WO2020003870A1 - 投影装置及びその排気方法 - Google Patents

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optical system
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exhaust port
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Inventor
宏信 茅野
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富士フイルム株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor

Definitions

  • the present invention relates to a projection device and an exhaust method thereof.
  • a projection device such as a liquid crystal projector includes a light source, a light modulation element that spatially modulates light from the light source, a projection optical system that projects image light obtained by modulation by the light modulation element, and a housing that houses these.
  • Some lenses included in the projection optical system have optical characteristics that change with a change in temperature. Therefore, in order to reduce the change in the optical characteristics, the projection optical system is heated.
  • Patent Literature 1 describes a projection device capable of switching between a state in which warm air in a housing is discharged to the outside of the housing and a state in which warm air in the housing is applied to a lens to heat the lens. .
  • Patent Document 2 discloses a projection device in which a fan is provided between a light source and a lens in a housing, the lens is heated by the fan at startup, and then the wind direction is changed toward the light source to cool the light source. ing.
  • Patent Document 3 discloses a projection device that discharges air inside a housing from around a projection lens device provided in the housing.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a projection apparatus capable of achieving both heating of a projection optical system and cooling of a light source and the like, and an exhaust method thereof.
  • a projection apparatus is a projection apparatus that spatially modulates light from a light source and projects the light onto a projection surface
  • the main body includes a fan for cooling the light source and a heat source including the light source;
  • An optical unit provided so as to protrude from the portion, wherein the optical unit projects an outer peripheral member having a hollow portion connected to the inside of the main body portion, and light incident from the main body portion onto the projection surface.
  • a projection optical system disposed in the hollow portion, and formed on the outer peripheral member for discharging air inside the main body obtained by cooling the heat source by the fan and heating the projection optical system.
  • an end portion on the projection surface side of the outer peripheral member is closed by the projection optical system, and the projection optical system passes through the hollow portion from inside the main body. Flows into the exhaust port Those are warmed by air.
  • the exhaust method of the projection device includes a main body having a built-in light source and a fan for cooling a heat source including the light source, an outer peripheral member having a hollow portion connected to the inside of the main body, and light incident from the main body. And a projection optical system arranged in the hollow portion for projecting light onto a projection surface, and formed on the outer peripheral member for discharging air obtained by cooling the heat source by the fan inside the main body.
  • An exhaust unit comprising: an optical unit that includes: an exhaust port, and an exhaust unit that spatially modulates light from the light source and projects the light onto a projection surface, wherein an end of the outer peripheral member on the projection surface side is provided. Is closed by the projection optical system, and heats the projection optical system while discharging the air of the main body from the exhaust port.
  • a projection apparatus capable of balancing heating of a projection optical system and cooling of a light source and the like, and an exhaust method thereof.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an external configuration of a projector 100 which is an embodiment of a projection device of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of an internal configuration of a light source unit 11 in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an optical unit 6 of the projector 100 shown in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a modification of the optical unit 6 of the projector 100 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an optical unit 6A which is a modification of the optical unit 6 of the projector 100 shown in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a modification of the optical unit 6 of the projector 100 shown in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a modification of the optical unit 6 of the projector 100 shown in FIG.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an external configuration of a projector 100 which is an embodiment of the projection device of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of the internal configuration of the light source unit 11 of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of the optical unit 6 of the projector 100 shown in FIG. FIG. 3 shows a cross section of a surface along the optical path of light emitted from the main body 1.
  • the projector 100 includes a main body 1 and an optical unit 6 protruding from the main body 1.
  • the main body 1 has an opening 14a (see FIG. 3) for transmitting light at a portion connected to the optical unit 6, and a suction port 13 for taking in outside air into the interior at a position different from the opening 14a. It has a housing 14 (see FIG. 3) in which (see FIG. 1) is formed.
  • a light source unit 11 and a light modulation unit 12 including a light modulation element that spatially modulates light emitted from the light source unit 11 based on image data are provided inside a housing 14 of the main body 1.
  • a fan (not shown) for applying air taken in from the air inlet 13 to a heat source including the light source unit 11 and the light modulation unit 12 to cool the heat source.
  • the light source unit 11 includes an R light source 41r that is a red light source that emits red light, a G light source 41g that is a green light source that emits green light, and a B light source that is a blue light source that emits blue light.
  • R light source 41r that is a red light source that emits red light
  • G light source 41g that is a green light source that emits green light
  • B light source that is a blue light source that emits blue light.
  • a collimator lens 42b provided between the prisms 43.
  • the dichroic prism 43 is an optical member for guiding light emitted from each of the R light source 41r, the G light source 41g, and the B light source 41b to the same optical path. That is, the dichroic prism 43 transmits the red light collimated by the collimator lens 42r and emits the red light to the light modulation element 12a of the light modulation unit 12. The dichroic prism 43 reflects the green light collimated by the collimator lens 42g and emits the green light to the light modulation element 12a of the light modulation unit 12. Further, the dichroic prism 43 reflects the blue light collimated by the collimator lens 42b and emits the blue light to the light modulation element 12a of the light modulation unit 12.
  • the optical member having such a function is not limited to the dichroic prism. For example, a cross dichroic mirror may be used.
  • a light emitting element such as a laser or an LED (Light Emitting Diode) is used for each of the R light source 41r, the G light source 41g, and the B light source 41b.
  • the number of light sources included in the light source unit 11 may be one, two, or four or more.
  • the light modulation element 12a included in the light modulation unit 12 for example, a DMD (Digital Micromirror Device) is used in the configuration of the light source unit 11 in FIG.
  • a DMD Digital Micromirror Device
  • an LCOS Liquid Crystal On Silicon
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • a liquid crystal display element or the like can be used.
