JP2017021363A - 画像投影装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図17に示すように、特許文献2の画像投影装置は、画像生成素子12により生成された光像は、投影面(スクリーン)101に対して直交する方向に進んで、第1光学系70を通過し、第2光学系たる凹面鏡42により反射されて、投影面に投射される。
図に示すように画像生成ユニット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DMD12が装着される箇所は、貫通しており、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、不図示の貫通孔を介してDMD12の裏面(画像生成面と反対側の面)に当接している。また、ヒートシンク13は、固定板14によりDMDボード11のソケット11aが設けられた面と反対側の面に加圧され、固定板14がDMDボード11にネジ15で4箇所固定されることで、ヒートシンク13は、DMDボード11に固定されている。
光源ユニット60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の光源61が装着される光源ブラケット62を備えている。この光源ブラケット62には、電源ユニット80(図15参照)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6に示すように、プロジェクタ1の底面には、光源交換蓋54が設けられており、光源交換蓋54には、回転レバー54aが設けられている。回転レバー54aを回転すると、光源交換蓋54と装置本体との固定が解除され、光源交換蓋54が、装置本体から取り外し可能となる。光源交換蓋54を取り外すと、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65が、光源ブラケット62に対して回動自在に取り付けられている。
図8は、照明ユニット20に配置される光学部品を示す概略斜視図であり、図9は、照明ユニット20と画像生成ユニット10と第1光学系ユニット30の投影レンズユニット31とを示す斜視図である。
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。また、照明ブラケット26には、図9に示すように、DMD11のマイクロミラーが「OFF」のときに光が照射されるOFF光板27も備えている。
図10に示すように、第1光学系ユニット30は、複数のレンズで構成された第1光学系70(図1参照)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、4つの脚部32a1〜32a4が設けられており、各脚部32a1〜32a4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11に示すように、OFF光板27側の脚部32a1,32a2(図3参照)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光学系ユニット30が照明ユニット20に位置決め固定される。
第2光学系ユニット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とを保持している。また、曲面ミラー42に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も保持している。折り返しミラー41と透過ガラス51は、ミラーブラケット43に保持されており、曲面ミラー42は、自由ミラーブラケット44に保持されている。ミラーブラケット43、自由ミラーブラケット44は、ミラーホルダー45に保持されている。
第1光学系70を構成する投影レンズユニット31を透過した光像は、折り返しミラー41と曲面ミラー42との間で、DMD12で生成された光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、画像生成ユニット10、照明ユニット20、第1光学系ユニット30、第2光学系ユニット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、画像生成ユニット10、照明ユニット20、第1光学系ユニット30、第2光学系ユニット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。
また、本実施形態においては、Z方向に光が照射されるよう、光源61を配置しているが、図19に示すように、Y方向に光が照射されるよう、光源61を配置してもよい。この場合、Y方向に出射した光源61からの光は、折り返しミラー41でZ方向に折り返す。その後の光路は、上述したとおりである。このような構成でも、光源61から折り返しミラー41までの光路は、投影面101と平行になり、光源ユニット60は、画像生成ユニット10、照明ユニット20、第1光学系ユニット30、第2光学系ユニット40が、投影面に対して平行な方向に直列に配置され、プロジェクタ1が投影面101に対して直交する方向(X方向)に長くなるのを抑制することができる。
