JP2006091464A - 画像生成装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】
画像生成装置の製造時において、作業者の労力の軽減、製造時間の短縮を図り、製品の信頼性を確保することができる画像生成装置及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】
ベース部材2の開口2aの内周面に当接する保持部材5の当接面5caが曲面形状でなるので、その当接面5caを開口2aの内周面に当接させた状態で、作業者は、調整ネジ7、8,9によって、ベース部材2に対して保持部材5を自由な角度や位置に調整することができる。
【選択図】図3
画像生成装置の製造時において、作業者の労力の軽減、製造時間の短縮を図り、製品の信頼性を確保することができる画像生成装置及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】
ベース部材2の開口2aの内周面に当接する保持部材5の当接面5caが曲面形状でなるので、その当接面5caを開口2aの内周面に当接させた状態で、作業者は、調整ネジ7、8,9によって、ベース部材2に対して保持部材5を自由な角度や位置に調整することができる。
【選択図】図3
Description
本発明は、光を投射して画像を生成し、表示するプロジェクタ等の画像生成装置及びその製造方法に関する。
従来から、光を投射して画像を生成し、スクリーン等に表示するプロジェクタがある。一般的に、プロジェクタはランプを光源とし、このランプから発せられた光を例えば液晶等の変調素子で変調して画像を生成し、各種のレンズを用いてその生成された画像をスクリーン等に投影する(例えば、特許文献1参照。)。
特開平05−289050号公報(図1)
ところで、プロジェクタから投射される画像は、その投射の向きによっては正しく画像が表示されないことがある。特に、このようなプロジェクタを複数並べて、より高画質の2次元画像や、立体画像を生成する技術が提案されているが、この場合、各プロジェクタによる投影方向を所定の微妙な角度に調整する必要がある。かかる角度調整を行うために、現状においては、精密ステージに設けられた保持機構でプロジェクタを保持させ、ステージ上のX及びY方向の移動調整や、回転調整等を行っている。また、画像サイズを調整するために、Z方向(投射方向に沿った方向)にも調整するが、その際に作業者は、プロジェクタが宙吊り状態で不安定な状態でベース部材にネジ等で装着している。このような角度調整は、各プロジェクタ1つ1つについて行われているため、大変な手間を要する。
さらに、当該調整後に実際にプロジェクタを使用していると、プロジェクタの経時変化や外力によって、ベース部材に対するプロジェクタの位置がずれるという欠点がある。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、画像生成装置の製造時において、作業者の労力の軽減、製造時間の短縮を図り、製品の信頼性を確保することができる画像生成装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明に係る画像生成装置は、ベース部材と、画像を生成するために光を変調する変調素子と、前記変調素子で変調された光を投射するための光学系とを有する光投射機構と、前記ベース部材に当接可能な曲面形状でなる当接面を有し、前記光投射機構を保持する保持部材と、前記保持部材に設けられ、前記当接面が前記ベース部材に当接された状態で、前記ベース部材に対する前記保持部材の位置を調整可能な調整機構と、前記調整機構により前記保持部材の位置が調整された状態で、前記ベース部材と前記保持部材とを固定する固定機構とを具備する。
本発明では、ベース部材に当接する保持部材の当接面が曲面形状でなるので、その当接面をベース部材に当接させた状態で、作業者は、調整機構により保持部材を自由な角度や位置に調整することができる。また、例えば光投射機構を保持する保持部材を複数用いて画像を生成する装置であっても、本発明では、この調整機構は保持部材に設けられているので、それら保持部材の1つ1つの位置を容易に調整することができる。さらに、保持部材の位置が調整された後は、固定機構によってベース部材に固定されるので、一度調整が終われば、保持部材の位置がずれることはない。したがって、作業者の労力の軽減、製造時間の短縮を図り、製品の信頼性を確保することができる。
