(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロジェクタで使用するカラーホイールにおいて、中心軸を中心として回転可能な、上に取り付けられた平坦で一体的なカラーフィルタセグメントを有する円筒形の支持体を備えており、該カラーフィルタセグメントは半径方向で回転軸の方を向くとともに、中心に対して同心的に配置された円環状の領域を支持体周辺部で形成しており、前記カラーフィルタセグメントの外周はそれぞれ少なくとも１つの切り込みを備える２つの半径方向領域を含んでおり、隣接する前記カラーフィルタセグメントの前記切り込みが共同して卵形の穴を形成し、前記支持体に設けられたピンが前記穴へ嵌合により嵌り込み、前記カラーホイールは、十分な個数の前記ピンがアンカーとして機能することができる頭部および卵形円筒を備えており、前記卵形円筒の高さは前記カラーフィルタセグメントの厚みに相当しており、それによって前記頭部と前記支持体の間での前記カラーフィルタセグメントの固定を可能にすることを特徴とする、カラーホイール。
【請求項２】
プロジェクタで使用するカラーホイールにおいて、中心軸を中心として回転可能な、上に取り付けられた平坦で一体的なカラーフィルタセグメントを有する円筒形の支持体を備えており、該カラーフィルタセグメントは半径方向で回転軸の方を向くとともに、中心に対して同心的に配置された円環状の領域を支持体周辺部で形成しており、前記カラーフィルタセグメントの外周はそれぞれ少なくとも１つの切り込みを備える２つの半径方向領域を含んでおり、隣接する前記カラーフィルタセグメントの前記切り込みが共同して穴を形成し、前記支持体に設けられたピンが前記穴へ嵌合により嵌り込み、前記カラーホイールは、前記支持体の上に設けられたそれぞれの前記ピンは少なくとも部分的にそれぞれ異なる幾何学形状を有しており、それぞれの前記ピンのために設けられた隣接する前記セグメントのそれぞれの前記切り込みは当該幾何学形状に適合化されており、それにより、組立てプロセスのときに前記セグメントの誤った配置が起こり得ないようになっていることを特徴とする、カラーホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像生成部材の色順次式の照明を可能にするためにプロジェクタで使用するための回転可能なカラーホイールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大部分のプロジェクタは、スクリーンの上でカラー画像を生起するために、ただ１つの画像生成部材しか利用しない。すなわちカラー画像を生起するためには、さまざまに異なる色の光線で順次式に画像生成部材が照明されなくてはならない。シーケンスが十分に高い周波数で製作されていれば、人間の目は、その結果として生じる単色カラー画像のシーケンスを時間的に解像することができない。その結果、観察者にとっては多色カラー画像の印象が生じる。そのために必要な順次式の照明を具体化する１つの手法の要諦は、ダイクロイックフィルタセグメントを回転可能な支持体に固定し、このフィルタセグメントを光線の光路へ配置することにある。相応の幾何学的配置をすれば、支持体がモータの軸に結合されたときに回転可能となるカラーホイールが得られる。このような種類のホイールの回転は、使用時にかなり高速でなくてはならないため、強い遠心力がダイクロイックフィルタセグメントに作用する。したがって、フィルタを支持体に固定するために用いられる手段は、十分に安定性を与えるものでなくてはならない。
【０００３】
しかし大抵の場合であれば、カラーフィルタセグメントを接着によって支持体へ固定するだけで足りる。米国特許出願公開第５，８６８，４８２号明細書（Ｅｄｌｉｎｇｅｒ）は、円筒形をした支持体を含み、カラーフィルタセグメントがエポキシ接着剤によって円筒形の支持体の周辺部に取り付けられているカラーホイールを開示している。
【０００４】
