JP4282396B2 - Color wheel unit and projection display device using the same - Google Patents

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Description

本発明は、時分割あるいは色順次によりカラー表示を行うためのカラーホイールユニットとそれを用いた投写型表示装置に関する。   The present invention relates to a color wheel unit for performing color display by time division or color sequential and a projection display device using the color wheel unit.

従来より、赤、緑、青の三色光を時分割に取り出してスクリーン等に投写してカラー表示を行う基本構造を持つ時分割方式画像投写装置が提供されている。例えば、特許文献1に開示されているように、半導体メモリーセル上に各々の傾きが制御可能な数十万のミラーエレメントを取り付けたデジタルミラーデバイス(以下、DMDと称する)を利用し、各ミラーエレメントの傾きを制御して反射状態を制御し、画像を形成するDMDプロジェクタが知られている。図8に示すように、このDMDプロジェクタは、光源101から出射した光を反射鏡102で反射し、赤、緑、青の光を選択的に通過させるカラーフィルタが組み合わされたカラーホイール110の一点に集光レンズ103で集光させる。カラーホイール110は高速で回転されており、カラーホイール110に集光された光は赤、緑、青の色光として時分割的に透過される。この透過光をインテグレータロッド(ロッド状光導波路)104を透過させて均一化し、集光レンズ105で平行光束として全反射プリズム106で反射してDMDパネル107に照射する。このDMDパネル107においてはDMDパネル107に与えられた画像信号に応じて投写する画像パターンに対応してミラーエレントの傾きが選択的に制御され、DMDパネル107で反射される光は画像光として光変調されることになり、この画像光をズーム投写レンズ108を介して図には表れないスクリーン上に投影することを特徴としている。このような方式は、フィールド・シーケンシャル・カラー方式(Field Sequential Color 、以下、FSC方式と称する)と呼ばれている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a time-division image projection apparatus having a basic structure for performing color display by extracting red, green, and blue three-color lights in a time division manner and projecting them on a screen or the like has been provided. For example, as disclosed in Patent Document 1, each mirror is used by using a digital mirror device (hereinafter referred to as DMD) in which hundreds of thousands of mirror elements each capable of controlling the tilt are mounted on a semiconductor memory cell. DMD projectors that control the reflection state by controlling the tilt of an element to form an image are known. As shown in FIG. 8, this DMD projector is a point of a color wheel 110 that is combined with a color filter that reflects light emitted from a light source 101 by a reflecting mirror 102 and selectively passes red, green, and blue light. Is condensed by the condensing lens 103. The color wheel 110 is rotated at high speed, and the light collected on the color wheel 110 is transmitted in a time-sharing manner as red, green, and blue color lights. The transmitted light is transmitted through an integrator rod (rod-shaped optical waveguide) 104 to be uniformed, reflected by a condensing lens 105 as a parallel light beam by a total reflection prism 106, and applied to a DMD panel 107. In this DMD panel 107, the tilt of the mirror element is selectively controlled in accordance with the image pattern to be projected according to the image signal given to the DMD panel 107, and the light reflected by the DMD panel 107 is optically modulated as image light. Thus, the image light is projected onto a screen that does not appear in the figure through the zoom projection lens 108. Such a system is called a field sequential color system (hereinafter referred to as FSC system).

また、近年では前記FSC方式よりも光効率を約40%向上させることができる、シーケンシャル・カラー・リキャプチャー方式(Sequential Color Recapture r 、以下、SCR方式と称する)が提案されている。このSCR方式では、両端面を半透過面等の準反射面とするインテグレータロッドとスパイラル状のRGB(赤、緑、青)パターンを設けたカラーホイールで光学系を構成する。図9に示すように、SCR方式のDMDプロジェクタは、光源201から出射した光を反射鏡202で反射し、インテグレータロッド204の入射側端面に集光レンズ203により焦点を結ぶ。SCRインテグレータロッド204を進んだ光は、その出射側端面から出てスパイラル状のRGBパターンを設けたカラーホイール210へ入射する。このカラーホイール210へ入射され、高速回転するカラーホイール210によって時分割された赤、緑、青の各色光は集光レンズ205で平行光束として全反射プリズム206を介してDMDパネル207に照射される。DMDパネル207に照射された光はDMDパネル207に与えられた画像信号に応じて反射され、光変調される。DMD207で変調された光は、画像を表す光(投写光)として全反射プリズム206と投写レンズ208を介して投写され、これにより画像が図には表れないスクリーン等に表示される。   In recent years, a sequential color recapture method (hereinafter referred to as the SCR method) has been proposed that can improve the light efficiency by about 40% compared to the FSC method. In this SCR system, an optical system is configured by an integrator rod having both end faces as semi-reflective surfaces such as a semi-transmissive surface and a color wheel provided with a spiral RGB (red, green, blue) pattern. As shown in FIG. 9, the SCR type DMD projector reflects light emitted from the light source 201 by the reflecting mirror 202 and focuses the incident side end face of the integrator rod 204 by the condenser lens 203. The light that has traveled through the SCR integrator rod 204 exits from its emission side end face and enters the color wheel 210 provided with a spiral RGB pattern. The red, green, and blue color lights incident on the color wheel 210 and time-divided by the color wheel 210 rotating at high speed are radiated to the DMD panel 207 via the total reflection prism 206 by the condenser lens 205 as parallel light beams. . The light irradiated on the DMD panel 207 is reflected and modulated in accordance with the image signal given to the DMD panel 207. The light modulated by the DMD 207 is projected as light (projection light) representing an image through the total reflection prism 206 and the projection lens 208, and the image is displayed on a screen or the like that does not appear in the drawing.

