(57)【要約】【課題】  多層膜を内部に挟みこんだクロスダイクロイックプリズムにおいて、接着剤の影響をさらに小さくする。【解決手段】  ガラス製の直角二等辺三角形直角柱形状の第１プリズム素子１１ａ、第２プリズム素子１１ｂ、第３プリズム素子１１ｃ及び第４プリズム素子１１ｄの各直角をなす頂点を合わせ、各直交する光学側面の隣接するそれぞれを多層膜で構成されるダイクロイック膜１２Ｂ、１２Ｒを介して接合して製造するに際し、少なくとも一つの接合面に最上層が酸化シリコン層の多層膜によりダイクロイック膜を成膜し、その接合面と、対峙するガラス接合面とをオプティカルコンタクト法により接合してクロスダイクロイックプリズム１を製造する。これにより、接着層を排除できるので、接着層を横断することによる光学性能の劣化を防止できる。【選択図】      図１
2006301585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス製のそれぞれ直角二等辺三角形直角柱の形状を有する第１プリズム素子、第２プリズム素子、第３プリズム素子及び第４プリズム素子の各直角をなす頂点を合わせて各直交する光学側面の隣接するそれぞれを多層膜で構成されるダイクロイック膜を介して接合してなるクロスダイクロイックプリズムにおいて、
前記第１プリズム素子の光学側面と前記第２プリズム素子の光学側面間を第１接合部、前記第２プリズム素子の光学側面と前記第３プリズム素子の光学側面間を第２接合部、前記第３プリズム素子の光学側面と前記第４プリズム素子の光学側面間を第３接合部、前記第４プリズム素子の光学側面と前記第１プリズム素子の光学側面間を第４接合部とした場合、
前記第１〜第４接合部のいずれかの光学側面に設けられたダイクロイック膜の最上層が酸化シリコン層で構成され、前記ダイクロイック膜の最上層の酸化シリコン層と光学側面とがオプティカルコンタクト法により接合されていることを特徴とする光学製品。
【請求項２】
請求項１記載の光学製品において、
前記第１接合部におけるダイクロイック膜と前記第３接合部におけるダイクロイック膜とがこれらの接合部に亘って連続している連続ダイクロイック膜であることを特徴とする光学製品。
【請求項３】
請求項２記載の光学製品において、
前記第２接合部におけるダイクロイック膜の端面及び前記第４接合部におけるダイクロイック膜の端面のそれぞれが前記第１接合部と前記第３接合部に亘って設けられて最下層と最上層とが酸化シリコン層で構成されている連続ダイクロイック膜にオプティカルコンタクト法により接合されていることを特徴とする光学製品。
【請求項４】
請求項２記載の光学製品において、
前記第１接合部と第３接合部における連続ダイクロイック膜の最上層の酸化シリコン層と光学側面とが、前記第２接合部及び前記第４接合部のそれぞれの前記ダイクロイック膜の最上層の酸化シリコン層と光学側面とがそれぞれオプティカルコンタクト法により接合されていることを特徴とする光学製品。
【請求項５】
請求項２記載の光学製品において、
前記第２接合部及び第４接合部においては接着剤層によって接合され、前記第１接合部及び前記第３接合部においては最下層と最上層とが酸化シリコン層で構成される前記連続ダイクロイック膜の前記最上層の酸化シリコン層と光学側面とがオプティカルコンタクト法により接合されていることを特徴とする光学製品。
【請求項６】
請求項２記載の光学製品において、
前記第２接合部においては接着剤層によって接合され、前記第１接合部及び前記第３接合部においては最下層と最上層とが酸化シリコン層で構成される前記連続ダイクロイック膜の前記最上層の酸化シリコン層と光学側面とがオプティカルコンタクト法により接合され、前記第４接合部においてはダイクロイック膜の最上層の酸化シリコン層と光学側面とがオプティカルコンタクト法により接合されていることを特徴とする光学製品。
【請求項７】
請求項４記載の光学製品において、
前記連続ダイクロイック膜が設けられている面と対向する２つの光学側面及びその間のダイクロイック膜の端面を覆って酸化シリコン層が設けられ、この酸化シリコン層と前記連続ダイクロイック膜とがオプティカルコンタクト法により接合されていることを特徴とする光学製品。
【請求項８】
請求項１記載の光学製品において、
前記第１接合部、前記第２接合部、前記第３接合部及び前記第４接合部のいずれか一つ以上の接合部の光学的に有効な領域の外側に間隙が設けられ、その間隙に接着剤が充填されていることを特徴とする光学製品。
【請求項９】
請求項１記載の光学製品において、
前記第１プリズム素子、前記第２プリズム素子、前記第３プリズム素子及び前記第４プリズム素子の上面及び／又は下面にこれらの素子間に亘って補強部材が接合されていることを特徴とする光学製品。
【請求項１０】
それぞれガラス製の直角二等辺三角形直角柱の形状の第１プリズム素子、第２プリズム素子、第３プリズム素子及び第４プリズム素子の各直角をなす頂点を合わせて各直交する光学側面の隣接するそれぞれを多層膜で構成されるダイクロイック膜を介して接合してクロスダイクロイックプリズムを製造するに際し、
前記第１プリズム素子又は第４プリズム素子の直交する光学側面の一方に多層膜で構成される第１ダイクロイック膜を形成する第１成膜工程と、
前記第１プリズム素子又は第４プリズム素子の前記第１ダイクロイック膜を設けていないプリズム素子の光学側面と他方のプリズム素子の前記ダイクロイック膜を設けた光学側面とを前記第１ダイクロイック膜を介して接合して第１プリズムペアを形成する第１接合工程と、
第２プリズム素子又は第３プリズム素子の直交する光学側面の一方に多層膜で構成される第１ダイクロイック膜を形成する第２成膜工程と、
第２プリズム素子又は第３プリズム素子の前記第１ダイクロイック膜を設けていないプリズム素子の光学側面と他方のプリズム素子の前記ダイクロイック膜を設けた光学側面とを前記第１ダイクロイック膜を介して接合して第２プリズムペアを形成する第２接合工程と、
前記第１プリズムペア及び第２プリズムペアの光学斜辺面を密着可能な面に整面する整面工程と、
前記第１プリズムペア又は第２プリズムペアのどちらか一方の光学斜辺面に多層膜で構成される第２ダイクロイック膜を形成する第３成膜工程と、
前記第３成膜工程により成膜されたプリズムペアの前記第２ダイクロイック膜と前記第２ダイクロイック膜を設けなかったプリズムペアの光学斜辺面とを接合する第３接合工程とを有し、
最上層が酸化シリコン層で構成される第１ダイクロイック膜を形成する第１成膜工程と、前記第１プリズム素子と第４プリズム素子の前記第１ダイクロイック膜の最上層の酸化シリコン層と光学側面とをオプティカルコンタクト法により接合して第１プリズムペアを形成する第１接合工程との第１組み合わせ、
最上層が酸化シリコン層で構成される第１ダイクロイック膜を形成する第２成膜工程と、第２プリズム素子と前記第３プリズム素子の前記第１ダイクロイック膜の最上層の酸化シリコン層と光学側面とをオプティカルコンタクト法により接合して第２プリズムペアを形成する第２接合工程との第２組み合わせ、及び
最上層が酸化シリコン層で構成される第２ダイクロイック膜を形成する第３成膜工程と、前記第１プリズムペアと前記第２プリズムペアの前記第２ダイクロイック膜の最上層の酸化シリコン層と光学斜辺面とをオプティカルコンタクト法により接合する第３接合工程との第３組み合わせ
のいずれか一つ以上の組み合わせを用いてクロスダイクロイックプリズムを得ることを特徴とする光学製品の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の光学製品の製造方法において、
