JPH10311908A - 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】 直角プリズムの長さが異なる第１及び第
２のプリズムの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、
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、第１のプリズムのダイクロイック膜面と研磨
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、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５工程と、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６工程と、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７工程と、前記第７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６工程
により研磨された研磨面とを接着する第８工程とを有す
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、断面形状が同じ直角二等辺
三角形を有する長さが異なる第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
程により研磨された第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
て接合部材を製造する第４工程と、前記第４工程により
製造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５工程と、
前記第５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６工程と、前記第
６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７工程と、前記第７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６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８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、三角柱の高さは部材１１は部材
１２より長くなっている。

【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。
図３に示すように、前述のように部材１１は部材１２よ
り高さ方向に長くなっているために、接合部材１３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。
これは、後述のように最終工程のクロスダイクロイック
プリズム作製時に第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となす際に、
前記はみ出し部を使用するからである。

【００１８】本実施の形態においては部材１１は部材１
２より長いために、前記はみ出し部の接合面と延長面に
は第１光反射ダイクロイック膜が露出することになる。
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の接合面に対して垂直な面でもって当
該接合部材１３を切断する。図４にはその切断面Ａを示
す。図５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６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７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８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。

【００１９】その接合の様子の斜視図を図６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
部材を構成する前記部材１１より狭く、前記部材１２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３２
Ａならびに３２Ｂに接触するするように構成される。

【００２０】第１接合部材１５と第２接合部材１６を図
６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。

【００２１】なお、各基準面３２Ａ、３２Ｂは同様に図
６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６に示す様子の正面図を図７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、はみ出し部と基準面３２Ａ、３
２Ｂ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７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。

【００２２】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。

【００２３】さらに、この第９工程の後にて反射防止効
果膜を側面に形成しても良い。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
は、図２に示すように二つの第１光反射ダイクロイック
膜１１ー１ーＢと１１ー２ーＢ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１１ー１
ーＲ、１１ー２ーＲが同一平面に配置された構成とする
ことができる。

【００２４】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１工程において、光学プリズ
ム部材１１が部材１２より長いとしたが、逆に短くした
場合も考えられる。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
みを一定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。

【００２５】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
けるクロス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、底面に形成した第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７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光反射ダイクロイック膜と
してＲ光反射用を、第２光反射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。

【００２６】本実施の形態に係る方法は上記に示すよう
に、第６工程において接合部材の底面を研磨、第７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光反射ダイクロ
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。

【００２７】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。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１１Ａを有する構造とする
ことができる。

【００２８】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、ダイクロプリズム作製成後基
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、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際の基準面としても使用し
ても良い。

【００２９】さらに、本実施の形態に係る方法において
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というする工程を採用する
ために、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、それぞれ屈折率を略一致させ
ることができることから、プリズム間の屈折率のバラツ
キに係る性能劣化を少なくすることができる効果を有す
る。

【００３０】

【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。

【００３１】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】 接合部材の切断面を示す斜視図。

【図５】 第１接合部材および第２接合部材の斜視図。

【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正面図。

【図８】 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 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
   る長さが異なる第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工程により研磨された第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製造する第４工程と、前
   記第４工程により製造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５工程と、前記第５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
   ６工程と、前記第６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７工程と、前記第７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６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８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４工程において、接着剤にて２部
   材を接合させる際に、三角柱プリズムの高さの高い方の
   部材が両側にはみ出るように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作製方
   法。
3. 【請求項３】 前記第８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、両部材のそれぞれ高さ
   方向にはみ出した、前記第４工程に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製造方法。