JP2008225301A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】光源ランプの発光点の位置を調整可能な機構を備えたプロジェクタを提供すること。
【解決手段】プロジェクタ１は、超高圧水銀ランプ４１６と、超高圧水銀ランプ４１６を保持する保持機構部５０と、を備え、保持機構部５０は、リフレクタ４１７とは独立して設けられていて、光学変調部の偏光変換素子に設けられた光センサであるフォトダイオード７０が感知する光のそれぞれの照度が、同等且つ最大になるように、駆動部５２が超高圧水銀ランプ４１６の位置を自動調整する。
【選択図】図６

Description

本発明は、アーク放電方式の光源部を備えたプロジェクタに関する。

従来、プロジェクタの光源部は、光源ランプと略錐体状のリフレクタとを有し、光源ランプの光をリフレクタで反射して、液晶パネルやマイクロミラーなどの光変調素子へ出射している。また、光源ランプは、リフレクタに対して最適な位置とするように調整されて、ランプ保持部に取り付けられており、光源ランプの光は、散乱することなく、有効に光変調素子へ供給される。そして、光源ランプ、リフレクタおよびランプ保持部の構成は、多くの場合、一体に形成されていて、光源ランプの交換時にはリフレクタ等も含めて交換している。一方、特許文献１には、ランプ保持部がリフレクタから独立して設けられている構成が開示されている。この構成では、光源ランプのみを交換することが可能であり、新たに取り付けられる光源ランプは、リフレクタに対して最適な位置とするように調節されて、ランプ保持部へ接着剤によって固定されている。このように、交換が必要な光源ランプのみを交換することにより、省資源化等の貢献がなされている。

特開２００２−２５８４０４号公報

しかし、従来の技術において、光源部の交換時に、光源ランプの発光点をリフレクタに対して最適な位置に調節する必要があるため、調節する装置が必要となりプロジェクタの使用者が光源ランプのみを交換することができないという課題があった。
また、プロジェクタに主に用いられているアーク放電方式の高圧放電ランプなどは、アーク放電による発光点が、長時間の点灯に伴って、しだいに移動する傾向を有しているため、リフレクタの焦点へ位置するように初期調整された当該発光点がリフレクタの焦点から徐々に外れてしまう、という課題があった。アーク放電による発光点がリフレクタの焦点から外れてしまうと、光変調素子へ出射する光の明るさの減少および不均一により、プロジェクタの投射する映像が視認しにくいものとなる。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、光源ランプの発光点の位置を調整可能な機構を備えたプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明のプロジェクタは、光源部から出射された光束を画像信号に応じて変調して投射するものであって、光源部は光源ランプと、光源ランプの発する光束を反射するリフレクタと、前記リフレクタとは独立して光源ランプを保持する保持機構部と、を備え、前記保持機構部と接続し、保持した光源ランプを移動させるための駆動部を有していることを特徴とする。

このプロジェクタによれば、保持機構部が、光源部を構成するリフレクタに付随して設けられたものではなく、独立して設けられており、光源ランプは、この保持機構部とのみ保持関係を持って取り付けられている。従って、光源ランプの寿命が尽きて交換する場合において、継続使用が可能な他部品も一緒に交換しなければならない、というような構成ではなく、最低限交換が必要な光源ランプのみを取り替えられる構成である。さらに、駆動部を有していて、駆動部による保持機構部の移動に伴って、保持機構部に保持された光源ランプも移動する。これにより、光源ランプを保持機構部に保持した後に、光源ランプとリフレクタとの相対位置を移動させて、リフレクタから所定の光束が出射するように調整することが可能である。これにより、光源ランプを交換してもプロジェクタは、ほぼ一定の安定した光束による鮮明な画像を投射することが可能である。

この場合、駆動部は、光源ランプの光軸に沿う第１の方向と、第１の方向と異なる第２の方向および第３の方向に光源ランプを移動可能に構成されていることが好ましい。

この構成によれば、駆動部は、３方向へ移動することが可能であって、これらそれぞれの方向へ保持機構部を移動させれば、保持機構部に保持された光源ランプを、リフレクタから所定の光束が出射するように、自在に位置調整することが可能である。このように、光源ランプを保持機構部に保持した後に、光源ランプの位置調整が可能なため、容易に光源ランプの取り付けまたは取り外しが行える。

