JP5664979B2 - 画像投影装置 - Google Patents
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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27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部としてのPFC電源基板を備えた電源ユニット80とを有している。
図28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29および先の図23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。なお、メインPFC電源基板80aの法線上に光源ユニット60および光源61が配置されている。
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27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を構成する複数の基板、具体的にはメインPFC電源基板80aとサブPFC電源基板80bが、装置本体に取り付けられる。
図30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31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32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。
(1)
光源と、流路とを備え、前記光源からの光を用いて形成された画像の投影像を形成する画像投影装置において、前記光源の発光を制御する制御部と、前記光源に安定した電力を供給するための電力安定部と、前記制御部および前記電力安定部の少なくともどちらか一方に電力を供給する電源部とを備え、前記電源部および電力安定部の一方もしくは両方を複数の基板に分割し、前記光源は前記複数の基板(本実施形態においては、サブPFC電源基板80b)のいずれかの面の法線上に配置され、前記複数の基板は、前記流路の前記光源に最も近い面以外の面を構成している。
かかる構成とすることで、流路を形成するための部材が不要になり部品点数の抑制になる。また、電源に関する基板を小さな空間に収めることが可能となり、電源に関する基板を配置するために大きな空間を用意する必要がなく、デッドスペースの有効活用にもなるので装置の小型化の効果がある。
また、上記(1)に記載の態様の画像投影装置において、前記光源と、前記光源からの光を用いて形成された画像の投影像を形成する反射面を備えた投影光学部と、前記複数の基板とを収納する容器を備え、前記容器の一側面と前記反射面の裏面とを含んで第2の流路を形成し、前記第2の流路は、前記流路とつながっており、前記複数の基板は、前記流路のうち前記一側面に近い面には配置されていない構成にした。
かかる構成を備えることで、吸気口84から排気口85へ流れる空気を基板で妨げることがない。
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、基板の電気素子が配置された側が、流路側となるように、複数の電源基板を配置した。
かかる構成を備えることで、基板上の発熱するコイルやコンデンサなどの電気素子に直接空気を当てて冷却することができ、電源基板全体を効率よく冷却することができる。
また、上記(1)乃至(3)いずれかに記載の態様の画像投影装置において、複数の基板のひとつ(本実施形態においては、サブPFC電源基板80b)に、所定の温度以上になると、基板への電力供給が遮断されるサーマルスイッチ182を備えており、サーマルスイッチ182を備えた電源基板を、光源61の上方に配置した。
かかる構成を備えることで、光源61が異常高温となったときに光源61の輻射熱により加熱された光源61周囲の空気が、上昇気流によりサーマルスイッチ182へ向かい、サーマルスイッチ182を加熱する。その結果、サーマルスイッチ182が、所定温度以上となり、電源基板への電力供給を遮断する。これにより、光源61が、異常高温の状態で、使用し続けられるのを防止することができ、投影画像装置の安全性を高めることができる。
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
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:通過部
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 (16)
- 光源からの光を用いて形成された画像の投影像を形成する画像投影装置において、
前記画像投影装置の吸気口から排気口へ向かう空気の流れを発生させるファンと、
前記光源の光路上に配置されたレンズと前記レンズからの出射光を投影面に向かって反射するための凹面鏡とを備えた投影光学部と、
前記画像投影装置に電力を供給する、複数の基板に分割された電源基板と、
前記投影光学部、および前記複数の基板を収納する容器とを備え、
前記複数の基板は、それぞれ前記排気口へ向かって流れる空気に対して互いに異なる方向から面するように配置され、
前記凹面鏡の裏面と、前記凹面鏡の裏面と対向する前記容器の面とを含んで流路を形成し、
前記排気口へ向かって流れる空気は前記流路から供給され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、
前記複数の基板は、前記排気口へ向かって流れる空気の、前記凹面鏡の裏面と対向する前記容器の面側には、配置されていないことを特徴とする画像投影装置。 - 請求項1または2に記載の画像投影装置において、
前記吸気口から前記排気口に向かう方向において、前記容器に配置された前記吸気口、前記凹面鏡、前記容器に配置された前記排気口の順に配置したことを特徴とする画像投影装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像投影装置において、
前記光源に空気を送って前記光源を空冷する手段を有し、
前記複数の基板は、前記光源の上部に配置され、
前記光源を収納するハウジングの上側から排気された、前記光源を冷却した空気は、前記排気口から前記容器外へ排出されることを特徴とする画像投影装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像投影装置において、
前記複数の基板は、前記排気口へ向かって流れる空気の、前記光源側には配置されていない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項に記載の画像投影装置において、
前記ファンは、前記ファンの送風方向から見て、前記光源には重ならないよう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6のいずれか1項に記載の画像投影装置において、
前記排気口へ向かって流れる空気に対して、前記複数の基板とは異なる方向から面する流路構成部材を有することを特徴とする画像投影装置。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像投影装置において、
前記光源と、前記光源からの光を用いて画像を形成するための画像形成部と、前記画像を投影面に投影するための投影光学部とが、前記投影面に対して平行な方向に配置されたことを特徴とする画像投影装置。 - 請求項8に記載の画像投影装置において、
前記画像形成部は、画像形成素子と、前記光源からの光を前記画像形成素子に照射する照明部とを有することを特徴とする画像投影装置。 - 請求項8または9に記載の画像投影装置において、
前記投影光学部は、透過型の屈折光学系を含み、正のパワーを有する第1光学ユニットと、
折り返しミラーと正のパワーを有する曲面ミラーとを備えた第2光学ユニットとを有することを特徴とする画像投影装置。 - 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の画像投影装置において、
前記複数の基板は、電気素子が配置された面が、前記排気口へ向かって流れる空気に面するよう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11のいずれか1項に記載の画像投影装置において、
前記複数の基板は、互いに直交するよう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11のいずれか1項に記載の画像投影装置において、
前記複数の基板は、互いに対向するよう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13のいずれか1項に記載の画像投影装置において、
前記光源及び前記電源基板に、バラスト基板が電気的に接続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3のいずれか1項に記載の画像投影装置において、
前記凹面鏡の裏面は凸形状であることを特徴とする画像投影装置。 - 請求項7に記載の画像投影装置において、
前記流路構成部材は、前記複数の基板のいずれかを前記画像投影装置に保持するための基板ホルダーから前記光源側に延びる部材であることを特徴とする画像投影装置。
Priority Applications (11)
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