(57)【要約】【課題】光学的性能の高いクロスダイクロイックプリズム、および画像品質が向上したプロジェクタを提供する。【解決手段】クロスダイクロイックプリズム１０は、直角二等辺三角柱プリズム１２，１３，１４と、直角頂角部に面取り面１１ａが形成された直角二等辺三角柱プリズム１１とを備え、直角二等辺三角柱プリズム１１の面取り面１１ａに光吸収膜１５が形成され、四つの直角二等辺三角柱プリズム１１，１２，１３，１４は、それぞれ直角を挟む二つの側面のうちの一方の側面にダイクロイックミラー膜１１Ｂ，１２Ｒ，１３Ｂ，１４Ｒを有し、それぞれの直角二等辺三角柱プリズム１１，１２，１３，１４の直角稜線を合わせて互いに直交してＸ字型を形成し、向かい合う側面の隙間が、接着層１６により接着接合されて立方体を成している。【選択図】図２
2008096766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
四つの直角二等辺三角柱プリズムが互いの側面で接合されて形成され、前記直角二等辺三角柱プリズムの対向する側面のうちの一方の側面に、所定の色光を反射するダイクロイックミラー膜を有するクロスダイクロイックプリズムであって、
前記直角二等辺三角柱プリズムの少なくとも四つのうちの少なくともいずれか一つが、直角頂角部の稜線方向に沿う面取り面を有し、該面取り面に色光を吸収する光吸収手段を備えていることを特徴とするクロスダイクロイックプリズム。
【請求項２】
四つの直角二等辺三角柱プリズムが互いの側面で接合されて形成され、前記直角二等辺三角柱プリズムの対向する側面のうちの一方の側面に、所定の色光を反射するダイクロイックミラー膜を有するクロスダイクロイックプリズムであって、
前記四つの直角二等辺三角柱プリズムは、直角頂角部の稜線方向に沿う面取り面を有し、該面取り面に囲まれた領域内に、色光を吸収する光吸収手段が配設されていることを特徴とするクロスダイクロイックプリズム。
【請求項３】
請求項１に記載のクロスダイクロイックプリズムにおいて、
前記四つの直角二等辺三角柱プリズムは、赤色（Ｒ）光が入射する直角二等辺三角柱プリズムと、緑色（Ｇ）光が入射する直角二等辺三角柱プリズムと、青色（Ｂ）光が入射する直角二等辺三角柱プリズムと、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光および青色（Ｂ）光の合成光を射出する直角二等辺三角柱プリズムとを備え、
前記四つの直角二等辺三角柱プリズムのうち、前記緑色（Ｇ）光が入射される直角二等辺三角柱プリズムの頂角部の稜線方向に沿う面取り面に、前記光吸収手段を備えたことを特徴とするクロスダイクロイックプリズム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のクロスダイクロイックプリズムにおいて、
前記光吸収手段は、墨塗り剤が塗膜形成された光吸収膜であることを特徴とするクロスダイクロイックプリズム。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のクロスダイクロイックプリズムにおいて、
前記光吸収手段は、少なくとも表面が黒色の線状基材よりなる光吸収部材であることを特徴とするクロスダイクロイックプリズム。
【請求項６】
光束を射出する光源装置と、前記光源装置から射出された光束を３色の色光に分離する色光分離光学系と、入射した色光を画像情報に応じて変調する光変調素子と、前記光変調素子において変調された３色の変調光を合成してカラー画像を形成するクロスダイクロイックプリズムと、クロスダイクロイックプリズムにおいて合成されたカラー画像を投写する投写レンズと、
を備えたプロジェクタにおいて、
前記クロスダイクロイックプリズムは、請求項１〜５のいずれか一項に記載のクロスダイクロイックプリズムであることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ機器において光合成光学系として使用されるクロスダイクロイックプリズム、およびそれを備えたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プレゼンテーションおよびホームシアター用途などの画像投写装置として、多板方式のプロジェクタが知られている。多板方式のプロジェクタは、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（液晶パネル）を照明し、さらに、各色の画像をクロスダイクロイックプリズムを用いて合成した後に投射レンズによりスクリーン上に拡大投射して画像を表示する。
こうしたプロジェクタに用いら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、三色の画像を合成するために好適な光学部品であり、多くの開示がされている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
これら特許文献１および特許文献２を含む一般的な従来のクロスダイクロイックプリズムについて簡単に説明する。
図１３は、従来のクロスダイクロイックプリズムの断面構造を示す模式図であり、図１４は、三色の画像を合成する態様を示すクロスダイクロイックプリズムの断面模式図である。
【０００４】
図１３において、クロスダイクロイックプリズム５０は、断面形状が略同一の四つの直角二等辺三角柱プリズム５１，５２，５３，５４の所定の側面に、それぞれダイクロイックミラー膜５１Ｂ，５２Ｒ，５３Ｂ，５４Ｒを備え、各直角二等辺三角柱プリズム５１〜５４の直角稜線部を合わせて配置し、各直角二等辺の隙間を接着剤５６を用いて接合した構成を有する複合プリズムである。したがって、クロスダイクロイックプリズム５０は略正方形を成し、内部に配置されたダイクロイックミラー膜５１Ｂ，５２Ｒ，５３Ｂ，５４Ｒは、互いに直交してＸ字型を形成する。
【０００５】
