JP2008241980A - レンズアレイの製造方法、レンズアレイ及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】軟化させた光学材料からの熱によって成形型が損傷するのを抑制し、かつ、成形型の成形面に軟化させた光学材料が融着するのを抑制することが可能で、さらに高品質なレンズアレイを製造することが可能なレンズアレイの製造方法を提供する。
【解決手段】軟化させた光学材料Ｇを成形型Ｍを用いてプレス成形することによりレンズアレイを製造するためのレンズアレイの製造方法。成形型の耐熱温度よりも低い融点を有し、かつ、成形型の線膨張係数よりも小さな線膨張係数を有する光学材料Ｇと、第１成形型Ｍ_１及び第２成形型Ｍ_２を備える成形型Ｍとを準備する材料型準備工程と、軟化させた光学材料を第１成形型と第２成形型との間に載置する材料載置工程と、成形型内に載置された材料に所定の圧力を付加するプレス成形工程と、プレス成形工程開始から所定時間経過後、第１成形型を移動させる離型工程とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、レンズアレイの製造方法、レンズアレイ及びプロジェクタに関する。

従来、プロジェクタ等に用いるレンズアレイの製造方法として、第１成形型及び第２成形型を有する成形型を用いて軟化させた光学材料をプレス成形する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。第１成形型は、レンズアレイにおける小レンズを成形するための型であり、第２成形型は、レンズアレイにおける基板部（平面）を成形するための型である。光学材料としては、パイレックス（登録商標）等の硼珪酸ガラスや白板ガラスが主に使用されている。成形型の材料としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ）が主に使用されている。

従来のレンズアレイの製造方法は、光学材料を軟化させ、当該軟化させた材料を第１成形型と第２成形型との間に載置する材料載置工程と、第２成形型に対して第１成形型が近接する方向（下方向）に第１成形型を移動させ、成形型内に載置された材料に所定の圧力を付加するプレス成形工程と、プレス成形工程開始から所定時間経過後、第２成形型に対して第１成形型が離間する方向（上方向）に第１成形型を移動させる離型工程とを含んでいる。

特開２００２−３２８２０３号公報

ところで、上述した硼珪酸ガラスや白板ガラス等の軟化点（熱変形温度）は、ステンレス鋼からなる成形型の耐熱温度よりも高いため、従来のレンズアレイの製造方法においては、プレス成形を繰り返すことにより軟化させた光学材料からの熱によって成形型が損傷しやすいという問題がある。

また、従来のレンズアレイの製造方法によって高品質なレンズアレイを製造する場合、光学材料への成形型の転写性を高くするために、プレス成形工程にかける時間を長くする必要があるが、プレス成形工程にかける時間を長くすると、成形型の成形面に軟化させた光学材料が融着してしまうという問題がある。特に、第１成形型は、小レンズに対応する複数の曲面や平面が組み合わされた成形面を有するため、曲面や平面の境界部分に軟化させた光学材料が融着しやすい。成形型の成形面に光学材料が融着すると、高品質なレンズアレイを製造することが困難となる。また、プレス成形工程にかける時間を長くすると、その分、成形型と光学材料とが長い時間接することとなるため、光学材料からの熱によって成形型がさらに損傷しやすくなる。

なお、プレス成形工程にかける時間を短くすれば、成形型と光学材料とが接する時間が短くなるため、上述した光学材料の融着及び熱による成形型の損傷をある程度軽減することはできるが、光学材料への成形型の転写性が低下してしまい、高品質なレンズアレイを製造することができない。

