JP2015007751A - 光学ホイール装置及び投影装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 モータ110と、モータ110のモータ軸111に固定され、モータ軸に略垂直な面に凹部117を有するホイール保持体113と、ホイール保持体のモータと逆側の面に固定される光学ホイール101と、光学ホイールの近傍でモータと逆側に配置される集光レンズ107と、を備え、ホイール保持体における集光レンズ側の方向への突出部の先端面が、集光レンズ107のモータ側の面の平面よりもモータ側に位置する。
【選択図】 図4
Description
したがって、集光レンズとホイールとの距離を短くすることが困難であって、ホイール装置を大型化させてしまうという課題があった。
以下、本発明の第1の実施形態を図に基づいて詳説する。
図1は、投影装置であるプロジェクタ10の外観斜視図である。
なお、本実施形態において、プロジェクタ10における左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とはプロジェクタ10のスクリーン側方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。
さらに、プロジェクタ10は、図示しないがリモートコントローラからの制御信号を受信するIR受信部を備えている。
なお、図示しない筐体の側板である右側パネル、及び、図1に示した側板である左側パネル15には、各々複数の排気孔17が形成されている。
また、左側パネル15の背面パネル近傍の隅部には、吸気孔18も形成されている。
プロジェクタ制御手段は、制御部38、入出力インターフェース22、画像変換部23、表示エンコーダ24、表示駆動部26等を含む。
なお、この投影側光学系の可動レンズ群235は、レンズモータ45によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われる。
この音声処理部47は、PCM音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ48を駆動して拡声放音させる。
また、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43にタイマー等によりプロジェクタ本体の電源オフ後も冷却ファンの回転を持続させる、あるいは、温度センサによる温度検出の結果によってはプロジェクタ本体の電源をオフにする等の制御も行う。
図3は、プロジェクタ10の内部構造を示す平面模式図である。
図4は、プロジェクタ10内の光源装置の一つである蛍光ホイール装置100の概要を示す一部断面側面図である。
この制御回路基板241は、電源回路ブロックや光源制御ブロック等を備える。
また、プロジェクタ10は、制御回路基板241の側方、つまり、プロジェクタ筐体の略中央部分に光源ユニット60を備えている。
さらに、プロジェクタ10は、光源ユニット60と左側パネル15との間に、画像生成ブロック161や投影側ブロック168等で形成される光学系ユニット160を備えている。
また、各青色光源71の光軸上には、各青色光源71からの各射出光の指向性を高めるように各々平行光に変換するコリメータレンズ73が夫々配置されている。
また、反射ミラー群75は、複数の反射ミラーが階段状に配列されてミラー基板76と一体化されて位置調整を行って生成され、青色光源71から射出される光線束の断面積を一方向に縮小して集光レンズ78に射出する。
さらに、反射ミラー群75と背面パネル13との間にも冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって反射ミラー群75や集光レンズ78が冷却される。
この回転板基材102の青色光源装置70側の表面には、環状の溝が形成され、この溝の底部が銀蒸着等によってミラー加工されており、このミラー加工された表面に緑色蛍光体の層が敷設されている。
さらに、拡散透過領域104は、回転板基材102の切抜き透孔部に透光性を有する透明基材が嵌入され、この透明基材の表面は、サンドブラスト等による微細凹凸が形成されている。
そして、緑色蛍光体から全方位に蛍光発光された光線束は、直接背面パネル13側へ、あるいは、光学ホイール101の溝部底面で反射したあとに背面パネル13側へ射出され、集光レンズ群107に入射する。
なお、ホイールモータ110と正面パネル12との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって光学ホイール装置100等が冷却される。
そして、この赤色光源装置120は、青色光源装置70からの射出光及び光学ホイール101から射出される緑色波長帯域光と光軸が交差するように配置されている。
そして、ヒートシンク130と正面パネル12との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって赤色光源121が冷却される。
さらに、ライトトンネル175の近傍には、ライトトンネル175の入射口に光源光を集光する集光レンズ173が配置されている。
この3つのブロックは、略Uの字状に構成されている。
また、表示素子51の正面近傍には、投影側光学系220としてのコンデンサレンズ195が配置されている。
