(57)【要約】【課題】コストを抑えて画像品質の向上可能なダイクロイックプリズム及びその作製方法、作製装置を提供すること。【解決手段】本発明によるダイクロイックプリズム１０は、互いに直交する第１側面２８，３４，４０，４６及び第２側面３０，３６，４２，４８を夫々が備えた第１〜第４の直角プリズム１２〜１８から形成されており、第２の色光用ダイクロイック膜を有する第２の接合面２２と第４の接合面２６とが同一平面上にあり且つ第１の色光用ダイクロイック膜を有する第１の接合面２０と第３の接合面２６とは所定の距離ずれているものである。このずれの距離は、基準画像情報を有する第１の色光を第１の接合面と第３の接合面とに入射して反射された光で形成される画像が基準画像情報の画像に相当するように調整された距離である。従って、直角精度に依存せずに適切な画像品質を得ることができる。【選択図】図１
2004151504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する位置関係を構成する第１側面及び第２側面を備えた直角二等辺三角柱形状を夫々が有している第１の直角プリズム、第２の直角プリズム、第３の直角プリズム、及び第４の直角プリズムから形成されるダイクロイックプリズムであって、前記第１の直角プリズムの第１側面と前記第２の直角プリズムの第２側面とを接合して成る第１の接合面、前記第２の直角プリズムの第１側面と前記第３の直角プリズムの第２側面とを接合して成る第２の接合面、前記第３の直角プリズムの第１側面と前記第４の直角プリズムの第２側面とを接合して成る第３の接合面、及び前記第４の直角プリズムの第１側面と前記第１の直角プリズムの第２側面とを接合して成る第４の接合面を有する断面四角形の柱状体であり且つ前記第１の接合面と前記第３の接合面とが第１の色光を反射する第１の色光用ダイクロイック膜を有しており、前記第２の接合面と前記第４の接合面とが第２の色光を反射する第２の色光用ダイクロイック膜を有しているダイクロイックプリズムにおいて、
前記第２の接合面と前記第４の接合面とが同一平面上にあり、前記第１の接合面に対して前記第３の接合面が所定の距離ずれていることを特徴とするダイクロイックプリズム。
【請求項２】
前記距離は、所定の基準画像情報を有する第１の色光を前記第１の接合面と前記第３の接合面とに対して入射して前記第１の接合面と前記第３の接合面とにより反射された第１の色光で形成される画像が、前記基準画像情報に相当する画像と一致する距離であることを特徴とする請求項１に記載のダイクロイックプリズム。
【請求項３】
互いに直交する位置関係を構成する第１側面及び第２側面を備えた直角二等辺三角柱形状を夫々が有している第１の直角プリズム、第２の直角プリズム、第３の直角プリズム、及び第４の直角プリズムを用意する第１の工程と、
前記第１の直角プリズムの第１側面に前記第１の色光用ダイクロイック膜を形成し、前記第１の直角プリズムの第２側面に前記第２の色光用ダイクロイック膜を形成する第２の工程と、
前記第２の直角プリズムの第１側面に前記第２の色光用ダイクロイック膜を形成する第３の工程と、
前記第４の直角プリズムの第２側面に前記第１の色光用ダイクロイック膜を形成する第４の工程と、
前記第１の直角プリズムの第２側面と前記第２の直角プリズムの第１側面とが同一平面上にあるように、前記第１の直角プリズムの第１側面と前記第２の直角プリズムの第２側面とを接合して、前記第１の色光用ダイクロイック膜を有する第１の接合面が形成されている第１の接合プリズムを作製する第５の工程と、
前記第３の直角プリズムの第２側面と前記第４の直角プリズムの第１側面とが同一平面上にあるように、前記第３の直角プリズムの第１側面と前記第４の直角プリズムの第２側面とを接合して、前記第１の色光用ダイクロイック膜を有する第３の接合面が形成されている第２の接合プリズムを作製する第６の工程と、
前記第１の接合プリズムを構成している前記第１の直角プリズムの第２側面と前記第２の直角プリズムの第１側面とにより形成されている平面及び前記第２の接合プリズムを構成している前記第３の直角プリズムの第２側面と前記第４の直角プリズムの第１側面とにより形成されている平面を相対向して合わせてプレダイクロイックプリズムとする第７の工程と、
前記プレダイクロイックプリズムにおける前記第１の接合面及び前記第３の接合面に所定の基準画像情報を有する第１の色光を入射して前記第１の接合面及び前記第３の接合面で反射された第１の色光により形成される画像が前記基準画像情報に相当する画像と一致するように前記第２の接合プリズムの位置を前記第１の接合プリズムに対して調整して前記第１の接合面と前記第３の接合面とをずらす第８の工程と、
前記第１の接合プリズムと前記第２の接合プリズムとを接合し、前記第２の色光用ダイクロイック膜を有する第２の接合面及び第４の接合面を形成する第９の工程と
を含むことを特徴とするダイクロイックプリズム作製方法。
【請求項４】
前記第２の工程及び前記第３の工程に代えて、前記第１の直角プリズムの第１側面に前記第１の色光用ダイクロイック膜を形成する第１０の工程と、
前記第７の工程に代えて、前記第１の接合プリズムを構成している前記第１の直角プリズムの第２側面と前記第２の直角プリズムの第１側面とで形成される平面及び前記第２の接合プリズムを構成している前記第３の直角プリズムの第２側面と前記第４の直角プリズムの第１側面とで形成される平面の何れか一方に前記第２の色光用ダイクロイック膜を形成する第１１の工程、及び、前記第１の接合プリズムと前記第２の接合プリズムとを前記第２の色光用ダイクロイック膜を介して合わせてプレダイクロイックプリズムとする第１２の工程とを含むことを特徴とする請求項３に記載のダイクロイックプリズム作製方法。
