JP2005164942A - 光源光調節用の絞り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源の強さを２段階に切り換える絞り部材の制御位置を高精度に検出することの可能な、モータ駆動式の光源光調節用の絞り装置を提供すること。
【解決手段】モータ１３の回転は、ウォーム１４，ウォームホイール１６，ピニオン歯車１５，２段歯車２１を介して、駆動歯車２２に伝達される。駆動歯車２２の回転は、一方では、同一回転軸上で回転する駆動アーム２５を介して絞り板３に伝えられ、他方では、センサ用歯車２３を介して、それと同軸上で回転するセンサ板２４に伝えられる。そして、センサ板２４は、駆動歯車２２よりも回転角度が大きくなるように構成されている。そのため、絞り位置３が、二つの正規の制御位置にあるのか、それとも、それらの間の位置にあるのかを、センサ９，１０によって高精度に検出できるようになっている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、プロジェクタや投光装置に用いられる光源光調節用の絞り装置に関する。

液晶パネル，ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）などを備えていたり、フィルムなどを使用する各種のプロジェクタには、投影する室内の明るさに対応させて光源からの照明光量を変化させたり、何も投影していないときには一時的に照明光を弱くしたりするために、光源自体の発光光量を変化させるのではなく、光源光の光路に絞り装置を配置して、その光路面積を変化させるようにしたものがある。そして、特に液晶プロジェクタの場合には、そのような絞り装置を配置することによって、液晶パネルの劣化を防止できることが知られている（特許文献１参照）。

また、投影光学系を変倍光学系としたオーバーヘッドプロジェクタにおいては、高倍率時における投影画像を好適に得るために、原稿を載せるステージと光源との間に絞り装置を配置しておき、投影光学系の変倍動作に連動して、その光路用開口の面積を変化させるようにしたものが知られている（特許文献２参照）。更に、舞台やスタジオなどで照明用に使用される投光装置には、光源から出射された光の投光範囲や投光形状を規制するために、光源の近傍位置に絞り装置を配置したものが知られている（特許文献３参照）。
特開２００１−１７４９１０号公報 特開平８−２２７１０２号公報 特開平７−９９００２号公報

上記のような光源の照明光量を調節する絞り装置の中には、光路の開口面積を種々の大きさに調節できるようにしたものがあるが、中には、大きい光路用開口と小さい光路用開口との切り換えができるだけでよい場合がある。また、そのような切り換えは、手動で行っても構わないが、最近では、特許文献２にも記載されているように、殆どの場合、モータなどのアクチュエータを用いて行うのが普通になっている。本発明は、そのような、大きい光路用開口と小さい光路用開口とを、モータによって選択できるようにした光源光調節用の絞り装置に関するものである。

ところで、この種の絞り装置においては、小さい開口部を有する絞り部材を、地板に形成されている大きい開口部に進退させて、大きい開口部と小さい開口部との切り換えを行っているが、このような絞り装置は、光源の近傍位置に設けられることが多いため、外部からは、絞り部材の位置を目視することができず、正規の位置にあるか否かを確認することができない。また、プロジェクタなどから出射している光を見ておかしいと思っても、それが、絞り装置に原因したものなのか、他に原因があるためなのかを判断することができない。そのため、少なくとも絞り装置の場合には、絞り部材が正規の位置にあるのかないのかを、外部から正確に知り得るようにすることが要求されている。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、モータによって駆動された絞り部材が正規の位置にあるのか、それともそれ以外の位置にあるのかを、プロジェクタなどの外部から的確に知り得るようにした、小型化に適した構成の光源光調節用の絞り装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明の光源光調節用の絞り装置は、両者の間に収容室を構成していると共に各々の開口部の少なくとも一方によって光路用の大きい開口部を規制している二つの地板と、光路用の小さい開口部を有して前記収容室に配置されており往復作動することによって前記大きい開口部に進退する絞り部材と、モータによって往復回転させられ前記絞り部材を作動させる駆動歯車と、前記駆動歯車によって該駆動部材よりも大きな角度で往復回転させられるセンサ板と、前記絞り部材が前記大きい開口部に進出した位置にあるか退避した位置にあるかの少なくとも一方を前記センサ板の回転位置によって検出する少なくとも一つのフォトセンサと、を備えているようにする。

