JP4078863B2 - Lighting device and color wheel - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーリキャプチャ方式の照明装置に用いるカラーホイールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
1つの光源からの光を時分割して変調する光学系を備えた、いわゆる単板式のプロジェクタなどの画像表示装置は、回転式のカラーフィルタであって、白色光を選択的に透過または吸収させて3原色に時分割するカラーホイール(カラーフィルタ)と、光の強度分布を均一にするインテグレータとを備えており、時分割された色の光束をマイクロミラーデバイスなどのライトバルブで色変調し、スクリーンに投射してカラー画像を合成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
これに対して、2001年のSIDにてカラーリキャプチャ方式の光学系40.2「Sequential Color Recapture and Dynamic Filtering A method of Scrolling color」が提案されている。カラーリキャプチャ方式の光学系では、カラーフィルタの代わりに、特定の色を透過し他の色の光を反射する半透過性のダイクロイック膜(ミラー)が螺旋状などの適当な形状に組み合わされたカラーホイールが採用されている。各色のダイクロイック膜では、色分離を行うと共に透過しない光は入射側に反射する。したがって、カラーホイールの光源側にカラーホイールに再照射する反射構造を備えたインテグレータを配置することにより、カラーホイールのダイクロイック膜(フィルタ)を通らない光は捨てられずに、インテグレータに戻され、インテグレータ内で多重反射して再度、カラーホイールに照射される。そして、そのときに異なる色のダイクロイック膜であれば透過して出力され、カラーホイールを通過しない光が利用される。このため、光のロスが減り、従来のカラーフィルタを用いた光学系に比べて、光の利用効率を向上させることができるので、カラーリキャプチャ方式の光学系を採用することにより、さらに明るく鮮明なマルチカラー画像を表示する画像表示装置を提供できる。
【0004】
図20に、カラーリキャプチャ方式の照明装置100のインテグレータ20の出射側の開口23に面するように配置されたカラーホイール140の状態を拡大して示してある。カラーホイール140でインテグレータ20の内部を伝播した白色光71Wを色分離して出力し、リレーレンズ51を通しライトバルブ52へ照射することによりマルチカラーの画像を表示することができる。この際に、カラーホイール140の各色のダイクロイック膜141R、141Gおよび141Bの境界あるいは隣接部分142は、それぞれのダイクロイック膜141R〜141Bが互いに隣接するが、図21に示すように、微視的には各膜の端の部分が重ならないように隙間Wを開けて形成されている。したがって、各ダイクロイック膜141R〜141Bの端部はエッジ状に形成されることになる。この隣接部分142にもインテグレータ20の出射側の開口23からは光71Wが出力されるので、ここを通過する光71Wは色分離されず、すなわち白色光としてライトバルブ52へ供給され、投影される画像の彩度が低下する要因となる。また、白色光をスイッチングしてもカラー画像が得られないので、実質的にライトバルブ52の開口率を低減させる要因ともなる。したがって、カラーリキャプチャ方式の照明装置100を採用しても画像表示装置としては、そのメリットである光の利用効率の高さを生かした鮮明なカラー画像を表示することが難しい。
【0005】
また、図22に示すように、各色のダイクロイック膜141R、141Gおよび141Bの波長特性(透過量)を考えると、各々のダイクロイック膜141R〜141Bの中心部分は、所定の均一な膜厚に形成されているので、その部分を通過する光線に対して、実線で示すように、95〜99%程度の非常に高い色分離性能を示す。しかしながら、隣接領域142では、ダイクロイック膜の端がエッジ状に膜厚の薄い部分141Rt、141Gtおよび141Btを光が通ることになるため、色分離されたとしても、一点鎖線で示すように、50%以下の低い色分離性能しか得られない。そして、隙間Wの部分を通る光は全く色分離されない。このため、隙間Wでは光71が色分離されずに出力されてしまい、ダイクロイック膜141R〜141Bの端では、明確に色分離されずにカラーホイール140を通過し、また、カラーホイール140で反射されてインテグレータ20に戻される光量が減少する。したがって、境界あるいは隣接領域142の効果により、ライトバルブ52で利用可能な光が減り、また、リキャプチャされる光も減る。このため、隣接領域142の処理は、カラーリキャプチャ方式の光学系において、光の利用効率をさらに向上するために重要な要因となる。
【0006】
そこで、本発明では、カラーリキャプチャ方式を用いた照明装置あるいは画像表示装置において、より光の利用効率の高い明るく、彩度の高い高画質なカラー画像を表示できる照明装置およびカラーホイールを提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
従来、光学系で色分離するカラーフィルタにおいては、光の利用効率を高めるためには、光が透過する面積をできるだけ増やす必要があり、その方向でカラーフィルタの設計が行われている。これに対し、カラーリキャプチャ方式のカラーホイールでは、光が透過しなくてもインテグレータの方向に反射すれば、光の利用効率は大幅には低くならない。したがって、白色や色分離が不十分な利用できない光を放出することにより、実質的な光の利用効率が低下することを考えると、白色や色分離が不十分な光を出力しないで、反射させる方が光の利用効率は向上する。このため、本発明では、各々の色の半透過部分の隣接領域を、隣接する半透過部分を重ねたり、反射性の材料で覆うことにより反射率が高くなるように形成し、半透過部分の隣接領域からライトバルブで利用できない、あるいは効率良く利用できない白色光や色分離が不十分な光が出力されないようにしている。
【0008】
すなわち、本発明のカラーリキャプチャ方式の照明装置は、ロッドインテグレータと、このロッドインテグレータの入射側の開口に光を供給する光源と、ロッドインテグレータの出射側の開口に、3原色の光の内、1つの色の光を透過し他の色の光を反射する半透過部分を備え、各々の色の半透過部分がインテグレータの出射側の開口を分割するように回転し、半透過部分の隣接領域の反射率が半透過部分より高いカラーホイールとを有している。ロッドインテグレータは中空で反射性の内周面を備えたもの、ガラスなどの導波体の周面で全反射したり、周面が反射膜で覆われているものがある。このため、本発明においては、ロッドインテグレータの出射側の開口に配置されるカラーホイールであって、3原色の光の内、1つの色の光を透過し他の色の光を反射する半透過部分を備え、各々の色の半透過部分がロッドインテグレータの出射側の開口を分割するように回転し、半透過部分の隣接領域の反射率が前記半透過部分より高いカラーホイールを提供する。また、本発明は、各々の色の半透過部分の隣接領域の反射率を半透過部分より高く形成する加工工程を有するカラーホイールの製造方法も含むものである。
【0009】
