JPH10311907A - クロスダイクロイックプリズムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロスダイクロイックプリズムを精度良く、
容易に得ることができる製造法を提供する。 【解決手段】 第１及び第３の直角プリズムとその長さ
とは異なる第２及び第４の直角プリズムとの４個の研磨
する第２工程と、第１のプリズム研磨斜面に第１の色反
射用ダイクロイック膜を形成する第３工程と、第２のプ
リズム斜面と接着した第１接合部材と第３のプリズムの
第１色反射用ダイクロイック膜形成面と第４のプリズム
の研磨斜面とを接着した第２接合部材とを作製する工程
と、第１及び第２接合部材の夫々の製作時においていず
れか長さが長い方のプリズムが短いプリズムの両側に接
着剤はみ出し面を形成するように接合する第４工程と、
第１接合部材及び第２接合部材の各底面を光学研磨する
第５工程と、第５工程による第１接合部材または第２接
合部材のどちらか一方の底面に第２色反射ダイクロイッ
ク膜を形成する第６工程と、第１接合部材または第２接
合部材の第２の色反射ダイクロイック膜形成面と研磨底
面とを接着する第７工程とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フルカラー投射装
置において、光源光の三色色分解や、各色光用ライトバ
ルブから射出された変調光を色合成して当該合成光を射
出するのに使用されるクロスダイクロイックプリズムの
製造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８にクロスダイクロイックプリズムを
使用して三色色分解ならびに三色色合成を行う投射装置
の例を概略構成図を示す。光源２１０から射出された白
色光源光は、偏光ビームスプリッタ２２０に入射され、
当該偏光ビームスプリッタの偏光分離部によって偏光分
離され、反射されて射出された偏光（Ｓ偏光）は前記ク
ロスダイクロイックプリズム２３０に入射される。

【０００３】入射光は、クロスダイクロイックプリズム
２３０中の赤色光反射ダイクロイック膜２３０Ｒによっ
て赤色光が反射され、反射型液晶ライトバルブ２４０Ｒ
に読み出し光として入射される。さらに、青色光反射用
ダイクロイック膜２３０Ｂによって青色光用のみ反射さ
れ、青色光用液晶ライトバルブ２４０Ｂに読み出し光と
して入射される。

【０００４】クロスダイクロイックプリズム２３０の前
記赤色光ならびに青色光反射ダイクロイック膜を透過し
た緑色光はそのまま進行して、当該クロスダイクロイッ
クプリズム２３０を透過し、緑色光用液晶ライトバルブ
２４０Ｇに入射される。各色光用反射型液晶ライトバル
ブに入射した各色光は、各色光用の書きこみ信号光また
は電気信号（いずれも図示しない）により変調を受けて
反射、射出されて、前記入射光と同じ光軸にてクロスダ
イクロイックプリズム２３０に入射される。

【０００５】そして、ダイクロイックプリズム２３０中
のダイクロイック膜２３０Ｒならびにダイクロイック膜
２３０Ｂにより三色合成されて当該ダイクロイックプリ
ズムを射出し、偏光ビームスプリッタ２３０に入射し、
変調光のみ検光されて当該偏光ビームスプリッタを透
過、射出されて投射レンズ２５０によってスクリーン２
６０に投射される。

【０００６】クロスダイクロイックプリズム２３０は例
えば図１０に示すように直角二等辺三角柱形状の透明光
学ガラス部材２３１、２３２、２３３、２３４の各側面
に所定のダイクロイック膜を挟んで（介して）貼りあわ
せた構造をなしている。従来のクロスダイクロイックプ
リズム２３０の部材構造を図９に示す。部材２３１と部
材２３３は直交する二つの四角形状側面の一方の側面の
みに赤色光用反射ダイクロイック膜を形成したものであ
り、部材２３２及び部材２３４は、同様に直交する二つ
の四角形状側面の一方の側面のみに、青色反射用ダイク
ロイック膜を形成したものである。