【請求項５】
前記第１の直角プリズムと前記第２の直角プリズムとの接合、前記第３の直角プリズムと前記第４の直角プリズムとの接合、及び前記第１の接合プリズムと前記第２の接合プリズムとの接合には、前記第１〜第４の直角プリズムと同じ屈折率を有し且つ紫外線を照射することにより硬化する紫外線硬化樹脂を用いることを特徴とする請求項３又は４に記載のダイクロイックプリズム作製方法。
【請求項６】
請求項３〜５の何れか１項に記載のダイクロイックプリズム作製方法に用いられるダイクロイックプリズム作製装置であって、
前記第１の接合プリズムを保持する保持部を有する保持台と、
前記保持台にスライド可能に設けられているスライド部であって、前記保持部に保持されている前記第１の接合プリズムとにより前記プレダイクロイックプリズムを構成するように配置されている前記第２の接合プリズムに接し、前記第２の接合プリズムを前記第１の接合プリズムに対してスライドさせる前記スライド部と、
前記スライド部に取り付けられ、前記保持台に対して前記スライド部をスライドさせる位置調整部と、
前記保持部に保持されている前記プレダイクロイックプリズムに光を入射するための光源部と、
前記保持部に保持されている前記プレダイクロイックプリズムに前記光源部からの光が入射されて前記第１の接合面及び前記第３の接合面により反射される光により形成される画像を表示するための画像表示部と、
を備えることを特徴とするダイクロイックプリズム作製装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶プロジェクタ等で色合成に用いられるダイクロイックプリズム、ダイクロイックプリズム作製方法、及びダイクロイックプリズム作製装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フルカラーの液晶プロジェクタにおいて、光源からの白色光は、色分解用クロスプリズムで赤色光、青色光、緑色光の３原色光に分解される。色分解用クロスプリズムで分解された３原色光は、夫々の色に対応する液晶表示素子に入射される。液晶表示素子に入射された光は、画像情報に基づいて変調される。各色光に対応する液晶表示素子から出力される３つの光は、色合成用クロスプリズムで１つの光に合成されてスクリーンに投影される。
【０００３】
上述した３原色光を合成するためのクロスプリズムは、２つの対角面に夫々反射特性の異なるダイクロイック膜が形成されているダイクロイックプリズムである。このようなダイクロイックプリズムは、互いに直交する位置関係を構成する第１側面及び第２側面を備えた直角二等辺三角柱形状を有する直角プリズムを４つ用いて構成されている。
【０００４】
ダイクロイックプリズムは、次のようにして作製される。まず、上記４つの直角プリズムにおける２つの直角プリズムを用いて、その一方の第１側面と他方の第２側面とを接合した接合プリズムを作製する。そして、残りの２つの直角プリズムを同様に接合した接合プリズムとを貼り合わせてダイクロイックプリズムとする。
【０００５】
ダイクロイックプリズムを構成する４つの直角プリズムの各々が有している第１側面と第２側面とのなす最小の角度は直角に近い角度が実現されているが、直角から若干ずれが生じている場合もある。また、２つの接合プリズムを貼り合わせることは、何ら特別な治具を使用すること無く人手により目測に頼って行われていた。また、以上のことから、４つの直角プリズムを接合してダイクロイックプリズムを作製すると、その中心部には隙間が生じる場合があった。
【０００６】
ダイクロイックプリズムの中心部に隙間が生じると、入射された光が隙間のために異なる場所で反射する。そのため、反射光を投影した画面上に２重線が生じてしまい画像品質が低下する。また、直角プリズムの第１側面と第２側面とのなす最小角度が直角から若干ずれていることにより、ダイクロイックプリズムに入射する色光ごとに画像サイズが異なり、画像品質の低下が生じる。
【０００７】
上記のようなダイクロイックプリズムの中心部の隙間を低減する手法として、直角プリズムの一部を切り欠き、その切欠き部にガイドを当てて直角プリズムを貼り合わせることが知られている（例えば、特許文献１参照）。この場合、ガイドを用いているため、目測で貼り合わせていた場合よりも隙間部分を少なくできる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−３９１１９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにガイドを用いれば、中心部の隙間が少なくなるため画面上に２重線が生じることは改善される。ただし、直角プリズムの第１側面と第２側面とのなす最小の角度が直角から若干ずれていること、即ち、直角精度の問題による画面サイズの不均一は避けることができない。この直角精度の問題による画像品質の低下を防ぐためには、直角精度を非常に高いレベルに保つ必要がある。ただし、その精度を非常に高いレベルで保つようにすると、直角プリズムの研磨コスト等が高くなる。