準直透鏡制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種高NA化、且透鏡透過率得以提高的準直透鏡。根據(jù)本發(fā)明專利技術(shù)，提供一種準直透鏡，其是由玻璃材料構(gòu)成的準直透鏡1，該準直透鏡將由光源S射出的波長為380nm～700nm的光線轉(zhuǎn)換為平行光束，其中，在與面向光源的面相反的一側(cè)具有設(shè)置了凸部的面，數(shù)值孔徑NA為0.6以上，中心透鏡厚度t相對于焦距f的比例t/f為1.3以下，設(shè)置有凸部的面的最大面角度為65°以下，折射率nd為1.59以上，玻璃材料的TiO2、WO3、Nb2O5、Bi2O3的總含量為0～40wt％。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及準直透鏡，詳細而言，涉及用于將來自光源的光線轉(zhuǎn)換為平行光的準直透鏡。
技術(shù)介紹
已知有一種準直透鏡，其是將來自激光光源等光源的發(fā)散光束轉(zhuǎn)換為平行光的透鏡。作為這種準直透鏡，已知有例如安裝至使用了激光光源的投射型圖像顯示裝置的光學(xué)系統(tǒng)的準直透鏡(專利文獻1、2)。對于專利文獻1的準直透鏡而言，由于抑制了伴隨溫度上升的動作距離(工作距離)的變化，因此色像差特性得到改善。并且，該透鏡的特征在于，以來自于激光光源的波長為375nm以上750nm以下的光作為對象，數(shù)值孔徑為0.2以上0.75以下，(1)將透鏡的厚度設(shè)為D、透鏡的焦距設(shè)為f時，D/f＞0.85成立，且(2)將阿貝值設(shè)為νd時，νd＞57成立。另外，對于專利文獻2的準直透鏡而言，為了防止準直后的平行光的像面光點的增大，使透鏡的光源側(cè)的面(第1面)以及射出側(cè)的面(第2面)為凸狀，在上述第1面和第2面的至少一個面設(shè)置衍射結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1：國際公開WO2010/116862專利文獻2：日本特開2011-145387號公報
技術(shù)實現(xiàn)思路
專利技術(shù)要解決的問題例如在用于投影型圖像顯示裝置的情況下，準直透鏡以將由激光光源等光源射出的發(fā)散光束轉(zhuǎn)換為平行光束作為主要功能。近年來，伴隨著投影圖像的大型化和高精細化等要求，對于圖像顯示裝置要求亮度的提高。伴隨于此，針對在圖像顯示裝置的光學(xué)系統(tǒng)中所使用的準直透鏡，要求高NA化、以及透鏡透過率的提高。本專利技術(shù)是針對上述課題而完成的，其目的在于，提供一種高NA化、且透鏡透過率得以提高的準直透鏡。用于解決問題的手段根據(jù)本專利技術(shù)，提供一種準直透鏡，其是由玻璃材料構(gòu)成的準直透鏡，該準直透鏡將由光源射出的波長為380nm～700nm的光線轉(zhuǎn)換為平行光束，其中，在與面向上述光源的面相反的一側(cè)具有設(shè)置了凸部的面，數(shù)值孔徑NA為0.6以上，中心透鏡厚度t相對于焦距f的比例t/f為1.3以下，上述設(shè)置了凸部的面的最大面角度為65°以下，上述玻璃材料的折射率nd為1.59以上，上述玻璃材料的TiO2、WO3、Nb2O5、Bi2O3的總含量為0～40wt％。專利技術(shù)效果根據(jù)本專利技術(shù)，提供一種高NA化、且透鏡透過率得以提高的準直透鏡。附圖說明圖1為示出本專利技術(shù)的優(yōu)選的實施方式的準直透鏡的形狀的示意性側(cè)面圖。圖2是示意性示出投影型圖像顯示裝置的光源部的構(gòu)成的方塊圖，該投影型圖像顯示裝置安裝了圖1的準直透鏡。圖3是示意性示出其它投影型圖像顯示裝置的光源部的構(gòu)成的方塊圖，該其它投影型圖像顯示裝置安裝了圖1的準直透鏡。圖4為示出本專利技術(shù)的其它優(yōu)選的實施方式的準直透鏡的形狀的示意性側(cè)面圖。圖5為示出本專利技術(shù)的另一優(yōu)選的實施方式的準直透鏡的形狀的示意性側(cè)面圖。圖6為示出本專利技術(shù)的又一優(yōu)選的實施方式的準直透鏡的形狀的示意性側(cè)面圖。圖7為用于說明本專利技術(shù)的準直透鏡中所使用的非球面的一例的構(gòu)成的附圖。圖8為示出本專利技術(shù)的NA為0.6以上的透鏡中的、透鏡的射出側(cè)的面的最大面角度與透鏡的透過率的關(guān)系的附圖。具體實施方式以下，根據(jù)附圖對本專利技術(shù)的優(yōu)選實施方式進行說明。圖1為示出本專利技術(shù)的優(yōu)選的實施方式的準直透鏡1的形狀的示意性側(cè)面圖。本實施方式的準直透鏡1為用于將由激光裝置等的光源射出的波長為380nm至700nm的光線轉(zhuǎn)換為平行光的玻璃透鏡。具體而言，例如在液晶投影儀等投影型圖像顯示裝置的光學(xué)系統(tǒng)中使用。如圖1所示，準直透鏡1為單透鏡，其具有在外緣設(shè)置了環(huán)狀的邊緣部(コバ部)的所謂的雙凸透鏡形狀。詳細而言，在使用時面向光源S的面(光源側(cè)的面)2、和與該光源側(cè)的面2相反一側(cè)的面(射出側(cè)的面)4的兩個面具備凸面形狀。在本實施方式中，光源側(cè)的面2和射出側(cè)的面4的兩個面為球面。進一步，準直透鏡1在外緣部具備凸緣狀的邊緣部6。