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公開番号2025179003
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-09
出願番号2025033966
出願日2025-03-04
発明の名称カラーホイール、光源装置及び投射装置
出願人株式会社リコー
代理人個人
主分類G03B 21/14 20060101AFI20251202BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【課題】原色の色純度を高め、発色の良いカラーホイールの提供。
【解決手段】各々異なる光透過特性を有する複数の色フィルタが配列された第1のフィルタ群/第2のフィルタ群と、を含み、両群の複数の色フィルタが円周方向に並ぶように第1のフィルタ群と第2のフィルタ群とが配置されたカラーホイールであって、第1のフィルタ群と第2のフィルタ群とは、複数の色フィルタのうち、光透過特性が同じもしくは類似する色フィルタ同士が隣接する箇所を少なくとも1か所形成するように配置され、第1のフィルタ群および第2のフィルタ群のそれぞれに配列された複数の色フィルタの、異なる色毎の面積もしくは中心角度を不均等に設定するとともに、第1のフィルタ群を成す複数の色フィルタの各色の面積比もしくは前記中心角度の角度比と、第2のフィルタ群を成す前記複数の色フィルタの各色の面積比もしくは前記中心角度の角度比とが略等しい。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
異なる光透過特性を有する複数の色フィルタが配列された第１のフィルタ群と、
異なる光透過特性を有する複数の色フィルタが配列された第２のフィルタ群と、
を含み、
前記第１のフィルタ群の前記複数の色フィルタと、前記第２のフィルタ群の前記複数の色フィルタとが円周方向に並ぶように前記第１のフィルタ群と前記第２のフィルタ群とが配置されたカラーホイールであって、
前記第１のフィルタ群と前記第２のフィルタ群とは、それぞれに配列された前記複数の色フィルタのうち、光透過特性が同じもしくは類似する色フィルタ同士が隣接する箇所を少なくとも１か所形成するように配置され、
前記第１のフィルタ群および前記第２のフィルタ群のそれぞれに配列された前記複数の色フィルタの、異なる色毎の面積もしくは中心角度を不均等に設定するとともに、
前記第１のフィルタ群を成す前記複数の色フィルタの各色の面積比もしくは前記中心角度の角度比と、前記第２のフィルタ群を成す前記複数の色フィルタの各色の面積比もしくは前記中心角度の角度比とが略等しいことを特徴とするカラーホイール。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載のカラーホイールであって、
前記色フィルタ同士が隣接した２つの色フィルタの合算された中心角度は、前記複数の色フィルタに入射する光のスポット径に対応する中心角度の２倍以上であることを特徴とするカラーホイール。
【請求項３】
請求項２に記載のカラーホイールであって、
前記スポット径は、前記光の射影のうち、前記色フィルタの境界が走査する方向の長さで規定されることを特徴とするカラーホイール。
【請求項４】
請求項１に記載のカラーホイールであって、
前記色フィルタに入射する光の射影のうち、前記色フィルタの境界が走査する方向の長さ：α、前記色フィルタの境界が走査する方向と垂直な方向の長さ：βとしたとき、β＞αであることを特徴とするカラーホイール。
【請求項５】
請求項１に記載のカラーホイールであって、
前記色フィルタに入射する光の射影のうち、前記色フィルタの境界が走査する方向の長さ：α、前記色フィルタの境界が走査する方向と垂直な方向の長さ：βとしたとき、α＞βであることを特徴とするカラーホイール。
【請求項６】
請求項１に記載のカラーホイールであって、
前記色フィルタに対して２以上の光が入射することを特徴とするカラーホイール。
【請求項７】
請求項５に記載のカラーホイールであって
前記２以上の入射光を包括するように形成した仮想的な楕円の長軸方向が、当該カラーホイールの円周方向に略平行であることを特徴とするカラーホイール。
【請求項８】
請求項６に記載のカラーホイールであって、
前記２以上の入射光はそれぞれ別の光源から生成されることを特徴とするカラーホイール。
【請求項９】
請求項１に記載のカラーホイールであって、
前記第１のフィルタ群と前記第２のフィルタ群のそれぞれに配列された前記複数の色フィルタのうち、隣接する光透過性が同じ前記色フィルタ同士は、一つの部品からできていることを特徴とするカラーホイール。
【請求項１０】
請求項７に記載のカラーホイールであって、
前記カラーホイールを通過させた後に、長辺短辺を有した矩形の光ミキシング素子（ライトトンネル）を設け、該光ミキシング素子の長辺を光源スポット光の配列方向に沿って配置したことを特徴とするカラーホイール。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、カラーホイールと、カラーホイールを搭載した光源装置及び投射装置に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
デジタル・ライト・プロセッシング（ＤｉｇｉｔａｌＬｉｇｈｔＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式を使用したプロジェクタでは、円環状に様々な透過率特性を持つ色フィルタを備えるカラーホイールを回転させて、カラーホイールに光を透過させることで赤、青、緑、黄等の各色の光を時分割によって出力する技術が既に用いられている（例えば、特許文献１～４等参照）。
カラーホイールを用いる場合、一般的にはカラーホイールを連続して回転させ、１周で１フレームを生成することとなる。また、カラーホイールの隣接する異なる色フィルタ間に跨って同時に光が入射してしまう期間は、スポークタイムと呼ばれ、複数の色フィルタの色が混ざってしまうために光の色純度が低下し、純粋な色光として扱えなくなってしまう。