このとき、カラーホイール210で反射された一部の光はインテグレータロッド203の出射側端面から再入射する。この再入射した光は、インテグレータロッド204の入射側端面にまで進みここで再び反射され、光源201からの光と一緒になってインテグレータロッド204の出射側端面から出射され、カラーホイール210へ入射する。ここで再び同様のことが繰り返される。このようにして、インテグレータロッド204の入射端面とカラーホイール210との間での多重反射により光強度が強められ、同時に明るさ分布が均一光となった照明光となって全反射プリズム206を介してDMDパネル207を照射する。   At this time, a part of the light reflected by the color wheel 210 is incident again from the output side end face of the integrator rod 203. The re-incident light travels to the incident side end face of the integrator rod 204 and is reflected again here, and is emitted from the output side end face of the integrator rod 204 together with the light from the light source 201 and enters the color wheel 210. . Here, the same thing is repeated again. In this way, the light intensity is increased by the multiple reflection between the incident end face of the integrator rod 204 and the color wheel 210, and at the same time, the illumination light becomes a uniform light distribution through the total reflection prism 206. Then, the DMD panel 207 is irradiated.

ところで、前述のFSC方式とSCR方式のいずれにおいても、カラーホイールは3000rpm から10000rpmで高速回転しているため、カラーホイールは空気流の影響をうけて振動し、このカラーホイールの振動はインテグレータロッドとカラーホイールの間隔の変動や照明光のカラーホイールへの入射角度の変化を引き起こす。FSC方式の場合には、照明光はカラーホイールを透過するだけで、カラーホイールからの反射光を利用していないので、インテグレータロッドとカラーホイールの間隔の変動や照明光のカラーホイールへの入射角度の変化は、DMDへ入射する照明光の強度への影響はあまり無い。一方、SCR方式の場合には、インテグレータロッド入射端面とカラーホイールとの間での多重反射において、インテグレータロッドとカラーホイールの間隔の変動や照明光のカラーホイールへの入射角度の変化は、多重反射の条件を変化させることになる。その結果として、インテグレータロッドから出射される照明光の照度が間隔の変動に同期した変調を受てしまう。したがって、DMDで変調された投写光は強度変動(照度変動)を持った光として投写レンズを介して投写され、これにより画像がちらついてしまうと言う問題があった。   By the way, in both the FSC method and the SCR method described above, the color wheel rotates at a high speed from 3000 rpm to 10000 rpm, so the color wheel vibrates due to the influence of the air flow. It causes fluctuations in the color wheel spacing and changes in the incident angle of illumination light on the color wheel. In the case of the FSC system, the illumination light only passes through the color wheel and does not use the reflected light from the color wheel, so the fluctuation of the distance between the integrator rod and the color wheel and the incident angle of the illumination light to the color wheel. This change does not significantly affect the intensity of illumination light incident on the DMD. On the other hand, in the case of the SCR method, in the multiple reflection between the integrator rod incident end face and the color wheel, the change in the distance between the integrator rod and the color wheel and the change in the incident angle of the illumination light to the color wheel are caused by the multiple reflection. Will change the conditions. As a result, the illuminance of the illumination light emitted from the integrator rod undergoes modulation that is synchronized with the variation in the interval. Therefore, the projection light modulated by the DMD is projected through the projection lens as light having intensity fluctuations (illuminance fluctuations), thereby causing a problem that the image flickers.

なお、特許文献2には、長い運転時間にわたって高い光学特性および機械特性を再生可能に有するようにするため、円環状の光透過性の領域が保持ウェブのような支持体エレメントによっては中断されないように形成され、フィルタセグメントが回転軸線とは反対側に向けられたストリップ状の接着ゾーン内で支持体に面状に接着されてフィルタセグメントが貫通部を有していないカラーホイールユニットの技術が開示されている。しかし、開示されている技術はSCR方式を考慮していないので、カラーホイールの高速回転時における振動に関しては効果がない。   In Patent Document 2, an annular light-transmitting region is not interrupted by a support element such as a holding web in order to reproducibly have high optical characteristics and mechanical characteristics over a long operation time. The color wheel unit technology is disclosed in which the filter segment is bonded to the support in a planar manner in a strip-shaped adhesive zone with the filter segment facing away from the rotation axis, and the filter segment does not have a through portion. Has been. However, since the disclosed technology does not consider the SCR system, it has no effect on the vibration when the color wheel rotates at a high speed.