前記第１組み合わせ、前記第２組み合わせ及び前記第３組み合わせを有することを特徴とする光学製品の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０の光学製品の製造方法において、
前記第１プリズム素子と前記第４プリズム素子とを接着剤で接合して第１プリズムペアを形成する第１接合工程と、
前記第２プリズム素子と前記第３プリズム素子とを接着剤で接合して第２プリズムペアを形成する第２接合工程と、
最下層の酸化シリコン層を設ける第３成膜工程を有する前記第３組み合わせと
を有することを特徴とする光学製品の製造方法。
【請求項１３】
請求項１０記載の光学製品の製造方法において、
前記第１組み合わせと、
前記第２プリズム素子と前記第３プリズム素子とを接着剤で接合して第２プリズムペアを形成する第２接合工程と、
最下層の酸化シリコン層を設ける第３成膜工程を有する前記第３組み合わせとを有することを特徴とする光学製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層膜を内部に含む光学素子およびその製造方法であり、特に、プロジェクタ機器に使用される色合成あるいは色分解用のクロスダイクロイックプリズムおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多板方式のプロジェクタにおいて、白色光を色分割して、各色の画像を表示するライトバルブを照明し、さらに、各色の画像を合成した後に投写レンズによりスクリーンに投影する方式が多く採用される。クロスダイクロイックプリズムは、白色光を三色に分解したり、三色画面を合成するために好適な光学製品(光学部品)の１つである。
【０００３】
図２２に従来のクロスダイクロイックプリズムの構造を断面で示してある。このクロスダイクロイックプリズム９０は、クロスダイクロイックプリズム９０を４分割した４個の三角柱状のプリズム９１ａ〜９１ｄの各一面に多層膜からなるダイクロイック膜９２を形成し、それらをプリズムの基材とほぼ同等の光学的な性質を備えた接着剤９３により接合されている。なお、図中では、ダイクロイック膜９２および接着剤９３の存在を例示するために十分な厚みで記載しているが、実際のダイクロイック膜９２および接着剤９３の厚みは、公知なように非常に薄く、例えば、数１０μｍ程度である。本明細書に添付した他の図面についても同様である。
【０００４】
図２３は、クロスダイクロイックプリズムの異なる例である。このクロスダイクロイックプリズム９５においては、クロスダイクロイックプリズム９０を４分割した４個の三角柱状のプリズム９１ａ〜９１ｄにより、まず、多層膜からなるダイクロイック膜９２を挟んだ２分割のプリズムのペアを形成する。その後、２分割のプリズムペアの一方の接合部に多層膜からなるダイクロイック膜９２を形成し、２分割のプリズムペアの接合部を光学接着剤９３で接合する。
【特許文献１】特開平０６−３３１８０７号公報
【特許文献２】特開平０９−０１５４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
クロスダイクロイックプリズムにおいて、光路を光学的に均等に形成することが画質を向上させるため、特に画像のぼけ、二重画像の防止に有効である。例えば、光路を構成する部材の屈折力を均一にすることが望ましく、特許文献１に開示されているように、各々のプリズムを構成する部材の屈折率の均一性を精度良く管理することがクロスダイクロイックプリズムの性能を向上させるために重要である。また、特許文献２に開示されているように、図２２に示した従来のダイクロイックプリズム９０の構成では、接着剤９３の厚みによりダイクロイック膜９２に段差が生ずるため、図２３に示したような構成を採用することが望ましい。
【０００６】
さらに、いずれの構成でも、光路の一部は接着剤９３により構成されるので、接着剤９３の光学的な性質をプリズム９１ａ〜９１ｄと同一にすることがダイクロイックプリズム９０および９５の性能をいっそう向上させるためには重要である。このため、光学接着剤として硬化後の屈折率がガラスとほぼ同じものが開発されている。
【０００７】
しかしながら、接着剤は、熱による重合、あるいは光による重合により硬化されるようになっているが、安定的にかつ均一にガラスと同じ屈折率になるように硬化させることは難しい。例えば、接着剤の材料の成分変動、硬化条件の変動により硬化後の屈折力は微少であっても変動する。さらに、プリズムとして採用可能なガラスは一種類ではないが、接着剤が対応していなければプリズムに採用可能なガラスの種類は限られたものになってしまう。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、クロスダイクロイックプリズムのような多層膜を内部に挟みこんだ光学製品において、接合に用いる接着剤の影響を可及的に小さくすることができる光学製品およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このため、本発明においては、光学素子同士の接合をオプティカルコンタクト法により接合あるいは貼り合わせし、接着剤の影響を完全に排除できるようにする。オプティカルコンタクトは、ガラス面を研磨加工し、厳密に似合った２つの表面を形成し、接着剤無しで密着あるいは溶着させる技術として公知である。オプティカルコンタクトは、ガラス基板の表面を精度良く研磨して平面にして密着することにより、その表面の水酸基同士が水素結合する、あるいは脱水素縮合による共有結合による接合方式であると考えられており、ガラス基板面同士以外ではほとんど効果が認められていない。
【００１０】
これに対し、本発明においては、多層膜の最上層を酸化シリコン層にすることにより、多層膜の表面もガラス面と同じ条件とし、多層膜を挟んで、光学素子であるガラス基板を接合し、多層膜を内部に備えた光学製品を接着剤なしで製造できるようにしている。
【００１１】
すなわち、本発明は、多層膜の最上層を酸化シリコン層としたので、多層膜の表面をオプティカルコンタクト法で接合できるガラスの表面と同等にすることができる。したがって、オプティカルコンタクト法により多層膜を挟んで一方の光学素子と他方の光学素子を接合することができる。このため、得られる光学製品の接合部には接着層はなく、上述したような接着層に起因する光学的性能の劣化をほぼ完全に防止できる。
【００１２】
また、本発明においては、接着剤の層を形成しないで、多層膜を挟んで複数の光学素子を接合できるので、複数の光学素子にわたる面にさらに多層膜を成膜しても多層膜の性能を維持できる。すなわち、接着剤を介して接合された複数の光学素子にわたる面においては、接着剤層の上に多層膜を形成する状態になる部分が存在し、その部分で多層膜が歪んだり、膜厚が変動して所望の性能を得られない可能性があるのに対し、本発明の製造方法においてはそのような心配はない。
【００１３】
上述したように、多層膜の段差を避けるために一つの光学素子の２つの面に異なる性能の多層膜を形成する場合、その境界部分を大きくすれば相互の影響は少なくなるが、光路の有効面積が減ってしまい、それが光学製品または光学製品の内部に存在することになると境界部分の影響を避けようが無い。これに対し、オプティカルコンタクト法により接合された光学素子にわたる面に新たに多層膜を形成すれば、多層膜同士の干渉はなく、また、光路に影響を与えるような隙間の発生も防止できる。
【００１４】
