JP5523183B2 - ランプユニットおよび映像投写装置 - Google Patents

Description

本発明は、ランプ光源の光軸位置を調整できるランプユニットおよび、当該ランプユニットを備える映像投写装置に関するものでる。

従来より、映像表示装置の一つとしてＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）プロジェクタ等の映像投写装置が幅広く普及している。この種の映像投写装置は、周知のように、光源ランプを備えたランプユニットが、セット本体内に搭載されている。そして、当該光源ランプからの光束をＤＭＤ素子に照射し、ＤＭＤ素子を映像信号により変調することで、当該映像表示装置は、映像光を出射し、当該出射した光をレンズを介してスクリーンなどに拡大照射する。

ところが、上記構成の映像投写装置では、光源ランプ光軸と映像投写装置光学系光軸が精度良く合わないと、投写画像の照度分布ムラや、照度低下が生じる。このため、光源ランプの取り付けには、高精度の光軸調整作業が必要となる。ランプ光軸調整機構に関する先行文献として、特許文献１が存在する。

当該特許文献１に係る技術では、ランプユニットが、ランプ保持部とベース部とに分割されている。ランプ保持部には、光軸調整用回転軸穴、固定用円弧状長穴、および光軸調整用の切り欠きが設けられている。また、ベース部には、光軸調整用回転軸穴に嵌合する光軸調整用回転軸が設けられている。そして、ランプユニット取付部には、光軸調整用窓、およびランプ保持部固定ネジ用ドライバー挿入孔が設けられている。

特開２００２−２４４２０４号公報（第１図）

しかしながら、特許文献１に係る構成では、光軸調整中は、ランプ保持部のランプ保持部固定ネジは緩んだ状態となる。このため、ランプ保持部は、ベース部に載置しているだけとなるので、光軸調整を行うためにランプ保持部に外力を加えると、ランプ保持部とベース部との間に、容易に隙間が生じてしまう。

当該隙間が生じた状態で光軸を所望の位置に調整しても、ランプ保持部固定ネジを締め付けると、前述の隙間分のズレが生じてしまい、光軸を正確に調整できないという問題を、特許文献１に係る技術は有していた。

さらに、ランプ保持部固定ネジを締め付けるまでの間は、容易にランプ保持部が動いてしまう。このため、光軸調整後もランプ保持部固定ネジを締め付けるまでの間は、ランプ保持部を意図しない方向に動かないように常時保持し続けなければならず、作業が煩雑になるという問題も、特許文献１に係る技術は有していた。

そこで、本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、簡単な機構で、光軸位置を容易且つ確実に調整することができる、ランプユニットを提供することを目的とする。さらに、本発明は、当該ランプユニットを備えた映像投写装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るランプユニットでは、光源ランプと、前記光源ランプを保持するランプ保持部材と、前記ランプ保持部材を、前記光源ランプの光軸の方向と垂直な方向である第一の方向に移動可能に保持する位置調整部材と、前記位置調整部材を、前記光軸の方向と垂直な方向であり、かつ前記第一の方向と垂直をなす第二の方向に移動可能に保持する第一のランプケースと、前記ランプ保持部材と前記位置調整部材とを、前記第一のランプケースに向けて付勢する付勢部材とを、備える。

本発明に係るランプユニットでは、ランプ保持部材と位置調整部材とを、第一のランプケースに付勢する付勢部材を備えている。

したがって、ランプ保持部材と位置調整部材とが付勢部材により第一のランプケースに付勢されているため、光軸調整の際においても、ランプ保持部材、位置調整部材および第一のランプケースの各部材間には、隙間が発生しない。よって、光軸調整後においても、光軸のずれが生じない。よって、簡単の機構にて、精度の高い確実な光軸調整が可能となる。

また、ランプ保持部材と位置調整部材と第一のランプケースとの間には、付勢部材の付勢により摩擦力が発生している。したがって、光軸調整中にランプ保持部材と位置調整部材が不用意に意図しない方向にズレることを防止できる。よって、治具などによる保持が必要なく、光軸調整が容易となる。

実施の形態１における、光軸調整機能を有するランプユニットの構成を示す分解斜視図である。 光源ランプ１およびランプ保持部材２部分の構成を示す拡大分解斜視図である。 位置調整部材３および前側ランプケース４部分の構成を示す拡大分解斜視図である。 後側ランプケース５および押さえ金具６部分の構成を示す拡大分解斜視図である。 実施の形態２における後側ランプケースに設けられた、穴および突起ガイド部の形状を示す断面図である。 光源ランプ１の構成を示す断面図である。 実施の形態３における、ランプ保持部材２により保持される整流フィンの構成を示す分解斜視図である。 実施の形態４における、位置基準穴２ｇ，３ｆ，４ｆの構成を示す分解斜視図である。

