JP2013097343A - 画像投影装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】容器の設置面53から前記画像形成部、前記画像投影部の順に配置し、前記投影光学部の投影面に垂直な方向の幅は、前記画像形成部の前記投影面に垂直な方向の幅よりも大きく、前記容器の、前記投影面に垂直な方向の幅は、前記画像形成部が配置されている幅よりも前記投影光学部が配置されている幅の方が大きくする。
【選択図】図33
Description
図1に示すように、プロジェクタ1の上面には、投影画像Pが出射する透過ガラス51が設けられており、透過ガラス51から出射した投影画像Pが、スクリーンなどの投影面101に投影される。
また、プロジェクタ1の上面には、ユーザーがプロジェクタ1を操作するための操作部83が設けられている。また、プロジェクタ1の側面には、ピント調整のためのフォーカスレバー33が設けられている。
プロジェクタ1は、光源を備えた不図示の光源ユニットと、光源からの光を用いて画像を形成する画像形成部Aとを有している。画像形成部Aは、画像形成素子としてのDMD12(Digital Mirror Device)を備えた画像形成ユニット10と、光源からの光を、折り返してDMD12に照射して光像を生成する照明ユニット20とで構成されている。また、画像を投影面101に投影するための投影光学系Bを有している。投影光学系Bは、透過型の屈折光学系を少なくとも一つ含み、正のパワーを有する共軸系の第1光学系70を備えた第1光学ユニット30と、折り返しミラー41と正のパワーを有する曲面ミラー42とを備えた第2光学ユニット40とで構成されている。
図3に示すように、画像形成ユニット10、照明ユニット20、第1光学ユニット30、第2光学ユニット40が、投影面および投影像の像面と平行な方向のうち図中Y方向に並べて配置されている。また、照明ユニット20の図中右側には、光源ユニット60が配置されている。
図4は、光源ユニット60の概略斜視図である。
光源ユニット60は、光源ブラケット62を有しており、光源ブラケットの上部にハロゲンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプなどの光源61が装着さている。また、光源ブラケット62には、電源ユニット80(図14参照)に接続された不図示の電源側コネクタと接続するコネクタ部62aが設けられている。
図5は、照明ユニット20に収納された光学系部品を、他のユニットとともに示す斜視図である。
図5に示すように、照明ユニット20は、カラーホイール21、ライトトンネル22、2枚のリレーレンズ23、シリンダミラー24、凹面ミラー25を有しており、これらは、照明ブラケット26に保持されている。照明ブラケット26は、2枚のリレーレンズ23、シリンダミラー24、凹面ミラー25が収納される筐体状の部分261を有しており、この筐体状の部分261の4つの側面部のうち、図中右側のみ側面を有し、他の3面は、開口した形状となっている。そして、図中X方向の奥側の側面部開口には、OFF光板27(図6参照)が取り付けられており、図中X方向手前側の側面部開口には、いずれの図面にも図示されていないカバー部材が取り付けられる。これにより、照明ブラケット26の筐体状の部分261に収納される2枚のリレーレンズ23、シリンダミラー24、凹面ミラー25は、照明ブラケット26と、OFF光板27(図6参照)と、いずれの図面にも図示されていないカバー部材とにより覆われる。
照明ブラケット26の筐体状の部分261の上部には、図中Y方向に対して直交する上面26bが設けられている。この上面26bの4角には、第1光学ユニット30をネジ止めするためのネジが貫通する貫通孔が設けられている(図6では、貫通孔26c1と26c2とが図示されており、残りの貫通孔については、不図示)。また、図中X方向手前側の貫通孔26c1,26c2に隣接して、第1光学ユニット30を照明ユニット20に位置決めするための位置決め孔26e1,26e2が設けられている。図中X方向手前側に設けられた2個の位置決め孔のうち、カラーホイール21配置側の位置決め孔26e1は、位置決めの主基準であり、丸穴形状となっており、カラーホイール21配置側と反対側の位置決め孔26e2は、位置決めの従基準であり、Z方向に延びる長穴となっている。また、各貫通孔26c1,26c2の周囲は、照明ブラケット26の上面26bよりも突出しており、第1光学ユニット30をY方向に位置決めするための位置決め突起26fとなっている。位置決め突起26fを設けずに、Y方向の位置精度を高める場合、照明ブラケット26の上面全体の平面度を高める必要があり、コスト高になる。一方、位置決め突起26fを設けることで、位置決め突起26fの部分だけ、平面度を高めればよいので、コストを抑えて、Y方向の位置精度を高めることができる。
カラーホイール21は、円盤形状のものであり、カラーモータ21aのモータ軸に固定されている。カラーホイール21には、回転方向にR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)などのフィルタが設けられている。光源ユニット60のホルダ64に設けられた不図示のリフレクタにより集光された光は、出射窓63を通って、カラーホイール21の周端部に到達する。カラーホイール21の周端部に到達した光は、カラーホイール21の回転により時分割でR、G,Bの光に分離される。
図8は、画像形成ユニット10の斜視図である。
図8に示すように画像形成ユニット10は、DMD12が装着されるDMDボード11を備えている。DMD12は、マイクロミラーが格子状に配列された画像生成面を上向きにしてDMDボード11に設けられたソケット11aに装着されている。DMDボード11には、DMDミラーを駆動するための駆動回路などが設けられている。DMDボード11の裏面(ソケット11aが設けられた面と反対側の面)には、DMD12を冷却するための冷却手段としてのヒートシンク13が固定されている。DMDボード11のDMD12が装着される箇所は、貫通しており、ヒートシンク13には、この不図示の貫通孔に挿入される突起部13a(図7参照)が形成されている。この突起部13aの先端は、平面状になっている。突起部13aを不図示の貫通孔に挿入して、DMD12の裏面(画像生成面と反対側の面)に突起部13a先端の平面部を当接させている。この平面部やDMD12の裏面のヒートシンク13が当接する箇所に弾性変形可能な伝熱シートを貼り付けて、突起部13aの平面部とDMD12の裏面との密着性を高めて、熱伝導性を高めてもよい。
図9は、第1光学ユニット30を、照明ユニット20と画像形成ユニット10とともに示す斜視図である。
図9に示すように、第1光学ユニット30は、照明ユニット20の上方に配置されており、複数のレンズで構成された第1光学系70(図2参照)を保持した投影レンズユニット31と、この投影レンズユニット31を保持するレンズホルダー32とを有している。レンズホルダー32には、下方へ延びる4つの脚部32a1〜32a4が設けられており(図9には、脚部32a2,32a3のみ図示されている。脚部32a1は、図3参照、脚部32a4は、図5参照)、各脚部32a1〜32a4の底面には、照明ブラケット26にねじ止めされるためのネジ穴が形成されている。
図10に示すように、脚部32a1,32a2には、被位置決め突起32b1,32b2が、設けられている。そして、図中右側の被位置決め突起32b1は、照明ブラケット26の上面26bに設けられた位置決めの主基準である丸穴形状の位置決め孔26e1に、図中左側の被位置決め突起32b2は、位置決めの従基準である長穴形状の位置決め孔26e2にそれぞれ挿入されて、Z軸方向、X軸方向の位置決めがなされる。そして、照明ブラケット26上面26bに設けられた貫通孔26c1〜26c4にネジ37を挿入し、レンズホルダー32の各脚部32a1〜32a4に設けられたネジ穴にネジ37をねじ止めすることで、第1光学ユニット30が照明ユニット20に位置決め固定される。
図11は、第2光学ユニット40が備える第2光学系を、投影レンズユニット31と照明ユニット20と画像形成ユニット10とともに示す斜視図である。
図11に示すように、第2光学ユニット40は、第2光学系を構成する折り返しミラー41と、凹面状の曲面ミラー42とを備えている。曲面ミラー42の光を反射する面は、球面、回転対称非球面、自由曲面形状などにすることができる
図12に示すように、第2光学ユニット40は、曲面ミラー42から反射した光像を透過するとともに、装置内の光学系部品を防塵するための透過ガラス51も備えている。
第1光学系70を構成する投影レンズユニット31を透過した光束は、折り返しミラー41と曲面ミラー42との間で、DMD12で生成された画像に共役な中間像を形成する。この中間像は、折り返しミラー41と曲面ミラー42との間に曲面像として結像される。次に、光像は、凹面状の曲面ミラー42に入射し、曲面ミラー42により中間像を「さらに拡大した画像」にして投影面101に投影結像する。
図に示すように、画像形成ユニット10、照明ユニット20、第1光学ユニット30、第2光学ユニット40は、投影面の短軸方向であるY方向に積層配置されており、光源ユニット60は、画像形成ユニット10、照明ユニット20、第1光学ユニット30、第2光学ユニット40が積層された積層体に対して投影面の長軸方向であるZ方向に配置されている。このように、本実施形態においては、画像形成ユニット10、照明ユニット20、第1光学ユニット30、第2光学ユニット40および光源ユニットが、投影画像および投影面101に対して平行な方向であるY方向またはZ方向に並べて配置されている。さらに具体的には、さらに具体的には、画像形成ユニット10と照明ユニット20とからなる画像形成部Aと、第1光学ユニット30と第2光学ユニット40とからなる投影光学部Bとが積層された方向に対して直交する方向に光源ユニット60が画像形成部Aに連結されている。また、画像形成部Aと光源ユニット60とは、ベース部材53に平行な同一の直線上に配置されている。また、画像形成部Aと投影光学部Bとは、ベース部材53に垂直な同一の直線上に配置され、ベース部材53側から、画像形成部A、投影光学部Bの順番で配置されている。
図15〜図17に示すように、プロジェクタ1は、例えば会議室などで使用する場合、プロジェクタ1をテーブル100に置いてホワイトボードなどの投影面101に画像を投影して使用される。
図18に示すように、プロジェクタ1の底面を構成するベース部材53には、開閉カバー54が設けられており、開閉カバー54には、回転操作部54aが設けられている。回転操作部54aを回転すると、開閉カバー54と装置本体との固定が解除され、開閉カバー54が、装置本体から取り外し可能となる。また、ベース部材53の開閉カバー54のX方向に隣接する箇所には、電源吸気口56が設けられている。
開閉カバー54を取り外すと、図19に示すように、光源ユニット60の光源ブラケット62の光源61が装着された側と反対側の面が露出する。光源ブラケット62には、取っ手部66が、光源ブラケット62に対して図中点線で示すO1を回転中心にして回動自在に取り付けられている。
図20に示すように、プロジェクタ1の側面の一方(図中左側)にプロジェクタ1内に外気を取り込むための開口した吸気口84が設けられており、プロジェクタ1の側面の他方(図中右側)にプロジェクタ1内の空気を排気する開口した排気口85が設けられている。また、排気口85と対向するように、排気ファン86が設けられている。
図21に示すように、本実施形態のプロジェクタ1は、画像形成素子であるDMD12の駆動の制御などを行うための制御部としての制御基板2、光源61に安定的な電力(電流、電圧)を供給するための電力安定化部としてのバラスト基板3a(図24参照)を備えたバラスト基板ユニット3、不図示の電源ケーブルから供給された交流電圧を昇圧して、制御基板2やバラスト基板3aに電力を供給するための電源基板としてのPFC電源基板を備えた電源ユニット80とを有している。
図22に示すように、制御基板2は、照明ユニット20、第1光学ユニット30の側面(ZY平面)と対向するように配置されている。バラスト基板ユニット3は、制御基板2に対してZ方向(水平方向)に隣接し、光源ユニット60に対してX方向(投影画像に対して直交する方向)に隣接する位置に配置されている。また、電源ユニット80は、光源ユニット60およびバラスト基板ユニット3の上方に配置されている。また、電源ユニット80は、自身の温度が所定以上になると、不図示の電源ケーブルからの電圧の供給を遮断するサーマルスイッチ182が設けられている。
図23および図23Bに示すように、電源ユニット80のPFC電源基板は、第1電源基板としてのメインPFC電源基板80aと、第2電源基板としてのサブPFC電源基板80bとに分割されている。メインPFC電源基板80aは、略L字状のメイン基板ホルダ81に取り付けられており、サブPFC電源基板80bは、サブ基板ホルダ82に取り付けられている。
サブ基板ホルダ82は、サブPFC電源基板80bが、カバー面81bと対向するように、基板取り付け面81aの図中X方向手前側端部に取り付けられている。また、サブPFC電源基板80bに上記サーマルスイッチ182が設けられている。そして、先の図21に示すように、メイン基板ホルダ81の基板取り付け面81aと、カバー面80bと、サブ基板ホルダ82とで、排気ファン86の空気吸い込み口を取り囲むように、電源ユニット80が、装置本体に取り付けられる。
図24に示すように、バラスト基板ユニット3は、バラスト基板3aを保持するためのバラスト基板ホルダ3bを有している。バラスト基板ホルダ3bの下面には、通風口3cが設けられている。
図25に示すように、ベース部材53のバラスト基板ユニット3が取り付けられる箇所の真下に、電源吸気口56が設けられている。バラスト基板ユニット3は、バラスト基板ホルダの通風口3cがこの電源吸気口56と対向し、バラスト基板3aが光源ハウジング97と対向するように、装置本体に取り付けられる。
図26に示すように、サブPFC電源基板80bには、PCFスイッチ部183と電源ケーブル190から供給された交流電圧を直流電圧に変換して、制御基板2に3.3Vの直流電圧を供給するための起動電圧変換部184を有している。
図に示すように、画像形成部Aの投影面101に対して直交する方向の最大長さL1に対し、投影光学部Bの投影面101に対して直交する方向の最大長さL2が、長くなっている。
図34に示すように、外装筐体を構成する外装カバー59は、投影光学部Bと画像形成部Aを収納する関係で、図中上側の投影光学部Bと対向する箇所の投影面101に対して直交する方向の最大長さL4が、図中下側の画像形成部Aと対向する箇所の投影面101に対して直交する方向の最大長さL3よりも長くなっている。すなわち、外装カバー59の画像形成部Aと対向する箇所の幅よりも投影光学部Bが配置されている箇所の幅の方が大きくなっているのである。より具体的に説明すると、外装カバー59の投影光学部Bの曲面ミラー42との対向する箇所が、画像形成部Aと対向する箇所よりも投影面101とは反対側の方向に長くなっている。なお、外装筐体は、外装カバー59とベース部材56と、装置上面とで構成される。
(1)
光源からの光を利用して画像を形成する画像形成部Aと、前記画像形成部Aで形成された画像の投影像を形成する投影光学部Bと、前記画像形成部Aと前記投影光学部Bとを収納する外装カバー59などの外装筐体を備える画像形成装置において、ベース部材56など外装筐体の設置面から画像形成部A、投影光学部Bの順に配置し、投影光学部Bの投影面101に垂直な方向の幅を、画像形成部Aの投影面101に垂直な方向の幅よりも大きくした。
かかる構成とすることで、持ち運ぶ際にプロジェクタ1をつかむ力が緩んでしまっても、外装カバー59の一部がプロジェクタ1を掴んだ指に引っ掛かり、プロジェクタ1が手から滑り落ちるのを抑制することができる。これにより、プロジェクタ1の破損を抑制することができる。また、取っ手やハンドルなどを設けて、持ち運ぶときの落下を抑制するものに比べて、部品点数が増加することがなく、装置のコスト高を抑制することができる。また、取っ手やハンドルを配置するスペースを確保する必要がなくなり、装置のコンパクト化を図ることができる。
上記(1)に記載の態様の画像投影装置において、外装筐体の投影光学部Bが配置されている幅を、画像形成部Aが配置されている幅よりも投影面とは反対側の方向に長くした。
かかる構成を備えることで、設置面積を縮小することができる。
