JP2002372657A - 光学フィルタ装置 - Google Patents

光学フィルタ装置

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JP2002372657A
JP2002372657A JP2001181007A JP2001181007A JP2002372657A JP 2002372657 A JP2002372657 A JP 2002372657A JP 2001181007 A JP2001181007 A JP 2001181007A JP 2001181007 A JP2001181007 A JP 2001181007A JP 2002372657 A JP2002372657 A JP 2002372657A
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Mitsuru Hirose
満 広瀬
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Nidec Copal Electronics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 成膜時間の短縮が可能で、重量バランスが取
り易く、高速回転に最適な光学フィルタ装置を提供す
る。 【解決手段】 略ドーナツ状の円板を複数に分割した略
扇状の透明基板上に各々形成された光透過特性の異なる
フィルタ層が回転軸を中心として円環状に配置され、こ
れら透明基板の内周部を上下方向からハブで挟み込むこ
とにより一体的に保持された回転円板型の光学フィルタ
装置において、前記ハブと前記透明基板とが当接する面
を粗面に形成することにより光学フィルタ装置を構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプロジェク
ションTV、撮像装置等において、色分解のために使用
される光学フィルタ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】プロジェクションTV等の構成として、
時分割カラー方式が知られているが、この時分割カラー
方式は、透明基板の所定角度毎に光透過特性の異なるフ
ィルタ層が形成された略円板状の光学フィルタ装置を回
転させ、光源が各フィルタ層を通過する際に、RGBの
各色に分解されることを利用するものである。この光学
フィルタ装置の製造方法としては、例えば、1枚の透明
基板に各色に対応したフィルタ層を、所定角度毎に順次
成膜する方法や、各色に対応したフィルタ層を、透明基
板とほぼ同じ形状のガラス基板全面に成膜し、このガラ
ス基板を所定の角度毎に切断し、透明基板にこのガラス
基板ごと貼り付ける方法、あるいは切断したガラス基板
を貼り付ける代わりに、略扇状に切断した透明基板を、
回転中心に設けたハブに接着する方法が用いられてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、順次成膜する
方法では、1つの光学フィルタ装置を得るために、少な
くとも3種類の成膜工程が必要であることから、ガラス
基板全面に同種のフィルタ層を成膜する場合に比べて、
およそ3倍の成膜時間が必要になるという問題があっ
た。また、別のガラス基板全面に同種のフィルタ層を成
膜する方法では、成膜時間は短縮できるものの、切断し
たガラス基板の重量バランスが取り難いため、光学フィ
ルタ装置を高速回転させた際に騒音が発生したり、モー
タ寿命が短くなるという問題があった。さらに、透明基
板自体を切断し、回転中心に設けたハブに接着する方法
では、高速回転における機械的強度が不足して、重量バ
ランスが崩れたり、透明基板がハブから離脱するなどの
問題があった。
【0004】本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、
これらの欠点を除去するためになされたものであり、成
膜時間の短縮が可能で、重量バランスが取り易く、高速
回転に最適な光学フィルタ装置を得ることを目的として
いる。
