(57)【要約】【課題】プリズムアッセンブリの空隙の間隔を均一とし、ライトパスをクリーンに保つことにより、投影システムの利用効率を高めることのできるプリズムアッセンブリ及び其の空隙形成方法を提供する。【解決手段】まず、２つのプリズム４１，４２の接合される２つの表面のうちから１つの表面を選択し、前記表面の辺縁から一定の距離をおいた位置に少なくとも１つの凹陥部４８を形成し、さらに、スペーサが混合された粘着剤８０を前記凹陥部４８と前記表面辺縁の間に塗布し、最後に、２つのプリズム４１，４２を接合することによりプリズムアッセンブリを形成する。【選択図】図３Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのプリズムを提供するステップと、
前記少なくとも２つのプリズムの接合表面のうちから、少なくとも１つの表面を選び、且つ前記表面における前記プリズムの辺縁から一定の距離をおいた位置に、少なくとも１つの凹陥部を形成するステップと、
前記凹陥部と前記辺縁との間に粘着剤を塗布するステップと、
前記少なくとも２つのプリズムを接合して、前記少なくとも２つのプリズムの間に空隙を形成させるステップとを含むプリズムアッセンブリの空隙形成方法。
【請求項２】
前記凹陥部は細長い形状の溝である請求項１記載のプリズムアッセンブリの空隙形成方法。
【請求項３】
複数の前記凹陥部は、互いに平行に配列されており、且つ前記辺縁と平行に配置されている請求項１記載のプリズムアッセンブリの空隙形成方法。
【請求項４】
前記凹陥部の長さは前記辺縁の長さと同一或いは前記辺縁の長さより短い請求項３記載のプリズムアッセンブリの空隙形成方法。
【請求項５】
前記凹陥部はダイヤモンドホイール或いは工作機械により加工形成され、或いは化学薬品を用いたエッチングにより形成される請求項１記載のプリズムアッセンブリの空隙形成方法。
【請求項６】
前記粘着剤はスペーサ及び接着剤の混合物である請求項１記載のプリズムアッセンブリの空隙形成方法。
【請求項７】
前記接着剤はＵＶグルー（UV glue）である請求項６記載のプリズムアッセンブリの空隙形成方法。
【請求項８】
前記スペーサは一定の高度を有する請求項６記載のプリズムアッセンブリの空隙形成方法。
【請求項９】
前記スペーサは複数個のガラスボール，複数個の金属球，複数個の球状体，或いは繊維によって形成されている請求項６記載のプリズムアッセンブリの空隙形成方法。
【請求項１０】
前記スペーサの表面が金属メッキ或いは誘電体メッキを有する請求項６記載のプリズムアッセンブリの空隙形成方法。
【請求項１１】
前記スペーサは物理気相成長法により形成させるのに適した材質である請求項６記載のプリズムアッセンブリの空隙形成方法。
【請求項１２】
表面に前記粘着剤が塗布された前記プリズムを遠心分離回転盤上に置き、前記回転盤が回転する際に生じる遠心力を利用することにより、余分に出た粘着剤を前記プリズム外へ流出させる処理ステップをさらに含む請求項１記載のプリズムアッセンブリの空隙形成方法。
【請求項１３】
前記粘着剤を固化する固化処理のステップをさらに含む請求項１記載のプリズムアッセンブリの空隙形成方法。
【請求項１４】
接合表面を含み、前記接合表面の辺縁から一定の距離をおいた位置には少なくとも１つの凹陥部が形成されており、粘着剤は前記一定の距離においた位置に沿って前記少なくとも凹陥部と前記辺縁との間に塗布されるプリズムアッセンブリ。
【請求項１５】
前記粘着剤はスペーサ及び接着剤の混合物である請求項１４記載のプリズムアッセンブリ。
【請求項１６】
前記スペーサは複数個のガラスボール，複数個の金属球，複数個の球状体，或いは繊維によって形成されている請求項１５記載のプリズムアッセンブリ。
【請求項１７】
前記スペーサの表面は金属メッキ或いは誘電体メッキを有する請求項１５記載のプリズムアッセンブリ。
【請求項１８】
前記スペーサは物理気相成長法により形成させるのに適した材質である請求項１５記載のプリズムアッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプリズムアッセンブリ及び其の空隙形成方法に関し、特に、光線の屈折或いは光線の色分離に用いられ、その他の光学素子の応用にも役立つ光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターが世の中に出現して以来、科学技術の発展により消費者商品からハイテク商品まで各種領域で応用され、其の応用範囲は現在も尚絶え間なく拡大している。例えば大型の会議の講演においてプロジェクションシステムとして応用され、投影物を拡大したり或いは市販のプロジェクタースクリーンとして応用され、プレゼンテーションの内容を、瞬時にイメージとして表示する。
【０００３】
