光学积分器和使用它的影像投影装置制造方法及图纸

本发明专利技术目的在于提供提高混色性和均匀性的小型的光学积分器。本发明专利技术的光学积分器的特征在于，包括光的入射面和出射面(002、003)、连接入射面和出射面的侧面(004、005、006、007)，其内部被某折射率的导光部件充满，该导光部件包括具有与导光部件的折射率不同的折射率、使光散射的散射颗粒，从入射面入射的光从入射面侧向出射面方向被导光部件的内部的散射颗粒一边散射一边传播，并且被散射的散射光的一部分通过侧面的全内反射而封闭在光检测器的内部地传播，由此被导光到出射面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学积分器和使用它的影像投影装置
本专利技术涉及将光均匀地混色的光学积分器和使用它的影像投影装置。
技术介绍
使用透明杆的影像投影装置提案有专利文献1、2等，包括光扩散层的显示装置提案有专利文献3等。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2004－334083号公报专利文献2:日本特开2000－131665号公报专利文献3:日本特开2010－79117号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在通常的投影机等显示装置用的影像投影装置中，一般是将红、绿、蓝三色光源进行时间划分而彩色化的光学系统。该彩色化技术是通常被称为场序彩色(以下称为FSC)的方法。为了使用FSC，必须将混色性和均匀性高的三色光线照到搭载在影像投影装置内的LCOS或DMD等影像生成装置。关于来自多个光源的光线的混色性和均匀性，在专利文献1中记载有用透镜将来自多个光源的光线向杆导光的方法。专利文献2中记载有用二色镜将来自多个光源的光线合成之后向杆导光的方法。另外，作为使白色光源的光均匀化的方法，专利文献3中记载有使用光扩散层的方法。近年来，以头戴式显示器为代表的可穿戴的显示装置的开发正在进行。这种显示装置用的影像投影装置是穿戴在身上的，因此要求省电、明亮、小型。为了使影像投影装置小型，使用将多个光源搭载于一个壳体的多芯片光源的情况下，如果为专利文献1、2中使用的杆，则要满足混色性和均匀性就需要长的杆，无法小型化。另外，使用专利文献3的光扩散层的情况下，因为多个光源位置不同，所以不能满足混色性。本专利技术的目的是提供一种为了使搭载有将多个光源搭载于一个壳体上的多芯片光源的影像投影装置的光学系统小型化，提高混色性和均匀性的小型的光学积分器。用于解决课题的技术方案例如利用权利要求书中记载的专利技术能够实现上述目的。列举更具体的例子，本专利技术提供一种光学积分器，其包括光的入射面、出射面、连接入射面和出射面的侧面，其内部被折射率1的导光部件充满，该导光部件含有使光散射的与折射率1不同的折射率2的散射颗粒，从入射面入射的光从入射面侧向出射面方向被导光部件的内部的散射颗粒散射而传播，并且被散射的散射光的一部分通过侧面的全内反射被封闭在光检测器的内部而传播，从而被导光到出射面。专利技术效果能够廉价地提供省电力、明亮、小型的影像投影装置。附图说明图1是表示光学积分器001的概略图。图2是表示影像投影装置011的概略图。图3是说明光源012和光学积分器001的配置关系的图。图4A是表示显示装置101的概略图。图4B是表示显示装置101的概略图。图4C是表示显示装置101的概略图。图5是表示显示装置101的系统的概略图。图6A是表示显示装置101的调整流程的图。图6B是表示显示装置101的调整流程的图。图7是表示光学积分器201的图。图8是表示光学积分器211的图。图9是表示光学积分器221的图。图10是表示光学积分器231的图。图11A是说明光源和光学积分器的配置关系的图。图11B是说明光源和光学积分器的配置关系的图。图11C是说明光源和光学积分器的配置关系的图。图11D是说明光源和光学积分器的配置关系的图。图12是表示影像投影装置301的概略图。图13是表示影像投影装置331的概略图。图14是表示影像投影装置341的概略图。图15A是表示显示装置的概略图。图15B是表示显示装置的概略图。图15C是表示显示装置的概略图。具体实施方式以下，基于图示的实施例说明用于实施本专利技术的方式，但该本专利技术不被其限定。实施例1使用图对本专利技术的实施例1进行说明。首先，使用图1对光学积分器001进行说明。光学积分器001形成长度L、高度H、宽度W的四棱柱的形状，其内部被规定透明度的高折射率N1的介质1充满。另外，光学积分器001具有入射出射面002、003和TIR侧面004～007。入射出射面002、003是光入射的面或光出射的面。根据斯涅尔定律，已知具有比临界角大的入射角的光线不能从折射率高的介质向折射率低的介质行进，而是进行全内反射(TotalInternalReflection，以下记为TIR)。因此，在本实施例中，将光学积分器001的侧面记为TIR侧面。TIR侧面004～007是具有通过TIR将从入射出射面002、003入射的光封闭在光学积分器001的内部的功能的面。