JP7487620B2 - 振動抑制装置及び投写システム - Google Patents

Description

本発明は、振動抑制装置及び投写システムに関する。

特許文献１は、プロジェクター本体の設置状態に応じて、振動センサーにより検出されたプロジェクター本体の振動に基づき光軸補正用レンズを駆動することにより、振動による画像のブレを防止する投写装置を開示する。

特開２０１４－２１１６４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、プロジェクター本体に振動を防止するための機構が予め設けられるものであり、防振機構を有しない装置に適用することが困難である。

一態様は、プロジェクターにおいて生成される画像を投写する投写レンズユニットの振動を抑制する振動抑制装置であって、前記投写レンズユニットに固定される固定具と、前記投写レンズユニットの振動を検出する検出器と、振動を発生させるアクチュエーターと、前記投写レンズユニットの振動と逆位相の振動を発生させるように前記アクチュエーターを制御する制御回路とを備える振動抑制装置である。

他の一態様は、プロジェクターと、前記プロジェクターにおいて生成される画像を投写する投写レンズユニットと、前記投写レンズユニットの振動を抑制する振動抑制装置と、を備える投写システムであって、前記振動抑制装置が、前記投写レンズユニットに固定される固定具と、前記投写レンズユニットの振動を検出する検出器と、振動を発生させるアクチュエーターと、前記投写レンズユニットの振動と逆位相の振動を発生させるように前記アクチュエーターを制御する制御回路とを備える投写システムである。

実施形態に係る投写システムを説明する斜視図。 投写レンズユニットを説明する側面図。 振動抑制装置を説明する斜視図。 振動抑制装置の内部を説明する上面図。 図４に対応する側面図。 振動抑制装置の内部を説明する他の上面図。 図６に対応する側面図。 振動抑制装置の基本的な構成を説明するブロック図。 実施形態の変形例に係る振動抑制装置の内部を説明する上面図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものである。本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。図面においては、同一又は類似の要素には同一又は類似の符号をそれぞれ付して、重複する説明を省略する場合がある。図面は模式的であり、実際の寸法及び寸法の相対的比率、配置、構造等と異なる場合が含まれ得る。

なお、以下における上下等の方向の定義は、単に説明の便宜上の定義であって、本発明の技術的思想を限定するものでない。例えば、視線を軸として観察対象を９０°回転すれば上下は左右に、左右は上下に変換して理解され、１８０°回転すれば上下及び左右はそれぞれ反転して理解されることは勿論である。但し、重力により上下が定義される場合に関してはこの限りでない。

図１に示すように、実施形態に係る投写システム１は、プロジェクター１０と、投写レンズユニット２０と、振動抑制装置３０とを備える。プロジェクター１０は、光を射出することにより画像を投写する機能を有する投写型表示装置である。投写レンズユニット２０は、プロジェクター１０から射出される光を導くことにより、プロジェクター１０において生成される画像を、スクリーン等の投写対象に投写する。

振動抑制装置３０は、投写レンズユニット２０に固定され、投写レンズユニット２０の振動を抑制する。投写レンズユニット２０の振動は、プロジェクター１０及び他の環境に起因し得る。振動抑制装置３０は、例えばプロジェクター１０の外面に配置されるコネクター１１から、ケーブル４０を介して電力を供給される。コネクター１１は、例えばＵＳＢコネクターである。振動抑制装置３０は、例えば、ベルトであり、投写レンズユニット２０に固定される固定具３５を備える。固定具３５は、例えば、投写レンズユニット２０に巻かれ、バックルにより投写レンズユニット２０に締め付けられるラッシングベルトである。振動抑制装置３０は、固定具３５により投写レンズユニット２０に取り付けられる。

