JP4193372B2 - プレス成形によって製造されるレンズアレイ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、プロジェクタに用いられる照明光学系に関し、特に、溶融光学材料をプレス成形することによって製造されるレンズアレイに関する。
【0002】
【従来の技術】
プロジェクタでは、照明光学系から射出された光が液晶ライトバルブなどによって画像情報(画像信号)に応じて変調され、変調された光がスクリーン上に投写されることにより画像が表示される。
【0003】
照明光学系は、通常、光源装置と、第1および第2のレンズアレイと、重畳レンズとを備えている。光源装置から射出された光線束は、第1のレンズアレイに備えられた複数の小レンズによって複数の部分光線束に分割される。複数の部分光線束は、第1のレンズアレイの複数の小レンズに対応する複数の小レンズを備える第2のレンズアレイを通過した後に、重畳レンズによって液晶ライトバルブ上で重畳される。このような照明光学系を用いることにより、液晶ライトバルブを照射する光の強度分布をほぼ均一にすることができる。
【0004】
なお、レンズアレイは、通常、ベース部と、ベース部上にマトリクス状に配列された複数の小レンズと、を備えている。そして、最外周に配列された複数の最外周小レンズは、他の小レンズと隣接しない側に、ベース部の表面に垂直な側面(側壁)を有している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のレンズアレイは、成形型を備える製造装置を用いて、溶融ガラスをプレス成形することによって製造することができる。しかしながら、この手法を用いる場合には、レンズアレイを精度良く成形することが比較的困難であるという問題があった。これは、最外周小レンズのレンズ面と、最外周小レンズの上記の側壁と、の境界領域が、成形型の成形面と同じような形状に成形されず、丸みを帯びてしまうためである。
【0006】
なお、レンズアレイが精度良く成形されていない場合には、照明光学系やプロジェクタにおいて、レンズアレイに入射した光を第2のレンズアレイ等の後段の光学部品に効率良く導くことが困難となり、照明光学系やプロジェクタにおける光の利用効率が低下してしまう。
【0007】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、レンズアレイを精度良く成形することのできる技術を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第1の装置は、溶融光学材料をプレス成形することにより製造されたレンズアレイであって、
略板状のベース部と、
前記ベース部の一方の面に形成された複数の小レンズであって、最外周に形成された複数の最外周小レンズは、他の小レンズと隣接しない側に外周側面を有する、前記複数の小レンズと、
を備え、
前記複数の小レンズは、矩形状に配列されており、
前記矩形状に配列された複数の小レンズのうち、四隅に配置された各最外周小レンズは2つの前記外周側面を有し、前記2つの外周側面は前記ベース部の前記一方の面に対してほぼ直交する被成形面を含み、前記四隅に形成された各最外周小レンズ以外の最外周小レンズの前記外周側面は、前記ベース部の外縁に向かい、前記ベース部の前記一方の面に対して斜めに交わる斜面を含むことを特徴とする。
【0009】
このレンズアレイでは、最外周に形成された複数の最外周小レンズのみが、他の小レンズと隣接しない側に外周側面を有しており、少なくとも1つの最外周小レンズの外周側面は、ベース部の外縁に向かい、ベース部の一方の面に対して斜めに交わる斜面を含んでいる。このような形状を採用することにより、レンズアレイを成形型の成形面と同じような形状に成形することができるので、レンズアレイを精度良く成形することが可能となる。また、こうすれば、四隅の最外周小レンズの外周側面に含まれる比較的滑らかな被成形面をレンズアレイの基準面とすることができるので、レンズアレイの位置決めを容易に行うことができる。
【0010】
上記の装置において、
前記斜面は、平面であってもよい。
【0011】
また、上記の装置において、
前記斜面は、前記最外周レンズのレンズ面の曲率と異なる曲率を有する曲面であってもよい。
【0012】
また、上記の装置において、
前記斜面は、平面と、前記平面と前記最外周小レンズのレンズ面とを滑らかに接続する接続面と、を含んでいてもよい。
【0013】
このように、最外周小レンズの側面に含まれる斜面としては、種々の形状を採用し得る。そして、最外周小レンズの側面が、上記のような斜面を含む場合には、成形型の成形面と同じような形状に、レンズアレイを容易に成形することができる。
【0014】
上記の装置において、
前記ベース部の他方の面には、少なくとも1つのレンズ面が形成されているようにしてもよい。
【0015】
こうすれば、各小レンズから射出される光の射出方向を変更することが可能となる。
【0016】
上記の装置において、
前記複数の小レンズは、マトリクス状に形成されており、
前記複数の最外周小レンズのうち、四隅に形成された各最外周小レンズの2つの前記側面は、互いにほぼ直交するとともに、前記ベース部の前記一方の面に対してほぼ直交する被成形面を含むことが好ましい。
【0017】
こうすれば、四隅の最外周小レンズの側面に含まれる比較的滑らかな被成形面をレンズアレイの基準面とすることができるので、レンズアレイの位置決めを容易に行うことができる。
【0018】
上記の装置において、
前記ベース部は、略矩形の外形形状を有しており、
前記ベース部の四隅における2つの側面は、互いにほぼ直交するとともに、前記ベース部の前記一方の面に対してほぼ直交する被成形面を含むことが好ましい。
【0019】
こうすれば、ベース部の四隅の側面に含まれる比較的滑らかな被成形面をレンズアレイの基準面とすることができるので、レンズアレイの位置決めを容易に行うことができる。
【0020】
本発明の第2の装置は、照明光学系であって、
光源装置と、
前記光源装置から射出された光線束を複数の部分光線束に分割するためのレンズアレイと、
前記複数の部分光線束を所定の照明領域上に重畳するための重畳光学系と、
を備え、
前記レンズアレイは、上記のいずれかに記載のレンズアレイであることを特徴とする。
【0021】
この照明光学系では、上記の精度良く成形されたレンズアレイが用いられているので、照明光学系における光の利用効率を向上させることができる。
【0022】
本発明の第3の装置は、画像を投写表示するプロジェクタであって、
照明光学系と、
前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する電気光学装置と、
前記電気光学装置で得られる変調光を投写する投写光学系と、
を備え、
前記照明光学系は、
光源装置と、
前記光源装置から射出された光線束を複数の部分光線束に分割するためのレンズアレイと、
前記複数の部分光線束を前記電気光学装置上に重畳するための重畳光学系と、を備え、
前記レンズアレイは、上記のいずれかに記載のレンズアレイであることを特徴とする。
【0023】
このプロジェクタでは、上記の精度良く成形されたレンズアレイが用いられているので、プロジェクタにおける光の利用効率を向上させることができる。
【0024】
本発明の第4の装置は、溶融光学材料を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製造装置であって、
前記レンズアレイの複数の小レンズのレンズ面を含む第1の面を成形するための第1の成形型と、
前記レンズアレイの第2の面を成形するための第2の成形型と、
前記第1および第2の成形型のうちの少なくとも一方の位置を制御することにより、前記第1の成形型と前記第2の成形型との間隔を調整するための位置制御部と、
を備え、