図１に示されるのは、公知の投影システム１０の構造説明図である。投影システム１０の画像形成原理は図１に示される通りで、まず、投影システム１０の照明装置１２は楕円面の光学反射特性を利用するものであり、光源１４から発する光が楕円面の反射マスク１６により反射された後、カラーホイール１８を通過してから、ライトトンネル（Light tunnel）２０内に進入し、ライトトンネル２０内でいくたびか反射された後、均一化された光線が形成され、そこから発射される。その後、ライトトンネル２０からの光線は、複数片のレンズによって組成されたリレイレンズ（Relay lens）３０と光路屈折装置（Refractive device）４０を通過して、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）チップ５０へ反射され、続いて、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）チップ５０に投射された映像信号が、光路屈折装置（Refractive device）４０を通過してプロジェクションレンズ６０内に入射され、最後にスクリーン７０上に投射され映像となる。
【０００４】
光路屈折装置（Refractive device）４０は２つの内部全反射（ＴＩＲ）プリズム４１’，４２’から成るプリズムアッセンブリであり、光線はプリズム４１’を進入後にその方向を換えて、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）チップ５０，プリズム４１’，プリズム４２’を順に通過し、はじめてスクリーン７０上に投影される、よって、プリズム４１’，４２’の間には空隙を残す必要があり、これにより光線がプリズム４１の鏡面４１０’で全反射されるようにして、一回目にプリズム４１’に侵入した光線がプリズム４２に直接入射するのを避けている。
【０００５】
公知技術のプリズムアッセンブリにおける前記空隙の形成工程は、通常は粘着剤に加えて一定の高（厚）さの物体を用いたり、或いは粘着剤でメッキ層を結合することにより、２つのプリズム４１’，４２’間に一定の間隔の空隙を形成するというものである。例えば、特許文献１中では、透明の粘着剤が２つのプリズムの間に塗布され、２つのプリズムと透明粘着剤との間の屈折率の差異を利用することにより、全反射の現象を生じさせており、これは内視鏡に応用される。
【０００６】
プリズムアッセンブリの組み立て方は、図２Ａや図２Ｂに示される通りである。まず、例えばエポキシのような粘着剤８０を、光路屈折装置（Refractive device）４０内におけるプリズム（例えばプリズム４２’）の接合面４２０’の表面周縁上に塗布し、さらに、プリズム４１’の接合面４１０’とプリズム４２’の接合面４２０’とを貼り付ける。組み立て時において、粘着剤８０は二つのプリズム４１’，４２’を互いに接合させる機能の他に、図２Ｂのように、プリズム４１’，４２’の間隔部となって空隙４０１’を形成させる。
【０００７】
別の公知の方法は図２Ｃに示されている通りであり、それは物理的気相成長法（ＰＶＤ）を用い、まずプリズム４２’における接合面４２０’の両側周縁上にメッキ層４５を気相成長させてこれを間隔部とする。メッキ層４５は連続状の間隔部である。組立て時に、粘着剤８０をメッキ層４５上に均一に分布してから、更にプリズム４１’の接合面４３（図１に示される）とプリズム４２’の接合面４２０’とを粘着させ、更に圧力を施すことで、フィルム部に分布している粘着剤８０を均一に分散させることにより、プリズム４１’，４２’の間に特定の空隙間隔を持つ光路屈折装置（Refractive device）４０を形成する。
【０００８】
しかしながら、上記プリズムアッセンブリの組立て方法では、粘着剤８０が粘状若しくは柔軟な物質であるため、それをプリズム４１’，４２’の接合面の周縁上或いは間隔部に塗布して貼り付ける際、２つのプリズム４１’，４２’間の空隙間隔は、粘着剤８０の塗布の厚み及び均一性の影響を受け易くなり、空隙間隔の厚みと均一性を正確にコントロールすることができない。これ以外に、プリズム４１’とプリズム４２’の接合時において、粘着剤８０の添加量及び分布均一性のコントロールは容易ではなく、且つ接合時に加える圧力が不均一となるという現象がしばしば起こるため、加圧接合の際に粘着剤が漏れ出すという状況が生じ易い。以上のことから、粘着剤８０の分布が不均一となり、空隙間隔の厚みと均一性にひどく影響を及ぼすだけでなく、更に接着剤が漏れ出すことによってプリズムアッセンブリを汚染したり、或いはライトパス４６が粘着剤８０によって遮ぎられたりするため、一部の光線が光路屈折装置４０に進入できずに、投影システム１０の画像品質が損なわれる。
【特許文献１】米国特許第４，１３８，１９２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
よって、如何にしてプリズムアッセンブリの空隙間隔の厚みと粘着剤塗布の均一性を正確に調整することにより、余分な粘着剤及び不均一な粘着剤の厚みの発生を防ぎ、同時にライトパスが粘着剤で汚染或いは遮へいされることもなく、光線の使用率を上昇させ、投影システム全般の利用効率を上げるかが、実に重要な課題である。
【００１０】