また、その場合、前記地板の一方に、一つのプリント配線板を取り付け、そこに、前記フォトセンサを二つ取り付けて、前記絞り部材が前記大きい開口部に進出した位置にあるときと、退避した位置にあるときとの両方を識別して検出するようにしてもよい。

本発明の光源光調節用の絞り装置によれば、モータによって回転させられ、絞り部材を、大きい光路開口の制御位置と小さい光路開口の制御位置との間で作動させる駆動歯車が、フォトセンサによって検出されるセンサ板を、駆動歯車の回転角度よりも大きい回転角度で回転させるようにしているので、絞り部材の位置検出を高精度に行え、小型のプロジェクタや投光装置に採用して極めて有効なものである。

本発明を実施するための最良の形態を、図示した実施例によって説明する。この実施例は、小型のプロジェクタに組み込んで有効なものとするために、本発明の構成のほかに、絞り部材（絞り板）を直線的に往復作動させることによって、装置全体の小型化を図ると共に、モータと駆動歯車との間に最小限の減速歯車機構とスリップ機構とを設けることによって、装置の耐久性を図っている。尚、図１は、小さい光路用開口の選択状態（絞り込み状態）を示した正面図であり、図２は、図１の右側面図である。また、図３は、図１における一方の地板の一部を切り欠き且つモータ取付板を除いた状態で示した正面図であり、図４は、減速歯車機構に設けられているスリップ機構の説明図である。更に、図５は、大きい光路用開口の選択状態を示した正面図である。

先ず、本実施例の構成を説明する。第１地板１と第２地板２とは、外形形状と大きさが略同じであって、長方形に近い形状をしているが、図３においては、第１地板１の上方の約半分を切除して示してある。そして、それらの地板１，２は、所定の間隔を空けて相互に取り付けられており、それらの間を絞り板３の収容室としている。また、二つの地板１，２は、それらの長手方向、即ち上下方向の上側約半分の領域に、大きな開口部１ａ，２ａを有しており、それらを重ねて配置することにより、大きい光路用開口を規制している。但し、開口部１ａ，２ａの大きさを若干異なるようにし、小さい方の開口部によって、大きい光路用開口を規制するようにしてもよい。また、第２地板２は、左右両側に長い折曲部２ｂ，２ｃを有していて、それらを絞り板３のガイド部にしている。しかし、同様な折曲部を第１地板１だけに設けるようにしてもよいし、両方に一つずつ設けるようにしてもよい。そして、第２地板２には、下側約半分の領域に、円弧状をした長孔２ｄ（図３参照）が形成されている。

絞り板３は、地板１，２の約半分の大きさをしており、略中央には、小さい光路用開口（絞り開口）を規制する開口部３ａを有している。また、絞り板３の左辺近傍には二つのピン３ｂ，３ｃが設けられ、右辺近傍には一つのピン３ｄが設けられているが、これらのピン３ｂ，３ｃ，３ｄは、絞り板３の表裏に突き出ていて、絞り板３が上下方向へ移動するとき、第１地板１と第２地板２に摺接するようになっている。更に、絞り板３には、その左下方位置に、直線状の長孔３ｅが形成されている。

第１地板１には、所定の間隔を空けて、四つのねじ４により支持板５が取り付けられている。また、その支持板５には、垂直になるようにして、プリント配線板６が二つのねじ７によって取り付けられており、そのプリント配線板６には、コネクタ８（図１参照）と、二つのセンサ９，１０とが取り付けられている。そのうち、二つのセンサ９，１０は、フォトインタラプタと称されているセンサであって、発光部と受光部との間の光路が遮断されているとＬ信号を発し、その遮断状態が解除されているとＨ信号を発するようになっている。そして、それらのセンサ９，１０は、第１地板１と支持板５の間に配置されている。

支持板５には、さらに、モータ取付板１１が四つのねじ１２によって取り付けられていて、そのモータ取付板１１にはモータ１３が取り付けられている。しかしながら、図３においては、モータ取付板１１の背面側に配置されている部材を分かり易くするために、そのモータ取付板１１の図示を省略してある。また、本実施例のモータ１３は、正・逆転可能なＤＣモータであって、その出力軸１３ａには、ウォーム１４が取り付けられている。