なお、ダイクロイックミラー膜５１Ｂ，５３Ｂは、青色（Ｂ）光を反射する半透過膜であり、ダイクロイックミラー膜５２Ｒ，５４Ｒは、赤色（Ｒ）光を反射する半透過膜である。また、緑色（Ｇ）光は、これらのダイクロイックミラー膜５１Ｂ，５２Ｒ，５３Ｂ，５４Ｒを透過する。
このように構成されたクロスダイクロイックプリズム５０は、図１４に示すように、直角二等辺三角柱プリズム５１，５２，５４に入射した各三色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の画像を合成し、直角二等辺三角柱プリズム５３から射出する機能を有する。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１５４０５号公報
【特許文献２】特開平１０−３３２９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、クロスダイクロイックプリズムを構成する直角二等辺三角柱プリズムは、完全な直角稜線を得ることは難しく、直角のプリズム頂角部に少なくとも１０μｍ程度のコーナーダレを有する。換言すれば、ダイクロイックミラー膜が直角稜線まで形成されたクロスダイクロイックプリズムを得ることは難しい。これにより、クロスダイクロイックプリズムの中心部を透過する色光に乱反射が発生し、スクリーン上に拡大投写して表示される画像中にフレアーが生じ、画像品質を損なうという課題が存在する。
【０００８】
本発明は、このような事情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の中心部を透過する色光の乱反射の発生を防止した光学的性能の高いクロスダイクロイックプリズム、および画像品質が向上したプロジェクタ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】
上記課題を解決するために、本発明に係るクロスダイクロイックプリズムは、四つの直角二等辺三角柱プリズムが互いの側面で接合されて形成され、前記直角二等辺三角柱プリズムの対向する側面のうちの一方の側面に、所定の色光を反射するダイクロイックミラー膜を有するクロスダイクロイックプリズムであって、前記直角二等辺三角柱プリズムの少なくとも四つのうちの少なくともいずれか一つが、直角頂角部の稜線方向に沿う面取り面を有し、該面取り面に色光を吸収する光吸収手段を備えていることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、クロスダイクロイックプリズムを構成する四つの直角二等辺三角柱プリズムのうちのいずれか一つが、直角頂角部の稜線方向に沿う面取り面を有し、その面取り面に色光を吸収する光吸収手段を備えていることにより、直角二等辺三角柱プリズムのうちの少なくともいずれか一つの直角頂角部にコーナーダレが有ったとしても、光吸収手段が光吸収手段に入射する色光を吸収し、クロスダイクロイックプリズムの中心部を透過する色光の乱反射の発生を防止した光学的性能の高いクロスダイクロイックプリズムが得られる。したがって、クロスダイクロイックプリズムが組み込まれて用いられたプロジェクタの投写時に、表示する画像中のフレアーの発生を防ぐことができる。
ここで、面取り面とは、４５°傾斜した平面（Ｃ面取り面）に限定されず、他のどんな傾斜角度の場合であってもよい。
【００１１】
また、本発明に係るクロスダイクロイックプリズムは、四つの直角二等辺三角柱プリズムが互いの側面で接合されて形成され、前記直角二等辺三角柱プリズムの対向する側面のうちの一方の側面に、所定の色光を反射するダイクロイックミラー膜を有するクロスダイクロイックプリズムであって、前記四つの直角二等辺三角柱プリズムは、直角頂角部の稜線方向に沿う面取り面を有し、該面取り面に囲まれた領域内に、色光を吸収する光吸収手段が配設されていることを特徴とする。
【００１２】
これによれば、クロスダイクロイックプリズムを構成する四つの直角二等辺三角柱プリズムは、直角頂角部の稜線方向に沿う面取り面を有し、その面取り面に囲まれた領域内に、色光を吸収する光吸収手段が配設されていることにより、面取り面にて予め直角頂角部に発生したコーナーダレが排除され、その面取り面に囲まれた領域内に配設された光吸収手段が光吸収手段に入射する色光を吸収して、クロスダイクロイックプリズムの中心部を透過する色光の乱反射の発生を防止した光学的性能の高いクロスダイクロイックプリズムが得られる。したがって、クロスダイクロイックプリズムが組み込まれて用いられるプロジェクタの投写時に、表示する画像中のフレアーの発生を防ぐことができる。
ここで、面取り面とは、４５°傾斜した平面（Ｃ面取り面）に限定されず、他のどんな傾斜角度の場合であってもよい。
【００１３】
また、本発明に係るクロスダイクロイックプリズムは、前記四つの直角二等辺三角柱プリズムは、赤色（Ｒ）光が入射する直角二等辺三角柱プリズムと、緑色（Ｇ）光が入射する直角二等辺三角柱プリズムと、青色（Ｂ）光が入射する直角二等辺三角柱プリズムと、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光および青色（Ｂ）光の合成光を射出する直角二等辺三角柱プリズムとを備え、前記四つの直角二等辺三角柱プリズムのうちの前記緑色（Ｇ）光が入射される直角二等辺三角柱プリズムの頂角部の稜線方向に沿う面取り面に、前記光吸収手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
これによれば、クロスダイクロイックプリズムを構成する四つの直角二等辺三角柱プリズムのうちの緑色（Ｇ）光が入射される直角二等辺三角柱プリズムに、直角頂角部の稜線方向に沿う面取り面を有し、その面取り面に光吸収手段を備えていることにより、直角二等辺三角柱プリズムのうちの少なくともいずれか一つの直角頂角部にコーナーダレが有ったとしても、光吸収手段に入射した緑色（Ｇ）光が光吸収手段に吸収され、光吸収膜の面積相当の透過光量が低下するが、公知の標準分光比視感度図に示されるように、波長が５２５ｎｍの緑色（Ｇ）光の低下は知覚できない程度であり、クロスダイクロイックプリズムの中心部を透過する色光の乱反射の発生を防止した光学的性能の高いクロスダイクロイックプリズムが得られる。したがって、クロスダイクロイックプリズムが組み込まれて用いられるプロジェクタの投写時に、表示する画像中のフレアーの発生を防ぐとともに、照度ムラの少ない画像が得られる。
