JP3808273B2 - 投射型表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数個の光源を備え、一つの光源が寿命により使用することができなくなった時、他の光源に切り替えて使用することができる投射型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数個の光源を有する液晶プロジェクタ等の投射型表示装置の一例としては、例えば、特開平２−２５７１９３号公報および特開平２−２５７１９１号公報に記載されている。
これら従来の投射型液晶表示装置においては、光源ユニットに複数個の光源を配置し、任意の光源を点灯させる。光源から出た光はダイクロイックミラーを通過し、ＲＧＢの３つの光成分に分解される。その後、各ミラーで方向を変え、ＲＧＢそれぞれの光は、液晶表示素子に入力された後、ダイクロイックプリズムで合成され、投射レンズを通してスクリーン上に投射される。ここで、液晶プロジェクタ等の投射型表示装置に用いられる光源の寿命は比較的短く、そのため、長時間連続使用する場合など使用頻度が高い場合は、複数個の光源を用意し、使用中の光源の寿命が切れた場合、即座に違う光源に交換する必要がある。
【０００３】
このような従来例では、この光源の交換手段に直線移動式の光源移動装置が備えられており、使用中の光源の寿命を何らかの手段で検知し、寿命になった光源を自動的に切替えできるように構成されている。
光源の寿命が尽き、廃棄される光源は、サービスマンなどが、液晶プロジェクタの動作中あるいは停止後に排除し、新たな光源を補充することによって新旧の光源を交換（入替え）可能となっており、連続動作等の使用頻度の高い動作環境に絶えうる液晶プロジェクタシステムを構成している。
【０００４】
さらに、特開平７−３０６３９６号公報には、投射型表示装置の投射ユニット内に複数の光源と光源を新しい光源に入れ替える回転機構とこの光源の輝度がある一定の値以下になると前記回転機構を駆動させる制御部と前記輝度を検知させる検知器を備えた装置が示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
直線移動式の光源移動装置を備えた従来技術においては、光源の延命のため、光源のランプを均一に冷却する必要がある。従って、一般的に光源の発光位置では、光源の周囲は略閉鎖され、背後からファンによって冷却し、ランプ周囲の気流を均一にする構造となっている。その為、光源の発光位置での光源の抜差し交換（入替え）は不可能な構造となっている。従って、従来例では、光源の発光位置から少なくとも光源１個分の距離だけ右方向あるいは左方向に離れた位置で光源の交換（入替え）を行っていた。例えば、光源ユニットの左側の光源を使用中であるとすると、光源ユニットの右側の光源が交換（入替え）可能となっている。また、光源ユニットの右側の光源を使用しているとすると、光源ユニットの左側の光源が交換（入替え）可能となっている。以上の関係のため、光源移動装置の投影面積は、光源２個を配置するのに少なくとも光源３個分の大きさになってしまい、装置の小型化の点について問題があった。
【０００６】
また、光源の新旧入替え作業は、光源移動装置の左右両側からそれぞれ行う必要があるため、実際に作業を行うサービスマンの作業は複雑になり、作業ミスの発生するポテンシャルも高くなっていた。
さらに、回転機構を備えている従来技術では、光源への電力の供給手段については何も言及されていないが、例えば光源の電源コードをプラグに差し込むことによって、光源に電力を供給する構成の場合は、回転機構を一方向のみに回転させると、各光源につながっている電源コードが何回か回転しているうちに絡み合い、異常なトルク負荷となり、正常に光源の回転移動ができないと言う問題があった。
また、回転機構にブラシを設け、このブラシを通して、光源に電力を供給する場合は、初期点灯時に、光源には略２５ｋｖの高圧パルスが印加されるため、絶縁に対する対策が必要となるため、構造が複雑になる。
【０００７】
