(57)【要約】【課題】２つ以上の異なる広がり角を有する光の照度を均一化させることができ、かつ広がり角を同じ角度にすることができる。【解決手段】円柱または多角柱からなるロッドインテグレータ１１１と、ロッドインテグレータ１１１の側面に光学的に接し、当該ロッドインテグレータ１１１と自身との界面の臨界角より小さい広がり角の光を反射するクラッド層１１２とを備えた。【選択図】図１
2015138036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱または多角柱からなるロッドインテグレータと、
前記ロッドインテグレータの側面に光学的に接し、当該ロッドインテグレータと自身との界面の臨界角より小さい広がり角の光を反射するクラッド層とを備えた
ことを特徴とする広がり角均一化装置。
【請求項２】
前記クラッド層の外側面に光学的に接し、入射された光を減衰する損失手段を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の広がり角均一化装置。
【請求項３】
前記損失手段は、前記クラッド層の粗面である
ことを特徴とする請求項２記載の広がり角均一化装置。
【請求項４】
前記損失手段は、吸収層である
ことを特徴とする請求項２記載の広がり角均一化装置。
【請求項５】
前記ロッドインテグレータは、ＢＫ−７、石英またはＳ−ＢＳＬからなり、
前記クラッド層は、ＳｉＯ2からなる
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の広がり角均一化装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の広がり角均一化装置と、
互いに異なる広がり角を有し、前記広がり角均一化装置に光を出射する複数の光源とを備えた
ことを特徴とする広がり角均一化光源。
【請求項７】
前記複数の光源は、赤色、緑色、青色のレーザ光を出射する３つの光源である
ことを特徴とする請求項６記載の広がり角均一化光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、２つ以上の異なる広がり角を有する照明用光源の各光束の輝度分布と広がり角を均一化する広がり角均一化装置および広がり角均一化光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の照明用光源の輝度分布を均一化する手段として、特許文献１で示されるオプティカルインテグレータが提供されている。特許文献１で示されるオプティカルインテグレータは、石英ガラスや蛍石のような光学材料を用いた内面反射型のガラスロッドからなるロッドインテグレータで構成される。このロッドインテグレータの端面に光を入射させ、内部と外部の境界面での全反射を利用して、光の強度を均一化させることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４２３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で開示されているような輝度分布を均一化する装置においては、ロッドインテグレータの出射端面直後の輝度分布は均一になる。しかしながら、角度分布は変化しない。そのため、入射光の角度分布が不均一な場合、ロッドインテグレータの出射端面から距離が離れるに従って、輝度分布にムラが生じてくるという課題があった。よって、レンズ等を用いて、ロッドインテグレータの出射端面の像をスクリーンに転写する必要があった。また、複数の角度分布が異なる光が入射する場合、例えば赤色と緑色と青色の角度分布は異なる。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、２つ以上の異なる広がり角を有する光の照度を均一化させることができ、かつ広がり角を同じ角度にすることができる広がり角均一化装置および広がり角均一化光源を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る広がり角均一化装置は、円柱または多角柱からなるロッドインテグレータと、ロッドインテグレータの側面に光学的に接し、当該ロッドインテグレータと自身との界面の臨界角より小さい広がり角の光を反射するクラッド層とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、上記のように構成したので、２つ以上の異なる広がり角を有する光の照度を均一化させることができ、かつ広がり角を同じ角度にすることができ、装置の小型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る広がり角均一化装置を模式的に示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る広がり角均一化装置の断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る広がり角均一化装置を模式的に示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る広がり角均一化装置の断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る広がり角均一化装置を模式的に示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る広がり角均一化装置の断面図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係る広がり角均一化装置を模式的に示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係る広がり角均一化装置の断面図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係る広がり角均一化光源を模式的に示す斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態５に係る広がり角均一化光源の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る広がり角均一化装置１１を模式的に示す斜視図である。
