JP2007131508A

JP2007131508A - 接合レンズの作成方法及び接合レンズ並びにプロジェクタ装置。

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Publication number: JP2007131508A
Application number: JP2005353842A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Shimizu; 清水　　仁
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2005-12-07
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2025-12-07
Also published as: US7764452B2; US20070091473A1; TW200718667A; TWI359799B; JP4569457B2

Abstract

【課題】プロジェクタ装置用の投射レンズの瞳近くに配置可能な接合レンズを提供する。
【解決手段】接合レンズ１０は、凹面１１ａを持つ第１レンズ１１と凸面１２ａを持つ第２レンズ１２を接合して作成される。まず、第１レンズ１１の凹面１１ａに第２レンズ１２を載置して、凹面１１ａと凸面１２ａとを合わせる。次に、第２レンズ１２の外周端１２ａに接するように、第２レンズ１２の周囲の所定箇所に接着剤１３を定量ずつ滴下する。この後、第２レンズ１２の位置調整が行われる。位置調整後、接着剤１３に紫外線が照射されて硬化される。こうして、第２レンズ１２の外周端１２ｂと、第１レンズ１１の凹面１１ａとが接着される。従来のように接合面間に接着層が無く、光がこれを通過することがないため、接着剤１３が強い光を受けた場合の変質による光学的性能の劣化に配慮する必要がなくなり、接合レンズ１０のレイアウト位置の選択の自由度が増す。
【選択図】図２

Description

本発明は、少なくとも２枚のレンズを含み、一方のレンズの凹面と他方のレンズの凸面とを合わせて接合される接合レンズの作成方法及び接合レンズ並びにこれを用いたプロジェクタ装置に関するものである。

図８に示すように、第１レンズ５１と第２レンズ５２の２枚のレンズからなり、第１レンズの凹面５１ａと、第２レンズ５２の凸面５２ａとをそれぞれ接合面として貼り合わせて接合した接合レンズ５０が知られている。こうした接合レンズ５０は、例えば、色収差補正用レンズとして、スクリーンに画像光を投射して画像を表示するプロジェクタ装置などの光学系に用いられる。この接合レンズ５０は、例えば、第１レンズ５１の凹面５１ａのほぼ全面に均等に透明な接着剤５３を塗布した後、凹面５１ａと、第２レンズ５２の凸面５２ａとを貼り合わせて接着して接合することにより、作成される（例えば、下記特許文献１参照）。こうして作成された接合レンズ５０には、その第１レンズ５１と第２レンズ５２のそれぞれの接合面の間に接着剤５３が挟み込まれる。このため、各レンズ５１，５２の光軸位置を含み、接合レンズ５０の主要な光路となる有効エリア内に接着剤５３が進入する。
特開平０７−０４１３３９号公報

しかしながら、こうした従来の接合レンズ５０は、例えば、上記プロジェクタ装置用の投射レンズの射出瞳の近くなど、強い光が当たる場所には使用できないという問題があった。というのは、接着剤５３は、強い光を受けることで変質して変色を生じやすいため、接合レンズ５０のように、有効エリア内に接着剤５３が位置していると、接着剤５３の変質に起因して透過光の変色減衰などが生じてしまう。接合レンズ５０を、前記射出瞳の近くに配置する場合には、そのレンズ径も小さくなるため、単位面積当たりの光のエネルギーが高くなり、特に問題となる。このため、強い光が当たる場所に接合レンズ５０を使用しにくく、光学系の設計の自由度が制約されていた。

本発明は、プロジェクタ装置用の投射レンズの射出瞳近くなど強い光が当たる場所に配置可能な接合レンズを提供することを目的とする。

本発明の接合レンズの作成方法は、第１及び第２の少なくとも２枚のレンズを含み、これら各レンズの一方のレンズの凹面と他方のレンズの凸面とをそれぞれ接合面として前記第１レンズと前記第２レンズとが接合される接合レンズの作成方法において、前記各接合面を合わせる第１ステップと、この後、前記第１及び第２の各レンズを合わせた状態で、前記第１及び第２の各レンズの主要な光路となる有効エリアから外れた周端部分に接着剤を付けて、前記接着剤によって両方のレンズを接着する第２ステップとからなることを特徴とする。

この接合レンズの作成方法においては、前記周端部分は前記接合面の周縁を含んでおり、前記第１及び第２の各レンズの前記接合面の径が異なる場合には、径が小さいレンズの外周端と、径が大きいレンズの前記周縁との合わせ目に前記接着剤が付けられることが好ましい。

