JP2018124311A - 投写光学装置、およびプロジェクター - Google Patents
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Abstract
【解決手段】投写光学装置1Bは、光学系と、光学系を収納する投写光学用筐体5と、を備え、光学系は、画像光が入射する第1光学系を有し、投写光学用筐体5は、第1光学系を収納し、画像形成装置1Aに支持されるフランジ部512(被支持部)を有する第1収納部51と、フランジ部512と投写光学装置1Bの重心Gとを結ぶ線に沿う方向に対して交差する第1方向(Y方向)において互いに対向する第1壁部531および第2壁部532と、を有している。
【選択図】図5
Description
投写レンズは、投写される画像光の広角化に寄与する前側レンズ等の複数のレンズ、および鏡筒を備え、近接投写が可能に構成されている。前側レンズは、複数のレンズの中で最も光路後段側に配置され、外形寸法が鏡筒の外形寸法より大きく形成されている。
鏡筒にはフランジ部が設けられ、投写レンズは、このフランジ部がネジによって保持部に固定されている。
特許文献1に記載の投写レンズよりさらに重い投写光学装置や、フランジ部からさらに遠い位置に重心を有する投写レンズを備えたプロジェクターにおいては、負荷が増大するため、著しい破損が懸念される。
また、第2光軸に沿う方向において、第2収納部からの飛び出しを抑制して、第1壁部、第2壁部およびダンパー機構を構成することができるので、第2光軸に沿う方向におけるプロジェクターの大型化を抑制することが可能となる。
本実施形態のプロジェクターは、光源から射出された光を画像情報に応じて変調し、変調した光をスクリーン等の投写面に拡大投写する。
図1は、本実施形態のプロジェクター1の主な構成を模式的に示す側面図である。図2は、プロジェクター1の外観を示す斜視図である。
プロジェクター1は、図1、図2に示すように、画像形成装置1A、画像形成装置1Aに着脱自在に支持された投写光学装置1B、およびダンパー機構6(図2参照)を備えている。なお、図示は省略するが、プロジェクター1は、投写光学装置1Bの一部およびダンパー機構6を覆う化粧部材を備えている。
投写光学装置1Bは、概略U字状の光路を有する光学系を備え、画像形成装置1Aから射出された光の方向を2段階に順次屈曲させ、画像形成装置1Aの投写光学装置1Bとは反対側に配置された投写面に拡大投写する。
図3は、画像形成装置1Aの主な構成を示す模式図である。図4は、画像形成装置1Aの斜視図である。
画像形成装置1Aは、図3に示すように、外装筐体2、外装筐体2に収納された制御部(図示省略)、光学ユニット3、およびレンズシフト機構3Shを備えている。また、図示は省略するが、画像形成装置1Aは、光源311や制御部等に電力を供給する電源装置、および光学ユニット3や電源装置を冷却する冷却装置を備えている。
前面部2Fおよび上面部2Uの前側には、投写光学装置1Bの一部が挿入される開口部21が設けられている。上面部2Uには、この開口部21の縁部の一部を形成し、周囲より窪む凹部22が形成されている。
凹部22は、ダンパー機構6が嵌合される部位である。凹部22については、後で詳細に説明する。
光学ユニット3は、図3に示すように、光源装置31、インテグレーター照明光学系32、色分離光学系33、リレー光学系34、光学装置35、およびこれらの光学部品を光路上の所定位置に配置する光学部品用筐体37を備える。
第1レンズアレイ321は、小レンズがマトリクス状に配列された構成を有しており、光源装置31から射出された光を複数の部分光に分割する。第2レンズアレイ322は、第1レンズアレイ321と略同様の構成を有しており、重畳レンズ324と共に、部分光を光変調装置351の表面に略重畳させる。偏光変換素子323は、第2レンズアレイ322から射出されたランダム光を光変調装置で利用可能な略1種類の偏光光に揃える機能を有している。
光変調装置351は、透過型の液晶パネル、液晶パネルの光入射側に配置された入射側偏光板、および液晶パネルの光射出側に配置された射出側偏光板を備える。
