JP2006039400A

JP2006039400A - 絞り機構

Info

Publication number: JP2006039400A
Application number: JP2004222087A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Matsumoto; 智松本
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】コスト低減を可能とする絞り機構を提供する
【解決手段】プロジェクタ１０が輝度重視モードにセットされると絞り羽根５４、５６は、第一絞り開口５８を解放する開き位置へ移動される。コントラスト重視モードにセットされると、切れ込み５４ｃ、５６ｃによる第二絞り開口８８を形成する閉じ位置へ向けて移動され、ストッパー６１に突き当てられて閉じ位置に係止される。絞りを調節２段階とすることで、低コスト化を実現できる。また、第一絞り開口５８を用いる際は、絞り羽根５４、５６を第一絞り開口５８と重ならないように移動させればよく、第二絞り開口８８を用いる際は、絞り羽根５４、５６をストッパー６１に突き当てればよい。このため、絞り羽根の移動を細かく制御する必要がなく、低コストで精度のよい絞り機構を提供できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、絞り開口の大きさを変化させ、通過させる光の量を調整する絞り機構に関するものである。

液晶やＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）などの画像生成部により生成された画像をスクリーンに投映させるプロジェクタが知られている。通常、プロジェクタでは、投映画像が見やすいように、投映光軸を通過させる光の量をできるだけ多くすることで、投映画像の輝度を高めるようにしている。

しかし、投映画像の輝度を高めるようにすると、投映画像のコントラストが低下してしまう。そして、明るい部屋で投映を行う場合には、輝度を高い画像が望まれるが、暗い部屋で投映を行う場合には、コントラストの高い画像が望まれる。このため、プロジェクタの中には、投映を行う部屋の明るさが明るい場合には投映光軸を通過させる光の量を多くし、投映を行う部屋の明るさが暗い場合には通過させる光の量を少なくするように、投映光軸を通過させる光の量を調整する絞り機構を設けたものもある。

従来の絞り機構は、投映光軸を取り囲むように複数枚の絞り羽根を配置することで絞り開口を形成し、この絞り羽根を移動させることで絞り開口の大きさを変化させている。各絞り羽根は、カムやピン及びモータなどから構成される駆動機構によって駆動され所望の大きさの絞り開口を形成するように移動される。

しかしながら、従来の絞り機構は、絞り開口が所望の大きさになるように、絞り羽根の移動を細かく制御する必要があり、モータの回転制御を行う際や、カムやピンを形成する際になどにおいて高い精度が要求される。このため、コストがかかってしまうといった問題があった。また、絞り開口の形状や大きさを変更するなど、絞り機構の仕様変更を行う場合にも手間がかかってしまうといった問題があった。

本発明は、簡単な構成によりコストの低減を可能とする絞り機構を提供することを目的としている。また、本発明は、仕様変更を簡単に行える絞り機構を提供することも目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の絞り機構は、第一の絞り開口が形成された基盤と、基盤上に軸着されて、第一の絞り開口を開放する開き位置と、第一の絞り開口の内側に第二の絞り開口を形成する閉じ位置との間で開閉される一対の絞り羽根と、絞り羽根を開き位置と閉じ位置との間で移動させる駆動手段とを備えるとともに、駆動手段により開き位置から閉じ位置へ向けて移動する絞り羽根の移動経路上に配置され、絞り羽根を閉じ位置に係止するストッパーを設けて、駆動手段は、絞り羽根をストッパーに突き当てることによって閉じ位置に係止することを特徴としている。

本発明の絞り機構は、基盤に形成された第一の絞り開口と、絞り羽根が閉じ位置へ移動することで第一の絞り開口の内側に形成される第二の絞り開口の２種類の絞り開口とを切り替えて２段階で絞りを調節するようにしたので、絞り機構を簡略化して低コスト化を実現できる。また、第一の絞り開口は基盤に形成されており、これを用いる際は、絞り羽根を第一の絞り開口と重ならないように移動させるだけでよい。さらに、第二の絞り開口を用いる際には、絞り羽根をストッパーに突き当てるだけでよい。このため、絞り羽根の移動を細かく制御することなく、低コストで精度のよい絞り機構を提供できる。さらに、絞り羽根の形状や、ストッパーの位置や形状を変化させることで、簡単に絞り機構の仕様変更を行うことができる。

図１に、本発明のプロジェクタ１０の外観を示す。プロジェクタ１０は、使用時にはレンズカバーを開放することにより、筺体１２の前面に投映レンズ１４が露呈する。投映レンズ１４の前方には、スクリーン１５（図２参照）が配置され、投映レンズ１４から画像が投映される。筺体１２には、ズームダイヤル１６と、ピントダイヤル１８とが設けられ、これらを操作することによって、投映レンズ１４の変倍や、ピント合わせを行うことができる。

