WO2019088124A1

WO2019088124A1 - 光照射装置及び偏光光源用インテグレータ

Info

Publication number: WO2019088124A1
Application number: PCT/JP2018/040390
Authority: WO
Inventors: 寿行高岩; 黒田　敏裕; 山口　正利; 駿檜山
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2019-05-09
Anticipated expiration: 2020-04-30

Abstract

省電力及び小型化に寄与し、且つ、偏光を有する光を出射することで光の利用効率を向上させる光照射装置を提供する。該光照射装置は、偏光を発する偏光光源１と、偏光光源１からの入射光ＰＬ_１を入射する入射面２１を有し、入射面２１に対向し、入射光ＰＬ_１を出射光ＰＬ_２として出射する出射面２２を有する光インテグレータ２とを備え、光インテグレータ２の出射光ＰＬ_２が偏光を有する。

Description

光照射装置及び偏光光源用インテグレータ

　本発明は、偏光特性を有する光を照射する光照射装置及び偏光光源用インテグレータに関するものである。

　プロジェクタ等の表示装置用の映像投射装置では、赤、緑、青の３色の光源を時間分割し、カラー化する光学系が一般的である。このカラー化技術は、通常、フィールドシーケンシャルカラー（以下、ＦＳＣと称する。）と呼ばれる手法である。
　ＦＳＣを用いるには、混色性と均質性の高い３色の光線を、映像投射装置内に搭載されたＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｏｎ　Ｓｉｌｉｃｏｎ）、ＬＣ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ）、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）及びＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）等の光学素子に照射しなければならない。
　透明ロッドを用いた映像投射装置が、特許文献１、２等に開示されている。複数光源からの光線の混色性と均質性に関して、特許文献１では、複数の光源からの光線をレンズでロッドに導光する方法が記載されている。特許文献２では、複数の光源からの光線をダイクロイックミラーで合成した後、ロッドに導光する方法が記載されている。

　近年、ヘッドマウントディスプレイに代表されるウエアラブル表示装置の開発が進められている。ウエアラブル表示装置用の映像投射装置は、体に装着するため、省電力で明るく小型であることが求められている。
　映像投射装置を小型化するために、複数の光源を１個の筐体に搭載したマルチチップ光源を用いることが考えられる。マルチチップ光源を用いる場合、特許文献１、２で提案されているロッドでは、混色性と均質性を満足するためには、光インテグレータとしての機能を十分に発現させる必要があり、長いロッドの光インテグレータが必要になるので小型化には向かない。

　また、ＬＣＯＳ及びＬＣ等の偏光依存性を示す光学素子は、光の利用効率が入射する光の偏光成分によって変化する。例えば、入射する光の偏光成分が光学素子の有する偏光依存性に合致した場合は光の利用効率が良好となる。一方、入射する光が偏光成分を有さない等の光学素子の有する偏光依存性に反する場合は光の利用効率が低くなる。

特開２００４－３３４０８３号公報特開２０００－１３１６６５号公報

　本発明の目的は、上記問題を解決し、省電力及び小型化に寄与し、且つ、偏光を有する光を出射することで光の利用効率を向上させる光照射装置及び偏光光源用インテグレータを提供することである。

　本発明は、以下のものに関する。
（１）偏光を発する偏光光源と、前記偏光光源からの入射光を入射する入射面を有し、前記入射面に対向し、前記入射光を出射光として出射する出射面を有する光インテグレータとを備え、前記光インテグレータの前記出射光が偏光を有する、光照射装置。
（２）前記入射光の偏光方向に対して直交する前記出射光の偏光成分の輝度をＬ_１とし、前記入射光の偏光方向に対して平行する前記出射光の偏光成分の輝度をＬ_２とした場合、下記式（１）で算出される偏光度Ｐが５％以上である、（１）の光照射装置。
　Ｐ＝｛（Ｌ_２－Ｌ_１）／（Ｌ_２＋Ｌ_１）｝×１００・・・式（１）
（３）前記光インテグレータは、導光部材と、前記導光部材に保持される散乱粒子とを備え、
　前記導光部材の屈折率Ｎ_１は、前記散乱粒子の屈折率Ｎ_２と異なる、（１）又は（２）の光照射装置。
（４）前記光インテグレータの外形が略四角柱形状である、（１）～（３）のいずれかの光照射装置。
（５）前記光インテグレータの外形が略四角錐台形状である、（１）～（３）のいずれかの光照射装置。
（６）前記光インテグレータの外周面は、前記入射光の偏光方向に対するなす角が０度以上３０度以下である、（１）～（５）のいずれかの光照射装置。
（７）前記光インテグレータの外周面は、前記入射光の偏光方向と略平行である平行面と、前記入射光の偏光方向と略直角である直角面とを有する、（１）～（６）のいずれかの光照射装置。
（８）偏光光源が発する偏光を有する入射光を入射する入射面を有し、前記入射面に対向し、前記入射光を出射光として出射する出射面を有し、前記出射光が偏光を有する、偏光光源用インテグレータ。