ここで、ベース部材に対する前記保持部材の位置とは、例えば、ベース部材を基準とした光投射機構による投射角度、あるいは、ベース部材を基準とした投射の方向における前後位置等である。調整機構と固定機構とは、物理的に独立した別々の機構であってもよいし、または、少なくとも1つの部材やシステムを共有する機構であってもよい。以下、同様である。
本発明の一の形態によれば、前記当接面は、球面、楕円面、双曲面、または、これら少なくとも1つの組み合わせでなる面である。当接面が球面とされることにより、保持部材の動きがより自由になる。また、当接面が、楕円面、双曲面とされることにより、例えば以下のような作用効果を奏する。例えば、楕円面、双曲面の曲率が第1の曲率と、当該第1の曲率より大きい第2の曲率を有する場合に、その大きい曲率(第2の曲率)の面にベース部材に当接させるようにすれば、曲率が小さい第1の曲率の面にはベース部材が当接しにくくなる。すなわち、第1の曲率の面にはベース部材が当接しにくくなるので、その作業者による位置調整中に、不意に保持部材の位置がずれてしまうというようなことを防止することができる。これにより、作業者の労力がさらに軽減される。双曲面とは、双曲線状の面である。
本発明の一の形態によれば、前記保持部材は、内部に前記光学系を収容し、前記光学系の光軸に沿って延設された筒部と、前記筒部の周りに設けられ、前記当接面として球面、楕円面、双曲面、または、これら少なくとも1つの組み合わせでなる面とを有する。特に、当接面は、筒部の周りであって前記光軸にほぼ垂直な一面内で設けられるようにすればよい。この場合、前記当接面は、連続的または間欠的に設けられるようにしてもよい。
本発明の一の形態によれば、前記保持部材は、前記光学系の光軸にほぼ垂直な方向に第1の幅を有し、前記変調素子を内部に収容する収容部と、前記光軸に沿って延設され、前記第1の幅の方向に該第1の幅より狭い第2の幅を有し、前記光学系を内部に収容する筒部とを有し、前記調整機構は、前記第2の幅より広い間隔をあけて前記収容部にそれぞれ装着され、前記ベース部材と前記収容部との間隔を調整する少なくとも2つの調整ネジを有する。作業者は、このように第2の幅より広い間隔あけて設けられた調整ネジを調整することにより、筒部の微妙な角度や位置を変えることができる。
本発明の一の形態によれば、前記光投射機構を保持する前記保持部材が複数設けられ、当該画像生成装置は、前記各光投射機構を用いて、平面画像または立体画像を生成するものである。保持部材が複数設けられる場合は、作業者の負担は大きくなるので、本発明によれば、その負担を軽減できるという効果は大きい。
本発明に係る画像生成装置の製造方法は、画像を生成するために光を変調する変調素子と、前記変調素子で変調された光を投射するための光学系とを有する光投射機構を保持し、ベース部材に当接可能な曲面形状でなる当接面を有する保持部材の、当該当接面が前記ベース部材に当接された状態で、前記保持部材に設けられた調整機構により、前記ベース部材に対する前記保持部材の位置を調整する工程と、前記調整機構により前記保持部材の位置が調整された状態で、前記ベース部材と前記保持部材とを固定する工程とを具備する。
本発明では、ベース部材に当接する保持部材の当接面が曲面形状でなるので、その当接面をベース部材に当接させた状態で、作業者は、調整機構により保持部材を自由な角度や位置に調整することができる。また、保持部材の位置が調整された後は、固定部材によってベース部材に固定されるので、一度調整が終われば、保持部材の位置がずれることはない。
本発明の一の形態によれば、前記保持部材は、前記光学系の光軸にほぼ垂直な方向に第1の幅を有し、前記変調素子を内部に収容する収容部と、前記光軸に沿って延設され、前記第1の幅の方向に該第1の幅より狭い第2の幅を有し、前記光学系を内部に収容する筒部とを有し、前記調整機構は、前記第2の幅より広い間隔をあけて前記収容部にそれぞれ装着され、前記ベース部材と前記収容部との間隔を調整する少なくとも2つの調整ネジを有し、前記保持部材の位置を調整する工程は、前記各調整ネジをそれぞれ独立して締緩することで前記間隔を調整する工程を有する。作業者は、このように第2の幅より広い間隔あけて設けられた調整ネジを調整することにより、筒部の微妙な角度や位置を変えることができる。締緩とは、締めたり緩めたりすることである。
