JP2015014724A - 投影装置 - Google Patents

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Satoshi Yoshizawa
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Abstract

【課題】使い勝手がよい投影装置を提供すること。
【解決手段】投影装置は、投射光学系の光軸axと略平行な底面1aを有する筐体1と、筐体1に設けられた操作部材10と、を備え、操作部材10は、筐体1を第1姿勢および第2姿勢で載置面50に載置させた各々の姿勢において、載置面50と操作部材10の操作面1dとのなす角度が略同じである。
【選択図】図1

Description

本発明は、投影装置に関する。
載置面(水平面)に縦置きして載置面に投影したり、載置面に横置きして壁面に投影したりする投影装置が知られている(特許文献1参照)。
特開2010−139612号公報
従来技術では、操作面が載置面と垂直になる場合に、操作によって投影装置の載置位置がずれるおそれがあった。
本発明による投影装置は、投射光学系の光軸と略平行な底面を有する筐体と、筐体に設けられた操作部材と、を備え、操作部材は、筐体を第1姿勢および第2姿勢で載置面に載置させた各々の姿勢において、載置面と操作部材の操作面とのなす角度が略同じであることを特徴とする。
本発明によれば、使い勝手がよい投影装置を提供できる。
一実施の形態によるプロジェクタの第一使用状態を説明する図である。 図1のプロジェクタの非使用状態を説明する図である。 図3(a)はプロジェクタの上面図、図3(b)はプロジェクタの側面図である。 プロジェクタの第二使用状態を説明する図である。 トグル機構を説明する図である。 図6(a)は開状態を説明する図、図6(b)は開状態から閉状態へ移行する途中を説明する図、図6(c)は閉状態を説明する図である。 固定部を説明する図である。 カム付きコマの展開図である。 図9(a)は、開く角度を制限するための構成を記載した図、図9(b)は、図9(a)における矢印方向から見た拡大図、図9(c)は、閉じる角度を制限するための構成を記載した図である。 図10(a)は、フレーム100側に開口を設けた例を記載した図、図10(b)は、図10(a)における矢印方向から見た図である。
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
(第一使用状態)
図1は、本発明の一実施の形態によるプロジェクタの第一使用状態を説明する図である。図1において、プロジェクタは、本体1に対して回動可能に設けられた開閉式のミラー支持部2を有する。ミラー支持部2は、回転軸4の周りに回動することによって開閉する。ミラー支持部2は、プロジェクタの使用時に図示する開状態の位置まで開かれ、後述するトグル機構によって開状態を維持する。
図1に示すように、ミラー支持部2が開状態になると本体1の内部に設けられた投射光学系の開口25が現れる。ミラー支持部2の内側には、反射ミラー24が設けられる。このプロジェクタは、例えば机などの載置面50上に載置されている状態で、開口25から射出される投影光束を反射ミラー24で反射させてスクリーン40へ投影する。図1の例では、載置面50とスクリーン40とが直交する。
プロジェクタは、本体支持部3を備えることにより、プロジェクタの本体1をチルト方向に傾斜させて設置する。本体支持部3は、底面1aに対して回動可能に設けられた平板状の支持部材であり、底面1aにおいてミラー支持部2の回転軸4と反対側の端部に位置する回転軸6の周りに回動する。本体支持部3において、上記回転軸6と反対側の端部の両面には、それぞれ幅方向(図1において紙面に垂直方向)の両端において足15が設けられる。
本体支持部3の幅方向(図1において紙面に垂直方向)の長さは、本体1の幅方向(図1において紙面に垂直方向)の長さと同じである。また、本体支持部3の水平方向(図1において左右方向)の長さは、第一使用状態および後述する第二使用状態におけるプロジェクタの重心を載置面50へ投影した鉛直投影点を含む長さとする。
