(57)【要約】【課題】環境温度変化による色合成プリズムのクラックや割れを低減する。【解決手段】プリズムユニット３は、色合成プリズム３２と、固定部材３３とを備える。固定部材３３は、色合成プリズム３２と線膨張係数が異なる。色合成プリズム３２は、固定部材３３側から順に配置される第１の接着層４１および第２の接着層４２を介して固定部材３３と接着される。第２の接着層４２は、第１の接着層４１よりも引張強度が低い。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
色合成プリズムと、
前記色合成プリズムと線膨張係数が異なる固定部材とを備え、
前記色合成プリズムは、前記固定部材側から順に配置される第１の接着層および第２の接着層を介して前記固定部材と接着されており、
前記第２の接着層は、前記第１の接着層よりも引張強度が低いことを特徴とするプリズムユニット。
【請求項２】
前記第２の接着層は、前記第１の接着層よりも薄いことを特徴とする請求項１に記載のプリズムユニット。
【請求項３】
前記第２の接着層の厚みは、５〜４０μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のプリズムユニット。
【請求項４】
前記色合成プリズムにおいて、前記固定部材と対向する側の面は、すりガラス状であり、（１）表面粗さＲａが０．８〜２μｍである、（２）最大高さＲｙが５〜２０μｍである、の少なくとも一方を満足していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプリズムユニット。
【請求項５】
前記第２の接着層は、耐熱性を有する樹脂または塗料であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のプリズムユニット。
【請求項６】
前記固定部材は、金属であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のプリズムユニット。
【請求項７】
前記色合成プリズムは、複数のガラスプリズムを含んで構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のプリズムユニット。
【請求項８】
前記色合成プリズムに対して前記固定部材とは反対側に配置され、前記色合成プリズムと線膨張係数が異なる天板をさらに備え、
前記色合成プリズムは、前記天板側から順に配置される第３の接着層および第４の接着層を介して前記天板と接着されており、
前記第４の接着層は、前記第３の接着層よりも引張強度が低いことを特徴とする請求項１から７のいずれかい記載のプリズムユニット。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載のプリズムユニットの製造方法であって、
前記色合成プリズムにおける前記固定部材との接着側の面に、前記第２の接着層を形成する工程と、
前記色合成プリズムを、前記第２の接着層および前記第１の接着層を介して、前記固定部材と接着する工程とを有することを特徴とするプリズムユニットの製造方法。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれかに記載のプリズムユニットを備えていることを特徴とする画像投影装置。
【請求項１１】
光源と、複数の色に対応する画像表示素子とをさらに備え、
前記プリズムユニットの前記色合成プリズムは、前記光源から出射された光を各色に分解して各画像表示素子に導く一方、各画像表示素子から出射される各色の画像光を合成して出射することを特徴とする請求項１０に記載の画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプロジェクタのような画像投影装置に用いられるプリズムユニットと、そのプリズムユニットの製造方法と、そのプリズムユニットを備えた画像投影装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶パネルやＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス；登録商標）などの画像表示素子を複数用いて、スクリーン上に画像を投影する画像投影装置が普及している。この画像投影装置では、光源から出射される光（白色光）は、照明光学系を介して色合成プリズムに入射し、色合成プリズムにて、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色光に分離され、各画像表示素子に導かれる。各画像表示素子では、入射する各色の照明光が画像データに応じて変調され、画像光（投影光）として出射される。各色の画像光は、色合成プリズムにて合成され、投影レンズを介してスクリーンに導かれる。これにより、各画像表示素子に表示された画像が合成されてスクリーン上に拡大投影される。
