JP4724388B2 - 投射型表示装置に用いられる光源位置調整機構、および投射型表示装置 - Google Patents
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すなわち、多くの光源は発光管とリフレクタの固定に熱硬化性の接着剤を使用しているため、接着材の硬化時に接着剤が収縮するときに固定すべき発光管を収縮方向へ引っ張ることから、発光管位置が所望の位置よりずれるという現象が起きることになる。そのため、リフレクタ焦点位置から発光点が外れてしまい、理想的な集光効率を実現できないだけではなく、リフレクタ内面の反射面での光量分布にムラが生ずることから、結果として投影映像に輝度ムラおよび色ムラが生じてしまうことで、良好な映像が得られないという現象が生じる。
特に、インテグレートレンズを用いて非対称にインテグレートする光学系においては、リフレクタの焦点位置から発光管がインテグレート方向にずれる場合は、投影映像に与える影響は鈍感であるが、逆にリフレクタの焦点位置から発光管がインテグレート方向と垂直な方向にずれる場合は、投影映像に与える影響は大きく、発光管位置が投影映像の輝度ムラに敏感に効いてくることとなる。そのため、リフレクタに対する発光管のズレが原因で良好な投影映像を得られないと言った状態がしばしば見受けられた。
すなわち、本発明の光源位置調整機構は、光源からの光が照明光学系に導かれ、該照明光学系からの光が投射光学系により投射される投射型表示装置に用いられる光源位置調整機構であって、
前記光源を保持する光源保持部材と、前記照明光学系を保持する照明光学系保持部材と、前記光源保持部材を前記照明光学系保持部材に連結するための結合部材と、を備え、
前記照明光学系は、前記光源からの光を非対称にインテグレートする照明光学系であって、
前記光源保持部材に設けられた第1の位置決め部と前記結合部材に設けられた第2の位置決め部を用いて、
前記照明光学系によってインテグレートされる方向に対して垂直な方向であって、前記光源の光軸方向に対して垂直な方向に、前記光源の位置が調整されることを特徴としている。
また、本発明においては、上記の光源位置調整機構を備える投射型表示装置を構成することができる。
実施例1は、上記した本発明の構成を適用した光源位置調整機構を有するランプユニットの構成例である。
図1に、本実施例の光源位置調整機構を有する光源ユニットの構成を示す。
図1において、11aは発光管、11bは発光管11aからの光を平行光に変換するためのリフレクタ、11は発光管11aとリフレクタ11bから構成される光源、12は光源保持部材、13は照明光学系を保持する部材と光源保持部材12を連結するための結合部材である。
12aの破線による仮想線で示された部分は、光源保持部材12の裏面に設けられた位置決め機構であり、13aで示された結合部材13に設けられた位置決め機構と、それらに形成された凹凸部を係合させ位置決め可能に構成されている。12bは光源保持部材12と結合部材13を固定するための光源保持部材12に設けられた構造、13bは光源保持部材12と結合部材13とを結合するための結合部材13に設けられた構造を示す。
位置決め機構12aおよび13aは、例えば1mmピッチの間隔で凹凸部が設けられたノコギリ歯のようなギザギザ形状をしており、位置決め機構12aと位置決め機構13aのギザギザの位相は1/2位相ずらすことで、凹部と凸部が入り組むことにより位置決めすることができ、またこの時の凹部もしくは凸部のピッチが光源保持部材12と結合部材13の調整ピッチとなる。
調整を行う場合は、凹部と凸部の組み合わせが一つずれることによって1ピッチ分の調整が可能となる。更に調整可能方向に外力21Fが加わった場合、その力は凸形状の斜面で分力21aと21bに別れ、分力21aは結合部材13に対して光源保持部材12を持ち上げる方向の力となる。そこで、位置決め機構12aおよび13aの近傍に光源保持部材と結合部材とを固定する結合構造12bおよび13b、例えば光源保持部材の12に設けられた穴12bからビスを入れ、結合機構13bに設けられたネジ穴で前記ビスを固定することにより、光源保持部材12と結合部材13をしっかりと固定し、前述した分力21aを抑えることができる。そうすることで、安価で部品点数を増加させない、簡易な調整機構を構築することが可能となる。