【０００７】前述のクロスダイクロイックプリズム２３
０は、図９に示す各部材間に接着剤を挟んで各部材を接
合し作製されたものである。四つの部材を一度に接合す
ると、所定の接合精度を確保するのが困難となるために
通常は、部材２３１と部材２３２を前もって接合して第
１接合部材を、部材２３３と２３４を接合して第２接合
部材をそれぞれ作製し、最後に当該第１接合部材と第２
接合部材を接合させて、クロスダイクロイックプリズム
を作製する方法を採用していた。

【０００８】なお、投射装置の説明においては、一つの
クロスダイクロイックプリズムを色分解と色合成に使用
する構成を従来例として説明したが、色分解を平面ダイ
クロイックミラーによって、色合成のみをクロスダイク
ロイックプリズムを使用した構成とした投射装置も存在
する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来の投射装置
においては、投射された像が一部二重像になったり、像
がぼやけるという問題があった。本発明者らは、従来の
投射装置について鋭意研究した結果、装置内部において
三色合成に使用するクロスダイクロイックプリズムの構
造が前記問題の原因となっていることを見いだした。

【００１０】すなわち、色フィルターとしての機能を持
たせるために、クロスダイクロイックプリズムに設けら
れているダイクロイック膜が同一平面上に配置されてお
らず、断面で見た場合に、中心部において両側に配置さ
れた膜自体が互いに段差および角度を有しており、この
段差および角度が二重像や像のぼけの原因になっている
ことを見いだした。

【００１１】従来のダイクロイックプリズムにおいて、
特に上記段差は接着剤の厚みに起因して必ず発生するも
のであり、接着剤に有限の厚みが存在する限りその段差
を解消することはできない、すなわち、これに起因する
二重像や像のぼけを解消することができないという問題
があった。かかる問題点は、最近の大型投射像を投射す
る投射装置において特に重要であり、投射像の大きさに
比例して二重像が目立つという問題を引き起こしてい
た。

【００１２】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、クロスダイクロイックプリズムを精度良
く、容易に得ることができる製造法を提供することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明にお
いてとる製造方法の態様は、断面形状が同じ直角二等辺
三角形を有する４個のプリズムを貼り合わせたダイクロ
イックプリズムであって、 同一形状の三角柱プリズム
の第１及び第３のプリズムと、前記第１及び第３のプリ
ズムの長さより長いかまたは短い同一形状の三角柱プリ
ズムの第２及び第４のプリズムとを用意する第１工程
と、前記第１工程により用意された４個のプリズムの夫
々の直角部と相対する底面と直角を挟む斜面の一方の斜
面を光学研磨する第２工程と、前記第２工程により研磨
された第１及び第３のプリズムの夫々の斜面に第１の色
反射用ダイクロイック膜を形成する第３工程と、前記第
３工程により形成された第１のプリズムの第１の色反射
用ダイクロイック膜形成面と第２工程による第２のプリ
ズムの研磨斜面とを接着剤にて接合した第１接合部材
と、前記第３工程により形成された第３のプリズムの第
１色反射用ダイクロイック膜形成面と前記第２工程によ
り研磨された第４のプリズムの研磨斜面とを接着剤にて
接合した第２接合部材とを製造し、第１及び第２接合部
材の夫々の製作時においていずれか長さが長い方のプリ
ズムが短いプリズムの両側に接着剤はみ出し面を形成す
るように接合する第４工程と、前記第４工程により製造
された第１接合部材及び第２接合部材の各底面を光学研
磨する第５工程と、前記第５工程により研磨された第１
接合部材または第２接合部材のどちらか一方の底面に第
２色反射ダイクロイック膜を形成する第６工程と、前記
第６工程により形成された第１接合部材または第２接合
部材の第２の色反射ダイクロイック膜形成面と研磨底面
とを接着剤にて接着する第７工程とを有することを特徴
とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を工程
毎に詳細に説明する。 （第１工程）同一な屈折率を有し断面形状が同じ直角二
等辺三角柱形状を有する光学ガラスからなる透明光学プ
リズム部材１１、１２、１３、１４を用意する。この
際、各部材の断面形状は同じであり、長さは部材１１、
１３は部材１２、１４より長くなっており、部材１１と
１３、部材１２、１４それぞれは略同じ長さを有してい
る。