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされてものであり、その目的は、コストを抑えつつ画像品質を向上させることが可能なダイクロイックプリズム作製方法、ダイクロイックプリズム、及びダイクロイックプリズム作製装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、互いに直交する位置関係を構成する第１側面及び第２側面を備えた直角二等辺三角柱形状を夫々が有している第１の直角プリズム、第２の直角プリズム、第３の直角プリズム、及び第４の直角プリズムから形成されるダイクロイックプリズムに係る。本発明に係るダイクロイックプリズムは、第１の直角プリズムの第１側面と第２の直角プリズムの第２側面とを接合して成る第１の接合面、第２の直角プリズムの第１側面と第３の直角プリズムの第２側面とを接合して成る第２の接合面、第３の直角プリズムの第１側面と第４の直角プリズムの第２側面とを接合して成る第３の接合面、及び第４の直角プリズムの第１側面と第１の直角プリズムの第２側面とを接合して成る第４の接合面を有する断面四角形の柱状体であり且つ第１の接合面と第３の接合面とが第１の色光（例えば、青色光）を反射する第１の色光用ダイクロイック膜を有しており、第２の接合面と第４の接合面とが第２の色光（例えば、赤色光）を反射する第２の色光用ダイクロイック膜を有しているダイクロイックプリズムであって、第２の接合面と第４の接合面とが同一平面上にあり、第１の接合面に対して第３の接合面が所定の距離ずれていることを特徴とする。
【００１２】
上述した第１の接合面と第３の接合面との距離は、所定の基準画像情報を有する第１の色光を第１の接合面と第３の接合面とに対して入射して第１の接合面と第３の接合面とにより反射された第１の色光で形成される画像が、基準画像情報に相当する画像と一致する距離である。
【００１３】
このように第１の接合面と第３の接合面とがずれているため、本発明によるダイクロイックプリズムに入射され反射された画像情報を有する第１の色光で形成される画像の品質は最適なものとなっている。
【００１４】
また、本発明は、上記の本発明に係るダイクロイックプリズムを作製する方法にも係る。本発明に係るダイクロイックプリズムを作製する方法は、上述した第１〜第４の直角プリズムを用意する第１の工程と、第１の直角プリズムの第１側面に第１の色光用ダイクロイック膜を形成し、第１の直角プリズムの第２側面に第２の色光用ダイクロイック膜を形成する第２の工程と、第２の直角プリズムの第１側面に第２の色光用ダイクロイック膜を形成する第３の工程と、第４の直角プリズムの第２側面に第１の色光用ダイクロイック膜を形成する第４の工程と、第１の直角プリズムの第２側面と第２の直角プリズムの第１側面とが同一平面上にあるように、第１の直角プリズムの第１側面と第２の直角プリズムの第２側面とを接合して、第１の色光用ダイクロイック膜を有する第１の接合面が形成されている第１の接合プリズムを作製する第５の工程と、第３の直角プリズムの第２側面と第４の直角プリズムの第１側面とが同一平面上にあるように、第３の直角プリズムの第１側面と第４の直角プリズムの第２側面とを接合して、第１の色光用ダイクロイック膜を有する第３の接合面が形成されている第２の接合プリズムを作製する第６の工程と、第１の接合プリズムを構成している第１の直角プリズムの第２側面と第２の直角プリズムの第１側面とにより形成されている平面及び第２の接合プリズムを構成している第３の直角プリズムの第２側面と第４の直角プリズムの第１側面とにより形成されている平面を相対向して合わせてプレダイクロイックプリズムとする第７の工程と、プレダイクロイックプリズムにおける第１の接合面及び第３の接合面に所定の基準画像情報を有する第１の色光を入射して第１の接合面及び第３の接合面で反射された第１の色光により形成される画像が基準画像情報に相当する画像と一致するように第２の接合プリズムの位置を第１の接合プリズムに対して調整して第１の接合面と第３の接合面とをずらす第８の工程と、第１の接合プリズムと第２の接合プリズムとを接合し、第２の色光用ダイクロイック膜を有する第２の接合面及び第４の接合面を形成する第９の工程とを含むことを特徴とする。
【００１５】
或いは、第２の工程及び第３の工程に代えて、第１の直角プリズムの第１側面に第１の色光用ダイクロイック膜を形成する第１０の工程と、第７の工程に代えて、第１の接合プリズムを構成している第１の直角プリズムの第２側面と第２の直角プリズムの第１側面とで形成される平面及び第２の接合プリズムを構成している第３の直角プリズムの第２側面と第４の直角プリズムの第１側面とで形成される平面の何れか一方に第２の色光用ダイクロイック膜を形成する第１１の工程、及び、第１の接合プリズムと第２の接合プリズムとを第２の色光用ダイクロイック膜を介して合わせてプレダイクロイックプリズムとする第１２の工程とを含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るダイクロイックプリズム作製方法によれば、第１の直角プリズムの第２側面と第２の直角プリズムの第１側面とが同一平面上にあるように第１の接合プリズムが作製されている。また、第３の直角プリズムの第２側面と第４の直角プリズムの第１側面とが同一平面上にあるように第２の接合プリズムが作製されている。従って、第１の接合プリズムと第２の接合プリズムとを合わせて断面四角形の柱状体とした場合、第２の色光用ダイクロイック膜を有する第２の接合面と第４の接合面とのなす最小角度は１８０度となる。また、第１〜第４の直角プリズムの各々が有する第１側面と第２側面とのなす最小角度が９０度からずれている場合、そのずれは、第１の色光用ダイクロイック膜を有する第１の接合面と第３の接合面とのなす角度に集約される。