この投影側光学系220としては、固定鏡筒に内蔵する固定レンズ群225と可動鏡筒に内蔵する可動レンズ群235とを備えている。
これらは、ズーム機能を備えた可変焦点型レンズとされ、レンズモータにより可動レンズ群235を移動させることによりズーム調整やフォーカス調整を可能としている。
したがって、プロジェクタ10の表示素子51であるDMDがデータに応じて各色の光を時分割表示することにより、スクリーンにカラー画像を生成することができる。
この支持環部116は、その外径を光学ホイール101の内径と一致し、その内径はモータ軸111の外径と一致させて、ホイール保持体113をモータ軸111の先端に固定する。
したがって、本体部114は、拡散透過領域104を透過した青色波長帯域光の光学ホイール装置100からの射出を妨げることなく、光学ホイール101を熱伝導性接着剤でホイール支持面115に固定することにより、光学ホイール101を確実に固定保持する。
このため、支持環部116の集光レンズ群107側の前端面118と光学ホイール101の青色波長帯域光の入射側である前面側平面105とは同一平面となり、この平面がモータ軸111の先端面と同一平面となるようにこのホイール保持体113がモータ軸111の先端に固定されている。
青色波長帯域光を集光し、且つ、蛍光発光領域103から出射される蛍光光を集光する集光レンズ群107を、光学ホイール101の前面直近に配置できる。
そして、この裏面側には、本体部114の回転中心軸を中心軸とする円柱形状とした凹部117を有し、この凹部117にはアクリル系又はエポキシ系などの接着剤をバランス部材310として収納するように接着させている。
この接着剤により、
光学ホイール101やホイール保持体113の製造誤差、及び、
光学ホイール101の蛍光発光領域103とする蛍光体の塗布層と回転板基材102の切抜き透孔部に透光性を有する透明基材を嵌入する拡散透過領域104とを円周方向に分けて配置する等により生じる、
光学ホイール101の回転バランスのずれを修正することができる。
そのため、この凹部117に接着材などのバランス部材310の少量を配置することにより、光学ホイール装置100の回転部分における重量バランスをバランス部材310の量によって調整することができ、回転バランスの調整を容易に行うことができる。
また、図示しないが、凹部117はホイール保持体113の両側に設けるようにしてもよい。
また、第1の実施形態では、上記光学ホイール装置100の光学ホイール101は、蛍光発光領域103と拡散透過領域104とを環状形状に配置する例で説明したが、蛍光発光領域103のみを環状に有する光学ホイール101としてもよい。
その場合は、この光学ホイール装置100を用いる投影装置としてのプロジェクタ10は、図6に示すようなものとなる。
導光光学系の内、図4に示した光学ホイール101の正面パネル12側に配置される第一反射ミラー143や第一反射ミラー143の反射光を第二ダイクロイックミラー148及びライトトンネル175の方向に反射する第二反射ミラー145など、光学ホイール101を透過した青色波長帯域光のみの経路に配置した光学素子が外されて、
その代わりに青色波長帯域光を発する第二青色光源装置270が設けられる。
集光レンズ群275を透過した青色波長帯域光は、緑色光源装置80としての光学ホイール装置100から発せられた緑色波長帯域光及び赤色光源装置120からの赤色波長帯域光と、第二ダイクロイックミラー148を介して合わせられ、3色の光の各光軸が一致されてライトトンネル175に入射する。
また、支持環部116の外径は、光学ホイール101の内径と等しい。
光学ホイール101の回転板基材102の前面側平面105と略同一平面とすることができ、
回転板基材102のミラー処理がされた前面に塗布された緑色蛍光体層の前面よりも突出しない状態とできる。
光学ホイール101の前面が、ホイール保持体113の最先端面及びモータ軸111の先端と同一平面又はホイール保持体113の最先端面やモータ軸111の先端から僅かに突出した平面とされる。
更に、本実施の形態における光学ホイール装置100では、図9に示すように、ホイール保持体113の本体部114において、本体部114の前面や裏面と平行なスリット303を本体部114の外周面から本体部114の中心方向に切り込むように設け、多数の薄板上のフィン301を形成するようにしてもよい。
また、図11に示すように、スリット303と切欠き溝部305の両者を設けて本体部114に多数の薄板上のフィン301を形成することにより、放熱効果をより高めるようにしてもよい。
このように、切欠き溝部305の螺旋形状により、本体部114が回転したときには周辺の空気が流動されて、放熱効果がより高まる。
前述の様に光学ホイール101の内径に等しい外径の支持環部116を有する構造に限るものでない。
なお、上記各実施形態では、突出部に相当する支持環部116の先端面が、光学ホイール101の集光レンズ群107側の面と同一平面か、又は、前記光学ホイールの集光レンズ群107側の面よりもモータ110側に位置する例で説明した。
このような構成でも、集光レンズ群107と光学ホイール101との距離を短くすることができ、小型、軽量な光学ホイール装置とすることができる。
また、光学ホイール101としては、赤色蛍光体を緑色蛍光体と合わせて塗布する場合のみでなく、適宜、補色の波長帯域光を発する蛍光体を塗布した光学ホイール101とすることもできる。
