JP6390115B2 - 画像投射装置 - Google Patents
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Description
その一方で、筐体中の密閉空間内に配置できない光学部品が存在する。例えば、カラーホイールやライトトンネルである。カラーホイールは、高速回転しながら、光源ユニットからの白色光を、RGBの各色が単位時間毎に繰り返す光に変換する部品である。また、ライトトンネルは、カラーホイールから射出された光の照度分布を一様にして、次段のリレーレンズに導く部品である。カラーホイールもライトトンネルも、塵埃の付着が投射画像の輝度に影響を与えるため、これら光学部品への塵埃の付着を防止する必要がある。しかし、カラーホイールとライトトンネルは、光源ユニットから連続的に照射される光によって発生する熱が蓄積する部品であり、冷却が必要である。このため、これらの光学部品は、空気による冷却を可能とするために、筐体内に非密閉状態にて収容される。
カラーホイールとライトトンネルへの塵埃の付着を防止する為、筐体の適所に配置された外気の取り込み口に塵埃を捕捉するフィルターを設けることも有効であるが、筐体内への塵埃の浸入を完全に防止することは困難である。
そこで、特許文献1には、光学部品に付着した塵埃を除去するエアブロー装置を備えた画像投射装置が記載されている。このエアブロー装置は、光学部品としての投射レンズの表面にエアを吹き付けて塵埃を強制的に吹き飛ばすことにより、投射画像の品質を保持する。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、光学部品の位置や形状に応じて効率よく光学部品を清掃可能となるように、清掃用の気体を光学部品に向けて噴射させることが可能な画像投射装置を提供することを目的とする。
まず、本発明の実施形態が適用される画像投射装置としてのプロジェクタの実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るプロジェクタと投射面との位置関係を示す斜視図である。なお、以下の説明では、投射面Sの法線方向をX方向、投射面の短軸方向(上下方向)をY方向、投射面Sの長軸方向(水平方向)をZ方向とする。
図1に示すように、プロジェクタ1の上面には、投射画像Pを射出する透過ガラス101が設けられており、透過ガラス101から射出された投射画像Pが、スクリーンなどの投射面Sに投射される。
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102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103が設けられている。ボタンなどの周知の入力機構からなる操作部102を操作することで、投射画像Pの色合いやコントラスト調整の実行、或いはIPアドレスの設定などネットワークの設定を行うことができる。
図2は、プロジェクタの水平断面(Y−Z断面)を模式的に示した図である。プロジェクタ1は、光源としての発光管11を備えた光源ユニット10と、発光管11から射出された照明光を用いて画像を形成する画像形成ユニット20と、画像形成ユニット20にて形成された画像を投射面に向けて投射する投射ユニット40とを備えている。画像形成ユニット20は、画像データに基づいて光を変調する画像生成素子としての画像表示素子機構33と、画像表示素子機構33に光源からの光を照射する照明ユニット21とを備えている。また、プロジェクタ1は、プロジェクタ1の各部の動作を制御する制御部50を有する。
光源ユニット10は、照明ユニット21に向けて白色光を照射する装置であり、発光管11とリフレクタ13とを備えている。発光管11は、例えばハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ等を使用することができる。リフレクタ13は、効率よく高照度の光を得るため、発光管11からの光を反射集光する。
