(57)【要約】【課題】  ユーザがプロジェクタ本体を買い換えることなく、簡単に、複数のカラーフィルタの中から好みのものを選択して利用できることができるプロジェクタを提供することを目的とする。【解決手段】  本発明に係るモジュール式カラーホイール装置１６は、少なくとも青色光透過領域、赤色光透過領域、および緑色光透過領域を有するカラーフィルタ３０と、カラーフィルタ３０を回転させるモータ３２と、モータ３２の位置を検出する位置検出センサ３４と、これらを収容するユニットケース３６とを含んでいる。ユニットケース３６は、カラーフィルタ３０に光を入射させるための第１の光透過領域２３２と、カラーフィルタからの光を出射させるための第２の光透過領域２３４を含むものである。【選択図】    図１
2006113276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも青色光透過領域、赤色光透過領域、および緑色光透過領域を有するカラーフィルタと、このカラーフィルタを回転自在に収納するユニットケースとを有し、
ユニットケースは、カラーフィルタに光を入射させるための第１の光透過領域と、カラーフィルタからの光を出射させるための第２の光透過領域を含む、
モジュール式カラーホイール装置。
【請求項２】
第１、第２の光透過領域は、ユニットケースに形成された切欠部である、請求項１に記載のモジュール式カラーホイール装置。
【請求項３】
第１、第２の光透過領域は、光を透過する透明部材である、請求項１に記載のモジュール式カラーホイール装置。
【請求項４】
ユニットケースにはさらに、カラーフィルタの回転位置を検出するためのセンサを含む、請求項１に記載のモジュール式カラーホイール装置。
【請求項５】
ユニットケースはさらに、カラーフィルタを回転するためのモータを含む、請求項１に記載のモジュール式カラーホイール装置。
【請求項６】
モジュール式カラーホイール装置は、プロジェクタ内の回路素子と電気的な接続を行うためのソケットを含む、請求項１ないし５いずれか１つに記載のモジュール式カラーホイール装置。
【請求項７】
請求項１ないし６いずれか１つに記載のモジュール式カラーホイール装置を交換可能に取り付けるプロジェクタであって、モジュール式カラーホイール装置が取り付けられたとき、カラーフィルタを回転させ、そこに光源からの光を入射させることで、カラーフィルタから順次光の３原色を出射させ、この出射された光を変調して投影画像を形成する、プロジェクタ。
【請求項８】
プロジェクタは、モジュール式カラーホイール装置を挿入するための挿入口を有する、請求項７に記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モジュール式カラーホイール装置に関し、特に、ディジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micro-Mirror Device：以下、ＤＭＤという）を利用したプロジェクタのカラーホイール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、ＤＭＤを用いたプロジェクタについて例えば特許文献１を開示している。これによれば、光源からの光は、リフレクタによって反射され、その反射光が、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のカラーフィルタを周方向に配置した透過型フィルタに入射される。カラーフィルタは、一定速度で回転され、そこからＲ、Ｇ、Ｂに分離された光が順次出射される。この光は、ＤＭＤを照明し、そこで空間変調された光が投影レンズを介してスクリーン上に映し出されるようになっている。
【０００３】
特許文献２は、このようなカラーフィルタを配列したカラーホイールを移動する技術を開示している。カラーホイールの移動により、光源からの光のすべてをカラーホイールに透過させたり、または、その一部を透過させたりしている。これにより、カラーモードまたは白黒モード（あるいはグレイスケール）の投射映像の表示を可能としている。
【０００４】
さらに、カラーホイールのすべての領域を３原色のカラーフィルタにより構成する場合、その明るさが不足しがとなる。これを回避するために、３原色フィルタに加えて、光源からの白色光をそのまま透過するフィルタが形成されたカラーホイールが使用されている。
【０００５】
しかし、カラーホイールに部分的に白色光を透過させる領域を設けると、カラーコントラストが減少してしまう。このような課題を解決するために、本出願人は、特願２００３−９０２９０号において、図８に示すように、カラーフィルタの色比率の異なる２つのカラーホイールＷ１、Ｗ２を用意する。例えば、一方のカラーホイールＷ１がＲ、Ｇ、Ｂの３原色のカラーフィルタから構成され、他方のカラーホイールＷ２が、これに白色光のカラーフィルタを追加している。そして、いずれかのカラーホイールをライトトンネルの光路内に挿入されるように、回転軸と直交する方向Ｓ１、Ｓ２に移動させ、投影映像モードを可変できるようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特許３１２１８４３号
【特許文献２】特開平９−１６３３９１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図８に示すカラーホイールの場合、色比率の異なる複数のカラーフィルタを予め用意し、これらのカラーフィルタをプロジェクタ内に固定して出荷しなければならない。このため、新たに設計されたカラーホイールが出現しても、これと交換して使用することはできない。もし、そのようなカラーホイールを使用したい場合には、新たにプロジェクタを買い換えなければならず、ユーザにとっては不経済、かつ不便でもあった。さらに、プロジェクタをホームシアターとして利用する場合には、ユーザの好みが多岐にわたり、これを満足する映像表示モードを実現するためには、より多くのカラーフィルタを用意し、これらすべてをプロジェクタ内に配さなければならない。そうすると、コストが非常に高くなり、かつ、カラーフィルタの占有スペースによりプロジェクタの小型化、軽量化が難しくなる。
【０００８】
一方、特許文献２は、カラーホイールを移動させる機構を必要とするため、それによる部品点数の増加がコスト高の原因となる。さらに、カラーホイールを移動させるためのスペースが必要となり、その結果、プロジェクタの小型化が望めないという課題がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、ユーザがプロジェクタを買い換えることなく、簡単に、複数のカラーフィルタの中から、好みのものを選択して利用できることができるプロジェクタを提供することを目的とする。
さらに本発明は、小型化、軽量化および低コスト化が可能なプロジェクタを提供することを目的とする。
さらに本発明は、そのようなプロジェクタにおいて簡単に取り外しができる、モジュール式の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】
【００１０】
本発明に係るモジュール式カラーホイール装置は、少なくとも青色光透過領域、赤色光透過領域、および緑色光透過領域を有するカラーフィルタと、このカラーフィルタを回転自在に収納するユニットケースとを有し、ユニットケースは、カラーフィルタに光を入射させるための第１の光透過領域と、カラーフィルタからの光を出射させるための第２の光透過領域を含むものである。
【００１１】
好ましくは、第１、第２の光透過領域は、ユニットケースに形成された切欠部である。あるいは、第１、第２の光透過領域は、光を透過する透明部材であってもよい。さらに、ユニットケースは、カラーフィルタの回転位置を検出するためのセンサや、カラーフィルタを回転するためのモータを含むものであっても良い。さらにモジュール式カラーホイール装置は、プロジェクタ内の回路と電気的な接続を行うためのソケットを含む。
【００１２】
本発明に係るプロジェクタは、上記したモジュール式カラーホイール装置を交換可能に取り付けるものであって、モジュール式カラーホイール装置が取り付けられたとき、カラーフィルタを回転させ、そこに光源からの光を入射させることで、カラーフィルタから順次光の３原色を出射させ、この出射された光を変調して投影画像を形成する。好ましくは、モジュール式カラーホイール装置を搭載し、または交換するため、プロジェクタには、カラーホイール装置用の挿入口が形成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、カラーホイール装置をモジュール式とし、プロジェクタに対し着脱自在な構成とすることで、ユーザは、色比率の異なる複数のカラーホイール装置の中から所望のものを選択し、これをプロジェクタに用いることができる。これにより、ユーザは、プロジェクタを買い換えることなく、自分の嗜好にあった映像表示モードを簡単に実現することができる。一方、プロジェクタにおいても、従来のように複数のカラーホイールを予めすべて搭載する必要はなく、またカラーホイールを移動させる機構も必要がないため、安価で小型な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】
