shown in Table 1 below at a location surrounding the outer periphery of the side surface 9 of the optical integrator 2 on the inner surface of the housing 4.
In Example 1, a white sheet was selected for the purpose of confirming the effect of diffuse reflection, and was affixed to the above location on the inner surface of the housing 4. Lumirror E20 manufactured by Toray Industries, Inc. was used as a white sheet. When light hits this surface, it was scattered and reflected, and the reflectance was about 90%.
In Example 2, a silver sheet was selected for the purpose of confirming the effect of regular reflection, and was affixed to the above location on the inner surface of the housing 4. As a silver sheet, Lef White RW125 manufactured by Kimoto Co., Ltd. was used. When light hits this surface, it was regularly reflected, and the reflectance was about 90%.
In Comparative Example 1, a black tape was selected for the purpose of confirming that light was not reflected, and was affixed to the above location on the inner surface of the housing 4. As a black tape, vinyl tape VT-196 manufactured by Nichiban Co., Ltd. was used.
（光源）
　光源１として、ＬＥＤ（ＯＳＲＡＭ社製　ＬＴＲＢ　Ｒ８ＳＦ）を使用した。１つのＬＥＤに赤、青、緑の３素子が搭載されたものである。 (light source)
As the light source 1, an LED (LTRB R8SF manufactured by OSRAM) was used. One LED is mounted with three elements of red, blue, and green.
（輝度測定）
　ＬＥＤを光インテグレータの入射面中心に密着させて配置し、アノードを共通にして、グランドと赤色素子の間には１ｋΩ、青色素子には１５０Ωの抵抗を挟み、ＬＥＤに２．７Ｖ印加して発光させ、光インテグレータ２を、前記Ｌ字型断面をもつ柱体で囲ったうえで、輝度計１３を用いて光インテグレータの出射面の正面輝度を測定した。
　このとき、光インテグレータホルダ２と筐体４の間隙（Ｘ）は０．１ｍｍに設定した。
　輝度計１３は、コニカミノルタ（株）製２次元色彩輝度計ＣＡ－１５００を使用した。輝度は、光インテグレータ出射面内の平均値で評価した。 (Brightness measurement)
The LED is placed in close contact with the center of the incident surface of the light integrator, the anode is shared, a 1 kΩ resistor is placed between the ground and the red element, and a 150 Ω resistor is placed between the blue element, and 2.7 V is applied to the LED to emit light. Then, after the optical integrator 2 was surrounded by the column having the L-shaped cross section, the luminance of the front surface of the light integrator was measured using the luminance meter 13.
At this time, the gap (X) between the optical integrator holder 2 and the housing 4 was set to 0.1 mm.
As the luminance meter 13, a two-dimensional color luminance meter CA-1500 manufactured by Konica Minolta Co., Ltd. was used. The luminance was evaluated by an average value in the light integrator emission surface.
（評価結果）
　評価結果を表１に示す。
　実施例１：光インテグレータ側面外周に白色シートを設置したとき、輝度は３３，１６０ｃｄ／ｍ２となり、ホルダーのないとき（比較例２）と比較して約９％の輝度上昇となった。
　実施例２光インテグレータ側面外周に銀色シートを設置したとき、輝度は３３，９７０ｃｄ／ｍ２となり、ホルダーのないとき（比較例２）と比較して約１１％の輝度上昇となった。
　比較例１：光インテグレータ側面外周に黒色テープを設置したとき、輝度は３０，１５０ｃｄ／ｍ２となり、ホルダーのないとき（比較例２）とほとんど変わらなかった。 (Evaluation results)
The evaluation results are shown in Table 1.
Example 1: When a white sheet was installed on the outer periphery of the side surface of the optical integrator, the luminance was 33,160 cd / m 2 , which was about 9% higher than that without the holder (Comparative Example 2).
Example 2 When a silver sheet was installed on the outer periphery of the side surface of the light integrator, the luminance was 33,970 cd / m 2 , which was about 11% higher than that without the holder (Comparative Example 2).
Comparative Example 1: When black tape was installed on the outer periphery of the side surface of the optical integrator, the luminance was 30,150 cd / m 2 , which was almost the same as when there was no holder (Comparative Example 2).
