JP2015132758A - 画像投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作部照明用の専用の光源やその光源の駆動用の電気回路を設けずに操作部を照明でき、しかも操作部の操作性を向上できる十分な照度を得ることができる。【解決手段】光源２１と、光源２１からの光を画像信号に応じて透過又は反射させて変調する光変調素子のＤＭＤ３３と、ＤＭＤ３３によって変調して生成された表示画像光を投影面のスクリーン２００に投影する投影手段の投影部４０とを備え、ＤＭＤ３３は、光源２１からの光から生成された表示画像光を投影部４０に向けて出射する第１状態と、光源２１からの光では表示画像光を生成せずに光源２１からの光を投影部４０の外部に出射する第２状態とを有し、第２状態のときの光源２１からの光を操作部の操作スイッチ部５０に導光する導光手段の第１導光部材９１及び第２導光部材９２を備えている。【選択図】図６

Description

本発明は、画像を投影面のスクリーン上に投影する画像投影装置に関する。

この種の画像投影装置として、パソコンやビデオカメラ等から入力される映像信号に応じて変調する光変調素子を用いて表示画像光を生成し、その表示画像光をスクリーン上に投影表示するものが知られている。光変調素子としては、液晶ライトバルブやデジタルマイクロミラーデバイス(Digital Micromirror Device、以下ＤＭＤ（登録商標）という)が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２）。

液晶ライトバルブは、一対の透明基板間に液晶が封入された液晶パネルで構成され、映像信号回路から送られてくる映像信号に応じて液晶で表示画像を生成する。液晶ライトバルブには、光源からの光が液晶パネルを透過することによって変調する透過型と、光源からの光を液晶パネルで反射することによって変調する反射型とがある。いずれの液晶ライトバルブでも、映像信号に応じて生成された表示画像光が出射される。

ＤＭＤは、シリコン等の半導体上に２次元的に配列した複数の微小なマイクロミラーから成る画像表示面を有しており、映像信号に応じて各マイクロミラー面の傾きを個別に制御される。マイクロミラーは、鏡面をねじれ軸周りに所定角度傾斜させることができ、２つの状態を持たせている。マイクロミラーが第１状態のときは、光源からの光から生成された表示画像光を投影レンズに向けて反射する。マイクロミラーが第２状態のときは、光源からの光を投影レンズの外部に向けて反射する。

そして、特許文献１では、操作部照明用の専用の光源（ＬＥＤ、ランプなど）とその光源の駆動用の電気回路とを設けずに、操作部を照明して操作性を向上させる画像投影装置が提案されている。具体的には、光源から透過型の液晶ライトバルブに向けて照射した光の一部を、ミラー、鏡筒及び光ファイバなどからなる導光手段によって操作スイッチに導いて、その操作スイッチを照明している。

しかしながら、上記特許文献１の画像投影装置では、操作部の照明に用いられる光は液晶ライトバルブの液晶パネル周囲に拡散した拡散光であり、その照度は液晶パネルに直接照射された光の照度に比べて低い。そのため、この拡散光を操作スイッチに導いても、操作スイッチを十分に視認することができない。なお、この問題は、透過型の液晶ライトバルブを用いた場合に限らず、反射型の液晶ライトバルブを用いた場合でも、同様に生じ得る問題である。更に、光変調素子として液晶ライトバルブに代えて上記特許文献２のＤＭＤを用いた画像投影装置に、上記特許文献１のような操作部照明手段を適用した場合でも、同様に生じ得る。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、操作部照明用の専用の光源やその光源の駆動用の電気回路を設けずに操作部を照明でき、しかも操作部の操作性を向上できる十分な照度を得ることができる画像投影装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、光源と、該光源からの光を画像信号に応じて透過又は反射させて変調する光変調素子と、該光変調素子によって変調して生成された表示画像光を投影面に投影する投影手段とを備える画像投影装置において、前記光変調素子は、光源からの光から生成された表示画像光を前記投影手段に向けて出射する第１状態と、前記光源からの光では前記表示画像光を生成せずに前記光源からの光を前記投影手段の外部に出射する第２状態とを有し、前記第２状態のときの前記光源からの光を操作部に導光する導光手段を備えていることを特徴とするものである。

本発明によれば、操作部照明用の専用の光源やその光源の駆動用の電気回路を設けずに操作部を照明でき、しかも操作部の操作性を向上できる十分な照度を得ることができるという特有な効果が得られる。