【０００３】
上記の色合成プリズムは、照明光学系と連結される固定部材と接着剤を介して接着され、固定される。例えば特許文献１では、基台上にビス止めされる台座に色合成プリズムを載置する構成において、上記色合成プリズムを、接着剤を介して台座と接着するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３４２０９号公報（請求項１、段落〔００１９〕、〔００３６〕〜〔００４１〕、図１３〜図１７等参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
色合成プリズムと固定部材とを接着する接着剤としては、固定部材への固着後に色合成プリズムが動かないようにするため、堅い接着剤が通常用いられる。しかし、堅い接着剤のみで、つまり、１種類の接着剤で色合成プリズムと固定部材とを接着すると、環境温度が変化したときに、色合成プリズムにおける固定部材との接着側の面にクラック（ひび）が発生し、さらには色合成プリズムが割れる場合があり、現状以上の環境温度変化に対応することができなかった。
【０００６】
ここで、色合成プリズムにおけるクラックや割れの発生原因については、以下のように推測している。すなわち、色合成プリズムおよび固定部材は、環境温度の変化に応じて変形する（膨張または収縮する）。このとき、色合成プリズムと固定部材とでは、線膨張係数が異なるため、変形の仕方に差が生じ、その結果、線膨張係数の差に応じた応力（引張応力／収縮応力）が発生する。このとき、堅い接着剤では、上記応力を吸収することが困難であるため、上記応力によって色合成プリズムにおける接着剤側の面に微小なクラックが発生する。そして、この微小なクラックが進行して大きくなることで、色合成プリズムが割れる。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、環境温度変化による色合成プリズムのクラックや割れを低減することができるプリズムユニットと、そのプリズムユニットの製造方法と、そのプリズムユニットを備えた画像投影装置とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面に係るプリズムユニットは、色合成プリズムと、前記色合成プリズムと線膨張係数が異なる固定部材とを備え、前記色合成プリズムは、前記固定部材側から順に配置される第１の接着層および第２の接着層を介して前記固定部材と接着されており、前記第２の接着層は、前記第１の接着層よりも引張強度が低い。
【０００９】
前記第２の接着層は、前記第１の接着層よりも薄いことが望ましい。
【００１０】
前記第２の接着層の厚みは、５〜４０μｍであることが望ましい。
【００１１】
前記色合成プリズムにおいて、前記固定部材と対向する側の面は、すりガラス状であり、（１）表面粗さＲａが０．８〜２μｍである、（２）最大高さＲｙが５〜２０μｍである、の少なくとも一方を満足していることが望ましい。
【００１２】
前記第２の接着層は、耐熱性を有する樹脂または塗料であってもよい。
【００１３】
前記固定部材は、金属であってもよい。
【００１４】
前記色合成プリズムは、複数のガラスプリズムを含んで構成されていてもよい。
【００１５】
上記のプリズムユニットは、前記色合成プリズムに対して前記固定部材とは反対側に配置され、前記色合成プリズムと線膨張係数が異なる天板をさらに備え、前記色合成プリズムは、前記天板側から順に配置される第３の接着層および第４の接着層を介して前記天板と接着されており、前記第４の接着層は、前記第３の接着層よりも引張強度が低い構成であってもよい。
【００１６】
本発明の他の側面に係る製造方法は、上述したプリズムユニットの製造方法であって、前記色合成プリズムにおける前記固定部材との接着側の面に、前記第２の接着層を形成する工程と、前記色合成プリズムを、前記第２の接着層および前記第１の接着層を介して、前記固定部材と接着する工程とを有する。
【００１７】
本発明のさらに他の側面に係る画像投影装置は、上述したプリズムユニットを備えている。
【００１８】
