(57)【要約】【課題】充填不足や割れを防止すると共に、耐熱性が向上したレンズアレイおよびその製造方法を提供する。【解決手段】レンズアレイ１２０は、透光性を有する光学材料をモールド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１２１と、ベース部１２１の一方の平坦面１２１ｂ上の略矩形状の領域に、平坦面１２１ｂから突起して形成された複数の小レンズ１２２とを備え、略矩形状の領域の最外周に形成された小レンズ１２２の外周側壁１２２ｂと、平坦面１２１ｂとが交わる境界領域のコーナー部に、曲面１２３が形成されている。【選択図】図４
2007127749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する光学材料をモールド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の略矩形状の領域に、前記ベース部の一方の面から突起して形
成された複数の小レンズとを備え、
前記略矩形状の領域の最外周に形成された前記小レンズの側壁と、前記ベース部の一方
の面とが交わる境界領域のコーナー部が、曲面で形成されていることを特徴とするレンズ
アレイ。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズアレイであって、
前記曲面の曲率半径が、０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とするレンズアレイ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のレンズアレイであって、
前記透光性を有する光学材料が白板ガラスであり、
カリ塩を用いたイオン変換処理により化学強化されていること特徴とするレンズアレイ
。
【請求項４】
透光性を有する光学材料をモールドプレス成形することによりレンズアレイを製造する
ための製造方法において、
前記レンズアレイは、
略板状のベース部と該ベース部の一方の面の略矩形状の領域に、前記ベース部の一方の
面から突起して形成される複数の小レンズとを有し、
前記略矩形状の領域の最外周に形成された前記小レンズの側壁と前記ベース部の一方の
面とが交わる境界領域のコーナー部に曲面が形成されるレンズアレイであって、
前記レンズアレイの第１の面を成形するための第１の成形型と、前記略矩形状の領域の
最外周に形成された前記小レンズの側壁と前記ベース部の一方の面とが交わる境界領域の
コーナー部に形成された曲面を含む第２の面を成形するための第２の成形型と、からなる
キャビティ内に、
透光性を有する光学材料を載置してモールドプレス成形することを特徴とするレンズア
レイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ等の電気光学装置に用いられるレンズアレイに関し、特に、透
光性を有する光学材料をモールドプレス成形することによって製造されるレンズアレイ及
びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタは、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。
プロジェクタの照明光学系は、通常、光源装置と、第１および第２のレンズアレイと、
重畳レンズ等を備えている。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
レンズアレイ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。
【０００３】
なお、こうしたレンズアレイは、透光性を有する光学材料からなり、略矩形の外形形状
の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が形成されている。また、ベー
ス部の外周部には、一般的に、レンズアレイをプロジェクタの上下の筐体に案内、保持す
る等のための平坦部を備えている。一方、レンズアレイの製造方法として、平板ガラス基
板もしくは透光性樹脂基板をプレス成形する手法が提案されている（例えば、特許文献１
参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−５６１０１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、プレス成形（モールドプレス成形）を用いるレンズアレイの製造方法は
、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
、ベース部上にマトリクス状に配列された最外周小レンズのレンズ側壁と平坦部との境界
領域に、略直角のコーナー部を有するために、プレス成形する際に、成形される光学材料
の流動が悪く、充填不足や割れ等の不具合が発生する。また、境界領域には集中応力が発
生し、耐熱性を劣化させる等の要因となっている。境界領域における集中応力の発生は、
小レンズに内部歪を与え、プロジェクタにおける照明光学系の光の利用効率を低下してし
まう。
【０００６】
本発明は、こうした課題を解決するためになされたものであり、充填不足や割れを防止
すると共に、耐熱性が向上したレンズアレイおよびその製造方法を提供することを目的と
