JP2006323116A - カラーホイール、カラーホイール装置及びプロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転バランス及び製造性などを向上したカラーホイールを提供する。
【解決手段】カラーホイール要素3r，3g，3bを、透光部rwがフィルタ部gf，bfに対向し、透光部gwがフィルタ部rf，bfに対向し、透光部bwがフィルタ部rf，gfに対向するように重ね合わせ、フィルタ部rfをフィルタ部gf，bfに対して、フィルタ部gfをフィルタ部rf，bfに対して、フィルタ部bfをフィルタ部rf，gfに対して、それぞれ周方向の所定位置に配置するようにカラーホイール３を形成する。カラーホイール３の回転バランスを向上できることに併せて、フィルタ部の蒸着を同一のガラス円板上に繰り返す必要がなく、製造性を向上できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、照射された光を所定の色光に変換するフィルタ部を備えたカラーホイール、これを有するカラーホイール装置及びこれを備えたプロジェクタ装置に関する。

従来、ＤＭＤ(Digital Micromirror Device(商品名))を備えたプロジェクタなどのプロジェクタ装置は、白色光源からの白色光を、回転するカラーホイールを透過させることで赤(Ｒ)、緑(Ｇ)及び青(Ｂ)などの色光に時分割し、これら色光についてそれぞれＤＭＤにより画像信号などに基づき光変調をして、この光変調された色光を投射光学系としての投射レンズ装置を介してスクリーンなどの投射面に投射する。

そして、投射面上の投射像は、色光毎に時分割で別々に投射されるが、各色光の投射像の投射を高速で切り換えることにより、投射像を観察する人間の目の残像効果により、あたかも各色光の色彩が合成された映像として視認できる。

上述のようなカラーホイールは、同心の円弧を内周と外周とにそれぞれ有し、厚みと半径とが等しい扇形の複数枚の薄いガラス板(セグメント板)と、これらガラス板が円弧の中心を一致させて環状に周方向に配置されるように支持する円板状の支持板すなわちハブとから構成され、隣接する各ガラス板同士は径方向に端縁が互いに接着剤により貼り合わされ、また、各ガラス板と支持板との間も接着剤により貼り合わされている。

すなわち、カラーホイールは、中心に円板状の支持板が配置され、その周囲のガラス板面が環状に配置され、全体として薄い円板状となっている。

そして、各ガラス板は、白色光から所定の色光を透過するように予め誘電多層膜を蒸着したフィルタ面が形成されてカラーフィルタとなり、光透過特性が異なるフィルタ面がカラーホイールの周方向に隣接するように配設されている。

このようなカラーホイールを有するカラーホイール装置は、支持板がモータの出力部に連結され、フィルタ面が光源からの照射光に順次挿入されるように高速で回転されているため、白色の照射光は、フィルタ面によりカラーホイールの回転速度とフィルタ面の回転方向の幅とに応じた速さで、時分割に異なる色光に変調されてカラーホイールから出射する。

しかしながら、上述のカラーホイール装置では、扇形状のガラス板の繋ぎ合わせの精度、あるいは各ガラス板の製造精度によりカラーホイールが真円にならないことがあり、回転がアンバランスであったり、あるいは繋ぎ合わせ目の段差などにより、回転時に風切音が発生したりするおそれがあるという問題点がある。

このような問題点を解消するため、１枚もののガラス円板上の周方向の所定の位置に赤(Ｒ)、緑(Ｇ)及び青(Ｂ)のフィルタ部を蒸着などにより順次形成したカラーホイールが知られている。そして、このように構成することにより、扇形状のガラス板を繋ぎ合わせてカラーホイールを形成する場合と比較して、カラーホイールをより真円に近く製造でき、かつ、繋ぎ合わせ目がないため風切音も抑制できる（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−３４１１３３号公報（第３頁、図１）

しかしながら、上述のカラーホイールでは、フィルタ部の形状に応じたメタルマスクを作成し、同一のガラス円板上にそれぞれのフィルタ部を蒸着して成膜する工程を繰り返さなければならず、製造に時間を要するとともに、各フィルタ部同士の境界部分にずれが生じるおそれがあるなど、製造性が良好でないという問題を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、回転バランス及び製造性などを向上したカラーホイール、これを有するカラーホイール装置及びこれを備えたプロジェクタ装置を提供することを目的とする。

請求項１記載のカラーホイールは、照射された光を所定の色光に変換するフィルタ部を周方向の所定の位置に有し、互いに重ね合わせて固定された板状の複数のカラーホイール要素を備え、前記各カラーホイール要素は、それぞれの前記フィルタ部が他のカラーホイール要素のフィルタ部に対し周方向の所定位置に配置されるものである。

