JP2006133661A - カラーホイールおよびその製造方法と製造用治具 - Google Patents

Abstract

【課題】 カラーフィルタセグメントの製造工程を簡略化しつつ、各セグメントの位置決め精度を十分に確保する。
【解決手段】 カラーフィルタセグメント１２、１４、１６は、円弧１２ａ、１４ａ、１６ａおよび円弧の中心点を通る２本の直線１２ｂ、１２ｃ、１４ｂ、１４ｃ、１６ｂ、１６ｃのみをその外形線として有する。よって、カラーフィルタセグメントの製造工程は、円弧１２ａ、１４ａ、１６ａと、円弧の中心点を通る２本の直線１２ｂ、１２ｃ、１４ｂ、１４ｃ、１６ｂ、１６ｃとを切出す工程のみとなる。また、カラーフィルタセグメント１２、１４、１６の外形線を構成する２本の直線の交点１２ｄ、１４ｄ、１６ｄを、支持体１８、ハブ２０その他のモータ部品の少なくとも一つの中心点に一致させることで、各部品の所望の位置精度が確保と、部品コスト、製造コストの低減との両立が図られる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、時分割型の分光装置のフィルタ素子として好適なカラーホイールに関するものである。

従来、投射型の画像表示装置における色合成の方式は、画素毎の光量を調節して画像を生成するライトバルブ素子を１つ使用し、画素ごとにＲ（赤色）光、Ｇ（緑色）光、Ｂ（青色）光に分光する単板式、Ｒ光用、Ｇ光用、Ｂ光用にライトバルブ素子を３つ使用して並列に生成したＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像を合成する３板式などの方式が一般的であった。近年、たとえば強誘電性液晶表示素子やデジタルマイクロミラーデバイスなどの高速スイッチング可能なライトバルブ素子が実用化されるにつれて、１つのライトバルブ素子にＲ光、Ｇ光、Ｂ光を順次入射させ、そのライトバルブ素子を入射光の切り替えに同期させて駆動してＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像を時系列的に生成し、それらを順次スクリーン等に投射する時分割型の単板方式が広く使用されるようになってきている。この場合、画像の色合成はいわゆる残像効果により観察者の視覚系において実行されるものである。この方式によれば、比較的単純な光学系を用いて装置の小型化、軽量化を達成できるため、投射型の画像表示装置を低コストで実現する上で好適な方式である。カラーホイールは、このような画像表示装置において、白色光源から出射する光を、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの波長帯域の光に順次分光する時分割型分光装置用のフィルタ素子として、好適に使用されるものである。

このようなカラーホイールを備えた時分割型の分光装置の例を図４に示す。図４におい
て、分光装置２００はカラーホイール１００と、モータ１０６とを備えている。カラーホイール１００は、たとえば光学ガラスなどの光透過性材料からなる円盤状の基板１０１上に、たとえばＲ光のみを透過させるフィルタ領域１０２、Ｇ光のみを透過させるフィルタ領域１０３、Ｂ光のみを透過させるフィルタ領域１０４が形成され、モータ１０６の構成部材であるハブ１０５に対し、カラーホイール１００が固定されている。この分光装置２００は、モータ１０６の回転につれてカラーホイール１００が高速回転し、カラーホイール１００に入射する白色光Ｓの入射面に対するフィルタ領域がＲ透過フィルタ領域１０２、Ｇ透過フィルタ領域１０３、Ｂ透過フィルタ領域１０４と順次切り替ることによって、入射白色光ＳをそれぞれＲ光、Ｇ光、Ｂ光に順次分光するものである。

さて、図５、図６には、別々に作成された複数のカラーフィルタセグメントを同心円状に配列して、互いに固定することにより構成された「セグメントタイプ」のカラーホイール１６０の構造例を示している。このカラーホイールは、複数（図５では４つ）の独立したカラーフィルタセグメント１１２、１１４、１１６、１１８を、支持体１２０および保持リング１２２を用いて固定することによって、カラーホイール１６０を構成したものである。
図５のカラーホイール１６０は、図６に分解断面図でも示すように、支持体１２０の小径円筒部１２０ａに対し、各カラーフィルタセグメント１１２〜１１８の内周辺１１２ａ〜１１８ａを当接させることによって、各カラーフィルタセグメントの、（カラーホイールの）半径方向の位置決めを行い、かつ、支持体１２０の環状座部１２０ｂに対し、各カラーフィルタセグメント１１２〜１１８の内周辺寄りの側面を当接させることにより、各カラーフィルタセグメントの厚み方向の位置合わせを行うものである。

