JP2014059503A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】スクリーンとプロジェクターを一体化することでプロジェクターの携帯性の向上のみならず、設置の際の画像調整等の煩わしさを解消し、プロジェクターを使用する際の利便性を向上させる技術を提供することができる。
【解決手段】プロジェクター１０は、スクリーン部２０とプロジェクター本体であるプロジェクターヘッド３０とを備えている。スクリーン部２０とプロジェクターヘッド３０とはギア部４０で回動可能に接続されている。プロジェクター１０を使用するときには、スクリーン本体２１がスクリーンベース部２２から引き出される。同時に、プロジェクターヘッド３０がスクリーンベース部２２の一端を軸に前方に回動し、スクリーン部２０から所定距離離間する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクターに係り、特にスクリーンを一体に備えるプロジェクターに関する。

近年、軽量でサイズが小さく持ち運びが可能なプロジェクターが増加しており、そのようなプロジェクターがプレゼンテーション等に使用されている。この際、顧客の場所や社内等に投影に適したスクリーンや壁がないことがあり、スクリーンを持ち込む必要がある。そこでプロジェクターとスクリーンを一体化した技術の必要性が高まっている。

そのような技術に関して、様々な技術が提案されている。例えば、プロジェクター本体とスクリーンとが、接続部にて折畳み可能に接続される携帯用スクリーン一体型プロジェクターがある（例えば、特許文献１参照）。具体的に、このプロジェクターのプロジェクター本体は、光源と、光源からの光を変調して画像を表す画像光を生成する変調部と、変調部によって生成された画像光をスクリーンに投写する投写光学系とを備える。そして、スクリーンが開かれた場合に、投写光学系とスクリーンとの距離である投写距離が、スクリーンの縦の長さよりも短く設定されている。

また、収納性を向上させたプロジェクターの技術として、非球面ミラーを搭載したフロント投射型プロジェクターを、ホームシアターシステムを構成する映像・音響機器を収納する家具で引き出し構造を有する収納家具に配置し、引き出し動作だけでプロジェクターを使用できる構造にした技術もある（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１０−１３４１５７号公報 特開２００４−２６０５６４号公報

特許文献１の技術では、固定式のスクリーンサイズにしか対応しておらず、利便性の観点から別の技術が求められていた。また、特許文献２に開示の技術では、投影サイズは変更可能であるが、スクリーンサイズは固定式であって、同様に別の技術が求められていた。

本発明は以上のような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決する技術を提供することを目的とする。

本発明は、投影部を有するプロジェクター本体と収納式のスクリーン部とが一体となったプロジェクターであって、前記投影部は、前記スクリーン部との距離を可変に構成されており、前記距離に応じた映像を投影する。
また、前記スクリーン部の引き出し量に同期して前記投影部と前記スクリーン部との距離を設定する連動機構を備えてもよい。
また、前記スクリーン部に対する前記投影部の相対的な位置を検知する位置検出部と、前記検知した位置に応じて投影する映像を調整する調整部と、を備えてもよい。
また、前記調整部は、画面の投射位置、画面サイズ、フォーカス調整、輝度調整、台形補正の少なくとも一つを自動的に補正してもよい。

本発明によれば、スクリーンとプロジェクターを一体化することでプロジェクターの携帯性の向上のみならず、設置の際の画像調整等の煩わしさを解消し、プロジェクターを使用する際の利便性を向上させる技術を提供することができる。

実施形態に係る、スクリーン一体式のプロジェクターを示す図である。 実施形態に係る、スクリーン一体式のプロジェクターを示す図である。 実施形態に係る、プロジェクターヘッドの内部に配置される主要構成を模式的に示す図である。 実施形態に係る、スクリーン本体の高さがＨ１の状態のプロジェクターを示す図である。 実施形態に係る、スクリーン本体の高さがＨ２（＜Ｈ１）の状態のプロジェクターを示す図である。 実施形態に係る、ギア部で連結されるスクリーン部とプロジェクターヘッドとを示す図である。 実施形態に係る、ギア部を示す図である。 実施形態に係る、ロータリーエンコーダーを示す図である。 実施形態に係る、スクリーン一体式のプロジェクターの機能ブロック図である。 実施形態に係る、プロジェクターの画像調整項目を示すテーブルである。 実施形態の変形例に係る、プロジェクターの機能ブロック図である。

