(57)【要約】【課題】  形状精度が良好であると共に、鏡面研磨の問題点を克服できる非球面形状の反射鏡、その製造方法及びその反射鏡を用いた画像表示装置を提供する。【解決手段】  切削加工又は研削加工により得られた算術平均粗さＲａが５ｎｍを超える非球面形状の表面２１を有する基材２と、非球面形状の表面２１に設けられた塗膜３と、塗膜３上に設けられた反射膜４とを有する反射鏡１とする。算術平均粗さＲａが５ｎｍを超える非球面形状の表面２１を有する基材２の非球面形状面を鏡面研磨せずに塗膜３を設け、塗膜３上に反射膜４を形成する。【選択図】  図１
2007256421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削加工又は研削加工により得られた算術平均粗さＲａが５〜５００ｎｍの非球面形状
の表面を有する基材と、
前記非球面形状の表面に設けられた塗膜と、
前記塗膜上に設けられた反射膜と
を有することを特徴とする反射鏡。
【請求項２】
算術平均粗さＲａが５〜５００ｎｍの非球面形状の表面を有する基材の前記非球面形状
の表面に塗膜を設ける塗装工程と、
前記塗膜上に反射膜を設ける反射膜形成工程と
を有することを特徴とする反射鏡の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の反射鏡の製造方法において、
前記塗膜を形成する塗装組成物の２５℃における粘度が３．５〜０．３ｃＰの範囲であ
ることを特徴とする反射鏡の製造方法。
【請求項４】
請求項２記載の反射鏡の製造方法において、
前記塗膜を形成する塗装組成物が、一般式：ＲＳｉＸ３（式中、Ｒは重合可能な反応基
を有する炭素数が２以上の有機基を表し、Ｘは加水分解可能な官能基を表す）で示される
有機ケイ素化合物を含有することを特徴とする反射鏡の製造方法。
【請求項５】
請求項１記載の反射鏡を、投射光を広角化する反射鏡として用いたことを特徴とする画
像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアプロジェクションテレビなどの画像表示装置の投射光の反射に好適に用
いられる非球面の反射鏡、その製造方法及びその反射鏡を用いた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リアプロジェクションテレビは、画像エンジン部からの画像信号に応じて変調された光
を投射光学系によって投射し、投射光を一つ又は複数の反射鏡の反射によりスクリーンに
投影することにより、画像をスクリーンに表示する。薄型化を目指したリアプロジェクシ
ョンテレビでは、投射光を反射する反射鏡の中に投射光を広角化して上方に反射する軸対
称非球面形状の反射鏡が用いられる場合がある。
【０００３】
このような軸対称非球面形状の反射鏡の製造方法としては、従来、射出成形により成形
した鏡面形状の樹脂基材に反射膜を設ける方法がある。また、金属材料から切削加工や研
削加工で鏡面の形状に削り出した金属基材を更に鏡面研磨した後、反射膜を設ける方法が
ある。
【０００４】
非球面形状の鏡面研磨には次に示すような先行文献がある。
【特許文献１】特開平７−１００７５１号公報
【特許文献２】特開２００２−２００５４８号公報
【特許文献３】特開２００４−３５１５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、射出成形で得られる樹脂成形品の精度はリアプロジェクションテレビに
用いる反射鏡には不十分である。また、削り出し加工では、非球面の形状精度は容易に得
られるが、削り出しで得られる表面には加工痕が残り、表面粗さが鏡面には粗すぎるため
、鏡面として必要な表面粗さになるように鏡面研磨をする必要がある。
【０００６】
非球面形状の鏡面研磨には、非常に困難が伴う。例えば、前述した特許文献１の非球面
金型研磨方法では、以下の問題点がある。（１）非球面形状などの傾斜のある面を研磨す
る場合その面に対して垂直にかかる荷重をフィードバックする必要があるため、Ｂ軸など
の付いている高価な加工機を用いる必要がある。（２）ポリッシャーによる研磨量の分布
は、加工条件の変化つまり、加工点の変化と共に変化してしまう。前加工の形状誤差の形
状によっても研磨量の分布が変化するため、修正加工を行うためには、あらかじめこれら
諸条件の変化による研磨量の変化を考慮しておく必要がある。（３）研磨で形状精度を改
善するにはかなりの時間を必要とする。（４）研磨加工では、外周部分の研磨量が増加す
