JP4143582B2

JP4143582B2 - プロジェクタ

Info

Publication number: JP4143582B2
Application number: JP2004246602A
Authority: JP
Inventors: 定錫李
Original assignee: NEC Display Solutions Ltd
Current assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2024-08-26
Also published as: US20060043252A1; JP2006064938A; US7789367B2

Description

本発明は、プロジェクタに関するものであり、更に詳細には、プロジェクタの姿勢を調整するための機構に関するものである。

一般的なプロジェクタには、使用状況に応じて前後及び左右の傾きを調整するための角度調整機構が設けられている。従来の角度調整機構は、角度調整のメカニズムに基づいて２つのタイプに大別することができる。第１のタイプは、筐体の底面に設けられた脚（チルトフット）の突出長を変化させることによって、筐体を前後及び／又は左右に傾斜させるタイプである。第２のタイプは、筐体を台座に揺動可能に搭載し、筐体を台座の上で揺動させることによって、筐体を前後及び／又は左右に傾斜させるタイプである。

いすれのタイプの角度調整機構によるかは別として、プロジェクタ１００の前後の傾きを変化させると、図１１に示すように、画像光の投射角度が変化し、画像１０１の表示位置が上下する。一方、プロジェクタ１００の左右の傾きを変化させると、図１２に示すように、画角が変化し、画像１０１が右肩上がり又は左肩上がりになる。

図１３（ａ）〜（ｄ）は、上記第１のタイプに属する角度調整機構を備えたプロジェクタの一例を示す。図１３（ａ）〜（ｄ）に示すプロジェクタ１０２は、筐体１０３の底面１０４に少なくとも１本のチルトフット１０５が設けられている点で共通する。図１３（ａ）に示すプロジェクタ１０２では、底面１０４の前方にチルトフット１０５が１本設けられ、後方に固定脚１０６が２本設けられている。ここで、固定脚１０６とは、チルトフット１０５と異なり、長さを調整することができない脚を意味する。図１３（ｂ）に示すプロジェクタ１０２では、底面１０４の前方にチルトフット１０５が１本設けられ、後方にチルトフット１０５及び固定脚１０６が１本ずつ設けられている。図１３（ｃ）にプロジェクタ１０２では、底面１０４の前方にチルトフット１０５が２本設けられ、後方に固定脚１０６が１本設けられている。図１３（ｄ）に示すプロジェクタ１０２では、底面１０４の前方にチルトフット１０５が２本設けられ、後方に固定脚１０６が２本設けられている。

図１３（ａ）に示すプロジェクタ１０２では、チルトフット１０５を伸縮させることによって、投射角度を調整することができる。図１３（ｂ）に示すプロジェクタ１０２では、前後のチルトフット１０５を伸縮させることによって、投射角度及び画角の双方を個別に調整することができる。図１３（ｃ）（ｄ）に示すプロジェクタ１０２では、前方２箇所のチルトフット１０５を伸縮させることによって、投射角度及び画角の双方を一度に調整することができる。

第１のタイプの角度調整機構の他例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されている角度調整機構は、プロジェクタの筐体底面に回動可能に設けられた支持脚と、その支持脚を任意の回動角度で固定する固定機構とを有する。固定機構は、支持脚の回動に伴って回転する操作側ギアと、筐体に固定された回動側ギアとを有する。操作側ギアは、通常は回動側ギアに噛み合わされているが、水平方向にスライドさせると、回動側ギアとの噛み合いが解除される。具体的には、解除ボタンが押されると、操作側ギアが水平方向にスライドして回動側ギアから離間し、操作側ギアと回動側ギアとの噛み合いが解除され、支持脚が回動可能となる。任意の回動角度まで支持脚を回動させた後に解除ボタンを離すと、操作側ギアが上記とは逆方向にスライドして回動側ギアと噛み合い、支持脚がロックされる。