図２に示すように、投写レンズユニット２０は、複数の光学素子から構成される光学系２１と、内側に光学系２１を保持する鏡筒２５と、鏡筒２５の一端に配置される入射部２２と、鏡筒２５の他端に配置される射出部２８とを備える。射出部２８は、投写レンズユニット２０の自由端でもある。鏡筒２５は、例えば、それぞれ直角に屈曲する第１屈曲部２４及び第２屈曲部２６を有することにより、概略としてＵ字型の形状を有する。即ち、光学系２１の光路はＵ字型に折り返している。投写レンズユニット２０は、プロジェクター１０に取り付けられるための機構である取付部２３と、鏡筒２５の一部を覆う外装であるカバー２７とを更に備える。

入射部２２は、プロジェクター１０が備える投写レンズの前方に定義される挿入口に挿入される。このため、入射部２２は、挿入口に対応する形状を有し、例えば概略として円筒状である。入射部２２は、プロジェクター１０の投写レンズから入射される光を光学系２１に導入する。取付部２３は、入射部２２がプロジェクター１０の挿入口に挿入される状態で、挿入口の開口に形成される嵌合部に嵌合して固定される。取付部２３が装着部である嵌合部に固定されることにより、投写レンズユニット２０は、プロジェクター１０に取り付けられる。取付部２３は、プロジェクター１０に対して投写レンズユニット２０を取り付け、及び取り外しできる機構を有する。

入射部２２から入射される光軸は、第１屈曲部２４に配置される、光学系２１の１つの光学素子である第１ミラーにおいて反射されることにより、直角に屈曲される。第１ミラーにおいて反射された光の光軸は、第２屈曲部２６に配置される、光学系２１の１つの光学素子である第２ミラーにおいて反射されることにより、直角に屈曲される。図１に示す例において、入射部２２から入射される光の光軸は、Ｘ軸に沿う。第１ミラーにおいて反射される光の光軸は、Ｚ軸に沿い、第２ミラーにおいて反射される光の光軸は、Ｘ軸に沿う。プロジェクター１０から射出される光が＋Ｘ方向に進む場合、投写レンズユニット２０から射出される光は、－Ｘ方向の成分を有する。

光学系２１は、プロジェクター１０において生成される画像を示す光の焦点距離、投写範囲、歪み等を調整する。射出部２８は、光学系２１を経由した光をスクリーン等の投写対象に向けて射出することにより、プロジェクター１０において生成される画像を投写する。カバー２７は、鏡筒２５の、第２屈曲部２６から射出部２８までの領域を覆うように配置される。投写レンズユニット２０は、焦点距離、投写範囲、歪み等を調整するために光学系２１を駆動する各種アクチュエーターを備えてもよい。

図１に示す例において、振動抑制装置３０は、図２に示す、カバー２７の上面のうち射出部２８に隣接する位置Ａに配置される。投写レンズユニット２０は、取付部２３を振動の支点として有するため、振動時における変位が取付部２３からの距離に対して正の相関を有する。振動抑制装置３０は、位置Ａのように振動時における変位が大きい領域に配置されることにより、投写レンズユニット２０の振動を効率的に抑制することができる。

このため、振動抑制装置３０は、鏡筒２５の位置Ａと反対側の位置Ｂに配置されてもよく、第２屈曲部２６である位置Ｃに配置されてもよい。或いは、振動抑制装置３０は、鏡筒２５のＺ軸に沿う領域である位置Ｄに配置されてもよい。このように、振動抑制装置３０は、振動のモードや設計上の要請に応じて投写レンズユニット２０の様々な位置に配置され得る。また、投写システム１は、互いに離間した位置にそれぞれ配置される複数の振動抑制装置３０を備えてもよい。

図３に示すように、振動抑制装置３０は、例えば、剛性を有するベース３２、第１蓋３３及び第２蓋３４を有するハウジング３１を備える。ハウジング３１は、部品を内側に収容することにより部品を保護する。図３に示す例において、ハウジング３１は、概略として直方体状である。ベース３２は、互いに対向する一対の側面のそれぞれに配置され、固定具３５を掛ける一対のベルトフック３２１を有する。ベース３２は、固定具３５により投写レンズユニット２０に固定される。第１蓋３３及び第２蓋３４のそれぞれは、例えば、ねじ等の締結具によりベース３２に締結される。