本体支持部3は、プロジェクタの第一使用状態において図1に例示した位置まで開かれる。図1に例示する回動位置は、本体1のチルト方向の傾斜角度θ1を、例えば略10度に保つ位置である。本体支持部3の回動軸部に設けられる不図示のクリック機構により、本体支持部3は、本体1の底面1aと載置面50との間の角度θ1を略10度にする位置で固定される。
(非使用状態)
図2に示すように、ミラー支持部2はプロジェクタの非使用時に閉じられ、後述するトグル機構によって閉状態を維持する。図2は、図1のプロジェクタの非使用状態(収納状態)を説明する図である。ミラー支持部2が閉じると、閉じたミラー支持部2が投射光学系の開口25(図1)を覆うことにより、反射ミラー24を含む投射光学系を閉空間に閉ざす。
図2において、閉状態のミラー支持部2と同様の傾斜を有する側面1dには、操作部材10が設けられる。閉じたミラー支持部2の外側面2dと、側面1dとは同一平面を形成する。なお、閉じたミラー支持部2の外側の面2dと、側面1dとは必ずしも同一平面を構成する必要はなく、略同一面でもよく、また外側の面2dと側面1dとが異なる角度に構成されてもよい。
本体支持部3は、プロジェクタの非使用時に図2に示す位置に畳まれる。本体支持部3は、上記クリック機構によって、本体1の底面1aに本体支持部3が接する位置(詳しくは足15が底面1aに当接する位置)で固定される。ここで、本体1の底面1aと側面1bとの間の角度は、(90−θ1)度に構成されている。これにより、図1の第一使用状態において側面1bがスクリーン40と平行になり、プロジェクタをスクリーン40に寄せることができる。
図1の投射光学系の要部を説明する。DMD(Digital Micromirror Device)などによって構成される変調素子21が、不図示のLED光源からの照明光によって照明される。変調素子21は、画素に対応する可動微小鏡面(マイクロミラー)が二次元に配列されたものである。マイクロミラーに設けられた電極が駆動されることにより、照明光を軸対称レンズ群22へ向けて反射する状態と、照明光を内部の吸収体へ向けて反射する状態とを切替える。各マイクロミラーを個別に駆動することにより、表示画素ごとに照明光の反射が制御される。変調素子21は、以上のように照明光を変調して画像を生成する。
軸対称レンズ群22を通過した変調光束は、さらに自由曲面レンズ群23を通過して反射ミラー24に入射される。反射ミラー24は自由曲面ミラーによって構成されており、入射された変調光束をスクリーン40へ向けて折り曲げる。
なお、図1を簡略化するため、軸対称レンズ群22および自由曲面レンズ群23を各1個のレンズとして図示したが、これらのレンズ群は、必要に応じて複数のレンズからなる構成としてもよい。
図1において、変調素子21から自由曲面レンズ群23に至る光軸axは、載置面50に対して上方に角度θ1(本例では略10度)傾けている。また、反射ミラー24からスクリーン40へ至る光軸ax’の入射角度θ2は、略60度に設定してスクリーン40に対して斜めに投影させている。なお、上記操作部材10を設ける側面1dを、反射ミラー24からスクリーン40へ至る光束の下限L(側面1dの最も近くを進む光束)と略平行とするようにし、かつスクリーン40へ至る投影光束を妨げないようにしている。
一般に、スクリーン40に対して斜めに投影する光学系では投影像に台形歪みが生じるところ、本実施形態では上記自由曲面レンズ群23および上記自由曲面ミラーで構成した反射ミラー24によって台形歪みを補正する。上述した角度θ1および角度θ2は、それぞれ光学設計上必要な台形歪み補正量を軽減する目的で最適化したものである。
このような投射光学系を収納する筐体としては、本体1のように、その底面1aおよび上面1cを光軸axと略平行に構成することが筐体サイズ(特に厚み寸法)を小さくするために有効である。この場合、本体1をチルト方向に傾斜させた設置が必要になる。このため、第一使用状態では、スクリーン40と直交する載置面50に対して、本体1の底面1aを上記角度θ1だけ傾斜させる。
図3(a)は図1のプロジェクタの上面1cを見た上面図であり、図3(b)は図1のプロジェクタのミラー支持部2側の側面を見た側面図である。図3(a)において、領域31は、上記軸対称レンズ群22、自由曲面レンズ群23などの投射光学系が配置される領域を表す。また、領域32は、上記変調素子21、LED光源およびその冷却機構が配置される領域を表す。
(第二使用状態)