  • the light spatially modulated by the light modulation unit 12 passes through the opening 14 a of the housing 14 and enters the optical unit 6.
  • the optical unit 6 includes a first member 2 having a hollow portion 2A connected to the inside of the main body 1, a second member 3 having a hollow portion 3A connected to the hollow portion 2A, and a hollow portion 2A.
  • the first unit 20 is disposed, the second unit 30 is disposed in the hollow portion 3A, and the rotating mechanism 4 is provided.
  • the first member 2 is a member that covers the first unit 20.
  • the second member 3 is a member that covers the second unit 30.
  • An outer peripheral member having hollow portions 2A and 3A is constituted by the first member 2 and the second member 3.
  • the first member 2 is a member having a rectangular cross-sectional shape, and the openings 2a and 2b are formed on surfaces perpendicular to each other.
  • the first member 2 is supported by the main body 1 in a state where the opening 2a is arranged at a position facing the opening 14a of the main body 1.
  • Light emitted from the light modulation unit 12 of the main body 1 enters the hollow portion 2A of the first member 2 through the opening 14a and the opening 2a.
  • the incident direction of light incident on the hollow portion 2A from the main body 1 is defined as a direction X1.
  • the first unit 20 disposed in the hollow portion 2A of the first member 2 includes a first reflecting member 22 that reflects light incident from the main body 1 in a direction Z that is a first direction perpendicular to the direction X1.
  • a first optical system 21 including at least one lens disposed between the first reflection member 22 and the main body 1, and a housing (not shown) accommodating the first optical system 21.
  • the first reflection member 22 is constituted by, for example, a half mirror, a beam splitter, a polarizing member, or the like.
  • the rotation mechanism 4 is a mechanism for rotatably connecting the second member 3 to the first member 2.
  • the second member 3 is configured to be rotatable around a rotation axis parallel to the direction Z (specifically, an axis extending in the direction Z passing through the center of the opening 2b).
  • the second member 3 is a member having a substantially L-shaped cross section, and an opening 3 a is formed at a position facing the opening 2 b of the first member 2. Light from the main body 1 passing through the opening 2b of the first member 2 is incident on the hollow portion 3A of the second member 3 through the opening 3a.
  • the second unit 30 arranged in the hollow portion 3A of the second member 3 transmits light (light passing through the first unit 20) incident from the first member 2 in a direction that is a second direction perpendicular to the direction Z.
  • a second reflecting member 32 that reflects light to X2 a second optical system 31 including at least one lens disposed between the second reflecting member 32 and the first member 2, and a second reflecting member 32 Optics including a lens 34 arranged in a traveling direction of reflected light and light emitted from the lens 34 projected on a projection surface, and at least one lens arranged between the lens 34 and the second reflecting member 32
  • a system 33 and a housing (not shown) accommodating them are provided.
  • the lens 34 and the optical system 33 constitute a third optical system. Note that the optical system 33 is not essential and may be omitted.
  • the second reflecting member 32 is constituted by, for example, a half mirror, a beam splitter, a polarizing member, or the like.
  • the lens 34 is arranged so as to close the opening 3b formed at the end of the second member 3 on the projection surface side, and a part of the lens is exposed to the outside.
  • the light from the main body 1 incident on the second unit 30 passes through the second optical system 31, is reflected by the second reflecting member 32, travels in the direction X2, and then passes through the optical system 33. From the lens 34 toward the projection plane.
  • the first unit 20 and the second unit 30 constitute a projection optical system for projecting the light incident from the main body 1 onto the projection surface.
  • the lens 34 is a lens disposed at a position closest to the projection plane in the projection optical system.
  • the second member 3 is configured to be rotatable with respect to the first member 2. Therefore, when the second member 3 is at the rotational position shown in FIG. 3, the projection direction (direction X2) of the light projected from the lens 34 is opposite to the direction X1.
  • the projection direction (direction X2) of the light projected from the lens 34 is a direction perpendicular to the direction X1 (the direction of FIG. 3). (Front or back of the paper).
  • the projection direction (direction X2) of the light projected from the lens 34 is the same as the direction X1.
  • the projector 100 causes the rotation mechanism 4 to rotate the second member 3 which is a part of the outer peripheral member, so that the projection direction of light from the projection optical system can be changed in a plurality of directions (in the above example, four directions). ).
  • the second member 3 air inside the main body 1 (specifically, the light source unit 11 and the light modulation unit by a fan) An exhaust port 3H for discharging hot air obtained by cooling a heat source including the heat source 12 and the like is formed.
  • the direction opposite to the projection direction of the light from the lens 34 refers to a direction in which the angle with the projection direction (direction X2) exceeds 90 degrees in FIG.
  • the surface 3D of the second member 3 is constituted by an inclined surface 3B inclined toward the lens 34 side (projection direction) with respect to the surface perpendicular to the direction X2 and a surface 3C perpendicular to the direction X2. ing.
  • the inclined surface 3B is located on the back surface of the second reflecting member 32 (in other words, on the optical axis of the lens 34), and is a surface parallel to the light reflecting surface of the second reflecting member 32.
  • An exhaust port 3H is formed on the inclined surface 3B.
  • Hot air which is warm air obtained by cooling the light source unit 11 and the light modulation unit 12 by the fan inside the main body 1, flows through the opening 14 a of the housing 14 of the main body 1 through the hollow portion 2 ⁇ / b> A of the first member 2. , Flows into the hollow portion 3A of the second member 3 and is discharged from the exhaust port 3H.
  • the opening 3b formed at the projection surface side end of the second member 3 of the optical unit 6 is closed by a lens 34 constituting a projection optical system. Therefore, the warm air flowing into the hollow portion 3A and reaching the lens 34 returns to the exhaust port 3H and is discharged from the exhaust port 3H.
