(57)【要約】【課題】大きな曲率を有する光学レンズを簡易に、かつ、低コストで製造できる光学レンズの製造方法、及び、当該光学レンズを備えたプロジェクタを提供すること。【解決手段】光束入射面および光束射出面のうち少なくともいずれか一方の面が所定の曲率を有する光学レンズの製造方法であって、平板状の透光性基板に曲げ応力を作用させて、当該透光性基板を湾曲させる基板変位工程Ｓ２と、湾曲させた前記透光性基板の湾曲方向側および当該湾曲方向側とは反対側の面のうち、少なくとも一方の面を平面研磨する基板研磨工程Ｓ３と、研磨した前記透光性基板に作用させた前記曲げ応力を解除して、当該透光性基板の湾曲を解消する変位解消工程Ｓ４とを有する。これによれば、透光性基板の変位量を調整することにより、所望の曲率を有する光学レンズを製造することができる。【選択図】図３
2008046550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束入射面および光束射出面のうち少なくともいずれか一方の面が所定の曲率を有する光学レンズの製造方法であって、
平板状の透光性基板に曲げ応力を作用させて、当該透光性基板を湾曲させる基板変位工程と、
湾曲させた前記透光性基板の湾曲方向側および当該湾曲方向側とは反対側の面のうち、少なくとも一方の面を平面研磨する基板研磨工程と、
研磨した前記透光性基板に作用させた前記曲げ応力を解除して、当該透光性基板の湾曲を解消する変位解消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。
【請求項２】
請求項１に記載の光学レンズの製造方法において、
前記基板変位工程は、前記透光性基板の向かい合わせの両端に所定の圧力を加えて、当該透光性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。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光学レンズの製造方法において、
前記基板変形工程における前記透光性基板の変位量は、曲率半径をｒとし、湾曲した前記透光性基板の軸方向に直交し、かつ、前記湾曲方向に直交する方向の当該透光性基板の長さ寸法を２ｘとすると、ｒｓｉｎ（ｘ／２ｒ）で表されることを特徴とする光学レンズの製造方法。
【請求項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、
前記透光性基板は、前記湾曲方向から見て、一方向の長さ寸法が当該一方向に直交する他方向の長さ寸法より長く形成され、
前記基板変形工程にて湾曲した前記透光性基板の軸方向は、前記他方向に沿った方向であることを特徴とする光学レンズの製造方法。
【請求項５】
光源と、当該光源から射出された光束を画像情報に応じて変調する光変調装置と、変調された光束を投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタであって、
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より製造された光学レンズを備えることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項６】
請求項５に記載のプロジェクタにおいて、
前記光源から射出された光束を、複数の色光に分離する色分離光学装置と、
分離された前記複数の色光の光路上にそれぞれ配置され、入射する色光を変調する複数の前記光変調装置と、
変調された色光を合成して画像光を形成する色合成光学装置とを備え、
前記光学レンズは、前記光変調装置と前記色合成光学装置との間に配置される色収差補正用レンズであることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項７】
請求項６に記載のプロジェクタにおいて、
前記光変調装置の画像形成領域は、縦横が異なるアスペクト比を有し、
前記色収差補正用レンズの曲率の軸方向は、前記アスペクト比の短手方向に沿った方向であることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光束入射面および光束射出面のうち少なくともいずれか一方の面が所定の曲率を有する光学レンズの製造方法、並びに、当該光学レンズの製造方法により製造された光学レンズを備えたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源と、当該光源から射出された光束を画像情報に応じて変調する光変調装置と、当該変調された光束を投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタが知られている。近年、形成画像の画質や色再現性を向上させた、いわゆる三板式プロジェクタが考案されている。このような三板式プロジェクタは、光源としてのランプから射出された光束を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する色分離光学装置と、分離された色光ごとに設けられ、入射する色光を画像情報に応じて変調する光変調装置としての複数の液晶パネルと、各液晶パネルで変調された色光を合成して画像光を形成する色合成光学装置とを備えて構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、このようなプロジェクタには、光源から射出された光束を画像形成に用いるため、入射光束の光学変換を行う複数のレンズが設けられている。このようなレンズとして、光の波長による結像位置の差異を補正する色収差補正用レンズが採用される場合がある。