JPH10311909A - 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】 （修正有） 【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２の２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両斜面を光学研磨す
る第２工程と、その一方のプリズムの研磨底面に第１色
反射ダイクロイック膜を形成する第３工程と、このダイ
クロイック膜形成した第１のプリズムと研磨された第２
のプリズムとを接着して接合部材を作製する第４工程
と、この接合部材の第１又は第２のプリズムの頂角部の
一方のプリズムを長手方向に切断する第５工程と、接合
部材を接合面に対し垂直に切断し第１及び第２接合部材
とを製造する第６工程と、第１及び第２接合部材の切断
面を研磨する第７工程と、研磨された接合部材の一方の
研磨面に第２光反射ダイクロイック膜を形成する第８工
程と、第２光反射ダイクロイック膜形成面と第７工程に
より研磨された研磨面とを接着剤にて接合する第９工程
から成る。

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９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、各色光用の書き込み信号光また
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１１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１０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１０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、断面形状が三角形状を有す
る第１及び第２のプリズムの２個を用意する第１工程
と、前記第１工程により用意された２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両斜面を光学研
磨する第２工程と、前記第２工程にて研磨された第１ま
たは第２の２つのプリズムのうち一方のプリズムの研磨
底面に第１色反射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色反射ダイクロ
イック膜形成した第１のプリズムと研磨された第２のプ
リズムとを接着剤にて接着して接合部材を作製する第４
工程と、前記第４工程にて接合された接合部材を構成す
る第１または第２のプリズムの頂角部の少なくとも一方
のプリズムをそれぞれ長手方向に切断する第５工程と、
前記第５工程により切断された接合部材を当該接合面に
対し垂直に切断して第１接合部材と第２接合部材とを製
造する第６工程と、前記第６工程により製造された第１
接合部材並びに第２接合部材の夫々の切断面を研磨する
第７工程と、前記第７工程により研磨された第１接合部
材または第２接合部材の一方の当該研磨面に第２光反射
ダイクロイック膜を形成する第８工程と、前記第８工程
による第２光反射ダイクロイック膜形成面と前記第７工
程により研磨された研磨面とを接着剤にて接合する第９
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を用意する。この際、各部材の
断面形状は同じであり、三角柱の長手方向は部材１１は
部材１２は略同じ長さとする。

【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とも直角と相対する底面
と直角部を挟む両斜面を光学研磨する。 （第３工程）部材１１の前述の研磨した底面に第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。

【００１６】なお、部材１２にはダイクロイック膜の形
成はしない。 （第４工程）部材１１と部材１２とをそれぞれ前記第１
光反射用ダイクロイック膜形成底面と研磨して何も形成
しない底面とを接着剤にて接合して接合部材１３を作製
する。

【００１７】その接合部材１３の斜視図を図３に示す。
なお、接着剤は紫外線硬化型接着剤を使用した。この接
着剤を用いることにより、紫外線を少し照射し接着剤を
仮硬化させ、接着具合を観察し、接着剤層の均一性等を
確認し、その後で本照射を行い、接着剤を本硬化するこ
とができる。 （第５工程）前記工程にて作製された接合部材１３の部
材１１と部材１２の接合面に対して平行な面でもって当
該接合部材１３を構成する。部材１１及び１２の接着さ
れない直角部をそれぞれ切断する。図４はその切断面１
２Ｃと１１Ｃを示す。さらに、当該切断面１１Ｃ、１２
Ｃは後工程における基準面となるため、それぞれ研磨し
て平面性を向上させた状態にしておくことが望ましい。
また、本実施の形態においては、切断した面は接合面と
平行な面となっているが、平面性が良好であれば必ずし
も平行な面に限定されることはない。 （第６工程）前記工程にて作製された接合部材１３の部
材１１と部材１２の接合面に対して垂直な面でもって当
該接合部材１３を切断する。図５はその切断面Ａを示
す。図６には切断されて作製された第１接合部材１５と
第２接合部材１６の斜視図を示す。第１接合部材１５は
部材１１ー１と部材１２ー１が接合され、第２接合部材
１６は部材１１ー２と部材１２ー２とが接合された構成
となる。 （第７工程）前記工程にて作製された第１接合部材なら
びに第２接合部材のそれぞれ前記接切断面を研削ならび
に光学研磨する。当該研磨面は第１接合部材１５と第２
接合部材１６のそれぞれを構成する部材１１ー１と１２
ー１の接合面ならびに部材１１ー２と１２ー２の接合面
にたいして垂直度を精度良く出す必要がある。 （第８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９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。

