JP4228923B2 - 資料提示装置 - Google Patents

Description

本発明は、文書や立体物等の資料を撮像し、その画像をモニター装置やプロジェクタ装置を用いてスクリーン等に提示する資料提示装置に関する。

会議や展示会等のプレゼンテーションにおいては、多くの人が同時に資料を見ることができるように、平板状のステージ上に文書や立体物の資料を載置し、照明装置で投光しながらこの資料を上方からビデオカメラで撮像し、その画像（映像）をモニター装置やプロジェクタ装置を介してスクリーン等に投影する資料提示装置が多用されている。

その一例として、特許文献１に記載された画像入力装置がある。
この画像入力装置は、照明装置は備えていないが、資料の画像を取り込むカメラ部を支持する支持部と、この支持部を回動自在に支持する基台と、支持部及び基台部の間に複数の支柱とヒンジ部とを連接して備え、各ヒンジ部の回動により、任意の位置にカメラ部を保持可能としたものである。

また、照明装置を備えた例として、特許文献２に記載された資料提示装置がある。
この資料提示装置は、資料を載置する資料台を備えた本体と、そこから立ち上げたカメラアーム及びその先端に支持したカメラ部とを備える一方、先端に投光器を取り付けた一対のアームを資料台から立ち上げ、そのアームを回動させて投光器の位置を可変可能にした資料提示装置である。
特開平９−６５０５７号公報 特開２００２−９４８３６号公報

ところで、特許文献１に記載された画像入力装置は、カメラ部を所定の位置に配置するために、ヒンジ部に摩擦発生機構を備えている。
具体的には、ヒンジ部に回動板，摺動ワッシャ，固定ワッシャ等の摩擦発生部材を備え、それらを密着させつつ回動軸方向に押圧して回動に抗する摩擦力を発生させ、この摩擦力により所定の角度で支柱を制止保持する構造になっている。
そして、支柱を回動させる力を外部から手等で所定値以上かけた場合に、摩擦力に抗して回動を許容するように負荷が調整されて成るものである。

しかしながら、この構造においては、下記の問題点がある。
支柱の回動を制止して保持するために必要なトルクが、支柱の位置（角度）によって変化する。従って、支柱を動かす際の感触が良くない。

これを具体的に説明する。
支柱及びこの支柱が支持するカメラ等の部材を含んだ総重量をＷ、その重心をＧ、重心Ｇから回動中心までの距離をＬとし、支柱が垂直方向から傾いた角度をθとし、回動中心に加わる回動トルクをＴとすると、
Ｔ＝Ｌ・Ｗ・ｓｉｎθ…（１）である（図６参照）。

これは、支柱が直立しているθ＝０°の場合に、この支柱が倒れようとするトルクＴは０（ゼロ）であり、このθが大きくなるに従って、トルクＴが大きくなり、θが９０°の時に最大Ｔｍａｘ＝Ｌ・Ｗとなることを意味する。

支柱がいかなる角度に傾いていてもその角度で保持できるようにするためには、Ｔｍａｘ以上の回動制止トルクＴｓを発生させる必要がある。
従って、支柱の角度を変えるために外部から手で加えるトルクＴｈは角度θに依存し、Ｔｈ＞Ｔｓ−Ｔ …（３） となる。
この式から、支柱が垂直位置にあるとき、ＴがゼロでＴｈが最大値となり、支柱が水平位置にあるとき、Ｔが最大でＴｈが最小値となることがわかる。

