JP4035387B2 - 画像投影装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスクリーン上に画像を投射して拡大画像を得る画像投影装置の改良に関し、特に構成の大型化、高コスト化を招いたり、煩雑な操作を経ることなく投影画像の倍率、歪み等を調整することができる画像変倍機構を備えた画像投影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の画像情報をスクリーン上に投射して拡大画像を得ることができる画像投影装置（プロジェクター装置）が知られている。この画像投影装置は、光源、光源からの照射光によって画像を前方へ投射するＬＣＤ等の画像源、画像源からの投射画像を拡大結像する投影レンズ、投影画像の変倍率を調整する投影変倍機構、投射された画像を投影、表示するスクリーンを備える。
液晶投影装置等の従来の画像投影装置に用いられる投影変倍機構は、投影レンズ側に搭載されて、投影画像の変倍率を光学的に変化させるいわゆるズーム機構であり、従来の変倍率の調整はこのように光学的に行われていた。
ユーザが画像投影装置を操作してスクリーン上に画像を投影する場合、画像を投影する適切な投影面（スクリーン、壁面等）を選び、投影装置からの画像投射方向がスクリーン等へ向くように適当な位置に投影装置を設置する。その後、投影画像のサイズが所望の画面サイズになるように、投影レンズのズームリングを回したり、或いは、電動駆動により変倍率を変えて画面サイズを決定する。ここで、投影レンズのズーム範囲を超えた画面サイズを希望する場合には、最初に設置した位置から投影装置を投射方向に沿った方向へ進退させる。例えば、画像をより拡大させたい場合には、投影装置本体をスクリーンから遠ざけた位置に設置し直し、そこで得られる拡大画像に対してわずかな修正をズームレンズを用いて行う必要があった。
つまり、従来はまず大まかな画面サイズ決定のために、投影装置の設置位置（投影位置）を決め、ついで、ズームレンズにより画面サイズを微調整していた。このような調整手順を経ても調整し切れない場合は、再度投影装置の位置を設定し直す、といった作業を繰り返し行っていた。ズームレンズの変倍率が大きい投影装置にあっては、これらの一連の作業を一回の操作により設定可能であるが、このようにズーム比を大きく設定した投影装置は、投影レンズが大きくなり、投影装置本体が大型化するばかりでなく、装置全体のコストアップをもたらすという不具合がある。
【０００３】
例えば、特開平８−７６２４６号公報「液晶プロジェクター」には、スクリーンに投影された画像の投影サイズを調整するために、ベース部材上にスクリーンを固定すると共に、ベース部材によって投射方向へ進退可能に支持された可動台上にＬＣＤと投影レンズを支持し、更に投影レンズを可動台上においてスクリーンに対して移動させるようにした技術が開示されている。これによれば、透過型スクリーンと投射レンズとの間隔Ｗ１の調整に応じて、投射レンズと液晶パネルの間隔ｗ１を調節することによって、画面サイズの調整を行うことができる。つまり、投射距離に応じて、投射レンズとパネルの間隔を変化させることで、焦点合わせを行っている。
この従来例においては、透過型スクリーンへの変倍率が比較的小さい場合には、投射レンズの全体の繰り出し調整、つまり、バックフォーカスの調整により焦点合わせが可能である。しかしながら、近年市販されているプロジェクターにあっては、０．７インチサイズや０．９インチサイズの液晶パネルを用い、６０インチや１００インチ等の画像サイズに拡大しているため、６０倍以上の拡大率となるように構成する必要がある。このため、投影レンズ構成部品と液晶パネルの位置関係の調整を非常に厳密に行わなければならなくなる。場合によっては、数ミクロンの精度で液晶パネルと投射レンズとの位置合わせを行う必要がある。また、位置変動による画像劣化（たとえば、画面内での焦点ズレや、直線が直線でなくなる像面湾曲など）の防止のため、投射レンズと液晶パネルとの間に傾きが生じないような機構を設ける必要も生じる。近年、オフィス等や、家庭内ではホームシアター用途に多く用いられているプロジェクターに、以上のような位置調整機構を設けて、ユーザによる調整を実施させるためには、装置全体が大がかりなものとなり、小型、低廉という本来の商品価値が失われてしまう問題点があった。
また、特開２００１−１８３７３９「プロジェクター装置」には、プロジェクタユニットの姿勢を上下方向、左右方向および傾きの方向にそれぞれ独立に、又は、複合して調整し、画面の調整を行うようにしたプロジェクター装置が開示されている。この公知例では、調整ハンドルにより、プロジェクター装置を微調整するように構成している。しかしながら、非常に大がかりな装置であり、上記公報に記載された公知例の問題点と同様、オフィス等や、家庭内でホームシアター用途に多く用いられているプロジェクターの携帯性、コンパクト性、低廉性が損なわれてしまう問題点があった。また、移動距離（調整範囲）も限られてしまうという問題がある。
【０００４】
一方、変倍率が小さい投影装置にあっては、投影レンズを小さくできるため装置全体を小型化できるが、小型化を維持しながら変倍調整機構、補正機構を設けることが困難であり、また画面サイズ決定のための操作が容易でないという問題がある。
即ち近年、画像投影装置はより小型になり、持ち運びが便利になった。これは、ランプの利用効率の向上により光学部品を小さくでき、作像エンジンをより小さくできたことによるが、投影レンズの小型化も投影装置の小型化に寄与している。投影レンズの小型化のためには、ズーム比を落とすといった割り切った設計が求められており、ズーム比率の小さい投影装置や、ズーム機能を持たない単焦点レンズを採用した小型の投影装置も増大している。このように投影装置が小型化した場合には、画面サイズを連続的、或いは、段階的に変化させるための変倍投影機構にも構成の簡素化、小型化が求められることとなる。
一方、小型でありながら、変倍率の大きい投影装置が近年開発されており、スクリーンから１ｍ前後の至近距離から６０インチ画面を投影する投影装置が製品化されている。今後は更にスクリーンに接近した位置からの拡大投影が可能な投影装置も登場してくると予測される。このような投影装置は狭い場所にて使用可能で、その設置場所を選ばず非常に便利ではあるが、近距離からの投射で画面サイズを大きくするためには投影画角を大きくする必要があるため、投射方向に沿った投影装置の位置が少しでも変化したときに画面サイズが大きく変化することになる。
