JP3717532B2

JP3717532B2 - Light source device

Info

Publication number: JP3717532B2
Application number: JP03977194A
Authority: JP
Inventors: 敦弘山下
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1994-03-10
Filing date: 1994-03-10
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2020-11-16
Also published as: JPH07248464A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は液晶プロジェクタ等に用いて好適な光源装置に関し、特に輝度及び色度が等しい複数の出射光が得られるようにした光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶プロジェクタの光源装置として、複数の光源を備えるものでは、光源の出射光軸が互いに平行に設定され、各々の光源の出射光が互いに合成されることなく液晶パネルに入射するように構成されている。
【０００３】
このため、各々の光源の輝度、色度等のバラツキによって、画像に輝度むらや色度むら等が生じるという問題がある。
【０００４】
上述の問題を解決する方法として、特願平５−１９６１８号では、例えば光源が２個の場合、図７に示すように、第１の光源１と第２の光源２からの出射光をハーフミラー３により合成して２つの合成光とし、そのうち一方の合成光の向きを反射ミラー４により変えることにより前記２つの合成光の向きを同一にして出射している。
【０００５】
しかしながら、上述の方法では、出射光５ａ、５ｂを比較した場合、出射光５ｂの方が光源１、２からの光路長（光源からの距離）が長くなるため、光の拡散が大きく、光量が少なくなり、暗くなる。即ち、図７の光源装置では、出射光５ａ、５ｂの両者の光路長が異なるため、出射光の輝度を完全に均一化することは出来ない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来例の欠点に鑑み為されたものであり、複数の光源を用いた場合においても、各光源からの光路長の違いによる出射光の輝度の不均一を無くした光源装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光源装置は、複数の出射光を出力する光源装置であって、第１の光源と、該第１の光源とは出射光の方向が交差する第２の光源と、前記第１、第２の光源からの出射光を入射し合成するハーフミラーと、前記ハーフミラーを透過した第１の光源からの出射光と、前記ハーフミラーを反射した第２の光源からの出射光による合成光を反射する第１の反射ミラーと、前記ハーフミラーを透過した第２の光源からの出射光と、前記ハーフミラーを反射した第１の光源からの出射光による合成光を反射する第２の反射ミラーとを有し、前記第１の光源から前記第１の反射ミラーまでの光路長と、前記第２の光源から前記第２の反射ミラーまでの光路長は一致しており、前記光源装置から出力される複数の出射光は、前記第１の反射ミラーからの反射光と、前記第２の反射ミラーからの反射光からなり、前記複数の出射光の進行方向は一致しており、それらの光軸は、前記第１の光源からの出射光の光軸と前記第２の光源からの出射光の光軸とを含む平面に直交することを特徴とする。
【０００８】
更に、本発明の光源装置は、前記ハーフミラーの反射効率がｓ、透過効率がｔの条件の時、前記ハーフミラーの反射率をｔ／（ｓ＋ｔ）としたことを特徴とする。
【００１０】
【作用】
上記構成によれば、各光源から全反射ミラーまでの光路長が等しいため、各光路における光の拡散量が等しい。
【００１１】
更に、ハーフミラーの反射率を上記値に設定することにより、ハーフミラーによる反射光量と透過光量とを等しくすることが出来る。
【００１３】
【実施例】
以下、図面を参照しつつ本発明の第１実施例について詳細に説明する。
【００１４】
図１は第１実施例の光源装置の構成図である。
【００１５】
第１実施例の光源装置は、第１の光源６Ａと第２の光源７Ａとを有し、第１の光源６Ａからの光線はリフレクター８Ａによって紙面の左方から右方に向かう平行光線に変換して出射される。一方、第２の光源７Ａからの光線はリフレクター９Ａによって、前記第１の光源６Ａの出射光軸と直交する方向、即ち、紙面の上方から下方に向かう平行光線に変換して出射される。
【００１６】
この光源装置には、第１の光源６Ａの出射光軸と第２の光源７Ａの出射光軸との交点に配置されるハーフミラー１０と、第１の光源６Ａの出射光軸上でハーフミラー１０に関して第１の光源６Ａと反対側に配置された全反射ミラー１１ａと、第２の光源７Ａの出射光軸上でハーフミラー１０に関して第２の光源７Ａと反対側に配置された全反射ミラー１１ｂとが配置されている。前記ハーフミラー１０の第１の光源６Ａ及び第２の光源７Ａの出射光軸方向の反射率は１／２である。
【００１７】
第１の光源６Ａとハーフミラー１０との距離、及び第２の光源Ｂとハーフミラー１０との距離をｌ、ハーフミラー１０と全反射ミラー１１ａとの距離、及びハーフミラー１０と全反射ミラー１１ｂとの距離をｎとする。
【００１８】