【００１５】
また、本発明に係るクロスダイクロイックプリズムは、前記光吸収手段は、墨塗り剤が塗膜形成された光吸収膜であることが好ましい。
これによれば、直角二等辺三角柱プリズムの直角頂角部の稜線方向に沿う面取り面に形成された光吸収手段が、墨塗り剤が塗膜形成された光吸収膜であることにより、直角二等辺三角柱プリズムのうちの少なくともいずれか一つの直角頂角部にコーナーダレが有ったとしても、光吸収膜に入射する色光の略全量を吸収し、クロスダイクロイックプリズムの中心部を透過する色光の乱反射の発生を防止した光学的性能の高いクロスダイクロイックプリズムが得られる。
【００１６】
また、本発明に係るクロスダイクロイックプリズムは、前記光吸収手段は、少なくとも表面が黒色の線状基材よりなる光吸収部材であることが好ましい。
これによれば、四つの直角二等辺三角柱プリズムの直角頂角部の稜線方向に沿う面取り面に囲まれた領域内に配設された色光を吸収する光吸収手段が、少なくとも表面が黒色の線状基材よりなる光吸収部材であることにより、面取り面に囲まれた領域内に光吸収部材を容易に配設することができる。また、面取り面にて予め直角頂角部に発生したコーナーダレが排除され、その面取り面に囲まれた領域内に配設された光吸収部材にて、光吸収部材に入射する色光の略全量が吸収され、クロスダイクロイックプリズムの中心部を透過する色光の乱反射の発生を防止した光学的性能の高いクロスダイクロイックプリズムが得られる。
【００１７】
また、本発明に係るプロジェクタは、光束を射出する光源装置と、前記光源装置から射出された光束を３色の色光に分離する色光分離光学系と、入射した色光を画像情報に応じて変調する光変調素子と、前記光変調素子において変調された３色の変調光を合成してカラー画像を形成するクロスダイクロイックプリズムと、クロスダイクロイックプリズムにおいて合成されたカラー画像を投写する投写レンズと、を備えたプロジェクタにおいて、前記クロスダイクロイックプリズムは、上述したようなクロスダイクロイックプリズムであることが好ましい。
【００１８】
これによれば、上述したようなクロスダイクロイックプリズムを用いたプロジェクタは、クロスダイクロイックプリズムを構成する直角二等辺三角柱プリズムの少なくとも四つのうちのいずれか一つが、直角頂角部の稜線方向に沿う面取り面を有し、その面取り面に色光を吸収する光吸収手段を備えていること、または、四つの直角二等辺三角柱プリズムが、直角頂角部の稜線方向に沿う面取り面を有し、その面取り面に囲まれた領域内に、色光を吸収する光吸収手段が配設されていることで、光吸収手段が光吸収手段に入射する色光を吸収し、直角二等辺三角柱プリズムの直角頂角部のコーナーダレによる色光の乱反射の発生に対応し、プロジェクタから投写して表示される画像中のフレアーの発生を防いだ画像品質が向上したプロジェクタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を具現化した実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に示す各図面においては、説明の便宜のために各構成要素の寸法や比率を実際のものとは異ならせてある。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るクロスダイクロイックプリズムを模式的に示す斜視図であり、図２は、第１実施形態に係るクロスダイクロイックプリズムの断面構造を示す模式図である。
【００２１】
図１および図２において、クロスダイクロイックプリズム（以後、ダイクロイックプリズムと表す）１０は、直角二等辺三角柱プリズム（以後、三角柱プリズムと表す）１２，１３，１４と、直角頂角部に面取り面１１ａが形成された三角柱プリズム１１とを備えている。ここで直角頂角部とは、三角柱プリズムの断面形状における二等辺で形成される略直角（９０度）の挟角の頂点近傍部をいう。
ダイクロイックプリズム１０は、四つの三角柱プリズム１１，１２，１３，１４の、それぞれの直角稜線を合わせて互いに直交してＸ字型を形成し、向かい合う側面の隙間が、接着層１６により接着接合されて立方体を成している。
【００２２】
なお、三角柱プリズム１１，１２，１３，１４の基材は、例えば、ＢＫ７と称されるホウケイ酸ガラス（ｄ線の屈折率が１．５１６３３）などの光学ガラスよりなり、三角柱プリズム１１の直角頂角部に面取り面１１ａが形成されていること以外は、略同一の形状およびサイズを有している。
【００２３】
これらの三角柱プリズム１１，１２，１３，１４は、それぞれ直角を挟む二つの側面のうちの一方の側面に所定のダイクロイックミラー膜（以後、ミラー膜と表す）が形成されている。
例えば、三角柱プリズム１１は、三角柱プリズム１４と向かい合う側面にミラー膜１１Ｂを有し、三角柱プリズム１２は、三角柱プリズム１１と向かい合う側面にミラー膜１２Ｒを有している。また、三角柱プリズム１３は、三角柱プリズム１２と向かい合う側面にミラー膜１３Ｂを有し、三角柱プリズム１４は、三角柱プリズム１３と向かい合う側面にミラー膜１４Ｒを有している。
【００２４】
ミラー膜１２Ｒ，１４Ｒは赤色、例えば、波長が８５０ｎｍの光を効率良く反射する誘電体多層膜であり、ミラー膜１１Ｂ，１３Ｂは青色、例えば、波長が５２５ｎｍの光を効率良く反射する誘電体多層膜である。
各ミラー膜１１Ｂ，１３Ｂ，１２Ｒ，１４Ｒは、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）よりなる低屈折率層と、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）よりなる高屈折率層とが交互に積層され、最上層が酸化シリコン層の誘電体多層膜であり、所定の波長光を反射および透過するように合計２０〜３０層程度の薄膜が成膜されている。成膜された各ミラー膜の総膜厚（物理膜厚）は、１〜３μｍ程度である。
