(57)【要約】 【課題】  良好な映像を表示させることができるクロスダイクロイックプリズムを提供すること。【解決手段】  クロスダイクロイックプリズム３４に、互いの側面で接着剤により接合された４つのダイクロイックプリズム３４１の側面に沿って略Ｘ字状に交差するように、青色光反射膜３４３Ａおよび赤色光反射膜３４３Ｂを形成している。赤色光反射膜３４３Ｂを、略Ｘ字状の交差位置において分割されることなく連続して形成している。この赤色光反射膜３４３Ｂに、反射膜形成面３４２Ｄに接する第１層として形成されたガスバリヤ層３４３Ｂ１を設けている。このため、第２プリズムペア３４５Ｂにガスバリヤ層３４３Ｂ１を形成してから多層膜３４３Ｂ２を形成することとなり、接着層３４４が多層膜３４３Ｂ２を蒸着する雰囲気にさらされることがなくなり、接着層３４４の劣化、変質を抑えることができる。【選択図】 図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略Ｘ字状に交差しそれぞれ複数の層からなる２種類の波長選択性反射膜を有するクロスダイクロイックプリズムであって、
互いの側面で接着剤により接合された４つの三角柱プリズムと、前記４つの三角柱プリズムの側面に沿って略Ｘ字状に交差するように形成された２つの前記波長選択性反射膜と、を備え、前記２つの波長選択性反射膜のうち一方は、前記略Ｘ字状の交差位置において分割されること無く連続して形成され、該連続して形成された前記波長選択性反射膜の前記三角柱プリズムに接する第１層がガスバリヤ層として機能す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】
請求項１に記載のクロスダイクロイックプリズムであって、
前記第１層は、可視光を透過する金属酸化物で形成され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３】
請求項２に記載のクロスダイクロイックプリズムであって、
前記金属酸化物は、ＳｉＯｘ、かつ、０．８≦ｘ≦１．７の一般式で表される珪素酸化物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４】
請求項２に記載のクロスダイクロイックプリズムであって、
前記金属酸化物は、酸化アルミニウム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ないし請求項４のいずれかに記載のクロスダイクロイックプリズムと、このクロスダイクロイックプリズムの外側に位置している４面のうち３面にそれぞれ近接配置される液晶パネルと、前記クロスダイクロイックプリズムの前記４面のうち前記３面以外の面に対向配置される投射レンズと、を備えたことを特徴とする光学装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光学装置を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のクロスダイクロイックプリズムを製造する方法であって、
前記第１層の上に形成する多層膜を、イオンアシストを伴う蒸着により形成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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４つの三角柱プリズムを備えたクロスダイクロイックプリズム、このクロスダイクロイックプリズムを備えた光学装置、この光学装置を備えたプロジェクタ、および、クロスダイクロイックプリズムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光の色を合成したり分離したりするクロスダイクロイックプリズムの製造方法が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のものは、直角面を構成する２つの側面がそれぞれ平坦に研磨された４つの直角プリズムを用意して、２つの直角プリズムの直角面に、無機物の薄膜が多層に形成された青色反射膜を真空蒸着やスパッタにより形成する。直角プリズムの青色反射膜が形成された直角面と、青色反射膜が形成されていない直角プリズムの直角面と、を接着剤により貼り合わせて第１のプリズム対を作製する。さらに、同様の方法で、第２のプリズム対を作製する。
この後、第１のプリズム対の接合面を研磨することによって平坦となるように加工して、この平坦な接合面に、蒸着やスパッタにより赤色反射膜を連続した１つの膜で構成される状態に形成する。さらに、第２のプリズム対と第１のプリズム対とを接着剤により貼り合わせる。そして、このように作製されたプリズム柱から所望の長さのプリズムを切り出すことにより、クロスダイクロイックプリズムを製造する。
【０００４】
特許文献２に記載のものは、第１〜第４のプリズムのそれぞれの直角部と相対する底面と直角を挟む斜面の一方の斜面を光学研磨して、第１および第３のプリズムのそれぞれ研磨された斜面に第１光反射ダイクロイック膜を形成する。さらに、第１のプリズムの第１光反射ダイクロイック膜形成面と第２のプリズムの研磨された斜面とを接着剤にて接合した第１接合部材、および、第３のプリズムの第１光反射ダイクロイック膜形成面と第４のプリズムの研磨された斜面とを接着剤にて接合した第２接合部材を作製する。