光変調装置351は、図示しない複数の微小画素がマトリクス状に形成された矩形状の画像形成領域を有する。各画素が画像情報に応じた光透過率に設定され、画像形成領域内には、表示画像が形成される。そして、各色光は、光変調装置351にて変調された後、クロスダイクロイックプリズム352に射出される。
投写光学装置1Bは、前述したように、概略U字状の光路を有する光学系を備え、クロスダイクロイックプリズム352にて合成された光を、プロジェクター1の後方側(−Y側)に配置された投写面に拡大投写する。
投写光学装置1Bは、図1、図2に示すように、第1光学系41、第2光学系42、および第3光学系43と、これらの光学系を収納する投写光学用筐体5とを備えている。
第1反射ミラー421は、第1光学系41の前方に配置され、第1光学系41から射出された光を+Z方向に反射する。第2反射ミラー422は、+Z方向に進行した光を−Y側に反射する。第1反射ミラー421で反射した光の光軸を第2光軸42Ax、第2反射ミラー422で反射した光の光軸を第3光軸43Axとする。すなわち、第2光学系42は、第1光学系41の第1光軸41Axに交差する方向に沿う第2光軸42Axを有している。なお、第2光学系42は、第1反射ミラー421および第2反射ミラー422に加え、レンズ等の光学部品を有する構成であってもよい。
投写光学用筐体5は、図1、図5に示すように、第1光学系41を収納する第1収納部51、第2光学系42および第3光学系43を収納する第2収納部52、およびダンパー受部53を有している。
第1収納部51は、図5に示すように、円筒部511、円筒部511から突出する被支持部としてのフランジ部512を有している。
フランジ部512は、円筒部511に対して第1光軸41Axに交差する方向に突出し、平面視矩形状に形成されている。そして、フランジ部512には、ネジが挿通される複数のネジ挿通孔(図示省略)が形成されている。投写光学装置1Bは、このネジ挿通孔にネジが挿通されて、移動部材30Shに固定される。このように、投写光学装置1Bは、第1収納部51に設けられたフランジ部512(被支持部)が画像形成装置1Aの移動部材30Shに支持される。
縦延出部521は、第1収納部51に接続されて+Z方向に延出し、第2光学系42を収納する。縦延出部521は、第1反射ミラー421、第2反射ミラー422それぞれの反射面とは反対側に設けられた傾斜壁521a,521bを有している。
+X側のダンパー受部53は、第2収納部52から+X方向に突出し、図5に示すように、前後方向(Y方向)に併設された第1壁部531、第2壁部532を有している。
投写光学装置1Bは、図1に示すように、第1収納部51の一部が画像形成装置1Aに挿入され、縦延出部521の一部が開口部21内に配置され、横延出部522が外装筐体2(上面部2U)の上方に位置するように配置される。
次に、ダンパー機構6の主な構成について説明する。
ダンパー機構6は、図2に示すように、回動ユニット7を備え、この回動ユニット7が起立した第1状態と、回動ユニット7が傾倒した第2状態とが可能に構成されている。
図6は、第1状態におけるダンパー機構6の斜視図である。図7は、第2状態におけるダンパー機構6の斜視図である。
ダンパー機構6は、図6、図7に示すように、ベース部60、およびダンパー部8を有する一対の回動ユニット7を備え、外装筐体2の凹部22に着脱可能に構成されている。
凹部22は、図4に示すように、上面部2Uにおける開口部21の左右両側、および開口部21の−Y側に形成され、挿通孔221、案内溝222、および突起223が設けられている。
挿通孔221は、凹部22の−Y側の立壁に一対形成されている。案内溝222は、凹部22の左右両側の立壁にそれぞれ形成され、Y方向に沿って延出している。突起223は、各案内溝222の−Y側にそれぞれ設けられ、上方に突出している。
図2に戻って、ベース部60は、外装筐体2から突出する投写光学装置1B(縦延出部521)の左右両側にそれぞれ位置する台座部61,62、および投写光学装置1Bの前側で台座部61と台座部62とを繋ぐ接続部63を有している。
図8は、回動ユニット7の斜視図であり、台座部61に軸支された第1状態の回動ユニット7を後方斜めから見た図である。図9は、プロジェクター1の部分断面図であり、第1状態におけるダンパー機構6近傍を+X側から見た図である。