そこで、本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、軟化させた光学材料からの熱によって成形型が損傷するのを抑制し、かつ、成形型の成形面に軟化させた光学材料が融着するのを抑制することが可能で、さらに高品質なレンズアレイを製造することが可能なレンズアレイの製造方法を提供することを目的とする。また、このような優れた方法で製造された高品質なレンズアレイを提供することを目的とする。さらにまた、高品質なレンズアレイを備えるプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明のレンズアレイの製造方法は、軟化させた光学材料を成形型を用いてプレス成形することによりレンズアレイを製造するためのレンズアレイの製造方法であって、前記成形型の耐熱温度よりも低い融点を有し、かつ、前記成形型の線膨張係数よりも小さな線膨張係数を有する前記光学材料と、前記レンズアレイにおける複数の小レンズを有するレンズ部及びプレス成形時の圧力付加方向に対して所定角度傾いてなるテーパ部を有する基板部を成形するための成形面を有する第１成形型並びに少なくとも前記基板部の一部を成形するための成形面を有する第２成形型を備える成形型とを準備する材料型準備工程と、前記光学材料を軟化させ、当該軟化させた材料を前記第１成形型と前記第２成形型との間に載置する材料載置工程と、前記第２成形型に対して前記第１成形型が近接する第１方向に前記第１成形型及び前記第２成形型のうち少なくとも一方を移動させ、前記成形型内に載置された材料に所定の圧力を付加するプレス成形工程と、前記プレス成形工程開始から所定時間経過後、前記第２成形型に対して前記第１成形型が離間する第２方向に前記第１成形型及び前記第２成形型のうち少なくとも一方を移動させる離型工程とを含むことを特徴とする。

このため、本発明のレンズアレイの製造方法によれば、光学材料として、成形型の耐熱温度よりも低い融点を有する材料を用いているため、プレス成形を繰り返すことにより軟化させた光学材料からの熱によって成形型が損傷するのを抑制することが可能となる。

また、本発明のレンズアレイの製造方法によれば、成形型を用いて製造されるレンズアレイは、成形型の圧力付加方向に対して所定角度傾いてなるテーパ部を有するため、離型の際に成形されたレンズアレイが成形型から離型しやすくなる。また、光学材料の線膨張係数は、成形型の線膨張係数よりも小さいため、成形型の温度が所定温度まで低下すると、成形されたレンズアレイが成形型によって押し出されることとなる。
すなわち、本発明のレンズアレイの製造方法によれば、成形されたレンズアレイが成形型から比較的容易に離型することとなるため、光学材料への成形型の転写性を高くするためにプレス成形工程にかける時間をある程度長くしたとしても、成形型の成形面に軟化させた光学材料が融着するのを抑制することが可能となる。

また、本発明のレンズアレイの製造方法によれば、上述のように、光学材料として、成形型の耐熱温度よりも低い融点を有する材料を用いることにより、軟化させた光学材料からの熱によって成形型が損傷するのを抑制することが可能となるため、プレス成形工程にかける時間をある程度長くしたとしても、成形型の損傷を極力抑制することが可能となる。

また、本発明のレンズアレイの製造方法によれば、上述のように、プレス成形工程にかける時間を短くしなくてもよいため、高品質なレンズアレイを製造することができる。

本発明のレンズアレイの製造方法においては、前記テーパ部は、前記成形型の圧力付加方向に対して３０度〜６０度の範囲内の角度で傾いていることが好ましい。

テーパ部が成形型の圧力付加方向に対して３０度未満の角度で傾いたものである場合、レンズアレイの離型性が低下してしまう。一方、テーパ部が成形型の圧力付加方向に対して６０度以上の角度で傾いたものである場合、離型性が低下することはないが、レンズアレイの平面サイズが大きくなってしまう。
以上の観点から言えば、テーパ部は、成形型の圧力付加方向に対して４０度〜５０度の範囲内の角度で傾いていることがより好ましい。

本発明のレンズアレイの製造方法においては、前記レンズ部は、前記基板部側に配置され、前記複数の小レンズの厚みを調整するためのレンズ台座部をさらに有し、前記レンズ台座部の側面は、前記成形型の圧力付加方向に対して３０度〜６０度の範囲内の角度で傾いていることが好ましい。

このような方法とすることにより、離型の際に成形されたレンズアレイが成形型からさらに離型しやすくなる。

本発明のレンズアレイの製造方法においては、前記プレス成形工程において、前記成形型内に載置された材料の温度がガラス転移点以下の温度になるまで前記所定の圧力を付加し続けることが好ましい。