図４及び図５に示すように、振動抑制装置３０は、枠状のベース３２の内側に配置され、弾性を有する一対の梁３６１を介してベース３２に支持される錘３６と、錘３６に対して振動を発生させるアクチュエーター６３とを備える。一対の梁３６１のそれぞれは、錘３６に連結される一端と、ねじ等の締結具８１によりベース３２に締結される他端とを有する。錘３６は、例えば矩形平板状であり、一対の梁３６１を結ぶ直線を振動の回転軸として有する。

アクチュエーター６３は、例えばボイスコイルモーターである。アクチュエーター６３として、圧電素子、振動モーター等の他のアクチュエーターを採用してもよい。アクチュエーター６３がボイスコイルモーターである場合、可変速の追従性が良好であり、且つ廉価である。アクチュエーター６３の駆動部は、錘３６に連結される。アクチュエーター６３は、ねじ等の締結具８２によりベース３２に締結される。振動抑制装置３０は、アクチュエーター６３が錘３６を振動させることにより、Ｚ軸に沿って往復する振動を発生する。

図６及び図７に示すように、振動抑制装置３０は、第２蓋３４に配置される第１基板５１及び第２基板５２を備える。第１基板５１及び第２基板５２は、ねじ等の締結具によりそれぞれ第２蓋３４に締結され、互いに直交するように配置される。振動抑制装置３０は、それぞれ第１基板５１に搭載されるソケット５５、制御回路６２及び電源回路６４と、第２基板５２に搭載される検出器６１とを備える。

ソケット５５は、ケーブル４０のコネクターを接続されるレセプタクルである。ソケット５５は、ケーブル４０がＵＳＢケーブルの場合、ＵＳＢソケットである。電源回路６４は、例えば、ソケット５５を介して供給される電力を変換し、制御回路６２に供給する。電源回路６４は、制御回路６２と一体的に構成されてもよい。

検出器６１は、例えば第２蓋３４を介してベース３２に相対的に固定される。ベース３２が固定具３５によって投写レンズユニット２０に固定されることにより、検出器６１は、投写レンズユニット２０の振動を検出する。検出器６１は、例えば、互いに直交する３軸回りの角速度を検出する慣性センサーである。これにより、投写レンズユニット２０に生じる様々なモードの振動を検出することが可能となる。検出器６１は、３軸の加速度を検出する慣性センサーであってもよく、それぞれ３軸の加速度及び角速度を検出する慣性センサーであってもよい。

投写システム１は、典型的には、図１に示す通常状態、又はＺ軸に沿う方向において通常状態と反転される天吊り状態で使用される。この場合、投写レンズユニット２０の射出部２８を含む領域には、環境からの振動及び重力の影響により、Ｚ軸に沿って往復する振動が生じる可能性がある。プロジェクター１０により生成され、投写レンズユニット２０により投写される画像は、水平走査より長い間隔で垂直走査されるため、Ｚ軸に沿って変位する場合、他の軸と比べて視認性の悪化を知覚されやすい。検出器６１が、Ｚ軸に沿って往復する振動を少なくとも検出するセンサーであることにより、振動抑制装置３０は、通常状態又は天吊り状態の投写レンズユニット２０に生じる振動を抑制し、視認性の悪化を効率的に軽減することができる。

図８に示すように、検出器６１は、投写レンズユニット２０の振動を検出し、投写レンズユニット２０の振動を示す検出信号を制御回路６２に出力する。制御回路６２は、検出信号を解析することにより、検出信号と逆位相の信号であって、アクチュエーター６３を駆動する駆動信号を生成する。制御回路６２は、駆動信号をアクチュエーター６３に出力することにより、投写レンズユニット２０の振動と逆位相の振動を錘３６に発生させるようにアクチュエーター６３を駆動する。即ち、制御回路６２が、投写レンズユニット２０の振動を示す信号を検出器６１からフィードバックされることにより、投写レンズユニット２０の振動と逆位相の振動を発生させる操作量をアクチュエーター６３に適用するフィードバック制御を実行する。これにより、投写レンズユニット２０において生じる振動が抑制される。

電源回路６４は、ケーブル４０を介してプロジェクター１０から供給される電力を変換し、制御回路６２に供給する。電源回路６４は、乾電池や二次電池等のバッテリーから電力を供給されてもよく、外部からの電力により充電される二次電池を備えてもよい。これにより、振動抑制装置３０を投写レンズユニット２０に取り付ける場合において、ケーブル４０を介してプロジェクター１０との間を接続する手間を省略することができる。

実施形態に係る投写システム１によれば、振動抑制装置３０が固定具３５により投写レンズユニット２０に固定され、投写レンズユニット２０の振動の逆位相で振動することにより、投写レンズユニット２０の振動を抑制する。振動抑制装置３０は、固定具３５を備えるため、防振機構を有しない投写レンズユニット２０等を含む様々な形状の装置であっても、簡単に取り付け、適用することができる。振動抑制装置３０は、アクチュエーター６３が錘３６に連結し、錘３６を振動させることにより、投写レンズユニット２０に振動を生じさせる。これにより、振動抑制装置３０の振動による騒音を軽減できる。

更に投写システム１によれば、電源回路６４が、プロジェクター１０のコネクター１１から電力を供給されるため、簡単に電力を取得することができる。更に、コネクター１１がＵＳＢコネクターであれば、様々な機種のプロジェクターに搭載される可能性が高いため、電源回路６４は、簡単に電力を取得することができる。

以上のように実施形態を説明したが、本発明はこれらの開示に限定されるものではない。各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成に置換されてよく、また、本発明の技術的範囲内において、各実施形態における任意の構成が省略されたり追加されたりしてもよい。これらの開示から当業者には様々な代替の実施形態が明らかになる。

例えば、図９に示すように、他の実施形態に係る振動抑制装置３０ａは、ベース３２の代わりに、それぞれ剛性を有する固定部３２－１及び可動部３２－２からなるベース３２ａを備える。固定部３２－１は、固定具３５を掛ける一対のベルトフック３２１ａを有する。振動抑制装置３０ａは、固定具３５により投写レンズユニット２０に対して固定され得る。可動部３２－２は、固定部３２－１に定義される回転軸Ｐの回りに回転する。回転軸Ｐは、例えばＺ軸に沿う。可動部３２－２は、固定部３２－１に対する回転角が調整された状態で、ねじ等の締結具により固定部３２－１に対して締結される。

振動抑制装置３０ａは、可動部３２－２に対して固定される検出器６１ａと、弾性を有する一対の梁３６１ａを介して可動部３２－２に支持される錘３６ａと、錘３６ａを振動させるアクチュエーター６３ａとを備える。一対の梁３６１ａのそれぞれは、ねじ等の締結具８１ａにより可動部３２－２に締結される。錘３６ａは、例えば、一対の梁３６１ａを結ぶ直線を振動の回転軸として有する。錘３６ａは、アクチュエーター６３ａに駆動されることにより振動する。アクチュエーター６３ａは、ねじ等の締結具８２ａにより可動部３２－２に締結される。

振動抑制装置３０ａは、可動部３２－２に搭載される制御回路６２ａ及び電源回路６４ａを備える。制御回路６２ａは、投写レンズユニット２０の振動の逆位相で錘３６ａが振動するようにアクチュエーター６３ａを駆動する。これにより、投写レンズユニット２０において生じる振動が抑制される。

検出器６１ａは、可動部３２－２に搭載されることにより、検出軸を投写レンズユニット２０に対して回転させることができる。同様に、アクチュエーター６３ａ及び錘３６ａは、可動部３２－２に搭載されることにより、振動方向を投写レンズユニット２０に対して回転させることができる。振動抑制装置３０ａによれば、振動検出方向及び振動発生方向が一体的に変更されるため、投写レンズユニット２０の振動モードに応じて、振動検出方向及び振動発生方向を、適宜簡単に設定することができる。