前記レンズアレイは、略板状のベース部と、前記ベース部の一方の面に形成された前記複数の小レンズであって、最外周に形成された複数の最外周小レンズは、他の小レンズと隣接しない外周側面を有する、前記複数の小レンズと、を備え、前記複数の小レンズは、矩形状に配列されており、前記矩形状に配列された複数の小レンズのうち、四隅に配置された各最外周小レンズは2つの前記外周側面を有し、前記2つの外周側面は前記ベース部の前記一方の面に対してほぼ直交する被成形面を含み、前記四隅に形成された各最外周小レンズ以外の最外周小レンズの前記外周側面は、前記ベース部の外縁に向かい、前記ベース部の前記一方の面に対して斜めに交わる斜面を含み、
前記第1の成形型は、前記複数の小レンズの外形を成形可能な成形面を有することを特徴とする。
【0025】
この製造装置は、2つの成形型を備えており、第1の成形型は、レンズアレイの複数の小レンズの外形を成形可能な成形面を有している。このような成形型を用いることにより、レンズアレイを成形型の成形面と同じような形状に成形することができるので、レンズアレイを精度良く成形することが可能となる。また、こうすれば、四隅の最外周小レンズの外周側面に含まれる比較的滑らかな被成形面を基準面とすることができるレンズアレイを成形できるので、位置決め容易なレンズアレイを成形することが可能となる。
【0026】
上記の装置において、
前記第2の成形型は、
前記レンズアレイの前記第2の面の中央部分を成形するための中央成形部と、
前記レンズアレイの前記第2の面の周辺部分を成形するための周辺成形部と、を備え、
前記中央成形部は、
前記第1の成形型の前記複数の小レンズのレンズ面を成形するための領域とほぼ同じサイズの成形面を有しており、
前記位置制御部は、
前記第1の成形型と前記第2の成形型との間隔を所定の大きさに設定した後に、さらに、前記第1の成形型と前記第2の成形型の前記中央成形部との間隔を小さくすることが好ましい。
【0027】
こうすれば、第1の成形型の成形面に沿うように溶融光学材料が広がり易くなるため、レンズアレイの複数の小レンズのレンズ面をより精度良く成形することが可能となる。
【0028】
上記の装置において、
前記第1および第2の成形型によって成形される光学材料ブロックは、略矩形の前記ベース部を有する前記レンズアレイとその周囲の余剰部分とを含み、
前記第1および第2の成形型は、
前記光学材料ブロックの両面が、前記レンズアレイと前記余剰部分との境界に略枠状の溝を備えるような成形面を有することが好ましい。
【0029】
こうすれば、略枠状の溝に沿って光学材料ブロックを折り曲げることにより、余剰部分を容易に切除して、レンズアレイを得ることが可能となる。
【0030】
上記の装置において、
前記第1および第2の成形型のうちの少なくとも一方は、
前記光学材料ブロックの前記余剰部分の厚みが、前記ベース部の厚みより小さくなるような成形面を有することが好ましい。
【0031】
こうすれば、ベース部の厚みが比較的大きい場合にも、余剰部分を比較的容易に切除することが可能となる。
【0032】
また、上記の装置において、
前記第1および第2の成形型のうちの少なくとも一方は、
前記光学材料ブロックの前記余剰部分が前記略枠状の溝に沿って切除された際に、前記ベース部の四隅における側面が、互いにほぼ直交するとともに、前記ベース部の前記一方の面に対してほぼ直交する被成形面を含むような成形面を有することが好ましい。
【0033】
こうすれば、ベース部の四隅における側面に含まれる被成形面をレンズアレイの基準面とすることができるので、製造されたレンズアレイの位置決めを容易に行うことが可能となる。
【0034】
上記の装置において、
前記第1および第2の成形型は、
前記光学材料ブロックの一方の面に形成される溝の位置が、前記光学材料ブロックの他方の面に形成される溝の位置とほぼ一致するような成形面を有していてもよい。
【0035】
また、上記の装置において、
前記第1および第2の成形型は、
前記光学材料ブロックの一方の面に形成される溝の位置が、少なくとも前記ベース部の四隅において、前記光学材料ブロックの他方の面に形成される溝の位置よりも外側にずれるような成形面を有していてもよい。
【0036】
こうすれば、ベース部の四隅における側面に含まれる被成形面をレンズアレイの基準面とすることができるとともに、余剰部分を切除した際に形成される切断面が、被成形面よりも外側に突出することを防止することができるので、製造されたレンズアレイの位置決めをより容易に行うことが可能となる。
【0037】
上記の装置において、
前記第1の成形型は、
成形された前記光学材料ブロックを前記第1の成形型から離すために、前記第1の成形型の成形面から前記第2の成形型の成形面に向けて突出可能な少なくとも1つの離型部を備えることが好ましい。
【0038】
光学材料ブロックを成形した際には、光学材料ブロックが第1の成形型の成形面に付着してしまう場合がある。しかしながら、上記のように、第1の成形型が離型部を備えていれば、成形された光学材料ブロックを第1の成形型から容易に離すことができる。
【0039】
【発明の実施の形態】
A.第1実施例:
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図1は、本発明を適用したプロジェクタの一例を示す概略構成図である。プロジェクタ1000は、照明光学系100と、色光分離光学系200と、リレー光学系220と、3つの液晶ライトバルブ300R,300G,300Bと、クロスダイクロイックプリズム320と、投写光学系340とを備えている。
【0040】
照明光学系100から射出された光は、色光分離光学系200において赤(R)、緑(G)、青(B)の3つの色光に分離される。分離された各色光は、液晶ライトバルブ300R,300G,300Bにおいて画像情報に応じて変調される。本実施例の液晶ライトバルブ300R,300G,300Bは、本発明における電気光学装置に相当する液晶パネルと、その光入射面側および光射出面側に配置された偏光板とを備えている。液晶ライトバルブ300R,300G,300Bにおいて画像情報に応じて変調された変調光線束は、クロスダイクロイックプリズム320で合成され、投写光学系340によってスクリーンSC上に投写される。これにより、スクリーンSC上に画像が表示される。なお、図1に示すようなプロジェクタの各部の構成および機能については、例えば、本願出願人によって開示された特開平10−325954号公報に詳述されているので、本明細書において詳細な説明は省略する。
【0041】
図2は、図1の照明光学系100を拡大して示す説明図である。照明光学系100は、光源装置120と、第1および第2のレンズアレイ140,150と、偏光発生光学系160と、重畳レンズ170とを備えている。各光学部品は、システム光軸100axを基準として配置されている。ここで、システム光軸100axは、光源装置120から射出される光線束の中心軸である。なお、図2において、照明光学系100が照明する照明領域LAは、図1の液晶ライトバルブ300R,300G,300Bに対応する。
【0042】
光源装置120は、ランプ122と、回転楕円面形状の凹面を有するリフレクタ124と、平行化レンズ126とを備えている。ランプ122は、リフレクタ124の回転楕円面の第1焦点近傍に配置されている。ランプ122から射出された光は、リフレクタ124によって反射され、反射光は、リフレクタ124の第2焦点に向かって集光されつつ進む。平行化レンズ126は、入射する集光光をシステム光軸100axにほぼ平行な光に変換する。
【0043】
なお、光源装置120としては、回転放物面形状の凹面を有するリフレクタを用いてもよい。この場合には、リフレクタで反射された光はシステム光軸100axにほぼ平行となるので、平行化レンズ126を省略することができる。
【0044】
第1および第2のレンズアレイ140,150は、それぞれ複数の小レンズ146,156を有している。第1のレンズアレイ140は、光源装置120から射出された略平行な光線束を複数の部分光線束に分割して射出する機能を有している。そして、第2のレンズアレイ150は、第1のレンズアレイ140から射出された部分光線束のそれぞれの中心軸をシステム光軸100axとほぼ平行に揃える機能を有している。また、第2のレンズアレイ150は、重畳レンズ170とともに、第1のレンズアレイ140の各小レンズ146の像を照明領域LA上に結像させる機能を有している。
【0045】