広がり角均一化装置１１は、２つ以上の異なる広がり角を有する光の照度分布と広がり角を均一化するものである。この広がり角均一化装置１１は、図１に示すように、ロッドインテグレータ１１１およびクラッド層１１２から構成されている。また、符号５は光である。
【００１０】
ロッドインテグレータ１１１は、角柱形状部材からなり、入射された光の照度分布を均一化するものである。
クラッド層１１２は、ロッドインテグレータ１１１の側面に光学的に接し、当該ロッドインテグレータ１１１と自身との界面の臨界角より小さい広がり角の光を反射するものである。
【００１１】
ここで、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ａ〜１１１ｄと、クラッド層１１２の内側面１１２ａ〜１１２ｄは、それぞれ光学的に接触している。
また、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ａ〜１１１ｄと、クラッド層１１２の内側面１１２ａ〜１１２ｄは、ロッドインテグレータ１１１の中心軸に対して平行である。また、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ａと外側面１１１ｃ、外側面１１１ｂと外側面１１１ｄは、それぞれ互いに向き合っている。また、クラッド層１１２の内側面１１２ａと内側面１１２ｃ、内側面１１２ｂと内側面１１２ｄは、それぞれ互いに向き合っている。
【００１２】
また、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｅ，１１１ｆは、外側面１１１ａ〜１１１ｄに対して垂直である。この外側面１１１ｅ，１１１ｆは、光５の入出射面であり、光学研磨または反射防止膜が設けられている。
【００１３】
なお図１では、例としてロッドインテグレータ１１１の形状が四角柱であるとしている。しかしながら、これに限るものではなく、ロッドインテグレータ１１１の形状は、円柱やその他の多角柱でもよい。
【００１４】
次に、上記のように構成された広がり角均一化装置１１の動作について、図２を参照しながら説明する。図２は図１のＡ−Ａ’断面図である。
この図２において、光５は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｅからロッドインテグレータ１１１内に入射する。その後、クラッド層１１２に向かって進み、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂ（または外側面１１１ｄ）に達する。そして、当該光５のうち、ロッドインテグレータ１１１とクラッド層１１２との界面の臨界角よりも大きい成分は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂ（または外側面１１１ｄ）とクラッド層１１２の内側面１１２ｂ（または内側面１１２ｄ）との界面において屈折し、クラッド層１１２に漏れ出す。ここで、クラッド層１１２が十分に厚いとすると、クラッド層１１２に漏れ出した光５は、ロッドインテグレータ１１１内に戻らずにロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｆ以外の場所から広がり角均一化装置１１の外に出射される。
【００１５】
一方、光５のうち、ロッドインテグレータ１１１とクラッド層１１２の屈折率差によって決定する臨界角より広がり角が小さい成分は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂ（または外側面１１１ｄ）とクラッド層１１２の内側面１１２ｂ（または内側面１１２ｄ）との界面において反射する。そして、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂによって反射した光５は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｄに向かって進行し、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｄによって反射した光５はロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂに向かって進行する。
【００１６】
このように、光５のうち、広がり角がロッドインテグレータ１１１とクラッド層１１２の屈折率差によって決定する臨界角より小さい成分は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂと外側面１１１ｄによって交互に反射しながら、ロッドインテグレータ１１１内をジグザグに進行していく。そのため、ほとんどの光は減衰せずに、ロッドインテグレータ１１１内の外側面１１１ｂ（または外側面１１１ｄ）とクラッド層１１２の内側面１１２ｂ（または内側面１１２ｄ）との界面を、順次全反射を繰り返し、その空間における光強度分布が混ぜ合わされ、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｆにおいて、最終的に照度分布が均一化される。
【００１７】
なお上記では、説明しやすいように、図１のＡ−Ａ’断面を示して説明したが、Ａ−Ａ’断面に垂直な断面（ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ａ（または外側面１１１ｃ）とクラッド層１１２の内側面１１２ａ（または内側面１１２ｃ）に対して垂直な面）に対しても同じように振舞う。したがって、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ａ〜１１１ｄのうちのいずれかの面に１回でも反射すれば、広がり角は、臨界角以下に制限することができる。
【００１８】
ここで、ロッドインテグレータ１１１として、例えばＢＫ−７、石英、Ｓ−ＢＳＬを用いる場合には、クラッド層１１２としてＳｉＯ2を用いるとよい。例えば、ロッドインテグレータ１１１にＢＫ−７を用い、クラッド層１１２にＳｉＯ2を用いた場合、屈折率はそれぞれ約１.５１と約１.４５になり、このときの臨界角は７３．５０°となる。光５のロッドインテグレータ１１１入射後の伝搬角度が１６.６°より大きい場合、臨界角より大きい成分はクラッド外に漏れるため、光５の広がり角は１６.６°以下に制限される。