次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。本実施形態の主要な特徴は次の通りである。
（１）スクリーンは収納式（巻き取り式）であって、プロジェクター本体部分は、スクリーン収納部に対し回転可能になっている。
（２）プロジェクターの回転部分はスクリーンの引き出し量に応じて自動的に回転し、引き出し量に応じた画面サイズが投影される。
（３）スクリーンの引き出し量に応じて投影する映像の輝度が自動的に調整され、スクリーン上で常に一定の明るさの映像となるように投影出力が調整される。
（４）プロジェクターには超短焦点レンズと反射ミラーが設置されており、超短焦点での投影が可能となっている。例えば、投影サイズ４０インチで投影距離１８ｃｍ、投影サイズ８０インチで投影距離３６ｃｍ程度である。
（５）プロジェクター部分が回転することにより自立式の脚部を兼ねている。
以下、図面を参照して詳細に説明する。

図１は本実施形態に係るプロジェクター１０の外観を示す図であって、図１（ａ）は正面図であり、図１（ｂ）は背面斜視図である。また、図２はプロジェクター１０の外観を示す斜視図であって、図２（ａ）はスクリーン部２０のスクリーン本体２１が引き出された状態のプロジェクター１０を示し、図２（ｂ）はスクリーン部２０のスクリーン本体２１が収納された状態のプロジェクター１０を示している。

プロジェクター１０は、スクリーン部２０とプロジェクター本体であるプロジェクターヘッド３０とを備えている。スクリーン部２０とプロジェクターヘッド３０とはギア部４０で回動可能に接続されている。

例えば図２に示すように、スクリーン本体２１がスクリーンベース部２２に完全に収納された状態のときは、プロジェクターヘッド３０はスクリーン部２０と密着するように配置され、プロジェクター１０の全体の大きさが最小化される。

プロジェクター１０を使用するときには、スクリーン本体２１がスクリーンベース部２２から引き出される。同時に、プロジェクターヘッド３０がスクリーンベース部２２の一端を軸に前方に回動し、スクリーン部２０から所定距離離間する。また、このとき、プロジェクターヘッド３０及びスクリーンベース部２２がスタンドベース部（脚部）として機能することから、スクリーン部２０は安定した状態で自立が可能となる。

スクリーン部２０は、スクリーン本体２１、スクリーンベース部２２、スクリーン上端支持部２３、自立スタンド部２４及び巻取軸２８を備えている。

スクリーン本体２１は、可動式であって、スクリーンベース部２２に収納可能となっている。より具体的には、スクリーン本体２１の上端には剛性部材のスクリーン上端支持部２３が取り付けられている。また、スクリーンベース部２２の下端はスクリーンベース部２２に設けられた筒状の巻取軸２８に取り付けられている。スクリーン本体２１がスクリーンベース部２２に収納されるときには、スクリーン本体２１は巻取軸２８に巻き取られる。また、スクリーン本体２１を開くときには、スクリーン上端支持部２３が引き上げることで、スクリーン本体２１が引き出される。

また、図１（ｂ）に示すように、スクリーン本体２１が引き出されたときにスクリーン本体２１の背面に位置するように自立スタンド部２４が設置されている。自立スタンド部２４は、一般的なスタンド構造を有しており、例えば、折りたたみ式のアームとガススプリングから構成されている。

プロジェクターヘッド３０は、スクリーンベース部２２と略同一の高さであって、スクリーン上端支持部２３の幅の略半分の長さとなっている。また、プロジェクターヘッド３０は、アーム部３４と投影部３２とを備えている。アーム部３４の左側端部がギア部４０によって、スクリーン部２０のスクリーンベース部２２と回動可能に接続されている。