各小レンズ146,156は平凸状の偏心レンズであり、x方向から見たときの外形形状は、照明領域LA(液晶ライトバルブ)とほぼ相似形となるように設定されている。ただし、図2に示すように、第1の小レンズ146と第2の小レンズ156とでは、偏心の仕方が異なる偏心レンズが用いられている。例えば、第1のレンズアレイ140の最外周の小レンズ146は、分割された部分光線束の主光線がシステム光軸100axに対して斜めに進むように偏心されている。また、第2のレンズアレイ150の最外周の小レンズ156は、システム光軸100axに対して斜めに入射する部分光線束の主光線がシステム光軸100axとほぼ平行となるように偏心されている。
【0046】
第1のレンズアレイ140の各小レンズ146から射出された部分光線束は、図2に示すように、第2のレンズアレイ150の各小レンズ156を介して、その近傍位置、すなわち、偏光発生光学系160内において集光される。
【0047】
偏光発生光学系160は、一体化された2つの偏光発生素子アレイ160A,160Bを備えている。第1および第2の偏光発生素子アレイ160A,160Bは、システム光軸100axに対して、対称となるように配置されている。
【0048】
図3は、図2の第1の偏光発生素子アレイ160Aを拡大して示す説明図である。図3(A)は、第1の偏光発生素子アレイ160Aの斜視図を示しており、図3(B)は、+z方向から見たときの平面図を示している。偏光発生素子アレイ160Aは、遮光板162と、偏光ビームスプリッタアレイ164と、偏光ビームスプリッタアレイ164の光射出面に選択的に配置された複数のλ/2位相差板166とを備えている。なお、第2の偏光発生素子アレイ160Bについても同様である。
【0049】
偏光ビームスプリッタアレイ164は、図3(A),(B)に示すように、略平行四辺形の断面形状を有する柱状のガラス材164cが複数貼り合わされて構成されている。各ガラス材164cの界面には、偏光分離膜164aと反射膜164bとが交互に形成されている。なお、偏光分離膜164aとしては誘電体多層膜が用いられ、反射膜164bとしては誘電体多層膜や金属膜が用いられる。
【0050】
遮光板162は、開口面162aと遮光面162bとがストライプ状に配列されて構成されている。開口面162aと遮光面162bとは、それぞれ偏光分離膜164aと反射膜164bとに対応して設けられている。これにより、第1のレンズアレイ140(図2)から射出された部分光線束は、開口面162aを介して偏光ビームスプリッタアレイ164の偏光分離膜164aのみに入射し、反射膜164bには入射しない。
【0051】
第1のレンズアレイ140(図2)から射出された各部分光線束の主光線(中心軸)は、図3(B)に実線で示すように、システム光軸100axとほぼ平行に遮光板162の開口面162aに入射する。開口面162aを通過した部分光線束は、偏光分離膜164aにおいて、s偏光の部分光線束とp偏光の部分光線束とに分離される。p偏光の部分光線束は、偏光分離膜164aを透過して、偏光ビームスプリッタアレイ164から射出される。一方、s偏光の部分光線束は偏光分離膜164aで反射され、反射膜164bにおいてさらに反射された後に、偏光ビームスプリッタアレイ164から射出される。
【0052】
λ/2位相差板166は、偏光ビームスプリッタアレイ164の光射出面のうち、偏光分離膜164aを透過したp偏光の部分光線束の光射出面だけに形成されている。λ/2位相差板166は、入射する直線偏光光を、偏光方向が直交する直線偏光光に変換する機能を有している。したがって、p偏光の部分光線束は、λ/2位相差板166によって、s偏光の部分光線束に変換されて射出される。これにより、偏光発生素子アレイ160Aに入射した偏りのない部分光線束(s+p)は、s偏光の部分光線束に変換されて射出されることとなる。なお、s偏光の部分光線束の光射出面だけにλ/2位相差板166を配置することにより、偏光発生素子アレイ160Aに入射する部分光線束をp偏光の部分光線束に変換して射出することもできる。
【0053】
第1のレンズアレイ140から射出された複数の部分光線束は、上記のように、偏光発生光学系160によって各部分光線束ごとに2つの部分光線束に分離されるとともに、それぞれ偏光方向の揃ったほぼ1種類の直線偏光光に変換される。偏光方向の揃った複数の部分光線束は、図2に示す重畳レンズ170によって照明領域LA上で重畳される。このとき、照明領域LAを照射する光の強度分布は、ほぼ均一となっている。
【0054】
以上のように、照明光学系100(図1)は、偏光方向の揃った照明光(s偏光光)を射出し、色光分離光学系200やリレー光学系220を介して、液晶ライトバルブ300R,300G,300Bを照明する。
【0055】
図4は、図2の第1のレンズアレイ140を拡大して示す説明図である。図4(A)は、第1のレンズアレイ140(図2)を−x方向から見たときの平面図を示している。図4(B)は、図4(A)のB−B面における概略断面図を示しており、図4(C)は、図4(A)のC−C面における概略断面図を示している。
【0056】
図示するように、第1のレンズアレイ140は、略矩形の外形形状を有する略板状のベース部142と、ベース部142の2つの面B1,B2のうち、一方の面B1に形成された複数の小レンズ146とを備えている。なお、複数の小レンズ146は、ベース部142の外縁より内側の領域に、マトリクス状に形成されている。
【0057】
各小レンズ146は、前述のように、略矩形の外形形状を有する平凸状の偏心レンズであり、システム光軸100axと直交するy軸およびz軸に対して線対称となるように配列されている。各小レンズ146のレンズ面のy方向およびz方向のサイズは、互いにほぼ等しく設定されている。そして、y方向に沿って配列された小レンズの厚みは、第1のレンズアレイ140の中央側から外周側に向かうにつれて順次大きくなるように設定されている。ここで、小レンズの「厚み」とは、ベース部142上の小レンズ146の光入射面と光射出面との間の最大距離を意味している。
【0058】
図4に示すように、各小レンズ146は、隣接する2つの小レンズ146のレンズ面同士が連続するように接続されている。このとき、最外周に形成された複数の最外周小レンズ146oのみが、他の小レンズと隣接しない側に側面を有する。すなわち、計48個の小レンズ146のうち、内周側に形成された24個の内周側小レンズ146iは、その周囲において他の小レンズと隣接しているため、側面を有していない。一方、最外周に形成された24個の最外周小レンズ146oは、その周囲において他の小レンズと隣接しない側面を有している。具体的には、四隅に形成された最外周小レンズ146oは、2つの側面を有しており、他の最外周小レンズ146oは、1つの側面を有している。そして、最外周小レンズ146oの側面には、ベース部142の外縁に向かって広がる平面状の斜面が形成されている。換言すれば、最外周小レンズ146oの側面には、ベース部142の外縁に向かい、ベース部142の第1の面B1に対して斜めに交わる平面状の斜面が形成されている。
【0059】
なお、本実施例のレンズアレイ140は、溶融ガラスをプレス成形することによって作製されており、レンズアレイ140の両面L1,L2は、成形型によって成形された被成形面である。
【0060】
図5は、図4のレンズアレイ140の製造手順を示す説明図である。なお、図5は、図4(C)と同じ断面において、レンズアレイ140の製造手順を観察したときの様子を示している。図示するように、レンズアレイ140は、製造装置600が溶融ガラスGをプレス成形することによって製造される。製造装置600は、2つの成形型610,620と位置制御部630とを備えている。第1の成形型610は、図4に示すレンズアレイ140の複数の小レンズ146のレンズ面を含む第1の面L1を成形するための凹凸状の成形面S1を有している。第2の成形型620は、レンズアレイ140の第2の面L2を成形するための平面状の成形面S2を有している。なお、2つの成形型610,620は、略矩形の外形形状を有しているが、第2の成形型620のサイズは、第1の成形型610のサイズよりも大きく設定されている。位置制御部630は、第1の成形型610の位置を制御することにより、2つの成形型610,620の間隔を調整する。
