(57)【要約】【課題】照明光学装置において、ロッドインテグレータの全長を短くし、コンパクトな照明光学系を提供する。【解決手段】光源１と光源からの出射光束を集光する集光レンズ部２と、集光された光束を導光するロッドインテグレータ３と、ロッドインテグレータ３から出射される光束を照射するためのリレーレンズ部４と、リレーレンズ部４の照射光から生成された画像を画像表示手段７に投射する投射レンズ部６とで構成され、ロッドインテグレータ３は、ロッドインテグレータ３内部から入射面外周部に向かって、光軸を中心にした任意の角度を有するテーパ部を形成する。【選択図】図１
2007298898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と光源からの出射光束を集光する集光レンズ部と、
集光された光束を導光するロッドインテグレータと、
前記ロッドインテグレータから出射される光束を照射するためのリレーレンズ部と、
前記リレーレンズ部の照射光から生成された画像を画像表示手段に投射する投射レンズ部とで構成され、
前記ロッドインテグレータは、ロッドインテグレータ入射端面から入射面外周部に向かって、光軸を中心にした任意の角度を有するテーパ部が形成される、
ことを特徴とする照明光学装置。
【請求項２】
前記光源はＬＥＤや半導体レーザ等の矩形開口を有する面発光光源を用いる、
ことを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。
【請求項３】
前記ロッドインテグレータにおいて、ロッドインテグレータ最大出射角θ３が投射レンズ部のＦナンバーＦとリレーレンズ部の結像倍率Ｍを用いて次の数式１で規定したことを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。
【数１】
2007298898.tif 000006
【請求項４】
前記ロッドインテグレータにおいて、任意のテーパ部と光軸のなす角度θ１が８０度以上９０度未満であることを特徴とする請求項３に記載の照明光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロッドインテグレータを用いた照明光学装置に関し、より詳細には、対象物に均一な光を照射するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の照明光学装置において、光源から出射された光をコリメートレンズ、ダイクロイックプリズムや、集光レンズを用いてロッドインテグレータへ集光し、集光された光はロッドインテグレータから出射された後、リレーレンズ部、投射レンズ部により投影される構成となっている。その中で、照明むらなく均一に光を投影するために用いられるロッドインテグレータをコンパクト化、且つ高輝度化を図る目的で、不要な外周光束を取込めるような切欠き凸形状を入射端及び出射端に設ける技術が開示されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２００３−０１５２２０号公報（第７頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ＬＥＤや半導体レーザー（以下、ＬＤと称す）等の矩形開口を有する面発光光源を用いた場合、ロッドインテグレータの入射側矩形開口寸法に合うようなスポット形状で集光させることができるために、前記従来の構成では、不要な外周光束が無くなる為にその効果を失い、ロッドインテグレータ出射光の十分な均一化が図れないという課題を有していた。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ＬＥＤやＬＤ等の矩形開口を有する面発光光源から出射され、ロッドインテグレータ有効入射面内に集光される矩形スポットに対して、ロッドインテグレータ内での反射回数を増やすことで、全長が短くてもロッドインテグレータから出る照明光の照度むらを均一にすることができ、コンパクトな照明光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために本発明の照明光学装置は、光源と光源からの出射光束を集光する集光レンズ部と、集光された光束を導光するロッドインテグレータと、前記ロッドインテグレータから出射される光束を照射するためのリレーレンズ部と、前記リレーレンズ部の照射光から生成された画像を画像表示手段に投射する投射レンズ部とで構成され、前記ロッドインテグレータは、ロッドインテグレータ入射端面から入射面外周部に向かって、光軸を中心にした任意の角度を有するテーパ部が形成されることを特徴とするものである。
【０００６】
さらに照明光学装置において、前記光源はＬＥＤや半導体レーザ等の矩形開口を有する面発光光源を用いることを特徴とするものである。
【０００７】
さらに照明光学装置において、前記ロッドインテグレータにおいて、ロッドインテグレータ最大出射角θ３が投射レンズ部のＦナンバーＦとリレーレンズ部の結像倍率Ｍを用いて次の数式１で規定したことを特徴とするものである。
