JP2003511728A - シリンダ型のカラーホイールとその製造方法及びこれを利用した画像投影装置 - Google Patents

シリンダ型のカラーホイールとその製造方法及びこれを利用した画像投影装置

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JP2003511728A JP2001529678A JP2001529678A JP2003511728A JP 2003511728 A JP2003511728 A JP 2003511728A JP 2001529678 A JP2001529678 A JP 2001529678A JP 2001529678 A JP2001529678 A JP 2001529678A JP 2003511728 A JP2003511728 A JP 2003511728A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は画像投影装置を薄型化することができるようにしたシリンダ型のカラーホイールに関する。本発明によるシリンダ型のカラーホイールは互いに異なる色の波長の光ビームだけを透過させるカラーフィルターを設けた円筒型カラードラムと、カラードラムが取り付けられたカプラと、カラードラムが取り付けられたカプラを回転させるためのモータとを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明はシリンダ型のカラーホイールとその製造方法及びこれを利用した画像
投影装置に関し、特に画像投影装置の薄型化を達成することができるようにした
シリンダ型のカラーホイールとその製造方法及びこれを利用した画像投影装置に
関する。
【０００２】 （背景技術） 画像投影装置は内部に設けた小さな画像を投影レンズを利用して拡大して投影
し、大画面のスクリーンに表示する装置である。このような画像投影装置の内部
にはカラーを具現するために時間的に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）を分
離するカラーホイールが設置されている。カラーホイールはモータの回転によっ
て回転させられて順次カラーを分離する。
【０００３】 図１Ａ及び１Ｂは従来のカラーホイールを表す図である。図１Ａ及び１Ｂを参
照すると、従来のカラーホイール（１０）は白色光のそれぞれの色の波長の光ビ
ームだけを透過させるカラーフィルター（６）と、カラーフィルター（６）が取
り付けられたカプラ（４）と、カプラ（４）が取り付けられているモータ（２）
とで構成されている。カラーフィルター（６）は、白色光の赤色光ビームだけを
透過させる赤色カラーフィルター（６Ｒ）と、白色光の緑色光ビームだけを透過
させる緑色カラーフィルター（６Ｇ）と、白色光の青色光ビームだけを透過させ
る青色のカラーフィルター（６Ｂ）とで構成されている。カラーフィルター（６
）は接着剤によってカプラ（４）に取り付けられ、カプラ（４）は内部に形成さ
れた穴（５）を通してモータ（２）に取り付けられている。即ち、カラーフィル
ター（６）はモータ（２）の駆動力によって回転して色を分離する。
【０００４】 図２はカラーホイールが内部に設置された従来の画像の投影装置を表す図であ
る。図２を参照すると、従来の画像投影装置は、光ビームを発生するランプ（１
２）と、光ビームをランプ（１２）の前方に反射させる反射板（１４）と、反射
板（１４）で反射された光ビームの幅を狭くする第１照明レンズ（１６）と、光
ビームの特定の色のビームだけを透過させるカラーホイール（１０）と、カラー
ホイール（１０）を透過した光ビームの中の不必要な光ビームを遮断するフィー
ルド絞り（２２）と、フィールド絞り（２２）を透過して発散する光ビームの幅
を狭くする第２及び第３照明レンズ（１８、２０）と、第２及び第３照明レンズ
（１８、２０）を透過した光を特定の方向に反射させる全反射鏡（２６）と、全
反射鏡（２６）から反射された光ビームを集中させ反射型の画像表示デバイス（
３０）に供給する第４照明レンズ（２８）と、第４照明レンズ（２８）から供給
される光ビームを映像信号によって反射させ画像ビームを具現する反射型の画像
表示デバイス（３０）と、反射型の画像表示デバイス（３０）から得た画像ビー
ムを拡大して任意の距離に投影する投影レンズ（３２）とを具備する。画像表示
デバイス（３０）は液晶パネルである。ランプ（１２）で発生した光ビームは反
射板（１４）によってカラーホイール（１０）のカラーフィルタ（６）に集光さ
れる。第１照明レンズ（１６）は反射板（１４）によってカラーフィルター（６
）に集光されるすべての光ビームがカラーフィルター（６）を透過することがで
きるように光ビームの光を狭くする。カラーフィルター（６）はモータ（２）の
駆動力によって回転しながら赤色、緑色及び青色の光を順次透過させる。カラー
フィルター（６）を透過した光ビームの所定の幅から外れた光ビームはフィルタ
ー絞り（２２）で除去される。フィルター絞り（２２）を透過した光ビームは第
１照明レンズ（１６）の焦点位置を過ぎると発散する。第２及び第３照明レンズ
（１８、２０）は第１照明レンズ（１６）の焦点位置を過ぎて発散するすべての
光ビームが全反射鏡（２６）に入射するように光ビームの幅を狭くする。全反射
鏡（２６）は入射された光ビームを反射させて第４照明レンズ（２８）に供給す
る。第４照明レンズ（２８）は全反射鏡（２６）から供給された光ビームを反射
型の画像表示デバイス（３０）に集光させる。画像表示デバイス（３０）は第４