この後、第１接合部材および第２接合部材の底面を光学研磨して、どちらか一方の底面に第２光反射ダイクロイック膜を真空蒸着法などの物理蒸着法にて作製する。そして、第１接合部材と第２接合部材の底面の第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る。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３５２４４０号公報（第６頁左欄−第８頁右欄）
【特許文献２】特開平１０−３１１９０７号公報（第３頁右欄−第５頁左欄）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１および特許文献２のような構成では、２つの三角柱プリズムを接着剤により接合した後に波長選択性反射膜を形成する際に、この波長選択性反射膜を形成する面から接着剤の層（以下、接着層と称す）が露出してしまうため、この接着層が蒸着の雰囲気にさらされて劣化、変質してしまうおそれがある。このため、この劣化や変質した部分の光学特性が目標とする品質仕様から乖離してしまい、画像品質に著しい悪影響を及ぼし、歩留まりを低下させる１つの要因となるおそれがあるという問題点がある。
特に、接着層と、２つの三角柱プリズムを接合した際に形成される波長選択性反射膜とが接する部分は、クロスダイクロイックプリズムの中心に位置するため、このクロスダイクロイックプリズムを用いたプロジェクタが表示する画像の中心の品質が悪くなり、重大な品質不良となるおそれがある。
【０００７】
本発明は、良好な画像を表示させることが可能なクロスダイクロイックプリズム、光学装置、プロジェクタ、および、クロスダイクロイックプリズム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】
【０００８】
本発明のクロスダイクロイックプリズムは、略Ｘ字状に交差しそれぞれ複数の層からなる２種類の波長選択性反射膜を有するクロスダイクロイックプリズムであって、互いの側面で接着剤により接合された４つの三角柱プリズムと、前記４つの三角柱プリズムの側面に沿って略Ｘ字状に交差するように形成された２つの前記波長選択性反射膜と、を備え、前記２つの波長選択性反射膜のうち一方は、前記略Ｘ字状の交差位置において分割されること無く連続して形成され、該連続して形成された前記波長選択性反射膜の前記三角柱プリズムに接する第１層がガスバリヤ層として機能することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、互いの側面で接着剤により接合された４つの三角柱プリズムの側面に沿って略Ｘ字状に交差するように、複数の層からなる２種類の波長選択性反射膜を形成している。さらに、この２つの波長選択性反射膜のうち一方を、略Ｘ字状の交差位置において分割されることなく連続して形成している。そして、この連続して形成した波長選択性反射膜の三角柱プリズムに接する第１層を、ガスバリヤ層として機能させている。
このため、２つの三角柱プリズムを接着剤により接合した後にガスバリヤ層として機能する第１層を形成してから、第２層以降の多層膜を形成することとなり、接着層が第１層の上の多層膜を蒸着する雰囲気にさらされることがなくなる。したがって、接着層の劣化、変質を抑えられ、画像品質に悪影響を及ぼすことがなくなり、良好な画像を表示させることが可能となる。
【００１０】
また、本発明のクロスダイクロイックプリズムでは、前記第１層は、可視光を透過する金属酸化物で形成されたことが好ましい。
【００１１】
この発明によれば、第１層を可視光を透過する金属酸化物で形成している。
このため、第１層を蒸着法やスパッタ法により容易に形成することが可能となる。
【００１２】
さらに、本発明のクロスダイクロイックプリズムでは、前記金属酸化物は、ＳｉＯｘ、かつ、０．８≦ｘ≦１．７の一般式で表される珪素酸化物であることが好ましい。
【００１３】
この発明によれば、金属酸化物として、ＳｉＯｘ、かつ、０．８≦ｘ≦１．７の一般式で表される珪素酸化物を適用している。
このため、ｘの値が１．７よりも大きい例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）を第１層の金属酸化物として適用する構成、および、ｘの値が０．８よりも小さい珪素酸化物を第１層の金属酸化物として適用する構成と比べて、酸素の透過度を下げることが可能となる。したがって、接着層の劣化、変質をより抑えることが可能となる。
【００１４】
そして、本発明のクロスダイクロイックプリズムでは、前記金属酸化物は、酸化アルミニウムであることが好ましい。
【００１５】
この発明によれば、金属酸化物として、酸化アルミニウムを適用している。
このため、酸化シリコンを第１層の金属酸化物として適用する構成と比べて、酸素の透過度を下げることが可能となる。したがって、接着層の劣化、変質をより抑えることが可能となる。また、第１層の上にイオンアシスト蒸着法により緻密な多層膜を形成することにより光学特性を安定化させることが可能となり、より良好な画像を表示させることが可能となる。さらに、低温蒸着が可能なため、接着剤を容易に選択可能となる。
【００１６】
また、本発明の光学装置は、上記のクロスダイクロイックプリズムと、このクロスダイクロイックプリズムの外側に位置している４面のうち３面にそれぞれ近接配置される液晶パネルと、前記クロスダイクロイックプリズムの前記４面のうち前記３面以外の面に対向配置される投射レンズと、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明のプロジェクタは、上記の光学装置を備えたことを特徴とする。
【００１８】
これらの発明によれば、良好な画像を表示させることが可能な上記のようなクロスダイクロイックプリズムを、光学装置、プロジェクタに設けている。
