JPS61124930A - オ−バ−ヘツドプロジエクタ装置 - 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】 オーバーヘッドプロジェクタ装置に関する。

［発明の技術的背崇とその問題点］ 近年、講凹会等において、多人数の者が識別できるよう
に黒板に説明文等を大きり書くことなく、原稿の像を直
接スクリーンに拡大して表示するオーバーヘッドプロジ
ェクタ装置が広く用いられるようになった。

従来のオーバーヘッドプロジェクタ装置（以下ＯＨＰ装
置と記す。）は第６図に示すように光源１の光をコンデ
ンサレンズ２で集光して、原稿３の裏面側から該原稿３
に照射し、この原稿３を通った光を投影レンズ４を経て
途中ミラー５で反射させた後、所定位置に配設した図示
しないスクリーンに投影することによって、原稿像を拡
大等して結ぶことができるようにしである。

しかしながら上記従来例においては、原稿の大きさを変
えた場合、スクリーン面での原稿像の大きさが適当な大
きさにならないので、これを適当な大きさに可変する場
合、焦点距離が異る変倍用のレンズに交換して所望とす
る大きさの原稿像に設定していたので、レンズの着脱に
手間がかかり、操作が煩しいと共に所望とする大きさの
原稿像に設定するのに時間がかかるという欠点あった。

又、幾種類もの交換レンズを必要とするため、価格が高
くなるという欠点もあった。

［発明の目的］ 本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、簡単
な操作で所望とする大きさに設定できると共に、低コス
トで実現できるオーバーへッドブａジエクタ装置を提供
することを目的とする。

［発明の概要］ 本発明は原稿の像をスクリーンに結ぶ投影レンズを液晶
レンズで構成し、該液晶レンズの焦点距離を電気的に可
変設定可能とする焦点距離可変手段を設けることによっ
て、簡単な操作で、スクリーンに所望とする大きさの原
稿像を結像できるようにしである。

［発明の実施例］ 以下図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図及び第２図は本発明の第１実施例に係り、第１図
は第１実施例の外観を示し、第２図は投光レンズ系の構
成を示す。

第１図に示すように第１実施例のオーバーへッドブロジ
エクタ装置（ＯＨＰ装置）１１は原稿台１２をその上面
に設けた光源ボックス１３内に光源１４及びコンデンサ
レンズ１５を収納し、原稿台１２に載置された原稿１６
を下方から照明できるようにしである。

しかして、原稿１６の上方には上下に可動可能とされる
投影レンズとして液晶レンズ１７が光源ボックス１３の
上方に突設した支持棒１８に、可動棒１９を介してその
レンズ面が原稿台１２と平行となり、レンズ面の中心が
コンデンサレンズ１５の光軸と一致するように取付けで
ある。この液晶レンズ１７のさらに上方には該液晶レン
ズ１７の光軸と例えば略４５度の角度をなす反射面の状
態でミラー２０が取付けである。

上記液晶レンズ１７を取付けた可動棒１９における支持
棒１８への固定部分には支持棒１８のねじに係合するギ
ヤ２１を回転駆動するモータ２２が取付けられてお′す
、原稿台１２の上部に設けた操作ボタン（作動スイッチ
）２３を押圧する等すると、その押圧している時間モー
タ２２が回転して液晶レンズ１７を固定している可動棒
１７を上方あるいは下方に可動できるようにしである。

（尚、モータ２２を作動さぼる作動スイッチ２３は正転
、及び逆転できるように、モータのコイルの結線を切換
えて（図示路）回転方向を選択可能とするスイッチも付
加されている。） 上記原稿台１２には、上記操作ボタン２３に隣接して摘
み２４が取付けてあり、この摘み２４を回動すると、液
晶レンズ１７に印加されるＡＣ電圧を可変でき、このＡ
Ｃ電圧を変化させることによって液晶レンズ１７の焦点
距離を可変制御できるようになっている。

ところで上記液晶レンズ１７は第２図に拡大して示す構
造になっている。

透明板２５の両面の周縁に沿ってリング状のスペーサ２
６ａ、２６ｂを介装して該透明板２５の各面とそれぞれ
対向する凸レンズ２７ａ、２７ｂとで形成された各セル
内に、同一特性の液晶２８ａ、２８ｂが封入されて液晶
レンズ１７が形成され、この液晶レンズ１７はフレーム
３０に固定しである。