本実施形態に係るプロジェクタ１を示す斜視図である。 プロジェクタ１の右側面図である。 外装カバーを外したプロジェクタ１の内部構成を示す横断面図である。 プロジェクタ１の光学系構成を説明する図である。 （ａ）は従来例の操作部を照明する照明構成で照明されている操作部の様子を示す平面図、（ｂ）は上方から透視して見た平面透視図、（ｃ）は側面図である。 （ａ）は実施例１の操作部を照明する照明構成で照明されている操作部の様子を示す平面図、（ｂ）は上方から透視して見た平面透視図、（ｃ）は側面図である。 実施例２の操作部の照明構成を説明する平面図である。 実施例３の操作部の照明構成を説明する平面図である。

以下、本発明が適用される画像投影装置としてのプロジェクタ１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るプロジェクタ１を示す斜視図である。図２は右側面図である。図１及び図２に示すように、プロジェクタ１の上面には、ユーザがプロジェクタ１の電源スイッチ、プロジェクタ１を操作するための操作スイッチ等の操作部１１が設けられている。また、スクリーン２００に映し出されている投影画面を拡大したり、縮小したりするズームレバー１２が設けられている。プロジェクタ１の正面には、装置電源を供給するためのＡＣインレット１３、パソコンやビデオカメラ等の外部機器と接続するための外部入力端子１４、投影画像の光を出射する投影レンズ１５、装置環境の照度を検出するセンサ１６などが設けられている。プロジェクタ１における外装カバーの右側面には、冷却用の空気を取り入れる吸気口１７が設けられている。この吸気口１７から外気を吸気する。吸引された外気は、熱源の光源や駆動基板へ移動しながら光源や駆動基板を冷却する。その後、装置内に設けられている排気ファン（不図示）により排気口（不図示）から排気される。

図３は外装カバーを外したプロジェクタ１の内部構成を示す横断面図である。
図３に示すように、プロジェクタ１は、光源２１の光をＤＭＤ３３に導く照明光学部２０と、光源２１からの光を画像信号に応じて変調する光変調部３０と、投影画像を投影する投影部４０とを有している。照明光学部２０は、光源２１、カラーホイール２２、ライトトンネル２３、２枚のリレーレンズ２４を有している。光変調部３０は、平面ミラー３１、凹面ミラー３２及びＤＭＤ３３を有している。光源２１としては、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が挙げられる。カラーホイール２２は、円盤形状のものであり、モータ２５のモータ軸に固定され、回転方向にＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）のフィルタが設けられている。ライトトンネル２３は、四角筒形状であり、その内周面が鏡面となっている。ライトトンネル２３に入射した光は、ライトトンネル２３の内周の鏡面で複数回反射しながら均一な面光源にされる。

ＤＭＤ３３は画像表示面を備え、その画像表示面には複数の微小なマイクロミラーが二次元的に配列されている。各マイクロミラーは、鏡面をねじれ軸周りに所定角度傾斜させることができ、「ＯＮ」と「ＯＦＦ」の２つの状態を持たせることができる。マイクロミラーが「ＯＮ」の状態（第１状態）のときは、照明光学部２０からの光を投影部４０の投影レンズに向けて反射する。その反射光は投影レンズによって拡大されスクリーン上に投影される。スクリーン上に３つ色の画像が順次映し出され、残像現象によって人の目の中で色合成される。マイクロミラーが「ＯＦＦ」の状態（第２状態）のときは、投影レンズの入射口の外部に配置されたオフ光板（不図示）に向けて光源２１からの光を反射する。従って、各マイクロミラー面の傾きを個別に制御することにより、映像データの画素ごとに光の投射を制御することができる。なお、「ＯＮ」の状態（第１状態）のときに表示画像光を生成し、「ＯＦＦ」の状態（第２状態）のときに表示画像光を生成しないとしたが、「ＯＦＦ」の状態（第２状態）のときに表示画像光を生成し、「ＯＮ」の状態（第１状態）のときに表示画像光を生成しないとしてもよい。

