JP2007156230A - 光学絞り装置、および、プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性の良い光学絞り装置、および、プロジェクタを提供すること。
【解決手段】光学絞り装置は、光束を通過可能とする開口部Ｂの開口面積を変更して光束の光量を調整する遮光羽根５３２を備え、遮光羽根５３２の光束入射端面には、光束を反射させる光反射層６２が設けられ、光反射層６２は、光束入射側に向かうにつれて光束の光軸Ａから離間する方向へ伸びる法線を有する傾斜面Ｄ´を備え、傾斜面Ｄ´は、遮光羽根５３２により開口面積が縮小された際に、光軸Ａを中心とする円弧状に形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、光学絞り装置、および、プロジェクタに関する。

従来、光源から射出された光束を変調して光学像を形成し、当該光学像を拡大投射するプロジェクタ等において、光束の光軸上に形成された開口の面積を、光軸に直交する面内にて移動自在な複数の遮光羽根により変化させる光学絞り装置が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１８９９３５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の光学絞り装置のように、光源から射出された光束を遮光羽根により遮光すると、遮光羽根の温度は、５００〜６００℃に上昇することが知られている。この遮光羽根上で生じた熱は、遮光羽根表面を劣化させるなど、光学絞り装置の動作不全を引き起こす恐れがある。

本発明の目的は、耐久性の良い光学絞り装置、および、プロジェクタを提供することにある。

前記した目的を達するために、本発明の光学絞り装置は、入射した光束の光量を調整する光学絞り装置であって、移動自在に構成され移動することで前記光束を通過可能とする開口面積を変更して前記光束の光量を調整する遮光羽根を備え、前記遮光羽根は、移動自在に構成され前記光束を遮光可能とする遮光羽根基体と、前記遮光羽根基体の光束入射端面に設けられ、前記光束を反射させる光反射部とを有していることを特徴とする。

本発明によれば、光学絞り装置に入射した光束のうち、遮光羽根に照射された一部の光束は、光反射部により反射される。このように、光反射部は反射によって光束を遮光するため、遮光羽根上における熱の発生が抑制される。従って、熱による遮光羽根の劣化、および、光学絞り装置の動作不全を防止することができ、光学絞り装置の耐久性を向上させることができる。

本発明では、前記光反射部の光束入射端面には、光束入射側に向かうにつれて前記光束の光軸から離間する方向へ伸びる法線を有する傾斜面が形成され、前記傾斜面は、前記遮光羽根基体が移動して前記開口面積が縮小された際に、前記光軸を中心とする略円弧状に延出形成されていることが好ましい。

ここで、一般的に、光学絞り装置の光束入射側には、光束の光軸に沿って光学素子や光源装置等が設けられている。しかしながら、例えば、光源装置に、光源から射出された放射光を反射して光束を平行化させるリフレクタが備えられている場合、反射部で反射された反射光がリフレクタ内に入射されると、リフレクタから射出される光束に照度ムラが生じる恐れがある。
これに対し、本発明によれば、光反射部の傾斜面に照射された反射光は、傾斜面の傾きから、光束入射側に向かうにつれて光軸から離れる向きに反射される。すなわち、反射光が、光学絞り装置の光束入射側に設けられた光学素子や光学装置等へ入射することを防ぐことができる。従って、光束における照射ムラの発生、および、反射光が照射されることによる光学素子の劣化を防ぐことができる。

本発明では、前記光反射部の光束入射端面には、前記光軸を中心とする放射方向に連続して複数の前記傾斜面が形成され、前記複数の傾斜面は、前記放射方向の中心に向かうにつれて、前記傾斜面の傾斜方向に沿う幅寸法がしだいに狭くなるように形成されていることが好ましい。
一般的に、光束の光軸に直交する断面における光の強度分布は、光軸に近づくほど強くなる。これに対し、本発明によれば、傾斜面は、光軸に近づくにつれて傾斜面の傾斜方向に沿う幅寸法がしだいに狭くなるように形成されているので、光軸付近の強度の高い光束を広範囲に分散させて反射させることができる。すなわち、光反射部で反射された反射光の強度分布の偏りを低減することができる。従って、強度の強い反射光が照射されることにより周囲の部材が劣化・損傷されることを防ぐことができる。