【0005】本発明の目的と新規な特徴は、次の説明を
添付図面と照らし合わせて読むことにより、より完全に
明らかになるであろう。ただし、図面はもっぱら解説の
ためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するも
のではない。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は略ドーナツ状の円板を複数に分割した略扇
状の透明基板上に各々形成された光透過特性の異なるフ
ィルタ層が回転軸を中心として円環状に配置され、これ
ら透明基板の内周部を上下方向からハブで挟み込むこと
により一体的に保持された回転円板型の光学フィルタ装
置において、前記ハブと前記透明基板とが当接する面を
粗面に形成することにより、光学フィルタ装置を構成し
ている。
【0007】また、略ドーナツ状の円板を複数に分割し
た略扇状の透明基板上に各々形成された光透過特性の異
なるフィルタ層が回転軸を中心として円環状に配置さ
れ、これら透明基板の内周部を上下方向からハブで挟み
込むことにより一体的に保持された回転円板型の光学フ
ィルタ装置において、前記ハブと前記透明基板とが当接
する面のハブあるいは透明基板の何れか一方に凹部を形
成し、他方に前記凹部と嵌合する凸部を形成することに
より光学フィルタ装置を構成している。
【0008】さらに、略ドーナツ状の円板を複数に分割
した略扇状の透明基板上に各々形成された光透過特性の
異なるフィルタ層が回転軸を中心として円環状に配置さ
れ、これら透明基板の内周部を上下方向からハブで挟み
込むことにより一体的に保持された回転円板型の光学フ
ィルタ装置において、前記ハブと前記透明基板とが当接
する面のハブあるいは透明基板の何れか一方に凹部を形
成し、他方に前記凹部と係合する凸部を形成し、これら
凹部と凸部とが係合する内周側壁を逆テーパ状に形成す
ることにより光学フィルタ装置を構成している。
【0009】
【実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。
【0010】図1乃至図3の本発明の第1の実施の形態
の光学フィルタ装置を示す図において、図1は光学フィ
ルタ装置の底面図であり、図2は図1のII−II線か
ら見た断面図、図3の(a)及び(b)はこの光学フィ
ルタ装置を構成する1つの透明基板を示す底面図及び平
面図である。
【0011】1a,1b,1cは略略扇状の透明基板で
あり、その底面外周部には各々光透過特性の異なるフィ
ルタ層3a、3b、3cが回転中心Cを中心として円環
状に形成されている。これら透明基板1a,1b,1c
は、当初ドーナツ状の円板形状をしており、この状態で
スパッタリング装置等により、各々所望の光透過特性を
持つ(例えばRGB用)フィルタ層3a,3b,3cを
円環状に形成した後、所望の角度(例えば120度)で
分割し略扇状としたものであり、これら透明基板1a,
1b,1cを所望の位置に配置することにより、全体と
して略ドーナツ状の円板を構成している。
【0012】5a及び5bは、前記透明基板1a,1
b,1cの内周部を各々上下方向から挟持することによ
り、これら透明基板1a,1b,1cを各々所望の位置
に保持するハブであり、図示しないモータの回転軸に取
り付けることにより、回転軸の軸心である回転中心Cを
中心として、透明基板1a,1b,1c及びハブ5a,
5bを一体的に高速に回転させることができる。
【0013】ところで、このような光学フィルタ装置は
かなりの高速回転で使用されるため、単に透明基板をハ
ブで挟持しただけでは保持力が弱く実用に耐えない。こ
のため、ハブと透明基板との当接部に接着剤を塗布する
ことが一般に行われている。しかし、接着剤の固着力の
みでは高速回転による遠心力に耐えきれずに、透明基板
がハブから外れたり、重量バランスが変化するなどの不
具合が発生しやすい。
【0014】そこで、本発明の第1の実施の形態の光学
フィルタ装置では、ハブ5aと透明基板1a,1b,1
cとが当接する面を10μm以上の凹凸を有する、いわ
ゆる粗面に形成することにより、回転時の遠心力により