図20に示すように、本実施形態のプロジェクタ1は、天井105に吊り下げて使用することもできる。この場合も、本実施形態のプロジェクタ1は、投影面101に対して直交する方向に短いので、天井105にプロジェクタ1を設置する際、天井105に配置された照明器具106に干渉することなく、設置することができる。
(1)
光源61と、上記光源から光を受けて像を生成するDMD12などの画像生成素子と、上記光源61からの光を上記画像生成素子に照射する照明ユニット20と、複数の透過型の屈折光学素子を備える第1光学系70と、第1光学系の出射光の光路上に配置され、反射型の光学素子を備える第2光学系とを有し、上記画像生成素子に生成された像と共役な像を投影画像として拡大投影する投影光学系とを備えたプロジェクタ1などの画像投影装置において、上記光源60、上記照明ユニット20および上記第1光学系70を、上記投影画像の面と平行な方向に並べて配置した。
かかる構成を備えることで、装置を投影画像の面に対して直交する方向に短くすることができる。このように、装置を投影画像の面に対して直交する方向に短くすることができるので、装置の設置スペースが投影画像の面に対して直交する方向に取られるのを抑制することができる。これにより、画像投影装置を机などの上に載せて使用する場合、狭い室内においても装置が、机や椅子の配置の邪魔になるのを抑制することができる。また、画像投影装置を天井などに吊り下げて使用する場合、画像投影装置を天井に設置するときに、天井に配置された照明器具などと干渉するのを抑制することができ、所定の位置に画像投影装置を設置することができる。これにより、利便性の高い画像投影装置を提供することができる。
また、上記(1)に記載の態様の画像投影装置において、画像生成素子の画像生成面に対して平行に光源61からの光が出射するように光源ユニット60を構成した。かかる構成とすることで、図18に示す構成のように折り返しミラーなどを設ける必要が無くなり、部品点数を減らすことができ、装置を安価にすることができる。また、先の図15に示すように、光源ユニット60の上部のスペースに電源ユニット80を配置することができる。
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、投影光学系は、第1光学系70を備えた第1光学系ユニット30と、第2光学系を備えた第2光学系ユニット40とで構成されており、画像生成素子、光源ユニット60および第1光学系ユニット40を照明ユニット20に位置決め固定し、第2光学系ユニット40を、第1光学系ユニット30に位置決め固定した。
かかる構成とすることで、実施形態で説明したように、光源61から第1光学系70までの光路が、投影面101と平行になる構成にすることができる。
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:固定板
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
30:第1光学系ユニット
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光学系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光学系ユニット
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
54:光源交換蓋
60:光源ユニット
61:光源
62:光源ブラケット
64:ホルダ
64a1〜64a3:光源位置決め部
65:取っ手部
70:第1光学系
80 電源ユニット
100:テーブル
101:投影面
(1)
図17に示すように、通常、画像投影装置は、投影面101に対して対向配置した机100などの上に載せて使用される。また、使用者が使用する机や椅子なども投影面101に対して対向配置されている。特許文献2に記載のように、画像生成素子12、照明ユニット20、第1光学系70が、投影面101に投影される投影画像の面に対して直交する方向に直列に並べて配置されている画像投影装置1Aは、投影画像の面に対して直交する方向(図中X方向)に長くなる。このように、画像投影装置1Aが投影画像の面に対して直交する方向に長いと、投影面101に対して直交する方向に画像投影装置1Aの設置スペースが取られてしまう。その結果、狭い室内においては、投影面101に対して直交する方向に十分なスペースが取れず、使用者が使用する机や椅子の配置スペースが限られてしまい、利便性が損なわれるという課題があった。なお、上記および以降において、直列に並べて配置とは、ある光学素子や、複数の光学素子からなる光学系の出射光の光路上に別の光学素子や複数の光学素子からなる別の光学系の入射面が配置されていることである。