本発明では、前記光反射部の光束入射端面は、凹凸状に形成されていることが好ましい。
本発明によれば、光反射部に照射された光束は、凹凸状の光束入射表面によって乱反射される。このように、乱反射されることによって、反射光の強度分布の偏りを低減することができる。従って、強度の強い反射光が照射されることにより周囲の部材が劣化・損傷されることを防ぐことができる。

本発明では、前記遮光羽根は、熱伝導性材料から構成され、かつ、前記遮光羽根基体および前記光反射部の間に介在配置されて前記光反射部と熱伝達可能に接続する熱伝導部を備えていることが好ましい。
光反射部において反射されずに吸収された光は、光反射部で熱を発生させる。これに対し、本発明によれば、光反射部と熱伝達可能に接続された熱伝導部が、光反射部内の熱を吸収し拡散させることで、光反射部の高温化を防ぐことができる。また、光反射部および遮光羽根基体の間に熱伝導部を介在させることで、熱が遮光羽根基体に伝わりにくく、熱による遮光羽根基体の劣化を防ぐことができる。

本発明では、前記遮光羽根は、光透過性材料から構成され、前記光反射部の光束入射端面を被覆する光透過カバー部を備えていることが好ましい。
本発明によれば、光透過カバー部で光反射部を被覆することで、光反射部の損傷や脱落を防ぐことができる。

本発明では、前記遮光羽根は、前記遮光羽根基体の光束入射端面に設けられ、前記光束入射端面の凹凸形状を軽減する基体表面緩和部を備えていることが好ましい。
本発明によれば、基体表面緩和部を遮光羽根基体の光束入射端面に設けることにより、光束入射端面上の凹凸を軽減させることができる。これにより、光反射部を基体表面緩和部上に形成した際に、遮光羽根の光束入射端面上の凹凸が光反射部の表面に現れることを防ぐことができる。

本発明では、前記遮光羽根基体の光束入射端面には、研磨処理が施されていることが好ましい。
研磨処理として、例えば、バフ加工等が挙げられる。本発明によれば、遮光羽根基体の光束入射端面に研磨処理を施すことで、遮光羽根基体の光束入射端面上の凹凸を軽減される。これにより、光反射部を遮光羽根基体の光束入射端面上に形成した際に、遮光羽根の光束入射端面上の凹凸が光反射部の表面に現れることを防ぐことができる。

本発明のプロジェクタは、光源装置と、前記光源装置から射出された光束を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置にて変調された光束を拡大投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタであって、前述したいずれかの光学絞り装置を備え、前記光学絞り装置は、前記光源装置から射出され前記光変調装置に至る光束の光路中に配設され、前記光源装置から前記光変調装置に照射される光束の光量を調整することを特徴とする。
本発明によれば、前述した光学絞り装置と同様の効果を奏することができる。従って、プロジェクタの耐久性を向上させることができる。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
〔プロジェクタ１の構成〕
図１は、プロジェクタ１の概略構成を模式的に示す図である。
プロジェクタ１は、光源から射出される光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、形成した光学像をスクリーン（図示略）上に拡大投射するものである。このプロジェクタ１は、図１に示すように、外装筺体２と、投射光学装置としての投射レンズ３と、光学ユニット４等を備える。
なお、図１において、図示は省略するが、外装筺体２内において、投射レンズ３および光学ユニット４以外の空間には、プロジェクタ１内部を冷却する冷却ファン等で構成される冷却ユニット、プロジェクタ１内部の各構成部材に電力を供給する電源ユニット、およびプロジェクタ１全体を制御する制御装置等が配置されるものとする。

外装筺体２は、合成樹脂等から構成され、図１に示すように、投射レンズ３および光学ユニット４を内部に収納配置する全体略直方体状に形成されている。この外装筺体２は、図示は省略するが、プロジェクタ１の天面、前面、背面、および側面をそれぞれ構成するアッパーケースと、プロジェクタ１の底面、前面、および背面をそれぞれ構成するロアーケースとで構成され、前記アッパーケースおよび前記ロアーケースは互いにねじ等で固定されている。
なお、外装筺体２は、合成樹脂等に限らず、その他の材料にて形成してもよく、例えば、金属等により構成してもよい。

