JP2018136508A - 照明装置、画像投射装置、回転体の破損判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】照明装置において、回転体の破損を精度よく検出する。【解決手段】照明装置１０は、カラーホイール１６を透過又は反射した光を照明光として射出する照明装置であって、光源１１と、光源から射出される光が入射するカラーホイールと、カラーホイールの外周側側面から得られる情報に基づいてカラーホイールの回転波形を検出する回転波形検出センサ３０と、回転波形センサが検出した回転波形の基準回転波形に対する変動を算出し、変動の大きさに基づいてカラーホイールの破損を判定する破損判定部と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、照明装置、画像投射装置、回転体の破損判定方法に関する。

光源からの光が入射される回転可能な円盤状のカラーホイール又は拡散板ホイールを備え、カラーホイールや拡散板ホイールを通過する光を照明光として射出する照明装置が知られている。このような照明装置では、カラーホイールや拡散板ホイールの異常を検出するために、カラーホイールや拡散板ホイールの回転を検出するセンサが付加されている場合がある。

例えば、回転体の外周の一部に、光透過部材及び反射部材を設け、回転による反射光の周期的な変化を光透過部材及び反射部材に対向して配置された検出部でモニタすることで、回転体に生じた脱落等の不具合の発生を検出する照明装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、従来の照明装置では、回転体の異常を精度よく検出することが困難であった。例えば、上記の照明装置では、外周の検出部に対向した反射部材に異常があることは検出できるが、光透過部材が破損して回転体にダメージが及んでも異常とは検出しない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、照明装置において、回転体の破損を精度よく検出することを目的とする。

本照明装置は、回転体を透過又は反射した光を照明光として射出する照明装置であって、光源と、前記光源から射出される光が入射する回転体と、前記回転体の外周側側面から得られる情報に基づいて前記回転体の回転波形を検出する回転波形検出部と、前記回転波形検出部が検出した前記回転波形の基準回転波形に対する変動を算出し、前記変動の大きさに基づいて前記回転体の破損を判定する破損判定部と、を有することを要件とする。

開示の技術によれば、照明装置において、回転体の破損を精度よく検出することができる。

第１の実施の形態に係る画像投射装置の全体を例示する模式図である。 第１の実施の形態に係る画像投射装置の光学系を例示する模式図である。 回転波形検出センサの配置例を示す図である。 カラーホイールについて説明する図である。 回転波形検出センサの検出するカラーホイールの回転波形を例示する図である。 画像投射装置の電気部のハードウェアブロックを例示する図である。 画像投射装置のＣＰＵの機能ブロックを例示する図である。 第１の実施の形態に係る回転体の異常検出に関するフローチャートの一例である。 拡散板ホイールについて説明する図である。 回転波形検出センサの検出する拡散板ホイールの回転波形を例示する図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係る画像投射装置の全体を例示する模式図である。図２は、第１の実施の形態に係る画像投射装置の光学系を例示する模式図である。なお、図１では、図２に示す光学系は簡略化して描かれている。

図１及び図２に示すように、画像投射装置１は、照明装置１０と、ライトトンネル２１と、レンズ群２２と、ミラー群２３と、画像形成素子２４と、投射光学部２５と、電気部５０とを筐体５内に有している。

照明装置１０は、光源１１と、集光レンズ１２と、ハーフミラー１３と、１／４波長板１４と、レンズ群１５と、カラーホイール１６と、レンズ群１７と、蛍光体ホイール１８と、回転波形検出センサ３０とを有している。照明装置１０は、青色光と、赤色光と、緑色光とを、ライトトンネル２１に向けて、同一方向に（同一の射出光路で）時分割で順次に射出する装置である。

照明装置１０において、光源１１は、例えば、青色レーザ光を射出するレーザダイオードである。但し、光源１１は発光ダイオード（Light Emitting Diode）でもよいし、高圧水銀ランプやキセノンランプ等のランプ光源でもよい。又、光源１１は１つであってもよいし、複数であってもよい。又、光源１１と集光レンズ１２との間に、光源１１から射出されたレーザ光を略平行光束として集光レンズ１２に導くカップリングレンズを設けてもよい。

光源１１の射出する青色レーザ光は、蛍光体ホイール１８において蛍光を生じさせる励起光として使用される。

光源１１の射出する青色レーザ光は、集光レンズ１２を経由して略平行光束としてハーフミラー１３に入射する。ハーフミラー１３に入射した青色レーザ光は、ハーフミラー１３を透過し、直線偏光と円偏光を相互に変換する偏光変換手段である１／４波長板１４に導かれる。１／４波長板１４を透過した光はＰ波（Ｐ偏光）から円偏光となり、レンズ群１５を経由して波長選択手段であるカラーホイール１６に入射する。なお、ハーフミラー１３に代えて偏光ビームスプリッタを用いてもよい。

レンズ群１５は、例えば両凸レンズや平凸レンズ等を適宜組み合わせて構成でき、略平行光束をカラーホイール１６にスポット状に集光させる機能と、カラーホイール１６からの発散光を集光して略平行光束に変換する機能とを有する。

カラーホイール１６は、透過領域と反射領域をもつ回転体であり、例えば、０．７ｍｍ程度の薄厚のガラス板等の片面を蒸着等で着色して形成される。カラーホイール１６は、円盤状の部材が、例えば、２つの赤色領域、２つの緑色領域、２つの透過領域が交互に配置された６つの扇状の領域（セグメント）に分割された構成とすることができる。カラーホイール１６は、主に、光源１１としてランプ光源を採用したときに使用される。

カラーホイール１６の軸心には、カラーホイール１６を回転させるステッピングモータ等の駆動部１６ｍが設けられている。カラーホイール１６が駆動部１６ｍの駆動により所定のタイミングで回転することで、レンズ群１５からの光の入射位置が、赤色領域、緑色領域、及び透過領域の３つの何れかの領域（セグメント）に切替わる。すなわち、青色レーザ光及び蛍光の光路上に、何れかの領域（セグメント）が時間的に交互に配置される。

つまり、レンズ群１５により集光された光の波長と、レンズ群１５からの光の入射位置に選択的に配置された領域（セグメント）とにより、カラーホイール１６に入射された光がカラーホイール１６を透過するかカラーホイール１６で反射されるかが決定される。

レンズ群１５からの光の入射位置に透過領域が配置されているタイミングでは、カラーホイール１６に入射した青色レーザ光は、カラーホイール１６を透過して青色の照明光となり、ライトトンネル２１に入射する。カラーホイール１６を透過する青色の照明光は円偏光であるため、スクリーン等に現れるスペックルを低減することができる。

一方、レンズ群１５からの光の入射位置に赤色領域又は緑色領域が配置されているタイミングでは、カラーホイール１６に入射した青色レーザ光はカラーホイール１６により反射される。そして、カラーホイール１６により反射された青色レーザ光は、レンズ群１５及び１／４波長板１４を経由してハーフミラー１３に入射する。

ハーフミラー１３に入射した青色レーザ光の一部は、ハーフミラー１３で反射され、レンズ群１７を経由して蛍光体ホイール１８に入射する。

レンズ群１７は、例えば両凸レンズや平凸レンズ等を適宜組み合わせて構成でき、略平行光束を蛍光体ホイール１８にスポット状に集光させる機能と、蛍光体ホイール１８からの発散光を集光して略平行光束に変換する機能とを有する。

蛍光体ホイール１８は、例えば、円盤状の部材に、黄色蛍光体が平板の回転方向に沿って形成された回転体である。黄色蛍光体は、青色レーザ光を励起光として、青色レーザ光よりも長波長の黄色の蛍光を発生する。蛍光体は、扇状の領域（セグメント）に形成されてもよい。蛍光体ホイール１８は、主に、光源１１としてレーザを採用したときに使用される。

蛍光体ホイール１８の軸心には、蛍光体ホイール１８を回転させるステッピングモータ等の駆動部１８ｍが設けられている。

蛍光体ホイール１８に入射した青色レーザ光を励起光として、黄色蛍光体が黄色の蛍光を発生する。黄色の蛍光は、レンズ群１７を経由して、ハーフミラー１３に入射する。黄色の蛍光の一部はハーフミラー１３で反射され、１／４波長板１４に導かれる。そして、１／４波長板１４及びレンズ群１５を経由してカラーホイール１６に入射する。