　本発明によれば、省電力及び小型化に寄与し、且つ、偏光を有する光を出射することで光の利用効率を向上させる光照射装置及び偏光光源用インテグレータを提供することができる。

本発明の光照射装置の一態様を説明するための斜視図（その１）である。本発明の光照射装置の一態様を説明するための斜視図（その２）である。本発明の光照射装置が備える光インテグレータの一態様を説明するための斜視図（その１）である。本発明の光照射装置が備える光インテグレータの一態様を説明するための斜視図（その２）である。本発明の光照射装置の輝度を測定する一態様を説明するための模式図である。本発明の光照射装置の輝度を測定する領域を説明するための平面図である。本発明の光照射装置の偏光度Ｐを算出する一態様を説明するための平面図である。本発明の光インテグレータの回転角を説明するための平面図である。

［光照射装置］
　本発明の実施の形態に係る光照射装置は、図１に示すように、偏光を発する偏光光源１と、偏光光源１からの入射光ＰＬ_１を入射する入射面２１を有し、入射面２１に対向し、入射光ＰＬ_１を出射光ＰＬ_２として出射する出射面２２を有する光インテグレータ２とを備える。光インテグレータ２の出射光ＰＬ_２が偏光を有することを特徴とする。

　本発明の実施の形態に係る光照射装置は、入射光ＰＬ_１の偏光方向に対して直交する出射光ＰＬ_２の偏光成分の輝度をＬ_１とし、入射光ＰＬ_１の偏光方向に対して平行する出射光ＰＬ_２の偏光成分の輝度をＬ_２とした場合、下記式（１）で算出される偏光度Ｐが５％以上であることが好ましい。
　Ｐ＝｛（Ｌ_２－Ｌ_１）／（Ｌ_２＋Ｌ_１）｝×１００・・・式（１）

　偏光度Ｐが５％以上である光照射装置は、光依存性を示す光学素子に照射した場合に、光の利用効率を良好にすることができる。この点から、偏光度Ｐは、１５％以上であることがより好ましく、２５％以上であることがさらに好ましく、３５％以上であることがよりさらに好ましく、５０％以上であることが特に好ましい。該偏光度Ｐの上限値に特に制限はないが、９５％以下であってもよいし、９０％以下であってもよいし、８５％以下であってもよい。

　偏光光源１は、特定方向に偏波した光である偏光を発する光源である。偏光光源１としては、例えば、直線偏光を発するレーザ等を用いることができる。また、偏光光源１としては、多くの振動方向の光が混合している部分偏光を発する光源を用いることができる。
　偏光光源１は、光インテグレータ２に入射する光として偏光を発せればよく、図２に示すように、ＬＥＤ等の非偏光光源１１を用いる場合は、偏光板、偏光フィルタ及び偏光プリズム等の偏光子１２を併用すればよい。
　なお、偏光光源１は、発光点が１つでもよく、同じ偏光成分を有する２つ以上の発光点であってもよい。

　光インテグレータ２は、図３に示すように、光を入射する入射面２１と、光を出射する出射面２２と、入射面２１と出射面２２とをつなぐ側面２３～２６とを備える。光インテグレータ２に入射した光は、入射面２１側から出射面２２方向へ伝播すると共に、伝播する光の一部が側面２３～２６で反射し、出射面２２へと導光される。
　光インテグレータ２の入射面２１に２つ以上の発光点を有する偏光光源１からの光が入射されると、光が散乱しながら出射面２２方向へ伝播することになるので、内部で光が広がり混色性と均質性の高い光が出射面２２から出射される。