する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のレンズアレイは、透光性を有する光学材料をモールド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の略
矩形状の領域に、前記ベース部の一方の面から突起して形成された複数の小レンズとを備
え、前記略矩形状の領域の最外周に形成された前記小レンズの側壁と、前記ベース部の一
方の面とが交わる境界領域のコーナー部が、曲面で形成されていることを特徴とする。
【０００８】
これによれば、略板状のベース部の一方の面の略矩形状の領域に、ベース部の一方の面
から突起して形成された複数の小レンズとを備え、略矩形状の領域の最外周に形成された
小レンズの側壁と、ベース部の一方の面とが交わる境界領域のコーナー部が、曲面で形成
されていることにより、充填不足や割れを防止し、精度良いレンズアレイが得られる。ま
た、このレンズアレイを液晶プロジェクタ等に用いれば、光の利用効率を向上させ、明る
い画像を投写表示することが可能となる。
【０００９】
また、本発明のレンズアレイは、前記曲面の曲率半径が、０．１〜０．５ｍｍであるこ
とを特徴とする
これによれば、略矩形状の領域の最外周に形成された小レンズの側壁と、ベース部の一
方の面とが交わる境界領域のコーナー部に、曲率半径０．１〜０．５ｍｍの曲面が形成さ
れていることにより、充填不足や割れを防止し、精度良いレンズアレイが得られる。
【００１０】
また、本発明のレンズアレイは、前記透光性を有する光学材料が白板ガラスであり、カ
リ塩を用いたイオン変換処理により化学強化されていることを特徴とする。
これによれば、レンズアレイが白板ガラスの光学材料からなり、カリ塩を用いたイオン
変換処理により強化されていることで、安価でしかも機械的強度が低い白板ガラスであっ
ても、温度差２００℃程度の急冷等の耐熱衝撃強度にも耐える機械的強度を得ることがで
きる。
【００１１】
また、本発明のレンズアレイの製造方法は、透光性を有する光学材料をモールドプレス
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方法において、前記レンズアレイ
は、略板状のベース部と該ベース部の一方の面の略矩形状の領域に、前記ベース部の一方
の面から突起して形成される複数の小レンズとを有し、前記略矩形状の領域の最外周に形
成された前記小レンズの側壁と前記ベース部の一方の面とが交わる境界領域のコーナー部
とに曲面が形成されるレンズアレイであって、前記レンズアレイの第１の面を成形するた
めの第１の成形型と、前記略矩形状の領域の最外周に形成された前記小レンズの側壁と前
記ベース部の一方の面とが交わる境界領域のコーナー部に形成された曲面を含む第２の面
を成形するための第２の成形型と、からなるキャビティ内に、透光性を有する光学材料を
載置してモールドプレス成形することを特徴とする。
【００１２】
この製造方法によれば、レンズアレイの第１の面を成形するための第１の成形型と、モ
ールドプレス成形されるレンズアレイのベース部の一方の面の略矩形状の領域に、ベース
部の一方の面から突起して形成される複数の小レンズの最外周の小レンズの側壁とベース
部の一方の面とが交わる境界領域のコーナー部に形成される曲面を含む第２の面を成形す
るための第２の成形型と、のキャビティ内に、透光性を有する光学材料を載置し、モール
ドプレス成形することにより、第２の成形型の第２の面に沿うように光学材料が展延し易
くなるため、充填不足や割れを防止し、各成形面に精度良く倣った形状のレンズアレイを
成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態は本発明を電気光学装
置としての液晶プロジェクタに適用した場合で説明する。
図１は、本発明のレンズアレイを組み込んだ液晶プロジェクタの光学系を示す概略構成
図である。
【００１４】
図１において、液晶プロジェクタ１は、照明光学系１００と、ダイクロイックミラー２
０１，２０２、反射ミラー２０３を有する色光分離光学系２００と、集光レンズ２１１、
リレーレンズ２１３、反射ミラー２１２，２１４を有するリレー光学系２１０とを備え、
さらに、３枚のフィールドレンズ３０１，３０２，３０３と、液晶ライトバルブ４００（
４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ）と、クロスダイクロイックプリズム（以後、プリズムと
表す）５００と、投写レンズ６００とを備えている。また、照明光学系１００から射出さ
れた光束を色光分離光学系２００の方向に導くための反射ミラー１０４を備えている。な
お、反射ミラー１０４は、光学系の構成によっては、必ずしも必要ではない。
これらの液晶プロジェクタ１を構成する光学系の各要素は、いずれも図示しない上筐体
と下筐体に案内、保持され、さらに上下の外装ケース等に収容される。
【００１５】
図２は、液晶プロジェクタ１の光学系を構成する照明光学系１００の説明図である。
照明光学系１００は、光源装置１１０と、第１のレンズアレイ１２０および第２のレン
ズアレイ１３０と、偏光変換素子アレイ１４０と、重畳レンズ１５０とを備えている。各
光学部品は、システム光軸１００ａを基準として配置されている。このシステム光軸１０
０ａは、光源装置１１０から射出される光線束の中心軸（主光線）を表す。
【００１６】
光源装置１１０は、ランプ１１１と、回転放物面形状の凹面を有するリフレクタ１１２
とを備えている。ランプ１１１から射出された光は、リフレクタ１１２によって反射され
