(57)【要約】【課題】  カラーホイールがＲＧＢＷの４種類のセグメントに周方向で分割されているタイプの単板式カラーホイール装置において、白セグメントを省略してその省略箇所を見かけ上の白セグメントとして形成して投映画像の明るさを上げるという対策を講じた場合に、カラーホイールに生じる回転バランスの不均衡を、部品を追加することなく修正する。【解決手段】  白セグメント１０４を省略することによって支持体２００のカラーホイール取付け面２１０に生じた空き領域Ｓの形成箇所で支持体２００の肉厚を他の箇所よりも厚肉化し、その厚肉化による重量増加分によりカラーホイールの回転バランスを調整する。厚肉化によって形成した膨出部２３０の周方向両端面２３１，２３２に、その両側のセグメント１０１，１０３を支持体２００の周方向で接触させる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過光を赤、緑、青、白の各色成分に分別する赤、緑、青、白の４種類のセグメントに周方向で分割されているリング状のカラーホイールが、支持体に具備されたカラーホイール取付け面に重なり状に取り付けられて上記支持体と共に軸線回りに回転駆動されるようになっている単板式カラーホイール装置において、
上記白セグメントを省略してその省略箇所を見かけ上の白セグメントとして形成し、その白セグメントを省略することによって上記支持体のカラーホイール取付け面に生じた空き領域の形成箇所が扇形に形作られ、その空き領域の形成箇所で上記支持体の肉厚を他の箇所よりも厚肉化することによって上記空き領域の形成箇所の全体に亘る扇形の膨出部を形成すると共に、その膨出部を形成したことに伴う上記空き領域の形成箇所の重量増加分により上記カラーホイールの回転バランスを調整してあり、
赤、緑、青の３種類のセグメントのそれぞれが外拡がりの扇形に形成されて互いに隣接する２つのセグメントの周方向端面同士が重なり合っており、上記膨出部に具備された段付状の周方向両端面の全体に、上記空き領域の形成箇所を挟む両側に振り分けて配備されている２種類のセグメントが上記支持体の周方向で各別に接触していることを特徴とする単板式カラーホイール装置。
【請求項２】
透過光を赤、緑、青、白の各色成分に分別する赤、緑、青、白の４種類のセグメントに周方向で分割されているリング状のカラーホイールが、支持体に具備されたカラーホイール取付け面に重なり状に取り付けられて上記支持体と共に軸線回りに回転駆動されるようになっている単板式カラーホイール装置において、
上記白セグメントを省略してその省略箇所を見かけ上の白セグメントとして形成し、その白セグメントを省略することによって上記支持体のカラーホイール取付け面に生じた空き領域の形成箇所でその支持体の肉厚を他の箇所よりも厚肉化して膨出部を形成すると共に、その膨出部を形成したことに伴う上記空き領域の形成箇所の重量増加分により上記カラーホイールの回転バランスを調整してあることを特徴とする単板式カラーホイール装置。
【請求項３】
上記空き領域の形成箇所を挟む両側に振り分けて配備されている２種類のセグメントが、厚肉化によって上記空き領域の形成箇所に形成された膨出部に、上記支持体の周方向で接触している請求項２に記載した単板式カラーホイール装置。
【請求項４】
上記空き領域の形成箇所が扇形に形作られていて、その空き領域の形成箇所の全体に亘って上記膨出部が形成されていると共に、その膨出部に具備された段付状の周方向両端面の全体に、上記２種類のセグメントが上記支持体の周方向で各別に接触している請求項３に記載した単板式カラーホイール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単板式カラーホイール装置、特にプロジェクタなどの光学系要素として用いられる単板式カラーホイール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式のプロジェクタが知られている（特許文献１参照）。ＤＭＤ及びＤＬＰはいずれもテキサスインスツルメンツ社の登録商標である。
【０００３】
特許文献１に記載されているプロジェクタの光学系の構成を図６に示してある。同図の光学系は、光源としての放電ランプ１からの可視光が楕円鏡２で反射することにより収束光線となってライトトンネル３に所定の入射角で入射し、その入射光がライトトンネル３の内壁で多重反射して出口に伝播する。そして、ライトトンネル３から出た出射光がカラーホイール４を通過することによってよって順次Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の波長を有する光に分別される。カラーホイール４を通過した光は、コンデンサレンズ５によって平行光線に変換され、反射鏡６，７で反射した後、ＤＭＤ８を照射する。ＤＭＤ８はカラーホイール４の回転、すなわちＲ、Ｇ、Ｂへの変換と同期するタイミングで駆動され、各画素を構成するミラーは、ＲＧＢデジタル画像データに基づきＲ、Ｇ、Ｂ光を反射する。ＤＭＤ８によりオン状態として反射されたＲ、Ｇ、Ｂ光は、投射光学系９により拡大投射されてスクリーン（不図示）上に画像として映し出される。