特許文献２には、上記第２のタイプの角度調整機構を有するプロジェクタが記載されている。特許文献２に記載されているプロジェクタの筐体底面には、半球状の凸部が設けられている。一方、プロジェクタが搭載される載置台の上面には、上記凸部が嵌る穴が設けられている。従って、凸部が穴に嵌め込まれるようにして、プロジェクタを載置台に搭載すると、プロジェクタを載置台の上で前後左右に傾斜させることができると共に、水平方向に回転させることもできる。
特開２００１−４２４２３号公報特開２００４−１０９３５９号公報

図１３（ａ）に示す角度調整機構によって調整できるのは投射角度のみであり、画角を調整することはできない。図１３（ｂ）に示す角度調整機構によれば、投射角度と画角の双方を調整することができるが、投射角度及び画角を一度に調整することはできない。従って、投射角度又は画角の一方を調整し、その後に、他方を調整しなくてはならない。図１３（ｃ）（ｄ）に示す角度調整機構によれば、投射角度及び画角を一度に調整することができるが、両者を個別に調整することはできない。さらに、図１３（ａ）〜（ｄ）に示す角度調整機構によって角度を調整するためには、筐体を持ち上げてチルトフットを浮かせなければならず、調整作業が煩雑で面倒である。

特許文献２に記載されているプロジェクタでは、角度調整の度に解除ボタンを操作する必要があり、調整作業が煩雑で面倒である。また、角度調整の際に筐体を持ち上げて支持脚を浮かせなくてはならない点は、図１３（ａ）〜（ｄ）に示す角度調整機構と同様である。

特許文献３に記載されているプロジェクタでは、凸部の表面と穴の周縁との摩擦抵抗のみによって筐体の姿勢が保持される。従って、筐体に僅かな力が作用しただけでも姿勢が変化する虞がある。また、筐体をあまり大きく傾けると、凸部の表面と穴の周縁との摩擦抵抗のみによっては筐体の姿勢を維持できなくなる虞があり、仮に、筐体の姿勢が維持されたとしても、僅かな力によって筐体の姿勢が変化する危険性がより一層高まる。

本発明の目的は、極めて容易な操作によって姿勢を変化させることができ、かつ、変化後の姿勢が確実に維持されるプロジェクタを実現することである。

本発明のプロジェクタの一つは、筐体の底面に固定されたシャフトと、シャフトを支持する軸受けが形成された脚と、シャフトの外周面を軸受けに押し付ける板部材とからなる角度調整機構を備えている。

従って、筐体上面の幅方向一方に、底面方向への力を加えると、シャフトを回転中心として回転モーメントが発生する。一方、シャフトの外周面は、脚に設けられた軸受けに押し付けられているので、シャフトの外周面と軸受けの表面との間には摩擦抵抗が発生している。従って、回転モーメントが摩擦抵抗を上回ると、シャフトが回転し、シャフトに固定されている筐体が回動する。一方、筐体上面に何らの外力も作用していない状態や、筐体に何らかの外力が作用していても、その外力に起因する回転モーメントが摩擦抵抗よりも小さい状態では、シャフトは回転しないので、筐体も回動しない。

本発明のプロジェクタの他の一つは、一面に複数の歯が形成された第１円盤と、第１円盤との対向面に第１円盤の歯と噛み合う複数の歯が形成された第２円盤と、第２円盤を第１円盤に押し付ける弾性部材と、これら第１円盤、第２円盤、及び弾性部材を貫通し、少なくとも一端が筐体に底面に固定されたシャフトと、筐体の下方に設けられ、第１円盤に固定された脚とを有し、シャフトに所定以上の回転力が作用すると、第２円盤が弾性部材の押圧に抗してシャフトの軸線方向に変位し、第１円盤の歯と第２円盤の歯との噛み合いが解除される角度調整機構を備えている。