上記画像投影装置は、光源と、複数の色に対応する画像表示素子とをさらに備え、前記プリズムユニットの前記色合成プリズムは、前記光源から出射された光を各色に分解して各画像表示素子に導く一方、各画像表示素子から出射される各色の画像光を合成して出射する構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
色合成プリズムは、第２の接着層および第１の接着層を介して固定部材と接着されている。色合成プリズムと固定部材とで線膨張係数が異なるため、環境温度が変化したときに、上記線膨張係数の差に応じた応力が発生する。このとき、第２の接着層は第１の接着層よりも引張強度が低いため、相対的に堅い第１の接着層では吸収が困難な上記応力を、相対的に脆い第２の接着層で吸収することができる。これにより、環境温度変化時の上記応力による色合成プリズムのクラックや割れを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の一形態に係る画像投影装置の概略の構成を示す説明図である。
【図２】上記画像投影装置が有するプリズムユニットの外観を示す斜視図である。
【図３】上記プリズムユニットの分解斜視図である。
【図４】表面粗さＲａを示す説明図である。
【図５】最大高さＲｙを示す説明図である。
【図６】上記プリズムユニットの側面図と、上記プリズムユニットにおける色合成プリズムと固定部材との接着部分を拡大した断面図とを併せて示した図である。
【図７】上記プリズムユニットの製造工程を示す断面図である。
【図８】参考例のプリズムユニットの側面図と、上記プリズムユニットにおける色合成プリズムと固定部材との接着部分を拡大した断面図とを併せて示した図である。
【図９】六角ボルトの側面図と底面図とを併せて示した図である。
【図１０】上記六角ボルトを第１の接着層を介して色合成プリズムと接着した状態を示す説明図である。
【図１１】上記第１の接着層の引張強度を測定する様子を示す説明図である。
【図１２】上記六角ボルトを第１の接着層および第２の接着層を介して色合成プリズムと接着した状態を示す説明図である。
【図１３】上記第２の接着層の引張強度を測定する様子を示す説明図である。
【図１４】上記画像投影装置が有するプリズムユニットの側面図と、上記プリズムユニットにおける色合成プリズムと天板との接着部分を拡大した断面図とを併せて示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本明細書において、数値範囲をａ〜ｂと表記した場合、その数値範囲に下限ａおよび上限ｂの値は含まれるものとする。また、本発明は、以下の内容に限定されるものではない。
【００２２】
（画像投影装置について）
図１は、本実施形態の画像投影装置１０の概略の構成を示す説明図である。画像投影装置１０は、光源１と、照明光学系２と、プリズムユニット３と、画像表示素子４と、投影レンズ５とを有している。画像表示素子４は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色に対応して３つ設けられている。
【００２３】
光源１は、画像表示素子４を照明する光（照明光）を出射するものであり、発光部１１と、リフレクタ１２とで構成されている。発光部１１は、例えば白色光を発光する放電ランプで構成されている。リフレクタ１２は、発光部１１から出射される光を反射させて照明光学系２に導く反射板であり、回転楕円面の反射面を有している。上記の発光部１１は、リフレクタ１２の一方の焦点位置に配置されている。
【００２４】
照明光学系２は、光源１からの光を各画像表示素子４に導くための光学系であり、ロッドインテグレータ２１と、照明リレー系２２と、ミラー２３とを有している。ロッドインテグレータ２１は、光源１からの光の光量分布を均一化して出射する。照明リレー系２２は、ロッドインテグレータ２１の光出射面の像をリレーして各画像表示素子４に投影することにより、各画像表示素子４を均一に照明する。この照明リレー系２２は、複数のレンズで構成されている。複数のレンズによってロッドインテグレータ２１からの光を集光することにより、上記光の利用効率を向上させることができる。ミラー２３は、照明リレー系２２から出射される光を反射させてプリズムユニット３に導く。
【００２５】