本発明は、第１に、ガラス製のそれぞれ直角二等辺三角形直角柱の形状を有する第１プリズム素子、第２プリズム素子、第３プリズム素子及び第４プリズム素子の各直角をなす頂点を合わせて各直交する光学側面の隣接するそれぞれを多層膜で構成されるダイクロイック膜を介して接合してなるクロスダイクロイックプリズムにおいて、前記第１プリズム素子の光学側面と前記第２プリズム素子の光学側面間を第１接合部、前記第２プリズム素子の光学側面と前記第３プリズム素子の光学側面間を第２接合部、前記第３プリズム素子の光学側面と前記第４プリズム素子の光学側面間を第３接合部、前記第４プリズム素子の光学側面と前記第１プリズム素子の光学側面間を第４接合部とした場合、前記第１〜第４接合部のいずれかの光学側面に設けられたダイクロイック膜の最上層が酸化シリコン層で構成され、前記ダイクロイック膜の最上層の酸化シリコン層と光学側面とがオプティカルコンタクト法により接合されていることを特徴とする光学製品を提供する。
【００１５】
クロスダイクロイックプリズムは、直角二等辺三角形直角柱の形状の４つのプリズムの直角をなす頂角を形成する両面の光学側面をそれぞれ多層膜で構成されるダイクロイック膜を介して接合して形成されたもので、４つの接合部は十字状に交差する。これらの４つの接合部の少なくとも一つの接合部にオプティカルコンタクト法による接合を採用することによって、接着層に起因する光学的性能の劣化を少なくすることができる。
【００１６】
本発明は、第２に、上記第１の光学製品において、前記第１接合部におけるダイクロイック膜と前記第３接合部におけるダイクロイック膜とがこれらの接合部に亘って連続している連続ダイクロイック膜であることを特徴とする光学製品を提供する。
【００１７】
４つの十字状に交差する接合部の平行な接合部の一方のダイクロイック膜を接合部間に亘る連続した膜に形成することによって、ダイクロイック膜の端面や段差に起因する光学的影響を少なくすることができる。
【００１８】
本発明は、第３に、上記第２の光学製品において、前記第２接合部におけるダイクロイック膜の端面及び前記第４接合部におけるダイクロイック膜の端面のそれぞれが前記第１接合部と前記第３接合部に亘って設けられて最下層と最上層とが酸化シリコン層で構成されている連続ダイクロイック膜にオプティカルコンタクト法により接合されていることを特徴とする光学製品を提供する。
【００１９】
分断されている第２接合部と第４接合部のダイクロイック膜の端面がこれらの接合部と直交する２つの接合部に亘っている連続ダイクロイック膜にオプティカルコンタクト法により接合されていることにより、ダイクロイック膜の端面に起因する光学的影響を少なくし、光学的均一性を向上させることができる。
【００２０】
本発明は、第４に、上記第２の光学製品において、前記第１接合部と第３接合部における連続ダイクロイック膜の最上層の酸化シリコン層と光学側面とが、前記第２接合部及び前記第４接合部のそれぞれの前記ダイクロイック膜の最上層の酸化シリコン層と光学側面とがそれぞれオプティカルコンタクト法により接合されていることを特徴とする光学製品を提供する。
【００２１】
４つの接合部の全てをオプティカルコンタクト法により接合することにより、光路として有効な領域に接着剤の層がないため、接着層に起因する光学的性能の劣化を完全に防止できる。
【００２２】
本発明は、第５に、上記第２の光学製品において、前記第２接合部及び第４接合部においては接着剤層によって接合され、前記第１接合部及び前記第３接合部においては最下層と最上層とが酸化シリコン層で構成される前記連続ダイクロイック膜の前記最上層の酸化シリコン層と光学側面とがオプティカルコンタクト法により接合されていることを特徴とする光学製品を提供する。
【００２３】
この構造のクロスダイクロイックプリズムは、４つのプリズム素子を２つずつ接着剤でそれぞれ接合して２つのプリズムペアを製造するので製造が容易であるとともに、連続ダイクロイック膜の形成によってダイクロイック膜の端面に起因する光学的影響を少なくすることができる上、この最下層と最上層が共に酸化シリコン層で構成されている連続ダイクロイック膜と直交する第１接合部と第３接合部のそれぞれのダイクロイック膜の端面が連続ダイクロイック膜にオプティカルコンタクト法により接合することが可能であり、更に、ダイクロイック膜の端面に起因する光学的影響を少なくすることができる。
【００２４】
本発明は、第６に、上記第２の光学製品において、前記第２接合部においては接着剤層によって接合され、前記第１接合部及び前記第３接合部においては最下層と最上層とが酸化シリコン層で構成される前記連続ダイクロイック膜の前記最上層の酸化シリコン層と光学側面とがオプティカルコンタクト法により接合され、前記第４接合部においてはダイクロイック膜の最上層の酸化シリコン層と光学側面とがオプティカルコンタクト法により接合されていることを特徴とする光学製品を提供する。
【００２５】
この構造のクロスダイクロイックプリズムは、最下層と最上層が共に酸化シリコン層で構成されている連続ダイクロイック膜と直交する第１接合部と第３接合部のそれぞれのダイクロイック膜の端面が連続ダイクロイック膜にオプティカルコンタクト法により接合することが可能であり、ダイクロイック膜の端面に起因する光学的影響を少なくすることができる。
【００２６】
本発明は、第７に、上記第４の光学製品において、前記連続ダイクロイック膜が設けられている面と対向する２つの光学側面及びその間のダイクロイック膜の端面を覆って酸化シリコン層が設けられ、この酸化シリコン層と前記連続ダイクロイック膜とがオプティカルコンタクト法により接合されていることを特徴とする光学製品を提供する。
【００２７】
２つの平行する光学側面及びそれらの光学側面間の接合部のダイクロイック膜の端面を覆う酸化シリコン層を設けることによってオプティカルコンタクト法による接合を確実にすることができる。
【００２８】
本発明は、第８に、上記第１の光学製品において、前記第１接合部、前記第２接合部、前記第３接合部及び前記第４接合部のいずれか一つ以上の接合部の光学的に有効な領域の外側に間隙が設けられ、その間隙に接着剤が充填されていることを特徴とする光学製品を提供する。
【００２９】
光学的に有効な領域の外側、例えば、光学素子を組み合わせて製造するプリズムなどの光学製品の縁あるいはコーナ部分などは光路として使用されないことが多い。接合部の光学的に影響のない領域に設けられた間隙に接着剤が充填されているため、接合部の信頼性をさらに向上でき、高性能で、信頼性のいっそう高い光学製品として提供できる。
【００３０】
本発明は、第９に、上記第１の光学製品において、前記第１プリズム素子、前記第２プリズム素子、前記第３プリズム素子及び前記第４プリズム素子の上面及び／又は下面にこれらの素子間に亘って補強部材が接合されていることを特徴とする光学製品を提供する。
【００３１】
補強部材で４つのプリズム素子を一体化できるため、接合部の信頼性をさらに向上でき、高性能で、信頼性のいっそう高い光学製品として提供できる。
【００３２】
