JP5692655B2 - 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に照射して画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部Bを有している。投影光学部Bは、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。これら画像形成部Aや投影光学部Bなどの光学要素を収納する容器を図1に示すように外装カバー59とする。また、この外装カバー59のうち、透過ガラス51を備える面をカバー上面59aとし、投影面101に近い面をカバー前面59bとし、投影面101から遠い面をカバー後面59cとし、プロジェクタ1が設置される面である設置面に対向する第1の部材をベース部材53とし、残りの面をカバー側面59dとする。
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、投影面と平行な方向である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から反射した画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、画像は、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、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、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。
図19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20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21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。
水平ダクト93内には、ヒートシンク13が配置されており、水平ダクト93内を流れる空気がヒートシンク13に接触してヒートシンク13から熱を奪うことで、ヒートシンク13が、水平ダクト93を流れる空気により冷却される。ヒートシンク13はフィン構造であり、各フィンの間を空気が流れる。ヒートシンク13が冷却されることにより、効率よくDMD12を冷却することができ、DMD12が、高温になるのを抑制することができる。なお、ヒートシンク13の熱がベース部材53に伝わりにくいように、ヒートシンク13はベース部材53に接しないように配置されている。また、ヒートシンク13とベース部材53との間の空間にも空気が流れるように構成されている。
図に示すように、水平ダクト93は、プロジェクタ1のベース部材53に固定されており、その上面の一部が開口している。この開口部に画像形成ユニット10のヒートシンク13が貫通するように、画像形成ユニットが水平ダクト93上に配置される。
図25、図26に示すように、水平ダクト93内を移動してきた空気は、光源ユニット60の光源ブラケット62に設けられたダクト部65または開口部65aへ流入する。開口部65aへ流入した空気は、開閉カバー54と光源ブラケット62との間へと流れ、開閉カバー54を冷却する。
また、本実施形態のように、3本の脚部で支持することにより、4本以上の脚部で支持する場合に比べて、ガタつくことなく安定的に画像形成部Aと投影光学部Bとを支持することができる。
(1)
光源部(光源ユニット60)と、前記光源部からの光を用いて画像を形成する画像形成部(画像形成部A)と、前記画像形成部に設けられ、前記画像形成部の熱を放熱する放熱部(ヒートシンク13)とを備え、前記画像形成部で形成された画像を投影する画像投影装置において、当該装置本体を設置面に設置すべく、該設置面に対向する第1の部材(ベース部材53)と、前記第1の部材の前記設置面の反対側であって、前記第1の部材との間に空間を隔てて前記画像形成部を保持する脚部29とを有し、前記脚部は、前記放熱部が前記空間内に位置し且つ前記第1の部材に接触しないように、前記画像形成部を保持している。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、ヒートシンク13をベース部材53と接しないように、画像形成部Aとベース部材53との間に配置できる。また、画像形成部Aの重量を、脚部29を介してベース部材53で受けることになり、カバー前面59bもしくはカバー後面59cで受ける場合と比較して、要求される強度が小さくなる。
また、上記(1)に記載の態様の画像投影装置において、前記放熱部から前記光源部に空気を導く流路(水平ダクト93)を備え前記放熱部は前記流路内を流れる空気に接するように配置され、前記脚部は前記流路内を流れる空気に接しないように配置されている。
かかる構成を備えることにより、ヒートシンク13で放熱された熱を脚部29が受け取り画像形成部Aに伝わる虞がなくなる。
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、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(投影光学部B)を備え、設置面側から、前記放熱部、前記画像形成部、前記投影光学部の順に配置され、前記脚部29で、前記画像形成部と前記投影光学部とを支えるようにした。
これにより、カバー前面59bもしくはカバー後面59cに要求される強度がさらに小さくなる。
また、上記(3)に記載の態様の画像投影装置において、前記画像形成部に前記投影光学部が位置決め固定されるものであり、前記脚部29を、前記画像形成部に設けた。
かかる構成を備えることで、前記脚部29で、前記画像形成部と前記投影光学部とを支えることができる。
また、上記(1)乃至(4)いずれかに記載の態様の画像投影装置において、前記流路に空気を送って、前記放熱部から前記光源部に向かう空気の流れを生じさせる送風手段(吸気ブロワ91)を設けた。
かかる構成を備えることで、流路内に空気の流れを生じさせることができ、ヒートシンク13などの放熱部の温度上昇を抑制することができ、DMD12などの画像生成素子を良好に冷却することができる。
また、上記(1)乃至(5)いずれかに記載の態様の画像投影装置において、投射光学部Aを、画像形成部Bの上部に配置し、光源61と画像形成部Aとを投影画像の面と平行な方向に並べて配置しており、投影面に投影された投影画像の面と平行な方向に並べて配置した。
かかる構成とすることで、装置の投影面に投影された投影画像の面の対して直交する方向の長さを短くすることができる。これにより、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。
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
15:脚受け部
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
29a:カバー前面に近い脚部
29b:カバー後面に近い脚部
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
59:外装カバー
59a:カバー上面
59b:カバー前面
59c:カバー後面
59d:カバー側面
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
83:操作部
84:吸気口
85:排気口
86:排気ファン
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
100:テーブル
101:投影面
105:天井
106:照明器具
A:画像形成部
B:投影光学部
Claims (8)
- 光源部と、前記光源部からの光を用いて画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部に設けられ、前記画像形成部の熱を放熱する放熱部と、前記画像形成部で形成された画像を投影する投影光学部とを備えた画像投影装置において、
装置本体が設置される場合に、設置面側から、前記放熱部、前記画像形成部、前記投影光学部の順に配置され、
前記設置面に対向する対向部と、
前記画像形成部を前記対向部に保持させるための脚部とを有し、
前記放熱部は、前記対向部と前記画像形成部との間に配置されることを特徴とする画像投影装置。 - 請求項1の画像投射装置において、
前記対向部側から、前記放熱部、前記画像形成部、前記投影光学部の順に積層された積層体は、前記脚部で支持されることを特徴とする画像投射装置。 - 請求項1または2の画像投影装置において、
前記放熱部は、前記対向部に対して離間して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3いずれかの画像投影装置において、
前記脚部は前記放熱部を冷却するための空気の流れを妨げることがない箇所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4の画像投影装置において、
前記脚部は、前記放熱部を冷却するための空気の流れに対して前記放熱部よりも下流側に配置され、前記放熱部を冷却した後の空気の流れを妨げることがない箇所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5いずれかの画像投影装置において、
前記放熱部を冷却するための流路を備え、
前記放熱部は前記流路内に配置し、
前記脚部は前記流路外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6いずれかの画像投影装置において、
前記画像形成部に前記投影光学部を固定したことを特徴とする画像投影装置。 - 請求項1乃至7いずれかの画像投影装置において、
前記光源部と前記画像形成部と前記投影光学部とで形成される面が、前記画像形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部と前記画像形成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。
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