ＤＭＤプロジェクタ等の映像投写装置は、映像をスクリーン等上に表示するための光を放射する光源ランプを備える。具体的に、映像投写装置は、当該光源ランプを備えたランプユニットが、セット本体内に搭載されている。当該ランプユニットは、光源ランプを収納し、ランプ交換の際に交換単位となる。

当該映像表示装置では、光源ランプからの光束をＤＭＤ素子に照射し、ＤＭＤ素子を映像信号により変調することで、映像光を出射し、当該出射した光をレンズを介してスクリーンなどに拡大照射する。

以下、光源ランプの光軸調整機構を有する上記ランプユニットを、図面に基づいて具体的に説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明に係るランプユニットの一実施例を示す分解斜視図である。また、図２は、図１の光源ランプ１およびランプ保持部材２の部分の拡大分解斜視図である。また、図３は、図１の位置調整部材３および前側ランプケース４の部分の拡大分解斜視図である。さらに、図４は、図１の後側ランプケース５および押さえ金具６の部分の拡大分解斜視図である。

以下、図１〜４に示す各分解斜視図を用いて、本発明に係るランプユニットの構成を説明する。なお、図１〜４には、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向も図示している。ここで、Ｚ方向は、光源ランプ１の光軸方向であり、Ｘ方向およびＹ方向は各々、当該Ｚ方向と垂直な方向である。また、Ｘ方向とＹ方向とは、垂直をなす。Ｚ軸方向は、光源ランプ１の光軸方向に平行な方向である。

光源ランプ１は、押さえ金具６とランプ保持部材２との間に配置される。押さえ金具６の穴６ａとランプ保持部材２のネジ穴２ｄとに、ネジ１０をねじ込む。これにより、光源ランプ１は、押さえ金具６によってランプ保持部材２に位置決めされ、当該光源ランプ１は、ランプ保持部材２に保持・固定される。

ランプ保持部材２には、図中のＸ方向に長いスライド穴２ａが設けられている。当該スライド穴２ａは、位置調整部材３に設けられた円形ガイドピン３ｂと勘合する。スライド穴２ａと円形ガイドピン３ｂとの勘合により、ランプ保持部材２は、位置調整部材３に保持された状態で、当該位置調整部材３に対してＸ方向（第一の方向と把握できる）に移動可能となる。ここで、当該ランプ保持部材２の当該移動可能の範囲は、スライド穴２ａのＸ方向の穿設長さの範囲となる。

さらに、ランプ保持部材２の側面付近には、スリット２ｃが設けられており、位置調整部材３の側面付近には、ネジ穴３ｃが設けられている。一方、位置調整ネジ（第一の位置調整機構と把握できる）８Ａは、側面にスリット部８ａが形成されている。当該構成において、ランプ保持部材２のスリット２ｃが、位置調整ネジ８Ａのスリット部８ａと勘合し、さらに位置調整ネジ８Ａは、位置調整部材３のネジ穴３ｃと螺合する。したがって、位置調整ネジ８Ａを回転させることで、位置調整部材３に対するランプ保持部材２のＸ方向の相対位置を、自在に調整することが可能である。

また、ランプ保持部材２をＸ方向に移動可能に保持している当該位置調整部材３には、図中のＹ方向に長いスライド穴３ａが設けられている。当該スライド穴３ａは、前側ランプケース（第一のランプケースと把握できる）４に設けられた円形ガイドピン４ｂと勘合する。スライド穴３ａと円形ガイドピン４ｂとの勘合により、位置調整部材３は、前側ランプケース４に保持された状態で、当該前側ランプケース４に対してＹ方向（第二の方向と把握できる）に移動可能となる。ここで、当該位置調整部材３の当該移動可能の範囲は、スライド穴３ａのＹ方向の穿設長さの範囲となる。

さらに、前面ランプケース４の天面付近には、スリット４ｃが設けられており、位置調整部材３の天面付近には、ネジ穴３ｄが設けられている。一方、位置調整ネジ（第二の位置調整機構と把握できる）８Ｂは、側面にスリット部８ｂが形成されている。当該構成において、前面ランプケース４のスリット４ｃが、位置調整ネジ８Ｂのスリット部８ｂと勘合し、さらに位置調整ネジ８Ｂは、位置調整部材３のネジ穴３ｄと螺合する。したがって、位置調整ネジ８Ｂを回転させることで、前側ランプケース４に対する位置調整部材３のＹ方向の相対位置を、自在に調整することが可能である。

