本發(fā)明涉及實現(xiàn)光的亮度分布的均勻化和擴散角的均勻化的光均勻化裝置。

背景技術(shù)：

作為使從照明用光源發(fā)出的光的亮度分布均勻化的光均勻化裝置，在下面的專利文獻(xiàn)1中公開有使用光學(xué)積分器的光均勻化裝置。

該光學(xué)積分器由棒狀積分器構(gòu)成，該棒狀積分器由使用石英玻璃或螢石這樣的光學(xué)材料的內(nèi)表面反射型的玻璃棒構(gòu)成。

棒狀積分器能夠通過一邊對從入射面入射的光進(jìn)行全反射一邊進(jìn)行傳播而從出射面射出亮度分布均勻的光。

但是，在擴散角不同的多個光以相同的入射角從棒狀積分器的入射面入射的情況下，即使各個光的亮度分布被均勻化，由于要在擴散角不同的狀態(tài)下從棒狀積分器的出射面射出多個光，因此也要使用轉(zhuǎn)印光學(xué)系統(tǒng)來轉(zhuǎn)印棒狀積分器的出射面的像。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2003-142387號公報(圖1)

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

由于以往的光均勻化裝置如上所述地構(gòu)成，因此要使用轉(zhuǎn)印光學(xué)系統(tǒng)來轉(zhuǎn)印棒狀積分器的出射面的像。然而，由于由轉(zhuǎn)印光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的透鏡引起的像差等影響而導(dǎo)致被棒狀積分器均勻化后的亮度分布變得不均勻，其不均勻度根據(jù)光的波長而不同。因此，在使用發(fā)出波長不同的激光(例如紅色激光、綠色激光、藍(lán)色激光等)的多個光源的情況下，存在產(chǎn)生顏色不均這樣的課題。

本發(fā)明正是為了解決上述課題而完成的，其目的在于，得到能夠?qū)⒍鄠€光的擴散角調(diào)整成相同角度的光均勻化裝置。

用于解決課題的手段

本發(fā)明的光均勻化裝置具有：傳播光學(xué)系統(tǒng)，其傳播光；以及棒狀積分器，由傳播光學(xué)系統(tǒng)傳播后的光從其入射面入射，一邊對從入射面入射的光進(jìn)行全反射一邊進(jìn)行傳播，由此，從出射面射出亮度分布均勻的光，在由傳播光學(xué)系統(tǒng)傳播擴散角不同的多個光的情況下，多個光以入射到棒狀積分器之后的多個光的擴散角一致的入射角度入射到棒狀積分器的入射面。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，具有如下效果：構(gòu)成為在由傳播光學(xué)系統(tǒng)傳播擴散角不同的多個光的情況下，多個光以入射到棒狀積分器之后的多個光的擴散角一致的入射角度入射到棒狀積分器的入射面，因此，能夠?qū)⒍鄠€光的擴散角調(diào)整成相同角度。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的實施方式1的光均勻化裝置的立體圖。

圖2是圖1的光均勻化裝置的A-A’剖視圖。

圖3是示出本發(fā)明的實施方式2的光均勻化裝置的立體圖。

圖4是圖3的光均勻化裝置的A-A’剖視圖。

圖5是示出本發(fā)明的實施方式2的光均勻化裝置的光纖12的出射端面12a的傾斜角度的說明圖。

圖6是示出本發(fā)明的實施方式3的光均勻化裝置的立體圖。

圖7是圖6的光均勻化裝置的A-A’剖視圖。

具體實施方式

實施方式1

圖1是示出本發(fā)明的實施方式1的光均勻化裝置的立體圖，圖2是圖1的光均勻化裝置的A-A’剖視圖。

在本實施方式1中，對光均勻化裝置由聚光光學(xué)系統(tǒng)1、3和棒狀積分器5構(gòu)成的例子進(jìn)行說明，其中，該聚光光學(xué)系統(tǒng)1、3是傳播光的傳播光學(xué)系統(tǒng)。