照明レンズ（２８）から入射された光ビームを映像信号によって反射させること
で画像情報が載せられた画像ビームを生成して、その生成された画像ビームを投
影レンズ（３２）に送る。投影レンズ（３２）は画像ビームを拡大して任意の距
離だけ前に設置されたスクリーン上に投影させる。
【０００５】 しかし、このような構造を有する従来の画像投影装置は、第１照明レンズ（１
６）を使用して光ビームをフィルター絞り（２２）に入射させるために、光ビー
ムが中央に集中して中央部の光量が増加するなどの光分布が不均一になり画像の
明るさの均一性が低下する。このような問題点を解決するために図３のような画
像投影装置が利用される。
【０００６】 図３を参照すると、従来の画像投影装置は光ビームを発生するランプ（４０）
と、光ビームをランプ（４０）の前方に反射させるための反射板（４２）と、光
ビームの特定の色のビームだけを透過させるカラーホイール（１０）と、カラー
ホイール（１０）を透過した光ビームの光分布を均一にするロード(road)レンズ
（４４）と、ロードレンズ（４４）を透過した光ビームを平行にするコリメータ
レンズ（４６）と、コリメータレンズ（４６）から入射される光ビームを透過さ
せると共に画像表示デバイス（５０）から入射される光ビームを反射させるビー
ムスプリッタ（４８）と、コリメータレンズ（４６）から供給される光ビームを
映像信号によって反射させて画像を表示する画像表示デバイス（５０）と、画像
表示デバイス（５０）から入力される画像ビームを拡大して任意の距離に投影す
る投影レンズ（５２）とを具備する。ランプ（４０）で発生した光ビームは反射
板（４２）によってカラーホイール（１０）のカラーフィルター（６）に集光さ
れる。カラーフィルター（６）はモータ（２）の駆動力によって回転しながら赤
、緑及び青のビームを順次透過させる。カラーホイール（１０）によって色分離
された光ビームはロードレンズ（４４）に入射される。ロードレンズ（４４）は
光ビームが画面上に均一に分布されるように光ビームを均一化する。ロードレン
ズ（４４）を透過した光ビームはコリメータレンズ（４６）によって画像表示デ
バイス（５０）に平行にされる。コリメータレンズ（４６）によって画像表示デ
バイス（５０）に平行になった光ビームはビームスプリッタ（４８）を透過する
。画像表示デバイス（５０）はビームスプリッタ（４８）から入射された光ビー
ムを映像信号によって反射させることによって画像情報が載せられた画像ビーム
を生成して、その生成された画像ビームをビームスプリッタ（４８）へ戻す。ビ
ームスプリッタ（４８）は画像表示デバイス（５０）から入力される画像ビーム
を投影レンズ（５２）側に反射させる。投影レンズ（５２）は画像ビームを拡大
して任意の距離前に設置したスクリーン上に投影させる。
【０００７】 図２及び図３に図示された画像投影装置で光ビームがカラーホイール（１０）
を透過する時、カラーホイール（６）の色の境界部分を通る時間が最小となるよ
うにすることが好ましい。即ち、光ビームがカラーフィルター（６）の境界部を
透過する時、回路的に光ビームを遮断する。例えば、フィールドを１秒当たり６
０回表示するためにモータが３６００ＲＰＭで回転していると仮定して、光ビー
ムが境界部位が過ぎていく時間を計算してみる。この時、図４のように光ビーム
は横８ｍｍ、縦６ｍｍの大きさを有する四角形であり、カラーホイール（１０）
の内側の半径３０ｍｍであり、外側の半径は４０ｍｍと仮定する。式１は光ビー
ムがカラーフィルター（６）の任意の面を過ぎる時の角であり、式２は光ビーム
がカラーホイール（６）の境界部（７）を過ぎる時の時間である。 θ＝２×ａｒｃｔａｎ（３／３１）＝１１．０５゜・・・・（１） ここで、３１はカラーホイール（１０）の中心部から光ビームまでの距離であり
、３は光ビームの図の縦方向の大きさの半分値である。 ｔ＝（１／６０）×（１１．０５５／１２０）＝１．５４μｓ・・・（２） ここで、１２０は３６０°を３（境界部（７）の数）に割った値である。式２の
ように光ビームがカラーフィルター（６）の境界部（７）を過ぎていく時、１.
５４μｓの時間がかかる。
【０００８】 式１及び式２で分かれるように光ビームがカラーフィルター（６）の境界部（
７）を過ぎていく時間を短縮するためにはカラーホイール（１０）の内側の半径
の長さを大きくしなければならない。しかし、カラーホイール（１０）の内側の
半径が大きければ大きいほど画像投影装置の大きさが増加すると共に重量が大き
くなるという問題点がある。また、従来のカラーホイール（１０）は光学系（各
種のレンズなど）とオーバーラップするようには設置されなかった。即ち、従来
のカラーホイール（１０）は光学系を干渉しないように設置された。従って、カ
ラーホイール（１０）を設置するために多くの空間が浪費される。このような、
問題点を解決するために図５のような漏斗型のカラーホイール（５４）が考えら
る。
【０００９】 図５を参照すると漏斗型のカラーホイール（５４）は、胴体部（５６）と、胴
体部（５６）に取り付けられて白色光の赤色、緑色または青色のビームをそれぞ
れ透過する赤色カラーフィルター（６２Ｒ）、緑色カラーフィルター（６２Ｇ）
及び青色カラーフィルター（６２Ｂ）とで構成される。カラーフィルター（６２
）は漏斗形状に形成された胴体部（５６）に傾斜して取り付けられて、胴体部（
５６）はモータ（５８）に取り付けられている。カラーフィルター（６２）はモ
ータ（５８）の駆動力によって回転しながら色を順次分離する。
【００１０】 図６は漏斗型のカラーホイールを設けた画像投影装置を表す図である。図６を