さらに、支持体１２０の中心穴１２０ｃに対し、保持リング１２２の小径部１２２ａを嵌合させ、保持リング１２２の環状座部１２２ｂと支持体１２０の環状座部１２０ｂとで、各カラーフィルタセグメント１１２〜１１８の内周辺寄りの側面を挟持し、さらに、各カラーフィルタセグメント１１２〜１１８と支持体１２０とカバー１１２とを接着固定することにより、各カラーフィルタセグメント１１２〜１１８は一体化される。そして、保持リング１２２の中心穴１２２ｃを、図４に示すハブ１０５に挿通して固定することにより、モータ１０６に対して固定される（例えば、特許文献１、２参照。）。

特開２００４−１０１８２７号公報（〔００１０〕、図４） 特開平１０−４８５４２号公報（〔請求項１〕、図２）

さて、カラーホイールの製造コストの低減は、日々要求されているところである。しかしながら、従来のセグメントタイプのカラーホイールにおいて、円弧と、当該円弧の中心点を通る２本の直線と、各セグメントを正確に位置決めするための内周辺１１２ａ〜１１８ａとを切出す工程は必要不可欠であり、製造工程の簡略化とそれに伴う製造コストの低減は困難とされていた。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、セグメントタイプのカラーホイールを構成するカラーフィルタセグメントの製造工程を簡略化し、製造コストを低減するところにある。しかも、各セグメントの位置決め精度を十分に確保することを目的とするものである。

上記課題を解決するための、本発明に係るカラーホイールは、複数のカラーフィルタセグメントが同心円状に配列されて構成されたカラーホイールであって、前記カラーフィルタセグメントが、円弧および当該円弧の中心点を通る２本の直線のみをその外形線として有することを特徴とするものである。
本発明は、複数のカラーフィルタセグメントの製造工程が、円弧と、当該円弧の中心点を通る２本の直線とを切出す工程とからなることとして、製造工程の簡略化を促進したものである。

また、本発明において、前記カラーフィルタセグメントの外形線を構成する２本の直線の交点が、支持体、ハブその他のモータ部品の少なくとも一つの中心点に一致した状態で、それらに対し直接的に固定されてなることが望ましい。
本発明によれば、複数のカラーフィルタセグメントの外形線を構成する２本の直線の交点が、支持体、ハブその他のモータ部品の少なくとも一つの中心点に一致した状態であることから、各部品の位置精度を確保しつつ、部品コスト、製造コストの低減が図られる。

また、上記課題を解決するための、本発明に係るカラーホイールの製造方法は、円弧および当該円弧の中心点を通る２本の直線のみをその外形線として有する複数のカラーフィルタセグメントの、円弧状端面を基準として、各カラーフィルタセグメントを同心円状に配列し、前記円弧状端面を基準として、支持体、ハブその他のモータ部品の少なくとも一つとの中心点合わせを行い、かつ、それらを固定することを特徴とするものである。
本発明によれば、複数のカラーフィルタセグメントの製造工程が、円弧と、当該円弧の中心点を通る２本の直線とを切出す工程とからなることから、製造工程の簡略化を促進することができる。また、複数のカラーフィルタセグメントの、円弧状端面を基準として、各カラーフィルタセグメントを同心円状に配列し、前記円弧状端面を基準として、支持体、ハブその他のモータ部品の少なくとも一つとの中心点合わせを行い、かつ、それらを固定することによって、複数のカラーフィルタセグメントと、支持体、ハブその他のモータ部品の少なくとも一つとの間の位置決め作業を、カラーホイールの回転中心を基準に行うことなく、各部品の所望の位置精度を確保することができる。

また、上記課題を解決するための、本発明に係るカラーホイール製造用治具は、円弧および当該円弧の中心点を通る２本の直線のみをその外形線として有する複数のカラーフィルタセグメントを、同心円状に配列して載置する平面部と、前記カラーフィルタセグメントの円弧状端面を突き当てるための壁面部と、前記平面部を貫通する穴であって、支持体、ハブその他のモータ部品の少なくとも一つを挿通して、その外径面を基準に前記複数のカラーフィルタセグメントに当接した状態における位置決めを行う貫通穴とを備える本体と、前記支持体、ハブその他のモータ部品の少なくとも一つを前記貫通穴に挿入する挿入部材と、前記平面部に対し前記カラーフィルタセグメントを押付ける押圧部材とを備えることを特徴とするものである。

本発明に係るカラーホイール製造用治具は、円弧および当該円弧の中心点を通る２本の直線のみをその外形線として有する複数のカラーフィルタセグメントを対象とすることで、カラーホイールを構成する部品のコストが低減される。
そして、カラーホイール製造用治具の本体の平面部に、複数のカラーフィルタセグメントを載置し、壁面部に複数のカラーフィルタセグメントの円弧状端面を突き当てることで、カラーフィルタセグメントの円弧状端面を基準として、各カラーフィルタセグメントの位置決めを行うことができる。しかも、平面部を貫通する穴に対し、挿入部材によって支持体、ハブその他のモータ部品の少なくとも一つを挿通し、かつ、押圧部材によって支持体、ハブその他のモータ部品の少なくとも一つに対しカラーフィルタセグメントを押付けることによって、カラーフィルタセグメントの円弧状端面を基準として、複数のカラーフィルタセグメントに、支持体、ハブその他のモータ部品の少なくとも一つが当接した状態における位置決めを行うことが可能となる。よって、かかる位置決め作業を、カラーホイールの回転中心を基準に行うことなく、各部品の所望の位置精度を確保することができる。そして、押圧部材により支持体、ハブその他のモータ部品の少なくとも一つに対しカラーフィルタセグメントを押付けることで、カラーフィルタセグメントと、支持体、ハブその他のモータ部品の少なくとも一つとを確実に密着させることが可能となる。

本発明はこのように構成したので、セグメントタイプのカラーホイールを構成するカラーフィルタセグメントの製造工程を簡略化し、カラーホイールの製造コストを低減することが可能となる。しかも、各カラーフィルタセグメントの位置決め精度を十分に確保することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態に係るカラーホイール１０は、図１に示すように、複数のカラーフィルタセグメント１２、１４、１６が、同心円状に配列されて構成されたセグメントタイプのカラーホイールであって、各カラーフィルタセグメント１２、１４、１６が、円弧１２ａ、１４ａ、１６ａおよび当該円弧の中心点を通る２本の直線１２ｂ、１２ｃ、１４ｂ、１４ｃ、１６ｂ、１６ｃのみをその外形線として有するものである。しかも、各カラーフィルタセグメント１２、１４、１６の外形線を構成する２本の直線の交点１２ｄ、１４ｄ、１６ｄが、支持体１８、ハブ２０の中心点に一致した状態で、それらに対し直接的に固定されてなるものである。図１の例では、同心円状に配列された各カラーフィルタセグメント１２、１４、１６の一方の面に、バランス調整穴１８ａが形成された支持体１８が接着固定されている。また、各カラーフィルタセグメント１２、１４、１６の他方の面には、ハブ２０が接着固定されている。ハブ２０には、モータ２２の回転軸２２ａと係合するための軸穴２０ａが形成されており、ハブ２０とモータ２２とは、接着若しくは機械的接合方法（圧入、ねじ止等）により固定されている。なお、図１（ｂ）に符号１２Ａ、１４Ａ、１６Ａで示す部分は、各カラーフィルタセグメントのダイクロイックフィルタ部であり、符号１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂで示す部分は、各カラーフィルタセグメントの基板部である。

図２には、本発明の実施の形態に係るカラーホイールの応用例を示している。図２のカラーホイール２４と図１に示すカラーホイール１０との相違点は、側面視において明らかなように、各カラーフィルタセグメント１２、１４、１６の支持体１８が固定された面とは反対側の面にハブを固定せず、かかる面をモータ２２の構成部材（回転部）に対して、直接的に接着固定することにより、構成部材の簡略化を促進したものである。その他の部分については、図１の例と同様であり、詳しい説明を省略する。

さて、図３には、本発明の実施の形態に係るカラーホイールの製造用治具２８と、カラーホイール２６の製造手順とを示している。カラーホイール製造用治具２８は、本体３０と、挿入部材３２と、押圧部材３４とからなるものである。また、図３のカラーホイール２６は、支持体１８に対し直接的に複数のカラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、（図示の都合上、カラーフィルタセグメント１２、１４のみ示す。）を固定した構造を有するものである。
カラーホイール製造用治具２８の本体３０は、カラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、を同心円状に配列して載置する円形の平面部３０ａと、カラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、の円弧状端面１２ｅ、１４ｅ、‥‥、を突き当てるために、図示の例では、円形の平面部３０ａの外周に沿って設けられた、円筒状の壁面部３０ｂと、円形の平面部３０ａの中心を貫通する穴であって、支持体１８を挿通して、その外径面１８ｂを基準に複数のカラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、に支持体１８が当接した状態における、位置決めを行う貫通穴３０ｃとを備えるものである。
また、挿入部材３２は、支持体１８を貫通穴３０ｃに挿入するものであり、押圧部材３４は、ハブ１８に対し、カラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、を押付けるものである。しかも、押圧部材３４は、中心部に突起３４ａを備えており、この突起３４ａにより、カラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、に対し、支持体１８の当接面１８ｃおよび本体３０の平面部３０ａ方向への押圧力を付与するものである。

製造用治具２８を用いたカラーホイール２６の製造手順は、次の通りである。まず、図３の上方に示すように、複数のカラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、の基板部１２Ｂ、１４Ｂ、‥‥、を、本体３０の平面部３０ａに密着させる。これと同時に、カラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、の円弧状端面１２ｅ、１４ｅ、‥‥、を、本体３０の壁面部３０ｂに当接させる。かかる作業により、円弧状端面１２ｅ、１４ｅ、‥‥、を基準として、各カラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、を同心円状に配列する。
続いて、挿入部材３２により支持体１８を保持し、かつ、支持体１８を本体３０の貫通穴３０ｃに挿入する。この際、支持体１８は、その外径面１８ｂが貫通穴３０ｃの円筒状壁面に案内されることで、支持体１８は、円弧状端面１２ｅ、１４ｅ、‥‥、を基準として、カラーフィルタセグメント１２、１４に当接した状態における位置決めが正確に行われる。そして、挿入部材３２によって、支持体１８のカラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、との当接面１８ｃを、カラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、に当接させる。

さらに、図３の下方に示すように、押圧部材３４を、本体３０の壁面部３０ｂで囲まれる部分に挿入し、突起３４ａにより、カラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、を挿入部材３２に保持された支持体１８の当接面１８ｃおよび本体３０の平面部３０ａへと密着させる。
なお、支持体１８の、カラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、との当接面１８ｃには、予め接着剤を塗布しておくことで、支持体１８をカラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、の基板部１２Ｂ、１４Ｂ、‥‥、に対し接着固定することが可能となる。また、支持体１８に限らず、ハブ２０（図１）やハブ２０以外のモータ部品についても、同様の手順でカラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、へと接着固定することが可能である。

上記構成をなす本発明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となる。まず、本発明の実施の形態に係るカラーホイール１０、２４、２６は、カラーフィルタセグメント１２、１４、１６が、円弧１２ａ、１４ａ、１６ａおよび円弧の中心点を通る２本の直線１２ｂ、１２ｃ、１４ｂ、１４ｃ、１６ｂ、１６ｃのみをその外形線として有するものである。したがって、各カラーフィルタセグメント１２、１４、１６の製造工程は、円弧１２ａ、１４ａ、１６ａと、円弧の中心点を通る２本の直線１２ｂ、１２ｃ、１４ｂ、１４ｃ、１６ｂ、１６ｃとを切出す工程のみからなり、製造工程の簡略化を促進することができる。
また、カラーフィルタセグメント１２、１４、１６の外形線を構成する２本の直線の交点１２ｄ、１４ｄ、１６ｄが、支持体１８、ハブ２０その他のモータ部品の少なくとも一つの中心点に一致した状態（図１）であることから、各部品の所望の位置精度が確保と、部品コスト、製造コストの低減との両立が図られている。

また、本発明の実施の形態に係るカラーホイール１０、２４、２６の製造方法によれば、複数のカラーフィルタセグメント１２、１４、１６の製造工程が、円弧１２ａ、１４ａ、１６ａと、円弧の中心点を通る２本の直線１２ｂ、１２ｃ、１４ｂ、１４ｃ、１６ｂ、１６ｃとを切出す工程のみとなり、カラーフィルタセグメントの製造工程の簡略化を促進することができる。
しかも、複数のカラーフィルタセグメント１２、１４、１６の、円弧状端面１２ｅ、１４ｅ、‥‥、を基準として、各カラーフィルタセグメント１２、１４、１６を同心円状に配列し、円弧状端面１２ｅ、１４ｅ、‥‥、を基準として、支持体１８、ハブ２０その他のモータ部品の少なくとも一つとの中心点合わせを行い、かつ、それらを固定することによって、複数のカラーフィルタセグメント１２、１４、１６と、支持体１８、ハブ２０その他のモータ部品の少なくとも一つとの間の位置決め作業を、カラーホイール１０、２４、２６の回転中心を基準に行うことなく、各部品の所望の位置精度を確保することができる。したがって、従来と異なり、各カラーフィルタセグメントの、カラーホイールの中心部に相当する位置に、位置決め用の凹形状を切出す工程が不要となる。