【００２５】
なお、低屈折率層を成膜する材料として、酸化シリコンの他にフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）などを用いることができる。一方、高屈折率層を形成する材料として、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。また、各ミラー膜の成膜には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などの物理蒸着法（ＰＶＤ法）、あるいは化学蒸着法（ＣＶＤ法）などを採用することができる。
【００２６】
これら三角柱プリズム１１，１２，１３，１４のうちの三角柱プリズム１１は、直角頂角部に面取り面１１ａが形成され、その面取り面１１ａに光吸収手段としての光吸収膜１５が形成されている。
【００２７】
面取り面１１ａは、三角柱プリズム１１の直角頂角部が、例えば、三角柱プリズム１１と相似の略直角二等辺三角柱形状が面取りされた斜面に対応する面であり、光学研磨などにより面取り加工される。面取り面１１ａの断面における斜面長さαは、例えば１００μｍ程度である。
【００２８】
この斜面長さαは、少なくとも直角のプリズム頂角部のコーナーダレが排除される寸法を有すれば良く、小さい程好ましいが、後述する面取り面１１ａに塗布して形成される光吸収膜１５の塗布作業の作業性や、後述するプロジェクタに用いられる際の液晶ライトバルブの解像度などを考慮して設定される。
【００２９】
光吸収膜１５は、例えば、アクリル樹脂微粒子に黒色顔料を添加し、水に分散させた墨塗り剤をスプレーコート法、刷毛塗り法などを用いて形成した後、乾燥された塗膜であり、形成された光吸収膜１５領域に入射する色光を吸収する機能を有する。
墨塗り剤の具体例としては、レンズ内面反射防止塗料（商品名：ＧＴシリーズ、独ロジモール社製）、レンズ黒塗り用剤（商品名：ＭａｃＲｏｎ、有限会社フィット製）、合成樹脂塗料（商品名：オリジンＢ、オリジン電気（株）製）などを挙げることができる。
【００３０】
接着層１６は光学接着剤が硬化した層であり、光学接着剤として、例えばエポキシ系の熱硬化型接着剤や、紫外線と可視光の双方で硬化する光硬化型接着剤などを用いることができる。この内、光硬化型接着剤を好ましく用いることができる。
光硬化型接着剤を用いた場合には、接合治具を用いて光硬化型接着剤を介して三角柱プリズム同士を接触させた後、例えば、高圧水銀灯（８０Ｗ／ｃｍ2）を１０分間程度照射することにより、容易に硬化することができる。
【００３１】
また、接着層１６の屈折率は、三角柱プリズム１１，１２，１３，１４の光学ガラス基材（ＢＫ７）と略同じ値であることが好ましい。光硬化型接着剤における具体例としては、オプトクレーブＵＴ２０（商品名、株式会社アーデル製）を挙げることができる。この光硬化型接着剤の硬化前の屈折率（ｄ線）は、１．４８であり、硬化後の屈折率（ｄ線）は１．５２である。したがって、光硬化型接着剤の硬化後の屈折率は、三角柱プリズム１１〜１４の光学ガラス基材（ＢＫ７）に近い屈折率となる。
なお、各三角柱プリズムが向かい合う側面に接着された接着層１６の厚さと、前記ミラー膜の厚さとの合計は、１０μｍ程度である。
【００３２】
次に、ダイクロイックプリズム１０の接着接合の概要を図３、図４に基づいて説明する。
図３はダイクロイックプリズムを構成する四つの三角柱プリズムの断面図であり、図４は接着接合された二つの三角柱プリズムペアの断面図である。
【００３３】
図３において、三角柱プリズム１１は、直角頂角部の面取り面１１ａ上に塗布形成された光吸収膜１５と、三角柱プリズム１４と向かい合う側面にミラー膜１１Ｂを有している。三角柱プリズム１２は、三角柱プリズム１１と向かい合う側面にミラー膜１２Ｒを有している。また、三角柱プリズム１３は、三角柱プリズム１２と向かい合う側面にミラー膜１３Ｂを有し、三角柱プリズム１４は、三角柱プリズム１３と向かい合う側面にミラー膜１４Ｒを有している。
【００３４】
先ず、図４示すように、三角柱プリズム１３のミラー膜１３Ｂが成膜された面と、その面に向かい合う三角柱プリズム１２の面とを相対させて、その隙間を光学接着剤で接着し、硬化した接着層１６により接着接合された三角柱プリズムペア１７が形成される。同様に、三角柱プリズム１１のミラー膜１１Ｂが成膜された面と、その面に向かい合う三角柱プリズム１４の面とを相対させて、その隙間を光学接着剤で接着し、硬化した接着層１６により接着接合されたもう一つの三角柱プリズムペア１８が形成される。
【００３５】
そして、三角柱プリズムペア１７の三角柱プリズム１２のミラー膜１２Ｒと、向かい合う三角柱プリズムペア１８の三角柱プリズム１１の面、および三角柱プリズムペア１８の三角柱プリズム１４のミラー膜１４Ｒと、向かい合う三角柱プリズムペア１７の三角柱プリズム１３の面とを相対させて、三角柱プリズムペア１７と三角柱プリズムペア１８との隙間を光学接着剤で接着し、硬化した接着層１６により接着接合された立方体形状のダイクロイックプリズム１０が完成する（図２参照）。
【００３６】
なお、ダイクロイックプリズム１０において、三角柱プリズムの接着接合される面に形成されたミラー膜は、接着接合される面に対峙する二つの三角柱プリズムの内の、どちらの三角柱プリズムの面に形成されていても良い。例えば、三角柱プリズム１２の二等辺の一方の面に形成されたミラー膜１２Ｒの他に、二等辺のもう一方の面にミラー膜１３Ｂと同じ膜構成のミラー膜を形成するなど、どんな組み合わせの場合であっても良い。
【００３７】
このような一例として、図５に示すダイクロイックプリズム２０のように構成することができる。
