JP7386673B2 - 画像投影装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像をスクリーン等に向けて投影するプロジェクタ等の画像投影装置に関する。

画像投影装置には、外部との接続のためのインターフェース部が設けられている。このインターフェース部の隙間から外部の粉塵が画像投影装置内に侵入し、制御部の基板等に付着すると、その部分が高温になって破損する可能性がある。また、粉塵によって光学部品の透過率が低下し、これによって画質の劣化が発生したりする。
従来、インターフェース部と冷却ファンの吸気口とを同じ面に設け、その前面にカバー部材を取り付けることにより、粉塵の流入を防止している画像投影装置がある（特許文献１参照）。

特願２０１２－５４７６４１号公報

しかし、上記従来技術では、インターフェース部に接続されるケーブル用挿通部が設けられており、そのケーブル用挿通部から粉塵がカバー部材内に侵入する。したがって、インターフェース部からの粉塵の流入の防止効果は十分ではなかった。

本発明は、筐体に取り付けられるインターフェース部からの粉塵の流入を効果的に防止可能な画像投影装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、照明光を発生する照明光学系と、前記照明光を変調して投影光を作成する画像表示素子と、前記投影光を拡大する投影光学系と、制御部と、外部との接続用の差込部が設けられた接続端子部と、前記接続端子部と前記制御部とを接続するインターフェース基板と、前記接続端子部、及び、前記インターフェース基板における前記接続端子部が取り付けられた部分を、前記差込部が外部から接続可能な状態で覆い、外部から隔離された第１空間を内部に形成するカバー部材と、前記照明光学系、前記画像表示素子、前記投影光学系、前記制御部、前記接続端子部、前記インターフェース基板、及び前記カバー部材を、前記カバー部材における、前記差込部を外部から接続可能な状態で覆っている第１壁部が外部に露出した状態で、内部の第２空間に収納する筐体と、を備える、画像投影装置を提供する。

前記カバー部材は、第１カバー部材と第２カバー部材とを備え、前記インターフェース基板における、前記第１空間内に位置する部分から、前記第２空間へと延びる部分は、前記第１カバー部材に設けられ、前記インターフェース基板の一面側を前記インターフェース基板と平行に延びる第１挟持面と、前記第２カバー部材に設けられ、前記インターフェース基板の他面側を前記インターフェース基板と平行に延びる第２挟持面との間に挟持されていることが好ましい。

前記筐体は、前記第1壁部を保持する取付開口部を有し、前記カバー部材の外周を覆うとともに、前記カバー部材と前記取付開口部との間をシールするシール部材を備えることが好ましい。

放熱部が前記筐体の外部に設けられていることが好ましい。

前記筐体には、操作パネルが設けられていないことが好ましい。

本発明によれば、筐体に取り付けられるインターフェース部からの粉塵の流入を効果的に防止可能な画像投影装置を提供することができる。

実施形態の画像投影装置１の斜視図である。 画像投影装置１のブロック図である。 画像投影装置１において前筐体２Ｆを取り外した状態の正面図である。 画像投影装置１の分解斜視図である。 前筐体２Ｆと後筐体２Ｂと、インターフェース部９との分解図である。 インターフェース部９の分解図である。 インターフェース部９を斜め下側から見た斜視図である。

以下、本発明の実施形態の画像投影装置１について説明する。
図１は実施形態の画像投影装置１の斜視図である。画像投影装置１は略直方体で、筐体２と、筐体２の外部に配置された放熱部３とを備える。筐体２は前筐体２Ｆと後筐体２Ｂとを備え、それぞれ金属で製造され、熱伝導率が高い。図２は画像投影装置１のブロック図である。図３は画像投影装置１において前筐体２Ｆを取り外した状態の正面図である。図４は画像投影装置１の分解斜視図である。

画像投影装置１は、筐体２と、筐体２の外部に配置された放熱部３とを備える。さらに画像投影装置１は、筐体２の内部に、照明光学系４と、画像表示部５と、投影光学系６と、凹面反射鏡７と、インターフェース部９と、これらを制御する制御部８とを備える。

（前筐体２Ｆ）
前筐体２Ｆには、投影光を照射するための開口部２５と、投影光学系６に設けられたフォーカス調整部６１を外部より操作するための調整穴２１とが設けられている。
以下、図示するように、筐体２における開口部２５が設けられている側を前、逆側を後とし、投影光学系６の光軸ＯＡのうちの投影光の進む方向を上（拡大側）、逆側を下（縮小側）とし、画像投影装置１を上下に配置して前から見たときの左右を、明細書中においても左右として説明する。

図１に示すように、前筐体２Ｆの開口部２５には、ガラス板等の透光部材２７が取り付けられ、調整穴２１には蓋部２６が取り付けられている。蓋部２６は調整穴２１を開閉可能である。

（後筐体２Ｂ）
図３及び図４に示すように、後筐体２Ｂの外周縁には溝部２２が設けられ、溝部２２には弾性を有する細長い筐体間シール部材２３が配置されている。後筐体２Ｂの上部には、所定の深さを有するとともに、投影光学系６及び凹面反射鏡７が配置される内部空間２Ｂａが設けられている。後筐体２Ｂの下部は、略板状であって、照明光学系４及び画像表示部５が配置される載置台２Ｂｂが設けられている。

後筐体２Ｂの溝部２２に筐体間シール部材２３が配置された状態で、後筐体２Ｂの前に前筐体２Ｆを配置し、互いを密着させるように周囲をねじ２４で固定すると、前筐体２Ｆと後筐体２Ｂとが互いに固定された図１の状態となる。このとき、前筐体２Ｆの開口部２５は透光部材２７で封止され、後述するように、インターフェース部９も筐体２に対して防塵的に取り付けられている。したがって調整穴２１が蓋部２６を閉じていると、前筐体２Ｆ及び後筐体２Ｂには、どちらも、その他の穴が存在していないので、筐体２の内部空間（第２空間Ｓ２）は、外部より粉塵が侵入しない密閉状態となる。

また、組み立てられた状態で筐体２は、内部空間２Ｂａが設けられている上部が厚く（前後の幅が大きく）、下部は薄く（前後の幅が小さく）、その下部は載置台２Ｂｂの後側が凹んで放熱部３が配置可能な空間となる凹部Ｐが設けられている。凹部Ｐに放熱部３を配置すると、筐体２と放熱部３とで全体として略矩形となる。ゆえに、放熱部３が筐体２から飛び出ていないので、画像投影装置１の設置の際に障害となることがない。

（照明光学系４）
照明光学系４は、例えば光源として、ＲＧＢの３色のＬＥＤを備える。ただし光源は、これに限らず、例えば超高圧水銀ランプやレーザであってもよい。照明光学系４において光源より発生されたＲ光、Ｇ光、及びＢ光を含む光は画像表示部５に入射する。

（画像表示部５）
画像表示部５は、画像表示素子（光変調素子）５１と、プリズム５２（反射面のみ表示）とを備える。

（画像表示素子５１）
画像表示素子５１は長方形で、、例えば、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）である。ＤＭＤは複数のマイクロミラーからなる略矩形のミラー面を有しており、制御部８より受信したデータに基づいて、各マイクロミラーを時分割駆動し、照明光学系４において発生された照明光を反射する際に変調して、所定の投影光を作成し、投影光学系６へと入射させる。
なお、実施形態では画像表示素子５１として、ＤＭＤを用いたがこれに限定されず、液晶パネルや、微小な発光素子を２次元的にアレイ配列した発光素子アレイ等を適宜に用いることができる。

（プリズム５２）
プリズム５２は、実施形態ではＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム、ＲＴＩＲ（Reverse Total Internal Reflection）プリズムであるが、クロスダイクロイックプリズムであってもよい。プリズム５２は、クロスダイクロイックプリズムであり、照明光学系４により発生された照明光を画像表示素子５１に向けるとともに、画像表示素子５１により作成された投影光を投影光学系６に反射する。

（投影光学系６）
投影光学系６は、複数のレンズ群を備える。なお投影光学系６の詳細については後述する。レンズ群は、光軸ＯＡを中心として光軸ＯＡに沿って配置され、画像表示素子５１により生成された画像を拡大する。