そして、駆動部の移動は、光源部から出射された光束を感知する複数の光センサからの信号に基づいていることが好ましい。

この構成によれば、光源部からの光束は、複数の光センサによって感知され、各光センサが感知した結果である信号に基づいて、駆動部が移動する。つまり、駆動部は、各光センサからの信号がそれぞれの既定条件を満たすように、光源ランプとリフレクタとの相対位置を調整する。これにより、光源部は、光センサからの信号に応じて光源ランプの位置が調整され、既定条件を満たしてバラツキのない安定した光束を供給することが可能である。

この場合、駆動部は、複数の光センサが感知する光束のそれぞれの照度が同等且つ最大になるように光源ランプの位置を自動調整することが好ましい。

この構成によれば、光センサは、設置された位置での照度を測定しており、駆動部は、各光センサが測定した照度が同じになるように光源ランプの位置を調節すると共に、各光センサが最大の照度になるように光源ランプの位置を調節する。この場合、駆動部は、光センサからの照度に対応した信号に基づき、光源ランプを所定の照度となる最適な位置へ移動させる調整を、自動的に行う。このように、光源部は、光束の出射先のいかなる位置に対しても、均一で、且つその時点での光源ランプによる最大照度の光束を提供することが可能である。これにより、光源部は、光源ランプの劣化等に即応して、最大限の照度の維持を図ることができ、光源ランプのより長期の使用を可能とする。

さらに、光源ランプは、アーク放電により発光する高圧放電ランプであることが好ましい。

この構成によれば、光源部は、対向する電極間にアーク放電を形成して発光する高圧放電ランプを、光源ランプとして用いている。高圧放電ランプにおいて、アーク放電は陽極と陰極との間で形成されるが、長期の点灯を経ると、両極間のアーク放電が形成される位置が移動して、リフレクタとの相対位置も変化する。このような特性の高圧放電ランプを保持機構部で保持すれば、アーク放電が形成される位置が移動したことによる光束の変化を、複数の光センサによって感知し、光センサからの信号に基づいて、駆動部が高圧放電ランプの位置を自動調整する。このように、保持機構部を用いることにより、プロジェクタに適した高輝度の高圧放電ランプを、常に、最も明るい状態で長期間に渡り効果的に使用することが可能である。

以下、本発明を具体化した実施形態について、図面に従って説明する。実施形態におけるプロジェクタは、赤、緑、青の色光に分光された光源部からの光（光束）を、それぞれの色光用の液晶パネルによって変調し、さらに、各液晶パネルで変調された変調光を合成して、カラー画像を生成する方式のものである。なお、プロジェクタは、光源ランプを着脱可能に保持し位置調整するための保持機構部を有する光源部を備えている。
（実施形態）

図１は、本発明のプロジェクタを前面上方から見た外観を示す斜視図である。図２は、プロジェクタを背面下方から見た外観を示す斜視図である。図１に示すように、プロジェクタ１は、上面、側面、および背面を構成する上部外装２ａと、底面、側面、および背面を構成する下部外装２ｂと、前面を構成する前部外装２ｃと、で形成された略直方体状の外観をした外装２を有している。外装２は、プロジェクタ１の機構部分を収容する筐体でもある。そして、上部外装２ａ上面の前部外装２ｃ側には、プロジェクタ１を操作するための操作パネル１０が設けられている。また、前部外装２ｃには、操作パネル１０の位置近傍に切り欠きが設けられていて、この切り欠きの部分にカラー画像を投射する投射部３が配置されている。投射部３には、ズーム操作およびフォーカス操作を行うためのレバー１１が設けられている。

また、前部外装２ｃの投射部３と反対側の位置には、機構部分が発する熱を排出するための排気口１２が設けられ、下部外装２ｂの投射部３側の側面には、冷却用の空気を導入するための吸気口１３が設けられている。さらに、図２に示すように、下部外装２ｂの底面には吸気口１３が２つ設けられている。これにより、冷却空気が各吸気口１３から排気口１２へ常に循環し、機構部の温度が所定温度以上に上昇しないように配慮されている。各吸気口１３には、導入する冷却空気に含まれる塵埃等を除去するために、吸気口１３の内側全域に図示していない除塵フィルタが設けられている。