カラーホイール23は円盤状であり、光源ユニット10からの白色光をRGBの各色が単位時間毎に繰り返す光に変換して、ライトトンネル25に向けて射出する。ライトトンネル25は、カラーホイール23よりも光線射出方向下流側に配置されており、板ガラスを張り合わせて筒状に構成されている。ライトトンネル25は、カラーホイール23から射出される光を、その中空部内面で反射させながら伝播させることにより、光の照度分布(強度分布)が均一な光に変換して、リレーレンズ27に向けて射出する。図示するリレーレンズ27は、二枚のレンズ27a、27bを組み合わせて構成されたものであり、ライトトンネル25から射出される光の軸上色収差を補正しつつ集光する。平面ミラー29及び凹面ミラー31は、リレーレンズ27より射出される光を反射して画像表示素子機構33に案内して、集光させる。
投射ユニット40は、画像表示素子機構33にて形成された映像を外部の投射面Sに向けて投射光Lとして投射する複数の投射レンズ41を備えている。
制御部50は、発光管11が所定の光量にて発光するように、或いは発光を停止するように発光管11に印加する電圧を制御する。また制御部50は、カラーホイール23が所定の速度にて回転するように又は回転を停止するようにカラーホイール23を駆動制御する。
本発明の一実施形態に係るプロジェクタについて図2、及び図3に基づいて説明する。本実施形態に係るプロジェクタ1は、プロジェクタ1を構成する光学部品に付着した塵埃をエアブローにより除去する清掃ユニット60を備えている。図3は、清掃ユニットの可動ノズル周辺の拡大図であり、(a)は可動ノズルが退避位置にある場合を示し、(b)は可動ノズルが清掃位置にある場合を示している。
清掃ユニット60は、清掃対象としての光学部品へ清掃用エア(清掃用気体)を導く導風管61(導風路)と、導風管61の適所に配置されて、光学部品に向けて気体を噴射する噴射口67を有する可動ノズル65と、を備えている。可動ノズル65は、噴射口67から噴射された清掃用エアにより光学部品を清掃する清掃位置(図3(b)に示す位置)と、噴射口67から気体を噴射しない退避位置(図3(a)に示す位置)との間を進退自在に構成されている。
ここで、清掃対象としての光学部品は、光源ユニット10、画像形成ユニット20、又は投射ユニット40を構成する部品である。特に、本実施形態においては、画像形成ユニット20の照明ユニット21を構成するライトトンネル25及びカラーホイール23を清掃対象とする。
なお、接続口63を閉止する蓋部材を備えてもよい。ライトトンネル25及びカラーホイール23を清掃しない場合には、接続口63を蓋部材により閉止して、導風管61内への塵埃の侵入を防止することができる。
清掃用エアの発生源は、例えばエアダスター等のエアゾールスプレーや、空気を圧縮して噴射するコンプレッサー(不図示)等である。図示の例では、エアダスター110のノズル111が導風管61内に挿入されている。導風管61には清掃用エアとして圧縮空気が送り込まれる。なお、光学部品の清掃には、空気以外の気体を用いてもよい。
可動ノズル65の外周面適所には、噴射口67が形成されている。噴射口67は、可動ノズル65の内外を連通させる連通穴である。
導風管61内の気圧は、エアダスター110から清掃用エアを送り込まれたときに上昇する。可動ノズル65は、導風管61内の気圧の上昇に伴って押し上げられ、導風管61に対してスライドしながら清掃位置に移動する。また導風管61内の気圧は、エアダスター110からの清掃用エアが送り込まれなくなったときに降下する。可動ノズル65は、導風管61内の気圧の降下に伴って下降し、導風管61に対してスライドしながら退避位置に移動する。可動ノズル65は気圧の昇降に応じて機械的に動作するので、特別な制御手段等が必要なく、清掃ユニット60の構成を単純化できる。
即ち、可動ノズル65の軸方向一端部には、外径方向に突出したフランジ部69が形成されている。コイルバネ71の一端部はフランジ部69に係止されている。また、導風管61の一端部61aの外径は、中間部に比べて大径であり、外周部には段差部64が形成されている。コイルバネ71の他端部は段差部64に係止されている。
