JPH11142624A

JPH11142624A - 光学ブロックと光学ブロックを有する光学系を備える表示装置及び光学ブロックの製造方法

Info

Publication number: JPH11142624A
Application number: JP9313347A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ono; 裕之小野; Masato Shinoda; 真人篠田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1997-11-14
Publication date: 1999-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】製造が容易で安価であり、高温下での信頼性
の高い光学ブロックと光学ブロックを有する光学系を備
える表示装置及び光学ブロックの製造方法を提供するこ
と。【解決手段】光透過板３１０ａ，３１０ｂ，４１０
ａ，４１０ｂには、光透過特性及び光反射特性を有する
光学多層膜２０８ａ，２０８ｂが形成されており、プラ
スチックにより成る複数の多面体のプリズムが、この光
透過板３１０ａ，３１０ｂ，４１０ａ，４１０ｂを挟む
ようにして、貼り合わせることにより構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液晶プロジ
ェクタ装置などの表示装置の光学系等に用いることがで
きる光学ブロックと、光学ブロックを有する光学系を備
える表示装置及び光学ブロックの製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年マルチメディア機器やコンピュータ
の普及により、大画面を有する表示装置が必要になって
いる。最近では、例えば液晶表示パネル等の光変調手段
と光源、投射レンズなどの光学部品から構成される液晶
プロジェクタ装置が、テレビジョン受像機や、コンピュ
ータを用いたプレゼンテーション用表示装置として広く
普及している。例えば３つの液晶表示パネルを用いた液
晶プロジェクタ装置は、メタルハライドランプやハロゲ
ンランプ等の光源から出射されるＲ、Ｇ、Ｂ（赤色光、
緑色光、青色光）を偏光分離ブロックを用いて偏波面に
偏光した後に、ダイクロイックミラー等の光学素子によ
ってＲ，Ｇ，Ｂ各色毎に分解する。そして、各色の光束
は各色に対応した液晶表示パネルに入射して光変調した
後にダイクロイックブロックで合成して、その出力光と
してカラー映像としてのＲＧＢ光を得ることができる。
そして、合成されたカラー映像は投射レンズによりスク
リーンに投影される。

【０００３】図１０には、この方式の液晶プロジェクタ
装置の代表的構成を示す。光源１００１から出射される
光は、ダイクロイックミラー２等の光学素子によって
赤、青、緑の各色に分解する。そして、各色の光束は、
各色に対応した液晶表示パネル１００３に入射して光変
調された後に、クロスプリズム１００４にて再び合成さ
れ、合成されたカラー映像は投射レンズ１００５により
スクリーン１００６に投影される。クロスプリズム１０
０４を用いると投射レンズ１００５のバックフォーカス
を短くできるので、結果として光学ユニット全体のサイ
ズが小型化できる。このため、最近の液晶プロジェクタ
装置にはクロスプリズム１００４が多く用いられる。

【０００４】このクロスプリズム１００４の代表的な製
造方法は、例えば具体的には、まずガラス原材料を溶解
して作られるガラスブロックから切断機などにより切断
するか、あるいはプリズム形状の金型に溶融または軟化
したガラスを設置した後に加圧してプリズム原形を作製
し、研磨機によりプリズムの各面及び角度をそれぞれ所
定の規格内に収まる様に仕上げてガラス製の基本プリズ
ム１００４ａ〜１００４ｄを作製する。続いてこれら各
基本プリズムの特定面にそれぞれ所定の光透過・反射特
性を有する光学多層膜を真空蒸着法やスパッタリング法
などの真空成膜法により形成して、クロスプリズム１０
０４を構成する基本プリズムを４つ用意する。最後にこ
れら４つの基本プリズムを光硬化型接着剤により接合
し、クロスプリズム１００４が完成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】クロスプリズム１００
４の構造上、光学多層膜を設けた面が例えば２つの基本
プリズム１００４ａと１００４ｃ、あるいは１００４ｂ
と１００４ｄにまたがってしまう。しかし、実際の光学
系としては光学多層膜を設けた面は本来１つの面として
光を反射、透過させる様に設計されているため、面が２
つの基本プリズムにまたがって分割されていても接合時
にはあたかも１面と見なせるほど平坦になっている事が
必要である。この面の平坦度が少しでも悪化しねじれや
折れが生じると、投影された画像の品質が低下するとい
った問題が生ずる。このために、まず頂角部分の角度精
度が９０°に限りなく近い基本プリズム１００４ａ〜１
００４ｄを接合に用い、しかも接合時に各基本プリズム
の面が限りなく平坦になる様に、例えばオートコリメー
ター等によりモニタしながら接合する事が必要となる。

【０００６】ところが頂角の角度精度が限りなく９０°
に近い基本プリズム１００４ａ〜１００４ｄをガラスに
より作製するには莫大な加工時間がかかるため元々ガラ
ス製基本プリズムはコスト高である。加えて、基本プリ
ズムの接合時にも多くの工数・時間を要するために、結
果として出来上がるクロスプリズムは高コストになって
しまい、結果として液晶プロジェクタ装置全体も高コス
トになってしまうという問題点があった。しかも、液晶
プロジェクタ装置内は高温になる場合があり、この中に
位置しているクロスプリズムは高温にさらされることが
ある。そこで本発明は上記課題を解消し、製造が容易で
安価であり、高温下での信頼性が高い光学ブロックと光
学ブロックを有する光学系を備える表示装置及び光学ブ
ロックの製造方法を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、光透過板には、光透過特性及び光反射特性を有
する光学多層膜が形成されており、プラスチックにより
成る複数の多面体の光学部材が、この光透過板を挟むよ
うにして、温度変化により伸縮する接着剤により貼り合
わせることにより構成されていることを特徴とする光学
ブロックにより、達成される。本発明では、光透過板に
は、光透過特性及び光反射特性を有する光学多層膜が形
成されている。一方プラスチックより成る複数の多面体
の光学部材が、この光透過板を挟むようにして、温度変
化により伸縮する接着剤により貼り合わせることにより
光学ブロックを構成している。これにより、あらかじめ
光透過板に多層膜を形成させておけば、多面体プリズム
は、この光透過板を挟むようにして伸縮可能な接着剤に
より貼り合わせるだけで、光透過特性及び光反射特性を
有する光学ブロックを簡単に安価に作ることができる。
しかも、光学ブロックが高温にさらされても各光学部材
と光透過板の間の接着剤が伸縮して接合界面のはくりや
クラックを防止する。