しかしこの開示は、このようなカラーフィルタを円筒形の支持体上で調節することについては言及していない。ホイールの高速回転を可能にするには均衡のよくとれたカラーホイールが必要であるという理由からだけでも、調節は重要である。各セグメントが調節されていない場合、均衡を取るための別の方策が必要となる。この組立方法は、接着剤の塗布、セグメントの調節、接着剤の硬化、ホイールの均衡調整といった時間コストのかかるステップを含んでいる。このような方法は自動化することが難しく、したがって高価である。
【０００５】
そのうえ少なからぬケースでは、セグメントを接着剤で支持体に固定するだけでは十分ではないと考えられる。たとえば力の計算に基づいて接着剤だけでの固定では十分でないと考えられるケースでは、いっそうの固定をするために、たとえば機械的な手段が必要になるときがある。そうしたケースでは、従来技術によると、セグメントを円筒形の支持体へ追加的に固定するために、セグメントに穴が穿設されてねじが用いられる。しかしながら、これはかなり手の込んだ方法である。しかも、それによってセグメントの機械的安定性が損なわれてしまう。
【０００６】
米国特許出願公開第６，０１１，６６２号明細書には、交換可能なフィルタ素子を有するカラーホイールが開示されている。円筒形の支持体は、支持体の周辺部に沿ったばね部材を含めて、セグメントを取り付けるための特殊な構造を含んでいる。各々のセグメントは、当該セグメントのために準備されたプラットフォームにそれぞれ組み付けられる。
【０００７】
セグメントのプラットフォームは凹面状の切り込みを含んでおり、その中に、支持体の上に設けられたそれぞれ対応するピンが嵌め込まれる。さらにプラットフォームは、そのために設けられた支持体の空洞部に嵌り込む、下方に向って延びるネップを含んでいる。
【０００８】
各々のプラットフォームは、面取りされた嵌め込みエッジを上面に含んでいる。支持体は多数のピンと切り込みを含んでいる。色素子は支持体に挿入され、下方に向って押圧される。ピンがプラットフォームの凹面状の切り込みに嵌り込む。ネップは支持体の空洞部に挿入される。
【０００９】
色素子は、このような構造により、カラー素子の下面が下方に向って支持体に押圧されている限り、支持体上での位置に関して保持される。ばねは、色素子のプラットフォームの上で、面取りされたエッジにわたってしか延びていない。この色素子は、まずばねを持ち上げることによって、支持体から取り上げることができる。
【００１０】
米国特許出願公開第６，０１１，６６２号明細書は、容易に交換することができる、利用者によって選択可能なカラーフィルタを有するカラーホイールを可能にすることを目的としている。しかしこれは、上記の説明から容易にわかるように、ばねを含んでいるプラットフォームにフィルタセグメントを取り付けなくてはならないなど、比較的複雑なシステムとなっている。そのために、同明細書に記載されているカラーホイールは高価な解決法であり、当業者であれば、安価な組立方法を探すという課題を課せられていれば、このような解決法を考慮には入れないはずである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許出願公開第５，８６８，４８２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第６，０１１，６６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、上に掲げた従来技術の問題点を少なくとも部分的に克服する解決法である。その際には、支持体に組み付けられるべきセグメントが自動的に正しく調節され、１回のステップで固定される組立方法を記述することに焦点を合わせる。その結果として得られるカラーホイールは、たとえ必要があるにしてもわずかな程度にしか均衡調整をしなくてよい。このカラーホイールは簡単かつ低コストに製造可能であるのが望ましい。支持体でのセグメントの固定は、接着接合によってのみ具体化されるのではないほうがよい。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明の簡単な説明