レンズ群１５からの光の入射位置に赤色領域又は緑色領域が配置されているタイミングでは、カラーホイール１６に入射した黄色の蛍光はカラーホイール１６を透過する。

例えば、レンズ群１５からの光の入射位置に赤色領域が配置されているタイミングでは、カラーホイール１６に入射した黄色の蛍光はカラーホイール１６を透過して赤色の照明光となり、ライトトンネル２１に入射する。又、レンズ群１５からの光の入射位置に緑色領域が配置されているタイミングでは、カラーホイール１６に入射した黄色の蛍光はカラーホイール１６を透過して緑色の照明光となり、ライトトンネル２１に入射する。

ライトトンネル２１は、内部を中空とする筒状の部材である。ライトトンネル２１へ入射する各照明光は、ライトトンネル２１の内部で反射を繰り返すことにより、ライトトンネル２１の出口では照度分布が均一となる。すなわち、ライトトンネル２１は、各照明光の光量むらを低減する照度均一化手段としての機能を有している。なお、ライトトンネル２１に代えて、フライアイレンズ等の他の照度均一化手段を採用してもよい。

ライトトンネル２１を経て照度分布が均一化された各照明光は、レンズ群２２によりリレーされ、ミラー群２３で反射されて画像形成素子２４に照射される。

画像形成素子２４は、各照明光を、画素毎に階調制御することでカラー投影画像を形成する素子である。画像形成素子２４は、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）で構成することができる。ＤＭＤでは、画素単位のマイクロミラーを有し、各マイクロミラーが異なる２つの角度の何れかの状態を維持することができる。

すなわち、ＤＭＤの各マイクロミラーは、各照明光を投射光学部２５へ向けて反射する角度（ＯＮ状態）と、各照明光を内部の吸収体へ向けて反射して外部に射出させない角度（ＯＦＦ状態）との何れかの状態となる。これにより、表示する画素毎に投影する光を制御することができる。又、ＤＭＤでは、パルス幅変調方式（ＰＷＭ方式）により各マイクロミラーのＯＮ状態の時間比率を調整することで、表示する画素毎における階調表現を行うことができる。

なお、画像形成素子２４はＤＭＤには限定されず、照明装置１０からの各照明光を利用してカラー投影画像を形成できる素子であれば、例えば、液晶等を用いてもよい。

画像投射装置１では、画像形成素子２４での画像生成タイミングで、赤色、緑色、及び青色の各照明光が時分割で画像形成素子２４に照射され、画像形成素子２４で表示画素毎に階調制御された後、投射光学部２５を介してスクリーン等に投射される。そして、目の残像現象を利用して、スクリーン等にカラー画像が視認される。

なお、ライトトンネル２１、レンズ群２２、ミラー群２３は、本発明に係る光学経路構成手段の代表的な一例であり、画像形成素子２４は光学経路構成手段の定める光学経路上に配置されている。

画像投射装置１において、カラーホイール１６及び蛍光体ホイール１８は、同一の高速回転状態で使用され、画像形成素子２４側に色分離されて送られる光が画像形成素子２４のオン／オフ動作と正しく制御される。そのために、カラーホイール１６及び蛍光体ホイール１８は、それぞれ、回転体の回転速度を検出する回転検出センサを有している。回転検出センサにより各回転体の回転検出が正しく行われることで、光源１１のオン／オフも管理され、回転体の回転が止まっていると判断されると光源１１はオフ（消灯）に制御される。

図３に示すように、画像投射装置１では、カラーホイール１６の外周側側面と対向する位置に回転波形検出センサ３０を配置している。回転波形検出センサ３０は、カラーホイール１６の外周側側面から得られる情報に基づいてカラーホイール１６の回転波形を検出する回転波形検出部である。回転波形検出センサ３０としては、例えば、レーザ変位計等の変位センサを用いることができる。

回転波形検出センサ３０としてレーザ変位計を用いる場合、カラーホイール１６の外周側側面の厚さ方向の略中央を検出位置とし、選定するレーザ変位計のワーキングディスタンスに配置することが望ましい。レーザ変位計のビーム径は、５０μｍ以下であることが望ましい。

レーザ変位計の一例としては、キーエンス社製の変位センサＨＫＨ−５０００を挙げることができる。ＨＫＨ−５０００は照射するレーザのビーム径がφ２０μｍであり、対象物から１６ｍｍ程度離した位置に配置する。

