(57)【要約】【課題】投写型表示装置に組み込む際に、組み込み先の形状に合わせて、形状を変形させることのできる中実ロッドを提供すること。【解決手段】内部に光拡散粒子を含有する中実部材からなり、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し、前記中実部材のうち、少なくとも前記側面を、フレキシブル性を有する樹脂材料で構成した、光インテグレータ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に光拡散粒子を含有する中実部材からなり、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し、
前記中実部材のうち、少なくとも前記側面を、フレキシブル性を有する樹脂で構成した、光インテグレータ。
【請求項２】
前記樹脂が、単官能アクリレートと二官能アクリレートの合計量１００質量部に対して、単官能アクリレートを１０〜８０質量部を配合してなる、請求項１に記載の光インテグレータ。
【請求項３】
前記光拡散粒子の含有量が、前記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された含有量である、請求項１に記載の光インテグレータ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の光インテグレータを組み込んだ投写型表示装置であって、光インテグレータを組み込み前の光インテグレータの形状のうち出射面及び入射面の形状を保持した状態で、側面を変形させて組み込んだ、投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射面から入射した光を面内反射させて出射面から出射する光インテグレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタに代表される投写型表示装置では、光源から発せられた光（以下、照明光）の輝度分布の均一化を図るために、光を均一に混色する光積分機（以下、光インテグレータ）を用いることが一般的である。
【０００３】
投写型表示装置に用いられる光インテグレータには、ロッド型インテグレータとフライアイインテグレータとがある。ロッド型インテグレータは、ロッドの一方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、照明光の輝度分布を均一化するものである。ロッド型インテグレータは、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。
【０００４】
ロッド型インテグレータのロッドには、ガラスロッドなどの中実ロッドと、ミラーを貼り合わせてなる中空ロッドとがある（特許文献１）。中空ロッドでは、銀又はアルミなど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。
【０００５】
中実ロッドは、上記のような利点を有するが、従来の中実ロッドは何れも、光学ガラスもしくは透明性の高いアクリル樹脂等のリジッドな部材からなり、中実ロッドの形状を変形させて装置に組み込むことはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２７９８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は上記した従来技術の課題を解決し、投写型表示装置に組み込む際に、組み込み先の形状に合わせて、柔軟に形状を変形させることのできる光インテグレータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、フレキシブル性を有する樹脂に光拡散粒子を含有させてなる中実部材を光インテグレータとして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、以下の発明を完成させた。本発明は、以下の［１］〜［４］を提供する。
［１］内部に光拡散粒子を含有する中実部材からなり、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し、前記中実部材のうち、少なくとも前記側面を、フレキシブル性を有する樹脂で構成した、光インテグレータ。
［２］前記樹脂が、単官能アクリレートと二官能アクリレートの合計量１００質量部に対して、単官能アクリレートを１０〜８０質量部を配合してなる、［１］の光インテグレータ。
［３］前記光拡散粒子の含有量が、前記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された含有量である、［１］の光インテグレータ。
［４］［１］〜［３］の何れかに記載の光インテグレータを組み込んだ投写型表示装置であって、光インテグレータを組み込み前の光インテグレータの形状のうち出射面及び入射面の形状を保持した状態で、側面を変形させて組み込んだ、投写型表示装置。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成からなる本発明によれば、内部に光拡散粒子を含有する中実部材からなる光インテグレータにおいて、中実部材のうち、少なくとも前記側面を、フレキシブル性を有する樹脂で構成しているため、光インテグレータを投写型表示装置に組み込む際に、組み込み先の形状に合わせて、少なくとも側面を変形させて組み込みを行うことができる。
本発明によれば、中実ロッドを投写型表示装置へ組み込む際に、中実ロッドの形状を変形させて組み込むことができるため、投写型表示装置の更なる小型化及び/又は装置形状の複雑化が進んだ際にも、同一の中実ロッドで幅広く対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】角柱形状に形成した光インテグレータの変形前の斜視図である。
【図２】円柱形状に形成した光インテグレータの変形前の斜視図である。
【図３】特殊形状に形成した光インテグレータの変形前の斜視図である。
【図４】図１〜図３の光インテグレータに変形を加えた際の形状の変化を示す斜視図である（変形後：矢印の右側）。
【図５】図１〜図３の光インテグレータの出射面及び入射面の形状を保持して側面を曲げる変形を加えた際の形状の変化を示す斜視図である（変形後：矢印の右側）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の光インテグレータの一実施形態を説明する。
【００１２】
図１〜図３に示すように、本実施形態の光インテグレータ１は、内部に光拡散粒子２を含有する中実部材３からなる。
【００１３】
中実部材３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、透明性が高く光を伝搬するのに適した樹脂であって、かつ、硬化後の弾性率が低くフレキシブル性を有する樹脂が選択される。例えば、光硬化性のアクリル系樹脂、熱硬化性のエポキシ系樹脂、熱可塑性のアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂又はポリウレタン樹脂等から任意の樹脂を選択することができる。光硬化性樹脂を選択することで、光拡散粒子２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、アクリル系の材料を選択することで、光の利用効率を高めることができる。