本発明による解決法は、円筒形をした支持体を備えるカラーホイールを含んでいる。カラーセグメントはそれぞれ１つの素材から製作されており、凹面状の切り込みを含んでいる。この切り込みに、円筒形の支持体に設けられている形状適合化されたピンが嵌り込む。これらのピンは、場合により、フィルタセグメントを軸方向で円筒形の支持体に取り付ける役目をする追加手段にも設けられていてよい。このような追加手段は、たとえば化学的な結合、機械的なスナップ接合、超音波溶接、またはその他の適当な方法で固定されるプラスチックリングであってよい。
【００１４】
それにより、中心軸を中心として回転可能な、支持体に取り付けられた平坦で一体的なカラーフィルタセグメントを有する円筒形の支持体を備えた、プロジェクタのためのカラーホイールが得られ、これらのカラーフィルタセグメントは回転軸に対して半径方向を向いているとともに、中心に対して同心的に配置された円環状の領域を支持体周辺部に形成しており、カラーフィルタセグメントの外周はそれぞれ少なくとも１つの切り込みを備える２つの半径方向領域を含んでおり、隣接するカラーフィルタセグメントの切り込みが共同して穴を形成し、支持体に設けられたピンが嵌合によりこの穴へ嵌り込むようになっている。
【００１５】
本発明によると、そのために、外周が外側の円弧を有するとともに２つの半径方向部分を有する一体的なカラーホイールセグメントが必要であり、これらの半径方向部分は少な
くとも１つの直線状に延びる領域を含んでおり、この領域の形状は、直線の延長線が１つの交点へと通じるように相互に方向付けられており、半径方向部分の直線形状が、それぞれ少なくとも１つの切り込みによって遮ぎられるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１ａ】従来技術に基づくカラーホイールである。
【図１ｂ】従来技術に基づくカラーホイールの分解図である。
【図１ｃ】従来技術に基づく組み立てられたカラーホイールである。
【図２ａ】本発明の第１の実施形態に基づくカラーホイールセグメントである。
【図２ｂ】図２ａに示す実施形態に基づくカラーホイールの分解図である。
【図２ｃ】図２ａに示す実施形態に基づく組み立てられたカラーホイールである。
【図３ａ】本発明の第２の実施形態に基づくカラーホイールセグメントである。
【図３ｂ】図３ａに示す実施形態に基づくカラーホイールの分解図である。
【図３ｃ】図３ａに示す実施形態に基づく組み立てられたカラーホイールである。
【図３ｄ】取付リングのない組み立てられたカラーホイールである。
【図４ａ】本発明の第３の実施形態に基づくカラーホイールセグメントである。
【図４ｂ】図４ａに示す実施形態に基づくカラーホイールの分解図である。
【図４ｃ】図４ａに示す実施形態に基づく組み立てられたカラーホイールであり、各セグメントはまだ支持体で固定されていない。
【図４ｄ】図４に示す実施形態に基づく組み立てられたカラーホイールであり、溶融プロセスによる固定が実現されている。
【図５】カラーホイールのそれぞれのコンポーネントのさらに別の本発明による実施形態である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
発明の詳細な説明
次に、図面を参照しながら本発明について詳しく説明する。いくつかの有利な実施形態について検討する。ただし、以下のパラグラフでは従来技術に基づく典型的な解決法について説明し、その後に、従来技術と比べたときの本発明の利点を特徴的に明示できるようにする。
【００１８】
図１ａから図ｃは、従来技術に基づくコンポーネントを示している。図１ａはカラーホイールセグメント３を示しており、外周は、外側の円弧５と、内側の円弧７と、２つの直線状の半径方向部分９，９’とを含んでいる。本例では、両方の半径方向部分９，９’をそれぞれの交点まで補間すると１２０°の角度φをなしている。したがって、これら３つのセグメント３，３’，３’’は、図１ｂに示すように完成したカラーリング１９を形成する。各々のセグメント３，３’，３’’は、他のものとは互いに異なるカラーフィルタを含むことができる。
【００１９】
たとえばセグメント３は、４２０ｎｍから５００ｎｍの波長をもつ光を透過し、残りの可視光を実質的に反射することを特徴とする青色透過フィルタを含むことができる。セグメント３’は、６００ｎｍから６８０ｎｍの波長をもつ光を透過し、残りの可視光を実質的に反射することを特徴とする赤色透過フィルタを含むことができる。セグメント３’’は、５００ｎｍから６００ｎｍの波長をもつ光を透過し、残りの可視光を実質的に反射することを特徴とする緑色透過フィルタを含むことができる。