本発明のカラーホイールでは、隣接領域の反射率が半透過部分よりも高いので、隣接領域を透過する光量は小さいか、あるいは殆どない。したがって、上述したように、隣接領域から白色光が出力されたり、色分離が不十分な光が出力されることが殆どなく、ライトバルブの実質的な開口率を下げたり、カラー画像の彩度が低下するのを防止できる。その一方で、カラーホイールの隣接領域で反射された光はロッドインテグレータの内部に戻され再利用されるので、照明装置としての光の利用効率は殆ど低下しない。このため、本発明のカラーホイールを有する照明装置と、この装置から出力された各色の光束に基づいて画像データを形成するライトバルブと、このライトバルブからの光を投影するレンズシステムとを設けることで、明るく、ムラのない高品質なカラー画像を表示するプロジェクタなどの画像表示装置においては、彩度が高く、コントラストの高いマルチカラー表示が可能となる。そして、カラーリキャプチャ方式の照明装置が採用されているので、コンパクトで明るい画像表示装置を提供できる。
【0010】
隣接領域を反射率を高くするには、隣接領域における各々の半透過部分を形成する半透過膜が重畳させることが可能である。これにより、隣接領域を、隣接したダイクロイック膜などの半透過膜が、共通する波長領域しか透過しないするようにできるので、半透過膜の透過特性が重なっていないのであれば、ほぼ100%に近い反射率の隣接領域を形成することができる。
【0011】
さらに、隣接領域では、半透過部分を形成する半透過膜が、トータルの厚みが他の半透過部分と変わらないように重ねることも可能であり、カラーホイールの厚みを均一にできるので、回転ノイズの抑制や面ぶれなどを防止できる。このような隣接領域を備えたカラーホイールは、マスク成膜法や半導体製造技術において微細加工に適した、フォトリソグラフィ、濃淡(透過率または反射率)が変化したグレーマスクや階調性マスク等を用いて製造することができる。
【0012】
また、隣接領域にアルミニウム膜や銀膜などによる反射膜を形成して反射率を向上しても良い。半透過膜の特性に関わらず、確実に隣接領域の反射率を高くすることができる。
【0013】
カラーリキャプチャ方式の光学系では、隣接領域で反射された光は再利用されるが、出力の低下を考慮すると、隣接領域の幅は、0.5μm〜100μm程度に形成することが望ましく、ガラスマスク等を用いて製造することで実現できる。さらに、隣接領域の幅は、0.1μm〜100μm程度に形成することが望ましい。この程度のサイズは、フォトリソ技術やリフトオフ加工などにより実現することが可能である。
【0014】
そして、隣接領域の幅の下限を0.5μm以上、あるいは1μm以上とすることで、本発明に係るカラーホイールをプロジェクタ等に用いた際に、リレーレンズなどによる色収差や色光線の拡散によるライトバルブ上での色の交わりを抑制でき彩度の向上に寄与することができる。
【0015】
また、本発明に係るカラーホイールを用いた照明装置では、インテグレータの断面は方形で第1の方向の長さが第2の方向の長さより大きく、このインテグレータは、カラーホイールに対し、隣接領域が第2の方向に延びるように配置することも可能である。すなわち、画像表示装置においては、横長の画面サイズが採用されることが多いが、隣接領域が横方向に画面を横切る配置に対し、隣接領域が縦方向に画面を横切る配置にすることにより、画面に隣接領域が占める割合を減らすことができ、さらに明るい画像を表示することが可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図1に、本発明に係る照明装置10を用いたプロジェクタ1の概略構成を示してある。本例のプロジェクタ1も、カラーリキャプチャ方式の照明装置10と、照明装置10から色分離されて出力された各色の光束71R(赤色)、71G(緑色)および71B(青色)を伝達するリレーレンズ51と、このレンズ51からの光束71R〜71Bを画像データにより変調する液晶などの透過型のライトバルブ52と、このライトバルブ52から出力される表示光74をスクリーン58に投射してカラー画像を形成する投射レンズ53とを備えている。
【0017】
本例のカラーリキャプチャ方式の照明装置10も、キセノンランプなどから白色の光71を出力する光源部12と、中空で反射性の内周面24と光線をリキャプチャさせる反射面21を備えた角柱状のインテグレータとなるロッドインテグレータ20と、白色の入射光71を時分割するカラーホイール40とを備えており、これらが順番に配置されている。したがって、本例の照明装置10においても、光源部12から照射された白色の光束71は、ロッドインテグレータ20で、ライトバルブ50の形状に合わせて強度分布が均一化され、カラーホイール40から時間および空間的に色分割された状態で出力される。すなわち、カラーホイール40は、特定の色を透過し他の色の光を反射する半透過性のダイクロイック膜(ミラー)41R、41Gおよび41Bが螺旋状などの適当な形状に組み合わされているので、各色光71R〜71Bが時間および空間的に分離されて出力される。そして、カラーホイール40を透過しない光はインテグレータ20に戻され、リキャプチャ(奪遷)されるようになっている。したがって、この照明装置10は、カラーリキャプチャ方式の照明装置となっている。
【0018】
図2に、本例のカラーホイール40の概要を拡大し、断面を用いて示してある。本例のカラーホイール40は、インテグレータ20の出射側の開口23に対面するように適度なギャップを開けて配置されている。カラーホイール40には、赤色の光を透過し、他の色の光を反射するダイクロイック膜で形成された半透過部分41Rと、緑色の光を透過し、他の色の光を反射するダイクロイック膜で形成された半透過部分41Gと、青色の光を透過し、他の色の光を反射するダイクロイック膜で形成された半透過部分41Bとが渦巻状に形成されている。このため、カラーホイール40の周方向の適当な位置に面するようにインテグレータ20を配置することにより、インテグレータ20の出射側の開口23を各色の半透過部分41R〜41Bにより約3分の1程度に分割し、その順番がカラーホイール40を回転させることにより時間で入れ替わるようにすることができる。
【0019】
本例のカラーホイール40は、円盤状のガラス基板91が支持部材として採用されており、その裏面側、すなわちライトバルブ52に面する側に、ARコート(無反射防止膜)92が施されている。一方、ガラス基板91の表面側、すなわち、インテグレータの出射側の開口23に面する側には、薄膜のダイクロイック膜41R〜41Bが螺旋状に連続するようにコーティングされている。所謂、アルキメデススパイラルと称されているものである。
【0020】
図3(a)〜(c)に示すように、カラーホイール40によりインテグレータの出力側の開口23が色分割される様子を示してある。インテグレータの出力側の開口23は画像サイズあるいはライトバルブのサイズに合わせて、水平方向Hの長さが垂直方向Vの長さより長い長方形になっており、本例の照明装置10では、インテグレータの出力側の開口23が、その水平方向Hが半透過部分41R〜41Bを横切るように配置されている。すなわち、半透過部分41R〜41Bは開口23を、水平方向Hより短い垂直方向Vに延びた状態で開口23を動く。インテグレータの開口23は、これらのダイクロイック膜41R〜41Bが上下方向に平行に並んだ領域に配置することも可能であるが、図3に示すような配置を採用することにより、後述する半透過部部41R〜41Bの隣接領域の長さが短くなるので、本例のような配置の方が光の利用効率が高くなる。
【0021】
このような配置であれば、水平方向Hに隣接領域42が延びた配置に比べて、カラーホイール40のダイクロイック膜41R〜41Bの各々の隣接領域42の面積を2.5%程度減少することが可能であり、光の利用効率では1.8%程度の向上することが可能である。