この色収差補正用レンズをシリンドリカルレンズ等で構成する場合には、当該シリンドリカルレンズは、大きな曲率を有するレンズとして構成される。このようなシリンドリカルレンズの製造方法として、石英ガラスや樹脂等の平板状の透光性基板を磨き皿（砥石）で研磨して製造する方法が知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−８５７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述のシリンドリカルレンズの製造方法では、製造するシリンドリカルレンズの曲率に応じた磨き皿を用意する必要がある。このため、他の曲率を有するシリンドリカルレンズの製造に当該磨き皿を適用することができないという問題があり、シリンドリカルレンズの製造コストが増大する一因となっている。また、非常に大きな曲率を有するレンズを製造する際には、当該曲率に応じた非常に大きな磨き皿を用意する必要があり、当該磨き皿にてレンズを製造する際の工程が煩雑であるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、所定の曲率を有する光学レンズを簡易に、かつ、低コストで製造することができる光学レンズの製造方法、及び、当該光学レンズの製造方法により製造された光学レンズを備えたプロジェクタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、光束入射面および光束射出面のうち少なくともいずれか一方の面が所定の曲率を有する光学レンズの製造方法であって、平板状の透光性基板に曲げ応力を作用させて、当該透光性基板を湾曲させる基板変位工程と、湾曲させた前記透光性基板の湾曲方向側および当該湾曲方向側とは反対側の面のうち、少なくとも一方の面を平面研磨する基板研磨工程と、研磨した前記透光性基板に作用させた前記曲げ応力を解除して、当該透光性基板の湾曲を解消する変位解消工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
ここで、湾曲方向とは、透光性基板を湾曲させた際に、当該透光性基板が突出する方向を示している。そして、このようにして製造される光学レンズとして、シリンドリカルレンズやトロイダルレンズを挙げることができる。
本発明によれば、基板変位工程にて湾曲した透光性基板の湾曲方向側すなわち凸面側、および、湾曲方向側とは反対側すなわち凹面側の少なくともいずれかを、基板研磨工程にて平面研磨した後、当該透光性基板の湾曲を変位解消工程にて解消することにより、光学レンズを製造することができる。これによれば、基板変位工程にて透光性基板に作用させる曲げ応力を調整して、当該透光性基板の変位量を調整することにより、所望の曲率を有する光学レンズを製造することができる。従って、様々な曲率の光学レンズを簡易に製造することができる。
【０００９】
また、この製造方法においては、製造する光学レンズの曲率に応じた磨き皿を用意する必要がなく、湾曲させた透光性基板を平面研磨することにより光学レンズを製造することができる。特に、曲率の大きな光学レンズを製造する際においては、大きな磨き皿で透光性基板を研磨する必要を無くすことができる。従って、光学レンズの製造工程を簡略化することができるだけでなく、当該光学レンズの製造コストを削減することができる。
【００１０】
本発明では、前記基板変位工程は、前記透光性基板の向かい合わせの両端に所定の圧力を加えて、当該透光性基板を湾曲させることが好ましい。
ここで、基板変位工程においては、熱を加えることにより透光性基板を湾曲させる方法や、圧力を加えることにより透光性基板を湾曲させる方法などが考えられる。このうち、透光性基板に対して熱を加える方法では、製造する光学レンズの曲率に応じた透光性基板の変位量の調節が複雑であり、適切な所望の曲率を有する光学レンズの製造工程が複雑化する。これに対し、本発明では、透光性基板の向い合わせの両端に対して圧力を加えることにより当該透光性基板を湾曲させるので、当該圧力を調整することにより、透光性基板の変位量を調整することができる。従って、当該圧力により湾曲した透光性基板を平面研磨することにより、適切な曲率を有する光学レンズを一層簡易に製造することができる。
【００１１】
本発明では、前記基板変形工程における前記透光性基板の変位量は、曲率半径をｒとし、湾曲した前記透光性基板の軸方向に直交し、かつ、前記湾曲方向に直交する方向の当該透光性基板の長さ寸法を２ｘとすると、ｒｓｉｎ（ｘ／２ｒ）で表されることが好ましい。
【００１２】
ここで、湾曲した透光性基板の軸方向とは、当該透光性基板における湾曲部分を円弧とする円の中心を結ぶ直線である。例えば、平面視略長方形状の透光性基板の短手方向に沿った端面に所定の圧力を加え、当該透光性基板を湾曲させた場合には、湾曲した透光性基板の軸方向は、当該透光性基板における長手方向の略中央を通り、かつ、短手方向に沿った方向となる。また、このような平面視略長方形状の透光性基板において、当該軸方向に直交し、かつ、湾曲方向に直交する方向の長さ寸法は、当該透光性基板の長手方向の長さ寸法となる。
本発明によれば、前述の式で表される変位量となるように、透光性基板を湾曲させることにより、曲率半径ｒで示される曲率を有する光学レンズを製造することができる。従って、透光性基板を適切な変位量だけ湾曲させることができるので、光学レンズの製造工程を一層簡略化することができる。
【００１３】
本発明では、前記透光性基板は、前記湾曲方向から見て、一方向の長さ寸法が当該一方向に直交する他方向の長さ寸法より長く形成され、前記基板変形工程にて湾曲した前記透光性基板の軸方向は、前記他方向に沿った方向であることが好ましい。
【００１４】