この光源装置においては、第１の光源６Ａから出射された光線の１／２がハーフミラー１０を透過して直進し、残りの１／２がハーフミラー１０で直角方向に反射される。また、第２の光源７Ａから出射された光線の１／２がハーフミラー１０で直角方向に反射され、第１の光源６Ａから出射されハーフミラー１０を透過した光線と合成されて全反射ミラー１１ａに入射し、直角方向に反射して紙面の手前側に第１の出射光１２ａとして出射される。また、第２の光源７Ａから出射された光線の残りの１／２がハーフミラー１０を透過し、第１の光源６Ａから出射されハーフミラー１０で反射された光線と合成されて、全反射ミラー１１ｂに入射し、直角方向に反射して紙面の手前側に第２の出射光１２ｂとして出射される。
【００１９】
この第１実施例の光源装置では、第１の出射光１２ａと第２の出射光１２ｂとは、同じ成分を有し、しかも、全ての光線の第１、第２の光源６Ａ、７Ａから全反射ミラー１１ａ、１１ｂまでの光路長がｌ＋ｎと等しくなるため、全ての光線の光の拡散量は等しい。このため、第１の出射光１２ａと第２の出射光１２ｂとは、同じ輝度と色度を有する。
【００２０】
図２は第２実施例の光源装置の構成図である。
【００２１】
第２実施例の光源装置は、第１の光源１３Ａと第２の光源１４Ａとを有し、第１の光源１３Ａからの光線はリフレクター１５Ａによって紙面の左方から右方に向かう平行光線に変換して出射される。一方、第２の光源１４Ａからの光線はリフレクター１６Ａによって、前記第１の光源１３Ａの出射光軸と直交する方向、即ち、紙面の上方から下方に向かう平行光線に変換して出射される。
【００２２】
この光源装置では、第１の光源１３Ａの出射光軸と第２の光源１４Ａの出射光軸との交点にはハーフミラー１７が配置され、第１の光源１３Ａの出射光軸上でハーフミラー１７よりも第１の光源１３Ａから離れた位置にはハーフミラー１８が配置され、第２の光源１４Ａの出射光軸上でハーフミラー１７よりも第２の光源１４Ａから離れた位置にはハーフミラー１９が配置されている。前記ハーフミラー１７、１８、１９の反射率は１／２である。
【００２３】
また、前記第１の光源１３Ａの出射光軸上でハーフミラー１８に対して第１の光源１３Ａと反対側には全反射ミラー２０ａが配置され、第２の光源１４Ａからの光のハーフミラー１９での反射光軸上には全反射ミラー２０ｂが配置され、前記第１の光源１３Ａからの光のハーフミラー１８での反射光軸上には全反射ミラー２０ｃが配置され、第２の光源１４Ａの出射光軸上でハーフミラー１９に対して第２の光源１４Ａと反対側には全反射ミラー２０ｄとが配置されている。
【００２４】
第１の光源１３Ａとハーフミラー１７との距離、及び第２の光源１４Ａとハーフミラー１７との距離をｌ、ハーフミラー１７とハーフミラー１８との距離、及びハーフミラー１７とハーフミラー１９との距離をｍ、ハーフミラー１８と全反射ミラー２０ａとの距離、ハーフミラー１９と全反射ミラー２０ｂとの距離、ハーフミラー１８と全反射ミラー２０ｃとの距離、及びハーフミラー１９と全反射ミラー２０ｄとの距離をｍ＋ｎとする。尚、ハーフミラー１８による反射光とハーフミラー１９による反射光との交わる部分を交点ｐとした場合、ハーフミラー１８から交点ｐまでの距離、及びハーフミラー１９から交点ｐまでの距離はｍとなる。
【００２５】
この光源装置においては、第１の光源１３Ａから出射された光線の１／２がハーフミラー１７を透過して直進し、残りの１／２がハーフミラー１７で直角方向に反射される。また、第２の光源１４Ａから出射された光線の１／２がハーフミラー１７で直角方向に反射され、第１の光源１３Ａから出射されハーフミラー１７を透過した光線と合成される。そして、この合成された光線の１／２がハーフミラー１８を透過して直進し、全反射ミラー２０ａで直角方向に反射されて、紙面の手前側に第１の出射光２１ａとして出射される。また、前記合成された光線の１／２がハーフミラー１８で直角方向に反射され、その後、全反射ミラー２０ｃで直角方向に反射されて、紙面の手前側に第３の出射光２１ｃとして出射される。一方、第２の光源１４Ａから出射された光線の残りの１／２はハーフミラー１７を透過して直進し、第１の光源１３Ａから出射されハーフミラー１７で直角方向に反射された光線と合成される。そして、この合成された光線の１／２がハーフミラー１９で直角方向に反射され、その後、全反射ミラー２０ｂで直角方向に反射されて、紙面の手前側に第２の出射光２１ｂとして出射される。また、前記合成された光線の残りの１／２はハーフミラー１９を透過して直進し、全反射ミラー２０ｄで直角方向に反射されて、紙面の手前側に第４の出射光２１ｄとして出射される。
【００２６】
この第２実施例の光源装置では、第１の出射光２１ａと第２の出射光２１ｂと第３の出射光２１ｃと第４の出射光２１ｄとは、全てその成分が第１の光源１３Ａの１／４成分と第２の光源１４Ａの１／４成分との和となり、同じ成分を有する。しかも、全ての光線の第１、第２の光源１３Ａ、１４Ａから全反射ミラー２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄまでの光路長がｌ＋２ｍ＋ｎと等しくなるため、全ての光線の光の拡散量は等しい。このため、第１の出射光２１ａと第２の出射光２１ｂと第３の出射光２１ｃと第４の出射光２１ｄとは、同じ輝度と色度を有する。
【００２７】
図３は第３実施例の光源装置の構成図である。
【００２８】
第３実施例の光源装置は、２個の第１の光源２２Ａ、２２Ｂと２個の第２の光源２３Ａ、２３Ｂとを有し、第１の光源２２Ａ、２２Ｂ、からの光線はリフレクター２４Ａ、２４Ｂによって紙面の左方から右方に向かう平行光線に変換して出射される。一方、第２の光源２３Ａ、２３Ｂからの光線はリフレクター２５Ａ、２５Ｂによって、前記第１の光源２２Ａ、２２Ｂの出射光軸と直交する方向、即ち、紙面の上方から下方に向かう平行光線に変換して出射される。
