JP4941887B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、信号を受け取って、画像を投影表示する機器である表示装置に関する。

近年、情報機器は日常的なものになっており、その機能が拡大していく傾向にある。それに伴い、これらの機器に付随する表示装置に表示する内容も拡大していく傾向にあるが、機器のサイズは携帯性を損なわせないため、現状のままか、さらに小型化が進む傾向にある。
特開２００２−１９９０６０号公報

しかし、機器サイズが小さくなると自ずと表示装置の画面も小さくなるが、小さい画面では表示できる内容が限られてしまうという問題がある。この問題を解決するために、画面の解像度を上げて細かな表示を行なう試みもあるが、視力の弱い人には実質的に使用できないものになってしまう。一方で、特許文献１に示すような小さな投影機もあるが、この投影機は情報機器本体と一体となる構成であることから、本体に力を加えると画面が揺れてしまうという欠点がある。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、ポケットサイズであっても、投影画像を固定しやすく、投影角度を設定できる表示装置を提供することをその目的とする。

本発明における請求項１では、外部機器と接続される制御系ユニットケースに対して光学系ユニットケースを接続しているため、外部機器との接続態様に係らず投影方向を自由に調整することができる。また、制御系部品が収納された比較的重量のある制御系ユニットケースをベースとして安定して載置することができる一方、本体の高さ位置を調節可能な支持手段に取り付けて本体を高い位置に保持することができる。

また、本体が折畳み可能であることから、収納性，携帯性に優れた大きさにすることができると共に、光学系ユニットケースの仰角を任意に調整することができる。本体を支持手段に取り付けた際には、制御系ユニットケースが直立した姿勢になるため、支持手段により持ち上げられた高さに加えてさらに制御系ユニットケースの長さ分、投影する面までの高さを稼ぐことができ、床面に位置する投影面に投影することができるように、仰角を水平角以下にもすることができる。

本発明の請求項１によると、ポケットサイズであっても、投影画像を固定しやすく、投影角度を自由に設定できる表示装置を提供することができる。

また、本体を支持手段に取り付けた際における仰角の自由度を向上させ、使い勝手をよくすることができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明における表示装置の好ましい各実施例を説明する。なお、各実施例において、同一の機能を有する箇所には同一符号を付し、共通する部分の説明は重複するため極力省略する。

図１は、表示装置としてのマイクロプロジェクタ１の内部構成を模式的に示したシステムブロック図である。マイクロプロジェクタ１は、光学系部品５及び制御系部品６を内部に備えた本体２と、例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）に設けられたＵＳＢポートなどに接続される入力端子としてのＵＳＢ端子３と、ＵＳＢ端子３と本体２とを繋ぐケーブル４とから構成される。

本体２に内蔵された光学系部品５は例えばスクリーンなどの投影面に画像を投影表示するための部品であり、光源としてのＬＥＤ照明10と、ＬＥＤ照明10から照射される光を調整する調光器としてのコンデンサレンズ11と、空間変調器としての例えば光透過型の単板液晶などからなるライトバルブ12と、例えばスクリーンなどの投影面に画像を投影表示する投影光学器としての投影レンズ13とが含まれる。一方、制御系部品６は例えばＰＣなどの外部機器から入力された画像信号に基づいて光学系部品５により投影面に投影表示される画像を制御するための部品であり、ＵＳＢ端子３を通じてＰＣから送信された映像データを受信する通信制御部15と、通信制御部15で受信した映像データに基づいてライトバルブ12に光学像を形成させるＬＣＤ駆動部16とが含まれる。制御系部品６に関しては、通信制御部15とＬＣＤ駆動部16とを例えばＩＣなどにより別個の制御回路からそれぞれ構成してもよいし、例えばマイコンなどにより通信制御部15とＬＣＤ駆動部16とを一体の制御回路としてもよい。

ケーブル４は、本体２とＵＳＢ端子３とを電気的に接続する配線部材であり、前記映像データを本体２の通信制御部15へ伝送する他に、例えばＬＥＤ照明10や制御系部品６などへ電源を供給する本体２の電気系統へ５Ｖ電源を供給する。なお、ＵＳＢ端子３の代りにＲＧＢ端子17を本体２に接続してＰＣからの映像データをＬＣＤ駆動部16に直接伝送することもでき、この場合には、本体２への５Ｖ電源供給は例えば電池などを用いて別途供給される。

図１の構成を実際に装置したものが図２乃至図４に示されている。マイクロプロジェクタ１の本体２は、光学系部品５を内部に収納した光学系ユニットケース20の一端と、制御系部品６を内部に収納した制御系ユニットケース21の一端とを接続部としてのヒンジ部22で回動可能に接続して構成されており、所謂折畳み式になっている。

光学系ユニットケース20は角筒状部材からなり、その他端には開口部30が形成され、その一端は端面32により閉塞されるとともに一側面方向へヒンジ軸受部31が延出して設けられている。すなわち、光学系ユニットケース20は、端面32側でＬ字状に折れ曲がるように成形されている。光学系ユニットケース20の一側面は、端面32にかけて滑らかな曲面となるように連続的に結合しており、この側面と対向する側面の端面32側両隅にヒンジ軸受部31が端面32と面一に設けられている。２つのヒンジ軸受部31，31は平行に対向しており、ヒンジ軸受部31の先端は端面32から裏面へかけて半円弧を描くように丸く滑らかに成形され、当該半円弧の中心に軸孔31ａが同軸上にそれぞれ穿設されている。

光学系ユニットケース20の内部空間には、開口部30側から順番に投影レンズ13，ライトバルブ12，コンデンサレンズ11，ＬＥＤ照明10が当該内部空間を仕切るように、それぞれ対向して光学系として適した位置に装置されている。ＬＥＤ照明10には、照射された光をコンデンサレンズ11の方向へ集めるために、かさ状の反射板40が装着されている。ライトバルブ12は他の光学系部品５に比べて若干サイズが大きいため、光学系ユニットケース20のライトバルブ12を内蔵する部分は拡径し、段違いに膨出部33が形成されている。図３及び図４において、光学系ユニットケース20の開口部30寄りには、投影画像のピントを調整するためのピント調整ダイヤル34が設けられている。

一方、制御系ユニットケース21は、浅い箱状部材からなり、光学系ユニットケース20と略同等の長さ，幅を有する扁平な直方体形状をしている。制御系ユニットケース21の長手方向一端には、凸状にヒンジ軸部51が突設され、光学系ユニットケース20のヒンジ軸受部31を嵌め合わせることができるようになっている。ヒンジ軸部51は、制御系ユニットケース21本体と同じ高さで面一に形成され、棒状のヒンジ軸51ａが両側面から同軸上に突設されている。ヒンジ軸部51が設けられた反対側となる制御系ユニットケース21の長手方向他端面には、支持手段としての三脚60を螺合取り付け可能な取付部としての三脚ネジ穴52が穿設されている。

制御系ユニットケース21の内部空間には、通信制御部15，ＬＣＤ駆動部16等の制御系部品６を実装した制御基板43が収納されている。制御基板43には、制御系ユニットケース21に通されたケーブル４が電気的に接続される他、前記画像信号や５Ｖ電源を供給するために、光学系ユニットケース20内のＬＥＤ照明10及びライトバルブ12から制御系ユニットケース21内へそれぞれ配線された内部導線41，42が電気的に接続される。

光学系ユニットケース20と、制御系ユニットケース21とは、ヒンジ軸部51を両側からヒンジ軸受部31，31で挟み込むようにして、ヒンジ軸部51のヒンジ軸51ａをヒンジ軸受部31の軸孔31ａへ挿通させることにより、ヒンジ部22で回動自在に枢支連結される。なお、ヒンジ軸部51側も貫通孔としてこの貫通孔と軸孔31ａとに一本のヒンジ軸を嵌挿するようにしてもよい。

