JP2001092002A - 位置決め保持機構を有する画像投影装置 - Google Patents

位置決め保持機構を有する画像投影装置

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JP2001092002A JP26552399A JP26552399A JP2001092002A JP 2001092002 A JP2001092002 A JP 2001092002A JP 26552399 A JP26552399 A JP 26552399A JP 26552399 A JP26552399 A JP 26552399A JP 2001092002 A JP2001092002 A JP 2001092002A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】上記従来技術における課題を解決し、少量生産
による高価なラック部材を用いることなく、同一位置決
め手段構成部分を有する機器を、連続的かつ直接的に位
置決めし、保持することが可能な位置決め保持機構を有
する画像投影装置を提供すること。 【解決手段】位置決め保持機構を有する画像投影装置で
あって、前記位置決め保持機構は該画像投影装置本体の
外側面に設けられた位置決め保持手段を有し、他の機器
の対応位置に設けられた位置決め保持手段と当接、係合
し、位置決め保持する構成を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は位置決め保持機構を
有する画像投影装置に関し、特に、液晶素子などを画像
変調手段とする複数の画像投影装置を同時使用して投写
画面を重畳若しくは接続して投影するに際して、これら
の複数の画像投影装置を位置決め配置するための位置決
め保持機構に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、複数の画像投影装置を同時使用し
て投写画面を重畳若しくは接続して投影するに際して、
天井吊り下げフレームにプロジェクター台数分設けた調
整固定部に対し、複数のプロジェクターをそれぞれ固定
し、ベース部材を介して調整を行い、天井から吊り下げ
て、スタック状態で使用するのが一般であった。この
際、プロジェクターのそれぞれのレンズシフト量を調整
し台形ひずみを除去した状態で、スクリーン上の画像位
置の上下、左右、画像回転(傾斜)調整を行い画像を重
畳し、高輝度の画像投影を行う画像投影装置として製品
化されている。しかしながら、小型のプロジェクターは
絶対光量不足からスタッキング使用されないのが一般
で、「スタック」は大光量の大型機を専用調整機能付ラ
ックに組付けて行うものであった。
【0003】図5、図6、図7に、このような従来例示
す。図5は従来のスタック状態で、300はプロジェク
ターで、レンズシフト機構を有する。301はフレー
ム、301aはフレームの穴部、302は調整固定部の
フレーム係合部、303はプロジェクター保持棚部、3
04はスイング調整ダイアルである。同図で2台のプロ
ジェクター300はプロジェクター保持棚部303に固
定保持され、プロジェクター保持棚部303は調整固定
部のフレーム係合部302にてフレームと結合し、2台
の投影光軸の平行を調整すべくレンズ方向上下(仰角、
俯角)と画像回転(傾斜)調整される。さらに、それぞ
れのプロジェクターはプロジェクター保持棚部303の
スイング調整ダイアル304をまわすことにより不図示
の棚面回転調整が可能で、これにより画面左右方向に画
像を移動調整する構成である。この構成は設置台の上に
おいて仰角投影する場合に見られる例である。
【0004】図6において、400は天井取付け金具
で、図7のごとく図5に示した構成を天井取付けし俯角
投影に用いる場合に用いる。天井取付け金具400はフ
レーム300の穴部301aに接続固定し、固定穴40
1にて天井にボルト固定する。いずれの場合もスクリー
ン中心から光軸が遠いものほどレンズシフト量が大きく
なりスクリーンの正対からの移動方向と同一方向に適宜
レンズシフトすることで投射画像位置を一致させる。同
様にして画像のレンズシフト移動方向を上記設定の逆に
することで画像を2つ隣接接続し画角を拡大した投影を