このため、良好な画像を投射可能な光学装置、プロジェクタを提供できる。
【００１９】
そして、本発明のクロスダイクロイックプリズムの製造方法は、上記のクロスダイクロイックプリズムの製造方法であって、前記第１層の上に形成する多層膜を、イオンアシストを伴う蒸着により形成することを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、第１層の上に形成する多層膜を、イオンアシストを伴うイオンアシスト蒸着法により形成している。
このため、緻密な膜を形成可能かつ低温蒸着可能なイオンアシスト蒸着法により第１層の上に多層膜を形成するので、光学特性を安定化させることが可能となり、より良好な画像を表示させることが可能となる。
また、低温蒸着が可能なため、接着剤の屈折率を三角柱プリズムの基材のガラスと同じにする制約があったとしても、接着剤を容易に選択可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態に係るプロジェクタについて図面に基づいて説明する。
【００２２】
［プロジェクタの構成］
図１は、本発明の一実施形態に係るプロジェクタの内部に設けられる光学系を模式的に示す図である。図２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る。図３は、クロスダイクロイックプリズムの光軸面での断面を模式的に示す断面図である。
【００２３】
図１において、プロジェクタ１は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調し、スクリーンなどの投射面上に拡大投射する。このプロジェクタ１は、図示しない外装ケースと、光学ユニット２と、図示しない電源ユニットおよび冷却ユニットとを含んで構成される。
【００２４】
光学ユニット２は、インテグレータ照明光学系２１と、色分離光学系２２と、リレー光学系２３と、光学装置３と、光学部品用筐体２５とに機能的に大別される。
【００２５】
インテグレータ照明光学系２１は、光源から射出された光束を照明光軸直交面内における照度を均一にするための光学系である。このインテグレータ照明光学系２１は、光源装置２１１、第１レンズアレイ２１２、第２レンズアレイ２１３、偏光変換素子２１４、および重畳レンズ２１５を備えて構成される。
【００２６】
光源装置２１１は、光源ランプ２１６およびリフレクタ２１７を備えている。そして、光源ランプ２１６から射出された放射状の光束は、リフレクタ２１７で反射されて略平行光束とされ、外部へと射出される。本実施形態では、光源ランプ２１６として、高圧水銀ランプを採用し、リフレクタ２１７として、放物面鏡を採用している。なお、光源ランプ２１６としては、高圧水銀ランプに限らず、例えばメタルハライドランプやハロゲンランプなどを採用してもよい。また、リフレクタ２１７として放物面鏡を採用しているが、これに限らず、楕円面鏡からなるリフレクタの射出面に平行化凹レンズを配置した構成を採用してもよい。
【００２７】
第１レンズアレイ２１２は、照明光軸方向から見てほぼ矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を具備する。各小レンズは、光源ランプ２１６から射出された光束を部分光束に分割し、照明光軸方向に射出する。
【００２８】
第２レンズアレイ２１３は、第１レンズアレイ２１２と略同様の構成であり、小レンズがマトリクス状に配列された構成を具備する。この第２レンズアレイ２１３は、重畳レンズ２１５とともに、第１レンズアレイ２１２の各小レンズの像を光学装置３の後述する液晶パネル３１上に結像させる機能を有する。
【００２９】
偏光変換素子２１４は、第２レンズアレイ２１３からの光を略１種類の偏光光に変換するものであり、これにより、光学装置３での光の利用効率が高められている。具体的に、偏光変換素子２１４によって略１種類の偏光光に変換された各部分光束は、重畳レンズ２１５によって最終的に光学装置３の後述する液晶パネル３１上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネル３１を用いたプロジェクタでは、１種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源ランプ２１６からの光束の略半分が利用されない。このため、偏光変換素子２１４を用いることにより、光源ランプ２１６から射出された光束を略１種類の偏光光に変換し、光学装置３における光の利用効率を高めている。なお、このような偏光変換素子２１４は、例えば、特開平８−３０４７３９号公報に紹介されている。
【００３０】
色分離光学系２２は、２枚のダイクロイックミラー２２１，２２２と、反射ミラー２２３とを備える。インテグレータ照明光学系２１から射出された複数の部分光束は、２枚のダイクロイックミラー２２１，２２２により赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離される。
【００３１】
リレー光学系２３は、入射側レンズ２３１と、リレーレンズ２３３と、反射ミラー２３２，２３４とを備える。このリレー光学系２３は、色分離光学系２２で分離された色光である青色光を光学装置３の後述する青色光用の液晶パネル３１まで導く機能を有している。
【００３２】