図３は、プロジェクターヘッド３０（主に投影部３２）の内部に収容される投影機能に関する主要構成を模式的に示した図である。図示のように、プロジェクターヘッド３０の内部には、映像出力装置９９から映像信号を取得して投影する映像を生成する出力・回路基板８０と、光源ユニット７１と、光学変調素子７２と、光学ユニット７３と、超短焦点レンズ７４と、反射ミラー７５と、冷却ファン７６とを備える。光源ユニット７１と、光学変調素子７２と、光学ユニット７３と、超短焦点レンズ７４と、反射ミラー７５とは、近年の超単焦点プロジェクターに搭載されている構成と同様のものであり、説明は省略する。なお、出力・回路基板８０の詳細については後述する。また、以下の説明では、便宜的に、投影部３２は、光源ユニット７１と、光学変調素子７２と、光学ユニット７３と、超短焦点レンズ７４と、反射ミラー７５とから構成されるものとして説明する。

ここで図４はプロジェクター１０のスクリーン本体２１が高さＨ１だけ開いた状態を示しており、図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は平面図（上面図）を示している。また、図５はプロジェクター１０のスクリーン本体２１が高さＨ２（＜Ｈ１）だけ開いた状態を示しており、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）は平面図（上面図）を示している。なお、スクリーン本体２１の高さとはスクリーン本体２１の引き出し量と略一致する。

図４に示すように、スクリーン本体２１が高さＨ１になるようにスクリーンベース部２２から引き出されると、ギア部４０でスクリーン本体２１と接続されるプロジェクターヘッド３０は、スクリーン部２０（スクリーンベース部２２）に対して、角度θ１となる。ここで高さＨ１を最大引き出し時の高さとすると、図示のように投影領域Ａ１は、スクリーン本体２１の略全体にわたっている。

なお、本実施形態では、スクリーン部２０とプロジェクターヘッド３０の成す角度を単に「プロジェクターヘッド３０の角度」として表記して説明する。

さらに、図５に示すように、スクリーン本体２１が高さＨ１より低い高さＨ２となると、プロジェクターヘッド３０の角度は、角度θ１より小さい角度θ２となる。このとき、投影領域Ａ２は、スクリーン本体２１の高さＨ２を基準に定まるため、幅方向には投影されない領域が形成される。

スクリーン本体２１の高さとプロジェクターヘッド３０の角度は、ギア部４０による接続によって同期することから、スクリーン本体２１が高くなるにしたがって、プロジェクターヘッド３０の角度が大きくなる。それに伴って、プロジェクターヘッド３０の投影部３２からスクリーン本体２１までの距離、つまり投影距離が長くなる。このように、スクリーン本体２１をスクリーン収納部分であるスクリーンベース部２２から引き上げる（又は引き下げる）と、引き出し量と同期してプロジェクターヘッド３０が回転し前方（図示で手前側）に移動する。さらに、引き出したスクリーンサイズに最適化されたサイズの画像が投影部３２から投影される。

プロジェクターヘッド３０の角度θ（アーム角度）とスクリーン本体２１への投影距離ａは次式の関係を有している。ここでアーム部３４の長さをスクリーン横幅ｂの１／２とする。
ｔａｎθ＝ａ／（ｂ／２）
ここで、画面サイズ（投影サイズ）を８０インチ、スクリーン横幅ｂ＝１７７２ｍｍ、投影距離ａ＝３６０ｍｍとすると、αは次式より２２度になる。
α＝ｔａｎ^−１（ａ／（ｂ／２））＝ｔａｎ^−１（３６０／（１７７２／２））
＝２２°