【0022】
カラーホイール40が回転するにつれて図3(a)、図3(b)および図3(c)にそれぞれ示すように、ダイクロイック膜41R〜41Bにより開口23がほぼ3分割され、それぞれの色を通過し、他の色を反射する半透過な領域41R〜41Bが左右方向に順番に移動する。したがって、カラーホイール40からは各色の光束71R〜71Bが領域および時間的にセパレートされた状態(空間および時分離された状態)で出射され、カラーホイール40の回転と共に出力される。このため、ライトバルブ52の側を、照射される光の色の領域に分けて、時分離されたタイミングで制御することにより、マルチカラーの画像を表示することができる。
【0023】
本例のカラーホイール40は、図2に模式的に示すように、ダイクロイック膜41R〜41Bの境界となる隣接領域42では、隣接する異なる色のダイクロイック膜41R〜41Gの端(エッジ)44が互いに重ねられている。さらに、この重ねられた表面(インテグレータの側)に、アルミニウムなどによる反射膜43が形成されている。したがって、隣接領域42ではインテグレータ20から照射された光が全て反射され、各々のダイクロイック膜41R〜41Gよりも高い反射率を備えた状態となっている。
【0024】
したがって、図2に示すように、光源12から照射された白色の入射光71Wは、インテグレータ20の入射側20aの開口22から内部に入り、周囲の反射性の内周面24に至る。そして、内周面24で反射された入射光Wは、出射側20bの開口23へ向かい、カラーホイール40の緑色のダイクロイック膜41Gに至る。ここで、白色光71Wは、緑色の波長を含む光束71Gのみが透過され、ライトバルブ52の側へ緑色の光71Gとして出力される。
【0025】
一方、カラーホイール40のダイクロイック膜41Gから出射されなかった色の光束(71Rおよび71B)は、反射されてインテグレータ20の内部に戻され、リキャプチャ反射面21に反射しカラーホイール40側に戻され、次に開口23に至ったときに、その色の光束を透過するダイクロイック膜に当たれば出力され、当たらなければ、再びインテグレータ20の内部に戻される。
【0026】
これに対して、ダイクロイック膜41R〜41Gの隣接領域42に照射された入射光71Wは、この隣接領域42の表面に施された反射膜43により反射され、全ての色成分の光71Wがインテグレータ20の側へ戻る。すなわち、カラーホイール40を透過せず、白色光は出力されない。そして、再びインテグレータ20の内周面24で多重反射されて出口側20bの開口23へ進み、たとえば、カラーホイール40の緑色のダイクロイック膜41Gに至った場合は、緑色の光束71Gが透過されライトバルブ52へ出力される。そして、透過されなかった他の色を含んだ光束、本例では赤色の光束71Rおよび青色の光束71Bは、反射されインテグレータ20に戻される。このため、インテグレータ20のリキャプチャ反射面21に反射し、さらに反射性の内周面24で反射され、再び出口側20bの開口23へ進み、次に、青色のダイクロイック膜41Bに至れば、青色の光束71Bが透過されライトバルブ52へ出力される。
【0027】
さらに、この段階でも出力されなかった赤色の光束71Rは、インテグレータ20に戻され、その内周面24およびリキャプチャ反射面21で反射されながら、赤色のダイクロイック膜41Rに至ると、それを透過して、赤色の光束71Rがライトバルブ52へ出力される。
【0028】
このように、隣接領域42で反射された光71Wであっても、インテグレータ20へ戻されることにより、リキャプチャする機会が与えられ、数回の反射を繰り返えすことにより、光源12からの白色光71Wのほぼ全てを無駄なく、3つの色に分離された状態で出力できる。したがって、白色光71Wが漏れ出たり、色分離の不十分な光が漏れ出ることを防止でき、ライトバルブにおける光の利用効率を向上できる。加えて、隣接領域42で反射された光は再利用されるので、カラーリキャプチャ方式の光学系におけるリキャプチャリング効率を向上できる。このため、インテグレータ20に入射した光の利用効率が向上し、発明者らのシミュレーションによると13%程度は利用効率を向上させることが可能となっている。このため、本例の照明装置10を用いた画像表示装置においては、明るく、さらに彩度の高いカラー画像を出力できる。
【0029】
図4(a)〜(c)および図5(a)〜(c)に、本例のカラーホイール40の製造プロセスを示してある。先ず、図4(a)に示すように、ガラス基板91の表面に、緑色のダイクロイック膜41Gを蒸着により薄膜状に多倍積層コーティングし、レジスト層99をパターニングした後、図4(b)に示すように、CHF3またはフッ素系ガスをエッチャントとして、RIE(Reactive Ion Etching 反応性イオンエッチング)加工する。この段階で緑色のダイクロイック膜41Gが形成されたので、特性評価を行う。この段階で緑色のダイクロイック膜の評価を行うことで、品質を向上させ、製造上の無駄を省き歩留りを向上できる。いずれの色用のダイクロイック膜から成膜しても良いが、緑色のダイクロイック膜41Gは特性の制御が難しいので、歩留まりを向上するには、このように緑色の膜41Gを最初に形成することが望ましい。
【0030】
図4(c)では、ガラス基板91の表面で、緑色のダイクロイック膜41Gの隣に赤色のダイクロイック膜41Rを形成する。この際に、既存の緑色のダイクロイック膜41Gの隣(本図では右側で、後に青色のダイクロイック膜41Bを形成する領域)と、緑色のダイクロイック膜41Gの表面を覆うように犠牲層98を設ける。この犠牲層98は、緑色のダイクロイック膜41Gの端44Gの隣接領域42には形成しない。この犠牲層98の上に赤色のダイクロイック膜41Rをコーティングする。したがって、緑色のダイクロイック膜41Gの上に、一部に犠牲層98を挟んで、赤色のダイクロイック膜41Rが重ねられた状態となる。
【0031】
その後、図5(a)に示すように、CHF3またはO2をエッチャントとして、RIE加工し、赤色のダイクロイック膜41Rを加工する。この際に、隣接部分42は、緑色のダイクロイック膜41Gの端44Gの部分に、赤色のダイクロイック膜41Rが乗るように重なって形成され、隙間があくことはない。同様に緑色のダイクロイック膜41Gの隣(本図では右側)に、青色のダイクロイック膜41Bを成膜成膜する。
【0032】
さらに、図5(b)に示すように、重なった隣接部分42を含めて、ダイクロイック膜41R〜41Gの表面に、例えばリフトオフ用レジストであるMS−230Cを剥離層98として成膜し、その上に0.1μm程度に反射膜のアルミニウムの層97を成膜し、さらに、隣接部分42の上にレジスト層99をパターニングする。次に、図5(c)に示すように、アルミニウム層97をエッチングすると、隣接部分42の表面にアルミニウムの層、すなわち反射膜43が形成され、図2に示したようなカラーホイール40が製造される。
【0033】
隣接領域42では、各色の光71R〜71Bのいずれもが透過しないので、その領域42の面積を大きくすると開口率が低下する。そのため、この隣接領域42の幅Wは、0.5μm以上500μm以下、さらには1.0μm以上100μm以下に形成することが望ましい。上記の方法の製造公差を考慮すると5μm程度までは充分に制御することが可能である。
【0034】
そして、隣接領域の幅の下限を0.5μm以上、あるいは1μm以上とすることで、カラーホイール40をプロジェクタ1に用いた際に、リレーレンズ51などによる色収差や色光線の拡散によるライトバルブ52上での色の交わりを抑制でき彩度の向上に寄与することができる。