従って、筐体上面の幅方向一方に、底面方向への力を加えると、筐体に固定されているシャフトに回転力が作用し、この回転力が所定以上の場合にのみ、第１円盤と第２円盤の係合によるシャフトのロックが解除されて筐体が回動する。さらに、第１円盤と第２円盤との係合は、それぞれの対向面に形成された歯の噛み合いによるので、筐体は歯一つ分ずつ段階的に回動する。

筐体上面を所定以上の力で押すだけで、筐体が左右に傾斜し、画角が調整される。さらに、筐体上面を押すのを止めれば、筐体が自動的にロックされ、画角が確実に保持される。

（実施形態１）
以下、本発明のプロジェクタの実施形態の一例について説明する。図１は、本例のプロジェクタが備える角度調整機構１の斜視図である。図２は、図１に示す角度調整機構１の断面図である。図３は、図１に示す角度調節機構１のプロジェクタ２への取付け構造を示す分解斜視図である。図４は、本例のプロジェクタ２の模式的背面図である。

図１及び図２に示すように、角度調整機構１は、脚１０と、シャフト１１と、クランプ板１２とから構成されている。脚１０は、細長の形状を有し、底面２０は略平坦で、上面２１は、長手方向中央から両外側に向けて次第に底面２１に近接するように傾斜するテーパー状となっている。脚１０の上面２１の長手方向中央には、半円弧状の軸受け２２が形成されている。シャフト１１は、丸棒状の軸部２３と、軸部２３の軸線方向両端に設けられた板状のブラケット２４とを有する。クランプ板１２の中央には、シャフト１１の軸部２３に被せることができる半円弧状の凹部２５が形成され、凹部２５の両外側にはフランジ２６が一体に形成されている。

図２に最も明確に図示されているように、シャフト１１の軸部２３の径方向下半分は、脚１０の軸受け２２に嵌め込まれている。一方、脚１０の軸受け２２に嵌め込まれた軸部２３の径方向上半分には、クランプ板１２の凹部２５が被せられ、クランプ板１２のフランジ２６は、脚１０の上面２１に螺子によって固定されている。ここで、凹部２５の曲率半径は、軸部２３の曲率半径よりも若干小さい。従って、凹部２５の内面は軸部２３の外周面に所定圧以上の圧力によって圧接されており、接触面間に摩擦抵抗Ｆ₁が発生している。

図３に示すように、上記構造を有する角度調整機構１は、プロジェクタ２の筐体底面３０の後方（投射レンズの設置面と反対側）に取付けられている。具体的には、筐体底面３０の後方には、筐体３２の内側に向けて窪んだマウント部３３が形成されており、そのマウント部３３の前後には、シャフト１１のブラケット２４が固定されるステージ３４が形成されている。ブラケット２４は、対応するステージ３４に不図示の螺子によって固定されている。すなわち、脚１０と筐体３２とは、シャフト１１を回転軸として回転可能に連結されている。尚、筐体底面３０の前方には、筐体３２を前後に傾けて、画像光の投射角度（打ち上げ角度）を調整するためのチルトフット３５が設けられている。このチルトフット３５の構造は、従来のチルトフットと同様なので、詳しい説明は省略するが、チルトフット３５は、シャフト１１の軸線上に設けられている。

本例のプロジェクタ２は以上のような構造を有するので、以下のようにしてその傾きを調整することができる。図４に示すように、筐体３２の上面３６の幅方向一方（脚１０の長手方向一方）に、底面３０方向への力Ｆ₂を加えると、シャフト１１の軸部２３を回転中心として回転モーメントＭ₁が発生する。一方、軸受け２２及び凹部２５の表面と、シャフト１１の軸部２３の外周面との間には摩擦抵抗Ｆ₁が発生している。従って、回転モーメントＭ₁が発生すると、反力Ｍ₂が発生する。そして、回転モーメントＭ₁が反力Ｍ₂よりも大きくなると、筐体３２が固定脚３５（図３）を支点として回転モーメントＭ₁の作用方向（図４では反時計回り）に回動する。すなわち、Ｍ₁≦Ｍ₂の関係が成立している間は、筐体３２はロックされており、Ｍ₁＞Ｍ₂の関係が成立したときに筐体３２が初めて回動する。従って、テーブルや机の上に設置されたプロジェクタ２の筐体３２の上面３６を押すだけで、筐体３２が左右に傾き、投写される画像の画角が調整される。さらに、上面３６への押圧を解除されれば、筐体３２が自動的にロックされ、画角が保持される。

