JP4078863B2

JP4078863B2 - Lighting device and color wheel

Info

Publication number: JP4078863B2
Application number: JP2002089801A
Authority: JP
Inventors: 俊司上島; 政敏米窪
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2022-03-27
Also published as: JP2003287805A

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
９２ＡＲ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 color wheel 140 disposed so as to face the opening 23 on the emission side of the integrator 20 of the color recapture lighting device 100. The color wheel 140 separates and outputs the white light 71W propagated through the integrator 20 through the color wheel 140, and irradiates the light valve 52 through the relay lens 51, thereby displaying a multi-color image. At this time, the boundaries or adjacent portions 142 of the dichroic films 141R, 141G, and 141B of the respective colors of the color wheel 140 are adjacent to each other, but as shown in FIG. 21, microscopically, the dichroic films 141R to 141B are adjacent to each other. A gap W is formed so that the end portions of the films do not overlap. Therefore, the end portions of the dichroic films 141R to 141B are formed in an edge shape. Since the light 71W is also output from the opening 23 on the exit side of the integrator 20 to the adjacent portion 142, the light 71W passing therethrough is not color-separated, that is, supplied to the light valve 52 as white light and projected. This is a factor that reduces the saturation of the image. Further, since a color image cannot be obtained even when white light is switched, it becomes a factor for substantially reducing the aperture ratio of the light valve 52. Therefore, even if the color recapture illumination device 100 is employed, it is difficult for an image display device to display a clear color image that takes advantage of the high light utilization efficiency that is its merit.
[0005]
Further, as shown in FIG. 22, considering the wavelength characteristics (transmission amounts) of the dichroic films 141R, 141G, and 141B of the respective colors, the central portions of the dichroic films 141R to 141B are formed to have a predetermined uniform film thickness. Therefore, as shown by the solid line, a very high color separation performance of about 95 to 99% is shown with respect to the light beam passing through the portion. However, in the adjacent region 142, light passes through the thin portions 141Rt, 141Gt, and 141Bt at the edges of the dichroic film in an edge shape, so that even if color separation is performed, as indicated by the alternate long and short dash line, 50% Only the following low color separation performance can be obtained. The light passing through the gap W is not color separated at all. Therefore, the light 71 is output without being color-separated in the gap W, and passes through the color wheel 140 without being clearly color-separated at the ends of the dichroic films 141R to 141B, and is reflected by the color wheel 140. As a result, the amount of light returned to the integrator 20 decreases. Thus, the effect of the boundary or adjacent region 142 reduces the light available at the light valve 52 and also reduces the recaptured light. Therefore, the processing of the adjacent region 142 becomes an important factor for further improving the light use efficiency in the color recapture type optical system.
[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 projector 1 using an illumination device 10 according to the present invention. The projector 1 of this example also has a color recapture type illumination device 10 and a relay lens that transmits the light beams 71R (red), 71G (green), and 71B (blue) of each color output from the illumination device 10 after color separation. 51, a transmissive light valve 52 such as liquid crystal that modulates light beams 71R to 71B from the lens 51 with image data, and display light 74 output from the light valve 52 is projected onto a screen 58 to produce a color image. And a projection lens 53 to be formed.
[0017]
The color recapture illumination device 10 of this example also includes a light source unit 12 that outputs white light 71 from a xenon lamp or the like, a hollow and reflective inner peripheral surface 24, and a reflective surface 21 that recaptures light rays. A rod integrator 20 serving as a prismatic integrator and a color wheel 40 for time-dividing white incident light 71 are provided, and these are arranged in order. Therefore, also in the illumination device 10 of this example, the intensity distribution of the white light beam 71 irradiated from the light source unit 12 is made uniform according to the shape of the light valve 50 by the rod integrator 20, Output in a state of being color-split spatially. That is, in the color wheel 40, the semi-transmissive dichroic films (mirrors) 41R, 41G, and 41B that transmit a specific color and reflect other colors are combined in an appropriate shape such as a spiral shape. Each color light 71R-71B is separated in time and space and output. The light that does not pass through the color wheel 40 is returned to the integrator 20 and recaptured. Therefore, the illumination device 10 is a color recapture illumination device.
[0018]