図4は、図1のプロジェクタの第二使用状態を説明する図である。第二使用状態では、プロジェクタが載置面50へ投影する。本体支持部3は、プロジェクタの第二使用状態において図4に例示した位置まで開かれる。図4に例示する回動位置は、本体1のチルト方向の傾斜角度θ3を略100度に保つ位置である。この傾斜角度θ3は、底面1aを載置面50に直交する直線から上記角度θ1だけ傾けた場合に相当する。この場合、本体1の底面1aから、本体支持部3までの角度は(θ3+180)=280度である。
上述したように、本体1の底面1aと側面1bとの間の角度が(90−θ1)度であることから、本体支持部3が本体1の側面1bに接する位置まで開いた状態で、載置面50上に本体支持部3を接するように載置することで、本体1のチルト方向の傾斜角度θ3を略100度にできる。なお、上記クリック機構によって、本体支持部3は本体1の側面1bに接する位置で固定される。
プロジェクタは、本体1から射出される投影光束を反射ミラー24で反射させて載置面50へ投影する。この場合、反射ミラー24から載置面50へ至る光軸ax’の入射角度θ2は、略60度である。なお、第二使用状態でも、本体1の面1dを反射ミラー24からスクリーン40へ至る光束の下限L(側面1dの最も近くを進む光束)と略平行とするように構成し、投影光束を妨げないようにしている。
<側面1dの傾斜>
本実施形態によるプロジェクタの操作部材10は、プッシュキーまたはタッチキーで構成される。一般に、軽量な機器においては、載置面50に対して垂直な面にプッシュ式操作部材があると、プッシュ操作によって機器が載置面50上を滑るおそれがある。
本体1の側面1dは、上記第一使用状態および第二使用状態の2態様の使用状態において、それぞれ操作部材10が設けられる側面1dの載置面50に対する傾斜角が略45度になるように構成されている。具体的には、底面1aと側面1dとの間の角度が略55度である。これにより、プロジェクタは、第一使用状態(図1)においても、第二使用状態(図4)においても、プッシュ操作によって載置位置がずれるおそれが軽減され、投影位置がずれるおそれが軽減される。またプッシュ操作によって、機器を揺らすおそれが軽減され、投影像が歪むことを回避できる。
<ミラー支持部2の開閉検出>
本実施形態では、ミラー支持部2の開閉検出が、ホールICなどの磁気センサを用いて行われる。図3(a)において、本体1における操作部材10が実装されている不図示の基板上に、磁気センサ33も実装される。また、ミラー支持部2には、マグネット34が取り付けられる。図2に示したようにミラー支持部2が閉じられると、マグネット34が磁気センサ33に最も接近する。このとき、磁気センサ33が出力する磁気検出信号により、ミラー支持部2の閉判定が行われる。磁気センサ33から磁気検出信号が出力されない場合は、ミラー支持部2が開いていると判定される。
磁気センサ33を操作部材10の実装基板上に実装したことで、磁気センサ33用に新たな基板を設けなくてよい。また、ミラー支持部2にマグネット34を設けただけで、ミラー支持部2の中で配線をしなくてよいので、簡単な構成でミラー支持部2の開閉検出を行うことができる。
<リモコン用センサ>
図3(a)において、本体1の内部に設けられた投射光学系の開口25の周囲のうち、操作部材10側にリモコン用赤外光の受光窓35が設けられている。不図示の赤外光受光センサは、受光窓35の内側において、磁気センサ33と同様に操作部材10の実装基板上に実装される。
不図示の赤外リモコン送信機から送信された赤外光は、受光窓35を介して赤外光受光センサで受光される。本実施形態では、赤外光がプロジェクタの本体1に向けて送信された場合はもとより、赤外光がスクリーン40に向けて送信された場合にも、スクリーン40で反射された赤外光が反射ミラー24で反射されて受光窓35へ導かれる。これにより、リモコン操作時の使い勝手がよくなる。
また、赤外光は可視光に比べて波長が長いため、薄い布などを透過する。プロジェクタからスクリーン40に投影した投影像をスクリーン40の背後(図1において左側)から観察する背面投影を行う場合には、スクリーン40の背後から送信され、スクリーン40を透過した赤外光が反射ミラー24で反射されて受光窓35へ導かれる。このように、赤外リモコン送信機を、背面投影時にもそのまま用いることができる。
<トグル機構の説明>