なお、回転波形検出センサ３０は、１つの回転体に対して１個配置してもよいし、１つの回転体に対して複数個配置してもよい。１つの回転体に対して複数個の回転波形検出センサ３０を配置することで、一方の回転波形検出センサ３０が破損しても他方の回転波形検出センサ３０で回転波形を検出し、確実にカラーホイール１６の破損を検出できる。その結果、カラーホイール１６が破損した際に、確実に光源１１を停止させることができる。

なお、図３において、４０は光量センサであり、カラーホイール１６の任意の位置に設けられたマーカを光量センサ４０で検出することで、カラーホイール１６の回転数を測定することができる。又、光量センサ４０の出力（例えば、１周に１回マーカを通過する際に受光量が減少する）に基づいて、カラーホイール１６の１周のタイミングを知ることができる。

図４は、カラーホイールについて説明する図であり、図４（ａ）は図３（ａ）の正面図、図４（ｂ）は図３（ａ）の右側面図である。図４に示すように、カラーホイール１６は、例えば、２つの赤色領域Ｒ１及びＲ２、２つの緑色領域Ｇ１及びＧ２、２つの透過領域Ｂ１及びＢ２が交互に配置された６つの扇状の領域（セグメント）に分割された構成である。

カラーホイール１６のセグメント間には隙間があり、この部分が外周側側面から中心側に向かって窪む微細な溝になっている（図４（ａ）の６カ所の矢印部）。この溝は、カラーホイール１６の厚さ方向と略平行に形成されたスリット状の溝であり、スリット状の溝の幅は０．２５ｍｍ以下である。

カラーホイール１６が高速回転している状態で、レーザ変位計からレーザ光Ｌをカラーホイール１６の外周側側面に照射して反射光を検出すると、スリット状の溝の部分では反射光の光強度が低くなるため、レーザ変位計では図５に示すような、スリット状の溝に対応して周期的に光強度が低くなる回転波形が検出できる。なお、図５では、１周分の回転波形のみを示しているが、この回転波形が連続的に検出できる。

図５の回転波形を予め取得しておくことで、回転波形の変動を検出する際のリファレンス波形（基準回転波形）とすることができる。リファレンス波形として、実際に測定したものではなく、設計的に求めたものを用いてもよい。

なお、カラーホイール１６の偏芯により、カラーホイール１６とレーザ変位計との距離も、厳密にいうと個別の特性を持っている。そのため、リファレンス波形として設計的に求めたものを用いるよりも、予め取得した個別のリファレンス波形を記憶しておく方が、回転波形の変動を精度よく検出できる。個別のリファレンス波形は、画像投射装置１の起動時に毎回取得してもよいし、画像投射装置１の製造時に取得して記憶しておいてもよい。

図６は、画像投射装置の電気部のハードウェアブロックを例示する図である。図７は、画像投射装置のＣＰＵの機能ブロックを例示する図である。

図６に示すように、画像投射装置１の電気部５０は、主要な構成要素として、ＣＰＵ５１と、ＲＯＭ５２と、ＲＡＭ５３と、Ｉ／Ｆ５４と、バスライン５５と、光源駆動手段５６と、回転体駆動手段５７及び５８とを有している。ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、及びＩ／Ｆ５４は、バスライン５５を介して相互に接続されている。

ＣＰＵ５１は、画像投射装置１の各機能を制御する。記憶手段であるＲＯＭ５２は、ＣＰＵ５１が画像投射装置１の各機能を制御するために実行するプログラムや、各種情報を記憶している。記憶手段であるＲＡＭ５３は、ＣＰＵ５１のワークエリア等として使用される。又、ＲＡＭ５３は、所定の情報を一時的に記憶することができる。Ｉ／Ｆ５４は、画像投射装置１を他の機器等と接続するためのインターフェイスである。画像投射装置１は、Ｉ／Ｆ５４を介して、外部ネットワーク等と接続されてもよい。

ＣＰＵ５１は、光源駆動手段５６に指令を出し、光源１１の点灯、消灯、光量の制御等を行うことができる。又、ＣＰＵ５１は、回転体駆動手段５７に指令を出し、カラーホイール１６の回転開始、回転停止、回転数の制御等を行うことができる。又、ＣＰＵ５１は、回転体駆動手段５８に指令を出し、蛍光体ホイール１８の回転開始、回転停止、回転数の制御等を行うことができる。又、ＣＰＵ５１は、回転波形検出センサ３０の検出した回転波形を読み取ることができる。回転波形検出センサ３０がレーザ変位計である場合には、回転波形は反射光の光強度の変動で表させる。