【００２０】
リングを構成するセグメントの数は、３個とは違っていてもよい。さらにホイールは、同一の光学フィルタまたはニュートラルな白色素子を備えるセグメントを含んでいてもよい。セグメント角φは、リングを構成するために角度の合計が３６０°に相当していさえすれば、各々のセグメントについて個別に選択することができる。
【００２１】
ただし、本発明について説明するには、３つのセグメントだけを備えるカラーホイールの例に限定すれば十分であり、このことは、本発明を３セグメントのカラーホイールに限定しようとするものではない。
【００２２】
図１ｂはカラーホイールコンポーネントの分解図を示しており、カラーリング１９は支持体１１に取り付けられている。従来技術に基づくいくつかの解決法では、セグメントが支持体に接着される。図１ｂに示すように、しばしば支持体１１は円筒状の穴１３を含んでおり、セグメントを取り付けるために、取付円柱１７を備える取付円盤１５が設けられている。システムを組み立てるために、取付円柱１７が円筒状の穴１３に押し込まれ、取付円盤が、それ自体と支持体１１との間でセグメント３，３’，３’’を挟み込む。この場合、支持体１１と取付円盤１５と取付円柱１７は金属でできており、それによって良好な機械的接触を保証するとともに、ホイールが回転したときに、各セグメントが接触部に及ぼす半径方向力に耐えるようになっている。
【００２３】
最後に図１ｃは、従来技術に基づく組み立てられたカラーホイール２３を示している。説明している例では、各セグメントは、支持体に接着され、支持体と取付円盤との間に挟み込まれた一体的な部品である。
【００２４】
図２ａから図２ｃは、本発明の有利な第１の実施形態に基づくセグメントおよびカラー
ホイールを示している。図２ａは、外側の円弧１０５と、内側の円弧１０７と、２つの半径方向部分１０９，１０９’とを有する外周を備えた一体的なカラーホイールセグメント１０３を示している。両方の半径方向部分１０９，１０９’は、少なくとも１つの三角形の切り込み１１０，１１２を含んでいる。
【００２５】
このような一体的な３つのカラーホイールセグメント１０３，１０３’，１０３’’が組み合わされて１つの完全なカラーリング１１９になると、隣接するセグメントの隣接する切り込み１１０，１１２’は長方形の、有利には正方形の穴を形成する。
【００２６】
各セグメントは、支持体１１１の上に設けられているピン１５０，１５０’，１５０’’が切り込み１１０，１１０’，１１０’’，１１２，１１２’，１１２’’へ嵌合により嵌め込まれるように、支持体１１１に取り付けられる。切り込みに嵌め込まれるこれらのピンによって、各セグメントは自動的に調節される。ここで説明している例では、ピン１５０，１５０’，１５０’’の高さは、セグメント１０３，１０３’，１０３’’のガラスの厚みよりも小さい。ガラスはたとえば１．２ｍｍの厚みを有していてよく、ピンの高さはそれに応じてこれよりも短く、１ｍｍであってよい。しかしながら、この差は最低限の小ささに選択することができる。
【００２７】
すでに従来技術について説明したのと同様の仕方で、支持体１１１は円筒状の穴１１３を含んでおり、カラーリング１１９は取付円盤１１５と支持体１１１の間に挟み込まれている。取付円盤１１５に設けられた取付円柱１１７が、円筒状の穴１１３へ押し込まれる。取付円盤１１５を支持体１１１に取り付けるために、アンカーの原理を追加的に採用することができる。このようなアンカーの原理は、取付円柱１１７に設けられたアンカーと、支持体１１１の円筒状の穴１１３に設けられた追加の切欠き１５７とを必要とする。
【００２８】
切り込み１１０，１１０’，１１０’’および１１２，１１２’，１１２’’へ嵌合により嵌め込まれるピン１５０，１５０’，１５０’’を用いる利点の１つは、一体的なセグメントが支持体に対して自動的に調節されることにある。前述した本発明に基づく形式のピンと切り込みを用いるさらに別の大きな利点は、各セグメントが、軸方向でたとえば取付円盤１１５によって支持体にいったん固定されると、回転時に発生する遠心力を、主としてピン１５０，１５０’および１５０’’へ伝達するという点にある
