JP5232132B2 - ランプユニット及びプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、ランプユニット及びプロジェクタに係り、リフレクタに設けられた冷却口から冷却風を導入してランプを冷却する機能を有するランプユニット及びそのようなランプユニットを備えたプロジェクタに関する。

近年、プロジェクタの設置要求は、用途に合わせて据置、天吊、上方、下方投射と様々である。しかしながら、プロジェクタの光源に使用しているランプの温度スペックから、必ずしも設置要求を満足することはできないという課題があった。つまり、温度スペック内で使用するために、ランプは空冷される。そして、ランプが取り付けられるランプユニットには、空気の流れを考慮して吸入口及び排気口が設けられている。そのとき、温度分布が所望の範囲に収まるようにする必要がある。

そこで、各種の設置態様の要求に対応すべく様々な技術が提案されている。例えば、プロジェクタのランプユニットにおいて、ランプ冷却用に上下、左右の専用ダクトを設け、プロジェクタ（セット）の設置状態を感知する角度センサーと連動して、ダクト内部のシャッターが風路を選択し、プロジェクタの設置要求である据置、天吊、上方、下方投射時のランプ温度スペックを満足できる構成がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−３１０１３２号公報

ところで、
特許文献１に開示の技術では、構造的に大掛かりとなってしまい、コンパクト化が非常に難しく、実際の製品に搭載するには現実ではなく、さらに、設置態様が据置、天吊、上方、下方投射の４種類に限られてしまい、その中間の位置での投射ができないという課題があった。

本発明の目的は、上記課題に鑑み、投影方向を上下方向に回転させた場合でも、安定して所望の冷却風をランプユニットに供給できる構造をシンプルな構造で提供することにある。

本発明に係る装置は、ランプが発生する光の照射方向が、外部への投影方向に対して垂直でありかつ、水平方向になるように配置されるランプユニットであって、前記ランプユニットに備わる反射鏡の背面から、前記反射鏡内部に冷却風を導入する開口部と、前記開口部をウェイトバランスによって回動させて、前記開口部を所望の位置に維持するように作用する回動手段と、を備える。
また、前記開口部と前記回動手段は、一体となって構成された冷却開口回転機構であり、前記回動手段は、円柱形状で一方の端面が前記反射鏡に対して固定される中心部と、前記中心部に対して相対的に回動するように、前記中心部の周面に覆うように設けられ、略環状の外装部と、前記中心部と前記外装部とを回動可能に取り付けるベアリングと、を備え、前記開口部は、前記外装部に設けられてもよい。
また、前記外装部は、回動した場合であっても前記開口の位置が所望の位置に維持するウェイトを備えてもよい。
また、前記開口部は、前記ウェイトの上下配置において、前記回動の軸に対して相対する位置関係にあってもよい。
本発明に係る別の装置は、プロジェクタであって、上記のランプユニットを備えている。

本発明によれば、投影方向を上下方向に回転させた場合でも、安定して所望の冷却風をランプユニットに供給できる構造をシンプルな構造で提供することができる。

本発明の実施形態に係る、プロジェクタの構成を模式的に示した図である。 本発明の実施形態に係る、反射鏡の形状を模式的した図である。 本発明の実施形態に係る、冷却開口回転機構の構造を模式的した図である。 本発明の実施形態に係る、３種類の投影方向の設置態様に対応した状態のプロジェクタを示した図である。 本発明の実施形態の変形例に係る、反射鏡と冷却開口回転機構の形状を模式的に示した図である。

次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。本実施形態では、ランプ後方側に回転機能付き開口部（冷却開口回転機構）、導風路及びファンを配置し、ファンからの冷却風を導風路及び冷却開口回転機構を通して反射鏡（リフレクタ）内部に導入し、ランプバルブを冷却する。冷却開口回転機構は自重により回転し、設置状態において常に上方向に位置決めされる。このような構成を採用することで、プロジェクタを３６０度いずれに回転させても、ランプ温度スペックを満足できる。より具体的には、ランプ温度の上下方向の分布を所望の範囲に含めることができる。その結果、プロジェクタの設置における、セッティングフリーが可能となる。以下、詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係るプロジェクタ１０の構成を模式的に示した図である。このプロジェクタ１０は、例えば、ＤＬＰ（Digital Light Processing；登録商標）方式であって、ＲＧＢの３色のカラーフィルタ（カラーホイール４０）にて時分割し合成して所望の色を出力する。