前記透明基板が前記ハブから容易に離脱しないようにし
ている。ここでは、フィルタ層3a,3b,3cが形成
されている面側の透明基板1a,1b,1cとハブ5b
とが当接する面は、フィルタ層3a,3b,3cの光学
的高さが所定の高さとなるように略平坦な基準面7aと
しており、これとは反対の面側の透明基板1a,1b,
1cとハブ5aとが当接する面を各々粗面9aに形成し
ている。この当接する面を粗面に形成することによりハ
ブ5aとの摩擦力が増大するため、透明基板がハブから
容易に離脱しなくなる。さらに、接着剤を併用すること
により、保持強度を増大させることができる。
【0015】このように本願発明の第1の実施の形態の
光学フィルタ装置にあっては、ハブと透明基板とが当接
する面を粗面に形成することにより、ハブと透明基板と
が当接する面の摩擦力を増大させることができるため、
高速回転時の遠心力によっても、透明基板がハブから容
易に離脱しないようすることができる。
【0016】次に、本発明の他の実施の形態について図
4乃至図9を参照して説明する。
【0017】なお、本発明の第1の実施の形態の光学フ
ィルタと同様の構成については同様の符号を付与するこ
とにより、その説明を省略する。
【0018】図4乃至図6の本発明の第2の実施の形態
の光学フィルタ装置が、本発明の第1の実施の形態の光
学フィルタ装置と主に異なる点は、前記ハブと前記透明
基板とが当接する面のハブあるいは透明基板の何れか一
方に凹部を形成し、他方に前記凹部と嵌合する凸部を形
成したことにある。
【0019】図4は、本発明の第2の実施の形態の光学
フィルタ装置の一例を示す断面図であり、第1の実施の
形態の光学フィルタ装置と同様にハブ5bと透明基板1
d,1e(他は図示せず)とが当接する面は各々略平坦
な基準面7aとしているが、これとは反対の面側の透明
基板1d,1eとハブ5cとが当接する面の各々の透明
基板1d,1eにはそれぞれ深さ100μm程度の凹部
13aを形成し、各々の凹部13aと嵌合する複数の凸
部(前記凹部の深さ以下の高さ)11aをハブ5cに形
成している。
【0020】このように、透明基板に形成された凹部
(あるいは凸部)と、ハブに形成された凸部(あるいは
凹部)とが互いに嵌合することにより、透明基板とハブ
との相対位置が規定されるとともに、凹部と凸部とが嵌
合するクリアランス分しかガタが生じないため、安定し
た位置に各々の透明基板を保持することができる。特
に、凹部と凸部とが当接する壁面を直角にすることによ
り、透明基板が遠心力によって外周側へと移動しようと
した場合にあっても、確実な保持を可能とすることがで
きる。
【0021】図5乃至図6は、本発明の第2の実施の形
態の光学フィルタ装置の他の例を示したもので、図5は
基準面7b,7cを形成した面に凹部13bあるいは凸
部11bを形成したもの、図6は上下のハブ5f,5g
を直結させずに、回転軸21を介して透明基板1f,1
g(他は図示せず)を挟持したものである。このよう
に、ハブの形状や挟持の方法、凹部や凸部の形成場所等
は任意に設定することができる。また、第1の実施の形
態同様、接着剤を併用することができることは言うまで
もない。
【0022】図7乃至図9の本発明の第3の実施の形態
の光学フィルタ装置が、本発明の第2の実施の形態の光
学フィルタ装置と主に異なる点は、前記ハブと前記透明
基板とが当接する面のハブあるいは透明基板の何れか一
方に凹部を形成し、他方に前記凹部と係合する凸部を形
成し、これら凹部と凸部とが係合する内周側壁を逆テー
パ状に形成したことにある。
【0023】図7は、本発明の第3の実施の形態の光学
フィルタ装置の一例を示す断面図であり、図8は図7の
A部の拡大図である。
【0024】図7は、ハブ5h,5iと透明基板1h,
1i(他は図示せず)とが当接する両方の面に凹部13
c,13dと凸部11c,11dを形成したものである
が、これら凹部13c,13dと凸部11c,11dの
内周側壁は逆テーパ状に形成されている。この逆テーパ
部15a,15bは、透明基板が遠心力によって外周側
へと移動しようとすると、例えば、逆テーパ部15aで