そして、照射された光を所定の色光に変換するフィルタ部を有する各カラーホイール要素を、フィルタ部が他のカラーホイール要素のフィルタ部に対し周方向の所定位置に配置されるように互いに重ね合わせて固定することで、照射された光を周方向に異なる色光に変換するとともに、例えば複数のフィルタ部を繋ぎ合わせて形成する場合よりも回転バランスなどが向上することに併せて、例えば１枚のカラーホイールに複数のフィルタ部を形成する場合よりも製造性が向上される。

請求項２記載のカラーホイール装置は、請求項１記載のカラーホイール装置において、各カラーホイール要素は、重ね合わせ時の位置決め用の位置決め孔部をそれぞれ有しているものである。

そして、各カラーホイール要素の重ね合わせ時に位置決め孔部により位置決めすることで、フィルタ部の位置合わせなどが容易となり、カラーホイールの製造性がより向上される。

請求項３記載のカラーホイール装置は、請求項１または２記載のカラーホイールと、このカラーホイールを回転させるモータとを具備したものである。

そして、回転バランス及び製造性などを向上した請求項１または２記載のカラーホイールを備えることで、カラーホイールの安定した回転が可能になるとともに、製造性が向上する。

請求項４記載のカラーホイール装置は、請求項３記載のカラーホイール装置において、各カラーホイール要素の位置決め孔部に挿入されてこれらカラーホイール要素の重ね合わせ状態での位置決めをする位置決めピンを備え、この位置決めピンを支持する位置決めピン支持体を具備したものである。

そして、位置決めピン支持体に支持された位置決めピンを位置決め孔部に挿入することでカラーホイール要素が相互に容易に位置決めされ、かつ、位置決めピンにより、カラーホイール要素が回転軸の周りに相互に回転し、重ね合わせた際の位置が相互にずれることが防止される。

請求項５記載のカラーホイール装置は、請求項４記載のカラーホイール装置において、位置決めピン支持体と一体に設けられ、カラーホイールを支持するカラーホイール支持体を具備したものである。

そして、カラーホイールを支持するカラーホイール支持体と位置決めピン支持体とを一体に設けることにより、カラーホイール要素の相互の位置決めと同時にカラーホイールが支持される。

請求項６記載のカラーホイール装置は、請求項３ないし５いずれか一記載のカラーホイール装置において、互いに重ね合わされたカラーホイール要素をカラーホイールの外周部にて重ね合わせ方向に挟み込むカラーホイール挟持手段を具備したものである。

そして、互いに重ね合わされたカラーホイール要素を、カラーホイールの外周部にてカラーホイール挟持手段により重ね合わせ方向に挟み込むことで、カラーホイールが高速で回転した際に各カラーホイール要素間に空気が入り込んだりしてカラーホイールが重ね合わせ方向に揺らぐことが確実に防止される。

請求項７記載のカラーホイール装置は、請求項６記載のカラーホイール装置において、カラーホイール挟持手段は、カラーホイールの光軸方向前側と後側とのいずれか一方に開口されるようにこのカラーホイールの回転方向に沿って環状に形成され回転バランサが内部に配置される溝部を外周部に備えているものである。

そして、カラーホイールの光軸方向前側と後側とのいずれか一方に開口されるようにカラーホイールの回転方向に沿ってカラーホイール挟持手段の外周部に環状に形成した溝部の内部に回転バランサを配置することにより、カラーホイールの回転時に回転バランサが溝部内でバランスを取り、カラーホイールの回転バランスが容易に取られる。

請求項８記載のカラーホイール装置は、請求項７記載のカラーホイール装置において、溝部は、カラーホイールの外周側の壁部が開口側から内部へとカラーホイール挟持手段の外周方向に拡開状に形成されているものである。

そして、溝部のカラーホイール外周側の壁部を、開口側から内部へと拡開状に形成することにより、カラーホイールの回転時に回転バランサに対して溝部のカラーホイール外周側の壁部に沿って溝部の内部側へ向かう力が作用するので、回転バランサが溝部内に安定して保持される。

請求項９記載のプロジェクタ装置は、光源と、この光源から照射された光を複数の色光に変換する請求項３ないし８いずれか一記載のカラーホイール装置と、このカラーホイール装置のカラーホイールにより変換された色光を変調する光変調手段と、この光変調手段により変調された光を投射する投射光学系とを具備したものである。

そして、カラーホイールの安定した回転が可能で製造性が向上する請求項３ないし８いずれか一記載のカラーホイール装置を備えることで、画質の向上、騒音の抑制及び製造性の向上などが図られる。

