(57)【要約】【課題】耐久性を損なうことなく、色むらの発生を防ぐことが可能な、プロジェクタ用カラーホイールを提供する。【解決手段】第１の金型２２と第２の金型２４とが型開状態で、最初に、第２の金型２４のキャビティ２４ａに蛍光体添加樹脂５０４を注入する。続いて、カラーホイール基材５０１で第２の金型２４のキャビティ２４ａに注入された蛍光体添加樹脂５０４を覆い、第１の金型２２と第２の金型２４とを型締めし、第１の金型２２のキャビティ２２ａでカラーホイール基材５０１の位置決めを行う。かかる型締め状態で、カラーホイール基材５０１の表面と、第２の金型２４のキャビティ２４ａとで形成される、所望の蛍光体層形状に倣った空間Ａに、蛍光体添加樹脂を注入し封止することで、径方向の厚さが一定の蛍光体層５０４が、円周方向所定範囲に形成されたプロジェクタ用カラーホイール５が得られる。【選択図】図１
2011257600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロジェクタ用カラーホイールの製造方法であって、カラーホイール基材の表面に、径方向の厚さが一定の所望の蛍光体層形状を形成する空間を形成可能な凹部を有する、蛍光体層形状矯正手段を密着させ、前記カラーホイール基材の表面と、前記蛍光体形状矯正手段の凹部とで形成される空間に、蛍光体添加樹脂を注入し封止した状態で、前記蛍光体添加樹脂を加熱することを特徴とするカラーホイールの製造方法。
【請求項２】
前記蛍光体添加樹脂を加熱する工程において、前記蛍光体添加樹脂を仮加熱し、必要に応じ、前記蛍光体層形状矯正手段を除去した後、仮硬化した蛍光体添加樹脂を本加熱することを特徴とする請求項１記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項３】
前記蛍光体層形状矯正手段として、前記カラーホイール基材を位置決め可能な形状のキャビティを有する第１の金型と、該第１の金型と対をなし、該第１の金型のキャビティに位置決めされた状態のカラーホイール基材の表面に、所望の蛍光体層形状に倣った空間を形成するキャビティを備える、第２の金型とを用いることを特徴とする請求項１又は２記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項４】
前記第１の金型と前記第２の金型とが型開状態で、前記第２の金型のキャビティに蛍光体添加樹脂を注入し、カラーホイール基材で前記第２の金型のキャビティに注入された蛍光体添加樹脂を覆い、前記第１の金型と前記第２の金型とを型締めして、前記蛍光体添加樹脂を加熱することを特徴とする請求項３記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項５】
前記第１の金型と前記第２の金型とが型開状態で、前記第１の金型のキャビティに前記カラーホイール基材をセットし、該カラーホイール基材の表面の、蛍光体層形状を形成すべき位置に沿って、蛍光体添加樹脂を塗布し、前記第１の金型と前記第２の金型とを型締めして、前記第２の金型のキャビティに蛍光体添加樹脂を充填させ、前記蛍光体添加樹脂を加熱することを特徴とする請求項３記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項６】
カラーホイール基材に、カラーホイールを構成するセグメントを１ないし複数切り出すことが可能な非円形基材を用い、前記第１の金型として、前記非円形基材を位置決め可能な形状のキャビティを有する金型を用い、前記第２の金型として、前記第１の金型のキャビティに位置決めされた状態の非円形基材の表面に、１ないし複数のセグメントの、所望の蛍光体層形状に倣った空間を形成するキャビティを備える金型を用い、前記第１の金型と前記第２の金型とを型締めして、前記非円形基材表面に前記蛍光体添加樹脂を加熱硬化させた後、所望のセグメント形状へと切り出し、複数のセグメントを組合せてカラーホイールを形成することを特徴とする請求項３から５のいずれか１項記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項７】
前記蛍光体層形状矯正手段として、前記第２の金型に換えて、前記第２の金型のキャビティと同形状の凹部が形成された透明基材を用い、該透明基材を、最終的なカラーホイールの構成部材として残すことを特徴とする請求項３から６のいずれか１項記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項８】
前記蛍光体層形状矯正手段として、前記第１の金型に換えて、カラーホイール基材を載置すると共に、前記透明基材と組合せた状態で前記透明基材の凹部がカラーホイール基材の側端面方向に開放状態となる平坦な載置台を用い、前記透明基材の凹部の側端面から前記蛍光体添加樹脂を注入し、前記蛍光体添加樹脂を加熱硬化させることを特徴とする請求項７記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項９】
前記蛍光体層形状矯正手段として、前記第２の金型のキャビティと同形状の凹部が形成された透明基材、又は、該透明基材と同形状の凹部が形成された不透明基材を用い、前記蛍光体添加樹脂を仮加熱し、前記透明基材又は前記不透明基材を除去した後、仮硬化した蛍光体添加樹脂を本加熱することを特徴とする請求項７又は８記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項１０】
前記凹部表面に、反射防止構造を構成するための所定の凹凸形状が形成された蛍光体形状矯正手段を用いることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項記載のカラーホイールの製造方法により、径方向の厚さが一定の蛍光体層が、円周方向所定範囲に形成されたプロジェクタ用カラーホイール。