ここで、例えば、透光性基板が平面視略長方形状を有している場合には、一方向が長手方向であり、他方向が短手方向となる。そして、このような透光性基板の場合には、湾曲した透光性基板の軸方向は、短手方向に沿った方向となる。
本発明によれば、透光性基板を湾曲させる際に、当該透光性基板に加える曲げ応力を小さくすることができ、当該透光性基板を湾曲させやすくすることができる。従って、光学レンズの製造工程をより一層簡略化することができる。なお、このような効果は、透光性基板に圧力を加えることにより湾曲させる場合に顕著である。
【００１５】
また、本発明のプロジェクタは、光源と、当該光源から射出された光束を画像情報に応じて変調する光変調装置と、変調された光束を投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタであって、前述の光学レンズの製造方法により製造された光学レンズを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、前述の光学レンズの製造方法と同様の効果を奏することができる。
すなわち、所定の曲率を有する光学レンズを簡易に製造することができ、光学レンズの製造コストを低減することができるので、プロジェクタの製造工程を簡略化することができるほか、プロジェクタの製造コストを低減することができる。
【００１７】
本発明では、前記光源から射出された光束を、複数の色光に分離する色分離光学装置と、分離された前記複数の色光の光路上にそれぞれ配置され、入射する色光を変調する複数の前記光変調装置と、変調された色光を合成して画像光を形成する色合成光学装置とを備え、前記光学レンズは、前記光変調装置と前記色合成光学装置との間に配置される色収差補正用レンズであることが好ましい。
【００１８】
このような光変調装置として、一対の基板間に液晶が密閉封入された構成を有し、印加電圧に応じて液晶の配向状態を変化させることにより、入射光束の偏光方向を変調する液晶パネルを例示することができる。
また、色合成光学装置として、複数の光束入射面と１つの光束射出面とを有し、内部に形成された誘電体多層膜により、所定波長の色光を反射し、他の所定波長の色光を透過することで複数の色光を合成するクロスダイクロイックプリズムを例示することができるほか、所定波長の色光を反射し、他の波長の色光を透過する複数のダイクロイックミラーを備えた構成を例示することができる。
本発明によれば、光変調装置と色合成光学装置との間に配置される光学レンズが、色収差補正用レンズであることにより、各色光を合成して得られる画像光を、所定の結像位置にて適切に結像させることができる。従って、光学像の投射を適切に行うことができる。
【００１９】
本発明では、前記光変調装置の画像形成領域は、縦横が異なるアスペクト比を有し、前記色収差補正用レンズの曲率の軸方向は、前記アスペクト比の短手方向に沿った方向であることが好ましい。
ここで、レンズの曲率の軸方向とは、当該レンズの曲率中心を結んだ直線を示す。
このような光変調装置が縦横で異なるアスペクト比を有している場合、各光変調装置で変調された色光ごとの画像は、結像位置にて、色収差により長手方向の両端部側が大きくずれることとなる。例えば、横１６：縦９のアスペクト比の画像形成領域を有する光変調装置であれば、結像位置では、光束透過領域は長手方向の外側へのずれが大きくなる。
これに対し、色収差補正用レンズの曲率の軸方向が、光変調装置のアスペクト比の短手方向に沿った方向となることにより、光束透過領域の長手方向の外側へのずれを抑制することができるので、色収差を適切に補正することができる。従って、形成画像を適切に合成して投射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
（１）プロジェクタ１の全体構成
図１は、本実施形態のプロジェクタ１の構成を示す模式図である。
本実施形態のプロジェクタ１は、光源から射出される光束を画像情報に応じて変調して画像光を形成し、形成した画像光をスクリーン（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１は、図１に示すように、外装筺体２と、投射レンズ３と、光学ユニット４等を備えている。
なお、図１において、図示は省略するが、外装筺体２内における投射レンズ３および光学ユニット４以外の空間には、プロジェクタ１内部を冷却する冷却ファン等で構成される冷却ユニット、プロジェクタ１内部の各構成部材に電力を供給する電源ユニット、およびプロジェクタ１全体を制御する制御ユニット等が配置されるものとする。
【００２１】
外装筺体２は、合成樹脂等から構成され、図１に示すように、投射レンズ３および光学ユニット４等を内部に収納配置する全体略直方体状に形成されている。この外装筺体２は、図示は省略するが、プロジェクタ１の天面、前面、背面、および左右両側面をそれぞれ構成するアッパーケースと、プロジェクタ１の底面、前面、および背面をそれぞれ構成するロアーケースとで構成され、前記アッパーケースおよび前記ロアーケースは互いにねじ等で固定されている。なお、外装筺体２は、合成樹脂等に限らず、その他の材料にて形成してもよく、例えば、金属等により構成してもよい。
投射レンズ３は、光学ユニット４にて形成された画像光を図示しないスクリーン上に拡大投射する投射光学装置である。この投射レンズ３は、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。
【００２２】
（２）光学ユニット４の構成
光学ユニット４は、前述の制御ユニットによる制御の下、光源から射出された光束を、光学的に処理して画像情報に対応した画像光を形成するユニットである。この光学ユニット４は、図１に示すように、外装筺体２の背面に沿って延出するとともに、外装筺体２の側面に沿って延出する平面視略Ｌ字形状を有している。