【００１４】
本発明に係るプロジェクタは、ＤＭＤを利用したプロジェクタにおいて実施される。以下、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【００１５】
図１は、ディジタルマイクロミラーを用いたプロジェクタの光学系を示す図である。同図において、１０は白色光源のアーク（発光点）、１２は集光ミラーとしての楕円ミラー、１４は光学部品であるライトトンネル、１６はモジュール式のカラーホイール装置、１８はコンデンサレンズ、２０は折り返しミラーとしての平面ミラー、２２は第２の折り返しミラーとしての球面ミラー、２４はＤＭＤ（ディジタルマイクロミラーデバイス）、２６はＤＭＤの前面に配される第２のコンデンサレンズ、２８は投影レンズである。
【００１６】
モジュール式カラーホイール装置１６は、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタを外周方向に配列させたカラーフィルタ３０と、カラーフィルタ３０を回転させるモータ３２と、カラーフィルタ３０の回転位置を検出する位置検出センサ３４とを含むユニットケース３６を備えている。モジュール式カラーホイール装置１６は、ユニットケース３６をＹ方向に移動させ、プロジェクタから着脱できる構成になっている。これにより、カラーフィルタの色比率が異なる複数のカラーホイール装置を用意し、その中から所望のカラーホイール装置を選択し、これをプロジェクタに搭載することができる。
【００１７】
ＤＭＤ２４は、２次元的に配列した各ピクセルが微小なミラーから構成され、各ピクセルの直下に配置されたメモリー素子による静電界作用によって微小ミラーの傾きを制御し、反射光の反射角度を変化させることで、オン／オフ状態を作る反射形表示素子である。ピクセルがオフ状態では、ピクセルの微小ミラーによる反射光が投影レンズに入射せず、ピクセルがオン状態では、ピクセルの微小ミラーによる反射光が投影レンズに入射してスクリーンに画像を形成するように光学系部品が配置されている。なお、各ピクセルの微小ミラーのオン時の傾き角は、ＤＭＤの光線の入射面に対して１０から１２度程度と決められている。
【００１８】
光源１０からの光は、ライトトンネル１４を介して、モジュール式カラーホイール装置１６に入射され、そこで順次Ｒ、Ｇ、Ｂの光に分離され、それがＤＭＤ２４を照明する。ＤＭＤ２４によって反射されたオン状態の光が投影レンズ２８により拡大され、スクリーン上に映し出される。
【００１９】
図２は、本実施例に係るプロジェクタの外観構成を示す斜視図である。プロジェクタ本体１００の内部には、図１に示す光学系および回路基板等が収容されている。プロジェクタ本体１００の前面１０２には、投影レンズ２８が配され、その側方にスリット状の孔を含む排気口１０４が形成されている。プロジェクタ１００の上面１１０６には、モジュール式カラーホイール装置１６を挿入するための挿入口１０８が形成されている。挿入口１０８に近接して、排出ボタン１１０が設けられている。排出ボタン１１０は、公知の機構を用い、ボタンを押下することで、プロジェクタ本体１００に取り付けられたモジュール式カラーホイール装置１６を排出させる。さらに上面１０６には、ユーザからの指示を入力するための操作スイッチ１１２が設けられている。なお、カラーホイール装置１６が未搭載のとき、プロジェクタ本体１００内に、ゴミや塵等が混入するのを防止するため、挿入口１０８をカバーする蓋を取り付けることが望ましい。
【００２０】
図３に、モジュール式カラーホイール装置の外観構成を示す斜視図である。同図において、ユニットケース３６は、円形状の第１の主面２００、第１の主面に対向する円形状の第２の主面２１０、第１の主面と第２の主面を連結する外周面２２０とを有する。好ましくは、第１、第２の主面２００、２１０および外周面２２０は、透明なプラスチック部材または樹脂から構成される。第１、第２の主面２００、２１０および外周面２２０によって、内部に円筒状の空間が形成され、そこにカラーフィルタ３０およびモータ３２が配される。