需要說明的是，邊緣部6對于在安裝至投影型圖像顯示裝置等時固定至裝置內(nèi)的透鏡固定部件是有用的，但也可以不設(shè)置邊緣部6。準直透鏡1的射出側(cè)的面2的最大面角度優(yōu)選為65°以下。該最大面角度進一步優(yōu)選為55°以下、更加優(yōu)選為50°以下。需要說明的是，面角度θ意味著，透鏡面上有效徑內(nèi)的一處位置中的法線和透鏡中心軸Z所呈的角度。最大面角度為65°以下時，具有下述效果：模壓成型性和磨削或研磨加工性等透鏡加工性良好，進一步可使透鏡的形狀評價變得容易。進一步，準直透鏡1的t/f(t：中心透鏡厚度、f：焦距)優(yōu)選為1.3以下。其原因在于，若t/f超過1.3，則無法確保實用上充分的工作距離(動作距離)(Working Distance；WD)、例如1mm以上的WD。該t/f更優(yōu)選為1.20以下。除了確保充分的WD，從透鏡加工性的觀點出發(fā)，t/f優(yōu)選為0.3～1.3、進一步優(yōu)選為0.3～0.85、更加優(yōu)選為0.3～0.80。進一步，對于t/f的上限和下限進行詳細敘述。從確保WD的觀點出發(fā)，t/f的上限以1.20以下、1.00以下、0.80以下、0.70以下的順序為優(yōu)選。從透鏡加工性的觀點出發(fā)，t/f的下限以0.30以上、0.40以上、0.50以上的順序為優(yōu)選。需要說明的是，在本說明書中，“工作距離(動作距離)(Working Distance；WD)”是指，例如如圖1所示，光源S、詳細為光源中的點狀的發(fā)光部位與準直透鏡1的光源側(cè)的面2的最接近光源的部位之間的距離。另外，準直透鏡1的數(shù)值孔徑NA為0.6以上。為了確保WD、使最大面角度為65°以下，NA的上限例如優(yōu)選為0.9以下。進一步，可以使NA的上限為0.85以下、0.80以下或0.75以下。可以使NA的下限為超過0.6(0.6＜)、0.65以上、0.70以上或0.71以上。在制造準直透鏡1的方法中，存在有基于精密模壓成型或磨削加工、研磨加工的方法等，上述方法中使用玻璃材料。作為形成準直透鏡1的材料，例如可以使用具有以下2種組成系的玻璃材料(玻璃I、玻璃II)。玻璃I為含有B2O3、且含有選自La2O3、Gd2O3和Y2O3等稀土類氧化物的至少一種的玻璃材料。玻璃II為含有P2O5、且含有選自Nb2O5、WO3、TiO2和Bi2O3的至少一種的玻璃材料。對于形成準直透鏡1的玻璃材料而言，在玻璃I或玻璃II中，TiO2、WO3、Nb2O5、Bi2O3的總含量優(yōu)選為0～40wt％。從提高模壓性等觀點出發(fā)，TiO2、WO3、Nb2O5、Bi2O3的總含量更優(yōu)選為0～28wt％、進一步優(yōu)選為0～16wt％。另外，作為形成準直透鏡1的玻璃材料，在玻璃I中，從透鏡透過率的觀點出發(fā)，優(yōu)選的是，TiO2+WO3+Nb2O5+Bi2O3/((稀土類氧化物的總含量)+Ta2O5)≤1.1。該比例更優(yōu)選為0.9以下、進一步優(yōu)選為0.5以下。形成準直透鏡1的材料的折射率nd為1.59以上。該折射率nd更優(yōu)選為1.68以上、進一步優(yōu)選為1.75以上、更加優(yōu)選為1.80以上。其原因在于，通過為這樣的折射率nd，可以減小射出側(cè)的面的最大面角度。對于形成準直透鏡1的玻璃材料的阿貝值而言，從維持折射率nd為1.59以上的高折射率化的觀點出發(fā)，其上限優(yōu)選為57以下。進一步，從高折射率化的觀點出發(fā)，阿貝值的上限更優(yōu)選為50以下、或45以下。阿貝值的下限沒有特別限制，可以舉出20以上。進一步，從對于精密模壓成型的適性的觀點出發(fā)，優(yōu)選的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種準直透鏡，其是由玻璃材料構(gòu)成的準直透鏡，該準直透鏡將由光源射出的波長為380nm～700nm的光線轉(zhuǎn)換為平行光束，其中，在與面向所述光源的面相反的一側(cè)具有設(shè)置了凸部的面，數(shù)值孔徑NA為0.6以上，中心透鏡厚度t相對于焦距f的比例t/f為1.3以下，所述設(shè)置了凸部的面的最大面角度為65°以下，所述玻璃材料的折射率nd為1.59以上，所述玻璃材料的TiO2、WO3、Nb2O5、Bi2O3的總含量為0～40wt％。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2014.03.31 JP 2014-0724241.一種準直透鏡，其是由玻璃材料構(gòu)成的準直透鏡，該準直透鏡將由光源射出的波長為380nm～700nm的光線轉(zhuǎn)換為平行光束，其中，在與面向所述光源的面相反的一側(cè)具有設(shè)置了凸部的面，數(shù)值孔徑NA為0.6以上，中心透鏡厚度t相對于焦距f的比例t/f為1.3以下，所述設(shè)置了凸部的面的最大面角度為65°以下，所述玻璃材料的折射率nd為1.59以上，所述玻璃材料的TiO2、WO3、Nb2O5、Bi2O3...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：寺島保貴，山下照夫，
申請(專利權(quán))人：HOYA株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：日本;JP