図６はギア部４０で連結されるスクリーン部２０とプロジェクターヘッド３０とを示す図である。また図７はギア部４０の詳細を示しており、図７（ａ）は平面図であり、図７（ｂ）は正面図である。ここではギア部４０を収容するスクリーンベース部２２等の外装部材は省略している。また、図８はロータリーエンコーダー５０を示しており、図８（ａ）は底面図であり、図８（ｂ）は底面斜視図である。

プロジェクターヘッド３０とスクリーン部２０との連動機構であるギア部４０には、笠羽歯車が用いられている。

ギア部４０は、アーム部３４の端部の上面に設けられたアーム側ギア４２と、スクリーン部２０の巻取軸２８の左端部に設けられたスクリーン側ギア４４とから構成されている。スクリーン本体２１が引き出されると、その引き出し量に応じて巻取軸２８、さらにその端部に設けられたスクリーン側ギア４４が回転する。スクリーン側ギア４４の回転はアーム側ギア４２に伝わり、アーム部３４を引き出し量に応じて前方へ回転させる。

アーム部３４の端部の下面には、アーム側ギア４２の回転量を検知するスリット式のロータリーエンコーダー５０が設けられている。ロータリーエンコーダー５０は、アーム側ギア４２の回転軸に中心軸が接続されたスリット円盤５２と、スリット円盤５２に設けられたスリットを検知する光センサー５４とを有する。このロータリーエンコーダー５０は、一般的な機能及び構造を有しており、ここでは説明を省略する。なお、ロータリーエンコーダー５０は、アーム側ギア４２の回転量を検出する機能を有すればよく、可変抵抗を用いたポテンショメーター等を採用することもできる。ロータリーエンコーダー５０で検出した回転量をもとに投影部３２から投影する映像の自動調整が行われる。

図９に、プロジェクター１０の機能ブロック図を示す。この機能ブロック図は、本実施形態のプロジェクター１０の特徴的な機能、特に主にスクリーン本体２１の引き出し量に同期したプロジェクターヘッド３０（投影部３２）の位置に応じた自動調整機能について説明するものである。

プロジェクター１０は、スクリーン部２０と、出力・回路基板８０と、投影部３２と、ロータリーエンコーダー５０と、ギア部４０とを備える。スクリーン部２０、投影部３２、ギア部４０及びロータリーエンコーダー５０の構成は上述の通りであるので説明は省略し、ここでは主に出力・回路基板８０に関して説明する。

図示のように、プロジェクター１０の出力・回路基板８０は、外部の映像出力装置９９から映像信号を取得し映像を生成する画像処理部２０と、ロータリーエンコーダー５０の検出結果を取得する回転検出部６２と、検出結果である回転量に応じた自動調整を行う画像補正部６４とを備える。言い換えると、回転検出部６２及び画像補正部６４は、投影部３２の相対位置検出手段として機能し、さらに言い換えると、投影距離検出手段として機能する。

図１０は、プロジェクターの画像調整項目を示すテーブルの一例である。上述のように、プロジェクターヘッド３０のスクリーン部２０に対する相対位置は、スクリーン本体２１の引き出し量（高さＨ）、つまり、プロジェクターヘッド３０の角度αで定まる。そこで、画像補正部６４は、画面サイズ（スクリーン本体２１の高さＨ）に応じてフォーカス調整や、輝度調整および台形補正が、あらかじめ設定された内容で自動的に行う。その結果、ユーザー側では投影画像の調整を一切する必要がない。