また、筺体１２には、モード切り替えボタン２０が設けられている。プロジェクタ１０は、投映時の周辺環境が明るい場合に適した輝度重視モードと、暗い場合に適したコントラスト重視モードとを備え、モード切り替えボタン２０を押下することで各モードの切り替えを行うことができる。モードの切り替えに応じて後述する絞り機構５０（図２参照）が駆動され、投映光軸を開放する絞り開口の大きさが切り替えられる。そして、輝度重視モードにおいては、大きな絞り開口が選択され、高輝度の画像が投影される。一方、コントラスト重視モードにおいては、小さな絞り開口が選択され、コントラストの高い画像が投影される。

図２に、プロジェクタ１０の概略的な構成図を示す。筺体１２の内部には、光源２２、照明光学系、全反射プリズム２４、ＤＭＤ２６、投映光学系２７が設けられている。光源２２としては、例えば、キセノンランプや水銀ランプなどの白色光源が使用される。光源２２から照射された照明光は、照明光学系へ入射する。

照明光学系は、カラーホイール３４、ロッドインテグレータ３６、リレーレンズ３７、３８、ミラー３９からなる。カラーホイール３４は、光源２２からの照明光をＢ、Ｇ、Ｒの３色に時分割で分離する。カラーホイール３４は、略円板形状の基板に、Ｂ光のみを透過するＢフィルタ、Ｇ光のみを透過するＧフィルタ、Ｒ光のみを透過するＲフィルタの３色のフィルタを基板の回転中心からほぼ等距離に配置したものである。カラーホイール３４は、高速で回転して、各色のフィルタを照明光路３０に順次挿入する。これにより、照明光がＢ、Ｇ、Ｒの３色に時分割で色分離され、分離された各色の光が順次ＤＭＤ２６に向けて照射される。

ロッドインテグレータ３６は、例えばガラス製で、内側に反射面が形成されている。カラーホイール３４で分離された光は、ロッドインテグレータ３６を透過する間に反射を繰り返すことによって均斉化される。リレーレンズ３７、３８は、ロッドインテグレータ３６から射出した光束をミラー３９に中継する。ミラー３９は、照明光学系からの光束を全反射プリズム２４へ向けて反射させる。

全反射プリズム２４は、ミラー３９からＤＭＤ２６へ入射する入射光と、ＤＭＤ２６で反射する反射光とを分離するためのものである。全反射プリズム２４は、例えば、異なる屈折率を持つ２つの三角プリズムから構成されており、それら２つの三角プリズムの境界に反射面２４ａが形成される。入射光は、入射角が臨界角よりも大きいため、反射面２４ａで全反射してＤＭＤ２６へ入射する。他方、ＤＭＤ２６で反射した反射光は、入射角が臨界角よりも小さいため、反射面２４ａを透過する。なお、図３に示すように、反射面２５ａを備えた全反射プリズム２５を用い、ミラー３９からＤＭＤ２６への入射光が反射面２５ａを透過し、ＤＭＤ２６で反射した反射光が反射面２５ａにて全反射するようにしてもよい。

ＤＭＤ２６は、周知のように、受光面に画素に対応する多数のミラー素子がマトリックス状に配列されたものである。各ミラー素子は、投映する画像に基づいて、角度を変化させることにより、受光した照明光の反射方向を変化させる。画素を明るく表示させる場合には、ミラー素子をオン位置に変位させて受光した光をオン光として投映光学系２７に向けて反射させる。他方、画素を暗く表示する場合には、ミラー素子をオフ位置に変位させて受光した光をオフ光として投映光学系２７から外れた方向に向けて反射させる。画像光は、投映光学系２７に向かうオン光の集合により構成される。

投映光学系２７は、図上、レンズ鏡筒３９内に１枚の投映レンズ１４を配置した形に簡略化して示しているが、実際には、光軸上に配置された複数のレンズ群と、変倍や焦点調節を行うためのレンズ移動機構とからなる。ＤＭＤ２６によって生成された画像光は、投映光学系２７によってスクリーン１５に結像される。

また、投映光学系２７には、絞り機構５０が設けられている。図４に示すように、絞り機構５０には、基盤５２と、一対の絞り羽根５４、５６とが設けられている。基盤５２には、投映光軸を大きく開放する第一絞り開口５８が形成されている。また、基盤５２には、絞り羽根５４、５６を移動させる絞り駆動ピン６０が通される長穴６２が形成されているほか、絞り羽根５４、５６を図４（Ｂ）に示す閉じ位置に係止するためのストッパー６１が立設されている。