【０００８】本発明において、好ましくは光透過板がガ
ラス板あるいはプラスチック板であればよいが、プラス
チック板の場合には、その厚みが１０μｍないし２ｍｍ
の範囲に設定されているのが望ましい。もしもこのプラ
スチック板の厚みが１０μｍよりも薄いと、このプラス
チック板を製造する場合に巻取り時の引っ張り力に耐え
られず途中で切断してしまう恐れがある。またプラスチ
ック板の厚みが２ｍｍを超えると、ドラムに巻取れずに
割れてしまうことがある。本発明において、複数の多面
体プリズムは、光透過板に対して接着剤を用いて貼り合
わせる場合に、接着剤は透明でしかも温度の変化により
体積が変化する有機材料で作られているのが好ましい。
このように接着剤が体積で変化することにより、光学ブ
ロックの使用温度が高くなる場合であっても、多面体の
光学部材と光透過板の間の線膨張率の違いによる剥離や
クラック等の現象を抑えることができる。

【０００９】上記目的は、本発明にあっては、光透過特
性及び光反射特性を有する光学多層膜を有する光透過板
と、プラスチックより成り、光源からの青色光が入射さ
れる第１多面体プリズムと、プラスチックより成り、光
源からの赤色光が入射される第２多面体プリズムと、プ
ラスチックより成り、光源からの緑色光が入射される第
３多面体プリズムと、青色光と赤色光及び緑色光を合成
するために、光学多層膜を挟み込むようにして、温度変
化により伸縮する接着剤により貼り合わせて構成された
光学ブロック、を有することを特徴とする光学ブロック
を有する光学系を備える表示装置により、達成される。

【００１０】本発明では、第１多面体プリズムは、プラ
スチックより成り、光源からの青色光が入射される。第
２多面体プリズムは、プラスチックより成り光源からの
赤色光が入射される。第３多面体プリズムは、プラスチ
ックより、光源からの緑色光が入射される。これらの第
１多面体プリズム、第２多面体プリズム、第３多面体プ
リズム及び光学多層膜を有する光透過板が、青色光と赤
色光と緑色光を合成するために、光学多層膜を挟み込む
ようにして温度変化により伸縮する接着剤により貼り合
わせて構成されている。これにより、あらかじめ光透過
板に多層膜を形成させておけば、多面体プリズムは、こ
の光透過板を挟むようにして貼り合わせるだけで、光透
過特性及び光反射特性を有する光学ブロックを簡単に安
価に作ることができる。しかも、光学ブロックが高温に
さらされても各光学部材と光透過板の間の接着剤が伸縮
して接合界面のはくりやクラックを防止する。本発明に
おいて、好ましくは第１多面体プリズム、第２多面体プ
リズム及び第３多面体プリズムに入射された青色光、赤
色光及び緑色光は、その合成後の光が反射手段により反
射された後に、スクリーンに対して合成後のカラー像を
拡大して投影する用途に用いることもできる。

【００１１】上記目的は、本発明にあっては、光透過板
に、光透過特性及び光反射特性を有する光学多層膜が形
成する光学多層膜形成ステップと、プラスチックより成
る複数の多面体の光学部材が、この光透過板を挟むよう
にして、温度変化により伸縮する接着剤により貼り合わ
せられる貼り合わせステップと、を有することを特徴と
する光学ブロックの製造方法により、達成される。本発
明においては、光学多層膜形成ステップにおいて、光透
過膜に対して光透過特性及び光反射特性を有する光学多
層膜が形成される。そして、貼り合わせステップでは、
プラスチックによる複数の多面体プリズムが、この光透
過板を挟むようにして温度変化により伸縮する接着剤に
より貼り合わせられる。これにより、あらかじめ光透過
板に多層膜を形成させておけば、多面体プリズムは、こ
の光透過板を挟むようにして貼り合わせるだけで、光透
過特性及び光反射特性を有する光学ブロックを簡単に安
価に作ることができる。しかも、光学ブロックが高温に
さらされても各光学部材と光透過板の間の接着剤が伸縮
して接合界面のはくりやクラックを防止する。

