(57)【要約】【課題】  光源から出射された光を連続的に時分割する色分解多面鏡を有するプロジェクタ装置を提供する。【解決手段】  光源ランプ１から出射された白色光は、放物面反射鏡２などでほぼ並行な光束となり、矩形アパーチャ３などで整形され、１枚から２枚の平凸シリンダレンズ（４ａ、４ｂ）などで構成されるコンデンサ光学系４で一方向のみに集光され、柱状色フィルタ１１に入射される。柱状色フィルタ１１から３原色を順次に照射された光変調素子７からの反射光は、投影レンズ８によってスクリーン上に結像されるが、光変調素子７で形成される１次元像を２次元像に、または細長い像を通常の矩形の像にするため、平面鏡を往復回転させるガルバノミラー９などの偏向走査ユニットを用いる。投影レンズ８から射出した光束は、この偏向走査ユニットによって、スクリーン方向に折り返されると同時に、スクリーン上を走査する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色光を放射する光源と、前記光源の放射光を集めて略単一の光束を形成する集光手段と、前記光束を変調する光変調素子と、前記光変調素子によって変調された前記光束をスクリーンに投影する投影レンズとを有するプロジェクタ装置において、
前記集光手段によって形成された前記光束を回転する柱状の色分解フィルタに入射し、時分割で分光することを特徴とするプロジェクタ装置。
【請求項２】
前記柱状の色分解フィルタは、前記光束の入射面及び出射面が平面であることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ装置。
【請求項３】
前記柱状の色分解フィルタは、前記光束の入射面及び出射面が円弧であることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ装置。
【請求項４】
前記光束が入射される前記柱状の色分解フィルタの入射面と同じ曲率の凹面を有し、前記光束の入射面が平面である第１の柱状プリズムと、
前記光束が出射される前記柱状の色分解フィルタの出射面と同じ曲率の凹面を有し、前記光束の出射面が平面である第１の柱状プリズムとを有し、
前記第１の柱状プリズム及び前記第２の柱状プリズムがそれぞれ前記柱状の色分解フィルタの入射面及び出射面に近接して設置されていることを特徴とする請求項３記載のプロジェクタ装置。
【請求項５】
前記柱状の色分解フィルタの表面が特定の波長以外の光を吸収する吸収型フィルタからなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のプロジェクタ装置。
【請求項６】
前記柱状の色分解フィルタの表面が特定の波長の光を反射し、特定の波長以外の光を透過する反射型フィルタからなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のプロジェクタ装置。
【請求項７】
前記柱状の色分解フィルタが赤、青、緑の３原色に分光することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のプロジェクタ装置。
【請求項８】
白色光を放射する光源と、前記光源の放射光を集めて略単一の光束を形成する集光手段と、前記光束を変調する光変調素子と、前記光変調素子によって変調された前記光束をスクリーンに投影する投影レンズとを有するプロジェクタ装置において、
前記集光手段によって形成された前記光束を回転する筒状の色分解フィルタに入射し、時分割で分光することを特徴とするプロジェクタ装置。
【請求項９】
前記筒状の色分解フィルタは、前記光束の入射面及び出射面が平面であることを特徴とする請求項８記載のプロジェクタ装置。
【請求項１０】
前記筒状の色分解フィルタは、前記光束の入射面及び出射面が円弧であることを特徴とする請求項８記載のプロジェクタ装置。
【請求項１１】
前記筒状の色分解フィルタは、前記光束を筒内に出射する出射面及び筒内に出射された前記光速を再び前記筒状色分解フィルタに入射する入射面が平面であることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項記載のプロジェクタ装置。
【請求項１２】
前記筒状の色分解フィルタは、前記光束を筒内に出射する出射面及び筒内に出射された前記光速を再び前記筒状色分解フィルタに入射する入射面が円弧であることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項記載のプロジェクタ装置。