このダイクロイックプリズム２０は、ダイクロイックプリズム１０に対して、三角柱プリズムに形成されるミラー膜の成膜位置と、各三角柱プリズムの接合方法が異なり、それ以外は同じ基本構成である。したがって、三角柱プリズムに形成されたミラー膜の成膜位置、および接合方法以外は、ダイクロイックプリズム１０と同様であり、説明を簡素化または省略する。
【００３８】
図５は、別のクロスダイクロイックプリズム２０の断面構造を示す模式図である。
図６〜図８はダイクロイックプリズム２０の接合過程の概要を示し、図６はダイクロイックプリズム２０を構成する四つの三角柱プリズムの断面模式図であり、図７は三角柱プリズムが接着接合された二つの三角柱プリズムペアの断面模式図であり、図８は一方の三角柱プリズムペアにミラー膜が成膜された状態を示す三角柱プリズムペアの断面模式図である。
【００３９】
図５において、ダイクロイックプリズム２０は、四つの三角柱プリズム２１，２２，２３，２４を備え、それぞれの直角稜線を合わせて、互いに直交してＸ字型を形成し、向かい合う側面の隙間が接着層２６により接着接合されて、図１に示したダイクロイックプリズム１０と同様に立方体を成している。
【００４０】
図５および図６において、三角柱プリズム２１は、直角頂角部の面取り面２１ａを有し、面取り面２１ａ上に形成された光吸収膜２５を備えている。三角柱プリズム２４は三角柱プリズム２１と向かい合う側面にミラー膜２４Ｂを有し、三角柱プリズム２３は三角柱プリズム２２と向かい合う側面にミラー膜２３Ｂを有している。
【００４１】
また、三角柱プリズム２２および三角柱プリズム２３が三角柱プリズム２１および三角柱プリズム２４と向かい合う側面に、それぞれ、ミラー膜２７Ｒが形成されている（図５参照）。
ミラー膜２３Ｂ，２４Ｂは青色、例えば波長が５２５ｎｍの光を効率良く反射する誘電体多層膜である。
【００４２】
そして、図７に示すように、三角柱プリズム２３のミラー膜２３Ｂが成膜された面と、その面に向かい合う三角柱プリズム２２の面とを相対させて、その隙間を光学接着剤で接着し、接着層２６により接合された三角柱プリズムペア２７が形成される。
同様に、三角柱プリズム２４のミラー膜２４Ｂが成膜された面と、その面に向かい合う三角柱プリズム２１の面とを相対させて、その隙間を光学接着剤で接着し、接着層２６により接合されたもう一つの三角柱プリズムペア２８が形成される。
【００４３】
そして、図８に示すように、三角柱プリズムペア２７の三角柱プリズムペア２８に向かい合う面に、例えば真空蒸着法により、多層膜よりなるミラー膜２７Ｒが成膜される。ミラー膜２７Ｒは赤色、例えば波長が８５０ｎｍの光を効率良く反射する誘電体多層膜である。
そして、三角柱プリズムペア２７と三角柱プリズムペア２８とが互いに向かい合う面を相対させて、その隙間を光学接着剤で接着し、接着層２６により接合された立方体形状のダイクロイックプリズム２０が完成する（図５参照）。
【００４４】
このように接着接合されたダイクロイックプリズム２０は、各三角柱プリズムを接着接合の工程間に、一方の三角柱プリズムペア２７の面にミラー膜２７Ｒを成膜する工程を挟むことになるが、形成されるミラー膜２７Ｒが三角柱プリズム２２，２３の同一の面上に成膜されることから、平坦度が確保されたミラー膜２７Ｒが得られるとともに、三角柱プリズム２３と三角柱プリズム２２との接着接合の作業性の向上を図ることができる。
【００４５】
以上のように構成されたダイクロイックプリズム１０およびダイクロイックプリズム２０は、前記図１４の三色の画像を合成する態様を示すクロスダイクロイックプリズムの断面模式図と同じように、各三角柱プリズムから入射した各三色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の画像光が、合成され、合成された画像光を射出することができる。
【００４６】
ダイクロイックプリズム１０においては、三角柱プリズム１２の斜面に入射した赤色（Ｒ）の画像光は、ミラー膜１２Ｒおよびミラー膜１４Ｒにより反射されて向きを変え（Ｒ１、Ｒ２）、三角柱プリズム１４の斜面に入射した青色（Ｂ）の画像光は、ミラー膜１１Ｂおよびミラー膜１３Ｂにより反射されて向きを変え（Ｂ１、Ｂ２）、三角柱プリズム１１の斜面に入射した緑色（Ｇ）の画像光は、これらのミラー膜１２Ｒ，１４Ｒおよびミラー膜１１Ｂ，１３Ｂを透過する。そして、三角柱プリズム１３において各三色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の画像光が合成され、三角柱プリズム１３の斜面から射出される。
【００４７】
この時、三角柱プリズム１１の斜面に入射した緑色（Ｇ）の画像光の内、直角頂角部の面取り面１１ａに形成された光吸収膜１５に入射した画像光は、光吸収膜１５に吸収される。これにより、ダイクロイックプリズム１０の中心部を透過する色光の乱反射の発生を防止することができる。すなわち、ダイクロイックプリズム１０が組み込まれて用いられるプロジェクタの投射時に、表示する画像中のフレアーの発生を防ぐことができる。ダイクロイックプリズム２０についても同様である。
【００４８】
なお、ダイクロイックプリズム１０およびダイクロイックプリズム２０において、直角頂角部に形成された光吸収膜１５および光吸収膜２５は、緑色（Ｇ）の画像光が入射する三角柱プリズム１１および三角柱プリズム２１に形成されている。これにより、光吸収膜１５および光吸収膜２５に入射した緑色（Ｇ）の画像光は、光吸収膜１５，２５に吸収されて光吸収膜の面積相当の透過光量が低下するが、公知の標準分光比視感度図に示されるように、人が投射画像を見た際、波長が５５５ｎｍの色光において最も明るく感じることから、波長が５２５ｎｍの緑色（Ｇ）画像光の低下は知覚できない程度である。換言すると、光吸収膜１５および光吸収膜２５が緑色（Ｇ）の画像光を吸収することで、ダイクロイックプリズム１０およびダイクロイックプリズム２０の中心部を透過する色光の乱反射を防止した光学的性能の高いクロスダイクロイックプリズムが得られる。
【００４９】
以上の第１実施形態において、ダイクロイックプリズム１０およびダイクロイックプリズム２０は、緑色（Ｇ）の画像光が入射する三角柱プリズム１１および三角柱プリズム２１に形成されている場合で説明したが、次のように構成することができる。