【0035】
また、図6(a)に示すように、本例のカラーホイール40では、各々のダイクロイック膜41R、41Gおよび41Bの隣接部分42を互いに重ねるのではなく、この隣接部分42に直接、アルミニウムなどの反射部材43を設けて、隣接部分42の反射率を上げることもできる。反射部材43は、アルミ合金、AlNd等、Ag、Ag合金などを用いることができる。さらに、隣接部分42に反射部材として、SiO2とTaなど屈折率の異なる材料を多層に積層し、多層膜を形成するようにしても良い。
【0036】
あるいは、図6(b)に示すように、反射部材43を隣接部分42の異なる色のダイクロイック膜41Rと41Gの間に埋めるように設けても良い。さらに、隣接部分42の反射部材43の端側は、ダイクロイック膜41Rおよび41G〜41Bの上に重なるように設けることも可能である。このようにして、隣接部分42に隙間が生じることなく、確実に反射率を向上できる。
【0037】
図7に本発明の異なる例を示してある。このカラーホイール61は、螺旋状に形成された各色のダイクロイック膜41R、41Gおよび41Bの端44R、44Gおよび44Bは、各々の隣接領域42で、異なる色のダイクロイック膜41R〜41Bに積み重なるように形成されている。カラーホイール61では、複数の特性のダイクロイック膜を重ねることで、隣接領域42に反射機能を与え、上記のカラーホイール40と同様に、白色光71Wを出力することなく、またその分のリキャプチャリング効率を向上できるようにしている。このカラーホイール61はフォトリソ技術などを用いて製造することができ、各色のダイクロイック膜41R〜41Bの僅かな隣接部分42に、異なる色、すなわちダイクロイック特性の異なる膜を重畳させることで、この領域42の反射率を高めており、比較的簡単に製造することができる。
【0038】
図8〜図10に、各色のダイクロイック膜41R〜41Bの重なった隣接部分の特性をシミュレーションした結果を示してある。図8は、緑色のダイクロイック膜41Gに、赤色のダイクロイック膜41Rを重ねた特性を示しており、このグラフから分かるように、これらのダイクロイック膜41Gおよび41Rは共通の透過波長領域を含まないので、殆ど全ての波長域の光は、透過せずに反射される。
【0039】
図9は、緑色のダイクロイック膜41Gに、青色のダイクロイック膜41Bを重ねた特性を示している。通常用いられるこれらの色のダイクロイック膜41Gおよび41Bは共通の透過波長領域を含み、その共通の領域では、光はほぼ透過するがリップルが大きくなる。一方、独立した透過波長領域(非共通波長領域)では、反射膜として作用する。したがって、青色のダイクロイック膜41Bあるいは緑色のダイクロイック膜41Gの波長領域をずらして、重なりの少ないものにすることが望ましい。たとえば、490nm付近で、緑色のダイクロイック膜41Gと、青色のダイクロイック膜41Bとに分割することにより、隣接領域42の反射率を大きくできる。あるいは、この組合せになる隣接領域42にだけ、アルミニウムなどによる反射膜を設けても良い。
【0040】
図10は、赤色のダイクロイック膜41Rに、青色のダイクロイック膜41Bを重ねた特性を示している。図8に示した場合と同様に、共通の透過波長領域を含まないので、殆ど全ての波長域の光は、透過せずに反射される。
【0041】
このカラーホイール61は、上記の図4および図5に示したように、フォトリソ加工により形成し、図5(a)の段階で、各色のダイクロイック膜の端部を重ね合わせた状態で終せることによっても製造できる。
【0042】
あるいは、図11(a)〜(c)に示すように、リフトオフ加工によっても製造することが可能である。リフトオフ加工は、エッチング不可能な薄膜のパターニングに用いられている方法である。リフトオフ加工では、目的とするパターンの逆パターンを、基板上に金属フォトレジスト等により構成する。そして、目的の色のダイクロイック膜41Bまたは41Rとなる薄膜の層を蒸着する。そして、蒸着後に不用部分を金属、フォトレジストと共に除去し、目的とするパターンを残し形成する。
【0043】
さらに詳細に図を参照しながら説明すると、図11(a)に示すように、裏面側にARコート膜92が形成されたガラス基板91の表面の側に、まず、緑色のダイクロイック膜41Gを形成する。そのために、緑色のダイクロイック膜41Gを形成する領域の周囲に、日本ゼオン社製のZRN−1100等によりリフトオフレジスト層98aを形成する。このレジスト層98aには、アルミニウムや銅などを用いることも可能である。レジスト層を生成する際は、30秒、300rpm程度でスピンコートし、既存のダイクロイック膜41Gより厚くなるように4μm程度の膜厚d2にリフトオフレジスト層98aを形成する。そして、それらの表面にダイクロイック膜41Gを形成し、不用部分をレジスト層98aごと剥離液によりエッチングし除去する。アルミニウムや銅などの金属層はスパッタリングや蒸着成膜した後に、剥離液に希硫酸などの酸性液を使用し除去することも可能である。
【0044】
次に、図11(b)に示すように、青色のダイクロイック膜41Bを製造する場合は、青色のダイクロイック膜を生成したい領域を除いて、リフトオフレジスト層98aを成膜し、その上にダイクロイック膜41Bを成膜する。そして、レジスト層98aを除去することにより、緑色のダイクロイック膜41Gの端に、青色のダイクロイック膜41Bの一部がオーバコートされた、重なった状態でこれら2つのダイクロイック膜41Gおよび41Bが生成される。同様に、赤色のダイクロイック膜41Rを成膜することが可能であり、図11(c)に示すように、ダイクロイック膜の境界領域である隣接領域42には、図12に示すように同じ厚みの2つの種類の異なるダイクロイック膜が積層されたカラーホイール61を製造することができる。
【0045】
図13に、本発明のさらに異なるカラーホイール63を使用した照明装置10の例を示してある。このカラーホイール63の一部を拡大した様子を図14に示してある。本例のカラーホイール63では、ダイクロイック膜41R〜41Bの端の薄くなった部分だけが隣接領域42として積層されており、カラーホイール63に積層されたダイクロイック膜は、中心部分でも隣接領域でも厚みtが変わらない。そのために、各色のダイクロイック膜41R〜41Bの端部はエッジ状に、またはテーパ状に加工されており、重なり合う部分は断面形状が互いに補完し合う形状に形成されている。このように透過特性の異なるダイクロイック膜41R〜41Bを積層することにより、上記と同様に隣接領域42を反射性にすることができる。そして、このカラーホイール63であると、ダイクロイック膜の厚みが全体的に均一となるので、カラーホイール63を回転させたときに面ぶれなどが生じにくく、また、騒音も発生し難い。したがって、コンパクトで、低騒音で出力の大きな照明装置を提供することができる。
【0046】
このように、薄膜状のダイクロイック膜41R〜41Bを、隣接部分64のトータル厚みを変えず、隙間ができないように形成するには、各ダイクロイック膜41R〜41Bの境界位置を高精度で制御する必要がある。例えば、マスク成膜方式では、高精度のマスク作成および高精度な位置決め、さらに成膜する際の温度上昇によるマスク膨張でのマスクずれを制御する必要がある。
【0047】
このため、図15に示すようなマスク200に基準面202を2面設け、図16および図17に示すような成膜装置300のトレイ301に載せ、基準面となるガイド302に対してばね305で押し付ける方法で、マスク200と基板91の位置精度を確保している。このような方法で位置決めするためには、マスク200が5N以上の荷重に耐えられる構造が必要である。このため、基準面202に対するマスク200の配置精度を保ちつつ、薄膜のマスク200のパターニングとマスク強度を有するマスク筺体203とを一体成形している。
