JP2008287124A - レンズブロック、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度の要求される部品を用いることなくレンズ素子の位置決めを精度良く行ってレンズブロックを製造すること。
【解決手段】レンズ素子３１〜３５を開口部１８から挿入して治具本体１２に収容する。レンズ素子３１〜３５は、載置リブ１７の段部１７ａ〜１７ｄに当接して光軸方向の位置が仮決定する。保持ピン１３〜１６が治具本体１２の中心に向けてスライド移動することでレンズ素子３１〜３５は面内方向で保持され光軸の位置が決定する。連結部材３６を溝２１に沿わせて治具本体１２に挿入し、且つ治具本体１２の中心に向けて移動させることで、連結部材３６に形成された凹部３７〜４０にレンズ素子３１〜３５を当接させる。治具本体１２の側壁に形成された貫通孔２２〜２５、及び連結部材３６に形成された貫通孔３７ａ〜４０ａを介して接着剤を注入することで、レンズ素子３１〜３５を接着剤で連結部材３６に固定してレンズブロック４１を構成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、光学系の少なくとも一部を成す複数個のレンズ素子を一体的に取り扱うことができる構造にしたレンズブロック、及びその製造方法に関するものである。

従来、大画面のスクリーンの後方にプロジェクタユニットを置いてスクリーンに投影するリアプロジェクションテレビ（ＲＰＴＶ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。最近では、プラズマや液晶などの大画面で且つ薄型のテレビも普及しているものの、それらと比べて安価なＲＰＴＶは、未だ根強い需要がある。

このＲＰＴＶは、スクリーンの後方にプロジェクタユニットを設けるため、ある程度の厚さを必要とするが、屈曲光学系を採用することで薄型化を図ったＲＰＴＶが提案されている（例えば、特許文献２参照）。このようなＲＰＴＶが採用する光学系は、複数のレンズ素子により構成されており、その取扱いが面倒であった。このため最近では、複数のレンズ素子をレンズブロックとして一体化することで、取扱いの簡易化がなされたりしている。

レンズブロックとしては、複数のレンズ素子が鏡筒に保持されたものや、レンズ素子間に間隔環を配置したものが挙げられる。また一方で、鏡筒などを必要とせずにレンズブロックを製造する方法もある（例えば、特許文献３参照）。
特開２００３−１１４４７９号公報 特開２０００−１８７２７４号公報 特開２００２−２４４００７号公報

しかしながら、鏡筒などの部品を用いたレンズブロックは、部品によりレンズ素子の位置決めがされるので、精度良く部品を製造する必要があり、コスト面などに問題がある。

また、特許文献３記載の製造方法によれば、治具により各レンズ素子の間隔を調整することができるものの光軸整合をすることができず、軸ズレの生じたレンズブロックが製造される虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、各レンズ素子の位置決めを、高精度の要求される部品を用いることなく精度良く行うことができるレンズブロック、及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のレンズブロックの製造方法は、光学系の少なくとも一部を成す複数個のレンズ素子で構成されるレンズブロックの製造方法であって、各レンズ素子の光軸方向及び光軸と直交する方向の相対的な位置決めをする第一ステップと、位置決めされたレンズ素子をそれらの周縁で保持して一体化する連結部材を、各レンズ素子の周縁を一連に横切るように少なくとも２箇所に配置する第二ステップと、連結部材とこれに対面する各レンズ素子の周縁との間に接着剤を供給する第三ステップと、を有することを特徴とする。

なお、第一ステップでは、各レンズ素子を個別に保持する複数個のレンズ保持部材を光軸方向及び光軸と直交する方向に移動調節することで各レンズ素子を相対的に位置決めすることが好ましい。

本発明のレンズブロックは、光学系の少なくとも一部を成す複数個のレンズ素子で構成されるレンズブロックであり、光軸方向の一方向に配列されたレンズ素子の周縁であって、且つ光軸方向に沿って設けられた長尺な形状の連結部材を少なくとも２箇所に備え、各レンズ素子は、接着剤により連結部材に固定されていることを特徴とする。