その一つの方法として、治工具上に照明光学系と投射光学系を配し、色彩輝度計等の明るさセンサーが配列されたスクリーンに映像を投影する系を構築する。そして、この治工具に光源を取り付け、照明光学系に対し光源位置をどの方向にどれだけ移動すれば投影される映像が色ムラおよび輝度ムラの少ない映像になるのかを測定し、光源移動量ごとに光源を仕分ける。そして本実施例の調整機構のついた光源保持部材と結合部材とを、前記測定結果にしたがって固定する調整方法を用いることができる。
以上の本実施例の調整方法によれば、発行管のリフレクタに対する固着ズレや発光管11a自身が持つ誤差を補正することが可能となる。
前述したように光源は非常に高温となることから、投射型表示装置内では光源を冷却する手段が必須となる。例えば、光源の近傍に光源冷却用のファンを配置し、風を吹きつけたり、逆に光源の熱をファンを介して装置外部に排気する方法のほかに高出力な光源を使用する場合、前記切欠き803から積極的にリフレクタ802内部に冷却風を送り込むことで最も高温となる発光管の冷却を行っている。
しかし、前述したような2次元的調整機構を設けると光源冷却用ファンと発熱体である光源との距離が可変となるため、光源と冷却ファンが近づく方向ならまだしも、離れる方向に調整が必要になった場合、冷却ファンと発光管の距離が遠くなってしまうため、冷却ファンから送風された風は切欠き803を通過し、リフレクタ内部に入り込む前に拡散してしまい、発光管を冷却する能力が落ちてしまう。そこで、図3に示すような導風ダクト31が必要となる。この導風ダクトが切欠きよりも広範囲に開口している構成をとれば拡散した風をも取り込むことができ、常に一定の冷却風を発光管に対して送ることが可能となる。また、このダクトを複数の部品、例えば径の異なる2つの筒のような部材で構成し、冷却ファンに対して光源が移動したとしても常に冷却ファンと切欠き口を繋ぐ役目を果たすように構成する。そうすることで、冷却ファンと光源との位置関係が変わったとしてもファンからの風が拡散することなく、常により安定した冷却風を発光管に対して送ることが可能となる。
実施例2では、光源調整機構を有する光源ユニットにおける位置決め機構の構成として、位置決めピンによる構成を採用した。
図4に、本実施例の光源調整機構を有する光源ユニットの構成を示す。
本実施例では、光源保持部材42に設けられた位置決め機構42aと、結合部材43に設けられた位置決め機構43aとは、位置決めピンによって構成されている。
また、調整方向に長穴(532b)を1つ設ける。言い換えるなら、例えば結合部材に設けた穴が図に示すように5つであり、中心の穴を基準に隣の穴が1mmだけ調整方向にシフトした位置に設け、更にその隣の穴が調整方向に2mmだけシフトした構成をとる。つまり、図5に示すように階段状に配置する。そうすることで、光源保持部材と結合部材を重ね合わせて、複数穴を設けられた箇所の一致する穴に位置決めのピンを差し込むことで2次元的な調整が可能となる。
また、光源保持部材52および結合部材53に設けられた結合機構52bおよび53bで実施例1同様、例えばビスを用いてしっかりと固定する。こうすることで、よりしっかりと位置決めを行うことが可能となる。
更に、本実施例においても、実施例1で述べたように光源保持部材をL字型に構成したり、導風ダクト構造をも持たせることで外装温度の低減や、冷却効率低下の防止を行うことが可能である。
実施例3では、光源調整機構を有する光源ユニットにおける位置決め機構の構成として、さらに別の形態による構成を採用した。
図6に、本実施例の光源調整機構の位置決め機構の構成を示す。
本実施例においては、図6に示すように位置決め機構62aおよび63aの側面に、スペーサ64を挟み込むことによる調整機構とする。
光源保持部材には調整方向に長穴62cを設け、結合部材には前記長穴との1方向位置を確定するためのボス63cを設ける。
更に、本実施例においても、実施例1で述べたように光源保持部材をL字型に構成したり、導風ダクト構造をも持たせることで外装温度の低減や、冷却効率低下の防止を行うことが可能である。
