投影透镜的制作方法

本发明涉及投影透镜。

背景技术：

近年来，具有伴随着投影透镜所投影的影像的高像素化而要求的成像性能提高，结构透镜的枚数增加的趋势。关于该趋势，例如在针对折射率1.52的透镜基板的表面形成以往的四层防反射膜的透镜15枚结构的投影透镜的情况下，在投影透镜整体中，可见光波长范围平均产生约5％的光的反射损失。并且，在透镜30枚结构的投影透镜的情况下，产生约10％的光的反射损失，有投影到被投影面的影像的亮度大幅度地降低之虞。因此，为了与结构透镜枚数的增加对应地抑制投影透镜的整体系统透射率的降低，针对透镜基板，需要更低反射率、光的损失少的防反射膜。在专利文献1中公开了与该课题的解决相关的现有技术的一个例子。

对于专利文献1所记载的防反射膜而言，从基板侧起数，在第一层形成与基板相比折射率小的材料，在第二、四、六、八层形成高折射率材料，在第三、五、七、九层形成低折射率材料，将各层的光学膜厚分别独立地设定为与设计波长有关的规定值。由此，防止从紫外区域到红外区域的广泛的波长带域中的反射。

专利文献1：日本特开2002-267803号公报

然而，在专利文献1所记载的现有技术中，即使是可见光波长范围(例如420nm～690nm)的最大反射率最低的实施方式，也约为0.5％，比较高。由此，并不足以针对最近的影像的高像素化而应用于投影透镜成为课题。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述的点而完成的，其目的在于提供能够有效地抑制整体系统透射率的降低，并且能够应对结构透镜枚数的增加的投影透镜。

为了解决上述的课题，本发明的特征在于，在将影像投影至被投影面的投影透镜中，具有：透镜基板；以及形成在上述透镜基板的表面的至少由八层构成的防反射膜，从空气侧起数，上述防反射膜的第一层的材料为mgf2，第二层、第四层、第六层以及第八层的折射率为2.0～2.3，第三层、第五层以及第七层的材料为sio2，在设计主波长λ0＝550nm的情况下的、相对于上述透镜基板的折射率ns的上述第一层～上述第八层的1/4波长光学膜厚q1～q8满足下述式(1)～式(8)，

式(1)q1＝0.05×ns+a1(0.79≤a1≤0.91)

式(2)q2＝0.09×ns+a2(1.64≤a2≤1.79)

式(3)q3＝0.10×ns+a3(1.65≤a3≤1.90)

式(4)q4＝-0.31×ns+a4(1.01≤a4≤1.23)

式(5)q5＝a5(0.10≤a5≤0.35)

式(6)q6＝0.79×ns+a6(-1.64≤a6≤0.01)

式(7)q7＝-0.64×ns+a7(1.26≤a7≤1.55)

式(8)q8＝0.32×ns+a8(-0.38≤a8≤0.19)。

另外，在上述结构的投影透镜中，其特征在于，上述第二层、上述第四层、上述第六层以及上述第八层的材料为ta2o5、latio3、ti2o3与zro2的混合物、zrtio4与zro2的混合物中的任意一种。

另外，在上述结构的投影透镜中，其特征在于，上述防反射膜的430nm～670nm波长范围的光的最大反射率为0.2％以下。

另外，在上述结构的投影透镜中，其特征在于，被分类为满足与折射率ns有关的下述式(9)～式(13)的五种的玻璃材料中的三种以上的玻璃材料被用作上述透镜基板，

式(9)1.45≤ns<1.55

式(10)1.55≤ns<1.65

式(11)1.65≤ns<1.75

式(12)1.75≤ns<1.85

式(13)1.85≤ns<1.95。

根据本发明，能够与多种折射率的透镜基板对应地形成低反射率、光的损失少的防反射膜。即，能够使用以往使用比较困难的高折射率材料来形成防反射膜，可以扩大投影透镜的结构的自由度。而且，能够有效地抑制投影透镜的整体系统透射率的降低，可以灵活地应对结构透镜枚数的增加。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的投影透镜的光学结构图。

