JP7115741B2 - 投影角度調整装置、投影装置及び投影角度調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、投影画面の位置ずれを修正することが容易な投影角度調整装置、投影装置及び投影角度調整方法に関する。

遊技機に用いられる投影装置に関連する技術として、短い距離で画像を投影可能な天井取付式短焦点プロジェクターがある。
このようなプロジェクターは、遊技機に内蔵される液晶ディスプレイの代替えとして、プロジェクションマッピングなどの画面表示を壁面に対して行うことができる。

この種のプロジェクターとして、特許文献１に示される画像表示装置が知られている。
この画像表示装置では、画像を表示する投影レンズを有する投影部と、投影部を支持する支持機構とを具備している。
支持機構は、投影部に固定された丸カップ状の摺動支持部材と、該摺動支持部材の外側を摺動可能に支持する球状凹面を上面に有する台座と、該台座の球状凹面内に貼られたシートと、摺動支持部材を摩擦シートに対して押圧する固定部材とを有している。

そして、上記画像表示装置では、固定部材を介して、球状凹面内の摩擦シートに対する摺動支持部材への押圧力を弱くした場合に、摺動支持部材と摩擦シートとの摩擦力が低下して投影部の角度が調節可能になり、一方、球状凹面内の摩擦シートに対する摺動支持部材への押圧力を強くした場合に、摩擦力が増加して投影部の角度が固定される。

特開２００２－２０９１６１号公報

ところで、特許文献１に示される画像表示装置では、台座の上面に形成された球状の球状凹面内に、摩擦シートを介して、投影部が搭載される丸カップ状の摺動支持部材が回転自在に設けられる構成である。
このため、上記画像表示装置では、台座の上面に形成された球状凹面内に、投影部を有する摺動支持部材が載置された縦型構造となり、天井取付式とすることができない。
具体的には、上記画像表示装置では、投影部が搭載される摺動支持部材を、台座内に収容された固定部材で支持する構成であるので、天井取付式とした場合に、固定部材を補強するなどの対策が別途必要となり、構成が複雑化するという問題がある。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、投影部からの投影角度を容易かつ確実に調整することができ、かつ天井、壁面などの取付面への取付にも自在に対応することができる投影角度調整装置、投影装置及び投影角度調整方法を提供する。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の第1態様は、画像を投影する投影機本体と、取付対象となる取付面に連結されかつ前記投影機本体を支持する支持部との間に介在される投影角度調整装置であって、前記投影機本体と一体に設けられた第１球面部と、前記支持部と一体に設けられかつ前記第１球面部に対してスライド可能に設けられた第２球面部と、前記支持部を挟んで前記投影機本体の反対側に位置する挟持部材３と一体に設けられて、前記第１球面部との間に前記第２球面部を挟み込む第３球面部と、前記挟持部材に接触可能に設けられて前記第２球面部に対する前記第１球面部のスライドを規制するストッパ部材と、前記ストッパ部材を前記挟持部材に向けて押圧又は離間するように操作する操作部材と、をすることを特徴とする。

本発明の第２態様は、画像を投影する投影機本体と、取付対象となる取付面に連結されかつ前記投影機本体を支持する支持部との間に介在される投影角度調整装置に適用される投影角度調整方法であって、前記投影機本体と一体な第１球面部に対して前記支持部と一体な第２球面部をスライド可能に位置させる段階と、前記支持部を挟んで前記投影機本体の反対側に挟持部材を位置させる段階と、前記挟持部材の表面に対してストッパ部材を押圧又は離間することにより、第１球面部と第２球面部との接触圧力を調整して、前記支持部に対する前記投影機本体の回転又は移動を許容又は規制する段階と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成により、投影機本体からの投影角度を容易かつ確実に調整及び位置決めすることができる。

本発明に係る投影角度調整装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る投影角度調整装置の外観図である。 図２の断面図である。 図３を一部拡大した図である。

本発明の最小構成について、図１を参照して説明する。
本発明に係る投影角度調整装置１００は、画像を投影する投影機本体１と、取付対象となる取付面Ｍに連結されかつ投影機本体１を支持する支持部２との間に介在される。

投影機本体１には第１球面部Ｑ１が一体に設けられている。
支持部２には、第１球面部Ｑ１に対してスライド可能な第２球面部Ｑ２が一体に設けられている。
支持部２を挟んで投影機本体１の反対側には挟持部材３が配置されている。
この挟持部材３には、第１球面部Ｑ１との間に第２球面部Ｑ２を挟み込む第３球面部Ｑ３が一体に設けられている。

挟持部材３には、第２球面部Ｑ２に対する第１球面部Ｑ１のスライドを規制するストッパ部材４が接触可能に設けられている。
また、この挟持部材３には、ストッパ部材４を挟持部材３に向けて押圧する又は離間するように操作される操作部材５が設けられている。

そして、以上のように構成された投影角度調整装置１００では、取付対象となる取付面Ｍに連結された支持部２を介して投影機本体１が支持される。
この支持部２には、投影機本体１と一体な第１球面部Ｑ１に対して相対的にスライド可能な第２球面部Ｑ２が設けられている。すなわち、投影機本体１は第１球面部Ｑ１及び第２球面部Ｑ２を介して支持部２に対してスライドすることにより、予め定められた角度で回転及び移動可能となる。

一方、支持部２を挟んで投影機本体１の反対側に位置する挟持部材３には、投影機本体１の第１球面部Ｑ１と、支持部２の第２球面部Ｑ２との接触圧を調整するための第３球面部Ｑ３が一体に設けられている。

また、第３球面部Ｑ３を有する挟持部材３には、第２球面部Ｑ２に対する第１球面部Ｑ１のスライドを規制するストッパ部材４が接触可能に設けられ、さらにストッパ部材４を挟持部材３に向けて押圧又は離間するように操作する操作部材５が設けられている。
これにより、ストッパ部材４が挟持部材３の表面から離間する位置となるように操作部材５を操作した場合に、投影機本体１と一体な第１球面部Ｑ１と、支持部２と一体な第２球面部Ｑ２との押圧状態が解除され、支持部２に対する投影機本体１の回転又は移動を自在に行うことができる。

一方、操作部材５を操作することにより、挟持部材３をストッパ部材４に対して押下した場合には、ストッパ部材４及び挟持部材３と一体な第３球面部Ｑ３を順次介して、支持部２と一体な第２球面部Ｑ２が、投影機本体１と一体な第１球面部Ｑ１に対して密着され、投影機本体１の支持部２に対する回転又は移動が規制される。

すなわち、本発明の投影角度調整装置１００では、作業者が操作部材５を操作することにより、ストッパ部材４、挟持部材３及び該挟持部材３と一体な第３球面部Ｑ３を順次介して、投影機本体１と一体な第１球面部Ｑ１が、支持部２と一体な第２球面部Ｑ２に対して回転又は移動することを適宜、設定可能となる。
従って、本発明の投影角度調整装置１００では、取付対象となる取付面Ｍに連結された支持部２に、第１球面部Ｑ１～第３球面部Ｑ３、ストッパ部材４及び操作部材５という簡易な構成を設けるだけで、投影機本体１からの投影角度を容易かつ確実に調整及び位置決めすることができ、かつ天井、壁面などの取付面Ｍへの取付にも自在に対応することができる。
さらに、本発明の投影角度調整装置１００は簡易な構成であるので、小型化にも容易に対応することができる。

なお、本発明の投影角度調整装置１００では、投影機本体１と一体な第１球面部Ｑ１に対して支持部２と一体な第２球面部Ｑ２をスライド可能に位置させる段階と、支持部２を挟んで投影機本体１の反対側に挟持部材３を位置させる段階と、挟持部材３の表面に対してストッパ部材４を押圧又は離間することにより、第１球面部Ｑ１と第２球面部Ｑ２との接触圧力を調整して、支持部２に対する投影機本体１の回転／移動を許容又は規制する段階と、からなる投影角度調整方法が採用されている。

（実施形態）
本発明の実施形態に係る構成について、図２～図４を参照して説明する。
本発明に係る投影角度調整装置１０１は、画像を投影する投影機本体１１と、取付対象となる取付面Ｍ１に連結されかつ投影機本体１１を支持する支持部１２との間に介在される。
また、この投影角度調整装置１０１は、支持部１２の前側（図中右側）に位置し、支持部の後側（図中左側）に投影画像を鑑賞する鑑賞者が位置する。
また、本発明に係る投影角度調整装置１０１は、投影機本体１１及び該投影機本体１１を支持する支持部１２を含むことで、投影装置２００を構成する。

投影機本体１１は、図２及び図３に示されるように内部に設けられた投影装置（図示略）から出力された画像が矢印Ｐで示す方向に照射される。
また、この投影機本体１１の筐体となるケーシング２０には、図中上方に突出する第１球面部Ｑ１１を有する本体ケースドーム部２１が一体に設けられている。
本体ケースドーム部２１上の第１球面部Ｑ１１は、図中、矢印Ｂ１－Ｂ２方向（この方向は紙面に示される横方向の他、紙面と交差／直交する方向も含む）に沿う球状に形成されている。

支持部１２は、投影機本体１１を支える部材であって、天井となる取付面Ｍ１に固定ねじ２２により固定されている。
また、この支持部１２には、ドーム形状に形成された対向モールド２３が設けられている。この対向モールド２３は、図３及び図４に詳細に示されるように、第１球面部Ｑ１１に対してスライド可能な第２球面部Ｑ１２を内側に一体に有する形状であって、その中央部には、図中上下方向（矢印Ａ１－Ａ２方向）に貫通した貫通穴２４が形成されている。
なお、対向モールド２３上の第２球面部Ｑ１２は、本体ケースドーム部２１上の第１球面部Ｑ１１と同様、矢印Ｂ１－Ｂ２方向に沿う球状に形成されている。また、対向モールド２３に形成された貫通孔２４は、本体ケースドーム部２１上の可動域（符号ｂで示す）に基づきその大きさが設定される。

支持部１２の対向モールド２３を挟んで投影機本体１１の反対側には挟持部材１３が配置されている。
この挟持部材１３は、第１球面部Ｑ１１との間に第２球面部Ｑ１２を挟み込むための第３球面部Ｑ３が内側に一体に設けられたドーム状の剣山型プレート３０からなる。
第３球面部Ｑ１３は、剣山型プレート３０上の内側表面に一体に形成されたものであって、本体ケースドーム部２１上の第１球面部Ｑ１１及び対向モールド２３上の第２球面部Ｑ１２と同様、矢印Ｂ１－Ｂ２方向に沿う球状に形成されている。

なお、本例では、第１球面部Ｑ１１～第３球面部Ｑ１３が互いに並行となる位置関係にありかつ同一の曲率で形成されている。
また、挟持部材１３の外側表面は、ストッパ部材１４の滑りを防止するために微細な凹凸面３１を有している。

剣山型プレート３０の中央部には、対向モールド２３の貫通孔２４を貫通して、投影機本体１１の本体ケースドーム部２１に至る連結ねじ３２が設置されている。
この連結ねじ３２は、投影機本体１１の本体ケースドーム部２１の中央に形成された雌ねじ部３３に若干の遊びをもって螺合されている。

剣山型プレート３０の図中上部には外側表面の凹凸面３１に接触されるストッパ部材１４が設けられている。
ストッパ部材１４の本体は弾性変形可能な板ばね４０により形成されたものであって、その中間部は、支持部１２に設置された支持軸４１により矢印Ｃ１－Ｃ２方向に回転自在に軸支されている。
ストッパ部材１４の板ばね４０一端には剣山型プレート３０の凹凸面３１に接触するストッパゴム４２が設置され、また、板ばね４０他端には、該ストッパ部材１４を操作する操作部材１５が設置されている。

ストッパゴム４２は、リング状に形成されかつ内面が剣山型プレート３０の凹凸面３１に接触可能に設けられるものであって、リング状の内部空間に、前述した連結ねじ３２が配置される。
また、このストッパゴム４２は、板ばね４０の端部にリング状に形成された保持部材４０Ａにより、該板ばね４０に連結されている。

操作部材１５は、支持部１２に螺合される締込ねじ５０により構成されるものであって、締込ねじ５０を締結する又は緩めることで、支持軸４１を中心として板ばね４０を矢印Ｃ１－Ｃ２方向に回動できる。
具体的には、操作部材１５の締込ねじ５０を緩めて、支持軸４１を中心として矢印Ｃ１方向に板ばね４０を回転させた場合には、板ばね４０先端のストッパゴム４２が挟持部材１３の剣山型プレート３０から離間する位置となる。これにより、剣山型プレート３０の第３球面部Ｑ１３が支持部１２の対向モールド２３を上方から押える力が弱まる。

一方、操作部材１５の締込ねじ５０を締めて、支持軸４１を中心として矢印Ｃ２方向に板ばね４０を回転させた場合には、板ばね４０先端のストッパゴム４２が挟持部材１３の剣山型プレート３０を上方から押圧する位置となる。これにより、剣山型プレート３０の第３球面部Ｑ１３が支持部１２の対向モールド２３を上方から押える力が強まる。

そして、以上のように構成された投影角度調整装置１０１では、取付対象となる取付面Ｍ１に連結された支持部１２を介して投影機本体１１が支持される。
この支持部１２には、投影機本体１１と一体な第１球面部Ｑ１１に対してスライド可能な第２球面部Ｑ１２が設けられている。すなわち、投影機本体１１は第１球面部Ｑ１１及び第２球面部Ｑ１２を介して支持部１２に対して矢印Ｂ１－Ｂ２方向にスライドすることにより、予め定められた角度で回転及び移動可能となる。

一方、支持部１２を挟んで投影機本体１１の反対側に位置する挟持部材１３には、投影機本体１１の第１球面部Ｑ１１と、支持部１２の第２球面部Ｑ１２との接触圧を調整するための第３球面部Ｑ１３が一体に設けられている。

また、第３球面部Ｑ１３を有する挟持部材１３には、第２球面部Ｑ１２に対する第１球面部Ｑ１１のスライドを規制するストッパ部材１４が接触可能に設けられ、さらにストッパ部材１４のストッパゴム４２を挟持部材１３に向けて押圧又は離間するように操作する操作部材１５が設けられている。
そして、このような構成により、操作部材１５の締込ねじ５０を緩めて、支持軸４１を中心として矢印Ｃ１方向に板ばね４０を回転させた場合には、板ばね４０先端のストッパゴム４２が挟持部材１３の剣山型プレート３０から離間する位置となる。これにより、剣山型プレート３０内側の第３球面部Ｑ１３が支持部１２の対向モールド２３を上方から押える力が弱まる。その結果、投影機本体１１と一体な第１球面部Ｑ１１と、支持部１２と一体な第２球面部Ｑ１２との押圧状態が解除され、支持部１２に対する投影機本体１１の回転（すなわち、ｘｙｚ軸で示される三次元空間での回転）又は矢印Ｂ１－Ｂ２方向への移動を自在に行わせることができる。

一方、操作部材１５の締込ねじ５０を締めて、支持軸４１を中心として矢印Ｃ２方向に板ばね４０を回転させた場合には、板ばね４０先端のストッパゴム４２が挟持部材１３の剣山型プレート３０を上方から押圧する位置となる。これにより、剣山型プレート３０内側の第３球面部Ｑ１３が支持部１２の対向モールド２３を上方から押える力が強まる。その結果、支持部１２と一体な第２球面部Ｑ１２が、投影機本体１１と一体な第１球面部Ｑ１１に対して密着され、支持部１２に対する投影機本体１１の回転又は矢印Ｂ１－Ｂ２方向移動を規制する。