  • the warm air passes through the inside of the optical unit 6 and is discharged during the operation of the projector 100. For this reason, it is possible to prevent the temperature inside the main body 1 from rising, and to prevent a failure of the light source or the light modulation element 12a.
  • the lens of the projection optical system built in the optical unit 6 is heated, so that the optical characteristics of the lens are stabilized early when the projector 100 is started. be able to.
  • warm air having substantially the same temperature is always present around the projection optical system, so that a change in temperature of the projection optical system can be reduced, and the quality of a projected image can be improved. Can be.
  • the projector 100 since the front end of the optical unit 6 on the projection surface side is closed by the lens 34 of the projection optical system, the warm air that has reached the lens 34 is not discharged from this front end.
  • the air can be appropriately filled in the hollow portion 3A. Thereby, the projection optical system can be favorably heated.
  • the optical unit 6 has an optical path bent twice inside, and the space including the hollow portions 2A and 3A has an elongated configuration. In this way, the warm air passes through the elongated space and is discharged to the outside, so that the entire projection optical system can be uniformly heated.
  • the exhaust port 3H is formed on the optical axis of the lens 34.
  • the entire projection optical system can be favorably heated.
  • the exhaust port 3H is oriented in the opposite direction to the projection direction (X2) regardless of the rotational position of the second member 3 at any rotational position. For this reason, in any projection direction, it is possible to prevent the warm air from being discharged in a direction close to the projection direction (a direction formed by the projection direction at an angle of 90 degrees or less), and the projection image fluctuates due to heat. Can be prevented.
  • the warm air inside the main body 1 goes from the first member 2 to the second member 3, the warm air goes in a direction opposite to the vertical direction. According to this configuration, the warm air easily rises, so that the warm air can be efficiently exhausted from the exhaust port 3H, and the exhaust performance can be improved.
  • exhaust port 3H is formed on inclined surface 3B. Since the inclined surface 3B exists so as to intersect with the rising path of the warm air, the warm air can be efficiently discharged, and the exhaust performance can be improved.
  • all of the surfaces 3D may be surfaces perpendicular to the direction X2. Even in this case, since the exhaust port 3H is formed on the vertical surface, the warm air can be discharged in the direction opposite to the projection direction. By making the surface 3D have the inclined surface 3B as shown in FIG. 3, the size of the optical unit 6 can be reduced.
  • an exhaust port 3H may be formed on the surface 3C as shown in FIG. Also in the configuration of FIG. 4, it is possible to discharge warm air in a direction opposite to the projection direction. According to the configuration of FIG. 4, the exhaust can be performed in a direction different from the projection direction by 180 degrees, and the fluctuation of the projection image can be more reliably prevented.
  • the optical unit 6 of the projector 100 bends the light from the main body 1 twice before projecting it on the projection surface. However, the optical unit 6 bends the light from the main body 1 once and projects it on the projection surface. You may do it.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an optical unit 6A which is a modification of the optical unit 6 of the projector 100 shown in FIG.
  • the optical unit 6A shown in FIG. 5 has the same configuration as the optical unit 6 except that the first member 2 is omitted and the second member 3 is rotatably connected to the main body 1 by the rotating mechanism 4. It is.
  • the second member 3 of the optical unit 6A is configured to be rotatable by the rotation mechanism 4 around a rotation axis parallel to a direction Z which is an incident direction of light incident from the main body 1. That is, the optical unit 6A has a configuration in which the projection direction can be changed to a plurality of directions by rotating the entire outer peripheral member. Even in the projector 100 having the optical unit 6A, since the warm air is discharged in the direction opposite to the projection direction, the fluctuation of the projected image can be prevented.
  • the direction Z is the incident direction of light from the main body 1, and the direction X2 is the first direction perpendicular to the incident direction.
  • the second reflecting member 32 constitutes a first reflecting member
  • the second optical system 31 constitutes a first optical system
  • the optical system 33 and the lens 34 constitute a second optical system.
  • the optical unit 6 and the optical unit 6A described above may not have the rotation mechanism 4. Also in this case, the effect of heating the projection optical system while discharging the warm air and stabilizing the optical characteristics can be obtained.
  • the exhaust port 3H is formed in the second member 3, but is not limited to this.
  • the exhaust port 3 ⁇ / b> H may be formed in a portion of the first member 2 on the back surface of the first reflection member 22.
  • an exhaust port 3H may be formed on the upper surface of the second member 3, for example, in the direction Z. Even with the configuration shown in FIG. 7, it is possible to discharge warm air while heating the entire projection optical system.
  • the housing 14 of the main body 1 of the projector 100 has no opening other than the inlet 13 and the opening 14a in order to move most of the warm air into the optical units 6 and 6A.
  • a small opening an opening sufficiently smaller than the exhaust port 3H of the optical units 6 and 6A through which the warm air is discharged may be formed in the housing 14.
  • a projection device that spatially modulates light from a light source and projects the light on a projection surface
  • a main body portion incorporating a fan for cooling the light source and a heat source including the light source
  • An optical unit protruding from the main body, The optical unit, an outer peripheral member having a hollow portion connected to the inside of the main body portion, a projection optical system arranged in the hollow portion for projecting light incident from the main body portion on the projection surface, An exhaust port formed in the outer peripheral member for discharging air inside the main body obtained by cooling the heat source by a fan and heating the projection optical system, An end of the outer peripheral member on the projection surface side is closed by the projection optical system, A projection apparatus wherein the projection optical system is heated by air flowing from inside the main body to the exhaust port through the hollow portion.
  • the projection optical system includes: a first reflecting member that reflects light incident from the main body in a first direction perpendicular to the light incident direction; And a second optical system disposed closer to the traveling direction of light reflected by the first reflection member than the first reflection member.