【請求項１２】
径方向の厚さが一定の蛍光体層が、円周方向所定範囲に形成されたプロジェクタ用カラーホイール。
【請求項１３】
光源と、レンズと、請求項１１又は１２記載のカラーホイールとを投射光学系に含むプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示画像を投写光学系により拡大投影し、大画面の表示画像を得るプロジェクタ用カラーホイールとその製造方法、並びに、当該カラーホイールを投射光学系に含むプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ホームシアター、プレゼンテーション等で使用される、表示画像を投写光学系により拡大投影し、大画面の表示画像を得るプロジェクタ（投射型画像表示装置）が商品化されている。このようなプロジェクタには、光源から出射された光を照明光として、デジタルマイクロミラーデバイス、液晶表示素子等の空間光変調器を使用する電気光学装置を介してスクリーンに画像を表示するものがある。上記プロジェクタには、光源として、高圧水銀ランプやキセノンランプを用いたものもあるが、それらは水銀の含有や、発熱量の問題から好ましくない。そのため近年では、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーを使用したプロジェクタが考案されている。
【０００３】
例えば、ＬＥＤとレーザーを使用するものとして、米国で開催された家電製品のトレードショーであるInternational CES（Consumer Electronics Show）（２０１０年）で展示発表されたカシオ計算機株式会社のプロジェクタがある。ここでは、赤色光源としてＬＥＤ、青色光源として青色レーザー、緑色光源として青色レーザーの位相と波長を変換したものを利用している（以下、この種のプロジェクタを「ハイブリッド型」という。）。
このようなプロジェクタでは、時分割型のフィルタ素子として、高速で回転するカラーホイールが一般的に用いられる（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
上記ハイブリッド型プロジェクタの色合成の方式について、その模式図を図８に示す。図８において、プロジェクタ１００は、投射光学系の構成要素として、青色光源１、赤色光源２、カラーホイール５、ダイクロイックミラー３，８、レンズ４，９、ミラー６，７、空間光変調器としてのデジタルマイクロミラーデバイス１０、投影光学系１１、スクリーン１２を備えている。青色レーザー発光器が用いられた青色光源１から出射される青色光（Ｂ）は、青色光を透過するダイクロイックミラー３、レンズ４を通過し、カラーホイール５に照射される。カラーホイール５は、例えば、図９（ａ）、（ｂ）に示されるように、切り欠き部を有する金属製の円盤基材５０１の表面に、緑色光（Ｇ）を発する蛍光体（以下、「緑蛍光体」という）の層が形成された部分５０２と、緑蛍光体が設けられていない部分５０３とに区分けされている。そして、青色光は、緑蛍光体が設けられていない部分（切り欠き部）５０３を通過し、ダイクロイックミラー８を透過し、レンズ９により集光されてデジタルマイクロミラーデバイス１０に達する。
【０００５】
カラーホイール５から反射された一部の青色光（ＢＲ）は、青色光源１側に戻る。そして、青色光が上記緑蛍光体に照射されると緑色光が発光され、この緑色光は、レンズ４を通って緑色光を反射するダイクロイックミラー３により反射され、さらにミラー６，７と、ダイクロイックミラー８で反射され、レンズ９により集光されてデジタルマイクロミラーデバイス１０に達する。
【０００６】
また、赤色ＬＥＤが用いられた赤色光源２からの赤色光（Ｒ）は、ダイクロイックミラー３を通過し、ミラー６，７に反射されてダイクロイックミラー８に反射され、レンズ９により集光されてデジタルマイクロミラーデバイス１０に達する。
デジタルマイクロミラーデバイス１０に入射する青色光（Ｂ）、緑色光（Ｇ）、赤色光（Ｒ）の３原色は、入射光の切り替えを同期させて、それぞれの色の画像として時系列的に処理され、投影光学系１１を介して、スクリーン１２に画像が投写される。なお、カラーホイール５の回転制御や、カラーホイール５を通過後の光の制御については、周知の技術であることから、説明を省略する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２７７５１６号公報
【特許文献２】特開２００４−３４１１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述の、投射光学系にカラーホイール５を含む、ハイブリッド型プロジェクタの例では、投射される画像の色度を最適化する上で、緑蛍光体の層が形成された部分５０２に反射される緑色光（Ｇ）の色度むらの発生を極力抑えることが望ましい。一方、レーザー光である青色光を受けることによる緑蛍光体の発熱を考慮して、緑蛍光体の層の構成材料（以下、「蛍光体添加樹脂」ともいう。）には、耐熱性が高くかつ透過性の良い樹脂を用いることが望ましい。かかる蛍光体添加樹脂は、通常は、ディスペンサや印刷方法等を用いてガラス製の円盤基材５０１に塗布されるが、塗布後の樹脂粘度が低いと、図９（ｂ）に示されるように、円盤基材５０１の表面に広がって、厚みが不均一となってしまう。このように、蛍光体添加樹脂の厚みが不均一となることで、蛍光体にむらを生じ、色度調整を困難にする一因となってしまう。
上記問題を回避するために、例えば、粘度の高い樹脂（あるいはチクソ性を高めた樹脂）を用い、塗布後の樹脂の広がりを避けることが考えられるが、一般に、耐熱性が高く透過性の良い樹脂は粘性が低いことから、カラーホイールの耐久性を損なうことになってしまうという問題も生じる。
【０００９】