すなわち、本実施形態の投影角度調整装置１０１では、作業者が操作部材１５の締込ねじ５０を操作することにより、ストッパ部材１４、挟持部材１３及び該挟持部材１３と一体な第３球面部Ｑ１３を順次介して、投影機本体１１と一体な第１球面部Ｑ１１が、支持部１２と一体な第２球面部Ｑ１２に対して回転又は移動することを適宜、設定可能とする。
従って、本実施形態の投影角度調整装置１０１では、取付対象となる取付面Ｍ１に連結された支持部１２に、第１球面部Ｑ１１～第３球面部Ｑ１３、ストッパ部材１４及び操作部材１５という簡易な構成を設けるだけで、投影機本体１１からの投影角度を容易かつ確実に調整及び位置決めすることができ、かつ天井、壁面などの取付面Ｍ１への取付にも自在に対応することができる。
さらに、本実施形態の投影角度調整装置１０１は簡易な構成であるので、小型化にも容易に対応することができる。

また、本実施形態の投影角度調整装置１０１は、支持部１２の前側（図中右側）に位置し、支持部の後側（図中左側）に投影画像を鑑賞する鑑賞者が位置する構成であるので、投影機本体１１のケーシング２０の前側（図中右側）に操作部材１５の締込ねじ５０を位置させることができる。そして、このような投影機本体１１のケーシング２０の存在により、操作部材１５の締込ねじ５０が、鑑賞者から見えない箇所に位置することになり、外観が損なわれることを防止できる効果がある。

なお、上記実施形態は以下のように変形しても良い。
（変形例１）
上記実施形態では、投影機本体１１の筐体となるケーシング２０に、図中上方に突出する凸状の第１球面部Ｑ１１を設け、これに対応して対向モールド２３に凹状の第２球面部Ｑ１２を配置し、かつ剣山型プレート３０にも凹状の第３球面部Ｑ１３を配置した。
しかし、これに限定されず、図中下方に向けて凹状の第１球面部Ｑ１１を設け、これに対応して対向モールド２３及び剣山型プレート３０に、凸状の第２球面部Ｑ１２及び第３球面部Ｑ１３をそれぞれ配置しても良い。

（変形例２）
上記実施形態では、第１球面部Ｑ１１～第３球面部Ｑ１３の曲率を同じ／ほぼ同じに設定しているが、これに限定されず、互いに嵌合する構成が保たれるのであれば、各曲率を段階的に変化させるようにしても良い。
また、第１球面部Ｑ１１～第３球面部Ｑ１３の大きさ／重なり範囲を上側になる程、小さくなるように設定しているが、これら第１球面部Ｑ１１～第３球面部Ｑ１３の大きさ／重なり範囲は適宜設定可能である。
すなわち、凹曲面の曲率半径が凸曲面の曲率半径より大きければ、凹曲面の内側で凸曲面を支持することができ、その曲率半径の差が小さければ小さいほど位置決め精度および位置決め安定性を向上させることができる。

（変形例３）
上記実施形態では、支持部１２の対向モールド２３に、投影機本体１１の可動域（符号ｂで示す）を決定する貫通孔２４が設けられているが、その貫通孔２４の大きさは、投影機本体１１が支持部１２に対して矢印Ｂ１－Ｂ２方向に移動する角度に基づき適宜設定される。すなわち、図４に示される投影機本体１１の可動域ｂは、図面より小さい範囲であっても良いし、第１球面部Ｑ１１及び第２球面部Ｑ１２が接触される範囲の全域に亘って形成しても良い。