【００２９】
この光源装置では、第１の光源２２Ａの出射光軸と第２の光源２３Ｂの出射光軸との交点にはハーフミラー２６が配置され、第１の光源２２Ｂの出射光軸と第２の光源２３Ａの出射光軸との交点にはハーフミラー２７が配置されている。
【００３０】
また、前記第１の光源２２Ａの出射光軸上でハーフミラー２６に対して第１の光源２２Ａと反対側には全反射ミラー２８が配置され、前記第２の光源２３Ａの出射光軸上でハーフミラー２７に対して第２の光源２３Ａと反対側には全反射ミラー２９が配置されている。また、前記第１の光源２２Ａからの光線の全反射ミラー２８による反射光軸と第１の光源２２Ｂの出射光軸との交点にはハーフミラー３０が配置され、前記第２の光源２３Ａからの光線の全反射ミラー２９による反射光軸と第２の光源２３Ｂの出射光軸との交点にはハーフミラー３１が配置されている。
【００３１】
前記第１の光源２２Ｂの出射光軸上でハーフミラー２７、３０に対して第１の光源２２Ｂと反対側には全反射ミラー３２ａが配置され、前記第２の光源２３Ａからの出射光の全反射ミラー２９での反射光軸上には全反射ミラー３２ｂが配置され、前記第１の光源２２Ａからの出射光の全反射ミラー２８での反射光軸上には全反射ミラー３２ｃが配置され、前記第２の光源２３Ｂの出射光軸上でハーフミラー２６、３１に対して第２の光源２３Ｂと反対側には全反射ミラー３２ｄが配置されている。
【００３２】
第１の光源２２Ａとハーフミラー２６との距離、第１の光源２２Ｂとハーフミラー２７との距離、第２の光源２３Ａとハーフミラー２７との距離、及び第２の光源２３Ｂとハーフミラー２６との距離をｌ＋ｍ、ハーフミラー２６と全反射ミラー２８との距離、ハーフミラー２７と全反射ミラー２９との距離、全反射ミラー２８とハーフミラー３０との距離、及び全反射ミラー２９とハーフミラー３１との距離をｍ、ハーフミラー２６とハーフミラー３１との距離、ハーフミラー２７とハーフミラー３０との距離を２ｍ、ハーフミラー３０と全反射ミラー３２ａとの距離、ハーフミラー３１と全反射ミラー３２ｂとの距離、ハーフミラー３０と全反射ミラー３２ｃとの距離、及びハーフミラー３１と全反射ミラー３２ｄとの距離をｍ＋ｎとする。尚、各光路が交わる交点ｐ₁、ｐ₂、ｐ₃とハーフミラー２６、２７、３０、３１の距離はｍとなる。
【００３３】
この光源装置においては、全反射ミラー３２ａにより紙面の手前側に反射されて出射する第１の出射光３３ａは、第１の光源２２Ａからの出射光のうち、ハーフミラー２６を透過し、全反射ミラー２８で反射され、ハーフミラー３０で反射される１／４出射光と、第１の光源２２Ｂからの出射光のうち、ハーフミラー２７及びハーフミラー３０を透過する１／４出射光と、第２の光源２３Ａからの出射光のうち、ハーフミラー２７で反射され、ハーフミラー３０を透過する１／４出射光と、第２の光源２３Ｂからの出射光のうち、ハーフミラー２６で反射され、全反射ミラー２８で反射され、ハーフミラー３０で反射される１／４出射光との和である。
【００３４】
また、全反射ミラー３２ｂにより紙面の手前側に反射されて出射する第２の出射光３３ｂ、全反射ミラー３２ｃにより紙面の手前側に反射されて出射する第３の出射光３３ｂ、全反射ミラー３２ｄにより紙面の手前側に反射されて出射する第４の出射光３３ｄについても、詳述しないが、第１の光源２２Ａからの１／４出射光と、第１の光源２２Ｂからの１／４出射光と、第２の光源２３Ａからの１／４出射光と、第２の光源２３Ｂからの１／４出射光との和になる。
【００３５】
この第３実施例の光源装置では、第１の出射光３３ａと第２の出射光３３ｂと第３の出射光３３ｃと第４の出射光３３ｄとは、全てその成分が第１の光源２２Ａの１／４出射光と第１の光源２２Ｂの１／４出射光と第２の光源２３Ａの１／４出射光と第２の光源２３Ｂの１／４出射光との和となり、しかも、全ての光線の第１、第２の光源２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂから全反射ミラー３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄまでの光路長がｌ＋４ｍ＋ｎと等しくなるため、全ての光線の光の拡散量は等しい。このため、第１の出射光３３ａと第２の出射光３３ｂと第３の出射光３３ｃと第４の出射光３３ｄとは、同じ輝度と色度を有する。
【００３６】
上述の第１、第２、第３実施例において、第１、第２の光源を構成する各光源の総数をＸ、最終出射光の総数をＹとした場合、光路長はｌ＋（Ｘ＋Ｙ−４）ｍ＋ｎとなる。即ち、第１実施例では、Ｘ＝２、Ｙ＝２であるため、光路長はｌ＋ｎになる。第２実施例では、Ｘ＝２、Ｙ＝４であるため、光路長はｌ＋２ｍ＋ｎになる。第３実施例では、Ｘ＝４、Ｙ＝４であるため、光路長はｌ＋４ｍ＋ｎになる。
【００３７】
また、上述の第１、第２、第３実施例において、ハーフミラーの反射率及び透過率を１／２に、全反射ミラーの反射率を１に設定したが、実際には、光がハーフミラーを透過する際や、光がハーフミラーや全反射ミラーで反射する際に光の減衰が生じるため、前記反射率及び透過率を上述のような値に設定しただけでは、ハーフミラーでの入射光量に対する反射光量の比率、及び透過光量の比率は１／２にはならず、また、全反射ミラーでの入射光量に対する反射光量の比率も１にはならない。
【００３８】
上記問題を解決するためには、先ず、図４に示すように、ハーフミラーに２つの異なる方向から入射する光を夫々、同じ反射効率ｓで反射させ、更に同じ透過効率ｔで透過させる必要がある。ここで、反射効率ｓとは反射すべき光のうち減衰せずに反射する光の割合であり、透過効率ｔとは透過すべき光のうち減衰せずに透過する光の割合である。