【請求項１３】
前記筒状の色分解フィルタの表面が特定の波長以外の光を吸収する吸収型フィルタからなることを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項記載のプロジェクタ装置。
【請求項１４】
前記筒状の色分解フィルタの表面が特定の波長の光を反射し、特定の波長以外の光を透過する反射型フィルタからなることを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項記載のプロジェクタ装置。
【請求項１５】
前記筒状の色分解フィルタが赤、青、緑の３原色に分光することを特徴とする請求項８から１４のいずれか１項記載のプロジェクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ装置に関し、特に、光源から出射された光を連続的に時分割する色分解多面鏡を有するプロジェクタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＶ画像やパソコン出力をスクリーンに投影するプロジェクタで、画像の形成に使われる光変調素子としては、透過型の液晶パネル、反射型のマイクロミラー素子などがある。液晶パネルは、出力する画像のパターンに応じて濃度すなわち光の透過率または反射率が変化する。マイクロミラー素子は、出力する画像のパターンに応じて微小ミラーの角度を変え、各画素の反射方向を変化させ、投影レンズに入射する反射像の画素ごとに明暗を付けることで、像全体としての濃淡を形成する。
【０００３】
一般的にプロジェクタで使われる液晶パネルやマイクロミラー素子では、画像形成に必要な数の画素すなわち液晶セルや微小ミラーが２次元に配列されている。微小ミラーを２次元で配列したマイクロミラー素子としてはＤＭＤが知られている。
【０００４】
これら光変調素子は、画素を２次元に配列させることで、画像全体を一度に生成している。しかし、高画質を得るためには画素数を多くする必要があり、光学系が大きくなることや、製造上の問題でコストが上がることなどの課題もある。
【０００５】
これに対して、画素を１次元又は細長く配列させ、生成された１次元または細長い画像をガルバノミラーなどの偏向走査装置でスキャンすることにより、スクリーン上に所望の２次元画像を形成するプロジェクタ装置がある。
【０００６】
プロジェクタでカラー画像を投影する方法として、次の２つの方法が知られている。
【０００７】
一つは、ランプ等の白色光源を、複数のプリズムなどで構成される色分解光学系で３原色（赤・緑・青）の各色ごとに光路を分割し、それぞれの色に対応した光変調素子に照射し、各色の画像は複数のプリズムなどで構成される色合成光学系で合成された後、スクリーン上にカラー投影する。
【０００８】
もう一つは、ランプ等の白色光源を、円板状の色フィルタ（カラーホイール、カラーディスクなど）を回転させて時分割で３原色に分光し、順次、各色を一つの光変調素子に照射し、光変調素子を透過または反射した各色の光をそのままスクリーンに投影する。スクリーン上では、各色の画像が順次に投影されるが、視覚的な蓄積作用によって、各色が合成されたカラー画像として観察される。
【０００９】
本発明は、白色光源を時分割で３原色に分光し、画素が１次元に配置、または細長く配列された光変調素子に、各色を順次に照射する方式のプロジェクタ装置に関わる。一般的に知られている１次元の反射型光変調素子を用いたプロジェクタの基本構成を図２７から図２９に示す。
【００１０】
図２７から２９は、それぞれ１次元の反射型光変調素子を用いたプロジェクタの断面図、平面図、斜視図を表している。光源ランプ１から発光された光は、放物面反射鏡２などでほぼ並行な光束となり、矩形のアパーチャ３などで整形され、１枚から２枚の平凸シリンダレンズ（４ａ、４ｂ）などで構成されるコンデンサ光学系４で一方向のみに集光され、画素を１次元に配列、または細長く配列した光変調素子７を照射する。このコンデンサ光学系４と光変調素子７の間には、円板状の色フィルタ５が配置されている。
【００１１】
色フィルタ５の回転によって、３原色を順次に照射された光変調素子７からの反射光は、投影レンズ８によってスクリーン上に結像されるが、光変調素子７で形成される１次元像を２次元像に、または細長い像を通常の矩形の像にするため、平面鏡を往復回転させるガルバノミラー９などの偏向走査ユニットを用いる。投影レンズ８から射出した光束は、この偏向走査ユニットによって、スクリーン方向に折り返されると同時に、スクリーン上を走査する。スクリーンは図示されていないが図２７の右方向にあり、投影レンズ８からの光束は、ガルバノミラー９の往復回転によって、図２７の上下方向にスクリーン上で走査される。