このように、支柱の角度によってそれを回動させるために加えなければならない力が異なるので、感触は良くなく、プレゼンテーションでの操作性が損なわれるものであった。
もちろん、これは、特許文献２に記載されたような投光器を支持するアームについても同様である。
そこで、本願発明は、支持アームの傾きを変える際の感触を良好にし、操作性を向上させる資料提示装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の構成を有する。
即ち、請求項１に係る発明は、資料を載置するステージ（２１）を有する本体（５０）と、前記ステージ（２１）に載置した前記資料を撮像する撮像装置（２０）と、前記ステージ（２１）に載置した前記資料に投光する投光器（２）または前記撮像装置（２０）を支持し前記本体（５０）に取り付けられた支持部（１）と、前記撮像装置（２０）により撮像した前記資料の画像の画像信号を出力する出力手段（２４Ａ）を備えた資料提示装置において、
前記支持部（１）を回動機構（６０）により前記本体（５０）に対して回動可能に取り付けて成り、前記回動機構（６０）は、回動軸（Ｒ）回りの回動を規制されると共に前記回動軸（Ｒ）方向に移動可能に前記本体（５０）に支持された第１の摩擦手段（７１）と、前記第１の摩擦手段（７１）と対向して配置され前記支持部（１）と一体的に回動する第２の摩擦手段（１Ｃ）と、前記第１の摩擦手段（７１）を前記第２の摩擦手段（１Ｃ）に押圧する押圧手段（６）とを備え、前記第１の摩擦手段（７１）及び前記第２の摩擦手段（１Ｃ）のいずれか一方に、所定の幅（ｄ１）を有し前記回動軸（Ｒ）を中心として放射状に形成された放射状摩擦発生部（５Ａ）を設けると共に、前記第１の摩擦手段（７１）及び前記第２の摩擦手段（１Ｃ）の他方に、所定の幅（ｄ２）を有し前記回動軸（Ｒ）側から外周側に向かって略螺線状に形成され前記放射状摩擦発生部（５Ａ）と当接する螺線状摩擦発生部（５Ｂ）を設け、前記当接部位を摩擦部（Ｘ）として該摩擦部（Ｘ）から前記回動軸（Ｒ）までの距離をＤとし、前記支持部（１）と該支持部（１）が支持する前記投光器（２）または前記撮像装置（２０）とを合わせた部分の重心（Ｇ）と、前記回動軸（Ｒ）とを結ぶ線が、前記ステージ（２１）に直交する線と成す角度をθとしたときに、Ｄ＝ａ・ｓｉｎθ＋ｂ （ただし、ａ，ｂは定数）として前記螺線状摩擦発生部（５Ｂ）を形成して成ることを特徴とする資料提示装置（１００）である。

本発明によれば、アームの角度によらずこれを一定の力で回動させることができ、感触が極めて良く、操作性が向上するという効果を奏する。

本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図６を用いて説明する。
図１は、本発明の資料提示装置の実施例を示す斜視図であり、
図２は、本発明の資料提示装置の実施例における要部形状を説明するためのグラフであり、
図３は、本発明の資料提示装置の実施例における要部を示す組立図であり、
図４は、本発明の資料提示装置の実施例における要部を示す斜視図であり、
図５は、本発明の資料提示装置の実施例の要部を説明する模式図である。
図６は、アームが回動する際のトルクについて説明する図である。

図１は、実施例の資料提示装置の外観を示す。
図１（Ａ）は、それを斜め前上方から見た斜視図であり、図１（Ｂ）は、その資料提示装置を斜め後上方から見た斜視図である。

この資料提示装置は、資料を載置する平板状のステージ２１と電源スイッチやズームスイッチ等を配置した操作部２２とを備え、内部に画像処理部２３を格納して成る装置本体５０と、この装置本体５０に取り付けられ、先端に投光器２を支持して装置本体５０に対する立ち上がり角度を可変とされた一対のアーム１と、先端にＣＣＤカメラ２０を支持して装置本体５０に対する立ち上がり角度を可変とされたカメラ支柱２０Ａとを備えている。

また、装置本体５０は、ベースとなるシャーシ３（図１には図示せず）とそれを覆う外観部品であるカバー３Ａとを備えている。

ステージ２１に載置された資料の像を、その上方に位置させたＣＣＤカメラ２０で撮り込み、その撮り込んだ画像（映像）に画像処理部２３で任意の処理を加えた後、出力手段２４Ａによりビデオ信号にしてビデオ出力２４から出力する。

一方、投光器２は、ＣＣＤカメラ２０に必要な光量の資料像が入射されるように、その資料に対して投光する。
その際、最適な撮り込みができるように、資料に対する投光角度やＣＣＤカメラ２０の撮像位置を可変できるように、上述のように、アーム１及びカメラ支柱２０Ａは回動可能とされており、これらは、所望の角度となるように手で回動させると、回動中心に設けられた摩擦機構６０によりその角度で保持される。