次に、上記角度調整機構の変形例について図５を参照しながら説明する。図５に示す角度調整機構では、脚１０の軸受け２２とクランプ板１２の凹部２５との間に配置される軸部２３の軸線方向中央部の径が他の部分に比べて細くなっている。一方、軸受け２２及び凹部２５の表面は、軸部２３の括れた中央部に密着する円弧面となっている。上記構造によって、脚１０がシャフト１１の軸線方向へ変位することが規制される。また、脚１０の軸受け２２を常に軸部２３の最も径が細い部分に留めようとする力が作用するので、脚１０に何らかの外力が作用し、脚１０が一時的にシャフト１１の軸線方向に変位したとしても、脚１０は直ちに元の位置に復帰する。

上記角度調整機構の他の変形例について図６を参照しながら説明する。図６に示す角度調整機構では、クランプ板１２の上に第２のクランプ板（補助クランプ板４０）が重ねられ、共通の螺子４１、４２によって脚１０に共締めされている。経年変化等によって、クランプ板１２に変形や歪み（クリープ）が発生すると、凹部２５の表面とシャフト１１の軸部２３の外周面との間の摩擦抵抗が減少し、不図示の筐体の姿勢保持力が低下する虞がある。そこで、軸部２３との接触面を持たない補助クランプ板４０をクランプ板１２に被せることによって、クランプ板１２におけるクリープの発生を抑制し、上記摩擦抵抗の減少に起因する筐体の姿勢保持力低下を回避することができる。尚、クリープは、樹脂において顕著な現象である。従って、クランプ板１２が樹脂製である場合に補助クランプ４０板を設けることに特に意味がある。また、補助クランプ板４０は、樹脂に比べてクリープの発生し難い金属によって形成することが望ましい。さらに、補助クランプ板４０が適度な弾性を有する場合、補助クランプ板４０は、クリープの発生防止に加えて、クランプ板１２を常に軸部２３に押し付ける効果も奏する。

尚、上記構造を有する脚１０、シャフト１１、クランプ板１２、及びブラケット２４の全部又は一部は、樹脂材料や金属材料によって製作することができる。また、製法は、型成形、ダイキャスト、プレス加工などのうちから適宜選択することができる。

（実施形態２）
以下、本発明のプロジェクタの実施形態の他例について説明する。もっとも、本例のプロジェクタと実施形態１のプロジェクタとの相違点は、角度調整機構の構造のみである。そこで、プロジェクタ自体の説明は省略し、角度調整機構の構造についてのみ以下に説明する。図７は、本例のプロジェクタが備える角度調整機構５０の斜視図である。図８は、図７に示す角度調整機構５０の分解斜視図である。

図７及び図８に示すように、角度調整機構５０は、脚５１、シャフト５２、第１円盤５３、第２円盤５４、弾性部材５５、スペーサ５６、ブラケット５７、５８、及び位置決め部材５９から構成されている。

脚５１は、細長な形状を有し、長手方向中央部の上面（以下「中央部上面６０」）には、半円弧状の軸受け６１が形成されている。また、脚５１の長手方向中央部の背面には、第１円盤５３が嵌め込まれる半円弧状の凹部６２が形成されている。