また、特許文献3においては、カラーホイールおよびモータを密閉したケース内に収容することにより、高速回転時の安全性を確保し、さらにランプからの輻射熱、不要光の吸収による熱などにより密閉されたカラーホイールケースの温度上昇を抑制する技術が開示されている。この技術では、高速回転時における問題として安全性を挙げ、これを解決するために密閉したケース内に収容しているが、カラーホイールの振動についての記載はなく、さらに、カラーホイールと収容ケースとの設置関係(位置関係)についての記載がないので、SCR方式におけるカラーホイールの振動による投写画像のちらつきを解決することは出来なかった。なお、特許文献3においては、カラーホイールのケース本体とケース蓋との間に緩衝材としてのOリングを挟み込む構成が提案されている。また、ケースとカラーホイールモータの嵌合部に緩衝材を設けた構成が提案されている。このようにOリングや緩衝材を配設することにより、カラーホイールを回転駆動するモータの振動がケース本体からケース蓋に伝達することを抑制するこことは可能であるが、カラーホイール自身の振動を抑制することに対しては、またカラーホイールの振動に伴ってカラーホイールケースが振動することを抑制することに対しては十分な効果を得ることは難しい。
特開平10−78550号公報 特開平10−48542号公報 特開2002−90886号公報
In Patent Document 3, the color wheel and the motor are housed in a sealed case to ensure safety during high-speed rotation, and are further sealed by radiation heat from the lamp, absorption of unnecessary light, and the like. A technique for suppressing the temperature rise of the color wheel case is disclosed. In this technology, safety is cited as a problem during high-speed rotation, and in order to solve this problem, it is housed in a sealed case. However, there is no description about the vibration of the color wheel. Since there is no description about the installation relationship (positional relationship), the flicker of the projected image due to the vibration of the color wheel in the SCR system could not be solved. Patent Document 3 proposes a configuration in which an O-ring as a cushioning material is sandwiched between a case main body and a case lid of a color wheel. In addition, a configuration in which a cushioning material is provided at a fitting portion between the case and the color wheel motor has been proposed. By arranging the O-ring and cushioning material in this way, it is possible to suppress the vibration of the motor that rotationally drives the color wheel from being transmitted from the case body to the case lid. It is difficult to obtain a sufficient effect for suppressing the color wheel case and for suppressing the color wheel case from vibrating with the vibration of the color wheel.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-78550 Japanese Patent Laid-Open No. 10-48542 JP 2002-90886 A

本発明は、SCR方式における投写型表示装置において、カラーホイールの振動によってインテグレータロッドとカラーホイール間での多重反射条件の変動が原因で投射画像がちらつくことを解決するカラーホイールユニットとそれを用いた投写型表示装置を提供することにある。 The present invention provides a projection shooting display device that put the SCR method, a color wheel unit and its resolve that variations in multiple reflection conditions between the integrator rod and the color wheel by the vibration of the color wheel the projection image due flickers It is an object to provide a projection display device using the above.

本発明は、それぞれ異なる色光を透過あるいは反射する複数のカラーフィルタを回転に伴って後記開口部に順次露出されるように配置したカラーホイールと、カラーホイールを回転駆動させるモータと、カラーホイールを収納しその一部にカラーホイールの一部を露出させるための開口部が設けられたカラーホイールケースとから構成されるSCR方式のカラーホイールユニットであって、カラーホイールケースはカラーホイールを包囲する円盤容器状に形成されており、開口部の円周方向の寸法がカラーホイールケースの円周寸法に対してなす角度が180度以下であり、周壁の内面とカラーホイールの周面との間隙を1mm以下とする。さらには、カラーホイールの前後面とカラーホイールケースのそれぞれ対向する前壁部及び後壁部との間隙を1mm以下とする。 The present invention accommodates a color wheel in which a plurality of color filters that transmit or reflect light of different colors are sequentially exposed to an opening described later with rotation, a motor that rotates the color wheel, and a color wheel. An SCR type color wheel unit comprising a color wheel case provided with an opening for exposing a part of the color wheel to a part of the color wheel, wherein the color wheel case surrounds the color wheel. Jo is formed, the angle at which the circumferential dimension of the opening with respect to the circumferential dimension of the color wheel case is not more than 180 degrees, 1 mm gap between the peripheral surface of the peripheral wall of the inner surface and the color wheel The following. Further, the gap between the front and rear surfaces of the color wheel and the front wall portion and the rear wall portion facing each other of the color wheel case is set to 1 mm or less.

本発明のカラーホイールユニットによれば、カラーホイールを包囲する円盤容器状のカラーホイールケースの開口部の円周方向の寸法がカラーホイールケースの円周寸法に対してなす角度を180度以下とし、周壁の内面とカラーホイールの周面との間隙を1mm以下とし、またカラーホイールの前後面とカラーホイールケースのそれぞれ対向する前壁部及び後壁部との間隙を1mm以下としているので、カラーホイールが高速回転された場合でも、カラーホイール及びカラーホイールケースにおける振動振幅を抑制することができ、本発明の投写型表示装置におけるカラーホイールユニットから光源方向に向けての戻り光が安定し、スクリーンに投写された画像の照度変動を抑制して画像品質の高い表示を行うことが可能になる。 According to the color wheel unit of the present invention, the angle formed by the circumferential dimension of the opening of the disc container-shaped color wheel case surrounding the color wheel with respect to the circumferential dimension of the color wheel case is 180 degrees or less, the gap between the peripheral surface of the peripheral wall of the inner surface and the color wheel and 1mm or less, also than that of the gap between the front wall and the rear wall portion of each opposed front and rear surfaces and a color wheel case of the color wheel as a 1mm or less, Ca Even when the color wheel is rotated at a high speed, the vibration amplitude in the color wheel and the color wheel case can be suppressed, and the return light from the color wheel unit in the projection display device of the present invention toward the light source direction is stabilized, It becomes possible to perform display with high image quality by suppressing fluctuations in illuminance of the image projected on the screen.

また、本発明では、カラーホイールケースの少なくとも一部に制振部材を一体的に設けたこと、あるいは、カラーホイールケースの少なくとも一部が制振効果の高い部材で形成することが好ましい。 In the present invention, it is provided at least in part on the damping member of the color wheel case integrally, or arbitrary preferred that at least a portion of the color wheel casing to form a high damping effect member.

