平行光产生装置制造方法及图纸

在与透镜(2)的光轴(10)垂直的面内，圆柱面不具有曲率的方向为透镜(2)的母线方向，圆柱面具有曲率的方向且与母线方向正交的方向为透镜(2)的曲率方向，光源(1)配置在透镜(2)的入射面(3)侧的母线方向上的焦点位置(21)，将透镜(2)的母线方向上的发散角与透镜(2)的曲率方向上的发散角不同的光向透镜(2)的入射面(3)射出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】平行光产生装置
本专利技术涉及具备透镜的平行光产生装置，该透镜将从入射面入射的光转换成平行光，从出射面射出平行光。
技术介绍
近年来，能够高效照明的光源受到关注，例如实现了使用LED(LightEmittingDiode)或激光器的固体照明等光源。从光源射出的光伴随着传播而扩散。因此，为了将从光源射出的光有效地传输至后级的光学系统或照射面，要求通过减小从光源射出的光的发散角，从而将从光源射出的光转换成接近平行光的光。例如，在以下的专利文献1中公开了将从光源射出的光转换成平行光的平行光产生装置。该平行光产生装置使用非球面单透镜作为对光进行准直的透镜，并将射出发散角较大的光的光源配置到该透镜的入射面侧的焦点位置，由此将从光源射出的光转换成平行光。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平2-235010号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题由于以往的平行光产生装置如以上那样构成，因此，为了减小从透镜射出的光的发散角，需要充分地增长透镜的焦距，扩宽光源与透镜的间隔。此外，由于扩宽光源与透镜的间隔，因此，为了有效地利用从光源射出的光能，需要使用有效口径较大的透镜。因此，存在如下问题：如果要减小从透镜射出的光的发散角，则平行光产生装置变得大型，如果要使平行光产生装置变得小型，则无法减小从透镜射出的光的发散角。以下，对上述的问题具体进行说明。以往的平行光产生装置具备的光源不是点光源，而是具有有限大小的发光点的光源。r>当设光源的水平方向的发光半宽为wh、光源的垂直方向的发光半宽为wv、透镜的焦距为f时，由透镜准直后的光的水平方向上的发散半角θho以及由透镜准直后的光的垂直方向上的发散半角θvo如以下的式(1)那样表示。垂直方向是与水平方向正交的方向。因此，在使用焦距f的透镜对从光源射出的光进行了准直的情况下，光源的水平方向的发光半宽wh及垂直方向的发光半宽wv分别变得越大，则准直后的水平方向上的发散半角θho及垂直方向上的发散半角θvo分别变得越大。光源的发光宽度通常无法由用户自由地变更，因此，为了减小发散角，需要增长透镜的焦距f。由于光源配置在透镜的入射面侧的焦点位置，因此，越增长焦距f，光源与透镜的间隔越宽。这里，设想使用水平方向上的发散角θhi×2与垂直方向上的发散角θvi×2不同的光源的情况。在水平方向上的发散半角θhi及垂直方向上的发散半角θvi中的垂直方向上的发散半角θvi较大的情况下，透镜的入射面上的光线的发光半宽wv1如以下的式(2)那样表示。wv1＝wv+f×Tan(θvi)(2)在使用焦距f的透镜的情况下，需要使用具有与焦距f成正比例的有效口径Φ的透镜，当增长焦距f时，需要使用具有更大的有效口径Φ的透镜。在使用焦距f的透镜的情况下，为了有效地利用发散半角θvi内的能量，透镜的有效口径Φ优选为2×wv1以上。在透镜的有效口径Φ比2×wv1小的情况下，发散半角θvi内的能量的一部分由于晕影而损失，因此，无法有效地利用发散半角θvi内的能量。针对具有满足正弦条件的厚度的透镜，替换光线的发光半宽wv1的计算式。具体而言，将式(2)中的f×Tan(θvi)替换为f×Sin(θvi)。但是，在焦距f、发散半角θvi及光线的发光半宽wv1之间存在关系是不变的。根据式(1)和式(2)的关系，针对水平方向的发光半宽为wh且垂直方向的发光半宽为wv的光源，焦距f、透镜的有效口径Φ(≧2×wv1)、准直后的水平方向上的发散半角θho及垂直方向上的发散半角θvo无法独立地决定，处于权衡的关系。即，为了减小准直后的发散半角θho、θvo，需要增长焦距f，扩宽有效口径Φ较大的透镜与光源的间隔。当使用焦距f较短的透镜时，无法减小发散半角θho、θvo。因此，平行光产生装置的小型化、较小的发散角、以及较高的光利用效率这些要求难以全部满足。本专利技术是为了解决上述的问题而完成的，其目的在于，得到一种平行光产生装置，无需为了减小发散角而使用增长焦距且具有更大的有效口径的透镜。