【００１２】上記目的は、本発明にあっては、プラスチ
ックより成る多面体の光学部材の少なくとも一面には、
光透過特性及び光反射特性を有する光学多層膜が形成さ
れており、この光学多層膜を挟むようにして、複数のプ
ラスチックより成る多面体のプリズムが、温度変化によ
り伸縮する接着剤により貼り合わせることにより構成さ
れていることを特徴とする光学ブロックにより、達成さ
れる。これにより、多面体光学部材は、この光学多層膜
を挟むようにして貼り合わせるだけで、光透過特性及び
光反射特性を有する光学ブロックを簡単に安価に作るこ
とができる。しかも、光学ブロックが高温にさらされて
も各光学部材と光透過板の間の接着剤が伸縮して接合界
面のはくりやクラックを防止する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【００１４】図１は、本発明の光学ブロックの好ましい
実施の形態を有する投写型表示装置を備える液晶方式の
背面投写型テレビジョンセット１００を示す外観図であ
り、図２は、図１の投写型表示装置１を備える液晶方式
の背面投写型テレビジョンセット１００を示しており、
液晶プロジェクタ装置ともいう。図２は図１のテレビジ
ョンセット１００の内部構造を示している。まずこのテ
レビジョンセット１００の概略の構造について説明する
と、図１及び図２において、テレビジョンセット１００
はキャビネット１０１、スクリーン１０２、ミラー１０
３、そして投写型表示装置１を内蔵している。投写型表
示装置１が光源３の光を用いて投写しようとする投写光
５は、ミラー１０３で反射して、スクリーン１０２の背
面１０４から拡大して投写するようになっている。スク
リーン１０２に投写された映像は、ユーザＵがスクリー
ン１０２においてカラー映像あるいは白黒映像として見
ることができる。以下の実施の形態の説明においては、
スクリーン１０２においてカラー映像が表示できるもの
について説明する。

【００１５】図３と図４は、図１と図２の投写型表示装
置１の外観及びその内部構造例を示している。この投写
型表示装置１は、本体１１、投射レンズ鏡筒１３、光源
３等を有している。本体１１は、投写型表示装置の色合
成用の光学系を有しており、本発明の光学ブロック２０
０は、この色合成用の光学系に用いられる。本体１１の
色合成用の光学系は、光学ブロック２００、ＰＳ偏光ユ
ニット１４０、ダイクロイックミラー１６ａ，１６ｂ、
ミラー２０ａ，２０ｂ，２０ｃ、液晶表示パネル１７
ａ，１７ｂ，１７ｃを有している。

【００１６】投射レンズ鏡筒１３は、本体１１に取り付
けられており、投射レンズ鏡筒１３は、投射レンズ群を
備えている。この投射レンズ群は、光学ブロック２００
からの投写光５（図２参照）をスクリーン１０２に対し
てフォーカスできる機構を有している。

【００１７】図４の光源３は、本体１１に対して着脱可
能に取り付けられており、この光源３は反射鏡３ａとラ
ンプ３ｂを有している。ランプ３ｂは反射鏡３ａの焦点
位置に配置されており、ランプ３ｂとしては、例えばメ
タルハライドランプやハロゲンランプ等を採用すること
ができる。ランプ３ｂが発光する光の中の成分で、赤外
領域及び紫外領域の不要光線部分は、カットフィルタ１
１により遮断されて、有効な光線のみがＰＳ偏光ユニッ
ト１４０の偏光分離ブロック４に送られる。この偏光分
離ブロック４は、例えばプラスチック製のプリズム５と
光学部材を有しており、例えば光学部材６で反射された
Ｓ波（Ｓ偏光成分）を偏光することによって、Ｐ波（Ｐ
偏光成分）のみを前方のコンデンサーレンズ１２側に送
るようになっている。しかしこれとは逆にＰ波を偏光す
ることによって、Ｓ波のみを前方のコンデンサーレンズ
１２側に送るようにしてもよい。この偏光分離ブロック
４からは、上述したＰ波のみが出射されて、コンデンサ
ーレンズ１２によりその光束をダイクロイックミラー１
６ａに集光する。いずれにしてもＰ波あるいはＳ波のみ
を出射することにより、光の強度を上げることができ
る。

【００１８】光学ブロック２００は、ほぼＬ字型をして
おり、第１多面体プリズム（光学部材）２０１、第２多
面体プリズム（光学部材）２０２、そして第３多面体プ
リズム（光学部材）２０３を有している。第１多面体プ
リズム２０１、第２多面体プリズム２０２、第３多面体
プリズム２０３は、いずれも材質がプラスチックで作ら
れているが、それぞれ形状が異なっている。

【００１９】図５と図６は光学ブロック２００のみを示
した図である。図４と図５に示す第１多面体プリズム２
０１は、図６に示すように面２０１ａ，２０１ｂ，２０
１ｃ，２０１ｄ，２０１ｅ，２０１ｆを有する６面体の
光学素子である。この面２０１ａないし２０１ｆの内の
斜めの面２０１ｅは、光軸方向ＯＰ１に関して例えばθ
１、例えば４５°傾いた面である。第２多面体プリズム
２０２は、面２０２ａないし２０２ｅを有する５面体の
光学素子である。この面２０２ａないし２０２ｅの内の
面２０２ｅは、光軸ＯＰ２に対してθ２例えば４５°傾
いている。第３多面体プリズム２０３は、第１多面体プ
リズム２０１と第２多面体プリズム２０２の間に配置さ
れるプリズムであり、面２０３ａないし２０３ｅを有し
ている。この内の面２０３ｄは、第１多面体プリズム２
０１の面２０１ｅに対応した傾斜した面となっている。
同様にして面２０３ｅは、第２多面体プリズム２０２の
面２０２ｅに対応した傾斜面になっている。

【００２０】これらの第１多面体プリズム２０１、第２
多面体プリズム２０２、第３多面体プリズム２０３は、
上述したように安価に構成するためにプラスチック材料
で作られている。プラスチック材料としては、透明であ
れば基本的にどのようなプラスチック材料でも使用可能
であるが、特に透明性とコストの点からメチルメタクリ
レート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ポリオレフィ
ン等が好ましい。この第１多面体プリズム２０１、第２
多面体プリズム２０２、第３多面体プリズム２０３は、
機械化工法、射出成型法、キャスト法等一般的な樹脂成
型法により形成することができる。