本発明は、上記のような問題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、耐久性を損なうことなく、色むらの発生を防ぐことが可能な、プロジェクタ用カラーホイールを提供することにある。そして、ハイブリッド型プロジェクタ等、投射光学系にカラーホイールを含むプロジェクタの色度の向上に貢献することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【００１１】
（１）プロジェクタ用カラーホイールの製造方法であって、カラーホイール基材の表面に、径方向の厚さが一定の所望の蛍光体層形状を形成する空間を形成可能な凹部を有する、蛍光体層形状矯正手段を密着させ、前記カラーホイール基材の表面と、前記蛍光体形状矯正手段の凹部とで形成される空間に、蛍光体添加樹脂を注入し封止した状態で、前記蛍光体添加樹脂を加熱することを特徴とするカラーホイールの製造方法（請求項１）。
本項に記載のカラーホイールの製造方法は、カラーホイール基材の表面と、蛍光体形状矯正手段の凹部とで形成される空間に蛍光体添加樹脂を注入し、熱硬化前の流体である蛍光体添加樹脂を、径方向の厚さが一定の所望の蛍光体層形状に矯正して封止する。そして、かかる封止状態を維持して、蛍光体添加樹脂を加熱することで、蛍光体添加樹脂を熱硬化させるものである。
【００１２】
（２）上記（１）項において、前記蛍光体添加樹脂を加熱する工程において、前記蛍光体添加樹脂を仮加熱し、必要に応じ、前記蛍光体層形状矯正手段を除去した後、仮硬化した蛍光体添加樹脂を本加熱するカラーホイールの製造方法（請求項２）。
本項に記載のカラーホイールの製造方法は、上記（１）項の蛍光体添加樹脂を加熱する工程において、まず、蛍光体添加樹脂を仮加熱することで、蛍光体添加樹脂を仮熱硬化させ、それ自体で径方向の厚さが一定の所望の蛍光体層形状を維持できるようにする。その後、必要に応じ、蛍光体層形状矯正手段を除去した後、仮硬化した蛍光体添加樹脂を本加熱することで、蛍光体添加樹脂を本硬化させるものである。
【００１３】
（３）上記（１）、（２）項において、前記蛍光体層形状矯正手段として、前記カラーホイール基材を位置決め可能な形状のキャビティを有する第１の金型と、該第１の金型と対をなし、該第１の金型のキャビティに位置決めされた状態のカラーホイール基材の表面に、所望の蛍光体層形状に倣った空間を形成するキャビティを備える、第２の金型とを用いるカラーホイールの製造方法（請求項３）。
本項に記載のカラーホイールの製造方法は、蛍光体層形状矯正手段として、第１の金型と第２の金型とを用いるものである。そして、カラーホイール基材を位置決め可能な形状のキャビティを有する第１の金型に、カラーホイール基材をセットする。又、第１の金型にセットされたカラーホイール基材と、第１の金型と対をなし、第１の金型のキャビティに位置決めされた状態のカラーホイール基材の表面に、所望の蛍光体層形状に倣った空間を形成するキャビティを備える、第２の金型とで、カラーホイール基材の表面と、第２の金型のキャビティとで形成される、所望の蛍光体層形状に倣った空間に、蛍光体添加樹脂を注入し封止するものである。
【００１４】
（４）上記（３）項において、前記第１の金型と前記第２の金型とが型開状態で、前記第２の金型のキャビティに蛍光体添加樹脂を注入し、カラーホイール基材で前記第２の金型のキャビティに注入された蛍光体添加樹脂を覆い、前記第１の金型と前記第２の金型とを型締めして、前記蛍光体添加樹脂を加熱するカラーホイールの製造方法（請求項４）。
本項に記載のカラーホイールの製造方法は、第１の金型と第２の金型とが型開状態で、最初に、第２の金型のキャビティに蛍光体添加樹脂を注入する。続いて、カラーホイール基材で第２の金型のキャビティに注入された蛍光体添加樹脂を覆い、第１の金型と第２の金型とを型締めし、カラーホイール基材の位置決めを行う。かかる型締め状態で、カラーホイール基材の表面と、第２の金型の凹部とで形成される、所望の蛍光体層形状に倣った空間に、蛍光体添加樹脂を注入し封止するものである。
【００１５】
（５）上記（３）項において、前記第１の金型と前記第２の金型とが型開状態で、前記第１の金型のキャビティに前記カラーホイール基材をセットし、該カラーホイール基材の表面の、蛍光体層形状を形成すべき位置に沿って、蛍光体添加樹脂を塗布し、前記第１の金型と前記第２の金型とを型締めして、前記第２の金型のキャビティに蛍光体添加樹脂を充填させ、前記蛍光体添加樹脂を加熱するカラーホイールの製造方法（請求項５）。
本項に記載のカラーホイールの製造方法は、第１の金型と第２の金型とが型開状態で、最初に、第１の金型のキャビティにカラーホイール基材をセットして位置決めを行う。続いて、カラーホイール基材の表面の、蛍光体層形状を形成すべき位置に沿って、蛍光体添加樹脂を塗布し、第１の金型と第２の金型とを型締めする。そして、かかる型締め状態で、カラーホイール基材の表面と、第２の金型の凹部とで形成される、所望の蛍光体層形状に倣った空間に、蛍光体添加樹脂を注入し封止するものである。
【００１６】
（６）上記（３）項において、前記第１の金型を下型と、前記第２の金型を上型とし、前記第１の金型と前記第２の金型とが型開状態で、前記第１の金型のキャビティに前記カラーホイール基材をセットし、前記第２の金型のキャビティに蛍光体添加樹脂を注入し、前記第１の金型と前記第２の金型とを型締めして、前記第２の金型のキャビティに蛍光体添加樹脂を充填させ、前記蛍光体添加樹脂を加熱するカラーホイールの製造方法。
本項に記載のカラーホイールの製造方法は、粘性の高い蛍光体添加樹脂を用いる場合において、第１の金型のキャビティにカラーホイール基材をセットして位置決めを行う。続いて、第２の金型のキャビティに粘性の高い蛍光体添加樹脂を注入する。そして、第１の金型と第２の金型とを型締めすることにより、カラーホイール基材の表面と、第２の金型のキャビティとで形成される、所望の蛍光体層形状に倣った空間に、蛍光体添加樹脂を封止するものである。
【００１７】
（７）上記（３）から（６）項において、カラーホイール基材に、カラーホイールを構成するセグメントを１ないし複数切り出すことが可能な非円形基材を用い、前記第１の金型として、前記非円形基材を位置決め可能な形状のキャビティを有する金型を用い、前記第２の金型として、前記第１の金型のキャビティに位置決めされた状態の非円形基材の表面に、１ないし複数のセグメントの、所望の蛍光体層形状に倣った空間を形成するキャビティを備える金型を用い、前記第１の金型と前記第２の金型とを型締めして、前記非円形基材表面に前記蛍光体添加樹脂を加熱硬化させた後、所望のセグメント形状へと切り出し、複数のセグメントを組合せてカラーホイールを形成するカラーホイールの製造方法（請求項６）。
本項に記載のカラーホイールの製造方法は、第１の金型のキャビティに位置決めされた状態の非基材の表面に、第２の金型のキャビティを型締めして１ないし複数のセグメントの、所望の蛍光体層形状に倣った空間を形成し、かかる空間内に蛍光体添加樹脂を封止して、径方向の厚さが一定の所望の蛍光体層形状に矯正する。そして、非円形基材表面に蛍光体添加樹脂を加熱硬化（必要により仮硬化、本硬化の工程を含む。以下同じ。）させた後、所望のセグメント形状へと切り出し、複数のセグメントを組合せることで、セグメントタイプのカラーホイールを形成するものである。この場合には、セグメント毎に蛍光体層の色を変えることで、適宜異なる色のセグメントの割合や種類を変更した、カラーホイールを得ることも可能である。又、異なる色の蛍光体層の境界が、より明確にもなる。
【００１８】
（８）上記（３）から（７）項において、前記蛍光体層形状矯正手段として、前記第２の金型に換えて、前記第２の金型のキャビティと同形状の凹部が形成された透明基材を用い、該透明基材を、最終的なカラーホイールの構成部材として残すカラーホイールの製造方法（請求項７）。
本項に記載のカラーホイールの製造方法は、蛍光体層形状矯正手段として、第２の金型に換えて、第２の金型のキャビティと同形状の凹部が形成された透明基材を用い、第１の金型と透明基材とを型締めすることにより、カラーホイール基材の表面と、透明基材の凹部とで形成される、所望の蛍光体層形状に倣った空間に、蛍光体添加樹脂を封止するものである。そして、カラーホイール基材表面に蛍光体添加樹脂を加熱硬化させ、透明基材を、最終的なカラーホイールの構成部材として残した状態の、カラーホイールを形成するものである。なお、透明基材としては、必要な透明度及び耐熱性を備えるものであればよい。
【００１９】
（９）上記（８）項において、前記蛍光体層形状矯正手段として、前記第１の金型に換えて、カラーホイール基材を載置すると共に、前記透明基材と組合せた状態で前記透明基材の凹部がカラーホイール基材の側端面方向に開放状態となる平坦な載置台を用い、前記透明基材の凹部の側端面から前記蛍光体添加樹脂を注入し、前記蛍光体添加樹脂を加熱硬化させるカラーホイールの製造方法（請求項８）。
本項に記載のカラーホイールの製造方法は、更に、第１の金型に換えて平坦な載置台を用い、透明基材の凹部の側端面から透明基材の凹部へと蛍光体添加樹脂を注入し、所望の蛍光体層形状へと矯正する。この際、蛍光体添加樹脂の粘度が低い場合等、必要に応じ予め透明基材の凹部の側端面を封止して、蛍光体添加樹脂を注入する。そして、カラーホイール基材表面に蛍光体添加樹脂を加熱硬化させ、透明基材を、最終的なカラーホイールの構成部材として残した状態の、カラーホイールを形成するものである。なお、平坦な載置台の構成材としては、必要な耐熱性を備えるものであればよい。
【００２０】
（１０）上記（８）、（９）項において、前記蛍光体層形状矯正手段として、前記第２の金型のキャビティと同形状の凹部が形成された透明基材、又は、該透明基材と同形状の凹部が形成された不透明基材を用い、前記蛍光体添加樹脂を仮加熱し、前記透明基材又は前記不透明基材を除去した後、仮硬化した蛍光体添加樹脂を本加熱するカラーホイールの製造方法（請求項８）。
本項に記載のカラーホイールの製造方法は、蛍光体層形状矯正手段として、第２の金型のキャビティと同形状の凹部が形成された透明基材、又は、該透明基材と同形状の凹部が形成された不透明基材を用い、第１の金型又は平坦な載置台と、透明基材又は不透明基材とを型締めすることにより、カラーホイール基材の表面と、透明基材又は不透明基材の凹部とで形成される、所望の蛍光体層形状に倣った空間に、蛍光体添加樹脂を封止するものである。そして、蛍光体添加樹脂を仮加熱し、それ自体で径方向の厚さが一定の所望の蛍光体層形状を維持できるようにする。その後、透明基材又は不透明基材を除去し、仮硬化した蛍光体添加樹脂を本加熱することで、蛍光体添加樹脂を本硬化させるものである。なお、不透明基材としては、必要な耐熱性を備えるものであればよい。
【００２１】
（１１）上記（１）から（１０）項において、前記凹部表面に、反射防止構造を成形するための所定の凹凸形状が形成された蛍光体形状矯正手段を用いるカラーホイールの製造方法（請求項１０）。
本項に記載のカラーホイールの製造方法は、蛍光体形状矯正手段の、反射防止構造を構成するための所定の凹凸形状が形成された凹部表面により、蛍光体添加樹脂に反射防止構造を転写するものである。一般に、熱硬化前の軟らかい状態の樹脂には、反射防止用のＡＲコートが困難であるが、蛍光体添加樹脂の表面形状自体が反射防止構造とすることで、光の利用効率を向上させるものである。
【００２２】
（１２）上記（１）から（１１）のいずれか１項のカラーホイールの製造方法により、径方向の厚さが一定の蛍光体層が、円周方向所定範囲に形成されたプロジェクタ用カラーホイール（請求項１１）。
本項に記載のプロジェクタ用カラーホイールは、上記（１）から（１１）のいずれか１項のカラーホイールの製造方法により、径方向の厚さが一定の蛍光体層が、円周方向所定範囲に形成されたものである。そして、プロジェクタ用カラーホイールにおける色むらの発生を防ぐものである。
【００２３】
（１３）径方向の厚さが一定の蛍光体層が、円周方向所定範囲に形成されたプロジェクタ用カラーホイール（請求項１２）。
本項に記載のプロジェクタ用カラーホイールは、径方向の厚さが一定の蛍光体層が、円周方向所定範囲に形成されていることにより、プロジェクタ用カラーホイールにおける色むらの発生を防ぐものである。
【００２４】
（１４）光源と、レンズと、上記（１２）、（１３）項のカラーホイールとを投射光学系に含むプロジェクタ（請求項１３）。
本項に記載のプロジェクタは、投射光学系に径方向の厚さが一定の蛍光体層が、円周方向所定範囲に形成されたプロジェクタ用カラーホイールを含むことで、プロジェクタ用カラーホイールにおける色むらの発生を防ぎ、プロジェクタに映写される画像の色度が向上するものとなる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明はこのように構成したので、プロジェクタ用カラーホイールの耐久性を損なうことなく、色むらの発生を防ぐことが可能なカラーホイールを提供することが可能となる。そして、ハイブリッド型プロジェクタ等、投射光学系にカラーホイールを含むプロジェクタの色度の向上に貢献するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る、カラーホイールの製造方法の説明図であり、（ａ）は、第１、第２の金型の型締め状態を示す断面図であり、（ｂ）はカラーホイールの平面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る、カラーホイールの製造方法の説明図であり、（ａ）は、第１、第２の金型の型締め状態を示す断面図であり、（ｂ）はカラーホイールの平面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る、カラーホイールの製造方法の説明図であり、（ａ）は、第１、第２の金型の型締め状態を示す断面図であり、（ｂ）は、非円形基材表面に前記蛍光体添加樹脂を加熱硬化させた状態を示す平面図、（ｃ）はカラーホイールの平面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る、カラーホイールの製造方法の説明図であり、透明基材及び平坦な載置台による型締め状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る、カラーホイールの製造方法の説明図であり、（ａ）から（ｃ）はその製造手順を示すものであり、（ｄ）から（ｆ）は反射防止構造を構成する凹凸形状を例示するものである。
【図６】（ａ）から（ｆ）は、本発明の実施の形態により得られるプロジェクタ用カラーホイールの、光学特性に関する説明図である。
【図７】（ａ）から（ｆ）は、本発明の実施の形態により得られるプロジェクタ用カラーホイールの、光学特性に関する説明図である。
【図８】従来のハイブリッド型のプロジェクタの模式図である。
【図９】（ａ）は、従来のプロジェクタ用カラーホイールの概略平面図、（ｂ）は、同概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。なお、本発明の実施の形態に係るプロジェクタ用カラーホイールは、図８に例示されるような、ハイブリッド型のプロジェクタに適用可能なものである。よって、プロジェクタの全体構成についての詳しい説明についても、図８を参照することとして省略する。
【００２８】
なお、参考までに、カラーホイール５を構成するカラーホイール基材５０１（図３の非円形基材５１１も同様）は、ガラス製であるが、これに限定されない。例えば、従来技術で説明したように、反射光学系を採用する場合には、金属製であってもよい。又、蛍光体層５０４の蛍光体材料としては、以下のようなものが挙げられる。例えば、緑色発光用蛍光体としては、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ，ＢａＡｌ12Ｏ19：Ｍｎ，ＢａＭｇＡｌ14Ｏ23：Ｍｎ，ＳｒＡｌ12Ｏ19：Ｍｎ，ＺｎＡｌ12Ｏ19：Ｍｎ，ＣａＡｌ12Ｏ19：Ｍｎ，ＹＢＯ3：Ｔｂ，ＬｕＢＯ3：Ｔｂ，ＧｄＢＯ3：Ｔｂ，ＳｃＢＯ3：Ｔｂ，Ｓｒ4Ｓｉ3Ｏ8Ｃｌ4：Ｅｕ，等が挙げられる。又、赤色発光用蛍光体として、Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ，Ｙ2ＳｉＯ5：Ｅｕ，Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｅｕ，Ｚｎ3（Ｐ０4）2：Ｍｎ，ＹＢＯ3：Ｅｕ，（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ3：Ｅｕ，ＧｄＢＯ3：Ｅｕ，ＳｃＢＯ3：Ｅｕ，ＬｕＢＯ3：Ｅｕ，等が挙げられる。
【００２９】
まず、本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタ用カラーホイールの製造方法は、概略的には、例えば図１（ａ）に示されるように、カラーホイール基材５０１の表面に、径方向の厚さが一定の所望の蛍光体層形状を形成する空間Ａを形成可能な凹部を有する、蛍光体層形状矯正手段２０を用いるものである。
そして、カラーホイール基材５０１の表面と、蛍光体形状矯正手段２０の凹部とで形成される空間Ａに蛍光体添加樹脂５０４を注入し封止した状態で、蛍光体添加樹脂５０４を加熱する。この際、最初に蛍光体添加樹脂５０４を、例えば蛍光体形状矯正手段２０に内蔵させたヒータにより仮加熱し、必要に応じ、蛍光体層形状矯正手段２０を除去した後、仮硬化した蛍光体添加樹脂５０４を、加熱炉等に投入して本加熱し、本硬化させることで、図１（ｂ）に示されるような、カラーホイール５が得られるものである。
【００３０】
より具体的には、蛍光体層形状矯正手段２０として、カラーホイール基材５０１を位置決め可能な形状のキャビティ２２ａを有する第１の金型２２と、第１の金型２２と対をなし、第１の金型２２のキャビティに位置決めされた状態のカラーホイール基材５０１の表面に、所望の蛍光体層形状に倣った空間Ａを形成するキャビティ２４ａを備える、第２の金型２４とを用いるものである。
図１の例では、第１の金型２２が上型、第２の金型２４が下型である。又、カラーホイール基材５０１は、中央部に円形開口が設けられた円環状をなしている。そして、第１の金型２２と第２の金型２４とが型開状態にあるとき、第２の金型２４のキャビティ２４ａに蛍光体添加樹脂５０４を注入し、カラーホイール基材５０１で第２の金型２４のキャビティ２４ａに注入された蛍光体添加樹脂５０４を覆い、第１の金型２２と第２の金型２４とを、図１（ａ）のごとく型締めして、蛍光体添加樹脂５０４を加熱するものである。なお、図１に例示された第１の金型２２には、カラーホイール基材５１０を位置決めすることが可能な凹形状のキャビティ２２ａが設けられているが、第２の金型２４のキャビティ２４ａによって、カラーホイール基材５１０を確実に位置決めすることが可能であれば、第１の金型２２の、カラーホイール基材５１０が密着する部が平坦（すなわち、キャビティ２２ａの深さが零）であっても良い。
【００３１】
上記構成をなす、本発明の第１の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、カラーホイール基材５０１の表面と、蛍光体形状矯正手段２０の凹部とで形成される空間Ａに蛍光体添加樹脂５０４を注入することで、熱硬化前の流体である蛍光体添加樹脂５０４を、径方向の厚さが一定の所望の蛍光体層形状に矯正して封止するものである。この際、後述の理由から、必要最小限の一定厚さとなるように、蛍光体添加樹脂５０４を矯正する。そして、かかる封止状態を維持して、蛍光体添加樹脂５０４を仮加熱することで、蛍光体添加樹脂５０４を仮熱硬化させ、それ自体で径方向の厚さが一定の所望の蛍光体層形状を維持できるようにする。その後、必要に応じ、蛍光体層形状矯正手段２０を除去した後、仮硬化した蛍光体添加樹脂を本加熱することで、蛍光体添加樹脂５０４を本硬化させるものである。
【００３２】
又、蛍光体層形状矯正手段２０として、第１の金型２２と第２の金型２４とを用い、カラーホイール基材５０１を位置決め可能な形状のキャビティ２２ａを有する第１の金型２２に、カラーホイール基材５０１をセットする。又、第１の金型２２にセットされたカラーホイール基材５０１と、第１の金型２２と対をなし、第１の金型２２のキャビティ２２ａに位置決めされた状態のカラーホイール基材５０１の表面に、所望の蛍光体層形状に倣った空間Ａを形成するキャビティ２４ａを備える、第２の金型２４とで、カラーホイール基材５０１の表面と、第２の金型のキャビティ２４ａとで形成される、所望の蛍光体層形状に倣った空間Ａに、蛍光体添加樹脂５０４を注入し封止するものである。
【００３３】
この際、第１の金型２２と第２の金型２４とが型開状態で、最初に、第２の金型２４のキャビティ２４ａに蛍光体添加樹脂を注入する。続いて、カラーホイール基材５０１で第２の金型２４のキャビティ２４ａに注入された蛍光体添加樹脂５０４を覆い、第１の金型２２と第２の金型２４とを型締めし、第１の金型２２のキャビティ２２ａでカラーホイール基材５０１の位置決めを行う。かかる型締め状態で、カラーホイール基材５０１の表面と、第２の金型２４のキャビティ２４ａとで形成される、所望の蛍光体層形状に倣った空間Ａに、蛍光体添加樹脂を注入し封止することで、図１（ｂ）にも示されるように、径方向の厚さが一定の蛍光体層５０４が、円周方向所定範囲（図示の例では全周）に形成されたプロジェクタ用カラーホイール５が得られる。
【００３４】
なお、本発明の第１の実施の形態では、比較的粘性の高い蛍光体添加樹脂５０４を用いる場合には、図１の例とは逆に、第１の金型２２を下型とし、第２の金型２４を上型としても良い。具体的には、第１の金型２２と第２の金型２４とが型開状態で、第１の金型２２のキャビティ２２ａにカラーホイール基材５０１をセットし、第２の金型２４のキャビティ２４ａに蛍光体添加樹脂５０４を注入し、第１の金型２２と第２の金型２４とを型締めして、第２の金型のキャビティに蛍光体添加樹脂５０４を充填させ、蛍光体添加樹脂５０４を加熱することで、上記と同様の作用効果を得ることが可能である。
【００３５】
続いて、図２を参照しながら、本発明の第２の実施の形態について説明する。ここで、従来技術又は本発明の第１の実施の形態と同一部分については、同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
本発明の第２の実施の形態は、第１の金型２２が下型、第２の金型２４が上型となっている。そして、第１の金型２２と第２の金型２４とが型開状態で、第１の金型２２のキャビティ２２ａにカラーホイール基材５０１をセットし、カラーホイール基材５０１の表面の、蛍光体層形状を形成すべき位置に沿って、蛍光体添加樹脂５０４を、その粘性を考慮して適切な方法により塗布する。続いて、第１の金型２２と第２の金型２４とを型締めして、第２の金型２４のキャビティ２４ａに蛍光体添加樹脂５０４を充填させ、蛍光体添加樹脂５０４を加熱するものである。なお、第２の実施の形態では、図２に示されるように、意図的に金型２４をカラーホイール基板５０１の周端部上面に当接させ、蛍光体添加樹脂５０４の層を、カラーホイール基材５０１の外周端よりも、半径方向で若干内側の範囲に納めるように成形している。これにより、カラーホイール基板５０１と金型２４とに、熱膨張の違いや夫々の寸法精度等に起因する隙間が生じる場合であっても、樹脂を塗布したくないカラーホイール基材５０１の裏側に、粘性の低い蛍光体添加樹脂５０４が回り込むことを回避することが出来る。
【００３６】
本発明の第２の実施の形態によれば、第１の金型２２と第２の金型２４とが型開状態で、最初に、第１の金型２２のキャビティ２２ａにカラーホイール基材５０１をセットして位置決めを行う。続いて、カラーホイール基材５０１の表面の、蛍光体層形状を形成すべき位置に沿って、蛍光体添加樹脂５０４を塗布し、第１の金型２２と第２の金型２４とを型締めするものである。そして、かかる型締め状態で、カラーホイール基材５０１の表面と、第２の金型２４のキャビティ２４ａとで形成される、所望の蛍光体層形状に倣った空間Ａに、蛍光体添加樹脂５０４を封止するものである。これにより、上記第１の実施の形態と同様の作用効果が得られ、図２（ｂ）にも示されるように、径方向の厚さが一定の蛍光体層５０４が、円周方向所定範囲（図示の例では全周）に形成されたプロジェクタ用カラーホイール５が得られる。
その他、本発明の第１の実施の形態と同様の作用効果については、詳しい説明を省略する。
【００３７】
続いて、図３を参照しながら、本発明の第３の実施の形態について説明する。ここで、従来技術又は本発明の第１、第２の実施の形態と同一部分については、同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
本発明の第３の実施の形態は、カラーホイール基材に、非円形基材５１１を用いるものである。図示の例では、非円形基材５１１は長方形をなしており、カラーホイール５を構成するセグメント５１２を、１ないし複数切り出すことが可能なものである。なお、図示のセグメント５１２は半円環状（１８０°）をなし、二枚のセグメント５１２でカラーホイール５を構成するものであるが、必要に応じ、更に多数に分割されたものであっても良い。そして、第１の金型２２として、非円形基材５１１を位置決め可能な形状のキャビティ２２ｂを有する金型を用い、第２の金型２４として、第１の金型２２のキャビティ２２ｂに位置決めされた状態の非円形基材５１１の表面に、１ないし複数のセグメント５１２の、所望の蛍光体層形状に倣った空間を形成するキャビティ２４ｂを備える金型を用いる。そして、第１の金型２２と第２の金型２４とを型締めして、非円形基材５１１の表面に蛍光体添加樹脂５０４を加熱硬化させた後、所望の形状のセグメント５１２へと切り出し、複数のセグメント５１２を組合せて、図３（ｃ）に示されるような、いわゆるセグメントタイプのカラーホイール５を形成するものである。
なお、非円形基材５１１上に、円環状に蛍光体添加樹脂５０４を塗布して熱硬化させた後、円環状の一枚のカラーホイール５（モノリシックタイプ）を切り出すこととしても良い。
【００３８】
又、本発明の第３の実施の形態に係るカラーホイールの製造方法は、第１の金型２２と第２の金型２４との上下の配置や、非円形基材５１１及び蛍光体添加樹脂５０４の投入のタイミングは、上記第１又は第２の実施の形態で説明した手順の中から、適宜選択されるものである。
例えば、第１の金型のキャビティにカラーホイール基材をセットして位置決めを行う。続いて、第２の金型のキャビティに蛍光体添加樹脂５０４を注入する。そして、第１の金型と第２の金型とを型締めすることにより、カラーホイール基材の表面と、第２の金型のキャビティとで形成される、所望の蛍光体層形状に倣った空間に、蛍光体添加樹脂５０４を封止するものである。
そして、セグメント５１２毎に蛍光体層の色を変えることで、適宜異なる色のセグメントの割合や種類を変更した、カラーホイール５を得ることも可能である。又、異なる色の蛍光体層の境界が、より明確にもなる。
その他、本発明の第１、第２の実施の形態と同様の作用効果については、詳しい説明を省略する。
【００３９】
続いて、図４を参照しながら、本発明の第４の実施の形態について説明する。ここで、従来技術又は本発明の第１から第３の実施の形態と同一部分については、同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
本発明の第４の実施の形態は、蛍光体層形状矯正手段２０として、第１から第３の実施の形態に係る第２の金型２４に換えて、第２の金型２４のキャビティ２４ａ（２４ｂ）と同形状の凹部２６ａが形成された、透明基材２６を用いるものである。又、第１の金型２２に換えて、平坦な載置台２８を用いる。平坦な載置台２８は、カラーホイール基材５０１（５１１）を載置すると共に、透明基材２６と組合せた状態で透明基材２６の凹部２６ａが、カラーホイール基材５０１（５１１）の側端面方向に、開放状態となるものである。
【００４０】
そして、平坦な載置台２８に載置されたカラーホイール基材５０１（５１１）の表面と、透明基材２６の凹部２６ａとで形成される、所望の蛍光体層形状に倣った空間Ａに、蛍光体添加樹脂５０４を封止するものである。この際、蛍光体添加樹脂５０４の粘度が低い場合等は、必要に応じ、透明基材の凹部の側端面を、着脱自在な環状のカバー等で封止して、蛍光体添加樹脂５０４を注入して、蛍光体添加樹脂５０４が必要以上に、カラーホイール基材５０１（５１１）の側端面方向に流れ出ることを防止する。そして、カラーホイール基材５０１（５１１）の表面に蛍光体添加樹脂５０４を加熱硬化させ、透明基材２６を、最終的なカラーホイールの構成部材として残した状態の、カラーホイール５を形成するものである。
【００４１】
又、本発明の第４の実施の形態では、離型剤等を用いることにより、透明基材２６を、最終的なカラーホイールの構成部材として残すことなく、除去しても良い。この場合には、透明基材２６は不透明基材であっても良い。更には、平坦な載置台２８を用いることなく、図１〜図３に示された第１の金型２２を、透明基材２６と組合せて用いることとしても良い。なお、透明基材２６の構成材料としては、光学特性が優れ耐熱性が高いものが望まれるため、例えば、ガラスやポリカ等が適している。一方、不透明機材は高耐熱性であればよく、（耐熱性があるという意味で）ガラス、ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ樹脂）、ＰＢＴ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が適している。又、平坦な載置台２８は、必要な耐熱性を備えるものであればよい。