プリズムユニット３は、ＴＩＲプリズム３１と、色合成プリズム３２とを有している。ＴＩＲプリズム３１は、照明光学系２から入射する照明光を全反射させる一方、各画像表示素子４からの画像光（投影光）を透過させる全反射プリズム（臨界角プリズム）である。ＴＩＲプリズム３１によって照明光の光路を折り曲げることにより、画像投影装置１０をコンパクトに構成することができる。色合成プリズム３２は、ＴＩＲプリズム３１からの光を、ＲＧＢ各色光に分離して各画像表示素子４に導くとともに、各画像表示素子４からの反射光（画像光）を同一光路に合成する。このような色合成プリズム３２は、複数のガラスプリズム３２ａを含んで構成されている。各ガラスプリズム３２ａを構成する硝材としては、ここではSchott社のＢＫ７（線膨張係数；７．１〜８．３×１０-6／℃）を用いている。隣り合うガラスプリズム３２ａの一方の面には、所定の色光を透過し、他の色光を反射させるダイクロイック膜が形成されている。
【００２６】
各画像表示素子４は、入射光を変調して画像を表示する表示素子であり、例えばＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）で構成されている。ＤＭＤは、各画素に対応する複数の微小ミラーをマトリクス状に有しており、画像データに応じて各微小ミラーを回動させることにより、画像データＯＮに対応する画像光を投影レンズ５に向かう方向に反射させ、画像データＯＦＦに対応する光を、投影レンズ５に向かう方向から逸れるように反射させる。
【００２７】
上記の構成において、光源１から出射された光（白色光）は、照明光学系２を介してプリズムユニット３のＴＩＲプリズム３１に入射し、そこで全反射された後、色合成プリズム３２にて、ＲＧＢの各色光に分解される。各色光は、対応する画像表示素子４に入射し、そこで画像データに応じて変調される。各画像表示素子４からの画像光（画像データＯＮに対応する光）は、色合成プリズム３２に入射し、そこで合成された後、ＴＩＲプリズム３１を透過し、投影レンズ５を介して被投影面（例えばスクリーン）に導かれる。これにより、各画像表示素子４に表示された各色の画像が合成されて、被投影面上に拡大投影される。なお、被投影面は、壁であってもよい。
【００２８】
（プリズムユニットの詳細について）
図２は、プリズムユニット３の外観を示す斜視図であり、図３は、図２のプリズムユニット３の分解斜視図である。プリズムユニット３は、上述したＴＩＲプリズム３１および色合成プリズム３２に加えて、固定部材３３および天板３４を有している。固定部材３３および天板３４は、例えばＳＵＳ（stainless steel）４３０などの金属で構成されている。ＳＵＳ４３０の線膨張係数は、１０．４×１０-6／℃である。したがって、固定部材３３および天板３４は、色合成プリズム３２（ガラスプリズム３２ａ）よりも線膨張係数が大きく、環境温度の変化に対して、色合成プリズム３２よりも膨張または収縮しやすいと言える。
【００２９】
固定部材３３は、ＴＩＲプリズム３１および色合成プリズム３２を保持する。天板３４は、色合成プリズム３２に対して固定部材３３とは反対側に配置され、色合成プリズム３２の上面を覆っている。ＴＩＲプリズム３１は、保持部材３１ａを介して固定部材３３にネジ止めされている。
【００３０】
ここで、色合成プリズム３２において、固定部材３３と対向する側の面３２Ｓ1および天板３４と対向する側の面３２Ｓ2は、すりガラス状であり、砂面である。本実施形態では、上記の面３２Ｓ1・３２Ｓ2は、（１）表面粗さＲａが０．８〜２μｍである、（２）最大高さＲｙが５〜２０μｍである、の少なくとも一方を満足している。この場合、表面凹凸によって面３２Ｓ1・３２Ｓ2に強度を持たせることができる。これにより、色合成プリズム３２と固定部材３３とを固定する際に、面３２Ｓ1に傷がつきにくくなる。同様に、色合成プリズム３２と天板３４とを固定する際に、面３２Ｓ2に傷がつきにくくなる。
【００３１】
なお、表面粗さＲａは、算出平均粗さとも呼ばれ、最大高さＲｙは、最大高さＲｍａｘまたはＲｚとも呼ばれるが、これらはいずれも、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４またはＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１で定義される値である。すなわち、表面粗さＲａは、図４に示すように、粗さ曲線から、その平均線ｍの方向に基準長さＬだけを抜き取り、この抜き取り部分の平均線ｍの方向にＸ軸を、縦倍率の方向にＹ軸を取り、粗さ曲線をｙ＝ｆ（ｘ）で表したときに、同図中の式によって求められる値をマイクロメートル（μｍ）で表したものである。