第１円盤５３の中心には、シャフト５２が挿通される円形の穴６４が形成されている。また、第１円盤５３の裏面には、周方向に沿って多数の歯８２（図１０）が形成され、表面には、貫通孔６５が形成された固定片６６がシャフト５２の軸線方向に突出して設けられている。第１円盤５３は、固定片６６の貫通孔６５に通した螺子（不図示）を脚５１の中央部上面６０に形成された螺子孔６７に螺合することによって、脚５１に固定されている。すなわち、第１円盤５３と脚５１とは、一体化されている。

第２円盤５４は、第１円盤５３とほぼ同一の形状を有し、第１円盤５３の裏面と対向する表面には、第１円盤５３の裏面に形成されている歯８２と噛み合う多数の歯７０が形成されている。但し、シャフト５２が挿入される穴７１は、円形ではなく、多角形となっている。

シャフト５２の軸線方向における断面形状は一様ではなく、第１円盤５３の穴６４に挿入される部分の断面形状は、穴６４と相似な円形であり、第２円盤５４の穴７１に挿入される部分は、穴７１と相似な多角形となっている。従って、シャフト５２は、第１円盤５３との関係では、独立して軸線周りに回転可能であるが、第２円盤５４との関係では独立して回転することはでいない。換言すれば、シャフト５２又は第２円盤５４のいずれか一方が回転すれば、他方も同方向に回転する。もっとも、第２円盤５４は、シャフト５２の軸線方向へは独立して変位可能である。

第２円盤５４を貫通したシャフト５２の一端側は、リング状の弾性部材５５及びスペーサ５６に挿通され、スペーサ５６から突出した端部には、ブラケット５８が固定されている。すなわち、図９に示すように、第２円盤５４の裏面とブラケット５８との間に、弾性部材５５及びスペーサ５６が挟まれ、第２円盤５４は、弾性部材５５の弾性力によって常時第１円盤５３に押し付けられている。一方、第１円盤５３を貫通したシャフト５２の他端側は、脚５１の中央部上面６０に形成された軸受け６１によって下方から支持され、端部には、ブラケット５７が固定されている。

再び図８を参照すると、脚５１の中央部上面６０には、同面に第１円盤５３の固定片６６を固定している不図示の螺子によって、位置決め部材５９が共締めされている。この位置決め部材５９の中央は、プレス加工によって、略三角形の凸部８０が形成されている。位置決め部材５９とブラケット５７とは、ブラケット５７と脚５１とが平行な状態のときにのみ、位置決め部材５９の凸部８０がブラケット５７に形成されている溝（不図示）に嵌るように位置合わせされている。

以上の構造を有する角度調整機構は、シャフト５２の両端に設けられたブラケット５７、５８に形成されている螺子孔８１に挿通された不図示の螺子を不図示のプロジェクタの筐体裏面に螺合させることによって、筐体に固定される。従って、脚５１と筐体とは、シャフト５２を回転軸として回転可能に連結される。この結果、図４に示す場合と同様に、筐体の上面の幅方向一方（脚５１の長手方向一方）に、筐体の底面方向への力を加えると、シャフト５２を回転中心として回転モーメントが発生する。このときに、筐体に加えられた力をＦ₁₀、弾性部材５５が第２円盤５４を第１円盤５３に押し付けている力をＦ₁₁、第１円盤５３の歯８２に噛み合っている第２円盤５４の歯５７の歯面に作用する合成応力Ｆ₁₂とすると、Ｆ₁₀、Ｆ₁₁、及びＦ₁₂の関係は、図１０に示すようになる。従って、Ｆ₁₂がＦ₁₁よりも大きくなると、第２円盤５４は、弾性部材５５の弾性力に抗してシャフト５２の軸線方向（図９の紙面左方向）に変位し、第２円盤５４の歯５７と第１円盤５３の歯８２との噛み合わせが解除され、第２円盤５４及びシャフト５２が歯一つ分だけ回転する。この結果、筐体も歯一つ分だけ回転モーメントの作用方向に回動する。上記のように、角度調整機構５０によれば、筐体を段階的に左右に回動させて、画角を段階的に調整することができる。

