(57)【要約】【課題】安価かつ簡易な構成でありながらより明るい映像を表示可能な単板式カラープロジェクタ、該単板式カラープロジェクタに好適な回転色分離板、およびその製造方法を提供すること。【解決手段】回転色分離板は、回転軸を中心として回転することにより、入射光束を色の三原色に対応する成分に分離する回転色分離板であって、回転軸を一端とし該回転軸から放射状に延出する複数の境界面によって均等に分割されたブロックを３個以上有し、ブロックは境界面に直交する第一の端面と、境界面および第一の端面に直交する第二の端面と、それぞれ反射特性の異なる第一から第三の反射面と、を有し、任意に抽出した連続する第一から第三のブロックがそれぞれ有する第一から第三の反射面の各反射特性は、該３つの領域が入射光束の光路を通過した時点で、各色成分が第一から第三のすべての反射面で１回ずつ反射するような構成にした。【選択図】      図７
2004271705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心として回転することにより、入射する光束を所定の色成分に分離する回転色分離板であって、
複数の境界面によって分割された３個以上のブロックを有し、
前記各ブロックは、前記境界面に略直交する第一の端面と、前記境界面および前記第一の端面に略直交する第二の端面と、前記第一の端面に入射した光束を各色成分に順次色分離しつつ前記第二の端面から射出させる、それぞれ反射特性の異なる第一から第ｋの反射面と、を有し、
所定の位置に配置された第一から第三のブロックがそれぞれ有する前記第一から第ｋの反射面の各反射特性は、該第一から第三の各ブロックが入射光束の光路を通過した時点で、所定の各色成分が第一から第ｋのすべての反射面で１回ずつ反射するように設定されていることを特徴とする回転色分離板。
【請求項２】
請求項１に記載の回転色分離板において、
前記第一のブロックにおける第一の反射面は、第一の色成分のみを略全反射する特性を、
前記第一のブロックにおける第二の反射面は、第二の色成分のみを略全反射する特性を、
前記第一のブロックにおける第三の反射面は、第三の色成分を略全反射する特性を、それぞれ備えることを特徴とする回転色分離板。
【請求項３】
請求項２に記載の回転色分離板において、
前記第二のブロックにおける第一の反射面は、第二の色成分のみまたは第三の色成分のみを略全反射する特性を、
前記第二のブロックにおける第二の反射面は、該第一の反射面が第三の色成分を反射する特性を有する場合には第一の色成分のみを略全反射する特性を、該第一の反射面が第二の色成分を反射する特性を有する場合には第一の色成分のみまたは第三の色成分のみを略全反射する特性を、
前記第二のブロックにおける第三の反射面は、該第二のブロックにおける他の反射面で反射しない色成分を略全反射する特性を、それぞれ備えることを特徴とする回転色分離板。
【請求項４】
請求項３に記載の回転色分離板において、
前記第三のブロックにおける第一の反射面は、前記第一および第二のブロックにおける第一の反射面で反射されない色成分のみを略全反射する特性を、
前記第三のブロックにおける第二の反射面は、前記第一および第二のブロックにおける第二の反射面で反射されない色成分のみを略全反射する特性を、
前記第三のブロックにおける第三の反射面は、前記第一および第二のブロックにおける第三の反射面で反射されない色成分を略全反射する特性を、それぞれ備えることを特徴とする回転色分離板。
【請求項５】
前記回転軸の延出方向からみると、略円形状であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の回転色分離板。
【請求項６】
前記回転軸の延出方向からみると、複数の角を有する多角形状であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の回転色分離板。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の回転色分離板において、
前記各反射面の前記第二の端面に対する傾斜角、および互いに隣り合う反射面間の間隔は、各反射面で反射した各光束の第二端面における断面形状が一部重なり合うように設定されることを特徴とする回転色分離板。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の回転色分離板の製造方法であって、
ブロックを構成するために用いられる、第一から第三の光学部品を単一の金型で射出成形する第一工程と、
前記第一工程後、一組状態の各光学部品の第二の端面をマスキングする第二工程と、
前記第二工程後、一組状態の各光学部品における、第二の端面から各反射面に対応する斜面に所定の反射特性のコートを施す第三工程と、
前記第三工程後、前記一組状態を分割する第四工程と、
前記第四工程後、所定の３つのブロックが入射光束の光路を通過した時点で、各色成分が前記第一から第三のすべての反射面で１回ずつ反射するように前記第一から第三の各光学部品を所定形状の基板上に載置して固定する第五工程と、を含む回転色分離板の製造方法。
【請求項９】
互いに平行な上面と底面に対して同一の傾斜角を有する第一斜面および第二斜面を有し、前記第二斜面は該第一斜面よりも広い面積を有する第一の光学部品と、前記第一の光学部品と同一高さであって、互いに平行な上面および底面に対して同一の傾斜角を有する第三斜面および第四斜面を有し、該第三斜面は前記第二斜面と同一形状であり、前記第四斜面は該第三斜面よりも広い面積を有する第二の光学部品と、前記第一および第二の光学部品と同一高さであって、互いに平行な上面および底面に対して同一の傾斜角を有する第五斜面および第六斜面を有し、該第五斜面は前記第四斜面と同一形状であり、前記第六斜面は該第五斜面よりも広い面積を有する第三の光学部品と、を一組として射出成形する第一工程と、
前記第一工程後、第一から第三の光学部品の各底面をマスキングする第二工程と、
前記第二工程後、第二斜面と第四斜面と第六斜面とに所定の色成分を反射する特性を持つようにコーティングする第三工程と、
前記第三工程後、前記第二工程で施されたマスクを除去する第四工程と、
前記第四工程後、外周に前記第六斜面と一致する支持面を持つガイド部材を有する所定形状の基板の面上に、前記外周方向においては、連続する３つの第二斜面がそれぞれ異なる反射特性を有し、かつ連続する３つの第四斜面がそれぞれ異なる反射特性を有し、かつ連続する３つの第六斜面がそれぞれ異なる反射特性を有するような状態であって、かつ前記所定形状の径方向方向においては、第二、第四、第六の各斜面がそれぞれ異なる反射特性を持つような状態で、前記外周側から第三の光学部品、第二の光学部品、第一の光学部品の順で載置する第五工程と、
前記第五工程後、前記所定形状の中心部から各セットの第一斜面に向けて放射状に加圧すると共に、各面を接着剤で貼り合わせる第六工程と、を含む回転色分離板の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の回転色分離板の製造方法において、
前記第一工程は、各光学部品の底面の位置が同一平面上に揃えられた単一の金型を用いて成形し、
前記第二工程から前記第四工程までは、各光学部品にゲートランナーが付いた状態で行われ、
前記第四工程と前記第五工程との間に、各光学部品から前記ゲートランナーを除去する第五工程をさらに含む回転色分離板の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の回転色分離板の製造方法において、
前記第一工程において使用する前記金型は各斜面が曲面となるように形成されており、
前記所定形状は、略円形状である回転色分離板の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の回転色分離板の製造方法において、
前記第一工程において使用する前記金型は各斜面が平面となるように形成されており、
前記所定形状は、複数の角を有する多角形状である回転色分離板の製造方法。
【請求項１３】
略白色の光束を照射する光源部と、
光束入射端面と光束射出端面が同一でかつ入射光束を画素単位で偏向する光空間変調素子と、
入射光束を拡大して投影する投影レンズ群と、
請求項１から請求項７のいずれかに記載の回転色分離板と、を有し、
前記回転色分離板は、前記光束が前記第一の端面に入射する位置であって、かつ前記光空間変調素子の前面に回転自在に配設され、
前記光束は、各反射面によって順次色成分に分離されて前記第二の端面から前記光空間変調素子に向けて射出され、
前記光空間変調素子により画像信号に基づき選択的に偏向されて該第二の端面に入射するオン状態の光束は、該第二の端面に略平行な第三の端面から射出されて前記投影レンズ群に導かれることを特徴とする単板式カラープロジェクタ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の単板式カラープロジェクタにおいて、前記光源部は、前記光束を前記回転色分離板の前記各反射面に常に一定角度で入射するよう設計された照明系レンズ群を有することを特徴とする単板式カラープロジェクタ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の単板式カラープロジェクタにおいて、オン状態の光束は、該特定の反射面以外の反射面を透過するように配置構成されることを特徴とする単板式カラープロジェクタ。
【請求項１６】
請求項１３から請求項１５のいずれかに記載の単板式カラープロジェクタにおいて、
前記光空間変調素子は、オン状態とオフ状態によって光束の偏向方向が異なるＤＭＤ（登録商標）であることを特徴とする単板式カラープロジェクタ。
【請求項１７】
請求項１６に記載の単板式カラープロジェクタにおいて、前記回転色分離板と前記光空間変調素子は、前記ＤＭＤがオフ状態のときに偏向した光が前記投影レンズに入射しないような位置に配設されることを特徴とする単板式カラープロジェクタ。
【請求項１８】
回転軸を中心として回転することにより、入射する光束を色の三原色に対応する第一から第三の色成分に分離する略円形状の回転色分離板であって、
光束が入射する第一の端面と、
前記第一の端面に略直交する第二の端面と、
第一の色成分に対して最も高い反射特性を持つ第一の反射面と、
第二の色成分に対して最も高い反射特性を持つ第二の反射面と、
第三の色成分に対して最も高い反射特性を持つ第三の反射面と、を有し、
前記第一から前記第三の各反射面は、外周から前記回転軸に向かった渦巻状に構成された状態で周期的に配列されており、
所定速度で回転することにより、前記第一の端面に入射した光束を、各反射面によって順次各色成分に色分離しつつ前記第二の端面から射出させることを特徴とする回転色分離板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カラーの映像をスクリーン上に投影、表示するための単板式のカラープロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、カラープロジェクタは、単板式プロジェクタと３板式プロジェクタの二種類に分けることができる。詳しくは、前者は、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各色成分に対して共通の光変調手段を１枚使用することを特徴とする。後者は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各成分用に３つの光変調手段を使用することを特徴とする。前者は後者に比べ、部品点数を削減し、装置全体の小型化を図ることができる。このような単板式反射型プロジェクタは、例えば以下に示す特許文献１に開示される。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２６８０１０号公報
【０００４】
特許文献１に開示される単板式プロジェクタは、Ｒ、Ｇ、Ｂの所定の透過性をもつ色フィルタを備えた回転円板を有する。そして、光源から照射された光束を、所定速度で回転中の該円板におけるいずれかのフィルタに入射させることによってＲ、Ｇ、Ｂの各色成分を順次生成している。各色成分は、ＤＭＤ（登録商標）等の反射表示手段によって変調されることによりスクリーン上にはカラー映像が表示される。
【０００５】
上記のような従来の単板式プロジェクタは、円板によって順次生成される各色成分を経時的に反射表示手段に入射させるため、各色成分の光量は光源から照射される光束の全光量の約１／３程度にまで落ちてしまう。従って、スクリーン上に表示される映像は非常に暗いものとなる欠点がある。
【０００６】
そこで近年、反射表示手段に入射する各色成分の光量を上げてスクリーン上に表示される映像の明るさを向上することができるように改良された単板式プロジェクタがいくつか提案されている。改良された単板式プロジェクタとしては、以下の非特許文献１に例示される。
【０００７】
【非特許文献１】
Ｄ．  Ｓｃｏｔｔ  Ｄｅｗａｌｄ、他３名、”Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  Ｃｏｌｏｒ  Ｒｅｃａｐｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ：  Ａ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｓｃｒｏｌｌｉｎｇ”、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成１５年２月１０日検索］、インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｉｊ．ｃｏ．ｊｐ／ｊｒｄ／ｄｌｐ／ｄｏｃｓ／ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ／１２７＿ｓｅｑ＿ｄｙｎ＿ｆｉｌｔｅｒ．ｐｄｆ＞
【０００８】
上記非特許文献１は、色分離手段としてＲ、Ｇ、Ｂの各色フィルタが渦状に貼り合わせて構成されるＳＣＲ（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  ｃｏｌｏｒ  ｒｅｃａｐｔｕｒｅ）を使用する。該非特許文献１中、Ｆｉｇｕｒｅ．４に例示されるようにＳＣＲを使用する構成によれば、確かに、上記特許文献１に例示されるようなプロジェクタに比べ、各色成分の光量が１．３倍程度ではあるが上昇することが確認された。しかし、該構成は、未だ光量損失が大きくさらに各光学部材間の位置決め等に非常に高い精度が要求される。そのため該構成を搭載するプロジェクタは、製造が極めて困難でかつ非常に高価となってしまい、さらなる改善が望まれている。
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は上記の事情に鑑み、安価かつ簡易な構成でありながらより明るい映像を表示可能な単板式カラープロジェクタ、該単板式カラープロジェクタに好適な回転色分離板、およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで上記課題を解決すべく、請求項１に記載の回転色分離板は、回転軸を中心として回転することにより、入射する光束を所定の色成分に分離する回転色分離板であって、複数の境界面によって均等に分割された３個以上のブロックを有し、各ブロックは境界面に略直交する第一の端面と、境界面および第一の端面に略直交する第二の端面と、第一の端面に入射した光束を各色成分に順次色分離しつつ第二の端面から射出させる、それぞれ反射特性の異なる第一から第ｋの反射面と、を有し、所定の位置に配置された第一から第三のブロックがそれぞれ有する第一から第ｋの反射面の各反射特性は、該第一から第三の各ブロックが入射光束の光路を通過した時点で、所定の各色成分が第一から第ｋのすべての反射面で１回ずつ反射するように設定されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の回転色分離板は、従来の回転円板やＳＣＲに比べ、光量の損失を抑えつつ白色光を各色成分に分離することができる。しかも該回転色分離板によれば、反射面の傾斜角を任意に変更することにより、各色成分を任意の方向に偏向することが可能になる。
【００１１】
上記のブロックは、第一から第三のブロックとし具体的には、以下のように構成すると良い。まず、第一のブロックは、第一の反射面が、光の３原色に基づく第一の色成分のみを略全反射する特性を有し、第二の反射面が、第二の色成分のみを略全反射する特性を有し、第三の反射面が、第三の色成分を略全反射する特性を有するように構成する（請求項２）。
【００１２】
第二のブロックは、各反射面が以下の特性を有するように構成する（請求項３）。すなわち、第一の反射面は、第二の色成分のみまたは第三の色成分のみを略全反射する特性を有する。第二の反射面は、該第一の反射面が第三の色成分を反射する特性を有する場合には第一の色成分のみを略全反射する特性を、該第一の反射面が第二の色成分を反射する特性を有する場合には第一の色成分のみまたは第三の色成分のみを略全反射する特性を有有する。第三の反射面は、該第二のブロックにおける他の反射面で反射しない色成分を略全反射する特性を有する。
【００１３】
また、第三のブロックは、各反射面が以下の特性を有するように構成する（請求項４）。すなわち、第一の反射面は、前記第一および第二のブロックにおける第一の反射面で反射されない色成分のみを略全反射する特性を有する。第二の反射面は、前記第一および第二のブロックにおける第二の反射面で反射されない色成分のみを略全反射する特性を有する。第三の反射面は、前記第一および第二のブロックにおける第三の反射面で反射されない色成分を略全反射する特性を有する。
【００１４】
上記の回転色分離板は、円形状に構成することも可能であるし（請求項５）、複数の角を有する多角形状に構成することも可能である（請求項６）。
【００１５】
本発明に係る回転色分離板を搭載した単板式プロジェクタによって拡大投影される映像の画質を向上させるために、各反射面の第二の端面に対する傾斜角、および互いに隣り合う反射面間の間隔は、各反射面で反射した各光束の第二端面における断面形状が一部重なり合うように設定されることが望ましい（請求項７）。
【００１６】
上記のような回転色分離板は、以下の製造方法によって製造することができる（請求項８）。すなわち、ブロックを構成するために用いられる、第一から第三の光学部品を単一の金型で射出成形する第一工程と、第一工程後、一組状態の各光学部品の第二の端面をマスキングする第二工程と、第二工程後、各光学部品における、第二の端面から各反射面に対応する斜面に所定の反射特性のコートを施す第三工程と、第三工程後、一組状態の各部品を分割する第四工程と、第四工程後、所定の３つのブロックが入射光束の光路を通過した時点で、各色成分が第一から第三のすべての反射面で１回ずつ反射するように第一から第三の各光学部品を所定形状の基板上に載置して固定する第五工程と、を含む製造工程を経ることにより、回転色分離板は製造される。
【００１７】
より詳しくは回転色分離板は、以下の製造方法によって製造することができる（請求項９）。すなわち、該製造方法は、互いに平行な上面と底面に対して同一の傾斜角を有する第一斜面および第二斜面を有し、第二斜面は該第一斜面よりも広い面積を有する第一の光学部品と、第一の光学部品と同一高さであって、互いに平行な上面および底面に対して同一の傾斜角を有する第三斜面および第四斜面を有し、該第三斜面は前記第二斜面と同一形状であり、第四斜面は該第三斜面よりも広い面積を有する第二の光学部品と、第一および第二の光学部品と同一高さであって、互いに平行な上面および底面に対して同一の傾斜角を有する第五斜面および第六斜面を有し、該第五斜面は第四斜面と同一形状であり、第六斜面は該第五斜面よりも広い面積を有する第三の光学部品と、を一組として射出成形する第一工程と、
第一工程後、第一から第三の光学部品の各底面をマスキングする第二工程と、第二工程後、第二斜面と第四斜面と第六斜面とに所定の色成分を反射する特性を持つようにコーティングする第三工程と、
第三工程後、第二工程で施されたマスクを除去する第四工程と、
第四工程後、外周に前記第六斜面と一致する支持面を持つガイド部材を有する所定形状の基板の面上に、所定の条件に従って、外周側から第三の光学部品、第二の光学部品、第一の光学部品の順で載置する第五工程と、
第五工程後、所定形状の中心部から各セットの第一斜面に向けて放射状に加圧すると共に、各面を接着剤で貼り合わせる第六工程と、を含む。ここで、上記所定の条件とは、該基板上において、外周方向においては、連続する３つの第二斜面がそれぞれ異なる反射特性を有し、かつ連続する３つの第四斜面がそれぞれ異なる反射特性を有し、かつ連続する３つの第六斜面がそれぞれ異なる反射特性を有するような状態にする。さらに所定形状の径方向方向においては、第二、第四、第六の各斜面がそれぞれ異なる反射特性を持つような状態にする。
【００１８】
上記製造方法における諸工程を容易に実行するために、第一工程は、各光学部品の底面の位置が同一平面上に揃えられた単一の金型を用いて成形し、第二工程から第四工程までは、各光学部品にゲートランナーが付いた状態で行われ、第四工程と第五工程との間に、各光学部品から該ゲートランナーを除去する第五工程をさらに含めるとよい。このように、ゲートランナーを取り付けたままで諸工程を行うことにより、各工程において必要とされる光学部品間の相対的位置決め等が省略、あるいは簡略化される。また、各光学部品の面が揃った状態にあるため、マスクやコートを均一な厚さで施すこともできる。
【００１９】
上記製造方法の第一工程において、各斜面が曲面となるように形成された金型を使用すれば、略円形状の回転色分離板が製造される（請求項１１）。また、各斜面が平面となるように形成された該金型を使用して各光学部品を成形すれば、複数の角を有する多角形状である回転色分離板が製造される（請求項１２）。