在圖1和圖2中，聚光光學(xué)系統(tǒng)1例如由透鏡等構(gòu)成，是使光2會聚在棒狀積分器5的入射面5a上的光學(xué)部件。

聚光光學(xué)系統(tǒng)3例如由透鏡等構(gòu)成，是使光4會聚在棒狀積分器5的入射面5a上的光學(xué)部件。

在本實施方式1中，由聚光光學(xué)系統(tǒng)1、3會聚的光2、4的擴散角不同，假設(shè)光2的擴散角比光4的擴散角大進(jìn)行說明。

在圖1中示出各個聚光光學(xué)系統(tǒng)1、3對一個光進(jìn)行會聚的例子，但也可以是一個聚光光學(xué)系統(tǒng)對多個光2、4進(jìn)行會聚。

棒狀積分器5是從入射面5a入射由聚光光學(xué)系統(tǒng)1、3會聚后的光2、4，一邊對入射的光2、4進(jìn)行全反射一邊進(jìn)行傳播，由此從出射面5b射出亮度分布均勻的光2、4的光學(xué)部件。

棒狀積分器5中的光2、4的入射面5a和出射面5b平行，且入射面5a和出射面5b的整個表面被光學(xué)拋光。

棒狀積分器5的側(cè)面5c～5f成為光2、4的反射面，整個表面被光學(xué)拋光。

在圖1中示出棒狀積分器5的形狀為四棱柱的例子，但并不限于此，例如棒狀積分器5的形狀也可以是圓柱或多棱柱等。

并且，棒狀積分器5也可以是內(nèi)部中空且側(cè)面5c～5f由鏡構(gòu)成的光導(dǎo)管。

如上所述，光2的擴散角與光4的擴散角不同(在圖1的例子中，光2的擴散角比光4的擴散角大)，為了使入射到棒狀積分器5之后的光2、4的光的擴散角一致，光2、4相對于棒狀積分器5的入射面5a的入射角不同。

在圖1的例子中，一方面將光2垂直地入射到棒狀積分器5的入射面5a，另一方面將光4傾斜地入射到棒狀積分器5的入射面5a。

由于已對棒狀積分器5的入射面5a的整個表面進(jìn)行光學(xué)拋光，因此，入射面5a的反射率取決于根據(jù)棒狀積分器5的折射率和光2、4相對于入射面5a的入射角而求出的菲涅爾反射。棒狀積分器5的出射面5b的反射率也與入射面5a相同。

通過對棒狀積分器5的入射面5a和出射面5b施加光的反射防止膜，能夠?qū)⒐?、4入射時的損失抑制得較小。

另外，假設(shè)棒狀積分器5使用對光2、4的吸收小的材料。例如，在光2、4的波長在可見區(qū)域的情況下，使用BK7等光學(xué)玻璃或合成石英等材料。

接下來，對動作進(jìn)行說明。

聚光光學(xué)系統(tǒng)1使光2會聚在棒狀積分器5的入射面5a上，聚光光學(xué)系統(tǒng)3使光4會聚在棒狀積分器5的入射面5a上。

由此，光2、4從棒狀積分器5的入射面5a入射，光2、4在棒狀積分器5的入射面5a處發(fā)生折射。

光2、4在入射面5a處發(fā)生折射，從而光2、4的擴散角在入射到棒狀積分器5之前和入射到棒狀積分器5之后發(fā)生變化。

入射到棒狀積分器5內(nèi)的光2在棒狀積分器5內(nèi)傳播，但是，由于光2具有擴散，因此，如圖2所示，存在朝向棒狀積分器5的側(cè)面5d前進(jìn)的光和朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)的光(在圖2中，用2a表示朝向側(cè)面5d的光，用2b表示朝向側(cè)面5f的光)，朝向棒狀積分器5的側(cè)面5d前進(jìn)的光2a被側(cè)面5d反射，朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)的光2b被側(cè)面5f反射。