この際、色分離光学系２２のダイクロイックミラー２２１では、インテグレータ照明光学系２１から射出された光束のうち、青色光成分と緑色光成分とは透過し、赤色光成分は反射する。ダイクロイックミラー２２１によって反射した赤色光は、反射ミラー２２３で反射し、フィールドレンズ２１８を通って、後述する赤色光用の液晶パネル３１に到達する。このフィールドレンズ２１８は、第２レンズアレイ２１３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。他の緑色光、青色光用の液晶パネル３１の光入射側に設けられたフィールドレンズ２１８も同様である。
【００３３】
また、ダイクロイックミラー２２１を透過した青色光と緑色光のうちで、緑色光は、ダイクロイックミラー２２２によって反射し、フィールドレンズ２１８を通って、後述する緑色光用の液晶パネル３１に到達する。一方、青色光は、ダイクロイックミラー２２２を透過してリレー光学系２３を通り、さらにフィールドレンズ２１８を通って、後述する青色光用の液晶パネル３１に到達する。
【００３４】
なお、リレー光学系２３には、３つの色光のうちの青色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、赤色光を通す構成としてもよい。
【００３５】
光学装置３は、入射された光束を画像情報に応じて変調してカラー画像（光学像）を形成し、形成したカラー画像を拡大投射する。この光学装置３は、図１に示すように、３つの液晶パネル３１（赤色光用の液晶パネルを３１Ｒ、緑色光用の液晶パネルを３１Ｇ、青色光用の液晶パネルを３１Ｂとする）と、これら液晶パネル３１の光束入射側および光束射出側にそれぞれ対向配置される入射側偏光板３２および光学変換板３３と、クロスダイクロイックプリズム３４と、ヘッド体４と、投射レンズ５とを備える。そして、これらのうち、３つの液晶パネル３１、３つの光学変換板３３、およびクロスダイクロイックプリズム３４は一体化され、光学装置本体３０を構成する。なお、光学装置本体３０は、具体的な構成は後述するが、液晶パネル３１、光学変換板３３、およびクロスダイクロイックプリズム３４以外に、液晶パネル３１を保持する保持枠、第２光学変換板３３Ｂを保持するとともに液晶パネル３１をクロスダイクロイックプリズム３４に取り付ける保持部材などを備える。
【００３６】
入射側偏光板３２は、偏光変換素子２１４で偏光方向が略一方向に揃えられた各色光が入射され、入射された光束のうち、偏光変換素子２１４で揃えられた光束の偏光軸と略同一方向（第１偏光方向）の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。この入射側偏光板３２は、図示を省略するが、透光性基板上に偏光膜が貼付された構成を有している。なお、本実施形態では、入射側偏光板３２を光学装置本体３０と別体で構成しているが、光学装置本体３０と一体化する構成を採用してもよい。また、透光性基板を用いずに、偏光膜をフィールドレンズ２１８に貼り付ける構成を採用してもよい。
【００３７】
液晶パネル３１は、図示は省略するが、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶が密閉封入された構成を有し、前記制御基板から出力される駆動信号に応じて、前記液晶の配向状態が制御され、入射側偏光板３２から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。
【００３８】
光学変換板３３は、第１光学変換板３３Ａと、第２光学変換板３３Ｂとから構成されている。
【００３９】
第１光学変換板３３Ａは、前述の入射側偏光板３２と略同様の構成を有し、入射された光束のうち、所定方向（第２偏光方向）の偏光光のみを透過させ、その他の光束を吸収するものである。
【００４０】
第２光学変換板３３Ｂは、液晶パネル３１から射出された光束のうち、所定方向の偏光光のみを透過させ、その他の光束を吸収するとともに、液晶パネル３１から射出された光束の視野角を拡大する。
【００４１】
クロスダイクロイックプリズム３４は、光学変換板３３から入射される赤色光、青色光、および緑色光を合成してカラー画像を形成し、投射レンズ５に出射する。なお、クロスダイクロイックプリズム３４の詳細な説明については後述する。
【００４２】
投射レンズ５は、先端部分が図示しない外装ケースから露出可能に配置され、クロスダイクロイックプリズム３４にて形成されたカラー画像を拡大投射する。この投射レンズ５は、筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成されている。また、この投射レンズ５には、複数のレンズの相対位置を変更するレバーが設けられ、投射像のフォーカス調整、および倍率調整可能に構成されているものであってもよい。
【００４３】
ヘッド体４は、例えばアルミニウム合金またはマグネシウム合金などの金属材料から構成され、光学装置本体３０および投射レンズ５を一体化するとともに、一体化したユニットを光学部品用筐体２５に対して取り付けるものである。
【００４４】
光学部品用筐体２５は、合成樹脂製の成形品であり、内部に所定の照明光軸が設定され、上述した光学部品３１〜３４を照明光軸に対する所定位置に配置する。なお、光学部品用筐体２５は、合成樹脂製の成形品に限らず、その他、金属製部材から構成してもよい。
【００４５】
〔クロスダイクロイックプリズムの構成〕