また、本発明の別の接合レンズの作成方法は、第１及び第２レンズの少なくとも２枚のレンズを含み、これら各レンズの一方のレンズの凹面と他方のレンズの凸面とをそれぞれ接合面として前記第１レンズと前記第２レンズとが接合される接合レンズの作成方法において、第１及び第２の各レンズの少なくとも一方に対して、前記第１及び第２の各レンズの主要な光路となる有効エリアから外れた周端部分に接着剤を付ける第１ステップと、この後、前記一方のレンズの接合面に他方のレンズの接合面を合わせて、前記接着剤によって両方のレンズを接着する第２ステップとからなることを特徴とする。

この接合レンズの作成方法においては、前記周端部分は前記接合面の周縁を含んでおり、前記周縁に前記接着剤が付けられる。

前記凹面と前記凸面とは、例えば、同じ曲率である。

前記接着剤として、紫外線の照射により硬化するＵＶ接着剤を使用し、前記ＵＶ接着剤を付けた後、前記第１及び第２の各レンズの一方の他方に対する接合位置を調整し、この調整の後、前記ＵＶ接着剤に紫外線を照射して前記ＵＶ接着剤を硬化させることが好ましい。

前記接着剤は、前記周端部分内の３箇所以上に付けられ、前記接着剤が付けられる各位置は略等間隔であることが好ましい。

本発明の接合レンズは、第１レンズ及び第２レンズの少なくとも２枚のレンズを含み、これら各レンズの一方のレンズの凹面と他方のレンズの凸面とをそれぞれ接合面として接合された接合レンズにおいて、前記第１及び第２の各レンズの主要な光路となる有効エリアから外れた周端部分に付けた接着剤によって前記各レンズが接着されたことを特徴とする。

前記周端部分は前記接合面の周縁を含んでいる。また、例えば、前記凹面と前記凸面とは同じ曲率である。

前記接着剤は、紫外線の照射により硬化するＵＶ接着剤であることが好ましい。また、前記接着剤は、前記周端部分内の３箇所以上に付けられ、前記接着剤が付けられた各位置は略等間隔であることが好ましい。

本発明のプロジェクタ装置は、光源からの光を光変調して画像光を生成し、これをスクリーンに投映して画像を表示する投映ユニットを持ち、この投映ユニットに組み込まれたレンズ群の１つとして、上記接合レンズを使用したことを特徴とする。

本発明は、一方が凹面を持ち他方が凸面を持つ少なくとも２枚のレンズを、前記凹面と凸面とをそれぞれ接合面として接合する際に、各レンズの主要な光路となる有効エリアから外れた周端部分に接着剤を付けて接着するようにしたから、従来の接合レンズのように２枚のレンズの間に形成された接着層を光が通ることがなくなる。このため、接合レンズを用いた光学系設計の際に、接合レンズの接着剤の光学的性能を考慮する必要がなくなり、接合レンズをレイアウトする位置の選択の自由度が増す。

図１に示す接合レンズ１０は、凹面１１ａを持つ第１レンズ１１と、凸面１２ａを持つ第２レンズ１２の２枚のレンズからなる。第１レンズ１１は、例えば、負の屈折力を持つ凹レンズであり、第２レンズ１２は、正の屈折力を持つ凸レンズである。第１レンズ１１の凹面１１ａと、第２レンズ１２の凸面１２ａとは、それぞれ同じ曲率を持っており、それぞれを接合面として、第１レンズ１１と第２レンズ１２とが接合される。図２に示すように、第１レンズ１１と第２レンズ１２とは、それぞれの有効エリア１０ａ外に位置する周端部分で接着剤１３によって接着される。

有効エリア１０ａは、接合レンズ１０の光軸Ａを含む主要な光路となる領域であり、各レンズ１１，１２のそれぞれの凹面１１ａ，凸面１２ａを含むレンズ面の中心を含む主要な領域をいう。周端部分とは、各レンズ１１，１２の外周面のうち、有効エリア１０ａから外れた部分であり、各レンズ１１，１２の各レンズ面のうち有効エリア１０ａを除いた周囲部分（周縁）とともに、各レンズの外周端を含む部分である。