本発明の目的は、プリズムアッセンブリの空隙間隔の厚みを正確に制御して厚さを均一にし、且つ、余分な粘着剤及び不均一な粘着剤の発生を防ぎ、同時に公知技術において粘着剤のはみだしと分布の不均一さによりライトパスが汚染或いは遮へいされていた状況を有効的に改善し、よって光線の使用率を高め、投影システム全般の利用効率を上昇させることができるプリズムアッセンブリ及び其の空隙形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
よって、上記目的を達成するために、本発明のプリズムアッセンブリの空隙形成方法は：少なくとも２枚のプリズムを提供するステップと、それぞれのプリズムの接合される２つの表面から少なくとも１つの表面を選択し、前記表面の相対する２つの辺縁内に少なくとも１つの凹陥部をそれぞれ形成するステップと、スペーサ及び接着剤が混合された粘着剤を凹陥部と２つの辺縁の間に塗布するステップと、少なくとも前記２つのプリズムを接合させることにより、プリズム間に空隙を形成させるステップとを含む。
【００１２】
また、本発明のプリズムアッセンブリは、接合表面を含み、前記接合表面の辺縁から一定の距離をおいた位置には少なくとも１つの凹陥部が形成されており、粘着剤は前記一定の距離においた位置に沿って前記少なくとも凹陥部と前記辺縁との間に塗布されるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のプリズムアッセンブリ及び其の空隙形成方法によれば、空隙間隔の厚みを均一に保つことができ、且つライトパスへ粘着剤が漏れて入りこみライトパスを汚染するのを避けることができ、ライトパスに影響を与えない状況において、十分な光効率及び光強度と、クリーンなライトパスを確保し、これによって投影システム全体の効率を上昇させることができる。
【００１４】
本発明の上述及びその他の目的，特徴，利点をより一層明確に分かりやすくさせるために、下記では図面を用いて優れた実施例を挙げる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図面を参考にして、本発明の好ましい実施例によるプリズム及び其の空隙形成方法について説明する。なお、其の中で上述したものと同じ要素は、同じ符号によって説明を加える。
【００１６】
投影システムの組立て構造及び画像形成原理については、すでに従来の技術において説明済であるので、ここでは説明を省略する。本発明のプリズムアッセンブリ及び其の製造方法は、主に公知のプリズム４１’，４２’により構成される光路屈折装置（Refractive device）４０の欠点に改善を加えるものである。
【００１７】
図３Ａは、本発明におけるプリズム４１，４２の組立て説明図であり、図３Ｂは本発明におけるプリズムアッセンブリＭの図３ＡのＡ−Ａ’線に沿った断面図である。図３Ａにおいて、ここでのプリズムアッセンブリＭは、第１の表面４１０を有する第１のプリズム４１と、第２の表面４２０を有する第２のプリズム４２と、表面４２０に形成される少なくとも一つの凹陥部４８と、凹陥部４８と辺縁４２０ｅとの間に設けられる粘着剤８０とを備えている。プリズム４１の表面４１０とプリズム４２の表面４２０は、接合表面である接合面４４を形成し、すなわち、プリズム４１の表面４１０とプリズム４２の表面４２０は、接合面４４で同一の辺縁４２０ｅを有する。凹陥部４８は、接合面４４の辺縁４２０ｅから一定の距離ｄ１をおいた位置に形成されると共に、接合面４４の辺縁４２０ｅと平行な細長い形状の溝とすることができる。
【００１８】
本実施例において、まず提供された少なくとも２つのプリズム４１，４２を製作し、ダイヤモンドホイール等の切断具或いは工作機械、若しくは化学薬品を用いたエッチングの方法を利用して、２つの前記プリズム４１とプリズム４２の内の１つ（本実施例ではプリズム４２を例としている）の接合面４４を選択し、この接合面４４における２つの辺縁から一定の距離ｄ１を置いた所の近くに少なくとも１つの凹陥部４８を形成する。前記凹陥部４８は、前記プリズム４２の表面４２０の相対する２つの辺縁４２０ｅに対応して配置され、且つ接合面４４の辺縁４２０ｅと平行な細長い形状の溝とすることができ、前記凹陥部４８の長さは前記接合面４４の辺縁４２０ｅの長さと同等、或いは辺縁４２０ｅの長さよりも短くてもよい。この場合、複数すなわち２つの凹陥部４８は、互いに平行に配列される。さらに別の実施例では、凹陥部４８をプリズム４１の表面４１０に形成してもよい。
【００１９】
ここで注意するのは、前記凹陥部４８が形成される位置は、前記接合面４４の辺縁４２０ｅとライトパス４６との間にあり、且つ前記接合面４４及び前記ライトパス４６から、それぞれ一定の距離ｄ１を保っていなければならない、ということである。これによって粘着剤８０は、一定の距離ｄ１においた位置に沿って、前記凹陥部４８と前記接合面４４の辺縁４２０ｅとの間に塗布され、前記凹陥部４８がライトパス４６の面積を占有しないようになる。
【００２０】