本発明は、第１０に、それぞれガラス製の直角二等辺三角形直角柱の形状の第１プリズム素子、第２プリズム素子、第３プリズム素子及び第４プリズム素子の各直角をなす頂点を合わせて各直交する光学側面の隣接するそれぞれを多層膜で構成されるダイクロイック膜を介して接合してクロスダイクロイックプリズムを製造するに際し、前記第１プリズム素子又は第４プリズム素子の直交する光学側面の一方に多層膜で構成される第１ダイクロイック膜を形成する第１成膜工程と、前記第１プリズム素子又は第４プリズム素子の前記第１ダイクロイック膜を設けていないプリズム素子の光学側面と他方のプリズム素子の前記ダイクロイック膜を設けた光学側面とを前記第１ダイクロイック膜を介して接合して第１プリズムペアを形成する第１接合工程と、第２プリズム素子又は第３プリズム素子の直交する光学側面の一方に多層膜で構成される第１ダイクロイック膜を形成する第２成膜工程と、第２プリズム素子又は第３プリズム素子の前記第１ダイクロイック膜を設けていないプリズム素子の光学側面と他方のプリズム素子の前記ダイクロイック膜を設けた光学側面とを前記第１ダイクロイック膜を介して接合して第２プリズムペアを形成する第２接合工程と、前記第１プリズムペア及び第２プリズムペアの光学斜辺面を密着可能な面に整面する整面工程と、前記第１プリズムペア又は第２プリズムペアのどちらか一方の光学斜辺面に多層膜で構成される第２ダイクロイック膜を形成する第３成膜工程と、前記第３成膜工程により成膜されたプリズムペアの前記第２ダイクロイック膜と前記第２ダイクロイック膜を設けなかったプリズムペアの光学斜辺面とを接合する第３接合工程とを有し、最上層が酸化シリコン層で構成される第１ダイクロイック膜を形成する第１成膜工程と、前記第１プリズム素子と第４プリズム素子の前記第１ダイクロイック膜の最上層の酸化シリコン層と光学側面とをオプティカルコンタクト法により接合して第１プリズムペアを形成する第１接合工程との第１組み合わせ、最上層が酸化シリコン層で構成される第１ダイクロイック膜を形成する第２成膜工程と、第２プリズム素子と前記第３プリズム素子の前記第１ダイクロイック膜の最上層の酸化シリコン層と光学側面とをオプティカルコンタクト法により接合して第２プリズムペアを形成する第２接合工程との第２組み合わせ、及び最上層が酸化シリコン層で構成される第２ダイクロイック膜を形成する第３成膜工程と、前記第１プリズムペアと前記第２プリズムペアの前記第２ダイクロイック膜の最上層の酸化シリコン層と光学斜辺面とをオプティカルコンタクト法により接合する第３接合工程との第３組み合わせのいずれか一つ以上の組み合わせを用いてクロスダイクロイックプリズムを得ることを特徴とする光学製品の製造方法を提供する。
【００３３】
クロスダイクロイックプリズムにおける十字状に交差する４つの接合部の少なくとも一つの接合部にオプティカルコンタクト法による接合を採用することによって、接着層に起因する光学的性能の劣化を可及的に防止できる。
【００３４】
本発明は、第１１に、上記第１０の光学製品の製造方法において、前記第１組み合わせ、前記第２組み合わせ及び前記第３組み合わせを有することを特徴とする光学製品の製造方法を提供する。
【００３５】
４つの接合部の全てをオプティカルコンタクト法により接合することにより、接着層に起因する光学的性能の劣化を完全に防止できる。
【００３６】
本発明は、第１２に、上記第１０の光学製品の製造方法において、前記第１プリズム素子と前記第４プリズム素子とを接着剤で接合して第１プリズムペアを形成する第１接合工程と、前記第２プリズム素子と前記第３プリズム素子とを接着剤で接合して第２プリズムペアを形成する第２接合工程と、最下層の酸化シリコン層を設ける第３成膜工程を有する前記第３組み合わせとを有することを特徴とする光学製品の製造方法を提供する。
【００３７】
このクロスダイクロイックプリズムの製造方法は、最下層と最上層が共に酸化シリコン層で構成されている連続ダイクロイック膜と直交するそれぞれのダイクロイック膜の端面が連続ダイクロイック膜にオプティカルコンタクト法により接合することが可能であり、クロスダイクロイックプリズムの内部にダイクロイック膜の端面が存在しなくなることにより、ダイクロイック膜の端面に起因する光学的影響を少なくすることができる。
【００３８】
本発明は、第１３に、上記第１０の光学製品の製造方法において、前記第１組み合わせと、前記第２プリズム素子の光学側面と前記第３プリズム素子の前記第１ダイクロイック膜とを接着剤で接合して第２プリズムペアを形成する第２接合工程と、最下層の酸化シリコン層を設ける第３成膜工程を有する前記第３組み合わせとを有することを特徴とする光学製品の製造方法を提供する。
【００３９】
このクロスダイクロイックプリズムの製造方法は、最下層と最上層が共に酸化シリコン層で構成されている連続ダイクロイック膜と直交するそれぞれのダイクロイック膜の端面が連続ダイクロイック膜にオプティカルコンタクト法により接合することが可能であり、ダイクロイック膜の端面に起因する光学的影響を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の光学製品及び光学製品の製造方法の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００４１】
本発明の光学製品は、ガラス製の互いに接合される光学平面を有する２以上の光学素子からなる光学製品であって、第１の光学素子の光学平面に最上層が酸化シリコン層の多層膜が形成され、第２の光学素子には多層膜を形成した光学平面に接合可能な光学平面が形成され、第１の光学素子の多層膜を形成した光学平面と第２の光学素子の光学平面とがオプティカルコンタクト法により接合されている。
【００４２】
具体的な光学製品としては、クロスダイクロイックプリズムが挙げられる。クロスダイクロイックプリズムは、ガラス製のそれぞれ直角二等辺三角形直角柱の形状を有する第１プリズム素子、第２プリズム素子、第３プリズム素子及び第４プリズム素子の各直角をなす頂点を合わせて各直交する光学側面の隣接するそれぞれを多層膜で構成されるダイクロイック膜を介して接合してなる光学製品である。クロスダイクロイックプリズムは白色光の三色色分解や投射光の三色色合成に用いられる。
【００４３】
なお、第１プリズム素子として４つのプリズム素子のどれを選択するかは任意であり、第１プリズム素子の両側に第２プリズム素子と第４プリズム素子があり、対向して第３プリズム素子があるという関係である。
【００４４】
本発明の光学素子においては、第１プリズム素子の光学側面と第２プリズム素子の光学側面間を第１接合部、第２プリズム素子の光学側面と第３プリズム素子の光学側面間を第２接合部、第３プリズム素子の光学側面と第４プリズム素子の光学側面間を第３接合部、第４プリズム素子の光学側面と第１プリズム素子の光学側面間を第４接合部とした場合、第１〜第４接合部のいずれかのダイクロイック膜の最上層が酸化シリコン層で構成され、ダイクロイック膜の最上層の酸化シリコン層と光学側面とがオプティカルコンタクト法により接合されている。
（第１実施例）
図１に、本発明の第１の実施例に係るクロスダイクロイックプリズムの構成を、断面を用いて示してある。このクロスダイクロイックプリズム（以降ではダイクロイックプリズム）１は、断面が略正方形の光学製品（光学部品）であり、４個のガラス製の直角二等辺三角形直角柱の形状の第１プリズム素子１１ａ、第２プリズム素子１１ｂ、第３プリズム素子１１ｃ、第４プリズム素子１１ｄの各直角をなす頂点を合わせて各直交する光学側面の隣接するそれぞれが多層膜からなるダイクロイック膜１２Ｒおよび１２Ｂを介して接合されている。第１プリズム素子１１ａと第４プリズム素子１１ｄ間の第４接合部３４においてはダイクロイック膜１２Ｒを介してオプティカルコンタクト法により接合され、第２プリズム素子１１ｂと第３プリズム素子１１ｃ間の第２接合部３２においてはダイクロイック膜１２Ｒを介してオプティカルコンタクト法により接合され、ダイクロイック膜１２Ｂは第１プリズム素子１１ａと第２プリズム素子１１ｂの第１接合部３１と第３プリズム素子１１ｃと第４プリズム素子１１ｄ間の第３接合部３３に亘って連続して設けられ、第１接合部３１と第３接合部３３はダイクロイック膜１２Ｂを介してオプティカルコンタクト法により接合されている。即ち、第１実施例のダイクロイックプリズム１では、全ての接合部３１〜３４がオプティカルコンタクト法により接合されている。図１を含む以下の図面ではオプティカルコンタクト法により接合した接合部をオプティカルコンタクト法による接合面（部分）１９として説明を容易にするために太線で表示する。なお、太線で示したオプティカルコンタクト法による接合部分１９が厚みを持つことを意味するものではない。以下の図においても同様である。