（凹面反射鏡７）
凹面反射鏡７は、投影光学系６により拡大された投影光を反射して光路を変更し、透光部材２７を通して投影面へと導く。これにより超広角で画像または映像を投影することが可能となる。

（放熱部３）
図４に示すように放熱部３は、１つの吸気ファン３１と、２つの排気ファン３２と、ヒートシンク３３とを備え、筐体２の外部の凹部Ｐに配置されている。ただし、吸気ファン３１及び排気ファン３２の数はこれに限定されない。また、実施形態では吸気ファン３１を左、排気ファン３２を右側に取り付けたがこれに限定されず、逆でもよい。
ヒートシンク３３は、互いに平行に整列配置された複数の板状の放熱フィン３３ａを備える。ヒートシンク３３は、吸気ファン３１と排気ファン３２との間に、複数の放熱フィン３３ａの間を空気が流れるように放熱フィン３３ａが吸気ファン３１から排気ファン３２へ向かう方向に沿うように（左右に延びるように）配置されている。

図１及び図４において放熱部３より排気される空気の流れを矢印で示す。また、図４の透光部材２７に示す矢印は、投影光の進む方向である。放熱部３における空気は、投影光が照射される方向とは異なる、ねじれ関係になる方向に流れ、投影光と交わらないようになっている。したがって、放熱部３より流れる高温の空気によって投影光が乱されることがない。

（インターフェース部９）
インターフェース部９には、外部との接続用に接続端子部９１が設けられている。これらの接続端子部９１から筐体２の内部にインターフェース基板９２が延び、インターフェース基板９２、及び、インターフェース基板９２からさらに延びるフレキシブル基板９４や他のインターフェース基板９５を介して制御部８に電力及び入力信号が送られ、さらに制御部８から照明光学系４、画像表示部５及び放熱部３へと電力及び制御信号が送られる。なお、インターフェース部９については後に詳述する。

（制御部８）
制御部８は、インターフェース基板９２からさらに延びるインターフェース基板９５に配置されたメイン基板８ａに設けられている。メイン基板８ａは後筐体２Ｂの内部空間２Ｂａの底部に配置されている。

制御部８は、インターフェース部９を介して受信した信号に基づき画像表示素子５１を駆動する。画像表示素子５１は、制御部８の制御に基づいて投影光を生成する。
また、画像投影装置１の制御部８には通信部８ｂが設けられている。通信部８ｂは、画像投影装置１から離れた制御室等に配置されたコンピュータ等の外部操作部と通信可能である。通信部８ｂが、外部操作部で行われた操作信号を受信すると、制御部８は、その操作信号に応じて、画像投影装置１のＯＮ・ＯＦＦ操作、照明光学系４、放熱部３、画像表示部５の駆動を行う。

図５は、前筐体２Ｆと後筐体２Ｂと、インターフェース部９との分解図である。図６はインターフェース部９の分解図である。図７はインターフェース部９を斜め下側から見た斜視図である。

（取付開口部２８）
前筐体２Ｆの上側面には、開口縁部から前方に延びる前部取付開口部２８Ｆが設けられている。後筐体２Ｂの上側面には、開口縁部から後方に延びる後部取付開口部２８Ｂが設けられている。後筐体２Ｂと前筐体２Ｆとが筐体２として一体に組み立てられると、前部取付開口部２８Ｆと後部取付開口部２８Ｂとが一体となって、前後に延びる１つの取付開口部２８が形成される。この取付開口部２８にインターフェース部９が取り付けられる。

（インターフェース部９）
インターフェース部９は、筐体２の内部に配置されるインターフェース基板９２と、インターフェース基板９２の上端に取り付けられる複数の接続端子部９１と、カバー部材９３とを備える。複数の接続端子部９１は、それぞれが差込部９９を有する。
カバー部材９３は、複数の接続端子部９１の周囲を、差込部９９以外覆っている。

インターフェース部９は、差込部９９が筐体２の外部に露出している状態で、筐体２に設けられた取付開口部２８にはめ込まれる。
インターフェース部９は、さらにカバー部材９３の外周を覆い、カバー部材９３と取付開口部２８との間をシールするシール部材１００を備える。