并且，入射到棒狀積分器5內(nèi)的光4在棒狀積分器5內(nèi)傳播，但是，由于光4具有擴散，因此，如圖2所示，存在朝向棒狀積分器5的側(cè)面5d前進(jìn)的光和朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)的光(在圖2中，用4a表示朝向側(cè)面5d的光，用4b表示朝向側(cè)面5f的光)，朝向棒狀積分器5的側(cè)面5d前進(jìn)的光4a被側(cè)面5d反射，朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)的光4b被側(cè)面5f反射。

但是，由于棒狀積分器5的側(cè)面5d、5f成為空氣與棒狀積分器5的界面，因此，入射角度比由空氣與棒狀積分器5的折射率確定的臨界角大的光被棒狀積分器5的側(cè)面5d、5f反射，入射角度比該臨界角小的光在棒狀積分器5的側(cè)面5d、5f處發(fā)生折射，從而向棒狀積分器5的外側(cè)射出。

被棒狀積分器5的側(cè)面5d反射后的光2朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)，朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)的光2被側(cè)面5f反射。

在棒狀積分器5的側(cè)面5d與側(cè)面5f之間反復(fù)進(jìn)行光2的反射之后到達(dá)棒狀積分器5的出射面5b的光2從出射面5b向棒狀積分器5的外側(cè)射出。

入射到棒狀積分器5的光2在棒狀積分器5內(nèi)傳播的期間光的中心部和周邊部被混合，從而在棒狀積分器5的出射面5b上成為均勻的亮度分布。

并且，被棒狀積分器5的側(cè)面5d反射后的光4朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)，朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)的光4被側(cè)面5f反射。

在棒狀積分器5的側(cè)面5d與側(cè)面5f之間反復(fù)進(jìn)行光4的反射之后到達(dá)棒狀積分器5的出射面5b的光4從出射面5b向棒狀積分器5的外側(cè)射出。

入射到棒狀積分器5的光4在棒狀積分器5內(nèi)傳播的期間光的中心部和周邊部被混合，從而在棒狀積分器5的出射面5b上成為均勻的亮度分布。

這里，對光2、4被棒狀積分器5的側(cè)面5d、5f反復(fù)反射的情況進(jìn)行說明，雖然未提及被棒狀積分器5的側(cè)面5c、5e反射，但實際上，與被側(cè)面5d、5f反射相同，光2、4在棒狀積分器5的側(cè)面5c與側(cè)面5e之間也被反復(fù)反射。

已經(jīng)說明了光2、4在入射面5a處發(fā)生折射從而光2、4的擴散角在入射到棒狀積分器5之前和入射到棒狀積分器5之后發(fā)生變化的情況，但是，在本實施方式1的例子中，入射到棒狀積分器5之前的光4的擴散角比入射到棒狀積分器5之前的光2的擴散角小，因此，如果光2、4相對于棒狀積分器5的入射面5a的入射角相同，則入射到棒狀積分器5之后的光4的擴散角也比入射到棒狀積分器5之后的光2的擴散角小。

因此，在本實施方式1中，為了使入射到棒狀積分器5之后的光4的擴散角與入射到棒狀積分器5之后的光2的擴散角一致，光2、4相對于棒狀積分器5的入射面5a的入射角不同。

在圖1的例子中，一方面將光2垂直地入射到棒狀積分器5的入射面5a，另一方面將光4傾斜地入射到棒狀積分器5的入射面5a。

具體而言，在光2的最外擴散角(光2a的角度)例如為半角25°，光4的最外擴散角(光4a的角度)例如為半角15°的情況下，由于光2與光4的最外擴散角的角度差為半角10°，因此，如果將光4的中心軸4c相對于光2的中心軸2c傾斜10°，則入射到棒狀積分器5之后的光2、4的擴散角一致。因此，如果光2的中心軸2c與棒狀積分器5的入射面5a垂直，則調(diào)整聚光光學(xué)系統(tǒng)3的位置或角度，使得光4以10°的入射角入射到棒狀積分器5的入射面5a。