  • the projection device further, a second reflecting member that reflects light passing through the second optical system in a second direction perpendicular to the traveling direction of the light, the second reflecting member than the second reflecting member A third optical system disposed on the side of the traveling direction of the light reflected by the second reflecting member.
  • the projection device is formed on a surface of the outer peripheral member that faces in a direction opposite to a projection direction of light by the projection optical system,
  • the projection device wherein the surface of the outer peripheral member includes an inclined surface inclined toward the projection direction with respect to a surface perpendicular to the projection direction, and the exhaust port is formed on the inclined surface.
  • the present invention is highly convenient and effective when applied to a projector or the like.

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Abstract

投影光学系の加温と光源等の冷却とを両立させることのできる投影装置とその排気方法を提供する。　プロジェクタ１００は、光源を冷却するためのファンを内蔵する本体部１と、本体部１から突出して設けられた光学ユニット６と、を備える。光学ユニット６は、本体部１の内部と繋がる中空部２Ａ，３Ａを有する第一部材２及び第二部材３と、本体部１から入射される光を投影面に投影するための中空部２Ａ，３Ａに配置された投影光学系と、ファンによって熱源を冷却して得られる本体部１の内部の空気を排出し且つ投影光学系を加温するための第二部材３に形成された排気口３Ｈと、を有する。第一部材２及び第二部材３の投影面側の端部は投影光学系のレンズ３４によって閉じられており、投影光学系は、本体部１の内部から中空部２Ａ，３Ａを通って排気口３Ｈに流れる空気によって加温される。

Description

投影装置及びその排気方法
　本発明は、投影装置及びその排気方法に関する。
　液晶プロジェクタ等の投影装置は、光源と、光源からの光を空間変調する光変調素子と、光変調素子により変調して得られた画像光を投影する投影光学系と、これらを収容する筐体と、を備えるのが一般的である。投影光学系に含まれるレンズには、温度変化によって光学特性が変化するものがある。そこで、この光学特性の変化を減らすために、投影光学系を加温することが行われている。
　特許文献１には、筐体内の温風を筐体の外に排出する状態と、筐体内の温風をレンズに当ててレンズを加温する状態とを切り替え可能な投影装置が記載されている。
　特許文献２には、筐体内の光源とレンズの間にファンが設けられ、起動時にはファンによってレンズを加温し、その後、光源に向けて風向きを変更して光源を冷却する投影装置が記載されている。
　特許文献３には、筐体に設けられた投射レンズ装置の周囲から筐体内部の空気が排出される投影装置が記載されている。
日本国特開２００４－２６４５７０号公報 日本国特開２００５－３３１７９０号公報 日本国特開２０１３－１２０２４９号公報
　特許文献１に記載の投影装置は、レンズを加温している間は筐体外部に温風が排出されず、筐体内部が高温になる。このため、光源又は光変調素子の劣化等のリスクが高まる。
　特許文献２に記載の投影装置は、レンズを加温しているときと、光源を冷却しているときとにおける筐体内部の空気の排出経路が不明である。このため、レンズを加温しているときに筐体内部が高温になる可能性がある。
　特許文献３に記載の投影装置は、筐体内の温風が、投射レンズ装置が露出する筐体の側面から排出され、投射レンズ装置の周囲からは冷風が排出される。このため、投射レンズ装置を加温することはできない。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、投影光学系の加温と光源等の冷却とを両立させることのできる投影装置とその排気方法を提供することを目的とする。
　本発明の投影装置は、光源からの光を空間変調して投影面に投影する投影装置であって、上記光源及び上記光源を含む熱源を冷却するためのファンを内蔵する本体部と、上記本体部から突出して設けられた光学ユニットと、を備え、上記光学ユニットは、上記本体部の内部と繋がる中空部を有する外周部材と、上記本体部から入射される光を上記投影面に投影するための上記中空部に配置された投影光学系と、上記ファンによって上記熱源を冷却して得られる上記本体部の内部の空気を排出し且つ上記投影光学系を加温するための上記外周部材に形成された排気口と、を有し、上記外周部材の上記投影面側の端部は上記投影光学系によって閉じられており、上記投影光学系は、上記本体部の内部から上記中空部を通って上記排気口に流れる空気によって加温されるものである。