本発明のレンズブロックの製造方法によれば、各レンズ素子の光軸方向及び光軸と直交する方向の相対的な位置決めをする第一ステップと、位置決めされたレンズ素子をそれらの周縁で保持して一体化する連結部材を、各レンズ素子の周縁を一連に横切るように少なくとも２箇所に配置する第二ステップと、連結部材とこれに対面する各レンズ素子の周縁との間に接着剤を供給する第三ステップと、を有するので、各レンズ素子の位置決めを、高精度の要求される部品を用いることなく精度良く行うことができる。またこれにより、部品コストを抑えることができる。

以下、レンズブロック４１（図７参照）の製造に用いられる治具１１について図面を参照しながら説明する。図１及び図２に示すように、治具１１は、治具本体１２、第１〜第４保持ピン１３〜１６、及び載置リブ１７から構成される。

治具本体１２は肉厚な円筒形状であり、一端には開口部１８が形成され、他端には貫通孔１９を中央に有した底部２０が形成されている（図３（Ａ）及び図３（Ｂ）参照）。治具本体１２の内周面には、周方向に３等分となる位置各々に、開口部１８から底部２０に向かって断面半円形状となる溝２１が形成されている。溝２１には、所定の間隔を置いた位置に、治具本体１２の外周に貫通する貫通孔２２〜２５が形成されている。なお、詳しくは後述するが、溝２１に沿って連結部材３６（図４参照）が挿入され、貫通孔２２〜２５から接着剤が注入される。

また、治具本体１２には、周方向に溝２１と交互となる位置各々であって、且つ溝２１に沿った方向に所定の間隔を置いた位置に、内外を貫通する貫通孔２６〜２９が形成されている。この貫通孔２６〜２９各々には、第１〜第４保持ピン１３〜１６が挿入される。

第１保持ピン１３は、軸部１３ａとその先端に形成された断面コ型の保持部１３ｂとから構成される。貫通孔２６は、治具本体１２の周方向沿いに長辺を有する矩形状であり、第１保持ピン１３は貫通孔２６の形状に従って保持部１３ｂから挿入される。図３（Ａ）に示すように、軸部１３ａが貫通孔２６を挿脱する方向にスライド移動することで、保持部１３ｂが第１レンズ素子３１（図４参照）の周縁を保持し、第１レンズ素子３１の光軸位置が決定する。

軸部１３ａは貫通孔２６の短辺と比較して一回り小さい径を有し、貫通孔２６の短辺方向（図３（Ａ）における上下方向）に移動可能である。保持部１３ｂで第１レンズ素子３１を保持した第１保持ピン１３が貫通孔２６の短辺方向に移動することで、第１レンズ素子３１の光軸方向の位置が調整される。

また、第２保持ピン１４は、軸部１４ａとその先端に形成された断面コ型の保持部１４ｂとから構成される。貫通孔２７は、治具本体１２の周方向沿いに長辺を有する矩形状であり、第２保持ピン１４は貫通孔２７の形状に従って保持部１４ｂから挿入される。図３（Ａ）に示すように、軸部１４ａが貫通孔２７を挿脱する方向にスライド移動することで、保持部１４ｂが第２レンズ素子３２（図４参照）の周縁を保持し、第２レンズ素子３２の光軸位置が決定する。

軸部１４ａは貫通孔２７の短辺と比較して一回り小さい径を有し、貫通孔２７の短辺方向（図３（Ａ）における上下方向）に移動可能である。保持部１４ｂで第２レンズ素子３２を保持した第２保持ピン１４が貫通孔２７の短辺方向に移動することで、第２レンズ素子３２の光軸方向の位置が調整される。

同様に、第３保持ピン１５は、軸部１５ａとその先端に形成された断面略コ型の保持部１５ｂとから構成される。貫通孔２８は、治具本体１２の周方向沿いに長辺を有する矩形状であり、第３保持ピン１５は貫通孔２８の形状に従って保持部１５ｂから挿入される。図３（Ａ）に示すように、軸部１５ａが貫通孔２８を挿脱する方向にスライド移動することで、保持部１５ｂが第３及び第４レンズ素子３３，３４（図４参照）の周縁を保持し、第３及び第４レンズ素子３３，３４の光軸位置が決定する。

軸部１５ａは貫通孔２８の短辺と比較して一回り小さい径を有し、貫通孔２８の短辺方向（図３（Ａ）における上下方向）に移動可能である。保持部１５ｂで第３及び第４レンズ素子３３，３４を保持した第３保持ピン１５が貫通孔２８の短辺方向に移動することで、第３及び第４レンズ素子３３，３４の光軸方向の位置が調整される。

さらに、第４保持ピン１６は、軸部１６ａとその先端に形成された断面コ型の保持部１６ｂとから構成される。貫通孔２９は、治具本体１２の周方向沿いに長辺を有する矩形状であり、第４保持ピン１６は貫通孔２９の形状に従って保持部１６ｂから挿入される。図３（Ａ）に示すように、軸部１６ａが貫通孔２９を挿脱する方向にスライド移動することで、保持部１６ｂが第５レンズ素子３５（図４参照）の周縁を保持し、第５レンズ素子３５の光軸位置が決定する。なお、各レンズ素子３１〜３５の光軸位置の決定は、底部２０に形成された貫通孔１９側から開口部１８に向けて光を照射することなどにより行われる。

軸部１６ａは貫通孔２９の短辺方向と比較して一回り小さい径を有し、貫通孔２９の短辺方向（図３（Ａ）における上下方向）に移動可能である。保持部１６ａで第５レンズ素子３５の光軸方向の位置が調整される。なお、各レンズ素子３１〜３５の光軸方向の位置の調節は、例えば、周知のレーザ変位計を用い、底部２０に形成された貫通孔１９側から開口部１８に向けて光を照射しながら行われる。

載置リブ１７は、各レンズ素子３１〜３３（，３４），３５（図４参照）を載置するための段部１７ａ〜１７ｄを有した階段形状をしており、各溝２１に沿ったその両脇であって、且つ治具本体１２の周方向に６等分となる位置各々に挿入される。載置リブ１７が挿入されることで治具本体１２内は、図３（Ｂ）に示すように、開口部１８から底部２０に向かって狭くなる。

レンズブロック４１（図７参照）は、図４に示す、第１〜第５レンズ素子３１〜３５、及び３つの連結部材３６から構成される。第１〜第５レンズ素子３１〜３５は各々、略円板形状である。レンズブロック４１の組立てに際して各レンズ素子は、第５レンズ素子３５から、第４レンズ素子３４、第３レンズ素子３３、第２レンズ素子３２、第１レンズ素子３１の順に治具本体１２内に挿入される。

連結部材３６は、各レンズ素子３１〜３５を保持するための凹部３７〜４０を一方の面に有した長尺な形状であり、溝２１に沿って各々挿入される。なお、凹部３９は段差を有する形状となっており、各段に第３及び第４レンズ素子３３，３４を保持する。また、各凹部３７〜４０には、他方の面に貫通する貫通孔３７ａ〜４０ａが形成されている。なお、詳しくは後述するが、貫通孔３７ａ〜４０ａから接着剤が注入されることで、連結部材３６に各レンズ素子３１〜３５が固定される。

以下、上記実施形態の治具１１を用いたレンズブロック４１（図７参照）の製造工程について図面を参照しながら説明する。先ず、各レンズ素子３１〜３５を開口部１８から挿入して治具本体１２内に収容する。

具体的に説明すると、図５（Ａ）に示すように、第５レンズ素子３５は、その周縁が載置リブ１７の段部１７ｄに当接して光軸方向の位置が仮決定する。第４レンズ素子３４は、その周縁が載置リブ１７の段部１７ｃに当接して光軸方向の位置が仮決定する。第３レンズ素子３３は、その周縁が第４レンズ素子３４の周縁と当接して光軸方向の位置が仮決定する。第２レンズ素子３２は、その周縁が載置リブ１７の段部１７ｂに当接して光軸方向の位置が仮決定する。第１レンズ素子３１は、その周縁が載置リブ１７の段部１７ａに当接して光軸方向の位置が仮決定する。

次に、各保持ピン１３〜１６をスライド移動させて、各レンズ素子３１〜３５を面内方向で保持する。

具体的に説明すると、図５（Ｂ）に示すように、第１保持ピン１３各々を治具本体１２の中心に向けてスライド移動させて、保持部１３ｂを第１レンズ素子３１の周縁に当接させる。保持部１３ｂ各々が第１レンズ素子３１の周縁に当接することにより、第１レンズ素子３１は面内方向で保持され光軸の位置が決定する。また、第２保持ピン１４各々を治具本体１２の中心に向けてスライド移動させて、保持部１４ｂを第２レンズ素子３２の周縁に当接させる。保持部１４ｂ各々が第２レンズ素子３２の周縁に当接することにより、第２レンズ素子３２は面内方向で保持され光軸の位置が決定する。

同様に、第３保持ピン１５各々を治具本体１２の中心に向けてスライド移動させて、保持部１５ｂを第３及び第４レンズ素子３３，３４の周縁に当接させる。保持部１５ｂ各々が第３及び第４レンズ素子３３，３４の周縁に当接することにより、第３及び第４レンズ素子３３，３４は面内方向で保持され光軸の位置が決定する。また、第４保持ピン１６各々を治具本体１２の中心に向けてスライド移動させて、保持部１６ｂを第５レンズ素子３５の周縁に当接させる。保持部１６ｂ各々が第５レンズ素子３５の周縁に当接することにより、第５レンズ素子３５は面内方向で保持され光軸の位置が決定する。なお、各軸部１３ａ〜１６ａの後端には、保持ピン１３〜１６をスライド移動させるための機構が接続されることになるが、ここでは詳しい説明及び図示を省略する。また、各保持ピン１３〜１６のスライド移動は、各々を連動させて行っても、或いは別々に行っても良い。

各レンズ素子３１〜３５の光軸位置が決定した後に、各保持ピン１３〜１６を貫通孔２６〜２９の短辺方向（図５（Ｂ）における上下方向）に移動させることにより、各レンズ素子３１〜３５の光軸方向の位置が調整される。なお、各軸部１３ａ〜１６ａの後端には、保持ピン１３〜１６を治具本体１２の中心に向けてスライド移動させるための機構が接続されるとともに、保持ピン１３〜１６を貫通孔２６〜２９の短辺方向に移動させるための機構が接続されることになるが、ここでは詳しい説明及び図示を省略する。また、各保持ピン１３〜１６の移動は、各々を連動させて行っても、或いは別々に行っても良い。また、保持ピン１３〜１６を貫通孔２６〜２９の短辺方向に移動させるために、貫通孔２６〜２９にシムテープなどを挿入しても良い。この場合、移動量に応じた厚さのシムテープを用いることになる。

続いて、凹部３７〜４０を有する面を治具本体１２の中心に向けた状態の連結部材３６を、溝２１に沿わせて治具本体１２内に挿入する。そして、図６（Ａ）に示すように治具本体１２の中心に向けて移動させることで、図６（Ｂ）に示すように凹部３７〜４０にレンズ素子３１〜３５を当接させる。

さらに、治具本体１２の側壁に形成された貫通孔２２、及び連結部材３６に形成された貫通孔３７ａを介して接着剤を注入することで、第１レンズ素子３１を接着剤で連結部材３６に固定する。以下同様に、貫通孔２３，３８ａを介して注入される接着剤で第２レンズ素子３２を連結部材３６に固定する。貫通孔２４，３９ａを介して注入される接着剤で第３及び第４レンズ素子３３，３４を連結部材３６に固定する。貫通孔２５，４０ａを介して注入される接着剤で第５レンズ素子３５を連結部材３６に固定する。各レンズ素子３１〜３５が連結部材３６に固定され、レンズブロック４１が構成される（図７参照）。このように、レンズブロック４１を構成する各レンズ素子３１〜３５は、治具１１によって位置決めがされているので、レンズブロック４１を構成する連結部材３６に製造精度は要求されない。そして完成したレンズブロック４１は、図７に示すように、治具本体１２の開口部１８から取り出される。

なお、上記実施形態において、治具１１を用いてレンズブロック４１を製造する場合を例に説明したが、治具によりレンズ素子の位置決めがされ、且つレンズブロックを構成する部品に高精度が求められることがなければ良く、上記治具１１に限定されるものではない。

なお、上記実施形態において、保持ピンが４段重ねた治具１１を用いてレンズブロック４１を製造する場合を例に説明したが、これに限定されるのではなく、保持ピンを１段、或いは２段有した治具を複数重ねてレンズブロックを製造しても良い。この場合、上方に重ねる治具は底部を有さないことが条件となる。

また、上記実施形態において、レンズブロック４１の構成部品に連結部材３６が３個含まれる場合を例に説明したが、これに限定されるのではなく、２個、或いは４個以上であっても良い。なお、連結部材３６は、何れの個数の場合であっても、各レンズ素子３１〜３５の周方向に等間隔となる位置に配置されることが好ましい。

また、上記実施形態において、連結部材３６には接着剤を注入するための貫通孔３７ａ〜４０ａが形成されている場合を例に説明したが、貫通孔は形成されていなくても良い。この場合、連結部材３６の側方から接着剤を注入すれば良い。

また、上記実施形態において、レンズブロック４１を構成するレンズ素子が５個である場合を例に説明したが、２〜４個、或いは６個以上であっても良い。また、そのレンズ素子は、凸形状、凹形状、非球面形状など何れの形状であっても良く、その組み合わせについても限定はない。

以下、上記実施形態のレンズブロック４１（図７参照）を用いたレンズ装置５１（図９参照）について図面を参照しながら説明する。図８及び図９に示すように、レンズ装置５１は、レンズブロック４１、レンズ鏡筒５２、及び押え環５３から構成される。

レンズ鏡筒５２は円筒形状であり、一端には開口部５４が形成され、他端には貫通孔５５を中央に有した底部５６が形成されている。レンズブロック４１は、後端の第５レンズ素子３５側から開口部５４に挿入されることで底部５６に当接し、レンズ鏡筒５２内に収容される。押え環５３は、レンズ鏡筒５２の内径と比較して僅かに大きい外径を有した環状であり、レンズブロック４１が収容されたレンズ鏡筒５２の開口部５４に捻じ込まれる。押え環５３が捻じ込まれることで、レンズ鏡筒５２内にレンズブロック４１を保持したレンズ装置５１が構成される。

レンズブロックの製造に用いられる治具の外観斜視図である。 治具の分解斜視図である。 治具の断面図である。 レンズブロックの構成部品、及び治具の外観斜視図である。 レンズブロックの構成部品、及び治具の断面図である。 レンズブロックの構成部品、及び治具の断面図である。 レンズブロック、及び治具の外観斜視図である。 レンズブロック、及び鏡筒の外観斜視図である。 レンズ装置の外観斜視図である。

符号の説明

１１ 治具
１２ 治具本体
１３〜１６ 第１〜第４保持ピン
１７ 載置リブ
３１〜３５ 第１〜第５レンズ素子
３６ 連結部材
４１ レンズブロック

Claims (3)

1. 光学系の少なくとも一部を成す複数個のレンズ素子で構成されるレンズブロックの製造方法において、
   各レンズ素子の光軸方向及び光軸と直交する方向の相対的な位置決めをする第一ステップと、
   位置決めされた前記レンズ素子をそれらの周縁で保持して一体化する連結部材を、各レンズ素子の周縁を一連に横切るように少なくとも２箇所に配置する第二ステップと、
   前記連結部材とこれに対面する各レンズ素子の周縁との間に接着剤を供給する第三ステップと、
   を有することを特徴とするレンズブロックの製造方法。
2. 前記第一ステップでは、各レンズ素子を個別に保持する複数個のレンズ保持部材を光軸方向及び光軸と直交する方向に移動調節することで各レンズ素子を相対的に位置決めすることを特徴とする請求項１記載のレンズブロックの製造方法。
3. 光学系の少なくとも一部を成す複数個のレンズ素子で構成されるレンズブロックにおいて、
   光軸方向の一方向に配列された前記レンズ素子の周縁であって、且つ光軸方向に沿って設けられた長尺な形状の連結部材を少なくとも２箇所に備え、
   各レンズ素子は、接着剤により前記連結部材に固定されていることを特徴とするレンズブロック。

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