次に、本第１実施例のマイクロプロジェクタ１における上記構成についてその作用を説明する。

ＵＳＢ端子３を情報機器のＵＳＢポートへ接続すると、当該情報機器から電源と画像信号が送られてくる。ＬＥＤ照明10の光は反射板40によりコンデンサレンズ11へ向けて照射され、コンデンサレンズ11によって投影レンズ13に集光され、投影レンズ13から外部の投影面に照射される。このとき、ライトバルブ12には、ＬＣＤ駆動部16により前記画像信号に基づいて画像が逐次表示されており、コンデンサレンズ11によって集光された光がライトバルブ12を透過することにより、当該画像が投影レンズ13を介して投影面に拡大投射される。マイクロプロジェクタ１は情報機器とは別体に構成され、情報機器からの振動や応力はケーブル４に吸収されるので、マイクロプロジェクタ１の投影画像が揺れることはない。マイクロプロジェクタ１は、ＵＳＢを利用して情報機器から電源供給を受けるので、周囲に商用電源がないような環境でも、画像を投影表示することができる。

本体２を折り畳んだ状態が図２であり、マイクロプロジェクタ１を自立させた場合は、制御系ユニットケース21がベースとなり例えば机などの台上に載置される。制御系ユニットケース21には制御系部品６が収納されていることから比較的重量があるため、台上に安定して載置することができる。光学系ユニットケース20は回動自在のヒンジ部22により制御系ユニットケース21に結合しているので、仰角を水平角から少なくとも上方垂直角まで任意に調整することができる。光学系ユニットケース20を垂直角（図４の状態）まで回転させると、ちょうど光学系ユニットケース20の端面32が載置面に当接することとなり、光学系ユニットケース20の回転によりマイクロプロジェクタ１の重心が移動しても不安定になることはない。従って、例えば簡易プラネタリウムなどのように天井に位置する投影面にもブレがなく安定して投影することができる。ここで、光学系ユニットケース20の最大回動範囲（最大仰角）は、図２のように光学系ユニットケース20と制御系ユニットケース21とが対向近接した状態から、光学系ユニットケース20のヒンジ軸受部31の端面32側が肩部53に当接するまでの範囲となる。

投影する面までの高さが足りない場合は、三脚60に取り付けて本体２を高い位置に持ち上げることができる。三脚ネジ穴52は制御系ユニットケース21の長手方向のヒンジ部22に対向した端面に設けられているため、三脚60に取り付けたときに制御系ユニットケース21は直立した姿勢になり、より高さを稼ぐことができる。また、三脚ネジ穴52は制御系ユニットケース21の底面（高さ方向）に設けるより側面に設けた方が、制御系ユニットケース21内の空間を制御系部品６を収納するために有効に利用することができる。マイクロプロジェクタ１における光学系の仰角は本体２で調整できるため、三脚60に雲台の機能がなくても簡単に仰角の調整が行なえる。この場合は、仰角は水平角以下にすることができるため、例えばダンスステップのレッスンなどのように床面に位置する投影面に投影することができる。

以上のように本第１実施例では、投影面に画像を投影表示する投影光学器としての投影レンズ13を含む光学系部品５と、外部機器から入力された画像信号に基づいて前記画像を制御する制御系部品６とを本体２に備えた表示装置としてのマイクロプロジェクタ１であって、本体２が、光学系部品５を収納した光学系ユニットケース20と、制御系部品６を収納した制御系ユニットケース21とを接続部としてのヒンジ部22により可動可能に接続して構成されると共に、本体２を支持する支持手段としての三脚60が取り付け可能な取付部としての三脚ネジ穴52を制御系ユニットケース21に設けている。

このようにすると、外部機器と接続される制御系ユニットケース21に対して光学系ユニットケース20を可動可能に接続しているため、外部機器との接続態様に係らず投影方向を自由に調整することができる。また、制御系部品６が収納された比較的重量のある制御系ユニットケース21をベースとして安定して載置することができる一方、本体２の高さ位置を調節可能な三脚60に取り付けて本体２を高い位置に保持することができる。以上により、ポケットサイズであっても、投影画像を固定しやすく、投影角度を自由に設定できるマイクロプロジェクタ１を提供することができる。

また本第１実施例のマイクロプロジェクタ１では、前記接続部は光学系ユニットケース20の長手方向一端と制御系ユニットケース21の長手方向一端とを回動自在に接続して本体２を折畳み可能とするヒンジ部22であり、三脚ネジ穴52が制御系ユニットケース21のヒンジ部22と対向する反対側の長手方向他端面に設けられ、投影レンズ13がヒンジ部22とは反対側の光学系ユニットケース20の長手方向他端面に設けられている。

このようにすると、本体２が折畳み可能であることから、収納性，携帯性に優れた大きさにすることができると共に、光学系ユニットケース20の仰角を任意に調整することができる。本体２を三脚60に取り付けた際には、制御系ユニットケース21が直立した姿勢になるため、三脚60により持ち上げられた高さに加えてさらに制御系ユニットケース21の長さ分、投影する面までの高さを稼ぐことができ、床面に位置する投影面に投影することができるように、仰角を水平角以下にもすることができる。以上により、本体２を三脚60に取り付けた際における仰角の自由度を向上させ、使い勝手をよくすることができる。

なお、ヒンジ部22の代りに例えばフレキシブルロッドなどの屈曲自在部材を利用して光学系ユニットケース20と制御系ユニットケース21とを結合してもよい。また、制御系部品６を制御系ユニットケース21内に収納せずに、光学系ユニットケース20内に収納して、制御系ユニットケース21を単に光学系ユニットケース20を支持するための台座としてもよい。

図５及び図６は、本第２実施例におけるマイクロプロジェクタ１では、本体２のケーシング以外は第１実施例のものと略同様である。すなわち、本体２には、光学系部品５及び制御系部品６が内蔵され、ＵＳＢ端子３を一端に有するケーブル４の他端が電気的に接続されている。

本体２は、制御系部品６を収納したベースケース70と、光学系部品５の周囲を覆うカバーケース73とを連結して構成されている。

ベースケース70は、浅い箱状部材からなる扁平な直方体形状をしており、その両側面の下端縁に沿って水平方向へ突出した突条からなる下ストッパ71が長手方向全体にわたって形成されている。ベースケース70の内部空間には、通信制御部15，ＬＣＤ駆動部16等の制御系部品６を実装した制御基板43が収納されている。制御基板43には、ベースケース70に通されたケーブル４が電気的に接続される他、前記画像信号や５Ｖ電源を供給するために、カバーケース73光学系ユニットケース20内のＬＥＤ照明10及びライトバルブ12からベースケース70内へそれぞれ配線された内部導線41，42が電気的に接続される。

カバーケース73は角筒状部材を成形してなり、その一端には開口部74が形成され、その底面のうちベースケース70と対向する部分には開口部74に連通する開口部75が形成されている。この開口部75はちょうどベースケース70が嵌る大きさに形成されており、ここにベースケース70を嵌め込むことにより、ベースケース70の上面部材72がカバーケース73の底面部材として構成されることとなる。光学系部品５は、ベースケース70の上面部材72とカバーケース73の上面部材76との間に取り付けられる。具体的には、上面部材72には、開口部74側から順番に投影レンズ13，ライトバルブ12，コンデンサレンズ11，反射板40（ＬＥＤ照明10）が回動自在に枢支され、同様に、上面部材76にもこれらの光学系部品５が互いに平行となるように回動自在に枢支されている。すなわち、ベースケース70とカバーケース73とを連結する各光学系部品５の高さは全て揃えられており、光学系部品５を覆うカバーケース73との間に光学系部品５が仰伏動自在に接続され、これらの光学系部品５をリンクとした水平リンク機構が構成されている。これにより、光学系部品５を介してカバーケース73とベースケース70とが連結される。なお、カバーケース73は、ベースケース70の長手方向に対して反射板40を収納する大きさ分長くなっている。

次に、本第２実施例のマイクロプロジェクタ１における上記構成についてその作用を説明する。

マイクロプロジェクタ１の画像投影動作に関しては、上記第１実施例と同様である。本第２実施例のマイクロプロジェクタ１は、収納時の本体２の形態に特徴があり、図５及び図６に示す使用時の投影状態から図７及び図８に示す収納状態へ変形可能になっている。マイクロプロジェクタ１は、使用しない収納時には、カバーケース73を投影方向とは反対方向となる後方へ押動することにより、カバーケース73とベースケース70とを連結する光学系部品５がベースケース70に対して後方へ倒れるように傾斜（回転）し、カバーケース73が後方へ押されながら下方へ移動し、最終的にカバーケース73の下端縁がベースケース70の下ストッパ71に当接して前記収納状態になる。このとき、水平リンク機構が構成されているため、カバーケース73をどのように押しても、カバーケース73の上面部材76とベースケース70の上面部材72とが互いに平行を保ちながら変位し、カバーケース73の下端縁を下ストッパ71に確実に密着させることができる。この収納状態では、カバーケース73が後方へずれた分、ベースケース70の上面部材72により閉塞されていたカバーケース73の開口部75が一部開くため、そこからカバーケース73内にＵＳＢ端子３及びケーブル４が収納されて正に図７で示された状態となる。

逆に、収納状態から使用状態へ戻す場合には、カバーケース73内からＵＳＢ端子３及びケーブル４を取り出した後、カバーケース73を前方（投影方向）へ引動することにより、カバーケース73とベースケース70とを連結する光学系部品５がベースケース70に対して前方へ起き上がるように回転し、カバーケース73が前方へ引っ張られながら上方へ移動し、最終的にカバーケース73の開口部75端縁がベースケース70の上短手辺部となる上ストッパ77に当接して前記使用状態になる。このとき、水平リンク機構が構成されているため、カバーケース73をどのように引いても、各光学系部品５が互いに平行を保ちながら変位し、使用状態になりさえすれば光学系部品５の位置調整をしなくてもそのまま使用することができる。

以上のように本第２実施例では、画像を投影表示する光学系部品５と、外部機器から入力された画像信号に基づいて前記画像を制御する制御系部品６とを本体２に内蔵したマイクロプロジェクタ１であって、制御系部品６を収納したベースケース70と、光学系部品５を覆うカバーケース73との間に光学系部品５が仰伏動自在に接続されている。

このようにすると、使用しないときに光学系部品５を倒してカバーケース73をベースケース70に重ねることにより、本体２をコンパクトに縮小することができる。従って、収納性，携帯性に優れたマイクロプロジェクタ１を提供することができる。

また本第２実施例では、外部機器に接続されることにより前記画像信号が入力される入力端子としてのＵＳＢ端子３を備え、光学系部品５を傾斜させた場合にカバーケース73とベースケース70との間に開く開口部75から、ＵＳＢ端子３がカバーケース73内に収納されるよう構成されている。

このようにすると、本体２外部にあるＵＳＢ端子３を本体２内に収納することができる。従って、収納性，携帯性をより向上させることができる。

なお、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。本発明の構造を有していれば、例えば本体２の形状，光学系部品５，制御系部品６などはどのように変形実施してもよい。同様に、例えば通信方式や物理的な接続手段（コネクタ，ケーブル等）などの外部機器との接続態様は特に限定されない。

本発明の第１実施例における表示装置のシステム構成を示すブロック図である。 同上、表示装置の要部縦断面図である。 同上、表示装置の斜視図である。 同上、表示装置を三脚に取り付けた状態を示す斜視図である。 本発明の第２実施例における表示装置の投影状態を側面方向から見た要部縦断面図である。 同上、表示装置の投影状態を正面方向から見た要部縦断面図である。 同上、表示装置の収納状態を側面方向から見た要部縦断面図である。 同上、表示装置の収納状態を正面方向から見た要部縦断面図である。

１ マイクロプロジェクタ（表示装置）
２ 本体
５ 光学系部品
６ 制御系部品
13 投影レンズ（投影光学器）
20 光学系ユニットケース
21 制御系ユニットケース
22 ヒンジ部（接続部）
52 三脚ネジ穴（取付部）
60 三脚（支持手段）

Claims (1)

1. 投影面に画像を投影表示する投影光学器を含む光学系部品と、信号に基づいて制御する制御系部品とを本体に備えた表示装置であって、
   前記本体が、前記光学系部品を収納した光学系ユニットケースと、前記制御系部品を収納した制御系ユニットケースとを接続部により接続して構成されると共に、前記本体を支持し、前記本体の高さ位置を調節可能な支持手段が取り付け可能な取付部を、前記制御系ユニットケースに設け、
   前記接続部は前記光学系ユニットケースの長手方向一端と前記制御系ユニットケースの長手方向一端とを接続して折畳み可能とするヒンジ部であり、
   前記取付部が前記ヒンジ部とは反対側の前記制御系ユニットケースの長手方向他端面に設けられ、
   前記投影光学器が前記ヒンジ部とは反対側の前記光学系ユニットケースの長手方向他端面に設けられたことを特徴とする表示装置。

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