本発明によれば、回転バランス及び製造性などを向上できる。

以下、本発明の第１の実施の形態のプロジェクタ装置の構成を図１ないし図４を参照して説明する。

図４において、１はプロジェクタ装置で、このプロジェクタ装置１は、光源としてのランプ２と、このランプ２から照射された光を時分割で各色光に変換するカラーホイール３を備えたカラーホイール装置としてのカラーホイールユニット４、このカラーホイールユニット４により変換された各色光の照度を均一化して導く照明光学系５、この照明光学系５で導かれた光を変調させる光変調手段としての表示素子すなわち表示デバイスであるＤＭＤ(Digital Micromirror Device(商品名))６、及び、このＤＭＤ６で変調された光線を図示しないスクリーンへと投射する投射光学系としてのレンズ鏡筒である投射レンズ装置７などを備えている。そして、このプロジェクタ装置１は、照明光学系５及びＤＭＤ６などが本体部としての図示しないフレーム体に取り付けられ、かつ、ランプ２、カラーホイールユニット４及び投射レンズ装置７などとともに外装筐体８内に収容されている。

なお、以下、ランプ２からスクリーンに向かう光線の光軸Ｏに沿って、スクリーン側を前側、ランプ２側を後側とし、光軸Ｏの後側から前側に向かって左右方向をそれぞれ左右方向として説明する。

ランプ２は、ハロゲンランプなどの白熱電球、あるいはメタルハライドランプなどの放電ランプである。

カラーホイール３は、例えば透過型のもので、図１に示すように、内径寸法、外径寸法及び厚み方向などが略等しいガラス板などで円板状に形成された例えば赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の各カラーホイール要素3r，3g，3bを前側から後側へと厚み方向に互いに重ね合わせて形成され、光軸Ｏ（図４に示す）に対して略直交する方向に沿って配設されている。

各カラーホイール要素3r，3g，3bは、中央部に互いに略等しい径寸法を有する円形状のホイール穴部9r，9g，9bが形成されて略円環状となっている。また、カラーホイール要素3r，3g，3bのそれぞれの表面、あるいは裏面の周方向の所定の位置には、異なる波長域の光を透過する誘電多層膜が蒸着により例えば中心角９０°の扇形状に形成され、これらカラーホイール要素3r，3g，3bの蒸着部分がそれぞれ赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)のフィルタ部rf，gf，bfとなっている。

すなわち、フィルタ部rfは、ランプ２から照射された白色光について赤色の波長域の光を透過する誘電多層膜が形成されている。同様に、フィルタ部gfは、ランプ２から照射された白色光について緑色の波長域の光を透過する誘電多層膜が形成され、フィルタ部bfは、ランプ２から照射された白色光について青色の波長域の光を透過する誘電多層膜が形成されている。

このため、各カラーホイール要素3r，3g，3bのフィルタ部rf，gf，bfを除く部分には、誘電多層膜などが形成されておらず、光が透過する中心角２７０°の扇形状の透光部rw，gw，bwとなっている。

さらに、カラーホイール要素3r，3g，3bのそれぞれには、これらカラーホイール要素3r，3g，3bのフィルタ部rf，gf，bfの相互の位置を位置決めする位置決め用の位置決め孔部10r，10g，10bがそれぞれ厚み方向に貫通して設けられている。

これら位置決め孔部10r，10g，10bは、図４に示すランプ２から照射された光が各カラーホイール要素3r，3g，3bを透過する領域よりもカラーホイール３の中心側寄りの位置に穿設され、互いに軸線を一致させてカラーホイール要素3r，3g，3bを重ね合わせた状態で、フィルタ部rf，gf，bfが重ならず、かつ、透光部rwがフィルタ部gf，bfに対向し、透光部gwがフィルタ部rf，bfに対向するとともに、透光部bwがフィルタ部rf，gfに対向するように設けられている。このため、カラーホイール３は、各カラーホイール要素3r，3g，3bを重ね合わせて固定した状態で、図３に示すように、フィルタ部rf，gf，bfが周方向に中心角９０°ずつで隣接するように、かつ、これらフィルタ部rf，gf，bf以外の中心角９０°の扇形状部分が、透光部rw，gw，bw同士が重なった無色透明な透明部wfとなる所定位置に配置されるように形成されている。

ここで、各フィルタ部rf，gf，bf及び透明部wfの中心角の大きさは、投射像の色調などに応じて適宜設定されている。

そして、カラーホイールユニット４は、図１及び図２に示すように、カラーホイール３の各フィルタ部rf，gf，bf及び透明部wfが図４に示すランプ２の光線に順次当たるようにカラーホイール３を所定の速度で回転させるモータ11と、カラーホイール３を前後に挟持する支持体12及び押さえ板13とを備え、モータ11がカラーホイール３の後側に位置するように外装筐体８内に配置されている。

モータ11は、いわゆるアウタロータ型のものであり、最外部に位置した略円筒状の外装体である出力部としてのロータ21と、このロータ21の中心部に挿通された回転軸22と、この回転軸22と一体的に設けられた取付板23とを備えている。

ロータ21は、例えばアルミ材で円筒状に設けられた本体部としての側周部25と、例えば真鍮材などにより円筒状に形成され側周部25の軸方向の前端部に一体的に取り付けられた前端部26とを有している。さらに、このロータ21の内周面には、図示しない永久磁石が設けられ、この永久磁石は、回転軸22に一体的に設けられロータ21内に収容された図示しないコイルの外周面に対向している。そして、ロータ21は、前端部26の中心孔26aに回転軸22が圧入されていることにより取付板23に対して支持され、モータ11の駆動により回転軸22を中心として取付板23に対して相対的に回転する部分となる。

また、前端部26は、支持体12の後面に略隙間なく当接している。

さらに、回転軸22は、支持体12の中心部に穿設された軸孔27及び押さえ板13の中心部に穿設された挿通孔28のそれぞれに挿入されて後端側がコイルに挿入されるとともに取付板23に図４に示す軸支部29を介して固定されている。この結果、モータ11のロータ21とカラーホイール３とが一体的に固定され、ロータ21とカラーホイール３とが一体に回転するようになっている。

取付板23は、ロータ21に対して径方向に突出した突出部23aを有し、この突出部23aに穿設された孔部23bに図示しない螺子などを挿入して螺子止めすることにより、モータ11が図４に示す外装筐体８側に固定される。

また、コイルは、図示しない複数のリード線を介して電源部などに接続され、この電源部から給電を受けている。

支持体12は、カラーホイール３の後部すなわち背面に取り付けられるもので、カラーホイール３を支持する略円柱状のカラーホイール支持体としてのカラーホイール支持部31と、このカラーホイール支持部31の後面側の周囲に一体にフランジ状に突設された位置決めピン支持体としての位置決めピン支持部32とを備え、この位置決めピン支持部32の前部には、各カラーホイール要素3r，3g，3bの位置決め孔部10r，10g，10bのそれぞれに挿通されて各カラーホイール要素3r，3g，3bを互いに位置決めする位置決めピン33が突出している。すなわち、位置決めピン支持部32は、位置決めピン33を支持している。そして、支持体12は、カラーホイール支持部31をホイール穴部9r，9g，9bに挿入し位置決めピン33を位置決め孔部10r，10g，10bに挿通した状態でカラーホイール３の背面側に取り付けられて接着剤により接着される。

カラーホイール支持部31は、中央部に軸孔27が穿設されている。また、このカラーホイール支持部31は、その厚み寸法がカラーホイール要素3r，3g，3bの厚み寸法の総和すなわちカラーホイール３の厚み寸法と略等しく、外径寸法が、カラーホイール要素3r，3g，3bのホイール穴部9r，9g，9bの内径寸法と略等しく形成されている。このため、カラーホイール支持部31は、支持体12をカラーホイール３に取り付けた状態で、ホイール穴部9r，9g，9bに丁度嵌まり前面がカラーホイール３の前面と略面一となっている。

位置決めピン33は、カラーホイール３の厚み寸法よりも長さ寸法が大きく形成されている。このため、この位置決めピン33は、支持体12をカラーホイール３の背面側に取り付けた状態で、各位置決め孔部10r，10g，10bに挿入されて前端部がカラーホイール３の前面よりも前方に若干突出する。

なお、支持体12は、位置決めピン33に加わる遠心力などに対する強度を考慮して、例えば真鍮材やアルミ材などの金属材にて形成されていることが好ましい。

押さえ板13は、中央部に挿通孔28を有する円環状に形成され、カラーホイール３の前面に対向する背面側に、各位置決め孔部10r，10g，10bに挿通された位置決めピン33の前端部が嵌合する嵌合凹部36が設けられている。このため、押さえ板13は、カラーホイール３の前面側に取り付けて接着剤により接着固定した状態で、挿通孔28に回転軸22が挿通されるとともに、嵌合凹部36に位置決めピン33の前端部が嵌合して、背面がカラーホイール３の前面に当接する。