【００３９】
ここで、反射率がｔ／（ｓ＋ｔ）となるようにハーフミラーを形成すると、透過率はｓ／（ｓ＋ｔ）となる（反射率＋透過率＝１であるため）。そして、入射光量に対する反射光量の比率は、反射による効率ｓと反射率との積になるため、ｓｔ／（ｓ＋ｔ）となる。また、入射光量に対する透過光量の比率は、透過による効率ｔと透過率との積になるため、ｓｔ／（ｓ＋ｔ）となる。即ち、反射率がｔ／（ｓ＋ｔ）、透過率がｓ／（ｓ＋ｔ）となるようにハーフミラーを形成すると、ハーフミラーによる入射光量に対する反射光量と透過光量との比率がが共にｓｔ／（ｓ＋ｔ）で等しくなる。
【００４０】
実際にハーフミラーを形成するには、図５に示すように、第１のガラス板３４の上にＡｌよりなる反射膜３５を薄く蒸着し、その上に前記第１のガラス板３４と同材質で同厚の第２のガラス板３６を密着させればよい。そして、反射率が前述の値になるように反射膜３５の値を調整すればよい。
【００４１】
上述の実施例において、全反射ミラーの反射効率をｕとすると、全ての光源からの入射光量の総和に対する全ての出射光線の光量の総和の割合は、図１の実施例の場合、２ｓｔｕ／（ｓ＋ｔ）となり、図２の実施例の場合、４｛ｓｔ／（ｓ＋ｔ）｝²ｕとなる。
【００４２】
また、図３の実施例の場合は、各光路によって、光が全反射ミラーにより反射される回数が異なるため、ハーフミラーの反射率及び透過率を前述のように設定しても、各出射光線の光量を同じにすることは出来ない。
【００４３】
図６はこの図３の欠点を解決するために、全反射ミラーによる反射回数が少ない光路上に全反射ミラーの反射効率ｕと同じ値の透過効率ｕを有する透明ガラス３７、３８を配置したものである。この場合、各光路における全反射ミラーによる反射回数と透明ガラスの透過回数との和は全て３回で等しくなり、全ての光源からの入射光量の総和に対する全ての出射光線の光量の総和の割合は、４｛ｓｔ／（ｓ＋ｔ）｝²ｕ²で等しくなる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の光源からの光の合成光により出射光を形成した際においても、各光源から各光路における光路長が等しいので、各光路における光の拡散量が等しく、出射光の輝度むらが少ない光源装置を提供し得る。
【００４５】
更に、本発明によれば、ハーフミラーの反射効率及び透過効率による輝度むら等を防止した光源装置を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の光源装置の構成図である。
【図２】本発明の第２実施例の光源装置の構成図である。
【図３】本発明の第３実施例の光源装置の構成図である。
【図４】ハーフミラーによる光の反射及び透過を示す図である。
【図５】ハーフミラーの構成を示す一部分解図である。
【図６】本発明の他の実施例の光源装置の構成図である。
【図７】従来の光源装置の構成図である。
【符号の説明】
６Ａ第１の光源
７Ａ第２の光源
１０ハーフミラー
１１ａ、１１ｂ全反射ミラー
１３Ａ第１の光源
１４Ａ第２の光源
１７、１８、１９ハーフミラー
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ全反射ミラー
２２Ａ、２２Ｂ第１の光源
２３Ａ、２３Ｂ第２の光源
２６、２７、３０、３１ハーフミラー
２８、２９、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ全反射ミラー
３７、３８透明ガラス（透明部材）[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a light source device suitable for use in a liquid crystal projector or the like, and more particularly to a light source device that can obtain a plurality of emitted lights having the same luminance and chromaticity.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a light source device of a liquid crystal projector having a plurality of light sources is configured such that outgoing light axes of the light sources are set parallel to each other, and the outgoing lights of the respective light sources enter the liquid crystal panel without being combined with each other. Has been.
[0003]
For this reason, there is a problem that luminance unevenness, chromaticity unevenness, and the like occur in an image due to variations in luminance, chromaticity, and the like of each light source.