本発明は上記の問題点を解決し、光源の電源コードが絡み合うことがなく、且小型化が可能な投射型表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記従来装置の課題は、以下に示す方法で解決される。
本発明は上記目的を達成するために、光源ユニットの移動方式を回転方式にし、かつ、正転と反転とを交互に行い、その回転角を略１８０度とし、回転往復（反転）方式によって光源ユニットを移動させる構成としているため、安定した光源の移動動作を実現した。さらに、光源の発光位置と略１８０度反対側にのみ光源交換用の孔を明け、この１個所から光源を交換可能な構成とすることにより、光源回転駆動部の投影面積を略光源２個分までに小さくし、かつサービスマンの光源交換作業も１個所で行うことが可能となったため、作業ミスの発生するポテンシャルを小さく抑えることが可能となった。
【０００９】
以下本発明を更に詳細に説明する。
第１の発明では、投射型表示装置は、回転軸によって正転と反転とが交互に行われる光源ユニットと、該回転軸に対して対象に該光源ユニットに配置された第１、第２の光源とを備え、該第１の光源を使用可能な位置に配置し、該第２の光源を予備の位置に配置し、該光源ユニットを回転させて該第１の光源を交換する構成としている。
第１の発明において、該第２の光源の近傍に光源交換用孔を設ける。また、該第１の光源と該第２の光源の出射方向が同じ方向になるように該第１、該第２の光源を配置する。また、該第１の光源と該第２の光源の出射方向が逆方向となるように該第１、該第２の光源を配置する。
【００１０】
第２の発明では、光源からの光を表示素子を透過させた後合成して投射レンズにより投射する投射型表示装置において、２個の光源が一体となった光源ユニットと、定められた固定軸を中心に該光源ユニットを回転させる回転機構とを備え、該回転機構は正転と反転とを交互に行って該光源ユニットに配置された２個の光源の内、任意の光源を希望する位置に回転させるように構成される。
【００１１】
第２の発明において、該光源ユニット内の光源が２個であるように構成される。また、該回転機構はパルスモータを有している。また、該回転機構は略１８０度の正転と逆転を交互に行うように構成される。また、該光源ユニットに配置された光源は、予め定められた１個所に設けられた光源着脱用孔を介して着脱される。また、該光源着脱用孔は、該光源の発光位置とは約１８０度反対側に配置されている。また、該光源ユニットに配置されている該光源の数だけ、該光源の電源回路あるいは電源基板を設けられる。
【００１２】
また、第２の発明において、該光源ユニットあるいは該光源ユニットと一体となって回転移動する部材に配置された第１の突起部と固定部に配置された第２の突起部との当接によって該回転機構の動作を停止させるように構成されている。また、該固定部に配置された該第２の突起部の一面および他面に該光源ユニットあるいは該ユニットと一体となって回転移動する部材に配置された該第１の突起部を当接させる。また、該固定部に配置された第２の突起部の一面あるいは両面にスイッチを設け、該スイッチからの信号を用いて該光源ユニットあるいは該光源ユニットと一体となって回転移動する部材の回転終了を検知する。また、該光源ユニットの該回転軸の方向が該光源の光軸と略平行であるように構成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、幾つかの実施例を用い、図を参照して説明する。
まず最初に、本発明による投射型表示装置の第１の実施例について図１〜図４を用いて説明する。
図１は本発明による投射型表示装置の第１の実施例を示す概略の構成図であり、図２は図１に示すの光源回転駆動部を矢印Ａ方向から見た一部断面側面図である。図３は光源回転駆動部の回転位置止め機構を説明するための概略図であり、図３（ａ）は光源回転駆動部の正面図、図３（ｂ）は光源回転駆動部の一部断面側面図、図３（ｃ）はストパー部の拡大図である。図４は光源交換位置および光源交換方向を説明するための一部断面側面図である。
【００１４】