　光インテグレータ２は、導光部材３０と、導光部材３０に保持される散乱粒子３１とを備えることが好ましい。導光部材３０の屈折率Ｎ_１は、散乱粒子３１の屈折率Ｎ_２と異なることが好ましい。
　光インテグレータ２に入射された光は、スネルの法則によれば、屈折率の異なる媒質を通過するときに、入射する角度とは異なる角度で出射する。散乱粒子３１は、スネルの法則に従って、進行する光線の角度を変更させることで散乱させる機能を有する。導光部材３０の屈折率Ｎ_１と散乱粒子３１の屈折率Ｎ_２の関係は、スネルの法則に従って、差が大きくなることでより大きな拡散機能が得られるので差が大きい関係であることが好ましい。

　散乱粒子３１の形状は、特に限定されないが、例えば、球状、円柱状、楕円柱状及び多角柱状とすることが好ましい。なかでも、入手のしやすさの観点及びコストの観点から、球状がより好ましい。
　散乱粒子３１を球状とした場合は、その粒径（粒子の直径）が小さいほど光線を曲げる角度が大きくなり、高い散乱性能が得られる。散乱粒子３１の粒径は、入射する光線の波長より大きく、その波長の１０倍以下にすることが好ましい。散乱粒子３１の直径が入射する光線の波長より小さいと、大きな散乱が得られる。しかし、散乱粒子３１に光線が当たる確立が小さくなるため、均質性を確保するため、散乱粒子３１の充填率を増やすことになり、光の利用効率の低下が懸念されるが、散乱粒子３１の直径が入射する光線の波長より大きいことで、該利用効率の低下の懸念がなくなる傾向にあり好ましい。逆に、散乱粒子３１の粒径が入射する光線の波長の１０倍以上になると、進行する光線の角度を変更できる角度が小さくなり、所望の混色性と均質性を得るため光インテグレータ２を長くすることになるため、その波長の１０倍以下にすることで、目的とする小型化に寄与しやすくなる傾向にある。
　散乱粒子３１が球状以外であっても、表面に凹凸が無い場合は、概ね上記と同じことがいえる。
　もちろん、散乱粒子３１の表面に波長オーダーの微細構造を設けてもよい。この場合は、形状を任意にして、散乱粒子３１の粒径を大きくしても、大きな散乱効果が得られることが期待できる。
　以上の観点を考慮し、散乱粒子３１の形状、大きさ、体積比率を適宜調整すればよい。

　散乱粒子３１は、光と衝突した回数に依存して透過率及び偏光維持率を低下させる。つまり、散乱粒子３１の存在率は、光と散乱粒子３１の衝突する平均的な距離である平均自由行程とに反比例する。また、光の透過率及び偏光維持率は、光と散乱粒子３１が衝突した回数分落ちるため、光と散乱粒子３１の衝突する平均的な距離である平均自由行程とに比例する。すなわち、散乱粒子３１の存在率は、明るさ及び偏光度に反比例する。散乱粒子３１の存在率が高いと、光の利用効率が落ちるため、混色性及び均質性と光の利用効率を考慮して、散乱粒子３１の充填量を適宜決めるとよい。

　光インテグレータ２の外形は、図３に示すように、略四角柱形状であることが好ましい。ここで、「略四角柱形状」とは、実質的に四角柱形状とみなせる形状を指す。なお、本明細書において、「略ＸＸＸ」とは、特に断らなくとも、実質的にＸＸＸとみなせることを意味し、以下同様である。
　入射面２１及び出射面２２の面積（高さＨ×幅Ｗ）は、入射する光の利用効率を良好とする観点から、入射面２１に入射する光が形成する面積と略同等とすることが好ましく、少なくとも取り付けの公差を考慮した最小のサイズとすることがより好ましい。入射面２１及び出射面２２の高さＨ、幅Ｗは、入射する光線と略同等とする場合は、取り付けの公差を考慮して、組立て時に調整することが好ましい。
　入射面２１の面積（高さＨ×幅Ｗ）は、光線の取り込みを良好にする観点から、入射面２１に入射する光が形成する面積と略同等であることが好ましく、同等以上であることがより好ましい。

　出射面２２を出射する光線の輝度は、入射面２１に入射する光が形成する面積に対して、出射面２２の面積が反比例する。つまり、入射面２１に入射する光が形成する面積に対し、出射面２２の面積を２倍にすると、出射面２２を出射する光線の輝度が半分になる。また、出射面２２の面積を大きくすると閉じ込めの効果が落ち、混色性能も小さくなる。このため、散乱粒子３１の存在率を増加する必要があり、そうした場合、光の利用効率及び輝度がさらに劣化する傾向にある。
　出射面２２の面積は、入射面２１に入射する光が形成する面積と略同等にして調整するか、組立ての公差を考慮して２倍以下に設定することが好ましい。