るなど一定の傾向があることが多い、そのため、研磨加工により生ずるであろう形状誤差
をあらかじめを考慮して切削・研削加工による加工形状を設計形状から修正する必要があ
る。（５）基材の材質を変更した場合、加工条件をすべて見直さなければならない。
【０００７】
特許文献２の研磨方法では、特許文献１の問題点に加えて、研磨での加工量は極めて少
ないため、前加工の状態でクラックなどの無い鏡面に加工しておかなければならないとい
う問題点がある。
【０００８】
特許文献３の精密研磨工具及び精密研磨方法では、上記（４）及び（５）の問題点に加
えて、研磨で表面粗さを向上させる際に、形状精度が劣化してしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、形状精度が良好であると共に、鏡面研磨
の問題点を克服できる非球面形状の反射鏡を提供することを目的とする。
また、本発明は、かかる反射鏡の製造方法を提供することを目的とする。
更に、本発明は、かかる反射鏡を用いた画像表示装置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】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するため、第１に、切削加工又は研削加工により得られた算
術平均粗さＲａが５〜５００ｎｍの非球面形状の表面を有する基材と、前記非球面形状の
表面に設けられた塗膜と、前記塗膜上に設けられた反射膜とを有することを特徴とする反
射鏡を提供する。
【００１１】
この反射鏡は、鏡面研磨をしないで基材表面に設けた塗膜で基材表面の凹凸（加工痕）
を埋めて平滑化し、平滑な塗膜面上に反射膜が設けられている構造を有する。形状精度は
切削加工又は研削加工により確保できる。そのため、基材表面に塗膜を設けるという方法
で、反射鏡に必要な表面粗さが簡便に得られ、多大な研磨時間が必要になる、高価な装置
が必要、形状精度が劣化する、条件設定の煩雑さといった鏡面研磨の問題点を克服できる
。
【００１２】
本発明は、第２に、算術平均粗さＲａが５〜５００ｎｍの非球面形状の表面を有する基
材の前記非球面形状の表面に塗膜を設ける塗装工程と、前記塗膜上に反射膜を設ける反射
膜形成工程とを有することを特徴とする反射鏡の製造方法を提供する。
【００１３】
この反射鏡の製造方法によれば、基材表面に塗膜を設けるという簡便な方法により、基
材表面の凹凸を埋めて平滑化し、反射鏡に必要な表面粗さを得るもので、多大な研磨時間
が必要になる、高価な装置が必要、形状精度が劣化する、条件設定の煩雑さといった鏡面
研磨の問題点を克服できる。形状精度は基材の加工により確保することができる。
【００１４】
本発明は、第３に、上記第２の反射鏡の製造方法において、前記塗膜を形成する塗装組
成物の２５℃における粘度が３．５〜０．３ｃＰの範囲であることを特徴とする反射鏡の
製造方法を提供する。
【００１５】
塗膜で基材表面の凹凸を埋めて平滑化するために、塗膜を形成する塗装組成物の粘度が
重要になり、粘度が高すぎると、塗膜自体の平滑化が困難になり、一方、粘度が低すぎる
と、基材表面の凹凸を埋めて平滑化することが困難になる。
【００１６】
本発明は、第４に、上記第２の反射鏡の製造方法において、前記塗膜を形成する塗装組
成物が、一般式：ＲＳｉＸ３（式中、Ｒは重合可能な反応基を有する炭素数が２以上の有
機基を表し、Ｘは加水分解可能な官能基を表す）で示される有機ケイ素化合物を含有する
ことを特徴とする反射鏡の製造方法を提供する。
【００１７】
この有機ケイ素化合物は、フィルム形成材料として基材表面及び塗膜上に設けられる反
射膜との密着性に優れ、基材表面の凹凸を埋めて平滑化するために好適である。
【００１８】
本発明は、第５に、上記第１の反射鏡を、投射光を広角化する反射鏡として用いたこと
を特徴とする画像表示装置を提供する。
【００１９】
上記反射鏡は、形状精度、表面の平滑性が良好であり、高性能な非球面形状の反射鏡で
あるため、この反射鏡を投射光を広角化する反射に用いた画像表示装置は、薄型化と画質
の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の反射鏡、その製造方法及び画像表示装置の実施の形態について説明する
が、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００２１】