　本発明の投影装置の排気方法は、光源及び上記光源を含む熱源を冷却するためのファンを内蔵する本体部と、上記本体部の内部と繋がる中空部を有する外周部材、上記本体部から入射される光を投影面に投影するための上記中空部に配置された投影光学系、及び上記本体部の内部の上記ファンによって上記熱源を冷却して得られる空気を排出するための上記外周部材に形成された排気口、を含む光学ユニットと、を有し、上記光源からの光を空間変調して投影面に投影する投影装置の排気方法であって、上記外周部材の上記投影面側の端部は上記投影光学系によって閉じられており、上記本体部の上記空気を上記排気口から排出しながら、上記投影光学系を加温するものである。
　本発明によれば、投影光学系の加温と光源等の冷却とを両立させることのできる投影装置とその排気方法を提供することができる。
本発明の投影装置の一実施形態であるプロジェクタ１００の外観構成を示す模式図である。 図１の光源ユニット１１の内部構成の一例を示す模式図である。 図１に示すプロジェクタ１００の光学ユニット６の断面模式図である。 図１に示すプロジェクタ１００の光学ユニット６の変形例の断面模式図である。 図１に示すプロジェクタ１００の光学ユニット６の変形例である光学ユニット６Ａの断面模式図である。 図１に示すプロジェクタ１００の光学ユニット６の変形例の断面模式図である。 図１に示すプロジェクタ１００の光学ユニット６の変形例の断面模式図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の投影装置の一実施形態であるプロジェクタ１００の外観構成を示す模式図である。図２は、図１の光源ユニット１１の内部構成の一例を示す模式図である。図３は、図１に示すプロジェクタ１００の光学ユニット６の断面模式図である。図３は、本体部１から出射される光の光路に沿った面での断面を示している。
　図１に示すように、プロジェクタ１００は、本体部１と、本体部１から突出して設けられた光学ユニット６と、を備える。
　本体部１は、光学ユニット６と連結される部分に光を通すための開口１４ａ（図３参照）が形成され、この開口１４ａとは別の位置に、外気を内部に取り込むための吸気口１３（図１参照）が形成された筐体１４（図３参照）を有する。
　本体部１の筐体１４の内部には、図１に示すように、光源ユニット１１と、光源ユニット１１から出射される光を画像データに基づいて空間変調する光変調素子を含む光変調ユニット１２と、吸気口１３から取り込んだ空気を、光源ユニット１１及び光変調ユニット１２等を含む熱源に当ててこの熱源を冷却するための図示省略のファンと、が設けられている。
　図２に示す例では、光源ユニット１１は、赤色光を出射する赤色光源であるＲ光源４１ｒと、緑色光を出射する緑色光源であるＧ光源４１ｇと、青色光を出射する青色光源であるＢ光源４１ｂと、ダイクロイックプリズム４３と、Ｒ光源４１ｒとダイクロイックプリズム４３の間に設けられたコリメータレンズ４２ｒと、Ｇ光源４１ｇとダイクロイックプリズム４３の間に設けられたコリメータレンズ４２ｇと、Ｂ光源４１ｂとダイクロイックプリズム４３の間に設けられたコリメータレンズ４２ｂと、を備えている。
　ダイクロイックプリズム４３は、Ｒ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及びＢ光源４１ｂの各々から出射される光を同一光路に導くための光学部材である。すなわち、ダイクロイックプリズム４３は、コリメータレンズ４２ｒによって平行光化された赤色光を透過させて光変調ユニット１２の光変調素子１２ａに出射する。また、ダイクロイックプリズム４３は、コリメータレンズ４２ｇによって平行光化された緑色光を反射させて光変調ユニット１２の光変調素子１２ａに出射する。さらに、ダイクロイックプリズム４３は、コリメータレンズ４２ｂによって平行光化された青色光を反射させて光変調ユニット１２の光変調素子１２ａに出射する。このような機能を持つ光学部材としては、ダイクロイックプリズムに限らない。例えば、クロスダイクロイックミラーを用いてもよい。
　Ｒ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及びＢ光源４１ｂは、それぞれ、レーザ又はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子が用いられる。光源ユニット１１に含まれる光源の数は１つ、２つ、又は４つ以上であってもよい。
　光変調ユニット１２に含まれる光変調素子１２ａは、図２の光源ユニット１１の構成であればＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）が例えば用いられる。光変調素子１２ａとしては、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ　ｃｒｙｓｔａｌ　ｏｎ　ｓｉｌｉｃｏｎ）、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子、又は液晶表示素子等を用いることもできる。光変調ユニット１２によって空間変調された光は、筐体１４の開口１４ａを通過して光学ユニット６に入射される。
　図３に示すように、光学ユニット６は、本体部１の内部と繋がる中空部２Ａを有する第一部材２と、中空部２Ａと繋がる中空部３Ａを有する第二部材３と、中空部２Ａに配置された第一ユニット２０と、中空部３Ａに配置された第二ユニット３０と、回転機構４と、を備える。
　第一部材２は、第一ユニット２０を覆う部材である。第二部材３は、第二ユニット３０を覆う部材である。第一部材２と第二部材３によって中空部２Ａ，３Ａを有する外周部材が構成されている。
　第一部材２は、断面外形が矩形の部材であり、開口２ａと開口２ｂが互いに垂直な面に形成されている。第一部材２は、本体部１の開口１４ａと対面する位置に開口２ａが配置される状態にて、本体部１によって支持されている。本体部１の光変調ユニット１２から出射された光は、開口１４ａ及び開口２ａを通って第一部材２の中空部２Ａに入射される。本体部１から中空部２Ａに入射される光の入射方向を方向Ｘ１と定義する。
　第一部材２の中空部２Ａに配置された第一ユニット２０は、本体部１から入射される光を方向Ｘ１に垂直な第一の方向である方向Ｚに反射させる第一の反射部材２２と、第一の反射部材２２と本体部１の間に配置された少なくとも１つのレンズを含む第一の光学系２１と、これらを収容する図示省略の筐体と、を備える。