【００１９】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、ロッドインテグレータ１１１の側面にレーザ光の広がり角より臨界角が小さくなるような屈折率を持つクラッド層１１２を設けるように構成したので、照度分布が均一化されるだけでなく、光５の広がり角をロッドインテグレータ１１１とクラッド層１１２の屈折率差によって決定される臨界角以下に制限することができる。よって、ロッドインテグレータ１１１に２つ以上の異なる波長と広がり角を有する光を有する照明用光源の光束の照度を均一化させる効果と共に広がり角を同じ角度にする効果を持たせることでき、装置の小型化が可能である。
【００２０】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２に係る広がり角均一化装置１１ｂを模式的に示す斜視図である。図３に示す実施の形態２に係る広がり角均一化装置１１ｂは、図１に示す実施の形態１に係る広がり角均一化装置１１に損失手段１１３を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
【００２１】
損失手段１１３は、クラッド層１１２の外側面に光学的に接し、入射された光を減衰するものである。この損失手段１１３の内側面１１３ａ〜１１３ｄは、クラッド層１１２の外側面１１２ｅ〜１１２ｈに対して、それぞれ光学的に接触している。
【００２２】
次に、上記のように構成された広がり角均一化装置１１ｂの動作について、図４を参照しながら説明する。図４は図３のＢ−Ｂ’断面図である。
この図２において、光５は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｅからロッドインテグレータ１１１内に入射する。その後、クラッド層１１２に向かって進み、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂ（または外側面１１１ｄ）に達する。そして、当該光５のうち、ロッドインテグレータ１１１とクラッド層１１２の屈折率差によって決定する臨界角より広がり角が大きい成分は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂ（または外側面１１１ｄ）とクラッド層１１２の内側面１１２ｂ（または内側面１１２ｄ）との界面において屈折し、クラッド層１１２に漏れ出す。その後、クラッド層１１２の外側面１１２ｆ（または外側面１１２ｈ）に到達する。そして、クラッド層１１２の外側面１１２ｆ（または外側面１１２ｈ）は損失手段１１３に接しているため、光５は減衰する。
【００２３】
一方、光５のうち、ロッドインテグレータ１１１とクラッド層１１２の屈折率差によって決定する臨界角より広がり角が小さい成分は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂ（または外側面１１１ｄ）とクラッド層１１２の内側面１１２ｂ（または内側面１１２ｄ）との界面において反射する。そして、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂによって反射した光５は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｄに向かって進行し、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｄによって反射した光５はロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂに向かって進行する。
【００２４】
このように、光５のうち、広がり角がロッドインテグレータ１１１とクラッド層１１２の屈折率差によって決定する臨界角より小さい成分は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂと外側面１１１ｄによって交互に反射しながら、ロッドインテグレータ１１１内をジグザグに進行していく。そのため、ほとんどの光は減衰せずに、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂ（または外側面１１１ｄ）とクラッド層１１２の内側面１１２ｂ（または内側面１１２ｄ）との界面を、順次全反射を繰り返し、その空間における光強度分布が混ぜ合わされ、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｆにおいて、最終的に照度分布が均一化される。
【００２５】
なお上記では、説明しやすいように、図１のＢ−Ｂ’断面を示して説明したが、Ｂ−Ｂ’断面に垂直な断面（ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ａ（または外側面１１１ｃ）とクラッド層１１２の内側面１１２ａ（または内側面１１２ｃ）に対して垂直な面）に対しても同じように振舞う。したがって、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ａ〜１１１ｄのうちのいずれかの面に１回でも反射すれば、広がり角は、臨界角以下に制限することができる。
【００２６】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、ロッドインテグレータ１１１の側面にレーザ光の広がり角より臨界角が小さくなるような屈折率を持つクラッド層１１２を設け、クラッド層１１２の外側に損失手段１１３を設けるように構成したので、照度分布が均一化されるだけでなく、光５の広がり角をロッドインテグレータ１１１とクラッド層１１２の屈折率差によって決定される臨界角以下に制限することができる。また、損失手段１１３を設けているため、クラッド層１１２を厚くする必要がなく、実施の形態１の広がり角均一化装置１１より小型にすることが可能である。