【0061】
図5(A)では、第2の成形型620の上に、約1000℃に加熱された溶融ガラスGの塊(ゴブ(gob )とも呼ばれる)が載置される。図5(B)では、位置制御部630が第1の成形型610を制御することにより、第1の成形型610を第2の成形型620に接近させる。このとき、溶融ガラスGがプレスされて、ガラスブロックPGが生成される。ガラスブロックPGが十分に冷却された後、位置制御部630は、図5(C)において第1の成形型610を制御することにより、第1の成形型610を第2の成形型620から離す。これにより、プレス成形されたガラスブロックPGが得られる。その後、ガラスブロックPGの周囲の余剰部分を切除することにより、図4に示すレンズアレイ140を得ることができる。なお、余剰部分は、例えば、ダイヤモンドカッタなどを用いて、ガラスブロックPGの表面に切り筋を形成し、切り筋に沿ってガラスブロックPGを折り曲げることにより切断可能である。
【0062】
ところで、レンズアレイ140の最外周小レンズ146oの側面(斜面)は、照明光学系100(図2)において、光の伝搬には利用されない。本実施例において最外周小レンズ146oの側面に、斜面が形成されているのは、以下に説明するように、第1の成形型610の成形面S1と同じような形状に、最外周小レンズ146oのレンズ面を成形するためである。
【0063】
図6は、図5の比較例として、最外周小レンズの形状が異なるレンズアレイ140Zの製造手順を示す説明図である。この製造装置600Zは、図5と同様に、2つの成形型610Z,620Zと位置制御部630Zとを備えているが、第1の成形型610Zが変更されている。このため、図5と異なるレンズアレイ140Zを含むガラスブロックPGZが作製される。具体的には、図5の第1の成形型610は、レンズアレイ140の最外周小レンズ146oの側面に斜面を成形可能な成形面S1を有している。一方、図6の第1の成形型610Zは、レンズアレイ140Zの最外周小レンズ146Zoの側面に、ベース部142Zの第1の面B1に対して垂直に交わる平面状の側面(側壁)を成形可能な成形面S1Zを有している。
【0064】
製造装置600Zを用いる場合には、図6(C)に示すように、最外周小レンズ146Zoのレンズ面と側壁との境界領域が丸みを帯びてしまい、最外周小レンズ146Zoのレンズ面を精度良く形成することが比較的困難である。これは、第1の成形型610Zの成形面S1Zには、最外周小レンズ146Zoの上記の境界領域を成形するための比較的鋭い形状を有する角部が設けられており、この角部に、溶融ガラスGが侵入し難いためである。仮に、図6のレンズアレイ140Zを図4のレンズアレイ140に代えて用いる場合には、最外周小レンズ146Zoは、丸みを帯びた領域Wに入射する光を第2のレンズアレイ150(図2)に向けてうまく射出することができない。このとき、照明光学系100やプロジェクタ1000における光の利用効率が低下してしまう。
【0065】
そこで、本実施例では、図5に示すように、レンズアレイの最外周小レンズの側面に斜面を成形可能な成形面S1を有する第1の成形型610を用いている。この第1の成形型610の成形面S1では、最外周小レンズの境界領域を成形するための角部の形状は比較的緩やかであるため、溶融ガラスGは成形面S1の角部に侵入し易くなる。この結果、レンズアレイの最外周小レンズのレンズ面を、成形型の成形面と同じような形状に、精度良く成形することができる。
【0066】
なお、前述したように、レンズアレイ140では、最外周小レンズ146oのみが、他の小レンズと隣接しない側に側面を有している。換言すれば、隣接する2つの小レンズ146のレンズ面は連続するように接続されており、隣接する2つの小レンズ間には、ベース部142の第1の面B1に対して垂直に交わる平面状の側壁は存在しない。このため、本実施例では、レンズアレイを、第1の成形型610の成形面S1と同じような形状に、精度良く形成することが可能となっている。
【0067】
図7は、溶融ガラスをプレス成形することにより製造可能なレンズアレイの第1の変形例を示す説明図である。図7に示すレンズアレイ440Aは、図4のレンズアレイ140とほぼ同じであるが、最外周小レンズ446Aoの側面の形状が変更されている。具体的には、最外周小レンズ446Aoの側面には、ベース部442Aの外縁に向かい、ベース部442Aの第1の面B1に対して斜めに交わる曲面状の斜面が形成されている。この曲面は、最外周小レンズ446Aoのレンズ面の曲率と異なる曲率を有している。
【0068】
図8は、溶融ガラスをプレス成形することにより製造可能なレンズアレイの第2の変形例を示す説明図である。図8に示すレンズアレイ440Bも、図4のレンズアレイ140とほぼ同じであるが、最外周小レンズ446Boの側面の形状が変更されている。具体的には、図4と同様に、最外周小レンズ446Boの側面には、ベース部442Bの外縁に向かい、ベース部442Bの第1の面B1に対して斜めに交わる平面状の斜面FSが形成されている。しかしながら、最外周小レンズ446Boのレンズ面LSと平面状の斜面FSとは、接続面CSによって、滑らかに接続されている。なお、接続面CSは、レンズ面LSと平面状の斜面FSとの双方に接する略球状の曲面である。
【0069】
図7,図8に示すレンズアレイ440A,440Bを作製する場合にも、図5に示すような2つの成形型が用いられる。そして、図7,図8に示すような形状を有するレンズアレイ440A,440Bを作製する場合にも、成形型の成形面と同じような形状に、レンズアレイを容易に成形することができる。なお、図8の接続面CSを含むレンズアレイ440Bを作製する場合には、図4のレンズアレイ140を作製する場合と比べ、最外周小レンズのレンズ面をより精度良く成形することができるという利点がある。
【0070】
図9は、溶融ガラスをプレス成形することにより製造可能なレンズアレイの第3の変形例を示す説明図である。図9に示すレンズアレイ440Cは、図4のレンズアレイ140とほぼ同じであるが、ベース部442Cの第2の面B2には、凹状のレンズ面が形成されている。こうすれば、ベース部442Cの第1の面B1に形成された各小レンズ446Cから射出される光の射出方向を変更することができる。なお、図9では、ベース部442Cの第2の面B2にレンズ面が1つ形成されているが、ベース部442Cの第2の面B2に、第1の面B1に形成された複数の小レンズ446Cに対応する複数の小レンズを形成するようにしてもよい。すなわち、ベース部の第2の面には、少なくとも1つのレンズ面を形成することが可能である。
【0071】
図10は、レンズアレイの最外周小レンズの側面において斜面が形成される領域を示す説明図である。なお、図中、斜面が形成された領域には、クロスハッチが付されている。図10(A)は、図4(A)のレンズアレイ140を示しており、すべての最外周小レンズ146oの側面に斜面が形成されている。図10(B)のレンズアレイ140’では、四隅に形成された4つの最外周小レンズを除く20個の最外周小レンズ146oの側面に、斜面が形成されている。なお、四隅に形成された各最外周小レンズ146oの2つの側面は、互いにほぼ直交するとともに、ベース部142の第1の面B1に対してほぼ直交する面(垂直面)を有している。図10(C)のレンズアレイ140”では、図10(A)と同様に、すべての最外周小レンズ146oの側面に斜面が形成されているが、斜面は、側面の中央の領域にのみ形成されている。なお、各最外周小レンズ146oの側面のうち、斜面が形成されていない領域には、互いにほぼ直交するとともに、ベース部142の第1の面B1に対してほぼ直交する面(垂直面)が形成されている。
【0072】
上記のように、図10(B),(C)に示すレンズアレイ140’,140”では、四隅に形成された各最外周小レンズ146oの2つの側面は、互いにほぼ直交するとともに、ベース部142の第1の面B1に対してほぼ直交する面(垂直面)を含んでいる。本実施例において、2つの垂直面は、成形型によってプレス成形された比較的滑らかな被成形面である。したがって、この被成形面をレンズアレイ140の基準面とすれば、ガラスブロックの余剰部分の切除等の加工や、レンズアレイの位置決めなどを容易に行うことが可能となる。