【００１７】
一方、第１の接合プリズムと第２の接合プリズムとを合わせてプレダイクロイックプリズムを形成した状態で、第１の色光を入射して第１の接合面及び第３の接合面とで反射させ、その反射された第１の色光によりスクリーンに画像を形成する。そして、その画像を観察しながら、第２の接合プリズムの位置を調整して画像品質が向上するように第１の接合面と第３の接合面とをずらしている。従って、第１の接合面と第３の接合面とのなす角度が１８０度からずれていたとしても、最適の画像品質を得ることが可能である。このように、第１〜第４の直角プリズムの直角精度に依存せずに画像品質を向上できるため、第１〜第４の直角プリズムの直角精度を上げる高度な研磨を必要としない。
【００１８】
また、上記の本発明に係るダイクロイックプリズム作製方法において、第１の直角プリズムと第２の直角プリズムとの接合、第３の直角プリズムと第４の直角プリズムとの接合、及び第１の接合プリズムと第２の接合プリズムとの接合には、第１〜第４の直角プリズムと同じ屈折率を有し且つ紫外線を照射することにより硬化する紫外線硬化樹脂を用いることが望ましい。
【００１９】
紫外線硬化樹脂は、紫外線が照射されると硬化する。従って、例えば、第１の接合プリズムと第２の接合プリズムとからダイクロイックプリズムを作製する段階で、第１又は第２の接合プリズムの少なくとも一方に紫外線硬化樹脂を塗布して第１の接合プリズムと第２の接合プリズムとを仮接合する。この段階で紫外線硬化樹脂は硬化していないため、第１の接合プリズムに対して第２の接合プリズムの位置を調整できる。そして、位置調整終了した時に紫外線を照射すれば、第１の接合プリズムと第２の接合プリズムとを最適な状態で接合することが可能である。
【００２０】
更に、本発明は、上述したダイクロイックプリズムの作製方法に用いられるダイクロイックプリズム作製装置にも係る。本発明に係るダイクロイックプリズム作製装置は、第１の接合プリズムを保持する保持部を有する保持台と、保持台にスライド可能に設けられているスライド部であって、保持部に保持されている第１の接合プリズムとによりプレダイクロイックプリズムを構成するように配置されている第２の接合プリズムに接し、第２の接合プリズムを第１の接合プリズムに対してスライドさせるスライド部と、スライド部に取り付けられ、保持台に対してスライド部をスライドさせる位置調整部と、保持部に保持されているプレダイクロイックプリズムに光を入射するための光源部と、保持部に保持されているプレダイクロイックプリズムに光源部からの光が入射されて第１の接合面及び第３の接合面により反射される光により形成される画像を表示するための画像表示部と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
ダイクロイックプリズム作製装置を上記のような構成にすることで、第１の接合プリズムに対する第２の接合プリズムの位置を、実際に画像を見ながら調整することが可能である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。全図を通し、同一又は相当部分には同一符号を付することとする。
【００２３】
図１は本発明によるダイクロイックプリズムの一実施形態を示す図である。本実施形態のダイクロイックプリズム１０は、液晶プロジェクタにおいて、青色、赤色、及び緑色に対応する液晶表示素子から画像情報を有して出力される青色光、赤色光、及び緑色光を１つの光に合成するための色合成光学素子として用いられるものである。液晶プロジェクタでは色合成光学素子で合成された光をスクリーンに投影してフルカラーの画像を表示する。
【００２４】
ダイクロイックプリズム１０は、図１（ａ）に示すように第１の直角プリズム１２，第２の直角プリズム１４，第３の直角プリズム１６，及び第４の直角プリズム１８とから構成されている断面四角形の柱状体である。ダイクロイックプリズム１０は、第１〜第４の直角プリズム１２〜１８を図２に示すように配置して接合することにより形成されている。ダイクロイックプリズム１０は、図１（ａ）に示すように第１の接合面２０、第２の接合面２２、第３の接合面２４、及び第４の接合面２６を有する。第２の接合面２２と第４の接合面２６とは、赤色光を反射して青色光及び緑色光を透過する赤色光用ダイクロイック膜を有し１つの平面を形成している。一方、第１の接合面２０と第３の接合面２４とは、青色光を反射して赤色光及び緑色光を透過する青色光用ダイクロイック膜を有し、図１（ｂ）に示すように略平行であって所定の距離ずれている。このずれ量である距離はダイクロイックプリズム１０が液晶プロジェクタに適用された場合に、フルカラーの画像の品質が最適になるように調整されているものである。尚、図１（ｂ）は、図１（ａ）の２点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【００２５】
上記構成のダイクロイックプリズム１０は以下のようにして作製される。図３〜図４は作製工程を示す図である。
【００２６】