【００１８】その接合の様子の斜視図を図７、平面図を
図８に示す。ステンレス等の金属からなる接合治具３１
の基本構造は、部材３１−１、３１−２、３１−３から
構成される断面形状が凹型を有する治具である。３１−
１部分の内部にはみ出し凸部３１−１Ａを有している。
さらに、当該部品３１の側面の一方に部材３２がねじ等
で強固に固定されている。

【００１９】はみ出し凸部の内側面には溝が高さ方向に
精度よく形成されており、当該溝の凹部には第１押さえ
部品３３の凸部がガタのないように精度良くはめ込まれ
ている。部品３３の凸部の反対側には精度良く平面が形
成されており、当該面には前記被接合部のダイクロイッ
クプリズムを構成する第１接合部材１５と第２接合部材
１６の前記切断面が面接触するように構成されている。

【００２０】部材３１−１と相対する部材３１−２には
軸部材３６が貫通しており、その先端部には球部材３７
を介して補助押さえ部材３５を押す構造となっている。
さらに、補助押さえ部材３５の球部材３７押しつけ面と
相対する面には高さ方向に溝部が形成されており、当該
溝部には第２押さえ部材の凸部がはめ込まれた構成とな
すことにより、精度良く平面性が確保された当該部材の
凸部と相対する面が、前記被接合の第１接合部材１５と
第２接合部材１６の他の切断面を当該面１１Ｃ，１２Ｃ
に倣って押すことができるようになっている。

【００２１】第１接合部材１５と第２接合部材１６とは
接着剤を挟んで、図７、図８に示すように、接合が行わ
れる。当該方法による接着工程を実施することにより、
すなわち、１１Ｃ、１２Ｃ面を基準面として接着するこ
とにより、第６工程にて切断されるプリズム面面はこの
基準面に倣うこととなり平面性が確保される。従って、
第１接合部材１５ならびに第２接合部材１６の第１光反
射ダイクロイック膜の平面性を担保することができる。

【００２２】さらに、第６工程にて１１Ｃ、１２Ｃを基
準面として垂直に切断され、第７工程において研削研磨
したことにより、第８工程での第２光反射ダイクロイッ
ク膜の膜形成においては平面性は確保されることにな
る。このように第９工程にて接合されるクロスダイクロ
イックプリズムの第１光反射ならびに第２光反射ダイク
ロイック膜の平面性はともに確保され、理想のクロスダ
イクロイック膜ということができる。

【００２３】なお、部材３３，３４ならびに３１−３の
被接合部材の接着部分と接触する部分には図７、図８に
は図示していないが、接着作業に伴って垂れ落ちる接着
剤が当該部材の接触面を汚すことがないように溝が構成
され、接着剤が溝に落ちるようになっている。また、本
工程においては被接合部材は両側に基準面１１Ｃ、１２
Ｃを設け、当該面を両面から押す構成となっているが、
片方の基準面のみを設けた構成としても良い。その際に
は、図７の部材３４、３５の構成とは異なり、第１接合
部材１５及び第２接合部材１６の斜面の部分にて支え、
プリズム基準面を押すような構成となる。