光学ユニット４は、前記制御装置による制御の下、光源から射出された光束を、光学的に処理して画像情報に対応した光学像（カラー画像）を形成するユニットである。この光学ユニット４は、図１に示すように、外装筺体２の背面に沿って延出するとともに、外装筺体２の側面に沿って延出する平面視略Ｌ字形状を有している。なお、この光学ユニット４の詳細な構成については、後述する。
投射レンズ３は、光学ユニット４にて形成された光学像（カラー画像）を図示しないスクリーン上に拡大投射する。この投射レンズ３は、筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成されている。

〔光学ユニットの詳細な構成〕
光学ユニット４は、図１に示すように、照明光学装置４１と、色分離光学装置４２と、リレー光学装置４３と、光学装置４４と、光学絞り装置５と、これら装置４１〜４４，５を内部に収納配置するとともに、投射レンズ３を所定位置で支持固定する光学部品用筐体４５とを備える。
照明光学装置４１は、光学装置４４を構成する後述する液晶パネルの画像形成領域をほぼ均一に照明するための光学系である。この照明光学装置４１は、図１に示すように、光源装置４１１と、第１レンズアレイ４１２と、第２レンズアレイ４１３と、偏光変換素子４１４と、重畳レンズ４１５とを備える。

光源装置４１１は、図１に示すように、放射状の光線を射出する光源ランプ４１６と、この光源ランプ４１６から射出された放射光を反射し所定位置に収束させるリフレクタ４１７と、リフレクタ４１７にて収束される光束を光軸Ａに対して平行化する平行化凹レンズ４１８とを備える。光源ランプ４１６としては、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、高圧水銀ランプが多用される。また、リフレクタ４１７としては、回転楕円面を有する楕円面リフレクタで構成されているが、回転放物面を有する放物面リフレクタで構成してもよい。この場合には、平行化凹レンズ４１８を省略した構成とする。

第１レンズアレイ４１２は、光軸方向から見て略矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。各小レンズは、光源装置４１１から射出される光束を、複数の部分光束に分割している。
第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１２と略同様な構成を有しており、小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。この第２レンズアレイ４１３は、重畳レンズ４１５とともに、第１レンズアレイ４１２の各小レンズの像を光学装置４４の後述する液晶パネルの画像形成領域に結像させる機能を有している。

偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３と重畳レンズ４１５との間に配置され、第２レンズアレイ４１３からの光を略１種類の偏光光に変換するものである。
具体的に、偏光変換素子４１４によって略１種類の偏光光に変換された各部分光は、重畳レンズ４１５によって最終的に光学装置４４の後述する液晶パネルの画像形成領域にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネルを用いたプロジェクタでは、１種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源装置４１１からの光の略半分を利用できない。このため、偏光変換素子４１４を用いることで、光源装置４１１からの射出光を略１種類の偏光光に変換し、光学装置４４での光の利用効率を高めている。

色分離光学装置４２は、図１に示すように、２枚のダイクロイックミラー４２１，４２２と、反射ミラー４２３とを備え、ダイクロイックミラー４２１，４２２により照明光学装置４１から射出された複数の部分光束を赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。
リレー光学装置４３は、入射側レンズ４３１、リレーレンズ４３３、および反射ミラー４３２，４３４を備え、色分離光学装置４２で分離された色光を赤色光用の液晶パネルまで導く機能を有している。

この際、色分離光学装置４２のダイクロイックミラー４２１では、照明光学装置４１から射出された光束の赤色光成分と緑色光成分とが透過するとともに、青色光成分が反射する。ダイクロイックミラー４２１によって反射した青色光は、反射ミラー４２３で反射し、フィールドレンズ４１９を通って青色光用の液晶パネルに達する。このフィールドレンズ４１９は、第２レンズアレイ４１３から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の緑色光および赤色光用の液晶パネルの光入射側に設けられたフィールドレンズ４１９も同様である。

