JP2006091357A

JP2006091357A - 接合プリズム

Info

Publication number: JP2006091357A
Application number: JP2004275955A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ito; 昌紀伊藤
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2006-04-06

Abstract

【課題】簡単且つ低コストに三角プリズムを組み付ける。
【解決手段】三角プリズム２１〜２４の位置決め機構は、円柱状の凸部２７と、これに嵌合可能な凹部２８とから構成される。図２（ｂ）において、隣り合う三角プリズムの接合面に形成された相互の凹凸部２７，２８を嵌合し、４個の三角プリズム２１〜２４を接合する。この位置決め機構の嵌合だけで、各三角プリズム２１〜２４の頂角の稜線が一致するとともに、２種類のダイクロイック面２５，２６が互いに直交して４個の三角プリズム２１〜２４を相対的に位置決めするから、クロスダイクロプリズムの組立工程が簡単になる。また、この場合、専用治具が不要になるため、低コストに組み立てが行える。
【選択図】図２

Description

本発明は、各々の頂角に対向する面が一致するように接合された２個の三角プリズム、あるいは各々の頂角の稜線が一致するように接合された４個の三角プリズムからなる接合プリズムに関するものである。

光源からの白色光を分解して得られた赤、緑、青の各色の光束に、画像表示素子によって画像情報を付与した後、これら光束を再合成してスクリーン上に表示する液晶プロジェクタが知られている。この液晶プロジェクタは、例えば、２種類のダイクロイック面（ダイクロイック膜が形成された面）が直交するクロスダイクロプリズムを用いて、前記画像表示素子を透過した３色の光束を合成している。

クロスダイクロプリズムは、例えば、下記特許文献１に示すように、同じ屈折率を有する四個の直角二等辺三角柱状のプリズム（以下、三角プリズムという）を、相互に貼り合わせて四角柱状に形成したものである。この三角プリズムの貼り合わせ面には、ダイクロイック面を構成する赤色光反射膜または青色光反射膜が蒸着によって形成されており、入射した光束をその偏光特性及び波長に応じて入射時と異なる方向へ出射させる。このようなクロスダイクロプリズムの組立工程では、まず、第１三角プリズムと第２三角プリズムとの間に接着剤を塗布してこれを治具に保持し、同様に第３三角プリズムと第４三角プリズムとの間に接着剤を塗布する。次に、先に仮に合わせた第１及び第２の三角プリズムと第３及び第４の三角プリズムとの間に接着剤を塗布してそれぞれを治具で固定する。第１〜４の各三角プリズムの頂角の稜線が一致するように位置調節を行った後、所定の波長を有する電磁波（例えば紫外線）を照射して接着剤を硬化すると、クロスダイクロプリズムが完成する。
特開２００１−６６６９４号公報

しかしながら、上記クロスダイクロプリズムのような、複数の三角プリズムからなる接合プリズムでは、治具を用いて複数の三角プリズムを互いに組み付けたが、この治具への組み付けは手間がかかるものであった。また、専用治具を使用した分高コストになるといった問題があった。

本発明は、簡単且つ低コストに組み付けを行った三角プリズムから構成される接合プリズムを提供することを目的とする。

本発明の接合プリズムは、各々の頂角に対向する面が一致するように接合された２個の三角プリズム、あるいは各々の頂角の稜線が一致するように接合された４個の三角プリズムからなり、入射した光を各接合面に設けられた光反射膜で分離または合成するものであって、各々の三角プリズムは、それぞれの接合面に形成された凹凸部の嵌合により相互間の位置決めがなされていることを特徴とする。

各々の三角プリズムは、凹凸部を含め同一の形態であることを特徴とする。また、各々の三角プリズムは、プラスチックの一体成型品であることを特徴とする。また、凹凸部は、入射した光の通過域の外側に設けられていることを特徴とする。

三角プリズムを２個接合してなり、入射した偏光を接合面に設けられた偏光分離膜で分離する偏光ビームスプリッタ、あるいは、三角プリズムを４個接合してなり、入射した互いに異なる色光を各接合面に設けられたダイクロイック膜で合成するクロスダイクロプリズムであることを特徴とする。

本発明によれば、各々の三角プリズムは、それぞれの接合面に形成された凹凸部を嵌合することによって相互間で位置決めされるから、三角プリズムの組み付けは容易であると言える。また、専用治具が不要になり、組み付けが低コストに行える。また、各々の三角プリズムをそれぞれの凹凸部も含め同一の形状とすれば、さらに低コストに抑えられる。