用于解决问题的手段本专利技术的平行光产生装置具备：光源，其射出光；以及透镜，该透镜的供从光源射出的光入射的入射面为凸面，该透镜的将从入射面入射的光射出的出射面为圆柱面，该透镜将从入射面入射的光转换成平行光，从出射面射出平行光，在与透镜的光轴垂直的面内，圆柱面不具有曲率的方向为透镜的母线方向，圆柱面具有曲率的方向且与母线方向正交的方向为透镜的曲率方向，光源配置在透镜的入射面侧的母线方向上的焦点位置，将透镜的母线方向上的发散角与透镜的曲率方向上的发散角不同的光向透镜的入射面射出。专利技术的效果根据本专利技术，在与透镜的光轴垂直的面内，圆柱面不具有曲率的方向是透镜的母线方向，圆柱面具有曲率的方向且与母线方向正交的方向是透镜的曲率方向，光源配置在透镜的入射面侧的母线方向上的焦点位置，构成为将透镜的母线方向上的发散角与透镜的曲率方向上的发散角不同的光向透镜的入射面射出。因此，具有如下效果：得到无需为了减小发散角而使用增长焦距且具有更大的有效口径的透镜的平行光产生装置。附图说明图1A是示出实施方式1的平行光产生装置的俯视图，图1B是示出实施方式1的平行光产生装置的侧视图。图2A是示出实施方式1的平行光产生装置的光源1的俯视图，图2B是示出实施方式1的平行光产生装置的光源1的侧视图。图3A是示出透镜2的曲率方向上的光线30a的说明图，图3B是示出透镜2的母线方向上的光线30b的说明图。图4是示出由平凸透镜准直后的x-z面上的发散半角θho及y-z面上的发散半角θvo与焦距之间的关系式的说明图。图5是示出平凸透镜中的x方向的有效口径及y方向的有效口径与焦距之间的关系式的说明图。图6A是示出实施方式2的平行光产生装置的俯视图，图6B是示出实施方式2的平行光产生装置的侧视图。图7A是示出实施方式3的平行光产生装置的光源40的俯视图，图7B是示出实施方式3的平行光产生装置的光源40的侧视图。图8A是示出实施方式4的平行光产生装置的俯视图，图8B是示出实施方式4的平行光产生装置的侧视图。具体实施方式以下，为了更加详细地说明本专利技术，按照附图对其具体实施方式进行说明。实施方式1.图1是示出实施方式1的平行光产生装置的结构图。图1A是示出实施方式1的平行光产生装置的俯视图，图1B是示出实施方式1的平行光产生装置的侧视图。图2A、2B是示出实施方式1的平行光产生装置的光源1的结构图。图2A是示出实施方式1的平行光产生装置的光源1的俯视图，图1B是示出实施方式1的平行光产生装置的光源1的侧视图。在图1A、1B及图2A、2B中，z方向是平行光产生装置的光轴方向。x方向是与光轴方向正交的平行光产生装置的水平方向，y方向是与光轴方向及x方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平行光产生装置，其特征在于，/n所述平行光产生装置具备：/n光源，其射出光；以及/n透镜，该透镜的供从所述光源射出的光入射的入射面为凸面，该透镜的将从所述入射面入射的光射出的出射面为圆柱面，该透镜将从所述入射面入射的光转换成平行光，从所述出射面射出所述平行光，/n在与所述透镜的光轴垂直的面内，所述圆柱面不具有曲率的方向为所述透镜的母线方向，所述圆柱面具有曲率的方向且与所述母线方向正交的方向为所述透镜的曲率方向，/n所述光源配置在所述透镜的入射面侧的所述母线方向上的焦点位置，将所述透镜的母线方向上的发散角与所述透镜的曲率方向上的发散角不同的光向所述透镜的入射面射出。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种平行光产生装置，其特征在于，
所述平行光产生装置具备：
光源，其射出光；以及
透镜，该透镜的供从所述光源射出的光入射的入射面为凸面，该透镜的将从所述入射面入射的光射出的出射面为圆柱面，该透镜将从所述入射面入射的光转换成平行光，从所述出射面射出所述平行光，
在与所述透镜的光轴垂直的面内，所述圆柱面不具有曲率的方向为所述透镜的母线方向，所述圆柱面具有曲率的方向且与所述母线方向正交的方向为所述透镜的曲率方向，
所述光源配置在所述透镜的入射面侧的所述母线方向上的焦点位置，将所述透镜的母线方向上的发散角与所述透镜的曲率方向上的发散角不同的光向所述透镜的入射面射出。


2.根据权利要求1所述的平行光产生装置，其特征在于，
所述光源是所述曲率方向的发光宽度比所述母线方向的发光宽度大的光源。


3.根据权利要求1所述的平行光产生装置，其特征在于，
所述光源是光向所述透镜的曲率方向射出的假想出射点与光向所述透镜的母线方向射出的出射点不同的具有象散的光源。


4.根据权利要求1所述的平行光产生装置，其特征在于，
使用半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：酒井浩平，高田由香里，正田史生，广泽贤一，龟山俊平，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP