(57)【要約】【課題】  従来構成よりも製造が容易で小型のフィルタユニット及びこれを備えたプロジェクタを提供する。【解決手段】  分光特性の異なる板状の色フィルタ１１ａ、１１ｂ及び１１ｃのそれぞれの一辺が各々回転軸１２に固定され、回転軸１２を枢軸として色フィルタ１１ａ、１１ｂ及び１１ｃのそれぞれが一体的に回転可能に支持される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分光特性の異なる複数枚の板状の色フィルタのそれぞれの一辺が各々軸材に固定され、該軸材を枢軸として前記各色フィルタが一体的に回転可能に支持されたフィルタユニット。
【請求項２】
赤、緑及び青の各色それぞれの分光特性を有する前記色フィルタを、各色同数ずつ有することを特徴とする請求項１記載のフィルタユニット。
【請求項３】
前記色フィルタは、特定の波長の光のみを透過しそれ以外の波長の光を吸収する着色部材を、透明材料で形成された部材に貼り付けて構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のフィルタユニット。
【請求項４】
前記色フィルタは、特定の波長の光のみを透過しそれ以外の波長の光を反射する薄膜を、透明材料に被覆して構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のフィルタユニット。
【請求項５】
前記色フィルタは、特定の波長の光のみを透過しそれ以外の波長の光を吸収する材料で形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のフィルタユニット。
【請求項６】
線形に配列された光変調素子で形成された画像光をスクリーンに投影するプロジェクタであって、
光源と前記光変調素子との間に請求項１から５のいずれか１項記載のフィルタユニットが配置されており、該フィルタユニットの回転位置に応じて前記色フィルタのいずれかに前記光源の発する白色光が入射し、前記光源が発する白色光を時分割で分光して前記光変調素子へ出射することを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色光源を時分割で分光するためのフィルタユニット、及び画素が一次元に配列又は細長く配列された光変調素子に、フィルタユニットで分光した各色の光を順次照射する方式のプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＶ画像やコンピュータの出力をスクリーンに投射するプロジェクタに関する従来技術としては、特許文献１に開示される「投射型カラー表示装置」などがある。プロジェクタにおいて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や反射型のマイクロミラー素子などがある。
【０００３】
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又は反射率が変化する。一方、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ることで、投影レンズに入射する反射像の各画素ごとに明暗を付け像全体の濃淡を形成する。
【０００４】
一般的にプロジェクタに使われる液晶パネルやマイクロミラー素子では、画像生成に必要な数の画素、すなわち液晶セルや微小ミラーが二次元に配列されている。微小ミラーを二次元に配置したマイクロミラー素子としてはＤＭＤTM（Digital Micro-mirror Device）が知られている。
【０００５】
これらの光変調素子は、画素を二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画素数を多くすると、光学系全体が大きくなってしまう上に、製造のコストが高くなるという問題がある。
【０００６】
このため、画素を一次元に配列又は細長く配列させ、これによって生成された一次元又は細長い画像を偏向走査装置（ガルバノミラーなど）でスキャンすることで、スクリーン上に所望の二次元画像を形成するプロジェクタがある。
【０００７】
プロジェクタでカラー画像を投影する場合、次の二つの方法が知られている。
（１）  ランプなどの白色光源を、複数のプリズムなどで構成される色分解光学系で三原色（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する。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される。
（２）  ランプなどの白色光源を、円板状のフィルタ（カラーホイール、カラーディスクとも呼ぶ）を回転させて時分割で三原色に分光し、順次各色を一つの光変調素子に照射する。光変調素子を透過又は光変調素子に反射された各色の光は、そのままスクリーンに投影される。スクリーン上には、各色の画像が順次投影されるが、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視認される。
【０００８】
図６から図１０に、従来技術による一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示す。