する場合にも図示したようなフレームへの組付け構成を
とるのが一般的である。尚、左右への画像接続では当然
レンズシフト方向は左右方向も必要となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術においては、つぎのような点に問題を有してい
る。上記従来の技術においては、大光量大型画像投影装
置を専用調整機能付ラックに組付ける構成となっていた
ため、安価に量産することができず、また、専用調整機
能付ラックがスタック台数分必要となり高価となる。ま
た、機器の寸法に加え専用調整機能付ラックの厚みが加
算されるため、スタックにおける光軸の平行距離が大き
くなり、画像の重畳のためのレンズシフト量の差が増加
する。このため、同じスタック可能台数を同一投射距離
で得るために、イメージサークルの不要な増大をまね
き、光学性能の悪化とレンズ重量/寸法の増大をもたら
すこととなり、それによって、スタックでの画像一致度
が劣化し、高品位な高輝度画像が得にくいという問題を
生じる。また、同一の画質を得るのに必要なレンズの仕
様が高度なものとなり、レンズ構成が複雑化し、高価格
化が不可避となる。一方、投射レンズのイメージサーク
ル寸法を一定とした場合には、同一投射距離においての
スタック可能台数が減少し、同一スタック台数において
は、より遠距離での投射にしか対応できなくなる。安価
で光学系部材の小型化が容易な小型パネルをライトバル
ブとして採用した画像投影装置構成に従来構成を適用し
た場合、本体の小型低価格化とラック等の割高なオプシ
ョン価格が不釣合いでシステムとしての価格バランスが
悪く、組付けにも工具が必要で時間がかかるため実用性
がない。上記従来の技術においては、以上のような点に
問題があった。
【0006】ところで、近年ポータブルプロジェクター
に於いてスタッキング使用に効果的な大光量光学系が実
現し、合計2000ANSIlm以上での画像投射が可
能とはなったが、従来の「スタック」構成方法の有する
上記したような問題から、このような小型プロジェクタ
ーを用いた場合においても、単体での可搬性、操作簡便
性に見合ったスタック使用をする上で問題があった。
【0007】そこで、本発明は、上記従来技術における
課題を解決し、少量生産による高価なラック部材を用い
ることなく、同一位置決め手段構成部分を有する機器
を、連続的かつ直接的に位置決めし、保持することが可
能な位置決め保持機構を有する画像投影装置を提供する
ことを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、位置決め保持機構を有する画像投影装置
を、つぎの(1)〜(5)のように構成したことを特徴
とするものである。 (1)本発明の画像投影装置は、位置決め保持機構を有
する画像投影装置であって、前記位置決め保持機構は該
画像投影装置本体の外側面に設けられた位置決め保持手
段を有し、他の機器の対応位置に設けられた位置決め保
持手段と当接、係合し、位置決め保持する構成を備えて
いることを特徴としている。 (2)本発明の画像投影装置は、前記位置決め保持手段
が、前記画像投影装置本体の対向する一方の外側面と他
方の外側面のそれぞれに設けられ、これと同一の構成を
有する他の複数の画像投影装置の対応位置に設けられた
位置決め保持手段と当接、係合させ、これらの複数の画
像投影装置を連続的に連結する構成を備えていることを
特徴としている。 (3)本発明の画像投影装置は、前記位置決め手段は、
複数個所に配された係合部分で構成され、該係合部分に
よって画像投影装置の投影光軸の上下方向の平行調整、
投影画像の回転方向の水平出し、及び投影光軸の左右方
向の平行調整を行うことを特徴としている。 (4)本発明の画像投影装置は、前記画像投影装置がキ
ーストン調整機構を有し、前記位置決め保持機構が該キ
ーストン調整機構の少なくとも一部分として構成されて
いることを特徴としている。 (5)本発明の画像投影装置は、該画像投影装置を構成
する液晶パネルを2インチ以下のパネルで形成したこと
を特徴としている。
【0009】
【発明の実施の形態】上記した構成を採ることにより、
同一位置決め手段構成部分を有する機器の連続的かつ直
接的な位置決め保持が可能となる。複数画像投影装置を
別の結合用構造部材に対して組付けることなしに、直接