在本實施方式1中，通過一方面將光2垂直地入射到棒狀積分器5的入射面5a，另一方面將光4傾斜地入射到棒狀積分器5的入射面5a，從而使入射到棒狀積分器5之后的光4的最外擴散角與入射到棒狀積分器5之后的光2的最外擴散角一致，因此不需要搭載轉(zhuǎn)印光學(xué)系統(tǒng)。因此，即使在使用發(fā)出波長不同的激光(例如紅色激光、綠色激光、藍(lán)色激光等)的多個光源的情況下，也不會因搭載轉(zhuǎn)印光學(xué)系統(tǒng)而產(chǎn)生顏色不均。

如上所述，根據(jù)本實施方式1，實現(xiàn)如下效果：能夠在棒狀積分器5的出射面5b上得到均勻的亮度分布，并且能夠?qū)U散角不同的多個光2、4的擴散角調(diào)整成相同的角度。

在本實施方式1中，示出了入射擴散角不同的2個光2、4的情況，但是，能夠同樣地應(yīng)用于入射擴散角不同的3個以上的光的情況。

在入射擴散角不同的3個以上的光的情況下，只要3個以上的光相對于棒狀積分器5的入射面5a的入射角不同，使得入射到棒狀積分器5之后的3個以上的光的最外擴散角一致即可。

例如，只要將擴散角最大的光垂直地入射到入射面5a，越是擴散角小的光越傾斜地入射到入射面5a即可。

由此，也能夠應(yīng)用于擴散角不同的多個激光(例如紅色激光、綠色激光、藍(lán)色激光)。

實施方式2

圖3是示出本發(fā)明的實施方式2的光均勻化裝置的立體圖，圖4是圖3的光均勻化裝置的A－A’剖視圖。

并且，圖5是示出本發(fā)明的實施方式2的光均勻化裝置的光纖12的出射端面12a的傾斜角度的說明圖。

在本實施方式2中，對光均勻化裝置由光纖11、12和棒狀積分器5構(gòu)成的例子進(jìn)行說明，其中，該光纖11、12是傳播光的傳播光學(xué)系統(tǒng)。

在圖3～圖5中，與圖1和圖2相同的標(biāo)號表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠?，因此省略說明。

光纖11傳播光2，并將光2從出射端面11a朝向棒狀積分器5的入射面5a射出。

光纖11的出射端面11a以與棒狀積分器5的入射面5a平行配置的方式與光纖11的中心軸垂直。

光纖12傳播光4，并將光4從出射端面12a朝向棒狀積分器5的入射面5a射出。

光纖12的中心軸與光纖11的中心軸平行，光纖12的出射端面12a相對于光纖12的中心軸被傾斜地切割，使得該光纖12的出射端面12a相對于棒狀積分器5的入射面5a的角度傾斜。

通過對光纖11、12的出射端面11a、12a施加光的反射防止膜，能夠?qū)⑸涑龉?、4時的損失抑制得較小。并且，能夠抑制因被光纖11、12的出射端面11a、12a反射而導(dǎo)致光源(與光纖連接的光源)的破壞或特性的變化。

特別地，光纖11的出射端面11a與光纖11的中心軸垂直而向光纖11的反射較大，因此施加反射防止膜的必要性較高。光纖12的出射端面12a被傾斜地切割而向光纖11的反射較小，因此根據(jù)出射端面12a的傾斜角度而不需要反射防止膜。

在從光纖11、12射出的光2、4的光束擴散的情況下，從光纖11、12射出的光2、4在棒狀積分器5的入射面5a處分離，從而可能會使耦合效率變低。因此，在從光纖11、12射出的光2、4的光束擴散的情況下，需要使光纖11、12的出射端面11a、12a接近棒狀積分器5的入射面5a，從而將耦合損失抑制得較小。