　第一の反射部材２２は、例えばハーフミラー、ビームスプリッター、又は偏光部材等によって構成される。
　本体部１から第一部材２に入射された方向Ｘ１に進む光は、第一の光学系２１を通過した後、第一の反射部材２２によって反射されて方向Ｚに進む。第一部材２には、第一の反射部材２２にて反射した光の光路上に開口２ｂが形成されており、この反射した光は開口２ｂを通過して第二部材３の中空部３Ａへと進む。
　回転機構４は、第一部材２に対して第二部材３を回転自在に連結する機構である。この回転機構４によって、第二部材３は、方向Ｚに平行な回転軸（具体的には、開口２ｂの中心を通る方向Ｚに延びる軸）の回りに回転自在に構成されている。
　第二部材３は、断面外形が略Ｌ字状の部材であり、第一部材２の開口２ｂと対面する位置に開口３ａが形成されている。第一部材２の開口２ｂを通過した本体部１からの光は、この開口３ａを通って第二部材３の中空部３Ａに入射される。
　第二部材３の中空部３Ａに配置された第二ユニット３０は、第一部材２から入射される光（第一ユニット２０を通過した光）を方向Ｚに垂直な第二の方向である方向Ｘ２に反射させる第二の反射部材３２と、第二の反射部材３２と第一部材２の間に配置された少なくとも１つのレンズを含む第二の光学系３１と、第二の反射部材３２により反射された光の進行方向に配置され、ここから出射される光が投影面に投影されるレンズ３４と、レンズ３４と第二の反射部材３２の間に配置された少なくとも１つのレンズを含む光学系３３と、これらを収容する図示省略の筐体と、を備える。レンズ３４と光学系３３によって第三の光学系が構成される。なお、光学系３３は必須ではなく省略されてもよい。
　第二の反射部材３２は、例えばハーフミラー、ビームスプリッター、又は偏光部材等によって構成される。
　レンズ３４は、第二部材３の投影面側の端部に形成された開口３ｂを塞ぐ形で配置されており、その一部が外部に露出した状態となっている。
　第二ユニット３０に入射した本体部１からの光は、第二の光学系３１を通過した後、第二の反射部材３２にて反射されて方向Ｘ２に進み、その後、光学系３３を通過してレンズ３４から投影面に向けて投影される。
　このように、第一ユニット２０と第二ユニット３０は、本体部１から入射される光を投影面に投影するための投影光学系を構成している。レンズ３４は、この投影光学系のうちの投影面に最も近い位置に配置されたレンズである。
　光学ユニット６では、第二部材３が第一部材２に対して回転自在に構成されている。このため、第二部材３が図３に示す回転位置にあるときには、レンズ３４から投影される光の投影方向（方向Ｘ２）は、方向Ｘ１の反対方向となる。また、第二部材３が、例えば図３の状態に対し９０度回転した位置にあるときには、レンズ３４から投影される光の投影方向（方向Ｘ２）は、方向Ｘ１に垂直な方向（図３の紙面の手前方向又は奥方向）となる。また、第二部材３が、例えば図３の状態に対し１８０度回転した位置にあるときには、レンズ３４から投影される光の投影方向（方向Ｘ２）は、方向Ｘ１と同じ方向となる。
　このように、プロジェクタ１００は、回転機構４によって外周部材の一部である第二部材３を回転させることで、投影光学系からの光の投影方向を複数の方向（上記の例では４つの方向）に変えることができるようになっている。
　第二部材３において、レンズ３４からの光の投影方向（方向Ｘ２）の反対方向を向く面３Ｄには、本体部１の内部の空気（具体的には、ファンによって光源ユニット１１及び光変調ユニット１２等を含む熱源を冷却して得られた温風）を排出するための排気口３Ｈが形成されている。レンズ３４からの光の投影方向の反対方向とは、図３において、投影方向（方向Ｘ２）とのなす角度が９０度を超える方向のことを言う。
　第二部材３の面３Ｄは、方向Ｘ２に垂直な面を基準としてこの面に対しレンズ３４側（投影方向）に向かって傾斜する傾斜面３Ｂと、方向Ｘ２に垂直な面３Ｃとによって構成されている。
　傾斜面３Ｂは、第二の反射部材３２の背面（言い換えると、レンズ３４の光軸上）に位置しており、第二の反射部材３２の光反射面に平行な面となっている。この傾斜面３Ｂに排気口３Ｈが形成されている。
　以上のように構成されたプロジェクタ１００における本体部１の内部の空気の排気動作について説明する。本体部１の内部のファンによって光源ユニット１１及び光変調ユニット１２を冷却して得られた温かい空気である温風は、本体部１の筐体１４の開口１４ａから第一部材２の中空部２Ａを経由して、第二部材３の中空部３Ａに流れ込み、排気口３Ｈから排出される。
　光学ユニット６の第二部材３の投影面側の端部に形成された開口３ｂは、投影光学系を構成するレンズ３４によって閉じられている。このため、中空部３Ａに流入してレンズ３４まで到達した温風は、排気口３Ｈの方向に戻って排気口３Ｈから排出される。
　以上のプロジェクタ１００によれば、光学ユニット６に排気口３Ｈがあるため、プロジェクタ１００の作動中は、温風が光学ユニット６の内部を通過してから排出される。このため、本体部１の内部の温度上昇を防いで、光源又は光変調素子１２ａ等の故障を防ぐことができる。また、この温風が排気口３Ｈから排出される過程において、光学ユニット６に内蔵されている投影光学系のレンズが加温されるため、プロジェクタ１００の起動時にレンズの光学特性を早期に安定させることができる。また、プロジェクタ１００の作動中は、ほぼ同じ温度の温風が投影光学系の回りに常時存在する状態となるため、投影光学系の温度変化を減らすことができ、投影画像の品質を向上させることができる。
　また、プロジェクタ１００によれば、光学ユニット６の投影面側の先端が投影光学系のレンズ３４によって閉じられているため、レンズ３４まで到達した温風がこの先端から排出されることはなく、温風を中空部３Ａ内に適度に充満させることができる。これにより、投影光学系の加温を良好に行うことができる。
　光学ユニット６は、内部にて光路を２回屈曲させており、中空部２Ａ，３Ａを合わせた空間は細長い構成となっている。このように、細長い空間内を温風が通って外部に排出されることで、投影光学系の全体を均一に加温することが可能となる。