図２に示されているように、ピニオン歯車１５は、フランジ部１５ａを有していて、二つの軸部１５ｂ，１５ｃの先端をモータ取付板１１に形成された孔と第１地板１に形成された孔に軸受けされている。また、ピニオン歯車１５の軸部１５ｂにはウォームホイール１６が回転可能に取り付けられていて、上記のウォーム１４に噛合して回転させられ、モータ１３の回転を減速するようになっている。そして、ピニオン歯車１５とウォームホイール１６との間にはスリップ機構が構成されていて、通常は両者が共に同じ方向へ回転するが、ピニオン歯車１５に大きな負荷がかかり回転が不能になると、ウォームホイール１６だけが空転するようになっている。

そこで、そのスリップ機構の具体的な構成を、図４を用いて説明する。ピニオン歯車１５の軸部１５ｂは、フランジ部１５ａから長く形成されていて、そこに、先ず、各々２枚の皿ばね座金１７と平座金１８とを順に嵌装しておいてからウォームホイール１６を嵌装し、その後、２枚の平座金１９を嵌装しておいてから、軸部１５ｂの周囲に形成された環状の溝に止め輪（Ｅリング）２０を嵌め込むことによって、それらの嵌装部材の脱落を防いでいる。そのため、皿ばね座金１７の軸方向の弾性によって構成部材間に摩擦力が与えられ、ウォームホイール１６の回転が、ピニオン歯車１５に伝達されるようになっている。

次に、第１地板１と支持板５との間には、２段歯車２１が軸受けされていて、直径の大きな親歯車が上記のピニオン歯車１５に噛合している。更に、第１地板１と支持板５との間には、駆動歯車２２とセンサ用歯車２３とが軸受けされている。そのうち、駆動歯車２２は、部分歯車であって、２段歯車２１の直径の小さい子歯車とセンサ用歯車２３とに噛合している。そのため、モータ１３の回転は、上記したように、ウォーム１４とウォームホイール１６の間で減速され、さらに、２段歯車２１によって減速されて、駆動歯車２２に伝達されることになる。そして、駆動歯車２２は、駆動ピン２２ａを有していて、それを、第１地板１に形成されている円弧状の長孔１ｂを貫通させ、収容室内に臨ませている。

また、上記のセンサ用歯車２３は、駆動歯車２２よりも回転軸から歯部までの寸法（半径）が小さくて、駆動歯車２２によって回転させられると、駆動部材よりも回転角度が大きくなるように構成されている。そして、このセンサ用歯車２３には、同軸上で一体的に回転するセンサ板２４が取り付けられているが、その取付け方は、それらの回転軸から所定の半径位置において、センサ用歯車２３に設けられた孔に、センサ板２４に設けられたピンを嵌合させるようにしている。また、センサ板２４は、扇形をしていて、スリット２４ａを形成している外周部を、上記の二つのセンサ９，１０の発光部と受光部との間に挿入している。そして、図３においては、センサ９は、その光路内にスリット２４ａがあるため、Ｈ信号を発する状態になっているが、センサ１０は、その光路が外周部によって遮断されているため、Ｌ信号を発する状態になっている。尚、本実施例は、このような構成をしているが、センサ板２４自体に、駆動歯車２２に噛合する歯部を形成して、センサ用歯車２３を省略するようにしてもよい。

二つの地板１，２の間に構成されている収容室に、駆動アーム２５が配置されている。この駆動アーム２５は、図示していないが、駆動歯車２２の回転軸と同心になるようにして第１地板１に設けられている軸に、回転可能に取り付けられている。そして、その駆動アーム２５に設けられた孔には、駆動歯車２２に設けた上記の駆動ピン２２ａが嵌合している。そのため、この駆動アーム２５は、駆動歯車２２の回転に伴って、同じ方向へ同じ角度だけ回転するようになっている。また、この駆動アーム２５は、先端にピン２５ａを有していて、それを、絞り板３の長孔３ｅと第２地板２の長孔２ｄに挿入している。

