(57)【要約】【課題】冷却効率の高いファン機能を持ち、且つ、小型化に対応することのできるカラーホイール及び当該カラーホイールを備える画像投影装置を提供する。【解決手段】発光素子を有するランプ５と、前記ランプ５の光軸方向の前面に配置され、前記ランプ５からの光を色分解して画像表示素子（ＤＭＤ８）上に照射する複数枚のカラーフィルタ１０を周方向に沿って順次備えた環状部Ｒを有するカラーホイール１と、前記画像表示素子（ＤＭＤ８）からの光を射出して、画像照射面上に画像を投写する投写レンズ９と、を備える画像投影装置（ＤＬＰ方式プロジェクタ１００）において、前記カラーホイール１は、複数枚の前記カラーフィルタ１０間の境界部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３…に沿って、前記ランプ５側の面から突出した羽根４１Ａ、４２Ａ、４３Ａ…を備えて構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプからの光を色分解して画像表示素子上に照射する複数枚のカラーフィルタを、周方向に沿って順次備えた環状部と、当該環状部よりも中心側に設けられ、前記環状部を支持する支持部と、を有するカラーホイールであって、
複数枚の前記カラーフィルタ間の境界部には、前記ランプ側及び前記画像表示素子側の面から、それぞれ突出した羽根が、前記境界部に沿って備えられ、
前記支持部には、前記ランプ側及び前記画像表示素子側の面から、それぞれ突出した複数枚の副羽根が備えられていることを特徴とするカラーホイール。
【請求項２】
ランプからの光を色分解して画像表示素子上に照射する複数枚のカラーフィルタを、周方向に沿って順次備えた環状部を有するカラーホイールであって、
複数枚の前記カラーフィルタ間の境界部には、前記ランプ側の面から突出した羽根が、前記境界部に沿って備えられていることを特徴とするカラーホイール。
【請求項３】
前記環状部よりも中心側に設けられ、前記環状部を支持する支持部を有し、
前記支持部には、前記ランプ側の面から突出した複数枚の副羽根が備えられていることを特徴とする請求項２に記載のカラーホイール。
【請求項４】
前記羽根は、前記境界部の前記画像表示素子側の面からも突出していることを特徴とする請求項２又は３に記載のカラーホイール。
【請求項５】
発光素子を有するランプと、前記ランプの光軸方向の前面に配置され、前記ランプからの光を色分解して画像表示素子上に照射する複数枚のカラーフィルタを周方向に沿って順次備えた環状部を有するカラーホイールと、前記画像表示素子からの光を射出して、画像照射面上に画像を投写する投写レンズと、を備える画像投影装置において、
前記カラーホイールは、複数枚の前記カラーフィルタ間の境界部に沿って、前記ランプ側の面から突出した羽根を備えることを特徴とする画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーホイール及び画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルやＤＭＤ（Digital Micromirror Device）などの画像表示素子によってランプからの光を変調し、それを拡大画像としてスクリーンなどに映し出す画像投影装置が知られている。このような画像投影装置には、色分解手段として、複数枚のカラーフィルタを有するカラーホイールが備えられている。カラーホイールは高速で回転しており、画像投影装置によって映し出されたカラー画像が、本来の色を有するものとして人間の目に映るようになっている。
【０００３】
ところで、ランプの光によって、カラーホイール周辺が過熱されるという問題がある。その対策として、冷却ファンを設けるという方法が考えられるが、この方法だと、画像投影装置の小型化が難しくなる。
【０００４】
そこで、既設の冷却ファンに替えて、カラーホイールが回転することを利用した画像投影装置の冷却方法が提案されてきた。具体的には、例えば、カラーホイールの回転によって発生した風を効率よく利用するために、カラーホイールを収容するカラーホイールケースの構造を工夫する方法（特許文献１）、風を効率よく発生させるために、カラーホイールの外側端部に羽根を設ける方法（特許文献２）、カラーホイールのカラーフィルタ支持円板の径と同等の径を有するファンを、当該カラーフィルタ支持円板に接着固定し、カラーホイールと一体的に回転させる方法（特許文献３）などがある。
【０００５】
また、カラーホイール周辺の放熱効率を高めるために、カラーホイールを収容するカラーホイールケースに凹凸を設ける方法なども提案されている（特許文献４）。
【特許文献１】特開２００１−１４２１４６号公報
【特許文献２】登実３０９１８１２号公報
【特許文献３】特開２００３−１５６７９６号公報