このような方法とすることにより、成形型内に載置された光学材料に対して比較的長い時間圧力を付加し続けることとなるため、光学材料への成形型の転写性を高くすることができ、さらに高品質なレンズアレイを製造することができる。

本発明のレンズアレイは、本発明のレンズアレイの製造方法で製造されたことを特徴とする。

このため、本発明のレンズアレイは、上述したレンズアレイの製造方法によって製造されたものであるため、高品質なレンズアレイとなる。

本発明のプロジェクタは、本発明のレンズアレイを備えることを特徴とする。

このため、本発明のプロジェクタは、高品質なレンズアレイを備えるため、光利用効率の低下を抑制することが可能なプロジェクタとなる。

以下、本発明のレンズアレイの製造方法、レンズアレイ及びプロジェクタについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。

［実施形態１］
実施形態１では、本発明のレンズアレイの製造方法及びレンズアレイについて説明する。

まず、実施形態１に係るレンズアレイの製造方法で製造されるレンズアレイ１０の構造について、図１を用いて説明する。
図１は、実施形態１に係るレンズアレイの製造方法で製造されるレンズアレイ１０を説明するために示す図である。図１（ａ）はレンズアレイ１０の斜視図であり、図１（ｂ）はレンズアレイ１０の上面図であり、図１（ｃ）はレンズアレイ１０の側面図である。

レンズアレイ１０は、後述する成形型Ｍを用いて製造されるレンズアレイであって、図１に示すように、複数の小レンズ２２及びレンズ台座部２４を有するレンズ部２０と、成形型Ｍの圧力付加方向（図１ではｚ方向）に対して所定角度傾いてなるテーパ部３２及び成形型Ｍの圧力付加方向に対して略平行な側面からなる位置決め部３４を有する基板部３０とを有する。

複数の小レンズ２２は、図１（ａ）に示すように、８行・６列のマトリクス状に配列された偏心レンズである。

レンズ台座部２４は、レンズ部２０における基板部３０側に配置され、複数の小レンズ２２の厚みを調整するためのものである。レンズ台座部２４の側面は、成形型Ｍの圧力付加方向（図１ではｚ方向）に対して４５度（θ_２＝４５度）傾いている。

テーパ部３２は、レンズ部２０側から位置決め部３４側に向かって（ｚ（＋）方向に）拡がるような断面形状を有する。テーパ部３２は、成形型Ｍの圧力付加方向（図１ではｚ方向）に対して４５度（θ_１＝４５度）傾いている。

位置決め部３４は、レンズアレイ１０をプロジェクタに組み込む際の位置決め部としての機能を有し、テーパ部３２におけるレンズ部２０とは反対側に配置されている。

次に、実施形態１に係るレンズアレイの製造方法について、図２及び図３を用いて説明する。
図２は、実施形態１に係るレンズアレイの製造方法を説明するために示すフローチャートである。図３は、実施形態１に係るレンズアレイの製造方法を説明するために示す図である。図３（ａ）〜図３（ｄ）は各工程を模式的に示す図である。

実施形態１に係るレンズアレイの製造方法は、軟化させた光学材料を成形型を用いてプレス成形することによりレンズアレイを製造するためのレンズアレイの製造方法であって、図２に示すように、「材料型準備工程」、「材料載置工程」、「プレス成形工程」、「離型工程」、「徐冷工程」及び「切削加工工程」が順次実施される。以下、これら各工程を順次説明する。

１．材料型準備工程
まず、レンズアレイ１０の材料となる光学材料Ｇを準備する（図２のステップＳ１０）。光学材料Ｇとしては、後述する第１成形型Ｍ_１及び第２成形型Ｍ_２の耐熱温度よりも低い融点を有し、かつ、第１成形型Ｍ_１及び第２成形型Ｍ_２の線膨張係数よりも小さな線膨張係数を有する材料を用いる。例えば、低融点ガラスを好適に用いることができる。低融点ガラスとは、比較的低温で溶融させる（軟化させる）ことが可能なガラス材料のことであり、通常、６００℃以下のガラス転移点を有するものを指す。

