JPH0540203A - 樹脂成形光学素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 樹脂材料を射出成形して形成する樹脂成形光
学素子において、成形樹脂材料を注入するゲート部近傍
に生じる歪が、光学素子としての有効部分に影響を与え
ることがない樹脂成形光学素子を得ること。 【構成】 樹脂材料を射出成形して形成する樹脂成形光
学素子において、光学素子として機能する光学部分と、
成形樹脂材料を注入するゲート位置との間に、光学素子
として機能しない非光学部分を設けた樹脂成形光学素
子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、射出成形によって形成する光学
素子に関する。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】レンズ等の光学素子とし
て、樹脂成形品が広く用いられつつある。樹脂成形光学
素子は、一般に、射出成形によって形成されており、成
形時には、ゲート部より成形型内に樹脂材料が注入され
る。このゲート部は従来、成形型の光学部分、つまり成
形終了状態で光学素子として使用される光学部分に隣接
して設けられている。従って、成形終了状態では、光学
素子としての用いられる光学部分、例えばレンズ部分に
直接ゲート部であった不要部分が接続された形となって
いた。この不要部分は、後に除去される。樹脂成形光学
素子は従来、比較的低精度の用途に限られており、この
ため、このようにして形成される成形品が精度上問題に
されることはなかった。

【０００３】ところが、成形樹脂材料を注入するゲート
部近傍、つまりゲート部に隣接する光学部分は、どうし
ても、成形終了状態で歪が残存しやすい。このため、高
精度を要する光学素子を樹脂化すると、この歪が問題と
なる。特に、偏光光束を透過させる光学素子（例えばプ
ラスチック球面レンズ、あるいはプラスチック非球面レ
ンズ）においては、歪残存部分によって複屈折が生じ、
複屈折が生じると、偏光光の透過率が変化（減少）して
しまう。偏光を用いた液晶プロジェクタにおいては、こ
の光透過率の減少は、光量ムラ、色ムラとなって表わ
れ、画質の低下を招く。

【０００４】この複屈折による液晶プロジェクタの光学
性能への影響について、さらに述べる。液晶パネルを透
過した光は、偏光光束となっている。液晶プロジェクタ
の構成、液晶の特性によって異なるが、一般的には、Ｐ
偏光またはＳ偏光である。三板式の液晶プロジェクタで
は、２枚の液晶パネルを透過した光束がＰ偏光、１枚の
液晶パネルを透過した光束がＳ偏光という場合がある。
いま液晶パネルを透過した光がＰ偏光であったとする。
このＰ偏光光束は、次にコンデンサレンズを透過する
が、このコンデンサレンズに複屈折があると、複屈折部
分を透過した光には、Ｓ偏光成分が生じることになる。
このＳ偏光成分は、コンデンサレンズと投影レンズとの
間にダイクロイックミラー等の光学要素がない光学系、
例えば液晶パネル一枚式のプロジェクタでは、殆ど問題
とならない。この場合たとえ複屈折があっても、投影レ
ンズの反射防止コートは、Ｐ偏光、Ｓ偏光の光学特性が
あまり変わらないため、光量ムラ、色ムラへの影響は少
ない。

【０００５】しかし三板式では、画像合成を行なうため
に、ダイクロイックミラー等の光学要素がコンデンサレ
ンズと投影レンズとの間に必然的に挿入される。ダイク
ロイックミラーのコートは、Ｐ偏光、Ｓ偏光で光学特性
に差が出るため、複屈折部を透過した光のＰ偏光成分
は、ミラーのＰ偏光の特性で反射され、Ｓ偏光成分
は、、ミラーのＳ偏光の特性で反射することとになる。
このため、コンデンサレンズの複屈折のない大部分の箇
所を透過した光は、ミラーのＰ偏光の特性で反射される
ため、複屈折の箇所を透過したミラーで反射したＳ偏光
との間に、光量の差や色の差が生じることになる。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、このような樹脂成形による光
学素子についての問題意識に基づき、ゲート部近傍に生
じる歪が、光学素子としての光学部分に影響を与えるこ
とがなく、あるいは影響を与えることの少ない樹脂成形
光学素子を得ることを目的とする。

【０００７】

【発明の概要】本発明は、樹脂材料を射出成形して形成
する樹脂成形光学素子において、光学素子として機能す
る光学部分と、成形樹脂材料を注入するゲート位置との
間に、光学素子として機能しない非光学部分を設けたこ
とを特徴としている。