換言すると、ピンと切り込みのシステムは、各セグメントの遠心力が伝えられてこれに耐える機械的手段を共同で形成する。すなわち、半径方向力を受け止めるためのこの手段は、セグメントを支持体に軸方向で固定するための手段とは切り離されている。
【００２９】
この理由により、支持体１１１および／または取付円盤１１５は、取付円柱１１７および場合によりアンカー１５３とともに、有利な製造方法として、プラスチックから成形されていてよい。それにより、接着剤を使わない組立が追加的に可能となる。
【００３０】
切り込みに嵌め込まれるピンは、当然ながら、取付円盤１１５の下面に設けられていてもよい。すでに述べたとおり、このような実施例では、各セグメントが取付円盤によって効果的に支持体へ軸方向に押圧されることを保証するために、ピンの高さはセグメントの厚みよりも小さく選択される。
【００３１】
これとは異なり、本発明に基づく第２の実施例では、図３ａから図３ｄに示すように、上述したことが当てはまらない。さまざまな切り込みの例を示すために、図３ａに示す一体的なセグメント２０３は、その外周の半径方向部分に凹面状の切り込みを含んでいる。本例では取付円柱が利用されないので、内側の円弧の具体化を省略することができる。
【００３２】
そして、このような３つのセグメント２０３，２０３’，２０３’’が、図３ｂに示す
ように組み合わされて１つのカラーリング２１９となり、隣接するセグメントの切り込みが少なくとも近似的に卵形の穴を形成するようになっている。各セグメントは支持体２１１の上に配置され、支持体の上にはさらにピン２５０，２５０’，２５０’’が設けられている。これらのピンは卵形円筒の形状と、アンカーとして機能することができる頭部とを有している。本実施例では、ピンの卵形円筒の高さはセグメントの厚みに相当している。そしてセグメント２０３，２０３’，２０３’’が支持体２１１の表面に配置されると、これらのピンは頭部とともに、追加の取付円盤を必要とすることなく、各セグメントを軸方向で支持体へ十分に固定するアンカーとして機能する。
【００３３】
このような組み立てられたカラーホイールが図３ｂに示されている。ここでは、割れたピン２５０，２５０’，２５０’’が図示されている。しかしながら当業者には、ここで適用することができるアンカー原理のさまざまな態様が周知である。たとえば、ピンそのものを分割する代わりに、ピンの頭部を変形可能に構成することが十分に可能である。
当然ながら、もしも希望するのであれば、卵形の穴２１６，２１６’，２１６’’を含んでいるが取付円柱は設けられていない取付円盤２１５をここでも採用することができる。図３ｃは、このような取付円盤２１５を含む、組み立てられたカラーホイール２２３を示している。ただしこの場合、当業者には明白なように、ピン２５０，２５０’，２５０’’の高さを適合化しなくてはならない。
【００３４】
図４ａから図４ｄは、本発明の第３の実施形態に関わるものである。ここでは例として、図４ａに示すように、セグメント３０３の外周の半径方向部分に半円形の切り込み３１０，３１２が設けられている。
図４ｂでは、このような３つのセグメントが支持体３１１の上に配置されている。この支持体は、切り込みに嵌め込まれるピン３５０，３５０’，３５０’’を含んでいる。すなわち、隣接する各セグメントの切り込みは円形の穴を形成する。この場合、ピンの高さはセグメントの厚みよりも突出している。溶融することができる材料でピンが成形されていれば、図４ｄに示すように、セグメントから突出する端部を溶融させ、これを広げることによって、セグメントを軸方向で固定することができる。
【００３５】
