[发明专利]透镜以及投影图像显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及投影图像显示装置以及其所使用的透镜。

背景技术

近年，以小型轻型化为目的，盛行使用半导体激光器、LED(LightEmittingDiode：发光二极管)作为光源的投影图像显示装置的开发。使用了半导体激光器的投影图像显示装置中，特别是，组合了RGB激光和MEMS反射镜的扫描式的投影图像显示装置能够减少部件数，小型化也能够比较容易地实现，所以被关注。

作为投影图像显示装置的一个例子，为了投影图像而从光源射出的光束通过准直透镜被转换为平行光束，之后对具有二维地扫描的功能的MEMS反射镜进行照明，最终在屏幕上形成图像。此时，使准直透镜为塑料制，从而能够廉价地大量生产高精度的透镜，所以也能够廉价地生产投影图像显示装置。然而，一般的塑料制的准直透镜具有环境变化所引起的问题。

具体而言，由于随着环境的温度变化的塑料材料的折射率变动、膨胀/收缩，或者，从光源射出的光束的波长偏移，而准直透镜的后焦点变化，所以从准直透镜射出的光束的平行度变化，其结果，担心规定的投影位置的光束直径也较大地变化。因此，在投影图像显示装置使用这样的准直透镜的情况下，存在产生画质的劣化的担心。对于这样的问题，通过使用驱动用的促动器，使准直透镜与由于温度变化产生的后焦点变化量对应地向光轴方向移动，能够从准直透镜射出平行光束，但存在导致部件数的增大、装置的大型化这样的课题。

与此相对专利文献1公开了通过对准直透镜附加衍射结构，从而即使环境温度变化也减少后焦点变化量，抑制投影图像显示装置中的画质劣化的技术。

专利文献1：日本专利第5488803号说明书

专利文献2：国际公开第2014/0733305号

然而，利用使用了金属模具的注塑成型制作具有衍射结构的准直透镜的情况下，由于金属模具加工技术上、成型技术上的困难性，有在衍射台阶部产生前端部松弛、附加锥度等偏离理想形状，而实际的衍射效率比设计值低这样的问题。特别是，决定衍射结构的相位函数的相位差量越大，则这样的问题越显著。在专利文献1的准直透镜中，为了后焦点变化的减少附加衍射结构，但针对RGB这三种波长设定衍射效率较高的衍射阶梯差量，并且，其衍射环带数也较多。也就是说，衍射台阶部的数目、锥形区域较多，产生光量损耗所引起的衍射效率的降低。即，从激光光源射出的光束的利用效率降低，所以需要使激光光源更高地输出，由此存在温度进一步上升的担心、导致成本的增大、投影图像显示装置的大型化的担心。

另一方面，在专利文献2中有将透镜的脚部固定在基板上，从而由于温度变化所引起的塑料制脚部的膨胀/收缩，光源与透镜光学面的间隔变化，所以对散焦修正，即后焦点变化有利这样的记载。然而，并未明示以何种方式设定透镜脚部的长度，才对后焦点变化有利。另外，专利文献2所公开的透镜为盖式，在罩在光源上使用时热量封闭在光源与透镜之间，导致超过了假定的环境温度的透镜的温度上升，而需要耐热性更高的材料，存在导致成本高的担心。或者，为了避免超过了假定的环境温度的透镜的温度上升所带来的影响，需要牺牲衍射效率而过度地增加衍射结构的环带数。

发明内容

本发明是鉴于这样的以往技术的问题点而完成的，目的在于提供一种廉价并且即使产生环境变化也能够适宜地抑制后焦点变化的影响的透镜以及使用了该透镜的投影图像显示装置。

为了实现上述的目的中至少一个，反映了本发明的一侧面的透镜是投影图像显示装置用的透镜，其特征在于，

上述透镜为一体成型的塑料制，具有将从上述光源射出的光束转换为平行光或者收敛光的透镜部、和保持上述透镜部的脚部，

对于上述脚部来说，上述脚部的端部的至少一部分固定在支承上述光源的基部，至少在上述脚部的一个位置形成开口或者缺失部，

上述脚部的光轴方向的长度T(mm)满足以下的式子。

BF≤T≤φ(1)

其中，

BF：从光源侧光学面到聚光位置的距离(mm)

φ：透镜外径(mm)