本発明の一の形態によれば、前記間隔を調整する工程は、前記保持部材を前記ベース部材に向けて押圧する工程と、前記保持部材が押圧された状態で、前記各調整ネジをそれぞれ独立して締緩する工程とを有する。本発明では、例えば調整ネジが2本である場合に、保持部材を安定させるために特に効果的である。
以上のように、本発明によれば、画像生成装置の製造時において、作業者の労力の軽減、製造時間の短縮を図り、製品の信頼性を確保することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る画像生成装置を示す斜視図である。図2はその要部を示す分解斜視図であり、図3は画像生成装置の断面図である。
画像生成装置10は、例えば板状のベース部材2に複数のプロジェクタ20が取り付けられて構成されている。ベース部材2には複数の開口2aが設けられており、これらの開口2aを介して、ベース部材2の裏側から、図1に示すようにプロジェクタ20が露出するように配置されている。各プロジェクタ20から静止画像や動画が、スクリーン15等に投射されることで、例えば立体的な画像を表示できるようになっている。立体表示をする技術としては、例えば光線再生法が挙げられるが、これに限られるものではない。光線再生法の場合、直接観察者の眼に立体画像を構成する光を入射したり、空間に立体画像の光を作り出したりするので、スクリーン15は用いられなくてもよい。
光線再生法のうちの1つの手法を説明する。例えば、図示しない複数のカメラが用いられ、そのカメラごとに担当する撮像範囲が設定され、各カメラによって撮像されたそれぞれ視差のある画像が用意される。そして、当該視差の角度やそれに伴う屈折率等が計算され、その計算結果に基づき各画像が加工され、この加工処理により得られたそれぞれの画像が合成されることで立体画像が生成される。本実施の形態の場合、その複数のカメラに対応するように配置されたプロジェクタ20によって、各カメラで撮像され画像処理された後の画像をそれぞれ表示することで立体画像を表示する、いわゆる多眼式である。
プロジェクタ20は、内部に光学レンズ等を保持する保持部材5を備えている。具体的には、図3に示すように、保持部材5は、レーザダイオード4、コリメータレンズ31等を保持する円筒状の光源保持部5a、変調素子としての液晶デバイス32を収容する矩形状の液晶収容部5b、例えばコンデンサレンズ33や投影レンズ群34を保持する筒部5cでなっている。これら光源保持部5a、液晶収容部5b及び筒部5cは、一体的に接合されている。この保持部材の光軸Aの方向の全長は、例えば5cm〜10cmであるが、この長さに限られるものではない。筒部5cは、投影レンズ群34で光が投射される方向と反対側、つまり図3で右側の部分に球面状に形成された当接面5caを有している。図1及び図3に示すように、筒部5cが、ベース部材2の開口2aに挿入されて、当接面5caが開口2aの内周面に当接し、さらに固定ネジ6によって、液晶収容部5bとベース部材2とが固定されて、図1に示すようにプロジェクタ20(の筒部5c)が開口2aから露出するように配置される。
固定ネジ6は、後に詳述するように、例えば液晶収容部5bに設けられた3本の調整ネジ7、8、9によって、プロジェクタ20のベース部材2に対する位置が調整された後、プロジェクタ20(保持部材5)をベース部材2に固定するために用いられる。保持部材5のベース部材2に対する位置とは、例えば、ベース部材2に対する光軸Aの角度、つまり投影角度や、ベース部材2と液晶収容部5bとの距離等である。このように、調整ネジ7、8、9によって、プロジェクタ20の投影角度等が調整され、固定ネジ6により固定されることで、図1に示すように、プロジェクタ20が様々な角度で投影可能となる。
なお、本実施の形態では、ベース部材2の左右方向で外側に配置されたプロジェクタ20ほど、より内側に投影するように配置されている。しかし、このような投射角度に限られない。例えば、ベース部材2の左右方向の外側に配置されたプロジェクタ20ほど、より外側に投影するような配置であってもよい。あるいは、ベース部材2の上側に配置されたプロジェクタ20ほど、下側または上側に投影するような配置であってもよい。