【００４５】
ダイクロイック膜１２Ｒは赤色、例えば、波長が８５０ｎｍの光を効率良く反射する半透過膜であり、ダイクロイック膜１２Ｂは青色、例えば、波長が５２５ｎｍの光を効率良く反射する半透過膜である。したがって、ダイクロイックプリズム１においては、赤色の光Ｒがダイクロイック膜１２Ｒにより反射されて向きを変え、青色の光Ｂがダイクロイック膜１２Ｂにより反射されて向きを変え、緑色の光Ｇはこれらのダイクロイック膜１２Ｒおよび１２Ｂを透過する。このような作用により、各色の画像を合成したり、白色光を各色の光線に分割することができ、プロジェクタなどの様々な光学機器における重要な光学部品の１つとなっている。
【００４６】
図２から図４に、このダイクロイックプリズム１の製造過程の概要を示してある。第１プリズム素子１１ａ〜第４プリズム素子１１ｄとしては、例えば、ＢＫ７と称される硼珪クラウン光学ガラス（ｄ線の屈折率が１．５１６３３）が用いられる。第１プリズム素子１１ａ〜第４プリズム素子１１ｄは、１つの頂角を９０度、残り２つの角を４５度の頂角を有する直角二等辺三角形の面を垂直方向に移動してできる直角柱の形状を有する。第１プリズム素子１１ａ〜第４プリズム素子１１ｄのそれぞれの直角をなす頂角を形成する直交する２面の光学側面の一方にダイクロイックダイクロイック膜１２Ｒまたは１２Ｂが形成される。なお、第１プリズム素子１１ａ〜第４プリズム素子１１ｄは、後述する他の実施例において、同様に用いられる。
【００４７】
図２に示すように、第４プリズム素子１１ｄの光学側面の内、第１プリズム素子１１ａに面した第１の光学側面１５に、蒸着法により、多層膜からなるダイクロイック膜１２Ｒを第１の多層膜として成膜する（第１成膜工程）。この場合、勿論、第１プリズム素子１１ａの第４プリズム素子１１ｄと面する光学側面１４にダイクロイック膜１２Ｒを設けるようにしてもよい。第３プリズム素子１１ｃの光学側面の内、第２プリズム素子１１ｂに面した第１の光学側面１５に、蒸着法により、多層膜からなるダイクロイック膜１２Ｒを成膜する（第２成膜工程）。
【００４８】
赤色の光Ｒを反射するダイクロイック膜１２Ｒの構成の一例を図２１（ａ）に示してある。このダイクロイック膜１２Ｒは、波長８５０ｎｍの光を効率良く反射するように設計されており、赤色の光の反射率が高く、青色および緑色の光の透過率が高い設計となっている。本例のダイクロイック膜１２Ｒは、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）の薄膜と、酸化シリコン（ＳｉＯ2）の薄膜とを合計２８層、重ねることにより形成される、厚みが数１０μｍ程度の薄膜である。そして、ダイクロイック膜１２Ｒの最上層１２Ｒｔは酸化シリコン層になるようにしている。
【００４９】
このような多層膜は、誘電体多層膜とも称され、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法などを用いて成膜することができる。適当な材料の高屈折率の層と低屈折率の層とを交互に適切な厚みで積層することにより、所望の波長を反射あるいは透過するような薄膜を成膜することができる、高屈折率層の材料としては、酸化タンタルの他に、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）などを用いることができる。低屈折率層の材料として酸化シリコンのほかに、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）などを用いることができるが、本発明においては、少なくとも最上層には、酸化シリコンが用いられた薄膜を形成する。
【００５０】
次に、図３に示すように、ダイクロイック膜１２Ｒが成膜された第４プリズム素子１１ｄの光学側面１５と、その光学側面１５に向かい合う第１プリズム素子１１ａの光学側面１４とをオプティカルコンタクト法により接合する（第１接合工程）。同様に、ダイクロイック膜１２Ｒが成膜された第３プリズム素子１１ｃの光学側面１５と、その光学側面１５に向かい合う第２プリズム素子１１ｂの光学側面１４とをオプティカルコンタクト法により接合する（第２接合工程）。
【００５１】
これにより、第１プリズム素子１１ａと第４プリズム素子１１ｄとが接合された直角二等辺三角形直角柱形状の第１プリズムペア１３ａと、第２プリズム素子１１ｂと第３プリズム素子１１ｃとが接合された直角二等辺三角形直角柱形状の第２プリズムペア１３ｂが形成される。
【００５２】
オプティカルコンタクト法は、ガラス面同士を直に接合する方法としては公知であるが、本発明においては、ガラス面同士を直にではなく、多層膜を挟んで接合する場合に適用することを可能とするものである。このため、まず第１に、光学側面１５に形成される多層膜の最上層１２Ｒｔをガラスの主成分と同じ酸化シリコン層とし、対峙するガラス光学側面１４とダイクロイック膜１２Ｒの表面１２Ｒｔとの、実質的な接合部同士の材質の一致が図れるようにしている。
【００５３】
さらに、多層膜は図２１に示したように、成膜する際に、サブミクロンオーダで膜厚が管理されるのでダイクロイック膜１２Ｒの膜厚精度は非常に高い。このため、基板面、本例では第４プリズム素子１１ｄの光学側面１５の形状がそのままダイクロイック膜１２Ｒの最上層１２Ｒｔの表面形状となると考えてよく、第４プリズム素子１１ｄの面１５の形状を、接合のために対峙させるプリズム１１ａの面１４の形状と一致するように製造することにより、オプティカルコンタクト法により接合する際に必要な面の一致精度も確保できる。
【００５４】
第１プリズム素子１１ａ〜第４プリズム素子１１ｄの接合面である直交する光学側面１５、１４は、光学研磨（高精度研磨）により十分な平坦度、例えば、表面の粗さＲａが０．５nm以下、平坦度（ＰＶ値）が０．５μｍ以下という高精度な状態に仕上げることができる。さらに、薬液およびガスなどによる化学表面処理、あるいはプラズマなどの物理表面処理で接合部を清浄化することが望ましい。清浄化の一例として、アルカリ洗浄液（商品名：クリーナーＢ３、２％濃度）への浸漬式洗浄を挙げることができる。
【００５５】
光学側面１５にダイクロイック膜１２Ｒを成膜した後も同様の平坦度が確保されるため、一方の第４プリズム素子１１ｄの光学側面１５にダイクロイック膜１２Ｒを成膜した後に、他方の第１プリズム素子１１ａの光学側面１４と合わせると、両面が高度に平坦な面であるので真空吸着された状態となる。そして、２５０℃で１時間加熱することにより、接合強度が向上する。加熱温度は、２００〜５００℃が望ましく、２００〜３００℃であることがさらに望ましい。
【００５６】
図３に示したプロセスで、２本の第１プリズムペア１３ａと第２プリズムペア１３ｂが製造される。第１プリズムペア１３ａ及び第２プリズムペア１３ｂの直角をなす頂点と対向する光学斜辺面１６および１７を、上記と同じ状態の高精度な平面となるように光学研磨する（整面工程）。
【００５７】
さらに、図４に示すように、第１プリズムペア１３ａおよび第２プリズムペア１３ｂの一方のプリズムペア１３ａの直角と対向する光学斜辺面１６に、蒸着法により、多層膜からなるダイクロイック膜１２Ｂを第２の多層膜として成膜する（第３成膜工程）。このダイクロイック膜１２Ｂは第１プリズム素子１１ａと第４プリズム素子１１ｄの光学側面とダイクロイック膜１２Ｒの端面とに亘って連続している連続ダイクロイック膜となっている。
【００５８】
青色の光Ｂを反射するダイクロイック膜１２Ｂの構成の一例を図２１（ｂ）に示してある。このダイクロイック膜１２Ｂは、波長５２５ｎｍの光を効率良く反射するように設計されており、青色の光の反射率が高く、赤色および緑色の光の透過率が高い設計となっている。