図１４（ａ）及び（ｂ）は、画像投影装置１００からスクリーンＳまでの投射距離が変わることにより、画面サイズが順次変化する様子を示す図である。通常はスクリーンＳを移動する代わりに、投影装置１００を前後（投射方向）に進退させ、スクリーンＳ上に投影される画面サイズを調整、決定するのが一般である。図１４（ｂ）に示すように、投影装置１００の設置位置が距離Ｌだけ変化すると、画面サイズ１〜画面サイズ３の間で画面サイズが変動する。図示はしないが、投射方向の角度が上下左右にずれたりすると、上下方向、横方向への台形歪みも生じてくる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、スクリーンに対する画像投影装置の設置位置や設置角度の微妙な変化が、画面サイズに大きい変化をもたらしたり、画像に歪みをもたらす現象を逆に利用して、簡単な操作によって変倍率の微調整や歪みの補正を行う技術を検討した。
即ち、例えば、スクリーン面から１．２ｍ離間した位置から画像の投射により、スクリーン面に６０インチの画像サイズを投影する投影レンズの画角は、単純に、画面対角距離／投影距離比 から求めると、６０＊２．５４／１２０＝１．２７の比率となり、その画角は５１度となる。この比率で投影装置の設置位置を投射方向に沿って１０ｃｍ後方へ移動すると、（１２０ｃｍ＋１０ｃｍ）×１．２７から、単純計算すると画像サイズは６５インチ相当になり、１割近く画面サイズが変わる。すなわち、１．１倍ズーム相当の効果があることが判明した。
投影レンズがより短焦点になると、ますますこの投影装置の設置場所による画面サイズの変化率が顕著になってくるのは明白である。
画面サイズ以外にも、投影装置の投影光軸とスクリーン面への入射角度の変化により、光学特性上画面サイズが矩形とならず台形になるのは周知のとおりであり、投影装置からの投射角度が少し変わると、台形歪みの割合が短焦点になるほど顕著になってくる。したがって、スクリーンへの投影光の角度をわずかに調整できる機構が備わっていれば非常に画面サイズを決定しやすくなる。
上下方向への台形歪みを画像処理による調整などにより補正できるようにした投影装置や、斜め横方向からの投影に起因して発生する横方向の歪みを補正可能な投影装置も登場しているが、携帯可能な小型の投影装置では、補正手段を微調整する等の画像処理による補正方法よりも、投影装置本体を移動、回転させる等の方法の方が手っ取り早く効果的であるとも思える。しかし、実際に、投影装置自体を移動、回転させる動作をスムーズ、且つ正確に行うことはかなり面倒である。なぜならば、携帯可能な小型の投影装置本体とはいえ、その重量はハンドリングするには少なくない重量であるため、スムーズに動かすことは容易ではなく、通常のユーザが移動、回転させることにより画像の変倍率や歪み補正を行うことは容易ではない。また、投影装置の多くは、机等の設置面との接点となる部分に、摩擦係数の大きい部材（例えば、ゴム製品）等の滑り止めを固定しており、本来設置面に沿って滑らせながら移動するように構成されてはいない。
【０００６】
また、実公平６−５２０３号公報、実用新案登録第２５１１１０７号等にも開示されているように、投影装置を移動させるキャスター付き専用台などが製品化されているが、これらは、画面拡大縮小機能を補助する目的で使われるのではなく、設置場所の移動や、机がなくても投影装置を設置できるために使用されている。つまり、連続的に投影距離を変えたりする特別の機能はなく、そのような用途に使用しようとしても目的を達成することは困難である。
次に、一般的な画像投影装置は、前側に脚部が設けてあって、その脚の長さを連続或いは、段階的に延ばしたり縮めたりして、投影装置本体を水平姿勢から上向き傾斜姿勢にて設置できるような機構を有している。脚部の長さの調整は、ボタンを押し込んで、伸縮させるタイプが知られている。特開２００２−４０５５６公報記載の実施例では、ねじ込み式でその突出量を微調整し、粗調整も可能な構造を兼ね備えた構造が提案されている。また、特開２００１−５０９４公報の図７に開示されている如き回転支持脚構造もある。
いずれの脚部の構造も、装置本体のあおりの調整ができたとしても、机上と接する脚部先端部は、比較的しっかりと机上で安定して設置できるようになっており、机上に沿って投影装置をスムーズに移動できるような形状とは言い難い。
【０００７】
本発明者は、非常に簡単な構成、方法により、小型の画像投影装置がスクリーン上に投影する画像の変倍率を微調整変化させたり、投影位置を微妙に変えたり、或いは画像の歪み量を調整することのできる手段の構築について検討した。そして、従来の画像投影装置において欠点として問題視されていた現象を積極的に逆利用して装置化することにより、意外な効果があることを発見した。即ち、従来は小型画像投影装置自体を移動させたり、回転させることにより、変倍率微調整や歪み微補正を行うことは効果的ではあるが、装置のハンドリング上の理由等によって実際には困難であるとされていた。これに対して本発明では、非常に簡単な構造でありながら、コストアップを生じさせずに、このような変倍率微調整や歪み微補正を行うことができる機構を備えた画像投影装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、画像をスクリーン上に投射する画像投影手段と、画像投影手段を支持して移動させる移動補助手段と、を備えた画像投影装置であって、前記画像投影手段は、下方へ突出入して画像投影手段の高さ及び傾斜角度を調整する脚部を備え、前記移動補助手段は、画像投影手段の底部、或いは前記脚部に設けられて画像投影手段を投射方向、或いは投射方向と交叉する方向へ連続的、又は段階的に移動させる回転部材を備え、前記画像投影手段は、さらに前記回転部材の回転を固定する固定装置と、前記画像投影手段への接触を検知する検知手段とを備え、前記検知手段が前記画像投影手段への接触を検知しないときは、前記固定装置により前記回転部材の回転を固定し、前記検知手段が前記画像投影装置への接触を検知したときは、前記固定装置による前記回転部材の回転の固定を解除するようにしたことを特徴とする。
