JP6723641B2 - 連結システム - Google Patents
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Description
以上のような問題を解決するために、特許文献1には、スクリーンと筐体とを線膨張係数のほぼ等しい材質で構成することで、スクリーン間の隙間が生じる現象を回避する方法が記載されている。
しかしながら、背面投射型プロジェクタを水平垂直方向に複数並べて配置する場合において、最下段に配置された背面投射型プロジェクタは、その上方向に配置された背面投射型プロジェクタの重さを全て支える必要がある。このため、筐体の材質を樹脂とした場合には、機械的な剛性が不足し、筐体が変形することで映像が正常に投影されなくなり、さらには筐体が破壊するという課題があった。
複数の設置対象物を、連結部材を用いて連結する連結システムであって、
前記複数の設置対象物に含まれる第1の設置対象物は、
第1の要素と、
前記第1の要素を保持する第2の要素と、を備え、
前記複数の設置対象物に含まれ、前記第1の設置対象物に隣接する第2の設置対象物は、
第3の要素と、
前記第3の要素を保持する第4の要素と、を備え、
前記連結部材は、前記第2の要素及び前記第4の要素に固定されており、
前記第1の要素及び前記第3の要素の線膨張係数をTsとし、
前記第2の要素及び前記第4の要素の線膨張係数をTcとし、
前記連結部材の線膨張係数をTxとした場合に、前記線膨張係数Txは、前記線膨張係数Ts及び前記線膨張係数Tcと異なっており、
前記連結部材が前記第2の要素に固定されている第1の連結点と、前記連結部材が前記第4の要素に固定されている第2の連結点との間の距離をLとし、
前記第1の連結点と前記第2の連結点とを通る直線上の、前記第1の設置対象物の中心と、前記第2の設置対象物の中心との間の距離をLuとし、
前記第1の設置対象物の中心から、前記第2の設置対象物側の前記第1の要素の端の何れかの点から前記直線に下ろした垂線の足までの距離、及び、前記第2の設置対象物の中心から、前記第1の設置対象物側の前記第3の要素の端の何れかの点から前記直線に下ろした垂線の足までの距離をそれぞれLsとし、
前記第1の設置対象物の中心から前記第1の連結点までの距離、及び、前記第2の設置対象物の中心から前記第2の連結点までの距離をそれぞれAとした場合に、下記の式を満たすように、前記第1の連結点の位置及び前記第2の連結点の位置が決定されること
A=(2×Ts×Ls−Tx×Lu)÷(2×(Tc−Tx))
を特徴とする。
複数の設置対象物を、連結部材を用いて連結する連結システムであって、
前記複数の設置対象物に含まれる第1の設置対象物は、
第1の要素と、
前記第1の要素を保持する第2の要素と、を備え、
前記複数の設置対象物に含まれ、前記第1の設置対象物に隣接する第2の設置対象物は、
第3の要素と、
前記第3の要素を保持する第4の要素と、を備え、
前記連結部材は、前記第2の要素及び前記第4の要素に固定されており、
前記第1の要素及び前記第3の要素の線膨張係数をTsとし、
前記第2の要素及び前記第4の要素の線膨張係数をTcとし、
前記連結部材の線膨張係数をTxとした場合に、前記線膨張係数Txは、前記線膨張係数Ts及び前記線膨張係数Tcと異なっており、
前記連結部材が前記第2の要素に固定されている第1の連結点と、前記連結部材が前記第4の要素に固定されている第2の連結点との間の距離をLとし、
前記第1の連結点と前記第2の連結点とを通る直線上の、前記第1の設置対象物の中心と、前記第2の設置対象物の中心との間の距離をLuとし、
前記第1の設置対象物の中心から、前記第2の設置対象物側の前記第1の要素の端の何れかの点から前記直線に下ろした垂線の足までの距離、及び、前記第2の設置対象物の中心から、前記第1の設置対象物側の前記第3の要素の端の何れかの点から前記直線に下ろした垂線の足までの距離をそれぞれLsとし、
前記第1の設置対象物の中心から前記第1の連結点までの距離をA1とし