まず、第１〜第４の直角プリズム１２〜１８を用意する。第１の直角プリズム１２は、図３に示すように互いに略直交する位置関係を有する第１側面２８及び第２側面３０、並びに、第３側面３２とを備えた直角二等辺三角柱状体である。尚、第３側面３２の短手方向の長さは、例えば、４０ｍｍ程度が液晶プロジェクタに用いる場合に好適である。第１側面２８及び第２側面３０は光学的に平面研磨されており、そのなす角度αは実質的に９０度となっている。第２〜第４の直角プリズム１４〜１８は第１の直角プリズム１２と同形のものである。従って、図２に示すように、第２の直角プリズム１４は、第１側面３４、第２側面３６、及び第３側面３８とを備えている。また、第３の直角プリズム１６は、第１側面４０、第２側面４２、及び第３側面４４を備えている。更に、第４の直角プリズム１８は、第１側面４６、第２側面４８、及び第３側面５０とを備えている。
【００２７】
上記の第１〜第４の直角プリズム１２〜１８を用意した後、第１の直角プリズム１２の第１側面２８に青色光用ダイクロイック膜を形成し、第２側面３０に赤色光用ダイクロイック膜を形成する。また、第２の直角プリズム１４の第１側面３４に赤色光用ダイクロイック膜を形成し、第４の直角プリズム１８の第２側面４８には青色光用ダイクロイック膜を形成する。
【００２８】
そして、図４に示すように、第１の直角プリズム１２と第２の直角プリズム１４とを平面基板５２上に第２側面３０と第１側面３４とが平面基板５２の上面５４に接するように載置する。尚、平面基板５２の上面５４は、研磨され平坦である。ここで、第１の直角プリズム１２の第１側面２８と第２の直角プリズム１４の第２側面３６とを合わせる。ここで、第１側面２８と第２側面３６との合わさっている部分には紫外線硬化樹脂からなる接着剤を塗布しておく。尚、紫外線硬化樹脂の屈折率は第１〜第４の直角プリズム１２〜１８の屈折率とほぼ同一のものを用いる。これら第１側面２８と第２側面３６とが合わさった状態で、紫外線を照射することで紫外線硬化樹脂を硬化させて第１の直角プリズム１２と第２の直角プリズム１４とを接合する。これにより、青色光用ダイクロイック膜を有する第１の接合面２０が形成された第１の接合プリズム５６が作製される。第１の接合プリズム５６は、第１の直角プリズム１２の第３側面３２と第２の直角プリズム１４の第３側面３８とが互いに略直交する位置関係を構成する直角二等辺三角柱状体である。また、第１の直角プリズム１２の第２側面３０と第２の直角プリズム１４の第１側面３４とは図５に示すように１つの平面である第１基準面５８を形成する。
【００２９】
同様にして、第３の直角プリズム１６の第１側面４０と第４の直角プリズム１８の第２側面４８とを接合して、青色光用ダイクロイック膜を有する第３の接合面２４が形成されている第２の接合プリズム６０を作製する。第２の接合プリズム６０は、第３の直角プリズム１６の第３側面４４と第４の直角プリズム１８の第３側面５０とが互いに略直交する位置関係を構成する直角二等辺三角柱状体である。第１側面４６と第２側面４２とは、図５に示すように１つの平面である第２基準面６２を形成している。
【００３０】
上記第１の接合プリズム５６の第１基準面５８と第２の接合プリズム６０の第２基準面６２とを図５のように相対向して接合することによりダイクロイックプリズム１０が作製される。本実施形態では、第１の接合プリズム５６と第２の接合プリズム６０とを合わせた状態であって、接合する前の状態をプレダイクロイックプリズム６４という。プレダイクロイックプリズム６４からダイクロイックプリズム１０を作製するために図６と図７とに示すダイクロイックプリズム作製装置（以下、単に「プリズム作製装置」という）６６が用いられる。図７は、プリズム作製装置６６の要部を概略的に示した図である。
【００３１】
プリズム作製装置６６は、保持台６８と、スライド部７０と、位置調整部７２と、光源部７４と、画像表示部７６とを有している。
【００３２】
保持台６８は、図７に示すように脚７８と脚８０とを有する。脚７８と脚８０とは同形であるため、脚７８について説明する。脚７８には、第１の接合プリズム５６を保持するための保持部８２が形成されている。保持部８２は、脚７８の上部の中央部分を図５に示すように略直角二等辺三角形状であって直角部分が下側にあるように切り欠いて形成されている。保持部８２の内面には、突起８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄが形成されている。突起８４ａ、８４ｂは、第１の接合プリズム５６を構成している第１の直角プリズム１２の第３側面３２を支持するものである。また、突起８４ｃ，８４ｄは、第１の接合プリズム５６を構成している第２の直角プリズム１４の第３側面３８を支持するものである。突起８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄは同形である。即ち、８４ａの端面と８４ｂの端面とを含む平面及び８４ｃの端面と８４ｄの端面とを含む平面は夫々水平から４５度傾いており、それらの平面は直交する。また、脚７８の上端部の両縁部分は切り欠かれて脚７８と脚８０とに角材８６が掛け渡されており、脚７８と脚８０とが連結されている。尚、角材８６の上面と脚７８，８０との上面とは同一平面になるようになっている。また、脚７８と脚８０とは、その間の距離が、図１のダイクロイックプリズム１０の高さ方向の長さよりも若干短くなるように配置されている。
【００３３】