てシステム光軸１００ａに略平行な光線束として第１のレンズアレイ１２０の方向に射出
される。なお、ランプ１１１としては、ハロゲンランプ、メタルハライドランプおよび高
圧水銀ランプ等を用いることができる。
【００１７】
第１のレンズアレイ１２０および第２のレンズアレイ１３０は、それぞれ複数からなる
同数の小レンズ１２２，１３２を有している。第１のレンズアレイ１２０は、光源装置１
１０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。第２のレンズアレイ１３０は、第１のレンズアレイ１２０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１００ａと略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１３０は、重畳レンズ１５０と共に第１のレンズアレイ１２０の各
小レンズ１２２から射出された部分光線束を、液晶ライトバルブ４００上に照明させる機
能を有している。
【００１８】
各小レンズ１２２，１３２は、平凸状の偏心レンズであり、図２中に矢印で示すｘ方向
から見たときの各小レンズ１２２，１３２の輪郭が、液晶ライトバルブ４００とほぼ相似
形となるように設定されている。ただし、小レンズ１２２と小レンズ１３２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１２０の最外
周小レンズ１２２は、分割された部分光線束の中心軸（主光線）がシステム光軸１００ａ
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１３０の最外周小
レンズ１３２は、システム光軸１００ａに対して斜めに入射する部分光線束の中心軸が、
システム光軸１００ａとほぼ平行となるように偏心されている。
【００１９】
第１のレンズアレイ１２０および第２のレンズアレイ１３０の各小レンズ１２２，１３
２の向きは、本実施形態においては、図示のように、互いに異なる方向を向いているが、
＋ｘ方向あるいは−ｘ方向のどちらを向いても良い。なお、レンズアレイの詳細な構成お
よび製造方法については、後述する。
こうした第１のレンズアレイ１２０の各小レンズ１２２から射出された部分光線束は、
第２のレンズアレイ１３０の各小レンズ１３２を介して、偏光変換素子アレイ１４０内に
おいて集光される。
【００２０】
次に、偏光変換素子アレイ１４０について説明する。図３（ａ）は偏光変換素子アレイ
１４０の部分斜視図であり、図３（ｂ）は偏光変換素子アレイ１４０の作用を示す模式図
である。なお、図３（ａ），（ｂ）に示す偏光変換素子アレイ１４０は、システム光軸１
００ａを通過するｚ軸で２等分された状態を示す。したがって実際の偏光変換素子アレイ
１４０は、システム光軸１００ａを通過するｚ軸に対して線対称の形状を有する。
【００２１】
偏光変換素子アレイ１４０は、入射された光束を１種類の直線偏光光（ｓ偏光光やｐ偏
光光）に変換して射出する機能を有する。なお、本実施形態においては、ｓ偏光光に変換
する機能を有する。
偏光変換素子アレイ１４０は、遮光板１４１と、偏光ビームスプリッタアレイ１４２と
、偏光ビームスプリッタアレイ１４２の光射出面に選択的に配置された複数のλ／２位相
差板１４３とを備えている。
【００２２】
偏光ビームスプリッタアレイ１４２は、略平行四辺形の断面形状を有する柱状のガラス
材１４２ａが複数貼り合わされて構成されている（但し、最端部は除く）。各ガラス材１
４２ａの界面には、図中に破線で示す偏光分離膜１４２ｂと実線で示す反射膜１４２ｃと
が交互に形成されている。なお、偏光分離膜１４２ｂとしては誘電体多層膜が用いられ、
反射膜１４２ｃとしては誘電体多層膜や金属膜を用いることができる。
【００２３】
遮光板１４１は、開口面１４１ａと遮光面１４１ｂとがストライプ状に配列されて構成
されている。開口面１４１ａと遮光面１４１ｂとは、それぞれ偏光分離膜１４２ｂと反射
膜１４２ｃとに対応して設けられている。これにより、偏光変換素子アレイ１４０に入射
する部分光線束は、開口面１４１ａを介して偏光ビームスプリッタアレイ１４２の偏光分
離膜１４２ｂのみに入射し、反射膜１４２ｃには入射しない。
【００２４】
第１のレンズアレイ１２０から射出され、第２のレンズアレイ１３０を介してシステム
光軸１００ａと略平行に揃えられた各部分光線束の主光線は、遮光板１４１の開口面１４
１ａに入射する。開口面１４１ａを通過した部分光線束は、偏光分離膜１４２ｂ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１４２ｂを透過して、偏光ビームスプリッタアレイ１４２から射出される。一方
、ｓ偏光の部分光線束は偏光分離膜１４２ｂで反射され、反射膜１４２ｃ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１４２から射出される。
【００２５】
λ／２位相差板１４３は、偏光ビームスプリッタアレイ１４２の光射出面のうち、偏光
分離膜１４２ｂ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１４３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１４３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、偏光変換素子アレイ１４０に