【0048】
また、マスク筐体の材料としては、成膜対象となる基板91にガラスを用いて、一般的なマスク材料のステンレス、アルミニウムを採用すると、300℃程度の成膜温度において、熱膨張による位置ずれが発生してしまう。このため、位置ずれを制御する方法として、成膜対象材料と同等の線膨張率を有するマスク材料を用いることが有効である。例えば、珪素3.5、シリコン3.5、タンタル6.8、ニッケル鋼(64Fe,36Ni)5.1、ガラス2.8〜10などをマスク材料を用いる。これらの線膨張係数は、2.8〜10程度であり、ガラス基板の線膨張係数が4程度であることから、ほぼ同等である。それにより、成膜する際の温度変化による位置ずれを抑制できる。
【0049】
次に、マスク200の厚みが成膜付近で1mm厚の場合には、マスク200の影響で基板91上の蒸着膜に厚さ分布が発生し、均一なダイクロイック特性を得ることができない。このため、マスク200の影響を極力軽減するために、図18に断面図で示すように、マスクエッジ201をレーザ等により0.1mm〜0.5mmに薄膜加工し、またはテーパ形状に加工することで、膜厚分布を軽減している。ここで、0.1mmは、マスク200のエッジ強度を保つために必要な厚さである。0.5mmは、マスク200による影響を抑制できる最大厚みである。この際に、エッジ201はレーザ光をマスク200の表面に対し、矢印208に示すように、斜めからの分子の入射を許容することで、均一な膜厚に形成できる。図19は、同様の目的で製造されたマスク200の異なる例の断面図である。
【0050】
このようなマスク200は、マスク200の基準ポイントに対し、基準面202およびマスクパターンを割り出し、高性能NC加工機(例えば、ファイナック社のロボナノ)で、ダイヤモンドバイトでの切削加工する方法で製造できる。または、高性能NCネオジウムYAG等のレーザ加工や、フォトリソグラフィ技術を活用し、上述したようなパターニングおよびエッチングでのマスク形成が可能である。また、エッチングでのテーパ形状を形成するためには、グレーレベルマスクや階調マスクを用いることが可能である。
【0051】
以上に説明したように、本発明のカラーホイールは、アルキメデススパイラルパターンの作成と、リキャプチャリング効果を向上させる目的において、隣接領域42の反射係数を増すことにより、白色光が透過することを防止し、さらに、カラーホイールから反射された光はカラーリキャプチャ方式で回収することができる。したがって、照明装置10としての光の利用効率も高く、さらに、プロジェクタなどの画像表示装置に採用した場合にも、ライトバルブにおける光の利用効率を向上できる。また、本例の照明装置10を採用することにより、ライトバルブで変調されるカラー画像のコントラストと彩度も向上することができ、さらに明るく、高品質のカラー画像を表示することが可能となる。
【0052】
なお、上記では、中空型のロッドインテグレータを例に説明しているが、中空でないロッドインテグレータであっても同様な効果が得られることを本発明者らは確認している。また、画像表示デバイス(ライトバルブ)として、透過型の液晶デバイスを例に説明しているが、反射型のミラースイッチングデバイスや、波長レベルの動きでエバネセント光を利用してオンオフする画像表示デバイスなどの他のタイプのライトバルブと組み合わせることも可能である。また、本発明の照明装置は、プロジェクタに限らず、色分離された光が要求される直視型の表示装置や、プリンタなどにおいても適用することが可能である。
【0053】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のカラーリキャプチャ方式の照明装置において、カラーホイールの各々の半透過部分の隣接領域の反射率を高めることで、白色光の透過を防止し、さらにカラーリキャプチャ方式の光学系のリキャプチャリング効率を向上させることが可能であり、カラーリキャプチャ方式でさらに光の利用効率の高い照明装置および画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るカラーリキャプチャ方式の照明装置を用いたプロジェクタの概要を示す図である。
【図2】図1に示す照明装置のカラーホイールの概要を示す図である。
【図3】図2に示すカラ−ホイールがインテグレータの出射側の開口を横切る様子を示す図である。
【図4】図2に示すカラーホイールの製造プロセスを示す図である。
【図5】図2に示したカラーホイールの製造プロセスを示す図である。
【図6】図2に示したカラーホイールの異なる例を示す図である。
【図7】本発明に係るカラーホイールのさらに異なる例を示す図である。
【図8】図2に示したカラーホイールの隣接領域に関するダイクロイックの特性を示すグラフであり、緑色のダイクロイック膜に赤色のダイクロイック膜を重ねた特性を示すグラフである。
【図9】図2に示したカラーホイールの隣接領域に関するダイクロイックの特性を示すグラフであり、緑色のダイクロイック膜に青色のダイクロイック膜を重ねた特性を示すグラフである。
【図10】図2に示したカラーホイールの隣接領域に関するダイクロイックの特性を示すグラフであり、赤色のダイクロイック膜に青色のダイクロイック膜を重ねた特性を示すグラフである。
【図11】図7に示したカラーホイールの製造プロセスを示す図である。
【図12】図11に示したカラーホイールの隣接領域を拡大した様子を示す図である。
【図13】本発明に係るカラーホイールのさらに異なる例を示す図である。
【図14】図13に示すカラーホイールの隣接領域を拡大した様子を示す図である。
【図15】本発明に係るカラーホイールを形成するマスクの概要を示す図である。
【図16】図15に示すマスクの成膜装置の概要を上方から見た様子を示す図である。
【図17】図18に示したマスクの成膜装置を側面側から見た様子を示す図である。
【図18】図15に示すマスクの断面を模式的に示す図である。
【図19】図15に示すマスクの断面の異なるパターンを模式的に示す図である。
【図20】従来のカラーリキャプチャ方式の照明装置のカラーホイールの概要を示す図である。
【図21】図20に示したカラーホイールの各色のダイクロイック膜の隣接部分を拡大して示す図である。
【図22】ダイクロイック特性を示すグラフである。
【符号の説明】
1 プロジェクタ
10 照明装置
12 光源部
20 インテグレータ
20a 入射側の面
20b 出射側の面
21 リキャプチャ反射面
22 入射側の開口
23 出口側の開口
24 内周面
40、61、63、140 カラーホイール
41R、41G、41B 各色のダイクロイック膜
42 隣接部分
42 反射膜
44 ダイクロイック膜の端
51 リレーレンズ
52 ライトバルブ
53 投射レンズ
58 スクリーン
71W 光源から照射される白色光の光束(入射光)
71R、71G、71B 色分離された各色の光束(出射光)
91 ガラス基板
92 ARコート膜
200 マスク形成装置
200 マスク
201 マスクエッジ
202 マスク基準面
203 マスク筺体
300 マスクの成膜装置
301 トレイ
302 ガイド
305 バネ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a color wheel used in a color recapture illumination device.