In FIG. 2, the outline | summary of the color wheel 40 of this example is expanded and it shows using the cross section. The color wheel 40 of this example is disposed with an appropriate gap so as to face the opening 23 on the output side of the integrator 20. The color wheel 40 has a semi-transmissive portion 41R formed of a dichroic film that transmits red light and reflects light of other colors, and a dichroic film that transmits green light and reflects light of other colors. The semi-transparent portion 41G formed in the above and the semi-transmissive portion 41B formed of a dichroic film that transmits blue light and reflects light of other colors are formed in a spiral shape. For this reason, by arranging the integrator 20 so as to face an appropriate position in the circumferential direction of the color wheel 40, the opening 23 on the emission side of the integrator 20 is about one third by the translucent portions 41R to 41B of the respective colors. And the order can be changed in time by rotating the color wheel 40.
[0019]
The color wheel 40 of this example employs a disk-shaped glass substrate 91 as a support member, and an AR coat (anti-reflection preventing film) 92 is applied to the back side thereof, that is, the side facing the light valve 52. Yes. On the other hand, on the surface side of the glass substrate 91, that is, the side facing the opening 23 on the output side of the integrator, thin dichroic films 41R to 41B are coated so as to be spirally continuous. This is the so-called Archimedes spiral.
[0020]
As shown in FIGS. 3A to 3C, the color wheel 40 is used to color-divide the opening 23 on the output side of the integrator. The opening 23 on the output side of the integrator has a rectangular shape in which the length in the horizontal direction H is longer than the length in the vertical direction V in accordance with the image size or the size of the light valve. The opening 23 on the side is arranged so that the horizontal direction H crosses the translucent portions 41R to 41B. That is, the semi-transmissive portions 41R to 41B move through the opening 23 in a state where the opening 23 extends in the vertical direction V shorter than the horizontal direction H. The opening 23 of the integrator can be arranged in a region where these dichroic films 41R to 41B are arranged in parallel in the vertical direction. However, by adopting an arrangement as shown in FIG. Since the length of the adjacent region of the portions 41R to 41B is shortened, the light use efficiency is higher in the arrangement as in this example.
[0021]
With such an arrangement, compared to an arrangement in which the adjacent region 42 extends in the horizontal direction H, the area of each adjacent region 42 of the dichroic films 41R to 41B of the color wheel 40 can be reduced by about 2.5%. It is possible, and the light utilization efficiency can be improved by about 1.8%.
[0022]
As the color wheel 40 rotates, as shown in FIGS. 3 (a), 3 (b), and 3 (c), the dichroic films 41R to 41B divide the opening 23 into almost three parts and pass through the respective colors. The semi-transparent areas 41R to 41B that reflect other colors move sequentially in the left-right direction. Accordingly, the light beams 71R to 71B of the respective colors are emitted from the color wheel 40 in a state where the light beams 71R to 71B are separated in terms of area and time (space and time-separated state), and are output together with the rotation of the color wheel 40. For this reason, a multi-color image can be displayed by dividing the light valve 52 side into the color region of the irradiated light and controlling at the time-separated timing.
[0023]
In the color wheel 40 of this example, as schematically shown in FIG. 2, in the adjacent region 42 that is the boundary between the dichroic films 41R to 41B, the ends (edges) 44 of the adjacent dichroic films 41R to 41G of different colors are mutually connected. It is piled up. Further, a reflective film 43 made of aluminum or the like is formed on the superposed surface (on the integrator side). Therefore, in the adjacent region 42, all the light emitted from the integrator 20 is reflected, and is in a state having a higher reflectance than the dichroic films 41R to 41G.
[0024]
Therefore, as shown in FIG. 2, the white incident light 71 W emitted from the light source 12 enters the inside through the opening 22 on the incident side 20 a of the integrator 20 and reaches the surrounding reflective inner peripheral surface 24. The incident light W reflected by the inner peripheral surface 24 goes to the opening 23 on the emission side 20b and reaches the green dichroic film 41G of the color wheel 40. Here, in the white light 71W, only the light beam 71G including the green wavelength is transmitted, and is output to the light valve 52 side as the green light 71G.
[0025]
On the other hand, the light flux (71R and 71B) of the color not emitted from the dichroic film 41G of the color wheel 40 is reflected and returned to the inside of the integrator 20, reflected by the recapture reflection surface 21, and returned to the color wheel 40 side. The next time the aperture 23 is reached, the light is output if it hits the dichroic film that transmits the light flux of that color, and if it does not hit, it is returned to the inside of the integrator 20 again.
[0026]
On the other hand, the incident light 71W applied to the adjacent region 42 of the dichroic films 41R to 41G is reflected by the reflective film 43 applied to the surface of the adjacent region 42, and the light 71W of all the color components is integrated into the integrator 20. Return to the side. That is, the light does not pass through the color wheel 40 and no white light is output. Then, the light is again reflected by the inner peripheral surface 24 of the integrator 20 and proceeds to the opening 23 on the outlet side 20b. For example, when reaching the green dichroic film 41G of the color wheel 40, the green light beam 71G is transmitted and the light valve is transmitted. Is output to 52. Then, the light beams including other colors that are not transmitted, in this example, the red light beam 71R and the blue light beam 71B are reflected and returned to the integrator 20. Therefore, the light is reflected on the recapture reflection surface 21 of the integrator 20, further reflected on the reflective inner peripheral surface 24, proceeds again to the opening 23 on the outlet side 20 b, and then reaches the blue dichroic film 41 B. Light beam 71 B is transmitted and output to the light valve 52.