具体的には、プロジェクタ１０は、光源部２０と、駆動制御システム３０と、光学システム５０と、投影システム５５とを備える。なお、本実施形態では、光源部２０の向きと投影システム（投影レンズ）５５の投射方向は直角になっている。つまり、投影システム５５の投射方向を前方としたときに、光源部２０のランプユニット２０ａの向きは左右方向になるように配置される。その結果、光源部２０からの投光軸（照射方向）を回転軸として投影システム（投影レンズ）５５の投影方向を上下方向にどのように回転させても、ランプユニット２０ａの向きは左右方向に維持されるようになっている。

駆動制御システム３０は、主制御部３１と、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）３２と、カラーホイール駆動部３３と、ランプ駆動部３４と、カラーホイール４０とを備えている。主制御部３１は、駆動制御システム３０の各構成要素を統括的に制御している。ＤＭＤ３２は、半導体素子からなる多数のマイクロミラーをマトリックス状に配列した表示素子の一種であり、色変調手段として機能し、カラーホイール４０及び光学システム５０を透過してきた光を反射させ、投影システム５５からスクリーンに投射して画像表示を行う。また、ランプ駆動部３４は、光源部２０の放電ランプ２２の起動や起動後の交流駆動を制御する。これら駆動制御システム３０や光学システム５０、投影システム５５は、一般的な公知の構成によって実現されるものである。

光源部２０は、ランプユニット２０ａと冷却ユニット２０ｂとを備える。ランプユニット２０ａは、ランプケース２３と、ランプケース２３に収容される放電ランプ２２と、放電ランプ２２からの光を反射する所定形状の反射鏡２１とを備える。放電ランプ２２は、反射鏡２１の後方に設けられた口金部２５に取り付けられてランプ駆動部３４により交流駆動する。

図２に本実施形態の反射鏡２１の形状を示す。図２（ａ）は、反射鏡２１の背面図であり、図２（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。反射鏡２１は、放電ランプ２２が取り付けられる口金部２５の周囲に、後述する冷却開口回転機構６０からの冷却風導入のために、背面視で略環状の開口（以下、環状開口２６という）が設けられている。ここでは、口金部２５を支持するための構造を設けるために、環状開口２６は４分割された開口から構成されている。また、反射鏡２１の前面側には防爆対策を兼ねたＵＶフィルタ２７が設けられる。

上述のように、放電ランプ２２の温度バランスには要求スペックがあり、最高温度が極力低く最低温度が所定の温度以上になっていることが望ましい。そのために、所望の温度バランスになるように冷却ユニット２０ｂによってランプユニット２０ａに冷却風が導入されている。

冷却ユニット２０ｂは、冷却開口回転機構６０と、冷却ファン７０と、導風路（ダクト）８０とを備える。冷却開口回転機構６０は、放電ランプ２２の反射鏡２１への取付部位である口金部２５に設けられ、冷却ファン７０からの冷却風をランプユニット２０ａの内部に導入する開口６５が設けられている。また、冷却ファン７０と冷却開口回転機構６０の間には導風路８０が設けられ効率的に冷却風が導入可能になっている。

図３に冷却開口回転機構６０の構造を模式的に示す。図３（ａ）は側面図であり、図３（ｂ）は背面図（冷却ファン７０側から見た図）である。また、図１の冷却開口回転機構６０は、断面構造を模式的に示している。冷却開口回転機構６０は、外観が略円柱の形状を呈しており、反射鏡２１に固定される円柱状の中心固定部６１と、その中心固定部６１を覆うように設けられた外装回動部６２とを備える。なお、反射鏡２１には円柱形状の一方の端面部分６０ａ（図３（ａ）で左側の端面）が取り付けられ、他方の端面部分６０ｂ（図３（ａ）で右側の端面）は導風路８０側に配置される。また、外装回動部６２は、中心固定部６１とベアリング６９によって円滑に回動可能に取り付けられている。ベアリング６９は、放電ランプ２２の発熱を考慮して耐熱合金によって形成されている。なお、ベアリング６９の種類については、特に限定するものではなく、回動を円滑にできるものであればよい。