【００２０】
また、請求項１３に記載の単板式カラープロジェクタは、光束入射端面と光束射出端面が同一でかつ入射光束を画素単位で偏向する光空間変調素子と、入射光束を拡大して投影する投影レンズ群と、請求項１から請求項７のいずれかに記載の回転色分離板と、を有し、回転色分離板は、光束が第一の端面に入射する位置であって、かつ光空間変調素子の前面に回転自在に配設され、光束は、各反射面によって順次色成分に分離されて前記第二の端面から光空間変調素子に向けて射出され、該光空間変調素子により偏向されて該第二の端面に入射する光束は、該第二の端面に平行な第三の端面から直角に射出されて前記投影レンズ群に導かれることを特徴とする。
【００２１】
請求項１３に記載の単板式カラープロジェクタは、特許文献１や非特許文献１に例示される従来の構成よりも安価であってかつ簡易な構成になっている。また、各ブロック単位では経時的に色分離しているため、各色成分は全入射光量の１／３程度になっている。しかし、回転色分離板全体では、異なる色分離パタンを持つ３つのブロックに連続的に光束を入射させることにより、１フレーム分のカラー映像を生成するため、該１フレームは、光源１からの光と略同一の明るさのフルカラー映像になっている。
【００２２】
また、光束を回転色分離板の前記各反射面に常に一定角度で入射するよう設計された照明系レンズ群を光源部に設けると良い（請求項１４）。このように前記各反射面に常に一定角度で入射することにより、より光量の損失を抑え明るい映像を投影することができる。該照明系レンズ群は、円形状の回転色分離板を使用するときにより効果的である。該照明系レンズ群は具体的には光源と回転色分離板との間の光路中に配設される照明レンズ群が考えられる。上記回転色分離板は、特定の反射面で反射した色成分が前記光空間変調素子から画像信号に基づき選択的に射出され第二の端面に入射するオン状態の光束は、該特定の反射面以外の反射面を透過するように配置構成されることが好ましい（請求項１５）。
【００２３】
また上記の光空間変調素子として、オン状態とオフ状態によって光束の偏向方向が異なるＤＭＤ（登録商標）を使用することができる（請求項１６）。また、その場合、回転色分離板とＤＭＤは、該ＤＭＤがオフ状態のときに偏向した光が投影レンズに入射しないような位置に配設される（請求項１７）。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態の回転色分離板１０を示す上面図である。回転色分離板１０は、Ｏを中心とした円形状である。回転色分離板１０は、境界面Ｂによって三つの扇形状のブロック１０ａ、１０ｂ、１０ｃに等分割された状態にある。
【００２５】
図２は、ブロック１０ａの径方向での端面図である。上記のように、各ブロック１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、どれも略同一形状である。従って、以下に説明されるブロック１０ａの構成は他のブロックにも共通である。ブロック１０ａは、回転色分離板１０の外周側に設けられた第一端面１３から中心Ｏに向かって互いに平行な３つの反射面１１ｏ、１１ｃ、１１ｉと、基板１２を有する。各反射面は、第一端面１３から入射する光束を第二端面１４から射出させるように該第二端面１４および第三端面１５に対して所定の傾斜角をなすように傾けられている。なお、図１に示すように回転色分離板１０を上面から見ると、各反射面１１ｏ、１１ｃ、１１ｉは、中心Ｏを同心とした円弧としてみることができる。また、各反射面１１ｏ、１１ｃ、１１ｉの第二端面に対する角（以下、傾斜角という）および互いに隣り合う反射面間の間隔は、各反射面で反射した各光束の第二端面における断面形状が一部重なり合うように設定される。
【００２６】
一つのブロックは、各反射面１１ｏ、１１ｃ、１１ｉが、光の３原色に基づいてそれぞれ異なる色成分のみを略全反射するように構成される。なお、本明細書では、特定のブロックに入射した光束が各反射面１１ｏ、１１ｃ、１１ｉによって色分離していく順序を該特定のブロックの色分離パタンという。回転色分離板１０は、以下の条件を満たす３つのブロックを連続して並べることにより構成される。該３つのブロックは、各ブロックにおける中心Ｏから同一位置にある反射面、例えば各ブロックの反射面１１ｏがそれぞれ異なる色成分を略全反射するような互いに異なる色分離パタンを有する。従って、回転色分離板１０は、以下の表１に示すグループ１、グループ２のいずれか一方の構成を採ることができる。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
本実施形態の回転色分離板１０は、表１のグループ１を採用する。そして第一ブロックをブロック１０ａ、第二ブロックを１０ｂ、第三ブロックを１０ｃに設定している。このように構成すれば、回転色分離板１０全体としてみると、各色成分は、各反射面１１ｏ、１１ｃ、１１ｉによって一回ずつ反射している。
【００２９】
以下、回転色分離板１０の製造方法について詳述する。図３は、回転色分離板１０の製造工程を示す図である。本実施形態の製造方法は、まずブロックを形成した後、複数（回転色分離板１０であれば３つ）のブロックを基板上に並べて固定することにより製造する。上記のブロックは、３つの樹脂（例えば、日本ゼオン社製、「ＺＥＯＮＥＸ」）製光学部品１〜３を貼り合わせることにより形成される。本実施形態では、単一の金型を用いた射出成形によって、各光学部品１〜３を同時に一組成型する（第一工程）。