クロスダイクロイックプリズム３４は、光学変換板３３から射出された各色光がそれぞれ入射される３つの入射端面を備え、色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム３４は、図２に示すように、４つの三角柱プリズムとしてのダイクロイックプリズム３４１の頂角同士を中央部に近接させて貼り合わせ、平面視正方形状に形成されている。すなわち、赤色光用の液晶パネル３１Ｒからの赤色光が入射する赤色光側ダイクロイックプリズム３４１Ａと、青色光用の液晶パネル３１Ｂからの青色光が入射する青色光側ダイクロイックプリズム３４１Ｂと、緑色光が入射する緑色光側ダイクロイックプリズム３４１Ｃと、合成された光が出射する投射レンズ側ダイクロイックプリズム３４１Ｄとの頂角同士を近接させて平面視正方形状に形成されている。これら赤色光側ダイクロイックプリズム３４１Ａなどは、ＢＫ７と称され、ｄ線の屈折率が１．５１６３３の硼珪クラウン光学ガラスにより形成されている。
【００４６】
また、このようなクロスダイクロイックプリズム３４は、赤色光側ダイクロイックプリズム３４１Ａおよび投射レンズ側ダイクロイックプリズム３４１Ｄを組み合わせた第１プリズムペア３４５Ａと、青色光側ダイクロイックプリズム３４１Ｂおよび緑色光側ダイクロイックプリズム３４１Ｃを組み合わせた第２プリズムペア３４５Ｂとを接着することにより形成される。なお、クロスダイクロイックプリズム３４の詳細な製造方法については後述する。
【００４７】
これらのダイクロイックプリズム３４１には、図３に示すように、光学変換板３３からの光が入射または投射レンズ５に光を出射する入出射面３４２Ａが設けられている。
【００４８】
また、第１プリズムペア３４５Ａにおける投射レンズ側ダイクロイックプリズム３４１Ｄの赤色光側ダイクロイックプリズム３４１Ａに対向する面、および、第２プリズムペア３４５Ｂにおける青色光側ダイクロイックプリズム３４１Ｂの緑色光側ダイクロイックプリズム３４１Ｃに対向する面には、波長選択性反射膜３４３が設けられる反射膜形成面３４２Ｂが設けられている。この反射膜形成面３４２Ｂの表面には、青色光のみを反射し、他の波長の光を透過する青色光反射膜３４３Ａが形成されている。また、この青色光反射膜３４３Ａは、第１および第２プリズムペア３４５Ａ，３４５Ｂを貼りつけてクロスダイクロイックプリズム３４とした際に、同一平面上で２分割された状態で配置されるように形成されている。
【００４９】
ここで、青色光反射膜３４３Ａは、誘電体多層膜とも称され、反射膜形成面３４２Ｂに接する側から酸化シリコン（ＳｉＯ２）の薄膜、および酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）の薄膜を交互に合計２５層重ねることにより、数１０μｍ程度の厚さに形成されている。すなわち、青色光反射膜３４３Ａは、低屈折率の薄膜と高屈折率の薄膜とを交互に適当な厚さで積層することにより、青色光を反射する状態に形成されている。なお、低屈折率の材料としては、酸化シリコンの代わりに、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）を適用してもよい。また、高屈折率の材料としては、酸化タンタルの代わりに、酸化チタン（ＴｉＯ２）や酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を適用してもよい。
【００５０】
また、赤色光側ダイクロイックプリズム３４１Ａおよび緑色光側ダイクロイックプリズム３４１Ｃの反射膜形成面３４２Ｂに対向する面には、接着面３４２Ｃが形成されている。そして、この接着面３４２Ｃおよび青色光反射膜３４３Ａの間には、接着剤が注入されて接着層３４４が形成されている。
【００５１】
さらに、青色光側ダイクロイックプリズム３４１Ｂおよび緑色光側ダイクロイックプリズム３４１Ｃの第１プリズムペア３４５Ａに対向する面には、波長選択性反射膜３４３が設けられる反射膜形成面３４２Ｄが設けられている。この反射膜形成面３４２Ｄの表面には、波長が例えば８５０ｎｍの赤色光のみを反射し、他の波長の光を透過する赤色光反射膜３４３Ｂが形成されている。この赤色光反射膜３４３Ｂは、第１および第２プリズムペア３４５Ａ，３４５Ｂを貼りつけてクロスダイクロイックプリズム３４とした際に、同一平面上で１つの連続膜として配置されるように形成されている。すなわち、赤色光反射膜３４３Ｂおよび青色光反射膜３４３Ａは、４つのダイクロイックプリズム３４１の側面に沿って、略Ｘ字状に交差するように形成されている。また、赤色光反射膜３４３Ｂは、略Ｘ字状の交差位置において分割されることなく連続して形成されている。
【００５２】
ここで、赤色光反射膜３４３Ｂは、反射膜形成面３４２Ｄの接する側から酸化珪素物の薄膜、および酸化タンタルの薄膜を交互に合計２９層重ねることにより、数１０μｍ程度の厚さに形成されている。具体的には、赤色光反射膜３４３Ｂは、反射膜形成面３４２Ｄに接する第１層として設けられたガスバリヤ層３４３Ｂ１を備えている。このガスバリヤ層３４３Ｂ１は、ＳｉＯｘ、かつ、０．８≦ｘ≦１．７の一般式で表される可視光を透過する金属酸化物としての酸化珪素物により形成されている。また、ガスバリヤ層３４３Ｂ１の表面には、酸化タンタルの薄膜および酸化シリコンの薄膜を交互に合計２８層重ねることにより形成された多層膜３４３Ｂ２が設けられている。
【００５３】
また、赤色光側ダイクロイックプリズム３４１Ａおよび投射レンズ側ダイクロイックプリズム３４１Ｄの第２プリズムペア３４５Ｂに対向する面には、平坦な接合面３４２Ｅが形成されている。さらに、この接合面３４２Ｅおよび赤色光反射膜３４３Ｂの間にも、接着剤による接着層３４４が形成されている。
【００５４】
なお、図３において、波長選択性反射膜３４３および接着層３４４は、説明を分かりやすくするため厚み寸法を大きく表示しているが、実際にはダイクロイックプリズム３４１の表面に厚み寸法が数１０μｍとなるように膜状に形成されるものであり、ダイクロイックプリズム３４１の大きさに対して微小寸法に形成されている。
【００５５】
