(57)【要約】【課題】接着剤を用いる事なく、光インテグレータを固定することができる光インテグレータユニットを提供すること。【解決手段】光インテグレータ４と、前記光インテグレータを収容する筒状空間５を有する筐体２と、前記光インテグレータに光を照射する光源３を備える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の出射面側に光インテグレータ固定部６を有し、前記光インテグレータ固定部で前記光インテグレータの移動を規制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光インテグレータと、前記光インテグレータを収容する筒状空間を有する筐体と、前記光インテグレータに光を照射する光源を備える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の出射面側に光インテグレータ固定部を有し、
前記光インテグレータ固定部で前記光インテグレータの移動を規制した、光インテグレータユニット。
【請求項２】
前記光インテグレータ固定部と前記光源とで、前記光インテグレータを挟持した請求項１に記載の光インテグレータユニット。
【請求項３】
前記光インテグレータ固定部が、透明体からなる板状部材と、前記筐体の前記筒状空間に面した壁面に形成された凹部からなる、請求項1又は２に記載の光インテグレータユニット。
【請求項４】
前記凹部と前記板状部材の両端を嵌合させた、請求項３に記載の光インテグレータユニット。
【請求項５】
前記板状部材が、レンズ又は偏光板の何れかである、請求項３又は４に記載の光インテグレータユニット。
【請求項６】
前記光インテグレータ固定部が、前記光インテグレータから出射された光を反射させる反射面を有する反射筐体からなり、前記反射面と、前記光インテグレータの出射面を非平行に配置した、請求項1又は２に記載の光インテグレータユニット。
【請求項７】
前記反射筐体と、前記筒状空間を有する筐体が同一の筐体からなる、請求項６に記載の光インテグレータユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光インテグレータユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
投写型表示装置に用いられる光インテグレータには、ロッド型とフライアイ型とがある。ロッド型の光インテグレータでは、光インテグレータを構成する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、輝度分布を均一化する。ロッド型は、フライアイ型に比べて、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】
前記のロッドには、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、銀若しく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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−６５９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来、ロッド型の光インテグレータは、光インテグレータホルダ等と呼ばれる筐体内に、接着剤で固定されている。この従来技術では、接着剤を用いた接着箇所から光が漏れて光出射効率の低下につながるという課題があった。また、光インテグレータを筐体内に固定する過程で、接着剤をＵＶ硬化させる工程が必要となるため、光インテグレータを固定する作業に手間がかかるという課題もあった。
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。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決し、接着剤を用いる事なく、光インテグレータを固定することができる光インテグレータユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは鋭意検討した結果、光インテグレータユニットにおいて特定の構成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］〜［７］を提供する。
［１］  光インテグレータと、前記光インテグレータを収容する筒状空間を有する筐体と、前記光インテグレータに光を照射する光源を備える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の出射面側に光インテグレータ固定部を有し、
前記光インテグレータ固定部で、前記光インテグレータの移動を規制した、光インテグレータユニット。
［２］  前記光インテグレータ固定部と前記光源とで、前記光インテグレータを挟持した［１］に記載の光インテグレータユニット。
［３］  前記光インテグレータ固定部が、透明体からなる板状部材と、前記筐体の前記筒状空間に面した壁面に形成された凹部からなる、［１］又は［２］に記載の光インテグレータユニット。
［４］  前記凹部と前記板状部材の両端を嵌合させた、［３］に記載の光インテグレータユニット。
［５］  前記板状部材が、レンズ又は偏光板の何れかである、［３］又は［４］に記載の光インテグレータユニット。
［６］  前記光インテグレータ固定部が、前記光インテグレータから出射された光を反射させる反射面を有する反射筐体からなり、前記反射面と、前記光インテグレータの出射面を非平行に配置した、［１］又は［２］に記載の光インテグレータユニット。
［７］  前記反射筐体と、前記筒状空間を有する筐体が同一の筐体からなる、［６］に記載の光インテグレータユニット。
【発明の効果】
【００１０】
筐体に筒状空間を形成して光インテグレータを収容し、収容された光インテグレータの出射面側に光インテグレータ固定部を設けて、この光インテグレータ固定部で、前記光インテグレータの移動を規制する構造とすることにより、接着剤を用いる事なく、光インテグレータを固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一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。