回動ユニット7は、図8、図9に示すように、起立部としての筐体71、ロック部材72、およびダンパー部8を備えている。ダンパー部8は、第1移動部材81、第2移動部材82、およびコイルバネ83を備えている。
収納部711は、ダンパー部8およびロック部材72を収納し、ダンパー部8の先端部(第1移動部材81および第2移動部材82の後述する突出部811,821)、およびロック部材72の後述するボタン部721が露出する開口部が形成されている。
屈曲部712は、収納部711の−Z側に設けられ、収納部711に対して屈曲されたように形成されている。そして、屈曲部712は、収納部711の+X側の外面711Aに対して−X側斜めに傾斜する外面(傾斜面712A)を有している。また、屈曲部712には、軸部713、係止部714、およびロック部材72の後述する突起部722が露出する開口部が形成されている。
ダンパー機構6は、第1状態で回動ユニット7が台座部61に対して起立し(図6参照)、第1状態から回動ユニット7が所定の位置まで回動されると、傾斜面712Aがベース部60の底面611bに当接して第2状態となる(図7参照)。すなわち、ダンパー機構6は、回動ユニット7が軸部713の中心軸(Y方向に沿う中心軸)を中心に回動可能に構成され、筐体71が回動されることで第1状態と第2状態とが切り替えられる。
ボタン部721は、収納部711の上側に突出している。突起部722は、屈曲部712の前側および後側に突出している。
ロック部材72は、ボタン部721が押圧されると、屈曲部712からの突起部722の飛び出し量が小さくなり、押圧が解放されると、屈曲部712からの突起部722の飛び出し量が大きくなる。
第1移動部材81は、図8、図9に示すように、収納部711の+Y側から露出する直方体状の突出部811、収納部711内に配置され、突出部811の外形より大きな外形を有する座部812を有している。第1移動部材81は、突出部811とは反対側が開口する中空に形成されている。
第2移動部材82は、第1移動部材81と共通に形成され、収納部711の−Y側から露出する突出部821、収納部711内に配置された座部822を有している。
第1移動部材81および第2移動部材82は、突出部811,821がそれぞれ押圧されると、押圧力に応じて筐体71からの迫り出し量が変わる。
図10は、プロジェクター1の部分断面図である。具体的に、図10は、ダンパー機構6が画像形成装置1Aに取り付けられる際の、回動ユニット7と投写光学装置1Bとの位置関係を示す図であり、+X側の回動ユニット7近傍を前方(+Y側)から見た図である。
図10に示すように、ダンパー機構6は、第2状態において、回動ユニット7が第1壁部531、第2壁部532から離間するので、画像形成装置1Aの前方からのスライドで画像形成装置1Aへの取付けが可能となる。具体的に、ダンパー機構6は、ベース部60が外装筐体2の凹部22(図4参照)に嵌合するまで後方にスライドされる。より具体的に、ダンパー機構6は、ベース部60の突起622(図7参照)が挿通孔221(図4参照)に挿通され、図示しない突起が案内溝222(図4参照)に挿入されて凹部22に嵌合される。
図9、図11に示すように、ダンパー機構6は、装着状態(第1状態)において、筐体71が外装筐体2に対して起立し、ダンパー部8が第1壁部531と第2壁部532との間に配置される。より具体的に、ダンパー部8は、図9に示すように、第1移動部材81が第1平面531aと対向し、第2移動部材82が第2平面532aと対向するように配置される。また、本実施形態のプロジェクター1は、外部から力が加えられていない静止状態において、第1移動部材81と第1平面531aと、第2移動部材82と第2平面532aとが僅かに離間するように設定されている。このように、静止状態でダンパー部8がダンパー受部53に対して離間しているので、レンズシフト機構3Shによる投写光学装置1Bのスムースな移動が可能になっている。
このように、ダンパー機構6は、筐体71の回動により、第1状態と第2状態とが切り替えられ、画像形成装置1Aに着脱される。
ここで、装着状態(第1状態)におけるダンパー機構6の動作について、図5を用いて説明する。
プロジェクター1が机上等に載置される際等に、取扱い方によっては、画像形成装置1Aに衝撃が加わる場合がある。