【００３２】
また、図５に示すように、最大高さＲｙは、粗さ曲線から、その平均線ｍの方向に基準長さＬだけを抜き取り、この抜き取り部分の山頂線と谷底線との間隔（Ｒｙ）を、粗さ曲線の縦倍率の方向に測定し、この値をマイクロメートル（μｍ）で表したものである。
【００３３】
図６は、プリズムユニット３の側面図と、そのプリズムユニット３における色合成プリズム３２と固定部材３３との接着部分を拡大した断面図とを併せて示したものである。色合成プリズム３２は、接着層４０を介して固定部材３３と接着されている。接着層４０は、固定部材３３側から順に配置される第１の接着層４１および第２の接着層４２で構成されている。
【００３４】
第１の接着層４１は、例えばＤＰ４６０ＥＧ（３Ｍ社製の二液エポキシ室温硬化型接着剤）で構成されている。ＤＰ４６０ＥＧの硬度は、ショア硬さでＤ７８である。なお、ショア硬さとは、試験片の上にダイヤモンド圧子のついた錘を一定の高さから落とし、錘の反発高さから求まる硬さであり、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４６に準拠した試験方法で求められる。
【００３５】
第２の接着層４２は、例えばエポラ＃２０００（日本特殊塗料株式会社製の二液型弱溶剤変成エポキシ樹脂塗料）で構成されている。第２の接着層４２は、接着性を有する樹脂または塗料であればよく、炭（炭素）などの他の物質が上記の樹脂または塗料に含まれていてもよい。なお、上記のエポラ＃２０００は、樹脂として扱うこともできるし、塗料として扱うこともできる。
【００３６】
第２の接着層４２は、色合成プリズム３２との密着性に優れた樹脂または塗料であることが望ましい。上記のエポラ＃２０００は、ガラスとの密着性に優れており、第２の接着層４２を構成する樹脂または塗料として好適である。また、第２の接着層４２は、加熱によって硬化を促進する観点から、耐熱性を有する樹脂または塗料であることが望ましい。この点、上記のエポラ＃２０００は、１００〜１２０℃の温度で加熱し、短時間で硬化させても、良好な接着性を発揮するため、耐熱性を有する樹脂または塗料であると言える。なお、エポキシ系樹脂は常温でも硬化するため、加熱による硬化促進を行わないのであれば、第２の接着層４２に耐熱性を要求する必要はない。つまり、第２の接着層４２は、耐熱性を有していなくてもよい。また、第２の接着層４２は、後述する本実施形態の作用効果の発現を助長する観点から、第１の接着層４１よりも軟質の樹脂または塗料であることが望ましい。
【００３７】
上記したプリズムユニット３は、以下のようにして製造することができる。まず、図７に示すように、色合成プリズム３２における固定部材３３との接着側の面３２Ｓ1に、第２の接着層４２を形成する（Ｓ１；第２の接着層形成工程）。例えば、色合成プリズム３２の面３２Ｓ1にエポラ＃２０００を塗布し、これを１００〜１２０℃で加熱して硬化させることにより、第２の接着層４２を形成することができる。なお、第２の接着層４２は、エポラ＃２０００の自然硬化（常温硬化）によって形成されてもよい。
【００３８】
次に、第２の接着層４２を形成した色合成プリズム３２を、第２の接着層４２および第１の接着層４１を介して固定部材３３と接着する（Ｓ２；接着工程）。上記の第１の接着層４１としては、上述したＤＰ４６０ＥＧを用いることができる。その後、ＴＩＲプリズム３１を保持した保持部材３１ａを固定部材３３にネジ止めする。これにより、プリズムユニット３が完成する。
【００３９】
（第１の接着層および第２の接着層の引張強度について）
本実施形態では、第２の接着層４２は、第１の接着層４１よりも引張強度が低い。したがって、第１の接着層４１は相対的に堅く（破壊されにくく）、第２の接着層４２は相対的に脆い（破壊されやすい）。
【００４０】
ここで、引張強度とは、材料に引張力が加わったときの材料の強さを表す。引張強度は、一般的には、引張試験において、棒状の試験片を軸方向に引っ張ったとき、試験片が破断するまでに耐えた最大の荷重を試験片の原断面積で除した値で定義されるが、ここでは、後述する簡易的な実験により、材料の接着面の断面積を一定（例えば接着面を直径６ｍｍの円形）として、材料を断面に垂直な方向に引っ張ったときに材料が破断するときの引張荷重を引張強度とした。ちなみに、第１の接着層４１をＤＰ４６０ＥＧで構成し、第２の接着層４２をエポラ＃２０００で構成した場合、後述の実験より、第１の接着層４１の引張強度は約３００Ｎであり、第２の接着層４２の引張強度は約２４０Ｎであった。