この光学ユニット４は、照明光学装置４１と、色分離光学装置４２と、リレー光学装置４３と、電気光学装置４４と、これら光学部品４１〜４４を内部に収納配置するとともに、投射レンズ３を所定位置で支持固定する光学部品用筐体４５とを備えている。
【００２３】
照明光学装置４１は、電気光学装置４４を構成する後述する液晶パネル４４１の画像形成領域をほぼ均一に照明するための均一照明光学系である。この照明光学装置４１は、光源装置４１１と、第１レンズアレイ４１２と、第２レンズアレイ４１３と、偏光変換素子４１４と、重畳レンズ４１５とを備えて構成されている。
このうち、光源装置４１１は、放射状の光線を射出する光源ランプ４１６と、当該光源ランプ４１６から射出された放射光を反射して、所定位置に収束させるリフレクタ４１７と、当該リフレクタ４１７にて収束される光束を照明光軸Ａに対して平行化する平行化凹レンズ４１８とを備えている。なお、本実施形態では、リフレクタ４１７は、回転楕円面を有する楕円面リフレクタで構成されているが、回転放物面を有する放物面リフレクタで構成してもよい。この場合には、平行化凹レンズ４１８を省略した構成とする。
【００２４】
第１レンズアレイ４１２は、照明光軸Ａに略直交する面内に複数の小レンズが、マトリクス状に配列された構成を有している。これら小レンズは、照明光軸Ａ方向から見て略矩形状の輪郭を有している。そして、これら各小レンズは、光源装置４１１から射出される光束を、複数の部分光束に分割する。
【００２５】
第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１２と同様の構成を有しており、第１レンズアレイ４１２の小レンズに対応する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。この第２レンズアレイ４１３は、重畳レンズ４１５とともに、第１レンズアレイ４１２の各小レンズの像を、電気光学装置４４の後述する液晶パネル４４１の画像形成領域に結像させる機能を有している。
【００２６】
偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３と重畳レンズ４１５との間に配置され、第２レンズアレイ４１３からの光を略１種類の直線偏光に変換するものである。
具体的に、偏光変換素子４１４によって略１種類の直線偏光に変換された各部分光は、重畳レンズ４１５によって最終的に後述する液晶パネル４４１の画像形成領域にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネルを用いたプロジェクタでは、１種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源装置４１１からの光の略半分を利用できない。このため、偏光変換素子４１４を用いることで、光源装置４１１からの射出光を略１種類の直線偏光に変換し、電気光学装置４４での光の利用効率を高めている。
【００２７】
色分離光学装置４２は、２枚のダイクロイックミラー４２１，４２２と、反射ミラー４２３とを備え、ダイクロイックミラー４２１，４２２により照明光学装置４１から射出された複数の部分光束を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する。
リレー光学装置４３は、入射側レンズ４３１、リレーレンズ４３３、および反射ミラー４３２，４３４を備え、色分離光学装置４２で分離された赤色光を赤色光用の液晶パネル４４１Ｒまで導く機能を有している。
【００２８】
この際、色分離光学装置４２のダイクロイックミラー４２１では、照明光学装置４１から射出された光束の赤色光成分と緑色光成分とが透過するとともに、青色光成分が反射する。ダイクロイックミラー４２１によって反射した青色光は、反射ミラー４２３で反射し、フィールドレンズ４１９を通って青色光用の液晶パネル４４１Ｂに達する。このフィールドレンズ４１９は、第２レンズアレイ４１３から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の緑色光および赤色光用の液晶パネル４４１Ｇ，４４１Ｒの光入射側に設けられたフィールドレンズ４１９も同様である。
【００２９】
ダイクロイックミラー４２１を透過した赤色光と緑色光のうち、緑色光はダイクロイックミラー４２２によって反射し、フィールドレンズ４１９を通って緑色光用の液晶パネル４４１Ｇに達する。一方、赤色光はダイクロイックミラー４２２を透過してリレー光学装置４３を通り、さらにフィールドレンズ４１９を通って赤色光用の液晶パネル４４１Ｒに達する。なお、赤色光にリレー光学装置４３が用いられているのは、赤色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ４３１に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ４１９に伝えるためである。なお、リレー光学装置４３には、３つの色光のうち赤色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、青色光を通す構成としてもよい。
【００３０】
電気光学装置４４は、色分離光学装置４２から射出される３つの色光を画像情報に応じてそれぞれ変調し、変調した各色光を合成して光学像（カラー画像）を形成する。