【０００８】
【数１】
2007298898.tif 000003
【０００９】
さらに照明光学装置において、前記ロッドインテグレータにおいて、任意のテーパ部と光軸のなす角度θ１が８０度以上９０度未満であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の照明光学装置によれば、ロッドインテグレータ内での全反射回数を増やすことで、ロッドインテグレータ全長を短くしても出射光の均一化が図れ、照明光学部をコンパクトにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の照明光学装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１にて、本発明の第１の実施例における照明光学装置及び周辺部のブロック図を示す。
図１において、面発光光源１より出射された光は、集光レンズ２によりロッドインテグレータ３に集光され、ロッドインテグレータ３内を多重反射にて伝播後、リレーレンズ４により集光され、画像作成部５によって画像に変換され、投射レンズ６により画像表示手段であるスクリーン７上へ投影される。ここでロッドインテグレータ３は、入射端面外周部に光軸を中心としたテーパ面を設けることにより、内部伝播時の反射回数を増やし、より短い全長で照明むらの均一化を図ることが出来る。
【００１３】
さらにロッドインテグレータ３について、図２を参照して説明する。
図２（ａ）に示すように、ロッドインテグレータ３は概ね１６：９のスクリーン７表示比率と同等のアスペクト比を持つ長方形開口を有した長方体であり、リレーレンズ４の照射光が効率良く集光できるように、ロッドインテグレータ３の出射端にて、投射レンズ６のＦナンバー及び、リレーレンズ４の結像倍率Ｍの関係により得られる数式１で規定されるロッドインテグレータ３の最大出射角θ３を持つように、ロッドインテグレータ３の入射角θ２に対して、入射端面外周部にはロッドインテグレータロッドインテグレータの入射端面から図２（ｂ）に示すように角度θ１のテーパ部８が設けられている。
【００１４】
【数１】
2007298898.tif 000004
【００１５】
また、ロッドインテグレータ３のテーパ角θ１、最大入射角θ２及び、最大出射角θ３は、次式で規定される。
【００１６】
【数２】
2007298898.tif 000005
【００１７】
そのため例えば、ロッドインテグレータ３の入射面への最大入射角θ２を１２°、屈折率ｎを１．５、更に投射レンズ６のＦナンバーを２．０、リレーレンズ４の結像倍率を１．０とした場合、数式１により算出される最大出射角θ３（＝１４．５°）を実現するためのロッドインテグレータ３の入射端面外周部のテーパ角度θ１は数式２より約８６．５°となる。
【００１８】
この場合、ロッドインテグレータ３の入射面外周部テーパ形状により、ロッドインテグレータ３内での最大光線伝播角度θ４が、テーパ無し状態での８２．１°に対し、８０．４°となる。そのため、テーパが無い場合のロッドインテグレータ３の長さに対して、最大８３％の長さまで縮小しても、同じ反射回数を得ることができ、照度むらの均一化を図ることができる。
【００１９】
以上のように、本実施例１においてはロッドインテグレータ３の入射端面外周部に光軸を中心としたテーパ面を設けることにより、ロッドインテグレータ３内での光線の伝播角度に変化を与え、同じ反射回数でもロッドインテグレータ３全長を短くすることができ、さらに照明光学装置をコンパクトにすることができる。
【００２０】
また、本実施例１のロッドインテグレータ３入射面に回折格子（フレネル形状が望ましい）を設けることによっても、ロッドインテグレータ３内での光の伝播角度を変えることができるため、多重反射回数を増加させ、短い全長でも照度むらの均一化を図ることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明にかかる照明光学装置は、全長が短くてもロッドインテグレータから出る照明光の照度むらを均一にすることができ、特にＬＥＤやＬＤ等の矩形開口を有する面発光光源を用いた画像表示装置などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の照明光学装置及び周辺部を記載したブロック図
【図２】本発明の実施例１におけるロッドインテグレータの形状を示す図
【図３】従来のロッドインテグレータを説明する詳細図
【符号の説明】
【００２３】
１  面発光光源
２  集光レンズ
３  ロッドインテグレータ
４  リレーレンズ
５  画像生成部
６  投射レンズ
７  スクリーン
８  テーパー部
【図１】
2007298898.tif 000007
【図２】
2007298898.tif 000008
【図３】
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