その他、プロジェクター１０から電力を供給されるコネクター１１は、ＵＳＢコネクターに限るものでなく、他の電源コネクターであってもよい。また、固定具３５は、ベルトに限るものでなく、例えば、粘着テープ、ねじ等の締結具、投写レンズユニット２０を挟んでチャッキングする構造等、様々な構造を採用可能である。例えば、固定具３５は、互いに嵌合することにより、投写レンズユニット２０に装着される専用の構造を有してもよい。更に、アクチュエーター６３は、検出器６１により検出される複数の振動方向に対応するように、複数の方向に振動を発生させるようにしてもよい。これにより、周囲環境の影響により様々な方向に生じ得る投写レンズユニット２０の振動を更に抑制できる。

その他、上述の各構成を相互に応用した構成等、本発明は以上に記載しない様々な実施形態を含むことは勿論である。本発明の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１…投写システム、１０…プロジェクター、１１…コネクター、２０…投写レンズユニット、２１…光学系、２２…入射部、２３…取付部、２４…第１屈曲部、２５…鏡筒、２６…第２屈曲部、２７…カバー、２８…射出部、３０，３０ａ…振動抑制装置、３１…ハウジング、３２…ベース、３２－１…固定部、３２－２…可動部、３２，３２ａ…ベース、３３…第１蓋、３４…第２蓋、３５…固定具、３６，３６ａ…錘、４０…ケーブル、５１…第１基板、５２…第２基板、５５…ソケット、６１，６１ａ…検出器、６２，６２ａ…制御回路、６３，６３ａ…アクチュエーター、６４，６４ａ…電源回路、８１，８１ａ，８２，８２ａ…締結具、３２１，３２１ａ…ベルトフック、３６１，３６１ａ…梁。

Claims (10)

1. プロジェクターにおいて生成される画像を投写する投写レンズユニットの振動を抑制する振動抑制装置であって、
   ベースを有するハウジングと、
   前記ハウジングに設けられ、前記ベースを前記投写レンズユニットの外面に固定するための固定具と、
   前記投写レンズユニットの振動を検出する検出器と、
   前記ベースに支持される錘と、
   前記錘に連結し、前記錘を振動し、前記ベースに対して直交する軸に沿った往復振動を発生させるアクチュエーターと、
   前記投写レンズユニットの振動と逆位相の振動を発生させるように前記アクチュエーターを制御する制御回路と、
   を備えることを特徴とする振動抑制装置。
2. 前記固定具が、前記投写レンズユニットに巻かれるベルトであることを特徴とする請求項１に記載の振動抑制装置。
3. 前記プロジェクターから供給される電力を前記制御回路に供給する電源回路を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動抑制装置。
4. 前記電源回路が、ＵＳＢコネクターを介して前記プロジェクターから電力を供給されることを特徴とする請求項３に記載の振動抑制装置。
5. 前記制御回路が、前記投写レンズユニットの振動を示す信号を前記検出器からフィードバックされることにより、前記投写レンズユニットの振動と逆位相の振動を発生させる操作量を前記アクチュエーターに適用するフィードバック制御を実行することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の振動抑制装置。
6. 前記錘は、振動の回転軸に連結し、前記回転軸を介して前記ベースに支持されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の振動抑制装置。
7. 前記振動の回転軸は、前記錘を挟んで連結した一対の梁であり、
   前記錘は、前記一対の梁を介して前記ベースに支持されることを特徴とする請求項６に記載の振動抑制装置。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載の振動抑制装置と、
   前記プロジェクターと、
   前記投写レンズユニットと、
   を備える投写システム。
9. 前記投写レンズユニットは、前記プロジェクターの装着部に固定される取付部を有し、
   前記振動抑制装置が、投写レンズユニットの外装に固定され、前記ベースに対して直交する軸に沿った往復振動が前記取付け部に伝わることを特徴とする請求項８に記載の投写システム。
10. 前記投写レンズユニットは、光学系の光路が折り返され、
    前記振動抑制装置は、前記投写レンズユニットの折り返した光路の外装に固定されることを特徴とする請求項９に記載の投写システム。

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