【００１２】
図３０及び３１に示すように、色フィルタ５は、それぞれが赤、緑、青の各色の何れかを透過する部分（５ａ、５ｂ、５ｃ）で構成され、駆動モータ６によって回転することで、時分割的に色分解する。
【００１３】
特許文献１では、部品点数が少ないにも拘わらず、高精度で、かつ中間階調をも十分に表示することができる高品質の画像を得ることができるプロジェクタ装置が提案されている。
【００１４】
特許文献２では、複数色の色分離フィルタの光透過領域を少なくとも固定した光透過基板を回転駆動可能にモータに取り付けることにより、簡単な構成で、風切り音を抑え、回転ムラの少ない回転型カラーディスクおよびそれを用いた映像表示装置が提案されている。
【００１５】
特許文献３では、複数の色領域に分割された円盤状カラーフィルタと、これを回転させるモータとで構成されるカラーホイールにおいて、高速回転時、及び高温時においても正確に円盤状カラーフィルタの位置検出が可能なカラーホイールが提案されている。
【００１６】
特許文献４では、装置を大型化することなく、また、発光体の大きさや状態に関係なく空間光変調素子の時間開口率を高く設定することを可能とすることにより、色純度と効率の高い色順次表示をすることを可能とした画像表示装置、及びこの画像表示装置を用いた投写型画像表示装置が提案されている。
【００１７】
特許文献５では、プロジェクタの小型化を図るため、環状のカラーフィルタを用い、フレーム順次で３色の単色映像を形成し、その中心に傾けて配置した反射鏡と、反射鏡の反射光を受ける反射型映像素子と、投写レンズとを設けて投影スクリーンに投射するプロジェクタが提案されている。
【００１８】
特許文献６では、本体装置側が駆動エネルギーの消費を少なくする動作モードならば、装着されているアクセサリー装置や交換レンズ側も駆動エネルギーの消費を少なくする動作モードにして、システムとして省エネルギー駆動を実現することのできるアクセサリー装置、交換レンズ、カメラシステムが提案されている。
【特許文献１】特開２００１−１７４７７５号公報
【特許文献２】特開２００１−２８１５６２号公報
【特許文献３】特開２００１−３３７３９０号公報
【特許文献４】特開２００１−１３１６８７号公報
【特許文献５】特開２０００−２８９６０号公報
【特許文献６】特開２０００−１７１８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかし、上記の発明は、以下の問題を有している。
【００２０】
１次元または細長い配列の光変調素子７を用いたプロジェクタでは、図３０及び３１に示すように、使用される部分は、色フィルタ５のうちごく限られた狭い範囲１０のみとなる。しかし、使用する範囲１０は光変調素子の画素配列方向に応じて一方向に長くなるため、円板状の色フィルタの外径を充分に大きくする必要がある。
【００２１】
本発明は、従来円板状の色フィルタに代わる、色分解の機能を持った偏向走査ユニットを用いることで、プロジェクタ装置の分品点数を減らし、小型化と同時にコストダウンを図ったプロジェクタ装置を提案することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
請求項１記載の発明は、白色光を放射する光源と、前記光源の放射光を集めて略単一の光束を形成する集光手段と、前記光束を変調する光変調素子と、前記光変調素子によって変調された前記光束をスクリーンに投影する投影レンズとを有するプロジェクタ装置において、前記集光手段によって形成された前記光束を回転する柱状の色分解フィルタに入射し、時分割で分光することを特徴とする。
【００２３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のプロジェクタ装置において、前記柱状の色分解フィルタは、前記光束の入射面及び出射面が平面であることを特徴とする。
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項１記載のプロジェクタ装置において、前記柱状の色分解フィルタは、前記光束の入射面及び出射面が円弧であることを特徴とする。
【００２５】