【００４１】
図８は、参考例のプリズムユニット３’の側面図と、そのプリズムユニット３’における色合成プリズム３２と固定部材３３との接着部分を拡大した断面図とを併せて示したものである。参考例のプリズムユニット３’では、色合成プリズム３２は、ＤＰ４６０ＥＧで構成される第１の接着層４１のみを介して、固定部材３３と接着されている。
【００４２】
環境温度が変化すると、色合成プリズム３２および固定部材３３は歪む（膨張または収縮する）。このとき、色合成プリズム３２と固定部材３３では上述のように線膨張係数が互いに異なるため、環境温度が変化すると、色合成プリズム３２と固定部材３３との間で線膨張係数の差に応じた応力（引張応力／収縮応力）が発生する。色合成プリズム３２および固定部材３３を、堅い接着層（第１の接着層４１）のみを介して接着した参考例の構成では、環境温度が変化したときに、上記応力を第１の接着層４１で吸収することが困難であるため、上記応力によって色合成プリズム３２おける固定部材３３との接着側の面３２Ｓ1に微小なクラック（ひび）が発生する。そして、この微小なクラックが進行して大きくなることで、色合成プリズム３２が割れる。
【００４３】
これに対して、図６等で示したように、色合成プリズム３２を、第２の接着層４２および第１の接着層４１を介して固定部材３３と接着した本実施形態の構成では、第２の接着層４２は第１の接着層４１よりも引張強度が低く、脆いため、環境温度が変化したときに、相対的に堅い第１の接着層４１では吸収が困難な上記応力を、第２の接着層４２によって吸収することができる。つまり、第２の接着層４２は脆いため、応力がかかったときに、樹脂の分子構造が部分的に破断または破壊されやすく、このような部分的な破断または破壊によって上記応力を吸収することができる。これにより、環境温度変化時に色合成プリズム３２に与える影響（ダメージ）を低減でき、色合成プリズム３２のクラックや割れを低減することができる。したがって、色合成プリズム３２のクラックや割れを抑えるために使用環境の温度範囲を狭く制限する必要がなくなる。
【００４４】
つまり、本実施形態のプリズムユニット３の構成によれば、使用環境の温度変化による色合成プリズム３２のクラックや割れを低減するとともに、参考例のプリズムユニット３’よりも、使用環境の温度範囲を広げることが可能となる。逆に、使用環境の温度範囲を一定としたとき、固定部材３３を、例えばＳＵＳ４３０よりも線膨張係数の大きい金属で構成しても、線膨張係数の差によって生じる応力を第２の接着層４２で吸収して、色合成プリズム３２のクラックや割れを低減することができるため、固定部材３３を構成する金属の材料選択の幅を広げることができる。
【００４５】
以下、第１の接着層４１および第２の接着層４２の引張強度の測定方法について説明する。
【００４６】
≪第１の接着層の引張強度測定≫
図９に示すように、ステンレス製（ＳＵＳ４３０）の六角ボルト５１を用意し、その六角ボルト５１における色合成プリズム３２との接着側の面５１ａに、第１の接着層４１を構成するＤＰ４６０ＥＧを塗布した。このＤＰ４６０ＥＧの塗布領域（接着領域）の直径Ｄは、平面視で６ｍｍであった。そして、図１０に示すように、六角ボルト５１と色合成プリズム３２とを、厚みが５０μｍの第１の接着層４１を介して接着した。次に、図１１に示すように、第１の接着層４１から離間距離Ｗ＝２０ｍｍの位置を六角ボルト５１の軸方向に引っ張り、六角ボルト５１が色合成プリズム３２から剥がれたときの引張強度（荷重）をプッシュプルゲージ６１にて測定した。その結果、引張強度は、３０６．１Ｎであった。なお、上記の離間距離Ｗとは、第１の接着層４１の接着領域の中心から六角ボルト５１の軸方向に垂直な方向の距離である（以下でも同様の定義とする）。
【００４７】
六角ボルト５１が色合成プリズム３２から剥がれたときの破断面は、第１の接着層４１（厚み方向の途中の位置）、第１の接着層４１と色合成プリズム３２との間、または、第１の接着層４１と六角ボルト５１との間であった。したがって、上記の引張強度（３０６．１Ｎ）は、第１の接着層４１について破断または破壊が起こるときの引張強度であると言える。
【００４８】
≪第２の接着層の引張強度測定≫