投写光学装置1Bは、前述したように、フランジ部512と重心Gの位置とが離れているので、画像形成装置1Aに衝撃が加わると、投写光学装置1Bには、主にフランジ部512を基端として重心Gが振られるような力が加わる。フランジ部512を剛体として捉えることができるので、投写光学装置1Bには、フランジ部512における重心Gに最も近い部位(図5におけるフランジ部512の上側の端部512A)と、フランジ部512における重心Gに最も遠い部位(図5におけるフランジ部512の下側の端部512B)との間を支点として重心Gの位置が振動するような力が加わると考えられる。すなわち、端部512A,512Bそれぞれを仮想の支点(中心)として重心Gに時計回り方向および反時計回り方向の力が加わる場合を考察すれば、その双方の間に、実際の支点を中心とする重心Gの位置が振動するような力の方向を予測することが可能となる。
実際の支点を中心とする重心Gの位置が振動するような力(振動力)の方向は、接線方向Taと接線方向Tbとの間、すなわち、Y方向に対して、接線方向Taより小さな角度で、接線方向Tbより大きな角度の鋭角を成していると考察することができる。
ダンパー機構6は、第1壁部531および第2壁部532それぞれから押圧された押圧力に応じて、筐体71に対するダンパー部8の迫り出し量、すなわち、第1移動部材81および第2移動部材82の迫り出し量が変わり、この押圧力を吸収する。その結果、投写光学装置1Bへの衝撃が緩和される。
図12は、画像形成装置1Aにカバー9が装着された状態を示す斜視図である。カバー9は、図12に示すように、上面部2Uに倣う形状を有し、ダンパー機構6と同様に凹部22(図4参照)に嵌合するように構成されている。
そして、画像形成装置1Aは、カバー9が装着されると、前面部2Fに開口部121が設けられ、カバー9に干渉しないように形成された他の投写光学装置、例えば、+Y側に画像を投写する投写光学装置等が装着可能となる。
(1)投写光学装置1Bは、フランジ部512に加え、第1壁部531および第2壁部532を有している。これによって、大きい重量や、フランジ部512から離れた位置に重心Gを有する構成であっても、安定して画像形成装置1Aに支持される投写光学装置1Bの提供が可能となる。
また、投写光学装置1Bが入射する光を広角化させるレンズを備えているので、耐衝撃性に優れた短焦点プロジェクターの提供が可能となる。
また、Z方向において、第2収納部52からの飛び出しを抑制して、第1壁部531、第2壁部532およびダンパー機構6を構成することができるので、Z方向におけるプロジェクター1の大型化を抑制することが可能となる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
前記実施形態の投写光学装置1Bは、画像形成装置1Aから射出された光の方向を2段階に順次屈曲させる光学系(概略U字状の光路を有する光学系)を備えているが、この構成に限らない。例えば、画像形成装置1Aから射出された光の方向を1段階で屈曲させ、+Z側に投写する構成(概略L字状の光路を有する光学系)であってもよい。また、画像形成装置1Aから射出された光の方向を異なる方向に屈曲させずに+Y側に投写する構成にも適用可能である。
また、プロジェクターが設置される設置面や壁を利用してダンパー機構が機能するように構成することも可能である。例えば、ダンパー機構が投写光学装置1Bに支持され、ダンパー機構におけるダンパー部が設置面や壁に当接可能とすることで、画像形成装置と投写光学装置との間のトルク変動を吸収するように構成することが可能である。
また、前記実施形態の光変調装置351は、R光、G光、およびB光に対応する3つの光変調装置を用いた、いわゆる3板方式を採用しているが、これに限らず、単板方式を採用してもよく、あるいは、2つまたは4つ以上の光変調装置を備えるプロジェクターにも適用できる。
また、光変調装置としてマイクロミラー型の光変調装置、例えば、DMD(Digital Micromirror Device)等を利用したものであってもよい。
Claims (9)
- 画像光を射出する画像形成装置に取り付けられる投写光学装置であって、
光学系と、
前記光学系を収納する投写光学用筐体と、