参照すると、漏斗型のカラーホイールを内部に設置した画像投影装置は光ビーム
を発生するランプ（６４）と、光ビームをランプ（６４）の前方に反射させる反
射板（６６）と、光ビームの特定の色光だけを透過させるカラーホイール（５４
）と、カラーホイール（５４）を透過した光ビームの光分布を均一にするロード
レンズ（６８）と、ロードレンズ（６８）を透過した光ビームを集光する対物レ
ンズ（７０）と、対物レンズ（７０）の焦点位置を過ぎて発散する光ビームを平
行にするコリメータレンズ（７２）と、コリメータレンズ（７２）から入射され
る光ビームを透過させる一方、画像表示デバイス（７６）から入射される光ビー
ムを反射させるビームスプリッタ（７４）と、コリメータレンズ（７２）から供
給される光ビームを映像信号によって反射させ画像を表示する画像表示デバイス
（７６）と、画像表示デバイスから入力される画像ビームを任意の距離へ拡大し
て投影する投影レンズ（７８）とを具備する。このような漏斗型のカラーホイー
ル（５４）を備えた画像投影装置は、カラーホイール（５４）とロードレンズ（
６８）がそれらの一部がオーバーラップして配置されるために空間的な活用度は
向上される。しかし、このような漏斗型のカラーホイール（５４）は色の境界部
分（６３）が傾斜した線になるために境界部を利用しないことが容易ではない。
【００１１】 図７ａ〜図７ｃは従来のカラーホイールを生成するための製造方法を表す図であ
る。図７ａを参照すると、赤色カラーフィルター（６Ｒ）を生成するために赤色
の染料でシート（８０）をコーティングする。同様に、緑色カラーフィルター（
６Ｇ）を生成するためにシート（８０）を緑染料でコーティングし、青色カラー
フィルター（６Ｂ）を生成しようとするシート（８０）を青染料でコーティング
する。シート（８０）がコーティングされた後図７ｂのようにカラーフィルター
（６Ｒ）の大きさに合わせてシート（８０）を切断する。シート（８０）から切
り取られたカラーフィルター（６Ｒ）は図７ｃのように接着剤によってカプラ（
４）に取り付けられる。カプラ（４）は内部に形成された穴（５）を通してモー
タ（２）に取り付けられる。したがって、カラーフィルター（６）はモータ（２
）の駆動力によって回転しながら色を順次分離できるようになる。このような従
来のカラーホイール（１０）の製造方法によれば、カラーフィルター（６）は接
着剤によってカプラ（４）に取り付けられる。しかし、接着剤の接着力に限界が
あるためにモータ（２）の回転の時に発生する遠心力によってカラーフィルター
（６）が剥がれる場合がある。また、カラーフィルター（６）はシート（８）か
ら切り取ることによって生成されていた。従って、それぞれのカラーフィルター
（６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ）は微妙に形状に差が生じる。それによって、カプラに取り
付けられているそれぞれのカラーフィルター（６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ）の形態が一定
せずモータによる回転の時にカプラ（４）に揺れの現象が発生したり雑音が発生
したりする。
【００１２】 （発明の開示） 従って、本発明の目的は画像投影装置を薄型化することができるようにしたシ
リンダ型のカラーホイールとその製造方法及びこれを利用した画像投影装置を提
供することである。
【００１３】 前記目的を達成するために、本発明によるシリンダ型のカラーホイールは互い
に異なる色の波長の光ビームだけを透過させるカラーフィルターを円筒形に配置
するカラードラムと、カラードラムが取り付けられたカプラと、カラードラムが
取り付けられたカプラを回転させるためのモータとを具備する。
【００１４】 本発明のシリンダ型のカラーホイールを利用した画像投影装置は、光ビームを
発生する光源と、光源から入射された光ビームを集光する第１光学部と、第１光
学部で集光された光ビームの光分布を均一にする第２光学部と、複数のカラーフ
ィルタを円筒形に配置して第２光学部から入射された光ビームを順次分離するシ
リンダ型のカラーホイールと、色分離された光を利用して映像信号によって画像
を表示する画像表示デバイスと、画像を拡大して投影する投影レンズとを具備す
る。
【００１５】 本発明のシリンダ型のカラーホイールを利用した画像投影装置は、光ビームを
発生するランプと、光ビームをランプの前面に反射する反射板と、反射板で反射
された光ビームを色に分離して順次透過させるシリンダ型のカラーホイールと、
光ビームの光分布を均一にするロードレンズと、ロードレンズから入射される光
ビームを平行するコリメータレンズと、コリメータレンズから入射される光を利
用して映像信号による画像ビームを生成する画像表示デバイスと、コリメータレ
ンズ及び画像表示デバイスの間に設置されてコリメータレンズから入射される光
ビームを透過させると共に画像表示デバイスから入射される画像ビームを反射さ
せるビームスプリッタと、画像ビームを拡大して投影するための投影レンズとを
具備する。
【００１６】 本発明のシリンダ型のカラーホイールの製造方法は、透明な管の表面に赤色、
緑色及び青色の染料をコーディングする段階と、染料がコーディングされた透明
の管を切断する段階と、切断された透明の管をカプラに取り付ける段階と、カプ
ラをモータに取り付ける段階とを含む。
【００１７】 本発明のシリンダ型のカラーホイールの他の製造方法は、透明フィルム上に赤
色、緑色及び青色染料をコーディングする段階と、染料がコーディングされた薄