次に、ＤＭＤを用いたプロジェクタ１の光学系構成について説明する。
図４はプロジェクタ１の光学系構成を説明する図である。図４において、図３と同じ参照符号は同じ構成要素である。光源２１からの光は、回転するカラーホイール２２を通ることにより時分割でＲ、Ｇ、Ｂの光に分離される。カラーホイール２２により分離された光は、ライトトンネル２３へ入射する。ライトトンネル２３によって均一な面光源にされた光が、図３の平面ミラー３１や凹面ミラー３２などのミラー３４により反射されＤＭＤ３３の画像表示面３３ａ上に照射される。画像表示面３３ａのマイクロミラーを「ＯＮ」の状態と「ＯＦＦ」の状態とに切替える。マイクロミラーが「ＯＮ」状態であるときでは照明光学部２０からの光を投影部４０の投影レンズに向けて反射する。「ＯＦＦ」の状態であるときでは照明光学部２０からの光を投影レンズの外部に配置されているオフ光板３５に向けて反射する。

以下、本実施形態のプロジェクタの特徴部分である操作部の照明構成について説明する。
はじめに、従来例のプロジェクタにおける操作部の照明構成について説明する。図５は従来例の操作部の照明構成を説明する図である。図５（ａ）は、照明されている操作部の様子を示す平面図、図５（ｂ）は上方から透視して見た平面透視図、図５（ｃ）は側面図である。

図５（ａ）に示すように、操作スイッチパネル５１の上面には、各操作スイッチの操作内容を表示した表示文字が印刷されている。操作部の操作スイッチ部５０として、図５（ａ）中の、「Power」の表示文字に対応する電源スイッチ５２、及び「Input」の表示文字に対応する入力モードを切換える入力モード切換えスイッチ５３が設けられている。さらに、図５（ａ）中の「AV Mute」の表示文字に対応する映像や音声を入り切りするスイッチ５４が設けられている。さらに、図５（ａ）中の、「Menu」の表示文字に対応する調整メニューを選択するメニュー選択スイッチ５５及び「Enter」の表示文字に対応する音量調整のアップ・ダウン及び投影画像の上部幅又は下部幅の調整を行う調整スイッチ５６が設けられている。

図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、操作スイッチ部５０の直下には、ポリカーボネイト等で形成された透明板材の光拡散部材６１が設けられている。その光拡散部材６１の下部には、複数のＬＥＤ７１が操作スイッチ部５０の各スイッチに対応して直下に印刷配線板８１上に実装されている。以上のような構成により、画像投影が行われるときに、各ＬＥＤ７１が全て同時に点灯する。ＬＥＤ７１から照射された光は、ＬＥＤ７１と対向する光拡散部材６１の一面側から入射し、光拡散部材６１の他面側から拡散される。その拡散光は、操作スイッチパネル５１と操作スイッチ部５０の各スイッチを構成する部材との隙間から外部に出射することで、操作スイッチ部５０を照明している。

次に、上記実施形態のプロジェクタにおける操作部の照明構成の実施例（以下、本実施例を「実施例１」という。）について説明する。図６は実施例１の操作部の照明構成を説明する図である。図６（ａ）は、照明されている操作部の様子を示す平面図、図６（ｂ）は上方から透視して見た平面透視図、図６（ｃ）は側面図である。図６において、図５と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。

図６（ａ）に示すように、光拡散部材６１の下部には、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、操作スイッチ部５０の各スイッチに対応して直下に、第１導光部材９１が設けられ、その第１導光部材９１には別体の第２導光部材９２が連結されている。第１導光部材９１及び第２導光部材９２は、断面形状が四角筒形状をなす。第１導光部材９１において、光拡散部材６１の一面側と対向する第１内周面部９１ａでは光を透過し易く、第１内周面部９１ａ及び第２導光部材９２との連結面以外の、第２内周面部９１ｂの内周面は鏡面となっており、その鏡面で光を全反射している。第２導光部材９２において、オフ光が入射する端面部９２ａ及び第１導光部材９１との連結面以外の、内周面部９２ｂの内周面が鏡面となっており、その鏡面で光を全反射している。なお、第１内周面部９１ａの光透過率が、第２内周面部９１ｂの光透過率より高くなっていればよい。第１導光部材９１と第２導光部材９２とを１つの導光部材で構成してもよい。第１導光部材９１や第２導光部材９２としては、光学ガラス製のロッドレンズ、ライトトンネル、アクリル等の樹脂部材を用いる。

このような構成を有する実施例１の操作部の照明構成によれば、図６（ｃ）に示すように、ＤＭＤ（不図示）で反射してくるオフ光は、第２導光部材９２の端面部９２ａに入射し、内周面部９２ｂの鏡面で全反射しながら進み、第１導光部材９１に導かれる。第１導光部材９１では、第１導光部材９１から導かれたオフ光が第２内周面部９１ｂの鏡面で全反射され、第１内周面部９１ａで透過し、光拡散部材６１の一面側に入射する。入射されたオフ光は、光拡散部材６１の他面側から操作スイッチ部５０に向かって拡散される。その拡散された拡散光は、操作スイッチパネル５１と各スイッチを構成するスイッチ部材との隙間から外部に出射することで、操作スイッチ部５０を照明する。

なお、ＤＭＤに照射される光源からの光の光量は略一定であるので、投影画像が明るい場合のオフ光の光量は、投影画像が暗い場合のオフ光の光量に比べて少なくなり操作部の照明の照度は減る。しかし、スクリーン上の投影画像が明るいので、スクリーンからの反射光で操作部付近も明るくなり操作部の視認性は低下せず問題ない。また、図５に示すＬＥＤが常時点灯するのに対しオフ光は点滅しているが、ＤＭＤの高速駆動により高速に点滅しているので人の目で認識することはできず操作部の周囲では略点灯しているように見え問題ない。

次に、上記実施形態のプロジェクタにおける操作部の照明構成の他の実施例（以下、本実施例を「実施例２」という。）について説明する。
図７は実施例２の操作部の照明構成を説明する平面図である。図７において、図６と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。図７に示すように、第２導光部材９２の端面部９２ａの端面側に、オフ光の光量を減らす減光部材１０１が設けられている。映像信号が黒表示の信号になると、光源からＤＭＤに入射されたほとんどの光がオフ光として反射される。このような、上記「ＯＦＦ」の状態が長時間にわたると、操作スイッチパネル５１と操作スイッチ部５０の各スイッチを構成する部材との隙間から出射する光が長時間、異常に明るくなる。この結果、その異常に明るい光が人の目に入り、操作スイッチパネル５１の上面に印刷されている表示文字が見づらくなる。減光部材１０１によって、第２導光部材９２の端面部９２ａに入射するオフ光の光量を減らすことで、「ＯＦＦ」の状態が長時間にわたっても表示文字を見やすくすることができる。なお、減光部材１０１としては、ＮＤ（Neutral Density）フィルタや色フィルタなどがある。

次に、上記実施形態のプロジェクタにおける操作部の照明構成の更に他の実施例（以下、本実施例を「実施例３」という。）について説明する。
図８は実施例３の操作部の照明構成を説明する平面図である。図８において、図６と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。図８に示すように、第２導光部材９２の一部に、第１導光部材９１及び第２導光部材９２に生じた熱を冷す冷却部材１１１が設けられている。第１導光部材９１及び第２導光部材９２はオフ光を導光するので、オフ光によって発熱する。第１導光部材９１及び第２導光部材９２は、印刷配線板（不図示）に対向するように設けられている。その印刷配線板には、プロジェクタの動作を制御する多くの半導体等の電子部品が実装されており、それらの電子部品は高熱に影響されやすく誤動作の虞がある。また、プロジェクタ内部の温度が上昇し、ミラーの反射面や投影レンズの歪みが生じる。これらの、導光部材の発熱による影響を軽減するために、冷却部材１１１によって第１導光部材９１及び第２導光部材９２で発生した熱を冷す。これにより、プロジェクタ内部の温度上昇を抑制し、電子部品の誤動作を抑制し、スクリーン上の投影画像のボケや画質劣化を抑制することができる。なお、冷却部材１１１としては、放熱フィンやファンなどがある。実施例３の冷却部材１１１とともに実施例２の減光部材１０１を併設することでより一層冷却効率を上げることができる。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様１）
光源２１と、光源２１からの光を画像信号に応じて透過又は反射させて変調する光変調素子のＤＭＤ３３と、ＤＭＤ３３によって変調して生成された表示画像光を投影面のスクリーン２００に投影する投影手段の投影部４０とを備える画像投影装置のプロジェクタ１において、ＤＭＤ３３は、光源２１からの光から生成された表示画像光を投影部４０に向けて出射する第１状態と、光源２１からの光では表示画像光を生成せずに光源２１からの光を投影部４０の外部に出射する第２状態とを有し、第２状態のときの光源２１からの光を操作部の操作スイッチ部５０に導光する導光手段の第１導光部材９１及び第２導光部材９２を備えている。
これによれば、上記実施形態について説明したように、光変調素子のＤＭＤ３３に直接照射する光の照度は、ＤＭＤ３３の周囲に拡散する拡散光より高い。ＤＭＤ３３が第２状態のときに、第１導光部材９１及び第２導光部材９２で操作スイッチ部５０に導光された光は、拡散光でなく、ＤＭＤ３３に直接照射された光そのものである。このため、高い照度の光で操作スイッチ部５０を照明できる。しかも、操作部を照明するための専用の光源、やその光源の駆動用の電気回路が不要である。よって、操作部照明用の専用の光源やその光源の駆動用の電気回路を設けずに操作部を照明でき、しかも操作部の操作性を向上できる十分な照度を得ることができる。
（態様２）
（態様１）において、光変調素子はＤＭＤ３３であり、ＤＭＤ３３のオフ光を導光手段の第１導光部材９１及び第２導光部材９２で操作部の操作スイッチ部５０に導光する。これによれば、上記実施形態の実施例１について説明したように、ＤＭＤ３３のオフ光を第１導光部材９１及び第２導光部材９２で操作スイッチ部５０に導光することで、高い照度を有するオフ光で操作スイッチ部５０を照明できる。よって、画像投影を行う暗い環境においても操作スイッチ部５０を十分に視認でき確実に操作することができる。
（態様３）
（態様１）又は（態様２）において、第１導光部材９１及び第２導光部材９２に、操作スイッチ部５０に導光する光の光量を減少させる減光部材１０１を設ける。これによれば、上記実施形態の実施例２について説明したように、ＤＭＤ３３のオフ光の光量を減らすことで、操作スイッチ部５０を照明する光の照度を下げ、操作スイッチパネル５１上に印刷されている操作ボタンの表示文字を見やすくすることができる。
（態様４）
（態様１）〜（態様３）において、操作スイッチ部５０に導光する光によって第１導光部材９１及び第２導光部材９２で発生した熱を冷す冷却部材１１１を第１導光部材９１及び第２導光部材９２に設ける。これによれば、上記実施形態の実施例３について説明したように、冷却部材１１１によって第１導光部材９１及び第２導光部材９２で発生した熱を冷すことで、プロジェクタ内部の温度上昇を抑制する。これにより、プロジェクタの動作を制御する電子部品の誤動作を抑制し、スクリーン上の投影画像のボケや画質劣化を抑制することができる。