第２レンズ１２は、第１レンズ１１よりも、その外径が一回り小さい。このため、第１レンズ１１の凹面１１ａと、第２レンズ１２の凸面１２ａとを両者の中心を一致させて合わせると、第１レンズ１１の凹面１１ａの周縁が、第２レンズ１２の外周端１２ｂからはみ出す。これら第１レンズ１１の凹面１１ａの周縁と、第２レンズ１２の外周端１２ｂとの合わせ目に接着剤１３が付けられて、その接着剤１３によって、第２レンズ１２が前記第１レンズ１１に接着されて固定される。第１レンズ１１の凹面１１ａの周縁と、第２レンズ１２の外周端１２ｂは、いずれも各レンズ１１，１２の周端部分であるので、接着剤１３が有効エリア１０ａに進入することがない。

このため、従来の接合レンズのように、光が有効エリアに位置する接着層を通過することがない。そのため、接着剤が強い光を受けた場合の変質による光学的性能の劣化に配慮する必要がなくなる。これにより、光学系設計における接合レンズ１０のレイアウト位置の選択の自由度が向上するので、例えば、プロジェクタ装置の投射レンズの射出瞳の近くなど、強い光が当たる場所にも接合レンズ１０を配置することが可能になる。

図２（Ａ）に示すように、接着剤１３は、例えば、第２レンズ１２の周囲に略等間隔で４箇所に付けられる。それら４箇所で第２レンズ１２が第１レンズ１１に接着されて固定される。４箇所での接着は一例であり、３箇所で接着してもよいし、４箇所以上で接着してもよい。

接着剤１３は、例えば、ディスペンサー１６（図３参照）などを用いて、所定箇所に定量ずつ滴下される。接着剤１３は、前記第２レンズの外周端１２ｂと前記第１レンズの前記凹面１１ａとの合わせ目に滴下される。そして、図２（Ｂ）に示すように、滴下された接着剤１３によって、第２レンズ１２の外周端１２ｂと第１レンズ１１の凹面１１ａとが接着される。なお、接着剤１３を付ける方法としては、ディスペンサー１６などによって滴下する方法の他、刷毛などを用いて塗布して付ける方法など、各種の方法があり、それらのいずれの方法を用いてもよい。

凹面１１ａと凸面１２ａとの間に微細な隙間が生じた場合には、接着剤１３が前記隙間に浸透してしまうおそれもある。この接着剤１３の隙間への浸透量は少ない方がよいので、それを抑制するために、接着剤１３としては、粘性が比較的高いものが使用されることが好ましい。接着剤１３の粘度は、例えば、２０００ｍＰａ・ｓ以上５００００Ｐａ・ｓであることが好ましく、より好ましくは、３１０００±５０００ｍＰａ・ｓがよい。

また、接着剤１３としては、紫外線の照射により硬化するＵＶ接着剤が使用される。この接着剤１３は、第１レンズ１１及び第２レンズ１２の一方の他方に対する接合位置を調整後、紫外線が照射されて硬化される。

この位置調整は、例えば、第２レンズ１２を第１レンズ１１に載せた状態で、一方のレンズ面に対して光源（図示せず）から光を照射し、その透過光をＣＣＤイメージセンサなどの撮像装置（図示せず）で受光して、その受光映像をモニタしながら、第１レンズ１１と第２レンズ１２の光軸が一致するように第２レンズ１２を移動させることにより行われる。第２レンズ１２の移動は、治具や手を用いて行われる。

以下、図３を参照しながら、接合レンズ１０の作成手順を説明する。第１レンズ１１をその凹面１１ａを上向きにした姿勢でレンズホルダー（図示せず）にセットする。この第１レンズ１１の凹面１１ａの上に、第２レンズ１２を、その凸面１２ａを下向きにして載置する。この後、ディスペンサー１６によって、第２レンズ１２の周囲の所定の４箇所に接着剤１３を所定量ずつ滴下する。接着剤１３は、第２レンズ１２の外周端１２ｂと第１レンズ１１の凹面１１ａとの合わせ目に付けられるので、これにより、第２レンズ１２の外周端１２ｂと、第１レンズ１１の凹面１１ａの周縁とが接着剤１３を介して結合する。この後、上述した手順で第２レンズ１２の接合位置の位置調整を行い、位置調整が終了した後、滴下した接着剤１３に紫外線を照射して硬化させる。

上記例では、第１レンズ上に第２レンズを載置して各接合面を合わせた後、接着剤を付けて両者を接合する例で説明したが、図４に示すように、第１レンズ１１の接合面（凹面１１ａ）に接着剤１３を付けて、この後、第２レンズ１２を前記第１レンズ１１の凹面１１ａに載置して各接合面を合わせて接合するようにしてもよい。