この電気光学装置４４は、図１に示すように、光変調装置としての液晶パネル４４１（赤色光用の液晶パネルを４４１Ｒ、緑色光用の液晶パネルを４４１Ｇ、および青色光用の液晶パネルを４４１Ｂとする）と、これら各液晶パネル４４１の光束入射側にそれぞれ配置される３つの入射側偏光板４４２と、各液晶パネル４４１の光束射出側にそれぞれ配置される３つの射出側偏光板４４３と、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム４４５とを備えて構成されている。また、赤色光の光路上において、射出側偏光板４４３の光束射出側には、光学レンズ４４４Ｒが配置され、青色光の光路上において、射出側偏光板４４３の光束射出側には、光学レンズ４４４Ｂが配置されている。
【００３１】
入射側偏光板４４２には、偏光変換素子４１４で偏光方向が略一方向に揃えられた各色光が入射し、当該入射側偏光板４４２は、入射した光束のうち、偏光変換素子４１４で揃えられた光束の偏光方向と略同一方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。この入射側偏光板４４２は、例えば、サファイアガラスまたは水晶等の透光性基板上に偏光層が貼付された構成を有している。
【００３２】
光変調装置としての液晶パネル４４１は、詳しい図示を省略するが、一対の透明なガラス基板間に電気光学物質である液晶が密閉封入した構成を有し、前述の制御ユニットからの駆動信号に応じて、液晶の配向状態が制御され、入射側偏光板４４２から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。この液晶パネル４４１の画像形成領域は、横１６：縦９のアスペクト比を有している。なお、このアスペクト比は適宜設定してよく、横４：縦３でもよい。
射出側偏光板４４３は、液晶パネル４４１から射出された光束のうち、入射側偏光板４４２における光束の透過軸と直交する偏光方向を有する光束のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。
【００３３】
光学レンズ４４４（赤色光用の光学レンズを４４４Ｒとし、青色光用の光学レンズを４４４Ｂとする）は、色収差補正用レンズであり、それぞれ赤色光および青色光の結像位置を緑色光の結像位置に合わせるように補正するレンズである。具体的に、光学レンズ４４４は、所定の曲率を有するシリンドリカルレンズで構成されており、曲率方向が液晶パネルの長手方向である横方向に沿うように配置されている。このうち、赤色光の光路上に配置された光学レンズ４４４Ｒは、シリンドリカル平凹レンズであり、青色光の光路上に配置された光学レンズ４４４Ｂは、シリンドリカル平凸レンズである。
【００３４】
具体的に、シリンドリカル平凹レンズである光学レンズ４４４Ｒ、および、シリンドリカル平凸レンズである光学レンズ４４４Ｂは、それぞれの曲率の軸方向が、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｂの画像形成領域が有するアスペクト比の短手方向に沿うように配置されている。このため、光学レンズ４４４Ｒを透過した光束の結像位置では、当該光束の透過領域の当該長手方向に沿う方向の寸法が、光学レンズ４４４Ｒが設けられていない場合の光束の透過領域に比べて収縮する。一方、光学レンズ４４４Ｂを透過した光束の結像位置では、当該光束の透過領域が当該長手方向に沿う方向の寸法が、光学レンズ４４４Ｂが設けられていない場合の光束の透過領域に比べて拡大する。これにより、投射光の色収差を補正することができる。
なお、本実施形態では、光学レンズ４４４は、射出側偏光板４４３の光束射出側に配置したが、液晶パネル４４１の光束射出側であれば射出側偏光板４４３の光束入射側に配置してもよい。
【００３５】
クロスダイクロイックプリズム４４５は、光学レンズ４４４Ｒ，４４４Ｂから射出された赤色光および青色光と、射出側偏光板４４３から射出された緑色光とを合成してフルカラーの画像光を形成する。このクロスダイクロイックプリズム４４５は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層層が形成されている。これら誘電体多層層は、投射レンズ３と対向する側（Ｇ色光側）に配置された射出側偏光板４４３を介した色光を透過し、残り２つの射出側偏光板４４３（Ｒ色光側およびＢ色光側）を介した色光を反射する。このようにして、各入射側偏光板４４２、各液晶パネル４４１、各射出側偏光板４４３および光学レンズ４４４Ｒ，４４４Ｂにて変調された各色光が合成されてフルカラーの画像光が形成される。
【００３６】
（３）製造装置９の構成
ここで、光学レンズ４４４を製造する製造装置９について説明する。
図２は、光学レンズ４４４の材料となる透光性基板４４４Ａと、当該透光性基板４４４Ａから光学レンズ４４４を製造する製造装置９とを示す斜視図である。
製造装置９は、光学レンズ４４４の材料となる平板状の透光性基板４４４Ａを変位させ、当該透光性基板４４４Ａを研磨して光学レンズ４４４を製造する装置である。
ここで、透光性基板４４４Ａについて説明すると、当該透光性基板４４４Ａは、厚さ０．７〜１．１ｍｍ程度の平板状の透明部材である。この透光性基板４４４Ａは平面視略長方形状を有し、長手方向の長さ寸法は４０ｍｍ程度とされ、短手方向の長さ寸法は３０ｍｍ程度とされている。この透光性基板４４４Ａは、石英ガラス等のガラス基材や合成樹脂等により形成することができる。
【００３７】
このような透光性基板４４４Ａから光学レンズ４４４を製造する製造装置９は、透光性基板４４４Ａが載置される載置面９１Ａを有する台座９１と、当該透光性基板４４４Ａを研磨する研磨手段９２とを備えている。
台座９１の載置面９１Ａには、透光性基板４４４Ａを挟持する一対の挟持部９１１，９１２が突設されている。これら挟持部９１１，９１２は、略直方体形状に形成され、互いに対向する面における幅方向の寸法が、透光性基板４４４Ａの平面視短手方向の長さ寸法より大きく形成されている。また、これら挟持部９１１，９１２のうち、一方の挟持部９１１は、台座９１の載置面９１Ａに沿って摺動自在に設けられており、図示しない駆動手段からの駆動力を得て、他方の挟持部９１２に近接する方向に摺動して透光性基板４４４Ａを挟持部９１１，９１２間に挟み、また、他方の挟持部９１２から離間する方向に摺動して当該透光性基板４４４Ａから離間する。