膜フィルムを切断する段階と、切断された薄膜フィルムをドラム形状に巻く段階
と、ドラム形状に巻かれた薄膜フィルムをカプラに取り付ける段階と、カプラを
モータに取り付ける段階を含む。
【００１８】 前記以外の本発明の異なる目的及び利点などは添付した図面を参照した本発明
の好ましい実施形態に対する説明を通して明らかになるだろう。
【００１９】 （本発明を実施するための最良のモード） 図８Ａ〜図８Ｂは本発明の実施形態によるシリンダ型カラーホイールを表した
図である。図を参照すると、本発明の実施形態によるシリンダカラーホイール（
８０）は白色光中のそれぞれの色の波長の光ビームだけを透過させるカラーフィ
ルター（８８）と、カラーフィルター（８８）が取り付けられたカプラ（８４）
と、カプラ（８４）が取り付けられているモータ（８２）とで構成されている。
カラーフィルター（８８）は白色光の赤色の光ビームだけを透過させる赤色カラ
ーフィルター（８８Ｒ）と、白色光の緑色の光ビームを透過させる緑色カラーフ
ィルター（８８Ｇ）と、白色光の青色の光ビームを透過させる青色のカラーフィ
ルター（８８Ｂ）とで構成される。カラーフィルター（８８）はカプラ（８４）
に挿入されると共に接着剤によってカプラ（８４）に取り付けられる。カプラ（
８４）は内部に形成された穴（８５）を通してモータ（８２）に取り付けられて
いる。即ち、カラーフィルター（８８）はモータ（８２）の駆動力によって回転
しながら色を順次分離できるようにされている。
【００２０】 図９は本発明の第１実施形態によるシリンダ型のカラーホイールを備えた画像
投影装置を表す図である。図９を参照すると、本発明の第１実施形態によるシリ
ンダ型のカラーホイールを備えた画像投影装置は、光ビームを発生するランプ（
９０）と、光ビームをランプ（９０）の前方に反射させる反射板（９２）と、反
射板（９２）で反射された光ビームの幅を狭くする第１照明レンズ（９４）と、
第１照明レンズ（９４）で集中された光ビームの光分布を均一にする第２照明レ
ンズ（９８）と、不必要な光ビームを遮断するフィールド絞り（９６）と、回転
によって三原色の光を順次分離して透過させるカラーホイール（８０）と、カラ
ーホイール（８０）を透過して発散する光ビームの幅を狭くする第３照明レンズ
（１００）と、第３照明レンズ（１００）を透過した光を特定方向に反射させる
全反射鏡（１０２）と、全反射鏡（１０２）から反射された光ビームを集中させ
反射型の画像の表示デバイス（１０６）に供給する第４照明レンズ（１０４）と
、第４照明レンズ（１０４）から供給される光ビームを映像信号によって反射さ
せ画像情報が載せられた画像ビームを生成する画像の表示デバイス（１０６）と
、画像の表示デバイス（１０６）で得られた画像ビームを任意の距離に拡大して
投影する投影レンズ（１０８）とを具備する。ランプ（９０）で発生した光ビー
ムは反射板（９２）によって第１焦点位置（反射板の焦点位置）に集光される。
第１照明レンズ（９４）は第１焦点位置に集光される光ビームの幅を減らして第
２照明レンズ（９８）に供給する。第２照明レンズ（９８）は第１照明レンズ（
９４）で供給される光ビームの分布を均一にしてカラーホイール（８０）に供給
する。第２照明レンズ（９８）とカラーホイール（８０）の間に設置されるフィ
ルター絞り（９６）は第２照明レンズ（９８）からカラーホイール（８０）に供
給される光ビームの中の不必要な光を遮断して有効光だけをカラーホイール（８
０）へ供給する。カラーホイール（８０）はモータ（８２）の駆動力によって回
転しながら赤色、緑色及び青色の光だけを順次透過させる。カラーホイール（８
０）の動作過程を詳細に説明する。カラーフィルター（８８）はモータ（８２）
の駆動力によって所定の速度で回転する。このカラーフィルター（８８）は赤色
、緑色及び青色を透過させることができる赤色、緑色及び青色カラーホイール（
８８Ｒ、８８Ｇ、８８Ｂ）で構成されている。即ち、カラーホイール（８０）は
所定の速度で回転しながら第２照明レンズ（９８）から入力されてくる光ビーム
を赤色、緑色または青色の光に分離する。このカラーフィルター（８８）は画面
の明るさを向上させるために赤色、緑色及び青色カラーホイール（８８Ｒ、８８
Ｇ、８８Ｂ）以外に白色光をそのまま透過させる部分を含むことができる。第２
照明レンズ（９８）を透過した光ビームは第２照明レンズ（９８）の焦点位置を
過ぎると発散する。第３照明レンズ（１００）は第１照明レンズ（９４）の焦点
位置を過ぎて発散するすべての光ビームを全反射鏡（１０２）に入射させるよう
に光ビームの幅を狭くする。全反射鏡（１０２）は入射された光ビームを反射さ
せて第４照明レンズ（１０４）に供給する。第４照明レンズ（１０４）は全反射
鏡（１０２）から供給された光ビームを反射型の画像表示デバイス（１０６）に
集光させる。画像表示デバイス（１０６）は第４照明レンズ（１０４）から入射
される光ビームを映像信号によって反射させることで画像情報が載せられた画像
ビームを生成して、その生成した画像ビームを投影レンズ（１０８）に送る。投
影レンズ（１０８）は画像ビームを拡大して任意の距離だけ前に設置されたスク
リーン上に投影させる。
【００２１】 画像投影装置は、第２照明レンズ（９８）を透過した光ビームがカラーフィル
ター（８８）を透過する時、カラーホイール（８８）の境界部（８９）を最小時
間で過ぎていくようにしなければならない。例えば、１秒当たり６０回のフィー
ルドを表示するため、モータが３６００ＲＰＭの速力で回転していると仮定して