図５に示すように、絞り駆動ピン６０は、軸６３を中心に回転する駆動レバー６４の一端に取り付けられている。駆動レバー６４の他端には係合ピン６５が設けられ、この径合ピン６５に自己保持型のソレノイド６６が取り付けられている。ソレノイド６６は、可動鉄芯６７、ソレノイド本体６９からなり、ソレノイド本体６９内には、コイルバネ、励磁コイル、永久磁石が設けられている。可動鉄芯６７は、コイルバネによってソレノイド本体６９から突出する向きへ付勢されており、励磁コイルに吸引用電圧を印可して通電することで、コイルバネの付勢に抗してソレノイド本体６９内に吸引される。ソレノイド本体６９内に吸引された可動鉄芯６７は、励磁コイルへの通電がオフされた後、永久磁石によって吸引状態で保持される。永久磁石によって保持された可動鉄芯６７は、励磁コイルに吸引時とは電圧の向きが逆の復帰用電圧を印加して通電することで永久磁石の磁界が打ち消され、吸引時に圧縮されたコイルバネの反力によりソレノイド本体６９から突出する。

ソレノイド６６には、プロジェクタ１０によって制御される駆動部７０が接続される。駆動部７０は、プロジェクタ１０が輝度重視モードにセットされている時は、ソレノイド６６の励磁コイルに吸引用電圧を印可して通電を行う。これにより、可動鉄芯６７がソレノイド本体６９内に引き込まれ、駆動レバー６４が回転し、絞り駆動ピン６０が図４（Ａ）に示す第一絞り開口５８から遠ざかる方向へ移動する。一方、駆動部７０は、プロジェクタ１０がコントラスト重視モードにセットされている時は、ソレノイド６６の励磁コイルに復帰用電圧を印加して通電を行う。これにより、可動鉄芯６７がソレノイド本体６９から突出して、駆動レバー６４が回転し、絞り駆動ピン６０が図４（Ｂ）に示す第一絞り開口５８へ向かう方向へ移動する。

絞り羽根５４、５６は、軸８０、８１によって基盤５２に回動自在に軸着される（図４参照）。絞り羽根５４、５６には、カム穴５４ａ、５６ａが形成され、このカム穴５４ａ、５３ｂには、基盤５２の背後から絞り駆動ピン６０が挿通される。絞り羽根５４、５６は、カム穴５４ａ、５６ａにより絞り駆動ピン６０と係合し、絞り駆動ピン６０の移動に伴って移動する。絞り駆動ピン６０が第一絞り開口５８へ向かう方向へ移動すると、絞り羽根５４、５６は、図４（Ａ）に示す、開き位置へ向けて移動する。そして、絞り羽根５４、５６は、可動鉄芯６７がソレノイド本体６９の永久磁石に保持されることで、開き位置に係止される。

一方、絞り駆動ピン６０が第一絞り開口５８から遠ざかる方向へ向けて移動すると、絞り羽根５４、５６は、図４（Ｂ）に示す、閉じ位置へ向けて移動する。絞り羽根５４、５６には、それぞれ係止部５４ｂ、５６ｂが形成されている。閉じ位置へ向けて移動する絞り羽根５４、５６は、係止部５４ｂ、５６ｂがストッパー６１に突き当たって閉じ位置に係止される。絞り羽根５４、５６には、それぞれ円弧状の切れ込み５４ｃ、５６ｃが形成されている。そして、絞り羽根５４、５６は、閉じ位置において第一絞り開口５０の内側に、切れ込み５４ｃ、５６ｃによる第二絞り開口８８を構成する。

絞り羽根５４、５６は、光源２２からの照明光により発熱するので、耐熱性が要求される。このため、絞り羽根５４、５６は、例えば、ステンレス製の薄板から構成される。絞り羽根５４、５６をステンレス製とすることで、耐熱性が高くなるだけでなく、強度も高くなるため、ストッパー６１に突き当てられた際に変形してしまうといったことがない。

以下、上記構成による本発明の作用について説明する。プロジェクタ１０を用いて画像を投映する際は、周囲の明るさに応じてモード切り替えボタン２０を押下することで、輝度重視モードとコントラストモードとを切り替えることができる。

輝度重視モードが選択されると、駆動部７０は、ソレノイド６６の励磁コイルに吸引用電圧を印可して通電する。この通電により可動鉄芯６７がソレノイド本体６９内に引きつけられる。そして、駆動レバー６４が回転し、絞り駆動ピン６０が絞り羽根５４、５６を開き位置へ向けて移動させる。通電がオフされた後は、ソレノイド６６の永久磁石によって可動鉄芯６７が保持され、絞り羽根５４、５６が開き位置で係止される。これにより、投映光軸を大きく開放する第一絞り開口５８が露呈され、高輝度の投映画像を得ることができる。