また、上述では、画像投影装置を机100などの上に載せて使用する場合について説明したが、画像投影装置を天井などに吊り下げて使用する場合においても、画像投影装置が投影面101に対して直交する方向の長いと、次のような理由で利便性が損なわれる。すなわち、天井に画像投影装置を設置するときに、天井に配置された照明器具などと干渉する場合があり、画像投影装置の設置場所が限られてしまい、利便性が損なわれる。
これに対し、態様1では、光源61と、上記光源から光を受けて像を生成するDMD12などの画像生成素子と、上記光源61からの光を上記画像生成素子に照射する照明ユニット20と、複数の透過型の屈折光学素子を備える第1光学系70と、第1光学系の出射光の光路上に配置され、反射型の光学素子を備える第2光学系とを有し、上記画像生成素子に生成された像と共役な像を投影画像として拡大投影する投影光学系とを備えたプロジェクタ1などの画像投影装置において、上記光源60、上記照明ユニット20および上記第1光学系70を、上記投影画像の面と平行な方向に並べて配置した。
光源、照明ユニットおよび第1光学系を、上記投影画像の面と平行な方向に並べて配置することで、光源、照明ユニット、画像生成素子および第1光学系のいずれかが、投影画像の面に対して直交する方向に並べて配置する画像投影装置に比べて、装置を投影画像の面に対して直交する方向に短くすることができる。このように、装置を投影画像の面に対して直交する方向に短くすることができるので、装置の設置スペースが投影画像の面に対して直交する方向に取られるのを抑制することができる。これにより、画像投影装置を机などの上に載せて使用する場合、狭い室内においても装置が、机や椅子の配置の邪魔になるのを抑制することができる。また、画像投影装置を天井などに吊り下げて使用する場合、画像投影装置を天井に設置するときに、天井に配置された照明器具などと干渉するのを抑制することができ、所定の位置に画像投影装置を設置することができる。これにより、利便性の高い画像投影装置を提供することができる。
Claims (10)
- 画像を投影するための投影光学部を備えた画像投影装置において、
前記投影光学部は、複数のレンズを備える第1光学系と、第1ミラーと、第2ミラーと、透過板と、ミラーホルダーとを備える第2光学系ユニットとを備え、
前記第1ミラーは、前記第1光学系の出射光の光路上に配置され、
前記第2ミラーは、前記第1ミラーからの反射光の光路上に配置され、
前記透過板は、前記第2ミラーからの反射光の光路上に配置され、
少なくとも前記第1ミラーと前記透過板とは、前記ミラーホルダーに保持された一体の第1のブラケットに保持されていることを特徴とする画像投影装置。 - 請求項1に記載の画像投影装置において、
前記第2ミラーは、前記ミラーホルダーに保持された第2のブラケットをに保持されていることを特徴とする画像投影装置。 - 請求項2に記載の画像投影装置において、
前記第2ミラーの前記透過板側の端部は、板バネにより前記第2のブラケットに押し付けられ、前記第2ミラーの第1光学系側の端部は、ネジにより取り付けられていることを特徴とする画像投影装置。 - 請求項2または3に記載の画像投影装置において、
前記第1のブラケットは、前記第1ミラーの反射面側に配置され、
前記第2のブラケットは、前記第2ミラーの反射面側に配置されていることを特徴とする画像投影装置。 - 請求項1乃至4いずれか一項に記載の画像投影装置において、
前記投影光学部は筐体に収納され、
前記第2ミラーからの反射光は、前記筐体の上面または下面から出射されることを特徴とする画像投影装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項の画像投影装置において、
光源と、
前記光源を用いて画像生成部を照明するための照明部とを備え、
前記光源と前記照明部と前記投影光学部とで形成される面が、上下方向に対し直交する方向に位置する面であって前記画像生成部で生成された画像が投影される面と対向するように前記光源と前記照明部と前記投影光学部とを配置したことを特徴とする画像投影装置。 - 請求項1乃至6のいずれか1項の画像投影装置において、
前記第2ミラーは凹面ミラーであることを特徴とする画像投影装置。 - 複数のレンズを備える第1光学系と、第1ミラーと、第2ミラーと、透過板と、ミラーホルダーとを備える第2光学系ユニットとを備え、
前記第1ミラーは、前記第1光学系の出射光の光路上に配置され、
前記第2ミラーは、前記第1ミラーからの反射光の光路上に配置され、
前記透過板は、前記第2ミラーからの反射光の光路上に配置され、
少なくとも前記第1ミラーと前記透過板とは、前記ミラーホルダーに保持された一体の第1のブラケットに保持されていることを特徴とする投影光学系。 - 請求項8に記載の投影光学系において、
前記第2ミラーは、前記ミラーホルダーに保持された第2のブラケットに保持されていることを特徴とする投影光学系。 - 請求項9に記載の投影光学系において、
前記第2ミラーの前記透過板側の端部は、板バネにより前記第2のブラケットに押し付けられ、前記第2ミラーの第1光学系側の端部は、ネジにより取り付けられていることを特徴とする投影光学系。
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