さらに、プロジェクタの筐体を左右に回動させている最中で脚５１とブラケット５７とが平行になると、位置決め部材５９の凸部８０がブラケット５７の溝に嵌る。このとき、“カチッ”という音が発生すると共に、筐体に力を加えている操作者の手に手応えが感じられる。従って、操作者は、筐体の水平位置を容易かつ確実に把握することができる。ブラケット５７の溝に嵌った位置決め部材５９の凸部８０を溝が離脱させるために必要な力は、第１円盤５３の歯８２と第２円盤５４の歯５７との噛み合いを解除するために必要な力よりも弱く設定されている。

尚、第１円盤５３の表面と第１円盤５３が嵌め込まれた凹部６２との間に、第１円盤がシャフト５２の軸線方向に変位することを規制するストッパを設けることもできる。この場合、ストッパと凹部６２との干渉を避けるために、凹部６２に切欠きを設けることが望ましい。また、スペーサ５６とブラケット５８との間に、第２円盤５４が必要以上にシャフト５２の軸線方向に変位することを規制するストッパを設けることもできる。

本発明のプロジェクタが備える角度調整機構の一例を示す斜視図である。図１に示す角度調整機構の断面図である。図３は、図１に示す角度調節機構のプロジェクタへの取付け構造を示す分解斜視図である。本発明のプロジェクタの一例を示す模式的背面図である。図１に示す角度調整機構の変形例を示す部分拡大断面図である。図１に示す角度調整機構の他の変形例を示す拡大断面図である。本発明のプロジェクタが備える角度調整機構の他例を示す斜視図である。図７に示す角度調整機構の分解斜視図である。図７に示す角度調整機構の構造を示す部分拡大断面図である。第１円盤の歯と第２円盤の歯との間に作用する応力を説明する部分拡大図である。投射角度調整の様子を示す説明図である。画角調整の様子を示す説明図である。（ａ）〜（ｄ）は、従来の角度調整機構の異なる例を示す斜視図である。

符号の説明

１、５０角度調整機構
２プロジェクタ
１０、５１脚
１１、５２シャフト
１２クランプ板
２０底面
２１上面
２２、６１軸受け
２３軸部
２４ブラケット
２５凹部
２６フランジ
３０底面
３１投射レンズ
３２筐体
３３マウント部
３４ステージ
３５チルトフット
３６上面
４０補助クランプ板
４１、４２螺子
５３第１円盤
５４第２円盤
５５弾性部材
５６スペーサ
５７、５８ブラケット
６０中央部平面
６２凹部
６４、７１穴
６５貫通孔
６６固定片
６７螺子孔
７０歯
８０位置決め部材
８１螺子孔
８２歯

Claims

一面に複数の歯が形成された第１円盤と、前記第１円盤との対向面に前記第１円盤の歯と噛み合う複数の歯が形成された第２円盤と、前記第２円盤を前記第１円盤に押し付ける弾性部材と、これら第１円盤、第２円盤、及び弾性部材を貫通し、少なくとも一端が筐体の底面に固定されたシャフトと、前記筐体の下方に設けられ、前記第１円盤に固定された脚とを有し、前記シャフトに所定以上の回転力が作用すると、前記第２円盤が前記弾性部材の押圧に抗して前記シャフトの軸線方向に変位し、前記第１円盤の歯と第２円盤の歯との噛み合いが解除される角度調整機構を備えたプロジェクタ。
前記角度調整機構は、前記シャフトを前記筐体の底面に固定するブラケットと、前記脚に固定された位置決め部材とをさらに有し、前記位置決め部材又は前記ブラケットいずれか一方には、前記ブラケットと前記脚とが平行な状態のときにのみ、他方に形成されている溝に嵌る凸部が形成されている請求項１記載のプロジェクタ。