前記第2の設置対象物の中心から前記第2の連結点までの距離をA2とした場合に、下記の式を満たすように、前記第1の連結点の位置及び前記第2の連結点の位置が決定されること
A1+A2=(2×Ts×Ls−Tx×Lu)÷(Tc−Tx)
を特徴とする。
実施の形態1に係るディスプレイシステムは、設置対象物としての背面投射型のプロジェクタを複数並べて連結した連結システムである。
まず、ここでは、一つの背面投射型のプロジェクタの構成について、図1を用いて説明する。
プロジェクタ100は、キャビネット110と、プロジェクタ部120と、スクリーン130と、スクリーンホルダ140とを備える。
キャビネット110は、プロジェクタ部120を保持する。例えば、キャビネット110は、プロジェクタ部120を複数のボルト等で機械的に強固に固定することで、保持する。
スクリーン130は、映像を映し出す表示面である。スクリーン130は、一般的に、フレネルレンズスクリーン131とレンチキュラーレンズスクリーン132と呼ばれる二枚の要素で構成される。フレネルレンズスクリーン131は、視認性を向上させるために映像光を視聴者の方向に曲げる機能を有する。レンチキュラーレンズスクリーン132は、外光を吸収しつつ視認性を向上させる機能を有する。
スクリーンホルダ140は、スクリーン130を保持する。スクリーンホルダ140はキャビネット110に固定される。
一般的に、材料は、その温度が上昇すると膨張し、低下すると収縮する。その熱伸縮の量は材料によって異なるため、プロジェクタ100を構成する各部品は、その温度が変化した際にそれぞれの線膨張係数に応じて熱伸縮しようとする。そのため、従来の技術では、上述したように、温度変化時に熱伸縮による部品干渉を回避する必要があり、設置時に予めスクリーン130間に隙間を設ける必要があった。
図2は、プロジェクタ100を左右に二つ並べたディスプレイシステム10を背面から見た概略図である。
図2には、第1の設置対象物としての第1のプロジェクタ100Aと、第2の設置対象物としての第2のプロジェクタ100Bとが設けられている。第1のプロジェクタ100A及び第2のプロジェクタ100Bは、図1に示されているプロジェクタ100と同様に構成されている。このため、第1のプロジェクタ100Aは、第1の要素としての第1のスクリーン130Aと、第2の要素としての第1のキャビネット110Aとを備える。また、第2のプロジェクタ100Bは、第3の要素としての第2のスクリーン130Bと、第4の要素としての第2のキャビネット110Bとを備える。
また、第1のプロジェクタ100Aの中心CPAと、第2のプロジェクタ100Bの中心CPBとの距離をLuとする。ここで、中心CPAは、連結点FPA及び連結点FPBを通る直線l上において、第1のスクリーン130Aにおける隣接する第2のプロジェクタ100B側の端の何れかの点から直線lに下ろした垂線の足EPA1と、第1のスクリーン130Aにおける隣接する第2のプロジェクタ100Bと反対側の端の何れかの点から直線lに下ろした垂線の足EPA2との間を二分する点である。また、中心CPBは、直線l上において、第2のスクリーン130Bにおける隣接する第1のプロジェクタ100A側の端の何れかの点から直線lに下ろした垂線の足EPB1と、第2のスクリーン130Bにおける隣接する第1のプロジェクタ100Aと反対側の端の何れかの点から直線lに下ろした垂線の足EPB2との間を二分する点である。
例えば、第1のキャビネット110A及び第2のキャビネット110Bが複数の材料で構成されている場合、その線膨張係数は、実質的に見かけの線膨張係数が用いられればよい。なお、第1のプロジェクタ100A及び第2のプロジェクタ100Bのスクリーンホルダについては、それぞれのスクリーン面に平行な方向に関して剛性が低く設計されているので、線膨張係数の定義は不要である。
ここで、線膨張係数Txは、線膨張係数Tc及び線膨張係数Tsと異なっているものとする。
Lu=A+L+A 式(1)
