JPH0199035A - オーバヘッドプロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ２ξ上のり　′野 この発明はオーバヘッドプロジェクタの改良に関する。

従」り久退」【 在来のオーバヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）は、周知の
とおり、原稿を原稿台にのせてこの原稿に光を通し、そ
の光を投影レンズに通してスクリーン面に投影するよう
になっている。これにより原稿の内容をスクリーン面に
拡大表示できるのである。

この−明が　゛しようとする囚　。

ところが、スクリーン面上の投影倍率を変えるたびに投
影像の焦点合せをし直す必要がある。この際、ピント合
せをすると今度は倍率が変わり、所望の倍率でかつ焦点
の合った投影像をスクリーン面上に形成する操作が非常
に煩雑になる。

また、スクリーン面は通常オーバヘッドプロジェクタか
ら２〜３ｍ離れているので正確な焦点合ぜの確認がしづ
らく、投影像の説明に集中できない。

几１し列月」覧 この発明は上述の問題点を解決するためになされたもの
であり、正確かつ容易に焦点合せして、投影現場におい
てその取扱いが簡単であるオーバヘッドプロジェクタを
提供することを目的としている。

光」Ｌガ贋」Ｌ この発明は特許請求の範囲第１項のオーバヘッドプロジ
ェクタを要旨としている。

１　、奴を　′するための 第１図と第３図を参照する。

オーバヘッドプロジェクタ１は、発光手段１６、投光手
段１７．集光手段２０．焦点合せのための手段（好まし
くは受光位置検出手段２１および操作手段３０で構成）
を備えている。

発光手段１６は光を出す。投光手段１７は発光手段１６
の光をスクリーン面１４に投光するためのものである。

集光手段２０は、スクリーン面１４で反射してもどった
前記光を集光する。

前記焦点合せをする手段は、集光手段２０を通った光を
受けて投影レンズ１０を光軸方向に移動してその光に基
いて投影レンズ１０の焦点合ぜするためのものである。

ＪＬ 発光手段１６の光は投光手段１７によりスクリーン面１
４に投光される。そしてそのスクリーン面１４上で反射
した光を受けて、投影レンズ１０を光軸方向に移動して
、焦点合せをする。これにより倍率を変えるときにマニ
ュアルで焦点合せをしなくてよい。

実」１引 第１図と第２図を参照する。

オーバヘッドプロジェクタ１は、本体２と支柱３及びヘ
ッド部４を備えている。本体２の隅部には支柱３がたて
て設けである。この支柱３にヘッド部４が上下移動調整
可能に設定されている。

［本　体２］ 前記本体２には、リセットボタン５と透明の原稿台６が
設けられている。この原稿台６の上には通常の原稿７が
のせられる。また本体２の内部には、第２図に示すよう
に光源８と集光用フレネルレンズ９が設けられている。

この光源８は可視光を発光するものであり、赤外光成分
の少ないものが好ましい。また必要に応じてフィルター
を設は赤外光を除去することもできる。

−〇　　− ［ヘッド部４］ ヘッド部４は、投影レンズ系ともいう投影レンズ１０２
反射ミラー１１．投光系１２．受光系１３および焦点合
せをする手段を備えている。投光系１２と受光系１３は
投影レンズ１０の両側に位置されている。つまり、投光
系１２、投影レンズ１０および受光系１３は、スクリー
ン面１４と平行となるように配列されている。上記焦点
合せをする手段についてはあとで述べる。

光源８の光は、フレネルレンズ９、原稿台６、原稿７を
通りフレネルレンズ９により投影レンズ１０に集光され
る。この原稿７の内容を含んだ光は、投影レンズ１０と
反射ミラー１１によりスクリーン面１４に共役関係で拡
大投影され、スクリーン面１４に原稿７の内容を表示で
きるようになっている。この投影レンズ１０の光学軸１
０ａは、本体２の載置面１５から高さｈｌのところにあ
る。

たとえば、第２図において原稿７の点Ｐ１はスクリーン
面１４上に点Ｐ２として共役関係で投影される。

なお、第２図において１４８は、傾斜した場合のスクリ
ーン面、そして１４ｂは、湾曲した場合のスクリーン面
を示している。

［投光系１２］ 第３図を参照する。前記投光系１２は、光を出す発光手
段１６と投光手段１７を有している。この発光手段１６
は、好ましくは赤外又は近赤外波長領域の光を出せるも
のであり、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオー
ド（Ｌ　Ｄ　）が採用できる。投光手段１７は凸形の投
光レンズであり、発光手段１６の光をスクリーン面１４
に向けて投光するようになっている。

［受光系１３〕 一方、前記受光系１３は、集光手段２０と受光位置検出
手段２１を有している。

集光手段２０は投光手段１７からの光がスクリーン面１
４で反射した光を受光位置検出手段２１に集光するもの
である。受光位置検出手段２１における受光位置は、ス
クリーン面１４と集光手段２０の距ｗｉＬに対応してい
る。

−８＝ 第１図と第２図を再び参照する。

前記投光系１２の投光手段１７の光軸Ｑ１と受光系１３
の集光手段２０の光軸９２及び投影レンズ１０の光軸１
０ａは、スクリーン面１４上の近傍の点Ｐ２に集まるＪ
：うになっている。

第１図と第２図に示すように各光軸１０ａ、Ｑ１、Ｑ２
の載置面１５からの高さｈｌ、ｈ２．ｈ３は等しい。

［焦点合せをする手段］ 焦点合せをする手段は受光位置検出手段２１と操作手段
３０を有する。

［受光位置検出手段２１１ ここで、前記受光位置検出手段２１について説明する。

第４図の受光位置検出手段２１は、好ましくは半導体装
置検出器（Ｐ　ｏｓｉｔｉｏｎ　　Ｓ　ｅｎｓｉｔｉｖ
ｅ　　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ　）である。この受光位置検出
手段２１は、Ｐ型の抵抗層２１ａ、Ｎ＋型の抵抗層２１
ｂおよび高抵抗３ｉ基板の１層２ＩＣから構成されてい
る。

電気的中心ＣＬからＸの位置（抵抗Ｒｘ）に、スクリー
ン面からの光が矢印のように入射スポット光ＬＰが入射
すると、この光は光電変換され、光電流ＩＯとなる。こ
の光電流ＩＯは抵抗層２１ａの２つの電極２１ｄ　、２
１ｅからＩ＋　、Ｉ２として分割出力される。

第５図は参考までに前記受光位置検出手段２１の等何回
路を例示している。

ここで、 Ｐ　：電流源 Ｄ　：理想的ダイオード Ｃｊ　：接合容量 Ｒｓｈ：並列抵抗 Ｒｐ　：電極間抵抗 （ポジショニング抵抗） 接合容量（Ｃｊ　）と電極間抵抗（Ｒｐ　）は、分布回
路定数を持っておりこの特定数が応答速度を決める要因
となっている。

第４図と第６図を参照する。

電極２１ｄと２１ｅの間隔をＣ９抵抗をＲｅとして、受
光位置検出手段２１の電気的中心Ｃ［位置から入射スポ
ット光ＩＰの重心位置までの距離を×１抵抗をＲｘとす
る。入射スポラ１−光ＬＰにより生成された光電流をＩ
ｏとすると、Ｎ極２１ｄ及び２１ｅから得られる光電流
ＴＩ、Ｉ２は次式より求まる。

１Ｏ−ＴＩ＋Ｉ２　　　　　　　　　　　・・・（１）
ｒ＋　＝　ｒｏ　　（Ｒｃ　／２−Ｒｘ　）／Ｒｃ　−
＜２）Ｉ２　＝Ｔｏ　　（Ｒｃ　／２＋Ｒｘ　）／Ｒｃ
　＋・（３）Ｐ型紙抗層の抵抗分布は、均一であるから
、抵抗ＲＸは長さＸに比例し、かつ抵抗Ｒｅは容ｆｆ１
−　ｃに比例する。

よって式（２＞、（３）は、次式の如く書き変えられる
。

Ｉ＋　＝　Ｔｏ　　（Ｃ／２−Ｘ＞／Ｃ＝−（４）１２
　＝　Ｔｏ　　（Ｃ／２＋ｘ）／Ｃ−（５）ここで、Ｔ
１．Ｉ２の比をとると、入射光量の大小に無関係に、光
の入射スポット光ＩＰの位置を検出することができる。

つまり、 Ｉ２　　　　　Ｃ／２＋Ｘ Ａ−□　　−□　　　　・・・・・・　〈６）Ｉ＋Ｃ／
２−Ｘ 参考までに、位置分解能は、受光位置検出手段２１の受
光面上の長さをどの程度まで分解して検知し得るかを示
すものであり、位置解像度は、受光位置検出手段２１の
受光面の上における光点の検知できる最小変位分として
定義している。従って、受光面の長さをＣとすれば、両
者は、次の関係になる。

位置分解能−Ｃ／位置解像度 これらの値を決めるのは、受光位置検出手段２１の信号
対雑音比によるものである。長さＣの受光位置検出手段
２１上で、入射スポット光の重心位置が、△Ｘだけ変化
したとすると、これによる信号電流の変位△Ｉは、次式
の如くなる。

△Ｉ＝２Ｔｏ　・△ｘ／Ｃ・・・・・・（７）この△■
が、受光位置検出手段２１の雑音電流Ｊｎと等しくなる
ときの△Ｘが、最小解像度ΔＲとなる。

ΔＲ＝Ｃ−Ｉｎ　　／２　　Ｉｏ　　　　　　　　　　
　−（８）第３図と第６図を参照する。

発光手段１６の発光光束は、投光レンズ１７により最も
平行光束に近い状態に調整しておく。

ここで、被写体距離（スクリーン面１４と投光手段１７
との距離）をり、基線長をＢ、受光レンズの焦点距離を
ｆ、電極間隔をＣ１電気的中心位置（ＰＳＤの出力電流
ＩＩ、１２が等しくなるスポット光位置）から焦光され
る入射スポット光の重心位置までの距離をＸとすると次
式が得られる。

ｘ＝Ｂ　−ｆ／Ｌ　　　　　　　　　　　・・・（９）
（９）式を（６）式に代入すると次式が得られる。

１２　　　Ｃ／２＋Ｘ Ａ＝−−□ １＋Ｃ／２−Ｘ Ｃ／２＋Ｂ−ｆ／Ｌ　　Ｃ−Ｌ＋２８−ｆ＝　　　　　
　　　　　−（１０） Ｃ／２−Ｂ−ｆ／Ｌ　　Ｃ−Ｌ−２８−ｆ（１０）式を
書変えると、 Ａ＋１　　　　２Ｂ　−ｆ Ｌ−□　　・　　□ Ａ−１０・・・　（１１） となる。

即ち、受光位置検出手段２１から取り出される信号電流
値の比を、演算すれば、（１１）式より被写体であるス
クリーン面１４までの距離を求めることができる。

また、（１０）式から明らかな如く、信号電流値の比は
被写体路１ｍ（Ｌ）の逆数とほぼ比例関係にある。

なお、第６図の２９はフィルタである。

第６図においては、被写体路＠Ｌが大きくなると距ｌ１
３ＩＩ×は小さくなり、Ｌが小さくなるとＸは大きくな
る。

［操作手段３０］ 次に第３図にもどり焦点合せをする手段を構成する前記
操作手段３０を説明する。

増幅器３２．’３３の入力端子は、受光位置検出手段２
１の電極２１ｄ　、２１ｃにそれぞれ接続されている。

増幅器３２．３３の出力端子はアナログ・スイッチ３／
４に接続されている。アナログ・スイッチ３４はＡ／Ｄ
コンバータ３６を介してマイクロプロセッサ３７に接続
されている。

このマイクロプロセッサ３７には前記リセットボタン５
とステップモータとしてのモータ３９ｄ３よび発光手段
１６が接続されている。

このリセットボタン５は第１図にも示されている。モー
タ３９はマイクロプロセッサ３７の指令により投影レン
ズ１０をその光軸方向に移動可能である。この投影レン
ズ１０の移動位置情報は、マイクロプロセッサ３７にフ
ィードバックされるようになっている。また、前記発光
手段１６はマイクロプロセッサ３７の指令により発光す
る。