　入射面２１及び出射面２２の幅Ｗと高さＨの関係が幅Ｗ＞高さＨである場合、混色性及び均質性を向上させる観点から、長さＬは、幅Ｗの３倍以上とすることが好ましく、幅Ｗの４倍以上とすることがより好ましく、幅Ｗの５倍以上とすることがさらに好ましい。幅Ｗの３倍以上の長さＬに設定した場合は、散乱粒子３１の存在率を減らす調整をすることで、混色性及び均質性を満たしたままで光の利用効率を維持できる傾向にある。

　入射面２１及び出射面２２は、略平行にすることが好ましい。入射面２１及び出射面２２が略平行であることにより、入射面２１に垂直に入射する光の平均角度を保ったまま光の入出射が可能となり、光の利用効率を維持することができる傾向にある。
　入射面２１及び出射面２２は、同じ形状にすることが望ましい。入射面２１及び出射面２２が同じ形状であることにより、側面２３～２６による内面反射での光の漏れを低減すると共に、側面２３～２６での効率のよい反射を行うことができ、光の消失を低減できる傾向にある。

　光インテグレータ２の外周面（側面２３～２６）は、入射光ＰＬ_１の偏光方向に対するなす角が０度以上３０度以下であることが好ましい。光インテグレータ２の外周面（側面２３～２６）が上記範囲であることで、入射光ＰＬ_１の偏光を維持した出射光ＰＬ_２とすることができる傾向にあり、この点から、０度以上２０度以下であることがより好ましく、０度以上１０度以下であることがさらに好ましく、０度であることが特に好ましい。
　光インテグレータ２の外周面（側面２３～２６）は、入射光ＰＬ_１の偏光方向と略平行である平行面と、入射光ＰＬ_１の偏光方向と略直角である直角面とを有することが特に好ましい。ここでいう「略平行」とは、光インテグレータ２の外周面（側面２３～２６）のいずれかと入射光ＰＬ_１の偏光方向が実質的に平行になっているとみなすことができることをいう。また、ここでいう「略直交」とは、光インテグレータ２の外周面（側面２３～２６）のいずれかと入射光ＰＬ_１の偏光方向が実質的に垂直になっているとみなすことができることをいう。

　光インテグレータ２の外形は、略錐台形状であることが好ましい。ここでの略錐台形状とは、略多角錐台形状及び略円錐台形状等をいう。なお、略四角錐台形状の対向する斜面が、１組平行であっても広義に略錐台形状とする。光インテグレータ２の外形は、略錐台形状のなかでも、図４に示すように、入射面２１の幅Ｗ_１と出射面２２の幅Ｗ_２の関係が幅Ｗ_１＜幅Ｗ_２であり、入射面２１の高さＨ_１と出射面２２の高さＨ_２の関係が高さＨ_１＜高さＨ_２である略四角錐台形状であることで、光インテグレータ２の外周面（側面２３～２６）からの光漏れ防止ができ、出射光を集光して出射する狭角化をすることができる傾向にあるため好ましい。

　光インテグレータ２は、導光部材３０と、導光部材３０に保持される散乱粒子３１を備える構造であれば特に限定はないが、以下に説明する材料及び製造方法によって得ることができる。

　導光部材３０の材質としては、光を伝搬する観点から、透明度の高い材料であれば特に限定はなく、例えば、アクリル系の光硬化樹脂、エポキシ系の熱硬化性樹脂、アクリル及びポリカーボネイト等の熱可塑性樹脂、ガラス等を使用することができる。導光部材３０の材質としては、固形の散乱粒子３１を使用する際に散乱粒子３１との混合が容易である観点、硬化後に冷却及び乾燥等の工程を必要としないため作業効率が向上する観点、所定の形状に加工しやすい観点から、なかでも光硬化性樹脂が好ましい。また、導光部材３０の材質として、アクリル系の光硬化樹脂を使用すると、透過率が高く、光の利用効率を高めることが可能となる傾向にあるためより好ましい。