位置決め保持し、複数の画像投影装置間での光軸間距離
を近接させることが可能となる。特に、液晶パネルサイ
ズを小型のもの、例えば、液晶パネルとしてコスト的に
優れた2インチ以下の高画素数小型パネルを採用するこ
とで、スタック設置を容易におこなうことができ、重量
負荷の軽減化、機構の簡素化、機器スペースの効率化、
低価格化等が可能な最適な構成を得ることができる。ま
た、位置決め保持結合した装置間の相対姿勢、角度調整
等を、別の大きな部品等を追加なしに行うことが可能と
なる。
【0010】一般に、パネルサイズを大きくすること
で、液晶パネルは開口率が上がり明るさが改善するが、
2インチを越えるパネルは材料どりによるコスト上昇の
割りに、開口率の改善量が減じるため、本体の適用効果
が生かしきれなくなる。また、大光量でのスタックのた
め、多板式光学系を採用するとき、最低2インチ以下の
パネルでないと、可搬(ポータブル)プロジェクタとし
て構成するのが困難である。また、特別な補強部材、材
質や構造部材を外部構造体として用いる必要性がなく、
画像投影装置の外装構造自体を利用して、複数の機器を
相互に連結使用することができるため、パネル対角寸法
の約3乗に比例して生じる機器構造部分への強度負荷を
減じることが可能となる。また、実用面では、ポータブ
ルプロジェクターを本体のみ、もしくは最小の結合アク
セサリだけでスタック使用可能にし、スタックセットア
ップも容易に行えるので、設置要員1名で、通常の電源
環境さえあれば大光量大画面投影設備を移動設置使用で
きる。小会議室でそれぞれ常用する小型画像投影装置を
複数台集め、大会議室でスタックして大画面での投影を
行う、といった使用方法が容易に可能となり、大画面で
の稼働率が低い使用者が、高価な大光量大型画像投影を
別途購入する必要等をなくすことができる。
【0011】
【実施例】図1は実施例1に用いられる可変シフト画像
投影装置の概略図で、クロスダイクロイックプリズム使
用の3板方式での基本レイアウトを色分解部を略し、レ
ンズ光軸と同一平面内に光軸を持つクロスダイクロイッ
クプリズム中央チャンネル主体に示した構成図である。
また、ここでは、その液晶パネルサイズが2インチ以下
のものが用いられている。同図において、100は本件
実施例で用いられる画像投影装置筐体、101はいわゆ
るキーストン調整用の接地足部、130はIR−UVカ
ット(コールド)フィルタ、140は2枚のフライアイ
レンズで構成したインテグレータ、141は凸レンズ、
142は凸レンズ、150は入射側偏光板、160は透
過型液晶ライトバルブユニット、161はクロスダイク
ロイックプリズム、170は投射レンズ、171はレン
ズシフト量調整つまみ 180は照明光軸、181は投射レンズ光軸、190は
光学ベース部材、200はスクリーン、210は光源ラ
ンプ、220は放物面反射鏡、である。
【0012】以下、図1に基づいて、この実施例1に用
いられる可変シフト画像投影装置について説明する。光
源210の光束は放物面反射鏡220にて略平行光とな
り、IR−UVカットフィルタ130にて可視光線以外
の不要光が除去され、公知のフライアイタイプインテグ
レータ140にて照明強度が均一化され凸レンズ14
1,142にて照明条件を調整し偏光板150を介して
液晶ライトバルブユニット160の光透過部分を必用十
分な余裕をもって照明し、その照明光束を出射側に不図
示の偏光板を有する液晶ライトバルブによって変調し、
クロスダイクロイックプリズム161にて色合成した光
束を光軸シフト量をつまみ171にて可変調整可能な投
影レンズ170でスクリーン200の上に変調された画
像を結像する構成である。
【0013】投射レンズ170の光軸181は図示せぬ
レンズ平行シフト機構のシフト量調整つまみ171の作
動により上下に移動可能で、図では照明光軸180より
上方にシフトした(ライズした)状態を示している。こ
れにより、投射画像は正面やや上方に設置したスクリー
ン200に台形ひずみなしで投射される。なお、投射レ
ンズは歪曲ひずみが1%より十分小さくなるよう留意し
て設計されたものが必要なのは勿論である。これら光学
要素の内入射側の偏光板150、液晶ライトバルブユニ
ット160、クロスダイクロイックプリズム161及び
投射レンズ162は金属ダイキャストの光学ベース19