［作　動］ 次に作動を説明する。

まず電源を投入して第１図と第３図のリセットボタン５
を押し、マイクロプロセッサ３７をリセットする。

第１図と第２図に示すように、原稿台６に所望の内容を
記載した原稿７をのせる。光源８により、投影レンツ１
０９反射ミラー１１を介して原稿７の内容をスクリーン
面１４上に投影する。

この際投影レンズ１０を光軸方向に移動して焦点合せを
する。第３図を参照する。

すなわち、マイクロプロセッサ３７の指令により、発光
手段１６から近赤外又は赤外領域の光をスクリーン面１
４の点Ｐ２に向けて投光手段１７を介して投光する。ス
クリーン面１４で反射したこの光は、集光手段２０によ
り受光位置検出手段２１に受光される。この入射スポッ
ト光ＬＰの重心位置に基いて、電極２１ｄ　、２１ｅか
ら光電流１＋　、Ｉ２が増幅器３２．３３に入力される
。

増幅器３２．３３によりこれらの光電流Ｉ＋。

Ｉ２は、電流−電圧変換増幅される。そして、アナログ
・スイッチ３５ににす、光電流Ｉ＋、ｒ２に対応する２
つの電圧値は切換えられてＡ／Ｄコンバータ３６により
順次ＡＤ変換される。

このようにしてディジタル値となった信号は、マイクロ
プロセッサ３７に入射スポット光ＬＰの位置データとし
て送られる。このデータを基にして、マイクロプロセッ
サ３７は前記（１１）式により演算して焦点のずれてい
る量を定め、モータ３９に所定のステップ数だけ回転す
るように指令を与える。

これにより投影レンズ１０は光軸方向にそって所定指示
量移動して、焦点合せを完了する。

ところで、破線で示すようにマイクロプロセッサ３７に
は投影レンズ１０の位置情報がフィードバックされてメ
モリされる。これにより、次にリセットボタン５を押す
ときにはその位置から投影レンズ１０を移動する。また
、再麿すセツ１−ボタン５を押したり、再電源投入操作
時にのみ投影レンズ１０の移動して焦点合せをし、すな
わちオートフォーカス操作を行うようにし、オートフォ
ーカス操作が完了した時は、次のリセット操作や再電源
投入をするときまで、オートフォーカス時の投影レンズ
１０の位置状態を保持するのである。

もし、常にオートフォーカスを働かせると、スクリーン
面上の投影像の説明者又は指示棒等を受光位置検出手段
２１が検出しそこに焦点合せをしようとしてオートフォ
ーカスが作動したり、その他の外乱条件をひろって常に
フォーカス点が移動する。このためスクリーン面が非常
に見づらい。

このことをなくすために、−度フオーカスしたら、次の
リセット又は再電源投入までフォーカスを固定すること
により安定した像面が得られスクリーン面が見やすくな
る。

このように一連の操作を行うことで、倍率の設定の際に
焦点合せは自動的に行え、その際の取扱いが非常に楽で
ある。

また、上述のように発光手段１２の光の波長領域を近赤
外又は赤外が好ましいのは次のような理由による。つま
り、可視光の発光手段１２を使うと、スクリーン面１４
上に可視光のスポットが見えることになり、スクリーン
面１４上の原稿内容に重なり見にくくなる。さらに、光
量が大きい投影光とスポットが重なり、受光位置検出手
段２１が投影光にうもれたスポットを検出しにくい。こ
のため検出性能が著しく低下する。

さらに、第１図と第３図を参照すると、投影レンズ１０
の光軸１０ａ、投光手段１７の光軸９１および集光手段
２０の光軸９．２をスクリーン面１４上で近接させるの
は次の理由による。

第２図スクリーン面１４ａ、１４ｂで示すように、スク
リーン面１４は、投影レンズ１０の光軸１０ａに対して
常に垂直になるとは限らない。このため、上）ホのよう
に各光軸１０ａ、１１．１２が近接していないと、各光
軸の光路長に差を生じ測距誤差が大きくなる。

さらに、第１図と第２図に示すように、各軸１０ａ　、
　Ｑ　１　、　Ｑ　２の高さｈｌ、ｈ２．ｈ３ｒあると
、投影レンズと投光手段又は、集光手段の光軸上で各レ
ンズからスクリーンまでの距離が異なりオートフォーカ
スの計測に支障あり。また、上述のようにスクリーン面
が、投影レンズ光軸と垂直でなかったり湾曲していたり
した場合は測距誤差はさらに大きくなる。