【００２１】図４ないし図６に示すように、一例として
第１多面体プリズム２０１の面２０１ｅには、光学多層
膜２０８ａを形成する。同様にして第３多面体プリズム
２０３の面２０３ｅにも光学多層膜２０８ｂを形成す
る。その後第１多面体プリズム２０１の面２０１ｅと第
３多面体プリズム２０３の面２０３ｄは、光学多層膜２
０８ａを挟むようにして、温度により伸縮可能な接着剤
２０９により接着されている。同様にして第３多面体プ
リズム２０３と第２多面体プリズム２０２は、光学多層
膜２０８ｂを挟むようにして、接着剤２０９により接着
されている。

【００２２】このように第１多面体プリズム２０１と第
３多面体プリズム２０３の少なくとも一面の表面には、
上述した光学多層膜２０８ａ，２０８ｂを形成する。こ
の光学多層膜２０８ａ，２０８ｂは、低屈折率材料と高
屈折率材料とを交互に積層して光の干渉効果を利用する
ことにより所定の光透過特性と光反射特性を発現させる
ものであり、通常低屈折率材料にはＳｉＯ₂，Ｚｒ
Ｏ₂，ＭｇＦ₂等が、また高屈折率材料にはＴｉＯ₂，
ＮｂＯ₂などが好適に用いられる。各層の厚さを制御す
ることにより、所定の色帯域のみを透過、反射させる特
性を有するダイクロイックミラーや、必要に応じて光の
偏光成分を所定の効率で分離する偏光ビームスプリッタ
ーなどが形成される。上記光学多層膜（光学薄膜ともい
う）は、真空蒸着法、スパッタリング法などの真空成膜
法により形成される。

【００２３】図４ないし図６に示す光学ブロック２００
は、いわゆるＬ字型のブロックであるが、第１多面体プ
リズム２０１の面２０１ａに面して液晶表示パネル１７
ａが配置されている。同様にして、第２多面体プリズム
２０２の面２０２ｂには液晶表示パネル１７ｂが配置さ
れている。第３多面体プリズム２０３の面２０３ａには
液晶表示パネル１７ｃが配置されている。これらの液晶
表示パネル１７ａ，１７ｂ，１７ｃは光変調素子であ
る。

【００２４】図４のダイクロイックミラー１６ａ，１６
ｂは、ＰＳ偏光ユニット１４０とミラー２０ａの間に配
置されている。ミラー２０ｃは液晶表示パネル１７ｃに
対応して配置されている。ミラー２０ｂは液晶表示パネ
ル１７ａに対応して配置されている。光源３から出射さ
れた光は、まずダイクロイックミラー１６ａで青色光Ｂ
と、赤色光Ｒ及び緑色光Ｇとに分離される。赤色光Ｒ及
び緑色光Ｇはダイクロイックミラー１６ｂでさらに赤色
光Ｒと緑色光Ｇに分離される。ミラー２０ｂで反射され
て液晶表示パネル１７ａで光変調された後に第１多面体
プリズム２０１に入射した青色光Ｂは、あらかじめ青色
を反射する様に設計・製造された光学多層膜２８０ａで
反射して投射レンズ鏡筒１３の方向に向きを変える。

【００２５】ミラー２０ａ，２０ｃで反射されて液晶表
示パネル１７ｃで光変調され第３多面体プリズム２０３
に入射した緑色光Ｇは、緑色を反射するように設計・製
造された光学多層膜２０８ｂにより向きを９０°反転さ
せて投射レンズ鏡筒１３の方向に向かう。また、液晶表
示パネル１７ｂで光変調され第２多面体プリズム２０２
に入射した赤色光Ｒは、光学多層膜２０８ａ，２０８ｂ
には直接影響を受けず真っ直ぐに投射レンズ鏡筒１３の
方向に向かう。この様にして、光学ブロック２００内で
赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂが合成され、投影レンズ
１３を介してスクリーン１０２上に拡大投影される。

【００２６】ところで、光学多層膜２０８ａ，２０８ｂ
は真空蒸着法やスパッタリング法などにより形成される
が、真空装置という限られた大きさの容器内に被蒸着物
を設置するため、例えば有る程度の体積を有する上記多
面体プリズムなどを直接真空容器内に設置すると、容器
の大きさなどの構造上の理由から設置出来る数に制限が
生じる。結果として、光学多層膜形成の生産性が劣りコ
スト高になる場合がある。このため、図７に示すように
光学多層膜２０８ａ，２０８ｂを体積のほとんど無いガ
ラス板３１０ａ，３１０ｂ上にあらかじめ形成した上
で、これらのガラス板３１０ａ，３１０ｂを多面体プリ
ズムの間に挟み込むことにより、図４〜図６に示した光
学ブロックと同等な光学性能を発揮する図７に示すよう
な光学ブロックを作製することが可能となるのである。

【００２７】光学多層膜は真空蒸着法やスパッタリング
法により形成されるが、被蒸着物を真空容器内に設置、
真空排気、成膜、取り出しというプロセスを取る従来の
バッチ処理方法では成膜以外の工程に時間がかかるため
に、トータルの生産性は有る程度限界があり、結果とし
て光学多層膜の製造コストに限界が生じる場合がある。
光透過板としてガラス板に代えてプラスチック板を用い
る場合、その板厚を薄くしてフィルム状とすることによ
り連続的に光学多層膜の形成が可能となる。具体的に
は、プラスチック板をフィルム状とし、これを円柱状の
ドラムに所定長さ巻き取つけてロール状とし、このロー
ルからフィルムを真空容器内に連続的に導入して成膜終
了と同時に別のドラムに巻き取らせる様にしておけば生
産性は向上する。