また、照明光学系５は、カラーホイールユニット４で変換した各色光の光線の照度を均一化するとともに集光するレンズ部45と、このレンズ部45で照度を均一化され集光された光線をＤＭＤ６へと反射させるミラーM1，M2などを有している。

ＤＭＤ６は、照明光学系５により照度を均一化され集光された光線を、処理された映像信号に応じて変調させて反射する反射型素子であり、映像信号を処理する映像信号処理回路などの電子回路に実装されている。すなわち、プロジェクタ装置１は、いわゆる反射型のものである。

投射レンズ装置７は、フォーカス動作用の図示しないフォーカス環と、ズーム動作用のズーム環とをそれぞれ備え、略円筒状に形成されている。

次に、上記第１の実施の形態の動作を説明する。

まず、カラーホイールユニット４の製造に際しては、ロータ21の前端部26の中心孔26a及びコイルに圧入されて軸支部29により取付板23と一体的に固定されたモータ11の回転軸22を軸孔27に挿入して前端部26の前面と支持体12の背面とを接着剤などで固定する。

次いで、支持体12のカラーホイール支持部31を各カラーホイール要素3b，3g，3rのホイール穴部9b，9g，9rに順次挿入してカラーホイール要素3r，3g，3bをカラーホイール支持部31に支持するとともに、位置決めピン33を各カラーホイール要素3b，3g，3rの位置決め孔部10b，10g，10rに順次挿入すると、カラーホイール要素3r，3g，3bのフィルタ部rf，gf，bfが相互に所定の位置関係に配置される。

この後、押さえ板13をカラーホイール３の前側から取り付け、カラーホイール３がカラーホイール支持部31から脱落しないようにカラーホイール３を支持体12と押さえ板13とで挟み込み、押さえ板13の背面とカラーホイール要素3rの前面とを接着剤などで接着する。

このとき、カラーホイール３の前面から突出した位置決めピン33の先端部を、押さえ板13の背面側の嵌合凹部36に嵌合させるとともに、回転軸22の前端部を、挿通孔28に挿入し、カラーホイールユニット４を完成する。

このように、上記第１の実施の形態では、カラーホイール要素3r，3g，3bを、透光部rwがフィルタ部gf，bfに対向し、透光部gwがフィルタ部rf，bfに対向し、透光部bwがフィルタ部rf，gfに対向するように重ね合わせ、フィルタ部rfがフィルタ部gf，bfに対して、フィルタ部gfがフィルタ部rf，bfに対して、フィルタ部bfがフィルタ部rf，gfに対して、それぞれ周方向の所定位置に配置されるようにカラーホイール３を形成する構成とした。

このため、これらフィルタ部rf，gf，bfにより、照射された光を周方向に異なる色光に変換するとともに、例えば１枚のガラス円板上に複数のフィルタ部を形成する場合のようにフィルタ部の蒸着を同一のガラス円板上に繰り返す必要がなく、各カラーホイール要素3r，3g，3bを同時に製造してこれらカラーホイール要素3r，3g，3bを組み合わせて製造できるので、製造時間などを短縮でき、製造性を向上できる。

また、例えば扇形状のガラス板を繋ぎ合わせて円環状のカラーホイールを形成する場合と比較して、カラーホイール３をより真円に近く製造でき、カラーホイール３の回転バランスを向上できるとともに、繋ぎ合わせ目が形成されないため風切音なども発生することがなく、カラーホイール３の回転に伴う騒音の発生を抑制できる。

特に、カラーホイール３は、プロジェクタ装置１の使用時には数千回転／分〜一万回転／分を越える回転数で高速回転されるため、回転バランスの確保及び騒音の抑制が重要となるので、上記のように回転バランスを向上し、騒音の発生を抑制できることで、カラーホイールユニット４の信頼性を向上できる。

また、各カラーホイール要素3r，3g，3bのそれぞれに、位置決め用の位置決め孔部10r，10g，10bを穿設することにより、各位置決め孔部10r，10g，10bに棒を通すなどすることで、これら位置決め孔部10r，10g，10bを基準として各フィルタ部rf，gf，bfがカラーホイール３の周方向に互いに重ならない所定の位置となるようにカラーホイール要素3r，3g，3bを容易に位置決めでき、カラーホイール３の製造性をより向上できる。

具体的には、位置決め孔部10r，10g，10bに位置決めピン33を挿通するだけで、フィルタ部rf，gf，bfが所定の位置に確実に位置決めされるので、フィルタ部rf，gf，bfが互いに重ならないようにカラーホイール要素3r，3g，3bを重ね合わせる際に手間が掛からず、フィルタ部rf，gf，bfの位置合わせを間違えるおそれもないとともに、重ね合わせたカラーホイール要素3r，3g，3bが回転軸22の周りに相互に回転し、重ね合わせた際の位置が相互にずれることを確実に防止できる。