[0027]
Further, the red light beam 71R that has not been output at this stage is returned to the integrator 20, and is reflected by the inner peripheral surface 24 and the recapture reflection surface 21 and passes through the red dichroic film 41R. Thus, the red light beam 71R is output to the light valve 52.
[0028]
As described above, even if the light 71W reflected by the adjacent region 42 is returned to the integrator 20, an opportunity to recapture is given, and the white light from the light source 12 can be obtained by repeating several reflections. Almost all of the light 71W can be output without being wasted and separated into three colors. Therefore, it is possible to prevent the white light 71W from leaking out or light with insufficient color separation from leaking out, and the light use efficiency in the light valve can be improved. In addition, since the light reflected by the adjacent region 42 is reused, the recapturing efficiency in the color recapture type optical system can be improved. For this reason, the utilization efficiency of the light incident on the integrator 20 is improved. According to the simulation by the inventors, the utilization efficiency can be improved by about 13%. For this reason, in the image display apparatus using the illuminating device 10 of this example, a bright color image with higher saturation can be output.
[0029]
4A to 4C and FIGS. 5A to 5C show a manufacturing process of the color wheel 40 of this example. First, as shown in FIG. 4 (a), a green dichroic film 41G is applied to the surface of the glass substrate 91 by multiple deposition in a thin film by vapor deposition, and the resist layer 99 is patterned. As shown, CHF _Three Alternatively, RIE (Reactive Ion Etching reactive ion etching) processing is performed using a fluorine-based gas as an etchant. Since the green dichroic film 41G is formed at this stage, the characteristics are evaluated. By evaluating the green dichroic film at this stage, quality can be improved, manufacturing waste can be eliminated, and yield can be improved. The dichroic film for any color may be formed. However, since the green dichroic film 41G is difficult to control the characteristics, the green film 41G may be formed first to improve the yield. desirable.
[0030]
In FIG. 4C, a red dichroic film 41R is formed on the surface of the glass substrate 91 next to the green dichroic film 41G. At this time, the sacrificial layer 98 is provided so as to cover the green dichroic film 41G next to the existing green dichroic film 41G (on the right side in the drawing, a region where the blue dichroic film 41B will be formed later) and the surface of the green dichroic film 41G. The sacrificial layer 98 is not formed in the adjacent region 42 of the end 44G of the green dichroic film 41G. A red dichroic film 41R is coated on the sacrificial layer 98. Therefore, the red dichroic film 41R is overlaid on the green dichroic film 41G with the sacrificial layer 98 in part.
[0031]
Then, as shown in FIG. _Three Or O ₂ As an etchant, RIE processing is performed to process the red dichroic film 41R. In this case, the adjacent portion 42 is formed so as to overlap the portion of the end 44G of the green dichroic film 41G so that the red dichroic film 41R is placed, and there is no gap. Similarly, a blue dichroic film 41B is formed next to the green dichroic film 41G (right side in the figure).
[0032]
Further, as shown in FIG. 5B, MS-230C, which is a lift-off resist, for example, is formed as a release layer 98 on the surface of the dichroic films 41R to 41G including the overlapping adjacent portion 42. Then, a reflective aluminum layer 97 is formed to a thickness of about 0.1 μm, and a resist layer 99 is patterned on the adjacent portion 42. Next, as shown in FIG. 5C, when the aluminum layer 97 is etched, an aluminum layer, that is, a reflective film 43 is formed on the surface of the adjacent portion 42, and the color wheel 40 as shown in FIG. 2 is manufactured. Is done.
[0033]
In the adjacent region 42, none of the light beams 71 R to 71 B of each color is transmitted. Therefore, increasing the area of the region 42 decreases the aperture ratio. Therefore, it is desirable that the width W of the adjacent region 42 be 0.5 μm or more and 500 μm or less, more preferably 1.0 μm or more and 100 μm or less. Considering the manufacturing tolerance of the above method, it is possible to sufficiently control up to about 5 μm.
[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 color wheel 40 is used in the projector 1, the light valve 52 on the light valve 52 due to chromatic aberration or color light diffusion caused by the relay lens 51 or the like. It is possible to suppress the crossing of colors in the image and contribute to the improvement of saturation.
[0035]
Further, as shown in FIG. 6A, in the color wheel 40 of this example, the adjacent portions 42 of the dichroic films 41R, 41G, and 41B are not overlapped with each other, but directly on the adjacent portions 42 such as aluminum. A reflection member 43 may be provided to increase the reflectance of the adjacent portion 42. For the reflecting member 43, aluminum alloy, AlNd, etc., Ag, Ag alloy, or the like can be used. Furthermore, as a reflecting member in the adjacent portion 42, SiO ₂ A multilayer film may be formed by stacking materials having different refractive indexes such as Ta and Ta in multiple layers.