【図２】第二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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の第一の実施形態及び第二の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されるものではない。
【００１３】
（第一の実施形態）
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１は、筐体２の内部に、光源３と、光インテグレータ４を収容してなる。その他の実施形態として、光源３を、筐体２の外部に設けることもできる。
光インテグレータ４は、入射面１０と出射面１１と側面１２を有すればよい。その他の形状は特に限定されない。例えば、断面が矩形若しくは多角形の角柱、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１０とは光源３からの光を入射する面を意味し、出射面１１とは入射した光を出射する面を意味し、側面１２とは入射面１０と出射面１１をつなぐ面を意味する。
光源３としては、ＬＥＤ等を用いることができる。
【００１４】
筐体２の内部に形成した筒状空間５に、光インテグレータ４が収容される。筒状空間５は、インテグレータの形状に類似した形状とすることが好ましく、インテグレータが円柱形状の場合には円筒状空間とし、インテグレータが角柱形状の場合には角筒状空間とすることが好ましい。
【００１５】
光インテグレータ４の出射面側には、光インテグレータ固定部６が配置され、光インテグレータ固定部６が光インテグレータ４の出射面１１と接触して、光インテグレータ４の出射面方向への移動を規制する。
本実施形態では、更に、光インテグレータ４の入射面側に、光源３が配置され、光源３が光インテグレータ４の入射面１０と接触して、光インテグレータ４の入射面方向への移動を規制する。すなわち、光インテグレータ固定部６と光源３とで、光インテグレータ４を挟み込んで固定することで、光インテグレータ４の移動を規制する。
【００１６】
本実施形態では、光インテグレータ固定部６は、透明体からなる板状部材７と、筐体２の筒状空間５に面した壁面に形成された凹部９から構成される。凹部９は、板状部材７の両端を保持できる構造であれば特に限定されないが、例えば、凹部９の形状と板状部材７の両端の形状を略同一形状として、板状部材７の両端と凹部９を嵌合させることが好ましい。
凹部９は、凹部９に嵌合させた板状部材７の下面と光源３の上面との距離が、光インテグレータ４の長手方向長さと略同一となる位置に形成することが好ましい。
【００１７】
光源３の上面と板状部材７の下面で光インテグレータ４を挟み込んで固定する構造とすることにより、従来のように接着剤を使用することなく光インテグレータ４を所定位置に固定できる。このため、接着剤の使用に伴う光出射効率の低下及び光インテグレータユニット製造工程の煩雑化といった問題を回避することができる。
板状部材７と凹部９の形状及び位置を正しく設計して、かつ正しく製作することで、板状部材７と凹部９の位置決めが容易になる。また、板状部材７と凹部９の形状及び位置を正しく設計及び製作した上で、板状部材７と凹部９を嵌合し固定することで、嵌合後の位置ずれを回避して精度の高い位置決めを行うことができる。
更に、光インテグレータ４で光源３を押さえ込む構造とすることにより、光インテグレータ４の入射面と光源３の上面が密着するため、光源３から出射された光を効率よく光インテグレータ４内に取り込むことができる。
【００１８】
板状部材７の両端を嵌合部８である凹部９に保持させるために、板状部材７の両端が凹部９と嵌合する突出部となる形状の板状部材７を用いる。本実施形態の板状部材７は、光インテグレータ４の出射面に板状部材７を重ねて配置した状態で、板状部材７の両端が光インテグレータ４の出射面から突出して突出部となる形状を有する。
板状部材７は光を透過する透明体からなり、レンズ、偏光板の何れかであることが好ましい。
板状部材７を偏光板で構成した本実施形態の光インテグレータユニットを、液晶パネルと偏光板を備えた投写型表示装置に組み込むことにより、偏光板の外付けが不用となる。また反射型の偏光板で、透過せずに反射した偏光成分をインテグレータの内部に回収してリサイクルして効率を改善することができる。
【００１９】
（第二の実施形態）
図２に示すように、光インテグレータ４から出射された光を反射させる反射面１４を有する反射筐体１３を用いることもできる。
反射筐体１３の反射面１４を光インテグレータ固定部６として用いることにより、光インテグレータ４の固定時に、反射筐体１３と光インテグレータ４の位置決めも合わせて行うことができる。
反射面１４とは、光インテグレータ４の出射面１１と非平行に配置されて、光インテグレータ４から出射された光を反射させる面を意味する。反射面１４と、光インテグレータ４の出射面１１とのなす角は、４０°〜６０°が好ましく、４５°〜５０°がより好ましい。反射面１４と、光インテグレータ４の出射面１１とのなす角を上記範囲とすることにより、安定した固定を実現でき、かつ、光出射効率の低下を回避することができる。角度を過度に大きくすると、光インテグレータへの引っ掛かり量が小さく固定が不十分となる恐れがあり、一方、角度を過度に小さくすると、出射光が光インテグレータに戻ってしまい光出射効率が低下する恐れがあるため、何れも好ましくない。なお、本明細書において、反射面１４と出射面１１のなす角とは、反射面１４と出射面１１の交線Ｌ上の点Ｏを通り、反射面１４及び出射面１１の面上にそれぞれ、Ｌと垂直な直線Ｍ、直線Ｎを引き、この直線Ｍと直線Ｎのなす角を意味する。
【００２０】
本実施形態では、光インテグレータ４を収容する筒状空間５を形成した筐体２と反射筐体１３を一体に形成しているが、反射筐体１３を独立の筐体として構成することもできる。
【符号の説明】
【００２１】
１  光インテグレータユニット
２  筐体
３  光源
４  光インテグレータ
５  筒状空間
６  光インテグレータ固定部
７  板状部材
８  嵌合部
９  凹部
１０  入射面
１１  出射面
１２  側面
１３  反射筐体
１４  反射面
【図１】
2019008944.tif 000003
【図２】
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