請求項４記載の発明は、請求項３記載のプロジェクタ装置において、前記光束が入射される前記柱状の色分解フィルタの入射面と同じ曲率の凹面を有し、前記光束の入射面が平面である第１の柱状プリズムと、前記光束が出射される前記柱状の色分解フィルタの出射面と同じ曲率の凹面を有し、前記光束の出射面が平面である第１の柱状プリズムとを有し、前記第１の柱状プリズム及び前記第２の柱状プリズムがそれぞれ前記柱状の色分解フィルタの入射面及び出射面に近接して設置されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載のプロジェクタ装置において、前記柱状の色分解フィルタの表面が特定の波長以外の光を吸収する吸収型フィルタからなることを特徴とする。
【００２７】
請求項６記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載のプロジェクタ装置において、前記柱状の色分解フィルタの表面が特定の波長の光を反射し、特定の波長以外の光を透過する反射型フィルタからなることを特徴とする。
【００２８】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項記載のプロジェクタ装置において、前記柱状の色分解フィルタが赤、青、緑の３原色に分光することを特徴とする。
【００２９】
請求項８記載の発明は、白色光を放射する光源と、前記光源の放射光を集めて略単一の光束を形成する集光手段と、前記光束を変調する光変調素子と、前記光変調素子によって変調された前記光束をスクリーンに投影する投影レンズとを有するプロジェクタ装置において、前記集光手段によって形成された前記光束を回転する筒状の色分解フィルタに入射し、時分割で分光することを特徴とする。
【００３０】
請求項９記載の発明は、請求項８記載のプロジェクタ装置において、前記筒状の色分解フィルタは、前記光束の入射面及び出射面が平面であることを特徴とする。
【００３１】
請求項１０記載の発明は、請求項８記載のプロジェクタ装置において、前記筒状の色分解フィルタは、前記光束の入射面及び出射面が円弧であることを特徴とする。
【００３２】
請求項１１記載の発明は、請求項８から１０のいずれか１項記載のプロジェクタ装置において、前記筒状の色分解フィルタは、前記光束を筒内に出射する出射面及び筒内に出射された前記光速を再び前記筒状色分解フィルタに入射する入射面が平面であることを特徴とする。
【００３３】
請求項１２記載の発明は、請求項８から１０のいずれか１項記載のプロジェクタ装置において、前記筒状の色分解フィルタは、前記光束を筒内に出射する出射面及び筒内に出射された前記光速を再び前記筒状色分解フィルタに入射する入射面が円弧であることを特徴とする。
【００３４】
請求項１３記載の発明は、請求項８から１２のいずれか１項記載のプロジェクタ装置において、前記筒状の色分解フィルタの表面が特定の波長以外の光を吸収する吸収型フィルタからなることを特徴とする。
【００３５】
請求項１４記載の発明は、請求項８から１２のいずれか１項記載のプロジェクタ装置において、前記筒状の色分解フィルタの表面が特定の波長の光を反射し、特定の波長以外の光を透過する反射型フィルタからなることを特徴とする。
【００３６】
請求項１５記載の発明は、請求項８から１４のいずれか１項記載のプロジェクタ装置において、前記筒状の色分解フィルタが赤、青、緑の３原色に分光することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
本発明は、光源から出射された光束の入射面および出射面を平面で構成した柱状色フィルタから３原色を、順次に照射された光変調素子からの反射光を投影レンズに入射し、投影レンズから射出する光束を偏向走査ユニットによって、スクリーン方向に折り返されると同時に、スクリーン上を走査することにより、プロジェクタ装置全体の小型化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に本発明を適用した一実施形態の構成を及び動作について説明する。
【００３９】
［第１の実施形態］