入射した部分光線束（ｓ偏光とｐ偏光）は、ｓ偏光の部分光線束に変換されて射出される
。
【００２６】
したがって、第１のレンズアレイ１２０から射出された複数の部分光線束は、偏光変換
素子アレイ１４０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共に、そ
れぞれ偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光（ｓ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、重畳レンズ１５０によって液晶ライトバルブ４００上で重畳さ
れる。この重畳の際、液晶ライトバルブ４００上を照明する光の強度分布は、ほぼ均一と
なっている。
【００２７】
そして、照明光学系１００において偏光方向の揃った照明光は、図１に示すように、反
射ミラー１０４により色光分離光学系２００の方向に導かれ、色光分離光学系２００、リ
レー光学系２１０および３枚のフィールドレンズ３０１，３０２，３０３を介して、液晶
ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを照明する。
【００２８】
色光分離光学系２００は、照明光学系１００から射出される光束を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ
）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する機能を有している。
ダイクロイックミラー２０１は、重畳レンズ１５０から射出される光のうち赤色光成分
を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反射する。ダイクロイックミラー２
０１を透過した赤色光は、反射ミラー２０３で反射され、フィールドレンズ３０１を通っ
て赤色光用の液晶ライトバルブ４００Ｒに達する。このフィールドレンズ３０１は、重畳
レンズ１５０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。他の液晶ライトバルブ４００Ｇ，４００Ｂの前に設けられたフィールドレンズ３
０２，３０３も同様に作用する。
【００２９】
さらに、ダイクロイックミラー２０１で反射された青色光と緑色光のうち、緑色光はダ
イクロイックミラー２０２によって反射され、フィールドレンズ３０２を通って緑色光用
の液晶ライトバルブ４００Ｇに達する。一方、青色光は、ダイクロイックミラー２０２を
透過し、リレー光学系２１０、すなわち、集光レンズ２１１、反射ミラー２１２、リレー
レンズ２１３、および反射ミラー２１４を通り、さらにフィールドレンズ３０３を通って
青色光用の液晶ライトバルブ４００Ｂに達する。
【００３０】
なお、青色光にリレー光学系２１０が用いられているのは、青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、集光レンズ２１１に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ
３０３に伝えるためである。
【００３１】
３つの液晶ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、入射した光を、与えられた
画像情報（画像信号）に従って変調する電気光学装置としての機能を有している。これに
より、３つの液晶ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに入射した各色光は、与え
られた画像情報に従って変調されて各色光の画像を形成する。
なお、３つの液晶ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの光入射面側と光出射面
側には、偏光板（図示せず）が設けられている。
【００３２】
３つの液晶ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから射出された３色の変調光は
、クロスダイクロイックプリズム５００に入射する。クロスダイクロイックプリズム５０
０は、３色の変調光を合成してカラー画像を形成する色光合成光学系としての機能を有し
ている。クロスダイクロイックプリズム５００には、赤色光を反射する誘電体多層膜と、
青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に略Ｘ字状に形成されて
いる。これらの誘電体多層膜によって３色の変調光が合成されて、カラー画像を投写する
ための合成光が形成される。
このクロスダイクロイックプリズム５００で生成された合成光は、投写レンズ６００の
方向に射出される。投写レンズ６００は、この合成光をスクリーンＳＣ上に投写する機能
を有し、スクリーンＳＣ上にカラー画像を表示する。
【００３３】
次に、レンズアレイ１２０，１３０について説明する。なお、第１のレンズアレイ１２
０および第２のレンズアレイ１３０は、同様な構成を有し、同様な方法により製造するこ
とができる。したがって以下の説明は、第１のレンズアレイ１２０（以後、レンズアレイ
１２０と示す）の場合で説明する。
図４（ａ）はレンズアレイ１２０の正面模式図であり、図４（ｂ）は同図（ａ）のＡ−
Ａ面における断面模式図であり、図４（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ面における断面模式図