は、上部のハブ5hを下方(透明基板側)に移動させよ
うとする力と、透明基板1i等を上方(上部のハブ側)
に移動させようとする力が働くため、ハブと透明基板と
の密着性が高められ、ハブと透明基板とをより一体的に
保持しようとするとともに、ハブと透明基板に形成され
た逆テーパ部同士が当接することによって、透明基板を
所定の位置に保持しようとするため、より以上に確実に
保持することができる。
【0025】このように、透明基板に形成された凹部
(あるいは凸部)と、ハブに形成された凸部(あるいは
凹部)が互いに係合する内周側壁を逆テーパ状に形成し
たことにより、透明基板とハブとの相対位置がより規定
されるとともに、凹部と凸部との係合がより強化される
ため、第1、第2の実施の形態以上に確実な保持を可能
とすることができる。なお、接着剤を併用することがで
きることは勿論である。
【0026】ここで、逆テーパを形成する方法について
簡単に説明する。ハブは一般的に金属や樹脂等の比較的
加工が容易な材料が使用される場合が多いため、公知の
加工方法を適用することができる。一方、透明基板は光
透過に影響を与えない材料を使用するのが好ましいた
め、一般にガラス基板が用いられる。ガラス材料であっ
ても切削や熱等による加工を行うことができるが、ここ
では、エッチングを利用した加工方法について、その要
点を概説する。
【0027】ガラス材料に限らずエッチングを行う場合
には、耐エッチング性の高いマスクが必要であるが、ド
ライエッチングを行う場合にはCr等、ガラス基板との
密着強度の高い材料を用いることが望ましく、ホトレジ
ストを用いる場合には、密着強度を高めるため、HMD
S等で表面処理を施しておくことが望ましい。また、エ
ッチングの手順としては、F系のガスを用いてRIE法
でほぼ垂直形状に凹部の加工を行った後、緩衝フッ酸液
により逆テーパ部を形成する。万一、この時に形成でき
る逆テーパ部が非常に僅かであったり、直線的でなかっ
たとしても、少なくとも本発明の第2の実施の形態と同
等かそれ以上の効果を得ることができる。
【0028】図9の(a)乃至(d)は、これら凹部や
凸部の配置例を示したものであるが、遠心力によって透
明基板が外周側へと移動しようとするのを抑制するもの
であれば、これに限ったものではないことは言うまでも
ない。
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明にあ
っては次に列挙する効果を得ることができる。
【0029】(1)略ドーナツ状の円板を複数に分割し
た略扇状の透明基板上に各々形成された光透過特性の異
なるフィルタ層が回転軸を中心として円環状に配置さ
れ、これら透明基板の内周部を上下方向からハブで挟み
込むことにより一体的に保持された回転円板型の光学フ
ィルタ装置において、前記ハブと前記透明基板とが当接
する面を粗面に形成することにより光学フィルタ装置を
構成しているため、ハブと透明基板とが当接する面の摩
擦力を増大させることができ、高速回転時の遠心力によ
っても、透明基板がハブから容易に離脱しないようする
ことができる。
【0030】(2)略ドーナツ状の円板を複数に分割し
た略扇状の透明基板上に各々形成された光透過特性の異
なるフィルタ層が回転軸を中心として円環状に配置さ
れ、これら透明基板の内周部を上下方向からハブで挟み
込むことにより一体的に保持された回転円板型の光学フ
ィルタ装置において、前記ハブと前記透明基板とが当接
する面のハブあるいは透明基板の何れか一方に凹部を形
成し、他方に前記凹部と嵌合する凸部を形成することに
より光学フィルタ装置を構成しているため、透明基板に
形成された凹部(あるいは凸部)と、ハブに形成された
凸部(あるいは凹部)とが互いに嵌合することにより、
高速回転時の遠心力によっても、透明基板がハブから容
易に離脱しないようにすることができるとともに、透明
基板とハブとの相対位置が規定され、凹部と凸部とが嵌
合するクリアランス分しかガタが生じないため、安定し
た位置に透明基板を保持することができる。特に、凹部
と凸部とが当接する壁面を直角にすることにより、透明
基板が遠心力によって外周側へと移動しようとした場合