【0073】
なお、図10(B)に示すように、すべての最外周小レンズ146oの側面に斜面が形成されていなくてもよい。また、図10(C)に示すように、最外周小レンズ146oの側面のすべての領域において、斜面が形成されていなくてもよい。一般には、複数の小レンズ146のうち、少なくとも1つの最外周小レンズ146oの側面が、ベース部142の外縁に向かい、ベース部142の一方の面B1に対して斜めに交わる斜面を含んでいればよい。
【0074】
以上説明したように、本実施例のレンズアレイ140は、略板状のベース部142と、ベース部142の一方の面B1に形成された複数の小レンズ146であって、最外周に形成された複数の最外周小レンズ146oのみが、他の小レンズと隣接しない側に側面を有する、複数の小レンズ146と、を備えている。そして、最外周小レンズ146oの側面は、ベース部142の外縁に向かい、ベース部142の一方の面B1に対して斜めに交わる斜面を含んでいる。このような形状を採用することにより、レンズアレイを成形型の成形面と同じような形状に成形することができるので、レンズアレイを精度良く成形することが可能となる。
【0075】
また、本実施例の製造装置600は、2つの成形型610,620を備えており、第1の成形型610は、上記のレンズアレイの複数の小レンズの外形を成形可能な成形面を有している。このような成形型610,620を用いることにより、レンズアレイ140を成形型の成形面と同じような形状に成形することができ、この結果、レンズアレイ140を精度良く成形することが可能となる。なお、本実施例では、位置制御部630は、第1の成形型610の位置を制御しているが、これに代えて、第2の成形型620の位置を制御するようにしてもよい。一般には、位置制御部は、第1および第2の成形型のうちの少なくとも一方の位置を制御することにより、2つの成形型の間隔を調整すればよい。
【0076】
また、本実施例のレンズアレイ140を用いれば、照明光学系100やプロジェクタ1000における光の利用効率を向上させることができる。この結果、照明光学系100では、照明領域LAを照射する光の強度を向上させることが可能となり、プロジェクタ1000では、スクリーンSC上により明るい画像を投写表示することが可能となる。
【0077】
なお、前述した第1のレンズアレイ140の問題は、第2のレンズアレイ150においても同様に発生し得る。しかしながら、第1のレンズアレイ140から射出された各部分光線束は、第2のレンズアレイ150の各小レンズ156の一部に入射するのみなので、上記の問題は、第2のレンズアレイ150の光学特性にあまり影響しない。そこで、本実施例では、第1のレンズアレイのみに、本発明を適用している。
【0078】
B.第2実施例:
図11は、第2実施例におけるレンズアレイ140Aの製造手順を示す説明図である。本実施例の製造装置600Aは、図5の製造装置600とほぼ同じであるが、第2の成形型620Aと位置制御部630Aとが変更されている。具体的には、第2の成形型620Aは、レンズアレイ140Aの第2の面L2の中央部分を成形するための成形面S2Aaを有する中央成形部620Aaと、レンズアレイ140Aの第2の面L2の周辺部分を成形するための成形面S2Abを有する周辺成形部620Abと、を備えている。そして、位置制御部630Aは、第1の成形型610Aの位置を制御するとともに、第2の成形型620A(具体的には、中央成形部620Aa)の位置を制御する。
【0079】
図11(A),(B)では、図5(A),(B)と同様に、溶融ガラスGが、2つの成形型610A,620Aによってプレスされる。図11(C)では、位置制御部630Aは、第2の成形型620Aの中央成形部620Aaを、第1の成形型610Aにさらに接近させる。図11(D)では、位置制御部630Aは、中央成形部620Aaの位置を戻すとともに、第1の成形型610Aを第2の成形型620Aから離す。これにより、プレス成形されたガラスブロックPGAが得られる。その後、ガラスブロックPGAの余剰部分を切除することにより、レンズアレイ140Aを得ることができる。なお、レンズアレイ140Aのベース部142Aの第2の面B2には、中央成形部620Aaによって凹部143Aが形成されている。
【0080】
中央成形部620Aaは、図示するように、第1の成形型610Aの複数の小レンズ146Aのレンズ面を成形するための領域とほぼ同じサイズの成形面S2Aaを有している。このため、各小レンズ146Aに入射した光は、凹部143Aの側壁から射出されずに、凹部143Aの底面から射出される。この結果、レンズアレイ140Aは、各小レンズ146Aに入射した光を所定の方向に射出することができる。
【0081】
上記のように、位置制御部630Aは、図11(B)において、第1の成形型610Aと第2の成形型620Aとの間隔を所定の大きさに設定した後に、さらに図11(C)において、第1の成形型610Aと第2の成形型620Aの中央成形部620Aaとの間隔を小さくしている。このため、第1の成形型610Aの成形面S1Aに沿うように溶融ガラスGが広がり易くなるため、レンズアレイ140Aの複数の小レンズ146Aのレンズ面をより精度よく成形することが可能となる。
【0082】
なお、本実施例の第2の成形型620Aを用いる場合にも、図7,図8,図9に示すようなレンズアレイを作製することができる。また、図9に示すように、ベース部の第2の面に凹状のレンズ面が形成されたレンズアレイを作製する場合には、中央成形部620Aaの平面状の成形面S2Aaを、凸状の成形面に変更すればよい。
【0083】
C.第3実施例:
図12は、第3実施例における成形型610B,620Bを示す説明図である。図12(A−1)は、第1の成形型610Bの平面図を示しており、図12(A−2)は、図12(A−1)のA−A面における概略断面図を示している。また、図12(B−1)は、第2の成形型620Bの平面図を示しており、図12(B−2)は、図12(B−1)のB−B面における概略断面図を示している。
【0084】
本実施例の成形型610B,620Bは、第1実施例の成形型610,620(図5)とほぼ同じであるが、第1の成形型610Bの成形面S1Bは、複数の小レンズを成形するための矩形領域の周囲に、4本のV字状の突起部614Bを備えている。また、第2の成形型620Bの成形面S2Bは、第1の成形型610Bに設けられた4本のV字状の突起部614Bのそれぞれに対応する位置に、4本のV字状の突起部624Bを備えている。
【0085】
図13は、図12の成形型610B,620Bを用いて作製されたレンズアレイ140Bを含むガラスブロックPGBを示す説明図である。図13(A)は、ガラスブロックPGBの平面図を示しており、図13(B)は、図13(A)のB−B面における概略断面図を示している。
【0086】
図示するように、ガラスブロックPGBは、略円板状の外形形状を有している。このガラスブロックPGBでは、レンズアレイ140Bと余剰部分との境界に、4対のV字状の溝(以下、「V溝」と呼ぶ)VB1,VB2が略枠状に形成されている。具体的には、ガラスブロックPGBの第1の面P1に4本のV溝VB1が形成されており、第2の面P2に4本のV溝VB2が形成されている。そして、ガラスブロックPGBの第1の面P1に形成されたV溝VB1の位置は、ガラスブロックの第2の面P2に形成されたV溝VB2の位置とほぼ一致している。
【0087】
図14は、図13のガラスブロックPGBから得られるレンズアレイ140Bを示す説明図である。図14(A)は、レンズアレイ140Bの平面図を示しており、図14(B)は、図14(A)のB−B面における概略断面図を示している。
【0088】
このレンズアレイ140Bは、図13のガラスブロックPGBを4対のV溝VB1,VB2に沿って折り曲げることにより、余剰部分を切除して得られる。なお、レンズアレイ140B(ベース部142B)の側面は、切断によって形成された面であるため、比較的粗い切断面を有している。
【0089】