图2是本发明的实施方式所涉及的投影透镜的透镜单体的防反射膜的层结构图。

图3是表示相对于本发明的实施方式的比较例的透镜基板的防反射膜的分光反射率特性的图表。

图4是表示本发明的实施方式所涉及的投影透镜的实施例1的透镜基板的防反射膜的分光反射率特性的图表。

图5是表示本发明的实施方式所涉及的投影透镜的实施例2的透镜基板的防反射膜的分光反射率特性的图表。

图6是表示本发明的实施方式所涉及的投影透镜的实施例3的透镜基板的防反射膜的分光反射率特性的图表。

图7是表示本发明的实施方式所涉及的投影透镜的实施例4的透镜基板的防反射膜的分光反射率特性的图表。

图8是表示本发明的实施方式所涉及的投影透镜的实施例5的透镜基板的防反射膜的分光反射率特性的图表。

图9是本发明的实施方式所涉及的投影透镜的实施例6的透镜基板的防反射膜的分光反射率特性的图表。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式的例子进行说明。

首先，使用图1，对本发明的实施方式所涉及的投影透镜的结构进行说明。图1是投影透镜的光学结构图，针对广角端(w)以及远摄端(t)的各个用光学剖面示出投影透镜ln的透镜剖面形状、透镜配置等。图1的右侧为投影透镜ln的缩小侧，图1的左侧为投影透镜ln的放大侧。此外，在投影透镜ln的缩小侧图示出棱镜pr(例如，tir(totalinternalreflection)棱镜、颜色分解合成棱镜等)以及图像显示元件的盖玻璃cg。

投影透镜ln例如如图1所示整体由30枚透镜成分构成，夹着中间像面im1，从放大侧起依次具备第一光学系统ln1、第二光学系统ln2。第二光学系统ln2在中间像面im1形成显示于图像显示元件的图像显示面im2的图像的中间像。第一光学系统ln1对中间像进行放大投影。此外，开口光圈st位于第二光学系统ln2的光轴方向的中央附近。由于以兼得广视角和优异的投影性能为目的而使用中继透镜，所以结构透镜枚数变多。

接着，使用图2，对使用于投影透镜ln的透镜单体的详细的结构进行说明。图2是透镜单体的防反射膜的层结构图。

使用于投影透镜ln的透镜1具备图2所示的透镜基板10以及防反射膜20。透镜基板10由例如由玻璃(玻璃材料)构成的透明的基板构成。在透镜基板10的表面形成由八层构成的防反射膜20。

从空气侧起数，防反射膜20包括第一层21、第二层22、第三层23、第四层24、第五层25、第六层26、第七层27、第八层28。第一层21的材料由mgf2构成。第二层22、第四层24、第六层26以及第八层28由折射率为2.0～2.3的所谓高折射率材料构成。第三层23、第五层25以及第七层27的材料由sio2构成。

而且，设计主波长λ0＝550nm的情况下的、相对于的透镜基板10的折射率ns的第一层21～第八层28的1/4波长光学膜厚(qwot：quarterwaveopticalthickness)q1～q8满足下述式(1)～式(8)，

式(1)q1＝0.05×ns+a1(0.79≤a1≤0.91)

式(2)q2＝0.09×ns+a2(1.64≤a2≤1.79)

式(3)q3＝0.10×ns+a3(1.65≤a3≤1.90)

式(4)q4＝-0.31×ns+a4(1.01≤a4≤1.23)

式(5)q5＝a5(0.10≤a5≤0.35)

式(6)q6＝0.79×ns+a6(-1.64≤a6≤0.01)

式(7)q7＝-0.64×ns+a7(1.26≤a7≤1.55)

式(8)q8＝0.32×ns+a8(-0.38≤a8≤0.19)。

防反射膜20的各层例如通过300℃的加热下的真空蒸镀法而形成。特别是第二层22～第八层28通过使用了离子辅助的真空蒸镀法而形成。为了减少由真空蒸镀法中的真空度的变动等引起的防反射膜20的膜密度的变化、膜表面的粗糙度等，优选利用离子辅助蒸镀。由此，能够抑制由膜密度的变化、即膜的折射率变化所引起的颜色不均的产生、特性再现性的恶化。而且，若对防反射膜20的形成利用离子辅助蒸镀，则能够对构成防反射膜20的层使用以往使用比较困难的高折射率材料。

根据上述结构，防反射膜20的430nm～670nm波长范围的光的最大反射率为0.2％以下。

此外，对于防反射膜20的第二层22、第四层24、第六层26以及第八层28而言，优选构成它们的材料为ta2o5、latio3、ti2o3与zro2的混合物、zrtio4与zro2的混合物中的任意一种。