【００２８】プラスチック板の材質は、多面体プリズム
の場合と同様に透明であれば基本的にどのプラスチック
材料でも使用可能であるが、特に透明性とコストの点か
らメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネー
ト、ポリオレフィンなどが好適に用いられる。また、フ
ィルム状のプラスチック材料としては、やはり透明であ
ればどのプラスチック材料も使用可能であるが、フィル
ム状に成型しやすいこと、フィルム状で有る程度の可塑
性を有すること、コストの点などから一般的にはポリエ
チレンフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレー
ト（ＰＥＮ）、ポリカーボネートが好適に用いられる。

【００２９】このフィルム状のプラスチック板の厚さ
は、１０μｍよりも薄いと巻取り時の引っ張り力に耐え
られず、途中で切断してしまう恐れがあり、また２ｍｍ
を超えるとドラムに巻き取れず割れてしまうために、実
際には１０μｍから２ｍｍの範囲内が望ましい。図７の
多面体プリズムの接合に用いる接着剤２０９としては、
紫外線や可視光線の照射により硬化する光硬化型接着剤
や、主剤と硬化剤の２液を混ぜ合わせる事により硬化が
開始するエポキシ系接着剤、加熱することにより硬化す
る熱硬化型接着剤など透明であればいずれの接着剤も用
いられる。

【００３０】次に、図７ないし図１０は、本発明の光学
ブロックの別の実施の形態を示している。図７ないし図
１０に示す光学ブロック２００は、図４の光学ブロック
２００に代えて図４の本体１１の光合成系に適用できる
ものである。図７ないし図１０に示す光学ブロック２０
０は、図５の光学ブロック２００と同様に第１多面体プ
リズム２０１、第２多面体プリズム２０２、第３多面体
プリズム２０３を有しており、いわゆるＬ字型の光学ブ
ロックである。図７の光学ブロック２００が、図５の光
学ブロック２００と異なるのは次の点であり、その他の
点については同様の構造あるいは材質を採用することが
できる。

【００３１】図７の光学ブロック２００の第１多面体プ
リズム２０１の面２０１ｅと、その対面する第３多面体
プリズム２０３の面２０３ｄの間には、光透過板として
ガラス板３１０ａが配置されており、このガラス板３１
０ａには、光学多層膜２０８ａが形成されている。第１
多面体プリズム２０１と第３多面体プリズム２０３は、
このガラス板３１０を挟むようにして、すなわち光学多
層膜２０８ａを挟むようにして、温度により伸縮する接
着剤２０９を介して接着されている。この接着剤２０９
は、図５で用いた接着剤２０９と同じものを採用でき
る。光学多層膜２０８ａは図５で使用した光学多層膜２
０８ａと同様のものを使用することができる。同様にし
て、第２多面体プリズム２０２の面２０２ｅと、第３多
面体プリズム２０３の面２０３ｅの間には、ガラス板３
１０ｂを挟んで配置するようになっており、このガラス
板３１０ｂには、光学多層膜２０８ｂが形成されてい
る。第２多面体プリズム２０２と第３多面体プリズム２
０３は、このガラス板３１０ｂ、すなわち光学多層膜２
０８ｂを挟むようにして温度により伸縮する接着剤２０
９ｂにより接着されている。

【００３２】このようにプリズム間にガラス板を配置
し、このガラス板にはあらかじめ光学多層膜２０８ａを
形成しておくのはある程度上述したが再度説明すれば次
のような理由からである。光学多層膜２０８ａ，２０８
ｂは真空蒸着法やスパッタリング法などにより形成され
るが、真空装置という限られた大きさの容器内に被蒸着
物を設置するため、例えば有る程度の体積を有する上記
多面体プリズムなどを直接真空容器内に設置すると、容
器の構造上から設置出来る数に制限が生じる場合が有
り、結果として光学多層膜の形成の生産性が劣りコスト
高になる場合がある。このため、多面体プリズムに比べ
て光学多層膜２０８ａ，２０８ｂを体積のほとんどが無
いガラス板３１０ａ，３１０ｂ上に形成した上で、これ
らガラス板３１０ａ，３１０ｂを多面体プリズムの間に
挟み込むことにより、図５に示した光学ブロックと同等
な光学性能を発揮する光学ブロックを作製する。

【００３３】次に、図８の光学ブロックの実施の形態で
は、図７で使用したガラス板３１０ａ、３１０ｂに代え
て、光透過板としてプラスチック板４１０ａ，４１０ｂ
を用いている。このプラスチック板４１０ａと４１０ｂ
においても、光学多層膜２０８ａ，２０８ｂがそれぞれ
あらかじめ形成されている。そして第１多面体プリズム
２０１と第３多面体プリズム２０３は、プラスチック板
４１０、すなわち光学多層膜２０８ｂを介して温度によ
り伸縮する接着剤２０９により貼り付けられている。同
様にして第２多面体プリズム２０２と第３多面体プリズ
ム２０３は、プラスチック板４１０ａ、すなわち光学多
層膜２０８ｂを介して温度により伸縮する接着剤２０９
により接着されている。このように光透過板の材質がプ
ラスチック板であると、ガラス板を用いるのに比べて次
のようなメリットがある。

【００３４】すなわち、プラスチック製の第１多面体プ
リズム２０１、第２多面体プリズム２０２、第３多面体
プリズム２０３がプラスチック製であるので、ガラス板
とプラスチック製の多面体プリズムを組み合わせて貼り
付ける場合に比べて、プラスチック板４１０ａ，４１０
ｂとプラスチック製の第１ないし第３多面体プリズム２
０１，２０２，２０３を貼り合わせる方が、線膨張率が
同じに合わせることができる。このために光学ブロック
２００の使用温度がより高くなると想定される場合であ
っても、プラスチック製の第１多面体プリズム２０１な
いし第３多面体プリズム２０３と、プラスチック板４１
０ａ，４１０ｂの界面での線膨張率の違いからの剥離や
クラックなどのトラブルが発生する恐れがなくなる。必
要に応じてプラスチック板（光透過板）の材質として
は、多面体プリズムと同種類のプラスチックを用いるこ
とがより好ましい。