図７を参照するに、ＣＰＵ５１は、機能ブロックとして、電源検出部５１１と、カラーホイール制御部５１２と、蛍光体ホイール制御部５１３と、破損判定部５１４と、光源制御部５１５とを有している。

電源検出部５１１は、画像投射装置１の電源のオン／オフを検出する機能を備えている。カラーホイール制御部５１２は、カラーホイール１６の回転を制御する機能を備えている。蛍光体ホイール制御部５１３は、蛍光体ホイール１８の回転を制御する機能を備えている。破損判定部５１４は、リファレンス波形に対する回転波形検出センサ３０が検出した回転波形の変動の大きさに基づいて回転体の破損を判定する機能を備えている。光源制御部５１５は、光源１１を制御する機能を備えている。

本実施の形態では、回転波形検出センサ３０により回転体の回転波形を検出し、リファレンス波形に対する検出した回転波形の変動の大きさ（絶対値）が所定の閾値以上となった時に、回転体の破損が発生したと判断して光源を消灯させる。閾値は、破損が生じた回転体を回転させる実験やシミュレーション等により予め決定されるが、例えば、リファレンス波形に対する１０％の変動を閾値とすることができる。この場合、１０％以上の変動が検出されると、回転体の破損が発生したと判断して光源を消灯させる。以下に、図８を参照しながら、具体的な処理の流れについて説明する。

図８は、第１の実施の形態に係る回転体の異常検出に関するフローチャートの一例である。まず、ステップＳ１００において、電源検出部５１１は、画像投射装置１の電源がオンされたか否かを検出する。ステップＳ１００において電源検出部５１１が画像投射装置１の電源がオンされたことを検出した場合には、ステップＳ１０１に移行する。

次に、ステップＳ１０１において、破損判定部５１４は、画像投射装置１の製造時等にセンシングされ予めＲＡＭ５３等に記憶されているリファレンス波形を読み出す。なお、リファレンス波形が予め記憶されていない場合には、カラーホイール１６を連続回転させ、回転波形検出センサ３０の出力に基づいてリファレンス波形を検出し、ＲＡＭ５３等に記憶する。或いは、リファレンス波形として、実際に測定したものではなく、設計的に求めたものを予めＲＡＭ５３等に記憶しておき、それを読み出してもよい。なお、リファレンス波形は、少なくともカラーホイール１６の１周分必要である。

次に、ステップＳ１０２において、カラーホイール制御部５１２は、回転体駆動手段５７に指令を出してカラーホイール１６を連続回転させる。

次に、ステップＳ１０３において、破損判定部５１４は、回転波形検出センサ３０の出力に基づいてカラーホイール１６の回転波形を連続的に検出する。例えば、図５に示す回転波形が繰り返し検出される。

次に、ステップＳ１０４において、破損判定部５１４は、ステップＳ１０３で検出した回転波形を、ステップＳ１０１のリファレンス波形と比較し、リファレンス波形に対する変動を算出する。

次に、ステップＳ１０５において、破損判定部５１４は、ステップＳ１０４で算出した回転波形の変動を予め決定された閾値と比較し、回転波形の変動が閾値以上であるか否かを判定する。

破損判定部５１４は、例えば、ステップＳ１０３で検出したカラーホイール１６の回転波形（例えば電圧値）を１周毎にステップＳ１０１のリファレンス波形（例えば電圧値）と比較し、リファレンス波形に対する変動（例えば、電圧値の絶対値）を１周毎に算出し、回転波形の変動が閾値以上（所定の電圧値以上）であるか否かを１周毎に判定する。なお、破損判定部５１４は、光量センサ４０の出力に基づいて、カラーホイール１６の１周のタイミングを知ることができる。なお、１周毎の測定は、所定の時間間隔でサンプリングして行うことができる。

ステップＳ１０５において破損判定部５１４が回転波形の変動が閾値以上であると判定した場合には、ステップＳ１０６で光源制御部５１５は光源１１を消灯する。光源１１を消灯する前に、画像投射装置１に備えられた表示部（ディスプレイ）に光源を消灯する旨の警告を表示するようにしてもよい。但し、光源１１が点灯してない場合は、ステップＳ１０６の処理はスキップする。

