(57)【要約】【課題】カラーホイールに付着したごみやチリ等の異物を除去し、輝度が低下することなく明るい画像投射を可能とする。【解決手段】ＤＬＰプロジェクタは、入力した画像信号１０を前処理回路２０でＲＧＢデジタル画像データに変換し、制御回路３０がその画像データに基づきＤＭＤ６０の駆動を制御する。ランプ駆動回路４０は、放電ランプ７０の駆動を制御する。またカラーホイール駆動回路５０は、放電ランプ７０からの光を単色光に色分離するために、カラーホイール８０の回転駆動を制御する。クリーニングパッド９０は、カラーホイール８０に摺接可能に構成され、クリーニングパッド移動機構部１２０は、カラーホイール８０の表面のごみやチリ等の異物を除去するために、クリーニングパッド９０の位置を制御する。【選択図】図１
2006139062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するカラーホイールで色分離した光を用いて投射画像を生成するようにしたプロジェクタに備えられ、前記カラーホイールに付着した異物を除去するカラーホイールクリーニング装置であって、該カラーホイールクリーニング装置は、前記カラーホイールの片面または両面に摺接可能なクリーニングパッドを有し、該クリーニングパッドを前記回転するカラーホイールに摺接させることにより、該カラーホイールに付着した異物を除去することを特徴とするカラーホイールクリーニング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のカラーホイールクリーニング装置において、該カラーホイールクリーニング装置は、前記クリーニングパッドを移動制御可能なクリーニングパッド移動機構部を有し、該クリーニングパッド移動機構部は、前記クリーニングパッドの前記カラーホイール表面への摺接状態と非摺接状態との切換え制御が可能であることを特徴とするカラーホイールクリーニング装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のカラーホイールクリーニング装置において、前記クリーニングパッドは、前記カラーホイールとの摺接部が波型形状に形成され、前記カラーホイールの表面から除去された異物が、前記波形形状により形成された前記カラーホイール表面と前記クリーニングパッドとの間隙を通って、前記クリーニングパッドの周囲の空間に排出されるようにしたことを特徴とするカラーホイールクリーニング装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１に記載のカラーホイールクリーニング装置において、前記カラーホイールの回転により、該カラーホイール上の特定の位置が最初に前記クリーニングパッドに摺接する位置では、前記クリーニングパッドの一つの山部の頂部が延伸する方向と、前記カラーホイールの回転方向との間に０でない所定の角度θが設けられ、前記クリーニングパッドに接触した前記カラーホイール上の特定の点が、前記カラーホイールの回転により前記クリーニングパッドから離れる位置では、前記クリーニングパッドの一つの山部の頂部が延伸する方向と、前記カラーホイールの回転方向とが一致していることを特徴とするカラーホイールクリーニング装置。
【請求項５】
光源と、該光源からの光を色分離するカラーホイールと、該カラーホイールで色分離された光を画像信号に応じて変調して反射させるＤＭＤと、該ＤＭＤで反射した光を被投射面に投射する投射光学系とを備えるＤＬＰプロジェクタにおいて、該ＤＬＰプロジェクタは、請求項１ないし４のいずれか１に記載のカラーホイールクリーニング装置を備え、該カラーホイールクリーニング装置によって前記カラーホイールに付着した異物を除去することを特徴とするＤＬＰプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーホイールクリーニング装置及び該装置を備えたＤＬＰプロジェクタに関し、より詳細には、カラーホイールを用いるＤＬＰプロジェクタに適用可能で、そのカラーホイールのごみ、チリ等を除去するためのクリーニング装置と、そのクリーニング装置を備えたＤＬＰプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタ等に適用可能な画像投射技術において、高輝度、高コントラスト、高速反応、小型化等の利点を有するＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）が、新しい投射技術として注目されている。ＤＬＰプロジェクタは、デジタル制御や反射光原理を利用して画像投射を行うもので、例えば、図５に示すような構成を備えている。