0に対して位置決め固定されている。
【0014】図2は、本実施例の画像投影装置の位置決
め保持機構を説明するための図であり、(a)はその平
面図、(b)は側面図(c)は下面図である。同図にお
いて102は位置決め基準ザグリ、103は長穴ザグ
リ、104は逃げ穴ザグリ、105は調整ネジ座、18
1は投射レンズ光軸である。位置決め基準ザグリ10
2、長穴ザグリ103は光軸上にあって機器筐体の上カ
バー部材に設けられている。逃げ穴ザグリ104は機器
重心位置を考慮し光軸より離反した位置で同じく機器筐
体の上カバー部材に設けられている。それぞれのザグリ
形状中心を上面から透視した位置に機器筐体の下カバー
部材に設けた調整ネジ座105が配置されている。キー
ストン調整用の接地足部101は筐体下面にあって不図
示の軸ネジ部の回転にて筐体から伸長可能で、設置場所
の傾斜を補正して機器筐体を水平に設置するのに用い
る。
【0015】図3は本実施例(図2の画像投影装置)の
スタック状態を示す図である。同図において、100は
図2に示した同一の画像投影装置(ここでは2台連
結)、110は係合部材(無偏芯)、120は偏芯係合
部材である。各係合部材は機器筐体の下カバー部材に設
けた調整ネジ座105にねじ込み固定する。スタック上
側の機器のキーストン調整用の接地足部101は不図示
であるが、脱着可能としてスタック時に実際にはずして
もよい。係合部材を3個所に固定した後あらかじめ最大
シフト量まで上方に画像をシフトし、スクリーンに正対
させキーストン調整し、水平に設置済みの第一の機器筐
体上面に乗せる。乗せる際には、位置決め基準ザグリ1
02と逃げ穴ザグリ104に対応する調整ネジ座105
には係合部材110が、長穴ザグリ103に対応する調
整ネジ座105(形状は3個所とも同じ)には偏芯係合
部材120が取付けて設置する。尚、レンズシフト調整
つまみは不図示となっている。
【0016】つぎに、各係合部の機能について以下に説
明する。図4は、図3に示した係合部の詳細を示す図で
ある。同図において、第一係合部は位置決め基準ザグリ
102による係合部、第二係合部は位置決め逃げ穴ザグ
リ104による係合部、第三係合部は位置決め長穴ザグ
リ103による係合部、を示している。また対応するザ
グリ部の上面視図にて係合部材のザグリへの挿入/嵌合
部の断面をハッチングを施し示している。ここで、10
6は調整ネジ座105の嵌合ザグリ径部分、107は調
整ネジ座のネジ部、111は軸先端R部、112は軸先
端嵌合径部、113は操作ローレット部、114は調整
ネジ座嵌合部、115はネジ部、でありeは第三係合部
の偏芯係合部材120における軸先端嵌合径部112の
ネジ部115に対する偏芯量を示している。
【0017】3つの係合部は、それぞれ係合部材110
および120のネジ部を筐体下カバーの調整ネジ座10
5に対しネジ込み、ネジ部115の付根に設けた調整ネ
ジ座嵌合部114が調整ネジ座105の嵌合ザグリ径部
分106と嵌合状態で使用することで軸位置精度を確保
している。また、この嵌合部により係合部材のぐらつき
が減じ、2つの投影画像の機器の設置環境における振動
による揺らぎを防止する。調整ネジ座嵌合部114の下
部には調整時に手動で回動する際の操作性を考慮し、ロ
ーレットをきった大径部分である操作ローレット部11
3があり、その下には上カバーに設けた3種のザグリ1
02,103,104に挿入される軸先端嵌合径部11
2とスタック時の重量を支持する突き当て部である軸先
端R部111が設けてあり基準ザグリ102と長穴ザグ
リ103にたいして嵌合し位置決めされる。位置決め逃
げ穴ザグリ104による第二係合部は突き当てによる重
量支持にのみ寄与するべく遊び嵌合となっている。長穴
ザグリ103との嵌合部は軸先端嵌合径部112が偏芯
量eだけ偏芯させてある。
【0018】先に述べた如く、あらかじめ最大シフト量
まで上方に画像をシフトし、スクリーンに正対させキー
ストン調整し、水平に設置済みの第一の機器筐体上面に
2台目を乗せたのち、第一の投影画像を投射位置基準と
して2台目の画像を投射する。3つの係合部がそれぞれ
図示のごとく係合した状態にて、第一係合部の係合部材
110の操作ローレット部113を回動することで、機
器のレンズ側(前側)を上下させ、投影光軸の上下方向