図１２に示すように、色合成プリズム３２における六角ボルト５１との接着側の面３２Ｓ1に、第２の接着層４２を構成するエポラ＃２０００を塗布し、硬化させた。このとき、第２の接着層４２の厚みは、２５μｍであった。次に、図９と同様の六角ボルト５１（第１の接着層４１付き）を用い、六角ボルト５１と第２の接着層４２とを、第１の接着層４１を介して接着した。なお、第１の接着層４１の接着領域の直径は、平面視で６ｍｍであり、第１の接着層４１の厚みは、５０μｍであった。その後、図１３に示すように、第１の接着層４１から離間距離Ｗ＝２０ｍｍの位置を六角ボルト５１の軸方向に引っ張り、六角ボルト５１が色合成プリズム３２から剥がれたときの引張強度（荷重）をプッシュプルゲージ６１にて測定した。その結果、引張強度は、２４３．１Ｎであった。
【００４９】
六角ボルト５１が色合成プリズム３２から剥がれたときの破断面は、第２の接着層４２（厚み方向の途中の位置）、第２の接着層４２と色合成プリズム３２との間、または、第２の接着層４１と第１の接着層４１との間であった。したがって、上記の引張強度（２４３．１Ｎ）は、第２の接着層４２について破断または破壊が起こるときの引張強度であると言える。
【００５０】
（第１の接着層および第２の接着層の厚みについて）
例えば、硬度の相対的に低い軟質材料は、硬度の相対的に高い硬質材料よりも、引張に対して破断しやすい。このため、軟質材料は、硬質材料に比べて引張強度が低いと言える。したがって、例えば、第２の接着層４２が引張強度の低い軟質材料で構成され、第１の接着層４１が引張強度の高い硬質材料で構成される場合、第２の接着層４２が第１の接着層４１に比べて厚すぎると、環境温度変化による固定部材３３の変形時（膨張時または収縮時）に、上記応力を吸収する第２の接着層４２の変形（歪み）が大きくなりやすい。この場合、第２の接着層４２と直接接触する色合成プリズム３２が傾いたり、位置ズレするおそれがある。色合成プリズム３２の変位は、色合成プリズム３２を介して投影される画像の位置ズレなどの画質低下を招くため、望ましくはない。また、第２の接着層４２の変形が大きくなると、第２の接着層４２自身の破断を招くおそれもある。
【００５１】
そこで、第２の接着層４２は、第１の接着層４１よりも薄いことが望ましい。例えば、第１の接着層４１の厚みが５０μｍである場合、第２の接着層４２の厚みは、５〜４０μｍであることが望ましい。このように、第２の接着層４２を第１の接着層４１よりも薄くすることにより、第２の接着層４２が引張強度の低い軟質材料で構成され、第１の接着層４１が引張強度の高い硬質材料で構成される場合であっても、環境温度変化時の第２の接着層４２の変形を抑えて、第２の接着層４２と接触する色合成プリズム３２の変位を抑え、投影画像の画質低下を抑えることができる。また、第２の接着層４２の変形を抑えることにより、第２の接着層４２の破断を抑えることが可能となるため、第２の接着層４２の破断による、色合成プリズム３２の固定部材３３からの脱落を回避することも可能となる。
【００５２】
また、第２の接着層４２が引張強度の低い軟質材料で構成され、第１の接着層４１が引張強度の高い硬質材料で構成される場合において、第２の接着層４２の厚みが、第１の接着層４１の厚みと同じ５０μｍであるか、それよりも厚くなると、軟質の第２の接着層４２が厚くなることによって、環境温度変化による固定部材３３の変形時に、第２の接着層４２の歪みが大きくなりやすく、上述したように、色合成プリズム３２の変位等が生じやすくなる。このため、第２の接着層４２の厚みの上限は、上記のように、第１の接着層４１の厚み（５０μｍ）よりも確実に小さい４０μｍであることが望ましい。
【００５３】
一方、色合成プリズム３２の面３２Ｓ1の表面粗さＲａは、上記したように最大で２μｍ程度であるが、第２の接着層４２が薄すぎると、面３２Ｓ1の表面の凹部に第２の接着層４２が入り込み、結果的に、色合成プリズム３２が第２の接着層４２を介さずに（第１の接着層４１のみを介して）固定部材３３と接着される図８の状態と実質的に等価になることが懸念される。そこで、色合成プリズム３２の面３２Ｓ1の表面を第２の接着層４２によって平坦にならし、かつ、面３２Ｓ1と第１の接着層４１との間に厚みのある第２の接着層４２を確実に位置させる観点から、第２の接着層４２の厚みの下限は、上記のように、面３２Ｓ1の表面粗さＲａの最大値（２μｍ）よりも余裕を持って大きい５μｍであることが望ましい。
【００５４】
（色合成プリズムと天板との接着について）