液晶収容部5bの横幅dは、筒部5cの球面状の当接面5caを形成する部位の幅eより広く形成されている。液晶収容部5bには、その幅eより広い間隔をあけて、貫通孔27、28、29が設けられ、調整ネジ7、8、9は、それらの貫通孔27、28、29にそれぞれ挿通されている。貫通孔27、28、29は、調整ネジ7、8、9の径より大きい径となるように形成され、各調整ネジ7、8、9はそれぞれ遊びがある状態で各貫通孔27、28、29に挿通されている。ベース部材2における調整ネジ7、8、9に対応する位置には、ネジ穴37、38、39が形成されている。各調整ネジ7、8、9にはバネ17、18、19がそれぞれ挿通された状態で、ネジ穴37、38、39に調整ネジ7、8、9がそれぞれ螺着されている。例えば、この図3に示す画像生成装置10の完成状態では、バネ17、18、19は圧縮されて、ベース部材2及び液晶収容部5bに付勢力が加えられた状態となっている。
光源となるレーザダイオード4から出射された光は、コリメータレンズ31により平行光にされ、液晶デバイス32に入射する。液晶デバイス32は、図示しない制御コントローラから画像の制御信号を受信して、入射した光を画素ごとに変調し、画像を生成する。生成された画像の光は、コンデンサレンズ33で集められ、投影レンズ群34により投射される。
次に、画像生成装置10の製造方法について説明する。特に、ベース部材2に対する保持部材5の位置を調整する方法について説明する。
例えば作業者が、保持部材5の筒部5cをベース部材2の開口2aに挿入して、当接面5caを開口2aの内周面に当接させる。その後、作業者は、調整ネジ7、8、9を、貫通孔27、28、29、バネ17、18、19を介してそれぞれネジ穴37、38、39にある程度螺着させる。これらのバネ17、18、19は、ベース部材2または液晶収容部5bにそれぞれ予め取り付けられていればよい。
そして、例えば図4に示すように、作業者は、調整ネジ7、8、9のいずれか、例えば調整ネジ7を締めることによって、調整ネジ7の頭部7aが液晶収容部5bを押圧し、これにより液晶収容部5bの一端がバネ17の付勢力に抗してベース部材2に近づく。このようにして、プロジェクタ20の投影角度が調整される。例えば、隣り合うプロジェクタ同士の角度は、0.5°〜10°となるように調整されるが、この角度は、画像生成装置10全体で用いられるプロジェクタ20の数や配置によって異なる。このとき、液晶収容部5bの他端、すなわち調整ネジ8、9が設けられる側は、それらの調整ネジの頭部8a、9aによって、図4中右側へ移動することが抑制される。また、このとき、当接面5caが球面状に形成されていることから、作業者は、保持部材5を自由な角度や位置に調整することができる。特に、本実施の形態に係る画像生成装置10のように、複数のプロジェクタを用いる場合、それら保持部材5の1つ1つの位置を容易に調整することができる。これにより、作業者の労力が軽減され、製造時間の短縮化が図れる。
このように投影角度が調整されるばかりでなく、調整ネジ7、8、9がすべて同じ程度に締められたり、緩められたりすることで、投影角度を一定に保ったまま、液晶収容部5bとベース部材との距離だけを調整することも可能である。これにより、スクリーン15(図1参照)に表示される画像サイズ等も調整することができる。図4においては、図1における左右方向での投射角度が調整される工程を説明したが、高さ方向に配列された調整ネジ8、9が調整されることにより、当該高さ方向で投射角度が調整される。
以上のようにして、プロジェクタ20の位置が調整されると、図5に示すように、作業者により固定ネジ6によって、調整されたプロジェクタの投射角度等を維持するように、保持部材5とベース部材2とが固定される。このように、保持部材5の位置が調整された後は、固定ネジ6によってベース部材2に固定されるので、一度調整が終われば、プロジェクタ20の位置がずれることはない。したがって、製品の信頼性を確保することができる。
