JP4045579B2 - カラーホイール、およびそれを備えた分光装置並びに画像表示装置 - Google Patents
カラーホイール、およびそれを備えた分光装置並びに画像表示装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、およびそのカラーホイールを備えた分光装置並びに投射型の画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。この方式は、装置の小型化、軽量化という単板式の特徴を比較的単純な光学系を用いて達成できるため、低コストで投射型の画像表示装置を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ための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（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
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７に示す。図７において、分光装置２００はカラーホイール１００と、ハブ１０５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、ハブ１０５を介してモータ１０６に同軸に固定されている。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領域１０２、Ｇ領域１０３、Ｂ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。
【０００４】
図８（ａ）は、上述したカラーホイール１００を示す平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ'断面線による断面図である。フィルタ領域１０２、１０３、１０４を形成するフィルタには、通常、高屈折率の材料（例えば、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、ＺｎＳ等）よりなる透明薄膜および低屈折率の材料（例えば、ＳｉＯ2 、ＭｇＦ2等）よりなる透明薄膜を、たとえば蒸着法やスパッタリング法等によって交互に複数積層した誘電体多層膜による光干渉フィルタが用いられる。この光干渉フィルタは、染色法や顔料分散法等で形成されるカラーフィルタに対し、耐久性（耐熱、耐光、耐薬品）に優れ、透過率が高く、シャープな分光特性が得やすい等の特長を有するため、高強度の光束の適用に耐え、かつ表示品位の高い画像を得るために好適なものである。
【０００５】
一般にカラーホイールにおいて、隣接するフィルタ領域同士は、フィルタを形成しない無彩色領域を意図的に形成する場合を除いて、できるだけ突き合わせて形成することが望ましい。それは、所定の色のいずれとも確定しないフィルタ領域間の境界部を通過した結果、画像生成用として使用できずに捨てられる光を低減させて光の利用効率を高めるためである。
【０００６】
一方、上記蒸着やスパッタリングによってカラーホイールのフィルタを形成する工程においてフィルタ領域を画定する手段としては、たとえば金属性の薄板からなり、フィルタ領域に対応する開口部を有するメタルマスクが好適に使用され、その際、すでに形成されたフィルタ領域に対するメタルマスクの位置合わせには、基準ピン等を使用した機械的な位置合わせ手段に加えて、すでに形成されたフィルタ領域の周縁部とメタルマスクの開口部とをたとえば顕微鏡等を用いて観察することによってその位置を調整するといった手段が取られている。
【０００７】
しかしながら、フィルタ領域には、図８（ｂ）に示す領域Ｆのように、メタルマスクの開口部を形成する側壁の影となって、フィルタを形成する誘電体多層膜が所定の膜厚にまで堆積されない領域がたとえば数１００μｍ程度の幅をもって発生する場合があり、この場合フィルタ領域とその周囲のフィルタ未形成領域との境界を明瞭に判別し、それによってフィルタ領域の周縁部とメタルマスクとを十分な精度で一致させることは困難である。したがって、フィルタ領域はこの位置合わせ精度の範囲内で形成せざるを得ず、典型的には、図８（ｂ）に示すようにフィルタ領域間の境界部Ｅはフィルタ未形成部分を残して形成されていた。そのため、カラーホイール１００において画像生成用として使用できる入射光は、図９に示す光路Ａおよび光路Ｄをとるものがほぼ限界であり、たとえば光路Ｂおよび光路Ｃをとって境界部Ｅの範囲内に入射した光は、画像生成用として使用されないといった問題があった。
【０００８】
上記問題に関連して、従来、メタルマスク開口部側面による蒸着源からの粒子の入射制限を緩和し、開口周縁部の膜厚の均一化を達成することを目的として、メタルマスクの開口部に蒸着源に向かって孔径を大きくしたテーパを設けることなどが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−３４７６３９号公報
【特許文献２】
特開平１１−２２２６６４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、たとえば特許文献１には、フィルタ領域同士が突き合わされて形成されるのが望ましいことについての記載は存在するが、その具体的な実現方法については記載されていない。また、特許文献２に記載の方法は、周縁部までの膜厚の均一化に有効であって、かつテーパに沿った方向への膜の成長を促さない程度の最適なテーパ角度が存在し、かつそれを求めることが可能であれば、フィルタ領域の境界の明瞭化に一定の効果を奏することが予想されるものの、そのためにはその最適角度をたとえば膜材料、成膜方法およびその条件、所望の膜厚、使用するメタルマスクの厚さなどの様々な条件ごとに予め理論的、実験的に求める必要があり、少なくともカラーホイールへの製造に直ちに適用可能であるとは言えない。
【００１１】
上記課題に鑑みて、本発明は、隣接するフィルタ領域同士が高精度に位置合わせされていなくとも、フィルタ領域間の境界部に入射する光を高効率に利用できるカラーホイールを提供し、かつそのカラーホイールを使用した時分割型の分光装置並びに画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１によれば、光透過性の材料からなる円盤状の基板に、それぞれ異なる波長帯域の光を透過する複数のフィルタ領域が形成されたカラーホイールであって、前記基板は、前記フィルタ領域間の理想境界線に沿って設けられた光路変更手段を備えており、前記光路変更手段は、前記フィルタ領域間の境界部に入射した光を、その光路に応じて、前記境界部を構成する各フィルタ領域のいずれか一方の側に屈折することにより、前記各フィルタ領域に振り分けることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２によれば、光透過性の材料からなる円盤状の基板に、それぞれ異なる波長帯域の光を透過する複数のフィルタ領域が形成されたカラーホイールであって、前記フィルタ領域間の境界部に入射した光を、前記境界部を構成するフィルタ領域に振り分けるための光路変更手段を備えており、前記光路変更手段は前記基板と一体に形成されたレンズ構造体であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３によれば、光透過性の材料からなる円盤状の基板に、それぞれ異なる波長帯域の光を透過する複数のフィルタ領域が形成されたカラーホイールであって、前記フィルタ領域間の境界部に入射した光を、前記境界部を構成するフィルタ領域に振り分けるための光路変更手段を備えており、前記基板は低屈率部分と高屈折率部分とを備え、前記光路変更手段は、前記高屈折率部分によって形成されたレンズ構造体であること特徴とする。
また、請求項４によれば、請求項３に記載のカラーホイールにおいて、前記レンズ構造体は、前記基板と一体に形成されることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５によれば、光透過性の材料からなる円盤状の基板に、それぞれ異なる波長帯域の光を透過する複数のフィルタ領域が形成されたカラーホイールと、それを回転させるモータとを有する分光装置であって、前記カラーホイールが請求項１ないし４のいずれか１つに記載のカラーホイールであることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６によれば、光透過性の材料からなる円盤状の基板に、それぞれ異なる波長帯域の光を透過する複数のフィルタ領域が形成されたカラーホイールと、それを回転させるモータとを有する分光装置を備えた画像表示装置であって、前記カラーホイールは請求項１ないし４のいずれか１つに記載のカラーホイールであることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１（ａ）は本発明の第１の実施形態であるカラーホイールを示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ'断面線による断面図である。このカラーホイール１０は、たとえばガラスもしくは樹脂材料などの光透過性の材料からなる円盤状の基板１の一方の面に３ヶ所のフィルタ領域２、３、４を形成してなるものである。ここで、フィルタ領域２はＲ光のみを透過させるＲ透過フィルタ、フィルタ領域３はＧ光のみを透過させるＧ透過フィルタ、フィルタ領域４はＢ光のみを透過させるＢ透過フィルタとし、すべてのフィルタ領域２、３、４は、蒸着法やスパッタリング法などによって成膜された誘電体多層膜からなる公知の光干渉フィルタとする。上記基板１を形成する光透過性の材料としては、たとえばホウケイ酸ガラス等の光学ガラス材料、またはポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリシクロオレフィン等の光学プラスチック材料が好適である。なお、図１（ａ）においてＷとして示された線は、設計上の理想境界線を示すものである。
【００１８】
本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、基板１は、フィルタ領域２、３、４が形成された面とは反対側の面に、本発明に係る光路変更手段であるレンズ構造体５ａ、５ｂを備えている。レンズ構造体５ａ、５ｂは、それぞれ理想境界線Ｗを対称軸としてほぼ左右対称な曲面６ａ、６ｂを有して理想境界線Ｗに沿って形成されるものであり、本実施形態では、このレンズ構造体５ａ、５ｂは後述する製造方法によって基板１と一体に形成されているものとする。ここで、図１（ｂ）にはレンズ構造体５ａ、５ｂを構成する曲面６ａ、６ｂとして凸形状のものが示されているが、本発明に係るレンズ構造体は、この形状を平面もしくは凹形状として構成されるものを含むものである。なお、図示は省略するが、同様のレンズ構造体はフィルタ領域２とフィルタ領域３の境界部、フィルタ領域３とフィルタ領域４の境界部にも形成されている。
【００１９】
カラーホイール１０の境界部Ｅに入射する光の典型的な光路を図２に示す。本実施形態におけるカラーホイール１０においては、レンズ構造体５ａ、５ｂの曲面６ａ、６ｂがそれぞれ凸レンズ作用を有するため、境界部Ｅの範囲内に入射した光であっても、たとえば光路Ｂで示される入射光はフィルタ領域４へ、光路Ｃで示される入射光はフィルタ領域２へと進行し、それぞれのフィルタ領域によってＢ光およびＲ光に確実に分光されるものである。
【００２０】
このようなレンズ構造体５ａ、５ｂを基板１と一体に形成するには、たとえばレンズや回折格子等の光学素子の成形、またはＣＤやＤＶＤ等の光情報記録媒体の基板成形等に使用される、ガラス材料や樹脂材料を高精度に成形するための任意の方法が適用できる。具体的には、基板１がガラス材料からなる場合には、たとえば溶融プレス成形、基板２１が樹脂材料からなる場合には、たとえば鋳造、射出成形、圧縮成形などの型成形が好適である。また、レンズ構造体５ａ、５ｂに要求される外径寸法や屈折率等の光学的性質によっては、たとえばレンズ構造体５ａ、５ｂを基板１とは個別に成形し、溶着等によって固着させる方法、またはたとえばエッチング等によって上記理想境界線Ｗに沿って基板１上に溝を形成し、その後、融点もしくは軟化点以上の温度にまで上記溝部を加熱して流動させることによってそのエッジにダレを生じさせ、屈折面を形成する方法などを適用することもできる。なお、図１（ｂ）に示すレンズ構造体５ａ、５ｂは、境界部Ｅに局在する凸部として形成されているが、本発明に係るレンズ構造体は、基板１の平滑な表面上に曲面６ａ、６ｂを有する凹部のみが形成されている態様を含むものである。
【００２１】
図３（ａ）は本発明の第２の実施形態であるカラーホイールを示す平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ'断面線による断面図である。このカラーホイール２０は、上述した第１の実施形態におけるカラーホイール１０と同様に、たとえばガラスもしくは樹脂材料などの光透過性の材料からなる円盤状の基板１１の一方の面に３ヶ所のフィルタ領域１２、１３、１４を形成してなるものである。ここで、フィルタ領域１２はＲ光のみを透過させるＲ透過フィルタ、フィルタ領域１３はＧ光のみを透過させるＧ透過フィルタ、フィルタ領域１４はＢ光のみを透過させるＢ透過フィルタとし、すべてのフィルタ領域１２、１３、１４は、蒸着法やスパッタリング法などによって成膜された誘電体多層膜からなる公知の光干渉フィルタとする。なお、図３（ａ）においてＷとして示された線は、設計上の理想境界線を示すものである。
【００２２】
本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、基板１１は、低屈折率部分から形成される入射層１９と、本発明に係る光路変更手段であり、高屈折率部分から形成されるレンズ構造体１５ａ、１５ｂによって構成されている。レンズ構造体１５ａ、１５ｂは、それぞれ理想境界線を対称軸としてほぼ左右対称な曲面１６ａ、１６ｂを有して理想境界線Ｗに沿って形成されるものである。ここで、図３（ｂ）にはレンズ構造体１５ａ、１５ｂを構成する曲面１６ａ、１６ｂとして凸形状のものが示されているが、本発明に係るレンズ構造体は、この形状を平面もしくは凹形状として構成されるものを含むものである。なお、図示は省略するが、同様のレンズ構造体はフィルタ領域１２とフィルタ領域１３の境界部、フィルタ領域１３とフィルタ領域１４の境界部にも形成されている。
【００２３】
カラーホイール２０の境界部Ｅに入射する光の典型的な光路を図４に示す。本実施形態におけるカラーホイール２０では、入射層１９の屈折率に対して高い屈折率を有するレンズ構造体１５ａ、１５ｂの曲面１６ａ、１６ｂがそれぞれ凸レンズ作用を有するため、境界部Ｅの範囲内に入射した光であっても、たとえば光路Ｂで示される入射光はフィルタ領域１４へ、光路Ｃで示される入射光はフィルタ領域１２へと進行し、それぞれのフィルタ領域によってＢ光およびＲ光に確実に分光されるものである。
【００２４】
ここで、本実施形態における基板１１は、設計条件を勘案の上、種々の光学ガラス材料または光学プラスチック材料の中から適宜低屈折率材料および高屈折率材料の組を選択し、たとえば複合光学素子を製造するために使用されるインサート成形等を使用して形成することができる。たとえば、低屈折率材料として屈折率１．５程度のＢＫタイプの光学ガラス、高屈折率材料として屈折率１．７程度のＬａＫタイプの光学ガラスなどを選択してもよい。なお、図３（ｂ）に示すレンズ構造体１５ａ、１５ｂは、基板１１のフィルタ領域が形成された面と接して形成されているが、レンズ構造体１５ａ、１５ｂは基板１１の内部に含まれるものであってもよく、その際、製造方法等の条件によっては、基板１１全体に渡るレンズ層として形成されていてもよい。
【００２５】
次に、本発明の第３の実施形態として本発明に係る分光装置を説明する。図５（ａ）は本発明に係る分光装置の一実施形態を示す正面図、図５（ｂ）は同様に側面図である。本実施形態において分光装置６０は、本発明に係るカラーホイール６１と、カラーホイール６１を回転させるモータ６３と、カラーホイール６１をモータ６３に取り付けるためのハブ６２を備えてなり、カラーホイール６１は、その内周部がたとえば接着剤等によってハブ６２に固着され、ハブ６２とモータ６３も接着剤もしくはねじ等の機械的手段によって固着されている。カラーホイール６１は、境界部に入射した光を振り分けるための光路変更手段を備えたカラーホイールであって、具体的には上述した第１および第２の実施形態に記載されたようなカラーホイールである。なお、カラーホイール６１は、ハブ６２を介さずにモータ６３と共通のシャフト等を使用してモータ６３に固着するものであってもよい。
【００２６】
次に、本発明の第４の実施形態として本発明に係る画像表示装置を説明する。図６は本発明に係る画像表示装置の一実施形態を示す概略構成図である。図６（ａ）には３色カラーホイール有する分光装置と１つのライトバルブ素子を備えた画像表示装置の例を示し、図６（ｂ）には２色カラーホイールを有する分光装置と２つのライトバルブ素子を備えた画像表示装置の例を示す。図６（ａ）において画像表示装置７０は、たとえばメタルハライドランプ等からなる白色光源７１と、３色カラーホイールを有する分光装置７２と、たとえばデジタルマイクロミラーデバイスのような反射型のライトバルブ素子７３と、投射レンズ系７４とを備えている。白色光源７１から出射された白色光は、３色カラーホイールを有する分光装置７２によってたとえばＲ光、Ｇ光、Ｂ光に順次分光されてライトバルブ素子７３に入射し、ライトバルブ素子７３は各入射光を変調してＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像を順次生成し、生成された各画像は投射レンズ系７４によって順次投射されてフルカラー画像が合成される。ここで、分光装置７２は、たとえば上述した第４の実施形態に記載された本発明に係る分光装置であり、第１および第２の実施形態に記載されたようなカラーホイールを有して入射光の分光を実行するものである。
【００２７】
図６（ｂ）において画像表示装置８０は、たとえばメタルハライドランプ等からなる白色光源８１と、２色カラーホイールを有する分光装置８２と、ミラー８３と、全反射プリズム８４と、ダイクロイックプリズム８５と、たとえばデジタルマイクロミラーデバイスのような反射型のライトバルブ素子８６、８７と、投射レンズ系８８とを備えている。白色光源８１から出射された白色光は、２色カラーホイールを有する分光装置７２によってたとえばＹ光およびＭ光に順次分光され、ミラー８３および全反射プリズム８４によって光路が変更されてダイクロイックプリズム８５に入射する。ダイクロイックプリズム８５は、たとえばＲ光のみを透過させ、その他の波長帯域の光を反射する特性を有するものであり、入射したＹ光はＲ光およびＧ光に分光されてそれぞれライトバルブ素子８６およびライトバルブ素子８７に入射し、同様にＭ光はＲ光およびＢ光に分光されてそれぞれライトバルブ素子８６およびライトバルブ素子８７に入射する。ライトバルブ素子８６は入射Ｒ光を変調してＲ画像を生成し、またライトバルブ素子８７は入射Ｇ光および入射Ｂ光を変調してそれぞれＧ画像、Ｂ画像を生成する。生成されたＲ画像およびＧ画像、Ｒ画像およびＢ画像は、再びダイクロイックプリズム８５に入射してそれぞれＹ画像およびＭ画像に順次合成され、合成されたＹ画像およびＭ画像は全反射プリズム８４を透過した後投射レンズ系８８によって順次投射されてフルカラー画像が合成される。ここで、分光装置８２は、たとえば上述した第３の実施形態に記載された本発明に係る分光装置であり、第１および第２の実施形態に記載されたようなカラーホイールを有して入射光の分光を実行するものである。
【００２８】
なお、上述した画像表示装置７０および画像表示装置８０において、ライトバルブ素子７３およびライトバルブ素子８６、８７はすべて反射型のものとしたが、本発明に係る画像表示装置はこの態様に限定されるものではなく、これらのライトバルブ素子７３またはライトバルブ素子８６、８７のいずれかもしくは両方を、たとえば液晶ライトバルブ素子のような透過型のライトバルブ素子としてもよい。また、本発明に係る画像表示装置において、図６（ａ）および図６（ｂ）に図示されていない任意の光学系および制御系を追加できることは当業者にとって自明のことである。
【００２９】
これまで、本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明はここに記載した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更及び修正を含み、添付された特許請求の範囲またはその技術的思想から逸脱しないものを含むものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係るカラーホイールによれば、フィルタ領域の境界部に備えられた光路変更手段によって、フィルタ領域間の境界部に入射した光を境界を構成する各フィルタ領域に振り分けるため、フィルタを形成する誘電体多層膜に所定の膜厚にまで堆積されない不完全な領域が形成されていたり、あるいは、隣接するフィルタ領域同士が高精度に位置合わせされていなくとも、境界部に入射した光を所定の波長帯域の光に確実に分光することが可能となる。
【００３１】
特に、請求項２に記載のカラーホイールによれば、光路変更手段は基板と一体に形成されるレンズ構造体であるため、光学素子を成形するための通常の成形方法を用いて上記光路変更手段を精密に形成することが可能となる。
【００３２】
また、請求項３及び４に記載のカラーホイールによれば、基板に凹凸構造を設けることなくレンズ構造体を形成することができるため、高速回転による風切り音の発生等を従来のカラーホイールと同等なレベルに維持することが可能となる。
【００３３】
請求項５に記載の分光装置によれば、使用されるカラーホイール上の各フィルタ領域の境界部分に入射した光が所定の波長帯域の光に確実に分光されるため、分光装置に入射する白色光を高効率に利用することが可能となる。
【００３４】
請求項６に記載の画像表示装置によれば、白色光を高効率に利用可能な分光装置を備えているため、表示品位の高い画像を表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるカラーホイールを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'における断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態において、カラーホイールに入射した光の光路の例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるカラーホイールを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'における断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態において、カラーホイールに入射した光の光路の例を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態における分光装置を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態における画像表示装置の概略を示す構成図であり、（ａ）は３色カラーホイールを使用した例を示し、（ｂ）は２色カラーホイールを使用した例を示すものである。
【図７】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。
【図８】従来のカラーホイールと入射光の光路を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'における断面図である。
【図９】従来のカラーホイールに入射した光の光路を示す図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ Ｒ光透過フィルタ領域
３ Ｇ光透過フィルタ領域
４ Ｇ光透過フィルタ領域
５ａ レンズ構造体
５ｂ レンズ構造体
６ａ 凸状曲面
６ｂ 凸状曲面
１０ カラーホイール
１１ 基板
１２ Ｒ光透過フィルタ領域
１３ Ｇ光透過フィルタ領域
１４ Ｇ光透過フィルタ領域
１５ａ レンズ構造体（高屈折率部）
１５ｂ レンズ構造体（高屈折率部）
１６ａ 凸状曲面
１６ｂ 凸状曲面
１９ 入射層
２０ カラーホイール
６０ 分光装置
７０ 画像表示装置
８０ 画像表示装置
【発明の属する技術分野】
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、およびそのカラーホイールを備えた分光装置並びに投射型の画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。この方式は、装置の小型化、軽量化という単板式の特徴を比較的単純な光学系を用いて達成できるため、低コストで投射型の画像表示装置を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ための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（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
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７に示す。図７において、分光装置２００はカラーホイール１００と、ハブ１０５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、ハブ１０５を介してモータ１０６に同軸に固定されている。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領域１０２、Ｇ領域１０３、Ｂ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。
【０００４】
図８（ａ）は、上述したカラーホイール１００を示す平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ'断面線による断面図である。フィルタ領域１０２、１０３、１０４を形成するフィルタには、通常、高屈折率の材料（例えば、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、ＺｎＳ等）よりなる透明薄膜および低屈折率の材料（例えば、ＳｉＯ2 、ＭｇＦ2等）よりなる透明薄膜を、たとえば蒸着法やスパッタリング法等によって交互に複数積層した誘電体多層膜による光干渉フィルタが用いられる。この光干渉フィルタは、染色法や顔料分散法等で形成されるカラーフィルタに対し、耐久性（耐熱、耐光、耐薬品）に優れ、透過率が高く、シャープな分光特性が得やすい等の特長を有するため、高強度の光束の適用に耐え、かつ表示品位の高い画像を得るために好適なものである。
【０００５】
一般にカラーホイールにおいて、隣接するフィルタ領域同士は、フィルタを形成しない無彩色領域を意図的に形成する場合を除いて、できるだけ突き合わせて形成することが望ましい。それは、所定の色のいずれとも確定しないフィルタ領域間の境界部を通過した結果、画像生成用として使用できずに捨てられる光を低減させて光の利用効率を高めるためである。
【０００６】
一方、上記蒸着やスパッタリングによってカラーホイールのフィルタを形成する工程においてフィルタ領域を画定する手段としては、たとえば金属性の薄板からなり、フィルタ領域に対応する開口部を有するメタルマスクが好適に使用され、その際、すでに形成されたフィルタ領域に対するメタルマスクの位置合わせには、基準ピン等を使用した機械的な位置合わせ手段に加えて、すでに形成されたフィルタ領域の周縁部とメタルマスクの開口部とをたとえば顕微鏡等を用いて観察することによってその位置を調整するといった手段が取られている。
【０００７】
しかしながら、フィルタ領域には、図８（ｂ）に示す領域Ｆのように、メタルマスクの開口部を形成する側壁の影となって、フィルタを形成する誘電体多層膜が所定の膜厚にまで堆積されない領域がたとえば数１００μｍ程度の幅をもって発生する場合があり、この場合フィルタ領域とその周囲のフィルタ未形成領域との境界を明瞭に判別し、それによってフィルタ領域の周縁部とメタルマスクとを十分な精度で一致させることは困難である。したがって、フィルタ領域はこの位置合わせ精度の範囲内で形成せざるを得ず、典型的には、図８（ｂ）に示すようにフィルタ領域間の境界部Ｅはフィルタ未形成部分を残して形成されていた。そのため、カラーホイール１００において画像生成用として使用できる入射光は、図９に示す光路Ａおよび光路Ｄをとるものがほぼ限界であり、たとえば光路Ｂおよび光路Ｃをとって境界部Ｅの範囲内に入射した光は、画像生成用として使用されないといった問題があった。
【０００８】
上記問題に関連して、従来、メタルマスク開口部側面による蒸着源からの粒子の入射制限を緩和し、開口周縁部の膜厚の均一化を達成することを目的として、メタルマスクの開口部に蒸着源に向かって孔径を大きくしたテーパを設けることなどが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−３４７６３９号公報
【特許文献２】
特開平１１−２２２６６４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、たとえば特許文献１には、フィルタ領域同士が突き合わされて形成されるのが望ましいことについての記載は存在するが、その具体的な実現方法については記載されていない。また、特許文献２に記載の方法は、周縁部までの膜厚の均一化に有効であって、かつテーパに沿った方向への膜の成長を促さない程度の最適なテーパ角度が存在し、かつそれを求めることが可能であれば、フィルタ領域の境界の明瞭化に一定の効果を奏することが予想されるものの、そのためにはその最適角度をたとえば膜材料、成膜方法およびその条件、所望の膜厚、使用するメタルマスクの厚さなどの様々な条件ごとに予め理論的、実験的に求める必要があり、少なくともカラーホイールへの製造に直ちに適用可能であるとは言えない。
【００１１】
上記課題に鑑みて、本発明は、隣接するフィルタ領域同士が高精度に位置合わせされていなくとも、フィルタ領域間の境界部に入射する光を高効率に利用できるカラーホイールを提供し、かつそのカラーホイールを使用した時分割型の分光装置並びに画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１によれば、光透過性の材料からなる円盤状の基板に、それぞれ異なる波長帯域の光を透過する複数のフィルタ領域が形成されたカラーホイールであって、前記基板は、前記フィルタ領域間の理想境界線に沿って設けられた光路変更手段を備えており、前記光路変更手段は、前記フィルタ領域間の境界部に入射した光を、その光路に応じて、前記境界部を構成する各フィルタ領域のいずれか一方の側に屈折することにより、前記各フィルタ領域に振り分けることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２によれば、光透過性の材料からなる円盤状の基板に、それぞれ異なる波長帯域の光を透過する複数のフィルタ領域が形成されたカラーホイールであって、前記フィルタ領域間の境界部に入射した光を、前記境界部を構成するフィルタ領域に振り分けるための光路変更手段を備えており、前記光路変更手段は前記基板と一体に形成されたレンズ構造体であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３によれば、光透過性の材料からなる円盤状の基板に、それぞれ異なる波長帯域の光を透過する複数のフィルタ領域が形成されたカラーホイールであって、前記フィルタ領域間の境界部に入射した光を、前記境界部を構成するフィルタ領域に振り分けるための光路変更手段を備えており、前記基板は低屈率部分と高屈折率部分とを備え、前記光路変更手段は、前記高屈折率部分によって形成されたレンズ構造体であること特徴とする。
また、請求項４によれば、請求項３に記載のカラーホイールにおいて、前記レンズ構造体は、前記基板と一体に形成されることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５によれば、光透過性の材料からなる円盤状の基板に、それぞれ異なる波長帯域の光を透過する複数のフィルタ領域が形成されたカラーホイールと、それを回転させるモータとを有する分光装置であって、前記カラーホイールが請求項１ないし４のいずれか１つに記載のカラーホイールであることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６によれば、光透過性の材料からなる円盤状の基板に、それぞれ異なる波長帯域の光を透過する複数のフィルタ領域が形成されたカラーホイールと、それを回転させるモータとを有する分光装置を備えた画像表示装置であって、前記カラーホイールは請求項１ないし４のいずれか１つに記載のカラーホイールであることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１（ａ）は本発明の第１の実施形態であるカラーホイールを示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ'断面線による断面図である。このカラーホイール１０は、たとえばガラスもしくは樹脂材料などの光透過性の材料からなる円盤状の基板１の一方の面に３ヶ所のフィルタ領域２、３、４を形成してなるものである。ここで、フィルタ領域２はＲ光のみを透過させるＲ透過フィルタ、フィルタ領域３はＧ光のみを透過させるＧ透過フィルタ、フィルタ領域４はＢ光のみを透過させるＢ透過フィルタとし、すべてのフィルタ領域２、３、４は、蒸着法やスパッタリング法などによって成膜された誘電体多層膜からなる公知の光干渉フィルタとする。上記基板１を形成する光透過性の材料としては、たとえばホウケイ酸ガラス等の光学ガラス材料、またはポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリシクロオレフィン等の光学プラスチック材料が好適である。なお、図１（ａ）においてＷとして示された線は、設計上の理想境界線を示すものである。
【００１８】
本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、基板１は、フィルタ領域２、３、４が形成された面とは反対側の面に、本発明に係る光路変更手段であるレンズ構造体５ａ、５ｂを備えている。レンズ構造体５ａ、５ｂは、それぞれ理想境界線Ｗを対称軸としてほぼ左右対称な曲面６ａ、６ｂを有して理想境界線Ｗに沿って形成されるものであり、本実施形態では、このレンズ構造体５ａ、５ｂは後述する製造方法によって基板１と一体に形成されているものとする。ここで、図１（ｂ）にはレンズ構造体５ａ、５ｂを構成する曲面６ａ、６ｂとして凸形状のものが示されているが、本発明に係るレンズ構造体は、この形状を平面もしくは凹形状として構成されるものを含むものである。なお、図示は省略するが、同様のレンズ構造体はフィルタ領域２とフィルタ領域３の境界部、フィルタ領域３とフィルタ領域４の境界部にも形成されている。
【００１９】
カラーホイール１０の境界部Ｅに入射する光の典型的な光路を図２に示す。本実施形態におけるカラーホイール１０においては、レンズ構造体５ａ、５ｂの曲面６ａ、６ｂがそれぞれ凸レンズ作用を有するため、境界部Ｅの範囲内に入射した光であっても、たとえば光路Ｂで示される入射光はフィルタ領域４へ、光路Ｃで示される入射光はフィルタ領域２へと進行し、それぞれのフィルタ領域によってＢ光およびＲ光に確実に分光されるものである。
【００２０】
このようなレンズ構造体５ａ、５ｂを基板１と一体に形成するには、たとえばレンズや回折格子等の光学素子の成形、またはＣＤやＤＶＤ等の光情報記録媒体の基板成形等に使用される、ガラス材料や樹脂材料を高精度に成形するための任意の方法が適用できる。具体的には、基板１がガラス材料からなる場合には、たとえば溶融プレス成形、基板２１が樹脂材料からなる場合には、たとえば鋳造、射出成形、圧縮成形などの型成形が好適である。また、レンズ構造体５ａ、５ｂに要求される外径寸法や屈折率等の光学的性質によっては、たとえばレンズ構造体５ａ、５ｂを基板１とは個別に成形し、溶着等によって固着させる方法、またはたとえばエッチング等によって上記理想境界線Ｗに沿って基板１上に溝を形成し、その後、融点もしくは軟化点以上の温度にまで上記溝部を加熱して流動させることによってそのエッジにダレを生じさせ、屈折面を形成する方法などを適用することもできる。なお、図１（ｂ）に示すレンズ構造体５ａ、５ｂは、境界部Ｅに局在する凸部として形成されているが、本発明に係るレンズ構造体は、基板１の平滑な表面上に曲面６ａ、６ｂを有する凹部のみが形成されている態様を含むものである。
【００２１】
図３（ａ）は本発明の第２の実施形態であるカラーホイールを示す平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ'断面線による断面図である。このカラーホイール２０は、上述した第１の実施形態におけるカラーホイール１０と同様に、たとえばガラスもしくは樹脂材料などの光透過性の材料からなる円盤状の基板１１の一方の面に３ヶ所のフィルタ領域１２、１３、１４を形成してなるものである。ここで、フィルタ領域１２はＲ光のみを透過させるＲ透過フィルタ、フィルタ領域１３はＧ光のみを透過させるＧ透過フィルタ、フィルタ領域１４はＢ光のみを透過させるＢ透過フィルタとし、すべてのフィルタ領域１２、１３、１４は、蒸着法やスパッタリング法などによって成膜された誘電体多層膜からなる公知の光干渉フィルタとする。なお、図３（ａ）においてＷとして示された線は、設計上の理想境界線を示すものである。
【００２２】
本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、基板１１は、低屈折率部分から形成される入射層１９と、本発明に係る光路変更手段であり、高屈折率部分から形成されるレンズ構造体１５ａ、１５ｂによって構成されている。レンズ構造体１５ａ、１５ｂは、それぞれ理想境界線を対称軸としてほぼ左右対称な曲面１６ａ、１６ｂを有して理想境界線Ｗに沿って形成されるものである。ここで、図３（ｂ）にはレンズ構造体１５ａ、１５ｂを構成する曲面１６ａ、１６ｂとして凸形状のものが示されているが、本発明に係るレンズ構造体は、この形状を平面もしくは凹形状として構成されるものを含むものである。なお、図示は省略するが、同様のレンズ構造体はフィルタ領域１２とフィルタ領域１３の境界部、フィルタ領域１３とフィルタ領域１４の境界部にも形成されている。