光ビームが境界部（８９）が通過する時間を計算する。この時、図１０Ａ及び図
１０Ｂのように光ビームは横８ｍｍ、縦６ｍｍの大きさを有する四角形で、カラ
ーホイール（８０）の内側の半径が３０ｍｍで、カラーホイール（８０）の厚さ
を１ｍｍと仮定する。式３は光ビームがカラーフィルター（８８）の任意の面を
通るとき角であり、式４は光ビームがカラーフィルター（８８）の境界部（８９
）を横切る時の時間である。 θ＝２×ａｒｃｔａｎ（３／３９）＝８．７９７゜・・・・（３） ここで、３９はカラーホイール（８０）の内側の半径であり、３は光ビームの幅
の半分値である。 ｔ＝（１／６０）×（８．７９７／１２０）＝１．２２μｓ・・・（４） ここで、１２０は３６０°を３（境界部（８９）の数）に割った値である。
【００２２】 式４のように光ビームがカラーフィルター（８８）の境界部（８９）を横切る
時間は１．２２μｓである。これらを従来のカラーホイール（１０）と対比して
みると、従来のカラーホイール（１０）は光ビームがカラーフィルター（６）の
境界部（７）を横切る時１．５４μｓの時間がかかった。従って、本発明では光
ビームがカラーフィルター（８８）を通過している時間が長くなって画像投影装
置の明るさを増加させることができる。逆に、本発明のカラーホイール（８０）
を従来のカラーホイール（８０）と同じ明るさとすると、本発明のカラーホイー
ル（８０）の半径は３２ｍｍに縮小することができる。即ち、本発明のカラーホ
イール（８０）を設置した画像投影装置は従来に比べて薄型化されることができ
る。また、本発明では図示のようにカラーホイール（８０）の内側に第３照明レ
ンズ（１００）及び全反射鏡（１０２）が設置されている。即ち、カラーホイー
ル（８０）と光学系をオーバーラップさせて配置することができるので画像投影
装置の大きさが著しく減少されることが理解できるであろう。
【００２３】 一方、本発明の第１実施形態による画像投影装置の第１照明レンズ（９４）は
反射板（９２）によって集光される光の幅を減らすためにランプ（９０）側に向
かって膨らんでいるメニスカスタイプの凹レンズを使用している。また、第１照
明レンズ（９４）とフィールド絞り（９６）の間に設置される第２照明レンズ（
９８）にはランプ（９０）側が凹んでいる形態を有する凹レンズを使用している
。これらの第１照明レンズ（９４）及び第２照明レンズ（９８）の動作過程を従
来の照明レンズ（６）と比較して詳細に説明する。
【００２４】 図１１Ａは従来の照明レンズ（１６）を使用し、図１１Ｂは本発明の照明レン
ズ（９４、９８）を使用している。図１１Ａを参照すると、ランプ（１２）で発
生した光ビームは一部は反射板（１４）によって反射されて第１照明レンズ（１
６）に入射し、一部は直接第１照明レンズ（１６）に入射する。第１照明レンズ
（１６）に入射する光ビームはランプ（１２）から直接入射される平行な光（１
２１）と、反射板（１４）によって反射されて収斂される集中光（１２０）に分
けられる。このように第１照明レンズ（１６）に入射される双方の光ビームは、
照明レンズ（１６）の中心部と縁では互いに異なる位置で焦点を結ぶ。その結果
、第１照明レンズ（１６）によって集光されてフィールド絞り（２２）によって
ビーム径が調節された光ビームは中心部と縁で光量分布が不均一になる。
【００２５】 これに対して、図１１Ｂに図示された照明系には第１照明レンズ（９４）とフ
ィールド絞り（９６）の間に第２照明レンズ（９８）が設置されているので、こ
の第２照明レンズ（９８）は第１照明レンズ（９４）から集光される光の不均一
な光分布を補償する。その結果、図１１Ｂに図示された照明系から出射される光
ビームは図１１Ａのそれに比べてその光分布特性がより均一になる。
【００２６】 図１２は本発明の第２実施形態によるシリンダ型のカラーホイールを設けた画
像投影装置を表す図である。図１２を参照すると、本発明の第２実施形態による
シリンダ型のカラーホイールを備えた画像投影装置は光ビームを発生するランプ
（１３２）と、光ビームをランプ（１３２）の前方に反射させる反射板（１３０
）と、光ビームの特定の色のビームだけを透過させるカラーホイール（８０）と
、色分離された光ビームの光分布を均一にするロードレンズ（１３４）と、ロー
ドレンズ（１３４）を透過した光ビームを平行にするコリメータレンズ（１３６
）と、コリメータレンズ（１３６）から入射される光ビームを透過させる一方、
画像表示デバイス（１４０）から入射される光ビームを反射させるビームスプリ
ッタ（１３８）と、コリメータレンズ（１３６）から供給される光ビームを映像
信号によって反射させ画像を表示する画像表示デバイス（１４０）と、画像表示
デバイス（１４０）から入力される画像ビームを任意の距離に拡大する投影レン
ズ（１４２）とを具備する。ランプ（１３２）で発生した光ビームは反射板（１
３０）によってカラーホイール（８０）のカラーフィルター（８８）に集光され
る。カラーフィルター（８８）はモータ（８２）の駆動力によって回転しながら
赤色、緑色及び青色の光を順次透過させる。カラーホイール（８０）によって色
分離された光ビームはホイール内に一端を配置したロードレンズ（１３４）のそ
の端部に入射する。ロードレンズ（１３４）は光ビームが画面上に均一に分布さ
れるように光ビームを均一にすると共に光の進行経路を変更させる。このために
、カラーフィルター（８８）を通過した光ビームが入射するロードレンズ（１３
４）の一端面は所定の角度で傾斜した傾斜面（１３５）とされている。傾斜面（
１３５）はカラーフィルター（８８）を透過した光ビームを全反射させることが