【０００３】
図５は、従来のＤＬＰプロジェクタの構成例を説明するための図で、図中、６０はＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）、７０はランプ、７１はリフレクタ、７２はロッドレンズ、８０はカラーホイール、１０１はコンデンサレンズ、１０２はミラー（反射鏡）、１１１は投射レンズである。
ＤＬＰプロジェクタは、光源となるランプ７０からの白色光をリフレクタ（楕円鏡）７１にて反射させ、その反射光をロッドレンズ７２にて集光した後、カラーホイール８０に入射させる。カラーホイール８０には、赤、緑、青、あるいは白（透過）のカラーフィルタが配置され、カラーホイール８０を回転させることによって、カラーホイール８０への入射白色光を、順次、赤、緑、青、あるいは白（透過）の各色に時分割して出射させる。
【０００４】
カラーホイール８０を出射した光は、コンデンサレンズ１０１で平行光とされ、ミラー１０２にて反射されて、ＤＭＤ６０に照射される。ＤＭＤ６０には多くの微小な可動鏡が設けられ、電極を駆動することで、可動鏡の傾斜角度、偏向時間を制御して、光の反射方向を切り換えることができる。ＤＭＤ６０は、カラーホイール８０の回転に同期して時分割駆動され、照射された光をデジタル画像データに応じて変調し、その変調光が投射レンズ１１１を通してスクリーン上に投射され、投射画像が生成される。
【０００５】
図６は、ＤＬＰ方式に用いられるカラーホイールの構成例を示す図である。カラーホイールは、図６（Ａ）に示すような赤、緑、青の３色のカラーフィルタを配置するか、もしくは、図６（Ｂ）に示すように、赤、緑、青の３色に、白（透過）を加えた４色のカラーフィルタを配置することが一般的である。そして回転するカラーホイールに入射した光は、赤、緑、青、あるいは白（透過）の各カラーフィルタを順に透過し、カラーフィルタの各色に応じた単色光に時分割されて出射する。
【０００６】
上記のようなＤＬＰ方式プロジェクタに関し、例えば、特許文献１には、投射レンズのバックフォーカスを小さくして装置の小型化を可能とした投射型映像表示装置が開示されている。ここでは、高速で回転する円盤型カラーフィルタで時分割された光をＤＭＤに入射させ、画像情報に応じて制御されたＤＭＤの反射光を投射レンズにより投射する投射型表示装置において、ＤＭＤの前方に偏光ビームスプリッタよりなる光学素子を配し、偏光ビームスプリッタによる分離光をＤＭＤに入射させ、ＤＭＤで反射した有効光を上記光学素子を通して投射レンズに入射させるようにしている。
【特許文献１】特開平９−２３０２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のようなカラーホイールを透過させて色分離した光を用いて投射画像を生成するプロジェクタにおいては、投射画像の輝度の低下を抑えるために、カラーホイールによる透過光の減衰をできるだけ少なくする必要がある。
【０００８】
プロジェクタの筐体内部では、光源ランプの発熱やその冷却ファン等の動作により空気の対流が生じている。ここでは、プロジェクタ周囲の外気が筐体内部に流入し、筐体内部では、ごみやチリ等の異物が浮遊している。これら異物は、プロジェクタの筐体内部を空気対流に乗って浮遊する一方で、当然筐体内部の各種部品等に付着する。そして、投射光の光路上の各光学要素等にこれらの異物が付着した場合は、投射光の減衰を引き起こし、投射画像の輝度が低下してしまう。
【０００９】
このような問題に対し、例えば、プロジェクタ本体の筐体内の各光学要素を密閉構造として、これら異物がこれら光学要素に付着しないようにすることが考えられるが、現実には、全ての光学要素を密閉構造とするのは難しく、カラーホイールもその例外ではない。
【００１０】
また、上記特許文献１では、カラーホイールを用いたＤＬＰプロジェクタを小型化することができる構成について開示されているものの、上記のような浮遊異物によるカラーホイールの透過光量の減衰に関わる問題については、何ら触れられていない。