上記透明板２５の両面には３ｎ　Ｏ：２等の透明電極３
１ａ、３１ｂが形成され、又、これら電極３１ａ、３１
ｂに対向する凸レンズ２７ａ、２７ｂにおける波状のフ
レネル構造にされた各面にも透明電１３２ａ、３２ｂが
形成されている。

上記外側の電極３２ａ、３２ｂは互いに導通され、リー
ド線を介してアース端子に接続され、一方向側の電極３
１ａ、３１ｂも互いに導通され、リード線を介して印加
電圧可変用の可変抵抗（器）３４の可変端子に接続され
ている。しかして、この可変抵抗３４の一方は接地され
、他端はＡＣ／ＡＣコンバータ又ぼ周波数逓倍器３５に
接続されている。この逓倍器３５は５０Ｈ２又は６０Ｈ
ｚのＡｏｌｏｏＶを１０Ｖ程度で例えばＩＫＨｚ前後の
周波数のＡＣ出力に変換するものであり、このＡＣ出力
電圧は、第１図に示す原稿台１２に設けた（可変抵抗３
４の）摘み２４を回動することによって、その分圧比に
応じたＡＣ電圧が各液晶２８ａ、２８ｂに印加されるよ
うになっている。

尚、これら逓倍器３５及び可変抵抗３４は、例えば第１
図に示すように、原稿台１２の下部に収納されている。

ところで上記液晶レンズ１７に用いられる液晶２８ａ、
２８ｂとしては例えばネマチック液晶が用いられ、第２
図における符号Ａ、Ｂで示すように、各液晶２８ａ、２
８ｂにおける液晶分子の配向方向は、互いに直交する方
向であり、これらの方向Ａ、Ｂは電極３ｉａ、３ｉｂ面
と平行となるようにｒＵｂｂｉｎ（＋処理等が施されて
おり、従ってこれら配向方向Ａ、Ｂはレンズとしての光
軸と直交する方向に設定させである。

上記液晶レンズ１７は、電圧が印加されていない場合、
レンズの光軸と直交する平面内における互いに直交する
方向に液晶分子を配向させることにより、偏向板を必要
としない焦点距離可変レンズが構成されている。

即ち、入射光は互いに直交する２つの偏光成分、例えば
第２図の液晶２８ａ（の液晶分子）の配向方向、つまり
矢印方向Ａの配向方向と液晶２８ｂ（の液晶分子）の配
向方向、つまりＢの配向方向に分解する口とができる。

まず８の方向と平行な偏光成分がレンズ２７ｂを通って
液晶２８ｂに入射した場合、この光線成分は該液晶２８
ｂに対して、異常光線となる。したがって、この状態で
液晶２８ｂに電圧を印加すると、液晶分子は電圧に応じ
て徐々に電極３１ｂに垂直な方向に配向の向きを変える
ので異常光線成分に対して液晶２８ｂのみかけの屈折率
は異常光に対する値から常光に対する値まで連続的に変
化し、焦点距離可変の効果をうけることになる。この液
Ｍ２８ｂに対しての異常光成分は液晶２日では常光成分
となるため、電圧によってみかけの屈折率は変化けず焦
点距離可変の効果をうけない。したがって、そのまま直
進する。一方、もう一方の入射光成分、つまり液晶２８
ｂに対して常光に相当する成分は該液晶２８ｂではみか
けの屈折率は変化せず、焦点距離可変の効果をうけない
が、液晶２８ａでは異常光に相当する成分となるため前
記液晶２８ｂに異常光が入射した場合（前述）と同様に
、みかけの屈折率は変化し、焦点距離可変の効果を受け
ることになる。液晶２８ａおよび２８ｂは同じ電圧を印
加されるため、互いに等しい焦点距離可変の効果を及ぼ
すことになる。したがって、焦点距離可変レンズとして
機能する液晶２８ａ、２９ｂの光軸方向を互いに直交す
るように重ねることにより、あらゆる方向の偏光に対し
ても焦点距離可変のレンズとして動作することになり、
偏光板を使用することなく入射光の偏光方向に無関係に
焦点距離を可変できるレンズが実現されている。つまり
、偏向板を使用することなく、直線偏光になっていない
自然光に対しても光の利用効率の高い明るいレンズを実
現している。

尚、上記各液晶２８ａ、２８ｂは例えば一方の各面がフ
レネル構造にしであるので、印加電圧に対する応答及び
印加電圧解除後の回復も速い（例えばそれぞれ１秒以内
）という応答特性が良好である。