【０００８】このように非光学部分を設ければ、ゲート
部に起因する歪は主にまたはすべて、この非光学部分に
生じ、非光学部分は光学素子としては使用しないから、
光学部分の光学性能を劣化させることがない。本発明の
樹脂成形光学素子は、すべての光学素子に使用すること
ができるが、特に、偏光光束を透過させる光学素子とし
て使用すると複屈折を防止することができ、例えば液晶
プロジェクタに用いれば、光量ムラ、色ムラの原因を除
くことができる。

【０００９】非光学部分は、光学部分を所定位置に取り
付けるための取付部分として利用することができる。実
験によると、光学部分とゲート位置との間の距離をＲ、
ゲートの断面積をＳとしたとき、Ｒ≧√Ｓとすると、ゲ
ート部の歪の影響が光学部分に及ばない光学素子が得ら
れる。

【００１０】

【実施例】以下図示実施例について本発明を説明する。
図１ないし図４は、本発明による偏光用の矩形状の樹脂
成形レンズ１０の実施例を示す。この樹脂成形レンズ１
０は、図５に概念図を示す液晶プロジェクタに用いられ
るもので、中心部に投影画面の形状と略相似な矩形状の
光学部分（レンズ部分）１１を有している。本発明は、
この光学素子として機能するレンズ部分１１の外側に、
光学素子としての機能を有しない非光学部分１２を設
け、この非光学部分１２の外側に、ゲート位置１３を設
定したことを特徴としている。ゲート位置１３は、本樹
脂成形レンズ１０を成形する成形型内に、樹脂材料を注
入する部分であり、成形型の一部に形成される。成形型
は勿論、レンズ部分１１および非光学部分１２に対応す
る部分を有する。非光学部分１２の一部は、取付孔１４
を有する取付舌片１５として、外方に延長されている。

【００１１】この樹脂成形レンズ１０は、成形終了状態
では、その非光学部分１２に、ゲート位置１３内に残存
していた樹脂材料が一体に付着していて、ゲート突起１
３’を構成する。このゲート突起１３’は、後に切断除
去される。ゲート位置１３は、非光学部分１２の周囲で
あって、成形されるレンズ部分１１に生じる歪が最小に
なる位置に定める。またこのゲート位置１３からの樹脂
の注入方向は、同様に、成形される樹脂成形レンズ１０
に歪が生じないように定める。例えば、図１の紙面と垂
直な方向、あるいは紙面と平行な方向とすることができ
る。

【００１２】このように、ゲート位置１３（ゲート突起
１３’）とレンズ部分１１との間に、非光学部分１２を
設定すると、ゲート位置１３に起因する歪がレンズ部分
１１に及ばない。あるいは及んだとしても、その影響は
軽微である。

【００１３】レンズ部分１１とゲート位置１３の距離
は、ゲート位置１３に起因する歪がレンズ部分１１に及
ばないように定める。実験によれば、レンズ部分１１と
ゲート位置１３の距離をＲ、ゲートの断面積をＳとした
とき、Ｒ≧√Ｓに設定することが好ましい。

【００１４】非光学部分１２は、取付部１５とともに、
本樹脂成形レンズ１０を光学系の所定位置に取り付ける
ための取付部として機能する。

【００１５】図５の液晶プロジェクタについて簡単に説
明すると次の通りである。光源ＳＬを出た白色光は、青
（Ｂ）反射のダイクロイックミラーＤＭ１に入射し、こ
こで反射した青光は、アルミミラーＡＬ１を介して、Ｂ
用液晶パネルＰ１に入射する。Ｂ用液晶パネルＰ１を透
過した青光は、コンデンサレンズＬ１、青光を透過する
ダイクロイックミラーＤＭ３、および青光を反射するダ
イクロイックミラーＤＭ４を介して投影レンズＰＬに入
射する。

【００１６】一方、ダイクロイックミラーＤＭ１を通過
した赤（Ｒ）光および緑（Ｇ）光は、Ｇ反射ダイクロイ
ックミラーＤＭ２に入射し、ここで反射した緑光は、Ｇ
液晶パネルＰ２に入射する。Ｇ液晶パネルＰ２を透過し
た緑光は、コンデンサレンズＬ２、緑光を反射するダイ
クロイックミラーＤＭ３、および緑光を反射するダイク
ロイックミラーＤＭ４を介して投影レンズＰＬに入射す
る。

【００１７】ダイクロイックミラーＤＭ２を透過した赤
光は、Ｒ液晶パネルＰ３に入射する。Ｒ液晶パネルＰ３
を透過した赤光は、コンデンサレンズＬ３、アルミミラ
ーＡＬ２、および赤光を透過するダイクロイックミラー
ＤＭ４を介して投影レンズＰＬに入射する。