であり、、図４（ｄ）は最外周小レンズ１２２がベース部１２１と交わる部分を拡大して
示すレンズアレイ１２０の部分断面図である。
【００３４】
レンズアレイ１２０は、透光性を有する光学材料としてのガラス素材（硝材）からなり
、略矩形の外形形状を有する略板状のベース部１２１と、ベース部１２１の２つの平坦面
の内の一方の平坦面１２１ｂ上に、平坦面１２１ｂから突起する複数の小レンズ１２２が
形成されたレンズ面１２０ａとを備えている。すなわち、ベース部１２１の平坦面１２１
ｂは、小レンズ１２２（レンズ面１２０ａ）に対して段差部を成している。なお、ベース
部１２１の平坦面１２１ａおよび１２１ｂは、レンズアレイ１２０の製造、組み込み等に
おける基準面となる面である。
ガラス素材としては、光学ガラス、白板ガラス等のスライドガラス、あるいは石英ガラ
ス等を用いることができる。本実施形態におけるレンズアレイ１２０は、ガラス素材とし
て安価な白板ガラスからなる。
【００３５】
複数の小レンズ１２２は、ベース部１２１の略矩形の外形形状の各外縁から内側に所定
寸法Ｃ離れた略矩形状の領域内に、マトリクス状に配列されている。本実施形態における
所定寸法Ｃは、例えば、略２ｍｍであり、横方向（ｙ方向）に６列、縦方向（ｚ方向）に
８行の計４８個の小レンズ１２２が形成されている。
【００３６】
各小レンズ１２２は、略矩形の輪郭を有する平凸状の偏心レンズであり、システム光軸
１００ａ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。
また、各小レンズ１２２の略矩形の輪郭は、各液晶ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，
４００Ｂの形状とほぼ相似形をなすように設定されている。例えば、液晶ライトバルブ４
００の画像形成領域のアスペクト比（横と縦の寸法の比率）が４：３であるならば、各小
レンズ１２２のアスペクト比も４：３に設定される。また、各小レンズ１２２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。
【００３７】
そして、ｙ方向に沿って配列された小レンズ１２２の厚みは、レンズアレイ１２０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。小レンズ１２２
の厚みとは、光入射面と光射出面との間の最大距離を示す。本実施形態の場合の矩形状の
領域の最外周に形成された小レンズ（最外周小レンズ）１２２の厚みは、例えば、略３．
５ｍｍであり、板状のベース部１２１の厚み（平坦面１２１ａと１２１ｂとの距離）は、
略２．５ｍｍである。すなわち、ベース部１２１の平坦面１２１ｂと、最外周小レンズ１
２２との段差量（突起量）は１ｍｍ程度である。
【００３８】
また、レンズ面１２０ａは、隣接する２つの小レンズ１２２の境界部に段差を極力生じ
させないように、各小レンズ１２２のレンズ面同士が連続するように接続されて形成され
ている。また、矩形状の領域の最外周に形成された小レンズ（最外周小レンズ）１２２の
外周側壁１２２ｂは、ベース部１２１の平坦面１２１ｂに向かって略垂直に延伸し、外周
側壁１２２ｂがベース部１２１の平坦面１２１ｂと交わる境界領域のコーナー部に、曲面
（所定の曲率を有する面取り面）１２３が連続的に形成されている。本実施形態における
曲面１２３は、例えば、曲率半径が０．４ｍｍ程度の面取り面から成る。
【００３９】
一方、平坦面１２１ａと、平坦面１２１ｂと、ベース部１２１の略矩形の外形形状の端
面１２１ｃと、最外周小レンズ１２２の外周側壁１２２ｂが平坦面１２１ａに向かって略
垂直に延伸した線とで囲まれる鍔部α（図４（ｄ）に斜線で示す）は、レンズアレイ１２
０を液晶プロジェクタ１の筐体に組み込む際の位置決め機能を有する。
【００４０】
図５は、レンズアレイ１２０が液晶プロジェクタ１の筐体に組み込まれた状態の一例を
示す断面図である。
レンズアレイ１２０は、液晶プロジェクタ１の下筐体１０と上筐体１１の間に組み込ま
れる。下筐体１０には、平坦面１２１ａに沿って上下方向に延伸し、システム光軸１００
ａに垂直な溝１０ａが形成されている。一方、上筐体１１には、同様に平坦面１２１ａに
沿って上下方向に延伸し、システム光軸１００ａに垂直な案内壁１１ａが形成されている
。
【００４１】
そして、レンズアレイ１２０は、レンズアレイ１２０のｚ方向の下端に位置する鍔部α
（図４参照）をシステム光軸１００ａの垂直方向にして、溝１０ａに挿入される。溝１０
ａに挿入されたレンズアレイ１２０の鍔部αは、ねじ２０を介して下筐体１０に固定され
る固定バネ２２によって、システム光軸１００ａの上流側（図２に示すｘ方向）に圧接さ
れている。一方、レンズアレイ１２０のｚ方向の上端に位置する鍔部αは、ねじ２１を介
して上筐体１１に固定された固定バネ２３によって、案内壁１１ａに圧接されている。す
なわち、レンズアレイ１２０は、平坦面１２１ｂを基準面として、システム光軸１００ａ
に垂直に、筐体の所定の位置に位置決めされると共に、固定される。
【００４２】
なお、レンズアレイ１２０の鍔部αは、位置決め機能の他に、例えば、レンズアレイ１
２０の片面もしくは両面に、紫外線カット膜等のコーティング膜を蒸着形成する場合に、
蒸着治具への保持基準および案内保持部として用いたり、洗浄の際の洗浄治具等への取り
付け部として用いられる。さらには、レンズアレイ１２０を種別するためのマークの刻印