【００１５】これら部材の底面、斜面ならびに側面は前
もって精度良く研削加工を施しておき、所定形状を確保
しておく。 （第２工程）各部材１１、１２、１３、１４とも直角部
と相対する底面と直角部を挟む斜面のうちの一方の面を
光学研磨する。 （第３工程）部材１１および部材１３の前述の研磨した
斜面に第１光（Ｂ光）反射特性を有するダイクロイック
膜を真空蒸着法等の物理蒸着法にて形成する。さらに、
部材１１、１２、１３、１４および前記底面に反射防止
膜を真空蒸着法等の物理蒸着法にて形成する。

【００１６】なお、部材１２、１４の前記研磨した斜面
は何の膜も形成しない。 （第４工程）部材１１と部材１２、部材１３と部材１４
とをそれぞれ前記第１光反射用ダイクロイック膜形成斜
面と研磨して何も形成しない斜面とを接着剤にて接合し
て第１接合部材１５ならびに第２接合部材１６を作製す
る。

【００１７】その接合部材作製の様子を示した側面図を
図４に、作製された第１及び第２接合部材の構成斜視図
を図３に示す。図３に示すように、前述のように部材１
１および１３は部材１２および１４より長くなっている
ために、各接合部材は長い部材が両側に略同じ長さはみ
出すように接合させる。後述のように第１接合部材１５
と第２接合部材１６をさらに接合してダイクロイックプ
リズムを作製するのに、前記はみ出し部を使用するから
である。

【００１８】図４に示す３１は接合治具であって、板ガ
ラス、プラスチック、セラミックまたは金属からなる板
部材からなり、面３１Ａは所定精度の平面は光学研磨に
よって基準面が形成されており、当該面３１Ａ上に各部
材１１（１３）、１２（１４）を配置し、図に示すよう
に各部材を接合する。各部材１１、１２（１３、１４）
の基準面３１Ａに接する面は前述のように光学研磨され
ておらずに研削面であるために３１Ａが光学平面である
と言っても、部材１１、１２（１３、１４）の基準面３
１Ａに接する両部材の面の平面性を確保することはでき
ないが、本発明の当該工程においては光学的な平面を達
成する必要はなく、研削面程度の精度で平面性が達成さ
れた面であればよい。この接合工程において重要なこと
は部材１１（１３）と部材１２（１４）の接着による接
合を接着層厚みを均一にすることである。

【００１９】なお、基準面３１Ａの表面には図４に示す
ように溝が作製してあり、接合部材作製時に当該溝部上
に接合部分が配置されるようにする。そうすることによ
り、接着剤にて接合する際に接着剤が垂れ落ちても溝部
に垂れ落ちることにより基準面を汚すことがないように
する事ができることから、本接合工程を精度良く達成す
ることを担保する事ができる。

【００２０】接合に使用される接着剤は仮効果（半硬
化）および無加熱硬化が可能な接着剤の一例である紫外
線硬化型接着剤とした。かかる接着剤を使用することに
より、各光学部材を図４の状態に配置して、紫外線を少
し照射して半硬化させ、接合状態を確認、修正して本硬
化させることが可能であるからである。本工程にて作製
された第１接続部材１５および第２接続部材１６から張
り出した部分の接続部から延長された部材１１および１
３の面には第１光（Ｂ光）反射ダイクロイック膜が露出
していることになる。 （第５工程）前記工程にて作製された第１接合部材およ
び第２接合部材１５、１６の底面（研削面）を精度よく
光学研磨する。その際、ダイクロイック膜にたいして垂
直性ならびに平面性に注意して研磨することが必要であ
る。 （第６工程）第１接合部材１５または第２接合部材１６
のどちらか一方の前記研磨底面に第２光（Ｒ光）反射ダ
イクロイック膜を真空蒸着法等の物理蒸着法にて作製す
る。前工程ならびにこの工程により、第２色（Ｒ光）反
射用ダイクロイック膜の平面性は確実に担保される。 （第７工程）第１接合部材１５と第２接合部材１６の底
面の第２光反射ダイクロイック膜と研磨面とを接着剤に
て接合させダイクロイックプリズムを作製する。