另外，在投影透镜ln的30枚透镜的每个中，折射率ns不同的三种以上的玻璃材料被用作透镜基板10。具体而言，被分类为满足与折射率ns有关的下述式(9)～式(13)的五种的玻璃材料中的三种以上的玻璃材料被用作透镜基板10。

式(9)1.45≤ns<1.55

式(10)1.55≤ns<1.65

式(11)1.65≤ns<1.75

式(12)1.75≤ns<1.85

式(13)1.85≤ns<1.95。

实施例

接着，关于本实施方式，使用图3～图9，对实施例的透镜基板以及防反射膜、和比较例的透镜基板以及防反射膜、的光的反射率的评价进行说明。图3是表示比较例的透镜基板的防反射膜的分光反射率特性的图表。图4～图9是表示实施例1～实施例6的透镜基板的防反射膜的分光反射率特性的图表。此外，图3～图9的纵轴表示反射率，横轴表示光的波长。

表1示出比较例的玻璃基板以及防反射膜的条件。在比较例中，设为设计主波长λ0＝550nm，在折射率ns＝1.52的玻璃的透镜基板的表面形成有通常的4层结构的防反射膜。对于防反射膜，通过300℃的加热下的真空蒸镀法来形成各层。

[表1]

根据表示比较例的透镜基板以及防反射膜的分光反射率特性的图3，可见光波长范围430nm～670nm的最大反射率为0.26％。明白比较例的最大反射率比较高。

表2示出实施例1的玻璃基板10以及防反射膜20的条件。在实施例1中，设为设计主波长λ0＝550nm，在折射率ns＝1.52的玻璃的透镜基板10的表面形成有八层结构的防反射膜20。在设计主波长λ0＝550nm的情况下的、相对于透镜基板10的折射率ns＝1.52的第一层21～第八层28的1/4波长光学膜厚(qwot)q1～q8满足上述式(1)～式(8)。对于防反射膜20，通过300℃的加热下的真空蒸镀法来形成各层。特别是第二层22～第八层28通过利用了离子辅助的真空蒸镀法而形成。

[表2]

根据表示实施例1的透镜基板10以及防反射膜20的分光反射率特性的图4，可见光波长范围430nm～670nm的最大反射率为0.04％。明白相对于比较例，在实施例1中，最大反射率被抑制为非常低的值。

表3示出实施例2的玻璃基板10以及防反射膜20的条件。在实施例2中，设为设计主波长λ0＝550nm，在折射率ns＝1.62的玻璃的透镜基板10的表面形成有八层结构的防反射膜20。在设计主波长λ0＝550nm的情况下的、相对于透镜基板10的折射率ns＝1.62的第一层21～第八层28的1/4波长光学膜厚(qwot)q1～q8满足上述式(1)～式(8)。对于防反射膜20，通过300℃的加热下的真空蒸镀法形成各层。特别是第二层22～第八层28通过利用了离子辅助的真空蒸镀法而形成。

[表3]

根据表示实施例2的透镜基板10以及防反射膜20的分光反射率特性的图5，可见光波长范围430nm～670nm的最大反射率为0.04％。明白相对于比较例，在实施例2中，最大反射率被抑制为非常低的值。

表4示出实施例3的玻璃基板10以及防反射膜20的条件。在实施例3中，设为设计主波长λ0＝550nm，在折射率ns＝1.72的玻璃的透镜基板10的表面形成有八层结构的防反射膜20。在设计主波长λ0＝550nm的情况下的、相对于透镜基板10的折射率ns＝1.72的第一层21～第八层28的1/4波长光学膜厚(qwot)q1～q8满足上述式(1)～式(8)。对于防反射膜20，通过300℃的加热下的真空蒸镀法来形成各层。特别是第二层22～第八层28通过利用了离子辅助的真空蒸镀法而形成。

[表4]

根据表示实施例3的透镜基板10以及防反射膜20的分光反射率特性的图6，可见光波长范围430nm～670nm的最大反射率为0.04％。明白相对于比较例，在实施例3中，最大反射率被抑制为非常低的值。