上記とは若干異なる本発明の側面を考慮してみると、ピンと切り込みとで構成されるシステムを、組立時の間違いを防止するために利用できるという利点がある。すなわち、特に３つを超えるセグメントを組み合わせて１つのカラーリングにする場合、各セグメントを正しい順序で、かつ正しい向きで挿入することが非常に重要になることがある。２つのセグメントが入れ替わっていると、あるいは１つのセグメントの裏面と表面が誤って入れ替わっていると、出来あがったカラーホイールはしばしば使い物にならない。このような混同を防ぐために、切り込みおよびこれに対応するピンに、それぞれ異なる固有の幾何学形状を与えることが可能である。その結果、各セグメントを誤って組み立てるという可能性はまったくなくなる。そこで図５では、このような側面を強調した実施形態が示されている。角柱、円柱、直方体の形態、およびその他のさまざまな形状をもつピンを含む取付円盤４１５を備えるシステムが示されている。ここでは支持体は、ピンを収容するために、対応する幾何学形状を有する切り込みを含んでいる。取付円盤を支持体に取り付ける別の手段も図示されており、すなわち、符号４８０，４８０’，４８０’’は支持体にねじ込むことができるねじである。
【符号の説明】
【００３６】
３  カラーホイールセグメント、３’  カラーホイールセグメント、３’’  カラーホイールセグメント、５  外側の円弧、７  内側の円弧、９  直線状の半径方向部分、９’  直線状の半径方向部分、１１  支持体、１３  円筒状の穴、１５  取付円盤、１７  取付円柱、１９  カラーリング、２３  カラーホイール、１０３  カラーホイールセグメント、１０３’  カラーホイールセグメント、１０３’’  カラーホイールセグメント、１０５  外側の円弧、１０７  内側の円弧、１０９  半径方向部分、１０９’  半径方向部分、１１０  切り込み、１１０’  切り込み、１１０’’  切り込み、１１１  支持体、１１２  切り込み、１１２’  切り込み、１１２’’  切り込み、１１３  円筒状の穴、１１５  取付円盤、１１７  取付円柱、１１９  カラーリング、１２３  カラーホイール、１５０  ピン、１５０’  ピン、１５０’  ピン、１５３  アンカー、１５７  切欠き、２０３  カラーホイールセグメント、２０３’  カラーホイールセグメント、２０３’’  カラーホイールセグメント、２１０  切り込み、２１２  切り込み、２０９  外周の半径方向部分、２０９’  外周の半径方向部分、２０５  外側の円弧、２１１  支持体
２１５  取付円盤、２１６  楕円形の穴、２１６’  楕円形の穴、２１６’’  楕円形の穴、２１９  カラーリング、２５０  ピン、２５０’  ピン、２５０’’  ピン、２６１  ピンの頭部、２６１’  ピンの頭部、２６１’’  ピンの頭部、２２３  カラーホイール、３０３  カラーホイールセグメント、３０３’  カラーホイールセグメント、３０３’’  カラーホイールセグメント、３１０  切り込み、３１２  切り込み、３１１  支持体、３１９  カラーリング、３５０  ピン、３５０’  ピン、３５０’’  ピン、３２３  カラーホイール、４０３ｉ  カラーホイールセグメント、４０３ｉｉ  カラーホイールセグメント、４０３ｉｉｉ  カラーホイールセグメント、４０３ｉｖ  カラーホイールセグメント、４０３ｖ  カラーホイールセグメント、４０３ｖｉ  カラーホイールセグメント、４１１  支持体、４１５  取付リング、４１９  カラーリング、４８０  ねじ、４８０’  ねじ、４８０’’  ねじ。
【図１ａ】
0005613270.tif 000002
【図１ｂ】
0005613270.tif 000003
【図１ｃ】
0005613270.tif 000004
【図２ａ】
0005613270.tif 000005
【図２ｂ】
0005613270.tif 000006
【図２ｃ】
0005613270.tif 000007
【図３ａ】
0005613270.tif 000008
【図３ｂ】
0005613270.tif 000009
【図３ｃ】
0005613270.tif 000010
【図３ｄ】
0005613270.tif 000011
【図４ａ】
0005613270.tif 000012
【図４ｂ】
0005613270.tif 000013
【図４ｃ】
0005613270.tif 000014
【図４ｄ】
0005613270.tif 000015
【図５】
0005613270.tif 000016