在圖3中，將光纖11和光纖12記作獨立的部件，但也可以是捆束光纖11和光纖12而成的光纖束。

接下來，對動作進(jìn)行說明。

從光纖11射出的光2在空間傳播之后，從棒狀積分器5的入射面5a入射。光2在入射到棒狀積分器5時在棒狀積分器5的入射面5a處發(fā)生折射。

從光纖12射出的光4在空間傳播之后，從棒狀積分器5的入射面5a入射。光4在入射到棒狀積分器5時在棒狀積分器5的入射面5a處發(fā)生折射。

入射到棒狀積分器5內(nèi)的光2在棒狀積分器5內(nèi)傳播，但是，由于光2具有擴散，因此，如圖4所示，存在朝向棒狀積分器5的側(cè)面5d前進(jìn)的光和朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)的光(在圖4中，用2a表示朝向側(cè)面5d的光，用2b表示朝向側(cè)面5f的光)，朝向棒狀積分器5的側(cè)面5d前進(jìn)的光2a被側(cè)面5d反射，朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)的光2b被側(cè)面5f反射。

并且，入射到棒狀積分器5內(nèi)的光4在棒狀積分器5內(nèi)傳播，但是，由于光4具有擴散，因此，如圖4所示，存在朝向棒狀積分器5的側(cè)面5d前進(jìn)的光和朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)的光(在圖4中，用4a表示朝向側(cè)面5d的光，用4b表示朝向側(cè)面5f的光)，朝向棒狀積分器5的側(cè)面5d前進(jìn)的光4a被側(cè)面5d反射，朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)的光4b被側(cè)面5f反射。

但是，由于棒狀積分器5的側(cè)面5d、5f成為空氣與棒狀積分器5的界面，因此，如上所述，入射角度比由空氣與棒狀積分器5的折射率確定的臨界角大的光被棒狀積分器5的側(cè)面5d、5f反射，入射角度比該臨界角小的光在棒狀積分器5的側(cè)面5d、5f處發(fā)生折射，從而向棒狀積分器5的外側(cè)射出。

被棒狀積分器5的側(cè)面5d反射后的光2朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)，朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)的光2被側(cè)面5f反射。

在棒狀積分器5的側(cè)面5d與側(cè)面5f之間反復(fù)進(jìn)行光2的反射之后到達(dá)棒狀積分器5的出射面5b的光2從出射面5b向棒狀積分器5的外側(cè)射出。

入射到棒狀積分器5的光2在棒狀積分器5內(nèi)傳播的期間光的中心部和周邊部被混合，從而在棒狀積分器5的出射面5b上成為均勻的亮度分布。

并且，被棒狀積分器5的側(cè)面5d反射后的光4朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)，朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)的光4被側(cè)面5f反射。

在棒狀積分器5的側(cè)面5d與側(cè)面5f之間反復(fù)進(jìn)行光4的反射之后到達(dá)棒狀積分器5的出射面5b的光4從出射面5b向棒狀積分器5的外側(cè)射出。

入射到棒狀積分器5的光4在棒狀積分器5內(nèi)傳播的期間光的中心部和周邊部被混合，從而在棒狀積分器5的出射面5b上成為均勻的亮度分布。

這里，對光2、4被棒狀積分器5的側(cè)面5d、5f反復(fù)反射的情況進(jìn)行說明，雖然未提及被棒狀積分器5的側(cè)面5c、5e反射，但實際上，與被側(cè)面5d、5f反射相同，光2、4在棒狀積分器5的側(cè)面5c與側(cè)面5e之間也被反復(fù)反射。

在本實施方式2中，為了使入射到棒狀積分器5之后的光2的最外擴散角(光2a的角度)與入射到棒狀積分器5之后的光4的最外擴散角(光4a的角度)一致，使光纖12的出射端面12a相對于中心軸被傾斜地切割。

下面，對光纖12的出射端面12a的傾斜角度進(jìn)行說明。

例如，在光2的最外擴散角與光4的最外擴散角的角度差為的情況下，如果使從光纖12射出的光4的光軸相對于從光纖11射出的光2的光軸的角度傾斜則入射到棒狀積分器5之后的光2的最外擴散角與入射到棒狀積分器5之后的光4的最外擴散角一致。