ダイクロイックミラー４２１を透過した赤色光と緑色光のうちで、緑色光はダイクロイックミラー４２２によって反射し、フィールドレンズ４１９を通って緑色光用の液晶パネルに達する。一方、赤色光はダイクロイックミラー４２２を透過してリレー光学装置４３を通り、さらにフィールドレンズ４１９を通って赤色光用の液晶パネルに達する。なお、赤色光にリレー光学装置４３が用いられているのは、赤色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ４３１に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ４１９に伝えるためである。なお、リレー光学装置４３には、３つの色光のうち赤色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、青色光を通す構成としてもよい。

光学装置４４は、光変調装置としての３つの液晶パネル４４１（赤色光用の液晶パネルを４４１Ｒ、緑色光用の液晶パネルを４４１Ｇ、青色光用の液晶パネルを４４１Ｂとする）と、３つの入射側偏光板４４２と、３つの射出側偏光板４４３と、クロスダイクロイックプリズム４４４とを備える。
３つの入射側偏光板４４２は、図１に示すように、各フィールドレンズ４１９の光路後段にそれぞれ配置される。これら入射側偏光板４４２は、偏光変換素子４１４で偏光方向が略一方向に揃えられた各色光が入射され、入射された光束のうち、偏光変換素子４１４で揃えられた光束の偏光方位と略同一方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。これら入射側偏光板４４２は、図示は省略するが、サファイアあるいは水晶等の透光性基板上に偏光膜が貼付された構成を有している。

３つの液晶パネル４４１は、図１に示すように、各入射側偏光板４４２の光路後段にそれぞれ配置される。これら液晶パネル４４１は、図示は省略するが、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶が密閉封入された構成を有し、前記制御装置から出力される駆動信号に応じて、所定の画素位置の前記液晶の配向状態が制御され、各入射側偏光板４４２から射出された偏光光束の偏光方位をそれぞれ変調する。
３つの射出側偏光板４４３は、図１に示すように、各液晶パネル４４１の光路後段にそれぞれ配置される。これら射出側偏光板４４３は、入射側偏光板４４２と略同様の構成を有し、図示は省略するが、透光性基板上に偏光膜が貼付された構成を有している。なお、射出側偏光板４４３を構成する前記偏光膜は、光束を透過する透過軸が、入射側偏光板４４２にて光束を透過する透過軸に略直交するように配置される。

クロスダイクロイックプリズム４４４は、射出側偏光板４４３の光路後段に配置され、各射出側偏光板４４３から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム４４４は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されている。これら誘電体多層膜は、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｂから射出され各射出側偏光板４４３を介した各色光を反射し、液晶パネル４４１Ｇから射出され射出側偏光板４４３を介した色光を透過する。このようにして、各液晶パネル４４１にて変調された各色光が合成されてカラー画像が形成される。

光学絞り装置５は、図１に示すように、第１レンズアレイ４１２と第２レンズアレイ４１３との間に配設され、前記制御装置による制御の下、後述する複数の遮光羽根が移動することで光束を透過可能とする開口面積を変更して光源装置４１１から射出され第１レンズアレイ４１２を介した光束の光量を調整するものである。
なお、光学絞り装置５の具体的な構成については、後述する。

〔光学絞り装置５の構成〕
図２は、光学絞り装置５の概略構成を示す図である。具体的に、図２は、光学絞り装置５を光束入射側（第１レンズアレイ４１２側）から見た分解斜視図である。図２では、説明の便宜上、光学絞り装置５を通過する光束の光軸をＺ軸、該Ｚ軸と直交する２つの軸をＸ軸（水平軸）およびＹ軸（垂直軸）とする。
光学絞り装置５は、図２に示すように、ベース体５１と、電磁アクチュエータ５２と、２枚の遮光体５３と、カバー体５４とを備えている。