を備え、
前記光学系は、前記画像光が入射する第1光学系を有し、
前記投写光学用筐体は、
前記第1光学系を収納し、前記画像形成装置に支持される被支持部を有する第1収納部と、
前記被支持部と当該投写光学装置の重心とを結ぶ線に沿う方向に対して交差する第1方向において互いに対向する第1壁部および第2壁部と、
を有していることを特徴とする投写光学装置。 - 画像光を投写するプロジェクターであって、
光源と光変調装置と外装筐体とを備え、画像光を射出する画像形成装置と、
前記画像形成装置に着脱自在に支持され、前記画像光を投写する投写光学装置と、
前記画像形成装置または前記投写光学装置に支持され、前記画像形成装置と前記投写光学装置との間のトルク変動を吸収するダンパー機構と、
を備えることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項2に記載のプロジェクターであって、
前記投写光学装置は、
光学系と、
前記光学系を収納する投写光学用筐体と、
を備え、
前記光学系は、前記画像光が入射する第1光学系を有し、
前記投写光学用筐体は、
前記第1光学系を収納し、前記画像形成装置に支持される被支持部を有する第1収納部と、
前記被支持部と当該投写光学装置の重心とを結ぶ線に沿う方向に対して交差する第1方向において互いに対向する第1壁部および第2壁部と、
を有し、
前記ダンパー機構は、前記画像形成装置に支持され、
前記外装筐体から起立する起立部と、
前記起立部に支持されて前記第1壁部と前記第2壁部との間に配置され、前記第1壁部および前記第2壁部それぞれから押圧された押圧力に応じて、前記起立部に対する迫り出し量が変わるダンパー部と、
を備えることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項3に記載のプロジェクターであって、
前記光学系は、前記第1光学系から射出された光の進行方向を変え、前記第1光学系の第1光軸に交差する方向に沿う第2光軸を有する第2光学系を備え、
前記投写光学用筐体は、前記第2光学系を収納する第2収納部を有し、
前記第1壁部および前記第2壁部は、前記第2収納部に設けられていることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項4に記載のプロジェクターであって、
前記第1壁部および前記第2壁部は、前記第1光軸および前記第2光軸に交差する方向において、前記第2収納部の両側に設けられ、
前記ダンパー機構は、前記第2収納部の両側に設けられた前記第1壁部および前記第2壁部に対応して一対の前記起立部および前記ダンパー部を備えていることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項3〜請求項5のいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
前記第1壁部および前記第2壁部は、互いに対向する側が平面に形成されていることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項6に記載のプロジェクターであって、
前記平面は、前記第1光軸に交差する面であることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項3〜請求項7のいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
前記ダンパー機構は、前記起立部の回動により、前記ダンパー部が前記第1壁部と前記第2壁部との間に配置された第1状態と、前記ダンパー部が前記第1壁部と前記第2壁部との間の外側に配置された第2状態と、が切り替えられることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項3〜請求項8のいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
前記ダンパー機構は、前記外装筐体に着脱可能に構成されていることを特徴とするプロジェクター。
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