表5示出实施例4的玻璃基板10以及防反射膜20的条件。在实施例4中，设为设计主波长λ0＝550nm，在折射率ns＝1.82的玻璃的透镜基板10的表面形成有八层结构的防反射膜20。在设计主波长λ0＝550nm的情况下的、相对于透镜基板10的折射率ns＝1.82的第一层21～第八层28的1/4波长光学膜厚(qwot)q1～q8满足上述式(1)～式(8)。对于防反射膜20，通过300℃的加热下的真空蒸镀法形成各层。特别是第二层22～第八层28通过利用了离子辅助的真空蒸镀法而形成。

[表5]

根据表示实施例4的透镜基板10以及防反射膜20的分光反射率特性的图7，可见光波长范围430nm～670nm的最大反射率为0.05％。明白相对于比较例，在实施例4中，最大反射率被抑制为非常低的值。

表6示出实施例5的玻璃基板10以及防反射膜20的条件。在实施例5中，设为设计主波长λ0＝550nm，在折射率ns＝1.92的玻璃的透镜基板10的表面形成有八层结构的防反射膜20。在设计主波长λ0＝550nm的情况下的、相对于透镜基板10的折射率ns＝1.92的第一层21～第八层28的1/4波长光学膜厚(qwot)q1～q8满足上述式(1)～式(8)。对于防反射膜20，通过300℃的加热下的真空蒸镀法来形成各层。特别是第二层22～第八层28通过利用了离子辅助的真空蒸镀法而形成。

[表6]

根据表示实施例5的透镜基板10以及防反射膜20的分光反射率特性的图8，可见光波长范围430nm～670nm的最大反射率为0.06％。明白相对于比较例，在实施例5中，最大反射率被抑制为非常低的值。

表7示出实施例6的玻璃基板10以及防反射膜20的条件。在实施例6中，设为设计主波长λ0＝550nm，在折射率ns＝1.62的玻璃的透镜基板10的表面形成有九层结构的防反射膜20。在设计主波长λ0＝550nm的情况下的、相对于透镜基板10的折射率ns＝1.62的第一层21～第八层28的1/4波长光学膜厚(qwot)q1～q8满足上述式(1)～式(8)。对于防反射膜20，通过300℃的加热下的真空蒸镀法形成各层。特别是第二层22～第八层28通过利用了离子辅助的真空蒸镀法而形成。

[表7]

根据表示实施例6的透镜基板10以及防反射膜20的分光反射率特性的图9，可见光波长范围430nm～670nm的最大反射率为0.04％。明白相对于比较例，在实施例6中，最大反射率被抑制为非常低的值。

这样，根据上述实施方式的结构，能够与多种折射率的透镜基板10对应地形成低反射率、光的损失少的防反射膜20。即，能够使用以往使用比较困难的高折射率材料来形成防反射膜20，能够扩大投影透镜ln的结构的自由度。而且，能够有效地抑制投影透镜ln的整体系统透射率的降低，并且能够灵活地应对结构透镜枚数的增加。

另外，由于防反射膜20的第二层22、第四层24、第六层26以及第八层28的材料为ta2o5、latio3、ti2o3与zro2的混合物、zrtio4与zro2的混合物中的任意一种，所以例如能够在300℃这样比较高温的环境下，利用真空蒸镀法形成光的损失少的防反射膜20。在低温环境下形成在第一层21所使用的mgf2的情况下，实用上的强度有可能变低，所以根据本实施方式的结构，能够实现第一层21的高强度化。

另外，优选防反射膜20的430nm～670nm波长范围的光的最大反射率为0.2％以下。由此，能够获得在投影透镜ln中，足以与近来的影像的高像素化对应地应用的防反射膜20。

另外，由于被分类为满足与折射率ns有关的上述式(9)～式(13)的五种的玻璃材料中的三种以上的玻璃材料被用作透镜基板10，所以即使是关于30枚的透镜而组合了由各种玻璃材料构成的透镜基板10而得到的投影透镜ln，也能够形成低反射率、光的损失少的防反射膜20。由此，能够进一步扩大投影透镜ln的结构的自由度。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明的范围并不局限于此，能够在不脱离发明的主旨的范围内加以各种变更来实施。

产业上的可利用性

本发明能够在投影透镜中利用。

附图标记说明：1…玻璃；10…玻璃基板；20…防反射膜；21…第一层；22…第二层；23…第三层；24…第四层；25…第五层；26…第六层；27…第七层；28…第八层；ln…投影透镜。