（変形例４）
上記実施形態では、支持部１２の取付対象となる取付面Ｍ１を天井面としたが、これに限定されず、垂直な壁面であっても良いし、水平な床面であっても良い。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明は、天井取付式短焦点プロジェクター等に適用されて、投影画面の位置ずれを容易に修正可能な投影角度調整装置、投影装置及び投影角度調整方法に関する。

１ 投影機本体
２ 支持部
３ 挟持部材
４ ストッパ部材
５ 操作部材
１１ 投影機本体
１２ 支持部
１３ 挟持部材
１４ ストッパ部材
１５ 操作部材
２０ ケーシング
２１ 本体ケースドーム部
２３ 対向モールド
３０ 剣山型プレート
４０ 板ばね
４１ 支持軸
４２ ストッパゴム
５０ 締込ねじ
１００ 投影角度調整装置
１０１ 投影角度調整装置
Ｍ 取付面
Ｍ１ 取付面
Ｑ１ 第１球面部
Ｑ２ 第２球面部
Ｑ３ 第３球面部
Ｑ１１ 第１球面部
Ｑ１２ 第２球面部
Ｑ１３ 第３球面部

Claims (10)

1. 画像を投影する投影機本体と、取付対象となる取付面に連結されかつ前記投影機本体を支持する支持部との間に介在される投影角度調整装置であって、
   前記投影機本体と一体に設けられた第１球面部と、
   前記支持部と一体に設けられかつ前記第１球面部に対してスライド可能に設けられた第２球面部と、
   前記支持部を挟んで前記投影機本体の反対側に位置する挟持部材と一体に設けられて、前記第１球面部との間に前記第２球面部を挟み込む第３球面部と、
   前記挟持部材に接触可能に設けられて前記第２球面部に対する前記第１球面部のスライドを規制するストッパ部材と、
   前記ストッパ部材を前記挟持部材に向けて押圧又は離間するように操作する操作部材と、を有する投影角度調整装置。
2. 前記支持部の取付対象となる取付面は天井面であることを特徴とする請求項１に記載の投影角度調整装置。
3. 前記第１～第３球面部は互いに並行となる位置関係にありかつ同一の曲率で形成されていることを特徴とする請求項1又は２のいずれか１項に記載の投影角度調整装置。
4. 前記第１～第３球面部は上側に向けて湾曲することを請求項１～３のいずれか１項に記載の投影角度調整装置。
5. 前記第３球面部は、前記第１及び第２球面部の設置範囲内の一部に形成されることを請求項1～４のいずれか１項に記載の投影角度調整装置。
6. 前記ストッパ部材は、リング状に形成されかつ内面が前記挟持部材の表面に接触するストッパゴムを有することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の投影角度調整装置。
7. 前記ストッパ部材の本体は弾性変形可能な板ばねにより形成されることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の投影角度調整装置。
8. 前記ストッパ部材の本体は前記支持部に設けられた支持軸に回転自在に軸支され、
   前記ストッパ部材の本体一端側に前記挟持部材の表面に接触するストッパゴムが設置され、前記ストッパ部材の本体他端側に前記操作部材が設置されることを特徴とする請求項６または７のいずれか１項に記載の投影角度調整装置。
9. 請求項１～８のいずれか１項に記載の投影角度調整装置が投影機本体の支持部に設けられることを特徴とする投影装置。
10. 画像を投影する投影機本体と、取付対象となる取付面に連結されかつ前記投影機本体を支持する支持部との間に介在される投影角度調整装置において、
    前記投影機本体と一体な第１球面部に対して前記支持部と一体な第２球面部をスライド可能に位置させる段階と、
    前記支持部を挟んで前記投影機本体の反対側に挟持部材を位置させることにより、該挟持部材と一体の第３球面部と前記第１球面部との間に前記第２球面部を挟み込む段階と、
    前記挟持部材の表面に対してストッパ部材を押圧又は離間することにより、第１球面部と第２球面部との接触圧力を調整して、前記支持部に対する前記投影機本体の回転又は移動を許容又は規制する段階と、を有することを特徴とする投影角度調整方法。

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