次に、本実施例の作動を説明する。図１及び図３は、絞り板３が、地板１，２の開口部１ａ，２ａに進入し、開口部３ａによって小さい光路開口を規制している絞り込み状態を示したものである。図３に示すように、このとき、駆動歯車２２の駆動ピン２２ａは、第１地板１に形成された円弧状の長孔１ｂの右端に接触している。また、センサ用歯車２３と一体的に回転するセンサ板２４が、センサ９の光路は遮断していないが、センサ１０の光路を遮断しているので、センサ９からはＨ信号が、センサ１０からはＬ信号が発せられていて、絞り板３が小さい光路開口の制御位置にあることを認識させ得るようになっている。

この状態において、光源の照明光量を強くしたい場合には、モータ１３を順方向へ回転させる。そして、その回転は、ウォーム１４とウォームホイール１６とで構成されるウォーム機構によって減速され、皿ばね座金１７の弾性によって上記のスリップ機構にスリップを生じさせることなく、ピニオン歯車１５に伝えられる。そのため、ピニオン歯車１５は、図３において、反時計方向へ回転され、その回転が２段歯車２１によって減速されて、駆動歯車２２に伝えられる。駆動歯車２２は、それによって、反時計方向へ回転し、一方では駆動ピン２２ａによって駆動アーム２５を反時計方向へ回転させ、他方では、センサ歯車２３を介して、センサ板２４を時計方向へ回転させる。その結果、絞り板３は、第２地板２の折曲部２ｂ，２ｃに案内されて直線的に下方へ移動し、開口部１ａから退いていく。他方、センサ板２４が回転を開始すると、直ちにセンサ９の光路が遮断されるので、センサ９，１０は、いずれもＬ信号を発することになり、絞り板３が移動を開始したことを認識させる。

その後、絞り板３が開口部１ａ（２ａ）から完全に退くと、その直後に、駆動ピン２２ａが長孔１ｂの左端に当接し、駆動歯車２２の回転が停止する。そのため、センサ板２４の回転も停止する。その状態が図５に示されているが、このときには、センサ板２４は、センサ９の光路を遮断しているが、センサ１０の光路を遮断していないところまで回転しているので、センサ９からはＬ信号が、センサ１０からはＨ信号が発せられていて、絞り板３が、開口部１ａ（２ａ）による大きい光路開口の制御位置にあることを認識させる。他方、上記のようにして、駆動歯車２２の回転が停止すると２段歯車２１も停止するので、ピニオン歯車１５は回転することができなくなる。そのため、その後は、スリップ機構に、上記の摩擦力に打ち勝ってスリップが生じ、モータ１３とウォーム機構だけが回転することになり、所定時間後にはその回転も停止する。

次に、図５に示すような大きい光路開口の制御状態において、光源の照明光量を弱くしたい場合には、モータ１３を逆方向へ回転させる。そうすると、その回転は、ウォーム機構によって減速され、スリップ機構を介してピニオン歯車１５に伝えられる。そのため、ピニオン歯車１５は時計方向へ回転され、２段歯車２１を介して、駆動歯車２２を時計方向へ回転させる。従って、駆動歯車２２は、一方では駆動ピン２２ａによって駆動アーム２５を時計方向へ回転させ、他方では、センサ歯車２３を介して、センサ板２４を反時計方向へ回転させる。その結果、絞り板３は上方へ直線的に移動し、開口部１ａへ進入していく。他方、センサ板２４が回転を開始すると、直ちにセンサ１０の光路が遮断されるので、センサ９，１０は、いずれもＬ信号を発することになり、絞り板３が移動を開始したことを認識させる。

その後、絞り板３の開口部３ａが開口部１ａ（２ａ）の中央位置に達すると、駆動ピン２２ａが長孔１ｂの右端に当接し、駆動歯車２２の回転が停止する。そのため、センサ板２４の回転も停止して、センサ９からはＨ信号が、センサ１０からはＬ信号が発せられて、絞り板３が、開口部３ａによる小さい光路開口の制御位置にあることを認識させる。他方、このようにして、駆動歯車２２の回転が停止すると、上記のスリップ機構にスリップが生じ、モータ１３とウォーム機構だけが回転し、所定時間後に停止する。その停止状態が、図３に示された状態である。