また、本発明の投写型表示装置は、光源と、カラーホイールユニットと、入力画像信号に応じて光を変調する光変調素子と、光変調素子で変調された光を結像してスクリーン等に投写する投写レンズとを備え、カラーホイールユニットに前記本発明のカラーホイールユニットを用いる。   The projection display device of the present invention includes a light source, a color wheel unit, a light modulation element that modulates light according to an input image signal, and images light modulated by the light modulation element to form a screen or the like. A projection lens for projecting, and the color wheel unit of the present invention is used as the color wheel unit.

次に、本発明の実施例1を図面を参照して説明する。図1は本発明のカラーホイールを用いたSCR方式の投写型表示装置の概略構成を示す斜視図、図2はその平面図である。これらの図に示すように、光源1に反射鏡2が備え付けられている。反射鏡2として楕円面鏡を用いている。また、光源1としては超高圧水銀ランプを用いた。この他に、キセノンランプ、メタルハロイドランプ、ハロゲンランプ等の高輝度白色光源を使用することができる。光源1からの光は、反射鏡2によって反射され、集光レンズ3によって集光されてインテグレータロッド4の入射端面に焦点を結び、インテグレータロッド4内に入射される。インテグレータロッド4は石英等の耐熱ガラスを角柱状に加工したものであり、これを照明光学系に組み込むことによって照明光束の照度を均一に保つことができる。このインテグレータロッド4の入射端面には、図には表れないが金属製の絞りが作り込まれており、絞りの中心は反射防止コートされたガラス材が露出しており、その周囲は金属面となっている。   Next, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an SCR type projection display device using a color wheel of the present invention, and FIG. 2 is a plan view thereof. As shown in these drawings, the light source 1 is provided with a reflecting mirror 2. An ellipsoidal mirror is used as the reflecting mirror 2. As the light source 1, an ultrahigh pressure mercury lamp was used. In addition, a high-intensity white light source such as a xenon lamp, a metal haloid lamp, or a halogen lamp can be used. The light from the light source 1 is reflected by the reflecting mirror 2, collected by the condenser lens 3, focused on the incident end face of the integrator rod 4, and entered into the integrator rod 4. The integrator rod 4 is made of heat-resistant glass such as quartz processed into a prismatic shape, and by incorporating this into an illumination optical system, the illuminance of the illumination light beam can be kept uniform. Although not shown in the drawing, a metal diaphragm is formed on the incident end face of the integrator rod 4, and a glass material coated with antireflection is exposed at the center of the diaphragm. It has become.

前記インテグレータロッド4に入射された光は、カラーホイールユニット10に入射され、透過されたときに時分割で赤、緑、青の色分解が行われ、それぞれの色に分解された赤、緑、青の色光が集光レンズ5により全反射プリズム6に入射される。一方、カラーホイールユニット10に入射された一部の光は反射してインテグレータロッド4の出射側端面から再入射する。この再入射した光は、インテグレータロッド4の入射側端面にまで進みここで再び反射され、光源1からの光と一緒になってインテグレータロッド4の出射側端面から出射され、カラーフィルターホイールユニット10へ入射される。ここで再び同様のことが繰り返される。   When the light incident on the integrator rod 4 is incident on the color wheel unit 10 and is transmitted, the red, green, and blue color separation is performed in a time division manner, and the red, green, Blue color light is incident on the total reflection prism 6 by the condenser lens 5. On the other hand, a part of the light incident on the color wheel unit 10 is reflected and reenters from the output side end face of the integrator rod 4. The re-incident light travels to the incident side end face of the integrator rod 4 and is reflected again, and is emitted from the output side end face of the integrator rod 4 together with the light from the light source 1 to the color filter wheel unit 10. Incident. Here, the same thing is repeated again.

全反射プリズム6は、くさび型プリズムを2つ組み合わせて接合したもので、接合面では光の全反射が起きるように微小なエアギャップが設けられている。よって、全反射プリズム6に入射した各色光は全反射されてDMDパネル7に到達する。DMDパネル7に入射した光はDMDパネル7に与えられた画像信号に応じて変調され、画像を表す光(投写光)として再び全反射プリズム6を通って投写レンズ8に向かい、この投写レンズ8によって結像が行われ、結像された画像が図には表れないスクリーン等に表示される。   The total reflection prism 6 is formed by combining two wedge-shaped prisms, and a small air gap is provided on the bonding surface so that total reflection of light occurs. Therefore, each color light incident on the total reflection prism 6 is totally reflected and reaches the DMD panel 7. The light incident on the DMD panel 7 is modulated in accordance with an image signal given to the DMD panel 7, and again passes through the total reflection prism 6 as light representing the image (projection light) toward the projection lens 8. Is formed, and the formed image is displayed on a screen or the like not shown in the figure.