図１及び２は、本実施形態に係る柱状の色フィルタ（以下、柱状色フィルタとする）１１を用いたプロジェクタ装置の平面図及び斜視図を表している。光源ランプ１から出射された白色光は、放物面反射鏡２などでほぼ並行な光束となり、矩形アパーチャ３などで整形され、１枚から２枚の平凸シリンダレンズ（４ａ、４ｂ）などで構成されるコンデンサ光学系４で一方向のみに集光され、柱状色フィルタ１１に入射される。柱状色フィルタ１１から３原色を順次に照射された光変調素子７からの反射光は、投影レンズ８によってスクリーン上に結像されるが、光変調素子７で形成される１次元像を２次元像に、または細長い像を通常の矩形の像にするため、平面鏡を往復回転させるガルバノミラー９などの偏向走査ユニットを用いる。投影レンズ８から射出した光束は、この偏向走査ユニットによって、スクリーン方向に折り返されると同時に、スクリーン上を走査する。スクリーンは図示されていないが図１の右方向にあり、投影レンズ８からの光束は、ガルバノミラー９の往復回転によって、図１の上下方向にスクリーン上で走査される。
【００４０】
ここで、コンデンサ光学系４において集光された光束が入射される柱状色フィルタの具体的な構造及び動作について図３及び４を用いて説明する。
【００４１】
図３に示すように、本実施形態における柱状色フィルタ１１は、駆動装置１２によって、柱状色フィルタ１１の軸１４を回転軸に回転する。図４に示すように、この例での柱状色フィルタ１１は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色を透過させる面（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）有している。Ｒを透過させる入射面１３ａに入射した白色光Ａは、Ｒの単色光として射出面１３ａ´から射出する。ＧとＢを透過させる入射面（１３ｂ、１３ｃ）に入射した白色光Ｂ及びＣは、それぞれＧとＢの単色光として射出面（１３ｂ´、１３ｃ´）から射出する。
【００４２】
なお、本実施形態における柱状色フィルタ１１としては、最も一般的な赤(Ｒ)・緑(Ｇ)・青(Ｂ)の３原色に分光するものを用いたが、２色または４色以上に分光するものでも原理的には同様である。本実施形態においては、柱状色フィルタ１１を６面体としているが、反射面が色数の倍数となっていれば良いので、３原色に色分解する場合は６の倍数、例えば１２面体の柱状でも良い。
【００４３】
また、透過する光の波長を選択する色フィルタ部材には、吸収型と反射型がある。
【００４４】
吸収型フィルタは、ガラス板やフィルムなどの透明媒質に、特定の波長の光のみを吸収する材料を混合して作られ、その材料が吸収する波長以外の光は透過する。吸収型フィルタは、比較的に安いコストで製造でき、他の光学部材との接合も容易である。具体的には、反射部材の表面に吸収型フィルタ部材を貼り付けることで作られている。色選択性を持った回転多面鏡であることの利点の他に、吸収型フィルタであるために製造コストが安くなる利点がある。
【００４５】
反射型フィルタは、ガラスなどの透明基板上に、屈折率と厚みの異なる複数の薄膜を組み合わせて蒸着コートして作られ、特定の波長の光のみが反射し、それ以外の波長の光は透過する。透過光を利用するときは「ダイクロイック・フィルタ」とも呼ばれ、反射光を利用するときは「ダイクロイック・ミラー」とも呼ばれる。反射型フィルタは、薄膜の組み合わせを最適化することで、波長選択性に優れた色フィルタが可能となる。具体的には、反射部材の表面に色選択性のある多層薄膜を蒸着コートすることで作られている。色選択性を持った回転多面鏡であることの利点の他に、波長選択性に優れるという利点がある。
【００４６】
図５は、柱状色フィルタ１１の入射面を表している。柱状色フィルタ１１の柱状の入射面は、実際に使用される範囲１０に近い形状となるため、従来の円盤状の色フィルタの実際に使用される範囲１０（図３０及び３１に示す）と比較し、無駄が少なく、ユニットとしても小型化される。
【００４７】
なお、白色光とは、赤(Ｒ)・緑(Ｇ)・青(Ｂ)などの単色光を複数含み、単色光よりも波長域が広い光をさす。色フィルタとは、白色光を入射させ、Ｒ・Ｇ・Ｂなどの単色光を選択的に射出する光学素子であって、白色光を選択的に単色光に分けることを色分解、分光などとも呼ぶ。
【００４８】
また、柱状色フィルタ１１の入射面と射出面を平面とすることで、面の研磨や形成などの加工を容易にした例について、図６及び７を用いて説明する。
【００４９】
図７に示すように、柱状色フィルタ１１の回転軸１４に直角な断面形状において、入射面と射出面を形成する部分を直線としている。この例では断面の外形を正六角形としている。これによって、入射面と射出面は矩形の平面となり、柱状色フィルタ１１を透過する際の光学収差の発生が抑えることができる。一般的に平面は加工しやすいので、コストの低減も期待できる。本実施形態では、柱状色フィルタ１１を六面体としているが、入射面と射出面が各色で対となっていれば良く、３原色に色分解する場合は６の倍数、例えば１２面体の柱状でも良い。