[0004]
As a method for solving the above problem, in Japanese Patent Application No. 5-19618, for example, when there are two light sources, as shown in FIG. 7, the light emitted from the first light source 1 and the second light source 2 is half-lighted. Two combined lights are combined by the mirror 3 and one of the combined lights is changed by the reflecting mirror 4 so that the two combined lights are emitted in the same direction.
[0005]
However, in the above-described method, when the outgoing lights 5a and 5b are compared, the outgoing light 5b has a longer optical path length (distance from the light source) from the light sources 1 and 2, so that the light diffusion is larger and the light quantity is larger. It becomes less and darker. That is, in the light source device of FIG. 7, since the optical path lengths of the outgoing lights 5a and 5b are different, the brightness of the outgoing light cannot be made uniform completely.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the drawbacks of the above-described conventional example, and provides a light source device that eliminates uneven brightness of emitted light due to a difference in optical path length from each light source even when a plurality of light sources are used. It is intended to do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The light source device of the present invention is a light source device that outputs a plurality of outgoing lights, the first light source, the second light source in which the direction of the outgoing light intersects the first light source, and the first, Combined light by a half mirror that receives and synthesizes light emitted from the second light source, light emitted from the first light source that has passed through the half mirror, and light emitted from the second light source that reflects the half mirror The second reflection that reflects the first reflected mirror that reflects light, the outgoing light from the second light source that has passed through the half mirror, and the combined light that is the outgoing light from the first light source that has reflected the half mirror and a mirror, the optical path length from said first light source to the first reflecting mirror, the optical path length from said second light source to the second reflecting mirror is consistent, from the light source device A plurality of output light beams are output from the first reflecting mirror. It consists of reflected light and reflected light from the second reflecting mirror, and the traveling directions of the plurality of outgoing lights coincide with each other, and their optical axes are the optical axes of outgoing lights from the first light source. It is characterized by being orthogonal to a plane including the optical axis of the emitted light from the second light source.
[0008]
Furthermore, the light source device of the present invention is characterized in that when the reflection efficiency of the half mirror is s and the transmission efficiency is t, the reflectance of the half mirror is t / (s + t).
[0010]
[Action]
According to the above configuration, since the optical path length from each light source to the total reflection mirror is equal, the amount of light diffusion in each optical path is equal.
[0011]
Furthermore, by setting the reflectance of the half mirror to the above value, the amount of light reflected by the half mirror and the amount of transmitted light can be made equal.
[0013]
【Example】
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 is a configuration diagram of the light source device of the first embodiment.
[0015]
The light source device of the first embodiment has a first light source 6A and a second light source 7A, and the light rays from the first light source 6A are converted into parallel rays from the left side to the right side of the paper by the reflector 8A. And emitted. On the other hand, the light beam from the second light source 7A is converted by the reflector 9A into a parallel beam directed in the direction orthogonal to the emission optical axis of the first light source 6A, that is, from the upper side to the lower side of the paper, and emitted.
[0016]
This light source device includes a half mirror 10 disposed at the intersection of the outgoing optical axis of the first light source 6A and the outgoing optical axis of the second light source 7A, and a half mirror on the outgoing optical axis of the first light source 6A. 10, a total reflection mirror 11a disposed on the opposite side of the first light source 6A, and a total reflection mirror disposed on the opposite side of the second light source 7A with respect to the half mirror 10 on the outgoing optical axis of the second light source 7A. 11b. The reflectivity in the direction of the outgoing optical axis of the first light source 6A and the second light source 7A of the half mirror 10 is 1/2.
[0017]
The distance between the first light source 6A and the half mirror 10 and the distance between the second light source B and the half mirror 10 are l, the distance between the half mirror 10 and the total reflection mirror 11a, and the half mirror 10 and the total reflection mirror 11b. Let n be the distance to.
[0018]
In this light source device, ½ of the light emitted from the first light source 6 </ b> A passes through the half mirror 10 and travels straight, and the remaining ½ is reflected by the half mirror 10 in the right angle direction. Further, half of the light beam emitted from the second light source 7A is reflected by the half mirror 10 in the right-angle direction, and is combined with the light beam emitted from the first light source 6A and transmitted through the half mirror 10 to be totally reflected mirror 11a. Is reflected in a right-angle direction and emitted as the first outgoing light 12a on the near side of the paper surface. Further, the remaining half of the light beam emitted from the second light source 7A is transmitted through the half mirror 10, and is combined with the light beam emitted from the first light source 6A and reflected by the half mirror 10, thereby producing a total reflection mirror. 11b, reflected in a right angle direction, and emitted as the second outgoing light 12b on the near side of the paper surface.
[0019]
In the light source device of the first embodiment, the first outgoing light 12a and the second outgoing light 12b have the same components, and all the first and second light sources 6A and 7A of all the light rays Since the optical path lengths to the reflecting mirrors 11a and 11b are equal to l + n, the light diffusion amounts of all the light beams are equal. For this reason, the 1st emitted light 12a and the 2nd emitted light 12b have the same brightness | luminance and chromaticity.
[0020]
FIG. 2 is a configuration diagram of the light source device of the second embodiment.
[0021]
The light source device of the second embodiment has a first light source 13A and a second light source 14A, and light rays from the first light source 13A are converted into parallel rays from the left to the right of the paper surface by the reflector 15A. And emitted. On the other hand, the light beam from the second light source 14A is converted by the reflector 16A into a parallel beam directed in the direction perpendicular to the emission optical axis of the first light source 13A, that is, from the upper side to the lower side of the paper, and then emitted.