図6は、本発明の他の実施の形態に係る、プロジェクタの位置の調整方法を説明するための図である。図7は、その調整方法に係る画像生成装置の断面図である。この図6及び図7に示す形態では、クランパ30によって保持部材5がクランプされながら、作業者により上記したようなプロジェクタ20の位置調整が行われる。具体的には、クランパ30は、例えば中空の筒体11の一端に与圧バネ12が装着されて構成されている。この与圧バネ12により液晶収容部5bがベース部材2の方向へ押圧されながら、調整ネジ7等によって調整される。このようにクランパ30でクランプされることにより、プロジェクタ20の姿勢を安定させた状態で、作業者はプロジェクタ20の位置を調整することができる。本実施の形態は、調整ネジが2本の場合に、保持部材5を安定させるために特に効果的である。
図8は、さらに別の実施の形態に係るプロジェクタを示す断面図である。このプロジェクタ40の筒部5cには、球状の突起部材35が複数設けられている。この突起部材35の球状の表面が上記ベース部材2の開口2aの内周面に当接する面となる。各突起部材35は、筒部5cの長手方向、つまり光軸に垂直な一面内で間欠的に配列されている。このような構成によっても、上記実施の形態に係るプロジェクタ20と同様の作用効果が得られる。
図9は、本発明のさらに別の実施の形態に係る画像生成装置の一部を示す断面図である。このプロジェクタ50の筒部5cの当接面5cbは、球面ではなく、楕円面状または双曲面状をなしている。このように当接面5cbが、楕円面、双曲面とされることにより、当接面5cbの曲率が最も大きい部分が開口2aの内周面に当接しやすくなる。つまり、当接面5cbの曲率が小さい部分には開口2aの内周面が当接しにくくなるので、その作業者による位置調整中に、不意にプロジェクタ20の位置がずれてしまうというようなことを防止することができる。これにより、作業者の労力がさらに軽減される。
図10は、さらに別の実施の形態に係る画像生成装置の一部を示す断面図である。また、図11は、図10に示す画像生成装置110の背面図であり、図11におけるB−B線の断面図は図10に相当する。
この例では、ベース部材102の開口102aの内周面の一部にテーパ102bが設けられている。つまり、開口102aの径が、プロジェクタ20の投射の方向で複数の段階で設けられている。プロジェクタ20における筒部5cの当接面5caは、そのテーパ102bと、開口102aの大径部102cとに当接している。これにより、当接面5caを開口102aの内周面に当接させやすくなり、当接させた後、調整ネジ56等による微調整が容易となる。すなわち、開口102aの内周面と当接面5caとの当接面積が増えるほど、作業者が、調整ネジ56による微調整をする前に、当接面5caを開口102aの内周面に当接させるだけで大まかな角度調整がされることとなり、作業が容易となる。なお、開口102aの内周面が、当接面5caに沿った球面状に形成されるようにしてもよい。
また、この画像生成装置110には、バネ17がそれぞれ設けられた2本の調整ネジ56と、バネが設けられていない2本の調整ネジ57とが備えられている(図11参照)。バネ17は、調整ネジ56の頭部56aと液晶収容部5bとの間に配置されている。このような位置にバネ17が配置されていても、調整ネジ56が締められ、または緩められることにより、バネ17の力によってプロジェクタ20の位置調整が可能となる。一方、調整ネジ57は、プロジェクタ20の位置調整のための機能を有しているが、位置調整だけではなくプロジェクタ20をベース部材102に固定する機構をも有している。
本発明は以上説明した実施の形態には限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
上記各実施の形態において、球面、楕円面等の曲面でなる当接面を構成する部位の配置は、筒部5cやベース部材2の形状等に応じて適宜変更可能である。また、図8に示す突起部材35は球面でなくてもよく、楕円面や双曲面であってもよい。
液晶収容部5bの形状、ベース部材2の形状、その開口2aの形状等は上記各実施の形態に限られない。調整ネジの本数も3本でなく、2本でもよいし、4本以上であってもよい。
また、レーザダイオード4は保持部材5に保持されていなくても、保持部材5と離れた位置にあって、光ファイバ等によって保持部材5の内部にその光が送られるようにしてもよい。
A…光軸
2…ベース部材
5…保持部材
5a…光源保持部
5b…液晶収容部
5c…筒部
5ca、5cb…当接面
6…固定ネジ
7、8、9、56、57…調整ネジ