図１（ａ）〜（ｃ）に、本発明の反射鏡の製造工程のフローチャートを示す。図１（ｃ
）に示す反射鏡１を製造するための図１（ａ）に示す基材２は、切削加工又は研削加工に
より軸対称非球面等の非球面形状に形成された金属製、プラスチック製、セラミックなど
である。切削加工は工具として刃物を用いて工作物を削って所定の形状に加工する加工法
であり、研削加工は工具として砥石を用いて工作物の表面を削って所定の形状に加工する
加工法である。軸対称非球面形状は、工作物を回転させながら工具を工作物の径方向に所
定の送りピッチで移動させつつ軸方向への工作物又は工具の相対距離を制御することによ
り形成することができる。
【００２２】
切削加工又は研削加工により得られる表面の算術平均粗さＲａは、中仕上げで約２０ｎ
ｍ程度である。反射鏡に必要な表面の算術平均粗さＲａは５ｎｍ未満である。切削加工又
は研削加工で算術平均粗さＲａが５ｎｍ未満の鏡面仕上げ面を得ることも不可能ではない
が、加工時間が極めて長くなり、現実的でない。切削加工又は研削加工により得られる算
術平均粗さＲａは通常５ｎｍ以上〜数μｍの範囲であるが、塗膜で被覆できる算術平均粗
さＲａは５ｎｍ〜５００ｎｍ程度である。切削加工又は研削加工された非球面形状の表面
２１には、送りピッチの波状の凹凸が加工痕として形成されている。
【００２３】
本発明の反射鏡の製造工程では、図１（ｂ）に示すように、基材２の非球面形状の表面
２１に塗膜３を設ける塗装工程を有し、塗膜３で基材２の表面２１の凹凸を被覆し、基材
２表面に新たに塗膜３の表面を設け、この塗膜３表面の平滑性を利用して反射鏡として必
要な表面粗さを得るものである。
【００２４】
塗膜３を形成する塗装組成物としては、基材２の削り出し表面２１の凹凸を埋めて平滑
化できること、基材２表面との密着性が良好であること、塗膜３の上に設けられる反射膜
４との密着性が良好であること、熱膨張率がこれらの基材２と反射膜４に近いこと等が求
められる。
【００２５】
このような塗装組成物のフィルム形成成分として、一般式：ＲＳｉＸ３（式中、Ｒは重
合可能な反応基を有する炭素数が２以上の有機基を表し、Ｘは加水分解可能な官能基を表
す）で示される有機ケイ素化合物を好ましく用いることができる。上記有機ケイ素化合物
のＲの重合可能な反応基を有する有機基としては、例えばビニル基，アリル基，アクリル
基，メタクリル基，エポキシ基，メルカプト基，シアノ基，イソシアノ基，アミノ基等を
例示することができる。また、Ｘの加水分解可能な官能基の具体的なものとして、メトキ
シ基，エトキシ基，メトキシエトキシ基等のアルコキシ基、クロロ基，ブロモ基等のハロ
ゲン基、アシルオキシ基等が挙げられる。
【００２６】
有機ケイ素化合物の具体例としては、例えば、ビニルトリアルコキシシラン、ビニルト
リクロロシラン、ビニルトリ（β−メトキシ−エトキシ）シラン、アリルトリアルコキシ
シラン、アクリルオキシプロピルトリアルコキシシラン、メタクリルオキシプロピルトリ
アルコキシシラン、メタクリルオキシプロピルジアルコキシメチルシラン、γ−グリシド
オキシプロピルトリアルコキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）−エチ
ルトリアルコキシシラン、メルカプトプロピルトリアルコキシシラン、γ−アミノプロピ
ルトリアルコキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジアルコ
キシシラン等がある。
【００２７】
有機ケイ素化合物の使用量は、塗装組成物中の固形分の１０〜７０重量％、特に２０〜
６０重量％の範囲であることが望ましい。配合量が少なすぎると、反射膜との密着性が不
十分となりやすい場合がある。一方、配合量が多すぎると、塗膜３にクラックを生じさせ
、反射鏡に必要な平滑性を維持できない場合がある。
【００２８】
また、塗膜３の熱膨張率を反射膜４に近づけると共に、反射膜４との密着性を改良する
ため、平均粒径１〜２００ｎｍの無機酸化物微粒子を配合することが好ましい。このよう
な無機酸化物微粒子としては、Ｓｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｔａ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｆｅ，Ｚｎ
，Ｗ，Ｚｒ，Ｉｎ，Ｔｉから選ばれる金属の１種又は２種以上の酸化物微粒子又は複合微
