[发明专利]平行光产生装置

说明书

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。

技术领域

本发明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。

背景技术

近年来，能够高效照明的光源受到关注，例如实现了使用LED(Light EmittingDiode)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

发明内容

发明要解决的问题

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。

当设光源的水平方向的发光半宽为w_h、光源的垂直方向的发光半宽为w_v、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θ_ho以及由透镜准直后的光的垂直方向上的发散半角θ_vo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w_h及垂直方向的发光半宽w_v分别变得越大，则准直后的水平方向上的发散半角θ_ho及垂直方向上的发散半角θ_vo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θ_hi×2与垂直方向上的发散角θ_vi×2不同的光源的情况。

在水平方向上的发散半角θ_hi及垂直方向上的发散半角θ_vi中的垂直方向上的发散半角θ_vi较大的情况下，透镜的入射面上的光线的发光半宽w_v1如以下的式(2)那样表示。