その他、本発明の第１から第３の実施の形態と同様の作用効果については、詳しい説明を省略する。
【００４２】
続いて、図５を参照しながら、本発明の第５の実施の形態について説明する。ここで、従来技術又は本発明の第１から第４の実施の形態と同一部分については、同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
本発明の第５の実施の形態は、図５（ａ）に示されるように、第２の金型２４のキャビティ表面に、凹凸形状２４ｃが形成されたものを用いる。この凹凸形状は、図５（ｄ）から（ｆ）に示される、反射防止構造３０を構成するための形状を有しており、所定の凹凸形状を、蛍光体添加樹脂５０４の表面に転写して、蛍光体添加樹脂５０４の表面自体を反射防止構造として構成するものである。なお、図５（ｄ）から（ｆ）には、反射防止構造３０の形状例が示されているが、四角すいの壁面を曲面で構成し、上端部を平面とした反射防止構造３０Ａの形状が、最も低反射率・広開口角となり、単純四角すいの反射防止構造３０Ｂ、ドーム形状の反射防止構造３０Ｃの順で、それらの特性が低下するものである。
本発明の第５の実施の形態によると、一般に熱硬化前の軟らかい状態の樹脂には、反射防止用のＡＲコートが困難であるが、蛍光体添加樹脂５０４の表面形状自体が反射防止構造３０となっていることから、光の利用効率を向上させることができる。
その他、本発明の第１から第４の実施の形態と同様の作用効果については、詳しい説明を省略する。
【００４３】
以上のごとく、本発明の第１から第５の実施の形態によれば、蛍光体添加樹脂５０４の粘性の如何に関わらず、径方向の厚さが一定の蛍光体層が、円周方向所定範囲に形成されたプロジェクタ用カラーホイール５を製造することが可能となり、プロジェクタ用カラーホイール５における色むらの発生を防ぐことができる。また、かかるプロジェクタ用カラーホイール５を投射光学系に含むプロジェクタにおける色むらの発生が防止され、プロジェクタに映写される画像の色度が向上するものとなる。
【００４４】
以下に、図６、図７を参照しながら、本発明の実施の形態により得られる効果について更に説明する。
上記本発明の実施の形態によれば、蛍光体添加樹脂５０４の表面平滑に優れた形状のプロジェクタ用カラーホイール５を提供することが可能であるのみならず、第１の金型２２、第２の金型２４等の、蛍光体層形状矯正手段２０を用いることで、蛍光体添加樹脂５０４の層を可能な限り薄くする（例えば、０．６ｍｍ以下）ことが可能となる。又、蛍光体添加樹脂５０４の粘性が低い場合でも、上述の効果を得ることが可能となる。
【００４５】
そして、蛍光体添加樹脂５０４の層の厚みを可能な限り薄くすることで、以下のような効果を得ることが可能となる。まず、蛍光体添加樹脂５０４の層が一定で、なおかつ、例えば青色光源１（図８）から出射される青色光Ｂが、レンズ４を介して、カラーホイール基材５０１に焦点を合わせて照射された場合には、図６（ａ）に示されるように、カラーホイール基材５０１からの反射光が、いわゆるランバート分布ＬＤを示してもレンズ４に戻ることができる。
しかしながら、カラーホイール基材５０１に焦点が合っていないと、図６（ｂ）に示されるように、ランバート分布ＬＤ´となった反射光の一部がレンズ４に戻らなくなるといった不具合が生じる。又、焦点距離が合わない場合には、図６（ｃ）、（ｄ）に示されるように、ピーク強度は低下する。
【００４６】
更には、図６（ｅ）、（ｆ）に示されるように、蛍光体添加樹脂５０４の層の表面が傾き、レンズ４の光軸４Ｃに対する蛍光体添加樹脂５０４の層の表面の相対傾斜角度が大きくなると、図７（ａ）から（ｃ）に示されるように、いわゆるコマ収差Ｆが発生して、光のスポットが歪んでしまう。このコマ収差Ｆは、以下の（Ｉ）式により与えられることから、ディスク厚みｔを薄くすることが、コマ収差Ｆの発生を抑えるために有効となる。
Ｗ＝｛ｘ・（ｎ２−１）・ｎ２・ＮＡ３・ｃｏｓ（ｔｉｌｔ）・ｓｉｎ（ｔｉｌｔ）・ｔ｝／｛（ｎ２−ｓｉｎ２（ｔｉｌｔ））５／２・λ｝‥‥（Ｉ）
ｎ：屈折率
ＮＡ：開口数
ｔ：ディスク厚み
λ：レーザー波長
ｘ：係数
ｔｉｌｔ：（Ｒ２＋Ｔ２）１／２
Ｒ：ラジアルスキュー
Ｔ：タンジェンシャルスキュー
【００４７】
以上の関係から、図７（ｄ）から（ｆ）に示すように、蛍光体添加樹脂５０４の層の厚みが薄くなればなるほど、レンズ４の光軸４Ｃに対する蛍光体添加樹脂５０４の層の表面の相対傾斜角度に対する、光強度の許容値は大きくなる。
従って、上記本発明の実施の形態によれば、蛍光体添加樹脂５０４の層を可能な限り薄くすることにより、プロジェクタ用カラーホイール５で反射される光強度を高めることも可能となる。
【符号の説明】
【００４８】
５：カラーホイール、５０１：カラーホイール基材、５０４：蛍光体添加樹脂、５１１：非円形基材、５１２：セグメント、２０：蛍光体層形状矯正手段、２２：第１の金型、２４：第２の金型、２２ａ、２２ｂ：キャビティ、２６：透明基材、２６ａ：凹部、２８：平坦な載置台、３０：反射防止構造
【図５】
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【図６】
2011257600.tif 000004
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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