【００５０】
図９は、さらに別のクロスダイクロイックプリズムの中心部を拡大して示す部分断面図である。
図９においてダイクロイックプリズム３０は、四つの三角柱プリズム３１，３２，３３，３４の各直角頂角部に、それぞれ面取り面３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａが形成され、その各面取り面にそれぞれ光吸収手段としての光吸収膜３１Ｚ，３２Ｚ，３３Ｚ，３４Ｚが成膜されている。この場合であっても、光吸収膜３１Ｚ，３２Ｚ，３３Ｚ，３４Ｚが各光吸収膜に入射する色光を吸収し、ダイクロイックプリズム３０の中心部を透過する色光の乱反射を防止し、フレアーの発生を最小化することができる。
なお、三角柱プリズムに形成される面取り面および光吸収膜は、ダイクロイックプリズムを構成する四つの三角柱プリズムのうちの二つまたは三つの場合であっても良い。
【００５１】
また、ダイクロイックプリズム１０における三角柱プリズム１１に形成された面取り面１１ａ、ダイクロイックプリズム２０における三角柱プリズム２１の面取り面２１ａ、ダイクロイックプリズム３０における三角柱プリズム３１〜３４の面取り面３１ａ〜３４ａは、各三角柱プリズムと相似の略直角二等辺三角柱形状が面取りされた斜面に対応する面、いわゆるＣ面取り面（４５°傾斜した平面）の場合で説明したが、傾斜角度は４５°に限定されず、どんな角度であってもよい。
【００５２】
これらのダイクロイックプリズム１０、ダイクロイックプリズム２０またはダイクロイックプリズム３０は、プロジェクタの色光合成光学系として好ましく用いることができる。
図１２は、本発明に係わるダイクロイックプリズムを搭載した液晶プロジェクタの概略構成図である。なお、図１２において、ダイクロイックプリズム５００は、前記ダイクロイックプリズム１０，２０，３０のうちのいずれか一つが用いられる。
【００５３】
図１２において、液晶プロジェクタ１は、照明光学系１００と、色光分離光学系２００と、リレー光学系２１０とを備え、さらに、３枚のフィールドレンズ３０１，３０２，３０３と、液晶ライトバルブ４００（４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ）と、色光合成光学系としてのダイクロイックプリズム５００と、投写レンズ６００とを備えている。
さらに、照明光学系１００から射出された光束を色光分離光学系２００の方向に導くための反射ミラー１０４を備えている。なお、反射ミラー１０４は、光学系の構成によっては、必ずしも必要ではない。
これらの液晶プロジェクタ１を構成する各光学系の構成要素は、いずれも図示しない上筐体と下筐体に案内、保持され、さらに上下の外装ケース等に収容されている。
【００５４】
照明光学系１００は、光源装置１１０と、第１のレンズアレイ１２０および第２のレンズアレイ１３０と、偏光変換素子アレイ１４０と、重畳レンズ１５０とを備えている。各光学部品は、システム光軸１００ａを基準として配置されている。このシステム光軸１００ａは、光源装置１１０から射出される光線束の中心軸（主光線）を表す。
【００５５】
光源装置１１０は、ランプ１１１と、回転放物面形状の凹面を有するリフレクタ１１２とを備えている。ランプ１１１から射出された光は、リフレクタ１１２によって反射されてシステム光軸１００ａに略平行な光束として第１のレンズアレイ１２０の方向に射出される。なお、ランプ１１１としては、ハロゲンランプ、メタルハライドランプおよび高圧水銀ランプ等を用いることができる。
【００５６】
第１のレンズアレイ１２０および第２のレンズアレイ１３０は、それぞれ複数よりなる同数の小レンズ（平凸状の偏心レンズ）を有している。なお、レンズアレイ１２０とレンズアレイ１３０を形成する小レンズは、偏心の仕方が異なり、輪郭は共に液晶ライトバルブ４００と略相似形となるように設定されている。
第１のレンズアレイ１２０は、光源装置１１０から入射した略平行な光線束を複数の部分光束に分割して射出する機能を有している。第２のレンズアレイ１３０は、第１のレンズアレイ１２０から入射した部分光束のそれぞれの中心軸をシステム光軸１００ａと略平行に揃える機能を有している。
【００５７】
第１のレンズアレイ１２０の各小レンズから射出された部分光束は、第２のレンズアレイ１３０の各小レンズを介して、偏光変換素子アレイ１４０内において集光される。
偏光変換素子アレイ１４０は、入射した複数の部分光束を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光（ｓ偏光光またはｐ偏光光）に変換して射出する機能を有する。偏光方向の揃った複数の部分光束は、重畳レンズ１５０によって液晶ライトバルブ４００上で重畳される。この重畳の際、液晶ライトバルブ４００上を照明する光の強度分布は、略均一となっている。
【００５８】
そして、照明光学系１００において偏光方向の揃った光束は、反射ミラー１０４により色光分離光学系２００の方向に導かれ、色光分離光学系２００、リレー光学系２１０および３枚のフィールドレンズ３０１，３０２，３０３を介して、液晶ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを照明する。
【００５９】
色光分離光学系２００は、ダイクロイックミラー２０１，２０２、反射ミラー２０３を備え、照明光学系１００から射出された光束を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する機能を有している。
また、リレー光学系２１０は、集光レンズ２１１、リレーレンズ２１３、反射ミラー２１２，２１４を備え、色光分離光学系２００にて分離された青（Ｂ）色光を、液晶ライトバルブ４００Ｂに導く機能を有している。
【００６０】