[0022]
In this light source device, a half mirror 17 is disposed at the intersection of the outgoing light axis of the first light source 13A and the outgoing light axis of the second light source 14A, and the half mirror 17 is placed on the outgoing light axis of the first light source 13A. The half mirror 18 is disposed at a position farther from the first light source 13A than the half mirror 19, and the half mirror 19 is located at a position farther from the second light source 14A than the half mirror 17 on the outgoing optical axis of the second light source 14A. Is arranged. The reflectance of the half mirrors 17, 18, and 19 is 1/2.
[0023]
A total reflection mirror 20a is disposed on the opposite side of the first mirror 13A from the half mirror 18 on the outgoing optical axis of the first light source 13A, and the half mirror 19 of the light from the second light source 14A is disposed. A total reflection mirror 20b is disposed on the reflection optical axis of the first light source 13A, a total reflection mirror 20c is disposed on the reflection optical axis of the light from the first light source 13A on the half mirror 18, and the second light source 14A. A total reflection mirror 20d is disposed on the opposite side of the second light source 14A with respect to the half mirror 19 on the outgoing optical axis.
[0024]
The distance between the first light source 13A and the half mirror 17 and the distance between the second light source 14A and the half mirror 17 are l, the distance between the half mirror 17 and the half mirror 18, and the distance between the half mirror 17 and the half mirror 19 The distance is m, the distance between the half mirror 18 and the total reflection mirror 20a, the distance between the half mirror 19 and the total reflection mirror 20b, the distance between the half mirror 18 and the total reflection mirror 20c, and the half mirror 19 and the total reflection mirror 20d. Is the distance m + n. When the intersection of the reflected light from the half mirror 18 and the reflected light from the half mirror 19 is defined as an intersection point p, the distance from the half mirror 18 to the intersection point p and the distance from the half mirror 19 to the intersection point p are m. .
[0025]
In this light source device, ½ of the light emitted from the first light source 13 </ b> A passes through the half mirror 17 and travels straight, and the remaining ½ is reflected by the half mirror 17 in the right angle direction. Further, ½ of the light beam emitted from the second light source 14A is reflected by the half mirror 17 in the perpendicular direction, and is combined with the light beam emitted from the first light source 13A and transmitted through the half mirror 17. Then, ½ of the combined light beam passes through the half mirror 18 and travels straight, is reflected in the direction perpendicular to the total reflection mirror 20a, and is emitted as the first outgoing light 21a on the front side of the sheet. Further, ½ of the combined light beam is reflected by the half mirror 18 in the right angle direction, then reflected by the total reflection mirror 20c in the right angle direction, and emitted as the third outgoing light 21c on the near side of the paper surface. The On the other hand, the remaining half of the light emitted from the second light source 14A passes through the half mirror 17 and travels straight, and is combined with the light emitted from the first light source 13A and reflected by the half mirror 17 in a right angle direction. Is done. Then, ½ of the combined light beam is reflected by the half mirror 19 in the right angle direction, then reflected by the total reflection mirror 20b in the right angle direction, and emitted as the second outgoing light 21b on the near side of the paper surface. The Further, the remaining half of the combined light beam passes through the half mirror 19 and travels straight, is reflected by the total reflection mirror 20d in a right angle direction, and is emitted as the fourth outgoing light 21d on the near side of the paper surface. The
[0026]
In the light source device of the second embodiment, the first emitted light 21a, the second emitted light 21b, the third emitted light 21c, and the fourth emitted light 21d are all components of the first light source 13A. It becomes the sum of the ¼ component and the ¼ component of the second light source 14A and has the same component. In addition, since the optical path lengths from the first and second light sources 13A, 14A of all the light beams to the total reflection mirrors 20a, 20b, 20c, 20d are equal to l + 2m + n, the light diffusion amounts of all the light beams are equal. For this reason, the 1st emitted light 21a, the 2nd emitted light 21b, the 3rd emitted light 21c, and the 4th emitted light 21d have the same brightness | luminance and chromaticity.
[0027]
FIG. 3 is a configuration diagram of the light source device of the third embodiment.
[0028]
The light source device of the third embodiment has two first light sources 22A and 22B and two second light sources 23A and 23B, and light rays from the first light sources 22A and 22B are reflected by the reflector 24A, The light is converted into a parallel light beam from the left side to the right side of the paper by 24B and emitted. On the other hand, the light beams from the second light sources 23A and 23B are converted by the reflectors 25A and 25B into parallel light beams in a direction orthogonal to the emission optical axis of the first light sources 22A and 22B, that is, from the top to the bottom of the page. Are emitted.
[0029]
In this light source device, a half mirror 26 is disposed at the intersection of the outgoing optical axis of the first light source 22A and the outgoing optical axis of the second light source 23B, and the outgoing optical axis of the first light source 22B and the second light source. A half mirror 27 is disposed at the intersection with the outgoing optical axis of 23A.
[0030]
A total reflection mirror 28 is disposed on the opposite side of the half mirror 26 from the first light source 22A on the outgoing optical axis of the first light source 22A, and on the outgoing optical axis of the second light source 23A. A total reflection mirror 29 is disposed on the opposite side of the half mirror 27 from the second light source 23A. In addition, a half mirror 30 is disposed at the intersection between the optical axis reflected by the total reflection mirror 28 of the light beam from the first light source 22A and the output optical axis of the first light source 22B, and from the second light source 23A. A half mirror 31 is disposed at the intersection of the light reflected by the total reflection mirror 29 and the light emitted from the second light source 23B.