同じく図２に示すように、下部外装２ｂの底面には、プロジェクタ１を３点で支持する３つの脚部８が設けられている。脚部８は、底面の後方側の略中央部分に１つの後脚と、前方側の隅部にそれぞれ１つの前脚と、が設けられていて、前脚は、それぞれ上下方向に伸縮可能に構成されており、プロジェクタ１の傾きを調整して、投射するカラー画像の位置合わせが行えるようになっている。同じく下部外装２ｂの底面には、光源ランプを着脱するためのランプ着脱部５が設けられている。光源ランプは、ランプ着脱部５の着脱カバー５ａを取り外して、プロジェクタ１へ装着またはプロジェクタ１から取り出される。光源ランプの着脱については、図６を参照して後述する。そして、下部外装２ｂの背面には、プロジェクタ１と外部装置とを接続するためのコネクタ部６と、スピーカ７と、が設けられている。

次に、プロジェクタ１の機構部の構成および機能を簡単に説明する。図３は、上部外装を取り外したプロジェクタの内部を示す斜視図である。また、図４は、制御基板部を取り外したプロジェクタの内部を示す斜視図である。図３または図４に示すように、下部外装２ｂの前面の側には、既述した投射部３と、排気口１２に連続するように位置し冷却空気を強制排気する軸流ファン１８ａおよび冷却空気を排気口１２へ導くための排気ダクト１８ｂを有する排気ユニット１８と、投射部３および排気ユニット１８の間に位置する電源部１５と、が配置され、排気ユニット１８および電源部１５の後部には、平面視略Ｌ字状の光学ユニット４（４１，４２，４３，４４）が配置されている。

光学ユニット４は、排気ユニット１８の近傍にあり光源部を有するインテグレータ照明部４１と、色分離部４２と、リレー光学部４３と、共に不図示である液晶パネルおよびクロスダイクロイックプリズムとを有する光学変調部４４と、各光学部品を所定位置に配置する光学部品用筐体４５と、を有しており、光学変調部４４が投射部３に接続されている。さらに、電源部１５、光学ユニット４および投射部３に対して上部外装２ａの側に、制御基板部１４が配置されている。

制御基板部１４には、プロジェクタ１を制御するための回路素子などの各種回路からなる制御部６０が設けられている。また、制御基板部１４の背面の側には、既述したコネクタ部６が配設されていて、コネクタ部６は、コンポーネント信号を入力するためのＲＧＢ入力端子、ビデオ入力端子、Ｓビデオ入力端子、ＵＳＢ入力端子、オーディオ入力端子、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）端子等を有する。

また、光学ユニット４を構成し光源ランプを有するインテグレータ照明部４１には、光源ランプを着脱可能に保持すると共に、光源ランプの位置をＸ軸（第１の方向）、Ｙ軸（第２の方向）およびＺ軸方向（第３の方向）へ調整する機能を有する保持機構部５０が設けられていて、保持機構部５０の近傍の下部外装２ｂには、既述したランプ着脱部５が設けられている。

電源部１５は、電源ブロックと光源駆動ブロックとを含んで２段に構成されており、電源ブロックは、電源ケーブルを通して、外部から供給された電力を光源駆動ブロックや制御基板部１４等に供給している。光源駆動ブロックは、光源部を構成する光源ランプに、電源ブロックから供給された電力を供給するものであり、光源ランプと電気的に接続されている。

これらの電源ブロックおよび光源駆動ブロックは、略平行に上下に並んで配置され、筒状部材によって覆われて保持されている。筒状部材は、外装２の側面へ向いた側が開口しており、電源ブロックおよび光源駆動ブロックを保持する機能と、電源ブロックおよび光源駆動ブロックから制御基板部１４へ電気的ノイズが漏れることを防止する機能と、冷却空気を誘導するダクトとしての機能などを有している。

以下では、この光学ユニット４について、詳細に説明する。図５は、光学ユニットの光学系を示す模式図である。最初に、インテグレータ照明部４１は、後述する光学変調部４４を構成し、赤、緑、青の色光毎にそれぞれ設けられている液晶パネル部４４０（４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂ）に配置されている３枚の液晶パネル４４１の画像形成領域を、ほぼ均一に照明するための光学系であり、光源部４１１と、第１レンズアレイ４１２と、第２レンズアレイ４１３と、偏光変換素子４１４と、重畳レンズ４１５とを備えている。

光源部４１１は、放射光源としての超高圧水銀ランプ（光源ランプ）４１６と、放物面鏡４１７ａを有するリフレクタ４１７と、超高圧水銀ランプ４１６をほぼ所定位置に保持するための保持機構部５０と、を備えている。光源部４１１は、超高圧水銀ランプ４１６のアーク放電により発光点Ｐから出射された放射状の光を、リフレクタ４１７の放物面鏡４１７ａで反射して出射する。この場合、リフレクタ４１７は、放物面鏡４１７ａを用いているが、放物面鏡４１７ａの代わりに、平行化凹レンズおよび楕円面鏡を組み合わせたものを用いてもよい。

超高圧水銀ランプ４１６は、図７を参照して詳細を後述するが、プロジェクタ１の光源として適した高圧放電ランプの一種であって、発光点Ｐの対極側に固定部４１６ａを有し、固定部４１６ａを介して、保持機構部５０のランプ保持部５１へ着脱可能に固定されている。なお、超高圧水銀ランプ４１６の発光点Ｐは、リフレクタ４１７が有する放物面鏡４１７ａの焦点Ｆに位置しているため、発光点Ｐから出射された放射状の光は、放物面鏡４１７ａで反射して光軸Ｊに沿った平行光として出射される。この光軸Ｊに沿う方向が、図４に示すＸ軸の方向である。また、超高圧水銀ランプ４１６は、保持機構部５０のランプ保持部５１と、リフレクタ４１７に設けられランプ保持部５１側に位置する着脱口４１７ｂと、を挿通して装着される。

第１レンズアレイ４１２は、光軸方向から見てほぼ矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。各小レンズは、超高圧水銀ランプ４１６から射出される光を、複数の部分光に分割している。各小レンズの輪郭形状は、液晶パネル４４１の画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。例えば、液晶パネル４４１の画像形成領域のアスペクト比（横と縦の寸法の比率）が４：３であるならば、各小レンズのアスペクト比も４：３に設定する。

第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１２と略同様な構成を有しており、小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。この第２レンズアレイ４１３は、重畳レンズ４１５と共に、第１レンズアレイ４１２の各小レンズの像を液晶パネル４４１上に結像させる機能を有する。

偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３と重畳レンズ４１５との間に配置されている。このような偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３からの光を１種類の偏光光に変換するものであり、これにより、光学変調部４４での光の利用効率が高められている。

具体的に述べると、偏光変換素子４１４によって１種類の偏光光に変換された各部分光は、重畳レンズ４１５によって最終的に光学変調部４４の液晶パネル４４１上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネル４４１を用いたプロジェクタ１では、１種類の偏光光しか利用できないため、他種類のランダムな偏光光を発する超高圧水銀ランプ４１６からの光のほぼ半分が利用されない。このため、偏光変換素子４１４を用いることにより、超高圧水銀ランプ４１６から射出された光をすべて１種類の偏光光に変換し、光学変調部４４での光の利用効率を高めている。

色分離部４２は、２枚のダイクロイックミラー４２１，４２２と、反射ミラー４２３とを備え、ダイクロイックミラー４２１，４２２によりインテグレータ照明部４１から射出された複数の部分光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する機能を有している。

リレー光学部４３は、入射側レンズ４３１と、リレーレンズ４３３と、反射ミラー４３２，４３４とを備え、色分離部４２で分離された色光である赤色光を液晶パネル部４４０Ｒまで導く機能を有している。

この際、色分離部４２のダイクロイックミラー４２１では、インテグレータ照明部４１から射出された光の赤色光成分と緑色光成分とが透過し、青色光成分が反射する。ダイクロイックミラー４２１によって反射した青色光は、反射ミラー４２３で反射し、フィールドレンズ４１８を通って、青色用の液晶パネル部４４０Ｂに到達する。このフィールドレンズ４１８は、第２レンズアレイ４１３から射出された各部分光をその中心軸に対して平行な光に変換する。他の液晶パネル部４４０Ｇ，４４０Ｒの光入射側に設けられたフィールドレンズ４１８も同様である。

また、ダイクロイックミラー４２１を透過した赤色光と緑色光のうちで、緑色光は、ダイクロイックミラー４２２によって反射し、フィールドレンズ４１８を通って、緑色用の液晶パネル部４４０Ｇに到達する。一方、赤色光は、ダイクロイックミラー４２２を透過してリレー光学部４３を通り、さらにフィールドレンズ４１８を通って、赤色光用の液晶パネル部４４０Ｒに到達する。なお、赤色光にリレー光学部４３が用いられているのは、赤色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ４３１に入射した部分光をそのまま、フィールドレンズ４１８に伝えるためである。

なお、それぞれの色光を変調する液晶パネル部４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂは、赤色光が入射する位置に配置されている液晶パネル部４４０を４４０Ｒ、緑色光が入射する位置に配置されている液晶パネル部４４０を４４０Ｇ、青色光が入射する位置に配置されている液晶パネル部４４０を４４０Ｂと称して区別している。