【００３５】次に図９の光学ブロック２００は、基本的
には図７の光学ブロック２００とほぼ構成は同じである
が、第１多面体プリズム２０１、第２多面体プリズム２
０２、第３多面体プリズム２０３にはそれぞれ反射防止
膜４１２が形成されている。この反射防止膜４１２は、
上述した光学多層膜２０８ａ，２０８ｂと同様の方法で
各プリズム２０１，２０２，２０３に形成できる。反射
防止膜４１２は、ガラス板もしくはプラスチック板のよ
うな光透過板４１３に対して形成されている。この光透
過板４１３は第１多面体プリズム２０１の面２０１ｄ，
２０１ａに貼り付けられ、第２多面体プリズム２０２の
面２０２ｂに貼り付けられ、そして第３多面体プリズム
２０３の面２０３ａにそれぞれ貼り付けられている。

【００３６】このように反射防止膜４１２は光透過板４
１３に対してあらかじめ形成することにより、多面体プ
リズム２０１，２０２，２０３に対して直接反射防止膜
を形成するよりもコスト的にメリットがある。またプラ
スチックである多面体プリズムの表面の精度は、その製
法上の制約から所望の性能に到達しない場合がある。こ
の場合に、光束はこの面を透過する際にわずかながら乱
れることになり、結果として投影される画像の画質が低
下する。ガラスまたはプラスチック板のような光透過板
の表面精度は、多面体プリズム２０１，２０２，２０３
のそれと比較して良好なために、多面体プリズムの表面
にこれらの光透過板を貼り合わせることにより、上述し
た問題が解決されるメリットがある。

【００３７】次に、上述した温度により伸縮する接着剤
２０９について説明する。例えば、接着剤２０９は、第
１多面体プリズム２０１の面２０１ｅ、第２多面体プリ
ズム２０２の面２０２ｅ、そして第３多面体プリズム２
０３の面２０３ｄ，２０３ｅに形成されている。この接
着剤２０９は、次のような理由から、好ましくは透明で
かつある程度接着力を維持した上で自在に体積変化をす
る有機材料が用いられている。この理由としては、光学
ブロック２００の使用温度がさらに高くなると想定され
る場合に、多面体プリズムの少なくとも１面に貼り合わ
せる板の材質をプラスチックに変えて線膨張率の違いに
よる剥離、クラック等を抑えようとしても、接合界面が
数多く存在する理由だけで剥離、クラック等が発生する
恐れがある。このため、接着剤として自身の体積が自在
に変化可能な有機材料を用い、たとえわずかな膨張率の
違いでもこの有機材料の体積変化により積極的に余計な
負荷を吸収させる。

【００３８】この様な有機材料としては、すでに市販さ
れている製品が利用可能であり、例えば有機シリコン化
合物を主材料としたシリコンゴム（ＴＳＥ３４５０、東
芝シリコン株式会社製）やアクリル系有機化合物を主材
料とした粘着剤（ＰＡＳ−４やＰ−００８２、Ｐ−００
８２、リンテック株式会社製）などがある。また、多面
体プリズムを機械加工法で作製する場合には、まず所定
の厚さのプラスチック板材よりバンドソー等により必要
な形状に切断して多面体プリズムの原形を作製した後
に、光線の入出射する面をフライス盤などにより研削
し、最後に表面研磨機で表面を鏡面状に仕上げる。

【００３９】多面体プリズムを射出成型法により作製す
る場合には、まず必要とする多面体プリズム形状となる
様な元の金型を作製し、続いて射出成型機にこの金型を
セットして溶融樹脂を圧力をかけながら導入し、所定時
間保持して成型品を得る。多面体プリズムをキャスト法
により作製する場合にも、まず必要とする多面体プリズ
ム形状となる様な元型を作製し、続いてこの金型にプラ
スチックの原材料であるモノマを注いだ後に光や熱を加
えることにより重合を開始させ、プラスチック化する。

【００４０】上記のようにして形成された多面体プリズ
ムの表面に直接光学多層膜を形成する場合には、まずイ
ソプロピルアルコール、エタノール等により表面を十分
に脱脂した後に、真空蒸着機またはスパッタリング装置
内にセットし、真空排気した後に所定の真空度まで排気
が終了したら成膜を開始する。成膜条件等は適宜選択す
る。光学多層膜または反射防止膜をガラスまたはプラス
チック板に形成する場合にも同様に、まずイソプロピル
アルコール、エタノール等により表面を十分に脱脂した
後に、真空蒸着機またはスパッタリング装置内にセット
し、真空排気した後に所定の真空度まで排気が終了した
ら成膜を開始する。

【００４１】プラスチック製フィルム状の光透過板の表
面に光学多層膜を形成する場合には、あらかじめフィル
ムが所定の長さに巻き取られたドラムからフィルムの端
部を引き出して真空容器内に通した後にフィルム巻取り
ドラムにフィルム端部を固定する。続いて、成膜開始と
同時にフィルム巻取りドラムを回転させてフィルム巻取
りを開始する。フィルム巻取り速度は成膜速度に合わせ
て適宜変更する。基本的には必要とする光学多層膜の層
数だけ蒸発源が必要となるが、光学多層膜は同じ材料の
交互積層なので１回の蒸着で数個の蒸発源を用意し、層
数に応じて上記成膜作業を数度繰り返せば所望の層数の
光学多層膜が形成できる。