図１において、使用中の光源２から出た光はダイクロイックミラー４ａによりＢ光と、Ｒ光及びＧ光とに分離され、ダイクロイックミラー４ｂによってＲ光とＧ光に分離される。ダイクロイックミラー４ａで反射されたＢ光はミラー５ａで反射され、例えば液晶表示素子２３ａを透過してダイクロイックプリズム６に入射される。ダイクロイックミラー４ａを透過したＲ光とＧ光の内、Ｇ光はダイクロイックミラー４ｂで反射され、液晶表示素子２３Ｇを透過してダイクロイックプリズム６に入射される。ダイクロイックミラー４ｂを透過したＲ光はミラー５ｂ、５ｃで反射され、液晶表示素子２３Ｒを透過してダイクロイックプリズム６に入射される。ダイクロイックプリズム６で合成された光は、投射レンズ７を経由してスクリーン８に投射される。また、光源ユニット１には、予備の光源３が使用中の光源２の略反対側に配置されている。また、光源ユニット１は固定軸９に固定されており、この固定軸９は図２に示すようにモータ１０によっては略１８０度正転又は反転される。このモータ１０にパルスモータを用いると好適である。
【００１５】
図２及び図３（ｂ）において、光源ユニット１はロータ１３に固定されており、固定軸９を中心としてステータ１２に対して回転移動可能となっている。固定軸９はカップリング１１を介してモータ１０に結合されており、かつ、モータ１０は前記ステータ１２に固定されている。また、光源ユニット１あるいはロータ１３からストッパ受１５、１６がそれぞれ設けられている。このストッパ受１５、１６は図３（ａ）に示すように、ステータ１２の一部に設けられたストッパ１４のＹ面、Ｘ面にそれぞれ当接するように配置されている。また、図３（ｃ）に示すように、ストッパ１４のＹ面にはスイッチ２１が、Ｘ面にはスイッチ２２が具備されており、どちらかのストッパ受１５、１６がストッパ１４に当接するとスイッチ２１または２２からの信号がシステムに送られ、回転移動が完了したことを検知できるように構成されている。さらに、図４に示すように、光源ユニット１の上面には埃除けの為に上面カバー１７が設けられており、かつ、この上面カバー１７の一部には光源交換用孔１８が設置されており、普段は光源交換用孔蓋１９によって閉ざされている。この光源交換用孔１８は、使用中の光源２とは略１８０度反対側に配置されている。また、図示していないが、光源２、３の電源コードは各々の電源回路のプラグ、又は電源基板のプラグに接続されている。
【００１６】
次に、本発明の第１の実施例の動作について説明する。通常は、前述の通り、使用中の光源２から射出される光を用いて前述の通り各光学系を経由して映像がスクリーン８に投射される。今、使用中の光源２が何らかの理由で寿命となり、予備の光源３に切替える場合について説明する。
【００１７】
使用中の光源２の寿命を何らかの手段により検知すると、例えば輝度が所定の値より低くなったことを検知すると、光源の回転駆動部を制御するシステム（図示せず）は光源回転駆動部に司令を出し、光源の切替えを開始する。まず、使用中の光源２の電源を遮断し、光源切替えの準備を行う。電源２の遮断を完了するとシステムは、モータ１０に回転駆動信号を入力し、カップリング１１を経由してロータ１３はステータ１２に対して固定軸９を回転中心に回転を開始する。図３に示すように、この場合、モータ１０は、ロータ１３に配置された光源ユニット１を時計方向に回転させる。モータ１０はそのまま時計方向の回転駆動を続け、やがて光源ユニット１あるいはロータ１３に配置されたストッパ受１６がステータ１２に配置されたストッパ１４のＸ面に当接するまで継続される。ストッパ受１６がストッパ１４に当接するとスイッチ２２がＯＮとなり、光源ユニット１の回転移動が終了したことが検知され、システムはモータ１０の駆動を停止し、光源２および光源３の回転移動を終了する。その後、システムは今まで予備光源３であった光源に電源を供給し、今まで予備であった光源３を使用中光源として使用することになる。
【００１８】