また、上記(1)または(2)に記載の態様の画像投影装置において、投影光学部Bは、反射面を備え、外装筐体内に、反射面の裏面と外装筐体との間に空気が流れる流路を設けた。
かかる構成を備えることで、コンパクトな画像投射装置内に空気が流れる流路を確保することができる。
また、上記(3)に記載の態様の画像投影装置において、反射面は、曲面ミラー42などの凹面鏡の鏡面であって、凹面鏡の裏面は、鏡面の凹面に沿った凸面形状である。これにより、画像投射装置内に取り込まれた空気の流れの勢いを落とさずに凹面鏡の裏面を通過させることができる。
2:制御基板
3:バラスト基板ユニット
3a:バラスト基板
3b:バラスト基板ホルダ
3c:通風口
9:プロジェクタ上面
10:画像生成ユニット
11a:ソケット
11:DMDボード
12:DMD
13:ヒートシンク
14:固定部材
20:照明ユニット
21:カラーホイール
22:ライトトンネル
23:リレーレンズ
24:シリンダミラー
25:凹面ミラー
26:照明ブラケット
26a1〜26a3:光源被位置決め部
26c1〜26c4:貫通孔
26d:照射用貫通孔
26e1,26e2:位置決め孔
26f:位置決め突起
27:OFF光板
28:照明カバー
29:脚部
30:第1光学ユニット
31:投影レンズユニット
32:レンズホルダー
32a1〜32a4:脚部
32b1〜32b4:被位置決め突起
32c1〜32c4:ネジ貫通孔
32d1〜32d4:第2光学ユニット位置決め突起
33:フォーカスレバー
34:レバーギヤ
35:アイドラギヤ
36:フォーカスギヤ
40:第2光学ユニット
41:折り返しミラー
42:曲面ミラー
43:ミラーブラケット
44:自由ミラーブラケット
45:ミラーホルダー
45a1〜45a4:ネジ止め部
46:ミラー押さえ部材
47:ガラス押さえ部材
49:自由ミラー押さえ部材
51:透過ガラス
53:ベース部材
53c:光源ユニット取り出し口
53d:切り欠き
53e:被引っ掛け部
54:開閉カバー
54a:回転操作部
56:電源吸気口
59:外装カバー
60:光源ユニット
61:光源
62:光源ブラケット
62a:コネクタ部
64:ホルダ
64a1〜64a3:光源位置決め部
64b:流入口
64c:排気口
65:ダクト部
65a:開口部
70:第1光学系
80:電源ユニット
80a:メインPFC電源基板
80b:サブPFC電源基板
81:メイン基板ホルダ
81a:基板取り付け面
81b:カバー面
82:サブ基板ホルダ
83:操作部
84:吸気口
85:排気口
86:排気ファン
87:流体ガイド
91:吸気ブロワ
92:垂直ダクト
93:水平ダクト
94:排気ダクト
95:光源ブロワ
96:光源ダクト
97:光源ハウジング
98:混合ダクト
98a:流入口
98b:流出口
99:光源排気ダクト
100:テーブル
101:投影面
120:冷却部
A:画像形成部
B:投影光学部
Claims (4)
- 光源からの光を利用して画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部で形成された画像の投影像を形成する投影光学部と、前記画像形成部と前記投影光学部とを収納する外装筐体とを備えた画像投影装置において、
前記外装筐体の設置面から前記画像形成部、前記投影光学部の順に配置され、
前記外装筐体の投影面に垂直な方向の幅は、前記画像形成部が配置されている幅よりも前記投影光学部が配置されている幅の方が大きいことを特徴とする画像投影装置。 - 請求項1の画像投影装置において、
前記外装筐体の前記投影光学部が配置されている幅を、前記画像形成部が配置されている幅よりも前記投影面とは反対側の方向に長くしたことを特徴とする画像投影装置。 - 請求項1または2の画像投影装置において、
前記投影光学部は、反射面を備え、
前記外装筐体内に、前記反射面の裏面と前記前記外装筐体との間に空気が流れる流路を設けたことを特徴とする画像投影装置。 - 請求項3の画像投影装置において、
前記反射面は、凹面鏡の鏡面であって、前記凹面鏡の裏面は、鏡面の凹面に沿った凸面形状であることを特徴とする画像投影装置。
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