このように、コイルバネ71は可動ノズル65を退避位置に常時弾性付勢しているので、導風管61内に清掃用エアが送り込まれなくなったとき、可動ノズル65はスムーズに清掃位置から退避位置に移動することができる。特に可動ノズル65は、清掃位置において光路上に突出し、退避位置において光路上から退避する構成である。コイルバネ71を備えることによって、光学部品を清掃しない場合に、可動ノズル65が光路上に突出したままの状態となることを防止できる。
なお、清掃用エアが導風管61内に送り込まれなくなったときに、可動ノズル65が自重により下降して退避位置に移動する構成としてもよい。
可動ノズル65は、少なくとも投射画像Pの投射の際に光路上にあることは許されない。従って、常時光路を回避する位置に噴射口67が形成されたノズル部分を配置し、当該位置から気体を噴射して光学部品を清掃する構成とすることもできる。しかし、光路を回避した位置からでは、清掃用エアの噴射方向や噴射強度の関係で、光学部品を十分に清掃できない場合がある。例えば、中空部内を光路とするライトトンネル25のような筒状の光学部品の内部を清掃するには、少なくとも清掃ユニット60の一部(ここでは可動ノズル65)が光路上に突出している必要がある。
本実施形態によれば、光学部品を清掃しないときは可動ノズル65を光路上から退避させておき、光学部品を清掃する際に可動ノズル65を光路上に突出させることで、投射画像に影響を与えずに、光学部品を清掃するに適した位置及び方向から、光学部品を効率よく清掃できる。
可動ノズル65が清掃位置に突出したとき、噴射口67は導風管61の他端を越えて位置し、側面62とは対向しない。従って、可動ノズル65が清掃位置に突出したとき、導風管61の中空部内と可動ノズル65の外部の空間とが導風管61の一端開口及び噴射口67を介して連通し、噴射口67から清掃用エアが噴射される。他方、可動ノズル65が退避位置に退避したとき、導風管61の中空部内と、可動ノズル65の外部の空間とは非連通状態となり、噴射口67からは清掃用エアが噴射されない。
導風管61の他端部61b適所(接続口63の近傍)には、エアダスター110が導風管61に接続されたことを検知する接続検知センサ91(接続検知手段)が配置されている。接続検知センサ91としては、例えば常時においては導風管61内に突出し、エアダスター110のノズル111が導風管61内へ挿入されたときにノズル111によって押圧されて導風管61から退避する検知片93と、検知片93の位置(又は姿勢)を検知する透過型フォトセンサを用いることができる。
更に制御部50は、接続検知センサ91がエアダスター110の導風管61への接続を検知したときに、接続検知センサ91からの検知信号に基づいてカラーホイール23を駆動制御する駆動制御手段として機能する。具体的には、エアダスター110が導風管61へ接続されたことを接続検知センサ91が検知した場合に、制御部50はカラーホイール23が所定の回転速度にて回転するように、カラーホイール23を回転駆動させる。このようにカラーホイール23を回転させることで、ライトトンネル25から噴出した塵埃Dがカラーホイール23に付着することを防止できる。更に、ライトトンネル25を介してカラーホイール23に吹き付けられた清掃用エアにより、カラーホイール23の表面を万遍なく清掃することができる。
可動ノズル65の近傍には、可動ノズル65の位置を検知する位置検知センサ95(位置検知手段)が配置されている。位置検知センサ95としては、可動ノズル65に設けた突起等を検知する透過型フォトセンサを用いることができる。
更に制御部50は、可動ノズル65が清掃位置にあることを位置検知センサ95が検知したときに、位置検知センサ95からの検知信号に基づいてカラーホイール23を駆動制御する駆動制御手段として機能する。具体的には、可動ノズル65が清掃位置にあることを位置検知センサ95が検知した場合に、制御部50はカラーホイール23が所定の回転速度にて回転するように、カラーホイール23を回転駆動させる。このようにカラーホイール23を回転させることで、ライトトンネル25から噴出した塵埃Dがカラーホイール23に付着することを防止できる。更に、ライトトンネル25を介してカラーホイール23に吹き付けられた清掃用エアにより、カラーホイール23の表面を万遍なく清掃することができる。