　また、プロジェクタ１００では、排気口３Ｈがレンズ３４の光軸上に形成されている。このように、光学ユニット６の投影面側の先端に近い位置に排気口３Ｈが配置されることで、投影光学系の全体を良好に加温することができる。
　また、プロジェクタ１００では、第二部材３がどの回転位置にあっても、排気口３Ｈが投影方向（Ｘ２）の反対方向を向いた状態となる。このため、どの投影方向であっても、温風が投影方向に近い方向（投影方向とのなす角度が９０度以下となる方向）に排出されるのを防いで、熱によって投影画像に揺らぎが生じるのを防ぐことができる。
　また、プロジェクタ１００によれば、本体部１の内部の温風は、第一部材２から第二部材３に向かうときに、鉛直方向の反対方向に向かう。この構成によれば、温かい空気は上昇しやすいため、排気口３Ｈから温風を効率よく排気することができ、排気性能を向上させることができる。
　また、プロジェクタ１００では、排気口３Ｈが傾斜面３Ｂに形成されている。傾斜面３Ｂは、温風の上昇経路に交差する形で存在するため、温風の排出を効率よく行うことができ、排気性能を向上させることができる。
　なお、プロジェクタ１００の光学ユニット６において、面３Ｄが全て方向Ｘ２に垂直な面となっていてもよい。この場合でも、この垂直な面に排気口３Ｈが形成されることで、投影方向の反対方向に向けて温風の排出を行うことができる。図３に示したように面３Ｄが傾斜面３Ｂを有する構成とすることで、光学ユニット６の小型化が可能である。
　また、プロジェクタ１００の光学ユニット６において、図４に示すように、面３Ｃに排気口３Ｈが形成されていてもよい。図４の構成でも、投影方向の反対方向に向けて温風の排出を行うことができる。図４の構成によれば、投影方向に対して１８０度方向の異なる方向に排気を行うことができ、投影画像の揺らぎをより確実に防ぐことができる。
　また、プロジェクタ１００の光学ユニット６は、本体部１からの光を２回屈曲させてから投影面に投影するものとしたが、本体部１からの光を１回屈曲させてから投影面に投影するものとしてもよい。
　図５は、図１に示すプロジェクタ１００の光学ユニット６の変形例である光学ユニット６Ａの断面模式図である。図５に示す光学ユニット６Ａは、第一部材２が削除され、第二部材３が回転機構４によって本体部１に対し回転自在に連結されている点を除いては、光学ユニット６と同じ構成である。
　この光学ユニット６Ａの第二部材３は、回転機構４によって、本体部１から入射される光の入射方向である方向Ｚに平行な回転軸の回りに回転自在に構成されている。つまり、光学ユニット６Ａは、外周部材の全体を回転させて投影方向を複数の方向に変えることのできる構成である。この光学ユニット６Ａを有するプロジェクタ１００であっても、投影方向と反対方向に温風の排出が行われるため、投影画像の揺らぎを防ぐことができる。
　光学ユニット６Ａにおいては、方向Ｚが本体部１からの光の入射方向となり、方向Ｘ２が、この入射方向に垂直な第一の方向となる。また、第二の反射部材３２が第一の反射部材を構成し、第二の光学系３１が第一の光学系を構成し、光学系３３及びレンズ３４が第二の光学系を構成する。
　ここまで説明した光学ユニット６と光学ユニット６Ａは、回転機構４を持たないものとしてもよい。この場合でも、温風を排出しながら投影光学系を加温して光学特性を安定化させる効果を得ることができる。
　また、光学ユニット６と光学ユニット６Ａでは、排気口３Ｈが第二部材３に形成されているが、これに限らない。光学ユニット６であれば、例えば図６に示すように、排気口３Ｈは、第一部材２の第一の反射部材２２の背面の部分に形成されていてもよい。
　図６の構成であっても、温風の一部は第二部材３の中空部３Ａに流入してから排気口３Ｈに戻って排出されることになる。このため、投影光学系を加温することが可能である。また、図６の構成において回転機構４が省略された場合には、投影方向と反対方向に温風が排出されることになるため、投影画像が熱によって揺らぐのを防ぐことができる。
　また、光学ユニット６であれば、図７に示すように、第二部材３の例えば方向Ｚの上側の面に排気口３Ｈが形成されていてもよい。図７の構成であっても、投影光学系の全体を加温しつつ、温風の排出が可能である。
　また、プロジェクタ１００の本体部１の筐体１４には、温風の大部分を光学ユニット６，６Ａの内部に移動させるために、吸気口１３と開口１４ａ以外に開口はないことが好ましいが、結果的に温風が排出されるような小さな開口（光学ユニット６，６Ａの排気口３Ｈよりも十分に小さい開口）が筐体１４に形成されていてもよい。
　以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。
（１）
　光源からの光を空間変調して投影面に投影する投影装置であって、
　上記光源及び上記光源を含む熱源を冷却するためのファンを内蔵する本体部と、
　上記本体部から突出して設けられた光学ユニットと、を備え、
　上記光学ユニットは、上記本体部の内部と繋がる中空部を有する外周部材と、上記本体部から入射される光を上記投影面に投影するための上記中空部に配置された投影光学系と、上記ファンによって上記熱源を冷却して得られる上記本体部の内部の空気を排出し且つ上記投影光学系を加温するための上記外周部材に形成された排気口と、を有し、
　上記外周部材の上記投影面側の端部は上記投影光学系によって閉じられており、
　上記投影光学系は、上記本体部の内部から上記中空部を通って上記排気口に流れる空気によって加温される投影装置。
（２）
　（１）記載の投影装置であって、
　上記投影光学系は、上記本体部から入射される光を、上記光の入射方向に垂直な第一の方向に反射させる第一の反射部材と、上記第一の反射部材と上記本体部の間に配置された第一の光学系と、上記第一の反射部材よりも上記第一の反射部材により反射された光の進行方向側に配置された第二の光学系と、を有する投影装置。
（３）
　（２）記載の投影装置であって、
　上記投影光学系は、更に、上記第二の光学系を通過した光をその光の進行方向に垂直な第二の方向に反射させる第二の反射部材と、上記第二の反射部材よりも上記第二の反射部材により反射された光の進行方向側に配置された第三の光学系と、を有する投影装置。