ここで、初期状態から温度がΔT変化したとして、線膨張係数を考慮すると、下記の式(2)が成立する。
Lu(ΔT) =(Tc×ΔT+1)×A+(Tx×ΔT+1)×L
+(Tc×ΔT+1)×A
=(Tc×A+Tx×L+Tc×A)×ΔT+A+L+A
式(2)
一方、長さLsについては、下記の式(3)が成立する。
Ls(ΔT) =(Ts×ΔT+1)×Ls 式(3)
W(ΔT) =Lu(ΔT)−2Ls(ΔT)
=(Tc×A+Tx×L+Tc×A)×ΔT+A+L+A
−2×(Ts×ΔT+1)×Ls
=(2×Tc×A+Tx×L−2×Ts×Ls)×ΔT
+(A+A+L−2×Ls) 式(4)
式(4)右辺をΔTで微分した数値=0
2×Tc×A+Tx×L−2×Ts×Ls=0 式(5)
2×Tc×A+Tx×(Lu−2A)−2×Ts×Ls=0
A=(2×Ts×Ls−Tx×Lu)/(2×(Tc−Tx)) 式(6)
上記の式(6)を満たす設計条件を見出すことができれば、温度が変化しても第1のスクリーン130A及び第2のスクリーン130Bの間の間隔が変化せずに、これらの間に温度変化用の隙間を設けておく必要がなくなる。
例えば、キャビネット110の材料を一般的なアルミニウム合金、スクリーン130の材料をガラス、及び、連結部材160の材料を鉄とする。このような場合、それぞれの線膨張係数は、Tc=23×10−6、Ts=9.4×10−6、Tx=11.8×10−6となる。
また、Lu=1500mm、Ls=750mmとする。
これらの数値を式(6)に代入すると、A=−161mmとなり、式(1)よりL=1821mmとなる。この例を図3に示す。
図3に示されているように、このような例では、連結部材160を、第1のプロジェクタ100Aの中心CPAよりも外側の連結点FPA、及び、第2のプロジェクタ100Bの中心CPBよりも外側の連結点FPBで、第1のプロジェクタ100A及び第2のプロジェクタ100Bに固定することにより、これらの間に隙間を設ける必要がなくなる。
なお、本実施の形態は、上記の設計例に限られるものではなく、式(6)を満たす連結部材160及び連結点FPA、FPBであれば、どのような組み合わせであってもよい。
A1+A2=(2×Ts×Ls−Tx×Lu)/(Tc−Tx) 式(7)
または、図示してはいないが、連結部材160を背面投写型プロジェクタ100の上面、下面又は側面に配置する構造としてもよい。
図7は、上下左右にそれぞれ三つのプロジェクタ100を並べたディスプレイシステム10#1を背面から見た概略図である。
この場合は、何れかのプロジェクタ100を、設置する床等の設置部180に固定する必要があるため、左右方向における中心の一番下のプロジェクタ100が固定部材181により、設置部180に固定されている。このような例では、上下左右に隣接するプロジェクタ100同士を、上記の(6)式又は(7)式を満たすように、それぞれ、連結部材160により連結することにより、全てのプロジェクタ100で、スクリーン130間の間隔が温度変化時に変化しない状態を実現できる。
図8に示されているように、このディスプレイシステム10#2では、連結部材160#2が略四角形に形成されている。このような場合でも、連結部材160#2の材質とその連結点とが、上下左右方向それぞれで式(6)又は式(7)の条件を満たせば、上記と同様の効果を得ることができる。
または、光源及びレンズと組み合わせたモジュールを保持するキャビネットを備える点灯部を複数配置した車両前照灯の場合でも、温度変化時のモジュール間の相対的な位置変化による性能劣化を回避することができる。ここで、点灯部の中心は、光源の光軸とレンズの投射面との交点から、連結部材の連結点を通る直線に下ろした垂線の足である。
このような場合、液晶ディスプレイの中心は、液晶パネルの表示面の中心から、連結部材160の連結点を通る直線に下ろした垂線の足である。
実施の形態2では、背面又は前面投射型のプロジェクタを複数配置して一つの大きな画面を生成するディスプレイシステムについて説明する。
図9は、実施の形態2に係るディスプレイシステム20を上から見た断面図である。