ダイクロイックミラー２０１は、重畳レンズ１５０から射出された光のうち、赤色光成分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反射する。ダイクロイックミラー２０１を透過した赤色光は、反射ミラー２０３で反射され、フィールドレンズ３０１を通って赤色光用の液晶ライトバルブ４００Ｒに達する。このフィールドレンズ３０１は、重畳レンズ１５０から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の液晶ライトバルブ４００Ｇ，４００Ｂの前に設けられたフィールドレンズ３０２，３０３も同様に作用する。
【００６１】
さらに、ダイクロイックミラー２０１で反射された青色光と緑色光のうち、緑色光はダイクロイックミラー２０２によって反射され、フィールドレンズ３０２を透過して緑色光用の液晶ライトバルブ４００Ｇに達する。一方、青色光は、ダイクロイックミラー２０２を透過し、リレー光学系２１０、すなわち、集光レンズ２１１、反射ミラー２１２、リレーレンズ２１３、および反射ミラー２１４を通り、さらにフィールドレンズ３０３を透過して青色光用の液晶ライトバルブ４００Ｂに達する。
【００６２】
なお、青色光にリレー光学系２１０が用いられているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、集光レンズ２１１に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ３０３に伝えるためである。
【００６３】
三つの液晶ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、入射した光を、与えられた画像情報（画像信号）に従って変調する光変調素子である。三つの液晶ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに入射した各色光は、与えられた画像情報に従って変調されて各色光の画像を形成する。
なお、三つの液晶ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの光入射面側と光射出面側には、偏光板（図示せず）が設けられている。
【００６４】
三つの液晶ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから射出された３色の変調光は、ダイクロイックプリズム５００に入射する。
ダイクロイックプリズム５００は、３色の変調光を合成してカラー画像を形成する色光合成光学系としての機能を有している。
【００６５】
ダイクロイックプリズム５００に入射した３色の色光は、合成されてカラー画像を投写するための合成光が生成される。
そして、ダイクロイックプリズム５００で生成された合成光は、投写レンズ６００の方向に射出される。
【００６６】
投写レンズ６００は、ダイクロイックプリズム５００から入射した合成光をスクリーンＳＣ上に投写する機能を有し、スクリーンＳＣ上にカラー画像が表示される。
スクリーンＳＣ上に表示されたカラー画像は、液晶プロジェクタ１のダイクロイックプリズム５００を構成する三角柱プリズムの直角頂角部の面取り面上に光吸収膜を有するので、ダイクロイックプリズム５００を構成する、三角柱プリズムのうちの少なくともいずれか一つの直角頂角部にコーナーダレが有ったとしても、光吸収膜が光吸収膜を透過する色光を吸収し、ダイクロイックプリズム５００の中心部を透過する色光の乱反射を防止することができる。これによりフレアーの発生を最小化し、画像品質が向上した液晶プロジェクタが得られる。
【００６７】
なお、液晶プロジェクタ１は、ダイクロイックプリズム５００が、いわゆるフロントプロジェクタに搭載された場合を例示したが、これに限定されず、リアプロジェクタなどに利用することができる。また、液晶プロジェクタ１を構成する光変調素子としては、液晶ライトバルブ（透過型液晶ライトバルブ）の他に、例えば反射型液晶ライトバルブ、ディジタル・マイクロミラー・デバイスを採用した場合であってもよい。
【００６８】
（第２実施形態）
第２実施形態は、第１実施形態における光吸収手段としての光吸収膜に代えて、光吸収手段としての光吸収部材を配設したことを除いては、第１実施形態のダイクロイックプリズム１０，２０、３０と同じ基本構成である。したがって、説明を簡素化または省略する。
【００６９】
図１０はクロスダイクロイックプリズムを模式的に示す斜視図であり、図１１はクロスダイクロイックプリズムの中心部を拡大して示す部分断面図である。
図１０および図１１において、ダイクロイックプリズム４０は、四つの三角柱プリズム４１，４２，４３，４４を備え、三角柱プリズム４１，４２，４３，４４のそれぞれの直角稜線を合わせて、互いに直交してＸ字型を形成し、向かい合う側面の隙間が、接着層４６により接着接合されて立方体を成している。
【００７０】
三角柱プリズム４１，４２，４３，４４は、それぞれの直角頂角部に面取り面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａが形成されている。各面取り面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａは、各三角柱プリズムの直角頂角部が、各三角柱プリズムと相似の略直角二等辺三角柱形状が面取りされた斜面に対応する面であり、面取り面の断面における斜面長さは、例えば１００μｍ程度である。
【００７１】
また、三角柱プリズム４１は三角柱プリズム４４と向かい合う側面にミラー膜４１Ｂを有し、三角柱プリズム４２は三角柱プリズム４１と向かい合う側面にミラー膜４２Ｒを有し、三角柱プリズム４３は三角柱プリズム４２と向かい合う側面にミラー膜４３Ｂを有し、三角柱プリズム４４は三角柱プリズム４３と向かい合う側面にミラー膜４４Ｒを有している。
【００７２】
こうした三角柱プリズム４１，４２，４３，４４の面取り面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａに囲まれた領域内に、光吸収手段として光吸収部材４５が配設されている。