[0002]
[Prior art]
An image display device such as a so-called single-plate projector that includes an optical system that modulates light from one light source in a time-sharing manner is a rotary color filter that selectively transmits or absorbs white light. A color wheel (color filter) that time-divides the light into three primary colors and an integrator that makes the light intensity distribution uniform, and color-modulates the time-divided light flux with a light valve such as a micromirror device. Project on the screen to synthesize a color image.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, an optical system 40.2 “Sequential Color Recapture and Dynamic Filtering A method of Scrolling color” of the color recapture method has been proposed by the SID of 2001. In a color recapture optical system, instead of a color filter, a semi-transmissive dichroic film (mirror) that transmits a specific color and reflects light of other colors is combined into an appropriate shape such as a spiral. Color wheel is adopted. In each color dichroic film, color separation is performed and light that is not transmitted is reflected to the incident side. Therefore, by placing an integrator with a reflective structure that re-irradiates the color wheel on the light source side of the color wheel, the light that does not pass through the dichroic film (filter) of the color wheel is not thrown away and returned to the integrator. The color wheel is irradiated again with multiple reflections. At that time, if the dichroic film has a different color, light that is transmitted and output and does not pass through the color wheel is used. For this reason, light loss is reduced, and the light utilization efficiency can be improved compared to optical systems using conventional color filters. By adopting a color recapture optical system, it becomes even brighter and clearer. An image display device that displays a multicolor image can be provided.
[0004]
FIG. 20 is an enlarged view of the state of the
[0005]
Further, as shown in FIG. 22, considering the wavelength characteristics (transmission amounts) of the
[0006]
Therefore, the present invention provides a lighting device and a color wheel that can display a bright, high-saturated, high-quality color image with higher light utilization efficiency in a lighting device or an image display device using a color recapture method. The purpose is that.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Conventionally, in a color filter that performs color separation with an optical system, in order to increase the light utilization efficiency, it is necessary to increase the area through which light is transmitted as much as possible, and the color filter is designed in that direction. On the other hand, in the color wheel of the color recapture method, if light is reflected in the direction of the integrator even if light is not transmitted, the light use efficiency is not significantly lowered. Therefore, considering that the use efficiency of light is reduced by emitting unusable light with insufficient white and color separation, it is reflected without outputting light with insufficient white or color separation. The use efficiency of light improves. For this reason, in the present invention, adjacent regions of the transflective portions of the respective colors are formed so that the reflectance is increased by overlapping adjacent semitransmissive portions or covering with a reflective material. White light or light with insufficient color separation that cannot be used by the light valve or cannot be used efficiently from the adjacent area is prevented from being output.
[0008]
In other words, the color recapture illumination device of the present invention includes a rod integrator, a light source that supplies light to the entrance-side opening of the rod integrator, and an opening on the exit side of the rod integrator. A semi-transmission portion that transmits light of one color and reflects light of the other color, and the semi-transmission portion of each color rotates so as to divide the opening on the output side of the integrator, and the adjacent region of the semi-transmission portion And a color wheel having a higher reflectance than the semi-transmissive portion. Some rod integrators are hollow and have a reflective inner peripheral surface, and some are totally reflected by the peripheral surface of a waveguide such as glass, or the peripheral surface is covered with a reflective film. For this reason, in the present invention, a color wheel disposed at the opening on the exit side of the rod integrator, which transmits one color of the three primary colors and reflects the other color And a semi-transmissive portion of each color is rotated to divide the opening on the exit side of the rod integrator, thereby providing a color wheel in which the reflectance of the adjacent region of the semi-transmissive portion is higher than that of the semi-transmissive portion. The present invention also includes a method of manufacturing a color wheel having a processing step of forming a reflectance of a region adjacent to a semi-transmissive portion of each color higher than that of the semi-transmissive portion.
[0009]
In the color wheel of the present invention, since the reflectance of the adjacent region is higher than that of the semi-transmissive portion, the amount of light transmitted through the adjacent region is small or hardly. Therefore, as described above, white light is hardly output from the adjacent region, light with insufficient color separation is hardly output, the substantial aperture ratio of the light valve is reduced, and the saturation of the color image Can be prevented from decreasing. On the other hand, since the light reflected in the adjacent region of the color wheel is returned to the inside of the rod integrator and reused, the utilization efficiency of the light as the illumination device is hardly lowered. Therefore, an illumination device having the color wheel of the present invention, a light valve that forms image data based on the light flux of each color output from the device, and a lens system that projects light from the light valve are provided. Thus, in an image display device such as a projector that displays a bright, uniform, high-quality color image, multi-color display with high saturation and high contrast is possible. Since a color recapture illumination device is employed, a compact and bright image display device can be provided.
[0010]
In order to increase the reflectance of the adjacent region, it is possible to overlap the semi-transmissive films forming the respective semi-transmissive portions in the adjacent region. As a result, the semi-transmissive film such as the adjacent dichroic film can pass through only the common wavelength region in the adjacent region, so that the transmission characteristics of the semi-transmissive films are almost 100% if they do not overlap. Adjacent regions of reflectivity can be formed.
[0011]
Furthermore, in the adjacent area, the semi-permeable membrane forming the semi-transmissive part can be stacked so that the total thickness does not change from the other semi-transmissive parts, and the thickness of the color wheel can be made uniform. Suppression and surface shake can be prevented. A color wheel having such an adjacent region is suitable for microfabrication in a mask film forming method or semiconductor manufacturing technology, such as photolithography, gray mask or gradation mask with changed shading (transmittance or reflectance), etc. Can be used.
[0012]
Further, the reflectance may be improved by forming a reflective film such as an aluminum film or a silver film in the adjacent region. Regardless of the characteristics of the semi-transmissive film, the reflectance of the adjacent region can be reliably increased.
[0013]
In the color recapture type optical system, the light reflected in the adjacent region is reused, but considering the decrease in output, the width of the adjacent region is preferably about 0.5 μm to 100 μm. This can be realized by using a mask or the like. Furthermore, it is desirable that the width of the adjacent region is about 0.1 μm to 100 μm. Such a size can be realized by photolithography or lift-off processing.
[0014]
Then, by setting the lower limit of the width of the adjacent region to 0.5 μm or more, or 1 μm or more, when the color wheel according to the present invention is used for a projector or the like, a light valve caused by chromatic aberration or color light diffusion caused by a relay lens or the like. It is possible to suppress the intersection of the colors above and contribute to the improvement of the saturation.