スポークタイムの増加は、色純度の低下による発色性能の悪化や、その部分の色光を使えないことによるプロジェクタの明るさの低下等を生じてしまうため、出来る限り抑えることが望ましい。
【０００３】
さて、このようなカラーホイールを用いた画像投射装置において、フレームレートの向上や疑似４Ｋとすることによる画質向上等を目的として、カラーホイールの色フィルタの分割数（セグメント数）を２倍にして、１回転で２フレームを生成する方式が知られている。
しかしながら、カラーホイールのセグメント数が倍に増えれば、単純にスポークタイムもまた倍増してしまう。
【０００４】
また、プロジェクタの明るさを確保するために、レーザ光源と蛍光体モジュールを２つ合成して照明光として利用する構成も知られている。このような構成では、カラーホイール上には２つのスポットが並ぶことになるので、さらにスポークタイムが大きくなってしまう懸念もある。
また、従来の一つの光源システムであってもカラーホイール上のスポットの径のサイズが大きくなるような場合、特にスポーク走査方向に延びるスポットとなる場合にもスポークタイムが大きくなってしまう懸念があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、かかる問題点を解決するためのものであり、色フィルタのセグメント数を増大させつつもスポークタイムを低減して色純度を高めるカラーホイールの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のカラーホイールは、異なる光透過特性を有する複数の色フィルタが配列された第１のフィルタ群と、異なる光透過特性を有する複数の色フィルタが配列された第２のフィルタ群と、を含み、第１のフィルタ群の複数の色フィルタと、第２のフィルタ群の複数の色フィルタとが円周方向に並ぶように第１のフィルタ群と第２のフィルタ群とが配置されたカラーホイールであって、第１のフィルタ群と第２のフィルタ群とは、それぞれに配列された複数の色フィルタのうち、光透過特性が同じもしくは類似する色フィルタ同士が隣接する箇所を少なくとも１か所形成するように配置され、第１のフィルタ群および第２のフィルタ群のそれぞれに配列された複数の色フィルタの、異なる色毎の面積もしくは中心角度を不均等に設定するとともに、第１のフィルタ群を成す複数の色フィルタの各色の面積比もしくは前記中心角度の角度比と、第２のフィルタ群を成す前記複数の色フィルタの各色の面積比もしくは前記中心角度の角度比とが略等しいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、色フィルタのセグメント数を増大させつつもスポークタイムを低減して色純度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の実施形態として画像投射装置の構成の一例を示す図である。
画像投射装置の制御部の構成の一例を示すブロック図である。
本発明の一実施形態を適用可能な光源装置の概略図である。
図３に示した波長変換素子の構成の一例を表す図である。
図３に示したカラーホイールのセグメント構成の一例を表す図である。
従来のカラーホイールのセグメント構成の比較例を示す図である。
カラーホイールにおけるスポークタイムの概念を示す模式図である。
図５の第１の変形例を示す図である。
図５に示したカラーホイールのセグメントの構成の第２の変形例を示す図である。
図５に示したカラーホイールのセグメントの構成の第３の変形例を示す図である。
図５に示したカラーホイールのセグメントの構成の第４の変形例を示す図である。
光源を２つ備えた光源装置において本発明を適用した構成の一例を示す図である。
図１２で示すカラーホイールにおける透過光の一例を示す図である。
カラーホイールの径方向に沿って２つの入射光を配置した例を示す図である。
本発明における透過光の入射位置とそれによる効果を示すための光軸を示した模式図である。
図１５の透過光の入射位置とカラーホイールとの位置関係の一例を示した模式図である。
従来のカラーホイールにおける有効期間と中心角度の関係を示す図である。
図１７に示した構成を単に８枚に増加させた比較例を示す図である。
本発明のカラーホイールにおけるセグメントの配置の一例を示す図である。
図１９に示した構成の回転と有効期間の一例を示す図である。
本発明におけるスポット径の算出方法の一例を示す図である。
スポット径の構成の一例を拡大して表示した図である。
本発明における光強度によるスポット径の形状の算出方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の第１の実施形態として、光源装置１０を備えた画像投射装置１００の構成の一例を示す図である。
画像投射装置１００は、照明装置となる光源装置１０と、光源装置１０によって生成される照明光を変調する空間光変調器であるＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）１０１と、光源装置１０から出力された光を略均一に照明してＤＭＤ１０１へと導く照明光学系１０２と、ＤＭＤ１０１によって空間変調された光を投射面１０４へと拡大して投射する投射光学系１０３と、を有している。
画像投射装置１００は、かかる構成により投射面１０４に投射画像を生成する。
【００１０】
ＤＭＤ１０１は、表面に配置された微小鏡面によって入射した光束を反射することで、光源装置１０から出射された光束に画像情報を付与する二次元光変調器である。
なお、本実施例では、二次元光変調器としてＤＭＤ１０１を用いたがその他透過型液晶素子や反射型液晶素子等を用いても良い。
（【００１１】以降は省略されています）

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