粒子を例示することができる。具体的には、ＳｉＯ２，ＳｎＯ２，Ｓｂ２Ｏ５，ＣｅＯ２
，ＺｒＯ２，ＴｉＯ２等の無機酸化物微粒子を、分散媒たとえば水、アルコール系もしく
はその他の有機溶媒にコロイド状に分散させたもの、または、Ｓｉ，Ａ１，Ｓｎ，Ｓｂ，
Ｔａ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｗ，Ｚｒ，Ｉｎ，Ｔｉの無機酸化物の２種以上によって
構成される複合微粒子を水、アルコール系もしくはその他の有機溶媒にコロイド状に分散
したものを例示することができる。
【００２９】
無機酸化物微粒子の配合量は、塗装組成物中の固形分の５〜８０重量％、特に１０〜５
０重量％の範囲であることが望ましい。配合量が少なすぎると、反射膜との密着性が不十
分となる場合がある。また、配合量が多すぎると、塗膜３にクラックが生じ、反射鏡に必
要な平滑性を維持できない場合がある。
【００３０】
塗装組成物の粘度は、得られる塗膜３の平滑性に影響するため、重要な要素である。塗
膜３で基材２の表面２１の凹凸を埋めて平滑化するために、塗装組成物の２５℃における
粘度は３．５〜０．３ｃＰの範囲とすることが好ましい。粘度が高すぎると、塗膜３自体
の平滑化が困難になり、一方、粘度が低すぎると、基材２表面の凹凸を埋めて平滑化する
ことが困難になる場合がある。
【００３１】
また、塗装組成物の表面張力は低いほど好ましく、具体的には２５℃における水の表面
張力７２ｎｍ／ｍより低いことが好ましい。表面張力がこれより高いと、基材との濡れ性
が悪化し、塗膜の平滑性が損なわれるおそれがある。塗装組成物の表面張力を低下させる
ために、レベリング剤と呼ばれる界面活性剤を添加することが好ましい。
【００３２】
塗装組成物の基材２への塗装方法としては、軸対称非球面形状に均一な塗膜が形成でき
れば制限はないが、例えばディッピング法、スピンコート法を例示することができる。塗
装組成物を基材２へ塗布した後、乾燥、硬化を行って塗膜３を形成する。
【００３３】
塗膜３の膜厚は、基材２の表面２１の凹凸を被覆できる程度の厚さであれば制限はない
が、０．０５〜３０μｍ程度、好ましくは０．５〜１０μｍの範囲である。塗膜の膜厚が
薄すぎると、基材表面の凹凸を埋めて平滑化することが困難になり、一方、膜厚が厚すぎ
ると、塗膜の平滑性が損なわれるおそれがある。
【００３４】
なお、鏡面研磨加工では、基材表面の凹凸の最大深さまで研磨する。そのため、反射膜
が設けられる塗膜の表面と鏡面研磨する場合の反射膜が設けられる基材表面とは塗膜の厚
さの分だけ位置が異なっているが、軸対称非球面形状が塗膜の厚さの分だけ平行移動した
状態であるので、光学的な影響はない。
【００３５】
次に、図１（ｃ）に示すように、塗膜の表面に、例えば、銀、金、アルミニウム、ニッ
ケル・クロム、ニッケル・金、ロジウム等の高反射率を有する薄膜を、例えば真空蒸着法
、スパッタリング等の物理的蒸着、液体塗布、湿式メッキ等の方法で設けて反射膜４を形
成する反射膜形成工程を行う。
（実施例）
【００３６】
反射鏡の製造方法の実施例を示す。先端半径１ｍｍの単結晶ダイヤモンドバイト（株式
会社アライドマテリアル製、商品名「単結晶ダイヤモンド切削工具ニューディバイト」）
が外径６０ｍｍの円盤の外周についているフライカット工具を用いてオイルミストを吹き
つけながらアルミニウム合金（Ａ５０５６）を切削加工する。加工条件はワークの円周方
向の送りピッチ１０μｍ、径方向の送りピッチ５０μｍとし、このときの表面粗さは２０
ｎｍＲａである。
【００３７】
塗装組成物の形成方法は以下のとおりである。ブチルセロソルブ６８ｇ、メタノール１
３９ｇ、およびγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン６１ｇを混合した。この混
合液に、０．１Ｎ塩酸水溶液１７ｇを攪拌しながら滴下した。さらに３時間攪拌後、一昼
夜熟成させた。この液にメタノール分散ＳｉＯ２微粒子ゾル（触媒化成工業株式会社製、
商品名「オスカル１１３２」固形分濃度３０％）１８１ｇ、ジグリセロールポリグリシジ
ルエーテル（ナガセケムテックス株式会社製、商品名「デナコールＥＸ−４２１」）２６
ｇ過塩素酸マグネシウム３ｇ、シリコン系界面活性剤（日本ユニカー株式会社製、商品名
「Ｌ−７００１」）０．１５ｇ、シリコン系界面活性剤（日本ユニカー株式会社製、商品
名「Ｌ−７６０４」）０．０５ｇ、フェノール系酸化防止剤（川口化学工業株式会社製、