エリアとして用いることができる。
【００４３】
この様に構成されたレンズアレイ１２０は、加熱されて軟化した平板プリフォームをモ
ールドプレス成形することによって製造される。
【００４４】
次に、レンズアレイ１２０の製造方法について説明する。
図６は、レンズアレイ１２０の製造方法を示す工程説明図であり、図６（ａ）はモール
ドプレス成形する成形金型が開いた状態の断面図であり、図６（ｂ）はモールドプレス成
形状態における成形金型の断面図であり、図６（ｃ）はモールドプレス成形後における成
形金型が開いた状態の断面図である。なお、図６は、前述の図４（ｃ）に示すレンズアレ
イ１２０の断面における態様で示す。
【００４５】
図６（ａ）において、レンズアレイ１２０をモールドプレス成形する成形金型７００は
、閉じられたときにキャビティを構成する第１の成形型としての下型７１０と、第２の成
形型としての上型７２０と、の２つの金型を備えている。なお、下型７１０と上型７２０
は、略矩形の外形形状を有している。
【００４６】
下型７１０は、ベース部１２１の平坦面１２１ａを創生すると共に、上型７２０の突き
当て面となる平面状の第１の面としての成形面Ｍ１を有している。
上型７２０は、入れ子７２１、入れ子枠７２２と、それらを保持する母型７２３を備え
ている。上型７２０の第２の面としての成形面Ｍ２は、入れ子７２１および入れ子枠７２
２の成形面と、母型７２３の成形面と、下型７１０との突き当て面７２３ａを有している
。
【００４７】
入れ子７２１の成形面は、複数の小レンズ１２２がマトリクス状に配列された凹凸状の
レンズ面１２０ａを創生する。入れ子枠７２２の成形面は、最外周小レンズ１２２の外周
側壁１２２ｂ、曲面１２３、およびベース部１２１の平坦面１２１ｂを創生する。母型７
２３の成形面は、ベース部１２１の略矩形の外形形状の端面１２１ｃを創生する（何れも
、図４（ｃ）参照）。下型７１０、上型７２０、入れ子７２１、入れ子枠７２２、母型７
２３の材質は、ステンレス鋼、ダイス鋼、超硬合金、セラミック等が用いられる。この内
、耐熱性や耐久性に優れた超硬合金またはセラミックを用いるのが好ましい。
【００４８】
なお、入れ子枠７２２は、レンズアレイ１２０の最外周小レンズ１２２の外周側壁１２
２ｂとベース部１２１の平坦面１２１ｂを創生する境界領域のコーナー部に、曲面１２３
を創生する曲率を有する面取り面７２２ａを有する。入れ子枠７２２と入れ子７２１との
クリアランスは数μｍ程度の寸法精度で形成されているため、入れ子７２１の組み付けや
入れ替え等の出し入れの際には、型のカケ等に十分に注意する必要があるが、面取り面７
２２ａを有することで、容易に嵌め合うことができる。
【００４９】
このように構成された成形金型７００のキャビティ内（下型７１０の成形面Ｍ１上）に
、約６００〜７００℃程度に加熱されて、軟化した白板ガラスからなる平板プリフォーム
８００が載置される。平板プリフォーム８００のは、モールドプレス成形されるレンズア
レイ１２０の略矩形の輪郭から一回り程度小さな平面形状からなり、予め厚さの異なる複
数の平板プリフォームを予備成形して設定された厚さが用いられる。
【００５０】
そして、図６（ｂ）において、上型７２０、あるいは上型７２０と下型７１０にプレス
力を加えることにより、上型７２０、下型７１０とが閉じられて、平板プリフォーム８０
０がモールドプレス成形される。平板プリフォーム８００は、キャビティ内に展延されて
充填し、下型７１０の成形面Ｍ１と上型７２０の成形面Ｍ２に倣った形状に創生される。
このモールドプレス成形時に、成形されるレンズアレイ１２０の最外周小レンズ１２２
の外周側壁１２２ｂと平坦面１２１ｂを創生する境界領域のコーナー部に、面取り面７２
２ａを有することで、軟化した平板プリフォーム８００の流動性が損なわれずに、鍔部α
に侵入し易くなり、割れ、カケ、充填不足等の不具合が大幅に低減すると共に、成形金型
７００の各成形面Ｍ１，Ｍ２に精度良く倣った形状のレンズアレイ１２０を成形すること
ができる。
【００５１】
モールドプレス成形された平板プリフォーム８００は、上型７２０と下型７１０とが閉
じられた状態を保持して、常温程度に冷却される。
そして、図６（ｃ）において、上型７２０と下型７１０とが開かれて、前記図４に示す
複数の小レンズ１２２がマトリクス状に配列された矩形形状のレンズアレイ１２０が得ら
れる。
【００５２】
モールドプレス成形されて得られたレンズアレイ１２０は、化学強化処理等により強化
を行うのが望ましい。
化学強化処理は、例えば、硝酸カリウムや亜硝酸カリウム等のカリ塩が溶解し、液温が
４３５〜４４５℃程度の浴中に、レンズアレイ１２０を浸漬してイオン変換処理を行う。
イオン変換処理は、レンズアレイ１２０を形成するガラス表面層のイオン半径の小さいナ
トリウムイオン（Ｎａ+）が、浴中のイオン半径の大きいカリウムイオン（Ｋ+）に置換し
て、ガラス表面に圧縮応力を発生させる。置換されたイオン半径の大きいＫ+は、ガラス
表面層の体積を増加させようとするが、ガラス内層によって阻止されるために、ガラス表
面層内にガラス表面に沿う方向の圧縮応力が残存して、機械的強度や耐熱強度を高めるこ
とができる。
【００５３】
化学強化処理（イオン変換処理）が施されたレンズアレイ１２０は、白板ガラスのガラ
ス素材を用いて形成されているが、強度的に劣る白板ガラスであっても、温度差２００℃
以上の急冷等の耐熱衝撃強度にも耐える機械的強度を得ることができる。
【００５４】