【００５０】
また、この柱状色フィルタ１１の入射面と射出面をシリンダ曲面とすることで、風切り音を抑え、かつ柱状色フィルタ１１にコンデンサ光学系としての凸シリンダの効果を持たせた柱状色フィルタ１１の構造について図８及び９を用いて説明する。
【００５１】
図９に示すように、柱状色フィルタ１１の回転軸１４に直角な断面形状において、入射面と射出面を形成する部分を円弧としている。これによって入射面と射出面が凸シリンダ面となり、柱状色フィルタ１１がシリンダレンズとして作用し、透過した光束を収束させる。このため、図１又は２などに示したコンデンサ光学系４を構成する凸シリンダレンズ（４ａ、４ｂ）のうち少なくとも１枚、または全てを省くことができる。または、凸シリンダレンズの枚数をそのままに、各凸シリンダレンズ（４ａ、４ｂ）のパワー（屈折力）を弱くすることもできる。さらに、図６及び７に示した断面が多角形となる柱状色フィルタ１１は、高速回転時にいわゆる「風切り音」が発生するが、図８及び９に示した円形の断面形状を有する柱状色フィルタ１１では、風切り音が発生しにくい。なお、図８及び９に示す柱状色フィルタ１１は、その形状が完全な円柱となっているが、少なくとも入射面と射出面が円弧となっていれば良く、加工上の問題などで、入射面や射出面として使われる部分以外が平面などであっても良い。
【００５２】
次に、円柱状の回転色フィルタと平凹シリンダの固定レンズとを組み合わせることにより、パワーを全く持たず、収差や光路シフトの発生も完全に抑えることができる柱状色フィルタについて図１０、１１、及び１２を用いて説明する。
【００５３】
図１０に示すように、光源よりの光線が入射面と角度をなして入射した場合、柱状色フィルタ１１の厚みにより、入射光線と射出光線との間に光路のシフト(段差)が生じる。光変調素子７を照明する際には、配列された画素の幅よりも充分に広い範囲に照射させているため、この光路シフトはとくに問題とはならない。しかしシフト量が大きい場合は、それなりに幅広く照射する必要があるため、照明光量の効率が落ちる。このためシフト量は少ない方が望ましい。
【００５４】
そこで、図１１及び１２に示すように円柱形状の柱状色フィルタ１１の外側形状とほぼ同じ曲率の凹面と平面を持つ柱状のプリズム（１５ａ、１５ｂ）を、入射面側と射出面側に近接させて配置する。これにより、柱状色フィルタ１１のユニット全体としては、パワーを持たないため、色フィルタによる収差や結像位置の移動が発生しにくい。また入射面、射出面ともに平面で、光束に対する角度も常に垂直に保つことが出来るので、透過後の光路シフトも起きない。
【００５５】
［第２の実施形態］
図１３及び１４は、本実施形態に係る筒状の色フィルタ（以下、筒状色フィルタとする）１１を用いたプロジェクタ装置の平面図及び斜視図を表している。光源ランプ１から発光された白色光は、放物面反射鏡２などでほぼ並行な光束となり、矩形アパーチャ３などで整形され、１枚から２枚の平凸シリンダレンズ（４ａ、４ｂ）などで構成されるコンデンサ光学系４で一方向のみに集光され、筒状色フィルタ１１に入射される。筒状色フィルタ１１から３原色を順次に照射された光変調素子７からの反射光は、投影レンズ８によってスクリーン上に結像されるが、光変調素子７で形成される１次元像を２次元像に、または細長い像を通常の矩形の像にするため、平面鏡を往復回転させるガルバノミラー９などの偏向走査ユニットを用いる。投影レンズ８から射出した光束は、この偏向走査ユニットによって、スクリーン方向に折り返されると同時に、スクリーン上を走査する。スクリーンは図示されていないが図１３の右方向にあり、投影レンズ８からの光束は、ガルバノミラー９の往復回転によって、図１３の上下方向にスクリーン上で走査される。
【００５６】
ここで、コンデンサ光学系４において集光された光束が入射される筒状色フィルタの具体的な構造及び動作について図１５及び１６を用いて説明する。
【００５７】