この摩擦機構６０に本発明の特徴があり、以下に詳述する。
尚、アーム１及びカメラ支柱２０Ａの立ち上がり角度は、ステージ２１に直交する線Ｙに対して成す角度θで表すことにする。
従って、アーム及びカメラ支柱２０Ａが直立している場合はθ＝０°であり、水平に寝ている場合はθ＝９０°である。
また、以下の摩擦機構６０の説明は、図１（Ｂ）における右側のアーム１の回動部について説明するが、これは左側のアーム１やカメラ支柱２０にも同様に用いることができるものである。

図４は、摩擦機構を示す斜視図であり、図１（Ｂ）の矢印Ｓ方向から見た図である。
図３（Ａ）は摩擦機構の組立図であり、当図中の矢印Ｓ２方向から見た斜視図を図３（Ｂ）として示す。

この摩擦機構６０は、円板状であってその一面に第１の摩擦帯５Ａを有する摩擦板７１と、アーム１の端部側であるシャフト部１Ｂと、このシャフト部１Ｂに一体的に設けられシャフト部１Ｂの端部側の面に第２の摩擦帯５Ｂを有するフランジ１Ｃと、シャーシ３に立設し、シャフト部１Ｂを軸支すると共に摩擦板７１をその回動を規制しつつ保持するベース壁４と、このベース壁４と摩擦板７１との間に挟み込まれて両者を離す方向に押圧するばね６とよりなる。

各部材について詳述する。
図３において、投光器２を支持するアーム１の本体側端部は、ステージ１に平行な回動軸Ｒを有するように折り曲げられたシャフト部１Ｂとされている。
シャフト部１Ｂにはフランジ１Ｃが形成されており、このフランジ１Ｃのシャフト１Ｂの端部側面には略螺線状の第２の摩擦帯５Ｂが複数設けられている。この第２の摩擦帯５Ｂの詳細は後述する。
また、シャフト部１Ｂの先端側は、雄ねじ（ねじ部）１Ｄが形成されている。

摩擦板７１は、シャフト部１Ｂのねじ部を遊嵌する貫通孔７１Ａとキー溝７１Ｂが形成されている。また、その一方の面（図３の手前側の面）には、放射状の第１の摩擦帯５Ａが複数設けられている。この第１の摩擦帯５Ａの詳細は後述する。
ベース壁４はシャーシ３に立設され、シャフト部１Ｂを軸支するシャフト孔４Ｃと、摩擦板７１の貫通孔７１Ａと嵌合する嵌合凸部４Ｄ及びキー溝７１Ｂに嵌合して摩擦板７１の回動を規制する規制凸部４Ｅとが形成されている。
また、嵌合凸部４Ｄを取り囲むように、軸対称に４箇所突出するピン４Ｆが設けられている。コイルばね６は、このピン４Ｆに係合してその配置が決められる。

次に、上述した構成の摩擦機構６０の組み立てについて図３を用いて説明する。
シャフト部１Ｂを摩擦板７１の貫通孔７１Ａを経てベース壁４のシャフト孔４Ｃに挿通する。
ばね６をピン４Ｆに嵌め込みながら、摩擦板７１の貫通孔７１Ａを、ベース壁４の嵌合凸部４Ｄに嵌合させる。その際、キー溝７１Ｂと規制凸部４Ｅとを係合させる。
ベース壁４の反対側に突出したシャフト１Ｂのねじ部１Ｄにナット９を螺合させ、シャフト１Ｂに所定以上のトルクを付与した場合に回動自在となるように締めつけ、シャフト１Ｂとシャーシ３とを一体化する。
以上のように摩擦機構６０を組み立てる。

次に、第１，第２の摩擦帯５Ａ，５Ｂについて図２，図３及び図５を用いて詳述する。
第１の摩擦帯５Ａは、摩擦板７１に中心を通る一直線上に幅ｄ１で形成されている。
一方、第２の摩擦帯５Ｂは、フランジ１Ｃの摩擦帯５Ａに対向する面に形成される。この第２の摩擦帯５Ｂは、図３（Ｂ）に示すように、フランジ１Ｃの中心近傍から外周部に向かって略螺線状に幅ｄ２で軸対称に一対形成されている。
そして、摩擦機構６０を組み立てた状態で、第２の摩擦帯は、一対それぞれが一箇所ずつ第１の摩擦帯に当接して摺動するように位置設定が成されている。