ミラー支持部2を開状態または閉状態に維持するトグル機構について説明する。図5はトグル機構を説明する図である。ミラー支持部2の内部において、反射ミラー24がフレーム200に固定されている。フレーム200は、シャフト104によって本体1側のフレーム100に回動可能に取り付けられている。シャフト104は、図1、図4における回転軸4に相当する。シャフト104は、カム付きコマ102(102A)および圧縮ばね103を貫通する。
図6は、図5における矢印方向から見たトグル機構の拡大図である。図6(a)は開状態を説明する図、図6(b)は開状態から閉状態へ移行する途中を説明する図、図6(c)は閉状態を説明する図である。図6(a)において、シャフト104が圧縮ばね103およびカム付きコマ102を貫通している。カム付きコマ102は、中空円筒の一端に該中空円筒より径が大きい略円形の部材102Aを備え、中空円筒の他方の端にもう1つの略円形の部材102B(以後、カム部102Bと呼ぶ)を備えた糸巻きボビンに似た形状を有する。
圧縮ばね103は、カム付きコマ102の略円形部材102Aを図の左側から付勢することにより、カム付きコマ102を右側へ押す。本体1側のフレーム100には、固定ピン101が設けられている。カム付きコマ102のカム部102Bが固定ピン101に当接すると、圧縮ばね103による付勢力の反作用によってフレーム200の面Mがフレーム100に当接し、いわゆるガタ寄せが行われる。
カム部102Bは、その右側面にカム山102Cが設けられている。カム付きコマ102は、略円形部材102Aおよびカム部102Bを貫通するピン201でフレーム200に固定されている。このため、フレーム100に対してフレーム200が回動すると、フレーム200の回動とともにカム付きコマ102がシャフト104の周りに回動し、固定ピン101に対するカム山102Cの位置が変わる。開状態では、固定ピン101の後ろ側にカム山102Cが位置する。図6(a)〜図6(c)において図示を省略したが、実際にはフレーム100におけるシャフト104の取り付け部には、図7に例示するように固定部105および106が延設されている。開状態では、ピン201(すなわちフレーム200)が固定部105および106に当接することにより、フレーム200がフレーム100に対して開く角度が制限される。
図8は、図6(a)〜図6(c)におけるカム付きコマ102の展開図である。図8において、カム付きコマ102のカム山102Cには、斜面102C-aと斜面102C-bとが設けられている。開状態では、カム山102Cの斜面102C-aが固定ピン101に当接しているため、斜面102C-aから固定ピン101の向きに力が発生する。この力は、フレーム100とフレーム200とが開く方向(閉状態とは逆の方向)に作用する。上述したように、開状態においては、ピン201(すなわちフレーム200)がフレーム100側の固定部105および106に当接される。つまり、ピン201(すなわちフレーム200)が固定部105および106に当接した状態を、圧縮ばね103の付勢力によってカム山102Cの斜面102C-aが固定ピン101を圧して維持することにより、ミラー支持部2(フレーム200)を安定的に開状態に保つ。すなわち、フレーム100とフレーム200との間の角度が一定に保たれる。
ユーザーがミラー支持部2(フレーム200)を閉方向へ回動させると、カム山102Cの斜面102C-aが設けられているため、フレーム200が滑らかに回動を始める。開状態から閉状態へ移行する途中に、図6(b)において固定ピン101がカム部102Bのカム山102Cを乗り越える。このとき、カム付きコマ102の全体がシャフト104に沿って左方向へ移動し、圧縮ばね103がさらに縮まる。固定ピン101がカム部102Bのカム山102Cの頂点を乗り越えると、圧縮ばね103の付勢力によって、固定ピン101の手前側にカム山102Cが位置する状態へ移行する。
図6(c)において、閉状態では、固定ピン101の手前側にカム山102Cが位置する。このような閉状態では、図8におけるカム山102Cの斜面102C-bが固定ピン101に当接する。フレーム100に対してフレーム200を閉じ過ぎないように設けられる不図示の閉回動制限部材が備えられており、閉状態では、フレーム200が閉回動制限部材に当接した状態を、圧縮ばね103の付勢力によってカム山102Cの斜面102C-bが固定ピン101を圧して維持することにより、ミラー支持部2(フレーム200)を安定的に閉状態に保つ。ユーザーがミラー支持部2(フレーム200)を開方向へ回動させると、カム山102Cの斜面102C-bが設けられているため、フレーム200が滑らかに回動を始める。このように、フレーム200を滑らかに回動させることができる。