できるように全反射鏡とされるか、あるいはその面に全反射物質がコーティング
される。ロードレンズ（１３４）を通過した光ビームはコリメータレンズ（１３
６）によって画像表示デバイス（１４０）に向けて平行に進む。この時、コリメ
ータレンズ（１３６）から画像表示デバイス（１４０）に平行に進む光ビームは
ビームスプリッタ（１３８）を透過する。画像表示デバイス（１４０）はコリメ
ータレンズ（１３６）から入射されてくる光ビームを映像信号によって反射させ
ることで画像情報が含まれた画像ビームを生成して、その生成された画像ビーム
をビームスプリッタ（１３８）へ送る。ビームスプリッタ（１３８）は画像表示
デバイス（１４０）から入力される画像ビームを投影レンズ（１４２）側に反射
させる。投影レンズ（１４２）は画像ビームを拡大して任意の距離前に設置され
たスクリーン上に投影させる。
【００２７】 上記のように、本発明の第２実施形態による画像投影装置は、カラーフィルタ
ー（８８）とロードレンズ（１３４）は一定の部分でオーバーラップするように
形成されている。従って、従来の画像投影装置に比べてその大きさを減少させる
ことができる。
【００２８】 図１３は本発明の第３実施形態によるシリンダ型のカラーホイールを備えた画
像投影装置を表す図である。図１３において、図９に図示された画像投影装置と
同一の機能及び構造を有する構成要素に対しては同一の図面符号をつけて詳細な
説明は省略する。
【００２９】 図１３を参照すると、本発明の第３実施形態の画像投影装置は第４照明レンズ
（１０４）と投影レンズ（１４６）の間に設置された透過型の画像表示デバイス
（１４４）を具備する。画像表示デバイス（１４４）は第４照明レンズ（１０４
）から入射される光ビームを映像信号によって透過させることで画像情報が載せ
られた画像ビームを生成する。画像表示デバイス（１４４）で生成された画像ビ
ームを投影レンズ（１４６）に送る。画像ビームが送られてきた投影レンズ（１
４６）はその画像ビームを拡大して任意の距離前に設置されたスクリーン上に投
影させる。
【００３０】 図１４Ａ〜図１４Ｅは本発明のシリンダ型のカラーホイールの形成方法を表す
図である。図を参照すると、まず、透明な材質（例えば、ガラス）でシリンダ型
の管（１５０）を製造する。シリンダ型の管（１５０）が製造された後シリンダ
型の管（１５０）の表面を赤色、緑色及び青色の染料でコーティングする。その
コーティングは、まず、赤色染料がコーティングされる部分を除いた残りのシリ
ンダ型の管（１５０）の表面をマスクで覆って、シリンダ型の管（１５０）の表
面に赤色染料をコーティングする。次に、緑色の染料がコーティングされる部分
を除いた残りのシリンダ型の管（１５０）の表面をマスクで覆って、シリンダ型
の管（１５０）の表面に緑色染料をコーティングする。同様に、緑色の染料がコ
ーティングされた後、青色の染料がコーティングされる部分を除いた残りのシリ
ンダ型の管（１５０）の表面をマスクで覆って、シリンダ型の管（１５０）の表
面に青色染料をコーティングする。このようにして、赤色の染料がコーティング
された部分が赤色のカラーフィルター（８８Ｒ）となり、緑色の染料がコーティ
ングされた部分が緑色のカラーフィルター（８８Ｇ）となる。また、青色の染料
がコーティングされた部分が青色のカラーフィルター（８８Ｂ）となる。シリン
ダ型の管（１５０）の表面に赤色、緑色及び青色の染料がコーティングされた後
、シリンダ型の管（１５０）を所定の幅で切断する。以後、その切断されたシリ
ンダ型の管（即ち、カラーフィルター）をカプラ（８４）に取り付ける。このた
めにカプラ（８４）にはカラーフィルター（８８）を挿入することができる溝が
設けられている。即ち、カラーフィルター（８８）はカプラ（８４）に設けられ
た溝に挿入されると共に接着剤によってカプラ（８４）に固定される。従って、
カラーフィルター（８８）はカプラ（８４）に強い接着力で取り付けられること
になる。以後、カプラ（８４）がモータ（８２）に取り付けられてシリンダ型の
カラーホイール（８０）が形成される。
【００３１】 カラーフィルター（８８）が前記のようにシリンダ型の管（１５０）の表面に
形成されるので、モータ（８４）の回転の時に同一の遠心力を受け、従って、モ
ータ（８４）の回転の時に発生する揺れや雑音を最小とすることができる。また
、赤色、緑色及び青色の染料をシリンダ型の管（１５０）の表面にコーティング
した後に、そのシリンダ型の管（１５０）を切断してカラーフィルター（８８）
を製造するので大量生産に有利である。上記は長い管にコーティングしたが、本
発明のシリンダ型のカラーホイールの製造方法は、シリンダ型の管（１５０）を
先に所定の大きさで切断した後、その切断されたシリンダ型の管（１５０）の表
面に赤色、緑色及び青色の染料をコーティングすることもできる。
【００３２】 図１５Ａ及び図１５Ｂは本発明の異なる実施形態によるシリンダ型のカラーホ
イールの製造方法を表している。図１５Ａ及び図１５Ｂを参照すると、先に所定
の強度を有する薄膜フィルム（１０１）の表面に赤色、緑色及び青色の染料を所
定の幅でコーティングする。薄膜フィルム（１０１）の表面に赤色、緑色及び青
色の染料をコーティングした後、その薄膜フィルム（１０１）を所定幅で切断す
る。その切断された薄膜フィルム（１０１）を巻く。このように巻いた薄膜フィ
ルム（１０１）はカプラ（８４）に設けられた溝に挿入され、かつ接着剤によっ
てカプラ（８４）に取り付けられる。そのカプラ（８４）をモータ（８２）に取