在從光纖12射出光4時，光4在光纖12的芯與空氣的界面處發(fā)生折射。其折射角成為光4(從光纖12的出射端面12a射出的光4)的光軸相對于光纖12的中心軸的傾角θ’。

因此，在設(shè)光纖12的芯與空氣的界面處的折射率為n，出射端面12a的傾斜角度為θ，光纖12的芯與空氣的界面處的折射角為θ”時，則根據(jù)斯涅爾定律，能夠用下述式子(1)來表示傾斜角度θ與折射角θ”的關(guān)系。

n×sinθ＝sinθ”

θ’＝θ”-θ (1)

因此，能夠通過下述式子(2)來計算出射端面12a的傾斜角度θ。

例如，如果光纖12的芯由合成石英構(gòu)成，且光4的波長為633nm，則折射率n為1.457。此時，在光2的最外擴散角與光4的最外擴散角的角度差例如為半角10°時，為了使入射到棒狀積分器5之后的光2的最外擴散角與入射到棒狀積分器5之后的光4的最外擴散角一致所需的光纖12的出射端面12a的傾斜角度θ為20.19度。

在本實施方式2中，通過使光纖12的出射端面12a相對于光纖12的中心軸被傾斜地切割，使得一方面光纖11的出射端面11a與棒狀積分器5的入射面5a平行配置，另一方面光纖12的出射端面12a相對于棒狀積分器5的入射面5a的角度傾斜，從而使入射到棒狀積分器5之后的光4的最外擴散角與入射到棒狀積分器5之后的光2的最外擴散角一致，因此不需要搭載轉(zhuǎn)印光學(xué)系統(tǒng)。因此，即使在使用發(fā)出波長不同的激光(例如紅色激光、綠色激光、藍(lán)色激光等)的多個光源的情況下，也不會因搭載轉(zhuǎn)印光學(xué)系統(tǒng)而產(chǎn)生顏色不均。

如上所述，根據(jù)本實施方式2，實現(xiàn)如下效果：能夠在棒狀積分器5的出射面5b上得到均勻的亮度分布，并且能夠?qū)U散角不同的多個光2、4的擴散角調(diào)整成相同的角度。

在本實施方式2中，示出了入射擴散角不同的2個光2、4的情況，但是，能夠同樣地應(yīng)用于入射波長不同的多個光或擴散角不同的3個以上的光的情況。

在波長不同的情況下，只要考慮波長分散來設(shè)定多個光纖的出射端面的傾斜角度θ即可。并且，在入射擴散角不同的3個以上的光的情況下，只要多個光纖的出射端面相對于棒狀積分器5的入射面5a的傾斜角度θ不同，使得入射到棒狀積分器5之后的3個以上的光的擴散角一致即可。

例如，只要相對于中心軸被傾斜地切割，使得射出擴散角最大的光的光纖的出射端面與棒狀積分器5的入射面5a平行配置，越是射出擴散角小的光的光纖的出射端面，其相對于棒狀積分器5的入射面5a的角度越傾斜即可。

由此，也能夠應(yīng)用于擴散角不同的多個激光(例如紅色激光、綠色激光、藍(lán)色激光)。

實施方式3

圖6是示出本發(fā)明的實施方式3的光均勻化裝置的立體圖，圖7是圖6的光均勻化裝置的A－A’剖視圖。

在本實施方式3中，對光均勻化裝置由光纖11、13和棒狀積分器5構(gòu)成的例子進(jìn)行說明，其中，該光纖11、13是傳播光的傳播光學(xué)系統(tǒng)。

在圖6和圖7中，與圖3和圖4相同的標(biāo)號表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠?，因此省略說明。