前記カラーホイールユニット10について詳細に説明する。図3(a),(b)は前記カラーホイールユニットの実施例1の正面図とa−a線断面図である。モータ11に取りつけられたカラーホイール12が、カラーホイールケース13に収納されている。カラーホイール12は、緑、赤、青(R、G、B)の扇形のカラーフィルタを、直径35mmの厚さ0.8mmのガラス板に取りつけたものである。また、カラーホイールケース13は薄型をした円盤容器状のケースとして構成されており、その円周一部が扇状に切り欠かれた開口部14を備えている。そのため、カラーホイール12は回転に伴って円周一部が開口部14において露出され、この露出された領域において前記インテグレータロッド4の出射端面に対峙される。   The color wheel unit 10 will be described in detail. FIGS. 3A and 3B are a front view and a cross-sectional view taken along line aa of Example 1 of the color wheel unit. A color wheel 12 attached to the motor 11 is housed in a color wheel case 13. The color wheel 12 is a green, red, blue (R, G, B) fan-shaped color filter attached to a glass plate having a diameter of 35 mm and a thickness of 0.8 mm. Further, the color wheel case 13 is configured as a thin disc container-like case, and includes an opening 14 in which a part of the circumference is cut out in a fan shape. Therefore, a part of the circumference of the color wheel 12 is exposed at the opening 14 as it rotates, and is opposed to the exit end face of the integrator rod 4 in this exposed region.

前記カラーホイールケース13の周壁部13aをシュラウドと称し、カラーホイール12の前側と後側の各面を覆うカラーホイールケースの各側面を前壁部13b、後壁部13cと称する。そして、前記モータ11は後壁部13cに一体的に取着されている。また、カラーホイール12とカラーホイールケース13の内面との隙間の寸法が適切に設定されており、これによりカラーホイール12が高速回転したときの空気流によるカラーホイールケース13の振動を抑制することを可能にしている。すなわち、ここでは周壁部としてのシュラウド13aとカラーホイール12の周縁部との隙間を「A」で示している。また、カラーホイール12と前壁部13b、後壁部13cの各隙間を「B」,「C」で示している。さらに、前記開口部14の中心角はカラーホイール12の円周に対する割合として定義され、「D」で示している。   The peripheral wall portion 13a of the color wheel case 13 is referred to as a shroud, and the side surfaces of the color wheel case that covers the front and rear surfaces of the color wheel 12 are referred to as a front wall portion 13b and a rear wall portion 13c. The motor 11 is integrally attached to the rear wall portion 13c. In addition, the size of the gap between the color wheel 12 and the inner surface of the color wheel case 13 is set appropriately, thereby suppressing the vibration of the color wheel case 13 due to the air flow when the color wheel 12 rotates at a high speed. It is possible. That is, here, the gap between the shroud 13a as the peripheral wall portion and the peripheral edge portion of the color wheel 12 is indicated by “A”. Moreover, each clearance gap between the color wheel 12, the front wall part 13b, and the rear wall part 13c is shown by "B" and "C". Further, the central angle of the opening 14 is defined as a ratio with respect to the circumference of the color wheel 12 and is indicated by “D”.

そして、カラーホイール12とシュラウド13aとの隙間「A」を変化させたときのカラーホイール12の振動振幅をLDV(レーザドップラー)を用いる変位計で測定した。カラーホイール12は前述のように直径35mm、板圧が0.8mmのガラス製で、回転数は3600rpmとした。また、カラーホイール12とカラーホイールケース13の前壁部13b及び後壁部13cとの隙間は2.0mm(B=C=2.0mm)、開口部14の中心角は45度(D=45度)と180度(D=180度)の2つの場合について測定した。図4にカラーホイール12の振動振幅のカラーホイール12とシュラウド13aとの間隙Aの依存性を示す。振動振幅はこのカラーホイールとシュラウドとの間隙Aが3mmの場合で規格化している。同図より、カラーホイール12とシュラウド13aとの間隙「A」を1mm以下にするとカラーホイール12の振動振幅が小さくなることが判った。また、開口部14の値Dが狭いと振動振幅の抑制効果が大きいこと、さらに、開口部14が180度であっても振動振幅の抑制効果があることが分かる。   Then, the vibration amplitude of the color wheel 12 when the gap “A” between the color wheel 12 and the shroud 13a was changed was measured with a displacement meter using LDV (laser Doppler). As described above, the color wheel 12 is made of glass having a diameter of 35 mm and a plate pressure of 0.8 mm, and the number of rotations is 3600 rpm. The clearance between the color wheel 12 and the front wall portion 13b and the rear wall portion 13c of the color wheel case 13 is 2.0 mm (B = C = 2.0 mm), and the central angle of the opening 14 is 45 degrees (D = 45). ) And 180 degrees (D = 180 degrees). FIG. 4 shows the dependency of the vibration amplitude of the color wheel 12 on the gap A between the color wheel 12 and the shroud 13a. The vibration amplitude is normalized when the gap A between the color wheel and the shroud is 3 mm. From the figure, it was found that when the gap “A” between the color wheel 12 and the shroud 13a is 1 mm or less, the vibration amplitude of the color wheel 12 is reduced. In addition, it can be seen that if the value D of the opening 14 is narrow, the effect of suppressing the vibration amplitude is large, and further, even if the opening 14 is 180 degrees, there is an effect of suppressing the vibration amplitude.