（４）
　（２）又は（３）記載の投影装置であって、
　上記排気口は、上記投影光学系による光の投影方向と反対方向を向く上記外周部材の面に形成されている投影装置。
（５）
　（４）記載の投影装置であって、
　上記排気口は、上記投影光学系のうちの上記投影面に最も近い位置にあるレンズの光軸上に形成されている投影装置。
（６）
　（３）記載の投影装置であって、
　上記排気口は、上記投影光学系による光の投影方向と反対方向を向く上記外周部材の面に形成されており、
　上記外周部材における上記面は、上記投影方向に垂直な面に対して上記投影方向に向かって傾斜する傾斜面を含み、上記傾斜面に上記排気口が形成されている投影装置。
（７）
　（６）記載の投影装置であって、
　上記傾斜面は、上記第二の反射部材の背面にあり、且つ、上記第二の反射部材における光の反射面に平行である投影装置。
（８）
　光源及び上記光源を含む熱源を冷却するためのファンを内蔵する本体部と、上記本体部の内部と繋がる中空部を有する外周部材、上記本体部から入射される光を投影面に投影するための上記中空部に配置された投影光学系、及び上記本体部の内部の上記ファンによって上記熱源を冷却して得られる空気を排出するための上記外周部材に形成された排気口、を含む光学ユニットと、を有し、上記光源からの光を空間変調して投影面に投影する投影装置の排気方法であって、
　上記外周部材の上記投影面側の端部は上記投影光学系によって閉じられており、
　上記本体部の上記空気を上記排気口から排出しながら、上記投影光学系を加温する投影装置の排気方法。
　以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
　なお、本出願は、２０１８年６月２５日出願の日本特許出願（特願２０１８－１２０１９６）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
　本発明は、プロジェクタ等に適用して利便性が高く、有効である。
１００　プロジェクタ
１　本体部
２　第一部材
２ａ，２ｂ　開口
２Ａ　中空部
２０　第一ユニット
２１　第一の光学系
２２　第一の反射部材
３　第二部材
３ａ，２ｂ　開口
３Ｂ　傾斜面
３Ｃ，３Ｄ　面
３Ｈ　排気口
３Ａ　中空部
３０　第二ユニット
３１　第二の光学系
３２　第二の反射部材
３３　光学系
３４　レンズ
４　回転機構
６，６Ａ　光学ユニット
１１　光源ユニット
４１ｒ　Ｒ光源
４１ｇ　Ｇ光源
４１ｂ　Ｂ光源
４２ｒ、４２ｇ、４２ｂ　コリメータレンズ
４３　ダイクロイックプリズム
１２　光変調ユニット
１２ａ　光変調素子
１３　吸気口
１４　筐体
１４ａ　開口

Claims (8)

  1. 　光源からの光を空間変調して投影面に投影する投影装置であって、
    　前記光源及び前記光源を含む熱源を冷却するためのファンを内蔵する本体部と、
    　前記本体部から突出して設けられた光学ユニットと、を備え、
    　前記光学ユニットは、前記本体部の内部と繋がる中空部を有する外周部材と、前記本体部から入射される光を前記投影面に投影するための前記中空部に配置された投影光学系と、前記ファンによって前記熱源を冷却して得られる前記本体部の内部の空気を排出し且つ前記投影光学系を加温するための前記外周部材に形成された排気口と、を有し、
    　前記外周部材の前記投影面側の端部は前記投影光学系によって閉じられており、
    　前記投影光学系は、前記本体部の内部から前記中空部を通って前記排気口に流れる空気によって加温される投影装置。
  2. 　請求項１記載の投影装置であって、
    　前記投影光学系は、前記本体部から入射される光を、前記光の入射方向に垂直な第一の方向に反射させる第一の反射部材と、前記第一の反射部材と前記本体部の間に配置された第一の光学系と、前記第一の反射部材よりも前記第一の反射部材により反射された光の進行方向側に配置された第二の光学系と、を有する投影装置。
  3. 　請求項２記載の投影装置であって、
    　前記投影光学系は、更に、前記第二の光学系を通過した光を当該光の進行方向に垂直な第二の方向に反射させる第二の反射部材と、前記第二の反射部材よりも前記第二の反射部材により反射された光の進行方向側に配置された第三の光学系と、を有する投影装置。
  4. 　請求項２又は３記載の投影装置であって、
    　前記排気口は、前記投影光学系による光の投影方向と反対方向を向く前記外周部材の面に形成されている投影装置。
  5. 　請求項４記載の投影装置であって、
    　前記排気口は、前記投影光学系のうちの前記投影面に最も近い位置にあるレンズの光軸上に形成されている投影装置。
  6. 　請求項３記載の投影装置であって、
    　前記排気口は、前記投影光学系による光の投影方向と反対方向を向く前記外周部材の面に形成されており、
    　前記外周部材における前記面は、前記投影方向に垂直な面に対して前記投影方向に向かって傾斜する傾斜面を含み、前記傾斜面に前記排気口が形成されている投影装置。
  7. 　請求項６記載の投影装置であって、
    　前記傾斜面は、前記第二の反射部材の背面にあり、且つ、前記第二の反射部材における光の反射面に平行である投影装置。
  8. 　光源及び前記光源を含む熱源を冷却するためのファンを内蔵する本体部と、前記本体部の内部と繋がる中空部を有する外周部材、前記本体部から入射される光を投影面に投影するための前記中空部に配置された投影光学系、及び前記本体部の内部の前記ファンによって前記熱源を冷却して得られる空気を排出するための前記外周部材に形成された排気口、を含む光学ユニットと、を有し、前記光源からの光を空間変調して投影面に投影する投影装置の排気方法であって、
    　前記外周部材の前記投影面側の端部は前記投影光学系によって閉じられており、
    　前記本体部の前記空気を前記排気口から排出しながら、前記投影光学系を加温する投影装置の排気方法。
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