にあっても、より確実な保持を可能とすることができ
る。
【0031】(3)略ドーナツ状の円板を複数に分割し
た略扇状の透明基板上に各々形成された光透過特性の異
なるフィルタ層が回転軸を中心として円環状に配置さ
れ、これら透明基板の内周部を上下方向からハブで挟み
込むことにより一体的に保持された回転円板型の光学フ
ィルタ装置において、前記ハブと前記透明基板とが当接
する面のハブあるいは透明基板の何れか一方に凹部を形
成し、他方に前記凹部と係合する凸部を形成し、これら
凹部と凸部とが係合する内周側壁を逆テーパ状に形成す
ることにより光学フィルタ装置を構成しているため、高
速回転時の遠心力によっても、透明基板がハブから容易
に離脱しないようにすることができるとともに、透明基
板とハブとの相対位置がより規定され、凹部と凸部との
係合がより強化されるため、(2)と同等かそれ以上に
確実な保持を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態の光学フィルタ装
置の底面図。
【図2】 図1のII−II線から見た断面図。
【図3】 本発明の第1の実施の形態の光学フィルタ装
置の1つの透明基板を示す平面図及び底面図。
【図4】 本発明の第2の実施の形態の光学フィルタ装
置の一例を示す断面図。
【図5】 本発明の第2の実施の形態の光学フィルタ装
置の他の例を示す断面図。
【図6】 本発明の第2の実施の形態の光学フィルタ装
置の他の例を示す断面図。
【図7】 本発明の第3の実施の形態の光学フィルタ装
置の断面図。
【図8】 図7のA部の部分拡大図。
【図9】 本発明の第3の実施の形態の光学フィルタ装
置の1つの透明基板における凹部の配置例を示す底面
図。
【符号の説明】
1a,1b,1c,1d,1e,1f,1g,1h,1
i,1k,1m,1n:透明基板、 3a,3b,3c:フィルタ層、 5a,5b,5c,5d,5e,5f,5g,5h,5
i:ハブ、 7a,7b,7c,7d,7e:基準面、 9a:粗面、 11a,11b,11c,11d:凸部、 13a,13b,13c,13d:凹部、 15a,15b:逆テーパ部、 21:回転軸、 31:ねじ、 C:回転中心。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 略ドーナツ状の円板を複数に分割した略
    扇状の透明基板上に各々形成された光透過特性の異なる
    フィルタ層が回転軸を中心として円環状に配置され、こ
    れら透明基板の内周部を上下方向からハブで挟み込むこ
    とにより一体的に保持された回転円板型の光学フィルタ
    装置において、 前記ハブと前記透明基板とが当接する面を粗面に形成し
    たことを特徴とする光学フィルタ装置。
  2. 【請求項2】 略ドーナツ状の円板を複数に分割した略
    扇状の透明基板上に各々形成された光透過特性の異なる
    フィルタ層が回転軸を中心として円環状に配置され、こ
    れら透明基板の内周部を上下方向からハブで挟み込むこ
    とにより一体的に保持された回転円板型の光学フィルタ
    装置において、 前記ハブと前記透明基板とが当接する面のハブあるいは
    透明基板の何れか一方に凹部を形成し、他方に前記凹部
    と嵌合する凸部を形成したことを特徴とする光学フィル
    タ装置。
  3. 【請求項3】 略ドーナツ状の円板を複数に分割した略
    扇状の透明基板上に各々形成された光透過特性の異なる
    フィルタ層が回転軸を中心として円環状に配置され、こ
    れら透明基板の内周部を上下方向からハブで挟み込むこ
    とにより一体的に保持された回転円板型の光学フィルタ
    装置において、 前記ハブと前記透明基板とが当接する面のハブあるいは
    透明基板の何れか一方に凹部を形成し、他方に前記凹部
    と係合する凸部を形成し、これら凹部と凸部とが係合す
    る内周側壁を逆テーパ状に形成したことを特徴とする光
    学フィルタ装置。
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