【００２１】その接合の様子の斜視図を図５に示す。ガ
ラス、プラスチック、セラミックスまたは金属からなる
接合治具３２の各基準面３２Ａ、３２Ｂは所定精度の同
一平面を光学研磨をすることにより均一平面を構成して
いる。基準面３２Ａと基準面３２Ｂとの間隔は、各接合
部材を構成する部材１１、１３より狭く、部材１２、１
４より広く構成して有り、第１および第２接合部材のは
み出し部の第１光反射ダイクロイック膜部が前記基準面
３２Ａならびに３２Ｂに接触するするように構成され
る。

【００２２】第１接合部材１５と第２接合部材１６を図
５に示すように接合する。その際、前記のように各接合
部材のはみ出し部に露出した面（第１光反射ダイクロイ
ック膜）と各基準面３２Ａ、３２Ｂが接触させる際にそ
れぞれ光学的に接触するようにすることが重要であり、
その接触を実現することにより第１色反射用ダイクロイ
ック膜の平面度が担保できることになる。

【００２３】なお、各基準面３２Ａ、３２Ｂは同様に図
５に示すような溝が形成して有り、接合面から接着剤が
垂れても基準面３１Ａ、３１Ｂを汚すことがないように
してある。図５に示す様子の正面図を図６に示す。各接
合部材の第１光（Ｂ光）反射ダイクロイック膜が露出し
たはみ出し部と基準面３２Ａ、３２Ｂとの光学的接触性
（平面性）は、例えば、はみ出し部のダイクロイック膜
面と基準面３２Ａ、３２Ｂとの間に発生するニュートン
縞を観察することにより確認してもよいし、あるいは、
図２に示すようにオートコリメータ４１からの出射光を
オートコリメータ４２を受光器として使用して光学的接
触性（平面性）を確認することができる。

【００２４】このように、光学的接触性（平面性）を確
認して、必要に応じてその調整を行ったうえで接着剤を
硬化させるとよい。使用する接着剤は、前記と同じ理由
により紫外線硬化型接着剤とした。図１は、このように
して作製されたクロスダイクロイックプリズム１の斜視
構成図であり、図２はその断面構成図である。

【００２５】本実施の形態による作製法により作製され
たクロスダイクロイックプリズム１においては図２か
ら、二つの第１光反射ダイクロイック膜１１Ｂ、１３Ｂ
が同一平面上に配置され、かつ、二つの第２光反射ダイ
クロイック膜１１Ｒ、１２Ｒが同一平面に配置された構
成を達成することができる。本実施の形態におけるクロ
スダイクロイックプリズム製造法においては、第１工程
において、光学プリズム部材１１と１３を同部材１２、
１４より長いとしたが、逆に短くした場合も考えられ
る。

【００２６】この場合には、第１および第２接合部材の
はみ出し部には第１光反射用ダイクロイック膜が露出せ
ず、ガラス研磨面が露出するが、第７工程において、基
準面３２Ａ、３２Ｂと接触するのは当該ガラス研磨面と
なり、オートコリメータ４１からの出射光は接着剤を透
過して第１光反射ダイクロイック膜にて反射する光が受
け側のオートコリメータ４２に入射されることとなるた
めに、第１接続部材１５と第２接続部材１６の接着剤の
厚みを同じにすることが重要となる。そうでない場合に
はこの計測では意味をなさない。なぜなら、両接合部材
のダイクロイック膜の傾きならば測定可能であるが、段
差を生じている場合にはその量の測定は不可能であるか
らである。