　散乱粒子３１の材質としては、透明度の高い材料であれば特に限定はなく、例えば、架橋ポリスチレン粒子、プラスチック粒子及びガラス粒子等を使用することができる。
　散乱粒子３１は、導光部材３０中に、導光部材３０と異なる屈折率の粒子を混合させることによって効率良く存在させることができる。

　散乱粒子３１は、光を散乱させるために、導光部材３０と屈折率差があることを要し、光の利用効率の低下を抑制して散乱の効果も得やすいという観点から、導光部材３０と散乱粒子３１との間で屈折率差が０．００１以上であることが好ましく、０．００３以上であることがより好ましく、０．００５以上あることがさらに好ましく、０．０５０以上であることが特に好ましい。また、散乱粒子３１は、導光部材３０との比重を近接させやすくなり、導光部材３０に混合させるのが容易である観点から、導光部材３０と散乱粒子３１との間で屈折率差が０．２５０以下であることが好ましく、０．２００以下であることがより好ましく、０．１５０以下であることがさらに好ましく、０．１３０以下であることが特に好ましい。ここで、導光部材３０と散乱粒子３１の屈折率を比較したときに、どちらの屈折率が大きくてもよい。

　散乱粒子３１の粒径は、光の散乱を抑制して、光の取り出し効率の低下を抑制する観点から、０．３μｍ以上であることが好ましく、０．５μｍ以上であることがより好ましく、０．８μｍ以上であることがさらに好ましく、１．３μｍ以上であることが特に好ましい。また、散乱粒子３１の粒径は、適切な光の散乱及び偏光を維持する観点から、５．０μｍ以下であることが好ましく、４．５μｍ以下であることがより好ましく、４．０μｍ以下であることがさらに好ましく、３．０μｍ以下であることが特に好ましい。
　散乱粒子３１の粒径は、略均一である方が望ましいが、９０％以上の粒子が上記粒径範囲内に含まれていれば所望の効果を得られるため問題ない。
　なお、平均粒径とは、マイクロトラックＵＰＡ（粒度分析計、Ｌｅｅｄｓ　＆　Ｎｏｒｔｈｒｕｐ社製、「ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ」及び「ＵＰＡ」は登録商標）を用いて、レーザ光法（ダイナミックレーザ光散乱）によって測定され得る体積平均粒径（ｄ５０値）を意味する。

　導光部材３０と散乱粒子３１を一体化する工法の一例を以下に示す。
　まず、液状の導光部材３０を用意する。次いで、導光部材３０と散乱粒子３１を混合させ、それを所定の形状に光硬化させることで得られる。
　その他の工法としては、熱プレス、射出成形及び削りだし等の工法でも製作可能である。中でも液状の導光部材３０を用いると、散乱粒子３１を容易に混合させることができるため好ましく、導光部材３０に散乱粒子３１を混合させた状態も液状であると、所定の形状に加工しやすいためより好ましい。
　製品形状作製時には、製品の高さの板を製作後に外周を切断して製品サイズにしてもよいし、製品サイズの空間を持つ型を製作して、型に樹脂を流し込んで硬化させて製作してもよい。

［偏光光源用インテグレータ］
　本発明の実施の形態に係る偏光光源用インテグレータ（光インテグレータ２）は、図１に示すように、偏光光源１が発する偏光を有する入射光ＰＬ_１を入射する入射面２１を有し、入射面２１に対向し、入射光ＰＬ_１を出射光ＰＬ_２として出射する出射面２２を有し、出射光ＰＬ_２が偏光を有する。

　偏光光源用インテグレータは、偏光を有する入射光ＰＬ_１を入射面２１から入射した場合、出射面２２から出射する出射光ＰＬ_２が偏光を維持し、偏光を有することを特徴とする。

　本発明の実施の形態に係る偏光光源用インテグレータは、入射光ＰＬ_１の偏光方向に対して直交する出射光ＰＬ_２の偏光成分の輝度をＬ_１とし、入射光ＰＬ_１の偏光方向に対して平行する出射光ＰＬ_２の偏光成分の輝度をＬ_２とした場合、下記式（１’）で算出される偏光度Ｐが５％以上であることが好ましい。
　Ｐ＝｛（Ｌ_２－Ｌ_１）／（Ｌ_２＋Ｌ_１）｝×１００・・・式（１’）