【００５９】
本例のダイクロイック膜１２Ｂは、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）の薄膜と、酸化シリコン（ＳｉＯ2）の薄膜とを合計２５層、重ねることにより形成される、厚みが数１０μｍ程度の薄膜である。そして、ダイクロイック膜１２Ｂの第１層と最上層１２Ｂｔは酸化シリコン層になるようにしている。
【００６０】
次に、第１プリズムペア１３ａの光学斜辺面１６と、第２プリズムペア１３ｂの光学斜辺面１７とをオプティカルコンタクト法により接合することにより図１に示したダイクロイックプリズム１を光学製品として製造する（第３接合工程）。
【００６１】
上記の成膜工程により成膜されたダイクロイック膜１２Ｂの表面１２Ｂｔの面精度も非常に高いので、一方のプリズムペア１３ａの光学斜辺面１６にダイクロイック膜１２Ｂを成膜した状態で、他方のプリズムペア１３ｂの光学斜辺面１７と合わせると、両面が真空吸着された状態となる。そして、２５０℃で１時間加熱することにより、接合強度が向上する。加熱温度は、２００〜５００℃が望ましく、２００〜３００℃であることがさらに望ましい。
【００６２】
この実施例でのクロスダイクロイックプリズム１は、光路に対する接着剤の層の影響を完全に取り除くことができる。したがって、従来、接着剤の層の厚みあるいは光学的な性質により性能の劣化が認められているクロスダイクロイックプリズムを製造する際に、本発明の製造方法は好適である。
【００６３】
（第２実施例）
図５および図６に、本発明の異なる例を示してある。このクロスダイクロイックプリズム２においては、第１プリズム素子１１ａ〜第４プリズム素子１１ｄのそれぞれの光学側面１５に、ダイクロイック膜１２Ｒまたは１２Ｂを成膜し（第１及び第２成膜工程）、その後、対峙する三角柱プリズム１１ａ〜１１ｄの光学側面１４とオプティカルコンタクト法により接合し（第１〜第３接合工程）、ダイクロイックプリズム２を製造している。成膜の工程および接合の工程については、第１の実施例と同様なので、説明を省略する。
【００６４】
この実施例の製造方法を採用することにより、プリズムペアに成膜して、接合するという２段階の製造工程を１段階にすることができるので、ダイクロイックプリズムの製造工程を簡易にできる。さらに、オプティカルコンタクト法による接合部分１９は厚みがないので、図２２により説明したような、接着層の厚みによりダイクロイック膜に段差が生ずる問題もない。したがって、低コストで、光学的性能の良いダイクロイックプリズム２を提供できる。
【００６５】
しかしながら、ダイクロイックプリズム２の中心軸１９ｃに沿った領域は、ダイクロイック膜１２Ｒおよび１２Ｂの成膜方法により、それらの両方が存在するか、一方が存在するか、あるいはダイクロイック膜が存在せずに中空状態になるかというような選択ができる領域となり、構造的に、また、光学的に不確定な部分となる可能性がある。この点においては、第１の実施例に示したダイクロイックプリズム１の方が構造的にも光学的な性能的にも安定しており、好ましい。
【００６６】
（第３実施例）
図７に、本発明のさらに異なる例を示してある。このクロスダイクロイックプリズム３においては、第１プリズム素子１１ａ〜第４プリズム素子１１ｄを用い、図２および図３に示した第１成膜工程並びに第１接合工程及び第２接合工程により、プリズムペア１３ａおよび１３ｂを製造する。整面工程後、プリズムペア１３ａの光学斜辺面１６にダイクロイック膜１２Ｂを成膜し、光学的にプリズム１１ａ〜１１ｄとほぼ等価な屈折力の接着剤２０により他方のプリズムペア１３ｂの光学斜辺面１７と接着している。
【００６７】
この製造方法においては、ダイクロイック膜１２Ｂの面は、接着剤２０の層を介してダイクロイックプリズム３の内部に形成されるので、上記の各実施例のダイクロイックプリズム１または２のように接着剤２０の層の光学的な影響を完全に排除することはできない。しかしながら、ダイクロイック膜１２Ｒが形成された接合部についてはオプティカルコンタクト法により接合されているので、接着剤の層の影響を最小限にすることができる。また、ダイクロイック膜１２Ｂは、接着剤を介して接合されるために、最上層が酸化シリコンである必要はなく、ダイクロイック膜１２Ｂの構成の自由度が向上するというメリットがある。
【００６８】
本例において使用できる接着剤としては、ＵＶ光、または可視光で硬化する光学用接着剤が望ましく、第１プリズム素子１１ａ〜第４プリズム素子１１ｄを介して接着剤に光を当てて硬化できる。あるいは、オプティカルコンタクトにより接合した部分１９に影響を与えない程度の温度に加熱することによって硬化する熱硬化型接着剤でも良い。本例においては、接着剤として、株式会社アーデスが提供している光学接着剤ＵＴ２０を用いた。この光学接着剤は、接合冶具を用意し、光学接着剤を介して三角柱プリズム同士を接触させ、その後、高圧水銀灯（８０Ｗ／ｃｍ2）を１０分照射する。この接着剤ＵＴ２０の硬化前の屈折率（ｄ線）は、１．４８であり、硬化後の屈折率（ｄ線）は１．５２なので、硬化後は、ほぼプリズムに採用しているＢＫ７に近い屈折率となる。
【００６９】
接着剤は、硬化条件、特にＵＶ光の照射が不安定であると、接着層の硬化が不均一となり、必然的に屈折率がガラスより低い部分が生ずる可能性があるので、十分に高い出力の光源を用いて屈折力が不均一になるのを防止し、画像表示特性の異常を防いでいる。全ての接合部をオプティカルコンタクト法により接合すれば、接着層に起因する不具合を未然に防止できることは上述した通りである。
【００７０】
（第４実施例）
図８に、本発明のさらに異なる例を示してある。このクロスダイクロイックプリズム４においては、第１プリズム素子１１ａ〜第４プリズム素子１１ｄを用い、第１プリズム素子１１ａと第４プリズム素子１１ｄとを第３実施例と同様の接着剤層２０を介して接合して第１プリズムペア１３ａを製造し（第１接合工程）、同様に第２プリズム素子１１ｂと第３プリズム素子１１ｃとを接着剤層２０を介して接合して第２プリズムペア１３ｂを製造している（第２接合工程）。第１プリズムペア１３ａ及び第２プリズムペア１３ｂの直角をなす頂点と対向するそれぞれの光学斜辺面を光学研磨する（整面工程）。第１プリズムペア１３ａ又は第２プリズムペア１３ｂの一方のプリズムペア１３ａの直角と対向する光学斜辺面に、蒸着法により、多層膜からなり第１層及び最上層にそれぞれ酸化シリコン層を有するダイクロイック膜１２Ｂを第２の多層膜として成膜する（第３成膜工程）。このダイクロイック膜１２Ｂは２つのプリズム素子１１ａ、１１ｄの光学側面間に亘って形成されている連続ダイクロイック膜である。そして、第１プリズムペア１３ａと第２プリズムペア１３ｂのそれぞれの光学斜辺面をオプティカルコンタクト法により接合する（第３接合工程）。これにより、図８に示すクロスダイクロイックプリズム４を製造することができる。
【００７１】
このクロスダイクロイックプリズム４は、４つのプリズム素子を２つずつ接着剤でそれぞれ接合して２つのプリズムペアを製造するので製造が容易である。また、連続ダイクロイック膜の形成によってダイクロイック膜の端面に起因する光学的影響を少なくすることができる。更に、この最下層と最上層が共に酸化シリコン層で構成されている連続ダイクロイック膜に対してこれと直交するそれぞれのダイクロイック膜１２Ｒの端面が接触し、ダイクロイック膜１２Ｒ内の酸化シリコン層が端面に露出するため、ダイクロイック膜１２Ｒの端面が連続ダイクロイック膜１２Ｂの両面の酸化シリコン層とオプティカルコンタクト法により接合することが可能である。そのため、第１プリズムペア１３ａのダイクロイック膜１２Ｒの端面が連続ダイクロイック膜１２Ｂと酸化シリコン同士によるオプティカルコンタクト法により接合が可能である。これによってダイクロイック膜１２Ｂとダイクロイック膜１２Ｒとが一体化し、クロスダイクロイックプリズム４内にダイクロイック膜１２Ｒの端面が存在しなくなり、ダイクロイック膜１２Ｒの端面に起因する光学的影響を少なくし、光学的均一性を向上させることができる。