ここでは、画面サイズ６０インチを無調整とする基準サイズとする。そして、画面サイズが小さくなると（図中４０インチ）、輝度調整を「暗くする」とし、台形補正を「最適化」とし、さらにフォーカスを「最適化」とする。画面サイズが大きくなると（図中８０インチ）、輝度調整を「明るくする」とし、台形補正を「最適化」とし、さらにフォーカスを「最適化」とする。これら最適化値は、プロジェクター１０の製造側が出荷時等にあらかじめ設定するものである。輝度調整に関しては、一般的なプロジェクターでは投影画面が小さいと明るく、投影画面が大きくなると暗くなる。そこで、画像補正部６４は、光源ユニット７１の明るさを自動的に調整することにより、画面サイズ（投影サイズ）に関わらず、スクリーン本体２１上で一定の明るさの映像となる処理を行う。さらに、画像補正部６４は、画面の投射位置の調整を行うことができる。つまり、スクリーン本体２１上の画面の位置を固定にするのではなく、左右上下方向に位置の調整することができる。特に、図５に示したように、幅方向には投影されない領域が形成される条件においては、左右方向に大きく調整する余地があることから、ユーザーの視認性確保の観点等から当該調整は効果的である。

以上、本実施形態によると、スクリーン部２０とプロジェクター本体部分であるプロジェクターヘッド３０とを一体化することで、プロジェクターヘッド３０の携帯性の向上のみならず、設置の際の画像調整等の煩わしさを解消し、使用する際の利便性を向上させることができる。さらに、スクリーン部２０がスクリーン本体２１を収容する形式であるため、特に未使用時にコンパクトにすることができる。また、スクリーン本体２１の引き出し量に応じて投影サイズが変更可能になっており、様々な画面サイズへの投影が可能になっている。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば、図１１のプロジェクター１１０に示すように、プロジェクターヘッド３０がスクリーン部１２０の幅中央部分から前方に延出する構成が採用されてもよい。前方に延出する構成として、例えば、蛇腹状構造や、複数の筒状体を有する伸縮自在のテレスコープ型構造がある。そして延出量がスクリーン部２０における引き出し量や投影サイズと同期するようになっている。

また、スクリーン本体２１の引き出し量（高さ）とプロジェクターヘッド３０の角度は完全に同期しなくともよい。例えば、スクリーン本体２１がプロジェクターヘッド３０と同期して引き出された後に、スクリーン本体２１の高さのみ調整可能とする構造が採用されてもよい。このとき、投影距離は変化しないので、投影距離に応じた所定の自動調整は同様に実行される。

また、スクリーン本体２１とプロジェクターヘッド３０との連動は、ギア部４０によって実現されているがこれに限る趣旨ではない。例えば、プロジェクターヘッド３０の相対位置（回転量）を検知し、その位置に応じて電動でスクリーン本体２１の引き出し量が調整されるようにしてもよい。

１０、１１０ プロジェクター
２０、１２０ スクリーン部
２１ スクリーン本体
２２ スクリーンベース部
２３ スクリーン上端支持部
２４ 自立スタンド部
２８ 巻取軸
３０、１３０ プロジェクターヘッド
３２ 投影部
３４ アーム部
４０ ギア部（連動機構）
４２ アーム側ギア
４４ スクリーン側ギア
５０ ロータリーエンコーダー（位置検出部）
５２ スリット円盤
５４ 光センサー
６０ 画像処理部
６２ 回転検出部（位置検出部）
６４ 画像補正部（調整部）
７１ 光源ユニット
７２ 光学変調素子
７３ 光学ユニット
７４ 超短焦点レンズ
７５ 反射ミラー
７６ 冷却ファン
８０ 出力・回路基板
９９ 映像出力装置

Claims (4)

1. 投影部を有するプロジェクター本体と収納式のスクリーン部とが一体となったプロジェクターであって、
   前記投影部は、前記スクリーン部との距離を可変に構成されており、前記距離に応じた映像を投影することを特徴とするプロジェクター。
2. 前記スクリーン部の引き出し量に同期して前記投影部と前記スクリーン部との距離を設定する連動機構を備えることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記スクリーン部に対する前記投影部の相対的な位置を検知する位置検出部と、
   前記検知した位置に応じて投影する映像を調整する調整部と、
   を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のプロジェクター。
4. 前記調整部は、画面の投射位置、画面サイズ、フォーカス調整、輝度調整、台形補正の少なくとも一つを自動的に補正することを特徴とする請求項３に記載のプロジェクター。

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