　偏光度Ｐが５％以上であることによって、偏光光源用インテグレータから照射される光が十分に偏光成分を有することになり、偏光依存性を示す光学素子に照射した場合に光の利用効率を良好にすることができる。この点から、偏光度Ｐは、１５％以上であることがより好ましく、２５％以上であることがさらに好ましく、３５％以上であることがよりさらに好ましく、５０％以上であることが特に好ましい。該偏光度Ｐの上限値に特に制限はないが、９５％以下であってもよいし、９０％以下であってもよいし、８５％以下であってもよい。

　以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されない。

実施例１
［光インテグレータの作製］
　光インテグレータ２は、長さＬが４．００ｍｍ、高さＨが１．０５ｍｍ、幅Ｗが０．８０ｍｍの四角柱の形状である。光インテグレータ２は、透明度の高い屈折率１．４９である導光部材３０に、透明度の高い屈折率１．５９である散乱粒子３１が散在している。散乱粒子３１の体積は、光インテグレータ２の体積に対して０．６％である。
　導光部材３０として、日立化成株式会社製のヒタロイド９５０１（商品名、「ヒタロイド」は登録商標。）を使用する。これは、ウレタンアクリレート系の光硬化樹脂である。
　散乱粒子３１として、積水化成品工業株式会社製のテクポリマーＳＳＸ－３０２ＡＢＥ（商品名、「テクポリマー」は登録商標。）を使用する。これは、架橋ポリスチレン樹脂でできた微粒子であり、形状は球形、平均粒径は２μｍで、全体の略９５％の粒子が平均粒径と０．５μｍ以内の差である単分散粒子である。

　光インテグレータ２の作製方法について以下に示す。
　まず、導光部材３０としての光硬化樹脂である媒質中に、全体の体積の０．６％の微粒子（散乱粒子３１）を入れ、攪拌棒にて約１０分間攪拌する。攪拌後４時間以上の自然放置により、十分に脱泡する。底面及び側面を金属板で囲むことにより、長さ５０ｍｍ、幅７ｍｍ、深さ１．０５ｍｍの空隙を作り、そこに樹脂を流し込み、上からガラス板を被せる。このとき、内部に空気が入らないようにする。
　その後、ガラス板越しにＵＶ（Ｕｌｔｒａ　Ｖｉｏｌｅｔ）ランプを照射させ、光硬化樹脂である導光部材３０を十分に硬化させる。
　その後、硬化した製品を取り出して、接着層付き透明基板（接着材厚み；３０μｍ、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ　Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、フィルム厚み；１００μｍの積層体）に貼り付け、リング状のＳＵＳ４０３からなる枠冶具を貼り付けた後、ダイサー（ＤＡＣ５５２、株式会社ディスコ製）にて長さＬが４．００ｍｍ、高さＨが１．０５ｍｍ、幅Ｗが０．８０ｍｍに切り出した。ダイサーで側面を加工するときには、長さ方向に平行に刃を送り加工する。側面は、粒径；＃５０００のダイシングブレードを用い、回転数；３０，０００ｒｐｍ（３０，０００ｍｉｎ^－１）、切削速度；０．５ｍｍ／ｓの条件で加工し、光入出力面は、粒径；＃３０００のダイシングブレードを用い、回転数；３０，０００ｒｐｍ（３０，０００ｍｉｎ^－１）、切削速度；０．５ｍｍ／ｓの条件で加工した。

［輝度測定装置及び測定領域］
　上記で得られた光インテグレータ２は、図５に示すように、ＬＥＤ光源（非偏光光源１１）、偏光フィルタ（偏光子１２）及び拡散シート１３からなる偏光光源１から発する偏光を有する光を入射し、測定用偏光子４０へ出射光を出射する。測定用偏光子４０を透過した光は、輝度計５０で輝度が測定される。輝度計５０は、コニカミノルタ株式会社製「ＣＡ－１５００（商品名）」を使用した。
　図６は、図５に示した矢印方向から見た図である。図６に示す第１領域Ｒ_１は、非偏光光源１１から発した光が偏光子１２、拡散シート１３及び測定用偏光子４０を透過する領域である。また、図６に示す第２領域Ｒ_２は、非偏光光源１１から発した光が偏光子１２、拡散シート１３、光インテグレータ２及び測定用偏光子４０を透過する領域である。