同様にして、カラーホイール12の振動振幅のカラーホイール12とカラーホイールケース13の前壁部13b、後壁部13cとの間隙「B=C」の依存性を前述のようにLDVを用いる変位計で測定した。カラーホイール12は直径35mm、板圧が0.8mmのガラス製で、回転数は3600rpmとした。また、カラーホイール12とシュラウド13aとの隙間は、1.0mm(A=1.0mm)、開口部14の中心角は45度(D=45度)と180度(D=180度)とした。図5より、振動振幅は、カラーホイール12とカラーホイールケース13との間隙が3mm(B=C=3mm)の場合で規格化している。同図よりカラーホイール12とカラーホイールケース13の前壁部13bと後壁部13cとの間隙を1mm以下にするとカラーホイール12の振動振幅が小さくなることが分かる。また、開口部14が狭いと振動振幅の抑制効果が大きいこと、さらに、開口部14が180度であっても振動振幅の抑制効果があることが分かる。   Similarly, the dependence of the vibration amplitude of the color wheel 12 on the gap “B = C” between the color wheel 12 and the front wall portion 13b and the rear wall portion 13c of the color wheel case 13 is a displacement meter using LDV as described above. Measured with The color wheel 12 was made of glass having a diameter of 35 mm and a plate pressure of 0.8 mm, and the rotation speed was 3600 rpm. The gap between the color wheel 12 and the shroud 13a is 1.0 mm (A = 1.0 mm), and the central angle of the opening 14 is 45 degrees (D = 45 degrees) and 180 degrees (D = 180 degrees). . From FIG. 5, the vibration amplitude is normalized when the gap between the color wheel 12 and the color wheel case 13 is 3 mm (B = C = 3 mm). It can be seen from the figure that the vibration amplitude of the color wheel 12 is reduced when the gap between the color wheel 12 and the front wall portion 13b and the rear wall portion 13c of the color wheel case 13 is 1 mm or less. In addition, it can be seen that if the opening 14 is narrow, the effect of suppressing the vibration amplitude is large, and further, even if the opening 14 is 180 degrees, there is an effect of suppressing the vibration amplitude.

因みに、本発明による投写型表示装置では、カラーホイールユニット10として、カラーホイール12とシュラウド13aとの間隙を0.5mmに、カラーホイール12と前壁部13b、後壁部13cとの間隙を0.8mmにして作製したカラーホイールユニット10を用いることにより、カラーホイール12の振動は相当に抑制され、インテグレータロッド4への戻り光が安定し、スクリーンに投写された画像の照度変動は生じなかった。   Incidentally, in the projection display device according to the present invention, as the color wheel unit 10, the gap between the color wheel 12 and the shroud 13a is 0.5 mm, and the gap between the color wheel 12 and the front wall portion 13b and the rear wall portion 13c is 0. By using the color wheel unit 10 manufactured with a thickness of 0.8 mm, the vibration of the color wheel 12 is considerably suppressed, the return light to the integrator rod 4 is stabilized, and the illuminance fluctuation of the image projected on the screen does not occur. .

図6は本発明の実施例2の投写型表示装置の斜視図である。この実施例2では、実施例1のカラーホイールケース13の前壁部13bの中央部分には可及的に広い面積にわたって、カラーホイールケース13の振動を抑制するためのダンピング部材15が貼り付けてある。このダンピング部材15はここでは厚さ0.3mmのステンレス板をゴム系の接着剤で接着した構造である。このような構造をとることにより、例えばカラーホイールケース13を樹脂等によって形成した場合でも、カラーホイールケース13の機械特性はダンピング部材15によってダンピング定数が大きくされ、カラーホイールケース13に生じた振動が迅速に減衰されるようになる。   FIG. 6 is a perspective view of a projection display apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In the second embodiment, a damping member 15 for suppressing the vibration of the color wheel case 13 is attached to the central portion of the front wall portion 13b of the color wheel case 13 of the first embodiment over an area as large as possible. is there. Here, the damping member 15 has a structure in which a stainless steel plate having a thickness of 0.3 mm is bonded with a rubber adhesive. By adopting such a structure, for example, even when the color wheel case 13 is formed of a resin or the like, the mechanical characteristics of the color wheel case 13 are increased by the damping member 15 so that the vibration generated in the color wheel case 13 is reduced. Attenuates quickly.

この結果から、実施例2におけるカラーホイールユニットでは、カラーホイール12が高速回転したときに生じる空気流の影響をうけてカラーホイール12が振動し、これに追従してカラーホイールケース13が振動する状況が生じても、実施例1と同様にカラーホイール12とカラーホイールケース13との間隙寸法を1mm以下に設定することによってカラーホイール12の振動が防止されるのと同時に、前壁部13bに貼り付けたダンピング部材15のダンピング作用によって、カラーホイールケース13での振動が減衰される。したがって、カラーホイール12の振動振幅及びカラーホイールケース13の振動振幅が小さくなり、インテグレータロッド4から出射される色光の照度が間隔の変動に同期した変調を受けるようなことはなく、画像がちらつくという問題を解消することが助長できる。また、これと同時にカラーホールケース13が振動することによって発生する騒音を小さくする効果もある。   From this result, in the color wheel unit in Example 2, the color wheel 12 vibrates under the influence of the air flow generated when the color wheel 12 rotates at high speed, and the color wheel case 13 vibrates following this. In the same manner as in the first embodiment, the gap between the color wheel 12 and the color wheel case 13 is set to 1 mm or less to prevent the color wheel 12 from vibrating, and at the same time, is attached to the front wall portion 13b. The vibration in the color wheel case 13 is attenuated by the damping action of the attached damping member 15. Therefore, the vibration amplitude of the color wheel 12 and the vibration amplitude of the color wheel case 13 are reduced, and the illuminance of the color light emitted from the integrator rod 4 is not subjected to modulation synchronized with the fluctuation of the interval, and the image flickers. It can help to solve the problem. At the same time, the noise generated by the vibration of the color hole case 13 is also reduced.