このように、本実施例の場合には、駆動歯車２２が、絞り板３とセンサ板２４とを作動させるに際し、センサ用歯車２３の回転角度が、駆動歯車２２の回転角度よりも大きくなっている。しかも、センサ板２４の回転軸からスリット２４ａまでの距離が、センサ用歯車２３の半径よりも遥かに大きくなっている。そのため、スリット２４ａの移動量が、駆動歯車２２の回転角度の割りには大きくなっていて、モータ１３によって駆動された絞り部材３が、二つの正規の位置のいずれにあるのか、それともそれら以外の位置にあるのかを正確に検出できるようになっており、その検出結果をプロジェクタの外部から的確に識別し得るようになっている。その場合、識別手段としては、ＬＣＤなどを用いた文字表示などを採用してもよいが、ＬＥＤなどのランプ表示を採用するのが最適である。

また、本実施例の場合には、一つのプリント配線板６に二つのセンサ９，１０を取り付けているが、それらのセンサ９，１０を別々のプリント配線板に取り付け、それらのプリント配線板の相対位置を変え得るように構成すると、製作時において、センサ板２４に対応させて二つのセンサ９，１０を適正な位置間隔に調整することが可能となる。また、本実施例の場合には、センサを２個備えていて、二つの正規の位置のいずれにあるのか、それともそれら以外の位置にあるのかを識別できるようにしているが、本発明は、そのような構成に限定されない。例えば、絞り板３が、大きな光路開口の制御位置にあるのか、それ以外の位置にあるのかだけを識別できればよい場合は、センサが１個の場合でも構わないことになる。

更に、本実施例の場合には、駆動アーム２５が、絞り板３を直線的に移動させるように構成しているため、絞り装置全体の平面形状が、絞り板３の約２倍で済み、小型化に最適な構成となっているが、本発明は、このような構成に限定されず、例えば、直線的に作動する絞り板３を設けずに、駆動アーム２５を、小さい開口部を有する絞り板とし、その回転によって、開口部１ａに進退させるようにしても差し支えない。また、本実施例の場合は、いずれも減速機構を設けたりスリップ機構を設けたりして、ストッパに当接して停止させられた場合の衝撃を緩和させ、耐久性を向上させるようにしているが、本発明は、そのような構成にすることに限定されない。

小さい光路用開口（絞り開口）の選択状態を示した実施例の正面図である。 図１の右側面図である。 図１における一方の地板の一部を切り欠き且つモータ取付板を除いた状態で示した正面図である。 図３に示されている減速歯車機構に設けられたスリップ機構の説明図である。 大きい光路用開口の選択状態を示した実施例の正面図である。

符号の説明

１ 第１地板
１ａ，２ａ，３ａ 開口部
１ｂ，２ｄ，３ｅ 長孔
２ 第２地板
２ｂ，２ｃ 折曲部
３ 絞り板
３ｂ，３ｃ，３ｄ，２５ａ ピン
４，７，１２ ねじ
５ 支持板
６ プリント配線板
８ コネクタ
９，１０ センサ
１１ モータ取付板
１３ モータ
１３ａ 出力軸
１４ ウォーム
１５ ピニオン歯車
１５ａ フランジ部
１５ｂ，１５ｃ 軸部
１６ ウォームホイール
１７ 皿ばね座金
１８，１９ 平座金
２０ 止め輪
２１ ２段歯車
２２ 駆動歯車
２２ａ 駆動ピン
２３ センサ用歯車
２４ センサ板
２４ａ スリット
２５ 駆動アーム

Claims (2)

1. 両者の間に収容室を構成していると共に各々の開口部の少なくとも一方によって光路用の大きい開口部を規制している二つの地板と、光路用の小さい開口部を有して前記収容室に配置されており往復作動することによって前記大きい開口部に進退する絞り部材と、モータによって往復回転させられ前記絞り部材を作動させる駆動歯車と、前記駆動歯車によって該駆動部材よりも大きな角度で往復回転させられるセンサ板と、前記絞り部材が前記大きい開口部に進出した位置にあるか退避した位置にあるかの少なくとも一方を前記センサ板の回転位置によって検出する少なくとも一つのフォトセンサと、を備えていることを特徴とする光源光調節用の絞り装置。
2. 前記地板の一方に、一つのプリント配線板を取り付け、そこに、前記フォトセンサを二つ取り付けて、前記絞り部材が前記大きい開口部に進出した位置にあるときと、退避した位置にあるときとの両方を識別して検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の光源光調節用の絞り装置。