なお、前側ランプケース４に保持されている位置調整部材３は、円形ガイドピン３ｂとスライド穴２ａとの勘合を通じて、ランプ保持部材２を保持している。したがって、位置調整部材３のＹ方向の移動に伴い、ランプ保持部材２も当該Ｙ方向に移動する。なお、ランプ保持部材２は光源ランプ１を保持しているので、当然、位置調整部材３のＹ方向の移動に伴い、当該光源ランプ１もＹ方向に移動する。

さらに、ランプ保持部材２と位置調整部材３と前側ランプケース４とは、クリップ状のバネ（付勢部材と把握できる）７によって挟まれる。当該バネ７による挟み込みにより、ランプ保持部材２と位置調整部材３とは、前側ランプケース４に向けて付勢される。

なお、バネ７には、穴７ａが設けられており、前側ランプケース４には、当該穴７ａと勘合する円形突起部４ｄが設けられている。当該穴７ａと円形突起部４ｄとが勘合することにより、バネ７が保持される。また、穴３ｅ穿設付近の位置調整部材３の上限端部領域および、穴２ｂ穿設付近のランプ保持部材２の上下端部領域が、バネ７により挟み込まれる領域となる。

また、ランプ保持部材２の４隅の部分には、穴２ｂが設けられており、位置調整部材３の４隅の部分には、穴３ｅが設けられており、前側ランプケース４の４隅の部分には、ネジ穴４ｅが設けられている。穴２ｂ及び穴３ｅ及びネジ穴４ｅに固定ネジ（固定機構と把握できる）９をねじ込むことによって、ランプ保持部材２と位置調整部材３とは、前面ランプケース４に固定される。

後側ランプケース（第二のランプケースと把握できる）５は、光源ランプ１を覆うような箱状の形状であり、穴５ａが前端の天面と底面に設けられている。他方、前面ランプケース４の天面と底面にもネジ穴４ａが設けられている。穴５ａとネジ穴４ａに、ネジ１１をねじ込むことにより、後側ランプケース５と前側ランプケース４とが、組み合わさった状態で固定される。

また、後側ランプケース５には、前述の位置調整ネジ８Ａに対応した位置に、調整用窓５ｂ１が設けられており、前述の位置調整ネジ８Ｂに対応した位置に、調整用窓５ｂ２が設けられている。光源ランプ１、ランプ保持部材２、位置調整部材３、前面ランプケース４および後面ランプケース５が組み合わさった状態で、当該調整用窓５ｂ１，５ｂ２からは、位置調整ネジ８Ａ，８Ｂが露出する。

さらに、後側ランプケース５の後面には、前述の固定ネジ９に対応した位置に、ドライバー用穴５ｃが設けられている。光源ランプ１、ランプ保持部材２、位置調整部材３、前面ランプケース４および後面ランプケース５が組み合わさった状態で、ドライバー用穴５ｃからは、固定ネジ９が露出する。

上記構成（光源ランプ１、ランプ保持部材２、位置調整部材３、前面ランプケース４および後面ランプケース５が組み合わさった状態）において、ランプ光軸調整をする際は、後側ランプケース５のドライバー用穴５ｃよりドライバーを挿入し、固定ネジ９を緩める。固定ネジ９は、予め緩めた状態であってもよい。次に、調整用窓５ｂ１から位置調整ネジ８Ａを回転させて、ランプ光軸のＸ方向の調整を行い、調整用窓５ｂ２から位置調整ネジ８Ｂを回転させて、ランプ光軸のＹ方向の調整を行いう。

このとき、固定ネジ９でランプ保持部材２と位置調整部材３とを同時に固定する構成であるので、固定ネジ９を緩めた状態では、Ｘ方向とＹ方向を交互に調整、あるいは同時に調整することもできる。

ランプ光軸の調整が終了したなら、後側ランプケース５のドライバー用穴５ｃよりドライバーを挿入し、固定ネジ９を締め付ける。

以上のように、本実施の形態に係るランプユニットでは、ランプ保持部材２と位置調整部材３とを、前側ランプケース４に向けて付勢する、クリップ状のバネ７を、備えている。

したがって、ランプ保持部材２と位置調整部材３とが当該バネ７により前面ランプケース４に向けて付勢されているため、固定ネジ９を緩めた状態でも、ランプ保持部材２、位置調整部材３および前側ランプケース４の各部材間には、隙間が発生しない。よって、光軸調整時と固定ネジ９を締めた時に光軸のずれが生じない。よって、本実施の形態に係るランプユニットでは、簡単の機構にて、精度の高い確実な光軸調整が可能となる。