図１４は、本実施形態のプリズムユニット３の側面図と、そのプリズムユニット３における色合成プリズム３２と天板３４との接着部分を拡大した断面図とを併せて示したものである。色合成プリズム３２は、接着層４３を介して天板３４と接着されている。接着層４３は、天板３４側から順に配置される第３の接着層４４および第４の接着層４５で構成されている。第３の接着層４４は、第１の接着層４１と同じ材料（例えばＤＰ４６０ＥＧ）で構成されている。第４の接着層４５は、第２の接着層４２と同じ材料（例えばエポラ＃２０００）で構成されている。その結果、第４の接着層４５は、第３の接着層４４よりも引張強度が低い特性となっている。なお、第３の接着層４４および第４の接着層４５の各厚みおよびその好適な範囲については、第１の接着層４１および第２の接着層４２の各厚みおよびその好適な範囲と同様とすることができる。
【００５５】
色合成プリズム３２と天板３４では線膨張係数が互いに異なるため、環境温度が変化すると、色合成プリズム３２と天板３４との間で線膨張係数の差によって応力（引張応力／収縮応力）が発生する。上記のように、色合成プリズム３２を、第４の接着層４５および第３の接着層４４を介して天板３４と接着した構成では、第４の接着層４５は第３の接着層４４よりも引張強度が低いため、環境温度が変化したときに生ずる上記応力、つまり、相対的に堅い第３の接着層４４では吸収が困難な上記応力を、相対的に脆い第４の接着層４５で吸収することができる。したがって、環境温度変化時の上記応力、つまり、天板３４の変形（膨張／収縮）によって発生する応力による、色合成プリズム３２のクラックや割れを低減することができる。
【００５６】
（補足事項）
本実施形態では、固定部材３３は金属（例えばＳＵＳ４３０）である。これにより、固定部材３３を照明光学系２と連結させ、プリズムユニット３と照明光学系２とを一体的に保持することが可能となる。
【００５７】
また、色合成プリズム３２は複数のガラスプリズム３２ａを含んで構成されている。金属とガラスとでは、上述のように線膨張係数が異なるため、金属製の固定部材３３とガラスプリズム３２ａ（色合成プリズム３２）とを接合したプリズムユニット３では、環境温度が変化したときに、色合成プリズム３２にクラックや割れが生じる原因となる上記応力が確実に発生する。したがって、第２の接着層４２を設けることによって上記応力を吸収して、色合成プリズム３２のクラックおよび割れを低減する本実施形態の構成は、特に、金属製の固定部材３３と、ガラスプリズム３２ａを含む色合成プリズム３２とを接合する構成において、非常に有効となる。
【００５８】
また、本実施形態のプリズムユニット３の製造方法は、図７で示したように、色合成プリズム３２における固定部材３３との接着側の面３２Ｓ1に、（引張強度の相対的に低い）第２の接着層４２を形成する工程と、色合成プリズム３２を、第２の接着層４２および（引張強度の相対的に高い）第１の接着層４１を介して、固定部材３３と接着する工程とを有する。これにより、使用環境の温度変化による色合成プリズム３２のクラックや割れを低減できるプリズムユニット３を実現することができる。
【００５９】
また、本実施形態の画像投影装置１０は、上述したプリズムユニット３を備えた構成である。特に、画像投影装置１０は、光源１と、複数の色に対応する画像表示素子４とをさらに備え、プリズムユニット３の色合成プリズム３２は、光源１から出射された光を各色に分解して各画像表示素子４に導く一方、各画像表示素子４から出射される各色の画像光を合成して（投影レンズ５の方向に）出射する。本実施形態のプリズムユニット３によれば、環境温度が変化したときでも、色合成プリズム３２のクラックや割れを低減することができるため、そのプリズムユニット３を用いて画像投影装置１０を構成することにより、信頼性の高い画像投影装置１０を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明のプリズムユニットは、例えば画像投影装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１      光源
３      プリズムユニット
４      画像表示素子
１０      画像投影装置
３２      色合成プリズム
３２ａ    ガラスプリズム
３２Ｓ1  面
３３      固定部材
３４      天板
４１      第１の接着層
４２      第２の接着層
４４      第３の接着層
４５      第４の接着層
【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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