【００１４】
特に、単官能アクリレートと二官能アクリレートを配合してなる樹脂であって、単官能アクリレートと二官能アクリレートの合計量１００質量部に対して、単官能アクリレートを１０〜８０質量部配合してなる樹脂が好ましい。前記単官能アクリレートの配合量は、より好ましくは２０〜６０質量部、更に好ましくは３０〜５０質量部である。
本明細書において、「フレキシブル性を有する」とは、柔軟性があり、加わった力等によって、しなやかに動く性質を有すること、具体的には、ＪＩＳＫ７１７１のプラスチック曲げ試験方法による曲げ弾性率が１，０００〜２，０００ＭＰａ程度であることを意味する。
【００１５】
光インテグレータ１は、ＬＥＤ等の光源からの光を入射する面である入射面４と、入射した光を混色及び均一化して出射する出射面５と、入射面４と出射面５をつなぐ側面６を有している。光インテグレータ１は、入射面４と出射面５と側面６を有すればよく、その他の形状は特に限定されない。
【００１６】
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、中実ロッド式の光インテグレータ１では、面内反射がほぼ全反射となる。
【００１７】
中実部材３として、硬化後の弾性率が低くフレキシブル性を有する樹脂を選択することにより、光インテグレータを投写型表示装置に組み込む際に、図４及び図５に示すように、組み込み先の形状に合わせて光インテグレータ形状を変形させて組み込みを行うことができる。
【００１８】
図４では、光インテグレータを組み込み前の光インテグレータの形状のうち出射面及び入射面及び側面の形状をそれぞれ変形させた例を示し、図５では、光インテグレータを組み込み前の光インテグレータの形状のうち出射面及び入射面の形状を保持した状態で、側面のみを変形させた例を示している。
特に、図５に示すように、光インテグレータを組み込み前の光インテグレータの形状のうち出射面及び入射面の形状を保持した状態で、側面を変形させて組み込みを行うことで、投写型表示装置への組み込み時に、光軸調整を行うこともできる。
【００１９】
中実部材３は、内部に光拡散粒子２を含有している。光拡散粒子２は、中実部材３を構成する樹脂の屈折率ｎ１とは異なる屈折率ｎ２を有する材料からなる粒子である。具体的には、光拡散粒子２は、プラスチック、ガラス、もしくは、他の材料からなる粒子であり、中実部材３の内部に、ランダムに分散されている。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。
【００２０】
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０．０１５以下で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０．０１５以下であると、光拡散粒子２と中実部材３の比重を近接させやすくなり、光拡散粒子２を中実部材３に混合させるのが容易となる他、十分な光拡散効果を得ることができる。
【００２１】
光拡散粒子２は、球状、また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。
【００２２】
中実部材３に含有される光拡散粒子２のうち、９０％以上の光拡散粒子２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、光が散乱しずらくなる傾向がある。光拡散粒子２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。
【００２３】
光拡散粒子２の含有量は、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。 
【００２４】
＜製造方法＞
光拡散粒子２と中実部材３を一体化する工法としては、例えば中実部材３を構成する樹脂を液状の状態で用意し、次いで光拡散粒子２と中実部材３を混合させ、それを所定の形状に光硬化させて製作する方法があるが、熱プレス、射出成形、削りだし等、他の工法でも製作可能である。液状の樹脂を用いると、光拡散粒子２を容易に混合させることができる。混合させた状態でも液状であると、所定の形状に加工しやすいためさらに好ましい。
【実施例】
【００２５】
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。
【００２６】
（フレキシブル性を有する光インテグレータの製作）
［樹脂の作製］
アクリル系の光硬化性樹脂を用い作製した。単管能アクリレート５０質量部、二官能アクリレート５０質量部の混合比で配合を行った。
【００２７】
［散乱粒子の選定］
散乱粒子には市販品の中から直径２±０．５μｍの架橋ポリスチレン樹脂を選定し用いた。
【００２８】
［樹脂、散乱粒子の混合］
中実部材を構成する樹脂に対し０．６質量％の散乱粒子を混ぜ、攪拌棒で１分程度攪拌を行った後、攪拌脱泡機を用い１５分攪拌を行った。
【００２９】
［成形］
材質：ＳＵＳ４３０、外形９０ｍｍ×８０ｍｍ、内部穴あき部４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍで樹脂注入溝を設けたスペーサを厚み３ｍｍで外形９０ｍｍ×８０ｍｍと外形９０ｍｍ×７０ｍｍの青板ガラスで上下両面から挟み、青板ガラスの上部からマグネットにて固定し成形用治具を作製した。攪拌した樹脂を、前記成形用治具の樹脂注入溝から注入し、上面より２０ｍJ/ｃｍ2、下面より６０ｍJ/ｃｍ2の高圧水銀灯ランプによる紫外線照射を行い硬化させた。
【００３０】
［外径加工、変形、特性評価］
成形した４０ｍｍ×４０ｍｍ×１．０ｍｍの板を、ダイシング加工装置を用いて、１ピース当たり１ｍｍ×４．１５ｍｍ□の製品サイズにカットし、光インテグレータを作製した。続いて、二次元色分布測定装置（コニカミノルタジャパン株式会社製商品名  ＣＡ−１５００）を用い特性評価を行った結果、入射光に対する出射光の効率が１５±２．５％、出射面の光の強度分布が９０％以上であり、開発目標値内である事を確認した。
次に、図５のように、光インテグレータを組み込み前の光インテグレータの形状のうち出射面及び入射面の形状を保持した状態で、側面を変形させて、若干光軸をずらし、前記同様特性評価を行った。その結果、開発目標値内であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上説明したように、本発明の光インテグレータは成形後にフレキシブル性を有する事から、今後予想される軽薄短小化、組み込み形状の複雑化対応に有効であり、極めて実現性が高い。また前記フレキシブル性を生かし、インテグレータ以外に、スポットライト、飾りライト等のライティングツールにも応用が可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１  光インテグレータ
２  光拡散粒子
３  中実部材
４  入射面
５  出射面
６  側面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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