【００２１】
第１、第２の主面２００、２１０および外周部２２０には、扇形状の切欠部２３０が形成されている。切欠部２３０は、カラーフィルタ３０のフィルタ部分を露出させ、第１の主面２００側において光を入射するための第１の光透過領域２３２を形成し、第２の主面２１０側において光を出射するための第２の光透過領域２３４を形成する。また、第１の主面２００上に、ソケット２４０が取り付けられている。ソケット２４０は、後述するように、プロジェクタ本体１００内の回路とモータ３２および位置検出センサ３４との電気的接続を形成する。
【００２２】
図４にモジュール式カラーホイール装置とプロジェクタ本体との接続関係を示す。カラーホイール装置１６が挿入口１０８（図２を参照）を介してプロジェクタ本体１００内に挿入される。ユニットケース３６が所定の位置まで押圧されると、ソケット２４０が、本体内に配されたコネクタ３１０と嵌合し、カラーホイール装置１６とプロジェクタ本体との電気的接続が形成される。第１の主面２００上に形成されたソケット２４０は、内部に配されたフレキシブル基板２５０によってモータ３２および位置検出センサ３４と電気的に接続されている。
【００２３】
モータ制御回路３００は、コネクタ３１０およびソケット２４０を介して、モータ３２を駆動するための駆動信号を供給する。これにより、カラーフィルタ３２がモータ３２によって回転される。光源からの白色光Ｌｉｎが、第１の光透過領域２３２からカラーフィルタ３０に略直角に入射され、第２の光透過領域２３４からＲ、Ｇ、Ｂの光Ｌｏｕｔが順次出射される。カラーフィルタ３０の回転角は、位置検出センサ３４によって検出される。位置検出センサ３４は、例えば、カラーフィルタ３０の１回転につき１つのリセットパルスを出力し、このセンサ出力が、ソケット２４０およびコネクタ３１０を介してモータ制御回路３００へ供給される。センサ出力はまた、図示しない映像処理装置にも入力され、そこで各色に対応した映像信号処理が行われる。
【００２４】
モータ制御回路３００は、カラーフィルタ３０のどの色のフィルタに光が入射されているのかを検出し、ＤＭＤ２４と同期するようにモータ３２を制御する。、モータの制御回路３００は、図示しないフェーズロックループ回路（ＰＬＬ回路）によりモータ３２の同期制御を行うことができる。
【００２５】
また、ユーザは、入力部１１２を介して、取り付けられたカラーフィルタの設定条件により、明るさ重視の設定、色合い重視の設定などの違いに応じたモータ回転数の選択の指示を行うことができる。この入力は、リモコンから行うようにしてもよい。
【００２６】
図５は、カラーフィルタの構成例を示す図である。図５（ａ）は、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ４００、図５（ｂ）は白色（Ｗ）を追加したカラーフィルタ４１０である。白色（Ｗ）の部分は、光源からの白色光を透過すればよいので、透明部材を用いる代わりに空洞であってもよい。図５（ｃ）は、Ｒの割合を大きくしたカラーフィルタ４２０で、投影映像に演色性を持たせることができる。図５（ｄ）は、すべてが白色（Ｗ）のカラーフィルタ４３０であり、白黒の表示を行うことができる。但し、白黒の表示を行う場合には、モジュール式カラーホイール装置１６をプロジェクタ本体内に取り付けなくとも、同様の表示を行うことができる。このようなカラーフィルタを有するカラーホイール装置を用意し、ユーザは所望の映像モードを任意に選択し、使用することができる。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。第１の実施例では、モジュール式カラーホイール装置１６が、ユニットケース３６内にモータ３２および位置検出センサ３４を含んでいるが、第２の実施例は、カラーホイール装置がモータおよび位置検出センサを包含しないものである。図６に、第２の実施例に係るモジュール式カラーホイール装置の構成を示す。
【００２８】
プロジェクタ本体１００側にモータ３２が固定され、モータ３２の回転軸３２ａにカラーフィルタを保持するための円形状のチャック５００が設けられている。チャック５００の外周には、溝５１０が形成され、この溝５１０内に径方向に移動可能な保持爪５２０が収容されている。保持爪５２０は、溝５１０内においてバネ５３０によって外側に付勢されている。
【００２９】