このように構成された本発明の第１実施例の動作を以下
に説明する。

第１図に示すように原稿台１２に原稿１６を載置し、電
源スィッチを投入して光源１４を点灯する。すると、光
源１４の照明光は原稿１６を照明し、原稿１６を通った
透過光で、原稿像が液晶レンズ１７によって図示しない
スクリーン面に投影される。しかして、結像される像が
不釘明である場合には、摘み２４を回動操作することに
よって、簡単に鮮明に結像する状態に設定できる。又、
スクリーン面に結ばれる像の大きさが適当でない場合に
は、スイッチ２３を押圧操作して、モータ２２を回転さ
せて液晶レンズ１７をその光軸方向に可動して適宜位置
に設定した後、摘み２４を操作して像を鮮明に結ぶよう
にすれば、所望とする大きさの像に設定することができ
る。

第３図は本発明の第２実施例を示す。

この第２実施例は、液晶レンズ１７が温度によってその
屈折率が変化してしまうことに対する温度補正手段を設
けたものである。

第１実施例の液晶レンズ１７にはその温度を検知するサ
ーミスタ、熱雷対、測温抵抗体等の温度センサ４１が取
付けてあり、この温度センサ４１の出力信号はブリッジ
回路、直流増幅器等温度センサ４１に対応した回路構成
の温度信号変換回路４２で温度に対応した信号に変換さ
れ、この信号出力は補正回路４３に入力される。この補
正回路４３は、入力される温度に対応した信号に基づい
て、出力する信号レベルが異る補正信号を出力して乗算
器４５を介して液晶レンズ１７に印加されるＡＣ電圧を
制御し、温度変化に基づく液晶レンズの焦点距離の変化
を補正している。上記補正回路４３は、可変抵抗３４の
可変端子のＡＣ１ｉ圧もその補正信号として取り込み、
このＡＣ電圧に応じて適切な温度補正を行い得るように
しである。

つまり、温度による影響は、液晶レンズ１７に印加され
るＡＣ電圧によっても異るので、その影響も解消ないし
は軽減できるように、このＡＣＮ圧に応じて補正信号が
より適切な値となるようにしである。その他の構成は状
第１実施例と同様である。

第４図は本発明の第３実施例における温度補正手段部分
の構成を示す。

この第３実施例においては、液晶レンズ１７はアナログ
スイッチ５１を介して、無安定マルチバイブレータ回路
（以下マルチ回路と略記する。）５２の容量端子ＴＣに
接続されると共に、出力制御回路５３の出力端に接続さ
れている。

上記マルチ回路５２は、その容量端子Ｔｃに接続される
容量によって、その出力パルスのパルス周期が変化する
ものであり、このマルチ回路５２の出力信号は周波数／
Ｍ圧コンバータ（ｆ−Ｖコンバータ）５４で電圧に変換
され、サンプル・ホールド回路５５に入力されるように
しである。このサンプル・ホールド回路５５は上記アナ
ログスイッチ５１のスイッチ切換パルスを出力する切換
回路５６の該切換パルスの立下がりでホールドし、この
ホールドされた電圧レベルを上記出力制御回路５３の制
御ｌｆａに印加して、そのＡＣ出力電圧を制御するよう
になっている。

上記切換回路５６は一定期間ごとに短いパルス幅のパル
スを出力し、このパルス期間にアナログスイッチ５１を
実線で示すように液晶レンズ１７がマルチ回路５２側と
導通するように切換える。

しかして、マルチ回路５２は、液晶レンズ１７の静電容
量値に応じた時定数でパルス列を出力することになる。

つまり、液晶レンズ１７の温度変化によって引き起こさ
れる液晶分子の配向状態変化は静電容量値に対応するの
で、この静電容量値に応じたパルス幅のパルスがマルチ
回路５２から出力され、このパルスはｆ／Ｖコンバータ
５４で電圧に変換され、さらにサンプル・ホールド回路
５５でホールドされて出力制御回路５３のＡＣ出力電圧
レベルを制御する。このようにして温度変化によって、
液晶レンズ１７の焦点距離が変化しないように保持でき
るようにしである。

尚、この温度補正手段は、可変抵抗３４を可変した場合
にも作動するので、例えば可変抵抗３４で予め所望とす
る焦点距離状態に設定し、その後に作動させるようにす
ば良い。又、これに限らず、例えば可変抵抗３４は適宜
値に設定し、出力制御回路５３部分に複数の異る焦点距
離に設定可能とする選択設定手段を付加するようにして
も良い。