２．材料載置工程
次に、光学材料Ｇを軟化させ、図３（ａ）に示すように、当該軟化させた材料を成形型Ｍ内における第１成形型Ｍ_１と第２成形型Ｍ_２との間に載置する（図２のステップＳ２０）。

成形型Ｍは、レンズアレイ１０におけるレンズ部２０及びテーパ部３２を成形するための成形面Ｓ_１を有する第１成形型Ｍ_１と、基板部３０の一部（基板部３０におけるレンズ部２０とは反対側の面）を成形するための成形面Ｓ_２を有する第２成形型Ｍ_２とを有する。成形面Ｓ_２は、平面からなる。第１成形型Ｍ_１及び第２成形型Ｍ_２の材料としては、例えば、ステンレス鋼などを好適に用いることができる。

３．プレス成形工程
次に、図３（ｂ）に示すように、第２成形型Ｍ_２に対して第１成形型Ｍ_１が近接する第１方向（下方向）に第１成形型Ｍ_１を移動させ、成形型Ｍ内に載置された光学材料Ｇに所定の圧力を付加する（図２のステップＳ３０）。このとき、光学材料Ｇの温度がガラス転移点以下の温度になるまで所定の圧力を付加し続ける。

４．離型工程
次に、図３（ｃ）に示すように、プレス成形工程開始から所定時間経過後、第２成形型Ｍ_２に対して第１成形型Ｍ_１が離間する第２方向（上方向）に第１成形型Ｍ_１を移動させる（図２のステップＳ４０）。このとき、第１成形型Ｍ_１を上方向に移動させることによって、プレス成形されたレンズアレイ１０ａが第１成形型Ｍ_１から離型する場合と、第１成形型Ｍ_１を上方向に移動させてもレンズアレイ１０ａが第１成形型Ｍ_１に付着している場合とがあるが、後者の場合には、徐冷することによって自然にレンズアレイ１０ａが第１成形型Ｍ_１から離型する。

５．徐冷工程
次に、プレス成形されたレンズアレイ１０ａの温度が所定温度になるまで、当該レンズアレイ１０ａを徐冷する（図２のステップＳ５０）。

６．切削加工工程
そして、図３（ｄ）に示すように、例えば、ワイヤーソーを用いて、プレス成形によって発生した余剰部分ａを切除して、レンズアレイ１０ａの外周形状を整える（図２のステップＳ６０）。なお、成形型の形状によっては、プレス成形されたレンズアレイに余剰部分が発生しない場合があり、この場合には切削加工工程は不要となる。

以上により、図１に示すレンズアレイ１０を製造することができる。

このように、実施形態１に係るレンズアレイの製造方法によれば、光学材料Ｇとして、成形型Ｍの耐熱温度よりも低い融点を有する材料を用いているため、プレス成形を繰り返すことにより軟化させた光学材料Ｇからの熱によって成形型Ｍが損傷するのを抑制することが可能となる。

また、実施形態１に係るレンズアレイの製造方法によれば、成形型Ｍを用いて製造されるレンズアレイ１０は、成形型Ｍの圧力付加方向（図３では下方向）に対して４５度傾いてなるテーパ部３２を有するため、離型の際に成形されたレンズアレイ１０ａが第１成形型Ｍ_１から離型しやすくなる。また、光学材料Ｇの線膨張係数は、成形型Ｍの線膨張係数よりも小さいため、成形型Ｍの温度が所定温度まで低下すると、成形されたレンズアレイ１０ａが第１成形型Ｍ_１によって押し出されることとなる。
すなわち、実施形態１に係るレンズアレイの製造方法によれば、成形されたレンズアレイ１０ａが第１成形型Ｍ_１から比較的容易に離型することとなるため、光学材料Ｇへの第１成形型Ｍ_１の転写性を高くするためにプレス成形工程にかける時間をある程度長くしたとしても、第１成形型Ｍ_１の成形面Ｓ_１に軟化させた光学材料Ｇが融着するのを抑制することが可能となる。