[0036]
Alternatively, as shown in FIG. 6B, the reflecting member 43 may be provided so as to be buried between the dichroic films 41R and 41G having different colors in the adjacent portion 42. Furthermore, the end side of the reflection member 43 in the adjacent portion 42 can be provided so as to overlap the dichroic films 41R and 41G to 41B. In this way, the reflectance can be reliably improved without causing a gap in the adjacent portion 42.
[0037]
FIG. 7 shows a different example of the present invention. The color wheel 61 is formed such that the ends 44R, 44G and 44B of the dichroic films 41R, 41G and 41B of the respective colors formed in a spiral shape are stacked on the dichroic films 41R to 41B of different colors in the adjacent regions 42. Has been. In the color wheel 61, a dichroic film having a plurality of characteristics is overlapped to give a reflection function to the adjacent region 42. Similarly to the color wheel 40 described above, the white light 71W is not output, and the recapturing for that amount. To improve efficiency. The color wheel 61 can be manufactured by using a photolithographic technique or the like. This region 42 is formed by superimposing different colors, that is, films having different dichroic characteristics, on slight adjacent portions 42 of the dichroic films 41R to 41B of the respective colors. The reflectance is increased, and it can be manufactured relatively easily.
[0038]
FIG. 8 to FIG. 10 show results of simulating the characteristics of adjacent portions where the dichroic films 41R to 41B of the respective colors overlap. FIG. 8 shows a characteristic in which a red dichroic film 41R is superimposed on a green dichroic film 41G. As can be seen from this graph, these dichroic films 41G and 41R do not include a common transmission wavelength region. Almost all light in the wavelength range is reflected without being transmitted.
[0039]
FIG. 9 shows a characteristic in which a blue dichroic film 41B is superimposed on a green dichroic film 41G. The dichroic films 41G and 41B of these colors that are normally used include a common transmission wavelength region. In the common region, light is almost transmitted but ripples are increased. On the other hand, in an independent transmission wavelength region (non-common wavelength region), it functions as a reflection film. Therefore, it is desirable to shift the wavelength region of the blue dichroic film 41B or the green dichroic film 41G so that there is little overlap. For example, the reflectance of the adjacent region 42 can be increased by dividing the green dichroic film 41G and the blue dichroic film 41B in the vicinity of 490 nm. Or you may provide the reflecting film by aluminum etc. only in the adjacent area | region 42 used as this combination.
[0040]
FIG. 10 shows a characteristic in which a blue dichroic film 41B is superimposed on a red dichroic film 41R. As in the case shown in FIG. 8, since a common transmission wavelength region is not included, light in almost all wavelength regions is reflected without being transmitted.
[0041]
The color wheel 61 is formed by photolithography as shown in FIGS. 4 and 5 and finished in a state where the end portions of the dichroic films of the respective colors are overlapped at the stage of FIG. 5A. Can also be manufactured.
[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 dichroic film 41B or 41R having the target color is deposited. Then, unnecessary portions are removed together with the metal and the photoresist after the deposition, and the target pattern is left to be formed.
[0043]
More specifically, referring to the drawing, as shown in FIG. 11A, first, a green dichroic film 41G is formed on the front surface side of the glass substrate 91 on which the AR coat film 92 is formed on the back surface side. To do. For this purpose, a lift-off resist layer 98a is formed around the region where the green dichroic film 41G is to be formed by using ZRN-1100 manufactured by ZEON Corporation. Aluminum or copper can also be used for the resist layer 98a. When generating the resist layer, spin-coating is performed at about 300 rpm for 30 seconds, and the lift-off resist layer 98a is formed to a thickness d2 of about 4 μm so as to be thicker than the existing dichroic film 41G. Then, a dichroic film 41G is formed on those surfaces, and unnecessary portions are etched and removed together with the resist layer 98a with a stripping solution. The metal layer such as aluminum or copper can be removed by sputtering or vapor deposition and then using an acidic solution such as dilute sulfuric acid as a stripping solution.
[0044]
Next, as shown in FIG. 11B, when the blue dichroic film 41B is manufactured, the lift-off resist layer 98a is formed except for the region where the blue dichroic film is to be generated, and the dichroic film is formed thereon. 41B is deposited. Then, by removing the resist layer 98a, the two dichroic films 41G and 41B are generated in a state where a part of the blue dichroic film 41B is overcoated on the end of the green dichroic film 41G. . Similarly, a red dichroic film 41R can be formed. As shown in FIG. 11C, the adjacent region 42, which is the boundary region of the dichroic film, has the same thickness as shown in FIG. A color wheel 61 in which two kinds of different dichroic films are laminated can be manufactured.
[0045]