ベース体５１は、第２レンズアレイ４１３（図１）の光束入射側に配置され、後述する電磁アクチュエータ５２および遮光体５３を支持する。なお、ベース体５１は、合成樹脂材の射出成型により形成されている。ベース体５１は、Ｚ軸方向と直交する矩形状の基板５１０を備え、基板５１０の周縁は、−Ｚ軸方向へ僅かに立設されている。
基板５１０は、略中央に形成された開口５１１と、＋Ｙ軸方向端部において＋Ｚ軸方向側へ膨出された膨出部５１２と、Ｘ軸方向両縁部においてＹ軸方向に沿って２本づつ形成され、それぞれ−Ｚ軸方向へ突出する計４本のスライドピン５１３とを備えている。
開口５１１には、光束が通過される。また、膨出部５１２の−Ｚ軸方向端面のＸ軸方向中央部には、−Ｚ軸方向側へ突設された支持軸５１２１が形成されている。

電磁アクチュエータ５２は、光学絞り装置５が組み立てられた際に、ベース体５１の膨出部５１２の−Ｚ軸方向側に形成された凹部内に収容される。電磁アクチュエータ５２は、電磁コイル、永久磁石（図示略）、および、当該永久磁石に固定された回動部材５２１を備えている。
電磁アクチュエータ５２は、前記制御装置による制御の下、電気的なエネルギを機械的なエネルギに変換して、電磁コイルに対し永久磁石を回転させることで、回動部材５２１を、支持軸５１２１を中心に回動させるものである。

回動部材５２１は、Ｚ軸方向と略平行な円柱軸を有する略円柱形状を有し、前記円柱軸に沿って貫通形成された軸受孔５２１１と、円柱側面において径方向外側へ向かって延設された２本のシャフト５２１２とを備えている。
軸受孔５２１１には、ベース体５１の支持軸５１２１が挿通される。これにより、回動部材５２１は、支持軸５１２１を回動軸としてＺ軸回りに回動可能に支持される。
２本のシャフト５２１２は、互いに対向位置に形成され、それぞれ先端部において−Ｚ軸方向へ突出するシャフト軸５２１３を備えている。

２枚の遮光体５３は、それぞれ電磁アクチュエータ５２の−Ｚ軸方向側に配置される。各遮光体５３は、電磁アクチュエータ５２に駆動されて、光束を通過可能とする開口部Ｂの開口面積を変更し、遮光体５３間を通過する光束の光量を調節する。なお、遮光体５３は、合成樹脂材の射出成型により一体的に形成されている。合成樹脂材としては、ポリフェニレンサルファイド樹脂以上の優れた耐熱性および耐久性を有する合成樹脂材であることが好ましい。
遮光体５３は、Ｙ軸方向に沿う長尺板状のスライドアーム５３１と、スライドアーム５３１からＸ軸方向に沿って延設された平板状の遮光羽根５３２とを備えている。このうち、−Ｘ軸方向側の遮光体５３Ａでは、遮光羽根５３２は、スライドアーム５３１の−Ｙ軸方向端部から延出され、＋Ｘ軸方向側の遮光体５３Ｂでは、遮光羽根５３２は、スライドアーム５３１のＹ軸方向略中央部から延出されている。

スライドアーム５３１は、長手方向（Ｙ軸方向）に沿って陥設されたスライド溝５３１１と、＋Ｙ軸方向端部に矩形状に陥設された接続孔５３１２とを備えている。スライド溝５３１１には、光学絞り装置５が構成された際に、ベース体５１のスライドピン５１３がＹ軸方向に摺動可能に係合される。接続孔５３１２には、光学絞り装置５が構成された際に、回動部材５２１のシャフト軸５２１３がＸ軸方向に摺動可能に係合される。
遮光羽根５３２は、遮光体５３の移動に伴ってＹ軸方向に往復移動し、開口部Ｂの開口面積を変更する。遮光羽根５３２の具体的な構成については後述する。

回動部材５２１の回動に応じて、シャフト軸５２１３が接続孔５３１２を摺動しながら、遮光体５３を移動させる。すると、各遮光体５３は、スライドピン５１３をスライド溝５３１１に摺動させながら、Ｙ軸方向に沿って互いに異なる向きへ移動する。これにより、開口部Ｂの開口面積は、遮光羽根５３２によって拡大・縮小され、遮光体５３を通過する光束の光量が調節される。