り付けることでシリンダ型のカラーホイール（８４）が製作される。
【００３３】 上述したように、本発明によると従来のカラーホイールより相対的に小さいシ
リンダ型のカラーホイールが画像投影装置の内部に設置される。また、画像投影
装置の光学系が一部シリンダ型のカラーホイールの中に設置されるので画像投影
装置の大きさをより小さくすることができる。
【００３４】 以上説明した内容を通して当業者であれば本発明の技術思想を一脱しない範囲
で多様な変更及び修正が可能であることが分かる。従って、本発明の技術的な範
囲は明細書の詳細な説明に記載された内容に限らず特許請求の範囲によって定め
なければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のカラーホイールを表す図である。
【図２】 図１Ａに図示されたカラーホイールが内部に設置される従来の画
像投影装置を表す図である。
【図３】 図１Ａに図示されたカラーホイールが内部に設置される従来の異
なる実施形態による画像投影装置を表す図である。
【図４】 光ビームが図１Ａに図示されたカラーホイールの境界部を通過す
るときの時間を表すための図である。
【図５】 従来の漏斗型のカラーホイールを表す図である。
【図６】 図５に図示された漏斗型のカラーホイールが内部に設置される従
来の画像投影装置を表す図である。
【図７Ａ】 図１Ａに示されたカラーホイールの製造方法を表す図である。
【図７Ｂ】 図１Ａに示されたカラーホイールの製造方法を表す図である。
【図７Ｃ】 図１Ａに示されたカラーホイールの製造方法を表す図である。
【図８Ａ】 本発明のシリンダ型のカラーホイールを表す図である。
【図８Ｂ】 本発明のシリンダ型のカラーホイールを表す図である。
【図８Ｃ】 本発明のシリンダ型のカラーホイールを表す図である。
【図９】 図８Ａに図示されたカラーホイールが内部に設置される従来の画
像投影装置を表す図である。
【図１０Ａ】 図８Ａに図示されたカラーホイールの境界部を通過するとき
の時間を表すための図である。
【図１０Ｂ】 図８Ａに図示されたカラーホイールの境界部を通過するとき
の時間を表すための図である。
【図１１】 従来の照明レンズと本発明の照明レンズの作動原理を比較して
図示した図である。
【図１２】 図８Ａに図示されたシリンダ型のカラーホイールが内部に設置
される従来の異なる実施形態による画像投影装置を表す図である。
【図１３】 図８Ａに図示されたシリンダ型のカラーホイールが内部に設置
される従来の異なる実施形態による画像投影装置を表す図である。
【図１４Ａ】 図８Ａに図示されたシリンダ型のカラーホイールの製造方法
を表す図である。
【図１４Ｂ】 図８Ａに図示されたシリンダ型のカラーホイールの製造方法
を表す図である。
【図１４Ｃ】 図８Ａに図示されたシリンダ型のカラーホイールの製造方法
を表す図である。
【図１４Ｄ】 図８Ａに図示されたシリンダ型のカラーホイールの製造方法
を表す図である。
【図１４Ｅ】 図８Ａに図示されたシリンダ型のカラーホイールの製造方法
を表す図である。
【図１５】 図８Ａに図示されたシリンダ型のカラーホイールの異なる製造
方法を表す図である。
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Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 互いに異なる色の波長の光ビームだけを透過させるカラーフ
    ィルターを円筒形に配置するカラードラムと、前記カラードラムが取り付けられ
    るカプラと、前記カラードラムが取り付けられたカプラを回転させるモータとを
    具備することを特徴とするシリンダ型のカラーホイール。
  2. 【請求項２】 前記カラーフィルターは白色光の赤色の波長のビームだけを
    透過させる赤色カラーフィルターと、前記白色光の緑色の波長のビームだけを透
    過させる緑カラーフィルターと、前記白色光の青色の波長のビームだけを透過さ
    せる青色カラーフィルターとを具備することを特徴とする請求項１記載のシリン
    ダ型のカラーホイール。
  3. 【請求項３】 前記カラーフィルターは、白色光の赤色の波長のビームだけ
    を透過させる赤色カラーフィルターと、前記白色光の緑色の波長のビームだけを
    透過させる緑カラーフィルターと、前記白色光の青色の波長のビームだけを透過
    させる青色カラーフィルターと、前記白色光ビームを透過させる無色カラーフィ
    ルターとを具備することを特徴とする請求項１記載のシリンダ型のカラーホイー
    ル。
  4. 【請求項４】 前記カプラは前記カラーフィルターを挿入することができる
    溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載のシリンダ型のカラーホイー
    ル。
  5. 【請求項５】 光ビームを発生する光源と、前記光源から放射された光ビー
    ムを集光する第１光学部と、前記第１光学部で集光された光ビームの光分布を均
    一にする第２光学部と、複数のカラーフィルタを円筒形に取り付けて前記第２光
    学部からの前記光ビームから順次に色を分離するシリンダー型のカラーホイール
    と、前記カラーホイールからの光を利用して映像信号による画像を表示する画像
    表示デバイスと、前記画像を拡大して投影する投影レンズとを具備することを特
    徴とするシリンダ型のカラーホイールを利用した画像投影装置。
  6. 【請求項６】 前記第１光学部は少なくとも一つ以上のメニスカス形態の凸