さらに、本発明の実施の形態に係るカラーホイール製造用治具２８によれば、本体３０の平面部３０ａに複数のカラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、を載置し、壁面部３０ｂに複数のカラーフィルタセグメントの円弧状端面１２ｅ、１４ｅ、‥‥、を突き当てることで、円弧状端面１２ｅ、１４ｅ、‥‥、を基準として、各カラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、の位置決めを行うことができる。しかも、本体３０の平面部３０ａを貫通する穴３０ｃに対し、挿入部材３２によって支持体１８、ハブ２０その他のモータ部品の少なくとも一つを挿通し、かつ、押圧部材３４によって支持体１８、ハブ２０その他のモータ部品の少なくとも一つおよび本体３０の平面部３０ａ方向に対しカラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、を押付けることによって、カラーフィルタセグメントの円弧状端面１２ｅ、１４ｅ、‥‥、を基準に、複数のカラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、に当接した状態における支持体１８、ハブ２０等の位置決めを行うことが可能となる。

よって、複数のカラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、と、支持体１８、ハブ２０その他のモータ部品の少なくとも一つとの間の位置決め作業を、カラーホイール１０、２４、２６の回転中心を基準に行うことなく、各部品の所望の位置精度を確保することができる。そして、押圧部材３４により、支持体１８の当接面１８ｃに対しカラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、を押付けることで、カラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、と、支持体１８、ハブ２０その他のモータ部品の少なくとも一つとを確実に密着させることが可能となる。
なお、本体３０の平面部３０ａは、各カラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、を安定して載置可能であれば必ずしも円形である必要はなく、壁面部３０ｂについても、各カラーフィルタセグメント１２、１４、‥‥、の位置精度を確保可能であれば、必ずしも、円筒状に連続した形状が要求されるものでもない。

本発明の実施の形態に係るカラーホイールを示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面から見た分解図である。 図１に示すカラーホイールの応用例の構造を示す側面分解図である。 本発明の実施の形態に係るカラーホイールの製造用治具を用いた、カラーホイールの製造手順を示す説明図である。 カラーホイールを使用した従来の分光装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 従来のセグメントタイプのカラーホイールを示す平面図である。 図５に示すカラーホイールの分解断面図である。

符号の説明

１０、２４、２６：カラーホイール、 １２、１４、１６：カラーフィルタセグメント、 １２ａ、１４ａ、１６ａ：円弧、 １２ｂ、１２ｃ、１４ｂ、１４ｃ、１６ｂ、１６ｃ：直線、 １２ｄ、１４ｄ、１６ｄ：２本の直線の交点、 １８：支持体、２０：ハブ、２２：モータ、２８：製造用治具、３０：本体、３０ａ：平面部、３０ｂ：壁面部、３０ｃ：貫通穴、３２：挿入部材、３４：押圧部材

Claims (4)

1. 複数のカラーフィルタセグメントが同心円状に配列されて構成されたカラーホイールであって、前記カラーフィルタセグメントが、円弧および当該円弧の中心点を通る２本の直線のみをその外形線として有することを特徴とするカラーホイール。
2. 前記カラーフィルタセグメントの外形線を構成する２本の直線の交点が、支持体、ハブその他のモータ部品の少なくとも一つの中心点に一致した状態で、それらに対し直接的に固定されてなることを特徴とする請求項１記載のカラーホイール。
3. 円弧および当該円弧の中心点を通る２本の直線のみをその外形線として有する複数のカラーフィルタセグメントの、円弧状端面を基準として、各カラーフィルタセグメントを同心円状に配列し、前記円弧状端面を基準として、支持体、ハブその他のモータ部品の少なくとも一つとの中心点合わせを行い、かつ、それらを固定することを特徴とするカラーホイールの製造方法。
4. 円弧および当該円弧の中心点を通る２本の直線のみをその外形線として有する複数のカラーフィルタセグメントを、同心円状に配列して載置する平面部と、前記カラーフィルタセグメントの円弧状端面を突き当てるための壁面部と、前記平面部を貫通する穴であって、支持体、ハブその他のモータ部品の少なくとも一つを挿通して、その外径面を基準に前記複数のカラーフィルタセグメントに当接した状態における位置決めを行う貫通穴とを備える本体と、
   前記支持体、ハブその他のモータ部品の少なくとも一つを前記貫通穴に挿入する挿入部材と、
   前記支持体、ハブその他のモータ部品の当接面に対し前記カラーフィルタセグメントを押付ける押圧部材とからなることを特徴とすることを特徴とするカラーホイール製造用治具。
   

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