これについて、図５を用いて説明する。
図５（ａ）は、アーム１の角度θが０°の場合、図５（ｂ）は、アームの角度が０〜９０°の範囲内の任意の角度αの場合、図５（ｃ）は角度θが９０°の場合を示している。
理解を容易にするために、幅ｄ１，ｄ２は省略し、第１の摩擦帯５Ａを実線で、また、第２の摩擦帯５Ｂを一点鎖線でそれぞれ模式的に示している。
当図において、第２の摩擦帯５Ｂ（一点鎖線）はアーム１と一体的に回動する。
第２の摩擦帯５Ｂの螺線は、アーム１の角度θにおいてｓｉｎθの一次関数で表される曲線である。

第１の摩擦帯５Ａと第２の摩擦帯５Ｂとが当接する位置を摩擦部Ｘとし、回動軸（中心）Ｒから摩擦部Ｘまでの距離をｒθとすると、θ＝９０°の時にｒθが最大値Ｒ９０となり、θ＝０°の時にｒθが最小値Ｒ０となる。

この距離ｒθについて詳述する。
アーム１及びこのアーム１が支持する投光器２を含んだ総重量をＷ、その重心をＧ、重心Ｇから回動軸（中心）Ｒまでの距離をＬとし、アーム１が垂直方向から傾いた角度をθとし、回動軸Ｒに加わる回転トルクをＴとすると、上述のように、Ｔ＝Ｌ・Ｗ・ｓｉｎθ…（１）である。（図６参照）。
従って、アーム１が直立しているθ＝０°の場合には、このアーム１が倒れようとするトルクＴは０（ゼロ）であり、このθが大きくなるに従ってトルクＴも大きくなってθが９０°の時に最大Ｔｍａｘ＝Ｌ・Ｗとなる。

アーム１がいかなる角度に傾いていてもその角度で保持されるようにするため、この実施例では、Ｔｍａｘ以上の回動制止トルクＴｓを発生させるように押圧負荷（ばね６のばね定数）や摩擦係数等を設定してある。

実施例では、この回動制止トルクＴｓを発生させる為に、ばね６のばね定数ｋ及び自由長Ｌ０，第１，第２の摩擦帯５Ａ，５Ｂの幅ｄ１，ｄ２，摺動面材質Ｍや表面状態ＳＦを設定している。

アーム１がいかなる角度にあっても、アーム１に力をかける際の感触として若干の抵抗力が感じられる方が操作性は良好なので、この抵抗トルクをＴｐとして設定する。
従って、摩擦機構６０で発生させる最小トルクＴｍｉｎは、Ｔｍｉｎ＝Ｔｐであり、アーム１が任意の角度θの時に摩擦機構６０が発生させるべきトルクＴθは、Ｔθ＝Ｔ＋Ｔｐとなる。

ここで、第１の摩擦帯５Ａと第２の摩擦帯５Ｂとの間の静止摩擦係数をμとし、ばね６により付勢され第１の摩擦帯５Ａが第２の摩擦帯５Ｂを押圧する押圧力をＦとすると、この押圧力Ｆはアーム１の角度θによらず一定であり摩擦力ＦｒはＦｒ＝μ・Ｆとなる。

そこで、アーム１の任意の角度θにおいて、回動軸Ｒから第１の摩擦帯５Ａと第２の摩擦帯５Ｂとが当接する摩擦部Ｘまでの距離ｒθを、
ｒθ＝Ｔθ／Ｆｒ＝Ｔθ／（μ・Ｆ）＝（Ｔ＋Ｔｐ）／（μ・Ｆ）
＝（Ｌ・Ｗｓｉｎθ＋Ｔｐ）／（μ・Ｆ） …（２）
として（２）式で表されるｒθを第２の摩擦帯の螺線としてこの摩擦帯を形成すれば、アーム１を回動させるために付加する力がアーム１の角度θによらず一定とすることができる。
従って、常に極めて良い感触で支持アーム１、即ち、投光器２の位置を変えることができる。
上述したｒθとθの関係を図２にグラフとして示す。

この（２）式は、θ以外の値を定数として設定できる。これは第２の摩擦帯５Ｂの回動軸Ｒからの距離ｒθをｓｉｎθの一次関数として形成することを意味する。即ち、ｒθ＝ａ・ｓｉｎθ＋ｂ （ただし、ａ，ｂは定数）…（３）である。