【００３０】
成形された各光学部品１〜３はどれも上面Ｕから底面Ｄまでの長さ、つまり部品の高さが同一である。なお、上面Ｕと底面Ｄは略平行に設計される。光学部品１は、斜面Ｆ１と該Ｆ１よりも面積の広い斜面Ｆ２を有する。光学部品２は、斜面Ｆ２と同一形状の斜面Ｆ３と該Ｆ３よりも面積の広い斜面Ｆ４を有する。光学部品３は、斜面Ｆ４と同一形状の斜面Ｆ５と該Ｆ５よりも面積の広いＦ６を有する。ここで、各光学部品の二つの斜面間の長さ、つまり部品の幅が同一である。従って、斜面Ｆ１と斜面Ｆ２の面積比、斜面Ｆ３と斜面Ｆ４の面積比、斜面Ｆ５と斜面Ｆ６の面積比、はどれも同じである。各斜面は、曲面になっている。なお、図３（Ａ）に示すように、各部品が成形された後もゲートランナーＧは残しておく。また、成形された各部品１〜３の底面Ｄが揃うように金型は設計されてある。
【００３１】
次いで図３（Ｂ）に示すように、各部品１〜３は底面Ｄをマスク処理される（第二工程）。底面がマスキングされると、斜面Ｆ２、Ｆ４、Ｆ６に同一の反射特性の反射膜がコートされる（第三工程）。コートされる反射膜の反射特性について図４〜図６に示す。図４は、Ｂ成分に対して略１００％の反射率を有する反射膜の特性に関するグラフである。図５は、Ｇ成分に対して略１００％の反射率を有する反射膜の特性に関するグラフである。図６は、Ｒ成分に対して略１００％の反射率を有する反射膜の特性に関するグラフである。第三工程では、図４〜図６に示すいずれかの反射膜が各部品１〜３にコートされる。
斜面Ｆ２、Ｆ４、Ｆ６にコーティングされると、底面Ｄに施されているマスクを除去する（第四工程）。第四工程が終了すると、ゲートランナーを除去する。
【００３２】
このように、第四工程終了後まで各部品をゲートランナーに繋げておくことにより、各部品は、相対的な面揃えが行われた状態で保持されている。そのため、マスキング処理やコーティング処理を非常に容易に行うことができる。また各処理によって施されるマスクやコートの厚みをどの面も均一にすることができる。
【００３３】
次いで、円形の基板１２に各光学部品１〜３を所定の順序で配設し、一つのブロック（第一ブロック）を形成する（第五工程）。詳しくは図３（Ｃ）に示すように、該基板の中心Ｏ側から所定の分光反射特性をもつ光学部品１、光学部品２、光学部品３が順に配設される。基板１２の外周には、ガイド部材４が設けられている。ガイド部材４は、内周側に斜面Ｆ６と同一の傾きを持つ支持斜面Ｆ７を有し、外周側には第一端面１３を有する。なお、基板１２やガイド部材４も他の光学部品１〜３と同一の材料により形成されている。
【００３４】
光学部品１と光学部品２は斜面Ｆ２とＦ３を貼り合せて固定する。光学部品２と光学部品３は斜面Ｆ４と斜面Ｆ５を貼り合せて固定する。光学部品３とガイド部材４は斜面Ｆ６と支持斜面Ｆ７を貼り合せて固定する。各部品間の固定は、張り合わせ面に紫外線硬化剤を塗布して紫外線を照射することにより行われる。本実施形態では、色分離の性能の向上を図るため、図３（Ｄ）に示すように、紫外線を照射する間、中心Ｏから外周方向に加圧することにより各部品間の密着性を高めている。
【００３５】
このようにして第一のブロックが形成される。形成された第一のブロックにおいて、斜面Ｆ２とＦ３の貼り合わせ面は反射面１１ｉになる。斜面Ｆ４と斜面Ｆ５の貼り合わせ面は反射面１１ｃになる。斜面Ｆ６と支持斜面Ｆ７の貼り合わせ面は１１ｏになる。また、各光学部品１〜３の側面Ｓ１とＳ２は、ブロック形成後は略同一平面になる。該平面は、回転色分離板１０における境界面Ｂに対応する。
【００３６】
続いて、第五工程と同様の方法で第二、第三のブロックを形成する（第六工程）。但し、第二、第三のブロックは、上記表１に示したような条件に従って形成される。また、ガイド部材４の外周１３（第一端面）と基板１２の下面１４（第二端面）及び各光学部品の上面Ｕが成す面（第三端面）には反射防止（ＡＲ）コートを施し、光量損失と乱反射によるフレアの発生を防止している。
【００３７】
以上のようにして、製造された回転色分離板１０を使用した単板式カラープロジェクタ１００を図７に示す。図７に示すように、単板式カラープロジェクタ１００は、回転色分離板１０のほか、光源Ｌ、ライトトンネル２０、照明系レンズ群３０、ＤＭＤ（登録商標）等の光空間変調素子４０、投影レンズ群５０を有する。
【００３８】
光源Ｌは、高圧水銀ランプと楕円リフレクタとを有する。高圧水銀ランプから照射された白色光は、楕円リフレクタで反射してライトトンネル２０に導かれる。ライトトンネル２０は、入射する白色光を、強度分布を均一にしつつ後段にある照明系レンズ群３０に導く。照明系レンズ群３０は、ライトトンネル２０を介して入射する白色光を前記各反射面に常に一定角度で入射する光束（以下、便宜上、収束光束という）にしつつ回転色分離板１０に導く。これにより、光束が各反射面に入射する際、入射位置による入射角の変動に起因する光量損失を最小限に抑えることができる。照明系レンズ群３０から射出された白色の収束光束は、回転色分離板１０の第一端面１３に入射する。
【００３９】
回転色分離板１０は、第二端面１４が光空間変調素子４０の受光面４０ａを略全域覆う状態で、かつ入射端面４０ａと略平行になるような位置に配設される。回転色分離板１０は、中心Ｏを通る軸Ｘを回転軸として所定速度で回転制御されている。所定速度とは、回転色分離板１０一周で一フレーム分の映像が生成される速度である。なお、回転色分離板１０のガイド部材４における任意の位置にはイニシャライズマーキングが施されている。該マーキングは図示しないフォトインタラプタによって検出される。フォトインタラプタの検出信号は、図示しない制御部に送信される。該制御部は、画像信号と同期をとりつつ、該検出信号に基づいて回転速度を制御する。