【０００４】
また、この特許文献１にはカラーホイール４の構成も示されており、その構成を図７に示してある。同図のカラーホイール４は、支持部材４１と、支持部材４１の外周に接着剤を用いて取り付けられた３つのフィルター部材４２，４３，４４とを含んでいる。支持部材４１の開口４５にはモータのロータが結合される。また、３つのフィルター部材４２，４３，４４のうち、１つは透過光を赤色成分に分別し、他の１つは透過光を緑色成分に分別し、残りの１つは透過光を青色成分に分別する。さらに、カラーホイール３４の外周複数箇所をカットして切り欠き部４６，４７，４８を形成してある。そして、これらの切り欠き部４６，４７，４８は、そこに照射される白色光をそのまま透過させるので、これらの切り欠き部４６，４７，４８を白のカラーフィルターと見ることができるので、白色の輝度を向上させることができるとされている。
【０００５】
他の従来例として、カラーホイールにバランシング装置を設けることが記載されている（特許文献２参照）。特許文献２に記載されているバランシング装置は、カラーホイールの支持体に設けた凹部によって形成されている。
【０００６】
一方、図４及び図５にさらに他の従来例を示してある。これらの従来例のカラーホイール１００はリング状に形成されていると共に、透過光を赤、緑、青、白の各色成分に分別する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、白（Ｗ）の４種類のガラス製のセグメント１０１，１０２，１０３，１０４に周方向で分割されている。そして、このカラーホイール１００が、円盤状の支持体２００の裏面に具備された円環状のカラーホイール取付け面（図に現れていない）に重なり状に取り付けられて支持体２００と共に軸線回りに回転駆動されるようになっている。そして、図４の事例では、支持体２００の適所にドリルホール２０１を形成することによってカラーホイール１００の回転バランスを微調整してあり、図５の事例では、支持体２００の外周に接着物２０２を設けることによってカラーホイール１００の回転バランスを微調整してある。なお、図４及び図５において、３００はモータ、４００は位置検出器である。
【０００７】
この構成の単板式カラーホイール装置において、透過光を白色成分に分別する白セグメント１０４の光透過率は４００〜７００ｎｍで平均９７％以上という高い値を示すけれども、透過ロスが３％になるため、その白セグメント１０４を省略してその省略箇所を見かけ上の白セグメントとして形成すると、投映画像の明るさ（ルーメン）を３％程度明るくすることが可能である。
【特許文献１】特開２００３３０７７０５号公報
【特許文献２】特開平１０−４８５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図４及び図５を参照して説明した従来例の単板式カラーホイール装置を採用したプロジェクタ、すなわちカラーホイール１００が、ＲＧＢＷの４種類のガラス製のセグメント１０１，１０２，１０３，１０４に周方向で分割されているタイプの単板式カラーホイール装置を採用したプロジェクタにおいて、投映画像を明るくすることを意図してカラーホイール１００の白セグメント１０４を省略してその省略箇所を見かけ上の白セグメントとして形成する一方で、カラーホイール１００にＲＧＢの３種類のセグメント１０１，１０２，１０３だけを残すようにすると、省略された白セグメント１０４が比較的重いガラス製であることなどによりカラーホイール１００の回転バランスが大きく損なわれることになり、図４に示したドリルホール２０１や図５に示した接着物２０２を設けるだけの回転バランス調整方法では、白セグメント１０４だけを省略することによって生じた回転バランスの不均衡を修正することが不可能である。
【０００９】
加えて、ＲＧＢＷの４種類のセグメント１０１，１０２，１０３，１０４に周方向で分割されているリング状のカラーホイール１００から白セグメント１０４だけを省略してその省略箇所を見かけ上の白セグメントとして形成すると、カラーホイール１００がその周方向の１箇所（白セグメント１０４の省略箇所）で欠除された形になってその両側の赤セグメント１０１と青セグメント１０３とが離れてしまうので、たとえば接着剤でＲＧＢの３種類のセグメント１０１，１０２，１０３が支持体２００のカラーホイール取付け面に接合されている場合には、それらのセグメント１０１，１０２，１０３の取付け状態が不安定になって回転方向や半径方向でのがたつきを生じやすくなるというおそれがある。
