JP2013020249A - 交換可能な光源モジュールを備えたプロジェクタシステム - Google Patents

Abstract

【課題】光源モジュールの交換の時間と手間とを低減する。
【解決手段】プロジェクタシステムは、交換可能な光源モジュールを備えている。プロジェクタハウジングは、投影パネルと投影エンジンとを有し、外部光源からの光を受ける入射部を有している。少なくとも１つの光源モジュールは、光源と、出射部と、内部合焦システムと有し、光システムによって生成される実質的にすべての光が、出射部を通過するようになっている。プロジェクタハウジング及びモジュールハウジングのそれぞれは、これらの２つのハウジングを正確な相対位置において互いに離脱可能に接続するハードウェアを有し、モジュールハウジング内で生成され、出射部を出る実質的にすべての光が、プロジェクタハウジングの入射部から入射するようになっている。
【選択図】図２

Description

本発明は種々のタイプの光源の輝度を向上させるための多くのシステムを提案するものであり、無駄になる可能性のある光源からの光を再利用して、輝度を増加させるために用いるものである。

このようなシステムの一例は、アメリカ特許第７，６３１，９８９号の「最適倍率の二重放物面反射体及び二重楕円面反射体」に開示されている。このようなシステムは、デジタルプロジェクタを含む、多くの異なるタイプの応用例に採用することができる。

図１は、ハウジング１２、電源１４、投影エンジン１６、及び投影パネル１８を有するプロジェクタ１０を、大幅に簡略化して、概略を示したものである。プロジェクタ１０は、その光源として、キセノンランプ２２と、典型的には楕円形の３次元反射体２４からなる反射体アセンブリ２０を備えている。電源１４からの電力を受けるランプ２２の円弧は、反射体２４の焦点ＦＰ１に位置している。反射体２４は、ランプ２２からの反射される光を第２焦点ＦＰ２に合焦する。

光パイプ２６は、図示した例では直線光パイプであるが、テーパー状など他の形態でもよく、一端が第２焦点に位置するように配置されている。光パイプ２６は、光が光パイプを通って出力端部２８へ向かって進む際に、光を均質化するよう機能し、光が出力端部２８で均一に見えるようになっている。

投影エンジン１６は、光パイプ２６の軸芯３０と一直線となるように配置されていてもよい。あるいは、光パイプ２６からの出力が、ミラー３２及びレンズ３４を用いて、投影エンジンの方へ方向付けられてもよい。投影エンジン１６に達すると、光パイプ２６の出力は、ＤＬＰ（登録商標），ＬＣＯＳなどの投影パネル１８上に投影される。投影パネル１８は、所望の影像を作成するために公知の方法でデジタル制御され、その後、画像は焦点レンズ機構３６を介してスクリーン（図示せず）に出力される。

アメリカ特許第７，６３１，９８９号公報

例えばデジタルシネマプロジェクタなどのデジタルプロジェクタでは、光源として、キセノンランプなどの非常に明るい照明を用いることが必要になる。典型的なキセノンランプの寿命は、数百時間から数千時間の範囲であるため、定期的に交換する必要がある。キセノンランプは高圧下にあるため、プロジェクタハウジングから取り外す際に、安全性を確保するように動かす必要がある。交換アセンブリが設けられている場合、最大の結合効率が得られるまで、ランプを、手動、あるいはサーボモータで位置合わせを行い、調節する必要がある。

プロジェクタランプはまた、種々のタイプの応用例で変更する必要がある。例えば、２次元動画ではなく３次元動画で映す場合、応用例ごとに電力要件が異なる。典型的には、２次元投影の場合は３ｋＷのランプが用いられるが、３次元投影の場合では６ｋＷのランプが必要とされる。その結果、ランプハウジングを定期的に交換する必要が生じ、交換のたびに時間と手間を要する作業になる可能性がある。

プロジェクタシステムは、交換可能な光源モジュールを備えている。プロジェクタハウジングは、投影パネルと投影エンジンとを有し、外部光源からの光を受ける入射部を備えている。少なくとも１つの光源モジュールが、光源と、出射部と、内部合焦システムを備え、光システムによって生成される実質的にすべての光が、出射部を通過するようになっている。プロジェクタハウジング及びモジュールハウジングは、それぞれ、これらの２つのハウジングを正確な相対位置において互いに離脱可能に接続するハードウェアを有し、モジュールハウジング内で生成され、出射部を出る実質的にすべての光が、プロジェクタハウジングの入射部を介して入射する。

従来技術によるシネマプロジェクタの簡略化した概略図である。 本発明によるプロジェクタ／モジュラー光源アセンブリの第１実施形態の概略図である。 本発明によるプロジェクタ／モジュラー光源アセンブリの第２実施形態の概略図である。 複数の交換可能なモジュラー光源ハウジングを備えたプロジェクタを有する投影システムの概略図である。

図２を参照すると、本発明によるシステムは、プロジェクタ５０、光源モジュール６０、モジュール６０をプロジェクタハウジング５２の所定の位置に離脱可能に接続する連結機構７０を備えている。好ましくは、モジュール６０及びプロジェクタハウジング５２は、７２として示されている複数の連動要素７２を備えており、連動要素７２は、係合した際、モジュール６０とハウジング５２とを互いに対して正確な位置にロックする。ロック用ノブ７４は要素７２を定位置にロックするために用いられ、必要な場合、部材７２を他方からロック解除する。迅速なモジュール切換のために、回転式ロックレバーやハンドルを用いるなど、種々の公知のタイプのワンタッチ式連結ハードウェアを採用することが好ましい。また、必要であれば、連結機構は、例えば調節ノブ７６によって操作される調節機構を備え、モジュール６０のハウジングをプロジェクタハウジング５２に対して相対的に移動させることにより相対位置を微調整して、モジュール６０をハウジング５２に対して整列させるようにしてもよい。