次に、光学変調部４４について説明する。光学変調部４４は、入射された光を画像情報に応じて変調してカラー画像を生成するものであり、色分離部４２で分離された各色光が入射する３つの入射側偏光板４４２と、各入射側偏光板４４２の後段にそれぞれ配置される液晶パネル４４１と、各液晶パネル４４１の後段に配置される出射側偏光板４４３と、色合成のための光学系であるクロスダイクロイックプリズム４４４とを有している。

光学変調部４４において、色分離部４２で分離された各色光は、入射側偏光板４４２を通って、液晶パネル４４１で画像情報に応じて変調され、変調された変調光は、出射側偏光板４４３を通って、クロスダイクロイックプリズム４４４へ出射される。

入射側偏光板４４２は、色分離部４２で分離された各色光のうち、一定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光を吸収するものである。出射側偏光板４４３も、入射側偏光板４４２と略同様に構成され、液晶パネル４４１から出射された光のうち、所定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光を吸収するものである。これらの入射側偏光板４４２および出射側偏光板４４３は、互いの偏光軸の方向が直交するように設定されている。

クロスダイクロイックプリズム４４４は、４つの直角プリズム（プリズム）から成る立方体であり、各直角プリズムから入射した変調光を合成して、カラー画像を生成するものである。クロスダイクロイックプリズム４４４には、赤色光を反射する誘電体多層膜４４５と青色光を反射する誘電体多層膜４４６とが、４つの直角プリズムが組み合わされた界面に沿って略Ｘ字状に設けられていて、これらの誘電体多層膜４４５，４４６により３つの色光が合成される。クロスダイクロイックプリズム４４４で合成されたカラー画像は、投射部３の投射レンズ３１によって拡大されて投射される。

次に、超高圧水銀ランプ４１６および超高圧水銀ランプ４１６を保持する保持機構部５０について説明する。図６は、光源部の詳細を示す斜視図、図７は、高圧放電ランプの詳細な構成を示す断面図である。光源部４１１の構成は、図５を参照して概略説明したが、図６を参照して、さらに、補足説明をする。光源部４１１は、リフレクタ４１７が装着されているランプ収容部４１９を有し、ランプ収容部４１９は、図４に示す光学部品用筐体４５の上部カバー４６の下方に位置しており、光学部品用筐体４５へ固定されている。そして、リフレクタ４１７の着脱口４１７ｂに対向する位置には、ランプ保持部５１および駆動部５２を有する保持機構部５０が配置されている。

ランプ保持部５１は、超高圧水銀ランプ４１６の固定部４１６ａを保持し、駆動部５２は、プロジェクタ内部の保持機構部５０の後方側に設けられていて、ランプ保持部５１が固定部４１６ａを介して保持した超高圧水銀ランプ４１６を、Ｘ軸、Ｙ軸またはＺ軸方向へ移動させて、超高圧水銀ランプ４１６の位置を調整する。また、保持機構部５０のランプ保持部５１は、Ｘ軸に沿って、リフレクタ４１７の着脱口４１７ｂと一直線をなすように位置しており、超高圧水銀ランプ４１６は、ランプ保持部５１および着脱口４１７ｂを通って、リフレクタ４１７へ挿抜することが容易となるように構成されている。

また、ランプ収容部４１９は、排気ユニット１８側の側面に冷却空気口４１９ａを有していて、図示していないダクトを通して冷却空気を導入し、超高圧水銀ランプ４１６およびリフレクタ４１７を冷却する。導入された冷却空気は、冷却に供された後、リフレクタ４１７の着脱口４１７ｂから排出される。

ここで、超高圧水銀ランプ４１６の構成について説明する。超高圧水銀ランプ４１６は、図７に示すように、固定部４１６ａと、内部でアーク放電が形成され楕円球形状をなしている石英ガラス製のバルブ４１６ｂと、バルブ４１６ｂの内部に対向して設けられているタングステン合金製の陽極４１６ｃおよび陰極４１６ｄと、を有する。固定部４１６ａとバルブ４１６ｂとは一体であり、超高圧水銀ランプ４１６の略対極に位置している。陽極４１６ｃおよび陰極４１６ｄは、固定部４１６ａからそれぞれ延在するリード線４１６ｅと接続されていて、詳細を図示していないが、固定部４１６ａを介して電力が供給されている。