図１５に示すように、本実施形態における筒状色フィルタ１１は、駆動装置１２によって、筒状色フィルタ１１の軸１４を回転軸に回転する。図１６に示すように、この例での筒状色フィルタ１１は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色を透過させる面（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）有している。Ｒを透過させる入射面１３ａに入射した白色光Ａは、Ｒの単色光として射出面１３ａ´から射出する。ＧとＢを透過させる入射面（１３ｂ、１３ｃ）に入射した白色光Ｂ及びＣは、それぞれＧとＢの単色光として射出面（１３ｂ´、１３ｃ´）から射出する。
【００５８】
なお、本実施形態における筒状色フィルタ１１としては、最も一般的な赤(Ｒ)・緑(Ｇ)・青(Ｂ)の３原色に分光するものを用いたが、２色または４色以上に分光するものでも原理的には同様である。本実施形態においては、筒状色フィルタ１１を６面体としているが、反射面が色数の倍数となっていれば良いので、３原色に色分解する場合は６の倍数、例えば１２面体の柱状でも良い。
【００５９】
また、透過する光の波長を選択する色フィルタ部材には、吸収型と反射型がある。
【００６０】
吸収型フィルタは、ガラス板やフィルムなどの透明媒質に、特定の波長の光のみを吸収する材料を混合して作られ、その材料が吸収する波長以外の光は透過する。吸収型フィルタは、比較的に安いコストで製造でき、他の光学部材との接合も容易である。具体的には、反射部材の表面に吸収型フィルタ部材を貼り付けることで作られている。色選択性を持った回転多面鏡であることの利点の他に、吸収型フィルタであるために製造コストが安くなる利点がある。
【００６１】
反射型フィルタは、ガラスなどの透明基板上に、屈折率と厚みの異なる複数の薄膜を組み合わせて蒸着コートして作られ、特定の波長の光のみが反射し、それ以外の波長の光は透過する。透過光を利用するときは「ダイクロイック・フィルタ」とも呼ばれ、反射光を利用するときは「ダイクロイック・ミラー」とも呼ばれる。反射型フィルタは、薄膜の組み合わせを最適化することで、波長選択性に優れた色フィルタが可能となる。具体的には、反射部材の表面に色選択性のある多層薄膜を蒸着コートすることで作られている。色選択性を持った回転多面鏡であることの利点の他に、波長選択性に優れるという利点がある。
【００６２】
図１７は、筒状色フィルタ１１の入射面を表している。筒状色フィルタ１１の柱状の入射面は、実際に使用される範囲１０に近い形状となるため、従来の円盤状の色フィルタの実際に使用される範囲１０（図３０及び３１に示す）と比較し、無駄が少なく、ユニットとしても小型化される。
【００６３】
なお、白色光とは、赤(Ｒ)・緑(Ｇ)・青(Ｂ)などの単色光を複数含み、単色光よりも波長域が広い光をさす。色フィルタとは、白色光を入射させ、Ｒ・Ｇ・Ｂなどの単色光を選択的に射出する光学素子であって、白色光を選択的に単色光に分けることを色分解、分光などとも呼ぶ。
【００６４】
また、筒状色フィルタ１１の入射面と射出面を平面とすることで、面の研磨や形成などの加工を容易にした例について、図１８、１９、２０、及び２１を用いて説明する。
【００６５】
本実施形態に係る筒状色フィルタ１１は、図１９に示すように、筒状の色フィルタ１１の回転軸１４に直角な断面の外形では入射面と射出面を形成する部分を直線としており、さらに断面の内形では入射面と射出面を形成する部分を直線としている。
【００６６】
一方、図２０に示すように、柱状色フィルタ１５の場合、光源よりの光線が入射面と角度をなして入射した場合に、柱状色フィルタ１５の厚みにより、入射光線と射出光線との間に光路のシフト(段差)が生じる。光変調素子を照明する際には、配列された画素の幅よりも充分に広い範囲に照射させているため、この光路シフトはとくに問題とはならない。しかしシフト量が大きい場合は、それなりに幅広く照射する必要があるため、照明光量の効率が落ちる。このためシフト量は少ない方が望ましい。
【００６７】
つまり、本実施形態においては、図２１に示すように、筒状色フィルタ１１を形成する透過部分の厚みが少なくし、角度をなして入射した時の光路のシフトが少なくしている。
【００６８】
また、筒状色フィルタ１１に入射する光束の幅は、コンデンサ光学系４の焦点距離の長短、すなわち収束位置１６の遠近で決まる。図２２に示すように、収束位置１６ａが近い場合は、入射面１７での光束は狭くなる。しかし、光変調素子７を収束位置１６ａに近づけることがレイアウト上で困難となる。図２３に示すように、収束位置１６ｂを遠くした場合は、射出面１８から光変調素子７までの距離が充分になるが、入射面１７での光束は広くなり、色フィルタ全体が大きくなる。
【００６９】