上記のように、図12の第1および第2の成形型610B,620Bは、ガラスブロックPGBの両面P1,P2が、レンズアレイ140Bと余剰部分との境界に、略枠状のV溝VB1,VB2を備えるような成形面S1B,S2Bを有している。したがって、略枠状の溝VB1,VB2に沿ってガラスブロックPGBを折り曲げることにより、余剰部分を容易に切除して、レンズアレイ140Bを得ることができる。
【0090】
図15は、第3実施例における成形型の第1の変形例を示す説明図であり、図12に対応する。図15(A−1),(A−2)に示す第1の成形型610Cは、図12(A−1),(A−2)に示す成形型610Bと同じである。図15(B−1),(B−2)に示す第2の成形型620Cは、図12(B−1),(B−2)に示す成形型620Bとほぼ同じであるが、図12(B−1)においてハッチを付した略枠状の周辺領域WCoの厚みは、矩形の中央領域WCiの厚みよりも大きくなっている。そして、4本のV字状の突起部624Cは、略枠状の周辺領域WCoの内周側に形成されている。
【0091】
図16は、図15の成形型610C,620Cを用いて作製されたレンズアレイ140Cを含むガラスブロックPGCを示す説明図であり、図13に対応する。このガラスブロックPGCは、図13のガラスブロックPGBとほぼ同じであるが、V溝VC1,VC2より外側の余剰部分の厚みが、レンズアレイ140Cのベース部142Cの厚みよりも小さくなっている。
【0092】
図17は、図16のガラスブロックPGCから得られるレンズアレイ140Cを示す説明図であり、図14に対応する。このレンズアレイ140Cは、図14と同様に、ガラスブロックPGCの余剰部分を切除して得られる。なお、レンズアレイ140C(ベース部142C)の側面は、切断によって形成された比較的粗い切断面とともに、プレス成形によって形成された比較的滑らかな被成形面を有している。
【0093】
上記のように、図15の第2の成形型620Cは、ガラスブロックPGCの余剰部分の厚みが、レンズアレイ140Cのベース部142Cの厚みより小さくなるような成形面S2Cを有している。したがって、レンズアレイ140Cのベース部142Cの厚みが比較的大きい場合にも、ガラスブロックPGCの余剰部分を比較的容易に切除することができる。
【0094】
図18は、第3実施例における成形型の第2の変形例を示す説明図であり、図12に対応する。図18(A−1),(A−2)に示す第1の成形型610Dは、図15(A−1),(A−2)に示す成形型610Cとほぼ同じであるが、第1の成形型610Dの成形面S1Dは、4組の円柱状の凸部615Dを備えている。各組の凸部615Dは、4本のV字状の突起部614Dのそれぞれを、複数の小レンズを成形するための矩形領域の四隅付近において、分断するように設けられている。図18(B−1),(B−2)に示す第2の成形型620Dは、図15(B−1),(B−2)に示す成形型620Cとほぼ同じであるが、第2の成形型620Dの成形面S2Dは、第1の成形型610Dに設けられた4組の円柱状の凸部615Dのそれぞれに対応する位置に、4組の円柱状の凸部625Dを備えている。4組の凸部625Dは、略枠状の周辺領域WDoと矩形の中央領域WDiとの境界に設けられており、各組の凸部625Dは、周辺領域WDoの内周側に形成された4本のV字状の突起部624Dのそれぞれを分断するように設けられている。各突起部624Dのうち、第2の成形型620Dの四隅付近の部分突起部624Doは、中央の部分突起部624Diより外側にずれた位置に設けられている。そして、中央の部分突起部624Diは、第1の成形型610Dに設けられた突起部614Dに対応する位置に設けられている。
【0095】
図19は、図18の成形型610D,620Dを用いて作製されたレンズアレイ140Dを含むガラスブロックPGDを示す説明図であり、図13に対応する。このガラスブロックPGDは、図16のガラスブロックPGCとほぼ同じであるが、各V溝VD1,VD2上には、2つの円柱状の孔hが形成されている。また、ガラスブロックPGDの第2の面P2に形成されたV溝VD2の位置は、ベース部142Dの四隅において、ガラスブロックPGDの第1の面P1に形成された溝VD1の位置よりも外側にずれている。なお、ベース部142Dの各辺の中央部分では、図16と同様に、ガラスブロックPGDの第2の面P2に形成されたV溝VD2の位置は、ガラスブロックPGDの第1の面P1に形成されたV溝VD1の位置とほぼ一致している。
【0096】
図20は、図19のガラスブロックPGDから得られるレンズアレイ140Dを示す説明図であり、図14に対応する。このレンズアレイ140Dは、図17と同様に、ガラスブロックPGDの余剰部分を切除して得られるが、ガラスブロックPGDの余剰部分の厚みは比較的小さくなっているので、余剰部分を比較的容易に切除することができる。レンズアレイ140D(ベース部142D)の各辺の中央部分の側面は、図17(B)と同様に、切断面と被成形面とを有している。そして、レンズアレイ140D(ベース部142D)の四隅の側面は、図20(B)に示すように、切断面と被成形面とを有しているが、切断面は斜めに形成されている。
【0097】
上記のように、図18の第2の成形型620Dも、ガラスブロックPGDの余剰部分の厚みが、レンズアレイ140Dのベース部142Dの厚みより小さくなるような成形面S2Dを有している。したがって、レンズアレイ140Dのベース部142Dの厚みが比較的大きい場合にも、ガラスブロックPGDの余剰部分を比較的容易に切除することができる。
【0098】
なお、図15,図18では、第2の成形型620C,620Dの成形面S2C,S2Dの形状によって、ガラスブロックPGC,PGDの余剰部分の厚みが変更されているが、第1の成形型610Cの成形面S1Cの形状によって変更されるようにしてもよい。一般には、第1および第2の成形型のうちの少なくとも一方が、ガラスブロックの余剰部分の厚みがベース部の厚みより小さくなるような成形面を有していればよい。
【0099】
ところで、照明光学系100やプロジェクタ1000を組み立てる際には、通常、レンズアレイは、基枠等に搭載される。この際、レンズアレイの側面が粗いと、レンズアレイの基枠への位置決めが比較的困難となる。図17,図20のレンズアレイ140C,140D(ベース部142C,142D)は、その側面に、プレス成形によって形成された被成形面を含んでいる。換言すれば、図15,図18の第2の成形型620C,620Dは、レンズアレイ140C,140Dのベース部142C,142Dの四隅における側面が、互いにほぼ直交するとともに、ベース部142C,142Dの第1の面B1に対してほぼ直交する被成形面を含むような成形面S2C,S2Dを有している。したがって、ベース部の四隅における側面に含まれる被成形面をレンズアレイの基準面とすれば、レンズアレイの位置決めを容易に行うことができる。
【0100】
なお、図15,図18では、第2の成形型620C,620Dの成形面S2C,S2Dによって、ベース部142C,142Dの四隅における側面に被成形面が形成されているが、第1の成形型610C,610Dの成形面S1C,S1Dによって形成されるようにしてもよい。一般には、第1および第2の成形型のうちの少なくとも一方が、ベース部の四隅における側面が、互いにほぼ直交するとともに、ベース部の一方の面に対してほぼ直交する被成形面を含むような成形面を有していればよい。
【0101】
また、図17,図20のレンズアレイ140C,140Dを比較して分かるように、レンズアレイ140Dでは、切断面は被成形面よりも内側に形成されている。換言すれば、図18の第1および第2の成形型610D,620Dは、ガラスブロックPGDの第2の面P2に形成されるV溝VD2の位置が、少なくともベース部142Dの四隅において、ガラスブロックPGDの第1の面P1に形成されるV溝VD1の位置よりも外側にずれるような成形面S1D,S2Dを有している。したがって、ベース部の四隅における側面に含まれる被成形面をレンズアレイの基準面とすれば、余剰部分を切除した際に形成される切断面が、被成形面よりも外側に突出することを防止することができ、この結果、レンズアレイの位置決めをより容易に行うことが可能となる。
【0102】
D.第4実施例:
成形型を用いてガラスブロックを作製する場合には、ガラスブロックが成形型から離れ難い場合がある。例えば、図5に示す製造装置600を用いる場合には、ガラスブロックPGは第1の成形型610から離れ難い。これは、第1の成形型610が複数の小レンズを成形するための凹凸状の成形面S1を有しているからである。そこで、本実施例では、ガラスブロックを成形型から容易に離すことができるように工夫している。
【0103】
図21は、第4実施例におけるレンズアレイ140Eの製造手順を示す説明図である。本実施例の製造装置600Eは、図5の製造装置600とほぼ同じであるが、第1の成形型610Eが変更されている。具体的には、第1の成形型610Eは、複数の小レンズを成形するための矩形領域の周囲に、円柱状の離型部618Eを備えている。離型部618Eは、第1の成形型610Eの成形面S1Eから第2の成形型620Eの成形面S2Eに向けて突出可能である。そして、位置制御部630Eは、第1の成形型610Eの全***置を制御するとともに、離型部618Eの個別位置を制御する。なお、図21では、離型部618Eは2つ示されているが、実際には、4つ準備されている。ただし、一般には、離型部618Eは少なくとも1つ設けられていればよい。
【0104】
図21(A),(B)では、図5(A),(B)と同様に、溶融ガラスGが、2つの成形型610E,620Eによってプレス成形される。図21(C)では、位置制御部630Eは、第1の成形型610Eを第2の成形型620から離す際に、離型部618Eを第1の成形型610Eの成形面S1Eから突出させる。これにより、プレス成形されたガラスブロックPGEを、第1の成形型610Eから容易に離すことができる。
【0105】
なお、第1の成形型610Eの離型部618Eの周囲には、離型部618Eを突出させるために、僅かな空隙が設けられている。そして、溶融ガラスGがプレスされる際には、この空隙内に、溶融ガラスGが僅かに侵入し、図21(C)に示すように、ガラスブロックPGEの表面にバリが生じてしまう場合がある。このような場合には、ガラスブロックPGEの離型部と接する領域が、周囲の領域より比較的薄くなるように、第1の成形型610Eの成形面S1Eの形状を変更すればよい。こうすれば、バリが、レンズアレイ140Eのベース部142Eの第1の面B1より上方に突出しないようにすることができる。なお、バリが発生した領域を余剰部分として切除する場合には、上記の対策は不要となる。
【0106】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、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。
【0107】
(1)上記実施例では、第1のレンズアレイ140のベース部142の第2の面B2は、2つの成形型によって成形された被成形面であるが、ベース部142の厚みが比較的厚い場合などには、ベース部の第2の面B2を研削するようにしてもよい。
【0108】
(2)上記実施例では、第1のレンズアレイ140の複数の小レンズ146は、ベース部142上にマトリクス状に配列されているが、複数の小レンズは、ハニカム状などの他の形状に配列されていてもよい。
【0109】
また、上記実施例では、第1のレンズアレイ140の複数の小レンズ146として偏心レンズが用いられているが、これに代えて、偏心されていないレンズを用いるようにしてもよい。なお、このレンズアレイの図4(A)のB−B面およびC−C面における断面は、双方とも、図4(C)に示すような形状となる。したがって、この場合にも、隣接する2つの小レンズのレンズ面は連続するように接続されることとなる。
【0110】
すなわち、本発明は、複数の小レンズのうち、最外周小レンズのみが、他の小レンズと隣接しない側に側面を有するようなレンズアレイに適用可能である。
【0111】
(3)上記実施例では、溶融ガラスが用いられているが、これに代えて、例えば、溶融プラスチックを用いるようにしてもよい。一般には、レンズアレイは、溶融光学材料をプレス成形することにより製造されていればよい。
【0112】
(4)上記実施例では、照明光学系100は、偏光発生光学系160を備えているが、偏光光を発生させる必要がない場合には、偏光発生光学系160は省略してもよい。また、照明光学系100は、重畳光学系として、第2のレンズアレイ150と重畳レンズ170とを備えているが、いずれか一方の光学部品が入射する光を照明領域LA上に重畳することができる場合には、他方の光学部品を省略してもよい。さらに、光源装置120は、略平行な光線束を射出しているが、これに代えて、収束光や発散光を射出するようにしてもよい。
【0113】
一般に、照明光学系は、光源装置と、光源装置から射出された光線束を複数の部分光線束に分割するためのレンズアレイと、複数の部分光線束を所定の照明領域上に重畳するための重畳光学系と、を備えていればよい。
【0114】
(5)上記実施例では、プロジェクタ1000は、電気光学装置として、透過型の液晶パネルを備えているが、これに代えて、反射型の液晶パネルを備えるようにしてもよい。また、液晶パネルに代えて、マイクロミラー型光変調装置を備えるようにしてもよい。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。電気光学装置としては、一般に、照明光学系からの光を画像情報に応じて変調するものであればよい。
【0115】
(6)上記実施例においては、カラー画像を表示するプロジェクタ1000を例に説明しているが、モノクロ画像を表示するプロジェクタにおいても同様である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したプロジェクタの一例を示す概略構成図である。
【図2】図1の照明光学系100を拡大して示す説明図である。
【図3】図2の第1の偏光発生素子アレイ160Aを拡大して示す説明図である。
【図4】図2の第1のレンズアレイ140を拡大して示す説明図である。
【図5】図4のレンズアレイ140の製造手順を示す説明図である。
【図6】図5の比較例として、最外周小レンズの形状が異なるレンズアレイ140Zの製造手順を示す説明図である。
【図7】溶融ガラスをプレス成形することにより製造可能なレンズアレイの第1の変形例を示す説明図である。
【図8】溶融ガラスをプレス成形することにより製造可能なレンズアレイの第2の変形例を示す説明図である。
【図9】溶融ガラスをプレス成形することにより製造可能なレンズアレイの第3の変形例を示す説明図である。
【図10】レンズアレイの最外周小レンズの側面において斜面が形成される領域を示す説明図である。
【図11】第2実施例におけるレンズアレイ140Aの製造手順を示す説明図である。
【図12】第3実施例における成形型610B,620Bを示す説明図である。
【図13】図12の成形型610B,620Bを用いて作製されたレンズアレイ140Bを含むガラスブロックPGBを示す説明図である。
【図14】図13のガラスブロックPGBから得られるレンズアレイ140Bを示す説明図である。
【図15】第3実施例における成形型の第1の変形例を示す説明図であり、図12に対応する。
【図16】図15の成形型610C,620Cを用いて作製されたレンズアレイ140Cを含むガラスブロックPGCを示す説明図であり、図13に対応する。
【図17】図16のガラスブロックPGCから得られるレンズアレイ140Cを示す説明図であり、図14に対応する。
【図18】第3実施例における成形型の第2の変形例を示す説明図であり、図12に対応する。
【図19】図18の成形型610D,620Dを用いて作製されたレンズアレイ140Dを含むガラスブロックPGDを示す説明図であり、図13に対応する。
【図20】図19のガラスブロックPGDから得られるレンズアレイ140Dを示す説明図であり、図14に対応する。
【図21】第4実施例におけるレンズアレイ140Eの製造手順を示す説明図である。
【符号の説明】
1000…プロジェクタ
100…照明光学系
100ax…システム光軸
120…光源装置
122…ランプ
124…リフレクタ
126…平行化レンズ
140,A,B,C,D,E,Z……第1のレンズアレイ
142,A,B,C,D,E,Z…ベース部