在光学积分器001的内部随机填充有用与介质1不同的折射率2的透明度高的介质2充满的散射颗粒008。根据上述斯涅尔定律，光线在通过折射率不同的介质时，以与入射的角度不同的角度出射。散射颗粒008具有通过使用该原理变更行进的光线的角度而使其散射的功能。增大折射率1与折射率2之差的话，按照斯涅尔定律能够得到更大的扩散功能。散射颗粒是球状、或其它的形状也可以。从成本方面来看，优选是作为通用品的球状。将散射颗粒形成为球状时，其直径越小，光线被弯曲的角度越大，能够得到更高的散射性能。优选其直径比入射的光线的波长大，且为其波长的10倍以下。如果散射颗粒的直径比波长小，则得到很大的散射。但是光线照射到散射颗粒的可能性减小，因此为了确保均匀性，要增加散射颗粒的填充率，但问题是效率会降低。相反，如果直径为波长的10倍以上，则光线的可变更的角度减小，为了得到希望的混色性和均匀性使光学积分器001变长，不利于作为目标的小型化。在使散射颗粒为球状以外且在该散射颗粒的表面没有凹凸时，可以说情况基本上与上述相同。当然，也可以在散射颗粒的表面设置波长级的微细构造。此时，即使任意地设定形状，加大散射颗粒的最大直径，也能够期待大的散射效果。另外，入射出射面002、003的高度H、宽度W优选为与入射的光线大致同等、或至少考虑到安装的公差的最小的尺寸。当然，入射出射面002、003的高度H、宽度W最优选为与入射的光线大致同等，此时，可以考虑安装的公差而在组装时进行调整。从入射出射面002、003出射的光线的亮度与面积成反比例。因此，当相对于入射的光线的面积，使入射出射面的面积为2倍时，亮度变为一半。另外，当增大面积时封闭的效果会降低，混色性能也减弱。因此，需要进一步增加散射颗粒的填充率，效率进一步变差。相反，当相比于入射的光线减小入射出射面002、003的面积时，无法取入光线，效率降低。从以上内容可知，入射出射面002、003的面积优选调整为与入射的光线尺寸大致同等，或考虑组装时的公差设定为至少2倍以下。入射出射面002、003的宽度W和高度H定义为宽度W＞高度H。此时，长度L优选大于宽度W的3倍。通常的面光源进行半峰半宽为60°的朗伯分布。当令一般的透明材料的折射率为1.5时，根据斯涅尔定律，可以说取进光学积分器001的内部的光束分布在±35°的范围内。35°的光线行进宽度W的3倍的长度L时，约进行2次反射。即，满足下述式(1)。L×Tan35°≥2×W……式(1)当具有进行约2次反射的程度的长度时，通过调整散射颗粒008的填充率，能够满足混色性和均匀性。设定为超过宽度W的3倍的长度L时，通过进行减少填充率的调整，能够满足混色性和均匀性并且维持效率。例如，使宽度W、高度H为1mm见方时，令长度为4mm、散射颗粒008的直径为约2μm、折射率1为1.48、折射率2为1.58时，优选使散射颗粒008的介质2的总体积相对于介质1的总体积设定为0.5％～1.0％本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使光扩散的光学积分器，其特征在于：该光学积分器包括：光入射的入射面；所述光射出的出射面；和连接所述入射面和所述出射面的侧面，所述光学积分器的内部被折射率N1的导光部件充满，该导光部件含有使光散射的具有与所述折射率N1不同的折射率N2的散射颗粒，从所述入射面入射的所述光从所述入射面侧向所述出射面方向被所述导光部件的内部的所述散射颗粒一边散射一边传播，所述被散射的散射光的一部分在所述侧面进行全内反射而被导光到所述出射面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.24 JP 2014-1932851.一种使光扩散的光学积分器，其特征在于：该光学积分器包括：光入射的入射面；所述光射出的出射面；和连接所述入射面和所述出射面的侧面，所述光学积分器的内部被折射率N1的导光部件充满，该导光部件含有使光散射的具有与所述折射率N1不同的折射率N2的散射颗粒，从所述入射面入射的所述光从所述入射面侧向所述出射面方向被所述导光部件的内部的所述散射颗粒一边散射一边传播，所述被散射的散射光的一部分在所述侧面进行全内反射而被导光到所述出射面。2.根据权利要求1所述的光学积分器，其特征在于：所述入射面和所述出射面大致平行地相对形成。3.根据权利要求1或2所述的光学积分器，其特征在于：所述入射面和所述出射面为大致相同的形状。4.根据权利要求1～3中任一项所述的光学积分器，其特征在于：所述侧面与所述入射面大致垂直。5.根据权利要求1～4中任一项所述的光学积分器，其特征在于：所述侧面的光轴方向的表面粗糙度(Ra)满足0＜Ra≤0.5μm。6.根据权利要求1～5中任一项所述的光学积分器，其特征在于：所述侧面的光轴方向的表面粗糙度(Ra)为所述散射颗粒的...

【专利技术属性】
技术研发人员：川村友人，黑田敏裕，酒井大地，高岩寿行，川上裕，中村俊辉，
申请(专利权)人：日立化成株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP