JP2012042585A - 光学レンズの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】曲率の小さい光学レンズを効率よく製造できる光学レンズの製造方法を提供すること。
【解決手段】光学レンズ４の製造方法であって、それぞれ透光性を有する一対の基板４１，４２により、透光性を有する弾性フィルム４３及び接着剤（粘着剤４４及び接着剤４５）が挟まれた状態とする挟持工程と、一対の基板４４，４５のうちの一方の基板４４における弾性フィルム４３に対向する第１面４１１とは反対側の第２面４１２に荷重を加えて基板４１を湾曲させ、接着剤４５を硬化させて、基板４１の湾曲状態を維持する硬化工程と、を有する。これによれば、微小な湾曲を一方の基板４１に生じさせることができるので、曲率の小さい光学レンズ４を効率よく製造できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、光学レンズの製造方法に関する。

従来、加工すべきレンズの曲率に応じた加工面を有し、当該加工面に所定の粒度のダイヤモンド砥粒が電着により固着された電着皿を用いて、レンズ素材を研削してレンズを製造する製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−２５３８２５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の製造方法では、製造されるレンズの曲率に応じた電着皿が必要となり、曲率の小さいレンズ（曲率半径の大きいレンズ）の製造が難しいという問題があった。

本発明の目的は、曲率の小さい光学レンズを効率よく製造できる光学レンズの製造方法を提供することである。

前記した目的を達成するために、本発明の光学レンズの製造方法は、それぞれ透光性を有する一対の基板により、透光性を有する弾性フィルム及び接着剤が挟まれた状態とする挟持工程と、前記一対の基板のうちの一方の基板における前記弾性フィルムに対向する第１面とは反対側の第２面に荷重を加えて前記一方の基板を湾曲させ、前記接着剤を硬化させて、前記一方の基板の湾曲状態を維持する硬化工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、第２面に荷重を加えることにより、一方の基板に湾曲が生じる。このような状態で、接着剤を硬化させることで、湾曲状態が維持されたまま各基板と弾性フィルムとが固定されることとなるので、所定の曲率を有する光学レンズを製造できる。この際、一方の基板に生じる湾曲は微小であるため、曲率の小さい（曲率半径の大きい）光学レンズを製造できる。このように、一方の基板の第２面に荷重を加えつつ接着剤を硬化させることで、曲率の小さい光学レンズを製造できるので、当該光学レンズを効率よく製造できる。

本発明では、前記硬化工程では、前記第２面の中央に荷重を加えて前記一方の基板を湾曲させることが好ましい。
本発明によれば、第２面における端部に荷重を加える場合に比べ、当該第２面の中央（第２面を平面視した際の中央）に荷重を加えることにより、一方の基板に湾曲を生じさせやすくすることができる。従って、曲率の小さい光学レンズを一層効率よく製造できる。

本発明では、前記第２面を覆い、当該第２面に当接する押さえ部材を配置する配置工程を有し、前記硬化工程では、前記押さえ部材を介して前記第２面に荷重を加えつつ、前記接着剤を硬化させることが好ましい。
ここで、一方の基板を直接押圧して荷重を加えると、当該一方の基板が押圧部位を中心とする略対称なＶ字状に変形しやすくなり、円弧状になりづらい。
これに対し、本発明では、硬化工程にて、押さえ部材を介して第２面に荷重を加えることで、当該荷重が加わる部位を中心とする略対称な円弧状に一方の基板を湾曲させやすくすることができる。従って、全体として所定の曲率を有する光学レンズを効率よく製造できる。

本発明では、前記挟持工程は、前記一対の基板のうちの他方の基板上に粘着剤を配置する粘着剤配置手順と、前記他方の基板との間に前記粘着剤が位置するように前記弾性フィルムを配置して、当該他方の基板上に前記弾性フィルムを固定するフィルム固定手順と、前記弾性フィルム上に前記接着剤を配置する接着剤配置手順と、前記弾性フィルムとの間に前記接着剤が位置するように前記一方の基板を配置する基板配置手順と、を有することが好ましい。
本発明によれば、一対の基板のうちの他方の基板、粘着剤、弾性フィルム、接着剤及び一方の基板が順に配置されるので、当該他方の基板に対して、これらを適切に積層できる。従って、前述の光学レンズをより効率よく製造できる。

本発明では、前記接着剤は、紫外線硬化性接着剤であることが好ましい。
本発明によれば、熱硬化性接着剤を用いた場合に比べ、接着剤の硬化を容易に行うことができる。従って、光学レンズの製造工程を簡略化することができ、当該光学レンズの製造をより効率よく行うことができる。

本発明では、前記硬化工程では、前記一方の基板の前記第２面側から前記紫外線硬化性接着剤に紫外線を照射して、当該紫外線硬化性接着剤を硬化させることが好ましい。
本発明によれば、紫外線硬化性接着剤が一方の基板側から先に硬化するので、当該接着剤の硬化時に、一方の基板を平面視した際に荷重が加わる部位の外側の領域が他方の基板から離間するような湾曲（反り）を当該一方の基板に生じさせ易くすることができる。従って、前述の光学レンズをより一層効率よく製造できる。

本発明の一実施形態におけるプロジェクターの構成を示す模式図。 前記実施形態における光学レンズを示す断面図。 前記実施形態における光学レンズの製造工程を示す模式図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
［プロジェクターの全体構成］
本実施形態に係るプロジェクター１は、光源から出射される光束を変調して画像情報に応じた画像を形成し、当該画像をスクリーン等の被投射面（図示省略）上に拡大投射するものである。このプロジェクター１は、図１に示すように、外装筐体２と、当該外装筐体２内に収納される画像投射装置３とを備える。

［画像投射装置の構成］
画像投射装置３は、前述の画像を形成し、当該画像を投射する。この画像投射装置３は、均一照明装置３１、色分離装置３２、リレー装置３３、電気光学装置３４及び投射光学装置３５と、内部に設定された照明光軸Ａ上の所定位置に各装置３１〜３４を収納配置するとともに、投射光学装置３５を所定位置で支持する光学部品用筐体３６とを備える。

均一照明装置３１は、後述する液晶パネル３４２の画像形成領域をほぼ均一に照明する。この均一照明装置３１は、光源装置３１１、一対のレンズアレイ３１２，３１３、偏光変換素子３１４及び重畳レンズ３１５を備える。
色分離装置３２は、ダイクロイックミラー３２１，３２２及び反射ミラー３２３を備え、リレー装置３３は、入射側レンズ３３１、リレーレンズ３３３及び反射ミラー３３２，３３４を備える。

電気光学装置３４は、３つのフィールドレンズ３４１と、３つの光変調装置としての液晶パネル３４２（赤色光用、緑色光用及び青色光用の液晶パネルを、それぞれ３４２Ｒ，３４２Ｇ，３４２Ｂとする）と、３つの入射側偏光板３４３と、３つの視野角補償板３４４と、２つの出射側偏光板３４５及び１つの光学レンズ４と、色合成装置としての１つのクロスダイクロイックプリズム３４６とを備える。このうち、２つの出射側偏光板３４５は、それぞれ、液晶パネル３４２Ｒ，３４２Ｇとクロスダイクロイックプリズム３４６との間に配置され、１つの光学レンズ４は、液晶パネル３４２Ｂとクロスダイクロイックプリズム３４６との間に配置される。なお、光学レンズ４の構成及び製造方法については、後に詳述する。

投射光学装置３５は、クロスダイクロイックプリズム３４６にて合成された画像光を拡大投射して、被投射面上に結像させる。この投射光学装置３５は、図示を省略するが、筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成されている。
このような画像投射装置３では、均一照明装置３１により出射され、照明領域内の面内照度が均一化された光束は、色分離装置３２にてＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３つの色光に分離される。これら分離された各色光は、対応する液晶パネル３４２（３４２Ｒ，３４２Ｇ，３４２Ｂ）にて画像情報に応じてそれぞれ変調され、色光毎の画像光が形成される。そして、当該各画像光は、クロスダイクロイックプリズム３４６にて合成され、投射光学装置３５により投射される。

［光学レンズの構成］
図２は、光学レンズ４の構成を示す断面図である。
光学レンズ４は、偏光板（入射側偏光板３４３に対応する出射側偏光板）としての機能と、色収差補正用レンズとしての機能を有するものである。この光学レンズ４は、図２に示すように、一対の基板４１，４２と、弾性フィルム４３とを備え、これらが粘着剤４４及び接着剤４５により互いに固定されている。

一対の基板４１，４２は、所定の剛性を有する透光性の基板であり、それぞれ同寸法に形成され、互いに対向配置されている。
このうち、基板４１（本発明の一方の基板に相当）は、後述する製造工程を経ることで、当該基板４１の中央から外側に向かうに従って基板４２（本発明の他方の基板に相当）から離間する方向に突出する断面視略円弧状に形成される。すなわち、基板４１は、所定の曲率で湾曲した凹レンズとして構成され、当該基板４１により、光学レンズ４は、色収差補正のレンズ効果を有する。一方、基板４２は、当該製造工程を経た後でも、平板状のままとなっている。
なお、基板４１，４２は、本実施形態では白板基板で構成されているが、これに限らず、他の素材であってもよい。

弾性フィルム４３は、透光性を有するフィルムであり、本実施形態では、一方の偏光方向を有する偏光光を透過し、他方の偏光方向を有する偏光光を吸収する偏光フィルムにより構成されている。この弾性フィルム４３は、基板４１，４２により挟まれている。
粘着剤４４は、基板４２における基板４１に対向する面４２１に、弾性フィルム４３を固定する透光性の接着剤である。この粘着剤４４は、当該面４２１において弾性フィルム４３に応じた領域に配置される。
接着剤４５は、紫外線硬化性接着剤である。この接着剤４５は、基板４１と弾性フィルム４３との間に位置し、紫外線の照射により硬化して、これらを互いに固定する。

［光学レンズの製造工程］
図３は、光学レンズ４の製造工程を示す模式図である。
前述の光学レンズ４は、以下に示す製造工程を経て製造される。この製造工程は、作業順に、挟持工程、配置工程及び硬化工程を有する。
挟持工程では、まず、図３（Ａ）に示すように、平板状の基板４２を設置台（図示省略）上に配置する。そして、当該基板４２上に粘着剤４４を配置し（粘着剤配置手順）、基板４２との間に当該粘着剤４４が位置するように弾性フィルム４３を配置して、当該弾性フィルム４３を基板４２上に固定する（フィルム固定手順）。

次に、当該弾性フィルム４３上に接着剤４５を配置し（接着剤配置手順）、当該弾性フィルム４３との間に接着剤４５が位置するように、平板状の基板４１を配置する（基板配置手順）。この際、基板４１，４２を平面視した際の中心と、弾性フィルム４３を平面視した際の中心とが一致するように、これらを配置する。これにより、基板４１，４２により、弾性フィルム４３、粘着剤４４及び接着剤４５が挟まれる。
なお、本実施形態では、この段階での基板４１，４２の厚さ寸法（ｔ１，ｔ２）は、それぞれ１．５ｍｍであり、また、弾性フィルム４３の厚さ寸法（ｔ３）及び粘着剤４４の厚さ寸法（ｔ４）は、それぞれ０．１５ｍｍ及び０．０５ｍｍである。

配置工程では、図３（Ｂ）に示すように、基板４１において弾性フィルム４３に対向する第１面４１１とは反対側の第２面４１２に当接するように、当該第２面を覆う押さえ部材Ｈを配置する。この押さえ部材Ｈの厚さ寸法（ｔ５）は、本実施形態では、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲で設定されている。

硬化工程では、図３（Ｃ）に示すように、まず、治具Ｊにより、押さえ部材Ｈにおいて基板４１の中央（弾性フィルム４３の中央）に応じた位置を押圧して、所定の荷重を加える。
これにより、図３（Ｄ）に示すように、押さえ部材Ｈ、基板４１及び弾性フィルム４３が、それぞれの中央（治具Ｊにより荷重が加わる部位）を中心とする略対称な円弧状に湾曲する。この際、接着剤４５は、弾性フィルム４３の平面視での中央から外側（端縁側）に向かって押し出される。このため、接着剤４５の厚さ寸法は、弾性フィルム４３の中央から外側に向かうに従って大きくなる。

そして、押さえ部材Ｈ、基板４１及び弾性フィルム４３を湾曲させた状態で、図３（Ｅ）に示すように、基板４１側に配置した照射装置ＬＡから紫外線を照射して、接着剤４５を硬化させる。そして、当該接着剤４５が硬化した後、治具Ｊ及び押さえ部材Ｈを取り外すことにより、図３（Ｆ）に示すように、前述の光学レンズ４が製造される。

以上説明した本実施形態に係る光学レンズ４の製造方法によれば、以下の効果がある。
弾性フィルム４３を挟む基板４１，４２のうち、基板４１における第２面４１２に荷重を加えた状態で接着剤４５を硬化させることにより、基板４１及び弾性フィルム４３に円弧状の湾曲が生じた光学レンズ４を製造できる。このような基板４１の湾曲は微小であるので、当該基板４１、ひいては、光学レンズ４は、曲率の小さい（曲率半径の大きい）凹レンズとして機能する。従って、基板４１に荷重を加えて接着剤４５を硬化させることで上述の光学レンズ４を製造できるので、当該光学レンズ４を効率よく製造できる。

第２面４１２の中央（第２面４１２を平面視した際の中央）に荷重を加えることにより、当該第２面４１２における端部に荷重を加える場合に比べ、基板４１に湾曲を生じさせやすくすることができる。従って、光学レンズ４を一層効率よく製造できる。
押さえ部材Ｈを介して第２面４１２の中央に荷重を加えつつ接着剤４５を硬化させることにより、当該荷重が加わる部位を中心とする略対称な円弧状の湾曲を基板４１に生じさせることができる。従って、全体として所定の曲率を有する光学レンズ４を効率よく、適切に製造できる。

挟持工程が、前述の粘着剤配置手順、フィルム固定手順、接着剤配置手順及び基板配置手順を有することにより、基板４２、粘着剤４４、弾性フィルム４３、接着剤４５及び基板４１が順に配置されるので、当該基板４２に対して、これらを適切に積層できる。従って、光学レンズ４をより効率よく製造できる。
接着剤４５として紫外線硬化性接着剤を採用しているので、紫外線を照射することで、当該接着剤４５を容易に硬化させることができる。従って、熱を加えることで硬化する熱硬化性接着剤を接着剤４５として採用する場合に比べ、光学レンズ４の製造工程を簡略化することができ、当該光学レンズ４をより効率よく製造できる。

基板４１側に配置された照射装置ＬＡから、紫外線硬化性を有する接着剤４５に紫外線を照射することにより、当該接着剤４５は、基板４１側から先に硬化する。これによれば、当該接着剤４５の硬化時に、基板４１を平面視した際に荷重が加わる部位の外側の領域が基板４２から離間するような湾曲（反り）を基板４１に生じさせ易くすることができる。従って、光学レンズ４をより一層効率よく製造できる。

［実施形態の変形］
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、色収差補正用レンズとしても機能する光学レンズ４を、液晶パネル３４２Ｂとクロスダイクロイックプリズム３４６との間に配置したが、本発明はこれに限らない。すなわち、液晶パネル３４２Ｒとプリズム３４６との間に配置してもよく、また、液晶パネル３４２Ｇとプリズム３４６との間に配置してもよい。すなわち、光学レンズ４の位置及び数は、適宜設定可能である。

前記実施形態では、押さえ部材Ｈを介して、基板４１の第２面４１２の中央に荷重を加えるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、荷重を加えることで、当該基板４１に湾曲を生じさせることができればよく、例えば、第２面４１２における端部に荷重を加えてもよい。また、押さえ部材Ｈを用いずに、基板４１を湾曲させてもよい。この場合、前述の配置工程を省略し、治具Ｊが基板４１に荷重を加えるようにすればよい。

前記実施形態では、基板４１と弾性フィルム４３との間に介装される接着剤を、紫外線硬化性接着剤としたが、本発明はこれに限らない。すなわち、透光性を有する接着剤であれば、熱硬化性接着剤等、他の性質を有する接着剤を採用してもよい。
また、基板４２上に弾性フィルム４３を固定する粘着剤４４に代えて、接着剤４５と同様の組成を有する接着剤を用いてもよい。
更に、前記実施形態では、接着剤４５に対する紫外線の照射方向は、基板４１から基板４２に向かう方向としたが、本発明はこれに限らない。すなわち、製造される光学レンズ４の性質に応じて、当該照射方向は適宜変更可能である。

前記実施形態では、基板４１が湾曲した状態で、基板４１，４２と弾性フィルム４３とを互いに固定するために、基板４２と弾性フィルム４３との間に粘着剤４４を位置させ、基板４１と弾性フィルム４３との間に接着剤４５を位置させたが、本発明はこれに限らない。すなわち、基板４１が湾曲した状態で、基板４１，４２と弾性フィルム４３とを固定できれば、接着剤の位置は問わない。例えば、弾性フィルム４３を平面視した際の当該弾性フィルム４３の外側に接着剤を配置し、当該接着剤を硬化させることで、基板４１の湾曲状態を維持したまま、基板４１，４２及び弾性フィルム４３を固定するようにしてもよい。

前記実施形態では、粘着剤４４により基板４２に固定された弾性フィルム４３上に接着剤４５を配置し、当該基板４２とともに弾性フィルム４３を挟むように基板４１を設けることで、基板４１，４２により、弾性フィルム４３、粘着剤４４及び接着剤４５を挟むとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、基板４１，４２により弾性フィルム４３が挟まれた状態で、当該基板４１，４２の間に接着剤を介装するようにしてもよい。また、弾性フィルム４３が予め固定された基板４２を用いることで、前述の粘着剤配置手順及びフィルム固定手順を省略してもよい。

前記実施形態では、基板４１，４２の厚さ寸法（ｔ１，ｔ２）を１．５ｍｍに設定し、弾性フィルム４３の厚さ寸法（ｔ３）及び粘着剤４４の厚さ寸法（ｔ４）を、それぞれ０．１５ｍｍ及び０．０５ｍｍに設定し、また、押さえ部材Ｈの厚さ寸法（ｔ５）を５ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定したが、本発明はこれら寸法に限らない。すなわち、所定の曲率を有するように基板４１を湾曲させることができれば、当該各構成の寸法は適宜設定可能である。

前記実施形態では、押さえ部材Ｈは、第２面４１２を覆う寸法を有するとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、製造される光学レンズ４の特性に応じて、基板４１を湾曲させることができれば、押さえ部材Ｈの寸法は適宜設定可能である。

前記実施形態では、上記製造工程にて、偏光フィルムである弾性フィルム４３を有する光学レンズ４を製造したが、本発明はこれに限らない。すなわち、弾性フィルムは、偏光フィルムに限定されず、他の機能を有するフィルムを採用してもよい。
また、基板の曲率を変えるなどして、複数のレンズにより構成される組レンズの球面収差補正レンズとして機能する光学レンズを製造することも可能である。例えば、このような光学レンズは、投射光学装置３５とクロスダイクロイックプリズム３４６との間に配置され、当該投射光学装置３５の球面収差を補正するレンズとして利用することもできる。また、プロジェクターに採用される光学レンズだけでなく、カメラ等の光学レンズに、上記製造工程を経て製造された光学レンズを採用してもよい。

前記実施形態では、プロジェクター１は、３つの液晶パネル３４２を備えるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、２つ以下、あるいは、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクターにも、本発明の光学レンズを採用できる。
また、前記実施形態では、光入射面と光出射面とが異なる透過型の液晶パネル３４２を用いていたが、光入射面と光出射面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。
更に、前記実施形態では、画像投射装置３は平面視略Ｌ字形状を有した構成を説明したが、これに限らず、例えば、平面視略Ｕ字形状を有した構成を採用してもよい。

前記実施形態では、光変調装置として液晶パネル３４２を備えたプロジェクター１を例示したが、入射光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置であれば、他の構成の光変調装置を採用してもよい。例えば、マイクロミラーを用いたデバイスなど、液晶以外の光変調装置を用いたプロジェクターにも、本発明の光学レンズを採用することも可能である。

本発明は、光学レンズの製造方法に利用でき、特に、曲率の小さい光学レンズの製造方法に好適に利用できる。

４…光学レンズ、４１…基板（一方の基板）、４２…基板（他方の基板）、４３…弾性フィルム、４４…粘着剤（接着剤）、４５…接着剤、４１１…第１面、４１２…第２面、Ｈ…押さえ部材。

Claims (6)

1. 光学レンズの製造方法であって、
   それぞれ透光性を有する一対の基板により、透光性を有する弾性フィルム及び接着剤が挟まれた状態とする挟持工程と、
   前記一対の基板のうちの一方の基板における前記弾性フィルムに対向する第１面とは反対側の第２面に荷重を加えて前記一方の基板を湾曲させ、前記接着剤を硬化させて、前記一方の基板の湾曲状態を維持する硬化工程と、を有する
   ことを特徴とする光学レンズの製造方法。
2. 請求項１に記載の光学レンズの製造方法において、
   前記硬化工程では、前記第２面の中央に荷重を加えて前記一方の基板を湾曲させる
   ことを特徴とする光学レンズの製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の光学レンズの製造方法において、
   前記第２面を覆い、当該第２面に当接する押さえ部材を配置する配置工程を有し、
   前記硬化工程では、前記押さえ部材を介して前記第２面に荷重を加えつつ、前記接着剤を硬化させる
   ことを特徴とする光学レンズの製造方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学レンズの製造方法において、
   前記挟持工程は、
   前記一対の基板のうちの他方の基板上に粘着剤を配置する粘着剤配置手順と、
   前記他方の基板との間に前記粘着剤が位置するように前記弾性フィルムを配置して、当該他方の基板上に前記弾性フィルムを固定するフィルム固定手順と、
   前記弾性フィルム上に前記接着剤を配置する接着剤配置手順と、
   前記弾性フィルムとの間に前記接着剤が位置するように前記一方の基板を配置する基板配置手順と、を有する
   ことを特徴とする光学レンズの製造方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の光学レンズの製造方法において、
   前記接着剤は、紫外線硬化性接着剤である
   ことを特徴とする光学レンズの製造方法。
6. 請求項５に記載の光学レンズの製造方法において、
   前記硬化工程では、前記一方の基板の前記第２面側から前記紫外線硬化性接着剤に紫外線を照射して、当該紫外線硬化性接着剤を硬化させる
   ことを特徴とする光学レンズの製造方法。

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