この発明では、画像投影手段自体に移動補助手段としての回転部材を設けて、任意の方向へ移動させるようにした。特に、高さ等を調整するための脚部を利用して回転部材を設けたので、投射方向、水平方向のみならず、上下方向への角度も調整することができる。
また、移動補助手段によって画像投影手段の移動が容易化する一方で、転倒、転落の虞が発生するが、このような不具合を防止するために固定装置により滑り止め機能、移動防止機能を発揮させるのが好ましい。
また、固定装置が画像投影手段の移動を禁止するのは、移動のための操作がなされていない場合、つまり操作者が触れていない場合であり、移動操作がなされる場合には移動防止機能が解除される。このため、非移動時の転倒、転落が防止される一方で、移動のための操作にスムーズに移行させることができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の画像投影装置において、前記画像投影手段又は移動補助手段には、移動量検出手段が設けられ、該移動量検出手段によって検出された移動量に応じて、スクリーン上に投影された画像の焦点ズレを補正する制御部を備えていることを特徴とする。
変倍操作、補正操作を全てリモートコントロールにより行うことにより、操作性を高めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る画像投影装置（プロジェクター）の構成を示す側面図、分解斜視図、及び操作方法の説明図である。
この画像投影装置１は、画像情報をスクリーン上に投射して拡大画像を得る装置であり、机等の設置台２上に設置される画像投影装置本体（画像投影手段）３と、画像投影装置本体３を設置台２上に進退自在に支持する移動補助手段４と、画像投影装置本体３から投影された画像を投影、表示する投影面としての図示しないスクリーンと、を備えている。
画像投影装置本体（以下、装置本体、という）３は、装置筐体１０内に、ＡＣ電源、或いはバッテリーによって駆動される光源と、光源からの照射光によって照射されて画像を前方に位置する投影面へ投射するＬＣＤ等の画像源と、画像源からの投射画像を拡大結像する投影レンズ１１と、投影画像の変倍率を調整する投影変倍機構と、を備え、更に装置筐体外面には操作スイッチ１２を備える。
移動補助手段４は、板状のベース部材２０と、ベース部材２０の適所に設けた支持孔２１内等に設けた回転軸により回転自在に支持されたローラ（回転部材）２２と、を備え、ベース部材２０上の平坦面部分に、装置本体３の下面に設けた突起状のゴム脚１３を定置させる。移動補助手段４は、設置台２上をローラ２２によって移動することにより、支持した装置本体３を移動させることができる。この例では、ローラ２２を装置本体３の投射方向と平行な方向にのみ回転させる構成として、ベース部材２０上に定置された装置本体３を投射方向に沿った方向へ進退させることにより、スクリーン上の投影画像サイズを連続的に或いは段階的に、縮小或いは拡大させ、所望の投影画面サイズに設定するようにしている。
【００１３】
即ち、この例では設置台上面と接して回転するローラ２２が４個設けられているが、これは一例であり、本発明では少なくとも１個以上のローラ２２がベース部材２０によって回転自在に支持されていればよい。但し、ベース部材２０を水平（設置台２の上面と平行）な姿勢に保持するためには、ローラ２２が１個の場合には、ベース部材２０の他の部位を少なくとも２箇所以上、設置台上面と摺動させるように構成する。
このローラ２２を投影方向にスムーズに回転できるように構成するために、例えば支持孔２１近傍に設けた回転軸によってローラ２２を回転自在に支持するか、或いはローラ側に設けた回転軸を支持孔２１側に設けた支持部により支持する。
回転部材としてのローラ２２の構造としては、円盤形状、長筒形状、球形状など、回転対称体が望ましい。ベース部材２０は、プレート状であってもよいし、フレーム状であってもよい。安定して装置本体３を保持でき、かつ、設置台上でスムーズに投射方向前後に移動できる構造であればどのような形状であってもよい。
回転部材２２は、これを装置本体３の底部等に設けてもよい。即ち、装置本体とは別体の移動補助手段を介さずに、ローラ等の回転部材２２を移動補助手段として装置本体３に設けて設置台２上を移動可能に構成してもよい。
なお、図１（ｃ）は、通常よく用いられる装置本体３に付属している高さ調整用の脚部１４を装置本体底部から突出させて、装置本体前部を上方へあおった状態で使用している様子を示す。脚部１４の長さを調整することにより、装置本体３の仰向き角度を微調整可能である。
このように本実施形態の画像投影装置は、画像をスクリーン上に投影、表示する装置本体３を移動補助手段４によって支持して、投影方向の前後方向へ向けて、連続的、或いは、段階的に移動させるようにした。この構成によって、装置本体とスクリーンとの間隔を変化させることによって、投影画像サイズを連続的に、或いは、段階的に、縮小、或いは、拡大することが可能となる。
従来の投影装置にあっては、装置本体を机上に設置した状態で移動させる発想はなかったが、本実施形態では、装置本体を机上に設置した後で、使用者の意図する位置に容易に微調整移動できるように移動補助手段を設けたので、投影画像サイズを連続的に、或いは、段階的に、縮小、或いは、拡大することが可能となる。そのような移動補助手段として、もっとも効果的な回転部材を利用した点が特徴的である。
【００１４】
次に、図２は本発明の第２の実施形態に係る画像投影装置の構成説明図であり、図２（ａ）は移動補助手段の構成図、（ｂ）は移動補助手段上に装置本体を搭載した状態の正面図、（ｃ）及び（ｄ）は装置本体の姿勢を変化させた状態での正面図、及び側面図である。
この画像投影装置１は、図１の実施形態と同様に、画像をスクリーン上に投影する画像投影手段としての画像投影装置本体３と、装置本体３を進退自在に支持する移動補助手段４と、を備えている。この移動補助手段４は、装置本体３の投射方向のみに案内方向を限定した案内溝２５を備えたベース部材２０を有し、この案内溝２５に沿って装置本体３を投射方向に沿った方向へ移動させることにより、スクリーン上の投影画像サイズを連続的に或いは段階的に、縮小或いは拡大させ、所望の投影画面サイズに設定するものである。