【００４２】続いて多面体プリズム同士を貼り合わせる
が、まず貼り合わせ面に接着剤を数滴滴下した後に貼り
合わせ面同士を接合させ、さらに各接合面に力を加えて
発生した泡等を完全に取り除く様にしながら接着剤を均
一に伸ばす。もしも、有機材料等の温度により伸縮する
接着剤以外に、次のような接着剤を用いる際には、接着
剤が光硬化型接着剤の場合には紫外線または可視光線を
照射して硬化を開始させる。また、熱硬化型の場合は恒
温槽に入れて硬化を促進させる。エポキシ型の場合は主
剤と硬化剤とに別れているケースが多く、この場合２液
を混合した時点で硬化が始まるので、まずこの２液を混
ぜて接着剤を作製した上で素早く上記接着作業に入る。
多面体プリズムの間に光学多層膜を表面に形成したガラ
スまたはプラスチック板を挟み込む場合、表面に貼り合
わせる場合も全く同様に行えば良い。

【００４３】この様にして作製した光学ブロック２００
は、以下のようにして評価した。実際に光学ブロックを
図７に示す様な光学系にセットし、まず色ムラはＲ，
Ｇ，Ｂ３色を入れて白色を図４のスクリーン１０２上に
投射し、画面中心部と端部との色調の差を、また解像度
はチャート信号を入力してチャート画像を直接投射し、
中心部と端部との解像力の差をそれぞれ目視により観察
して、評価した。色調、解像力共に中心部と端部との差
が肉眼にて認識されない場合に問題なしと判断した。

【００４４】

【実施例】以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記実施例に制限されるものではな
い。実施例１断面形状が５角形の台形である図５の第１多面体プリズ
ム２０１と、断面形状が直角三角形で大きさの異なる２
種類の図５の第２と第３多面体プリズム２０２，２０３
を、材料としてポリメチルメタクリレートを主材料とし
て機械加工法により作製した。続いて、真空蒸着法によ
り多面体プリズム２面にそれぞれ青、緑を反射する光学
多層膜２０８ａ，２０８ｂを、低屈折率材料としてＳｉ
Ｏ₂、高屈折率材料としてＴｉＯ₂を用いて作製した。
さらにこれら３種類の多面体プリズムを接着剤２０９を
用いて所定の面同士を貼り合わせ、目的とする光学ブロ
ック２００を作製した。この様にして作製した光学ブロ
ック２００を評価した結果、色ムラ、解像度共に問題は
なかった。

【００４５】実施例２断面形状が直角三角形で大きさの異なる図７の第１〜第
３多面体プリズム２０１，２０２，２０３を、材料とし
てポリメチルメタクリレートを用い、キャスト法により
作製した。続いて、スパッタリング法によりそれぞれ
青、緑を反射する光学多層膜２０８ａ，２０８ｂを、低
屈折率材料としてＳｉＯ₂、高屈折率材料としてＴｉＯ
₂を用い表面に作製したガラス板３１０ａ，３１０ｂを
第１〜第３多面体プリズム２０１，２０２，２０３の間
に挟み込みながら、上記多面体プリズムを接着剤２０９
により接着し、目的とする光学ブロック２００を作製し
た。この様にして作製した光学ブロック２００を評価し
た結果、色ムラ、解像度共に問題はなかった。

【００４６】実施例３断面形状が５角形の台形である図５の第１多面体プリズ
ム２０１と、断面形状が直角三角形で大きさの異なる２
種類の第２と第３多面体プリズム２０２，２０３を、材
料としてポリカーボネートを主材料として射出成型法に
より作製した。続いて、真空蒸着法により多面体プリズ
ムの２面にそれぞれ青、緑を反射する光学多層膜２０８
ａ，２０８ｂを、低屈折率材料としてＳｉＯ₂、高屈折
率材料としてＴｉＯ₂を用いて作製した。さらにこれら
３種類の多面体プリズムを接着剤２０９を用いて所定の
面同士を貼り合わせ、目的とする光学ブロック２００を
作製した。この様にして作製した光学ブロック２００を
評価した結果、色ムラ、解像度共に問題はなかった。

【００４７】実施例４断面形状が５角形の台形である図８の第１多面体プリズ
ム２０１と、断面形状が直角三角形で大きさの異なる２
種類の第２と第３多面体プリズム２０２，２０３を、材
料としてポリメチルメタクリレートを主材料として機械
加工法により作製した。続いて、真空蒸着法により多面
体プリズムの２面にそれぞれ青、緑を反射する光学多層
膜２０８ａ，２０８ｂを、低屈折率材料としてＳｉ
Ｏ₂、高屈折率材料としてＴｉＯ₂を用いて厚さ１５０
μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製フィル
ムを作製した。続いて、上記フィルムを挟み込みながら
多面体プリズムを熱硬化型接着剤により接着し、目的と
する光学ブロック２００を作製した。この様にして作製
した光学ブロック２００を評価した結果、色ムラ、解像
度共に問題はなかった。

【００４８】実施例５実施例１において、図９のように多面体プリズム２０１
〜２０３の表面に反射防止膜４１２の形成されたガラス
板４１３を可視光線硬化型接着剤を用いて貼り合わせ
た。他は実施例１と同様とした。この様にして作製した
光学ブロックを評価した結果、色ムラ、解像度共に問題
はなかった。

【００４９】実施例６実施例２において、接着剤をシリコンゴムにして多面体
プリズムを貼り合わせた。他は実施例２と同様とした。
この様にして作製した光学ブロックを評価した結果、色
ムラ、解像度共に問題はなかった。

【００５０】実施例７実施例３において、接着剤をエポキシ系接着剤にして多
面体プリズム、及びガラス板を貼り合わせた。他は実施
例３と同様とした。この様にして作製した光学ブロック
を評価した結果、色ムラ、解像度共に問題はなかった。