ここで、本発明の実施例3におけるカラーホイールについて、図7(a),(b)の正面図とb−b線断面図を参照して説明する。なお、同図において実施例1の形態と等価な部分には同一符号を付してある。同図に示すように、カラーホイールケース13に設ける開口部14Aは前壁部13bと後壁部13cを通して部分的に貫通した窓として構成してもよい。この実施例での開口部14Aの広さは、図7(a)において「E」で示したように、カラーホイール12の回転中心と開口部14Aの周囲との接線が成す角度と、カラーホイール12の円周との割合として定義される。   Here, the color wheel in Example 3 of this invention is demonstrated with reference to the front view and bb sectional drawing of FIG. 7 (a), (b). In the figure, parts equivalent to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. As shown in the figure, the opening 14A provided in the color wheel case 13 may be configured as a window partially penetrating through the front wall portion 13b and the rear wall portion 13c. The width of the opening 14A in this embodiment is defined by the angle formed by the tangent line between the rotation center of the color wheel 12 and the periphery of the opening 14A, as indicated by “E” in FIG. It is defined as a ratio with 12 circumferences.

詳細な説明は省略するが、実施例3のカラーホイールユニットについて実施例1と同様な振動振幅の測定を行ったところ、図4及び図5に示したとほぼ同様な特性を得ることが確認されている。この場合でも開口部の広さ「E」の値により振動振幅の抑制効果に若干の差は生じているが、カラーホイール12とシュラウド13aとの隙間を1mm以下に、あるいはカラーホイール12と前壁部13b及び後壁部13cとの隙間を1mm以下にすることで、顕著な振動振幅の抑制効果を得ることが可能である。この実施形態においても開口部14Aの広さ「E」の中心角が180度であっても、振動振幅の抑制効果があることが確認されている。なお、この実施例3においても、図7に二点鎖線で示すように、第2の実施形態と同様にカラーホイールケース13の一部にダンピング部材15を貼り付けるようにしてもよい。   Although detailed description is omitted, when the vibration amplitude of the color wheel unit of Example 3 was measured in the same manner as in Example 1, it was confirmed that substantially the same characteristics as those shown in FIGS. 4 and 5 were obtained. Yes. Even in this case, although there is a slight difference in the suppression effect of the vibration amplitude depending on the value of the opening size “E”, the gap between the color wheel 12 and the shroud 13a is 1 mm or less, or the color wheel 12 and the front wall. By making the gap between the portion 13b and the rear wall portion 13c 1 mm or less, it is possible to obtain a remarkable vibration amplitude suppressing effect. Also in this embodiment, it has been confirmed that there is an effect of suppressing the vibration amplitude even if the central angle of the width “E” of the opening 14A is 180 degrees. In Example 3, as shown by a two-dot chain line in FIG. 7, the damping member 15 may be attached to a part of the color wheel case 13 as in the second embodiment.

前記実施例2、ならびに実施例3の場合には、カラーホイールケースの一部にダンピング部材、すなわち振動振幅の抑制効果の高い制振部材を一体的に貼り付けた構成を説明したが、カラーホイールケース全体、あるいはカラーホイールケースの一部を制振部材で構成するようにしてもよい。   In the case of the second embodiment and the third embodiment, the configuration in which the damping member, that is, the damping member having a high vibration amplitude suppressing effect is integrally attached to a part of the color wheel case has been described. You may make it comprise the whole case or a part of color wheel case with a damping member.

さらに、本発明のカラーホイールユニットは、インテグレータロッドから出射された光を異なる色光として反射する構成のカラーホイールを備えるユニットであっても同様に適用できる。   Furthermore, the color wheel unit of the present invention can be similarly applied to a unit including a color wheel configured to reflect the light emitted from the integrator rod as different color light.

本発明の投写型表示装置の実施例1の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of Example 1 of the projection type display apparatus of this invention. 図1の平面図である。It is a top view of FIG. 実施例1のカラーホイールユニットの正面図とa−a線断面図である。It is the front view and aa sectional view taken on the line of the color wheel unit of Example 1. カラーホイールの振動振幅のカラーホイールとシュラウドとの隙間の依存性を示した図である。It is the figure which showed the dependence of the clearance gap between a color wheel and a shroud of the vibration amplitude of a color wheel. カラーホイールの振動振幅のカラーホイールとカラーホイールケースとの隙間の依存性を示した図である。It is the figure which showed the dependence of the clearance gap between the color wheel and the color wheel case of the vibration amplitude of a color wheel. 実施例2の投写型表示装置の斜視図である。6 is a perspective view of a projection display apparatus according to Embodiment 2. FIG. 実施例3のカラーホイールユニットの正面図とb−b線断面図である。It is the front view and bb sectional view taken on the line of the color wheel unit of Example 3. FSC方式のDMDプロジェクター装置の概略図である。1 is a schematic diagram of an FSC DMD projector apparatus. FIG. SCR方式のDMDプロジェクター装置の概略図である。1 is a schematic diagram of an SCR-type DMD projector apparatus. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 光源
2 反射鏡
3 集光レンズ
4 (FSC用)インテグレータロッド
5 集光レンズ
6 全反射プリズム
7 DMDパネル
8 投写レンズ
10 カラーホイールユニット
11 モータ
12 カラーホイール
13 カラーホイールケース
14,14A 開口部
15 ダンピング部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Reflecting mirror 3 Condensing lens 4 (For FSC) Integrator rod 5 Condensing lens 6 Total reflection prism 7 DMD panel 8 Projection lens 10 Color wheel unit 11 Motor 12 Color wheel 13 Color wheel case 14, 14A Opening 15 Damping Element