脚７８，８０の上面及び角材８６の上面には、天板８８が取り付けられている。天板８８の中央部には図６及び図７に示すように第１の接合プリズム５６及び第２の接合プリズム６０をプリズム作製装置６６にセットするための開口９０が形成されている。
【００３４】
また、天板８８の上側にはスライド部７０が設けられている。スライド部７０は、基準板９２と基準板９２に対してスライドするスライド板９４とを有する。基準板９２は、天板８８に固定されており天板８８と同様の開口９６が形成されている。スライド板９４は、基準板８８の脚８０の上方に基準板８８に対してスライドできるように取り付けられている。スライド板８６は、例えば、基準板８８にボールベアリングを介して取り付ければ良い。スライド板９４は、図７に示すように側面９８から脚７８側に延設されている２つの位置調整板１００，１０２を有する。位置調整板１００と位置調整板１０２とは、第１の接合プリズム５６における第１基準面５８の短手方向の長さより若干短い距離離して設けられている。
【００３５】
また、スライド部７０には位置調整部７２が設けられている。位置調整部７２は、位置調整ネジ１０４とスライド板９４に形成されているスライドガイド１０６とから構成されている。位置調整ネジ１０４を回すことによりスライド板９４が基準板９２に対して左右にスライドするようになっている。
【００３６】
光源部７４は、保持台６８の左上方に設けられている。光源部７４は、光源１０８と、光源１０８からの光を保持台６８に保持されている第１の接合プリズム５６と第２の接合プリズム６０とで形成されるプレダイクロイックプリズム６４に入射するための照明光学系１１０とを有する。光源１０４からは青色光が出力されるようになっている。また、光源部７４は、光源部７４から保持台６８に向けて出力される青色光の光軸が突起８４ｃの端面と突起８４ｄの端面とを含む平面に対して直交するように配置されている。
【００３７】
また、画像表示部７６は、保持台６８の左下方に設けられている。画像表示部７６は、いわゆるスクリーン１１２と、光源部７４から出力されてプレダイクロイックプリズム６４に入射され第１の接合面２０及び第３の接合面２４とで反射された青色光をスクリーン１１２に結像させる結像光学系１１４とを有する。スクリーン１１２は、突起８４ａの端面と突起８４ｂの端面とを含む平面に対して平行に配置されている。
【００３８】
上記プリズム作製装置６６を用いて、プレダイクロイックプリズム６４からダイクロイックプリズム１０を作製する手順を示す。
【００３９】
第１の接合プリズム５６を第１基準面５８が上になるようにして保持部８２に載せる。上述したように突起８４ａの端面と突起８４ｂの端面とを含む平面と突起８４ｃの端面と突起８４ｄの端面とを含む平面は直交しているため、第１の接合プリズム５６が突起８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄで支持されると第１基準面５８は水平になるようになっている。
【００４０】
第１の接合プリズム５６の第１基準面５８に、第２の接合プリズム６０の第２基準面６２を相対向して合わせてプレダイクロイックプリズム６４を形成する。尚、第１基準面５８と第２基準面６２との重なり部分には紫外線硬化樹脂を塗布しておく。位置調整板１００と位置調整板１０２との間の距離は、第１基準面５８及び第２基準面６２の短手方向よりも短いため、位置調整板１００は第２の接合プリズム６０を構成している第３の直角プリズム１６の第３側面４４に接し、位置調整板１０２は第４の直角プリズム１８の第３側面５０に接している。
【００４１】
次に、光源部７４とプレダイクロイックプリズム６４との間に基準画像としての基準チャート１１６を配置する。基準チャート１１６としては、平板プレートに縦縞、横縞等が形成されているものを用いれば良い。基準チャート１１６は、光源部７４から出力される青色光の光軸と直交するように配置する。
【００４２】
ここで、光源１０８から青色光を出力させ基準チャート１１６を照射し、基準チャート１１６の基準画像情報を有した青色光を、プレダイクロイックプリズム６４を構成している第３の直角プリズム１６の第３側面４４から入射させる。プレダイクロイックプリズム６４に入射された青色光は、青色光用ダイクロイック膜を有する第１の接合面２０及び第３の接合面２４で反射される。ここで、脚７８と脚８０とは、図１のダイクロイックプリズム１０における高さ方向の長さより若干短い距離離して配置されているため、プレダイクロイックプリズム６４で反射された青色光は保持台６８から結像光学系１１４に入射することができる。そして、プレダイクロイックプリズム６４から出力された青色光は、結像光学系１１４によりスクリーン１１２上に基準チャート１１６の画像を形成する。
【００４３】
ここで、位置調整ネジ１０４を回して、スライド板９４を基準板９２に対して図６の左右方向に動かす。位置調整板１００，１０２はプレダイクロイックプリズム６４に接しているため、スライド板９４が基準板９２に対してスライドすることにより位置調整板１００，１０２のうちの一方が第２の接合プリズム６０をスライド板９４の進行方向に押す。これにより、第１の接合面２０と第３の接合面２４とがずれてスクリーン１１２上の画像が変化する。上記のようにして第１の接合面２０と第３の接合面２４とをずらして、スクリーン１１２上の画像が基準チャート１１６の画像に相当するように第２の接合プリズム６０の位置を調整する。第１の接合面２０と第３の接合面２４とが所定の距離ずれ、スクリーン１１２上の画像が基準チャート１１６の画像に相当した時に、プレダイクロイックプリズム６４に紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させる。これにより、ダイクロイックプリズム１０が形成される。