【００２７】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３に係る広がり角均一化装置１１ｃを模式的に示す斜視図である。図５に示す実施の形態３に係る広がり角均一化装置１１ｃは、図１に示す実施の形態１に係る広がり角均一化装置１１のクラッド層１１２をクラッド層１１４に変更したものである。その他の構成は同等であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
【００２８】
クラッド層１１４は、ロッドインテグレータ１１１の側面に光学的に接し、当該ロッドインテグレータ１１１と自身との界面の臨界角より小さい広がり角の光を反射するものである。また、クラッド層１１４は、外側面１１４ｅ〜１１４ｈが粗面（損失手段）となっており、光を散乱させ、光量を減衰させる機能を持つ。
【００２９】
ここで、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ａ〜１１１ｄと、クラッド層１１４の内側面１１４ａ〜１１４ｄは、それぞれ光学的に接触している。
また、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ａ〜１１１ｄと、クラッド層１１４の内側面１１４ａ〜１１４ｄは、ロッドインテグレータ１１１の中心軸に対して平行である。また、クラッド層１１４の内側面１１４ａと内側面１１４ｃ、内側面１１４ｂと内側面１１４ｄは、それぞれ互いが向き合っている。
【００３０】
次に、上記のように構成された広がり角均一化装置１１ｃの動作について、図６を参照しながら説明する。図６は図５のＣ−Ｃ’断面図である。
この図６において、光５は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｅからロッドインテグレータ１１１内に入射する。その後、クラッド層１１４に向かって進み、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂ（または外側面１１１ｄ）に達する。そして、当該光５のうち、ロッドインテグレータ１１１とクラッド層１１４との界面の臨界角よりも大きい成分は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂ（または外側面１１１ｄ）とクラッド層１１４の内側面１１４ｂ（または内側面１１４ｄ）との界面において屈折し、クラッド層１１４に漏れ出し、クラッド層１１４の外側面１１４ｆ（または外側面１１４ｈ）に到達する。ここで、クラッド層１１４の外側面１１４ｆ（または外側面１１４ｈ）は粗面であり、光５は散乱する。
【００３１】
一方、光５のうち、ロッドインテグレータ１１１とクラッド層１１４の屈折率差によって決定する臨界角より広がり角が小さい成分は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂ（または外側面１１１ｄ）とクラッド層１１４の内側面１１４ｂ（または内側面１１４ｄ）との界面において反射する。そして、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂによって反射した光５は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｄに向かって進行し、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｄによって反射した光５はロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂに向かって進行する。
【００３２】
このように、光５のうち、広がり角がロッドインテグレータ１１１とクラッド層１１４の屈折率差によって決定する臨界角より小さい成分は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂと外側面１１１ｄによって交互に反射しながら、ロッドインテグレータ１１１内をジグザグに進行していく。そのため、ほとんどの光は減衰せずに、ロッドインテグレータ１１１内の外側面１１１ｂ（または外側面１１１ｄ）とクラッド層１１４の内側面１１４ｂ（または内側面１１４ｄ）との界面を、順次全反射を繰り返し、その空間における光強度分布が混ぜ合わされ、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｆにおいて、最終的に照度分布が均一化される。
【００３３】
なお上記では、説明しやすいように、図５のＣ−Ｃ’断面を示して説明したが、Ｃ−Ｃ’断面に垂直な断面（ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ａ（または外側面１１１ｃ）とクラッド層１１４の内側面１１４ａ（または内側面１１４ｃ）に対して垂直な面）に対しても同じように振舞う。したがって、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ａ〜１１１ｄのうちのいずれかの面に１回でも反射すれば、広がり角は、臨界角以下に制限することができる。
【００３４】
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、ロッドインテグレータ１１１の側面にレーザ光の広がり角より臨界角が小さくなるような屈折率を持つクラッド層１１４を設け、光が散乱するようにクラッド層１１４の外側を粗面とするように構成したので、照度分布が均一化されるだけでなく、光５の広がり角をロッドインテグレータ１１１とクラッド層１１２の屈折率差によって決定される臨界角以下に制限することができる。また、クラッド層１１４の外側の面を荒らして、光を減衰させているため、クラッド層１１２を厚くする必要がなく、実施の形態１の広がり角均一化装置１１より小型にすることが可能である。
【００３５】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４に係る広がり角均一化装置１１ｄを模式的に示す斜視図である。図７に示す実施の形態４に係る広がり角均一化装置１１ｄは、図１に示す実施の形態１に係る広がり角均一化装置１１に吸収層（損失手段）１４を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一野符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