【００７２】
（第５実施例）
図９に、本発明のさらに異なる例を示してある。このクロスダイクロイックプリズム５においては、第１プリズム素子１１ａ〜第４プリズム素子１１ｄを用い、第１プリズム素子１１ａと第４プリズム素子１１ｄとをダイクロイック膜１２Ｒによるオプティカルコンタクト法により接合して第１プリズムペア１３ａを製造し（第１接合工程）、第２プリズム素子１１ｂと第３プリズム素子１１ｃとを接着剤層２０を介して接合して第２プリズムペア１３ｂを製造している（第２接合工程）。第１プリズムペア１３ａ及び第２プリズムペア１３ｂの直角をなす頂点と対向するそれぞれの光学斜辺面を光学研磨する（整面工程）。第１プリズムペア１３ａ又は第２プリズムペア１３ｂの一方のプリズムペア１３ａの直角と対向する光学斜辺面に、蒸着法により、多層膜からなり第１層及び最上層にそれぞれ酸化シリコン層を有するダイクロイック膜１２Ｂを第２の多層膜として成膜する（第３成膜工程）。このダイクロイック膜１２Ｂは２つのプリズム素子の光学側面間に亘って形成されている連続ダイクロイック膜である。そして、第１プリズムペア１３ａと第２プリズムペア１３ｂのそれぞれの光学斜辺面をオプティカルコンタクト法により接合する（第３接合工程）。これにより、図９に示すクロスダイクロイックプリズム５を製造することができる。
【００７３】
このクロスダイクロイックプリズム５は、一つのプリズムペアをオプティカルコンタクト法により接合し、他方のプリズムペアを接着剤でそれぞれ接合して２つのプリズムペアを製造する。第４実施例と同様に、この最下層と最上層が共に酸化シリコン層で構成されている連続ダイクロイック膜１２Ｂと直交するそれぞれのダイクロイック膜１２Ｒの端面が連続ダイクロイック膜に酸化シリコン同士によるオプティカルコンタクト法により接合することが可能である。ダイクロイック膜１２Ｒの端面の存在に起因する光学的影響を少なくし、光学的均一性を向上させることができる。また、第４実施例よりも接着剤層が少なくなっているため、接着剤層に起因する光学的影響を少なくすることができる。また、連続ダイクロイック膜によってダイクロイック膜の端面に起因する光学的影響を少なくすることができる。
【００７４】
（第６実施例）
図１０及び図１１に本発明のさらに異なる例を示してある。このクロスダイクロイックプリズム１ａは、第１実施例と同様に、全ての接合をオプティカルコンタクト法により接合し、接着剤層の影響をなくした例である。異なるのは、図１０に示すように、プリズムペア間を接合する際に、ダイクロイック膜１２Ｂを形成しない側の第２プリズムペア１３ｂの光学斜辺面に１層の酸化シリコン層１８を設け、図１１に示すように、酸化シリコン層１８とダイクロイック膜１２Ｂの最上層の酸化シリコン層１２Ｂｔとの酸化シリコン層同士のオプティカルコンタクト法により接合したことである。酸化シリコン層１８は、例えば蒸着法によって成膜でき、その膜厚は１００〜１００００オングストロームの範囲とすることが好ましい。
【００７５】
第２プリズムペア１３ｂの光学斜辺面に酸化シリコン層１８を設けることによって、第２プリズムペア１３ｂに設けられているダイクロイック膜１２Ｒの端面を埋め、隙間をなくすことが可能になる。第１プリズムペア１３ａに設けられているダイクロイック膜１２Ｒの端面はダイクロイック膜１２Ｂによって埋められており、ダイクロイック膜１２Ｒの内側端面はダイクロイック膜１２Ｂと一体化し、端面による光学的影響を少なくしている。
【００７６】
（第７実施例）
図１２および図１３に、本発明のさらに異なる例を示してある。このクロスダイクロイックプリズム７においては、図１２に示すように、第１プリズム素子１１ａ〜第４プリズム素子１１ｄは、それらの接合部１４〜１７の光学的に有効な領域２１の外側となるコーナ部分２２に、貼りあわせたときに隙間２３が構成されるように形成されている。
【００７７】
光学的に有効な領域の外側、例えば、光学素子を組み合わせて製造するプリズムなどの光学製品の縁あるいはコーナ部分などは光路として使用されないことが多い。したがって、これらの接合部１４〜１７をオプティカルコンタクト法により接合したときにダイクロイックプリズム７のコーナ部分２２はオプティカルコンタクトせずに、その後、図１３に示すように、隙間２３に接着剤２０を充填することにより隙間２３を封鎖する。接着剤２０としては、上記の例と同様に光学接着剤ＵＴ２０を使用している。しかしながら、光学的に有効な領域２１を外した個所を接着しようとしているので、光学的にプリズム１１ａ〜１１ｄと同等である必要はなく、例えば、不透明であっても、接着強度の高い接着剤を使用することができる。なお、隙間２３への接着剤の注入は、第１の接合工程、あるいは第２の接合工程において行うことができる。
【００７８】
ダイクロイックプリズム７のコーナ部分２２は、プロジェクタなどの応用機器においてダイクロイックプリズムを支持する枠などにより覆われる部分であり、光学的に有効な領域２１とはならない。したがって、この部分２２は接着剤２０により接着し、光学的に有効な領域２１に当たる部分はオプティカルコンタクト法により接合することにより、ダイクロイックプリズム７の光学的な性能を落とさずに、接着剤２０の効果を付加することができる。
【００７９】
オプティカルコンタクト法により接合された面の付着強度は、一般に非常に強いとされており、また、蒸着により形成されるダイクロイック膜１２Ｒおよび１２Ｂの付着強度も高い。したがって、第１の実施例または第２の実施例により示したダイクロイックプリズム１および２に対しても、耐久性は十分に高いと考えられている。
【００８０】
しかしながら、コーナ部分２２は、支持枠に入れたり、機械的に集中応力が加わる可能性がある。また、コーナ部分２２は、接合部の内、外気に晒される部分であり、湿分の侵入や、外気温度の変化の影響を最も受け易い。このため、光学的に有効な領域２１から外れたコーナ部分２２は、最も剥がれやすい部分である。したがって、オプティカルコンタクト法により接合した面１４〜１７の縁の部分２２に接着剤２０を配置することにより、従来から採用している信頼性の高い接合方法により、オプティカルコンタクト法により接合した面１４〜１７の接合性を担保することが可能となる。さらに、オプティカルコンタクト法により接合された面が、その面の中心あるいは内側から剥がれが発生することは通常考えられないが、外周の縁からの物理的あるいは化学的な作用によりオプティカルコンタクト法により接合した面に剥がれが発生する可能性はある。したがって、オプティカルコンタクト法により接合した面の縁の部分に接着剤を配置することにより、従来から採用している信頼性の高い接合方法により、オプティカルコンタクト法により接合した面の接合性を担保することが可能となる。それと同時に、オプティカルコンタクト法により接合した面の光学的な性能の低下も防止できる。
【００８１】
接着剤は紫外線（ＵＶ）硬化型の接着剤を使用することが望ましい。光学素子を組み合わせて製造できる光学製品の縁あるいはコーナ部は外面に表れているので、紫外線を透過しないような光学素子の場合であっても、接合作業が容易なＵＶ硬化型の接着剤により光学素子を接合できる。光学素子が紫外線を透過するものであれば、現在市販されているようなＵＶ硬化型で光学素子の屈折率とマッチした接着剤を支障なく使用することができる。