【００１０】
これに対し、特許文献１には、図７で示したようにカラーホイール４に白（Ｗ）のカラーフィルターとしての機能を有する切り欠き部４６，４７，４８を形成してそれらの切り欠き部４６，４７，４８を白セグメントすることが記載されているので、この技術を採用して投映画像を明るくすることが可能ではあるけれども、それらの切り欠き部４６，４７，４８は３つのセグメント４２，４３，４４の一部をカットすることにより形成してあるので、切り欠き部４６，４７，４８を形成するための複雑な工程を行うことが必要になる。また、特許文献２にはバランシング装置を凹部によって形成することが記載されているに過ぎない。
【００１１】
本発明は以上の状況の下でなされたものであり、カラーホイールがＲＧＢＷの４種類のセグメントに周方向で分割されているタイプの単板式カラーホイール装置において、白セグメントを省略してその省略箇所を見かけ上の白セグメントとして形成する一方で、カラーホイール１００にＲＧＢの３種類のセグメントだけを残すようにして投映画像の明るさを上げるという対策を講じた場合に、カラーホイールに生じる回転バランスの不均衡を、部品を追加することなく容易に修正することが可能になる単板式カラーホイール装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、上記対策を講じた場合にＲＧＢの３種類のセグメントの取付け状態が不安定化することを部品を追加することなく回避して、それらのセグメントが回転方向や半径方向でがたつかないようにすることのできる単板式カラーホイール装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る単板式カラーホイール装置は、透過光を赤、緑、青、白の各色成分に分別する赤、緑、青、白の４種類のセグメントに周方向で分割されているリング状のカラーホイールが、支持体に具備されたカラーホイール取付け面に重なり状に取り付けられて上記支持体と共に軸線回りに回転駆動されるようになっている単板式カラーホイール装置において、上記白セグメントを省略してその省略箇所を見かけ上の白セグメントとして形成し、その白セグメントを省略することによって上記支持体のカラーホイール取付け面に生じた空き領域の形成箇所でその支持体の肉厚を他の箇所よりも厚肉化して膨出部を形成すると共に、その膨出部を形成したことに伴う上記空き領域の形成箇所の重量増加分により上記カラーホイールの回転バランスを調整してある、というものである。
【００１４】
この構成であれば、白セグメントを省略し、その白セグメントの省略箇所を光が透過するように構成してあるので、光の透過ロスが無くなってそれだけ投映画像の明るさ（ルーメン）が向上する。その上、特許文献１に記載されているようなセグメントに対する複雑なカット加工を行うことなく投映画像の明るさを向上させることができるという利点がある。また、白セグメントを省略することによって支持体のカラーホイール取付け面に生じた空き領域の形成箇所でその支持体の肉厚を他の箇所よりも厚肉化して膨出部を形成し、その膨出部を形成したことに伴う空き領域の形成箇所の重量増加分により上記カラーホイールの回転バランスを調整してある、という構成を採用したことにより、上述したドリルホールや接着物を設けるだけ（図４又は図５参照）では不可能な回転バランスの不均衡の修正が、部品を追加することなく可能になる。
【００１５】
本発明では、上記空き領域の形成箇所を挟む両側に振り分けて配備されている２種類のセグメントが、厚肉化によって上記空き領域の形成箇所に形成された膨出部に、上記支持体の周方向で接触している、という構成を採用することが望ましい。これによれば、カラーホイールにおいて、省略された白セグメントの欠除箇所の両側に位置する２種類のセグメントが離れているとしても、それらのセグメントが膨出部に支持体の周方向で接触していることによって取付け状態が不安定になることを回避することが可能になり、そのためにセグメントの回転方向でのがたつきが防止される。
【００１６】
本発明では、上記空き領域の形成箇所が扇形に形作られていて、その空き領域の形成箇所の全体に亘って上記膨出部が形成されていると共に、その膨出部に具備された段付状の周方向両端面の全体に、上記２種類のセグメントが上記支持体の周方向で各別に接触していることが望ましく、これによれば、上記したセグメントの回転方向でのがたつきを防止する作用がさらに顕著に発揮されるだけでなく、白セグメントの欠除箇所の両側に位置する２種類のセグメントに加わる回転時の外向き荷重が膨出部によって受け止められるようになって支持体に対するセグメントの取付け状態がいっそう安定するという顕著な作用が発揮される。