【００３６】
吸収層１１５は、クラッド層１１２の外側面に光学的に接し、入射された光を減衰するものである。この吸収層１１５の内側面１１５ａ〜１１５ｄは、クラッド層１１２の外側面１１２ｅ〜１１２ｈに対して、それぞれ光学的に接触している。
吸収層１１５は、クラッド層１１２に漏れた、光５の１回反射するときの減衰率を高くするために、反射率の低い材質を用いるのがよい。ロッドインテグレータ１１１に入射する光５の広がり角は、それぞれ異なる。そのため、吸収層１１５は、広範囲の入射角度に対して、反射率が低い材料が良く、例えばクロムやまたはタンタルで吸収層１１５を形成するのがよい。
【００３７】
次に、上記のように構成された広がり角均一化装置１１ｄの動作について、図８を参照しながら説明する。図８は図７のＤ−Ｄ’断面図である。
この図８において、光５は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｅからロッドインテグレータ１１１内に入射する。その後、クラッド層１１２に向かって進み、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂ（または外側面１１１ｄ）に達する。そして、当該光５のうち、ロッドインテグレータ１１１とクラッド層１１２の屈折率差によって決定する臨界角より広がり角が大きい成分は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂ（または外側面１１１ｄ）とクラッド層１１２の内側面１１２ｂ（または内側面１１２ｄ）との界面において屈折し、クラッド層１１２に漏れ出す。その後、クラッド層１１２の外側面１１２ｆ（または外側面１１２ｈ）に到達する。そして、クラッド層１１２の外側面１１２ｆ（または外側面１１２ｈ）は吸収層１１５に接しているため、光５は減衰する。
【００３８】
一方、光５のうち、ロッドインテグレータ１１１とクラッド層１１２の屈折率差によって決定する臨界角より広がり角が小さい成分は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂ（または外側面１１１ｄ）とクラッド層１１２の内側面１１２ｂ（または内側面１１２ｄ）との界面において反射する。そして、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂによって反射した光５は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｄに向かって進行し、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｄによって反射した光５はロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂに向かって進行する。
【００３９】
このように、光５のうち、広がり角がロッドインテグレータ１１１とクラッド層１１２の屈折率差によって決定する臨界角より小さい成分は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂと外側面１１１ｄによって交互に反射しながら、ロッドインテグレータ１１１内をジグザグに進行していく。そのため、ほとんどの光は減衰せずに、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂ（または外側面１１１ｄ）とクラッド層１１２の内側面１１２ｂ（または内側面１１２ｄ）との界面を、順次全反射を繰り返し、その空間における光強度分布が混ぜ合わされ、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｆにおいて、最終的に照度分布が均一化される。
【００４０】
なお上記では、説明しやすいように、図７のＤ−Ｄ’断面を示して説明したが、Ｄ−Ｄ’断面に垂直な断面（ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ａ（または外側面１１１ｃ）とクラッド層１１２の内側面１１２ａ（または内側面１１２ｃ）に対して垂直な面）に対しても同じように振舞う。したがって、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ａ〜１１１ｄのうちのいずれかの面に１回でも反射すれば、広がり角は、臨界角以下に制限することができる。
【００４１】
以上のように、この発明の実施の形態４によれば、ロッドインテグレータ１１１の側面にレーザ光の広がり角より臨界角が小さくなるような屈折率を持つクラッド層１１２を設け、クラッド層１１２の外側に吸収層１１５を設けるように構成したので、照度分布が均一化されるだけでなく、光５の広がり角をロッドインテグレータ１１１とクラッド層１１２の屈折率差によって決定される臨界角以下に制限することができる。また、クラッド層１１２の外側に吸収層１１５を設けているため、クラッド層１１２を厚くする必要がなく、実施の形態１の広がり角均一化装置１１より小型にすることが可能である。
【００４２】
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態２に係る広がり角均一化光源１を模式的に示す斜視図である。
広がり角均一化光源１は、図９に示すように、実施の形態１に係る広がり角均一化装置１１と、第１の光源１２および第２の光源１３から構成されている。ここで、広がり角均一化装置１１は図１に示す構成と同様であり、同一の符号を付し異なる部分についてのみ説明を行う。
【００４３】
第１，２の光源１２，１３は、互いに異なる広がり角を有し、広がり角均一化装置１１に第１，２の光５ａ，５ｂを出射するものである。
なお、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｅ，１１１ｆは、第１の光５ａと第２の光５ｂの入出射面である。
【００４４】
次に、上記のように構成された広がり角均一化光源１の動作について、図１０を参照しながら説明する。図１０は図９のＥ−Ｅ’断面図である。