【００２７】光学接触性をニュートン縞にて観測する場
合にも同様なことが言える。さらに、本実施の形態にお
けるダイクロイックプリズム製造法においては、第３工
程において、部材１１、１３の斜面に形成した第１光反
射ダイクロイック膜はＢ光反射ダイクロイック膜とし、
第６工程において接合部材の底面に形成した第２光反射
ダイクロイック膜はＲ光反射ダイクロイック膜とした
が、逆の構成とした構成、すなわち、第１ダイクロイッ
ク膜としてＲ光反射用を、第２ダイクロイック膜として
Ｂ光用反射ダイクロイック膜を形成することも考えられ
る。

【００２８】本実施の形態に係る方法は上記に示すよう
に、第５工程において接合部材の底面を研磨、第６工程
において第２光反射ダイクロイック膜を当該面に形成す
る事により、その形状ならびに平面性を担保する方法を
採用することによることから、当該第２光用ダイクロイ
ック膜の平面性は非常に良好なものを得ることができ
る。

【００２９】このことから、Ｒ光とＢ光と比較して視感
度の良好なＲ光を第２光とする構成とした方がより好ま
しい製造法といえる。さらに、本実施の形態に係るダイ
クロイックプリズム作製法において、第３工程におい
て、プリズム部材１１、１２、１３、１４の底面に反射
防止膜を形成する工程を採用していることから、作製さ
れたダイクロイックプリズムの入射面ならびに射出面に
反射防止膜を形成したダイクロイックプリズムを提供す
ることができる。この反射防止膜は第３工程にてプリズ
ム部材に形成されたが、第７工程にてダイクロイックプ
リズムを作製した後に、各外周面に反射防止膜を形成し
ても良いことは言うまでもない。

【００３０】本実施の形態におけるダイクロイックプリ
ズム作製法において、第４工程において第１接合部材と
第２接合部材を作製するのに、各接合部材のはみ出し量
は略同じであるとした。しかし、このはみ出し量は同じ
である必要はない。両部材においてはみ出し量を両側に
て異なったはみ出し量として作製するする事ができる。
この場合に、作製されたクロスダイクロイックプリズム
の斜視図を図７に示す。一番はみ出した部分１１ー１を
有する構造となる（プリズム１１を一番はみ出した構成
とした）。当該構成は、第１の工程においてプリズム部
材１１の長さをプリズム部材１３より長くしておくこと
によっても良いことは言うまでもない。

【００３１】この構成の場合には、一番はみ出した部材
１１の当該部分の側面１１Ａ部分を第１工程段階で当該
プリズム部材の斜面並びに底面にたいして垂直性ならび
に平面性を出しておけば、クロスダイクロイックプリズ
ム作製後基準面として使用することができる。すなわ
ち、当該平面を基準として投射装置への取り付けの基準
としても使用しても良いし、クロスダイクロイックプリ
ズムを最終的に直方体ならびに立方体形状にするために
研削する際の基準面としても使用しても良い。

【００３２】

【発明の効果】本発明に係る方法を採用すれば、ダイク
ロイックプリズムを容易に得ることができ、しかもダイ
クロイック膜の平面性を精度良く確保できる。また、当
該ダイクロイックプリズムを色合成光学系に使用すれば
二重像や像のぼけを発生することがない優れた投射像を
投射することができる。これは大型スクリーンに大画面
にて投射する際には特に大なる効果を奏する。

【００３３】本発明のクロスダイクロイックプリズム
は、基準面を設けているので、投射装置に組み込むとき
等の基準として当該基準面を使用することができるので
組立調整が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明により作製されたダイクロイックプリ
ズムの斜視図。