案内溝２５は、この例では２本のＶ字溝状であり、投射方向に直線状に延びている。装置本体３の底部には、これらの案内溝２５内に夫々嵌合してスムーズに投射方向に直線的に移動することを可能ならしめる脚部としての滑動部材１５が設けられている。滑動部材１５間の間隔と、各案内溝２５間の間隔は同等に設定される。案内溝２５の断面形状は、Ｖ字状に限らず、種々の形状が可能である。溝形状に合わせて滑動部材１５の形状を選定すればよい。
また、案内溝２５は、これに沿って移動できる範囲を限定する手段でもあり、このような構成にすることにより、移動範囲を限定でき、不測の転落も防止できる。
滑動部材１５は、装置本体底面に突設された定置用の脚部であるが、この例ではこの脚部を比較的摩擦係数が小さい材料、形状にて構成した突起として筐体１０の底面に固定、或いは突出入自在に取り付ける。例えば、表面の凹凸をなくした半球形状、或いは、それに準ずる形状とし、案内溝２５内に沿って容易に移動できるような構造とする。案内溝２５の断面形状は、図示例ではＶ字溝構造としたが、凹溝、レール構造等々、様々なガイド構造を採用し得る。なお、滑動部材１５は、ボールジョイントや自在車の如き支持構造によって多方面に回転可能に構成してもよいが、摩擦抵抗の小さい材料であれば回転しない固定構造としても十分に適用可能である。
また、上記とは逆に、装置本体の筐体底面に案内溝を設け、滑動部材を移動補助手段側に設けてもよい。
図２（ｃ）は装置本体３の前脚部に相当する滑動部材１５ａの高さ調整を行って投影レンズ１１を上方へ向けた状態を示しており、図２（ｄ）はこの上向き状態で装置本体を案内溝２５に沿って前後方向へ進退させた状態を示している。
この実施形態においても、図１の例と同様に、装置本体３を机上に設置した後で、使用者の意図する位置に容易に微調整移動できるように移動補助手段４を設けたので、投影画像サイズを連続的に、或いは、段階的に、縮小、或いは、拡大することが可能となる。そのような移動補助手段４として、ベース部材上の案内溝と、案内溝内に嵌合して滑動する（回転するとは限らない）滑動部材を装置本体側に設けることにより、この案内溝内をスムーズに移動できるようにしたものである。
【００１５】
上記以外の移動補助手段４として、図示はしないが、例えば、既存の移動ステージを利用してその上に装置本体３を設置したり、ベルトコンベアを移動補助手段として利用したり、ワイヤ等で装置本体そのものを引く構造にする等、様々な構造が考えられる。
また、上記各実施形態では、机上等の設置台上に設置する画像投影装置１を例として説明したが、画像投影装置１には、床置きタイプや、壁掛けタイプ、天井つり下げタイプ等があり、様々な設置場所が考えられる。従って、設置場所に適した投射方向前後にスムーズに移動しやすい構成とすればよい。従って、本発明の移動補助手段による移動方向は、水平方向のみならず、傾斜面に沿った方向、垂直な壁面に沿った上下方向、左右方向等々、種々のバリエーションが可能である。例えば、つり下げタイプあれば、ロープウエイのような箱状に装置本体を構成しても良いし、レール状に構成した案内溝から装置本体をつり下げ、レールに沿って前後に移動できるようにしてもよい。
また、移動補助手段４は、送りネジ式のステージ構造としても良いし、ボールネジを回転させてネジピッチを移動させることによりステージ移動を行っても良い。この場合には、送りネジ等の雄螺子部に螺合する雌螺子構造を装置本体側に設ける。そして、ステージ上に投影装置を設置したり、或いは固定、或いは、上方からつり下げたり、様々な支持方式が考えられる。
【００１６】
次に、図３（ａ）及び（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係る画像投影装置の装置本体と移動補助手段の分解斜視図、及び組立体の操作方法を説明する平面図である。
この画像投影装置１は、図１の実施形態と同様に、画像をスクリーン上に投影する画像投影手段としての画像投影装置本体３と、装置本体３を進退自在に支持する移動補助手段４と、を備えている。この移動補助手段４は、投影レンズ１１からの投射方向前方に位置する図示しないスクリーン上の投影画像を、前記投射方向とほぼ直交する方向へ移動させるように（投射方向の角度を回転させるように）、装置本体３を回転させる構成とし、スクリーン上の投影画像の歪みを連続的に或いは段階的に補正するものである。
図３の例における移動補助手段４は、矩形平板状のベース部材２０の適所に複数貫通形成した支持孔２１内に図１の場合と同様の構造によって回転部材２２を回転自在に支持し、回転部材２２を下方に位置する机上などの設置台上に接触させる一方で、回転部材２２によって装置本体３の筐体１０下面を支持させる。
本実施形態における移動補助手段４が図１の例と異なる点は、回転部材２２を４個設けると共に、隣接する各回転部材２２の回転方向を９０度ずつずらすようにした構成にある。即ち、対向配置された２つの回転部材２２ａ、２２ａの回転方向は、投影レンズ１１からの投射方向がスクリーン面と直交するように装置本体３を設置した姿勢で装置本体を投射方向と平行に移動するように設定されている。一方、他の２つの回転部材２２ｂ、２２ｂの回転方向は、投射方向と直交する方向に回転方向が設定されている。なお、ベース部材２０上に余裕があれば、第５、第６の回転部材を設けて、各回転部材２２ａ、２２ｂの回転方向に対して順次回転方向がずれを有した回転部材としてもよい。
この移動補助手段４は、回転部材２２ａ、２２ｂが設置台上面と接触しているので、移動補助手段４が設置台上で回転する一方で、装置本体３は回転部材上に支持されているので、装置本体は移動補助手段４と共に回転方向へ移動する。
いずれにしても、このように隣接し合う回転部材間で、回転方向が順次ずれを有するように設定した移動補助手段４を利用することにより、装置本体３はベース部材２０と一体となって設置台上を図３（ｂ）に示したように回転（回動）することが可能となり、投射レンズ１１からの投射方向をＡ、Ｂの間で任意且つスムーズに変更することができる。
【００１７】
次に、図４（ａ）及び（ｂ）は図３の実施形態の変形例（第４の実施形態）であり、（ａ）は移動補助手段の一例の斜視図、（ｂ）は組立体の動作説明のための平面図である。