また、バルブ４１６ｂには、励起状態になって発光するための水銀、および超高圧水銀ランプ４１６を始動させて水銀の励起を補助するためのハロゲンガスが封入されており、この場合、アルゴンガスが封入されている。陽極４１６ｃと陰極４１６ｄとに電力が印加されると、陽極４１６ｃと陰極４１６ｄとの間に放電が形成され、水銀が蒸発すると共に陰極４１６ｄからは電子が放出される。陰極４１６ｄから放出された電子は、水銀原子と衝突して水銀原子を励起状態とするため、超高圧水銀ランプ４１６は、色分離部４２で分光する色光を含む放射光を発する。この放射光は、バルブ４１６ｂに封入した水銀およびアルゴンガスの圧力により定まり、高輝度の単色光であれば数十気圧程度の圧力下で得られる。プロジェクタ１では、カラー画像の生成が必要であり、そのための色光を確保するためには、高圧化での放電が必要なため、１００気圧を超える圧力設定の超高圧水銀ランプ４１６を用いている。なお、バルブ４１６ｂとしては、上記のような直流放電型のバルブの他に一対の電極を用いた交流放電型のものを採用しても良い。

リフレクタ４１７は、放物面の形状をしており、内側に設けられている放物面鏡４１７ａが超高圧水銀ランプ４１６の発光点Ｐからの光を反射する。超高圧水銀ランプ４１６は、バルブ４１６ｂの側がリフレクタ４１７の着脱口４１７ｂから放物面鏡４１７ａ内へ挿入されて、バルブ４１６ｂ内の発光点Ｐがリフレクタ４１７の放物面鏡４１７ａの焦点Ｆに位置するように保持されている。バルブ４１６ｂ内の発光点Ｐは、陽極４１６ｃと陰極４１６ｄとの間に形成されるアーク放電部ＡＲ１による放射光の中心点である。発光点Ｐが焦点Ｆに位置していれば、放射光は、放物面鏡４１７ａで反射して光軸Ｊと平行な出射光Ｌ１として出射される。

しかし、超高圧水銀ランプ４１６のアーク放電部ＡＲ１は、長時間の放電を経ると、陽極４１６ｃと陰極４１６ｄとのそれぞれの放電位置が移動して、当初のアーク放電部ＡＲ１と異なるアーク放電部ＡＲ２が形成される。このアーク放電部ＡＲ２の場合、放射光の中心点が発光点Ｑに移動している。発光点Ｑからの放射光は、放物面鏡４１７ａで反射すると、望ましい平行な出射光Ｌ１とは出射方向の異なった出射光Ｌ２となる。光源部４１１から出射光Ｌ１ではなく出射光Ｌ２が出射されると、光学変調部４４の各液晶パネル部４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂへ均一な光を供給できなくなってしまう。このような状態において、図５および図６に示す保持機構部５０は、アーク放電部ＡＲ２による出射光Ｌ２を光軸Ｊと平行な望ましい出射光Ｌ１となるように調整する。

次に、駆動部５２による、出射光Ｌ１，Ｌ２の調整について説明する。図８は、フォトダイオードを偏光変換素子に設置した状態を示す斜視図である。偏光変換素子４１４は、マスク枠４１４ａと偏光ガラス４１４ｂとを有し、マスク枠４１４ａは、偏光ガラス４１４ｂの光束入射側に備えられており、偏光ガラス４１４ｂの偏光分離面以外に入射する光を遮光すると共に、偏光変換素子４１４全体を保持し光学部品用筐体４５に固定するためのものである。フォトダイオード７０（光センサ）は、図８に示すようにマスク枠４１４ａの光束入射側にそれぞれ光軸Ｊに対して対称となる位置に配置されている。本実施例においては、フォトダイオード７０はマスク枠４１４ａの４隅に４個配置されているが、光軸Ｊに対して対称となる位置であれば、マスク枠４１４ａの光束が照射される面のどこに配置しても良い。

超高圧水銀ランプ４１６が駆動部５２に保持された状態において、光源部４１１から光が出射されると、光が出射された先に配置されている複数のフォトダイオード７０によって、光の照度が測定される。フォトダイオード７０は、光を受けると受光量に応じた電流（信号）を発生する。フォトダイオード７０の測定結果である電流の値は、制御部６０へ伝えられ、制御部６０は、各フォトダイオード７０の値が同一であるか否かを判断する。つまり、各フォトダイオード７０の値が同一であれば、光源部４１１からの光が均一な状態で出射されていることを示していて、３枚の液晶パネル４４１の画像形成領域を、より均一に照明することが可能である。