次に、ステップＳ１０７において、カラーホイール制御部５１２は、回転体駆動手段５７に指令を出してカラーホイール１６を停止させる。なお、ステップＳ１０６とＳ１０７の順番は反対にしてもよい。

ステップＳ１０５において破損判定部５１４が回転波形の変動が閾値以上でないと判定した場合には、ステップＳ１０８で光源制御部５１５は光源１１を点灯する。その後、再びステップＳ１０２に移行する。

なお、電源検出部５１１は、各ステップ中も電源のオン／オフを監視しており、電源がオフされたことを検出した場合には、必要に応じてステップＳ１０６及びＳ１０７の処理を行った後、全ての処理を停止させる。

このように、照明装置１０では、回転体の外周側側面に回転波形検出センサ３０を配置し、カラーホイール１６の外周側側面から得られる情報に基づいてカラーホイール１６の回転波形を検出する。そして、リファレンス波形に対する検出した回転波形の変動を算出して、算出した回転波形の変動が閾値以上であるか否かにより回転体の破損を判定する。

カラーホイール１６のような回転体の割れや欠けは、膨張等によるストレスがかかりやすい外周側側面に最初に現れ、それが中心側に進行していく場合が多い。そこで、上記のように、カラーホイール１６の外周側側面から得られる情報に基づいてカラーホイール１６の回転波形を検出することで、検出した回転波形に基づいて回転体の破損を精度よく判定できる。

これにより、回転体が動作時に突然破損した場合でも、回転波形検出センサ３０で回転波形の変動をとらえて正確に回転体を停止させることができる。

又、回転体が異常な状態で光源１１が点灯し続けることは安全上にも問題があるが、照明装置１０では、回転体の破損を検出した場合に光源１１を消灯させるため、安全上の問題が生じることもない。すなわち、安全な照明装置を実現できる。

又、回転体毎に個別のリファレンス波形を記憶しておき、検出した回転波形を記憶した個別のリファレンス波形と比較することで、回転体に固有の回転偏芯や回転体に固有のセグメント間にある溝の形状等を考慮して回転波形の変動を検出できるため、微妙な回転体の個体差を吸収して回転体の破損を精度よく判定できる。

なお、以上の説明では、回転波形検出センサ３０としてレーザ変位計を用いる例を示したが、回転波形検出センサ３０として、レーザ変位計に代えて、例えばスポット径の小さな静電容量センサやファイバーセンサ等を用いてもよい。

〈第２の実施の形態〉
第１の実施の形態では、照明装置１０にカラーホイール１６を用いる場合について説明したが、第２の実施の形態では、カラーホイール１６に代えて拡散板ホイール１９を用いる例を示す。なお、拡散板ホイール１９は、主に、光源１１としてレーザを採用したときに使用される。

図９は、拡散板ホイールについて説明する図であり、図９（ａ）は正面図、図９（ｂ）の右側面図である。図９に示すように、拡散板ホイール１９は、例えば、赤色領域Ｒ、緑色領域Ｇ、透過領域Ｂが交互に配置された３つの扇状の領域（セグメント）に分割された、０．７ｍｍ程度の薄厚の円盤状の部材である。拡散板ホイール１９において、例えば、赤色領域Ｒ及び緑色領域Ｇはガラス板から構成され、透過領域Ｂは拡散板から構成される。

従って、拡散板ホイール１９が回転すると、拡散板ホイール１９の外周側側面には、拡散板の側面とガラス板の側面とが交互に現れる。拡散板の側面はガラス板の側面よりもレーザ光を照射したときの反射光の光強度が低くなる。

拡散板ホイール１９のセグメント間には隙間があり、この部分が外周側側面から中心側に向かって窪む微細な溝になっている（図９（ａ）の３カ所の矢印部）。この溝は、拡散板ホイール１９の厚さ方向と略平行に形成されたスリット状の溝であり、スリット状の溝の幅は０．２５ｍｍ以下である。