（接続端子部９１）
複数の接続端子部９１は、実施形態において、ＲＪ４５プラグが接続可能なＬＡＮ接続端子部、ＵＳＢ(Universal Serial Bｕｓ）メモリー等の外部メモリーが接続可能なＵＳＢ接続端子部、ＤＶＤプレーヤ、Blu-ray（登録商標）ディスクプレーヤ等のソース機器からのＨＤＭＩ(High-Definition Multimedia Interface)（登録商標）が接続可能なＨＤＭＩ（登録商標）接続端子部、及び外部電源より電気コードが接続されるＤＣ－ＩＮ接続端子部等を備える。
これらの接続端子部９１は、インターフェース基板９２の上端に、差込部９９が同一面になるようにして並べて取り付けられている。

（インターフェース基板９２）
インターフェース基板９２は、接続端子部９１が取り付けられた上端から下方に延びる板状部材である。インターフェース基板９２からは、図４に示すようにフレキシブル基板９４や他のインターフェース基板９５がさらに延びている。
インターフェース基板９２における接続端子部９１が配置されている部分の下側の前後の２箇所には、それぞれ、後述の位置決めピン９７ａが挿入されるピン挿入穴９８ａとねじ挿入穴９８ｂとが設けられている。

（カバー部材９３）
カバー部材９３は、図６に示すように、第１カバー部材９３Ａと、第２カバー部材９３Ｂとを備える。

（第１カバー部材９３Ａ）
第１カバー部材９３Ａは、複数の接続端子部９１のそれぞれの大きさに対応した複数の差込部用開口部９６が設けられ、接続端子部９１の差込部９９側である上側を覆う上壁部９３Ａａと、接続端子部９１の右側を覆う右壁部９３Ａｂと、接続端子部９１の前側を覆う前壁部９３Ａｃと、接続端子部９１の後側を覆う後壁部９３Ａｄと、接続端子部９１の下側を覆う下壁部９３Ａｅと、を備える一体部材である。
下壁部９３Ａｅの左面には、インターフェース基板９２の右面と当接して密着する平坦な右挟持面（第１挟持面）９３Ａｆが設けられている。右挟持面９３Ａｆの前後の２箇所には、それぞれ、ねじ穴９７ｂと、左側に延びる位置決めピン９７ａとが設けられている。

（第２カバー部材９３Ｂ）
第２カバー部材９３Ｂは、接続端子部９１の左側を覆う左壁部９３Ｂａと、接続端子部９１の下側を覆う下壁部９３Ｂｂと、を備える一体部材である。
下壁部９３Ｂｂからさらに下方に向かって、インターフェース基板９２の左面と当接して密着する平坦な左挟持面９３Ｂｃ(図７に図示)が延びている。左挟持面９３Ｂｃの前後の２箇所には、それぞれ、右挟持面９３Ａｆのねじ穴９７ｂと位置決めピン９７ａと対応する、ねじ挿入穴９７ｃとピン挿入穴９７ｄとが設けられている。

インターフェース基板９２の接続端子部９１が取り付けられている上端部に、第１カバー部材９３Ａの上壁部９３Ａａのそれぞれの差込部用開口部９６に、対応する接続端子部９１の差込部９９を嵌めこんで、第１カバー部材９３Ａを配置する。

このとき、第１カバー部材９３Ａの右挟持面９３Ａｆに設けられた位置決めピン９７ａを、インターフェース基板９２に設けられた、対応するピン挿入穴９８ａに挿入する。これにより、第１カバー部材９３Ａがインターフェース基板９２の上端に位置決めされる。

次いで、第１カバー部材９３Ａの左側に第２カバー部材９３Ｂを配置し、第２挟持面９３Ｂｃのピン挿入穴９７ｄに位置決めピン９７ａを挿入する。
そして、インターフェース基板９２の右面が、右挟持面９３Ａｆと当接し、インターフェース基板９２の左面が左挟持面９３Ｂｃと当接した状態で、左挟持面９３Ｂｃの９７ｃからねじ９Ｎを挿入して、ねじ挿入穴９８ｂを貫通させてねじ穴９７ｂに螺合する。
そうすると、インターフェース基板９２の右面は、右挟持面９３Ａｆと密着し、インターフェース基板９２の左面は左挟持面９３Ｂｃと密着する。
この状態で、インターフェース基板９２は、図７に示すように、第１カバー部材９３Ａの右挟持面９３Ａｆと、第２カバー部材９３Ｂの左挟持面９３Ｂｃとの間より下方に延びている。