実施例4では、光源調整機構を有する光源ユニットにおける位置決め機構の構成として、さらに別の形態による構成を採用した。
図7に、本実施例の光源調整機構の位置決め機構の構成を示す。
本実施例においては、図7に示すように偏心ピンによって1方向の調整を行う機構とする。
光源保持部材には調整方向に長穴711を設け、結合部材には前記長穴との1方向位置を確定するためのボス712を設ける。このようにしてまず、光源保持部材と結合部材との1方向調整を確立する。更に、光源保持部材に前記長穴とは垂直方向に長穴形状72aを設け、かつ結合部材にはピン穴73aを設ける。そして、その穴に回転中心を偏心させたピンを挿入し、回転させることで偏心分だけ1方向への調整が可能となる。この場合の調整は無段階の調整を行うことができ、そのため微調整が可能となる。
また、光源保持部材72および結合部材73に設けられた結合機構72bおよび73bで、実施例1同様に例えばビスを用いてしっかりと固定する。
更に、本実施例においても、実施例1で述べたように光源保持部材をL字型に構成したり、導風ダクト構造をも持たせることで外装温度の低減や、冷却効率低下の防止を行うことが可能である。
また、特にインテグレートレンズを用いて光源からの光を非対称にインテグレートする照明光学系を用いて投射型表示装置を構成する場合においては、従来例の特許文献1における問題点でも説明したように、該照明光学系によってインテグレートされる方向に光源位置を調整しても投影映像にはそれほど影響を与えない。
したがって、この方向には調整機構を設けず、逆に上記したインテグレートされる方向と垂直な方向であって、光源の光軸方向に対して垂直な方向への調整は投影映像に影響を与えるため、この方向には調整機構を設ける。こうすることで、発光管をリフレクタの所望の位置から外れた位置で固着されて発光管自体が誤差を含むようになった場合でも、投影映像の輝度ムラおよび色ムラを低減して良好な映像を得ることができるだけでなく、更に、照明光学系を構成する光学素子に対し略テレセン性で入射することを保てるので、各光学素子の性能劣化を防止することが可能となる。
11a:発光管
11b:リフレクタ
12、52、72:光源保持部材
12a、52a、62a、72a:位置決め機構
12b、52b、62b、72b:結合穴
13、63、73:結合部材
13a、53a、63a、73a:位置決め機構
13b、53b、63b、73b:結合機構
21:外力F
21a:分力
21b:分力
31:導風ダクト
801:発光管
801a:発光管発光部(球体部)
801b:発光管先端部
801c:発光管ネック部
802:リフレクタ
802a:発光管取り付け部
803:切欠き
Claims (3)
- 光源からの光が照明光学系に導かれ、該照明光学系からの光が投射光学系により投射される投射型表示装置に用いられる光源位置調整機構であって、
前記光源を保持する光源保持部材と、前記照明光学系を保持する照明光学系保持部材と、前記光源保持部材を前記照明光学系保持部材に連結するための結合部材と、を備え、
前記照明光学系は、前記光源からの光を非対称にインテグレートする照明光学系であって、
前記光源保持部材に設けられた第1の位置決め部と前記結合部材に設けられた第2の位置決め部を用いて、
前記照明光学系によってインテグレートされる方向に対して垂直な方向であって、前記光源の光軸方向に対して垂直な方向に、前記光源の位置が調整されることを特徴とする光源位置調整機構。 - 前記第1の位置決め部と前記第2の位置決め部は、それぞれ凹凸部を備え、
前記第1及び第2の位置決め部におけるそれぞれの凹凸部の係合位置を調整することによって、前記照明光学系によってインテグレートされる方向に対して垂直な方向であって、前記光源の光軸方向に対して垂直な方向に前記光源の位置が調整されることを特徴とする請求項1に記載の光源位置調整機構。 - 請求項1または請求項2に記載の光源位置調整機構を備える投射型表示装置。
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