FIG. 13 shows an example of a lighting device 10 using a further different color wheel 63 of the present invention. FIG. 14 shows a state in which a part of the color wheel 63 is enlarged. In the color wheel 63 of this example, only the thinned portions of the ends of the dichroic films 41R to 41B are stacked as the adjacent regions 42. The dichroic film stacked on the color wheel 63 has a thickness t in both the central portion and the adjacent regions. Does not change. For this purpose, the end portions of the dichroic films 41R to 41B of the respective colors are processed into an edge shape or a taper shape, and overlapping portions are formed in a shape in which cross-sectional shapes complement each other. By stacking the dichroic films 41R to 41B having different transmission characteristics in this way, the adjacent region 42 can be made reflective as described above. In the case of the color wheel 63, the thickness of the dichroic film becomes uniform as a whole, so that when the color wheel 63 is rotated, it is difficult for surface blurring or the like to occur, and noise hardly occurs. Therefore, it is possible to provide a lighting device that is compact, has low noise, and has a large output.
[0046]
As described above, in order to form the thin dichroic films 41R to 41B without changing the total thickness of the adjacent portions 64 so that there is no gap, it is necessary to control the boundary positions of the dichroic films 41R to 41B with high accuracy. There is. For example, in the mask film formation method, it is necessary to control mask displacement due to mask expansion due to temperature rise during film formation with high accuracy mask formation and high accuracy positioning.
[0047]
For this reason, two reference surfaces 202 are provided on a mask 200 as shown in FIG. 15, placed on a tray 301 of a film forming apparatus 300 as shown in FIGS. 16 and 17, and a spring 305 with respect to a guide 302 serving as a reference surface. The position accuracy of the mask 200 and the substrate 91 is ensured by the pressing method. In order to perform positioning by such a method, a structure in which the mask 200 can withstand a load of 5N or more is required. Therefore, the patterning of the thin film mask 200 and the mask housing 203 having mask strength are integrally formed while maintaining the placement accuracy of the mask 200 with respect to the reference surface 202.
[0048]
As the mask housing material, when glass is used for the substrate 91 to be deposited and stainless steel or aluminum is used as a general mask material, the displacement due to thermal expansion occurs at a deposition temperature of about 300 ° C. Will occur. For this reason, it is effective to use a mask material having a linear expansion coefficient equivalent to that of the film formation target material as a method for controlling the positional deviation. For example, silicon 3.5, silicon 3.5, tantalum 6.8, nickel steel (64Fe, 36Ni) 5.1, glass 2.8-10, etc. are used as mask materials. These linear expansion coefficients are approximately 2.8 to 10, and are approximately equal since the linear expansion coefficient of the glass substrate is approximately 4. Thereby, the position shift by the temperature change at the time of film-forming can be suppressed.
[0049]
Next, when the thickness of the mask 200 is 1 mm in the vicinity of the film formation, a thickness distribution is generated in the deposited film on the substrate 91 due to the influence of the mask 200, and uniform dichroic characteristics cannot be obtained. For this reason, in order to reduce the influence of the mask 200 as much as possible, the mask edge 201 is processed into a thin film of 0.1 mm to 0.5 mm by a laser or the like as shown in a sectional view in FIG. Thus, the film thickness distribution is reduced. Here, 0.1 mm is a thickness necessary for maintaining the edge strength of the mask 200. 0.5 mm is the maximum thickness that can suppress the influence of the mask 200. At this time, the edge 201 can be formed to have a uniform film thickness by allowing laser light to be incident on the surface of the mask 200 as shown by an arrow 208 from molecules obliquely. FIG. 19 is a cross-sectional view of a different example of a mask 200 manufactured for the same purpose.
[0050]
Such a mask 200 is manufactured by determining a reference surface 202 and a mask pattern with respect to a reference point of the mask 200, and cutting with a diamond tool with a high-performance NC processing machine (for example, Robonano of FINAC). it can. Alternatively, the mask can be formed by patterning and etching as described above by utilizing laser processing such as high performance NC neodymium YAG or photolithography technology. In order to form a tapered shape by etching, a gray level mask or a gradation mask can be used.
[0051]
As described above, the color wheel of the present invention prevents white light from being transmitted by increasing the reflection coefficient of the adjacent region 42 for the purpose of creating an Archimedes spiral pattern and improving the recapturing effect. Furthermore, the light reflected from the color wheel can be collected by the color recapture method. Therefore, the light use efficiency as the lighting device 10 is high, and further, the light use efficiency in the light valve can be improved even when the light device is used in an image display device such as a projector. Further, by employing the illumination device 10 of this example, the contrast and saturation of the color image modulated by the light valve can be improved, and a brighter and higher quality color image can be displayed. .
[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