【００２３】
カラーホイール２０の境界部Ｅに入射する光の典型的な光路を図４に示す。本実施形態におけるカラーホイール２０では、入射層１９の屈折率に対して高い屈折率を有するレンズ構造体１５ａ、１５ｂの曲面１６ａ、１６ｂがそれぞれ凸レンズ作用を有するため、境界部Ｅの範囲内に入射した光であっても、たとえば光路Ｂで示される入射光はフィルタ領域１４へ、光路Ｃで示される入射光はフィルタ領域１２へと進行し、それぞれのフィルタ領域によってＢ光およびＲ光に確実に分光されるものである。
【００２４】
ここで、本実施形態における基板１１は、設計条件を勘案の上、種々の光学ガラス材料または光学プラスチック材料の中から適宜低屈折率材料および高屈折率材料の組を選択し、たとえば複合光学素子を製造するために使用されるインサート成形等を使用して形成することができる。たとえば、低屈折率材料として屈折率１．５程度のＢＫタイプの光学ガラス、高屈折率材料として屈折率１．７程度のＬａＫタイプの光学ガラスなどを選択してもよい。なお、図３（ｂ）に示すレンズ構造体１５ａ、１５ｂは、基板１１のフィルタ領域が形成された面と接して形成されているが、レンズ構造体１５ａ、１５ｂは基板１１の内部に含まれるものであってもよく、その際、製造方法等の条件によっては、基板１１全体に渡るレンズ層として形成されていてもよい。
【００２５】
次に、本発明の第３の実施形態として本発明に係る分光装置を説明する。図５（ａ）は本発明に係る分光装置の一実施形態を示す正面図、図５（ｂ）は同様に側面図である。本実施形態において分光装置６０は、本発明に係るカラーホイール６１と、カラーホイール６１を回転させるモータ６３と、カラーホイール６１をモータ６３に取り付けるためのハブ６２を備えてなり、カラーホイール６１は、その内周部がたとえば接着剤等によってハブ６２に固着され、ハブ６２とモータ６３も接着剤もしくはねじ等の機械的手段によって固着されている。カラーホイール６１は、境界部に入射した光を振り分けるための光路変更手段を備えたカラーホイールであって、具体的には上述した第１および第２の実施形態に記載されたようなカラーホイールである。なお、カラーホイール６１は、ハブ６２を介さずにモータ６３と共通のシャフト等を使用してモータ６３に固着するものであってもよい。
【００２６】
次に、本発明の第４の実施形態として本発明に係る画像表示装置を説明する。図６は本発明に係る画像表示装置の一実施形態を示す概略構成図である。図６（ａ）には３色カラーホイール有する分光装置と１つのライトバルブ素子を備えた画像表示装置の例を示し、図６（ｂ）には２色カラーホイールを有する分光装置と２つのライトバルブ素子を備えた画像表示装置の例を示す。図６（ａ）において画像表示装置７０は、たとえばメタルハライドランプ等からなる白色光源７１と、３色カラーホイールを有する分光装置７２と、たとえばデジタルマイクロミラーデバイスのような反射型のライトバルブ素子７３と、投射レンズ系７４とを備えている。白色光源７１から出射された白色光は、３色カラーホイールを有する分光装置７２によってたとえばＲ光、Ｇ光、Ｂ光に順次分光されてライトバルブ素子７３に入射し、ライトバルブ素子７３は各入射光を変調してＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像を順次生成し、生成された各画像は投射レンズ系７４によって順次投射されてフルカラー画像が合成される。ここで、分光装置７２は、たとえば上述した第４の実施形態に記載された本発明に係る分光装置であり、第１および第２の実施形態に記載されたようなカラーホイールを有して入射光の分光を実行するものである。
【００２７】
図６（ｂ）において画像表示装置８０は、たとえばメタルハライドランプ等からなる白色光源８１と、２色カラーホイールを有する分光装置８２と、ミラー８３と、全反射プリズム８４と、ダイクロイックプリズム８５と、たとえばデジタルマイクロミラーデバイスのような反射型のライトバルブ素子８６、８７と、投射レンズ系８８とを備えている。白色光源８１から出射された白色光は、２色カラーホイールを有する分光装置７２によってたとえばＹ光およびＭ光に順次分光され、ミラー８３および全反射プリズム８４によって光路が変更されてダイクロイックプリズム８５に入射する。ダイクロイックプリズム８５は、たとえばＲ光のみを透過させ、その他の波長帯域の光を反射する特性を有するものであり、入射したＹ光はＲ光およびＧ光に分光されてそれぞれライトバルブ素子８６およびライトバルブ素子８７に入射し、同様にＭ光はＲ光およびＢ光に分光されてそれぞれライトバルブ素子８６およびライトバルブ素子８７に入射する。ライトバルブ素子８６は入射Ｒ光を変調してＲ画像を生成し、またライトバルブ素子８７は入射Ｇ光および入射Ｂ光を変調してそれぞれＧ画像、Ｂ画像を生成する。生成されたＲ画像およびＧ画像、Ｒ画像およびＢ画像は、再びダイクロイックプリズム８５に入射してそれぞれＹ画像およびＭ画像に順次合成され、合成されたＹ画像およびＭ画像は全反射プリズム８４を透過した後投射レンズ系８８によって順次投射されてフルカラー画像が合成される。ここで、分光装置８２は、たとえば上述した第３の実施形態に記載された本発明に係る分光装置であり、第１および第２の実施形態に記載されたようなカラーホイールを有して入射光の分光を実行するものである。
【００２８】
なお、上述した画像表示装置７０および画像表示装置８０において、ライトバルブ素子７３およびライトバルブ素子８６、８７はすべて反射型のものとしたが、本発明に係る画像表示装置はこの態様に限定されるものではなく、これらのライトバルブ素子７３またはライトバルブ素子８６、８７のいずれかもしくは両方を、たとえば液晶ライトバルブ素子のような透過型のライトバルブ素子としてもよい。また、本発明に係る画像表示装置において、図６（ａ）および図６（ｂ）に図示されていない任意の光学系および制御系を追加できることは当業者にとって自明のことである。
【００２９】