［偏光度Ｐの算出］
　偏光子１２の偏光方向と測定用偏光子４０の偏光方向を直交となるように配置した場合は、図７（ａ）に示すように、第１領域Ｒ_１は暗くなる。このときの第２領域Ｒ_２における輝度を輝度計５０によって測定し、その輝度が上記式（１）でのＬ_１である。
　また、偏光子１２の偏光方向と測定用偏光子４０の偏光方向を平行となるように配置した場合は、図７（ｂ）に示すように、第１領域Ｒ_１は明るくなる。このときの第２領域Ｒ_２における輝度を輝度計５０によって測定し、その輝度が上記式（１）でのＬ_２である。

　図８（ａ）に示すように、光インテグレータ２の外周面２０（側面２３～２６）が、入射光の偏光方向（図の矢印方向）と略平行である平行面と、入射光の偏光方向と略直角である直角面を有する状態を光インテグレータ２の回転角θ＝０度とする。光インテグレータ２のみを回転させ、回転角θ＝４０度の状態を図８（ｂ）に示す。つまり、図８（ａ）での光インテグレータ２の外周面２０（側面２３～２６）と、入射光の偏光方向（図の矢印方向）となす角は０度であり、図８（ｂ）での光インテグレータ２の外周面２０（側面２３～２６）と、入射光の偏光方向（図の矢印方向）となす角は４０度である。
　光インテグレータ２の回転角θが０度～１８０度まで１０度毎に変化させた際の偏光度Ｐをそれぞれ算出し、結果を表１に示す。

　表１より、実施例１における光インテグレータ２は、偏光度Ｐが所定値以上であり、偏光を有する光を出射することがわかる。

実施例２
　実施例１において、導光部材３０としての光硬化樹脂である媒質中に、散乱粒子３１を全体の体積の０．２％、０．４％、０．８％、１．０％とした以外は同様とし、それぞれの光インテグレータ２を得た。得られた光インテグレータ２の回転角θが０度の偏光度Ｐを算出し、結果を表２に示す。

　表２より、散乱粒子３１の全体の体積における濃度を変化させた場合の光インテグレータ２であっても偏光度Ｐが所定値以上であり、偏光を有する光を出射することがわかる。

　本発明は、省電力及び小型化に寄与し、且つ、偏光を有する光を出射することで光の利用効率を向上させる光インテグレータであり、これを採用した光照射装置及び偏光光源用インテグレータは、光源ユニット、照明、ヘッドアップディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ、ビューファインダー、画像投影装置、各種光学装置などの幅広い分野に適用可能である。

１…偏光光源
１１…非偏光光源
１２…偏光子
２…光インテグレータ
２１…入射面
２２…出射面
２３～２６…側面
３０…導光部材
３１…散乱粒子

Claims

　偏光を発する偏光光源と、
　前記偏光光源からの入射光を入射する入射面を有し、前記入射面に対向し、前記入射光を出射光として出射する出射面を有する光インテグレータとを備え、
　前記光インテグレータの前記出射光が偏光を有する、光照射装置。
　前記入射光の偏光方向に対して直交する前記出射光の偏光成分の輝度をＬ_１とし、前記入射光の偏光方向に対して平行する前記出射光の偏光成分の輝度をＬ_２とした場合、下記式（１）で算出される偏光度Ｐが５％以上である、請求項１に記載の光照射装置。
　Ｐ＝｛（Ｌ_２－Ｌ_１）／（Ｌ_２＋Ｌ_１）｝×１００・・・式（１）
　前記光インテグレータは、導光部材と、前記導光部材に保持される散乱粒子とを備え、
　前記導光部材の屈折率Ｎ_１は、前記散乱粒子の屈折率Ｎ_２と異なる、請求項１又は２に記載の光照射装置。
　前記光インテグレータの外形が略四角柱形状である、請求項１～３のいずれか１項に記載の光照射装置。
　前記光インテグレータの外形が略四角錐台形状である、請求項１～３のいずれか１項に記載の光照射装置。
　前記光インテグレータの外周面は、前記入射光の偏光方向に対するなす角が０度以上３０度以下である、請求項１～５のいずれか１項に記載の光照射装置。
　前記光インテグレータの外周面は、前記入射光の偏光方向と略平行である平行面と、前記入射光の偏光方向と略直角である直角面とを有する、請求項１～６のいずれか１項に記載の光照射装置。
　偏光光源が発する偏光を有する入射光を入射する入射面を有し、前記入射面に対向し、前記入射光を出射光として出射する出射面を有し、前記出射光が偏光を有する、偏光光源用インテグレータ。