拡散板ホイール１９が高速回転している状態で、レーザ変位計からレーザ光Ｌを拡散板ホイール１９の外周側側面に照射して反射光を検出すると、スリット状の溝の部分では反射光の光強度が低くなる。又、拡散板から構成される透過領域Ｂの反射光の光強度は、ガラスから構成された赤色領域Ｒ及び緑色領域Ｇの反射光の光強度よりも低くなる。

その結果、レーザ変位計では図１０に示すような、スリット状の溝に対応して周期的に光強度が低くなると共に、透過領域Ｂの反射光の光強度が赤色領域Ｒ及び緑色領域Ｇの反射光の光強度よりも低くなる回転波形が検出できる。なお、図１０では、１周分の回転波形のみを示しているが、この回転波形が連続的に検出できる。

図１０の回転波形を予め取得しておくことで、回転波形の変動を検出する際のリファレンス波形（基準回転波形）とすることができる。リファレンス波形として、実際に測定したものではなく、設計的に求めたものを用いてもよい。

なお、拡散板ホイール１９の偏芯により、拡散板ホイール１９とレーザ変位計との距離も、厳密にいうと個別の特性を持っている。そのため、リファレンス波形として設計的に求めたものを用いるよりも、予め取得した個別のリファレンス波形を記憶しておく方が、回転波形の変動を精度よく検出できる。個別のリファレンス波形は、画像投射装置１の起動時に毎回取得してもよいし、画像投射装置１の製造時に取得して記憶しておいてもよい。

拡散板ホイール１９の異常検出は、カラーホイール１６の場合と同様に、例えば、図８に示した方法により行うことができる。なお、回転波形検出センサ３０として、レーザ変位計に代えて、例えばスポット径の小さな静電容量センサやファイバーセンサ等を用いてもよい。

このように、破損を検出できる回転体はカラーホイールには限定されず、拡散板ホイール等の他の回転体に対しても行うことができる。

なお、図５や図１０のような、部分的に振幅の低下した波形でなく、他の如何なる波形であっても、リファレンス波形に対する１周分の回転波形の変動を算出して、算出した回転波形の変動を閾値と比較することで、回転体の破損を判定できる。

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

１ 画像投射装置
１０ 照明装置
１１ 光源
１２ 集光レンズ
１３ ハーフミラー
１４ １／４波長板
１５、１７、２２ レンズ群
１６ カラーホイール
１６ｍ、１８ｍ 駆動部
１８ 蛍光体ホイール
１９ 拡散板ホイール
２１ ライトトンネル
２３ ミラー群
２４ 画像形成素子
２５ 投射光学部
３０ 回転波形検出センサ
５０ 電気部

特開２０１５−０３１８７６号公報

Claims (6)

1. 回転体を透過又は反射した光を照明光として射出する照明装置であって、
   光源と、
   前記光源から射出される光が入射する回転体と、
   前記回転体の外周側側面から得られる情報に基づいて前記回転体の回転波形を検出する回転波形検出部と、
   前記回転波形検出部が検出した前記回転波形の基準回転波形に対する変動を算出し、前記変動の大きさに基づいて前記回転体の破損を判定する破損判定部と、を有する照明装置。
2. 前記基準回転波形は、回転体毎に予め測定され、前記回転波形検出部が読み出し可能な記憶部に記憶されている請求項１に記載の照明装置。
3. １つの回転体に対して複数個の前記回転波形検出部が配置されている請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明装置と、
   前記照明装置から射出する照明光の光学経路を定める光学経路構成手段と、
   前記光学経路上に配置された画像形成素子と、
   前記画像形成素子によって形成された画像を投射する投射光学部と、を有し、
   前記光源はランプ光源である画像投射装置。
5. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明装置と、
   前記照明装置から射出する照明光の光学経路を定める光学経路構成手段と、
   前記光学経路上に配置された画像形成素子と、
   前記画像形成素子によって形成された画像を投射する投射光学部と、を有し、
   前記光源はレーザ又は発光ダイオードである画像投射装置。
6. 光源と、前記光源から射出される光が入射する回転体と、を有し、前記回転体を透過又は反射した光を照明光として射出する照明装置における、回転体の破損判定方法であって、
   前記回転体の外周側側面から得られる情報に基づいて前記回転体の回転波形を検出するステップと、
   検出した前記回転波形の基準回転波形に対する変動を算出し、前記変動の大きさに基づいて前記回転体の破損を判定するステップと、を有する回転体の破損判定方法。

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