（第８実施例）
図１４および図１５に、本発明のさらに異なる例を示してある。このクロスダイクロイックプリズム６においては、図１４に示すように、第１プリズム素子１１ａ〜第４プリズム素子１１ｄにより製造されたダイクロイックプリズム６の上下の面２４および２５に、さらに、サポート用の補強板２６および２７を接着剤で貼り付けている。４つのプリズム素子１１ａ〜１１ｄの上面及び下面においてこれらのプリズム素子全体に亘って接合されている補強板２６および２７により、第１プリズム素子１１ａ〜第４プリズム素子１１ｄの接合を強化することができ、結果として、接合部１４〜１７が剥離することを防止できる。
【００８２】
補強板２６および２７は、第１プリズム素子１１ａ〜第４プリズム素子１１ｄと同じ部材、すなわち、ＢＫ７により製造することが望ましい。部材を共通にすることにより、熱膨張係数を同じにできるので、熱歪みの発生を防止できる。また、万一、補強板２６および２７の方向に進んだ迷光が補強板により反射されるのを防止して、ダイクロイックプリズム６から外部に放出してしまうこともできる。基本的には、コーナ部分２２と同様に、ダイクロイックプリズム６の上下は、光学的に有効な領域２１から外れているので、補強板２６および２７が、プリズム１１ａ〜１１ｄと光学的に等価な材質である必要はなく、不透明で、強度の高い部材を用いて形成することも可能である。
【００８３】
図１６から図２０に、本発明の実施例に係るダイクロイックプリズムの効果について、オプティカルコンタクト法を用いないで製造されたダイクロイックプリズムと比較して示してある。
【００８４】
図１６は、図１に示した本発明の第１実施例のダイクロイックプリズム１を用いて赤色Ｒの画像と、青色Ｂの画像と、緑色Ｇの画像とを合成する様子を示してある。図１７は、図７に示した本発明の第３実施例のダイクロイックプリズム３を用いて赤色Ｒの画像と、青色Ｂの画像と、緑色Ｇの画像とを合成する様子を示してある。図１８は、図２２に示したダイクロイックプリズム９０を用いて赤色Ｒの画像と、青色Ｂの画像と、緑色Ｇの画像とを合成する様子を比較例１として示してある。図１９は、図２３に示したダイクロイックプリズム９５を用いて赤色Ｒの画像と、青色Ｂの画像と、緑色Ｇの画像とを合成する様子を比較例２として示してある。
【００８５】
さらに、それぞれのダイクロイックプリズム１、３、９０および９５において、画像を合成する際、赤色Ｒの画像の光線Ｒ１およびＲ２と、青色Ｂの画像の光線Ｂ１およびＢ２と、緑色Ｇの画像の光線Ｇ１が、画像の劣化の要因となる接着層を横断する回数を、図２０に纏めて示してある。
【００８６】
図２０に示したように、接着剤の層を持たないダイクロイックプリズム１では、いずれの光線も接着剤の層を横断しないので、接着剤の層による画像の劣化を完全に排除できる。一方、ダイクロイックプリズム３では、一部の光線が接着剤の層を横断するが、その横断数は最小の１回に止めることができ、画像の劣化を最小限にすることができる。このように、本発明においては、クロスダイクロイックプリズムのような多層膜を内部に挟みこんだ光学製品において、像のボケあるいは二重像の発生といった、接着剤の影響を最小限または無くすことが可能であり、光学性能の非常に良いダイクロイックプリズムを提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明の光学製品は、プロジェクターの色分解や色合成に用いられるクロスダイクロイックプリズムとして利用可能である。
また、本発明の光学製品の製造方法は、接着剤層の影響を可及的に無くした高性能なクロスダイクロイックプリズムを製造する分野に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明のクロスダイクロイックプリズムの第１実施例の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すクロスダイクロイックプリズムの製造過程の第１成膜工程を示す断面図である。
【図３】図１に示すクロスダイクロイックプリズムの製造過程の２つのプリズムペアの作製を示す第１接合工程を示す断面図である。
【図４】図１に示すクロスダイクロイックプリズムの製造過程のプリズムペアの斜辺面にダイクロイック膜を成膜する第３成膜工程を示す断面図である。
【図５】本発明のクロスダイクロイックプリズムの第２実施例の製造過程の第１及び第２成膜工程を示す断面図である。
【図６】図５に示した工程後に作製された第２実施例のクロスダイクロイックプリズムの構造を示す断面図である。
【図７】本発明のクロスダイクロイックプリズムの第３実施例の構造を示す断面図である。
【図８】本発明のクロスダイクロイックプリズムの第４実施例の構造を示す断面図である。
【図９】本発明のクロスダイクロイックプリズムの第５実施例の構造を示す断面図である。
【図１０】本発明のクロスダイクロイックプリズムの第６実施例の製造過程を示す断面図である。
【図１１】本発明のクロスダイクロイックプリズムの第６実施例の構造を示す断面図である。
【図１２】本発明のクロスダイクロイックプリズムの第７実施例の製造過程の接合部の両端に隙間が形成された状態を示す断面図である。
【図１３】本発明のクロスダイクロイックプリズムの第７実施例の構造を示す断面図である。
【図１４】本発明のクロスダイクロイックプリズムの第８実施例の製造過程を示す断面図であり、クロスダイクロイックプリズムの上下の両端に、補強板を貼り付ける様子を示す斜視図である。
【図１５】本発明のクロスダイクロイックプリズムの第８実施例の構造を示す斜視図である。
【図１６】図１に示した本発明の第１実施例のダイクロイックプリズムを用いて赤色Ｒの画像と、青色Ｂの画像と、緑色Ｇの画像とを合成する様子を示す光路図である。
【図１７】図７に示した本発明の第３実施例のダイクロイックプリズムを用いて赤色Ｒの画像と、青色Ｂの画像と、緑色Ｇの画像とを合成する様子を示す光路図である。
【図１８】図２２に示す比較例１のダイクロイックプリズムを用いて赤色Ｒの画像と、青色Ｂの画像と、緑色Ｇの画像とを合成する様子を示す光路図である。
【図１９】図２３に示す比較例２のダイクロイックプリズムを用いて赤色Ｒの画像と、青色Ｂの画像と、緑色Ｇの画像とを合成する様子を示す光路図である。
【図２０】図１６から図１９において、各光線が接着層を横断する回数をまとめて示す表である。
【図２１】（ａ）は、赤色を反射するダイクロイック膜の構成例を示し、（ｂ）は、青色を反射するダイクロイック膜の構成例を示す表である。
【図２２】比較例１のクロスダイクロイックプリズムの構成を示す断面図である。
【図２３】比較例２のクロスダイクロイックプリズムの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１〜７…クロスダイクロイックプリズム、１１ａ〜１１ｄ…第１プリズム素子〜第４プリズム素子、１２Ｒ、１２Ｂ…ダイクロイック膜（誘電体多層膜）、１３ａ，１３ｂ…２つの三角柱プリズムが接合されたプリズムペア、１４〜１７…接合面、１９…オプティカルコンタクト法により接合した部分、２０…接着剤の層、２１…光学的に有効な領域、２２…光学的に有効な領域を外れた領域（コーナ部分）、２３…コーナ部分の隙間、２６、２７…補強板、Ｒ１，Ｒ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｇ１…各色の画像を構成する光線の例
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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