このような構成であっても、光学ホイール101の直近に配置する集光レンズ群により、効率よく蛍光光を集光することができる。
したがって、小型で集光効率の良い光学ホイール装置100とすることができるとともに、ホイール保持体113の組み立て、ひいては投影装置としてのプロジェクタ10の製造や設計を容易とすることができる。
また、回転中心を中心とする円柱形状の凹部117は形成が容易である。
また、螺旋状に切欠き溝部305を形成することにより、一層放熱効果を高めることができる。
さらに、熱伝導性接着剤によりホイール保持体113へ光学ホイール101を接着固定すれば、光学ホイール101の冷却を効率よく行うことができる。
これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
[1] モータと、
前記モータにおけるモータ軸に固定され、前記モータ軸に垂直な面に前記モータ軸を中心とする凹部を有するホイール保持体と、
前記ホイール保持体の前記モータと逆側の面に固定される環状の光学ホイールと、
前記光学ホイールの近傍で前記モータと逆側に配置される集光レンズと、
を備え、
前記ホイール保持体は、前記集光レンズ側の方向へ突出する突出部を有し、
前記突出部の先端面は前記集光レンズの前記モータ側の面の平面よりも前記モータ側に位置することを特徴とする光学ホイール装置。
[2] 前記突出部の先端面は、前記光学ホイールの前記集光レンズ側の面と同一平面か、又は、前記集光レンズ側の面よりも前記モータ側に位置することを特徴とする前記[1]に記載した光学ホイール装置。
[3] 前記ホイール保持体は、前記光学ホイールを固定する面に、環状の前記光学ホイールの内径に一致する外径の支持環部を有し、該支持環部の前記光学ホイール側の先端面が前記突出部先端面となっていることを特徴とする前記[1]又は前記[2]に記載した光学ホイール装置。
[4] 前記支持環部の前記モータ軸側が前記凹部となっていることを特徴とする前記[1]乃至前記[3]の何れかに記載した光学ホイール装置。
[5] 前記ホイール保持体は、前記光学ホイールを固定する面に、環状の前記光学ホイールの外径に一致する内径の支持環部を有し、該支持環部の前記光学ホイール側の先端面が前記突出部先端面となっていることを特徴とする前記[1]乃至前記[4]の何れかに記載した光学ホイール装置。
[6] 前記ホイール保持体の前記凹部は、前記ホイール保持体における前記集光レンズ側の面に形成されていることを特徴とする前記[1]乃至前記[5]の何れかに記載した光学ホイール装置。
[7] 前記ホイール保持体の前記凹部は、前記ホイール保持体における前記モータの側の面に形成されていることを特徴とする前記[1]乃至前記[6]の何れかに記載した光学ホイール装置。
[8] 前記ホイール保持体の前記凹部には、回転部分の回転バランスを調整するバランス部材が収納されていることを特徴とする前記[1]乃至前記[7]の何れかに記載した光学ホイール装置。
[9] 前記ホイール保持体は、その本体部において、当該本体部の外周に開口する回転面と略平行なスリットを有することを特徴とする前記[1]乃至前記[8]の何れかに記載した光学ホイール装置。
[10] 前記ホイール保持体は、その本体部において、溝状の切欠き溝部を当該本体部に有することを特徴とする前記[1]乃至前記[9]の何れかに記載した光学ホイール装置。
[11] 前記切欠き溝部は、前記ホイール保持体の前記本体部の外周から回転中心方向に螺旋状に湾曲して形成されていることを特徴とする前記[10]に記載した光学ホイール装置。
[12] 前記凹部は、前記ホイール保持体の回転中心を中心軸とする円柱形状に形成されていることを特徴とする前記[1]乃至前記[11]の何れかに記載した光学ホイール装置。
[13] 前記光学ホイールは、前記ホイール保持体に熱伝導性接着剤で固定されていることを特徴とする前記[1]乃至前記[12]の何れかに記載した光学ホイール装置。
[14] 光源装置と、画像光を形成する表示素子と、前記光源装置からの光を前記表示素子に導光する光源側光学系と、前記表示素子から射出された前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源装置及び前記表示素子を制御する投影制御手段と、
を備え、
前記光源装置が、前記[1]乃至前記[12]の何れかに記載された光学ホイール装置を含むことを特徴とする投影装置。
12 正面パネル
13 背面パネル 14 右側パネル
15 左側パネル 17 排気孔
18 吸気孔 19 レンズカバー
20 各種端子(群) 21 入出力コネクタ部
22 入出力インターフェース 23 画像変換部
24 表示エンコーダ 25 ビデオRAM
26 表示駆動部 31 画像圧縮/伸長部
32 メモリカード 35 IR受信部
36 IR処理部 37 キー/インジケータ部
38 制御部 41 光源制御回路
43 冷却ファン駆動制御回路 45 レンズモータ
47 音声処理部 48 スピーカ
51 表示素子 60 光源ユニット
70 青色光源装置 71 青色光源
73 コリメータレンズ 75 反射ミラー群
76 ミラー基板 78 集光レンズ
80 緑色光源装置 81 ヒートシンク
100 光学ホイール装置 101 光学ホイール
102 回転板基材 103 蛍光発光領域
104 拡散透過領域 105 前面側平面