商品名「アンテージクリスタル」）０．６ｇ、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤（チバ
スペシャルティケミカルズ株式会社製、商品名「ＴＩＮＵＶＩＮ２１３」）３．７ｇを添
加し４時間攪拌後、一昼夜熟成させて塗液とした。この塗装組成物の２５℃における粘度
は、２．０ｃＰであった。
【００３８】
この塗装組成物を旋削加工後のアルミニウム合金製の基材上に浸漬方法（引き上げ速度
３５ｃｍ／ｍｉｎ）にて塗布した。塗布した基材を１２５℃で３時間加熱硬化処理して基
材上に膜厚２．５μｍの塗膜を形成させた。
【００３９】
塗膜を形成した基材上に真空蒸着法で反射膜を形成した。この反射鏡の算術平均粗さＲ
ａを非接触式粗さ計で測定したところ、５ｎｍ未満であった。また、３次元測定器で形状
精度を測定したところ、許容誤差内であった。
【００４０】
このようにして得られる本発明の反射鏡１は、基材２の切削加工又は研削加工により得
られた算術平均粗さＲａが５ｎｍを超える軸対称非球面形状の凹凸表面２１が平滑な表面
を有する塗膜３で覆われ、平滑な塗膜３表面に反射膜４が設けられている構造となってい
る。
【００４１】
本発明の反射鏡１は、基材の軸対称非球面形状の創成を切削加工又は研削加工により容
易に得られる中仕上げ程度の表面粗さに留めることができ、非常に困難な軸対称非球面形
状の鏡面研磨を行う必要がない。
【００４２】
そのため、多大な研磨時間が必要になる、高価な装置が必要、形状精度が劣化する、条
件設定の煩雑さといった鏡面研磨の問題点を克服できる。非球面形状の形状精度は切削加
工又は研削加工により得られるため、鏡面として必要な形状精度は良好である。しかも、
塗膜３が組立てなどで生じる擦り傷などから基材２を保護することができる。また、塗膜
３が傷ついた場合でも、塗膜３を剥がし膜付けしなおすことで修復が可能である。
【００４３】
次に、本発明の反射鏡を用いた画像表示装置の一実施形態について、図２を参照して説
明する。この画像表示装置１０は薄型のリアプロジェクションテレビである。薄型の筐体
１１の正面に正面のほとんどの面積を占める透過型のスクリーン１２が配置され、このス
クリーン１２で画像が表示される。筐体１１内の下部のスクリーン１２の裏側に配置され
ている支持枠１３内に収納されている画像エンジン部１４からの画像信号に応じて変調さ
れた光を投射光学系１５によってほぼ垂直上方に投射し、投射光を平面鏡の第１ミラー１
６で後方の第２ミラー１７へ反射し、軸対称非球面の鏡面の第２ミラー１７が投射光を広
角化して筐体１１の天井面側へ反射し、筐体１１の天井面の平面の第３ミラー１８によっ
て第２ミラー１７からの投射光が反射され、スクリーン１２の裏面全体に投射光が投影さ
れ、スクリーン１２を透過した光により画像が表示される。
【００４４】
本発明の反射鏡は、この画像表示装置１０の第２ミラー１７として用いられる。第２ミ
ラー１７は、投射光を反射して広角化する機能を有し、正確に光を進行させる上で重要な
部品であり、精密な軸対称非球面形状が要求される。本発明の反射鏡は、このような用途
に好適である。また本発明の反射鏡は、例えば原稿を読み取るスキャナーの光学ヘッドに
用いることができる。スキャナーの光学ヘッドにおいては、原稿から反射した光源の光を
固体撮像素子へ縮小投影する光学系へ反射して導く反射鏡として用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の反射鏡は、例えばリアプロジェクションテレビの中に配置される投射光を広角
化する反射鏡として利用可能である。
本発明の反射鏡の製造方法は、かかる反射鏡を製造する分野に利用可能である。
本発明の画像表示装置は、リアプロジェクションテレビとして利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の反射鏡の製造工程を示す断面図である。
【図２】本発明の反射鏡を用いた画像表示装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４７】
１：反射鏡、２：基材、２１：非球面の表面、３：塗膜、４：反射膜、１０：画像表示
装置、１１：筐体、１２：スクリーン、１３：支持枠、１４：画像エンジン部、１５：投
射光学系、１６：第１ミラー、１７：第２ミラー、１８：第３ミラー
【図１】
2007256421.tif 000003
【図２】
2007256421.tif 000004