<開く角度の制限について>
図7を用いて、フレーム100に対してフレーム200が開く角度を制限する方法について説明をしたが、以下のように開く角度を制限してもよい。図9(a)は、開く角度を制限するための構成を記載した図である。図9(a)において、フレーム200には、図5と比較して係止部202がさらに設けられている。またフレーム100には、図5と比較して固定部107がさらに設けられている。図9(b)は、図9(a)における矢印方向から見た拡大図である。図9(b)によれば、開状態においては、係止部202の先端部202Aが、固定部107に設けられた制限部108によって係止され、フレーム100に対してフレーム200が開く角度が制限される。したがって、圧縮ばね103の付勢力によってフレーム200に作用する開方向の力を、フレーム200に設けられた係止部202(先端部202A)をフレーム100に設けられた固定部107の制限部108によって係止するため、開状態が安定的に保たれる。すなわち、フレーム100とフレーム200との間の角度が一定に保たれる。
<閉じる角度の制限について>
図9(c)は、閉じる角度を制限するための構成を記載した図である。閉状態を示す図9(c)において、フレーム200に設けられた係止部202の先端部202Aが、フレーム100の内面100Sに当接している。この状態を、圧縮ばね103の付勢力によってフレーム200に作用する閉方向の力で維持することにより、閉状態においてフレーム100に対するフレーム200の角度が一定に保たれ、閉状態が安定的に保たれる。
なお、閉状態において、フレーム100に対するフレーム200の角度をより小さくするために、フレーム100側に開口を設けてもよい。図10(a)は、閉じる角度を制限するための構成であって、フレーム100側に開口100hを設けた例を記載した図である。閉状態を示す図10(a)において、フレーム200に設けられた係止部202の先端部202Aのうち、フレーム200から遠い側が開口100hを介して外側(図10(a)において下側)に露出し、フレーム200に設けられた係止部202の先端部202Aのうち、フレーム200に近い側が開口100hの一辺に当接している。この状態を、圧縮ばね103の付勢力によってフレーム200に作用する閉方向の力で維持することにより、閉状態においてフレーム100に対するフレーム200の角度が一定に保たれ、閉状態が安定的に保たれる。
図10(a)によれば、図9(c)の場合と比較して、閉状態における係止部202の先端部202Aの位置が下になるので、フレーム100に対するフレーム200の角度をより小さくすることができる。図10(b)は、図10(a)における矢印方向から見た図である。図10(b)によれば、フレーム200に設けられた係止部202の先端部202Aのうち、フレーム200から遠い側が開口100hから手前に露出し、上記先端部202Aのうち、フレーム200に近い側が開口100hの一辺(図において右)に当接している。なお、同様の構成をシャフト104方向の反対側(図において下側)に設けてもよい。
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)プロジェクタは、投射光学系の光軸axと略平行な底面1aを有する本体1と、本体1に設けられた操作部材10と、を備え、本体1を第1姿勢および第2姿勢で載置面50に載置させた各々の姿勢において、載置面50と操作部材10の操作面1dとのなす角度を略同じにした。これにより、従来技術に比べて、使い勝手をよくすることができる。具体的には、第一使用状態(図1)においても、第二使用状態(図4)においても、載置面50と操作面1dとの間の角度が略45度となり、操作部材10に対するプッシュ操作によって載置位置がずれるおそれが軽減され、投影位置がずれるおそれが軽減される。またプッシュ操作によって、機器を揺らすおそれが軽減され、投影像が歪むことを回避できる。