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.

A rod integrator,
  A light source that supplies light to the entrance-side opening of the rod integrator;
  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,
  The lighting device in which the semi-transmissive films forming the semi-transmissive portion are stacked with the same thickness in the adjacent region.

A rod integrator,
  A light source that supplies light to the entrance-side opening of the rod integrator;
  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,
  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.

4. The lighting device according to claim 1, wherein a width of the adjacent region is not less than 0.5 μm and not more than 500 μm.

4. The lighting device according to claim 1, wherein a width of the adjacent region overlaps in a range of 1 μm to 100 μm.

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.

  A first transflective portion that transmits light of the first color and reflects other colors;
  A second transflective portion that transmits light of a second color different from the first color and reflects other colors;
  A color wheel capable of sequentially outputting the light of the first color and the light of the second color with rotation,
  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.

A first transflective portion that transmits light of the first color and reflects other colors;
  A second transflective portion that transmits light of a second color different from the first color and reflects other colors;
  A color wheel capable of sequentially outputting the light of the first color and the light of the second color with rotation,
  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.

A first transflective portion that transmits light of the first color and reflects other colors;
  A second transflective portion that transmits light of a second color different from the first color and reflects other colors;
  A color wheel capable of sequentially outputting the light of the first color and the light of the second color with rotation,
  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.

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.

A color wheel arranged at an opening on the exit side of the rod integrator, comprising a semi-transmissive portion that transmits light of one of the three primary colors and reflects light of the other color, A method for producing a color wheel in which the semi-transmissive portion rotates so as to divide an opening on the exit side of the rod integrator,
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.

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.

The color wheel according to any one of claims 7 to 10, a light source that supplies light, a rod integrator, a light valve that forms image data based on the output light flux of each color, and light from the light valve And a lens system for projecting.