この図１０において、第１の光源１２から出射した第１の光５ａと第２の光源１３から出射した第２の光５ｂは、異なる広がり角を持ち、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｅからロッドインテグレータ１１１内に入射する。その後、クラッド層１１２に向かって進み、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂ（または外側面１１１ｄ）に達する。そして、当該第１の光５ａと第２の光５ｂのうち、ロッドインテグレータ１１１とクラッド層１１２との界面の臨界角よりも大きい成分は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂ（または外側面１１１ｄ）とクラッド層１１２の内側面１１２ｂ（または内側面１１２ｄ）との界面において屈折し、クラッド層１１２に漏れ出す。ここで、クラッド層１１２が十分に厚いとすると、クラッド層１１２に漏れ出した第１の光５ａと第２の光５ｂは、ロッドインテグレータ１１１内に戻らずにロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｆ以外の場所から広がり角均一化装置１１の外に出射される。
【００４５】
一方、第１の光５ａと第２の光５ｂのうち、ロッドインテグレータ１１１とクラッド層１１２の屈折率差によって決定する臨界角より広がり角が小さい成分は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂ（または外側面１１１ｄ）とクラッド層１１２の内側面１１２ｂ（または内側面１１２ｄ）との界面において反射する。そして、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂによって反射した第１の光５ａと第２の光５ｂは、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｄに向かって進行し、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｄによって反射した第１の光５ａと第２の光５ｂはロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂに向かって進行する。
【００４６】
このように、第１の光５ａと第２の光５ｂのうち、広がり角がロッドインテグレータ１１１とクラッド層１１２の屈折率差によって決定する臨界角より小さい成分は、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂと外側面１１１ｄによって交互に反射しながら、ロッドインテグレータ１１１内をジグザグに進行していく。そのため、ほとんどの光は減衰せずに、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｂ（または外側面１１１ｄ）とクラッド層１１２の内側面１１２ｂ（または内側面１１２ｄ）との界面を、順次全反射を繰り返し、その空間における光強度分布が混ぜ合わされ、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｆにおいて、最終的に照度分布が均一化される。
【００４７】
また、第１の光５ａと第２の光５ｂにおいて、ロッドインテグレータ１１１とクラッド層１１２の屈折率差によって決定する臨界角より広がり角が大きい成分は、クラッド層１１２に漏れ出す。そのため、第１の光５ａの広がり角と第２の光５ｂの広がり角の方が異なっていてもロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ｆから出射する第１の光５ａと第２の光５ｂの広がり角は同じ角度となる。
【００４８】
なお上記では、説明しやすいように、図９のＥ−Ｅ’断面を示して説明したが、Ｅ−Ｅ’断面に垂直な断面（ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ａ（または外側面１１１ｃ）とクラッド層１１２の内側面１１２ａ（または内側面１１２ｃ）に対して垂直な面）に対しても同じように振舞う。したがって、ロッドインテグレータ１１１の外側面１１１ａ〜１１１ｄのうちのいずれかの面に１回でも反射すれば、広がり角は、臨界角以下に制限することができる。
【００４９】
また上記では、わかりやすいように、例として広がり角が２つの光源１２，１３について示した。しかしながら、これに限るものではなく、３つ以上の光源でも用いることができ、例えばそれぞれ広がり角が異なる赤色、緑色、青色のレーザ光を出射する３つの光源でも適用できる。
【００５０】
また図９では、実施の形態１に係る広がり角均一化装置１１を用いて説明を行った。しかしながら、これに限るものではなく、実施の形態２〜４に係る広がり角均一化装置１１ｂ〜１１ｄを用いてもよい。
【００５１】
以上のように、この発明の実施の形態５によれば、ロッドインテグレータ１１１の側面にレーザ光の広がり角より臨界角が小さくなるような屈折率を持つクラッド層１１２を設け、広がり角が異なる２つの光源１２，１３の光５ａ，５ｂをロッドインテグレータ１１１に入射させるように構成したので、照度分布と広がり角が均一な光源を提供することができる。
【００５２】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  広がり角均一化光源、５  光、５ａ，５ｂ  第１，２の光、１１，１１ｂ〜１１ｄ  広がり角均一化装置、１２，１３  第１，２の光源、１１１  ロッドインテグレータ、１１１ａ〜１１１ｆ  外側面、１１２  クラッド層、１１２ａ〜１１２ｄ  内側面、１１２ｄ〜１１２ｈ  外側面、１１３  損失手段、１１３ａ〜１１３ｄ  内側面、１１４  クラッド層（損失手段）、１１４ａ〜１１４ｄ  内側面、１１４ｄ〜１１４ｈ  内側面、１１５  吸収層（損失手段）、１１５ａ〜１１５ｄ  内側面。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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