10、110…画像生成装置
17、18、19…バネ
30…クランパ
32…液晶デバイス
34…投影レンズ群
35…突起部材
2…ベース部材
5…保持部材
5a…光源保持部
5b…液晶収容部
5c…筒部
5ca、5cb…当接面
6…固定ネジ
7、8、9、56、57…調整ネジ
10、110…画像生成装置
17、18、19…バネ
30…クランパ
32…液晶デバイス
34…投影レンズ群
35…突起部材
Claims (9)
- ベース部材と、
画像を生成するために光を変調する変調素子と、前記変調素子で変調された光を投射するための光学系とを有する光投射機構と、
前記ベース部材に当接可能な曲面形状でなる当接面を有し、前記光投射機構を保持する保持部材と、
前記保持部材に設けられ、前記当接面が前記ベース部材に当接された状態で、前記ベース部材に対する前記保持部材の位置を調整可能な調整機構と、
前記調整機構により前記保持部材の位置が調整された状態で、前記ベース部材と前記保持部材とを固定する固定機構と
を具備することを特徴とする画像生成装置。 - 請求項1に記載の画像生成装置であって、
前記当接面は、球面、楕円面、双曲面、または、これら少なくとも2つの組み合わせでなる面であることを特徴とする画像生成装置。 - 請求項1に記載の画像生成装置であって、
前記保持部材は、
内部に前記光学系を収容し、前記光学系の光軸に沿って延設された筒部と、
前記筒部の周りに設けられ、前記当接面として球面、楕円面、双曲面、または、これら少なくとも1つの組み合わせでなる面と
を有することを特徴とする画像生成装置。 - 請求項3に記載の画像生成装置であって、
前記当接面は、連続的または間欠的に設けられていることを特徴とする画像生成装置。 - 請求項4に記載の画像生成装置であって、
前記保持部材は、
前記光学系の光軸にほぼ垂直な方向に第1の幅を有し、前記変調素子を内部に収容する収容部と、
前記光軸に沿って延設され、前記第1の幅の方向に該第1の幅より狭い第2の幅を有し、前記光学系を内部に収容する筒部とを有し、
前記調整機構は、前記第2の幅より広い間隔をあけて前記収容部にそれぞれ装着され、前記ベース部材と前記収容部との間隔を調整する少なくとも2つの調整ネジを有することを特徴とする画像生成装置。 - 請求項1に記載の画像生成装置であって、
前記光投射機構を保持する前記保持部材が複数設けられ、
当該画像生成装置は、前記各光投射機構を用いて、平面画像または立体画像を生成するものであることを特徴とする画像生成装置。 - 画像を生成するために光を変調する変調素子と、前記変調素子で変調された光を投射するための光学系とを有する光投射機構を保持し、ベース部材に当接可能な曲面形状でなる当接面を有する保持部材の、当該当接面が前記ベース部材に当接された状態で、前記保持部材に設けられた調整機構により、前記ベース部材に対する前記保持部材の位置を調整する工程と、
前記調整機構により前記保持部材の位置が調整された状態で、前記ベース部材と前記保持部材とを固定する工程と
を具備することを特徴とする画像生成装置の製造方法。 - 請求項7に記載の画像生成装置の製造方法であって、
前記保持部材は、
前記光学系の光軸にほぼ垂直な方向に第1の幅を有し、前記変調素子を内部に収容する収容部と、
前記光軸に沿って延設され、前記第1の幅の方向に該第1の幅より狭い第2の幅を有し、前記光学系を内部に収容する筒部とを有し、
前記調整機構は、前記第2の幅より広い間隔をあけて前記収容部にそれぞれ装着され、前記ベース部材と前記収容部との間隔を調整する少なくとも2つの調整ネジを有し、
前記保持部材の位置を調整する工程は、前記各調整ネジをそれぞれ独立して締緩することで前記間隔を調整する工程を有することを特徴とする画像生成装置の製造方法。 - 請求項8に記載の画像生成装置の製造方法であって、
前記間隔を調整する工程は、
前記保持部材を前記ベース部材に向けて押圧する工程と、
前記保持部材が押圧された状態で、前記各調整ネジをそれぞれ独立して締緩する工程と
を有することを特徴とする画像生成装置の製造方法。
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Cited By (8)
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