この場合には、まず、第１レンズ１１の凹面１１ａの周縁であり、かつ、この凹面１１ａに前記第２レンズ１２ａを接合したときにその外周端１２ｂが位置する円周１８上の複数箇所に、接着剤１３を滴下する。この後、接着剤１３が滴下された凹面１１ａに第２レンズ１２を載置して、凹面１１ａと凸面１２ａとを合わせる。接着剤１３は、円周１８上に滴下されているため、そのしずくは、凹面１１ａと凸面１２ａとによって挟み込まれてつぶされる。

図５に示すように、接着剤１３の一部は、点線で示すように、凹面１１ａと凸面１２ａとの間に進入して、凹面１１ａと凸面１２ａとをそれらの周縁で接着するとともに、残りの部分が第２レンズ１２の外側にはみ出して、外周端１２ｂと凹面１１ａとを接着する。第２レンズ１２を動かして接合位置の調整が行われた後、接着剤１３が硬化される。これにより、第２レンズ１２が第１レンズ１１に固定される。接着剤１３の一部は、凹面１１ａと凸面１２ａとの間に進入するが、周縁で留まり、有効エリア１０ａ内に進入することはなく、そのため、光路内に接着剤１３が進入することはない。

なお、本例では、第１レンズに接着剤を滴下した例で説明したが、第２レンズに接着剤を滴下してもよいし、両方のレンズに接着剤を滴下してもよい。また、上記第１実施形態と同様に接着剤を付ける方法は、滴下以外の方法でもよい。

上記実施形態では、外径が大きく凹面を持つ第１レンズと、外径が小さく凸面を持つ第２レンズとを接合する例で説明したが、外径が大きい第１レンズに凸面を持たせるとともに、外径が小さい第２レンズに凹面を持たせて、両者を接合するようにしてもよい。この場合には、第１レンズの凸面を上向きにして、その上方から、第２レンズを、その凹面が下向きになる姿勢で載置して両者を接合する。

また、上記実施形態では、外径が異なる２枚のレンズからなる接合レンズを例に説明してきたが、図６に示すように、外径が同じ２枚のレンズからなる接合レンズ３０でもよい。接合レンズ３０は、凹面３１ａを持つ第１レンズ３１と、凸面３２ａを持つ第２レンズ３２とからなる。各レンズ３１，３２は、ともに外径がＤで、略同径である。これらの各レンズ３１、３２を接合する場合には、例えば、図６（Ａ）に示すように、第１レンズ３１の凹面３１ａ上に接着剤１３を付けた後、この凹面３１ａに第２レンズ３２の凸面３２ａを合わせて接着する。図６（Ｂ）に示すように、接着剤１３は、凹面３１の有効エリア３０ａ内に進入することがないように、有効エリア３０ａ外の周縁の複数箇所に付けられる。なお、接着剤を付けた後、２枚のレンズを合わせてもよいし、２枚のレンズを合わせた後、各レンズの外周端の合わせ目に接着剤を付けて接合するようにしてもよい。

図７は、上述した接合レンズが使用されるプロジェクタ装置２０を示す。プロジェクタ装置２０は、光源が発光する光を変調して画像光を生成し、この画像光をスクリーンに投映して画像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクタ装置２０には、筐体２１の前面に拡散透過型のスクリーン２２が設けられ、その背面に形成された画像を前面側から観賞することができる。筐体２１の内部には投映ユニット２４が組み込まれている。投映ユニット２４からは画像光が投映され、画像光はミラー２６，２７を反射してスクリーン２２の背面側に結像する。プロジェクタ装置２０は、テレビ信号の周波数を振り分けるチューナー回路、映像及び音声の再生用回路等が備えられ、大画面テレビジョンとして使用することができる。

投映ユニット２４は、例えば、白色光源と、この白色光源が発光する光を集光し、光束を均一化して出力する照明光学系と、この照明光学系から出力される光を、映像信号に基づいて光変調して画像光を生成する光変調部と、生成された画像光をスクリーンに投射する投射レンズを含む投射光学系とを備えている。前記接合レンズは、例えば、投射光学系を構成するレンズ群の１つとして使用され、色収差を補正する色収差補正用レンズとして、投射レンズの射出瞳近くに配置される。

もちろん、本発明の接合レンズの用途は、上記プロジェクタ装置に限られず、他の各種の光学系を構成するレンズとして使用することができる。

上記例では、第１レンズを凹レンズ、第２レンズを凸レンズとして、これらを組み合わせた接合レンズの例で説明したが、凹レンズと凸レンズとの組み合わせでなくてもよく、第１及び第２レンズは、それぞれ少なくとも一方のレンズ面に接合面となる凹面又は凸面を備えていればよい。また、２枚のレンズからなる接合レンズを例に説明したが、３枚以上のレンズからなる接合レンズに、本発明を適用してもよい。