    レンズで構成されて、前記第２光学部は少なくとも一つ以上のメニスカス形態の
    凹レンズで構成されることを特徴とする請求項５記載のシリンダ型のカラーホイ
    ールを利用した画像投影装置。
  7. 【請求項７】 前記シリンダ型のカラーホイールを透過した光が入射され、
    その入射した光の出射角が大きくなることを防ぐ第３光学部と；前記第３光学部
    によって照明される光の進行方向を異なる方向に変える全反射鏡と；前記光を画
    像表示デバイスに集光する第４光学部とをさらに具備することを特徴とする請求
    項５記載のシリンダ型のカラーホイールを利用した画像投影装置。
  8. 【請求項８】 前記第３光学部及び全反射鏡がシリンダ型のカラーホイール
    に内部に設置されることを特徴とする請求項７記載のシリンダ型のカラーホイー
    ルを利用した画像投影装置。
  9. 【請求項９】 前記シリンダ型のカラーホイールはシリンダ型の形態として
    構成され、赤色、緑色及び青色のカラーフィルターが円筒形に配置されるカラー
    ドラムと、前記カラードラムが取り付けられるカプラと、前記カラードラムが取
    り付けられたカプラを回転させるモータとを具備することを特徴とする請求項５
    記載のシリンダ型のカラーホイールを利用した画像投影装置。
  10. 【請求項１０】 前記画像表示デバイスは反射型の液晶パネルであることを
    特徴とする請求項５記載のシリンダ型のカラーホイールを利用した画像投影装置
    。
  11. 【請求項１１】 前記画像表示デバイスは透過型の液晶パネルであることを
    特徴とする請求項５記載のシリンダ型のカラーホイールを利用した画像投影装置
    。
  12. 【請求項１２】 光ビームを発生するランプと、前記光ビームをランプの前
    方に反射する反射板と、前記反射板で反射された光ビームから順次色を分離して
    透過させるシリンダ型のカラーホイールと、前記色を分離した光の光分布を均一
    にするロードレンズと、前記ロードレンズから入射される光を平行にするコリメ
    ータレンズと、前記コリメータレンズから入射される前記光を利用して映像信号
    による画像ビームを生成する画像表示デバイスと、前記コリメータレンズ及び画
    像表示デバイスの間に設置されて前記コリメータレンズからの光を透過させる一
    方、前記画像表示デバイスから入射される画像ビームを反射させるビームスプリ
    ッタと、前記画像ビームを拡大して投影する投影レンズとを具備することを特徴
    とするシリンダ型のカラーホイールを利用した画像投影装置。
  13. 【請求項１３】 前記ロードレンズは前記シリンダ型のカラーホイールと一
    部オーバーラップするように設置されることを特徴とする請求項１２記載のシリ
    ンダ型のカラーホイールを利用した画像投影装置。
  14. 【請求項１４】 前記ロードレンズの入射側が前記シリンダ型のカラーホイ
    ールとオーバーラップするように設置されることを特徴とする請求項１３記載の
    シリンダ型のカラーホイールを利用した画像投影装置。
  15. 【請求項１５】 前記光ビームが入射される前記ロードレンズの入射側は前
    記光ビームの進行の経路を変更させることができるように傾斜面として形成され
    ることを特徴とする請求項１２記載のシリンダ型のカラーホイールを利用した画
    像投影装置。
  16. 【請求項１６】 前記ロードレンズの傾斜面は光ビームを反射することがで
    きるように全反射物質でコーディングされることを特徴とする請求項１５記載の
    シリンダ型のカラーホイールを利用した画像投影装置。
  17. 【請求項１７】 前記ロードレンズの傾斜面に全反射鏡が設置されることを
    特徴とする請求項１５記載のシリンダ型のカラーホイールを利用した画像投影装
    置。
  18. 【請求項１８】 透明の管の表面に赤色、緑色及び青色の染料をコーディン
    グする段階と、前記染料がコーディングされた透明の管を切断する段階と、前記
    切断された透明の管をカプラに取り付ける段階と、前記カプラをモータに取り付
    ける段階を含むことを特徴とするシリンダ型のカラーホイールの製造方法。
  19. 【請求項１９】 前記シリンダ型の管が挿入されることができるように前記
    カプラに溝を形成する段階を含むことを特徴とする請求項１８記載のシリンダ型
    のカラーホイールの製造方法。
  20. 【請求項２０】 前記シリンダ型の管は前記カプラの溝に挿入されると共に
    接着剤によって前記カプラに付着されることを特徴とする請求項１９記載のシリ
    ンダ型のカラーホイールの製造方法。
  21. 【請求項２１】 前記透明管はガラスで形成されることを特徴とする請求項
    １８記載のシリンダ型のカラーホイールの製造方法。
  22. 【請求項２２】 透明フィルム上に赤色、緑色及び青色染料をコーディング
    する段階と、前記染料がコーディングされた薄膜フィルムを所定の幅で切断する
    段階と、前記切断された薄膜フィルムをドラム形状に巻く段階と、前記ドラム形
    状の薄膜フィルムをカプラに取り付ける段階と、前記カプラをモータに取り付け
    る段階を含むことを特徴とするシリンダ型のカラーホイールの製造方法。
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