この実施形態に係る移動補助手段４の特徴的な構成は、ベース部材２０に設けた複数の支持孔２１（支持溝）内に夫々回転部材２２が図３と同様の異なった回転方向に向けて回転自在に設けてあるが、この回転部材２２の下部は支持孔２１から下方へ突出していないために、設置台上面と接触せず、装置本体３の筐体底面とのみ接触するようにしている点にある。従って、移動補助手段４自体は、設置台上で回転せず、移動補助手段上の装置本体３のみが回転することにより、投射方向ＡとＢとの間で画像の投射方向、投射角度を微調整することができる。
なお、図３、図４の例では、回転部材２２を４つ、一つの円周上に沿って配置し、回転を補助するようにしたが、設置安定性さえ確保できるのであれば、少なくとも３点で支持するように構成すればよい。
また、図２の実施形態の変形例として、図５の第５の実施形態に示すように、移動補助手段４を構成するベース部材２０上に円周状に案内溝２５を形成し、案内溝２５内に嵌合する滑動部材を装置本体底面側に設けて装置本体を移動補助手段４上で回転可能に構成してもよい。また、案内溝を装置本体底面に設け、滑動部材をベース部材上に設けてもよい。
なお、図示した案内溝２５の軌跡は、連続した円周状になっているが、これは一例であり、途中で溝が寸断された非連続的な円周形状であってもよい。この場合には、溝が寸断された部分を超えて滑動部材が移動できず、この寸断部分がストッパとなる。
更に、図３に示した回転部材方式と、案内溝方式を併用してもよい。
【００１８】
次に、図６（ａ）及び（ｂ）は本発明の第６の実施形態に係る画像投影装置の要部構成図、及び組立体の側面図である。
この実施形態は、図１の実施形態に係る移動補助手段と、図４の実施形態に係る移動補助手段とを組み合わせた例である。
この例では、外径側に位置する４つの回転部材２２Ａは机上等の設置台上に接して投影レンズ１１からの投射方向と平行な方向へベース部材２０をガイドする前後移動用回転部材であり、内側に位置する４つの回転部材２２ａ、２２ｂは、装置本体４を支持して回転させる回転移動用回転部材である。
前後移動用回転部材２２Ａは、投射方向と平行な方向へ回転自在に支持され且つ設置台上に接触しているとともに、ベース部材２０上の装置本体３底面とは非接触となるように構成されている。回転移動用回転部材２２ａ、２２ｂは、隣接する各回転部材の回転方向を順次ずらして、支持した装置本体３を回転させるように構成され、設置台面とは接触しない。
従って、図６（ｂ）のように組み立てた状態において、前後移動用回転部材２２Ａは、ベース部材２０上に装置本体３を支持した状態で前後方向へ直線的に移動することを許容する一方で、回転移動用回転部材２２ａ、２２ｂは、ベース部材２０上で装置本体３が回転することを許容する。
このように本実施形態に係る画像投影装置は、移動補助手段４として、投射方向前後への移動を補助する回転部材２２Ａと、投影装置の回転補助をする回転部材２２ａ、２２ｂを両方備えた構成を採用したので、装置本体３を前後方向にスムーズに移動でき、また、投射方向の向きもスムーズに変えることができる。
【００１９】
次に、図７は本発明の第７の実施形態であり、図６の変形例に相当するものである。この例では、図６の移動補助手段４を構成する回転移動用回転部材２２ａ、２２ｂに代えて、図５に示した如き回転用案内溝２５を採用した点が特徴的である。円形をなす案内溝２５内には、装置本体側に設けた滑動部材（少なくとも３個）が嵌合してスムーズな回転を許容する。前後移動用回転部材２２Ａに関しては、図６と同様に設置台に接触して投射方向と平行な方向へ移動させるように構成されている。案内溝２５は、連続した円形であってもよいし、非連続的な円形であってもよい。
また、案内溝２５を装置本体の筐体底面に設け、これと嵌合する滑動部材をベース部材２０上面に設けてもよいことは勿論である。
【００２０】
次に、図８に示す第８の実施形態は、図３に示した例による回転方向への移動補助手段と、図２に示した前後方向（投射方向）への移動補助手段とを組み合わせた構成例を示す。
即ち、移動補助手段４を構成するベース部材２０には、貫通孔としての支持孔２１内に回転自在に支持された回転部材２２ａ、２２ｂが配置され、隣接し合う回転部材は回転方向が順次ずれるように構成されている。また、各回転部材を回避したベース部材上面には前後方向へ直線状に延びる２本の案内溝２５が形成されている。装置本体３の筐体底面には各案内溝２５に嵌合してスムーズに移動する滑動部材が設けられている。
従って、スクリーン上に投影画像の変倍率を微調整するための前後移動や、投影画像の歪みを補正するための投射角度補正を容易に行うことができる。
なお、案内溝２５を装置本体３の底面に設け、これと係合する滑動部材をベース部材２０上に設けてもよい。
上記各実施形態に係る画像投影装置１では、いずれも移動補助手段４を装置本体３と切り離し可能な構成とした。即ち、移動補助手段４をベース部材２０、回転部材２２、案内溝２５、滑動部材１５等から構成した場合には、移動補助手段４の全部または一部を装置本体３から分離可能である。このように移動補助手段４の全部又は一部を、装置本体３から切り離せるようにしたことで、移動補助手段４のみを新たに製作し、別の既存の装置本体３をこれに対して適用することによって、既存の画像投影装置の設置位置を微調整することが可能となり、スクリーン上に投影された画像のサイズを調整でき、大変便利である。ユーザにとっては、投影装置本体を買い換えることなく、別売の移動補助手段さえ購入すれば、このような機能を実現できるので、便利である。
【００２１】
次に、図９に示した第９の実施形態は、装置本体の前部（投影レンズ）の高さを可変に構成しながらも、前後及び回転方向への変位を可能とした画像投影装置を示すものである。
なお、図２（ｃ）（ｄ）の実施形態では、前方の脚部（滑動部材１５ａ）を延ばした状態で前後方向へ進退可能に構成した例を示しており、この実施形態も高さ調整用の脚部をベース部材上に沿ってスムーズに移動可能に構成したものである。
図９の実施形態では、伸縮自在な脚部を備えた画像投影装置１において、装置本体（画像投影手段）３の底部に、移動補助手段４としての移動補助車３０、３１を設けることにより、投射方向、及び回転方向への移動を可能としている。