なお、エアダスター110が接続されたこと、又は、可動ノズル65が清掃位置にあることを、接続検知センサ91又は位置検知センサ95が検知した場合に、制御部50による光源ユニット10の制御とカラーホイール23の制御の少なくとも一方を行うようにしてもよい。
本発明は以下の態様にて実施することかできる。
<第一の実施態様>
光源(発光管11)を有する光源ユニット10と、光源から射出された光を用いて画像を形成する画像形成ユニットと、画像形成ユニットにて形成された画像を投射面Sに向けて投射する投射ユニット40と、を備えた画像投射装置(プロジェクタ1)において、光源ユニット、画像形成ユニット、又は投射ユニットを構成する清掃対象としての光学部品(例えばカラーホイール23、ライトトンネル25)へ清掃用の気体(清掃用エア)を導く導風路(導風管61)と、導風路の一端部に配置されて、光学部品に向けて気体を噴射する噴射口67を有する可動ノズル65と、を備え、可動ノズルは、噴射口から気体を噴射して光学部品を清掃する清掃位置(図3(b)参照)と、噴射口から気体を噴射しない退避位置(図3(a)参照)との間を進退自在に構成されていることを特徴とする。
可動ノズルは、非清掃時には退避位置に退避し、清掃時には光学部品を清掃するに適した清掃位置に移動するので、光学部品の位置や形状に応じて効率よく光学部品を清掃できる。
可動ノズル65は、導風路(導風管61)内の気圧の上昇又は降下に伴って清掃位置又は退避位置に移動するように構成されていることを特徴とする。
可動ノズル65は気圧の昇降に応じて機械的に動作するので、特別な制御手段等が必要なく、清掃ユニット60の構成を単純化できる。
可動ノズル65を退避位置に常時弾性付勢する弾性付勢部材(コイルバネ71)を備えたことを特徴とする。
光学部品の非清掃時に、可動ノズル65が清掃位置に突出したままとなることを防止できる。
可動ノズル65が退避位置にあるときに、導風路(導風管61)から噴射口67への気体の流通経路を閉鎖する閉鎖手段(側面62)を備えていることを特徴とする。
光学部品の非清掃時には噴射口67を閉鎖し、導風管61から清掃対象となる光学部品周辺への気体の流通を阻害することで、無用な塵埃が光学部品に付着することを防止する。
可動ノズル65は、清掃位置において光路上に突出し、退避位置において光路上から退避することを特徴とする。
可動ノズル65は、少なくとも投射画像Pの投射の際に光路上にあることは許されない。従って、常時光路を回避する位置に噴射口67が形成されたノズル部分を配置し、当該位置から気体を噴射して光学部品を清掃する構成とすることもできる。しかし、光路を回避した位置からでは、清掃用エアの噴射方向や噴射強度の関係で、光学部品を十分に清掃できない場合がある。
本実施態様によれば、光学部品の非清掃時には可動ノズル65を光路上から退避させておき、光学部品の清掃時に可動ノズル65を光路上に突出させることで、投射画像に影響を与えずに、光学部品を清掃するに適した位置及び方向から、光学部品を効率よく清掃できる。
導風路(導風管61)の他端部61b適所に配置されて、清掃用気体の発生源(エアダスター110)が導風路に接続されたことを検知する接続検知手段(接続検知センサ91)と、接続検知手段の検知結果(検知信号)に基づいて光源(発光管11)の動作を制御する光源制御手段(制御部50)と、を備え、清掃用気体の発生源が導風路に接続されたことを接続検知手段が検知した場合に、光源制御手段は、光源が発光光量を低減し又は発光を停止するように制御することを特徴とする。
エアブローによる塵埃除去を実行する場合に、発光光量を低減又は発光を停止させることで、無用な映像が投射面Sに投射されないようにすることができる。
清掃対象としての光学部品は、画像形成ユニット20を構成すると共に、光源(発光管11)からの光を、複数の色が単位時間毎に繰り返す光に変換するカラーホイール23であり、導風路(導風管61)の他端部61b適所に配置されて、清掃用気体の発生源(エアダスター110)が導風路に接続されたことを検知する接続検知手段(接続検知センサ91)と、接続検知手段の検知結果(検知信号)に基づいてカラーホイールの動作を制御する駆動制御手段(制御部50)と、を備え、清掃用気体の発生源が導風路に接続されたことを接続検知手段が検知した場合に、駆動制御手段はカラーホイールを回転駆動させることを特徴とする。