一方、モジュール式カラーホイール装置は、単一のカラーホイール５５０（カラーフィルタと同義である）から構成される。カラーホイール５５０の中心部には、円形状の貫通孔５６０が形成されている。この貫通孔５６０内にチャック５００を挿入することで、カラーホイール５５０が取り付けられる。取り外すときは、保持爪５２０を内側に押圧することで、貫通孔５６０からチャック５００を離脱させる。
【００３０】
第２の実施例によれば、カラーフィルタを交換するだけで、プロジェクタの映像モードを任意に変更することができる。第１の実施例よりも、より低コストで、かつ簡単な構成である。
【００３１】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。第１の実施例では、ユニットケース３６に切欠部２３０を形成することにより、第１、第２の光透過領域２３２、２３４を形成したが、第３の実施例では、図７に示すように、少なくとも切欠部２３０の第１、第２の主面に相当する部分を透明部材６００により構成する。透明部材６００により第１、第２の光透過領域２３２、２３４を形成し、ユニットケース３６内を実質的に密閉空間とすることで、ユニットケース３６内にゴミや塵などが混入するのを防止でき、かつ、カラーホイール装置の交換等の取り扱い時に、カラーフィルタ３０が破損するのを防止することができる。
【００３２】
このように、モジュール式カラーホイール装置をユニット化して、プロジェクタ本体に簡単に取り付けまたは取り外すことができるため、カラーパターンの異なったカラーホイールをユーザが任意に選択することが可能となり、明るさ重視の光照射と色合い重視の光照射などを容易に切り替えることが可能となる。
【００３３】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、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。特に、カラーフィルタの形状や色比率等は適宜変更可能であり、上記実施例に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明にモジュール式カラーホイール装置は、ディジタルマイクロミラー式の前面投射型プロジェクタや背面投射型プロジェクタに利用され、特に、ホームシアター用プロジェクタにおいて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例に係るプロジェクタの光学系を示す図である。
【図２】本実施例に係るプロジェクタの外観を示す斜視図である。
【図３】モジュール式カラーホイール装置の外観を示す斜視図である。
【図４】モジュール式カラーホイール装置との接続関係を示す図である。
【図５】カラーフィルタの構成例を示す図である。
【図６】第２の実施例に係るモジュール式カラーホイール装置を示す図である。
【図７】第２の実施例に係るモジュール式カラーホイール装置を示す図である。
【図８】従来のカラーフィルタの例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０：光源                        １６：モジュール式カラーホイール装置
２４：ＤＭＤ                      ２８：投影レンズ
３０：カラーホイール              ３２：モータ
３４：位置検出センサ              ３６：ユニットケース
１００：プロジェクタ本体        １０８：挿入口
１１０：排出ボタン              ２００：第１の主面
２１０：第２の主面              ２２０：外周面
２３０：切欠部                  ２３２：第１の光透過領域
２３４：第２の光透過領域        ２４０：ソケット
３１０：コネクタ                ５００：チャック
【図１】
2006113276.tif 000003
【図２】
2006113276.tif 000004
【図３】
2006113276.tif 000005
【図４】
2006113276.tif 000006
【図５】
2006113276.tif 000007
【図６】
2006113276.tif 000008
【図７】
2006113276.tif 000009
【図８】
2006113276.tif 000010