図２Ｂおよび図３Ｃにおいて、前記粘着剤８０はスペーサ４７及び接着剤４９の混合物であり、前記スペーサ４７は、物理気相成長法（ＰＶＤ）で形成させるのに適した材質を選ぶ。前記スペーサ４７は表面に金属メッキが施されている複数個のガラスボール，複数個の金属球，複数個の球状体，或いは繊維によって形成されており、当然金属メッキから誘電体メッキへ置き換えることは可能である。前記スペーサ４７は一定の高度（高さ）を有し、且つスペーサ４７は互いに間隔が空いている。そして、接着剤４９と前記スペーサ４７とを混合することによって粘着剤８０が形成される。
【００２１】
このことにより、プリズム４１，４２を接合するのに粘着剤８０を使用するのが可能であり、最後に、固化処理のステップによって、前記粘着剤８０を固化する。前記接着剤４９はＵＶグルー（紫外線硬化接着剤）でもよい。詳細に説明すると、前記プリズム４１，４２の間のスペーサ４７の厚さは、プリズム４１，４２の空隙４０１の間隔の厚さと同等である。
【００２２】
前記接着剤４９と前記スペーサ４７とによって形成された粘着剤８０を前記プリズム４１或いはプリズム４２の表面に塗布し、且つ遠心分離を採用して、粘着剤８０が塗布されたプリズム４１或いはプリズム４２を回転盤上に置き、回転盤が回転する際に生じる遠心力を利用することにより、余分に出た粘着剤８０を前記プリズム４１又はプリズム４２の外へ流出させる処理ステップをさらに行なうことにより、粘着剤８０の塗布の厚さを均一にすることができ、且つスペーサ４７を均一にプリズム４１或いはプリズム４２へ分布することができる。これにより、プリズム４１，４２の加圧接合時に、余分な粘着剤８０が漏れ出るのを防止して、ライトパス４６のクリーンさに影響を及ぼすのを防ぐことができる。
【００２３】
以上述べたとおり、本発明は上記技術を用いて少なくとも２つのプリズム４１，４２を接合し、プリズム４１及びプリズム４２の間に前記空隙４０１を形成することにより、粘着剤８０の厚さ及び塗布が不均一であることにより空隙４０１の間隔の厚さが不均一になるという従来技術の問題を克服して、相当均一な空隙４０１の間隔を得ることができ、よってクリーンなライトパスを確保することができる。
【００２４】
こうして、空隙４０１の間隔の厚みを均一に保つことができ、且つライトパス４６へ粘着剤が漏れて入りこみライトパス４６を汚染するのを避けることができ、ライトパス４６に影響を与えない状況において、十分な光効率及び光強度と、クリーンなライトパス４６を確保し、これによって投影システム全体の効率を上昇させることができる。
【００２５】
本発明を好ましい実施形態によって以上のように開示したが、これは本発明を限定しようとするものではなく、当業者によれば、本発明の精神と範囲を逸脱しない限りにおいて変更および修飾を施すことができる。よって、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲で定義されたものが基準とされる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】公知の投影システムの平面図である。
【図２Ａ】公知の光学素子の立体説明図である。
【図２Ｂ】公知の光学素子の組立て説明図である。
【図２Ｃ】公知の光学素子の立体説明図である。
【図３Ａ】本発明におけるプリズムアッセンブリのプリズム接合表面を示す説明図である。
【図３Ｂ】本発明におけるプリズムアッセンブリの図３ＡのＡ−Ａ’線に沿った縦断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｂの領域ｚにおける拡大図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  投影システム（Projection system）
１２  照明装置（Illumination device）
１４  光源（Light source）
１６  反射マスク（Reflective elliptic mask）
１８  カラーホイール（Color wheel）
２０  ライトトンネル（Light tunnel）
３０  リレイレンズ（Relay lens）
４０  光路屈折装置（Refractive device）
４１，４２，４１’，４２’  プリズム（Prism）
４１０’  鏡面（Specular）
４４  接合面（Conjunction portion）
４５  メッキ層
４６  ライトパス（Light path）
４７  スペーサ（Spacers）
４８  凹陥部（Recess）
４９  接着剤（Bonding material）
５０  デジタルマイクロミラーデバイス（DMD）チップ
６０  投影レンズ（Projection lens）
７０  スクリーン（Screen）
８０  粘着剤（Adhesive）
４０１  空隙（Gas gap）
【図１】
2007108685.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2007108685.tif 000008
【図３Ｃ】
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