図２に示すように、モジュール６０は、部材どうしが互いに固定された際に、プロジェクタハウジング５２内において入射窓５４と一直線状になる出射窓６２を備えている。図２の例は、キセノンランプ２２と、図１に示したものに類似する３次元反射体２４を有する反射体アセンブリ２０を用いている。しかし、光パイプ２６の入力端部を反射体２４の第２焦点ＦＰ２に位置させることは実際的ではないため、レンズ３５を、ランプ２２及び反射体２４からの光路に位置させて、光を光パイプ２６の入力側に再度合焦するようにしてもよい。レンズシステム３５は、光源モジュール６０からの拡散光を平行化し、再度合焦させるよう機能する。この平行化は、ＬＣＤやＬＣＯＳプロジェクタなどのように、平行光線が用いられ、その平行光線がフライアイ・レンズアレイで処理されるある種のタイプのプロジェクタシステムにおいて望ましいものである。また、場合によっては、フライアイ・レンズアレイは、ＤＬＰシステムに用いられることもある。

モジュール６０のランプ２２は、モジュール６０とハウジング５２とが接続した際に形成される電気接続部２１を介して、電源１４によって電力供給される。例えば、電気接続部２１は、一方のハウジングのソケットと、他方のハウジングのプラグであってもよい。

図３を参照すると、モジュラー光源８０は、二重放物面反射体８２とともにキセノンランプ２２を有しており、モジュラー光源８０は、二重放物面反射体の表面で二度反発したランプ２２からの光を、直線状またはテーパー状の光パイプである光パイプ８４の入射端部に合焦させる。二重放物面反射体は、その開示内容を本願に引用して援用する同出願人のアメリカ特許第７，６３１，９８９号に記載されている。光パイプ８４は、二重放物面反射体システムからの光を投影システムに結合する。光パイプ８４の出力端部は、プロジェクタの光入力位置にある。ここでも、プロジェクタハウジングと光モジュールとを精密に位置合わせするために、これらのハウジング間の取付け用ハードウェアを選択すべきである。

ランプ２２の二重放物面反射体８４とは反対側には、逆反射体８６が設けられており、ランプ２２からの光を二重放物面反射体の方へ戻し、ランプ２２からの実質的にすべての光がプロジェクタで利用されるようになっている。

図４は、本発明において、ランプ交換が、最小の休止時間内で、迅速に効果的に行われるように、複数の交換可能なランプハウジングＬＭ１、ＬＭ２、ＬＭ３などが、単一のシステムでどのように利用できるかを示したものである。一実施形態では、例えば、二重放物面反射体システムにおいて、ランプハウジングが２つのランプを備えており、それらの出力を、プロジェクタハウジングに結合するために、単一の出力に統合させる。これによって、より高い出力がスクリーンに投射され、３次元アプリケーションにより適したものとすることができる。二重ランプシステムはまた、単一ランプシステムと比較して、半分の電力で２つのランプを使用することでより高い結合電力が得られるため、有利である。

光源とプロジェクタが別々のハウジングに収容されているため、単にプロジェクタからひとつのランプハウジングを取り外して、別のものと取り替えるだけで、光源を交換することができる。ランプハウジング及びプロジェクタハウジングは、最大光結合が得られるように、ランプ交換中に光モジュールとプロジェクタハウジングとを整列させる取付け用ハードウェアを備えている。ランプハウジングとプロジェクタは、位置合わせ用ハードウェアを用いて、双方が所定の基準に位置合わせされ、ランプハウジングが移動してプロジェクタハウジングと係合した際に、最大の光結合効率が得られるよう、確実に所定の位置合わせが行われるようにするのが好ましい。

上記の記載は、本発明の好適な実施形態の一例である。当業者には、種々の改変が明らかであろう。これらの改変例及び変形例は、次の請求の範囲に記載する本発明の範囲内のものである。

Claims (3)

1. 交換可能な光源モジュールを有するプロジェクタシステムであって、
   投影パネルと投影エンジンを有するとともに外部光源からの光を受ける入射部を有するハウジングを備えたプロジェクタと、
   前記投影エンジンからの像を受け、投影するよう前記ハウジングに固定された投影レンズと、
   前記光システムによって生成される実質的にすべての光が、出射部を通過するように、光源と、前記出射部と、内部合焦システムを有するモジュールハウジングを備えた少なくとも１つの光源モジュールと、を備え、
   前記プロジェクタのハウジング及びモジュールハウジングのそれぞれは、これらのハウジングを正確な相対位置において互いに離脱可能に接続するハードウェアを有し、前記モジュールハウジング内で生成され、前記出射部を出る実質的にすべての光が、前記プロジェクタのハウジングの入射部に入射するプロジェクタシステム。
2. 前記内部合焦システムは、前記光源から反射された光を前記出射部に合焦させる反射面を備えている請求項１に記載のプロジェクタシステム。
3. 前記モジュールハウジングは、入力端部と、前記出射部に隣接して位置する出力端部とを有する光パイプを備え、前記合焦システムは、前記光源から反射された光を前記光パイプの前記入力端部に合焦させる反射面を備えている請求項１に記載のプロジェクタシステム。

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