ディスプレイシステム20は、第1のプロジェクタ200Aと、第2のプロジェクタ200Bと、第3のプロジェクタ200Cと、第1の連結部材160Aと、第2の連結部材160Bと、スクリーン230とを備える。
第1のプロジェクタ200A、第2のプロジェクタ200B及び第3のプロジェクタ200Cの各々を特に区別する必要がない場合には、プロジェクタ200という。
また、第1の連結部材160A及び第2の連結部材160Bの各々を特に区別する必要がない場合には、連結部材160という。
キャビネット210は、プロジェクタ部220を保持する。例えば、キャビネット210は、プロジェクタ部220を複数のボルト等で機械的に強固に固定することで、保持する。
プロジェクタ部220は、映像光を投射する。プロジェクタ部220から投射された映像光は、スクリーン230にて結像し、視聴者に映像として認識される。
図9には、プロジェクタ200を三つ並べて配置し、一枚のスクリーン230に大きな画面を生成するディスプレイシステム20が示されている。この場合、温度変化時に隣り合ったプロジェクタ部220の間隔が変化しない構成を実現することで、スクリーン230に投影される映像の相対的な位置が変化しない。
そこで、例えば、第1の設置対象物である第1のプロジェクタ200Aと、第2の設置対象物である第2のプロジェクタ200Bとを連結する場合について説明する。
このような場合、第1のプロジェクタ200Aの中心は、第1のプロジェクタ部220Aの光軸と、その投射面との交点から、連結部材160の連結点を通る直線に下ろした垂線の足となる。第2のプロジェクタ200Bの中心も同様とする。
Claims (10)
- 複数の設置対象物を、連結部材を用いて連結する連結システムであって、
前記複数の設置対象物に含まれる第1の設置対象物は、
第1の要素と、
前記第1の要素を保持する第2の要素と、を備え、
前記複数の設置対象物に含まれ、前記第1の設置対象物に隣接する第2の設置対象物は、
第3の要素と、
前記第3の要素を保持する第4の要素と、を備え、
前記連結部材は、前記第2の要素及び前記第4の要素に固定されており、
前記第1の要素及び前記第3の要素の線膨張係数をTsとし、
前記第2の要素及び前記第4の要素の線膨張係数をTcとし、
前記連結部材の線膨張係数をTxとした場合に、前記線膨張係数Txは、前記線膨張係数Ts及び前記線膨張係数Tcと異なっており、
前記連結部材が前記第2の要素に固定されている第1の連結点と、前記連結部材が前記第4の要素に固定されている第2の連結点との間の距離をLとし、
前記第1の連結点と前記第2の連結点とを通る直線上の、前記第1の設置対象物の中心と、前記第2の設置対象物の中心との間の距離をLuとし、
前記第1の設置対象物の中心から、前記第2の設置対象物側の前記第1の要素の端の何れかの点から前記直線に下ろした垂線の足までの距離、及び、前記第2の設置対象物の中心から、前記第1の設置対象物側の前記第3の要素の端の何れかの点から前記直線に下ろした垂線の足までの距離をそれぞれLsとし、
前記第1の設置対象物の中心から前記第1の連結点までの距離、及び、前記第2の設置対象物の中心から前記第2の連結点までの距離をそれぞれAとした場合に、下記の式を満たすように、前記第1の連結点の位置及び前記第2の連結点の位置が決定されること
A=(2×Ts×Ls−Tx×Lu)÷(2×(Tc−Tx))
を特徴とする連結システム。 - 複数の設置対象物を、連結部材を用いて連結する連結システムであって、
前記複数の設置対象物に含まれる第1の設置対象物は、
第1の要素と、
前記第1の要素を保持する第2の要素と、を備え、
前記複数の設置対象物に含まれ、前記第1の設置対象物に隣接する第2の設置対象物は、
第3の要素と、
前記第3の要素を保持する第4の要素と、を備え、
前記連結部材は、前記第2の要素及び前記第4の要素に固定されており、
前記第1の要素及び前記第3の要素の線膨張係数をTsとし、
前記第2の要素及び前記第4の要素の線膨張係数をTcとし、