107 集光レンズ群
110 ホイールモータ 111 モータ軸
113 ホイール保持体 114 本体部
115 ホイール支持面 116 支持環部
117 凹部 118 前端面
120 赤色光源装置 121 赤色光源
125 集光レンズ群 130 ヒートシンク
140 導光光学系 141 第一ダイクロイックミラー
143 第一反射ミラー 145 第二反射ミラー
148 第二ダイクロイックミラー
160 光学系ユニット 161 照明側ブロック
165 画像生成ブロック 168 投影側ブロック
170 光源側光学系 173 集光レンズ
175 ライトトンネル
178 集光レンズ
181 光軸変換ミラー 183 集光レンズ
185 照射ミラー 190 ヒートシンク
195 コンデンサレンズ 220 投影側光学系
225 固定レンズ群 235 可動レンズ群
241 制御回路基板 261 冷却ファン
270 第二青色光源装置 271 青色光源
275 集光レンズ群
301 フィン 303 スリット
305 切欠き溝部 310 バランス部材
Claims (14)
- モータと、
前記モータにおけるモータ軸に固定され、前記モータ軸に垂直な面に前記モータ軸を中心とする凹部を有するホイール保持体と、
前記ホイール保持体の前記モータと逆側の面に固定される環状の光学ホイールと、
前記光学ホイールの近傍で前記モータと逆側に配置される集光レンズと、
を備え、
前記ホイール保持体は、前記集光レンズ側の方向へ突出する突出部を有し、
前記突出部の先端面は前記集光レンズの前記モータ側の面の平面よりも前記モータ側に位置することを特徴とする光学ホイール装置。 - 前記突出部の先端面は、前記光学ホイールの前記集光レンズ側の面と同一平面か、又は、前記集光レンズ側の面よりも前記モータ側に位置することを特徴とする請求項1に記載した光学ホイール装置。
- 前記ホイール保持体は、前記光学ホイールを固定する面に、環状の前記光学ホイールの内径に一致する外径の支持環部を有し、該支持環部の前記光学ホイール側の先端面が前記突出部先端面となっていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載した光学ホイール装置。
- 前記支持環部の前記モータ軸側が前記凹部となっていることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載した光学ホイール装置。
- 前記ホイール保持体は、前記光学ホイールを固定する面に、環状の前記光学ホイールの外径に一致する内径の支持環部を有し、該支持環部の前記光学ホイール側の先端面が前記突出部先端面となっていることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れかに記載した光学ホイール装置。
- 前記ホイール保持体の前記凹部は、前記ホイール保持体における前記集光レンズ側の面に形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れかに記載した光学ホイール装置。
- 前記ホイール保持体の前記凹部は、前記ホイール保持体における前記モータの側の面に形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れかに記載した光学ホイール装置。
- 前記ホイール保持体の前記凹部には、回転部分の回転バランスを調整するバランス部材が収納されていることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れかに記載した光学ホイール装置。
- 前記ホイール保持体は、その本体部において、当該本体部の外周に開口する回転面と略平行なスリットを有することを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れかに記載した光学ホイール装置。
- 前記ホイール保持体は、その本体部において、溝状の切欠き溝部を当該本体部に有することを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れかに記載した光学ホイール装置。
- 前記切欠き溝部は、前記ホイール保持体の前記本体部の外周から回転中心方向に螺旋状に湾曲して形成されていることを特徴とする請求項10に記載した光学ホイール装置。
- 前記凹部は、前記ホイール保持体の回転中心を中心軸とする円柱形状に形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項11の何れかに記載した光学ホイール装置。
- 前記光学ホイールは、前記ホイール保持体に熱伝導性接着剤で固定されていることを特徴とする請求項1乃至請求項12の何れかに記載した光学ホイール装置。
- 光源装置と、画像光を形成する表示素子と、前記光源装置からの光を前記表示素子に導光する光源側光学系と、前記表示素子から射出された前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源装置及び前記表示素子を制御する投影制御手段と、
を備え、
前記光源装置が、請求項1乃至請求項13の何れかに記載された光学ホイール装置を含むことを特徴とする投影装置。
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