以上のレンズアレイ１２０において、曲面１２３の好適なサイズの確認を行った。
確認方法は、先ず、面取り面７２２ａサイズが０（ゼロ、すなわち面取り面なし）の入
れ子枠７２２を準備して、レンズアレイ１２０をモールドプレス成形した。そして、上型
７２０から入れ子枠７２２を取外して、新たな面取り面７２２ａを形成加工した後に、上
型７２０に組み付けて、レンズアレイ１２０をモールドプレス成形した。このように面取
り面７２２ａのサイズを順次大きく形成しながら複数種類のモールドプレス成形を行った
。面取り面７２２ａのサイズは、曲率半径が０、０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．５ｍｍ
、０．６ｍｍの５種類を形成加工し、各々についてモールドプレス成形を行った。なお、
モールドプレス成形は、全て同一の成形条件で行った。
【００５５】
そして、モールドプレス成形され、曲面１２３が創生された各レンズアレイ１２０に、
前記のイオン変換処理による化学強化処理を施して、ヒートショック試験による耐熱性品
質の確認を行った。
【００５６】
ヒートショック試験は、モールドプレス成形した各レンズアレイ１２０を、恒温槽内で
略１９０℃に加熱した後に、略２０℃の水中に投入して急冷を行った。この略１９０℃と
略２０℃の温度差１７０℃の値は、液晶プロジェクタ１の使用状態において、光源装置１
１０（ランプ１１１）から射出された光により、レンズアレイ１２０，１３０が約１００
〜１５０℃程度に加熱されることから、耐熱性品質の判定基準とした。また、耐熱性品質
の判定は、ヒートショック試験後のレンズアレイ１２０に割れの発生が有るものを×、無
いものを○と判定した。
【００５７】
曲面１２３の曲率半径が異なる５種類の各レンズアレイ１２０のヒートショック試験の
耐熱性品質の判定結果を以下に示す。
・曲率半径０；×。
・曲率半径０．０５ｍｍ；×。
・曲率半径０．１ｍｍ；○。
・曲率半径０．５ｍｍ；○。
・曲率半径０．６ｍｍ；○。
【００５８】
因みに、曲率半径０のレンズアレイ１２０は、温度差１１０℃（加熱温度１３０℃）程
度からの急冷で割れが発生した。
また、曲率半径０．６ｍｍのレンズアレイ１２０は、割れの発生は無かったもののモー
ルドプレス成形時に、鍔部αの充填不足が発生した。これは、曲率半径０との体積変化が
大きいためと推測される。したがって、充填不足に関しては、曲率半径の大きさに好適な
白板ガラスの平板状の所定形状および成形条件で成形することで解決することができる。
しかしながら、曲率半径を大きくするに従って、筐体に位置決めおよび固定する鍔部αの
長さを確保するために、レンズアレイ１２０の外径寸法が大きくなる。そのため、曲率半
径の大きさは、０．１〜０．５ｍｍ程度が好ましい。言い換えれば、曲率半径の大きさは
、レンズアレイ１２０のベース部１２１の平坦面１２１ｂと、平坦面１２１ｂから突起し
た小レンズ１２２との段差量（図４（ｄ）参照）の５０％程度が好ましい。
【００５９】
以上に説明した本発明の実施形態によれば、レンズアレイ１２０のベース部１２１の平
坦面１２１ｂ上の略矩形状の領域の最外周に形成された最外周小レンズ１２２の外周側壁
１２２ｂと、ベース部１２１の平坦面１２１ｂとが交わる境界領域のコーナー部に、曲率
半径が０．１〜０．５ｍｍ程度の曲面１２３が形成されていることにより、充填不足や割
れを防止し、精度良いレンズアレイ（１２０，１３０）が得られる。
【００６０】
また、本実施形態によれば、モールドプレス成形されて得られたレンズアレイ１２０は
、硝酸カリウムや亜硝酸カリウム等のカリ塩が溶解した浴中に浸漬するイオン変換処理に
より化学強化されることで、透光性を有する光学材料として、安価でしかも強度的強度が
低い白板ガラスを用いた場合であっても、温度差２００℃以上の急冷等の耐熱衝撃強度に
も耐える機械的強度を備えたレンズアレイ（１２０，１３０）が得られる。
【００６１】
また、本実施形態のレンズアレイの製造方法は、成形面Ｍ１を創生するするための下型
７１０と、成形面Ｍ２を創生するするための上型７２０とのキャビティ内に、加熱して軟
化した平板プリフォーム８００を載置し、モールドプレス成形することにより製造される
。こうしたモールドプレス成形する上型７２０の成形面Ｍ２には、成形されるレンズアレ
イ１２０の最外周小レンズ１２２の外周側壁１２２ｂと、平坦面１２１ｂと、が交わる境
界領域のコーナー部に、曲面１２３を形成する面取り面７２２ａを備えている、これによ
り、モールドプレス成形する際に、平板プリフォーム８００の流動性を高め、上型７２０
の成形面Ｍ２に沿うように平板プリフォーム８００が展延し易くなるため、充填不足や割
れを防止し、各成形面Ｍ１，Ｍ２に精度良く倣った形状のレンズアレイ（１２０，１３０
）を成形することができる。
【００６２】
また、本実施形態の製造方法により得られたレンズアレイを用いれば、照明光学系や液
晶プロジェクタ１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
系では、照明領域を照射する光の強度を向上させることが可能となり、液晶プロジェクタ
１において、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。
【００６３】
以上の実施形態において、本発明はこれ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、変形例の一例を次に示す