また、実施形態１に係るレンズアレイの製造方法によれば、上述のように、光学材料Ｇとして、成形型Ｍの耐熱温度よりも低い融点を有する材料を用いることにより、軟化させた光学材料Ｇからの熱によって成形型Ｍが損傷するのを抑制することが可能となるため、プレス成形工程にかける時間をある程度長くしたとしても、成形型Ｍの損傷を極力抑制することが可能となる。

また、実施形態１に係るレンズアレイの製造方法によれば、上述のように、プレス成形工程にかける時間を短くしなくてもよいため、高品質なレンズアレイ１０を製造することができる。

実施形態１に係るレンズアレイの製造方法においては、テーパ部３２は、成形型Ｍの圧力付加方向（図３では下方向）に対して３０度〜６０度の範囲内の角度θ_１で傾いているため、レンズアレイ１０ａ（レンズアレイ１０）の平面サイズが大きくなることなく、離型性を向上することが可能となる。

実施形態１に係るレンズアレイの製造方法においては、レンズ台座部２４の側面は、成形型Ｍの圧力付加方向に対して３０度〜６０度の範囲内の角度θ_２で傾いているため、離型の際に成形されたレンズアレイ１０ａが第１成形型Ｍ_１からさらに離型しやすくなる。

実施形態１に係るレンズアレイの製造方法においては、プレス成形工程において、成形型Ｍ内に載置された光学材料Ｇの温度がガラス転移点以下の温度になるまで所定の圧力を付加し続けることとしている。これにより、成形型Ｍ内に載置された光学材料Ｇに対して比較的長い時間圧力を付加し続けることとなるため、光学材料Ｇへの成形型Ｍの転写性を高くすることができ、さらに高品質なレンズアレイ１０を製造することができる。

実施形態１に係るレンズアレイ１０は、上述した実施形態１に係るレンズアレイの製造方法で製造されたものであるため、高品質なレンズアレイとなる。

［実施形態２］
図４は、実施形態２に係るレンズアレイの製造方法で製造されるレンズアレイ１２を説明するために示す図である。図４（ａ）はレンズアレイ１２の斜視図であり、図４（ｂ）はレンズアレイ１２の上面図であり、図４（ｃ）はレンズアレイ１２の側面図である。

実施形態２に係るレンズアレイの製造方法は、基本的には実施形態１に係るレンズアレイの製造方法と同様の方法であるが、製造されるレンズアレイの構造が実施形態１に係るレンズアレイの製造方法とは異なる。具体的には、レンズアレイにおける位置決め部の位置が異なる。

すなわち、実施形態２に係るレンズアレイの製造方法で製造されるレンズアレイ１２は、図４に示すように、複数の小レンズ４２及びレンズ台座部４４を有するレンズ部４０と、成形型Ｍの圧力付加方向（図４ではｚ方向）に対して略平行な側面からなる位置決め部５４及び成形型Ｍの圧力付加方向に対して４５度（θ_１＝４５度）傾いてなるテーパ部５２を有する基板部５０とを有する。

位置決め部５４は、レンズアレイ１２をプロジェクタに組み込む際の位置決め部としての機能を有し、テーパ部５２におけるレンズ部４０側に配置されている。

なお、レンズアレイ１２における複数の小レンズ４２、レンズ台座部４４及びテーパ部５２の構成については、実施形態１で説明したレンズアレイ１０における複数の小レンズ２２、レンズ台座部２４及びテーパ部３２とほぼ同じであるため、詳細な説明は省略する。

ここでは図示による説明を省略するが、実施形態２に係るレンズアレイの製造方法においては、このような構造を有するレンズアレイ１２を成形するための成形型を用いて軟化させた光学材料をプレス成形することにより、レンズアレイ１２を製造する。

このように、実施形態２に係るレンズアレイの製造方法は、実施形態１に係るレンズアレイの製造方法とは、製造されるレンズアレイの構造が異なるが、実施形態１に係るレンズアレイの製造方法と同様の方法からなるため、軟化させた光学材料からの熱によって成形型が損傷するのを抑制し、かつ、成形型の成形面に軟化させた光学材料が融着するのを抑制することが可能で、さらに高品質なレンズアレイを製造することが可能なレンズアレイの製造方法となる。