【００１１】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、カラーホイールに付着したごみやチリ等の異物を除去し、輝度が低下することなく明るい画像投射を可能とするカラーホイールクリーニング装置、及び該装置を用いたＤＬＰプロジェクタ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、第１の技術手段は、回転するカラーホイールで色分離した光を用いて投射画像を生成するようにしたプロジェクタに備えられ、カラーホイールに付着した異物を除去するカラーホイールクリーニング装置であって、カラーホイールクリーニング装置は、カラーホイールの片面または両面に摺接可能なクリーニングパッドを有し、クリーニングパッドを回転するカラーホイールに摺接させることにより、カラーホイールに付着した異物を除去することを特徴としたものである。
【００１３】
第２の技術手段は、第１の技術手段において、カラーホイールクリーニング装置が、クリーニングパッドを移動制御可能なクリーニングパッド移動機構部を有し、クリーニングパッド移動機構部は、クリーニングパッドのカラーホイール表面への摺接状態と非摺接状態との切換え制御が可能であることを特徴としたものである。
【００１４】
第３の技術手段は、第１または第２の技術手段において、クリーニングパッドが、カラーホイールとの摺接部が波型形状に形成され、カラーホイールの表面から除去された異物が、波形形状により形成されたカラーホイール表面とクリーニングパッドとの間隙を通って、クリーニングパッドの周囲の空間に排出されるようにしたことを特徴としたものである。
【００１５】
第４の技術手段は、第１ないし第３のいずれか１の技術手段において、カラーホイールの回転により、カラーホイール上の特定の位置が最初にクリーニングパッドに摺接する位置では、クリーニングパッドの一つの山部の頂部が延伸する方向と、カラーホイールの回転方向との間に０でない所定の角度θが設けられ、クリーニングパッドに接触したカラーホイール上の特定の点が、カラーホイールの回転によりクリーニングパッドから離れる位置では、クリーニングパッドの一つの山部の頂部が延伸する方向と、カラーホイールの回転方向とが一致していることを特徴としたものである。
【００１６】
第５の技術手段は、光源と、光源からの光を色分離するカラーホイールと、カラーホイールで色分離された光を画像信号に応じて変調して反射させるＤＭＤと、ＤＭＤで反射した光を被投射面に投射する投射光学系とを備えるＤＬＰプロジェクタにおいて、ＤＬＰプロジェクタは、第１ないし第４のいずれか１の技術手段におけるカラーホイールクリーニング装置を備え、カラーホイールクリーニング装置によってカラーホイールに付着した異物を除去することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、カラーホイール表面にクリーニングパッドを摺接させることにより、該カラーホイールに付着しているごみやチリ等の異物を除去することができる。
そして、上記のクリーニングパッドを移動可能な機構部に装着し、適切なタイミングでカラーホイールの表面に摺接させて、カラーホイールからごみやチリ等の異物を除去するとともに、クリーニングパッドに波型形状を設け、その波型とカラーホイールの回転方向を最適化することで、カラーホイール表面に付着している異物の除去効果、及び除去後の異物の排出効果を向上させることができる。
また上記のごとくのカラーホイールクリーニング装置を備えることにより、カラーホイールの透過光の減衰を抑え、輝度低下がなく明るい投射画像を投射できるＤＬＰプロジェクタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の実施形態を添付された図面を参照しながら具体的に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同様の機能を有する部分には同じ符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１は、本発明に係るＤＬＰプロジェクタの構成例を説明するための図である。ＤＬＰプロジェクタは、入力した画像信号１０を、ＤＭＤの微小可動鏡によって形成される各画素を駆動するためのＲＧＢデジタル画像データに変換する前処理回路２０と、前処理回路２０からのデジタル画像データに基づきＤＭＤ６０の駆動を制御するとともに、ランプ駆動回路４０、カラーホイール駆動回路５０、及びクリーニングパッド移動機構部１２０等の制御を行う制御回路３０を有する。