カラーホイール23に清掃用エアを吹き付けることで、カラーホイール23の表面を清掃できる。また、清掃時にカラーホイール23を回転させることで、カラーホイール23の表面を万遍なく清掃することができる。
可動ノズル65の位置を検知する位置検知手段(位置検知センサ95)と、位置検知手段の検知結果(検知信号)に基づいて光源(発光管11)の動作を制御する光源制御手段(制御部50)と、を備え、可動ノズルが清掃位置にあることを位置検知手段が検知した場合に、光源制御手段は、光源が発光光量を低減し又は発光を停止するように制御することを特徴とする。
エアブローによる塵埃除去を実行する場合に、発光光量を低減又は発光を停止させることで、無用な映像が投射面Sに投射されないようにすることができる。
清掃対象としての光学部品は、画像形成ユニット20を構成すると共に、光源(発光管11)からの光を、複数の色が単位時間毎に繰り返す光に変換するカラーホイール23であり、可動ノズル65の位置を検知する位置検知手段(位置検知センサ95)と、位置検知手段の検知結果(検知信号)に基づいてカラーホイールの動作を制御する駆動制御手段(制御部50)と、を備え、可動ノズルが清掃位置にあることを位置検知手段が検知した場合に、駆動制御手段はカラーホイールを回転駆動させることを特徴とする。
カラーホイール23に清掃用エアを吹き付けることで、カラーホイール23の表面を清掃できる。また、清掃時にカラーホイール23を回転させることで、カラーホイール23の表面を万遍なく清掃することができる。
画像形成ユニット20は、カラーホイール23よりも光線射出方向下流側に、カラーホイールから出射される光の照度分布を均一にする筒状のライトトンネル25を備え、可動ノズル65はライトトンネルの光線射出方向直下流に配置されており、可動ノズルが清掃位置にあるときに噴射口67は、光線射出方向下流側から上流側に向かってライトトンネル内に清掃用の気体(清掃用エア)を噴射することを特徴とする。
噴射口67から噴射された清掃用エアによりライトトンネル25内を清掃できる。また、ライトトンネル25内を通過した清掃用エアは、カラーホイール23にも吹き付けられるので、ライトトンネル25と同時にカラーホイール23も清掃できる。
Claims (9)
- 光源を有する光源ユニットと、前記光源から射出された光を用いて画像を形成する画像形成ユニットと、前記画像形成ユニットにて形成された画像を投射面に向けて投射する投射ユニットと、を備えた画像投射装置において、
前記光源ユニット、前記画像形成ユニット、又は前記投射ユニットを構成する清掃対象としての光学部品へ清掃用の気体を導く導風路と、前記導風路の一端部に配置されて、前記光学部品に向けて気体を噴射する噴射口を有する可動ノズルと、前記導風路の他端部側適所に配置されて、清掃用気体の発生源が前記導風路に接続されたことを検知する接続検知手段と、前記接続検知手段の検知結果に基づいて前記光源の動作を制御する光源制御手段と、を備え、
前記可動ノズルは、前記噴射口から気体を噴射して前記光学部品を清掃する清掃位置と、前記噴射口から気体を噴射しない退避位置との間を進退自在に構成されており、前記清掃用気体の発生源が前記導風路に接続されたことを前記接続検知手段が検知した場合に、前記光源制御手段は、前記光源が発光光量を低減し又は発光を停止するように制御することを特徴とする画像投射装置。 - 光源を有する光源ユニットと、前記光源から射出された光を用いて画像を形成する画像形成ユニットと、前記画像形成ユニットにて形成された画像を投射面に向けて投射する投射ユニットと、を備えた画像投射装置において、
前記画像形成ユニットを構成すると共に前記光源からの光を複数の色が単位時間毎に繰り返す光に変換するカラーホイールと、該カラーホイールへ清掃用の気体を導く導風路と、前記導風路の一端部に配置されて、前記カラーホイールに向けて気体を噴射する噴射口を有する可動ノズルと、前記導風路の他端部側適所に配置されて、清掃用気体の発生源が前記導風路に接続されたことを検知する接続検知手段と、前記接続検知手段の検知結果に基づいて前記カラーホイールの動作を制御する駆動制御手段と、を備え、