また、実施形態２に係るレンズアレイ１２は、実施形態１に係るレンズアレイ１０の場合と同様に、高品質なレンズアレイとなる。

実施形態２に係るレンズアレイの製造方法は、製造されるレンズアレイの構造が異なる点以外の点では、実施形態１に係るレンズアレイの製造方法と同様の方法であるため、実施形態１に係るレンズアレイの製造方法が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。

［実施形態３］
図５は、実施形態３に係るプロジェクタ１０００の光学系を示す図である。

実施形態３に係るプロジェクタ１０００は、図５に示すように、照明装置１００と、照明装置１００からの照明光束を赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して被照明領域に導光する色分離導光光学系２００と、色分離導光光学系２００で分離された３つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する電気光学変調装置としての３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂによって変調された色光を合成するクロスダイクロイックプリズム５００と、クロスダイクロイックプリズム５００によって合成された光をスクリーンＳＣＲ等の投写面に投写する投写光学系６００とを備えるプロジェクタである。

照明装置１００は、被照明領域側に照明光束を射出する光源装置１１０と、光源装置１１０から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ１２２を有する第１レンズアレイ１２０と、第１レンズアレイ１２０の複数の第１小レンズ１２２に対応する複数の第２小レンズ１３２を有する第２レンズアレイ１３０と、第２レンズアレイ１３０からの各部分光束を偏光方向の揃った略１種類の直線偏光に変換して射出する偏光変換素子１４０と、偏光変換素子１４０から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズ１５０とを有する。

光源装置１１０は、楕円面リフレクタ１１４と、楕円面リフレクタ１１４の第１焦点近傍に発光中心を有する発光管１１２と、発光管１１２から被照明領域側に向けて射出される光を発光管１１２に向けて反射する副鏡１１６と、楕円面リフレクタ１１４からの集束光を略平行光として射出する凹レンズ１１８とを有する。光源装置１１０は、照明光軸ＯＣを中心軸とする光束を射出する。

発光管１１２は、管球部と、管球部の両側に延びる一対の封止部とを有する。管球部は、球状に形成された石英ガラス製であって、この管球部内に配置された一対の電極と、管球部内に封入された水銀、希ガス及び少量のハロゲンとを有する。発光管１１２としては、種々の発光管を採用でき、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を採用できる。

楕円面リフレクタ１１４は、発光管１１２の一方の封止部に挿通・固着される筒状の首状部と、発光管１１２から放射された光を第２焦点位置に向けて反射する反射凹面とを有する。

副鏡１１６は、発光管１１２の管球部の略半分を覆い、楕円面リフレクタ１１４の反射凹面と対向して配置される反射手段である。副鏡１１６は、発光管１１２の他方の封止部に挿通・固着されている。副鏡１１６は、発光管１１２から放射された光のうち楕円面リフレクタ１１４に向かわない光を発光管１１２に戻し楕円面リフレクタ１１４に入射させる。

凹レンズ１１８は、楕円面リフレクタ１１４の被照明領域側に配置されている。そして、楕円面リフレクタ１１４からの光を第１レンズアレイ１２０に向けて射出するように構成されている。

第１レンズアレイ１２０は、凹レンズ１１８からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、複数の第１小レンズ１２２が照明光軸ＯＣと直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。図示による説明は省略するが、第１小レンズ１２２の外形形状は、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の外形形状に関して相似形である。

第２レンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０とともに、第１レンズアレイ１２０の各第１小レンズ１２２の像を液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。第２レンズアレイ１３０は、第１レンズアレイ１２０と略同様な構成を有し、複数の第２小レンズ１３２が照明光軸ＯＣに直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。