(2)第一使用状態では、載置面50に垂直なスクリーン40へ投影する場合に、操作部材10に対するプッシュ操作によって載置位置がずれるおそれが軽減され、投影位置がずれるおそれが軽減される。またプッシュ操作によって、機器を揺らすおそれが軽減され、投影像が歪むことを回避できる。
(3)第二使用状態では、載置面50に投影する場合に、操作部材10に対するプッシュ操作によって載置位置がずれるおそれが軽減され、投影位置がずれるおそれが軽減される。またプッシュ操作によって、機器を揺らすおそれが軽減され、投影像が歪むことを回避できる。
(4)底面1aの一端に設けられた回転軸4と、回転軸4の周りに回動し、投影時の位置および非投影時の位置の間を移動するミラー支持部2と、をさらに備え、操作面1dは、非投影時の位置(図2)へ畳まれたミラー支持部2の外側面2dと同一平面を形成するので、プロジェクタの美観がよくなる。
(5)操作面1dは、投影時の位置(図1)へ移動したミラー支持部2に支持される反射ミラー24で反射された投影光束のうち、操作面1dの最も近くを進行する光束Lと略平行であるので、操作面1dによって投影光束が妨げられることがない。
(6)トグル機構を備えたことにより、フレーム100に対してフレーム200を開いた開状態(フレーム200に設けられた係止部202(先端部202A)をフレーム100に設けられた固定部107の制限部108によって係止する状態)を、圧縮ばね103およびカム付きコマ102によって安定的に維持したので、フレーム100とフレーム200との間の角度が一定に保たれ、使い勝手をよくすることができる。
(7)また、上記トグル機構により、フレーム100に対してフレーム200を閉じた閉状態(フレーム200に設けられた係止部202の先端部202Aが、フレーム100の内面100S(または開口100hの一辺)に当接した状態)を、圧縮ばね103およびカム付きコマ102によって安定的に維持したので、フレーム100とフレーム200との間の角度が一定に保たれ、使い勝手をよくすることができる。
(変形例)
上述した説明では、変調素子21としてDMDを用いる例を説明したが、反射型液晶表示素子(LCOS)や透過型の液晶表示素子を用いて構成してもよい。
以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではない。
1…本体
1a…底面
1b、1d…側面
1c…上面
2…ミラー支持部
2d…外側面
3…本体支持部
4、6…回転軸
10…操作部材
24…反射ミラー
25…開口
33…磁気センサ
34…マグネット
35…受光窓
40…スクリーン
50…載置面
ax、ax’…光軸
θ1、θ3…チルト方向の傾斜角度
θ2…スクリーンに対する入射角度

Claims (5)

  1. 投射光学系の光軸と略平行な底面を有する筐体と、
    前記筐体に設けられた操作部材と、を備え、
    前記操作部材は、前記筐体を第1姿勢および第2姿勢で載置面に載置させた各々の姿勢において、前記載置面と前記操作部材の操作面とのなす角度が略同じであることを特徴とする投影装置。
  2. 請求項1に記載の投影装置において、
    前記底面を載置面に対して第1角度傾斜させた前記第1姿勢、または前記底面を前記載置面に対して第2角度傾斜させた前記第2姿勢にする傾斜機構と、を備える
    ことを特徴とする投影装置。
  3. 請求項1または2に記載の投影装置において、
    前記第2姿勢では、前記載置面に投影されることを特徴とする投影装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の投影装置において、
    前記底面の一端に設けられた回転軸と、
    前記回転軸の周りに回動し、投影時の位置および非投影時の位置の間を移動する反射光学系支持部材と、をさらに備え、
    前記操作面は、前記非投影時の位置へ畳まれた前記反射光学系支持部材の外側面と同一平面を形成することを特徴とする投影装置。
  5. 請求項4に記載の投影装置において、
    前記操作面は、前記投影時の位置へ移動した前記反射光学系支持部材に支持される反射光学系で反射された投影光束のうち、前記操作面の最も近くを進行する光束と略平行であることを特徴とする投影装置。
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