[0031]
A total reflection mirror 32a is disposed on the opposite side of the first light source 22B with respect to the half mirrors 27 and 30 on the output optical axis of the first light source 22B, and all of the output light from the second light source 23A is disposed. A total reflection mirror 32b is arranged on the reflection optical axis at the reflection mirror 29, and a total reflection mirror 32c is arranged on the reflection optical axis at the total reflection mirror 28 of the emitted light from the first light source 22A. A total reflection mirror 32d is disposed on the opposite side of the second light source 23B with respect to the half mirrors 26 and 31 on the outgoing optical axis of the second light source 23B.
[0032]
The distance between the first light source 22A and the half mirror 26, the distance between the first light source 22B and the half mirror 27, the distance between the second light source 23A and the half mirror 27, and the second light source 23B and the half mirror 26 , The distance between the half mirror 26 and the total reflection mirror 28, the distance between the half mirror 27 and the total reflection mirror 29, the distance between the total reflection mirror 28 and the half mirror 30, and the total reflection mirror 29 and the half mirror 31. Is the distance between the half mirror 26 and the half mirror 31, the distance between the half mirror 27 and the half mirror 30 is 2m, the distance between the half mirror 30 and the total reflection mirror 32a, and the half mirror 31 and the total reflection mirror 32b. , The distance between the half mirror 30 and the total reflection mirror 32c, and the distance between the half mirror 31 and the total reflection mirror 32d are m + n. Note that the distances between the intersections p ₁ , p ₂ , and p ₃ where the optical paths intersect with the half mirrors 26, 27, _30, and 31 are m.
[0033]
In this light source device, the first outgoing light 33a that is reflected by the total reflection mirror 32a and emitted from the near side of the paper surface is transmitted through the half mirror 26 of the outgoing light from the first light source 22A and is totally reflected. The 1/4 outgoing light reflected by the mirror 28 and reflected by the half mirror 30, and the 1/4 outgoing light transmitted through the half mirror 27 and the half mirror 30 out of the outgoing light from the first light source 22B, Of the outgoing light from the second light source 23A, the quarter outgoing light reflected by the half mirror 27 and transmitted through the half mirror 30, and the outgoing light from the second light source 23B is reflected by the half mirror 26, This is the sum of the ¼ emission light reflected by the total reflection mirror 28 and reflected by the half mirror 30.
[0034]
Further, the second outgoing light 33b is reflected and emitted by the total reflection mirror 32b toward the front side of the paper surface, the third outgoing light 33b is reflected by the total reflection mirror 32c and emitted from the front side of the paper surface, and the total reflection mirror 32d. The fourth outgoing light 33d that is reflected and emitted from the near side of the paper surface is not described in detail, but 1/4 outgoing light from the first light source 22A and 1/4 outgoing light from the first light source 22B are not described in detail. This is the sum of the incident light, the 1/4 outgoing light from the second light source 23A, and the 1/4 outgoing light from the second light source 23B.
[0035]
In the light source device of the third embodiment, the first emitted light 33a, the second emitted light 33b, the third emitted light 33c, and the fourth emitted light 33d are all components of the first light source 22A. The sum of the 1/4 outgoing light, the 1/4 outgoing light of the first light source 22B, the 1/4 outgoing light of the second light source 23A, and the 1/4 outgoing light of the second light source 23B, and all Since the optical path lengths from the first and second light sources 22A, 22B, 23A, and 23B to the total reflection mirrors 32a, 32b, 32c, and 32d are equal to l + 4m + n, the light diffusion amounts of all the light beams are equal. For this reason, the 1st emitted light 33a, the 2nd emitted light 33b, the 3rd emitted light 33c, and the 4th emitted light 33d have the same brightness | luminance and chromaticity.
[0036]
In the first, second, and third embodiments described above, when the total number of light sources constituting the first and second light sources is X and the total number of final emitted lights is Y, the optical path length is l + (X + Y-4). ) M + n. That is, in the first embodiment, since X = 2 and Y = 2, the optical path length is l + n. In the second embodiment, since X = 2 and Y = 4, the optical path length is l + 2m + n. In the third embodiment, since X = 4 and Y = 4, the optical path length is l + 4m + n.
[0037]
In the first, second, and third embodiments described above, the reflectance and transmittance of the half mirror are set to ½, and the reflectance of the total reflection mirror is set to 1. When the light is transmitted through the mirror or when the light is reflected by the half mirror or the total reflection mirror, the light is attenuated. Therefore, if the reflectance and the transmittance are set to the above values, the light is incident on the half mirror. The ratio of the amount of reflected light to the amount of light and the ratio of the amount of transmitted light are not ½, and the ratio of the amount of reflected light to the amount of incident light at the total reflection mirror is not 1.
[0038]
In order to solve the above problem, first, as shown in FIG. 4, it is necessary to reflect light incident on the half mirror from two different directions with the same reflection efficiency s and further with the same transmission efficiency t. is there. Here, the reflection efficiency s is the ratio of the light that should be reflected without being attenuated, and the transmission efficiency t is the ratio of the light that should be transmitted without being attenuated.