なお、第１レンズアレイ１２０及び第２レンズアレイ１３０は、実施形態１に係るレンズアレイの製造方法によって製造されたレンズアレイである。

偏光変換素子１４０は、第１レンズアレイ１２０により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光として射出する偏光変換素子である。
偏光変換素子１４０は、光源装置１１０からの照明光束のうち一方の偏光成分（例えばＰ偏光成分）を有する光を透過し他方の偏光成分（例えばＳ偏光成分）を有する光を照明光軸ＯＣに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の偏光成分を有する光を照明光軸ＯＣに平行な方向に反射する反射層と、偏光分離層を透過した一方の偏光成分を有する光を他方の偏光成分を有する光に変換する位相差板とを有する。

重畳レンズ１５０は、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び偏光変換素子１４０を経た複数の部分光束を集光して液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。重畳レンズ１５０の光軸と照明装置１００の照明光軸ＯＣとが略一致するように、重畳レンズ１５０が配置されている。なお、重畳レンズ１５０は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。

色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０，２２０と、反射ミラー２３０，２４０，２５０と、入射側レンズ２６０と、リレーレンズ２７０とを有する。色分離導光光学系２００は、重畳レンズ１５０から射出される照明光束を、赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して、それぞれの色光を照明対象となる３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導く機能を有する。

液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、画像情報に応じて照明光束を変調するものであり、照明装置１００の照明対象となる。
液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像情報に従って、後述する入射側偏光板から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。

液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの光路前段には、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂが配置されている。

また、ここでは図示を省略したが、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと各液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が介在配置され、各液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が介在配置されている。これら入射側偏光板、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ及び射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。

クロスダイクロイックプリズム５００は、射出側偏光板から射出された各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界
面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。

クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投写光学系６００によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で大画面画像を形成する。

以上のように構成された実施形態３に係るプロジェクタ１０００によれば、第１レンズアレイ１２０及び第２レンズアレイ１３０は実施形態１に係るレンズアレイの製造方法によって製造されたものであり、高品質であるため、光利用効率の低下を抑制することが可能なプロジェクタとなる。

以上、本発明のレンズアレイの製造方法、レンズアレイ及びプロジェクタを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

（１）上記実施形態１及び２に係るレンズアレイの製造方法においては、プレス成形工程及び離型工程において、第１成形型Ｍ_１のみを上下方向に移動させる場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第２成形型Ｍ_２のみを上下方向に移動させてもよいし、第１成形型Ｍ_１とともに第２成形型Ｍ_２を上下方向に移動させてもよい。

（２）上記実施形態１及び２に係るレンズアレイの製造方法においては、８行・６列に配列された複数の小レンズが偏心しているレンズアレイを製造する場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、８行・６列以外の配列数で配列されているレンズアレイや複数の小レンズが偏心していないレンズアレイを製造する場合にも本発明を適用できる。

（３）上記実施形態３に係るプロジェクタ１０００においては、第１レンズアレイ及び第２レンズアレイとして、実施形態１に係るレンズアレイの製造方法で製造されたものを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、実施形態２に係るレンズアレイの製造方法で製造されたものを用いてもよい。

（４）上記実施形態３に係るプロジェクタ１０００においては、光源装置として、楕円面リフレクタからなる光源装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、放物面リフレクタからなる光源装置を用いることも好ましい。この場合には、凹レンズは備えていなくともよい。

（５）上記実施形態３に係るプロジェクタ１０００においては、発光管に配設される反射手段として副鏡を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射手段として反射膜を用いることも好ましい。また、上記実施形態３に係るプロジェクタ１０００においては、発光管に反射手段としての副鏡が配設されたプロジェクタを例示して説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、副鏡が配設されていないプロジェクタに本発明を適用することも可能である。

（６）上記実施形態３に係るプロジェクタ１０００は透過型のプロジェクタであるが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は反射型のプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶装置等のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型の液晶装置等のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタと同様の効果を得ることができる。

（７）上記実施形態３に係るプロジェクタ１０００においては、３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを用いたプロジェクタを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つ、２つ又は４つ以上の液晶装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。

（８）上記実施形態３に係るプロジェクタ１０００においては、電気光学変調装置として液晶装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。電気光学変調装置としては、一般に、画像情報に応じて入射光を変調するものであればよく、マイクロミラー型光変調装置などを利用してもよい。マイクロミラー型光変調装置としては、例えば、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）（ＴＩ社の商標）を用いることができる。