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、光インテグレータ収容空間に反射面を有する実施例１及び実施例２によれば、中実ロッドの内部に散乱粒子を充填し、散乱光を利用して光の均一化を行う光インテグレータを用いた光インテグレータユニットにおいて、光出射効率を改善することができる。 As shown in Table 1, according to Example 1 and Example 2 having a reflecting surface in the optical integrator accommodating space, the solid rod is filled with scattering particles, and the light is homogenized using the scattered light. In the optical integrator unit using the optical integrator to be performed, the light emission efficiency can be improved.
１　光源
２　光インテグレータ
３　光インテグレータ収容空間
４　筐体
５　光インテグレータホルダ
６　反射面
７　入射面
８　出射面
９　側面
１０　光インテグレータユニット
１１　光散乱部
１２　全反射部
１３　輝度計
  DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Optical integrator 3 Optical integrator accommodation space 4 Case 5 Optical integrator holder 6 Reflective surface 7 Incident surface 8 Outgoing surface 9 Side surface 10 Optical integrator unit 11 Light scattering part 12 Total reflection part 13 Luminance meter

Claims (8)

  1. 　光インテグレータ収容空間を有する光インテグレータホルダであって、
    　前記光インテグレータ収容空間に、光インテグレータ側面からの漏れ光を正反射又は乱反射する反射面を有する、光インテグレータホルダ。     An optical integrator holder having an optical integrator accommodation space,
    An optical integrator holder having a reflection surface for specularly or irregularly reflecting leakage light from the side surface of the optical integrator in the optical integrator accommodation space.
  2. 　前記反射面が、前記光インテグレータ収容空間を構成する内壁面である、請求項１に記載の光インテグレータホルダ。 The optical integrator holder according to claim 1, wherein the reflecting surface is an inner wall surface constituting the optical integrator accommodating space.
  3. 　前記反射面が、金属からなる、請求項１又は２に記載の光インテグレータホルダ。 The optical integrator holder according to claim 1 or 2, wherein the reflecting surface is made of metal.
  4. 　前記反射面が、白色体からなる、請求項１又は２に記載の光インテグレータホルダ。 The optical integrator holder according to claim 1 or 2, wherein the reflecting surface is made of a white body.
  5. 　請求項１～４の何れか１項の光インテグレータホルダの光インテグレータ収容空間に光インテグレータを収容した光インテグレータユニットであって、
    　前記光インテグレータが、少なくともその一部に、光を散乱する光散乱部を有する光インテグレータユニット。     An optical integrator unit in which an optical integrator is accommodated in the optical integrator accommodating space of the optical integrator holder according to any one of claims 1 to 4,
    An optical integrator unit, wherein the optical integrator has a light scattering portion for scattering light at least in part.
  6. 　前記光インテグレータが、光を入射する入射面と、前記光を出射する出射面と、前記入射面と前記出射面とをつなぐ側面を有する中実ロッドからなり、
    　前記光散乱部は、屈折率Ｎ１の媒質に、前記屈折率Ｎ１とは異なる屈折率Ｎ２の散乱粒子を含有してなる請求項５に記載の光インテグレータユニット。     The optical integrator comprises a solid rod having a light incident surface, a light emitting surface that emits the light, and a side surface that connects the light incident surface and the light emitting surface.
    6. The light integrator unit according to claim 5, wherein the light scattering unit includes scattering particles having a refractive index N2 different from the refractive index N1 in a medium having a refractive index N1.
  7. 　前記光インテグレータの前記側面と、前記反射面を、略平行にかつ近接して配置した、請求項６に記載の光インテグレータユニット。 The optical integrator unit according to claim 6, wherein the side surface of the optical integrator and the reflecting surface are arranged substantially parallel and close to each other.
  8. 　前記光インテグレータが、前記光散乱部と、前記屈折率Ｎ１の媒質のみからなり前記側面が全反射面である全反射部とを有する、請求項６又は７に記載の光インテグレータユニット。 The optical integrator unit according to claim 6 or 7, wherein the optical integrator includes the light scattering portion and a total reflection portion that is formed only of the medium having the refractive index N1 and the side surface is a total reflection surface.
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