【００４４】
上記のようにして作製されたダイクロイックプリズム１０における第２の接合面２２と第４の接合面２６とは赤色光用ダイクロイック膜を有し且つ１つの平面を形成している。また、第１の接合面２０と第３の接合面２４とは青色光用ダイクロイック膜を有し略平行であって所定の距離ずれている。尚、このずれの距離は上述したようにスクリーン１１２上の基準チャート１１６の画像が基準チャート１１６に相当するように調整するものであるため、その距離が０、即ち、第１の接合面２０と第３の接合面２４とが一致していても良い。上記の作製方法により作製されたダイクロイックプリズム１０において、第１の直角プリズム１２の第３側面３２に緑色光を入射し、第２の直角プリズム１４の第３側面３８に赤色光を入射し、且つ、第４の直角プリズム１８の第３側面５０に青色光を入射すると、青色光ダイクロイック膜及び赤色光ダイクロイック膜が夫々青色光、赤色光を第３の直角プリズム１６の第３側面４４側に反射すると共に緑色光を透過させる。従って、ダイクロイックプリズム１０に入射された緑色光、赤色光、青色光は、第３の直角プリズム１６の第３側面４４から１つの光として出力される。
【００４５】
ダイクロイックプリズム１０が液晶プロジェクタで色合成光学素子として用いられると、その合成された光はスクリーンに投影されてフルカラーの画像を形成する。
【００４６】
スクリーン上に形成される画像の品質を向上させるため、従来のダイクロイックプリズム１１８は第１の接合面２０と第３の接合面２４との距離を少なくする（図８の如く点で交わる）ように作製されていた。ただし、第１の直角プリズム１２における第１側面２８と第２側面３０とは平面研磨されておりそのなす角度αは略直交しているが、９０度から１秒程度のずれが生じている。このずれは、第２〜第４の直角プリズム１４〜１８に対しても同様に生じている。そして、このずれは第１の接合面２０と第３の接合面２４とのなす角度に影響し、第１の接合面２０と第３の接合面２４とのなす角度は１８０度からわずかにずれる。これは、第１の接合プリズム５６と第２の接合プリズム６０とを、その直角を構成する頂部に相対する面が平面になるように構成しているためである。そのため、第１の接合面２０と第３の接合面２４とは１つの平面を形成することができなかった。このように第１の接合面２０と第３の接合面２４とのなす角度が１８０度からわずかにずれていることにより画像に次のような影響が生じていた。
【００４７】
即ち、第１の接合面２０と第３の接合面２４とが図８のように点で交わるようにすると、青色光がダイクロイックプリズム１１８に入射された場合、図８のように第１の接合面２０と第３の接合面２４とが図８の点線で示すように１つの平面を形成している場合における光路（図８の１点鎖線）と異なる方向に反射される。そのため、スクリーン１２０に投影される画像は図８の点線で示す面で反射された画像と異なり拡大（又は縮小）される。一方、赤色光は、同一平面にある第２の接合面２２と第４の接合面２６とで反射され且つ緑色光は透過しているためこのような画像サイズの拡大・縮小は生じない。従って、ダイクロイックプリズム１１８から出力された光により画像を形成すると青色光のみ画像サイズが異なるため結局フルカラーの画像の画像品質が低下していた。尚、第１〜第４の直角プリズム１２〜１８の直角精度の影響による画像品質の低下を避けるためには、第１〜第４の直角プリズム１２〜１８における第１側面２８，３４，４０，４６及び第２側面３０，３６，４２，４８の研磨精度を向上させることが考えられるが、研磨コストが向上する恐れがあった。
【００４８】
これに対して、本実施形態によるダイクロイックプリズム１０は、図１（ｂ）に示すように第１の接合面２０と第３の接合面２４とを意図的に所定の距離ずらして作製されている。このずれは、プレダイクロイックプリズム６４に入射されて反射された基準チャート１１６の画像情報を有する青色光によりスクリーン１１２に形成される画像が基準チャート１１６の画像に相当するように調整されている。即ち、本実施形態では、第１の接合面２０と第３の接合面２４とのずれが画像品質に影響を及ぼすことを逆に利用して、画像品質を向上させるように第１の接合面２０と第３の接合面２４とのずれを制御している。このずれの制御は、上記のように実際の画像を見ながら行っているため、直角精度による影響及び第１の接合面２０と第３の接合面２４とが離れていることによる影響による画像品質の低下を防止している。また、ずれの制御により直角精度の影響を低減させているため第１〜第４の直角プリズム１２〜１８における第１側面２８，３４，４０，４６及び第２側面３０，３６，４２，４８を従来よりも更に高精度に研磨しなくても最適な画質を得ることが可能である。
【００４９】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００５０】