【００１９】
ランプ駆動回路４０は、光源としてのランプ（放電ランプ）７０の起動及び点燈、消燈の駆動を制御する。カラーホイール駆動回路５０は、ランプ７０からの光を、赤、緑、青（ここでは３色のカラーフィルタ配列とする）の単色光に変換させるために、カラーホイール８０の回転駆動を制御する。クリーニングパッド移動機構部１２０は、カラーホイール８０に対するクリーニングパッド９０の位置の移動制御を行う。ここではクリーニングパッド移動機構部１２０は、カラーホイール８０の表面のごみやチリ等の異物を除去するために、クリーニングパッド９０がカラーホイール８０に摺接するように制御する。
【００２０】
カラーホイール８０を透過して、順次赤、緑、青の各色に変換された光は、光学系１００を介してＤＭＤ６０を照射する。ＤＭＤ６０では、制御回路３０による制御に従って微少可動鏡を駆動し、光学系１００によって照射された光を変調して反射光として反射させる。投射光学系１１０は、ＤＭＤ６０からの反射光を拡大投射し、スクリーン等の被投射面に画像を表示させる。
【００２１】
図２は、図１のランプから投射光学系に至る光路上の要素の具体的な構成例を説明するための図である。光源としてのランプ７０は、リフレクタ（楕円鏡）７１に取り付けられる。ランプ７０としては、例えば超高圧水銀ランプが一般的によく用いられる。ランプ７０から発せられた光は、リフレクタ７１で反射し、ロッドレンズ７２に取り込まれる。ロッドレンズ７２は、その断面が矩形上で一定の長さを有する光伝送媒体であって、均一な光強度分布を持つ光線を出射する。すなわち、リフレクタ７１によって反射された収束光線は、ロッドレンズ７２の入り口側に所定の入射角で入射し、ロッドレンズ７２内の屈折率の高い内壁で多重反射され、均一な出射光線束として出射される。
【００２２】
カラーホイール８０は、カラーホイール駆動回路５０（図１）によって回転駆動され、ロッドレンズ７２からの出射光がほぼ垂直に入射するような位置関係に配置される。カラーホイール８０の各フィルタ部に入射した光は、順次赤、緑、青の波長を有する光に変換される。
図１の光学系１００は、図２のコンデンサレンズ１０１と一対のミラー１０２とを含み、カラーホイール８０を透過した赤、緑、青の各単色光は、コンデンサレンズ１０１によって平行光線に変換され、ミラー１０２によって反射してＤＭＤ６０を照射する。
【００２３】
ＤＭＤ６０は、カラーホイール８０の回転、すなわちＤＭＤ６０を照射する光の赤、緑、青の切換えに同期するタイミングで駆動され、各画素を構成する微小可動鏡は、ＲＧＢデジタル画像データに基づき、ＲＧＢの各色光を反射する。ＤＭＤ６０によりオン状態として反射されたＲＧＢ各色光は、投射レンズ１１１により拡大投射され、これによってスクリーン上に画像が形成される。
【００２４】
クリーニングパッド９０は、回転するカラーホイール８０の片側または両側の表面と摺接し、付着しているごみやチリ等の異物の除去を行う。クリーニングパッド９０は、パッド支持機構９３に装着されている。このパッド支持機構９３は、カラーホイール８０の半径方向に２次元的に移動できるような構造を成す。例えば、図２に示すように、ステッピングモーター９１の動力を、ギア９２を介して、パッド支持機構９３の一端に設けられた溝付の矩形部に伝えることで、クリーニングパッド９０の直線的な２次元移動を可能としている。
【００２５】
クリーニングパッド９０は、カラーホイール８０に常時摺接している必要はなく、適切なタイミングで適宜摺接させることが有効である。この理由として、カラーホイール８０は、通常７２００ｒｐｍや１０８００ｒｐｍという高速回転速度にて使用されることが一般的であり、このような高速回転状態では、周辺を浮遊するごみやチリ等の異物はカラーホイール８０に付着しにくいことがあげられる。また、高速回転するカラーホイール８０にクリーニングパッド９０が常時摺接していると、磨耗によるカラーホイール８０の変形が発生しやすくなることが考えられる。
【００２６】
一例として、ＤＬＰプロジェクタの電源を入れて画像投影を開始するまでの期間に、上記クリーニングパッド９０をカラーホイール８０に摺接させて、カラーホイール８０のクリーニングを行うようにすることができる。
【００２７】