【００１８】このようにして三色の画像が投影レンズＰ
Ｌで合成されてカラー画像となり、スクリーン上に投影
される。

【００１９】以上の概念構成を有する液晶プロジェクタ
では、理論的には、光源ＬＳからの光の偏光方向が、液
晶パネルＰ１、Ｐ２およびＰ３において、Ｐ偏光または
Ｓ偏光のみに整えられる。ところが、コンデンサレンズ
Ｌ３に模式的に示すように、仮に、コンデンサレンズＬ
３の周辺部において複屈折が生じると、Ｐ偏光ＰＰであ
るべき光束中に、Ｓ偏光成分ＳＳが発生してしまう。こ
のＳ偏光成分が、投影画像の光量ムラあるいは色ムラを
発生させる。

【００２０】このレンズの複屈折は、コンデンサレンズ
Ｌ３を樹脂材料で成形する場合、前述のように、成形時
のゲート近傍の歪によって発生する。ところが、コンデ
ンサレンズＬ１、Ｌ２およびＬ３として、本発明の樹脂
成形レンズ１０を用いれば、この複屈折を防止すること
ができる。すなわち本発明の樹脂成形レンズ１０は、偏
光光束が通過するレンズ部分１１とゲート位置１３との
間に、レンズとして機能しない非光学部分１２が存在す
るために、ゲート位置１３によって生じた歪は、主にこ
の非光学部分１２部分に集中して生じ、レンズ部分１１
には、その歪の影響が少ない。つまり、複屈折は生じに
くい。

【００２１】ちなみに、液晶パネルＰ３およびコンデン
サレンズＬ３を透過した光が６００〜７００ｎｍであっ
たとすれば、該コンデンサレンズＬ３の複屈折部を透過
した光は、Ｓ偏光の成分が生じているため、アルミミラ
ーＡＬ２での反射光量が増加することになる。図６は、
この様子を模式的に示すもので、ＲｓはＳ偏光成分の反
射率、ＲｐはＰ偏光成分の反射率の一例を示している。

【００２２】またこの場合、ダイクロイックミラーＤＭ
４においては、図７に示すように、複屈折部を透過した
光のＳ偏光成分の６００ｎｍ近傍の透過率Ｔｓが低いた
めに、該ミラー透過後の分光分布に差が生じ、色ムラに
なる。Ｔｐは、Ｐ偏光成分の透過率を示す。

【００２３】図５に示した液晶プロジェクタは、本発明
の樹脂成形光学素子の適用分野の一例を示すものであ
る。本発明は、他の光学機器の樹脂成形光学素子にも使
用可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明の樹脂成形光学素
子によれば、ゲート部近傍に発生する歪が、光学素子と
して機能する光学部分に悪影響を与えることを防止でき
る。偏光光束を透過させる光学素子として用いれば、複
屈折を防止して偏光成分中に、異種偏光成分が生じるこ
とを防止でき、液晶プロジェクタに用いれば、複屈折に
起因する光量ムラ、色ムラの発生を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による樹脂成形光学素子の実施例を示す
樹脂成形レンズの平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図４】図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【図５】図１の樹脂成形レンズを適用する光学機器とし
て例示する液晶プロジェクタの光学概念図である。

【図６】複屈折部を透過した偏光光束のアルミミラーに
おける反射率の差の一例を示すグラフである。

【図７】同ダイクロイックイックミラーにおける透過率
の差の一例を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ 樹脂成形レンズ（光学素子） １１ レンズ部分（光学部分） １２ 非光学部分 １３ ゲート位置 １３’ ゲート突起 １５ 取付舌片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯塚 隆之 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭光 学工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂材料を射出成形して形成する樹脂成
   形光学素子において、 該光学素子を成形するための成形樹脂材料を注入するゲ
   ート位置と、注入された樹脂材料によって形成される、
   光学素子として機能する光学部分との間に、光学素子と
   して機能しない非光学部分を設けたことを特徴とする樹
   脂成形光学素子。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記光学部分は、偏
   光光束を透過させる樹脂成形光学素子。
3. 【請求項３】 請求項１において、上記非光学部分は、
   上記光学部分を所定位置に取り付けるための取付部分を
   構成している樹脂成形光学素子。
4. 【請求項４】 請求項１において、上記光学部分とゲー
   ト位置との間の距離をＲ、ゲートの断面積をＳとしたと
   き、Ｒ≧√Ｓである樹脂成形光学素子。