【図２】 本発明により作製されたダイクロイックプリ
ズムの断面構成図。

【図３】 第１及び第２接合部材の斜視図。

【図４】 第１及び第２接合部材の接合方法を説明する
正面図。

【図５】 第１と第２接合部材とを接合してクロスダイ
クロイックプリズムを作製する様子を示す斜視図。

【図６】 第１と第２接合部材とを接合してクロスダイ
クロイックプリズムを作製する様子を示す正面図。

【図７】 本発明の基準面を有するクロスダイクロイッ
クプリズムの斜視図。

【図８】 クロスダイクロイックプリズムを使用した投
射装置の例を示す概略構成図。

【図９】 従来のクロスダイクロイックプリズムの構成
部材を示す図。

【図１０】 従来のクロスダイクロイックプリズムを示
す斜視図。

【符号の説明】

１ クロスダイクロイックプリズム １１、１２、１３、１４ 構成プリズム部材 １１Ｂ、１３Ｂ Ｂ光反射ダイクロイック膜 １１Ｒ、１２Ｒ Ｒ光反射ダイクロイック膜 １５、１６ 接合部材 ２０ 接着剤層 ３１、３２ 接合用治具 ３１Ａ、３２Ａ、３２Ｂ 接合用基準面 ４１、４２ オートコリメータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅井 修一 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 中村 禎昭 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面形状が同じ直角二等辺三角形を有す
   る４個のプリズムを貼り合わせたダイクロイックプリズ
   ムであって、同一形状の三角柱プリズムの第１及び第３
   のプリズムと、前記第１及び第３のプリズムの長さより
   長いかまたは短い同一形状の三角柱プリズムの第２及び
   第４のプリズムとを用意する第１工程と、前記第１工程
   により用意された４個のプリズムの夫々の直角部と相対
   する底面と直角を挟む斜面の一方の斜面を光学研磨する
   第２工程と、前記第２工程により研磨された第１及び第
   ３のプリズムの夫々斜面に第１の色反射用ダイクロイッ
   ク膜を形成する第３工程と、前記第３工程により形成さ
   れた第１のプリズムの第１の色反射用ダイクロイック膜
   形成面と前記第２工程により研磨された第２のプリズム
   の研磨斜面とを接着剤にて接合した第１接合部材と、前
   記第３工程により形成された第３のプリズムの第１色反
   射用ダイクロイック膜形成面と前記第２工程により研磨
   された第４のプリズムの斜面とを接着剤にて接合した第
   ２接合部材とを作製し、第１及び第２接合部材の夫々の
   製作時においていずれか長さが長い方のプリズムが短い
   プリズムの両側に接着剤はみ出し面を形成するように接
   合する第４工程と、前記第４工程により接合された第１
   接合部材及び第２接合部材の各底面を光学研磨する第５
   工程と、前記第５工程により研磨された第１接合部材ま
   たは第２接合部材のどちらか一方の底面に第２色反射ダ
   イクロイック膜を形成する第６工程と、前記第６工程に
   より形成された第１接合部材または第２接合部材の第２
   の色反射ダイクロイック膜形成面と研磨底面とを接着剤
   にて接着する第７工程と、を有することを特徴とするク
   ロスダイクロイックプリズムの製造方法。
2. 【請求項２】 前記第７工程において、第１接合部材と
   第２接合部材とを接合させる際に、前記第４工程の接着
   剤はみ出し面を所定基準面に接触させることによって接
   合することを特徴とする請求項１記載のクロスダイクロ
   イックプリズムの製造方法。
3. 【請求項３】 前記第７工程において、第１接合部材と
   第２接合部材を接合させる際に、両部材のそれぞれ長さ
   方向にはみ出した、前記第４工程において接合した面の
   延長はみ出し面を所定基準面に接触させることによって
   接合させることを特徴とする請求項１または請求項２記
   載のクロスダイクロイックプリズム作製方法。