（９）本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクタに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクタに適用する場合にも可能である。

実施形態１に係るレンズアレイの製造方法で製造されるレンズアレイ１０を説明するために示す図。 実施形態１に係るレンズアレイの製造方法を説明するために示すフローチャート。 実施形態１に係るレンズアレイの製造方法を説明するために示す図。 実施形態２に係るレンズアレイの製造方法で製造されるレンズアレイ１２を説明するために示す図。 実施形態３に係るプロジェクタ１０００の光学系を示す図。

符号の説明

１０，１２…レンズアレイ、１０ａ…成形されたレンズアレイ、２０，４０…レンズ部、２２，４２…小レンズ、２４，４４…レンズ台座部、３０，５０…基板部、３２，５２…テーパ部、３４，５４…位置決め部、１００…照明装置、１１０…光源装置、１１２…発光管、１１４…楕円面リフレクタ、１１６…副鏡、１１８…凹レンズ、１２０…第１レンズアレイ、１２２…第１小レンズ、１３０…第２レンズアレイ、１３２…第２小レンズ、１４０…偏光変換素子、１５０…重畳レンズ、２００…色分離導光光学系、２１０，２２０…ダイクロイックミラー、２３０，２４０，２５０…反射ミラー、２６０…入射側レンズ、２７０…リレーレンズ、３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…集光レンズ、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶装置、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…投写光学系、１０００…プロジェクタ、ａ…余剰部分、Ｇ…光学材料、Ｍ…成形型、Ｍ_１…第１成形型、Ｍ_２…第２成形型、Ｓ_１，Ｓ_２…成形面、ＯＣ…照明光軸、ＳＣＲ…スクリーン

Claims (6)

1. 軟化させた光学材料を成形型を用いてプレス成形することによりレンズアレイを製造するためのレンズアレイの製造方法であって、
   前記成形型の耐熱温度よりも低い融点を有し、かつ、前記成形型の線膨張係数よりも小さな線膨張係数を有する前記光学材料と、前記レンズアレイにおける複数の小レンズを有するレンズ部及びプレス成形時の圧力付加方向に対して所定角度傾いてなるテーパ部を有する基板部を成形するための成形面を有する第１成形型並びに少なくとも前記基板部の一部を成形するための成形面を有する第２成形型を備える成形型とを準備する材料型準備工程と、
   前記光学材料を軟化させ、当該軟化させた材料を前記第１成形型と前記第２成形型との間に載置する材料載置工程と、
   前記第２成形型に対して前記第１成形型が近接する第１方向に前記第１成形型及び前記第２成形型のうち少なくとも一方を移動させ、前記成形型内に載置された材料に所定の圧力を付加するプレス成形工程と、
   前記プレス成形工程開始から所定時間経過後、前記第２成形型に対して前記第１成形型が離間する第２方向に前記第１成形型及び前記第２成形型のうち少なくとも一方を移動させる離型工程とを含むことを特徴とするレンズアレイの製造方法。
2. 請求項１に記載のレンズアレイの製造方法において、
   前記テーパ部は、前記成形型の圧力付加方向に対して３０度〜６０度の範囲内の角度で傾いていることを特徴とするレンズアレイの製造方法。
3. 請求項１又は２に記載のレンズアレイの製造方法において、
   前記レンズ部は、前記基板部側に配置され、前記複数の小レンズの厚みを調整するためのレンズ台座部をさらに有し、
   前記レンズ台座部の側面は、前記成形型の圧力付加方向に対して３０度〜６０度の範囲内の角度で傾いていることを特徴とするレンズアレイの製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のレンズアレイの製造方法において、
   前記プレス成形工程において、前記成形型内に載置された材料の温度がガラス転移点以下の温度になるまで前記所定の圧力を付加し続けることを特徴とするレンズアレイの製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のレンズアレイの製造方法で製造されたことを特徴とするレンズアレイ。
6. 請求項５に記載のレンズアレイを備えるプロジェクタ。

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