【００１７】
本発明に係る単板式カラーホイール装置は、透過光を赤、緑、青、白の各色成分に分別する赤、緑、青、白の４種類のセグメントに周方向で分割されているリング状のカラーホイールが、支持体に具備されたカラーホイール取付け面に重なり状に取り付けられて上記支持体と共に軸線回りに回転駆動されるようになっている単板式カラーホイール装置において、上記白セグメントを省略してその省略箇所を見かけ上の白セグメントとして形成し、その白セグメントを省略することによって上記支持体のカラーホイール取付け面に生じた空き領域の形成箇所が扇形に形作られ、その空き領域の形成箇所で上記支持体の肉厚を他の箇所よりも厚肉化することによって上記空き領域の形成箇所の全体に亘る扇形の膨出部を形成すると共に、その膨出部を形成したことに伴う上記空き領域の形成箇所の重量増加分により上記カラーホイールの回転バランスを調整してあり、赤、緑、青の３種類のセグメントのそれぞれが外拡がりの扇形に形成されて互いに隣接する２つのセグメントの周方向端面同士が重なり合っており、上記膨出部に具備された段付状の周方向両端面の全体に、上記空き領域の形成箇所を挟む両側に振り分けて配備されている２種類のセグメントが上記支持体の周方向で各別に接触している、という構成を採用することによっていっそう具体化される。この発明の作用は、後述する実施形態を参照して詳細に説明する。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、カラーホイールがＲＧＢＷの４種類のセグメントに周方向で分割されているタイプの単板式カラーホイール装置において、白セグメントを省略してその省略箇所を見かけ上の白セグメントとして形成する一方で、カラーホイール１００にＲＧＢの３種類のセグメントだけを残すようにして投映画像の明るさを上げるという対策を講じた場合に、カラーホイールに生じる回転バランスの不均衡を、部品を追加することなく容易に修正することが可能になる。また、白セグメントを省略してその省略箇所を見かけ上の白セグメントとし、そのような見かけ上の白セグメントを光が透過するように構成して投映画像の明るさ（ルーメン）を向上させたので、投映画像の明るさを向上させるためにセグメントに複雑なカット工程を施すことが不要になるという利点がある。
【００１９】
また、本発明は、白セグメントを省略してその省略箇所を見かけ上の白セグメントとして形成するという対策を講じて投映画像の明るさを向上させているにもかかわらず、白セグメントを省略することによって支持体のカラーホイール取付け面に生じた空き領域の形成箇所でその支持体の肉厚を他の箇所よりも厚肉化して膨出部を形成し、その膨出部にその両側のセグメントを位置決めする機能を付与しているので、ＲＧＢの３種類のセグメントの支持体に対する取付け状態の安定性が保たれる。そのため、それらのセグメントが回転方向や半径方向でがたついたりすることが、部品を追加することなく防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は本発明に係る単板式カラーホイール装置の概略斜視図、図２は同装置の正面図、図３は図２のＩＩＩ矢視図である。
【００２１】
図１〜図３に示した単板式カラーホイール装置のカラーホイール１００は、図４及び図５を参照して説明した従来例の単板式カラーホイール装置のカラーホイール１００から白セグメント１０４（Ｗ）を省略してその省略箇所を見かけ上の白セグメント１０４’として形成する一方で、他のＲＧＢの３種類のセグメント１０１，１０２，１０３だけを残したものに相当している。そのため、カラーホイール１００の白セグメント省略箇所、すなわち見かけ上の白セグメント１０４’を光が透過するので、その見かけ上の白セグメント１０４’での光の透過ロスが無くなって投映画像の明るさ（ルーメン）が図４又は図４で説明した場合よりも３％程度明るくなる。
【００２２】
この実施形態において、円盤状の支持体２００の裏面に区画形成されているカラーホイール取付け面２１０は円環状であって、そのカラーホイール取付け面２１０に、ＲＧＢの３種類のセグメント１０１，１０２，１０３でなるカラーホイール１００が接着剤を用いて接合されている。また、支持体２００の中央に円形孔２２０が備わり、その円形孔２２０にステッピングモータ３００の回転軸３１０が圧入によって取り付けられている。
【００２３】
図２で判るように、ＲＧＢの３種類のセグメント１０１，１０２，１０３は外拡がりの扇形に形作られていて、それらのセグメント１０１，１０２，１０３の相隣接するもの同士は、両者の端面同士が重ね合わされて接着剤で接合されている。図２において、符号ａ，ｂはそのような接着剤による結合箇所を示している。また、図２で判るように、白セグメントを省略することによって支持体２００のカラーホイール取付け面２１０に生じた空き領域Ｓの形成箇所が外拡がりの扇形に形作られている。これは、省略した白セグメントが外拡がりの扇形に形作られていることによる。