[0039]
Here, when the half mirror is formed so that the reflectance becomes t / (s + t), the transmittance becomes s / (s + t) (because reflectance + transmittance = 1). The ratio of the reflected light quantity to the incident light quantity is st / (s + t) because it is the product of the reflection efficiency s and the reflectance. The ratio of the amount of transmitted light to the amount of incident light is st / (s + t) because it is the product of transmission efficiency t and transmittance. That is, when the half mirror is formed so that the reflectance is t / (s + t) and the transmittance is s / (s + t), the ratio between the reflected light amount and the transmitted light amount with respect to the incident light amount by the half mirror is st / (s + t). ) Are equal.
[0040]
In order to actually form the half mirror, as shown in FIG. 5, a reflective film 35 made of Al is thinly deposited on the first glass plate 34, and the same material as the first glass plate 34 is formed thereon. The second glass plate 36 having the same thickness may be brought into close contact. Then, the value of the reflective film 35 may be adjusted so that the reflectance becomes the aforementioned value.
[0041]
In the above-described embodiment, if the reflection efficiency of the total reflection mirror is u, the ratio of the total light amount of all the outgoing rays to the total sum of the incident light amounts from all the light sources is 2 stu / ( s + t), and in the case of the embodiment of FIG. 2, 4 {st / (s + t)} ² u.
[0042]
In the case of the embodiment of FIG. 3, since the number of times the light is reflected by the total reflection mirror differs depending on each optical path, even if the reflectance and transmittance of the half mirror are set as described above, The amount of light cannot be the same.
[0043]
FIG. 6 is a diagram in which transparent glasses 37 and 38 having a transmission efficiency u of the same value as the reflection efficiency u of the total reflection mirror are arranged on the optical path where the number of reflections by the total reflection mirror is small in order to solve the drawback of FIG. It is. In this case, the sum of the number of times of reflection by the total reflection mirror and the number of times of transmission of the transparent glass in each optical path is equal to 3 times, and the ratio of the sum of the light amounts of all outgoing rays to the sum of the incident light amounts from all light sources is 4 {st / (s + t)} ² u ² .
[0044]
【The invention's effect】
According to the present invention, even when the emitted light is formed by the combined light of the light from the plurality of light sources, the optical path length in each optical path from each light source is equal, so the amount of light diffusion in each optical path is equal, A light source device with less luminance unevenness can be provided.
[0045]
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a light source device that prevents uneven brightness due to the reflection efficiency and transmission efficiency of the half mirror.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a light source device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a light source device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a light source device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing light reflection and transmission by a half mirror.
FIG. 5 is a partially exploded view showing a configuration of a half mirror.
FIG. 6 is a configuration diagram of a light source device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional light source device.
[Explanation of symbols]
6A 1st light source 7A 2nd light source 10 Half mirror 11a, 11b Total reflection mirror 13A 1st light source 14A 2nd light source 17, 18, 19 Half mirror 21a, 21b, 21c, 21d Total reflection mirror 22A, 22B 1st First light source 23A, 23B Second light source 26, 27, 30, 31 Half mirror 28, 29, 32a, 32b, 32c, 32d Total reflection mirror 37, 38 Transparent glass (transparent member)

Claims

複数の出射光を出力する光源装置であって、
第１の光源と、
該第１の光源とは出射光の方向が交差する第２の光源と、
前記第１、第２の光源からの出射光を入射し合成するハーフミラーと、
前記ハーフミラーを透過した第１の光源からの出射光と、前記ハーフミラーを反射した第２の光源からの出射光による合成光を反射する第１の反射ミラーと、
前記ハーフミラーを透過した第２の光源からの出射光と、前記ハーフミラーを反射した第１の光源からの出射光による合成光を反射する第２の反射ミラーとを有し、
前記第１の光源から前記第１の反射ミラーまでの光路長と、前記第２の光源から前記第２の反射ミラーまでの光路長は一致しており、
前記光源装置から出力される複数の出射光は、前記第１の反射ミラーからの反射光と、前記第２の反射ミラーからの反射光からなり、
前記複数の出射光の進行方向は一致しており、それらの光軸は、前記第１の光源からの出射光の光軸と前記第２の光源からの出射光の光軸とを含む平面に直交することを特徴とする、光源装置。 A light source device that outputs a plurality of outgoing lights,
A first light source;
The first light source is a second light source in which the direction of the emitted light intersects;
A half mirror that receives and synthesizes light emitted from the first and second light sources;
A first reflecting mirror that reflects the emitted light from the first light source that has passed through the half mirror and the combined light that is emitted from the second light source that has reflected the half mirror;
A second reflecting mirror that reflects the emitted light from the second light source that has passed through the half mirror and the combined light from the emitted light from the first light source that has reflected the half mirror;
The optical path length from the first light source to the first reflecting mirror is the same as the optical path length from the second light source to the second reflecting mirror ,
The plurality of outgoing lights output from the light source device are composed of reflected light from the first reflecting mirror and reflected light from the second reflecting mirror,
The traveling directions of the plurality of emitted lights coincide with each other, and their optical axes are on a plane including the optical axis of the emitted light from the first light source and the optical axis of the emitted light from the second light source. A light source device characterized by being orthogonal .

前記ハーフミラーの反射効率がｓ、透過効率がｔの条件の時、前記ハーフミラーの反射率をｔ／（ｓ＋ｔ）としたことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。 2. The light source device according to claim 1, wherein the reflectance of the half mirror is t / (s + t) when the reflection efficiency of the half mirror is s and the transmission efficiency is t.