これまで、本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明はここに記載した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更及び修正を含み、添付された特許請求の範囲またはその技術的思想から逸脱しないものを含むものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係るカラーホイールによれば、フィルタ領域の境界部に備えられた光路変更手段によって、フィルタ領域間の境界部に入射した光を境界を構成する各フィルタ領域に振り分けるため、フィルタを形成する誘電体多層膜に所定の膜厚にまで堆積されない不完全な領域が形成されていたり、あるいは、隣接するフィルタ領域同士が高精度に位置合わせされていなくとも、境界部に入射した光を所定の波長帯域の光に確実に分光することが可能となる。
【００３１】
特に、請求項２に記載のカラーホイールによれば、光路変更手段は基板と一体に形成されるレンズ構造体であるため、光学素子を成形するための通常の成形方法を用いて上記光路変更手段を精密に形成することが可能となる。
【００３２】
また、請求項３及び４に記載のカラーホイールによれば、基板に凹凸構造を設けることなくレンズ構造体を形成することができるため、高速回転による風切り音の発生等を従来のカラーホイールと同等なレベルに維持することが可能となる。
【００３３】
請求項５に記載の分光装置によれば、使用されるカラーホイール上の各フィルタ領域の境界部分に入射した光が所定の波長帯域の光に確実に分光されるため、分光装置に入射する白色光を高効率に利用することが可能となる。
【００３４】
請求項６に記載の画像表示装置によれば、白色光を高効率に利用可能な分光装置を備えているため、表示品位の高い画像を表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるカラーホイールを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'における断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態において、カラーホイールに入射した光の光路の例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるカラーホイールを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'における断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態において、カラーホイールに入射した光の光路の例を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態における分光装置を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態における画像表示装置の概略を示す構成図であり、（ａ）は３色カラーホイールを使用した例を示し、（ｂ）は２色カラーホイールを使用した例を示すものである。
【図７】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。
【図８】従来のカラーホイールと入射光の光路を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'における断面図である。
【図９】従来のカラーホイールに入射した光の光路を示す図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ Ｒ光透過フィルタ領域
３ Ｇ光透過フィルタ領域
４ Ｇ光透過フィルタ領域
５ａ レンズ構造体
５ｂ レンズ構造体
６ａ 凸状曲面
６ｂ 凸状曲面
１０ カラーホイール
１１ 基板
１２ Ｒ光透過フィルタ領域
１３ Ｇ光透過フィルタ領域
１４ Ｇ光透過フィルタ領域
１５ａ レンズ構造体（高屈折率部）
１５ｂ レンズ構造体（高屈折率部）
１６ａ 凸状曲面
１６ｂ 凸状曲面
１９ 入射層
２０ カラーホイール
６０ 分光装置
７０ 画像表示装置
８０ 画像表示装置
Claims (6)
- 光透過性の材料からなる円盤状の基板に、それぞれ異なる波長帯域の光を透過する複数のフィルタ領域が形成されたカラーホイールであって、
前記基板は、前記フィルタ領域間の理想境界線に沿って設けられた光路変更手段を備えており、前記光路変更手段は、前記フィルタ領域間の境界部に入射した光を、その光路に応じて、前記境界部を構成する各フィルタ領域のいずれか一方の側に屈折することにより、前記各フィルタ領域に振り分けることを特徴とするカラーホイール。 - 光透過性の材料からなる円盤状の基板に、それぞれ異なる波長帯域の光を透過する複数のフィルタ領域が形成されたカラーホイールであって、
前記フィルタ領域間の境界部に入射した光を、前記境界部を構成するフィルタ領域に振り分けるための光路変更手段を備えており、前記光路変更手段は前記基板と一体に形成されたレンズ構造体であることを特徴とするカラーホイール。 - 光透過性の材料からなる円盤状の基板に、それぞれ異なる波長帯域の光を透過する複数のフィルタ領域が形成されたカラーホイールであって、
前記フィルタ領域間の境界部に入射した光を、前記境界部を構成するフィルタ領域に振り分けるための光路変更手段を備えており、前記基板は低屈率部分と高屈折率部分とを備え、前記光路変更手段は、前記高屈折率部分によって形成されたレンズ構造体であること特徴とするカラーホイール。 - 前記レンズ構造体は、前記基板と一体に形成されることを特徴とする請求項３に記載のカラーホイール。
- 光透過性の材料からなる円盤状の基板に、それぞれ異なる波長帯域の光を透過する複数のフィルタ領域が形成されたカラーホイールと、それを回転させるモータとを有する分光装置であって、前記カラーホイールが請求項１ないし４のいずれか１つに記載のカラーホイールであることを特徴とする分光装置。
- 光透過性の材料からなる円盤状の基板に、それぞれ異なる波長帯域の光を透過する複数のフィルタ領域が形成されたカラーホイールと、それを回転させるモータとを有する分光装置を備えた画像表示装置であって、前記カラーホイールは請求項１ないし４のいずれか１つに記載のカラーホイールであることを特徴とする画像表示装置。
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