【特許文献４】特開２００２−９０８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような方法では、画像投影装置が十分に冷却できない、画像投影装置の小型化が困難になるなどの問題がある。具体的には、カラーホイールケースの構造を工夫する方法では、カラーホイールの回転だけによって発生する風を利用しても、カラーホイール周辺を十分に冷却するほどの風量は得られないという問題がある。カラーホイールの外側端部に羽根を設ける方法では、羽根の長さの分だけカラーホイールの径が大きくなるため、画像投影装置の小型化が難しくなるという問題がある。カラーホイールのカラーフィルタ支持円板と一体的に回転するファンを設ける方法では、画像投影装置の小型化が進むにつれ、カラーホイールの径が小さくなり、その結果、カラーフィルタ支持円板及びファンの径も小さくならざるを得ないため、カラーホイール周辺を十分に冷却するほどの風量は得られないという問題がある。また、カラーホイールケースに凹凸を設ける方法は、風などによって強制的に熱を拡散する方法ではないため、カラーホイール周辺を十分に冷却することができないという問題がある。
【０００７】
本発明の課題は、冷却効率の高いファン機能を持ち、且つ、小型化に対応することのできるカラーホイール及び当該カラーホイールを備える画像投影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ランプからの光を色分解して画像表示素子上に照射する複数枚のカラーフィルタを、周方向に沿って順次備えた環状部と、当該環状部よりも中心側に設けられ、前記環状部を支持する支持部と、を有するカラーホイールであって、複数枚の前記カラーフィルタ間の境界部には、前記ランプ側及び前記画像表示素子側の面から、それぞれ突出した羽根が、前記境界部に沿って備えられ、前記支持部には、前記ランプ側及び前記画像表示素子側の面から、それぞれ突出した複数枚の副羽根が備えられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、ランプからの光を色分解して画像表示素子上に照射する複数枚のカラーフィルタを、周方向に沿って順次備えた環状部を有するカラーホイールであって、複数枚の前記カラーフィルタ間の境界部には、前記ランプ側の面から突出した羽根が、前記境界部に沿って備えられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のカラーホイールであって、前記環状部よりも中心側に設けられ、前記環状部を支持する支持部を有し、前記支持部には、前記ランプ側の面から突出した複数枚の副羽根が備えられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載のカラーホイールであって、前記羽根は、前記境界部の前記画像表示素子側の面からも突出していることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、発光素子を有するランプと、前記ランプの光軸方向の前面に配置され、前記ランプからの光を色分解して画像表示素子上に照射する複数枚のカラーフィルタを周方向に沿って順次備えた環状部を有するカラーホイールと、前記画像表示素子からの光を射出して、画像照射面上に画像を投写する投写レンズと、を備える画像投影装置において、前記カラーホイールは、複数枚の前記カラーフィルタ間の境界部に沿って、前記ランプ側の面から突出した羽根を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、カラーホイールのカラーフィルタのランプ側の面に羽根を備えたので、カラーホイール周辺を過熱する原因であるランプの光が持つ熱を効率よく拡散できる。また、副羽根を備えて羽根の枚数を多くしたので、カラーホイールの回転によって発生する風の風量をより多くすることができる。そして、カラーホイールのカラーフィルタの画像表示素子側の面にも羽根と副羽根とを備えたので、カラーホイールの回転によって発生する風の風量をより一層多くすることができ、さらに、カラーホイール周辺全体に風を行き渡らせることができることとなって、冷却効率の高いファン機能を持ったカラーホイールを提供することができる。
【００１４】
また、羽根がカラーフィルタ間の境界部に沿って備えられているので、当該羽根の長さをカラーホイールの径と略同一にすることができることとなって、従来、使用されていないカラーフィルタ部分をファン機能として用いることにより、従来のファン機能を持ったカラーホイール以上の冷却効率を得ることができる。さらに、カラーホイールの小型化が進んで、例えば、本発明のカラーホイールの径が、従来のファン機能を持ったカラーホイールのカラーフィルタ支持円板の径と同等になったとしても、従来のファン機能を持ったカラーホイールと同等の冷却効率、すなわち、カラーホイール周辺を十分に冷却する程度の冷却効率を得ることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、カラーホイールのカラーフィルタのランプ側の面に羽根を備えたので、カラーホイール周辺を過熱する原因であるランプの光が持つ熱を効率よく拡散できることとなって、冷却効率の高いファン機能を持ったカラーホイールを提供す