一方、コントラスト重視モードが選択されると、駆動部７０は、ソレノイド６６の励磁コイルに復帰用電圧を印可して通電する。この通電により可動鉄芯６７がソレノイド本体６９から突出する。そして、駆動レバー６４が回転し、絞り駆動ピン６０が絞り羽根５４、５６を閉じ位置へ向けて移動させる。絞り羽根５４、５６は、ストッパー６１に突き当たって閉じ位置に係止され、第一絞り開口５８の内側に、切れ込み５４ｃ、５６ｃによる第二絞り開口８８を構成する。これにより、投映光軸を透過する光量を制限して高コントラストの投映画像を得ることができる。

このように、プロジェクタ１０は、２段階で絞りを調節するようにしたので、絞り機構を簡略化して低コスト化を実現できる。また、第一絞り開口は基盤に形成されており、これを用いる際は、絞り羽根を第一絞り開口と重ならないように移動させるだけでよい。さらに、第二絞り開口を用いる際には、絞り羽根をストッパーに突き当てるだけでよい。このため、絞り羽根の移動を細かく制御することなく、低コストで精度のよい絞り機構を提供できる。さらに、第一絞り開口の形状や、絞り羽根の形状や、ストッパーの位置や形状を変化させることで、簡単に絞り機構の仕様変更を行うことができる。

なお、本発明は、一対の絞り羽根をストッパーに突き当てて閉じ位置に係止すればよいので、絞り機構各部の具体的な形態は、上述したものに限定されず適宜変更することができる。例えば、左右非対称の絞り羽根を用いてもよい。また、図６に示す絞り機構９０のように、絞り羽根９４、９６を、１つの軸９８によって回動自在に保持し、同図（Ａ）に示す開き位置と、同図（Ｂ）に示す閉じ位置との間で移動させるようにしてもよい。なお、図６以降の図面においては、上述した実施形態と同様の部材については同様の符号を付して説明を行う。

また、上記実施形態では、第一絞り開口と第二絞り開口とがともに円形である例で説明をしたが、例えば、図７に示す絞り機構１００のように、略楕円形状の第二絞り開口１０２を形成するようにしてもよい。さらに、第一絞り開口と第二絞り開口の中心が一致する例で説明をしたが、例えば、図８に示す絞り機構１１０のように、投映光軸に対して偏芯するように第二絞り開口１１２を形成してもよい。もちろん、第一絞り開口５８を、円形以外の形状に変更したり、投映光軸に対して偏芯するように設けてもよい。

なお、上記実施形態では、駆動レバーを回転させることで絞り駆動ピンを移動させる例で説明をしたが、ソレノイドの可動鉄芯の先端部に直接絞り駆動ピンを取り付けて、駆動レバーを介さずに絞り駆動ピンを移動させるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、絞り羽根の駆動手段としてソレノイドを用いる例で説明をしたが、本発明は絞り羽根の駆動手段の種類によって限定されるものではないので、ソレノイド以外の駆動手段によって絞り羽根を移動させるようにしてもよい。本発明は、ソレノイド以外の駆動手段を用いた場合でも、絞り羽根の移動を細かく制御する必要がないので、低コストで精度のよい絞り機構を提供できる。

以上、ＤＭＤを用いたプロジェクタに本発明を適用する例で説明をしたが、液晶プロジェクタなどこの他のプロジェクタに本発明を適用してもよい。また、カメラなどプロジェクタ以外の光学機器の絞り機構に本発明を適用してもよい。

プロジェクタの外観図である。プロジェクタの構成図である。仕様の異なる全反射プリズムを用いた例を表す説明図である。絞り機構の平面図である。ソレノイドにより絞り駆動ピンが移動する様子を表す平面図である。２枚の絞り羽根を１つの軸に取り付けた絞り機構の平面図である。第二絞り開口の形状を変化させた絞り機構の平面図である。第二絞り開口を投映光軸に対して偏芯させた絞り機構の平面図である。

符号の説明

１０プロジェクタ
２０モード切替ボタン
５０、９０、１００、１１０絞り機構
５２基盤
５４、５６、９４、９６絞り羽根
５８第一絞り開口
６０絞り駆動ピン
６１ストッパー
６６ソレノイド
６７可動鉄芯
６９ソレノイド本体
７０駆動部
８８、１０２、１１２第二絞り開口

Claims

絞り開口の大きさを変化させ、通過させる光の量を調整する絞り機構において、
第一の絞り開口が形成された基盤と、前記基盤上に軸着されて、前記第一の絞り開口を開放する開き位置と、前記第一の絞り開口の内側に第二の絞り開口を形成する閉じ位置との間で開閉される一対の絞り羽根と、前記絞り羽根を開き位置と閉じ位置との間で移動させる駆動手段とを備えるとともに、
前記駆動手段により開き位置から閉じ位置へ向けて移動する絞り羽根の移動経路上に配置され、絞り羽根を閉じ位置に係止するストッパーを設けて、
前記駆動手段は、絞り羽根を前記ストッパーに突き当てることによって閉じ位置に係止することを特徴とする絞り機構。