以上の構成により、クロスダイクロイックプリズム３４は、赤色光側ダイクロイックプリズム３４１Ａに入射した赤色光を赤色光反射膜３４３Ｂで投射レンズ側ダイクロイックプリズム３４１Ｄに反射させ、青色光側ダイクロイックプリズム３４１Ｂに入射した青色光を青色光反射膜３４３Ａで投射レンズ側に反射させ、緑色光側ダイクロイックプリズム３４１Ｃから入射した緑色光をそのまま投射レンズ側ダイクロイックプリズムに透過させて、各色光を合成してカラー画像を形成し、投射レンズ側ダイクロイックプリズム３４１Ｄの入出射面３４２Ａから出射する。
【００５６】
［クロスダイクロイックプリズムの製造方法］
次に、上述したようなクロスダイクロイックプリズム３４の製造方法について、図４および図５に基づいて説明する。図４は、クロスダイクロイックプリズムの製造方法を示す図であり、（Ａ）は青色光側ダイクロイックプリズムおよび緑色光側ダイクロイックプリズムを製造治具に載置する工程を示す図、（Ｂ）は、青色光側ダイクロイックプリズムおよび緑色光側ダイクロイックプリズムを接着する工程を示す図、（Ｃ）は第２プリズムペアにガスバリヤ層を形成する工程を示す図、（Ｄ）は第２プリズムペアに多層膜部を形成する工程を示す図、（Ｅ）は第１および第２プリズムペアを組み合わせて接着する工程を示す図である。図５は、第１および第２プリズムペアが接着固定されて形成されたクロスダイクロイックプリズムを示す斜視図である。なお、図４においては、説明を分かり易くするため、図３と同様に波長選択性反射膜３４３および接着層３４４の厚み寸法は実際よりも誇張して大きく表示している。
【００５７】
クロスダイクロイックプリズム３４を製造するためには、まず、４つのダイクロイックプリズム３４１を製作する。すなわち、例えばＢＫ７と称される硼珪クラウン光学ガラスを切削および研磨することで断面略直角二等辺三角形の三角柱のダイクロイックプリズム３４１を製造する。
【００５８】
次に、このようにして製作されたダイクロイックプリズム３４１のうち、青色光側ダイクロイックプリズム３４１Ｂの反射膜形成面３４２Ｂの表面に、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、青色光反射膜３４３Ａを形成する。また、投射レンズ側ダイクロイックプリズム３４１Ｄの反射膜形成面３４２Ｂの表面にも、青色光反射膜３４３Ａを形成する。
【００５９】
この後、図４（Ａ）に示すように、青色光側ダイクロイックプリズム３４１Ｂおよび緑色光側ダイクロイックプリズム３４１Ｃを、青色光反射膜３４３Ａおよび接着面３４２Ｃが対向する状態で、例えば図示しない製造治具の載置面に載置する。そして、青色光反射膜３４３Ａおよび接着面３４２Ｃの間に接着剤を注入し、青色光側ダイクロイックプリズム３４１Ｂおよび緑色光側ダイクロイックプリズム３４１Ｃを互いに近接させる方向に押し付ける。なお、この接着剤としては、透光性、ガラス接着性、精密性が良好な接着剤、例えば商品名ＵＴ２０（株式会社アーデル製）などが用いられる。これにより、接着剤を青色光反射膜３４３Ａおよび接着面３４２Ｃの間全体に均一に充填させることが可能となり、略薄膜状の接着層３４４が形成される。そして、図４（Ｂ）に示すように、接着剤が固化して、第２プリズムペア３４５Ｂが形成される。
また、ここでは、図示しないが、赤色光側ダイクロイックプリズム３４１Ａおよび投射レンズ側ダイクロイックプリズム３４１Ｄを同様に接着して、第１プリズムペア３４５Ａを形成する。
【００６０】
そして、図４（Ｃ）に示すように、第２プリズムペア３４５Ｂの反射膜形成面３４２Ｄの表面に、蒸着法、スパッタ法などを用いて、ＳｉＯｘ、かつ、０．８≦ｘ≦１．７の一般式で表される酸化珪素物のガスバリヤ層３４３Ｂ１を形成する。ここで、ガスバリヤ層３４３Ｂ１の成膜は、例えば１５０℃以下の低温、かつ、極めて酸素濃度が低い雰囲気のチャンバー内で実施される。これにより、接着層３４４が劣化、変質することを防止できる。
この後、図４（Ｄ）に示すように、ガスバリヤ層３４３Ｂ１の表面に、イオンアシスト蒸着法を用いて、多層膜３４３Ｂ２を形成する。これにより、第２プリズムペア３４５Ｂに、赤色光反射膜３４３Ｂが形成される。
ここで、ガスバリヤ層３４３Ｂ１および多層膜３４３Ｂ２の成膜は、同一の装置で連続的に実施してもよいし、異なる装置で非連続に実施してもよい。
【００６１】
この後、第１および第２プリズムペア３４５Ａ，３４５Ｂを組み合わせて、図４（Ｅ）に示すように、第２プリズムペア３４５Ｂに形成された赤色光反射膜３４３Ｂと、第１プリズムペア３４５Ａの接合面３４２Ｅとの間に接着剤を注入し、接着層３４４を形成させてこれらの第１および第２プリズムペア３４５Ａ，３４５Ｂを接着固定する。これには、例えば、第１および第２プリズムペア３４５Ａ，３４５Ｂの両端位置３４６（図５参照）において、接着層３４４が形成される位置に図示しない保持部材を挿入し、第１および第２プリズムペア３４５Ａ，３４５Ｂの位置を決定し、接着剤を注入して接着層３４４を形成する。これにより図５に示すような柱状のクロスダイクロイックプリズム３４７が形成される。この後、この柱状のクロスダイクロイックプリズム３４７を光学装置３に装着可能な大きさ（図５中破線で示す）に切断する。
以上により本実施形態のクロスダイクロイックプリズム３４が製造される。
【００６２】
［実施形態の作用効果］
上述したような本実施形態のプロジェクタ１では、クロスダイクロイックプリズム３４に、互いの側面で接着剤により接合された４つのダイクロイックプリズム３４１の側面に沿って略Ｘ字状に交差するように、複数の層からなる青色光反射膜３４３Ａおよび赤色光反射膜３４３Ｂを形成している。また、赤色光反射膜３４３Ｂを、略Ｘ字状の交差位置において分割されることなく連続して形成している。そして、この赤色光反射膜３４３Ｂに、反射膜形成面３４２Ｄに接する第１層として形成されたガスバリヤ層３４３Ｂ１を設けている。