前記可動ノズルは、前記噴射口から気体を噴射して前記カラーホイールを清掃する清掃位置と、前記噴射口から気体を噴射しない退避位置との間を進退自在に構成されており、前記清掃用気体の発生源が前記導風路に接続されたことを前記接続検知手段が検知した場合に、前記駆動制御手段は前記カラーホイールを回転駆動させることを特徴とする画像投射装置。 - 光源を有する光源ユニットと、前記光源から射出された光を用いて画像を形成する画像形成ユニットと、前記画像形成ユニットにて形成された画像を投射面に向けて投射する投射ユニットと、を備えた画像投射装置において、
前記光源ユニット、前記画像形成ユニット、又は前記投射ユニットを構成する清掃対象としての光学部品へ清掃用の気体を導く導風路と、前記導風路の一端部に配置されて、前記光学部品に向けて気体を噴射する噴射口を有する可動ノズルと、前記可動ノズルの位置を検知する位置検知手段と、前記位置検知手段の検知結果に基づいて前記光源の動作を制御する光源制御手段と、を備え、
前記可動ノズルは、前記噴射口から気体を噴射して前記光学部品を清掃する清掃位置と、前記噴射口から気体を噴射しない退避位置との間を進退自在に構成されており、前記可動ノズルが前記清掃位置にあることを前記位置検知手段が検知した場合に、前記光源制御手段は、前記光源が発光光量を低減し又は発光を停止するように制御することを特徴とする画像投射装置。 - 光源を有する光源ユニットと、前記光源から射出された光を用いて画像を形成する画像形成ユニットと、前記画像形成ユニットにて形成された画像を投射面に向けて投射する投射ユニットと、を備えた画像投射装置において、
前記画像形成ユニットを構成すると共に前記光源からの光を複数の色が単位時間毎に繰り返す光に変換するカラーホイールと、該カラーホイールへ清掃用の気体を導く導風路と、前記導風路の一端部に配置されて、前記カラーホイールに向けて気体を噴射する噴射口を有する可動ノズルと、前記可動ノズルの位置を検知する位置検知手段と、前記位置検知手段の検知結果に基づいて前記カラーホイールの動作を制御する駆動制御手段と、を備え、
前記可動ノズルは、前記噴射口から気体を噴射して前記カラーホイールを清掃する清掃位置と、前記噴射口から気体を噴射しない退避位置との間を進退自在に構成されており、前記可動ノズルが前記清掃位置にあることを前記位置検知手段が検知した場合に、前記駆動制御手段は前記カラーホイールを回転駆動させることを特徴とする画像投射装置。 - 前記可動ノズルは、前記導風路内の気圧の上昇又は降下に伴って前記清掃位置又は前記退避位置に移動するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の画像投射装置。
- 前記可動ノズルを前記退避位置に常時弾性付勢する弾性付勢部材を備えたことを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の画像投射装置。
- 前記可動ノズルが前記退避位置にあるときに、前記導風路から前記噴射口への気体の流通経路を閉鎖する閉鎖手段を備えていることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の画像投射装置。
- 前記可動ノズルは、前記清掃位置において光路上に突出し、前記退避位置において光路上から退避することを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の画像投射装置。
- 前記画像形成ユニットは、前記カラーホイールよりも光線射出方向下流側に、前記カラーホイールから射出される光の照度分布を均一にする筒状のライトトンネルを備え、
前記可動ノズルは前記ライトトンネルの光線射出方向直下流に配置されており、前記可動ノズルが清掃位置にあるときに前記噴射口は、光線射出方向下流側から上流側に向かって前記ライトトンネル内に清掃用の気体を噴射することを特徴とする請求項2又は4に記載の画像投射装置。
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