ることができる。
【００１６】
また、羽根がカラーフィルタ間の境界部に沿って備えられているので、当該羽根の長さを大きくすることができることとなって、従来、使用されていないカラーフィルタ部分をファン機能として用いることにより、従来のファン機能を持ったカラーホイール以上の冷却効率を得ることができる。したがって、カラーホイールの小型化が進んでも、従来のファン機能を持ったカラーホイールと同等の冷却効率、すなわち、カラーホイール周辺を十分に冷却する程度の冷却効率を得ることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、副羽根を備えて羽根の枚数を多くしたので、カラーホイールの回転によって発生する風の風量をより多くすることができることとなって、より冷却効率の高いファン機能を持ったカラーホイールを提供することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、羽根がカラーホイールのカラーフィルタのランプ側の面だけでなく、画像表示素子側の面からも突出しているので、カラーホイールの回転によって発生する風の風量をより多くすることができ、さらに、カラーホイール周辺全体に風を行き渡らせることができることとなって、より一層冷却効率の高いファン機能を持ったカラーホイールを提供することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、カラーホイールのカラーフィルタのランプ側の面に羽根を備えたので、カラーホイール周辺を過熱する原因であるランプの光が持つ熱を効率よく拡散できることとなって、冷却効率の高いファン機能を持ったカラーホイールを備えた画像投影装置を提供することができる。
【００２０】
また、羽根がカラーフィルタ間の境界部に沿って備えられているので、当該羽根の長さを大きくすることができることとなって、従来、使用されていないカラーフィルタ部分をファン機能として用いることにより、従来のファン機能を持ったカラーホイール以上の冷却効率を得ることができる。したがって、カラーホイールの小型化が進んでも、従来のファン機能を持ったカラーホイールと同等の冷却効率、すなわち、カラーホイール周辺を十分に冷却する程度の冷却効率を得ることができることとなって、小型化に対応することのできる画像投影装置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】
【００２１】
以下、図を参照して、本発明にかかるカラーホイールおよび画像投影装置の最良の形態を詳細に説明する。
【００２２】
本実施の形態においては、画像投影装置として、ＤＬＰ方式プロジェクタを例示して説明する。
【００２３】
ＤＬＰ方式プロジェクタ１００は、例えば、図１に示すように、発光素子（図示略）や発光素子から発せられた光を反射させる反射鏡（図示略）などを備えるランプ５、ランプ５からの光を集光する集光レンズ６、集光レンズ６によって集光された光を色分解するカラーフィルタ１０を備えたカラーホイール１、カラーホイール１のカラーフィルタ１０によって色分解された光を平行光線にするフィールドレンズ７、フィールドレンズ７からの平行光線を、画像情報を担持した画像表示光に変換して出力する、角度制御が可能な数十万または数百万個以上の微細な鏡を備えた、画像表示素子としてのＤＭＤ８、ＤＭＤ８からの画像表示光を射出して、スクリーンなどに画像を投写する投写レンズ９などから構成されている。
【００２４】
集光レンズ６と、カラーホイール１と、フィールドレンズ７とは、ランプ５の光軸方向の前面側に、光軸に対して直交して配置されている。ＤＭＤ８は、当該ＤＭＤ８が備える微細な鏡によって、フィールドレンズ７からの光を、投写レンズ９に向けて反射すること
ができる位置に配置されている。
【００２５】
カラーホイール１は、例えば、図２及び図３に示すように、円板状を成しており、三枚のカラーフィルタ１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）を備えている。そして、カラーホイール１の中心部には、カラーホイール１を回転させる電動モータ（図示略）の回転軸２０と、回転軸２０に軸支された支持部としてのカラーフィルタ支持円板３０とが備えられている。回転軸２０は、ランプ５からの光の光軸に対して、平行に延びている。そして、カラーホイール１は、回転軸２０を中心に、電動モータの駆動力によって、高速で回転するよう構成されている。
【００２６】
カラーフィルタ１０は、例えば、図２及び図３に示すように、ランプ５からの白色光のうち、赤色光成分のみを透過するガラスによって形成された赤色カラーフィルタ１０ａと、緑色光成分のみを透過するガラスによって形成された緑色カラーフィルタ１０ｂと、青色光成分のみを透過するガラスによって形成された青色カラーフィルタ１０ｃとの三枚が備えられている。
【００２７】
各カラーフィルタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、それぞれ面積が略等しい扇形状をしており、カラーホイール１の周方向に沿って順次配設され、環状部Ｒを形成している。そして、環状部Ｒは、カラーフィルタ支持円板３０によって支持されている。
【００２８】
各カラーフィルタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ間の三つの境界部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は、例えば、図２及び図３に示すように、カラーフィルタ支持円板３０の外側端部に備えられた、三つのカラーフィルタフレーム３１、３２、３３によって覆われている。具体的には、例えば、カラーフィルタフレーム３２は、緑色カラーフィルタ１０ｂと青色カラーフィルタ１０ｃとの境界部Ｂ２に備えられている。カラーフィルタフレーム３２の長手方向に沿った両端面には、図３及び図４に示すように、緑色カラーフィルタ１０ｂの側縁部１１ｂ及び青色カラーフィルタ１０ｃの側縁部１１ｃとそれぞれ係合する略凹状の係合溝３２ｂ、３２ｃが設けられている。カラーフィルタフレーム３２の長さは、カラーフィルタ支持円板３０の外側端部からカラーフィルタ１０ｂ、１０ｃの外側端部までの距離と略同一となるよう設定されている。
【００２９】
なお、赤色カラーフィルタ１０ａと緑色カラーフィルタ１０ｂとの境界部Ｂ１と、青色カラーフィルタ１０ｃと赤色カラーフィルタ１０ａとの境界部Ｂ３とにそれぞれ設けられているカラーフィルタフレーム３１、３３は、カラーフィルタフレーム３２と略同一の形状をしている。
【００３０】
カラーフィルタフレーム３１、３２、３３には、例えば、図２〜図４に示すように、羽根４１、４２、４３が備えられている。具体的には、例えば、カラーフィルタ支持円板３０とカラーフィルタフレーム３２とのランプ５側の面及びＤＭＤ８側の面には、それぞれランプ５側及びＤＭＤ８側に突出した羽根４２Ａ、４２Ｂが設けられている。羽根４２（４２Ａ、４２Ｂ）の長さは、回転軸２０の外側端部からカラーフィルタフレーム３２の外側端部までの距離と略同一となるよう設定されている。羽根４２の幅は、カラーフィルタフレーム３２の幅と同一又はそれ以下となるよう設定されている。
【００３１】
なお、カラーフィルタフレーム３１、３３にそれぞれ設けた羽根４１（４１Ａ、４１Ｂ）、４３（４３Ａ、４３Ｂ）は、羽根４２と同様、ランプ５側の面とＤＭＤ８側の面とに設けられており、羽根４２と略同一の形状をしている。
【００３２】
カラーフィルタ支持円板３０には、例えば、図２〜図４に示すように、副羽根３５…が設けられている。具体的には、例えば、カラーフィルタ支持円板３０のランプ５側の面には、ランプ５側に突出した９枚の副羽根３５Ａ…が、カラーフィルタ支持円板３０のＤＭＤ８側の面には、ＤＭＤ８側に突出した９枚の副羽根３５Ｂ…が、回転軸２０を中心とした放射状に設けられている。副羽根３５Ａ、３５Ｂの長さは、回転軸２０の外側端部から
カラーフィルタ支持円板３０の外側端部までの距離と略同一となるよう設定されている。
【００３３】
以上説明した本発明のカラーホイール１によれば、カラーホイール１のランプ５側の面に羽根４１Ａ、４２Ａ、４３Ａを備えたので、カラーホイール１周辺を過熱する原因であるランプ５の光が持つ熱を効率よく拡散できる。また、副羽根３５Ａ…を備えて羽根の枚数を多くしたので、カラーホイール１の回転によって発生する風の風量をより多くすることができる。そして、カラーホイール１のカラーフィルタ１０のＤＭＤ８側の面にも羽根４１Ｂ、４２Ｂ、４３Ｂ及び副羽根３５Ｂ…を備えたので、カラーホイール１の回転によって発生する風の風量をより一層多くすることができ、さらに、カラーホイール１の周辺全体に風を行き渡らせることができることとなって、冷却効率の高いファン機能を持ったカラーホイール１及び当該カラーホイール１を備えるＤＬＰ方式プロジェクタ１００を提供することができる。
【００３４】
また、羽根４１、４２、４３を各カラーフィルタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ間の境界部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に沿って備え、副羽根３５…をカラーホイール支持円板３０の径に沿って備えたので、当該羽根の長さをカラーホイール１の径と略同一にすることができることとなって、従来、使用されていないカラーフィルタ１０部分をファン機能として用いることにより、従来のファン機能を持ったカラーホイール以上の冷却効率を得ることができる。さらに、カラーホイールの小型化が進んで、例えば、本発明のカラーホイール１の径が、従来のファン機能を持ったカラーホイールのカラーフィルタ支持円板の径と同等になったとしても、従来のファン機能を持ったカラーホイールと同等の冷却効率、すなわち、カラーホイール１周辺を十分に冷却する程度の冷却効率を得ることができる。
【００３５】