前記連結部材の線膨張係数をTxとした場合に、前記線膨張係数Txは、前記線膨張係数Ts及び前記線膨張係数Tcと異なっており、
前記連結部材が前記第2の要素に固定されている第1の連結点と、前記連結部材が前記第4の要素に固定されている第2の連結点との間の距離をLとし、
前記第1の連結点と前記第2の連結点とを通る直線上の、前記第1の設置対象物の中心と、前記第2の設置対象物の中心との間の距離をLuとし、
前記第1の設置対象物の中心から、前記第2の設置対象物側の前記第1の要素の端の何れかの点から前記直線に下ろした垂線の足までの距離、及び、前記第2の設置対象物の中心から、前記第1の設置対象物側の前記第3の要素の端の何れかの点から前記直線に下ろした垂線の足までの距離をそれぞれLsとし、
前記第1の設置対象物の中心から前記第1の連結点までの距離をA1とし
前記第2の設置対象物の中心から前記第2の連結点までの距離をA2とした場合に、下記の式を満たすように、前記第1の連結点の位置及び前記第2の連結点の位置が決定されること
A1+A2=(2×Ts×Ls−Tx×Lu)÷(Tc−Tx)
を特徴とする連結システム。 - 前記第1の要素及び前記第3の要素は、それぞれスクリーンであり、
前記第2の要素及び前記第4の要素は、それぞれ、前記スクリーンに映像を投射するプロジェクタ部を含むキャビネットであり、
前記第1の設置対象物及び前記第2の設置対象物は、それぞれ背面投射型のプロジェクタであること
を特徴とする請求項1又は2に記載の連結システム。 - 前記第1の設置対象物の中心は、前記第1の設置対象物のスクリーンのスクリーン面の中心から前記直線に下ろした垂線の足であり、
前記第2の設置対象物の中心は、前記第2の設置対象物のスクリーンのスクリーン面の中心から前記直線に下ろした垂線の足であること
を特徴とする請求項3に記載の連結システム。 - 前記第1の要素及び前記第3の要素は、スクリーンに映像を投射するプロジェクタ部であり、
前記第2の要素及び前記第4の要素は、それぞれキャビネットであり、
前記第1の設置対象物及び前記第2の設置対象物は、それぞれ背面投射型又は前面投射型のプロジェクタであること
を特徴とする請求項1又は2に記載の連結システム。 - 前記第1の設置対象物の中心は、前記第1の設置対象物のプロジェクタ部の投射面と光軸との交点から前記直線に下ろした垂線の足であり、
前記第2の設置対象物の中心は、前記第2の設置対象物のプロジェクタ部の投射面と光軸との交点から前記直線に下ろした垂線の足であること
を特徴とする請求項5に記載の連結システム。 - 前記第1の要素及び前記第3の要素は、それぞれ液晶パネルであり、
前記第2の要素及び前記第4の要素は、それぞれキャビネットであり、
前記第1の設置対象物及び前記第2の設置対象物は、それぞれ液晶ディスプレイであること
を特徴とする請求項1又は2に記載の連結システム。 - 前記第1の設置対象物の中心は、前記第1の設置対象物の液晶パネルの表示面の中心から前記直線に下ろした垂線の足であり、
前記第2の設置対象物の中心は、前記第2の設置対象物の液晶パネルの表示面の中心から前記直線に下ろした垂線の足であること
を特徴とする請求項7に記載の連結システム。 - 前記第1の要素及び前記第3の要素は、それぞれ、光源及びレンズを備えるモジュールであり、
前記第2の要素及び前記第4の要素は、それぞれキャビネットであり、
前記第1の設置対象物及び前記第2の設置対象物は、それぞれ、車両用前照灯の点灯部であること
を特徴とする請求項1又は2に記載の連結システム。 - 前記第1の設置対象物の中心は、前記第1の設置対象物のレンズの投射面と光軸との交点から前記直線に下ろした垂線の足であり、
前記第2の設置対象物の中心は、前記第2の設置対象物のレンズの投射面と光軸との交点から前記直線に下ろした垂線の足であること
を特徴とする請求項9に記載の連結システム。
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