このため、青色光側ダイクロイックプリズム３４１Ｂおよび緑色光側ダイクロイックプリズム３４１Ｃを接着剤により接合した後に、ガスバリヤ層３４３Ｂ１を形成してから多層膜３４３Ｂ２を形成することとなり、接着層３４４が多層膜３４３Ｂ２を蒸着する雰囲気にさらされることがなくなる。したがって、クロスダイクロイックプリズム３４の接着層３４４の劣化、変質を抑えることができる。よって、クロスダイクロイックプリズム３４は、画像品質に悪影響を及ぼすことなく、良好な画像を表示させることができる。
また、このようなクロスダイクロイックプリズム３４が内蔵された光学装置３やプロジェクタ１は、良好な映像を投射できる。
【００６３】
そして、第１層として設けられたガスバリヤ層３４３Ｂ１を、可視光を透過する金属酸化物で形成している。
このため、ガスバリヤ層３４３Ｂ１を、蒸着法、スパッタ法により容易に形成することができる。
【００６４】
また、ガスバリヤ層３４３Ｂ１を、ＳｉＯｘ、かつ、０．８≦ｘ≦１．７の一般式で表される珪素酸化物で形成している。
このため、ｘの値が１．７よりも大きい例えば酸化シリコンによりガスバリヤ層３４３Ｂ１を形成する構成と比べて、酸素の透過度を下げることができる。したがって、接着層３４４の劣化、変質をより抑えることができる。
特に、イオンアシスト蒸着法により多層膜３４３Ｂ２を形成する場合、プラズマで活性化された酸素イオンの雰囲気中で蒸着することとなるが、ＳｉＯｘ、かつ、０．８≦ｘ≦１．７の一般式で表される珪素酸化物を適用することにより、酸素イオンによる接着層の劣化、変質を抑えることができる。したがって、ガスバリヤ層３４３Ｂ１の上に緻密な多層膜３４３Ｂ２を形成することにより光学特性を安定化させることができ、より良好な画像を表示させることができる。
また、低温蒸着ができるため、接着剤の屈折率をダイクロイックプリズム３４１の基材の硼珪クラウン光学ガラスと同じにする制約があったとしても、接着剤を容易に選択できる。
【００６５】
［他の実施形態］
なお、本発明は上記一実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
【００６６】
例えばガスバリヤ層３４３Ｂ１を、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）により形成する構成としてもよい。
このような構成にしても、上記実施形態と同様に、酸化シリコンによりガスバリヤ層３４３Ｂ１を形成する構成と比べて、酸素の透過度を下げることができ、接着層３４４の劣化、変質をより抑えることができる。
【００６７】
また、２００℃以下の温度でも緻密な多層膜を形成できるイオンアシスト蒸着法を用いた構成について例示したが、イオンアシストを用いない通常蒸着を用いる構成としてもよい。
このような通常蒸着を用いた場合、イオンアシスト蒸着法を用いた場合と同様の緻密な多層膜を形成するためには３００℃前後の温度としなければならないが、接着層３４４が多層膜３４３Ｂ２を蒸着する雰囲気にさらされることがなくなり、クロスダイクロイックプリズム３４の接着層３４４の劣化、変質を抑えることができる。
【００６８】
さらに、赤色光反射膜３４３Ｂの第１層としてガスバリヤ層３４３Ｂ１を設けた構成について例示したが、青色光反射膜３４３Ａの第１層としてガスバリヤ層を設ける構成としてもよい。さらに、緑色光を反射する緑色光反射膜の第１層としてガスバリヤ層を設ける構成としてもよい。
【００６９】
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
【００７０】
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【実施例】
【００７１】
次に、本発明の効果を具体的な実施例に基づいて説明する。
【００７２】
［ガスバリヤ層と、酸素透過度との関係］
まず、ガスバリヤ層と、酸素透過度との関係について説明する。
ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シートに、以下の表１に示すような材料および膜厚のガスバリヤ層を成膜して、実施例１〜３、比較例１〜４のサンプルを生成した。そして、これらのサンプルで１日に透過する１ｍ２あたりの酸素量を、酸素透過度として測定した。
ここで、ＰＥＴフィルムは、厚さが１２μｍのものを用いた。
また、酸素透過度は、酸素ガス透過度測定装置  ＯＸＴＲＯＮ（ＭＯＣＯＮ社製）を利用して測定した。
さらに、ガスバリヤ層中の元素濃度は、Ｘ線光電子分光分析装置  ＳＳＸ−１００型（シリコンシステムズ社製）を利用して、ＸＰＳ法により測定した。
なお、以下において、例えばＳｉＯ０．８で表される酸化珪素物を、ｘが０．８の酸化珪素物と称して説明する。
【００７３】
【表１】
2007078779.tif 000003
【００７４】
表１に示すように、実施例１〜３のサンプルは、酸素透過度が１０ｃｃ／ｍ２／ｄａｙよりも小さいことが確認された。また、比較例１〜４のサンプルは、１０ｃｃ／ｍ２／ｄａｙよりも大きいことが確認された。
すなわち、ガスバリヤ層をｘが０．８、１．７の酸化珪素物で形成した場合、および、酸化アルミニウムで形成した場合、酸素透過度が１０ｃｃ／ｍ２／ｄａｙよりも小さくなることが確認された。