【００４０】
図８は、収束光束が回転色分離板１０のブロック１０ａによって色分離される様子を説明するための図である。上記のとおり、各反射面１１ｏ、１１ｃ、１１ｉは、それぞれ異なる色成分のみを反射するような特性を有する。従って、第一端面１３に入射した白色の収束光束は、各反射面１１ｏ、１１ｃ、１１ｉで順次色分離される。例えば、ブロック１０ａであれば、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の順に色分離される。
【００４１】
ブロック１０ａを回転色分離板１０の径方向に沿って切った端面において、各反射面１１ｏ、１１ｃ、１１ｉは、略平行な状態にある。従って、どの面における反射角も同一となる。つまり各色成分は互いに平行な状態で第二端面１４から射出し、光空間変調素子４０の受光面４０ａに入射する。光空間変調素子５１の受光面４０ａ上には、複数のミラー面が設けられている。一枚のミラー面は映像の一画素に対応する。該ミラー面は、オンされると水平状態（第二端面１４と平行な状態）を基準として約＋１２°、オフされると水平状態を基準として約−１２°傾く。受光面４０ａは、反射面１１ｏで反射した色成分が入射する領域４０ｏ、反射面１１ｃで反射した色成分が入射する領域４０ｃ、反射面１１ｉで反射した色成分が入射する領域４０ｉ、に分けられる。
【００４２】
なお、回転色分離板１０は、オン状態にあるミラー面で反射した光（オン光）が第二端面１４に直角に入射するような傾斜角を有するものを用いる。また回転色分離板１０と光空間変調素子４０との間隔は、オフ状態にあるミラー面で反射した光（オフ光）がオン光とは異なる光路を通り後述する投影レンズ群５０に入射しない距離であって、かつオン光が該オン光の色成分に対して高い反射特性を有する反射面に入射しない距離に設定される。なお、オフ状態の光の光路中には、図示しない光吸収部材が配設されている。これにより、乱反射したオフ状態の光が投影レンズ群５０に入射することを防止している。
【００４３】
光空間変調素子５１は、図示しない制御部に接続されている。該制御部は、所定の映像情報に基づき生成した変調信号により光空間変調素子４０の各ミラー面をデジタル制御する。具体的には、領域４０ｏ内にある各ミラー面に対しては、反射面１１ｏで反射した色成分に対応する変調信号を送信することにより駆動制御する。領域４０ｃ、領域４０ｉについても同様である。
【００４４】
オン状態の各領域４０ｏ、４０ｃ、４０ｉで反射した光は、第二端面１４に直角に入射する。そして、第二端面１４の反対側にある第三端面１５から射出され投影レンズ群５０に向かう。上記の通り、回転色分離板１０は、表１に示すような条件に従ってブロックごとに色分離パタンが変えられている。従って、受光面４０の各領域４０ｏ、４０ｃ、４０ｉに入射する色成分も順次変わる。つまり、一つのブロックによって色分離された各色成分は、光源１からの光の約１／３の光量しか有していないが、回転色分離板１０が一周することにより生成される１フレームは、光源１からの光と略同一の明るさのフルカラー映像になっている。
【００４５】
なお、回転色分離板１０は、各反射面で反射した各光束の第二端面における断面形状が一部重なり合うように構成されている。そのため、受光面４０ａにおける領域４０ｃｏ、４０ｉｃには、図８中斜線で示す二種類の色成分が含まれる反射光が入射し明暗領域が発生する。該領域４０ｃｏ、４０ｉｃに対しては、上述した特定の色成分に対応する変調信号を適宜補正して制御を行い、映像を最適化する。
【００４６】
さらに上述の補正以外にも、本実施形態では、モニタ（不図示）に実際に写し出される画像を参照しつつ、ライトガイド２０を形成するミラー面を該ミラー面に対して直交する方向にスライドさせ図８中斜線で示す二種類の色成分が含まれる反射光を抑えることもできる。これにより、回転色分離板１０に入射する収束光束の幅が、図８中白抜き矢印線に示すように変化する。光束幅が狭くなるに伴い、領域４０ｃｏ、４０ｉｃが小さくなっていく。そして、領域４０ｃｏ、４０ｉｃがなくなりかつ全てのミラー面にいずれかの反射光が入射するような所定の光束幅が得られた時点で該ミラー面を固定する。このように光束幅を調整することにより、画質が最も良好であって、かつ明暗領域のない映像が生成される。
【００４７】
以上のように構成することにより、単板式カラープロジェクタ１００は、光源からの光量損失をなくし明るい映像が得られる。また、光空間変調素子４０と投影レンズ群５０との間の距離を短くすることができる。従って、投影レンズ群５０は高画角化が容易となり、従来のような高い精度を求められることもなくなる。さらに、プロジェクタ１００の奥行き方向の長さを短くすることもできる。
【００４８】
以上が本発明の実施形態である。本発明にかかる回転色分離板は、上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形を行っても同様の効果を奏する。
【００４９】