さらに、外装回動部６２には、反射鏡２１と導風路８０とを連通する開口部６５が前後方向に延びて形成されている。つまり、開口部６５は、両端面部分６０ａ、６０ｂを貫通する。そして、開口部６５の外装回動部６２の回動軸に対して反対側の外装部分には、ウェイト６４が設けられている。このウェイト６４によって、外装回動部６２はベアリング６９によって中心固定部６１に対して円滑に回動し、開口部６５が常に上に配置されるようになっている。なお、開口部６５を設けることで、外装回動部６２の開口部６５が形成される部分が相対的に軽くなることから、所望の回動によって開口部６５が常に上に配置されるようであれば、ウェイト６４は不要である。なお、図示では、開口部６５は、開口形状が楕円形状であるものが一つだけ形成されているが、これに限る趣旨ではなく、要求される温度バランス等によって、開口の形状や数を適宜設定すればよい。

以上の構成のプロジェクタ１０について、投影向きを上下方向に移動させたときの冷却開口回転機構６０の動きについて、図４を参照して説明する。図４（ａ）及び（ｂ）は投影方向が水平の場合であり、図４（ａ）は斜視図で図４（ｂ）は側面図である。また、図４（ｃ）が投影方向を４５度上方に傾けた場合の側面図を示し、図４（ｄ）が投影方向を真上に向けた場合の側面図を示している。なお、図４（ｃ）及び（ｄ）において、外装回動部６２が回動しないと仮定した場合の開口部６５の位置を破線で示している。図示のように、プロジェクタ１０の向きを、光源部２０の投光軸（照射方向）を回転軸として上下方向に回転させた場合であっても、外装回動部６２のウェイトバランスによって、外装回動部６２が中心固定部６１に対して相対的に回動するため、開口部６５が常に上に位置する。これによって、放電ランプ２２には、つねにランプ温度スペックを満足する所望の位置から冷却風が供給されることになる。その結果、所望の温度分布を常に維持することができ、プロジェクタ１０の向きを変えて設置する場合にであっても、所望の性能を維持することができる。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば、本実施形態では、放電ランプ２２を取り付ける口金部２５が反射鏡２１に設けられている構造について説明したが、それに限る趣旨ではない。つまり、図５に示す反射鏡１２１と冷却開口回転機構１６０の断面構造のように、口金部１２５が冷却開口回転機構１６０に設けられ、放電ランプ２２を取り付け及び取り外し作業の時に、冷却開口回転機構１６０と一体の状態で取り扱われるようにしてもよい。

また、実施形態では、冷却開口回転機構６０の開口部６５が上に位置するようにしているが、どのような位置に設定するかは適宜選択することが出来、ウェイト６４の設置位置を変更することで、所望の位置から常に放電ランプ２２に冷却風を導入することができる。つまり、横方向（上下中央位置等）から冷却風を導入することができる。

１０ プロジェクタ
２０ 光源部
２０ａ ランプユニット
２０ｂ 冷却ユニット
２１、１２１ 反射鏡
２２ 放電ランプ
２５ 口金部
２６ 環状開口
６０、１６０ 冷却開口回転機構
６１ 中心固定部
６２ 外装回動部
６４ ウェイト
６５ 開口部
６９ ベアリング
７０ 冷却ファン
８０ 導風路

Claims (5)

1. ランプが発生する光の照射方向が、外部への投影方向に対して垂直でありかつ、水平方向になるように配置されるランプユニットであって、
   前記ランプユニットに備わる反射鏡の背面から、前記反射鏡内部に冷却風を導入する開口部と、
   前記開口部をウェイトバランスによって回動させて、前記開口部を所望の位置に維持するように作用する回動手段と、
   を備えることを特徴とするランプユニット。
2. 前記開口部と前記回動手段は、一体となって構成された冷却開口回転機構であり、
   前記回動手段は、円柱形状で一方の端面が前記反射鏡に対して固定される中心部と、
   前記中心部に対して相対的に回動するように、前記中心部の周面に覆うように設けられ、略環状の外装部と、
   前記中心部と前記外装部とを回動可能に取り付けるベアリングと
   を備え、
   前記開口部は、前記外装部に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のランプユニット。
3. 前記外装部は、回動した場合であっても前記開口の位置が所望の位置に維持するウェイトを備え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. 前記開口部は、前記ウェイトの上下配置において、前記回動の軸に対して相対する位置関係にあることを特徴とする請求項３に記載のランプユニット。
5. 請求項１から４までのいずれかに記載のランプユニットを備えたことを特徴とするプロジェクタ。

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