また、ガスバリヤ層をｘが０．８よりも小さいまたは１．７よりも大きい酸化珪素物で形成した場合、および、ガスバリヤ層を設けない場合、１０ｃｃ／ｍ２／ｄａｙよりも大きくなることが確認された。
これらにより、本発明の構成により酸素透過度をより低くできることが確認された。
【００７５】
［ガスバリヤ層と、光の透過率との関係］
次に、ガスバリヤ層と、光の透過率との関係について説明する。
図６は、ガスバリヤ層と、光の透過率との関係を示すグラフである。
石英ガラスに、接着剤（商品名：ＵＴ２０、アーデル製）を塗布した。さらに、その上に、以下の表２に示すようなガスバリヤ層と、多層膜とを有する赤色光反射膜を形成して、実施例１１〜１３、比較例１１，１２のサンプルを生成した。
そして、これらのサンプルに垂直に光を入射させて、光の透過率を測定した。
【００７６】
【表２】
2007078779.tif 000004
【００７７】
図６に示すように、実施例１１〜１３、比較例１１のサンプルは、比較例１２のサンプルよりも透過率が高くなることが確認された。
これにより、本発明の構成を適用しても、光の透過率の低下を招くことがないことが確認された。
【００７８】
［赤色光反射膜に設けたガスバリヤ層と、赤色光の反射率との関係］
次に、赤色光反射膜に設けたガスバリヤ層と、赤色光の反射率との関係について説明する。
石英ガラスに、接着剤を塗布し、その上に以下の表３に示すようなガスバリヤ層および多層膜を有する赤色光反射膜を形成して、実施例２１〜２４、比較例２１〜２４のサンプルを生成した。
そして、これらのサンプルに４５度の入射角度で光を入射させて、光の透過率を測定した。
【００７９】
【表３】
2007078779.tif 000005
【００８０】
ここで、表３において、光学膜厚は、λ／４＝１．０、かつ、λ＝８５０ｎｍとした場合の値である。また、２層目の材質は、酸化タンタルである。さらに、３層目以降は、酸化シリコンおよび酸化タンタルが、交互に形成されている。
【００８１】
ここでは図示しないが、実施例２１〜２４、比較例２１〜２４のサンプルのいずれにおいても、波長が８５０ｎｍの赤色光の透過率が約０％であることが確認された。すなわち、赤色光の反射率が約１００％であることが確認された。
これにより、本発明の構成を赤色光反射膜に適用しても、赤色光の反射率の低下を招くことがないことが確認された。
【００８２】
［青色光反射膜に設けたガスバリヤ層と、青色光の反射率との関係］
次に、青色光反射膜に設けたガスバリヤ層と、青色光の反射率との関係について説明する。
実施例２１のサンプルなどと同様に、以下の表４に示すようなガスバリヤ層および多層膜を有する青色光反射膜を形成して、実施例３１〜３４、比較例３１〜３４のサンプルを生成した。
そして、これらのサンプルに４５度の入射角度で光を入射させて、光の透過率を測定した。
【００８３】
【表４】
2007078779.tif 000006
【００８４】
ここで、表４において、光学膜厚は、λ／４＝１．０、かつ、λ＝５２５ｎｍとした場合の値である。また、２層目以降は、実施例２１のサンプルなどと同様の構成を有している。
【００８５】
ここでは図示しないが、実施例３１〜３４、比較例３１〜３４のサンプルのいずれにおいても、青色光の透過率が約０％であることが確認された。すなわち、青色光の反射率が約１００％であることが確認された。
これにより、本発明の構成を青色光反射膜に適用しても、青色光の反射率の低下を招くことがないことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、プロジェクタに内蔵される光学装置のクロスダイクロイックプリズムに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の一実施形態に係るプロジェクタの内部に設けられる光学系を模式的に示す図である。
【図２】前記一実施形態におけ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る。
【図３】前記一実施形態におけるクロスダイクロイックプリズムの光軸面での断面を模式的に示す断面図である。
【図４】前記一実施形態におけるクロスダイクロイックプリズムの製造方法を示す図であり、（Ａ）は青色光側ダイクロイックプリズムおよび緑色光側ダイクロイックプリズムを製造治具に載置する工程を示す図、（Ｂ）は、青色光側ダイクロイックプリズムおよび緑色光側ダイクロイックプリズムを接着する工程を示す図、（Ｃ）は第２プリズムペアにガスバリヤ層を形成する工程を示す図、（Ｄ）は第２プリズムペアに多層膜部を形成する工程を示す図、（Ｅ）は第１および第２プリズムペアを組み合わせて接着する工程を示す図である。
【図５】前記一実施形態における第１および第２プリズムペアが接着固定されて形成されたクロスダイクロイックプリズムを示す斜視図である。
【図６】本発明の実施例におけるガスバリヤ層と、光の透過率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８８】
１…プロジェクタ、３…光学装置、３４…クロスダイクロイックプリズム、３４１…三角柱プリズムとしてのダイクロイックプリズム、３４３…波長選択性反射膜、３４３Ｂ１…ガスバリヤ層、３４３Ｂ２…多層膜
【図１】
2007078779.tif 000007
【図２】
2007078779.tif 000008
【図３】
2007078779.tif 000009
【図４】
2007078779.tif 000010
【図５】
2007078779.tif 000011
【図６】
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