しかも、カラーホイール３におけるフィルタ部rf，gf，bfの位置なども、位置決め孔部10r，10g，10bを設ける位置のみによって正確に設定することが可能になる。

さらに、カラーホイール３を支持するカラーホイール支持部31と位置決めピン支持部32とを一体に設けることにより、カラーホイール要素3r，3g，3bの相互の位置決めとカラーホイール３の支持とを同時にできる。

そして、回転バランス及び製造性などを向上したカラーホイール３を備えたカラーホイールユニット４をプロジェクタ装置１に適用することで、画質の低下及び騒音などを抑制するとともに製造性を向上したプロジェクタ装置１を提供できる。

次に、第２の実施の形態を図５及び図６を参照して説明する。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成及び作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態は、上記第１の実施の形態において、カラーホイール３の各カラーホイール要素3r，3g，3bのフィルタ部rf，gf，bfを、それぞれ２つずつ設けたものである。

すなわち、これらフィルタ部rf，rf、フィルタ部gf，gf、及び、フィルタ部bf，bfのそれぞれは、中心角４５°の扇形状に形成され、各カラーホイール要素3r，3g，3bの中心に対して互いに対称な位置にそれぞれ設けられている。

したがって、カラーホイール要素3rのフィルタ部rf，rf間は、中心角１３５°の扇形状の透光部rw，rwとなっており、カラーホイール要素3gのフィルタ部gf，gf間は、中心角１３５°の扇形状の透光部gw，gwとなっているとともに、カラーホイール要素3bのフィルタ部bf，bf間は、中心角１３５°の扇形状の透光部bw，bwとなっている。

このため、図６に示すように、カラーホイール３は、各カラーホイール要素3r，3g，3bを重ね合わせた状態で、フィルタ部rf，gf，bfが周方向に中心角４５°ずつで隣接する領域が２箇所形成され、かつ、これら領域の間の中心角４５°の扇形状部分が、各透光部rw，gw，bwが重なった無色透明な透明部wf，wfとなっている。

そして、このように構成することにより、上記第２の実施の形態でも、カラーホイール要素3r，3g，3bを、カラーホイール要素3rのフィルタ部rfがフィルタ部gf，bfに対して、カラーホイール要素3gのフィルタ部gfがフィルタ部rf，bfに対して、カラーホイール要素3bのフィルタ部bfがフィルタ部rf，gfに対して、それぞれ周方向の所定位置に配置されるように重ね合わせてカラーホイール３を形成することで、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することが可能になる。

なお、上記各実施の形態において、各フィルタ部rf，gf，bfの中心角を適宜変更することで、その個数及び幅などを、投射像の色調などに応じて適宜設定することが可能である。

次に、第３の実施の形態を図７ないし図９を参照して説明する。なお、上記各実施の形態と同様の構成及び作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態は、上記各実施の形態において、カラーホイール３の外周縁部を、カラーホイール要素3r，3g，3bの重ね合わせ方向である厚み方向すなわち前後方向に、カラーホイール挟持手段としての挟持体51にて挟み込むものである。

挟持体51は、図７及び図８に示すように、環状体であるカラーホイール挟持手段前部としての挟持体前部52と、環状体であるカラーホイール挟持手段後部としての挟持体後部53とに前後２分割されている。

挟持体前部52は、カラーホイール３が丁度嵌るように、このカラーホイール３の外径寸法と略等しい内径寸法に設定され光軸に平行な中心軸を有する環状の前部側面部55と、この前部側面部55の内周の前端部から中心側へとフランジ状に突出する前部フランジ部56とを備えている。

また、挟持体後部53は、挟持体前部52の前部側面部55が丁度嵌るように、この前部側面部55の外径寸法と略等しい内径寸法に設定され光軸に平行な中心軸を有する環状の後部側面部57と、この後部側面部57の内周の前端部から中心側へとフランジ状に突出する後部フランジ部58と、後部側面部57の前側に形成された環状の溝部59とを備えている。

さらに、前部側面部55と後部側面部57との光軸方向すなわち前後方向の長さは、挟持体前部52を挟持体後部53に嵌め込んだ状態で各フランジ部56，58がカラーホイール３の前後面、すなわちカラーホイール要素3rの前面とカラーホイール要素3bの背面とにそれぞれ当接するように設定されている。