[0015]
Further, in the lighting device using the color wheel according to the present invention, the integrator has a square cross section and the length in the first direction is larger than the length in the second direction. It is also possible to arrange so as to extend in the second direction. In other words, in an image display device, a horizontally long screen size is often adopted. However, by arranging an adjacent area across the screen in the vertical direction, an adjacent area crosses the screen in the horizontal direction. It is possible to reduce the proportion of the adjacent area, and it is possible to display a brighter image.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a
[0017]
The color recapture
[0018]
In FIG. 2, the outline | summary of the
[0019]
The
[0020]
As shown in FIGS. 3A to 3C, the
[0021]
With such an arrangement, compared to an arrangement in which the
[0022]
As the
[0023]
In the
[0024]
Therefore, as shown in FIG. 2, the white incident light 71 </ b> W emitted from the
[0025]
On the other hand, the light flux (71R and 71B) of the color not emitted from the
[0026]
On the other hand, the incident light 71W applied to the
[0027]
Further, the
[0028]
As described above, even if the light 71W reflected by the
[0029]
4A to 4C and FIGS. 5A to 5C show a manufacturing process of the
[0030]
In FIG. 4C, a red
[0031]
Then, as shown in FIG. Three Or O 2 As an etchant, RIE processing is performed to process the red
[0032]
Further, as shown in FIG. 5B, MS-230C, which is a lift-off resist, for example, is formed as a
[0033]
In the
[0034]
By setting the lower limit of the width of the adjacent region to 0.5 μm or more, or 1 μm or more, when the
[0035]
Further, as shown in FIG. 6A, in the
[0036]
Alternatively, as shown in FIG. 6B, the reflecting
[0037]
FIG. 7 shows a different example of the present invention. The
[0038]
FIG. 8 to FIG. 10 show results of simulating the characteristics of adjacent portions where the
[0039]
FIG. 9 shows a characteristic in which a blue
[0040]
FIG. 10 shows a characteristic in which a blue
[0041]
The
[0042]
Or as shown to Fig.11 (a)-(c), it is also possible to manufacture by lift-off processing. The lift-off process is a method used for patterning a thin film that cannot be etched. In lift-off processing, a reverse pattern of a target pattern is formed on a substrate with a metal photoresist or the like. Then, a thin film layer to be the
[0043]
More specifically, referring to the drawing, as shown in FIG. 11A, first, a green
[0044]
Next, as shown in FIG. 11B, when the blue
[0045]
FIG. 13 shows an example of a
[0046]
As described above, in order to form the thin
[0047]
For this reason, two
[0048]
As the mask housing material, when glass is used for the
[0049]
Next, when the thickness of the
[0050]
Such a
[0051]
As described above, the color wheel of the present invention prevents white light from being transmitted by increasing the reflection coefficient of the
[0052]
In the above description, a hollow rod integrator is described as an example, but the present inventors have confirmed that the same effect can be obtained even with a non-hollow rod integrator. In addition, as an image display device (light valve), a transmissive liquid crystal device has been described as an example. However, a reflective mirror switching device, an image display device that turns on and off using evanescent light by movement of a wavelength level, etc. It can be combined with other types of light valves. The lighting device of the present invention can be applied not only to a projector but also to a direct-view display device or a printer that requires color-separated light.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, in the color recapture illumination device according to the present invention, by increasing the reflectance of the adjacent region of each semi-transmissive portion of the color wheel, transmission of white light is prevented, and further, color recapture is performed. It is possible to improve the recapturing efficiency of the optical system of the system, and it is possible to provide an illuminating device and an image display apparatus that have higher light utilization efficiency by the color recapture system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a projector using a color recapture illumination device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an outline of a color wheel of the illumination device shown in FIG.
FIG. 3 is a view showing a state in which the color wheel shown in FIG. 2 crosses the opening on the output side of the integrator.
4 is a diagram showing a manufacturing process of the color wheel shown in FIG. 2; FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing process of the color wheel shown in FIG. 2;
6 is a diagram showing a different example of the color wheel shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 7 is a view showing still another example of the color wheel according to the present invention.
8 is a graph showing a dichroic characteristic related to an adjacent region of the color wheel shown in FIG. 2, and is a graph showing a characteristic in which a red dichroic film is superimposed on a green dichroic film.
9 is a graph showing a dichroic characteristic regarding an adjacent region of the color wheel shown in FIG. 2, and a graph showing a characteristic in which a blue dichroic film is superimposed on a green dichroic film.
10 is a graph showing a dichroic characteristic regarding an adjacent region of the color wheel shown in FIG. 2, and is a graph showing a characteristic in which a blue dichroic film is superimposed on a red dichroic film.
11 is a diagram showing a manufacturing process of the color wheel shown in FIG. 7. FIG.
12 is a diagram illustrating a state in which an adjacent region of the color wheel illustrated in FIG. 11 is enlarged.
FIG. 13 is a view showing still another example of the color wheel according to the present invention.
14 is a diagram illustrating a state in which an adjacent region of the color wheel illustrated in FIG. 13 is enlarged.
FIG. 15 is a diagram showing an outline of a mask forming a color wheel according to the present invention.
16 is a diagram showing an outline of the mask film forming apparatus shown in FIG. 15 as viewed from above.
17 is a diagram showing a state in which the film forming apparatus for the mask shown in FIG. 18 is viewed from the side surface side.
18 is a diagram schematically showing a cross section of the mask shown in FIG. 15. FIG.
FIG. 19 is a diagram schematically showing a pattern having a different cross section of the mask shown in FIG. 15;
FIG. 20 is a diagram showing an outline of a color wheel of a conventional color recapture illumination device.
FIG. 21 is an enlarged view showing adjacent portions of dichroic films of respective colors of the color wheel shown in FIG.
FIG. 22 is a graph showing dichroic characteristics.
[Explanation of symbols]
1 Projector
10 Lighting device
12 Light source
20 Integrator
20a Incident side surface
20b Output side surface
21 Recapture reflective surface
22 Entrance aperture
23 Exit opening
24 inner circumference
40, 61, 63, 140 Color wheel
41R, 41G, 41B Dichroic films for each color
42 Adjacent part
42 Reflective film
44 Edge of dichroic membrane
51 Relay lens
52 Light valve
53 Projection lens
58 screens
71W White light beam irradiated from light source (incident light)
71R, 71G, 71B Color separated light fluxes (emitted light)
91 Glass substrate
92 AR coating film
200 Mask forming apparatus
200 mask
201 Mask edge
202 Mask reference plane
203 Mask housing
300 Mask deposition system
301 trays
302 Guide
305 Spring
Claims (13)
このロッドインテグレータの入射側の開口に光を供給する光源と、
前記ロッドインテグレータの出射側の開口に、3原色の光の内、1つの色の光を透過し他の色の光を反射する半透過部分を備え、各々の色の前記半透過部分が前記ロッドインテグレータの出射側の開口を分割するように回転し、前記半透過部分の隣接領域の反射率が前記半透過部分より高いカラーホイールとを有するカラーリキャプチャ方式の照明装置であって、
前記隣接領域では、前記半透過部分を形成する半透過膜が重畳されている照明装置。 A rod integrator,
A light source for supplying light to the entrance side of the rod integrator;
An opening on the exit side of the rod integrator includes a semi-transmissive portion that transmits light of one of the three primary colors and reflects light of the other colors, and the semi-transmissive portion of each color is the rod A color recapture illumination device that rotates to divide the opening on the output side of the integrator, and has a color wheel that has a reflectance higher than that of the semi-transmissive portion adjacent to the semi-transmissive portion ,
A lighting device in which a semi-transmissive film forming the semi-transmissive portion is superimposed in the adjacent region.