また、ランプ保持部材２と位置調整部材３と前側ランプケース４との間には、バネ７の付勢により摩擦力が発生している。したがって、光軸調整中にランプ保持部材２と位置調整部材３が不用意に意図しない方向にズレることを防止できる。よって、本実施の形態に係るランプユニットでは、治具などによる保持が必要なく、光軸調整が容易となる。

また、本実施の形態に係るランプユニットを映像投写装置が備えることにより、ランプユニットのランプ光軸位置を容易且つ確実に調整することができる。したがって、当該映像投写装置では、投写画像の照度分布ムラや照度低下などを防止することができる。

＜実施の形態２＞
図５は、本実施の形態に係る後側ランプケース５の構成を示す側断面図である。

実施の形態１で説明したように、後側ランプケース５の後面には、固定ネジ９に対応した位置に、ドライバー用穴５ｃが設けられている（図１，４，５参照）。さらに、本実施の形態に係る後側ランプケース５では、図５に示すように、ドライバー用穴５ｃに連接されて、突起ガイド部５ｄが設けられている。

当該突起ガイド部５ｄは、光源ランプ１、ランプ保持部材２、位置調整部材３、前面ランプケース４および後面ランプケース５が組み合わさった状態において、固定ネジ９が存する方向に延設され、中空の形状（たとえば円筒形状）を有する。

固定ネジ９を緩める際および固定ネジ９を締める（以下、締緩処理と称する）際には、ドライバーを、ドライバー用穴５ｃおよび突起ガイド部５ｄに挿通する。

なお、当該突起ガイド部５ｄ以外の本実施の形態に係るランプユニットの構成は、実施の形態１に係るランプユニットの構成と同じである。

以上のように、本実施の形態に係る後側ランプケース５に、ドライバー用穴５ｃのみならず、突起ガイド部５ｄをも設けることで、固定ネジ９に対する締緩処理の際にドライバーの軸が、精度よく保持される。よって、固定ネジ９とドライバー先端とが容易に勘合できるため、ドライバーを用いた固定ネジ９の締緩処理が容易になる。

なお、突起ガイド部５ｄの形状は、中空であれば円筒形状に限定されない。たとえば、ドライバーの軸を精度良く保持できる形状であれば、多角形やＵ字形状、さらにリブを組み合わせた形状などでも良い。

＜実施の形態３＞
図６は、光源ランプ１の構造を示す断面図である。

光源ランプ１は、発光管球体部１ａ、発光管先端部１ｂおよび発光管ネック部１ｃを有する。発光管球体部１ａの上部では、温度が１０００℃以下、発光管球体部１ａの下部では温度が９５０℃±２０℃、発光管先端部１ｂでは、温度が４００℃以下、発光管ネック部１ｃでは、温度が４２０℃以下となるように、当該光源ランプ１には冷却条件が設定されている。

映像投写装置内では、これらの冷却条件を満たすように温度管理がなされている。これら発光部１ａ，１ｂ，１ｃは非常に高温となるため、冷却をする手段が必要である。例えば、光源ランプ１近傍に冷却用のファンを置き、冷却風をランプ発光部に送り込むことで冷却をおこなっている。

しかしながら、実施の形態１で説明した光軸調整構造を設けると、光源冷却用ファンと発熱体であるランプ発光管部分との距離が可変となる。このため、冷却風が発光管にうまく当らなくなり、温度管理が困難になる。

そこで、本実施の形態では、図７に示すように、光源ランプ１を保持しているランプ保持部材２に保持されるように、整流フィン１２を設けている。具体的に、ランプ保持部材２の通気穴２ｅに、光源ランプ１の発光管を冷却する空気を整流するための整流フィン１２を設ける。

当該整流フィン１２には、穴１２ａが設けられており、ランプ保持部材２には、通気穴２ｅの両側面にネジ穴２ｆが設けられている。当該穴１２ａとネジ穴２ｆとに、ネジ１３をねじ込むことによって、ランプ保持部材２の上部に設けられた通気穴２ｅに、整流フィンは固定される。

以上のように、本実施の形態では、ランプ保持部材２において保持される、光源ランプ１を冷却する空気を整流する整流フィン１２を、さらに備えている。これにより、光軸調整を行ったとしても、光源ランプ１の発光管と整流フィン１２との位置関係は、常に一定となる。したがって、光源ランプ１に対する冷却風の流れは、常に一定となり、安定した冷却効果が得られる。

＜実施の形態４＞
実施の形態１で説明した光軸調整構造による光軸調整を行う場合、ランプ保持部材２と位置調整部材３とを適当な位置においた状態から光軸調整をスタートすると、調整量が多くなり作業が煩雑となる。