図１において、液晶プロジェクタ１０には、照明光源１１、複数の反射鏡１２、ダイクロイックミラー１３，１４、３枚の透過型の液晶パネル（画像表示素子）１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ、本発明を適用したクロスダイクロプリズム１６、投映レンズ１７が設けられている。照明光源１１から放射される白色の高輝度光は、照明光学系（図示なし）を介して照度の均一な光束に変換され、ダイクロイックミラー１３に入射する。

ダイクロイックミラー１３は、白色光に含まれる青色光（Ｂ光）を透過し、赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）を反射することによりＢ光を分離する。分離されたＢ光は液晶パネル１５Ｂに入射する。ダイクロイックミラー１３を反射したＲ光及びＧ光は、ダイクロイックミラー１４に入射する。ダイクロイックミラー１４はＲ光を透過し、Ｇ光を反射してＲ光とＧ光を分離する。Ｒ光とＧ光は、それぞれ液晶パネル１５Ｒと液晶パネル１５Ｇに入射する。

液晶パネル１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂでは、それぞれ入射したＲ光、Ｇ光、Ｂ光に画像情
報が付与される。液晶パネル１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを透過した各光束は、クロスダイク
ロプリズム１６に入射する。

クロスダイクロプリズム１６は、同一の屈折率を有する４個の三角プリズム２１〜２４を組み合わせて四角柱状に構成される。これら三角プリズム２１〜２４は、同一の形状を有し、例えば、アクリル等のプラスチック（合成樹脂）から成型されている。以下、三角プリズム２１について説明を行い、その他２２〜２４については説明を省略する。

図２（ａ）において、三角プリズム２１は、例えば、直角二等辺三角柱状のプリズムであり、頂角が９０度に形成されている。この頂角を成す二面２１ａ，２１ｂが三角プリズム２２と三角プリズム２４との接合面になる。一方の接合面２１ａには、Ｒ光を９０度反射するＲ光反射膜（Ｒ光用ダイクロイック面）２５が形成されている。なお、三角プリズム２１の接合面２１ａと対等な立場にある、三角プリズム２２，２４の接合面２２ａ，２４ａには、Ｂ光を９０度反射するＢ光反射膜（Ｂ光用ダイクロイック面）２６が形成されており、三角プリズム２３の接合面２３ａにはＲ光反射膜が形成されている。

本実施形態では、クロスダイクロプリズム１６の組み立てに際して位置決め機構を設けている。位置決め機構は、円柱状の凸部２７と、これに嵌合可能な凹部２８とから構成されており、これら凹凸部２７，２８は、接合面２１ａ，２１ｂの対等な位置に設けられている。図２（ｂ）は、クロスダイクロプリズム１６の組み立て前の状態を示す。隣り合う三角プリズムの接合面に形成された相互の凹凸部２７，２８を嵌合すると、各々の三角プリズム２１〜２４が相互間で位置決めされて固定される。

図１において、液晶パネル１５Ｒを透過したＲ光は、三角プリズム２１の頂角と対向する面２１ｃから入射し、Ｒ光反射膜２５によって投映レンズ１７に向かって直角方向に反射される。液晶パネル１５Ｇを透過したＧ光は、三角プリズム２２の頂角と対向する面２２ｃから入射し、Ｒ光反射面２５及びＢ光反射面２６を透過して直進し、投映レンズ１７に入射する。液晶パネル１５Ｂを透過したＢ光は、三角プリズム２３の頂角と対向する面２３ｃから入射し、Ｂ光反射面２６によって投映レンズ１７に向かって直角方向に反射される。Ｒ光反射面２５及びＢ光反射面２６を通過した各色の光束は、三角プリズム２４の頂角と対向する面（光出射面）２４ｃから合成して出射される。投映レンズ１７は、クロスダイクロプリズム１６によって合成された各色の光束を拡大投映してスクリーン上に結像させる。