このロッドインテグレータの入射側の開口に光を供給する光源と、 A light source that supplies light to the entrance-side opening of the rod integrator;
前記ロッドインテグレータの出射側の開口に、3原色の光の内、1つの色の光を透過し他の色の光を反射する半透過部分を備え、各々の色の前記半透過部分が前記ロッドインテグレータの出射側の開口を分割するように回転し、前記半透過部分の隣接領域の反射率が前記半透過部分より高いカラーホイールとを有するカラーリキャプチャ方式の照明装置であって、 An opening on the exit side of the rod integrator includes a semi-transmissive part that transmits light of one of the three primary colors and reflects light of the other color, and the semi-transmissive part of each color is the rod A color recapture illumination device that rotates to divide the opening on the output side of the integrator, and has a color wheel that has a reflectance higher than that of the semi-transmissive portion adjacent to the semi-transmissive portion,
前記隣接領域では、前記半透過部分を形成する半透過膜が同じ厚みで重ねられている照明装置。 The lighting device in which the semi-transmissive films forming the semi-transmissive portion are stacked with the same thickness in the adjacent region.
このロッドインテグレータの入射側の開口に光を供給する光源と、 A light source that supplies light to the entrance-side opening of the rod integrator;
前記ロッドインテグレータの出射側の開口に、3原色の光の内、1つの色の光を透過し他の色の光を反射する半透過部分を備え、各々の色の前記半透過部分が前記ロッドインテグレータの出射側の開口を分割するように回転し、前記半透過部分の隣接領域の反射率が前記半透過部分より高いカラーホイールとを有するカラーリキャプチャ方式の照明装置であって、 An opening on the exit side of the rod integrator includes a semi-transmissive part that transmits light of one of the three primary colors and reflects light of the other color, and the semi-transmissive part of each color is the rod A color recapture illumination device that rotates to divide the opening on the output side of the integrator, and has a color wheel that has a reflectance higher than that of the semi-transmissive portion adjacent to the semi-transmissive portion,
前記隣接領域では、前記半透過部分を形成する半透過膜が、トータルの厚みが前記半透過部分と変わらないように重ねられている照明装置。 In the adjacent region, a semi-transmissive film forming the semi-transmissive portion is overlapped so that a total thickness is not different from that of the semi-transmissive portion.
前記ロッドインテグレータは、前記カラーホイールに対し、前記隣接領域が前記第2の方向に延びるように配置されている照明装置。 The lighting device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the rod integrator has a square cross section and a length in the first direction is larger than a length in the second direction.
The rod integrator is an illuminating device in which the adjacent region extends in the second direction with respect to the color wheel.
前記第一色とは異なる第二色の光を透過し他の色を反射する第二の半透過部分と、 A second transflective portion that transmits light of a second color different from the first color and reflects other colors;
を有し、回転とともに前記第一色の光および第二色の光を順に出力することが可能なカラーホイールであって、 A color wheel capable of sequentially outputting the light of the first color and the light of the second color with rotation,
前記第一の半透過部分と前記第二の半透過部分の隣接領域の反射率が前記半透過部分より高く、前記隣接領域では、前記半透過部分を形成する半透過膜が重畳されているカラーホイール。 A color in which the reflectance of an adjacent region of the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion is higher than that of the semi-transmissive portion, and the semi-transmissive film forming the semi-transmissive portion is superimposed on the adjacent region. wheel.
前記第一色とは異なる第二色の光を透過し他の色を反射する第二の半透過部分と、 A second transflective portion that transmits light of a second color different from the first color and reflects other colors;
を有し、回転とともに前記第一色の光および第二色の光を順に出力することが可能なカラーホイールであって、 A color wheel capable of sequentially outputting the light of the first color and the light of the second color with rotation,
前記第一の半透過部分と前記第二の半透過部分の隣接領域の反射率が前記半透過部分より高く、前記隣接領域では、前記半透過部分を形成する半透過膜が同じ厚みで重ねられているカラーホイール。 The reflectance of the adjacent region of the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion is higher than that of the semi-transmissive portion, and the semi-transmissive film forming the semi-transmissive portion is overlapped with the same thickness in the adjacent region. Color wheel.
前記第一色とは異なる第二色の光を透過し他の色を反射する第二の半透過部分と、 A second transflective portion that transmits light of a second color different from the first color and reflects other colors;
を有し、回転とともに前記第一色の光および第二色の光を順に出力することが可能なカラーホイールであって、 A color wheel capable of sequentially outputting the light of the first color and the light of the second color with rotation,
前記第一の半透過部分と前記第二の半透過部分の隣接領域の反射率が前記半透過部分より高く、前記隣接領域では、前記半透過部分を形成する半透過膜が、トータルの厚みが前記半透過部分と変わらないように重ねられているカラーホイール。 The reflectance of the adjacent region of the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion is higher than that of the semi-transmissive portion, and the semi-transmissive film forming the semi-transmissive portion has a total thickness in the adjacent region. A color wheel that is stacked so as not to be different from the translucent portion.
赤色の光を出力する赤色用フィルタと、
緑色の光を出力する緑色用フィルタと、
青色の光を出力する青色用フィルタと、
を有することを特徴とする請求項7ないし9のいずれかに記載のカラーホイール。The translucent part is
A red filter that outputs red light;
A green filter that outputs green light;
A blue filter that outputs blue light;
Color wheel according to any one of claims 7 to 9, characterized in that it has a.
前記半透過部分の隣接領域の反射率を前記半透過部分より高く形成する加工工程を有し、前記加工工程では、前記隣接領域において、前記半透過部分が重なり合うように各々の前記半透過部分をテーパ状またはエッジ状に加工するカラーホイールの製造方法。 Forming a reflectance of the adjacent region of the semi-transmissive portion higher than that of the semi-transmissive portion, and in the processing step, in the adjacent region, the semi-transmissive portions are overlapped so that the semi-transmissive portions overlap with each other. A manufacturing method of a color wheel that is processed into a tapered shape or an edge shape.
この装置から出力された各色の光束に基づいて画像データを形成するライトバルブと、このライトバルブからの光を投影するレンズシステムとを有するプロジェクタ。A lighting device according to any one of claims 1 to 6 ;
A projector having a light valve that forms image data based on light beams of respective colors output from the device, and a lens system that projects light from the light valve.
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