このようにフォトダイオード７０を配置することにより、図６、図７および図８に示すように、光源部４１１から望ましい出射光Ｌ１が出射された場合、４個のフォトダイオード７０に照射する光束は均一であるため、フォトダイオード７０から送られてくる電流の値は同一であり、光源部４１１から出射光Ｌ２が出射された場合、４個のフォトダイオード７０から送られてくる電流の値はそれぞれ異なっている。４個のフォトダイオード７０の値が異なっていると、図６に示すように、制御部６０は、駆動制御部６５へ指示して、各フォトダイオード７０の値が同一になるように駆動部５２の位置を調整する。

具体的には、駆動制御部６５は、Ｘ軸駆動部、Ｙ軸駆動部およびＺ軸駆動部を有し、各フォトダイオード７０の電流の値の差に応じた制御部６０の指示に対応して、駆動部５２に対しそれぞれの方向へ移動するように指示する。例えば、図７に示すように、超高圧水銀ランプ４１６の発光点が、焦点ＦよりＺ軸方向へズレた発光点Ｑである場合、図８に示す４個のフォトダイオード７０の内、発光点Ｑと同じズレ側に位置するフォトダイオード７０の電流の値が小さくなる。この場合、制御部６０は、発光点Ｑを発光点Ｐへ移動させるように、駆動制御部６５へ指示し、駆動制御部６５のＺ軸制御部が保持機構部５０の駆動部５２へＺ軸方向への移動を指示する。このようにして、超高圧水銀ランプ４１６の発光点の位置調整が行える。Ｘ軸およびＹ軸方向のズレに対しても、同様に調整することが可能である。

なお、各フォトダイオード７０の電流の値が同一であっても、光軸Ｊに沿うＸ軸方向に保持機構部５０を移動させると、各フォトダイオード７０の値の変化は、移動につれてそれぞれ同じように変化する。この場合、フォトダイオード７０の値が最大になるように、超高圧水銀ランプ４１６の位置を調整する。このような調整により、保持機構部５０を備えたプロジェクタ１は、常に、光源部４１１からの光を最大限に有効利用することが可能である。

また、発光点は必ずしもリフレクタの焦点に合わせる必要は無く、各フォトダイオード７０の電流の値が最大且つ同値になるように、発光点の位置を調整すれば良い。光源ランプ以外の光学部品の位置が設計値とずれている場合には、出射される光が均一な平行光となる光源ランプのリフレクタに対する位置が、リフレクタの焦点位置よりズレることがある。各フォトダイオード７０の電流の値をもとに発光点の位置を調整することにより、他の部品の位置ズレも吸収することができる。さらに、超高圧水銀ランプ４１６を交換して、新しい超高圧水銀ランプ４１６を保持機構部５０へ装着した時も、プロジェクタ１の点灯時に保持機構部５０によって、発光点の調整がなされる。

以下、実施形態の主な効果をまとめて記載する。

プロジェクタ１は、駆動部５２が超高圧水銀ランプ４１６の発光点Ｐの移動を自動的に調整することにより、光源部４１１のリフレクタ４１７からの光が、常に、ほぼ最大の明るさを維持している。さらに、超高圧水銀ランプ４１６の発光点Ｐは、リフレクタ４１７の焦点Ｆと合致するように調整される構成のため、常に、光源部４１１のリフレクタ４１７からは、バラツキの少ない均一な平行光である出射光Ｌ１が出射される。これにより、プロジェクタ１に最適な超高圧水銀ランプ４１６を、長期間有効に使用することが可能である。

また、駆動部５２は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各方向へ超高圧水銀ランプ４１６の位置を自在に移動させる構成である。これにより、容易に超高圧水銀ランプ４１６の装着が行える。

そして、駆動部５２は、偏光変換素子４１４に４個配置されたフォトダイオード７０のそれぞれの電流の値が最大且つ同値になるように、超高圧水銀ランプ４１６の発光点の位置を調整する。この構成による調整により、発光点の位置の調整が手間を掛けずに自動で行える。

プロジェクタ１は、超高圧水銀ランプ４１６をリフレクタ４１７などの他部品から独立した保持機構部５０に保持させる構成により、超高圧水銀ランプ４１６のみを消耗品として交換することが可能である。その結果、使用可能な付属部品を超高圧水銀ランプ４１６と一体で廃棄するようなことがなく、省資源化が図れる。