カバー体５４は、遮光体５３の−Ｚ軸方向側に配置され、ベース体５１とともに、電磁アクチュエータ５２および遮光体５３を収容する。なお、カバー体５４は、合成樹脂材の射出成型により形成されている。カバー体５４は、基板５１０とほぼ同寸法の矩形状板であり、略中央に形成された開口５４１と、＋Ｙ軸方向端部のＸ軸方向両縁にそれぞれ形成された２本のレール溝５４２とを備える。
開口５４１には、光源装置４１１から射出された光束が通過される。レール溝５４２は、カバー体５４の＋Ｘ軸方向中央部を中心とする円弧状に陥設されている。レール溝５４２には、光学絞り装置５が組み立てられた際に、接続孔５３１２を介したシャフト軸５２１３の先端が挿通される。

〔遮光羽根５３２の構成〕
図３は、遮光羽根５３２の構成を説明するための図であり、（Ａ）は、遮光体５３Ａ，５３Ｂを光束入射側から見た平面模式図、（Ｂ）は、遮光体５３Ａを構成する遮光羽根５３２の光軸Ａに沿う断面図,（Ｃ）は、遮光体５３Ｂを構成する遮光羽根５３２の光軸Ａに沿う断面図である。なお、図３においても、図２と同様に、光学絞り装置５を通過する光束の光軸をＺ軸、該Ｚ軸と直交する２つの軸をＸ軸（水平軸）およびＹ軸（垂直軸）とする。

遮光羽根５３２は、スライドアーム５３１から延設された遮光羽根基体５３２０と、遮光羽根基体５３２０の−Ｙ軸方向端面（光束入射端面）に設けられた光反射面部６とを備えている。
遮光羽根基体５３２０の開口部Ｂ側縁は、そのＸ軸方向中央部が略Ｖ字状に切り欠かれている。

光反射面部６は、遮光羽根基体５３２０の−Ｚ軸方向端面上に面状に設けられ、複数層から構成されている。光反射面部６は、遮光羽根５３２により開口部Ｂの開口面積が縮小された際に、遮光羽根５３２上に照射された光束を反射する。光反射面部６は、遮光羽根基体５３２０側から順に、基体表面緩和部としての樹脂コーティング層６０と、熱伝導部としての熱伝導層６１と、光反射部としての光反射層６２と、光透過カバー部としてのカバー層６３とを備えている。

遮光羽根基体５３２０には、図３（Ｂ）,（Ｃ）に示すように、−Ｚ軸方向に突出する複数の山形条Ｃが形成されている。この山形条Ｃを構成する両側方の傾斜面のうち、開口部Ｂに対し反対側に形成される傾斜面Ｄは、もう一方の開口部Ｂ側に形成される傾斜面Ｅよりも、遮光羽根基体５３２０上で占める面積の割合が大きくなっている。
さらに、この山形条Ｃは、図３（Ａ）に示すように、遮光羽根５３２により開口部Ｂの開口面積が最も縮小された際に、光軸Ａを中心とする放射方向に連続して複数形成されている。さらに、山形条Ｃは、光軸Ａに近づくにつれて、傾斜面Ｄの傾斜方向に沿う幅寸法がしだいに狭くなるように形成されている。

樹脂コーティング層６０は、合成樹脂材が遮光羽根基体５３２０上に一様にコーティングされて形成されたものである。樹脂コーティング層６０は、図３（Ｂ）,（Ｃ）に示すように、遮光羽根基体５３２０の山形条Ｃの外形に沿う表面を有している。

熱伝導層６１は、樹脂コーティング層６０に銅が一様に蒸着されて形成されたものであり、優れた熱伝導性を有する。熱伝導層６１は、図３（Ｂ）,（Ｃ）に示すように、遮光羽根基体５３２０の山形条Ｃの外形に沿う表面を有している。
なお、本実施形態では、コスト低減のため熱伝導層６１に銅を用いた。しかし、熱伝導層６１は、優れた熱伝導性を有する金属（例えば、銀など）で形成されていればよく、また、メッキ処理によって形成されていてもよい。