１ プロジェクタ
１１ 操作部
１２ ズームレバー１２
１３ ＡＣインレット
１４ 外部入力端子
１５ 投影レンズ
１６ センサ
１７ 吸気口
２０ 照明光学部
２１ 光源
２２ カラーホイール
２３ ライトトンネル
２４ リレーレンズ
３０ 光変調部
３１ 平面ミラー
３２ 凹面ミラー
３３ ＤＭＤ
３４ ミラー
３５ オフ光板
４０ 投射光学部
５０ 操作スイッチ部
５１ 操作スイッチパネル
５２ 電源スイッチ
５３ 入力モード切換えスイッチ
５４ 消音スイッチ
５５ メニュー選択スイッチ
５６ 調整スイッチ
６１ 光拡散部材
７１ ＬＥＤ
８１ 印刷配線板
９１ 第１導光部材
９１ａ 第１内周面部
９１ｂ 第２内周面部
９２ 第２導光部材
９２ａ 端面部
９２ｂ 内周面部
１０１ 減光部材
１１１ 冷却部材
２００ スクリーン

実開平０５−０８４９３１号公報 特開２００６−２０８４５４号公報

Claims (4)

1. 光源と、該光源からの光を画像信号に応じて透過又は反射させて変調する光変調素子と、該光変調素子によって変調して生成された表示画像光を投影面に投影する投影手段とを備える画像投影装置において、
   前記光変調素子は、光源からの光から生成された表示画像光を前記投影手段に向けて出射する第１状態と、前記光源からの光では前記表示画像光を生成せずに前記光源からの光を前記投影手段の外部に出射する第２状態とを有し、前記第２状態のときの前記光源からの光を操作部に導光する導光手段を備えていることを特徴とする画像投影装置。
2. 請求項１記載の画像投影装置において、
   前記光変調素子はデジタルマイクロミラーデバイスであり、該デジタルマイクロミラーデバイスのオフ光を前記導光部材で前記操作部に導光することを特徴とする画像投影装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像投影装置において、
   前記導光部材に、前記操作部に導光する光の光量を減少させる減光部材を設けることを特徴とする画像投影装置。
4. 請求項１〜３に記載の画像投影装置において、
   前記操作部に導光する光によって前記導光部材で発生した熱を冷す冷却部材を前記導光部材に設けることを特徴とする画像投影装置。

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