143A…凹部
146,A,E…第1の小レンズ
146i…内周側小レンズ
146o,Zo…最外周小レンズ
150…第2のレンズアレイ
156…第2の小レンズ
160…偏光発生光学系
160A,160B…偏光発生素子アレイ
162…遮光板
162a…開口面
162b…遮光面
164…偏光ビームスプリッタアレイ
164a…偏光分離膜
164b…反射膜
164c…ガラス材
166…λ/2位相差板
170…重畳レンズ
200…色光分離光学系
220…リレー光学系
300R,300G,300B…液晶ライトバルブ
320…クロスダイクロイックプリズム
340…投写光学系
440A,B,C…第1のレンズアレイ
442A,B,C…ベース部
446C…第1の小レンズ
446Ao,Bo…最外周小レンズ
600,A,E,Z…製造装置
610,A,B,C,D,E,Z…第1の成形型
614B,C,D…突起部
615D…凸部
618E…離型部
620,A,B,C,D,E,Z…第2の成形型
620Aa…中央成形部
620Ab…周辺成形部
624B,C,D…突起部
625D…凸部
630,A,E,Z…位置制御部
PG,A,B,C,D,E,Z…ガラスブロック
B1…ベース部の第1の面
B2…ベース部の第2の面
L1…レンズアレイの第1の面
L2…レンズアレイの第2の面
P1…ガラスブロックの第1の面
P2…ガラスブロックの第2の面
S1,A,B,C,D,E,Z…第1の成形型の成形面
S2,Aa,Ab,B,C,D,E,Z…第2の成形型の成形面
VB1,VB2,VC1,VC2,VD1,VD2…V溝
G…溶融ガラス
LA…照明領域
SC…スクリーン
Claims (16)
- 溶融光学材料をプレス成形することにより製造されたレンズアレイであって、
略板状のベース部と、
前記ベース部の一方の面に形成された複数の小レンズであって、最外周に形成された複数の最外周小レンズは、他の小レンズと隣接しない側に外周側面を有する、前記複数の小レンズと、
を備え、
前記複数の小レンズは、矩形状に配列されており、
前記矩形状に配列された複数の小レンズのうち、四隅に配置された各最外周小レンズは2つの前記外周側面を有し、前記2つの外周側面は前記ベース部の前記一方の面に対してほぼ直交する被成形面を含み、前記四隅に形成された各最外周小レンズ以外の最外周小レンズの前記外周側面は、前記ベース部の外縁に向かい、前記ベース部の前記一方の面に対して斜めに交わる斜面を含むことを特徴とするレンズアレイ。 - 請求項1記載のレンズアレイであって、
前記斜面は、平面である、レンズアレイ。 - 請求項1記載のレンズアレイであって、
前記斜面は、前記最外周レンズのレンズ面の曲率と異なる曲率を有する曲面である、レンズアレイ。 - 請求項1記載のレンズアレイであって、
前記斜面は、平面と、前記平面と前記最外周小レンズのレンズ面とを滑らかに接続する接続面と、を含む、レンズアレイ。 - 請求項1記載のレンズアレイであって、
前記ベース部の他方の面には、少なくとも1つのレンズ面が形成されている、レンズアレイ。 - 請求項1記載のレンズアレイであって、
前記ベース部は、略矩形の外形形状を有しており、
前記ベース部の四隅における2つの側面は、互いにほぼ直交するとともに、前記ベース部の前記一方の面に対してほぼ直交する被成形面を含む、レンズアレイ。 - 照明光学系であって、
光源装置と、
前記光源装置から射出された光線束を複数の部分光線束に分割するためのレンズアレイと、
前記複数の部分光線束を所定の照明領域上に重畳するための重畳光学系と、
を備え、
前記レンズアレイは、請求項1ないし6のいずれかに記載のレンズアレイであることを特徴とする照明光学系。 - 画像を投写表示するプロジェクタであって、
照明光学系と、
前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する電気光学装置と、
前記電気光学装置で得られる変調光を投写する投写光学系と、
を備え、
前記照明光学系は、
光源装置と、
前記光源装置から射出された光線束を複数の部分光線束に分割するためのレンズアレイと、
前記複数の部分光線束を前記電気光学装置上に重畳するための重畳光学系と、
を備え、
前記レンズアレイは、請求項1ないし6のいずれかに記載のレンズアレイであることを特徴とするプロジェクタ。 - 溶融光学材料を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製造装置であって、
前記レンズアレイの複数の小レンズのレンズ面を含む第1の面を成形するための第1の成形型と、
前記レンズアレイの第2の面を成形するための第2の成形型と、
前記第1および第2の成形型のうちの少なくとも一方の位置を制御することにより、前記第1の成形型と前記第2の成形型との間隔を調整するための位置制御部と、
を備え、
前記レンズアレイは、略板状のベース部と、前記ベース部の一方の面に形成された前記複数の小レンズであって、最外周に形成された複数の最外周小レンズは、他の小レンズと隣接しない外周側面を有する、前記複数の小レンズと、を備え、前記複数の小レンズは、矩形状に配列されており、前記矩形状に配列された複数の小レンズのうち、四隅に配置された各最外周小レンズは2つの前記外周側面を有し、前記2つの外周側面は前記ベース部の前記一方の面に対してほぼ直交する被成形面を含み、前記四隅に形成された各最外周小レンズ以外の最外周小レンズの前記外周側面は、前記ベース部の外縁に向かい、前記ベース部の前記一方の面に対して斜めに交わる斜面を含み、
前記第1の成形型は、前記複数の小レンズの外形を成形可能な成形面を有することを特徴とする製造装置。
むことを特徴とする製造装置。 - 請求項9記載の製造装置であって、
前記第2の成形型は、
前記レンズアレイの前記第2の面の中央部分を成形するための中央成形部と、
前記レンズアレイの前記第2の面の周辺部分を成形するための周辺成形部と、
を備え、
前記中央成形部は、
前記第1の成形型の前記複数の小レンズのレンズ面を成形するための領域とほぼ同じサイズの成形面を有しており、
前記位置制御部は、
前記第1の成形型と前記第2の成形型との間隔を所定の大きさに設定した後に、さらに、前記第1の成形型と前記第2の成形型の前記中央成形部との間隔を小さくする、製造装置。 - 請求項9記載の製造装置であって、
前記第1および第2の成形型によって成形される光学材料ブロックは、略矩形の前記ベース部を有する前記レンズアレイとその周囲の余剰部分とを含み、
前記第1および第2の成形型は、
前記光学材料ブロックの両面が、前記レンズアレイと前記余剰部分との境界に略枠状の溝を備えるような成形面を有する、製造装置。 - 請求項11記載の製造装置であって、
前記第1および第2の成形型のうちの少なくとも一方は、
前記光学材料ブロックの前記余剰部分の厚みが、前記ベース部の厚みより小さくなるような成形面を有する、製造装置。 - 請求項12記載の製造装置であって、
前記第1および第2の成形型のうちの少なくとも一方は、
前記光学材料ブロックの前記余剰部分が前記略枠状の溝に沿って切除された際に、前記ベース部の四隅における側面が、互いにほぼ直交するとともに、前記ベース部の前記一方の面に対してほぼ直交する被成形面を含むような成形面を有する、製造装置。 - 請求項13記載の製造装置であって、
前記第1および第2の成形型は、
前記光学材料ブロックの一方の面に形成される溝の位置が、前記光学材料ブロックの他方の面に形成される溝の位置とほぼ一致するような成形面を有する、製造装置。 - 請求項13記載の製造装置であって、
前記第1および第2の成形型は、
前記光学材料ブロックの一方の面に形成される溝の位置が、少なくとも前記ベース部の四隅において、前記光学材料ブロックの他方の面に形成される溝の位置よりも外側にずれるような成形面を有する、製造装置。 - 請求項9記載の製造装置であって、
前記第1の成形型は、
成形された前記光学材料ブロックを前記第1の成形型から離すために、前記第1の成形型の成形面から前記第2の成形型の成形面に向けて突出可能な少なくとも1つの離型部を備える、製造装置。
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