よって、図２４に示すように筒状色フィルタが凹シリンダを形成し、コンデンサ光学系４の収束度を下げ、色フィルタから変調素子までの距離が稼げ、レイアウト状の自由度を増やすこともできる。
【００７０】
筒状色フィルタ１１の断面外形が直線で、断面内形が円弧であるため、入射側と射出側に平凹シリンダレンズが形成され、負の屈折力によって光束が発散する。これによって、コンデンサ光学系４の焦点距離が短い場合でも、色フィルタを透過した後の収束位置１６ｃは射出面１８から充分に遠くなり、光変調素子７などの配置が容易となる。
【００７１】
また、筒状色フィルタ１１の回転軸に直角な断面形状において、入射面と射出面を形成する部分を円弧とすることにより、重量軽減に加えて、風切り音を低減することができる。
【００７２】
また、図２５に示すように、筒状色フィルタ１１の断面の外形を円弧とし、断面内
形を直線とすることにより、入射側と射出側に平凸シリンダレンズが形成され、正の屈折力によって光束を収束させることができる。これによって、図１３などに示したコンデンサ光学系４を構成する凸シリンダレンズ（４ａ、４ｂ）の枚数を低減できる。本構成によれば、筒状色フィルタ１１によって形成される凸シリンダレンズのパワーが小さくなるため、筒状色フィルタ１１で発生する収差を低減することができる。
【００７３】
さらに、筒状色フィルタ１１の断面外形及び断面内形をともに円弧にすることにより、筒状色フィルタとしてはパワーを持たないため、コンデンサ光学系４のみで光変調素子７への照明光の収束状態を制御する場合に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本実施形態に係るプロジェクタ装置の平面図である。
【図２】本実施形態に係るプロジェクタ装置の斜視図である。
【図３】本実施形態に係る色フィルタの斜視図である。
【図４】本実施形態に係る色フィルタの上面図である。
【図５】本実施形態に係る色フィルタの側面図である。
【図６】本実施形態に係る色フィルタの斜視図である。
【図７】本実施形態に係る色フィルタの断面図である。
【図８】本実施形態に係る色フィルタの斜視図である。
【図９】本実施形態に係る色フィルタの断面図である。
【図１０】本実施形態に係る色フィルタの断面図である。
【図１１】本実施形態に係る色フィルタの断面図である。
【図１２】本実施形態に係る色フィルタの斜視図である。
【図１３】本実施形態に係るプロジェクタ装置の平面図である。
【図１４】本実施形態に係るプロジェクタ装置の斜視図である。
【図１５】本実施形態に係る色フィルタの斜視図である。
【図１６】本実施形態に係る色フィルタの断面図である。
【図１７】本実施形態に係る色フィルタの側面図である。
【図１８】本実施形態に係る色フィルタの斜視図である。
【図１９】本実施形態に係る色フィルタの断面図である。
【図２０】本実施形態に係る色フィルタの断面図である。
【図２１】本実施形態に係る色フィルタの断面図である。
【図２２】本実施形態に係るプロジェクタ装置の上面図である。
【図２３】本実施形態に係るプロジェクタ装置の上面図である。
【図２４】本実施形態に係るプロジェクタ装置の上面図である。
【図２５】本実施形態に係る色フィルタの断面図である。
【図２６】本実施形態に係る色フィルタの断面図である。
【図２７】従来のプロジェクタ装置の断面図である。
【図２８】従来のプロジェクタ装置の平面図である。
【図２９】従来のプロジェクタ装置の斜視図である。
【図３０】従来の円形型フィルタの斜視図である。
【図３１】従来の円形型フィルタの正面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１    光源（ランプ）
２    反射板
３    矩形アパーチャ
４    コンデンサレンズ系
４ａ、４ｂ    平凸シリンダレンズ
５    円形型フィルタ
５ａ、５ｂ、５ｃ    各色の透過部分
６    色フィルタ駆動装置
７    色変調素子
８    投影レンズ
９    偏光走査装置（ガルバノミラー）
１０    色フィルタの使用範囲
１１    色フィルタ
１２    駆動装置
【図１】
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【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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