接合レンズの外観図及び断面図である。接合レンズの接着方法の説明図である。接合レンズの作成手順を示すフローチャートである。接合レンズの別の作成手順を示すフローチャートである。図４の作成手順で作成した接合レンズの平面図である。外径が同径の２枚のレンズからなる接合レンズの説明図である。接合レンズを使用したプロジェクタ装置の説明図である。従来の接合レンズの説明図である。

符号の説明

１０、３０接合レンズ
１０ａ，３０ａ有効エリア
１１第１レンズ
１１ａ凹面
１２第２レンズ
１２ａ凸面
１２ｂ外周端
１３接着剤
１８円周

Claims

第１及び第２の少なくとも２枚のレンズを含み、これら各レンズの一方のレンズの凹面と他方のレンズの凸面とをそれぞれ接合面として前記第１レンズと前記第２レンズとが接合される接合レンズの作成方法において、
前記各接合面を合わせる第１ステップと、この後、前記第１及び第２の各レンズを合わせた状態で、前記第１及び第２の各レンズの主要な光路となる有効エリアから外れた周端部分に接着剤を付けて、前記接着剤によって両方のレンズを接着する第２ステップとからなることを特徴とする接合レンズの作成方法。
前記周端部分は前記接合面の周縁を含んでおり、前記第１及び第２の各レンズの前記接合面の径が異なる場合には、径が小さいレンズの外周端と、径が大きいレンズの前記周縁との合わせ目に前記接着剤が付けられることを特徴とする請求項１記載の接合レンズの作成方法。
第１及び第２レンズの少なくとも２枚のレンズを含み、これら各レンズの一方のレンズの凹面と他方のレンズの凸面とをそれぞれ接合面として前記第１レンズと前記第２レンズとが接合される接合レンズの作成方法において、
第１及び第２の各レンズの少なくとも一方に対して、前記第１及び第２の各レンズの主要な光路となる有効エリアから外れた周端部分に接着剤を付ける第１ステップと、この後、前記一方のレンズの接合面に他方のレンズの接合面を合わせて、前記接着剤によって両方のレンズを接着する第２ステップとからなることを特徴とする接合レンズの作成方法。
前記周端部分は前記接合面の周縁を含んでおり、前記周縁に前記接着剤が付けられることを特徴とする請求項３記載の接合レンズの作成方法。
前記凹面と前記凸面とは同じ曲率であることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の接合レンズの作成方法。
前記接着剤として、紫外線の照射により硬化するＵＶ接着剤を使用し、前記ＵＶ接着剤を前記周端部分に付けた後、前記第１及び第２の各レンズの一方の他方に対する接合位置を調整し、この調整の後、前記ＵＶ接着剤に紫外線を照射して前記ＵＶ接着剤を硬化させることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の接合レンズの作成方法。
前記接着剤は、前記周端部分内の３箇所以上に付けられ、前記接着剤が付けられる各位置は略等間隔であることを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の接合レンズの作成方法。
第１レンズ及び第２レンズの少なくとも２枚のレンズを含み、これら各レンズの一方のレンズの凹面と他方のレンズの凸面とをそれぞれ接合面として接合された接合レンズにおいて、
前記第１及び第２の各レンズの主要な光路となる有効エリアから外れた周端部分に付けた接着剤によって前記各レンズが接着されたことを特徴とする接合レンズ。
前記周端部分は前記接合面の周縁を含むことを特徴とする請求項８記載の接合レンズ。
前記凹面と前記凸面とは同じ曲率であることを特徴とする請求項８又は９記載の接合レンズ。
前記接着剤は、紫外線の照射により硬化するＵＶ接着剤であることを特徴とする請求項８〜１０いずれか記載の接合レンズ。
前記接着剤は、前記周端部分内の３箇所以上に付けられ、前記接着剤が付けられる各位置は略等間隔であることを特徴とする請求項８〜１１いずれか記載の接合レンズ。
光源からの光を光変調して画像光を生成し、これをスクリーンに投映して画像を表示する投映ユニットを持ち、この投映ユニットに組み込まれたレンズ群の１つとして、請求項８〜１２いずれか記載の前記接合レンズを使用したことを特徴とするプロジェクタ装置。