そして、挟持体51は、カラーホイール３を挟持体前部52と挟持体後部53とで挟み込んだ状態で、後部側面部57の内周側に嵌った前部側面部55と重なり合う部分を接着固定することで、カラーホイール３を挟持している。

また、溝部59は、前側に開口部61を有し、後部側面部57の内周側に位置する内壁部62と、挟持体51の外周側である後部側面部57の外周側に位置する外壁部63と、これら内壁部62と外壁部63との後端部に設けられた底部64とによりカラーホイール３の回転方向に沿って環状に区画されている。

外壁部63は、溝部59の内部側である後方、すなわち底部64側に向けて挟持体51の外周側に拡開状に傾斜し溝幅が広くなるように形成されている。言い換えると、外壁部63は、底部64から開口部61側に向けて開口部61の幅を狭くするように形成されている。このため、溝部59は、いわゆる蟻溝状となっている。

そして、本実施の形態においては、カラーホイールユニット４を組み立てた後、カラーホイール要素3r，3g，3bの回転軸の偏心などにより回転のアンバランスが生じている際には、図９に示すように、溝部59内に回転バランサとしての鋼球65を複数、例えば３つ配設した状態でモータ11とともにカラーホイールユニット４を図示しない回転バランス計測装置に設置し、モータ11を駆動させてカラーホイール３を回転させる。

すると、溝部59内の鋼球65が、カラーホイール３の回転に伴い遠心力により溝部59の外壁部63側へ移動した後、この外壁部63の傾斜に沿って、開口部61から飛び出すことなく溝部59の奥側、すなわち底部64側へと移動し、カラーホイール３の回転バランスが取れる位置まで移動する。

そして、このように回転バランスが取れる位置に鋼球65が移動すると、カラーホイール３を回転させたまま開口部61から溝部59内に接着剤を注入して硬化させ、鋼球65の位置を固定することで、カラーホイール３の回転バランスを調整する。

このように、上記第３の実施の形態でも、カラーホイール要素3r，3g，3bを、カラーホイール要素3rのフィルタ部rfがフィルタ部gf，bfに対して、カラーホイール要素3gのフィルタ部gfがフィルタ部rf，bfに対して、カラーホイール要素3bのフィルタ部bfがフィルタ部rf，gfに対して、それぞれ周方向の所定位置に配置されるように重ね合わせてカラーホイール３を形成することで、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏することが可能になる。

また、互いに重ね合わされたカラーホイール要素3r，3g，3bを、カラーホイール３の外周部にて挟持体51により挟み込むことで、カラーホイール３が高速で回転した際に各カラーホイール要素3r，3g，3b間に空気が入り込んだりしてカラーホイール３が前後方向に揺らぐことを確実に防止できる。

さらに、カラーホイール３の前側に開口されるように形成した環状の溝部59の内部に回転バランサとなる鋼球65を配置することにより、カラーホイール３の回転時に鋼球65が溝部59内でバランスを取り、カラーホイール３の回転バランスを容易に取ることができる。

そして、溝部59の外壁部63を、開口部61側から底部64側へと拡開状に形成することにより、カラーホイール３の回転時に、鋼球65に対して外壁部63に沿って底部64側へ向かう力が作用するので、鋼球65を溝部59内に安定して保持できる。

なお、上記第３の実施の形態において、溝部59は、後部側面部57の後側に開口部61を有するように形成しても同様の作用効果を奏することができる。

また、溝部59内に配設される鋼球65は、１つでもよく、また、回転バランサとしては、鋼球65以外のものを用いることの可能である。

さらに、カラーホイール要素3r，3g，3bが精度よく製造され回転バランスの補正量が僅かで済む場合には、接着剤のみを溝部59に注入してカラーホイール３を回転させ、回転バランスが取れる位置に接着剤が移動した状態でこの接着剤を硬化させることで回転バランスを調整してもよい。

そして、接着剤として紫外線硬化樹脂などの光硬化性樹脂を用いることも可能である。この場合には、この接着剤を溝部59に注入した後、開口部61を介して紫外線などを照射して接着剤を硬化させることで、接着剤が硬化するまでの時間を短縮できる。

また、上記各実施の形態においては、各カラーホイール要素3r，3g，3b同士でフィルタ部rf，gf，bfが互いに重ならないようにフィルタ部の配置とカラーホイール要素の重ね合わせとが行なわれ、１つのフィルタにより照射される光を変換する構成としたが、このような構成に限られず、例えば、カラーホイール要素3r，3g，3bを重ねた状態で、透過する光の波長域が周方向に順次異なるようにカラーホイール3r，3g，3bのフィルタ部が重なり合うように構成してもよい。すなわち、例えば３つのカラーホイール要素3r，3g，3bを重ねた状態で、各カラーホイール要素のフィルタ部が重ならない中心角９０°の部分と、カラーホイール要素3r，3g，3b間でフィルタ部が、２重あるいは３重に重なり周方向に中心角９０°毎に順次通過する波長域が異なるようにフィルタ部を形成する構成などとしてもよい。