即ち、図９（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、画像投影装置の側面図、動作説明のための平面図である。設置台２上に搭載される画像投影装置１は、装置本体３の筐体１０の底部に移動補助手段４としての移動補助車（回転部材）３０、３１を備えている。前方の移動補助車３０は、突出入自在な２本の脚部３２の先端に、前後方向へ回転自在に支持されたローラ等である。また、後方の移動補助車３１は筐体１０の幅方向中央部に設けた自在車である。
このように、装置本体３の前方左右に２カ所、その２カ所を頂点として３角形を形成するもう一点の頂点となる部分を投影装置後方の中央近傍として、その場所に、投影方向以外にもスムーズに移動するような回転補助車３１を設ければ、投影方向の角度を容易に振ることが可能である。回転補助車３１としては、例えば首振り自在のキャスターを使用できる。例えば、特許第２５１１１０７号公報の図１に記載されたキャスター、或いは、特公平６−５２０３号公報の図１に記載された如き首振り式のキャスターの如く、自由に方向を転換できる回転部材を用いる。投影装置前方には、投射方向にスムーズに回転可能な移動補助車３０を設け、後方には少なくとも一カ所に首振り自在のキャスター３１を設置すれば、投影方向前後移動や、投影角度を傾けたりすることが可能となる。
図９（ｂ）は装置本体３が投射方向前後に移動している様子、（ｃ）は後方のキャスターにより横方向に回転移動し、投射方向をわずかに回転した様子を示す。
なお、このような３点支持構造において、水平姿勢を安定して保ちづらい場合には、さらに回転部材としての移動補助車を増やせばよい。
また、投射方向の角度を容易に振るためには、適切に移動補助車の位置を設置すればよい。
【００２２】
次に、図１０（ａ）及び（ｂ）は、図９の変形例としての第１０の実施形態に係る画像投影装置の平面図である。
図９の実施形態では、装置本体３の後方の一点に設けた移動補助車３１は投射方向とほぼ直交する方向に移動させるための手段であり、その回転方向は、投影方向と向きが異なる方向なので、首振り回転式のキャスターを用いた場合には問題ないが、一方向性の回転部材では、回転方向以外の移動はしづらい。そこで、この点の回転部材の回転方向を投影方向の前後方向に使用者の意図によって、切り替えることができるようにすれば、前後の移動もスムーズとなる。
図１０の実施形態はこのようなニーズに答えるものである。即ち、後方の移動補助車３１の回転方向をレバー３５によって任意の角度に切替可能に構成したものである。この例では、移動補助車３１の回転方向は、レバー３５によって設定された方向に確定しているが、レバー３５を用いて移動補助車３１全体を首振り回転させて回転方向を転換させた後では、転換後の方向に回転することが可能となる。
このように、移動補助車３１を首振り回転可能に構成し、レバー３５により回転方向を左右方向、前後方向に切り替える方式にすると、前後方向の移動と、回転方向の移動が良好にスムーズに行われることとなる。方向性を切り替える手段としては、手動操作のレバー３５であってもよいし、電動で切り替えるようにしても良い。また、予め回転方向が前後方向に設定された移動補助車と、左右方向に設定された移動補助車の２つの車があって、どちらか一方だけを選択的に机上に接触させるようにしても、同じ機能、効果が得られる。
なお、上記の如き移動操作によって、画像投影装置１の設置場所、設置角度を決定してから、机上の設置部分に固定したい場合は、移動補助車３０、３１の回転、首振りを固定する機構を設ければよい。脚部３２に取り付けた前方の移動補助車３０、後方の移動補助車１３のいずれか、或いは、両方にそのような固定機構を取り付けでも良いし、また、投影装置本体から直接机上と接して固定するための突起物が飛び出すようにしてもよい。
【００２３】
次に、装置本体の設定完了後に、回転部材２２、３０、３１の自転を禁止して転倒、転落などを防止するためには、回転部材と、回転部材を支持する回転軸との間に適度な摩擦抵抗を付与し、装置本体３が水平姿勢から数度程度傾いたことによって回転部材と回転軸との間に装置本体の重量がより多く加わった場合に、回転部材が回転しなくなるように構成してもよい。このような構成を採用すると、意図しない画像投影装置１の移動に際して机上からの転落を防ぐことができる。また、回転部材の自転をより確実に固定できるように構成すれば、多少の傾斜があっても転落を防止することができる。
画像投影装置１の移動を固定する手段としては、回転部材２２、３０、３１を直接固定して回転を阻止するようにしても良いし、図１１に示したように装置本体３の底部から突出して机面等の設置台面と接する固定部材（滑り止め部材＝移動防止機構）４０を設けても良い。固定部材４０は、筐体１０から突出入自在に構成し、その操作は図示しないスイッチ、レバー等によって行うようにすればよい。
或いは、図１２のように、操作者が手によって画像投影装置１を移動する操作に際して、指などによって自然に固定部材４０の制御を行える位置にスイッチ１２を設けるとよい。
固定部材４０は、通常は使用者の操作によって解除して、投影装置１をスムーズに移動できるようにするのが望ましい。
また、固定部材４０の別の実施例としては、固定部材４０を突出させて設置台上に接触させることにより、回転部材２２、３０、３１を設置台上面からわずかに浮かせて回転部材が空回りするような構造としてもよい。
以上の構成を採用することにより、投影装置１の固定がより確実になる。
【００２４】
次に、上記各実施形態に対して、次のような各種機能を付与することにより、さらに使いやすい画像投影装置を提供できる。
まず、画像投影装置１全体の移動を、装置本体、ベース部材等に設けた電動の駆動源（モータ）を利用して行うことが有効である。特に、リモコン等の遠隔装置を用いた操作によって、回転部材等の回転を制御して、移動、静止の操作をできるようにすれば便利である。
即ち、図１、図３、図４、図６、図７、図８、図９、図１０、図１１等に示した移動補助手段４を構成する回転部材２２、３０、３１をモータにより駆動すると共に、モータを外部制御手段により駆動させることにより、容易に、装置本体の位置、角度を移動させることができる。回転部材の駆動源としては、電動モータなどによる回転動作を、ベルトや、ギア、或いは回転シャフトなどの従来の技術を用いて伝達して回転部材を回転駆動できるようにする。