【００２４】
次に、図２又は図３に示したように、上記空き領域Ｓの形成箇所では、支持体２００の肉厚Ｔ１が他の箇所よりも厚肉化されている。すなわち、支持体２００は空き領域Ｓの形成箇所全体の肉厚Ｔ１が、他の箇所の肉厚Ｔよりも厚くなっている。そして、その空き領域Ｓの形成箇所の全体に亘る外拡がりの扇形の膨出部２３０を形成してある。空き領域Ｓの形成箇所に上記のような膨出部２３０を形成すると、空き領域Ｓの形成箇所では、膨出部２３０の体積に見合うだけ重量が増加するので、このことを利用して、空き領域Ｓの形成箇所の膨出部２３０による重量増加分によりカラーホイール１００の回転バランスを調整してある。
【００２５】
ここで、白セグメントを省略したことに伴う回転バランスの不均衡を、上記した膨出部２３０を形成することによって修正する場合に、その膨出部２３０を空き領域Ｓの形成箇所の全体に亘って形成すると増加重量が過多になる場合には、その膨出部２３０の厚さを変更したり、支持体２００の半径方向での膨出部２３０の幅を変更したり、支持体２００の周方向での膨出部２３０の幅を変更したり、支持体２００の半径方向での膨出部２３０の位置を変更したりすることによって増加重量を調節すればよい。その場合に、支持体２００の周方向での膨出部２３０の幅は、空き領域Ｓの形成箇所の全体幅に合わせておくことが、後述するセグメント１０１，１０２，１０３の取付け状態の安定性を向上させる上で好ましい。
【００２６】
図例のように、空き領域Ｓの形成箇所の全体に亘る扇形の膨出部２３０を形成しておくと、図２のように、膨出部２３０に具備された段付状の周方向両端面２３１，２３２の全体に、空き領域Ｓの形成箇所を挟む両側に振り分けて配備されている２種類のセグメント１０１，１０３が支持体２００の周方向で各別に接触することになる。そのため、図４又は図５で説明した白セグメント１０４を省略しない場合と同様に、その膨出部２３０によって３種類のセグメント１０１，１０２，１０３の周方向での微少変位が阻止されて、カラーホイール１０の回転時にそれらのセグメント１０１，１０２，１０３の回転方向のがたつきが防止される。加えて、膨出部２３０が外拡がりの扇形に形成されているために、その膨出部２３０は、その両側のセグメント１０１，１０３が支持体２００の半径方向外側に変位することを阻止する機能も発揮する。したがって、全体として、セグメント１０１，１０２，１０３が膨出部２３０により確実に位置決めされてそれらのがたつきや微少変位が生じなくなり、カラーホイール１００の光学的性能の信頼性が保たれる。
【００２７】
図１に示したように、この実施形態では、支持体２００にドリルホール２０１を形成することによって回転バランスの微調整を行っている。この微調整は、図５に示したような接着物２０２を設けることによって行ってもよい。また、微調整の必要がなければ、ドリルホール２０１や接着物２０２を省略できることは勿論である。
【００２８】
実施形態で説明した単板式カラーホイール装置において、支持体２００は、硬くて重く、耐熱性に優れた材料、たとえば金属（黄銅）製や樹脂製とすることが可能であり、樹脂製する場合には、上記膨出部２３０を一体成形によって精度よく安価に形成することが可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る単板式カラーホイール装置の概略斜視図である。
【図２】同装置の正面図である。
【図３】図２のＩＩＩ矢視図である。
【図４】従来例の概略斜視図である。
【図５】他の従来例の概略斜視図である。
【図６】特許文献１に記載されているプロジェクタの光学系の構成図である。
【図７】特許文献１に記載されているカラーホイールの正面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１００  カラーホイール
１０１，１０２，１０３，１０４  赤、緑、青、白の４種類のセグメント
１０４’  見かけ上の白セグメント
２００  支持体
２１０  カラーホイール取付け面
２３０  膨出部
２３１，２３２  膨出部の端面
Ｓ  空き領域
【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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【図７】
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