このように光源の切替えを完了すると、今まで使用中であった光源２は予備光源の位置に配置されることになる。この位置に来た使用済光源２をサービスマンは図４に示す上面カバー１７の一部に開けられた光源交換用孔１８を介して抜き取り、新しい光源を挿入、配置し、新たな予備光源３ａとして光源回転駆動部内に具備される。図４に示すように、光源交換用孔１８は、使用中光源２に対して略１８０度反対側に配置されている為、液晶プロジェクタ等の投射型表示装置が使用中であっても光源の交換作業を実施することが可能である。
【００１９】
次に、再度、使用中の光源２ａが寿命となり光源の切替えを行う場合について説明する。
この場合、図３に示す予備光源３が使用中光源２の位置に来て、図４の使用中の光源２ａとなっているので、システムは光源２ａの寿命を何らかの手段で検知するとモータ１０に回転駆動信号を与える。この場合の回転方向は、前回の回転方向とは逆の反時計方向となる。モータ１０が反時計方向に回転されることによってカップリング１１を経由して光源ユニット１が配置されているロータ１３は反時計方向に回転し、この回転駆動はストッパ受１５がストッパ１４のＹ面に当接するまで継続される。ストッパ受１５がストッパ１４のＹ面に当接するとスイッチ２１がＯＮとなり、光源ユニット１の回転移動が完了したことを検知すると、システムはモータ１０に対して出力していた駆動信号を停止し、光源ユニット１の移動が完了する。
【００２０】
このように再度光源の移動を完了すると、予備光源３の位置に、使用済光源２ａが位置することになるが、その位置は、先ほど、最初の使用済光源を交換（入替え）を行った位置と同じ位置になる。すなわち、同一の光源交換用孔１８によって光源の入替えが可能となる。
また、本発明では光源の移動は正転／反転の動作によって行っている為、２個の光源にそれぞれつながっている光源（ランプ）用電源コードが絡まってしまうことがなく、その意味においても良好な光源移動動作を実現することが可能となる。
【００２１】
このように本実施例によれば、使用済光源の交換を同一の光源交換用孔１８で行うことが可能となる為、サービスマンの作業ミス発生のポテンシャルを小さく抑えることが可能となり、かつ、略２個分の光源の投影面積で、光源回転駆動部を配置することが可能となり、より小型の光源回転駆動部を具備した晶プロジェクタ等の投射型表示装置、および光源の交換作業の作業性が良い投射型表示装置を実現することが可能となる。
【００２２】
図５は本発明による投射型表示装置の第２の実施例を示した一部断面側面図である。即ち、図５は図１の光源回転駆動部を矢印Ａ方向から見た場合の光源回転駆動部の他の実施例を示している。図において、モータ１０はロータ１３の略外周側に配置されており、駆動伝達機構２０を介してモータ１０の回転力を光源ユニット１が配置されているロータ１３に伝達している。その他の回転位置決め方法および機構、さらに光源交換用孔の位置、光源の数等は第１の実施例の場合と同じである。従って、第２の実施例においても第１の実施例と同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００２３】
図６は本発明による投射型表示装置の第３の実施例を示す概略の構成図である。第３の実施例では、固定軸９ａは図１の固定軸９に対して略直角に配置されている。このため、図１〜図５では、光源２、２ａと光源３、３ａの向きは反対向きに配置されているが、図６では、光源２と光源３は同一方向に配置されている。従って、光源２、３の出射方向は略平行となっている。この場合においても、図示しないが、ストッパ１４とストッパ受１５、１６を備えており、回転軸９ａは略１８０度正転又は反転される。他の動作は第１の実施例と同じである。従って、本実施例においても、第１、第２の実施例と同様の効果が得られることは言うまでもない。
本発明では、固定軸９、９ａの向きがどちらの場合でも適用できる。