例えば、第１の接合面２０と第３の接合面２４とが有する青色光用ダイクロイック膜と第２の接合面２２と第４の接合面２６とが有する赤色光用ダイクロイック膜とを次のように形成してもよい。即ち、第１の接合プリズム５６及び第２の接合プリズム６０を、青色光用ダイクロイック膜が形成された第１側面を備える第１の直角プリズム及び青色光用ダイクロイック膜が形成された第２側面を備える第４の直角プリズム１８を用いて夫々作製する。そして、第１の接合プリズムと第２の接合プリズムの何れか一方において、直角を構成している頂部に相対する面に赤色光用ダイクロイック膜を形成する。そして、第１の接合プリズム及び第２の接合プリズムとを接合してダイクロイックプリズムとする。
【００５１】
また、第１の色光を青色光、第２の色光を赤色光としたがこれに限る必要はない。
【００５２】
更に、本発明に係る好適な実施形態ではダイクロイックプリズムを液晶プロジェクタにおける色合成光学素子に用いられるものとしたが液晶プロジェクタに限る必要はない。
【００５３】
更にまた、第１〜第４の直角プリズムの接合には紫外線硬化樹脂を用いているが、これに限る必要はなく、屈折率が第１〜第４の直角プリズムと同じであって光、熱等の外部刺激により接着したり、第１〜第４の直角プリズムの位置を調整できる程度の時間経過後に接着するようなものであっても良い。
【００５４】
上記の本発明に係る好適な実施形態において、上記プリズム作製装置６６を脚７８，８０を有し、角材８６で連結したものとしたが、箱状体のものであってその側面にプレダイクロイックプリズム６４から出力される光を通すことのできる開口部が形成されているものであっても良い。更に、位置調整板１００，１０２をスライド板９４の側面９８から脚７８側に延設しているが、基準板８６の上面全体にスライド板を形成し基準板８６の開口９６よりも若干小さい開口を形成してその開口の内側の縁部で第２の接合プリズムを押しても良い。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、ダイクロイックプリズムの第２の接合面と第４の接合面とは同一平面上にあるようになっている。そのため、ダイクロイックプリズムを構成している第１〜第４の直角プリズムの夫々が備えている第１側面と第２側面とのなす角度における９０度からのずれは、第１の色光用ダイクロイック膜を有する第１の接合面と第３の接合面とで反射される第１の色光で形成される画像に影響を与える。
【００５６】
ところで、本発明によれば、第１の接合面と第３の接合面とは所定の距離ずれている。このずれは、ダイクロイックプリズムの作製工程における第１の接合プリズムと第２の接合プリズムとを合わせた段階で基準画像情報を有する第１の色光を第１の接合面と第３の接合面とに入射し反射された第１の色光により形成される画像が、基準画像情報の画像に相当するように調整されている。即ち、上記第１側面と第２側面とのなす角度の直角精度の画像への影響を第１の接合プリズムと第３の接合プリズムとをずらすことにより低減している。
【００５７】
そのため、第１〜第４の直角プリズムの研磨精度を従来よりも更に向上させる必要なく、ダイクロイックプリズムに入射され反射される画像情報を有する第１の色光及び第２の色光により形成される画像の品質を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明に係るダイクロイックプリズムの一実施形態を示す斜視図である。（ｂ）は、（ａ）の２点鎖線領域ｂの拡大図である。
【図２】図１のダイクロイックプリズムを構成している各要素の配置を示す図である。
【図３】図１のダイクロイックプリズムを構成する第１の直角プリズムの斜視図である。
【図４】図１のダイクロイックプリズム作製工程のうちの１つ工程を説明する図である。
【図５】第１の接合プリズムと第２の接合プリズムとの配置を示す図である。
【図６】ダイクロイックプリズム作製装置の概略構成図である。
【図７】ダイクロイックプリズム作製装置の要部を概略的に示す斜視図である。
【図８】従来のダイクロイックプリズムを説明するための図である。
【符号の説明】
１０…ダイクロイックプリズム、１２〜１８…第１〜第４の直角プリズム、２０〜２６…第１〜第４の接合面、２８〜３２…第１の直角プリズムの第１側面，第２側面，第３側面、３４〜３８…第２の直角プリズムの第１側面，第２側面，第３側面、４０〜４４…第３の直角プリズムの第１側面，第２側面，第３側面、４６〜５０…第４の直角プリズムの第１側面，第２側面，第３側面、５２…平面基板、５６…第１の接合プリズム、５８…第１基準面、６０…第２の接合プリズム、６２…第２基準面、６４…プレダイクロイックプリズム、６６…ダイクロイックプリズム作製装置、６８…保持台、７０…スライド部、７２…位置調整部、７４…光源部、７６…画像表示部、７８，８０…脚、８２…保持部、８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄ…突起、８６…角材、８８…天板、９０…天板の開口、９２…基準板、９４…スライド板、９６…基準板の開口、９８…スライド板の側面、１００，１０２…位置調整板、１０４…位置調整ネジ、１０６…スライドガイド、１０８…光源、１１０…照明光学系、１１２…スクリーン、１１４…結像光学系、１１６…基準チャート、１１８…従来のダイクロイックプリズム、１２０…スクリーン
【図１】
2004151504.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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