そこで、本実施の形態では、図８に示すように、ランプ保持部材２に、初期基準位置を決めるための設計上の基準となる位置に位置基準穴２ｇを設ける。また、位置調整部材３に、初期基準位置を決めるための設計上の基準となる位置に位置基準穴３ｆを設ける。同様に、前側ランプケース４に、初期基準位置を決めるための設計上の基準となる位置に位置基準穴４ｆを設ける。

各位置基準穴２ｇ，３ｆ，４ｆに、ピン（図示無し）を連通させる。これにより、光軸を、図中Ｘ，Ｙ軸方向とも両方同時に、設計基準位置に容易に合わせることが出来る。

以上のように、本実施の形態では、ランプ保持部材２、位置調整部材３および前側ランプケース４の各々に、位置基準穴２ｇ，３ｆ，４ｆを設けることにより、設計基準位置への設定が容易となる。なお、当該設計基準位置から光軸調整をスタートすることができるので、光軸調整は、光源ランプ１の光軸のバラツキ分のみの調整で済み、調整量が減り、効率よく光軸調整作業ができる。

図８の例では、位置基準穴２ｇ，３ｆ，４ｆは、ランプ保持部材３と位置調整部材３と前面ランプケース４のそれぞれに、１つとした。しかし、例えば光軸位置の異なる光学系ユニットを備えた映像投写装置にも同じランプユニットで対応できるように、ランプ保持部材２と位置調整部材３と前側ランプケース４のそれぞれに、複数の位置基準穴２ｇ，３ｆ，４ｆを設けても良い。

１ 光源ランプ、１ａ 発光管球体部、１ｂ 発光管先端部、１ｃ 発光管ネック部、２ ランプ保持部材、２ａ スライド穴、２ｂ 穴、２ｃ スリット、２ｄ ネジ穴、２ｅ 通気穴、２ｆ ネジ穴、２ｇ 位置基準穴、３ 位置調整部材、３ａ スライド穴、３ｂ 円形ガイドピン、３ｃ ネジ穴、３ｄ ネジ穴、３ｅ 穴、３ｆ 位置基準穴、４ 前側ランプケ−ス、４ａ ネジ穴、４ｂ 円形ガイドピン、４ｃ スリット、４ｄ 円形突起部、４ｅ ネジ穴、４ｆ 位置基準穴、５ 後側ランプケース、５ａ 穴、５ｂ１，５ｂ２ 調整用窓、５ｃ ドライバー用穴、５ｄ 突起ガイド部、６ 押さえ金具、６ａ 穴、７ バネ、７ａ 穴、８Ａ，８Ｂ 位置調整ネジ、８ａ，８ｂ スリット、９ 固定ネジ、１０，１１，１３ ネジ、１２ 整流フィン、１２ａ 穴。

Claims (6)

1. 光源ランプと、
   前記光源ランプを保持するランプ保持部材と、
   前記ランプ保持部材を、前記光源ランプの光軸の方向と垂直な方向である第一の方向に移動可能に保持する位置調整部材と、
   前記位置調整部材を、前記光軸の方向と垂直な方向であり、かつ前記第一の方向と垂直をなす第二の方向に移動可能に保持する第一のランプケースと、
   前記ランプ保持部材と前記位置調整部材とを、前記第一のランプケースに向けて付勢する付勢部材とを、備える、
   ことを特徴とするランプユニット。
2. 前記ランプ保持部材の前記第一の方向の移動を調整する、第一の位置調整機構と、
   前記位置調整部材の前記第二の方向の移動を調整する、第二の位置調整機構と、
   前記ランプ保持部材と前記位置調整部材とを、前記第一のランプケースへ固定する、固定機構とを、さらに備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載のランプユニット。
3. 前記第一のランプケースと組み合わさり、前記光源ランプを覆う、第二のランプケースを、さらに備えており、
   前記第二のランプケースにおける前記固定機構に対応した位置には、
   穴と、
   前記穴に連接しており、前記固定機構が存する方向に延設された、中空のガイド部とが、
   設けられている、
   ことを特徴とする請求項２に記載のランプユニット。
4. 前記ランプ保持部材において保持される、前記光源ランプを冷却する空気を整流するフィンを、さらに備えている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のランプユニット。
5. 前記ランプ保持部材、前記位置調整部材、および前記第一のランプケースのそれぞれに、
   基準位置を規定する位置基準穴が、設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のランプユニット。
6. 映像をスクリーン上に表示するための光を放射する光源装置を備えた映像投写装置であって、
   前記光源装置として、請求項１乃至５のいずれかに記載のランプユニットを備える、
   ことを特徴とする映像投写装置。

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