【００３８】
これら挟持部９１１，９１２により透光性基板４４４Ａを挟持する際には、当該透光性基板４４４Ａに当接して挟持するだけでなく、所定の曲げ応力を作用させて、透光性基板４４４Ａを撓むように湾曲させる。この際、挟持部９１１，９１２は、研磨手段９２により研磨される側の透光性基板４４４Ａの面を当該研磨手段９２に対向させるように、透光性基板４４４Ａを湾曲させる。なお、製造する光学レンズ４４４の曲率と、透光性基板４４４Ａの変位量との関係については、後に詳述する。
【００３９】
研磨手段９２は、図示しない回転手段に接続された軸部９２１と、当該軸部９２１の外周に沿って設けられた略円筒状の研磨部９２２とを備えており、研磨部９２２は、軸部９２１の回転に伴って回転する。この研磨部９２２の外周面は、所定の粗さを有する研磨面となっており、挟持部９１１，９１２によって挟持された透光性基板４４４Ａに接触して、当該透光性基板４４４Ａの平面研磨を行う。なお、研磨手段９２による透光性基板４４４Ａの平面研磨は、当該透光性基板４４４Ａにおいて研磨部９２２に対向する面全てに対して行ってもよく、部分的に行ってもよい。このような場合、研磨部９２２により研磨された領域が色収差補正領域となる。
【００４０】
（４）光学レンズ４４４の製造方法
次に、製造装置９による光学レンズ４４４の製造方法について説明する。なお、以下の説明では、プロジェクタ１において赤色光の光路上に設けられる光学レンズ４４４Ｒであるシリンドリカル平凹レンズの製造について説明する。
図３は、光学レンズ４４４の製造工程を示す図である。また、図４は、当該製造工程の各段階での透光性基板４４４Ａの状態を示す図である。具体的に、図４（Ａ）は、製造装置９に取り付けた状態の透光性基板４４４Ａを示す断面図であり、図４（Ｂ）は、湾曲させた状態の透光性基板４４４Ａを示す断面図である。また、図４（Ｃ）は、研磨中の透光性基板４４４Ａを示す断面図であり、図４（Ｄ）は、湾曲を解消した透光性基板４４４Ａを示す断面図である。
【００４１】
製造装置９による光学レンズの製造工程では、まず、図３および図４（Ａ）に示すように、製造装置９に透光性基板４４４Ａを取り付ける（基板取付工程Ｓ１）。具体的に、この工程Ｓ１においては、製造装置９の台座９１の載置面９１Ａに設けられた一対の挟持部９１１，９１２の間に透光性基板４４４Ａを載置する。この際、透光性基板４４４Ａは、当該透光性基板４４４Ａの長手方向が、挟持部９１１，９１２が互いに近接する方向となるように配置される。すなわち、挟持部９１１，９１２は、透光性基板４４４Ａの短手方向に沿った端面に当接する。
【００４２】
そして、図３および図４（Ｂ）に示すように、挟持部９１１，９１２により、透光性基板４４４Ａを挟持し、所定の曲げ応力を作用させて当該透光性基板４４４Ａを湾曲させる（基板変位工程Ｓ２）。この際、挟持部９１１，９１２は、製造する光学レンズ４４４の曲率半径がｒであり、透光性基板４４４Ａの長手方向の長さ寸法が２ｘである場合には、ｒｓｉｎ（ｘ／２ｒ）で算出される変位量だけ、透光性基板４４４Ａの長手方向の略中央が変位するように湾曲させる。
【００４３】
次に、図３および図４（Ｃ）に示すように、湾曲した状態の透光性基板４４４Ａを、研磨手段９２により平面研磨する（基板研磨工程Ｓ３）。この研磨手段９２による平面研磨において、図４（Ｃ）では、研磨手段９２の研磨部９２２に対向する透光性基板４４４Ａの面のうち、全ての領域を平面研磨しているが、前述のように、当該面のうち一部を平面研磨するようにしてもよい。
この後、図３および図４（Ｄ）に示すように、平面研磨を施した透光性基板４４４Ａから挟持部９１１，９１２を離間させ、当該透光性基板４４４Ａに作用させていた曲げ応力を解消して、透光性基板４４４Ａの湾曲を解消する（変位解消工程Ｓ４）。これにより、透光性基板４４４Ａにおける研磨部９２２に対向する側の面が凹面となり、当該透光性基板４４４Ａは、シリンドリカル平凹レンズとなる。
以上、シリンドリカル平凹レンズである光学レンズ４４４Ｒの製造方法について説明したが、基板変位工程Ｓ２の湾曲方向を逆方向とすることにより、光学レンズ４４４Ｂに用いられるシリンドリカル平凸レンズを製造することも可能である。
【００４４】
以上のような本実施形態の光学レンズ４４４の製造方法およびプロジェクタ１によれば、以下の効果を奏することができる。
すなわち、基板変位工程Ｓ２にて、平板状の透光性基板４４４Ａを挟持部９１１，９１２により挟み込んで湾曲させ、透光性基板４４４Ａの湾曲による突出方向側の面、または、当該突出方向側とは反対側の面を、基板研磨工程Ｓ３にて平面研磨した後、変位解消工程Ｓ４にて、挟持部９１１，９１２を透光性基板４４４Ａから離間して、当該透光性基板４４４Ａの変位を解消することにより、光学レンズ４４４として用いられるシリンドリカル平凹レンズおよびシリンドリカル平凸レンズを製造することができる。
これによれば、透光性基板４４４Ａに作用させる曲げ応力を調整し、変位量を調整して湾曲させた透光性基板４４４Ａを平面研磨することにより、様々な曲率の光学レンズ４４４を製造することができる。
【００４５】
ここで、磨き皿を用いて光学レンズ４４４を製造する場合には、当該磨き皿は製造する光学レンズ４４４の曲率半径ｒに応じて用意する必要があるため、他の曲率半径ｒを有する光学レンズの製造には利用できず、光学レンズ４４４の製造コストが増大する。これに対し、本実施形態の製造方法においては、このような磨き皿を用意する必要がないので、様々な曲率を有する光学レンズをそれぞれ製造することができるほか、当該光学レンズの製造コストを低減することができる。