なお、本発明は、上記した実施の形態のものに限るものではない。
【００３６】
カラーホイール１に備えたカラーフィルタ１０を、赤色カラーフィルタ１０ａ、緑色カラーフィルタ１０ｂ、青色カラーフィルタ１０ｃとしたが、当該カラーフィルタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃに加えて、例えば、透明カラーフィルタなどを備えても良い。また、カラーホイール１の環状部Ｒを、各カラーフィルタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを備えるために、三つの領域に分けたが、領域の個数に制限はなく、各領域にカラーフィルタ１０が備えられていれば何個でも良い。
【００３７】
羽根４１、４２、４３と副羽根３５とを、カラーホイール１の両面、すなわち、ランプ５側の面及びＤＭＤ８側の面に備えたが、ＤＬＰ方式プロジェクタ１００を十分に冷却できるのであれば、ランプ５側の面のみに備えても良い。また、副羽根３５の枚数には制限は無く、羽根４１、４２、４３だけで、カラーホイール１周辺を十分に冷却できるのであれば、副羽根３５は設けなくても良い。
【００３８】
カラーホイール１には、羽根４１Ａと羽根４１Ｂとを一体的に、羽根４２Ａと羽根４２Ｂとを一体的に、羽根４３Ａと羽根４３Ｂとを一体的に備えたが、羽根４１Ａ、４２Ａ、４３Ａがランプ５側の面から突出するように、羽根４２Ａ、４２Ｂ、４３ＢがＤＭＤ８側の面から突出するように備えられていれば、別体として備えても良い。また、ランプ５側の面とＤＭＤ８側の面とで、突出する羽根４１、４２、４３の枚数を一致させる必要はない。具体的には、例えば、ランプ５側の面からは、羽根４１Ａ、４２Ａ、４３Ａの三枚が突出し、ＤＭＤ８側の面からは、羽根４１Ｂの一枚が突出するようにしても良い。
【００３９】
カラーフィルタフレーム３１、３２、３３を、カラーフィルタ支持円板３０と一体となるよう備えたが、別体として備えるようにしても良い。この場合、羽根４１、４２、４３の長さを、カラーフィルタ支持円板３０の外側端部から各カラーフィルタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの外側端部までの距離と略同一となるよう設定し、羽根４１、４２、４３を、カラーフィルタ支持円板３０には備えず、カラーフィルタフレーム３１、３２、３３だけに備えても良い。
【００４０】
カラーホイール１にカラーフィルタ支持円板３０を備えなくても良い。この場合、カラーフィルタフレーム３１、３２、３３の長さは、回転軸２０の外側端部から各カラーフィルタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの外側端部までの距離と略同一となるよう設定される。
【００４１】
また、カラーホイール１にカラーフィルタフレーム３１、３２、３３を備えなくても良い。この場合、羽根４１、４２、４３は、直接各カラーフィルタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ間の境界部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に固定される。
【００４２】
画像投影装置として、ＤＬＰ方式プロジェクタ１００を例示したが、色分解手段として、高速に回転するカラーホイールを備える装置であれば特に制限は無く、例えば、画像表示素子を液晶パネルとしたプロジェクタなどに備えても良い。
【００４３】
また、羽根４１、４２、４３及び副羽根３５の形状や高さ、カラーフィルタフレーム３１、３２、３３の幅などは任意であり、適宜に設定してよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態であるＤＬＰ方式プロジェクタの要部構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態であるカラーホイールのランプ側の面の正面図である。
【図３】本発明の実施の形態であるカラーホイールのランプ側の面の斜視図
【図４】本発明の実施の形態であるカラーホイールのフレームのランプ側の面の斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  カラーホイール
５  ランプ
６  集光レンズ
７  フィールドレンズ
８  ＤＭＤ（画像表示素子）
９  投写レンズ
１０  カラーフィルタ
２０  回転軸
３０  カラーフィルタ支持円板（支持部）
３５  副羽根
４１、４２、４３  羽根
１００  ＤＬＰ方式プロジェクタ（画像投影装置）
Ｒ  環状部
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３  境界部
【図１】
2006064784.tif 000003
【図２】
2006064784.tif 000004
【図３】
2006064784.tif 000005
【図４】
2006064784.tif 000006