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、２個の光源を配置した光源ユニットを略１８０度正転／反転させるように回転させ、任意の光源を希望する位置に移動させることができるため、各光源につながっている電源コードが必要以上に絡み合うことがなく、光源の安定した回転移動が可能となる。また、光源回転駆動部の投影面積も略光源２個分の面積で実現でき、２個の光源を有する液晶プロジェクタ等の投射型表示装置の小型化を実現することができる。また、使用済光源の交換（入替え）作業を１個所で行うことが可能となり、サービスマンの作業の簡略化および作業ミス発生のポテンシャルを抑える効果がある。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、各光源につながっている電源コードが必要以上に絡み合うことがなく、光源の安定した回転移動が可能となる。
【００２６】
また、光源回転駆動部の投影面積も略電源２個分の面積で実現でき、２個の光源を有する投射型表示装置の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による投射型表示装置の第１の実施例を示す概略の構成図である。
【図２】図１に示すの光源回転駆動部を矢印Ａ方向から見た一部断面側面図である。
【図３】光源回転駆動部の回転位置止め機構を説明するための概略図である。
【図４】光源交換位置および光源交換方向を説明するための一部断面側面図である。
【図５】本発明による投射型表示装置の第２の実施例を示した一部断面側面図である。
【図６】本発明による投射型表示装置の第３の実施例を示す概略の構成図である。
【符号の説明】
１…光源ユニット、２…使用中の光源、３…予備の光源、４…ダイクロイックミラー、５…ミラー、６…ダイクロイックプリズム、７…投射レンズ、８…スクリーン、９…固定軸、１０…モータ、１１…カップリング、１２…ステータ、１３…ロータ、１４…ストッパ、１５、１６…ストッパ受、１７…上面カバ、１８…光源交換用孔、１９…光源交換用孔蓋、２０…駆動伝達機構、２１…スイッチ、２２…スイッチ、２３…液晶表示素子。

Claims (7)

1. 光源からの光を表示素子に透過させた後合成して投射レンズにより投射する投射型表示装置において、
   第１及び第２の光源を有する光源ユニットと、
   該光源ユニットを搭載するとともに、その両端に一対の第１の突起部を設けた回転部材と、
   該回転部材を定められた固定軸を中心に正転及び反転するように回転させる回転駆動部と、
   該回転部材と該回転駆動部を支持し、該回転部材の回転を停止させるために、該回転部材に設けた前記第１の突起部と当接する第２の突起部を設けた固定部材とを備え、
   該固定部材に設けた該第２の突起部は、前記回転部材の回転領域の外側に配置させ、前記回転部材が前記正転により回転を停止する状態と、前記反転により回転を停止する状態において、前記第１の光源と前記第２の光源は同位置にて停止させるようにしたことを特徴とする投射型表示装置。
2. 請求項１記載の投射型表示装置であって、
   前記光源ユニットの発光位置と１８０度反対側に、前記第１又は第２の光源を交換するための孔を設けることを特徴とする投射型表示装置。
3. 請求項１又は２記載の投射型表示装置において、
   前記第１の突起部と当接する前記第２の突起部の当接面にスイッチを設け、
   該スイッチからの信号を用いて、前記回転部材の回転終了を検知することを特徴とする投射型表示装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の投射型表示装置において、
   前記第１及び第２の光源は、前記光源ユニットに対し光の出射方向が同じ方向になるように配置されることを特徴とする投射型表示装置。
5. 請求項１から３のいずれかに記載の投射型表示装置において、
   前記第１及び第２の光源は、前記光源ユニットに対し光の出射方向が逆方向となるように配置されることを特徴とする投射型表示装置。
6. 請求項４記載の投射型表示装置において、
   前記固定軸の方向は、前記光源ユニットが出射する光の光軸と平行であることを特徴とする投射型表示装置。
7. 請求項５記載の投射型表示装置において、
   前記固定軸の方向は、前記光源ユニットが出射する光の光軸と垂直であることを特徴とする投射型表示装置。

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