【００５１】本発明の実施の形態では、例えば液晶プロ
ジェクタ装置などの光学系に用いられる光学ブロックに
おいて、少なくとも１面に所定の光透過、反射特性を有
する光学多層膜が形成されたプラスチック製の多面体プ
リズムを少なくとも１つ以上貼り合わせるか、あるいは
所定の光透過、反射特性を有する光学多層膜が表面に形
成されたガラスまたはプラスチック板を挟み込みながら
プラスチック製多面体プリズムを少なくとも１つ以上貼
り合わせることにより、光学性能は従来と同等であるに
もかかわらず、大幅に製造コストが低減でき、高温下で
の剥離やクラックを防止でき信頼性が高まる。ところ
で、本発明は上記実施の形態に限定されず、表示装置と
しては液晶表示パネルを用いたものに限らず他の種類の
ものであってもよい。また、光学ブロックはＬ字型に限
らず他の形状のものであってもよい。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
製造が容易で安価であり、高温下での信頼性が高い光学
ブロック、光学ブロックを有する光学系を備える表示装
置及び光学ブロックの製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学ブロックの好ましい実施の形態を
有する光学系を備える表示装置の一例を示す斜視図。

【図２】図１の表示装置の側面図。

【図３】図１と図２のテレビジョンセットに用いられて
いる投写型表示装置の一例を示す斜視図。

【図４】図３の投写型表示装置の光学系の一例を示す
図。

【図５】図４に用いられている光学系の光学ブロックの
実施の形態を示す図。

【図６】図５の光学ブロックの分解斜視図。

【図７】図４の光学系に用いられる光学ブロックの別の
実施の形態を示す図。

【図８】図４の光学系に用いられる光学ブロックの別の
実施の形態を示す図。

【図９】図４の光学系に用いられる光学ブロックの別の
実施の形態を示す図。

【図１０】従来の光学系の一例を示す図。

【符号の説明】

１・・・投写型表示装置、３・・・光源、１１・・・本
体、１６ａ，１６ｂ・・・ダイクロイックミラー、１７
ａ，１７ｂ，１７ｃ・・・液晶表示パネル（光変調素
子）、２００・・・光学ブロック、２０１・・・第１多
面体プリズム（光学部材）、２０２・・・第２多面体プ
リズム（光学部材）、２０３・・・第３多面体プリズム
（光学部材）、２０８ａ，２０８ｂ・・・光学多層膜、
２０９・・・接着剤、３１０ａ，３１０ｂ・・・ガラス
板（光透過板）、４１０ａ，４１０ｂ・・・プラスチッ
ク板（光透過板）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ 9/31 9/31 Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過板には、光透過特性及び光反射特
性を有する光学多層膜が形成されており、プラスチック
により成る複数の多面体の光学部材が、この光透過板を
挟むようにして、温度変化により伸縮する接着剤により
貼り合わせることにより構成されていることを特徴とす
る光学ブロック。
【請求項２】光透過板は、ガラス板である請求項１に
記載の光学ブロック。
【請求項３】光透過板は、プラスチック板である請求
項１に記載の光学ブロック。
【請求項４】プラスチック板の厚みは、１０μｍない
し２ｍｍの範囲に設定されている請求項３に記載の光学
ブロック。
【請求項５】複数の多面体プリズムには、反射防止膜
の形成されている請求項１に記載の光学ブロック。
【請求項６】接着剤は、透明でしかも温度の変化によ
り体積が変化する有機材料である請求項１に記載の光学
ブロック。
【請求項７】光透過特性及び光反射特性を有する光学
多層膜を有する光透過板と、プラスチックより成り、光源からの青色光が入射される
第１多面体プリズムと、プラスチックより成り、光源からの赤色光が入射される
第２多面体プリズムと、プラスチックより成り、光源からの緑色光が入射される
第３多面体プリズムと、青色光と赤色光及び緑色光を合成するために、光学多層
膜を挟み込むようにして、温度変化により伸縮する接着
剤により貼り合わせて構成された光学ブロック、を有することを特徴とする光学ブロックを有する光学系
を備える表示装置。
【請求項８】青色光は、映像を表示する第１映像表示
部を通過した後に第１多面体プリズムに入射され、赤色光は、映像を表示する第２映像表示部を通過した後
に第２多面体プリズムに入射され、緑色光は、映像を表示する第３映像表示部を通過した後
に第３多面体プリズムに入射され、青色光と赤色光及び緑色光を合成後の光を反射する反射
手段と、反射手段により反射された情報を含む合成後のカラー像
を、拡大して投影するためのスクリーンと、を有する投
写型の表示装置である請求項７に記載の光学ブロックを
有する光学系を備える表示装置。
【請求項９】光透過板に、光透過特性及び光反射特性
を有する光学多層膜が形成する光学多層膜形成ステップ
と、プラスチックより成る複数の多面体の光学部材が、この
光透過板を挟むようにして、温度変化により伸縮する接
着剤により、貼り合わせられる貼り合わせステップと、
を有することを特徴とする光学ブロックの製造方法。
【請求項１０】光透過板には、光透過特性及び光反射
特性を有する光学多層膜の他に反射防止膜を形成する請
求項９に記載の光学ブロックの製造方法。
【請求項１１】プラスチックより成る多面体のプリズ
ムの少なくとも一面には、光透過特性及び光反射特性を
有する光学多層膜が形成されており、この光学多層膜を
挟むようにして、複数のプラスチックより成る多面体の
プリズムが、温度変化により伸縮する接着剤により、貼
り合わせることにより構成されていることを特徴とする
光学ブロック。