上述したように、この摩擦機構６０は、カメラ２０を支持するカメラ支柱２０Ａにも適用可能であることは言うまでもない。
その場合も、カメラ支柱２０Ａとカメラ２０との総重量Ｗ，その重心位置Ｇから回動軸までの距離Ｌ、あるいは、カメラの位置替え時の最適感触となる抵抗トルクＴｐに応じて、（２）式を満たすように各値を設定して第１，第２の摩擦帯５Ａ，５Ｂを形成すれば、カメラ支柱２０Ａの角度位置によらず、一定の付加力でカメラ支柱２０Ａの回動が可能となり、極めて良好な感触でこの資料提示装置の操作をすることができる。

本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。

例えば、第１の摩擦帯５Ａを（２）式のｒθで形成し、第２の摩擦帯５Ｂを放射状に形成してもよい。
第１及び第２の摩擦帯５Ａ，５Ｂが当接する摩擦部Ｘを形成する角度範囲は、上述した角度範囲（約０°〜約９０°）に限るものではない。アーム１の回動可能角度に応じて任意に設定してよいものである。

本発明の資料提示装置の実施例を示す斜視図である。 本発明の資料提示装置の実施例における要部形状を説明するためのグラフである。 本発明の資料提示装置の実施例における要部を示す組立図である。 本発明の資料提示装置の実施例における要部を示す斜視図である。 本発明の資料提示装置の実施例の要部を説明する模式図である。 アームが回動する際のトルクについて説明する図である。

符号の説明

１ アーム
１Ｂ シャフト
１Ｃ フランジ
１Ｄ ねじ部
２ 投光器
３ シャーシ
４ ベース壁
４Ｃ シャフト孔
４Ｄ 嵌合凸部
４Ｅ 規制凸部
４Ｆ ピン
５Ａ 第１の摩擦帯
５Ｂ 第２の摩擦帯
６ ばね
９ ナット
２０ ＣＣＤカメラ
２１ ステージ
２２ 操作部
２３ 画像処理部
２４ ビデオ出力
２４Ａ 出力手段
３０ 摩擦発生部
３０Ｌ 摩擦発生部の自由長
５０ 装置本体
６０ 摩擦機構（回動機構）
７１ 摩擦板
７１Ａ 貫通孔
７１Ｂ キー溝
１００ 資料提示装置
ｄ１，ｄ２ （摩擦帯の）幅
ｒθ 距離
Ｒ 回動軸

Claims (1)

1. 資料を載置するステージを有する本体と、
   前記ステージに載置した前記資料を撮像する撮像装置と、
   前記ステージに載置した前記資料に投光する投光器または前記撮像装置を支持し前記本体に取り付けられた支持部と、
   前記撮像装置により撮像した前記資料の画像の画像信号を出力する出力手段を備えた資料提示装置において、
   前記支持部を回動機構により前記本体に対して回動可能に取り付けて成り、
   前記回動機構は、
   回動軸回りの回動を規制されると共に前記回動軸方向に移動可能に前記本体に支持された第１の摩擦手段と、
   前記第１の摩擦手段と対向して配置され前記支持部と一体的に回動する第２の摩擦手段と、
   前記第１の摩擦手段を前記第２の摩擦手段に押圧する押圧手段とを備え、
   前記第１の摩擦手段及び前記第２の摩擦手段のいずれか一方に、所定の幅を有し前記回動軸を中心として放射状に形成された放射状摩擦発生部を設けると共に、前記第１の摩擦手段及び前記第２の摩擦手段の他方に、所定の幅を有し前記回動軸側から外周側に向かって略螺線状に形成され前記放射状摩擦発生部と当接する螺線状摩擦発生部を設け、
   前記当接部位を摩擦部として該摩擦部から前記回動軸までの距離をＤとし、
   前記支持部と該支持部が支持する前記投光器または前記撮像装置とを合わせた部分の重心と、前記回動軸とを結ぶ線が、前記ステージに直交する線と成す角度をθとしたときに、
   Ｄ＝ａ・ｓｉｎθ＋ｂ （ただし、ａ，ｂは定数）
   として前記螺線状摩擦発生部を形成して成ることを特徴とする資料提示装置。