そして、装置本体３にはほとんどの機種に搭載されているリモコンに、装置本体の前後移動や、回転移動などの制御をＯＮ、ＯＦＦさせるスイッチを設け、装置本体全体の移動を行わせる。このようにすれば、操作者が装置本体３から離れていても、投影画面をみながら、装置本体のわずかな移動（前後移動、回転移動）を行わせ、所望の画像サイズの設定や、歪みの調整を行うことができる。勿論、従来装置では、装置本体側に、ズーム機能ボタンに相当するスイッチが設けられているが、その代わりに本発明ではリモートコントロールによって装置本体３を前後に微動させてズーム機能に相当する変倍機能を発揮させるようにしてもよい。もちろん、投影レンズ１１のズーム機能とは別に全体移動スイッチとして独立させた構成としてもよい。
【００２５】
次に、図９、図１０等に示した移動補助手段４としての前後移動用の回転部材（移動補助車）３０と、回転方向移動用の回転部材（移動補助車）３１は、両者の機能を同時に発揮させることにより、投射方向や、回転方向に装置本体３を移動させるように構成した。これに対して、各回転部材３０、３１の機能を分けて夫々別個に発揮させるようにしてもよい。即ち、機能させたい一方の回転部材だけを設置台上面に接地させる一方で、機能させたくない回転部材については装置本体側に退避させて設置台上に接触しないように構成してもよい。即ち、例えば投射方向にのみ移動させたい場合には、回転部材３０のみが机上と接するようしておけばよく、使わない方向の回転部材３１は装置本体側に移動し、机上からわずかに間隙を設けるような機構を設ければよい。
また、両方の回転部材３０、３１が同時に机上に接するように突出させれば、一方の回転方向は、他方の回転を妨げるように作用するため、装置本体の固定機構として作用させることも可能である。従って、図１１の例に示したように、装置本体３の移動を防止する固定部材４０を設けた画像投影装置であっても、回転部材３０、３１の協働による固定機能により、意図しない移動を防ぐことが可能となる。
なお、図３、図４、図６等に示した如く、回転方向が異なる回転部材２２Ａ、２２ａ、２２ｂを備えた移動補助手段４において、回転方向が異なる回転部材を夫々個別に電動駆動し、個別の方向に移動させるように構成してもよい。
このように本発明では、専用の滑り防止機構として設けられる固定部材４０のみならず、回転方向が異なる複数の回転部材も固定機能を発揮することができる。このような固定機能を備えた部材４０、２２Ａ、２２ａ、２２ｂを含めて固定装置と総称する。
【００２６】
この固定装置の機能の発揮させ方としては、常時において装置本体３の移動を防止する機能を発揮させる一方で、移動させたい場合にのみ移動防止機能を解除させるのが好ましい。このようにすれば、落下、転倒の危険性はより少なくなる。回転部材に関しては、移動させたい場合のみ、回転部材の固定装置を解除して回転、移動できるようにし、設置場所が確定して装置本体から手を離したときに、自動的に回転部材が固定されるように構成するのが好ましい。
回転部材２２を回転停止させる制動機構としては、例えば弾性機構を利用して、回転部材を回転させないようにブレーキをかけて保持する機構等、様々な構造を取り得る。また、手動で行っても良いし、電動機構を利用してブレーキをかけてもよい。
例えば、図１３に示した制動機構（固定装置）５０は、弾性部材５１と、支点５３によって回動自在に支持されたブレーキ部材５２により構成され、常時においては弾性部材５１によってブレーキ部材５２の一端を回転部材２２の周面に圧接させて回転を固定している（図１３（ｂ））。一方、装置本体３を移動させたい場合には、弾性部材５１に抗してブレーキ部材５２の他端を矢印方向に押さえつけることにより、ブレーキ部材５２が回転部材２２から離れて、回転部材がスムーズに回転する（図１３（ｃ））。つまり、装置本体を移動させる際にはブレーキ部材５２の他端を押えながら装置本体を移動させ、位置が決定できたら手を離して回転部材の回転を停止させてブレーキをかける構造である。
なお、回転止めの方法としては、回転部材２２の回転軸を抑えるようにしてもよいし、回転部材側方から抑えるようにしてもよい。また、回転部材の両側面を挟み込むようにしてもよい。
【００２７】
次に、使用者が装置本体３に触れていない場合は回転部材の回転が固定されており、装置本体３に触れたときに固定が解除され移動がスムーズとなるように構成した場合に、電動機構を利用して回転部材の回転を解除、非解除することも可能である。即ち、この場合、タッチセンサ等の検知手段を装置本体に備えれば、使用者が装置本体に触れるだけで電動制御が可能となり、装置本体に触れると固定機構が解除して移動し易くなる。装置本体から手を離すと回転部材に対するロックがかかる。
また、解除ボタンを押したり、或いは単に触れることにより、メカニカルに解除する機構であってもよい。即ち、例えば常時においては装置本体から机上へ摩擦係数の高い突起物（固定部材４０）を突出させて自由に動かせない状態に保持している一方で、解除ボタンを押している間は、突起物が机上から離れて容易に移動できるようにするなど、様々な構成を採用できる。
【００２８】
次に、上記実施形態に示した画像投影装置１のように、移動補助手段４、或いは装置本体３を、投射方向や、投射方向と交叉する方向へ移動可能に構成した場合に、移動方向や、各方向への移動量を検出する移動量検出手段を移動補助手段４、或いは装置本体３等に設けるようにしてもよい。例えば、移動補助手段４を構成する回転部材の回転量をカウントしたり、エンコーダなどにより回転量を検出したり、光デジタイザなどの非接触式の移動検出手段を用いたり、従来からある移動量検出手段を利用し画像投影装置の移動量を検出する。また、投影装置１には、投射距離に応じた画像の焦点調整機構が搭載されており、投影距離の変化により画像焦点ずれが生じても、先の移動量検出手段により検出された画像投影装置の移動量に応じて焦点合わせを行うようにしてもよい。つまり、移動量検出手段によって検出した移動量に基づいて、図示しない制御部（ＣＰＵ）が、自動的に投射レンズの一部などを軸方向に移動させて焦点あわせを行うのである。
また、画像投影装置１が液晶プロジェクター等である場合には、移動量検出手段によって検出した移動量に基づいて、液晶パネル等のライトバルブ（ＤＭＤや、反射型液晶パネル）を、投影レンズに対して位置関係調整することによって、投影面の焦点あわせを自動的に行うことが可能である。また、投影レンズの一部或いは全部の駆動と、液晶プロジェクター等の駆動を組み合わせてもよい。