さらに、上記各実施の形態において、カラーホイール３以外のプロジェクタ装置１の各部には、他の様々な構成を適用することが可能である。

そして、カラーホイール３は透過型のものとしたが、反射型のカラーホイール３とすることもできる。この場合には、ランプ２、照明光学系５、ＤＭＤ６及び投射レンズ装置７の配置をそれぞれ変更することで容易に対応可能となる。

また、プロジェクタ装置１としては、ＤＭＤ６を用いた反射型に限らず、ＬＣＯＳ(Liquid Crystal On Silicon)型の表示素子を用いることも可能であり、さらには、透過型の液晶表示素子なども適用可能である。

本発明の第１の実施の形態のカラーホイール装置を示す説明斜視図である。 同上カラーホイール装置を示す説明側面図である。 同上カラーホイール装置のカラーホイールを示す正面図である。 同上カラーホイール装置を備えたプロジェクタ装置を示す説明平面図である。 本発明の第２の実施の形態のカラーホイール装置のカラーホイールを示す説明斜視図である。 同上カラーホイールを示す正面図である。 本発明の第３の実施の形態のカラーホイール装置のカラーホイールを示す説明斜視図である。 同上カラーホイール装置を示す説明側面図である。 同上カラーホイールを示す正面図である。

符号の説明

１ プロジェクタ装置
２ 光源としてのランプ
３ カラーホイール
3b，3g，3r カラーホイール要素
４ カラーホイール装置としてのカラーホイールユニット
６ 光変調手段としてのＤＭＤ
７ 投射光学系としての投射レンズ装置
10b，10g，10r 位置決め孔部
11 モータ
31 カラーホイール支持体としてのカラーホイール支持部
32 位置決めピン支持体としての位置決めピン支持部
33 位置決めピン
51 カラーホイール挟持手段としての挟持体
59 溝部
65 回転バランサとしての鋼球
bf，gf，rf フィルタ部

Claims (9)

1. 照射された光を所定の色光に変換するフィルタ部を周方向の所定の位置に有し、互いに重ね合わせて固定された板状の複数のカラーホイール要素を備え、
   前記各カラーホイール要素は、それぞれの前記フィルタ部が他のカラーホイール要素のフィルタ部に対し周方向の所定位置に配置される
   ことを特徴としたカラーホイール。
2. 各カラーホイール要素は、重ね合わせ時の位置決め用の位置決め孔部をそれぞれ有している
   ことを特徴とした請求項１記載のカラーホイール。
3. 請求項１または２記載のカラーホイールと、
   このカラーホイールを回転させるモータと
   を具備したことを特徴としたカラーホイール装置。
4. 各カラーホイール要素の位置決め孔部に挿入されてこれらカラーホイール要素の重ね合わせ状態での位置決めをする位置決めピンを備え、この位置決めピンを支持する位置決めピン支持体を具備した
   ことを特徴とした請求項３記載のカラーホイール装置。
5. 位置決めピン支持体と一体に設けられ、カラーホイールを支持するカラーホイール支持体を具備した
   ことを特徴とした請求項４記載のカラーホイール装置。
6. 互いに重ね合わされたカラーホイール要素をカラーホイールの外周部にて重ね合わせ方向に挟み込むカラーホイール挟持手段を具備した
   ことを特徴とした請求項３ないし５いずれか一記載のカラーホイール装置。
7. カラーホイール挟持手段は、カラーホイールの光軸方向前側と後側とのいずれか一方に開口されるようにこのカラーホイールの回転方向に沿って環状に形成され回転バランサが内部に配置される溝部を外周部に備えている
   ことを特徴とした請求項６記載のカラーホイール装置。
8. 溝部は、カラーホイールの外周側の壁部が開口側から内部へとカラーホイール挟持手段の外周方向に拡開状に形成されている
   ことを特徴とした請求項７記載のカラーホイール装置。
9. 光源と、
   この光源から照射された光を複数の色光に変換する請求項３ないし８いずれか一記載のカラーホイール装置と、
   このカラーホイール装置のカラーホイールにより変換された色光を変調する光変調手段と、
   この光変調手段により変調された光を投射する投射光学系と
   を具備したことを特徴としたプロジェクタ装置。

Images