【００２４】以上、本実施の形態に係わるクロスダイク
ロイックプリズムの製作法においては、最初用意するプ
リズム部材は２個であり、当該プリズムを接着してから
切断する工程を採用することにより、最初のプリズムを
切断されて２個のプリズムになった２部材に関しては、
それぞれ屈折率をほぼ一致させることことができ、クロ
スダイクロイックプリズムに用いるプリズム間の屈折率
のバラツキに係わる性能劣化を少なくすることができ
る。

【００２５】本発明に係わるクロスダイクロイックプリ
ズムの作製方法は、実施の形態に述べたように、断面形
状がほぼ正方形のクロスダイクロイックプリズムに限定
されることなく、菱形及び平行四辺形等の異方形状のプ
リズムにも適応できることはいうまでもなく、ダイクロ
イック膜を同じ平面に配置することができる。

【００２６】

【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。

【００２７】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。さらに、プリズムを切断して２
プリズム部材を作製する工程を採用することから、両者
間の屈折率の差をなくすことができ、クロスダイクロイ
ックプリズムを構成するそれぞれの屈折率のバラツキを
少なくすることができる。

【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】接合部材の斜視図。

【図４】接合部材の両直角部１１Ｃ、１２Ｃを切断した
部材を示す斜視図。

【図５】接合部材の切断面Ａを示す斜視図。

【図６】切断された１接合部材および第２接合部材の斜
視図。

【図７】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。

【図８】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９】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１０】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１１】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 構成プリズム部材 １１ー１ーＢ、１１ー２ーＢ Ｂ光反射ダイクロイック
膜 １１ー１ーＲ、１１ー２ーＲ Ｒ光反射ダイクロイック
膜 １３ 接合部材 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 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 (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

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面形状が三角形状を有する第１及び第
   ２のプリズムの２個を用意する第１工程と、前記第１工
   程により用意された２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両斜面を光学研磨する第２工程
   と、前記第２工程にて研磨された第１または第２の２つ
   のプリズムのうち一方のプリズムの研磨底面に第１色反
   射ダイクロイック膜を形成する第３工程と、前記第３工
   程にて第１色反射ダイクロイック膜形成した第１のプリ
   ズムと研磨された第２のプリズムとを接着剤にて接着し
   て接合部材を作製する第４工程と、前記第４工程にて接
   合された接合部材を構成する第１または第２のプリズム
   の頂角部の少なくとも一方のプリズムをそれぞれ長手方
   向に切断する第５工程と、前記第５工程により切断され
   た接合部材を当該接合面に対し垂直に切断して第１接合
   部材と第２接合部材とを製造する第６工程と、前記第６
   工程により製造された第１接合部材並びに第２接合部材
   の夫々の切断面を研磨する第７工程と、前記第７工程に
   より研磨された第１接合部材または第２接合部材の一方
   の当該研磨面に第２光反射ダイクロイック膜を形成する
   第８工程と、前記第８工程により形成された第２光反射
   ダイクロイック膜形成面と前記第７工程により研磨され
   た研磨面とを接着剤にて接合する第９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１工程において用意する２つのプ
   リズムは断面形状が同じで、かつ直角二等辺三角形であ
   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
   クプリズム作製方法。
3. 【請求項３】 前記第５工程にて切断する面は、第１光
   反射ダイクロイック膜面にほぼ平行であることを特徴と
   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
   クプリズム製造方法。
4. 【請求項４】 前記第９工程において前記第４工程にて
   切断された面であって、前記第５工程にて二分された面
   が同一平面となるように配置して、当該第１接合部材と
   第２接合部材とを接合させることを特徴とする請求項１
   または請求項３記載のクロスダイクロイックプリズム製
   造方法。
5. 【請求項５】 前記第９工程において前記第４工程にて
   切断された面であって、前記第５工程にて二分された面
   が同一平面となるように配置する方法として、それぞれ
   の前記二分された面に基準平面を有する治具を押しつけ
   ることを特徴とする請求項４記載のクロスダイクロイッ
   クプリズム製造方法。