光反射層６２は、熱伝導層６１上に銀合金を一様に蒸着されて形成されたものであり、優れた光反射効率を有する。光反射層６２は、山形条Ｃの外形に沿う山形条Ｃ´および傾斜面Ｄ´を有している。これにより、後述するカバー層６３を透過して光反射層６２に照射された光は、傾斜面Ｄ´に反射され、傾斜面Ｄ´と直交する方向へ放射される。すなわち、傾斜面Ｄ´に反射された光は、−Ｚ軸方向側に向かうにつれて光軸Ａから離間される方向へ放射される。
また、光反射層６２の山形条Ｃ´は、山形条Ｃと同様に光軸Ａに近づくにつれて、傾斜面Ｄ´の傾斜方向に沿う幅寸法がしだいに狭くなるように形成されている。

本実施形態のような銀合金製の光反射層６２では、照射光のうち９８％の光が反射される。反射されなかった残り２％の照射光は、熱エネルギに変換され、光反射層６２で熱を発生させる。前述したように、この光反射層６２で生じた熱は、下層の熱伝導層６１に効率よく吸収される。
なお、光反射層６２は、銀合金のメッキ処理により形成されていてもよい。また、光反射層６２は、７０％以上の光反射効率を有する金属から形成されていることが好ましく、例えば、８２％の光反射効率を有するアルミニウムの蒸着またはメッキ処理により形成されていてもよい。

カバー層６３は、光反射層６２上に透明のスプレー樹脂材を吹き付けることにより形成されたものであり、優れた光透過性を有する。カバー層６３は、下層の光反射層６２上を被覆することで光反射層６２を保護している。なお、図３（Ｂ）,（Ｃ）に示すように、カバー層６３の−Ｚ軸方向端面は、Ｘ軸方向に沿う平坦状である。

〔光学絞り装置５の作用〕
図１〜図５に基づいて、光学絞り装置５の作用について説明する。図４は、開口部Ｂの開口面積拡大時の遮光体５３を示す模式的平面図、図５は、開口部Ｂの開口面積縮小時の遮光体５３を示す模式的平面図である。なお、図４,図５においても、図２と同様に、光学絞り装置５を通過する光束の光軸をＺ軸、該Ｚ軸と直交する２つの軸をＸ軸（水平軸）およびＹ軸（垂直軸）とする。

まず、遮光体５３の動作について説明する。
前述したように、各遮光体５３は、回動部材５２１の回動に応じて、Ｙ軸方向に沿って互いに異なる向きへ往復移動し、開口部Ｂの開口面積を変更する。
具体的には、図４に示すように、回動部材５２１が、−Ｚ軸方向側から見て右回りに回動すると、−Ｘ軸方向側の遮光体５３Ａは−Ｙ軸方向へ移動し、＋Ｘ軸方向側の遮光体５３Ｂは＋Ｙ軸方向へ移動する。すなわち、各遮光羽根５３２がＹ軸方向へ互いに離間し、開口部Ｂの開口面積が拡大される。このとき、光学絞り装置５を通過する光束の光量は増加する。
一方、図５に示すように、回動部材５２１が、支持軸５１２１に対し−Ｚ軸方向側から見て左回りに回動すると、遮光体５３Ａは＋Ｙ軸方向へ移動し、遮光体５３Ｂは−Ｙ軸方向へ移動する。すなわち、各遮光羽根５３２がＹ軸方向へ互いに接近し、開口部Ｂの開口面積が縮小される。このとき、光学絞り装置５へ入射された光束は、遮光羽根５３２によって遮光され、光学絞り装置５から射出される光束の光量が減少する。

次に、図３を用いて光反射面部６の作用について説明する。
遮光羽根５３２により、開口部Ｂの開口面積が縮小されると、カバー体５４の開口５４１から入射された光束の一部は、遮光羽根５３２に照射される。
遮光羽根５３２に照射された照射光は、カバー層６３を透過し、光反射層６２に高い光反射効率で反射される。このとき、光反射層６２には山形条Ｃ´が形成され、前述したように、傾斜面Ｅ´より傾斜面Ｄ´の面積が広いことから、照射光の大部分は、光反射層６２の傾斜面Ｄ´により反射される。
傾斜面Ｄ´に反射された反射光は、−Ｚ軸方向側に向かうにつれて光軸Ａから離間する方向へ放射される。