この場合、制御回路３０は、ＤＬＰプロジェクタの電源が入った後、カラーホイール駆動回路５０を制御して、カラーホイール８０の回転を開始させるとともに、クリーニングパッド移動機構部１２０を制御して、クリーニングパッド９０をカラーホイール８０に摺接する位置まで移動させる。クリーニングパッド９０は、回転するカラーホイール８０の表面に摺接し、付着しているごみやチリ等の異物を除去する。
そして、ＤＬＰプロジェクタ内の各種初期設定等が終了して画像の投射を開始する前に、制御回路３０は、クリーニングパッド移動機構部１２０を再度制御し、クリーニングパッド９０がカラーホイール８０の表面に摺接しない位置まで移動させ、画像投影を開始する。
【００２８】
図３は、カラーホイールに摺接するクリーニングパッドの形状を説明するための概略図で、図中、９０１はクリーニングパッドに形成された山部、９０２はクリーニングパッドに形成された谷部、９０３はカラーホイールとクリーニングパッドとの間に形成された間隙である。図３に示すように、クリーニングパッド９０のカラーホイール８０への摺接部は波型形状を成し、その波形形状を構成する山部９０１がカラーホイール８０の表面に摺接し、谷部９０２の部分は摺接せず、カラーホイール８０の表面との間に間隙９０３が形成される。
【００２９】
図４は、クリーニングパッドに形成した波形形状の好適な配設方向を説明するための図で、図中、Ｒはカラーホイール８０の回転方向、Ｌは一つの山部９０１（または一つの谷部９０２）の頂部が延伸する方向である。
【００３０】
図４に示すように、カラーホイール８０の回転により、カラーホイール８０上の特定の位置が最初にクリーニングパッド９０に摺接する位置をＡとするとき、位置Ａでは、クリーニングパッド９０の一つの山部９０１の頂部が延伸する方向Ｌと、カラーホイール８０の回転方向Ｒとの間で０でない所定の角度θを設ける。これにより、クリーニングパッド９０の山部９０１に対して、カラーホイール８０の表面領域ができるだけ多く摺接するようにして、ごみやチリ等の異物の除去効果を向上させる。すなわち、上記角度θを設けることにより、カラーホイール８０の表面に付着した異物が、山部９０１に接触することなく間隙９０３をすり抜けることを防いでいる。
【００３１】
また、クリーニングパッド９０に接触しているカラーホイール８０上の特定の点が、カラーホイール８０の回転によりクリーニングパッド９０から離れる位置をＢとするとき、位置Ｂでは、クリーニングパッド９０の上記方向Ｌが、カラーホイール８０の回転方向Ｒにほぼ一致するよう構成する。これにより、カラーホイール８０の回転によって発生する遠心力を最大限に利用して、クリーニングパッド９０の山部９０１で除去されたごみやチリ等の異物を、間隙９０３から周囲の空間に確実にかつ効果的に排出することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明してきたが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るＤＬＰプロジェクタの構成例を説明するための図である。
【図２】図１のランプから投射光学系に至る光路上の要素の具体的な構成例を説明するための図である。
【図３】カラーホイールに摺接するクリーニングパッドの形状を説明するための概略図である。
【図４】クリーニングパッドに形成した波形形状の好適な配設方向を説明するための図である。
【図５】従来のＤＬＰプロジェクタの構成例を説明するための図である。
【図６】ＤＬＰ方式に用いられるカラーホイールの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０…画像信号、２０…前処理回路、３０…制御回路、４０…ランプ駆動回路、５０…カラーホイール駆動回路、６０…ＤＭＤ、７０…ランプ、７１…リフレクタ（楕円鏡）、７２…ロッドレンズ、８０…カラーホイール、９０…クリーニングパッド、９１…ステッピングモーター、９２…ギア、９３…パッド支持機構、１００…光学系、１０１…コンデンサレンズ、１０２…ミラー（反射鏡）、１１０…投射光学系、１１１…投射レンズ、１２０…クリーニングパッド移動機構部、９０１…山部、９０２谷部、９０３間隙。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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