図６は断面図、図７は平面図、図８は斜視図である。光源ランプ１から発された光は、放物面反射鏡２などによって、ほぼ平行な光束となり、矩形のアパーチャ３などによってビーム整形され、１又は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によって一方向のみに集光され、画素を一次元又は細長く配列した光変調素子７を照射する。コンデンサ光学系４と光変調素子７との間には、円板状のフィルタユニット５が配置されている。
【０００９】
フィルタユニット５の回転によって、三原色を順次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で形成される一次元画像を二次元画像に、又は細長い画像を通常の矩形の像にするため、偏向走査ユニットとして平面鏡を往復回動させるガルバノミラー９を備えている。投影レンズ８から射出した光束は、ガルバノミラー９によってスクリーン方向へ折り返されると同時に、スクリーン上を走査する。
【００１０】
図９に示すように、フィルタユニット５は、赤、緑、青の各色のいずれかをそれぞれ透過する部分（５ａ、５ｂ、５ｃ）で構成され、駆動モータ６によって回転されることで、時分割的に色分解する。
【特許文献１】特開２００１−１５４２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
一次元又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１０に示すように、使用される部分（光入射領域１０）は、フィルタユニット５のうち限られた極狭い範囲のみとなる。しかし、使用する範囲は光変調素子７の画素配列方向に対して一方向へ長くなるため、円板状のフィルタユニット５の外径を十分に大きくする必要がある。
【００１２】
また、円板状の部材に光を透過する部分を正確に形成するのは、高精度の加工が要求されるため部品製造のコストが上昇してしまう。
【００１３】
すなわち、従来のプロジェクタでは、フィルタユニットが装置の小型化や低価格化の妨げとなっていた。
【００１４】
本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、従来構成よりも製造が容易で小型のフィルタユニット及びこれを備えたプロジェクタ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】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、分光特性の異なる複数枚の板状の色フィルタのそれぞれの一辺が各々軸材に固定され、該軸材を枢軸として各色フィルタが一体的に回転可能に支持されたフィルタユニットを提供するものである。
【００１６】
上記本発明の第１の態様においては、赤、緑及び青の各色それぞれの分光特性を有する色フィルタを、各色同数ずつ有することが好ましい。
【００１７】
本発明の第１の態様の上記のいずれの構成においても、色フィルタは、特定の波長の光のみを透過しそれ以外の波長の光を吸収する着色部材を、透明材料で形成された部材に貼り付けて構成されていることが好ましい。又は、色フィルタは、特定の波長の光のみを透過しそれ以外の波長の光を反射する薄膜を、透明材料に被覆して構成されていることが好ましい。又は、色フィルタは、特定の波長の光のみを透過しそれ以外の波長の光を吸収する材料で形成されていることが好ましい。
【００１８】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、線形に配列された光変調素子で形成された画像光をスクリーンに投影するプロジェクタであって、光源と光変調素子との間に上記本発明の第１の態様のいずれかの構成に係るフィルタユニットが配置されており、該フィルタユニットの回転位置に応じて色フィルタのいずれかに光源の発する白色光が入射し、光源が発する白色光を時分割で分光して光変調素子へ出射することを特徴とするプロジェクタを提供するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、従来構成よりも製造が容易で小型のフィルタユニット及びこれを備えたプロジェクタを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、円板状のフィルタユニットに代わる小型の色分解光学ユニットを用いることで、プロジェクタ全体をも小型化するものである。
【００２１】
以下の説明においては、光源が発する光を赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の三原色に分光する場合を例とするが、二色、又は四色以上に分光する場合でも原理は同様である。
また、以下の説明において「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指す。「フィルタユニット」とは、白色光が入射した際にＲ・Ｇ・Ｂなどの単色光を選択的に射出する光学素子である。なお、白色光に含まれる所定の色成分の光を分けることを「色分解」や「分光」とも称する。
【００２２】
本発明の好適な実施の形態について説明する。図１に本実施形態に係るプロジェクタが備えるフィルタユニットの平面図を、図２に斜視図を示す。また、図３に、本実施形態に係るプロジェクタの平面図を、図４に、本実施形態に係るプロジェクタの斜視図を示す。