第５図は本発明の第４実施例を示す。

この第４実施例においては、第５図に示すように投影レ
ンズが２組の液晶レンズ１７と液晶レンズ６１とで構成
されている。

上記液晶レンズ６１は、液晶レンズ１７と同一構成のも
のでも良いし、第５図に示すように透明板６２の両側に
内側に凸となる凸レンズ６３ａ。

６３ｂを対向させ、凹レンズ状セル内に液晶６４ａ、６
４ｂを封入したものであっても良い。これらは連動する
可変抵抗６５によってＡ　Ｃ／Ａ　Ｃコンバータ４４の
ＡＣ電圧を可変して印加できるようにしてあり、液晶レ
ンズ１７．６１によってズームレンズ系を構成している
。

従って、原稿１６（第１図参照）の大きさが決まると、
その大きさに応じて、液晶レンズ１７゜６１を取付けた
可動棒１９を適当な位置に設定すると、スクリーン面に
原稿像を鮮明に結ばせることができると共に、可変抵抗
６５を可変することによって原稿像の大きさを連続的に
変化させることができる。従って、容易に所望とする大
きさに設定できる。

尚、上述の各実施例においては印加電圧値を変化させて
液晶レンズ１７．６１の焦点距離を制御しているが、本
発明はこれに限定されるものでなく、印加電圧の周波数
を変化させて、焦点距離を制御するようにしても良い。

又、磁場によって焦点距離を制御しても良い。

又、上述の各実施例は、光源を原稿１６の裏面側から照
射して、その透過光で像を結ばせるようにしであるが、
本発明はこれに限定されるものでなく、原稿１６の表の
面から光を照射し、その反射光で像を結ばせるようにし
ても良い。

又、原稿１６を表側又は裏側から照明するコンデンサレ
ンズとして液晶レンズを用いて照明する範囲を適切な大
きさに設定できるようにしても良い。

尚、投影レンズとして、又は投影レンズの少くとも一部
に用いられる液晶レンズとしては上述した構造のものに
限定されるものでない。例えば第２図における一方の面
が平面状の平凸レンズ２７ａの代りに両凸レンズでも良
いし、液晶セルが凹レンズ状９凸レンズ状等にすること
もできる。又、一方の面をフレネル構造にするものに限
定されるものでなく、両面をフレネル構造にしても良い
し、液晶レンズの応答性があまり問題にならない場合と
か十分薄い膜状である場合等においてはフレネル構造に
することが必ずしも必要とされるものでない。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、投影レンズに液晶レ
ンズを用いて構成しであるので、該液晶レンズの焦点距
離を電気的に所望とする値に容易に設定することができ
る。

従って、従来例におけるレンズの効果を必要とすること
なく、迅速に所望とする大きさの原稿像をスクリーン面
に投影できる。又、交換レンズを必要としないで、嵩ば
ることもなく、且つコストを下げることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１実施例に係り、第１図
は第１実施例の外観を示す一部切欠き側面図、第２図は
液晶レンズの構造を示す断面図、第３図は本発明の第２
実施例における電気系の構成を示す構成図、第４図は本
発明の第３実施例における電気系の構成を示すブロック
図、第５図は本発明の第４実施例の要部を示す構成図、
第６図は従来例を示す側面図である。 １１・・・オーバーヘッドプロジェクタ装置１２・・・
原稿台　　　　　１３・・・光源ボックス１４・・・光
源　　　　　　１６・・・原稿１７．６１・・・液晶レ
ンズ １８・・・可動棒　゛　　　２２・・・モータ２８ａ、
２８ｂ、６４ａ、６４ｂ・・・液晶２５．６２・・・透
明板　　３４．７５・・・可変抵抗３５・・・周波数逓
倍器　　４１・・・温度センサ４２・・・温度信号変換
回路 ４３・・・補正回路 ５２・・・無安定マルチバイブレータ回路５３・・・出
力制御回路 ５４・・・ｆ−Ｖコンバータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光源で照明された原稿を投影レンズによつて所定のスク
   リーン面に投影するオーバーヘッドプロジェクタ装置に
   おいて、 屈折率を変化させることによりその焦点距離を変化させ
   ることのできる液晶を用いた液晶レンズを用いて投影レ
   ンズを構成すると共に、該液晶レンズの焦点距離を可変
   する電気的な焦点距離可変手段を設けたことを特徴とす
   るオーバーヘッドプロジェクタ装置。