光吸収部材４５は、例えば、断面が略円形のカーボン糸であり、その直径は面取り面の寸法に対応して設定され、本実施形態においては、各面取り面の長さが略１００μｍであり、直径が５０μｍ〜６０μｍ程度の範囲のカーボン糸が用いられる。
【００７３】
このカーボン糸（光吸収部材４５）は、例えば、三角柱プリズム４１と三角柱プリズム４４が接着層４６により接着接合された三角柱プリズムペアと、三角柱プリズム４２と三角柱プリズム４３と接着層４６により接着接合された三角柱プリズムペアと、を接着接合する際に（図４参照）、三角柱プリズム４１，４２の面取り面４１ａ，４２ａで形成されたＶ状の凹部、または三角柱プリズム４３，４４の面取り面４３ａ，４４ａで形成されたＶ状の凹部に配設し、新たな接着層４６により二つの三角柱プリズムペアとともに接着接合されて、面取り面４１ａ〜４４ａに囲まれた領域にカーボン糸（光吸収部材４５）が配設された立方体形状のダイクロイックプリズム４０が完成する。
【００７４】
得られたダイクロイックプリズム４０は、四つの三角柱プリズム４１〜４４が、各面取り面４１ａ〜４４ａを有し、その面取り面に囲まれた領域内に、光吸収部材４５が配設されていることにより、各面取り面４１ａ〜４４ａにて予めそれぞれの直角頂角部に発生したコーナーダレが排除され、光吸収部材４５に入射する色光を吸収して、ダイクロイックプリズムの中心部を透過する色光の乱反射の発生を防止した、光学的性能の高いダイクロイックプリズムが得られる。また、ダイクロイックプリズム４０を用いたプロジェクタは、フレアーの発生を防止し、画像品質が向上したプロジェクタが得られる。
【００７５】
なお、光吸収部材４５として、カーボン糸の他に、表面が黒アルマイト処理されたアルミ線など、少なくとも表面が黒色の線状基材を用いることができる。これらの光吸収部材４５としてのカーボン糸やアルミ線は、熱伝導率が高く、色光の吸収により発生する熱を、ダイクロイックプリズム４０外に放出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１実施形態に係るクロスダイクロイックプリズムを模式的に示す斜視図。
【図２】第１実施形態に係るクロスダイクロイックプリズムの断面構造を示す模式図。
【図３】第１実施形態に係るクロスダイクロイックプリズムの製造過程を示し、各三角柱プリズムにミラー膜が形成された状態を示す断面模式図。
【図４】第１実施形態に係るクロスダイクロイックプリズムの製造過程を示し、接着状態を示す断面模式図。
【図５】第１実施形態に係る別のクロスダイクロイックプリズムの断面構造を示す模式図。
【図６】第１実施形態に係る別のクロスダイクロイックプリズムの接合過程を示し、四つの三角柱プリズムの断面模式図。
【図７】第１実施形態に係る別のクロスダイクロイックプリズムの接合過程を示し、三角柱プリズムが接着接合された二つの三角柱プリズムペアの断面図模式図。
【図８】第１実施形態の変形例に係るクロスダイクロイックプリズムの接合過程を示し、一方の三角柱プリズムペアにミラー膜が成膜された状態を示す三角柱プリズムペアの断面模式図。
【図９】第１実施形態に係るさらに別のクロスダイクロイックプリズムの中心部を拡大して示す部分断面図。
【図１０】第２実施形態に係るクロスダイクロイックプリズムを模式的に示す斜視図。
【図１１】第２実施形態に係るクロスダイクロイックプリズムの中心部を拡大して示す部分断面図。
【図１２】本発明に係わるダイクロイックプリズムを搭載した液晶プロジェクタの概略構成図。
【図１３】従来のクロスダイクロイックプリズムの断面構造を示す模式図。
【図１４】三色の画像を合成する態様を示すクロスダイクロイックプリズムの断面模式図。
【符号の説明】
【００７７】
１…液晶プロジェクタ、１０，２０，３０，４０…クロスダイクロイックプリズム、１１，１２，１３，１４，２１，２２，２３，２４…直角二等辺三角柱プリズム、１１Ｂ，１２Ｒ，１３Ｂ，１４Ｒ，２３Ｂ，２４Ｂ，２７Ｒ…ダイクロイックミラー膜、１１ａ，２１ａ…面取り面、１５，２５…光吸収手段としての光吸収膜、１６，２６…接着層、１７，１８，２７，２８…三角柱プリズムペア、３１，３２，３３，３４…直角二等辺三角柱プリズム、３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ…面取り面、３１Ｚ，３２Ｚ，３３Ｚ，３４Ｚ…光吸収手段としての光吸収膜、４１，４２，４３，４４…直角二等辺三角柱プリズム、４１Ｂ，４２Ｒ，４３Ｂ，４４Ｒ…ダイクロイックミラー膜、４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ…面取り面、４５…光吸収手段としての光吸収部材、４６…接着層、１００…照明光学系、１００ａ…システム光軸、１０４…反射ミラー、１１０…光源装置、２００…色光分離光学系、２０１，２０２…ダイクロイックミラー、２０３，２１２，２１４…反射ミラー、２１０…リレー光学系、２１１…集光レンズ、２１３…リレーレンズ、３０１，３０２，３０３…フィールドレンズ、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶ライトバルブ、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…投写レンズ、ＳＣ…スクリーン、α…面取り面の斜面長さ。
【図１】
2008096766.tif 000003
【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】
2008096766.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2008096766.tif 000013
【図１２】
2008096766.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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