の平行調整を行う。第二係合部は係合部材110の操作
ローレット部113を回動することで、機器のスクリー
ン平行面内での回動を行い、投影画像の回転方向の水平
出しを行う。第三係合部は係合部材120の操作ローレ
ット部113を回動することで、機器を微少揺動させ、
位置決め長穴ザグリ103を回転中心とした投影光軸回
転を行い、投影光軸の左右方向の平行調整を行う。ネジ
部の偏芯部調整時の回動により機器の後部も上下動する
が調整範囲は180度以内であるので実質微少である。
厳密な調整にはこの偏芯調整を行った後に第一係合部に
て上下調整を行い、最後に第二係合部にて画像の水平出
しを行うとよい。
【0019】この際、他の調整との独立性を得るには、
第二係合部を第一、もしくは第三係合部と光軸に対し直
交する軸上に配置するとともに、偏芯調整部の係合部材
のみ、ねじ込み固定せず軸方向位置一定の回転可能支持
方法で支持すればよい。回転可能支持方法としては、ネ
ジ部115のかわりに軸部にv溝をつけ下面カバーの軸
部挿入穴にクリックバネ手段を設るなどして挿入後ある
程度抜け止される機構にするだけで良く、極論すればネ
ジ部115をまったく無くしてしまった偏芯係合部材を
2台を重ねるときに両者に差込み重畳するだけでも軸方
向位置固定での回動が可能である。
【0020】以上光軸の平行出し調整が済んだ後ピント
を再チェックし、ズームレンズであればズームにて画面
サイズを一致させしかるのちに2台目の画像投影装置の
投射画像をシフトして画像を重ねることでスタック調整
ができる。以上、2台のスタックの場合を説明したが、
このあとn台目を同様の手順で積重ねられることは容易
に想像されるので詳細説明は略す。何台スタック可能か
どうかは、スクリーンへの正対精度、レンズの歪曲ひず
みの小ささで決る。また、キーストン足105の接地部
形状を、係合部材110,120のものと同様に構成す
るか、係合部110,120自体をキーストン足105
と兼用して、下面の支持構造を簡素化しても良い。
【0021】上記プロジェクター構成例として透過型3
板液晶式でクロスダイクロイックプリズムを色光の合成
に用いた一般的例を示したが、本実施例に関る画像投影
装置としてはこのタイプに限る物でない。本実施例に使
用可能な画像投影装置構成例としては、色合成系にクロ
スダイクロイックプリズムを用いないで公知のL字型ダ
イクロイックプリズムを用い、3枚のパネルをコの字で
なくZ字型に配置する構成を適用し、色合成系にクロス
ダイクロイックプリズムを用いないで公知のミラー順次
方式ダイクロイックミラーを用い、3枚のパネルをコの
字でなくZ字型に配置する構成としてもよい。また、L
字型ダイクロイックプリズムを複数のダイクロイックプ
リズム、ミラーに分離した構成としてもよく、あるい
は、上記例にて更にマイクロレンズ付き液晶パネルを用
いて構成してもよい。反射型液晶方式、ILA方式、D
LP方式の画像投影装置を用いた場合なども、本実施例
に関る画像投影装置としての機能は同一であり、どの方
式であってもよい。さらに、画像素子を用いたプロジェ
クターにて全有効画素数より少ない画素を用いて全画面
域を表示し余裕画素部分を表示域の位置調整に用い、表
示域外を全黒表示することで、固定シフト量でレンズ固
定されたプロジェクターであっても、歪曲が少ない場合
(もしくはズームレンズで歪曲量が正負反転する領域を
用いる場合)、スタック状態で使用しても、性能を損な
うことなく使用することがてきる。ここで、余裕画素数
から決る最大表示域位置調整量から最大デジタルシフト
量が決り、スタック可能台数と完全重畳可能投影距離が
決るが、上記した構成でスタックし、さらに画像素子の
対角寸方を小型にしたシステム構成にすることで、本実
施の形態で述べたように投影光軸の軸間距離の縮小がで
き、いずれの画像投影方式と機械/光学的レンズシフト
もしくはデジタル画像シフトとの組み合せによっても、
対応することが可能である。
【0022】
【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明による
と、少量生産による高価なラック部材を用いることな
く、同一位置決め手段構成部分を有する機器を、連続的
かつ直接的に位置決めし、保持することが可能となる。
特に、液晶パネルとしてコスト的に優れた小型パネルを