Claims (6)

それぞれ異なる色光を透過あるいは反射する複数のカラーフィルタを回転に伴って後記開口部に順次露出されるように配置したカラーホイールと、前記カラーホイールを回転駆動させるモータと、前記カラーホイールを収納しその一部に前記カラーホイールの一部を露出させるための開口部が設けられたカラーホイールケースとから構成されるSCR(シーケンシャル・カラー・リキャプチャ)方式のカラーホイールユニットであって、前記カラーホイールケースは前記カラーホイールを包囲する円盤容器状に形成されており、前記開口部の円周方向の寸法が前記カラーホイールケースの円周寸法に対してなす角度が180度以下であり、周壁の内面と前記カラーホイールの周面との間隙を1mm以下としたことを特徴とするカラーホイールユニットA plurality of color filters that transmit or reflect different color lights are arranged so as to be sequentially exposed to the openings as will be described later with rotation, a motor that drives the color wheel to rotate, and the color wheel is housed. An SCR (sequential color recapture) type color wheel unit comprising a color wheel case partially provided with an opening for exposing part of the color wheel, wherein the color wheel case the color wheel is formed in a disk container shape surrounding the angle of the circumferential dimension of said opening with respect to the circumferential dimension of the color wheel case is not more than 180 degrees, the circumferential wall inner surface color wheel, wherein said that the gap between the circumferential surface of the color wheel was set to 1mm or less and Knit. それぞれ異なる色光を透過あるいは反射する複数のカラーフィルタを回転に伴って後記開口部に順次露出されるように配置したカラーホイールと、前記カラーホイールを回転駆動させるモータと、前記カラーホイールを収納しその一部に前記カラーホイールの一部を露出させるための開口部が設けられたカラーホイールケースとから構成されるSCR方式のカラーホイールユニットであって、前記カラーホイールケースは前記カラーホイールを包囲する円盤容器状に形成されており、前記開口部の円周方向の寸法が前記カラーホイールケースの円周寸法に対してなす角度が180度以下であり、前記カラーホイールの前後面と前記カラーホイールケースのそれぞれ対向する前壁部及び後壁部との間隙を1mm以下としたことを特徴とするカラーホイールユニット。 A plurality of color filters that transmit or reflect different color lights are arranged so as to be sequentially exposed to the openings as will be described later with rotation, a motor that drives the color wheel to rotate, and the color wheel is housed. An SCR type color wheel unit comprising a color wheel case partially provided with an opening for exposing a part of the color wheel, the color wheel case being a disc surrounding the color wheel Formed in a container shape, the angle formed by the circumferential dimension of the opening with respect to the circumferential dimension of the color wheel case is 180 degrees or less, and the front and rear surfaces of the color wheel and the color wheel case A collar having a gap of 1 mm or less between the front wall portion and the rear wall portion facing each other. Wheel unit. それぞれ異なる色光を透過あるいは反射する複数のカラーフィルタを回転に伴って後記開口部に順次露出されるように配置したカラーホイールと、前記カラーホイールを回転駆動させるモータと、前記カラーホイールを収納しその一部に前記カラーホイールの一部を露出させるための開口部が設けられたカラーホイールケースとから構成されるSCR方式のカラーホイールユニットであって、前記カラーホイールケースは前記カラーホイールを包囲する円盤容器状に形成されており、前記開口部の円周方向の寸法が前記カラーホイールケースの円周寸法に対してなす角度が180度以下であり、周壁の内面と前記カラーホイールの周面との間隙を1mm以下とし、前記カラーホイールの前後面と前記カラーホイールケースのそれぞれ対向する前壁部及び後壁部との間隙を1mm以下としたことを特徴とするカラーホイールユニット。 A plurality of color filters that transmit or reflect different color lights are arranged so as to be sequentially exposed to the openings as will be described later with rotation, a motor that drives the color wheel to rotate, and the color wheel is housed. An SCR type color wheel unit comprising a color wheel case partially provided with an opening for exposing a part of the color wheel, the color wheel case being a disc surrounding the color wheel is formed in a container shape, the and the circumferential dimension of the opening is less angle of 180 degrees forming with respect to the circumferential dimension of the color wheel case, and the circumferential wall of the inner surface circumference of the color wheel The gap between the front and rear surfaces of the color wheel faces the color wheel case. Color wheel unit, characterized in that the gap between the wall and the rear wall portion was 1mm or less. 前記カラーホイールケースの少なくとも一部に制振部材を一体的に設けたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のカラーホイールユニット。 The color wheel unit according to any one of claims 1 to 3, wherein a damping member is integrally provided on at least a part of the color wheel case. 前記カラーホイールケースの少なくとも一部が制振効果の高い部材で形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のカラーホイールユニット。 4. The color wheel unit according to claim 1, wherein at least a part of the color wheel case is formed of a member having a high vibration damping effect. 光源と、カラーホイールユニットと、入力画像信号に応じて光を変調する光変調素子と、前記光変調素子で変調された光を結像してスクリーン等に投写する投写レンズとを備え、前記カラーホイールユニットに前記請求項1ないし5のいずれかのカラーホイールユニットを用いることを特徴とする投写型表示装置。 A light source, a color wheel unit, a light modulation element that modulates light according to an input image signal, and a projection lens that forms an image of light modulated by the light modulation element and projects it onto a screen or the like. 6. A projection display device comprising the color wheel unit according to claim 1 as a wheel unit.
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