本実施形態に係るプロジェクタが備えるフィルタユニットは、従来技術によるプロジェクタのフィルタユニット５がフィルタユニット１１で置き換えられた構成である。フィルタユニット１１は、複数枚の板状の色フィルタ１１ａ、１ｂ、１１ｃを共通の回転軸１２を中心に一体的に回転できるように矢羽根状に設置し、回転位置に応じていずれか一枚の色フィルタに光が入射するようにしている。フィルタユニット１１は、駆動装置１３が発生させる駆動力によって回転軸１２を中心にして回転する。色フィルタ１１ａ、１１ｂ及び１１ｃのそれぞれは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の光のみをそれぞれ透過させる。
フィルタユニット１１を矢羽根状とすることにより、比較的薄い板材を色フィルタ１１ａ〜１１ｃとして使用できるようになり、透過光の光路シフトを抑えられる。また、各色に対する色フィルタを別個に形成した後に回転軸へ取り付けることが可能となるため、加工が容易である。
【００２３】
図示する構成は、三枚の色フィルタを一体化しているが、三原色に色分解する場合の枚数は３の倍数、例えば６枚や９枚でも良い。
【００２４】
透過する光の波長を、選択する色フィルタには、吸収型と反射型とがある。
【００２５】
吸収型フィルタは、ガラスやプラスチックなどの無色透明な媒質に、特定の波長の光鑿を吸収する材料を混合して造られ、その材料が吸収する波長以外の光は透過させる。吸収型フィルタは、比較的低コストで製造でき、他の光学部材との接合を容易である。
【００２６】
反射型フィルタは、ガラスなどの無色で透明な基板の上に、屈折率と厚さの異なる複数の薄膜を組み合わせて蒸着被覆して形成され、特定の波長の光のみを反射し、それ以外の波長の光を透過させる。透過光を利用する時は、「ダイクロイック・フィルタ」とも呼ばれ、反射光を利用する時は「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、波長選択制に優れた色フィルタを実現できる。
【００２７】
なお、透過部材の表面に吸収型フィルタ部材を貼り付けて色フィルタ１１ａ、１１ｂ、１１ｃを形成すれば、上記同様の効果を持つ色フィルタを低コストで製造できる。
【００２８】
また、透過部材の表面に色選択性のある多層薄膜を蒸着被覆して色フィルタ１１ａ、１１ｂ、１１ｃを形成すれば、色選択性に優れる色フィルタを容易に形成できる。
【００２９】
また、色フィルタ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの全体を吸収型フィルタ部材で形成すれば、フィルタ部材を透過部材と接合する必要が無くなり、製造コストをより低減できる。
【００３０】
図５に示すように、本実施形態に係るフィルタユニット１１では、色フィルタ１１ａ、１１ｂ及び１１ｃの入射面の形状が、実際に使用する範囲（光入射領域１０）の形状に近い。すなわち、色フィルタ１１ａ、１１ｂ及び１１ｃの入射面を効率良く使用する。よって、従来構成のような円板型に比べて、ユニットの小型化を図れる。
【００３１】
なお、上記実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることはない。
例えば、上記実施形態において矩形状の色フィルタを示したが、これは単なる一例であり矩形とは異なる形状（例えば、半円形）の色フィルタを用いてフィルタユニットを形成しても良い。
このように、本発明は様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係るフィルタユニットの構成を示す平面図である。
【図２】本発明の好適な実施の形態に係るフィルタユニットの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の好適な実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す平面図である。
【図４】本発明の好適な実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の好適な実施の形態に係るフィルタユニットが備える色フィルタにおいて実際に使用される部分を示す図である。
【図６】従来技術によるプロジェクタの構成を示す平面図である。
【図７】従来技術によるプロジェクタの構成を示す平面図である。
【図８】従来技術によるプロジェクタの構成を示す斜視図である。
【図９】従来技術によるフィルタユニットの構成を示す斜視図である。
【図１０】従来技術によるフィルタユニットが備える色フィルタにおいて実際に使用される部分を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    光源ランプ
２    放物面反射鏡
３    アパーチャ
４    平凸シリンダレンズ
５、１１    フィルタユニット
５ａ、５ｂ、５ｃ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ    色フィルタ
６    駆動モータ
７    光変調素子
８    投影レンズ
９    ガルバノミラー
１０    光入射領域
１２    回転軸
１３    駆動装置
【図１】
2006133604.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】
2006133604.tif 000009
【図８】
2006133604.tif 000010
【図９】
2006133604.tif 000011
【図１０】
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