この際、レンズ駆動、或いは、パネル駆動は、電気的に駆動させてもよいし、投影装置の駆動により得られる回転機構から機械的に連動させることも可能である。
また、焦点合わせのための手段は、液晶パネルのスクリーン面に対する結像関係を調整することによって行われる。したがって、焦点可変の投射レンズなども適用可能である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、投影装置本体の前後移動を行うことで、画面の拡大縮小が可能となった。従来は、投影レンズに変倍機能を盛り込んでいたので投影レンズが大きくなったり、重量が増える等の問題があったが、このような不具合を改善できることとなった。また、ズーム比率の増大を投影レンズにすべて負担させることなく、低コストな投影装置を実現することが可能となった。また、画角が大きく、拡大率の大きい投影レンズでは、スクリーンに対する装置本体の設置位置の微妙な変化によって画面サイズが変ったり、投影軸がスクリーン面対して僅かでも傾くと画像が大きく歪む等の問題点があったが、本発明の構成を採用することにより、画像サイズの調整が容易になった。また、装置本体をスムーズに移動できる機構を採用しているので、画像を見ながらの調整が可能となった。しかも、従来からある非常に簡易な構成で実現できるので、コストアップとならない。更に、移動補助装置は取り外しもできる機構としたので、既存の投影装置にも適用できる。
【００３０】
即ち、請求項１の発明では、画像投影手段自体に移動補助手段としての回転部材を設けて、任意の方向へ移動させるようにした。特に、高さ等を調整するための脚部を利用して回転部材を設けたので、投射方向、水平方向のみならず、上下方向への角度も調整することができる。
また、画像投影手段に、その移動を防止する固定装置を設けたので、転倒、転落の虞をなくすることができる。
また、移動のための操作がなされていない場合、つまり操作者が触れていない場合に移動を禁止するようにした。このため、非移動時の転倒、転落が防止される一方で、移動のための操作にスムーズに移行させることができる。
請求項２の発明では、変倍操作、補正操作を全てリモートコントロールにより行うことにより、操作性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る画像投影装置（プロジェクター）の構成を示す側面図、分解斜視図、及び操作方法の説明図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る画像投影装置の構成説明図であり、（ａ）は移動補助手段の構成図、（ｂ）は移動補助手段上に装置本体を搭載した状態の正面図、（ｃ）及び（ｄ）は装置本体の姿勢を変化させた状態での正面図、及び側面図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係る画像投影装置の装置本体と移動補助手段の分解斜視図、及び組立体の操作方法を説明する平面図。
【図４】図３の実施形態の変形例（第４の実施形態）であり、（ａ）は移動補助手段の一例の斜視図、（ｂ）は組立体の動作説明のための平面図。
【図５】本発明の第５の実施形態の説明図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第６の実施形態に係る画像投影装置の要部構成図、及び組立体の側面図。
【図７】本発明の第７の実施形態の説明図。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第８の実施形態に係る移動補助手段の斜視図、及び使用状態説明図。
【図９】（ａ）は画像投影装置の側面図、（ｂ）及び（ｃ）は動作説明のための平面図。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１０の実施形態に係る移動補助手段の説明図。
【図１１】本発明の第１１の実施形態に係る画像投影装置の説明図。
【図１２】本発明の第１２の実施形態に係る画像投影装置の説明図。
【図１３】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の第１３の実施形態に係る画像投影装置の説明図。
【図１４】（ａ）及び（ｂ）は従来の問題点を説明する図。
【符号の説明】
１ 画像投影装置、２ 設置台、３ 画像投影装置本体（画像投影手段）、４移動補助手段、１０ 装置筐体、１１ 投影レンズ、１２ 操作スイッチ、１３ ゴム脚、１５ 滑動部材、２０ ベース部材、２１ 支持孔（支持溝）、２２、２２Ａ、２２ａ、２２ｂ 回転部材、２５ 案内溝、３０、３１ 移動補助車（回転部材）、３２ 脚部、３５ レバー、４０ 固定部材、５０ 制動機構（固定装置）、５１ 弾性部材、５２ブレーキ部材、５３ 支点。

Claims (2)

1. 画像をスクリーン上に投射する画像投影手段と、画像投影手段を支持して移動させる移動補助手段と、を備えた画像投影装置であって、
   前記画像投影手段は、下方へ突出入して画像投影手段の高さ及び傾斜角度を調整する脚部を備え、
   前記移動補助手段は、画像投影手段の底部、或いは前記脚部に設けられて画像投影手段を投射方向、或いは投射方向と交叉する方向へ連続的、又は段階的に移動させる回転部材を備え、
   前記画像投影手段は、さらに前記回転部材の回転を固定する固定装置と、前記画像投影手段への接触を検知する検知手段とを備え、
   前記検知手段が前記画像投影手段への接触を検知しないときは、前記固定装置により前記回転部材の回転を固定し、
   前記検知手段が前記画像投影装置への接触を検知したときは、前記固定装置による前記回転部材の回転の固定を解除するようにしたことを特徴とする画像投影装置。
2. 請求項１に記載の画像投影装置において、前記画像投影手段又は移動補助手段には、移動量検出手段が設けられ、該移動量検出手段によって検出された移動量に応じて、スクリーン上に投影された画像の焦点ズレを補正する制御部を備えていることを特徴とする画像投影装置。

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