【００４６】
また、曲率半径ｒが大きい光学レンズ４４４を製造する場合には、大きな磨き皿を必要となるため、光学レンズ４４４の製造工程が煩雑となる。これに対し、本実施形態の光学レンズの製造方法においては、湾曲した透光性基板４４４Ａを平面研磨した後、当該透光性基板４４４Ａの湾曲を解消することで光学レンズ４４４を製造することができる。従って、光学レンズ４４４の製造工程を簡略化することができる。
【００４７】
さらに、基板変位工程Ｓ２では、透光性基板４４４Ａの長手方向に直交する端面、すなわち、短手方向に沿った端面に挟持部９１１，９１２を当接させた状態で、これら挟持部９１１，９１２を近接するように移動させることで、透光性基板４４４Ａを湾曲させる。これによれば、熱を加えるなどして透光性基板４４４Ａを湾曲させる場合に比べ、当該透光性基板４４４Ａの変位量を調節しやすくすることができる。従って、透光性基板４４４Ａの変位量を適切に設定することができ、精度の高い光学レンズ４４４を製造することができる。
【００４８】
また、基板変位工程Ｓ２にて、湾曲する透光性基板４４４Ａの変位量は、前述のように、ｒｓｉｎ（ｘ／２ｒ）から算出される変位量に設定される。これによれば、当該変位量となるように湾曲させた透光性基板４４４Ａを平面研磨した後、透光性基板４４４Ａの湾曲を解消することにより、所望の曲率半径ｒを有する光学レンズ４４４を製造することができる。従って、所望の曲率半径ｒを有する光学レンズ４４４を適切かつ簡易に製造することができる。
【００４９】
加えて、基板変位工程Ｓ２にて、挟持部９１１，９１２は、透光性基板４４４Ａの長手方向に沿って、台座９１上を互いに近接する方向に摺動する。このため、湾曲した透光性基板４４４Ａの軸方向は、当該透光性基板４４４Ａの短手方向に沿った方向となる。これによれば、透光性基板４４４Ａを湾曲させる際の曲げ応力、すなわち、圧力を小さくすることができるので、当該透光性基板４４４Ａを湾曲させやすくすることができるほか、透光性基板４４４Ａの変位量をより適切に調整することができる。従って、光学レンズ４４４の製造工程を一層簡略化することができるほか、精度の高い光学レンズ４４４を製造することができる。
【００５０】
一方、本実施形態のプロジェクタ１では、前述の製造方法により製造された光学レンズ４４４を色収差補正用レンズとして用いている。具体的には、赤色光が入射する射出側偏光板４４３の光束射出側には、シリンドリカル平凹レンズである光学レンズ４４４Ｒが配置され、青色光が入射する射出側偏光板４４３の光束射出側には、シリンドリカル平凸レンズである光学レンズ４４４Ｂが配置されている。これによれば、赤色光および青色光の結像位置を緑色光の結像位置に合わせることができる。従って、投射画像の色収差を適切に補正することができる。
また、光学レンズ４４４Ｒ，４４４Ｂにより、赤色光および青色光の結像位置を、これら赤色光および青色光の中間波長である緑色光の結像位置に合わせるように補正することにより、それぞれの補正量を小さくすることができる。従って、投射位置における各色画像のずれを一層抑制することができる。
【００５１】
さらに、光学レンズ４４１Ｒ，４４１Ｂは、光変調装置としての各液晶パネル４４１の画像形成領域が有する横１６：縦９のアスペクト比の長手方向に曲率方向が沿うように配置されている。すなわち、シリンドリカル平凹レンズおよびシリンドリカル平凸レンズとして構成された光学レンズ４４４Ｒ，４４４Ｂにおける曲率の軸方向、すなわち、凹面および凸面の軸方向は、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｂの画像形成領域が有するアスペクト比の短手方向に沿うように配置されている。これによれば、結像位置において、緑色画像の投射領域に対する赤色画像の投射領域の長手方向の拡大、および、青色画像の長手方向の収縮を適切に補正することができるので、当該赤色画像および青色画像を、緑色画像の投射位置により適切に合わせることができる。従って、投射画像の色収差をより適切に補正することができる。
【００５２】
（５）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、基板変位工程Ｓ２にて、基板の長手方向の両端の端面、すなわち、短手方向に沿った両端面に所定の圧力を加えることにより当該基板を湾曲させていたが、本発明はこれに限らない。例えば、基板の湾曲方向側すなわち突面側を平面研磨する際には、当該基板の湾曲方向側とは反対側の面に圧力を加えることにより基板を湾曲させてもよい。また、別の方法として、基板に熱を加えることにより、当該基板を湾曲させるようにしてもよい。
【００５３】
前記実施形態では、光学レンズ４４４の基板として、平面視略長方形状で、かつ、平板状の透光性基板４４４Ａを用いたが、本発明はこれに限らない。例えば、平面視略円形状の基板や、平面視略楕円形状の基板、さらに、平面視略正方形状の基板により、光学レンズ４４４を製造してもよい。また、これら透光性基板の寸法についても、適宜設定してよい。
【００５４】
前記実施形態では、シリンドリカル平凹レンズである光学レンズ４４４Ｒの製造においては、透光性基板４４４Ａの湾曲による突出方向側の面を平面研磨し、また、シリンドリカル平凸レンズである光学レンズ４４４Ｂの製造においては、透光性基板４４４Ａの湾曲による突出方向側とは反対側の面を平面研磨するとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、当該突出方向側の面、および、突出方向側とは反対側の面のそれぞれを平面研磨することにより、光学レンズを製造してもよい。