。
【００６４】
本実施形態のレンズアレイ（１２０，１３０）の複数の小レンズ（１２２，１３２）は
、ベース部１２１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。
また、第１のレンズアレイ１２０の複数の小レンズ１２２として偏心レンズを用いた場
合で説明したが、偏心レンズに替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
。この場合には、レンズアレイ１２０のＡ−Ａ面およびＢ−Ｂ面における断面形状（図４
参照）は、双方とも、Ｂ−Ｂ面に示すような形状となる。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。
【００６５】
また、本実施形態は、モールドプレス成形するレンズアレイ１２０の素材として、白板
ガラスからなる平板プリフォーム８００（ガラス素材）を用いた場合で説明したが、ガラ
ス素材に代えて、例えば、ポリカーボネートやアクリル等の透光性を有するプラスチック
樹脂を用いることができる。すなわち、透光性を有する光学材料であれば限定されない。
【００６６】
また、本実施形態は、加熱されて、軟化した白板ガラスからなる平板プリフォーム８０
０を用いてモールドプレス成形する場合で説明したが、平板プリフォーム８００に代えて
所定重量の溶融ガラス塊を用いてもよい。
また、モールドプレス成形の際に、加熱されて軟化した白板ガラスからなる平板プリフ
ォーム８００が、成形金型７００の下型７１０の成形面Ｍ１上に、載置されて成形される
場合で説明したが、加熱手段を備えた成形金型７００を用いて、キャビティ全体を加熱し
て、平板プリフォーム８００を軟化させる場合であってもよい。
【００６７】
また、本実施形態は、透過型の液晶パネルを備えた液晶プロジェクタ１に適用した場合
で説明したが、透過型の液晶パネルに代えて、反射型の液晶パネルを備えた液晶プロジェ
クタであってもよい。さらに、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。すなわち、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
学装置であればこれに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明のレンズアレイを組み込んだ液晶プロジェクタの光学系を示す概略構成図。
【図２】図１の液晶プロジェクタの光学系を構成する照明光学系の説明図。
【図３】（ａ）は、偏光発生素子アレイの部分斜視図。（ｂ）は、偏光発生素子アレイの作用を示す模式図。
【図４】（ａ）は、レンズアレイの正面模式図。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ面における断面模式図。（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ面における断面模式図。（ｄ）は、最外周小レンズがベース部と交わる部分を拡大して示すレンズアレイの部分断面図。
【図５】レンズアレイが液晶プロジェクタの筐体に組み込まれた状態の一例を示す断面図。
【図６】レンズアレイの製造方法を示す工程説明図。（ａ）は、モールドプレス成形する成形金型が開いた状態の断面図。（ｂ）は、モールドプレス成形状態における成形金型の断面図。（ｃ）は、モールドプレス成形後における成形金型が開いた状態の断面図。
【符号の説明】
【００６９】
１…液晶プロジェクタ、１０…下筐体、１０ａ…溝、１１…上筐体、１１ａ…案内壁、
２２，２３…固定バネ、１００…照明光学系、１００ａ…システム光軸、１０４…反射ミ
ラー、１１０…光源装置、１１１…ランプ、１１２…リフレクタ、１２０…第１のレンズ
アレイ、１３０…第２のレンズアレイ、１２０ａ…レンズ面、１２１…ベース部、１２１
ａ，１２１ｂ…平坦面、１２１ｃ…端面、１２２，１３２…小レンズ、１２２ｂ…外周側
壁、１２３…曲面、１４０…偏光変換素子アレイ、１４１…遮光板、１４１ａ…開口面、
１４１ｂ…遮光面、１４２…偏光ビームスプリッタアレイ、１４２ａ…ガラス材、１４２
ｂ…偏光分離膜、１４２ｃ…反射膜、１４３…λ／２位相差板、１５０…重畳レンズ、２
００…色光分離光学系、２０１，２０２…ダイクロイックミラー、２０３，２１２，２１
４…反射ミラー、２１０…リレー光学系、２１１…集光レンズ、２１３…リレーレンズ、
３０１，３０２，３０３…フィールドレンズ、４００，４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…
液晶ライトバルブ、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…投写レンズ、７０
０…成形金型、７１０…第１の成形型としての下型、７２０…第２の成形型としての上型
、７２１…入れ子、７２２…入れ子枠、７２２ａ…面取り面、７２３…母型、７２３ａ…
突き当て面、８００…平板プリフォーム、Ｍ１…第１の面としての成形面、Ｍ２…第２の
面としての成形面。
【図１】
2007127749.tif 000003
【図２】
2007127749.tif 000004
【図３】
2007127749.tif 000005
【図４】
2007127749.tif 000006
【図５】
2007127749.tif 000007
【図６】
2007127749.tif 000008