上記実施形態の作用として、クロスダイクロプリズム１６を組み立てる方法について説明する。４個の三角プリズム２１〜２４の接合に使用される接着剤は、その屈折率が三角プリズム２１〜２４の成型材料と略同一になっている。まず、三角プリズム２１と三角プリズム２２との間に接着剤を塗布し、相互の凹凸部２７，２８を接合面２１ａ，２２ｂが密着するまで深く嵌合して２個の三角プリズム２１，２２を接合する。このとき、接合面２１ｂ，２２ａの間の隙間が接着剤で充填され、接合面２１ｂ，２２ａの間に生じたエアーギャップが解消される。また、同様に、三角プリズム２３と三角プリズム２４との間に接着剤を塗布し、相互の凹凸部２７，２８を深く嵌合して２個の三角プリズム２３，２４を接合する。次に、接合された状態にある２個の三角プリズム体２１，２２と２３，２４との間に接着剤を塗布し、相互の凹凸部２７，２８を、接合面２１ｂ，２４ａ、接合面２２ａ，２３ｂが密着するまで深く嵌合して４個の三角プリズム２１〜２４を接合する。このとき、各三角プリズム２１〜２４の頂角の稜線が一致するとともに、２種類のダイクロイック面２５，２６が互いに直交して４個の三角プリズム２１〜２４が相互間で位置決めされる。この後、位置決めされた三角プリズム２１〜２４に対して、紫外線を照射して接着剤を硬化する。以上の工程を経てクロスダイクロプリズム１６が完成し、この後に液晶プロジェクタ本体に組み付けられる。

上記実施形態によれば、位置決め機構として、円柱状の凸部２７及びこれに嵌合可能な凹部２８を設けたが、凹凸部の形状はこれに限定されない。例えば、図３に示すように、位置決め機構を、四角柱状の凸部３１とこれに嵌合可能な凹部３２とから構成しても良い。また、１つの接合面における凹凸部の組の個数は特別に限定されない。

上記実施形態では、各々の三角プリズム２１〜２４を同一の形状とし、凹凸部２７，２８が対等な位置に設けられたが、組立時の組み違いを防止するために凹部と凸部の位置を入れ替えても良い。

上記実施形態では、四角柱状のクロスダイクロプリズム１６を例にとって説明したが、側面が球面状に形成されたクロスダイクロプリズムにおいて本発明を適用できる。また、三角プリズムを２個接合してなる偏光ビームスプリッタにも適用できる。

図４に示すように、偏光ビームスプリッタ４０は、２個の三角プリズム４１，４２を組み合わせて四角柱状に構成されるものであり、各々の頂角に対向する面４１ａ，４２ａが、三角プリズム４１と三角プリズム４２との接合面になる。各々の接合面４１ａ，４２ａには、位置決め機構として、対等な位置に凹凸部４４，４５が設けられ、一方の接合面４１ａには、入射した成分色光の一方の偏光成分（Ｐ波）を透過し、他方の偏光成分（Ｓ波）を反射する偏光分離膜４３が形成されている。偏光ビームスプリッタ４０を組み立てるには、三角プリズム相互の凹凸部４４，４５を、接合面４１ａ、４２ａが密着するまで深く嵌合して２個の三角プリズム４１，４２を接合する。このとき、接合面４１ａ、４２ａは一致している。

液晶プロジェクタの概略構成図である。三角プリズムの形態、及びクロスダイクロプリズムの構成を示す説明図である。位置決め機構の他の形態を示す説明図である。偏光ビームスプリッタの構成を示す説明図である。

符号の説明

１0 液晶プロジェクタ
１６クロスダイクロプリズム
２１〜２４三角プリズム
２５Ｒ光反射面
２６Ｂ光反射面
２７凸部
２８凹部

Claims

各々の頂角に対向する面が一致するように接合された２個の三角プリズム、あるいは各々の頂角の稜線が一致するように接合された４個の三角プリズムからなり、入射した光を各接合面に設けられた光反射膜で分離または合成する接合プリズムにおいて、
各々の三角プリズムは、それぞれの接合面に形成された凹凸部の嵌合により相互間の位置決めがなされていることを特徴とする接合プリズム。
前記各々の三角プリズムは、前記凹凸部を含め同一の形態であることを特徴とする請求項１記載の接合プリズム。
前記各々の三角プリズムは、プラスチックの一体成型品であることを特徴とする請求項１または２記載の接合プリズム。
前記凹凸部は、入射した光の通過域の外側に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の接合プリズム。
前記三角プリズムを２個接合してなり、入射した偏光を接合面に設けられた偏光分離膜で分離する偏光ビームスプリッタであることを特徴とする請求項１記載の接合プリズム。
前記三角プリズムを４個接合してなり、入射した互いに異なる色光を各接合面に設けられたダイクロイック膜で合成するクロスダイクロプリズムであることを特徴とする請求項１記載の接合プリズム。