採用することで、スタック設置を容易におこなうことが
でき、重量負荷の軽減化、機構の簡素化、機器スペース
の効率化、低価格化等が可能な最適な構成を得ることが
できる。また、本発明によると、位置決め保持結合した
装置間の相対姿勢、角度調整等を、別の大きな部品等を
追加なしに行うことが可能となる。また、本発明による
と、特別な補強部材、材質や構造部材を外部構造体とし
て用いる必要性がなく、画像投影装置の外装構造自体を
利用して、複数の機器を相互に連結使用することができ
るため、パネル対角寸法の約3乗に比例して生じる機器
構造部分への強度負荷を減じることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における可変シフト画像投影装
置の構成例を示す概略図。
【図2】本実施例の画像投影装置の位置決め保持機構を
説明するための図であり、(a)はその平面図、(b)
は側面図(c)は下面図。
【図3】本発明の実施例における画像投影装置のスタッ
ク状態を示す図。
【図4】本発明の実施例のスタック状態における係合部
を詳細に示す図。
【図5】従来例の画像投影装置におけるスタック状態を
示す図。
【図6】従来例の天井取付け金具を示す図。
【図7】従来例の天井取付けスタック状態を示す図。
【符号の説明】
100:プロジェクター筐体 101:接地足部 102:基準ザグリ 103:長穴ザグリ 104:逃げ穴ザグリ 105:調整ネジ座 106:嵌合ザグリ径部分 107:調整ネジ座のネジ部 110:係合部材 111:軸先端R部 112:軸先端嵌合径部 113:操作ローレット部 114:調整ネジ座嵌合部 115:ネジ部 120:偏芯係合部材 130:IR−UVカット(コールド)フィルタ 140:2枚のフライアイレンズで構成したインテグレ
ータ 141:凸レンズ 142:凸レンズ 150:入射側偏光板 160:液晶ライトバルブユニット 161:クロスダイクロイックプリズム 170:投射レンズ 171:レンズシフトつまみ 180:照明光軸 181:投影レンズ光軸 190:光学ベース部材 200:スクリーン 210:光源ランプ 220:放物面反射鏡

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】位置決め保持機構を有する画像投影装置で
    あって、前記位置決め保持機構は該画像投影装置本体の
    外側面に設けられた位置決め保持手段を有し、他の機器
    の対応位置に設けられた位置決め保持手段と当接、係合
    し、位置決め保持する構成を備えていることを特徴とす
    る画像投影装置。
  2. 【請求項2】前記位置決め保持手段が、前記画像投影装
    置本体の対向する一方の外側面と他方の外側面のそれぞ
    れに設けられ、これと同一の構成を有する他の複数の画
    像投影装置の対応位置に設けられた位置決め保持手段と
    当接、係合させ、これらの複数の画像投影装置を連続的
    に連結する構成を備えていることを特徴とする請求項1
    に記載の画像投影装置。
  3. 【請求項3】前記位置決め手段は、複数個所に配された
    係合部分で構成され、該係合部分によって画像投影装置
    の投影光軸の上下方向の平行調整、投影画像の回転方向
    の水平出し、及び投影光軸の左右方向の平行調整を行う
    ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像
    投影装置。
  4. 【請求項4】前記画像投影装置がキーストン調整機構を
    有し、前記位置決め保持機構が該キーストン調整機構の
    少なくとも一部分として構成されていることを特徴とす
    る請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像投影装置。
  5. 【請求項5】前記画像投影装置は、該画像投影装置を構
    成する液晶パネルを2インチ以下のパネルで形成したこ
    とを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画
    像投影装置。
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