第６図のように、投光系１２と受光系１３とを、投影レ
ンズをはさんで配置すると、基線長日が長くとれ、測距
精度の向上が計れ、かつこれらの部分をコンパクトにま
とめられる。

ところでこの発明は上）ホした実施例に限定されない。

たとえばリセットボタン５（第１図）は本体でなくリモ
コンボックスに設けてもよい。

また、焦点合せをする手段の受光位置検出手段に代えて
、発光手段の光の強弱を検出する検出手段を用いてもよ
い。これは、スクリーン面との距離を光の強弱で検出す
るのである。

化１丸瓢」 以上説明したことから明らかなように、焦点合せをマニ
ュアルで行う必要がなく、正確かつ容易に焦点合せでき
、投影現場において取扱いが簡単となり、投影像の説明
に集中できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例のオーバヘッドプロジェクタ
を示す斜視図、第２図はオーバヘッドプロジェクタとス
クリーン面の側面図、第３図は投影レンズの焦点合せを
するだめの手段、投光系、受光系およびスクリーン面を
示す図、第４図は受光位置検出手段の一例を示す断面図
、第５図はその等価回路図、第６図は投光系、受光系お
よびスクリーン面を示す図である。 １・・・・・・・・・オーバヘッドプロジェクタ２・・
・・・・・・・本　体 ４・・・・・・・・・ヘット部 ５・・・・・・・・・リセットボタン ６・・・・・・・・・光　源 ７・・・・・・・・・原　稿 １０・・・・・・投影レンズ １Ｑａ　、１１．１２−・・光　軸 １１・・・・・・反射ミラー １２・・・・・・投光系 １３・・・・・・受光系 １５・・・・・・載置面 １６・・・・・・発光手段 １７・・・・・・投光手段 ２０・・・・・・集光手段 ２１・・・・・・受光位置検出手段 ３０・・・・・・操作手段 第１図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原稿台上の原稿を通過させた光を投影レンズに通し
   てスクリーン面に投影して原稿の内容をスクリーン面に
   表示するオーバヘッドプロジェクタにおいて、光を出す
   発光手段と、この発光手段の光をスクリーン面に投光す
   る投光手段と、スクリーン面で反射した前記光を集光す
   る集光手段と、集光手段を通った光を受けてその光に基
   いて投影レンズを光軸方向に移動して投影レンズの焦点
   合せをする手段と、を備えたことを特徴とするオーバヘ
   ッドプロジエクタ。 ２、前記焦点合せをする手段は、スクリーン面との距離
   に対応する受光位置にこ受光位置検出手段における受光
   位置に対応するスクリーン面との距離により焦点合せを
   するために投影レンズ又はその一部を光軸方向に移動す
   る操作手段により構成されている特許請求の範囲第１項
   に記載のオーバヘッドプロジェクタ。 ３、前記投光手段は投光レンズで、集光手段は集光レン
   ズであり、これら投光レンズと集光レンズは前記投影レ
   ンズの両側に配置され、かつ投光レンズの光軸と集光レ
   ンズの光軸および投影レンズの光軸が、スクリーン面上
   の近傍点に集まるようになっている特許請求の範囲第１
   項に記載のオーバヘッドプロジェクタ。 ４、前記発光手段は赤外又は近赤外波長領域の光を出す
   特許請求の範囲第１項に記載のオーバヘッドプロジェク
   タ。 ５、前記発光手段は発光ダイオードである特許請求の範
   囲第３項に記載のオーバヘッドプロジェクタ。 ６、前記発光手段はレーザダイオードである特許請求の
   範囲第３項に記載のオーバヘッドプロジェクタ。 ７、前記操作手段は、少くとも前記投影レンズの焦点合
   せ完了時には投影レンズの位置を焦点位置に保持する特
   許請求の範囲第２項に記載のオーバヘッドプロジェクタ
   。 ８、前記操作手段はスイッチ手段を含み、該スイッチの
   操作に応じて前記投影レンズを移動させて焦点合わせす
   るように構成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載のオーバヘッドプロジェクタ。