これにより、第１カバー部材９３Ａと第２カバー部材９３Ｂとが一体となって、差込部９９が外部から接続可能な状態で、インターフェース基板９２の一部及びそこに取り付けられた複数の接続端子部９１が内部に配置され、且つ外部から隔離されて密閉された第１空間が形成される。

さらに、第１カバー部材９３Ａと第２カバー部材９３Ｂとの合わせ目を塞ぐように、カバー部材９３の全周をシール部材１００で覆う。
シール部材１００で覆われたインターフェース部９を取付開口部２８に差し込むと、取付開口部２８とインターフェース部９との間がシール部材１００でシールされた状態で、インターフェース部９は筐体２に保持される。

そして、カバー部材９３は、接続端子部９１の差込部９９が取り付けられた上壁部９３Ａａ（第１壁部）は、筐体２の取付開口部２８にはめ込まれて外部に露出した状態となり、差込部９９は外部から接続可能に保持される。

ここで、上述のように、画像投影装置１の制御部８には通信部８ｂが設けられている。通信部８ｂは、画像投影装置１から離れた制御室等に配置されたコンピュータ等の外部操作部と通信可能であり、通信部８ｂを介して、制御部８は画像投影装置１の制御を行う。すなわち、実施形態の画像投影装置１は、図１に示すように、筐体２の表面にスイッチやボタン等の操作部が設けられていない。

さらに、前筐体２Ｆと後筐体２Ｂとの間は筐体間シール部材２３が配置されて、互いが密着されている。放熱部３は筐体２の外部に配置されているので、筐体２に吸気口や排気口を設ける必要がない。画像投影装置１の操作は、外部操作部で行われるので、筐体２の表面にスイッチやボタン等の操作部が設けられていない。
したがって、前筐体２Ｆと後筐体２Ｂとが一体となった筐体２に設けられている穴は、投影光出射用の開口部２５と、フォーカス調整用の調整穴２１と、インターフェース部９の挿入用の取付開口部２８のみである。

投影光出射用の開口部２５は透光部材２７が取り付けられているので、粉塵は侵入しない。
フォーカス調整用の調整穴２１は、フォーカス調整時以外、蓋部２６で覆われているので、粉塵は侵入しない。
筐体２に設けられたインターフェース部９の取付用の取付開口部２８は、インターフェース部９と取付開口部２８との間にシール部材１００が配置されているので、この間から粉塵は侵入しない。

一方、接続端子部９１の差込部９９は、外部との接続が必要であるため、外部に露出していなければならない。そして、差込部用開口部９６と差込部９９との間は、隙間なく製造するようにしても、製造誤差や嵌合誤差等で粉塵がわずかに侵入する可能性がある。
また、差込部用開口部９６と差込部９９との間が当初密着していたとしても、差込部９９に接続コードの着脱を繰り返すと隙間が生じる可能性がある。

しかし、実施形態では、筐体２内の密閉された第２空間Ｓ２内に、さらに、インターフェース基板９２の一部、及びその一部に取り付けられた接続端子部９１が収納され、外周がカバー部材９３で覆われて密閉された第１空間Ｓ１が設けられている。
すなわち、外部からの粉塵の侵入が２重で防止され、仮に差込部用開口部９６と差込部９９との間から第１空間Ｓ１内に粉塵が侵入しても、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２との間はさらに密閉されているので、粉塵が第２空間Ｓ２まで侵入する可能性は低い。
さらに、画像投影装置1の筐体２の内外において気圧差（気流）が生じた場合であっても、その変動が直接画像投影装置１の筐体内部に影響しないため、粉塵の流入を最小限に抑えることができる。