例えば、上記実施形態の回転色分離板１０は、３つのブロックからなる円形状であると説明した。本発明に係る回転色分離板は、３×ｎ（但し、ｎは自然数）個のブロックから構成することができる。つまり、本発明は、異なる色分離パタンを持つ３つのブロックを用いることにより、１フレーム分のカラー映像を生成する。従って、３×ｎ個のブロックから構成される回転色分離板１０は一周で、ｎフレーム分のカラー映像を生成することができる。該ｎの値を大きくすればするほど、回転色分離板１０の回転速度を抑え、回転色分離板１０を駆動するためのモータ等にかかる負担を抑え、プロジェクタ駆動時における電力消費を軽減することができる。
【００５０】
また、各ブロックが持つ反射面の数も３個以上にすることができる。例えば、上記実施形態の各ブロックは、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する３枚の反射面を有しているが、該反射面を６枚設けてＲ、Ｇ、Ｂの各成分を二回に分けて色分離させることも可能である。この場合、特定の色成分に対応する反射面全部で該特定の色成分を略全反射するような分光反射特性を備えていれば良い。
【００５１】
また、本発明の回転色分離板は、円形状でなく３×ｎ（但し、ｎは自然数）個の角を持つ多角形状であっても良い。例えば、上記ｎを２に設定し、図３に示す製造方法において各反射面を形成するための斜面Ｆ１〜Ｆ７が平面である光学部品等１〜４として成形すれば、図９に示すような正六角形状の回転色分離板１０αが得られる。図９に示す回転色分離板１０αは、上記実施形態の回転色分離板１０に比べ、第一端面１３に入射した光束を色分離して光空間変調素子４０の方向へ変調する際の光量の損失が少ないという利点がある。なお、回転色分離板１０αを使用した場合、回転色分離板１０αには収束光束ではなく平行光束を入射させることにより、偏向後の光束に含まれるどの光線も光空間変調素子４０に対して略同一の入射角をもって入射する。
【００５２】
さらに、本発明に係る回転色分離板は、境界面Ｂによって区切られた複数のブロックを有する構成でなくてもよい。例えば、図１０に示すような回転色分離板１０βのような構成にしても良い。回転色分離板βは、異なる色成分を反射する特性を有する３種類の反射面１１ｒが周期的、かつ回転中心に向かって渦状に形成される。各反射面を渦状に形成することにより、回転中の回転色分離板１０βにおける各色成分の偏向位置は、経時的に変化する。従って、所定速度で回転している回転色分離板１０βの反射面１１ｒによって偏向した各色成分は、光空間変調素子４０の略全域を走査するような状態になる。これにより、上記実施形態と同様の効果が得られるとともに前述の明暗領域がほとんど見られなくなる。
【００５３】
また、上記実施形態においては、光空間変調素子４０として±１２°傾くミラー面を有するＤＭＤを想定しているが、これ以外の素子を使用することもできる。
【００５４】
さらに、上記の回転色分離板の製造方法においては、各光学部品を単一の金型をもって成形する。そして成形後はゲートランナー部を取り付けたまま、後工程を行う。これにより、該後工程時において必要な各部品間の相対的な位置決め等が省略、あるいは簡略化され、各工程を容易に行うことができる。しかし従来ある一般的な部品製造工程と同様に、成形後即ゲートランナー部を除去してもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、安価かつ簡易な構成でありながらより明るい映像を表示可能な単板式カラープロジェクタが提供される。また、本発明にかかる製造方法によれば、それぞれ異なる色成分に対して略１００％反射させる反射特性を有する３つの反射面を所定の条件に従って配設した回転色分離板が製造される。該回転色分離板は、上記の単板式カラープロジェクタを実施するために非常に好適な色分離部材兼光束分岐部材である。
【００５６】
また、本発明に係る回転色分離板を使用することにより、光空間変調素子と投影レンズ間の距離を短くすることができた。これにより、近距離からスクリーンに映像を投影するプロジェクタ、例えばリアプロジェクタ、のようなものであっても、高性能な投影レンズを使用せずとも十分に広角に鮮明な画像を投影することが可能となる。よってプロジェクタ自体のコストダウンも実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の回転色分離板を示す図である。
【図２】回転色分離板を構成するブロックの径方向での端面図である。
【図３】本発明の実施形態の回転色分離板の製造工程を示す図である。
【図４】本発明の実施形態の反射面の反射特性を表すグラフである。
【図５】本発明の実施形態の反射面の反射特性を表すグラフである。
【図６】本発明の実施形態の反射面の反射特性を表すグラフである。
【図７】本発明の他の実施形態の単板式カラープロジェクタの概略構成を表す図である。
【図８】収束光束が回転色分離板の一つのブロックによって色分離される様子を説明するための図である。
【図９】他の実施形態の回転色分離板を示す図である。
【図１０】他の実施形態の回転色分離板を示す図である。
【符号の説明】
Ｌ  光源
１０  回転色分離板
２０  ライトトンネル
４０  光空間変調素子
５０  投影レンズ群
１００  単板式カラープロジェクタ
【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】
2004271705.tif 000010
【図８】
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【図９】
2004271705.tif 000012
【図１０】
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