光纖13傳播光4，并將光4從出射端面13a朝向棒狀積分器5的入射面5a射出。

光纖13的出射端面13a與光纖13的中心軸垂直，光纖13的中心軸相對于光纖11的中心軸傾斜，使得光纖13的出射端面13a相對于棒狀積分器5的入射面5a傾斜。

光纖13由芯和包層構(gòu)成，包層的折射率比芯的折射率低。光纖13的芯和包層使用對光4的吸收小的材料。

通過對光纖13的出射端面13a施加光的反射防止膜，能夠?qū)⑸涑龉?時的損失抑制得較小。并且，能夠抑制因被光纖13的出射端面13a反射而導(dǎo)致光源(與光纖13連接的光源)的破壞或特性的變化。光纖13的出射端面13a與光纖13的中心軸垂直而向光纖13的反射較大，因此施加反射防止膜的必要性較高。

接下來，對動作進(jìn)行說明。

從光纖11射出的光2在空間傳播之后，從棒狀積分器5的入射面5a入射。光2在入射到棒狀積分器5時在棒狀積分器5的入射面5a處發(fā)生折射。

從光纖13射出的光4在空間傳播之后，從棒狀積分器5的入射面5a入射。光4在入射到棒狀積分器5時在棒狀積分器5的入射面5a處發(fā)生折射。

入射到棒狀積分器5內(nèi)的光2在棒狀積分器5內(nèi)傳播，但是，由于光2具有擴散，因此，如圖7所示，存在朝向棒狀積分器5的側(cè)面5d前進(jìn)的光和朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)的光(在圖7中，用2a表示朝向側(cè)面5d的光，用2b表示朝向側(cè)面5f的光)，朝向棒狀積分器5的側(cè)面5d前進(jìn)的光2a被側(cè)面5d反射，朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)的光2b被側(cè)面5f反射。

并且，入射到棒狀積分器5內(nèi)的光4在棒狀積分器5內(nèi)傳播，但是，由于光4具有擴散，因此，如圖7所示，存在朝向棒狀積分器5的側(cè)面5d前進(jìn)的光和朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)的光(在圖7中，用4a表示朝向側(cè)面5d的光，用4b表示朝向側(cè)面5f的光)，朝向棒狀積分器5的側(cè)面5d前進(jìn)的光4a被側(cè)面5d反射，朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)的光4b被側(cè)面5f反射。

但是，由于棒狀積分器5的側(cè)面5d、5f成為空氣與棒狀積分器5的界面，因此，如上所述，入射角度比由空氣與棒狀積分器5的折射率確定的臨界角大的光被棒狀積分器5的側(cè)面5d、5f反射，入射角度比該臨界角小的光在棒狀積分器5的側(cè)面5d、5f處發(fā)生折射而向棒狀積分器5的外側(cè)射出。

被棒狀積分器5的側(cè)面5d反射后的光2朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)，朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)的光2被側(cè)面5f反射。

在棒狀積分器5的側(cè)面5d與側(cè)面5f之間反復(fù)進(jìn)行光2的反射之后到達(dá)棒狀積分器5的出射面5b的光2從出射面5b向棒狀積分器5的外側(cè)射出。

入射到棒狀積分器5的光2在棒狀積分器5內(nèi)傳播的期間光的中心部和周邊部被混合，從而在棒狀積分器5的出射面5b上成為均勻的亮度分布。

并且，被棒狀積分器5的側(cè)面5d反射后的光4朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)，朝向棒狀積分器5的側(cè)面5f前進(jìn)的光4被側(cè)面5f反射。

在棒狀積分器5的側(cè)面5d與側(cè)面5f之間反復(fù)進(jìn)行光4的反射之后到達(dá)棒狀積分器5的出射面5b的光4從出射面5b向棒狀積分器5的外側(cè)射出。

入射到棒狀積分器5的光4在棒狀積分器5內(nèi)傳播的期間光的中心部和周邊部被混合，從而在棒狀積分器5的出射面5b上成為均勻的亮度分布。

這里，對光2、4被棒狀積分器5的側(cè)面5d、5f反復(fù)反射的情況進(jìn)行說明，雖然未提及被棒狀積分器5的側(cè)面5c、5e反射，但實際上，與被側(cè)面5d、5f反射相同，光2、4在棒狀積分器5的側(cè)面5c與側(cè)面5e之間也被反復(fù)反射。