ゆえに、屋外での使用等の空気の汚れがある場所において画像投影装置１を使用しても、筐体２の内部に粉塵が侵入しない。
したがって、粉塵が制御部８のメイン基板８ａ等に付着することにより、その部分が高温になって破損する可能性が低減され、画像投影装置１の寿命が延びる。また、粉塵によって光学部品の透過率が低下し、これによって画質の劣化が発生したりする可能性が低減される。それに伴い、画像投影装置１をメンテナンスフリーで２００００Ｈ以上使用することができる。

さらに、筐体２の表面にスイッチやボタン等の操作部が設けられていないので、操作部を強く押しすぎたりすることによる故障も防止される。また、操作部が設けられていないことにより、筐体２の形状のデザインの自由度も向上する。

１：画像投影装置、２：筐体、２Ｂ：後筐体、２Ｆ：前筐体、３：放熱部、４：照明光学系、５：画像表示部、６：投影光学系、７：凹面反射鏡、８：制御部、８ｂ：通信部、９：インターフェース部、２３：筐体間シール部材、２５：開口部、２６：蓋部、２７：透光部材、２８：取付開口部、２８Ｂ：後部取付開口部、２８Ｆ：前部取付開口部、３１：吸気ファン、３２：排気ファン、３３：ヒートシンク、３３ａ：放熱フィン、５１：画像表示素子、６１：フォーカス調整部、９１：接続端子部、９２：インターフェース基板、９３：カバー部材、９３Ａ：第１カバー部材、９３Ａａ：上壁部（第１壁部）、９３Ａｂ：右壁部、９３Ａｃ：前壁部、９３Ａｄ：後壁部、９３Ａｅ：下壁部、９３Ａｆ：右挟持面、９３Ｂ：第２カバー部材、９３Ｂａ：左壁部、９３Ｂｂ：下壁部、９３Ｂｃ：左挟持面、９４：フレキシブル基板、９５：インターフェース基板、９６：差込部用開口部、９７ａ：位置決めピン、９８ａ：ピン挿入穴、９９：差込部、１００：シール部材、Ｓ１：第１空間、Ｓ２：第２空間

Claims (5)

1. 照明光を発生する照明光学系と、
   前記照明光を変調して投影光を作成する画像表示素子と、
   前記投影光を拡大する投影光学系と、
   制御部と、
   外部との接続用の差込部が設けられた接続端子部と、
   前記接続端子部と前記制御部とを接続するインターフェース基板と、
   前記接続端子部、及び前記インターフェース基板における前記接続端子部が取り付けられた部分であって、前記接続端子部における前記インターフェース基板側を覆う壁部と、前記差込部を外部から接続可能な状態で覆う第１壁部と、前記インターフェース基板の一面側を前記インターフェース基板と平行に延びる第１挟持面と、を備えた第１カバー部材と、
   前記接続端子部、及び前記インターフェース基板における前記接続端子部が取り付けられた部分であって、前記接続端子部における前記インターフェース基板とは反対側を覆う壁部と、前記インターフェース基板の他面側を前記インターフェース基板と平行に延びる第２挟持面と、を備えた第２カバー部材と、
   により構成され、前記インターフェース基板の一面側と前記第１挟持面とが当接し、前記インターフェース基板の他面側と前記第２挟持面とが当接することで、前記接続端子部、及び前記インターフェース基板における前記接続端子部が取り付けられた部分を外部から隔離された第１空間を内部に形成するカバー部材と、
   前記照明光学系、前記画像表示素子、前記投影光学系、前記制御部、前記接続端子部、前記インターフェース基板、及び前記カバー部材を、前記第１壁部が外部に露出した状態で、内部の第２空間に収納する筐体と、を備える、
   画像投影装置。
2. 前記インターフェース基板における、前記第１空間内に位置する部分から、前記第２空間へと延びる部分は、
   前記第１挟持面と、
   前記第２挟持面との間に挟持されている、
   請求項１に記載の画像投影装置。
3. 前記筐体は、前記第1壁部を保持する取付開口部を有し、
   前記カバー部材の外周を覆うとともに、前記カバー部材と前記取付開口部との間をシールするシール部材を備える、
   請求項１または２に記載の画像投影装置。
4. 放熱部が前記筐体の外部に設けられている、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の画像投影装置。
5. 前記筐体には、操作パネルが設けられていない、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の画像投影装置。

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