【００５５】
前記実施形態では、基板変位工程Ｓ２にて、挟持部９１１，９１２を透光性基板４４４Ａの短手方向に沿う端面に当接させ、当該挟持部９１１，９１２を互いに近接する方向に摺動させることにより、当該透光性基板４４４Ａを湾曲させるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、透光性基板４４４Ａの長手方向に沿う端面に挟持部９１１，９１２を当接させ、当該透光性基板４４４Ａを湾曲させるようにしてもよい。また、挟持部９１１，９１２の他に、一対の挟持部を別途設け、透光性基板４４４Ａの全ての外周面に対して圧力を加えて、当該透光性基板４４４Ａを湾曲させるようにしてもよい。また、透光性基板４４４Ａの一方の面に、略球状等の部材や、略円筒状の部材を押圧することにより、当該透光性基板４４４Ａを湾曲させるようにしてもよい。
【００５６】
前記実施形態では、前述の製造方法により製造された光学レンズ４４４は、色収差補正用レンズとしてプロジェクタ１に配置したが、本発明はこれに限らない。例えば、他の光学変換を行うレンズとして採用してもよい。
また、前記実施形態では、光学レンズ４４４Ｒ，４４４Ｂは、赤色光用および青色光用の射出側偏光板４４３の光束射出側に配置されるとしたが、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｂの光束射出側で、かつ、クロスダイクロイックプリズム４４５の光束入射側に配置されていればよく、射出側偏光板４４３の光束入射側に配置されていてもよい。
さらに、前記実施形態では、色収差補正用レンズである光学レンズ４４４Ｒ，４４４Ｂを赤色光および青色光の光路上に配置するとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、所定波長の色光の結像位置に他の色光の結像位置を合わせるように、光学レンズ４４４を配置するようにすればよい。
【００５７】
前記実施形態では、光学レンズ４４４Ｒ，４４４Ｂは、当該光学レンズ４４４Ｒ，４４４Ｂの曲率の軸方向が、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｂの画像形成領域のアスペクト比の短手方向に沿うように配置されるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、光学レンズ４４４Ｒ，４４４Ｂは、光学レンズ４４４Ｒ，４４４Ｂの曲率の軸方向が、当該アスペクト比の長手方向に沿うように配置されていてもよい。
【００５８】
前記実施形態では、プロジェクタ１は、３つの液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ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、あるいは、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも、本発明を適用可能である。
また、前記実施形態では、光学ユニット４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。
さらに、前記実施形態では、光束入射面と光束射出面とが異なる透過型の液晶パネル４４１を用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。
【００５９】
前記実施形態では、光変調装置として液晶パネル４４１を備えたプロジェクタ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にも、本発明を適用することも可能である。このような光変調装置を用いた場合、光束入射側および光束射出側の偏光板４４２，４４３は省略することができる。
また、前記各実施形態では、スクリーンを観察する方向から画像投射を行なうフロントタイプのプロジェクタ１のみを例示したが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から画像投射を行なうリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、光学レンズの製造方法に利用でき、特にプロジェクタの色収差補正用のシリンドリカルレンズの製造方法として好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態に係るプロジェクタの構成を示す模式図。
【図２】前記実施形態における透光性基板および製造装置を示す斜視図。
【図３】前記実施形態における光学レンズの製造工程を示す図。
【図４】（Ａ）前記実施形態における製造装置に取り付けた状態の透光性基板を示す断面図。（Ｂ）前記実施形態における湾曲させた状態の透光性基板を示す断面図。（Ｃ）前記実施形態における研磨中の透光性基板を示す断面図。（Ｄ）前記実施形態における湾曲を解消した透光性基板を示す断面図。
【符号の説明】
【００６２】
１…プロジェクタ、４２…色分離光学装置、４１６…光源ランプ（光源）、４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）…液晶パネル（光変調装置）、４４４（４４４Ｒ，４４４Ｂ）…光学レンズ、４４４Ａ…透光性基板、４４５…クロスダイクロイックプリズム（色合成光学装置）、Ｓ２…基板変位工程、Ｓ３…基板研磨工程、Ｓ４…変位解消工程。
【図１】
2008046550.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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