在本實施方式3中，為了使入射到棒狀積分器5之后的光2的最外擴散角與入射到棒狀積分器5之后的光4的最外擴散角一致，一方面將光纖11的出射端面11a與棒狀積分器5的入射面5a平行配置，另一方面使光纖13的中心軸相對于光纖11的中心軸傾斜，使得光纖13的出射端面13a相對于棒狀積分器5的入射面5a傾斜。

具體而言，在光2的最外擴散角(光2a的角度)例如為半角25°，光4的最外擴散角(光4a的角度)例如為半角15°的情況下，光2與光4的最外擴散角的角度差為半角10°，因此，如果光4的中心軸4c相對于光2的中心軸2c傾斜10°，則入射到棒狀積分器5之后的光2、4的擴散角一致。因此，如果光纖11的出射端面11a與棒狀積分器5的入射面5a平行，則使光纖13的中心軸相對于光纖11的中心軸傾斜，使得光4以10°的入射角入射到棒狀積分器5的入射面5a。

由此，入射到棒狀積分器5之后的光4的最外擴散角與入射到棒狀積分器5之后的光2的最外擴散角一致，因此不需要搭載轉(zhuǎn)印光學(xué)系統(tǒng)。因此，即使在使用發(fā)出波長不同的激光(例如紅色激光、綠色激光、藍(lán)色激光等)的多個光源的情況下，也不會因搭載轉(zhuǎn)印光學(xué)系統(tǒng)而產(chǎn)生顏色不均。

如上所述，根據(jù)本實施方式3，實現(xiàn)如下效果：能夠在棒狀積分器5的出射面5b上得到均勻的亮度分布，并且能夠?qū)U散角不同的多個光2、4的擴散角調(diào)整成相同的角度。

在本實施方式3中，示出了入射擴散角不同的2個光2、4的情況，但是，能夠同樣地應(yīng)用于入射波長不同的多個光或擴散角不同的3個以上的光的情況。

在波長不同的情況下，只要考慮波長分散來設(shè)定多個光纖的中心軸的傾角即可。并且，在入射擴散角不同的3個以上的光的情況下，只要多個光纖的中心軸相對于棒狀積分器5的入射面5a的傾角不同，使得入射到棒狀積分器5之后的3個以上的光的擴散角一致即可。

例如，只要使該光纖的中心軸傾斜，使得射出擴散角最大的光的光纖的出射端面與棒狀積分器5的入射面5a平行配置，越是射出擴散角小的光的光纖的出射端面，其相對于棒狀積分器5的入射面5a的角度越傾斜即可。

由此，也能夠應(yīng)用于擴散角不同的多個激光(例如紅色激光、綠色激光、藍(lán)色激光)。

另外，本發(fā)明可以在其發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行各實施方式的自由組合或各實施方式的任意構(gòu)成要素的變形，或在各實施方式中省略任意的構(gòu)成要素。

工業(yè)上的可利用性

本發(fā)明涉及的光均勻化裝置不僅適用于需要實現(xiàn)光的亮度分布的均勻化的情況，而且適用于需要實現(xiàn)多個光的擴散角的均勻化的情況。

標(biāo)號說明

1：聚光光學(xué)系統(tǒng)(傳播光學(xué)系統(tǒng))；2、2a、2b：光；2c：光2的中心軸；3：聚光光學(xué)系統(tǒng)(傳播光學(xué)系統(tǒng))；4、4a、4b：光；4c：光4的中心軸；5：棒狀積分器；5a：入射面；5b：出射面；5c～5f：側(cè)面；11：光纖(傳播光學(xué)系統(tǒng))；11a：光纖11的出射端面；12：光纖(傳播光學(xué)系統(tǒng))；12a：光纖12的出射端面；13：光纖(傳播光學(xué)系統(tǒng))；13a：光纖13的出射端面。