また、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、次に挙げる変形例のような形態であっても、実施形態と同様な効果が得られる。

光源ランプは、超高圧水銀ランプ４１６に限定されず、メタルハライドランプなどの高圧放電ランプ等であっても良い。駆動部５２は、メタルハライドランプなどの放電による発光点の位置移動も確実に調整することが可能で、プロジェクタ１の使用ランプの選択範囲が広がる。

駆動部５２が移動する方向は、直交し合うＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３方向に限定されるものではなく、回転方向等の他方向であっても良い。また、駆動部５２は保持機構部５０と一体に構成し、光源部４１１内に配置させても良い。

フォトダイオード７０は、偏光変換素子４１４に配置されているが、この配置に限らず、重畳レンズ４１５、フィールドレンズ４１８または各液晶パネル４４１などに配置する構成であっても良い。さらに、フォトダイオード７０は、４個以外の複数個であっても良い。また、光センサとしてフォトダイオード７０を用いる以外に、フォトトランジスタ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などを用いても良い。

プロジェクタ１の光学変調部４４は、液晶パネル４４１を３枚用いているが、この構成に限定されず、１枚だけ用いる構成、２枚用いる構成または４枚以上用いる構成であっても良い。さらに、液晶パネル４４１は、透過型に限定されず、反射型であっても良く、保持機構部５０は、多様な構成の光学変調部４４に対応することが可能である。

光学変調部４４は、液晶パネル４４１を用いているが、液晶パネル４４１以外のマイクロミラーを用いたデバイスなどを用いたものであっても良い。従って、保持機構部５０は、液晶方式以外のプロジェクタへも搭載することが可能である。

本発明のプロジェクタを前面上方から見た外観を示す斜視図。 プロジェクタを背面下方から見た外観を示す斜視図。 上部外装を取り外したプロジェクタの内部を示す斜視図。 制御基板部を取り外したプロジェクタの内部を示す斜視図。 光学ユニットの光学系を示す模式図。 光源部の詳細を示す斜視図。 高圧放電ランプの詳細な構成を示す断面図。 光センサを有する偏光変換素子を示す斜視図。

符号の説明

１…プロジェクタ、２…外装、４…光学ユニット、５…ランプ着脱部、５ａ…着脱カバー、１４…制御基板部、４１…インテグレータ照明部、４２…色分離部、４３…リレー光学部、４４…光学変調部、５０…保持機構部、５１…ランプ保持部、５２…駆動部、６０…制御部、６５…駆動制御部、７０…光センサとしてのフォトダイオード、４１１…光源部、４１４…偏光変換素子、４１４ａ…マスク枠、４１４ｂ…偏光ガラス、４１６…光源ランプとしての超高圧水銀ランプ、４１６ａ…固定部、４１６ｂ…バルブ、４１６ｃ…陽極、４１６ｄ…陰極、４１６ｅ…リード線、４１７…リフレクタ、４１７ａ…放物面鏡、ＡＲ１，ＡＲ２…アーク放電部、Ｆ…焦点、Ｊ…光軸、Ｐ，Ｑ…発光点、Ｌ１，Ｌ２…出射光。

Claims (5)

1. 光源部から出射された光束を画像信号に応じて変調して投射するプロジェクタであって、
   前記光源部は
   光源ランプと、
   前記光源ランプの発する光束を反射するリフレクタと、
   前記リフレクタとは独立して光源ランプを保持する保持機構部と、を備え、
   前記保持機構部と接続し、保持した前記光源ランプを移動させるための駆動部を有していることを特徴とするプロジェクタ。
2. 請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
   前記駆動部は、前記光源ランプの光軸に沿う第１の方向と、前記第１の方向と異なる第２の方向および第３の方向に光源ランプを移動可能に構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
3. 請求項１または２に記載のプロジェクタにおいて、
   前記駆動部の移動は、前記光源部から出射された光束を感知する複数の光センサからの信号に基づいていることを特徴とするプロジェクタ。
4. 請求項３に記載のプロジェクタにおいて、
   前記駆動部は、前記複数の光センサが感知する光束のそれぞれの照度が同等且つ最大になるように前記光源ランプの位置を自動調整することを特徴とするプロジェクタ。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のプロジェクタにおいて、
   前記光源ランプは、アーク放電により発光する高圧放電ランプであることを特徴とするプロジェクタ。

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