一方、光反射層６２で反射されなかった照射光は、熱エネルギに変換され、光反射層６２において熱を発生させる。この光反射層６２で発生された熱は、熱伝導層６１に吸収され、やがて周囲に拡散される。

本実施形態によれば、光学絞り装置５に入射した光束のうち、遮光羽根５３２に照射された一部の光束は、光反射層６２により反射される。このように、光反射層６２は、高い光反射効率を有する反射によって光束を遮光するため、遮光羽根５３２上における熱の発生が抑制される。従って、熱による遮光羽根５３２の劣化、および、光学絞り装置５の動作不全を防止することができ、光学絞り装置５およびプロジェクタ１の耐久性を向上させることができる。

さらに、光反射層６２の傾斜面Ｄ´に照射された反射光は、傾斜面Ｄ´の傾きから、−Ｙ軸方向側に向かうにつれて光軸Ａから離れる向きに反射される。すなわち、反射光が、光学絞り装置５の光束入射側に設けられた第１レンズアレイ４１２やリフレクタ４１７内へ入射することを防ぐことができる。従って、光束の照射ムラの発生、および、反射光が照射されることによる各光学素子の劣化を防ぐことができる。

一般的に、光束の光軸Ａに直交する断面における光の強度分布は、光軸Ａに近づくほど強くなる。これに対し、本実施形態によれば、傾斜面Ｄ´は、光軸Ａに近づくにつれて傾斜面Ｄ´の傾斜方向に沿う幅寸法がしだいに狭くなるように形成されているので、光軸Ａ付近の強度の高い光束を広範囲に分散させて反射させることができる。すなわち、光反射層６２で反射された反射光の強度分布の偏りを低減することができる。従って、強度の強い反射光が照射されることにより、周囲の部材が劣化・損傷されることを防ぐことができる。

そして、樹脂コーティング層６０を遮光羽根基体５３２０上に設けることにより、遮光羽根基体５３２０の凹凸を軽減させることができる。これにより、光反射層６２を金属の蒸着により形成した際に、遮光羽根基体５３２０上の凹凸が光反射層６２の表面に現れることを防ぐことができる。
光反射層６２において反射されずに吸収された光は、光反射層６２で熱を発生させる。これに対し、本実施形態によれば、光反射層６２と熱伝達可能に接続された熱伝導部６１が、光反射層６２の熱を吸収し拡散させることで、光反射層６２の高温化を防ぐことができる。また、光反射層６２および遮光羽根基体５３２０の間に熱伝導部６１を介在させることで、熱が遮光羽根基体５３２０に伝わりにくく、熱による遮光羽根基体５３２０の劣化を防ぐことができる。
また、カバー層６３で光反射層６２を被覆することで、光反射層６２の損傷や脱落を防ぐことができる。

本実施形態では、ベース体５１、遮光体５３およびカバー体５４を、合成樹脂材の射出成型で形成することから、金属材と比べて形成が容易であり、コストダウンを図ることができる。
各部材５１,５３,５４が合成樹脂製であることから、金属製に比べて軽量化できる。従って、金属製である場合と比べ、電磁アクチュエータ５２による応答周波数を向上させることができる。さらに、電磁アクチュエータ５２の駆動量が小さくできるため、駆動における消費電力の削減を図ることができる。

また、各部材５１,５３,５４が合成樹脂製であることから、電磁アクチュエータ５２による駆動時に、部材同士が摺動するシャフト軸５２１３および接続孔５３１２間、スライドピン５１３およびスライド溝５３１１間における摩擦音を低減させることができる。従って、光学絞り装置５の駆動による騒音を抑制させることができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態について、図６に基づいて説明する。図６は、光反射面部６Ａの構成を説明するための図であり、（Ａ）は、遮光体５３を光束入射側から見た平面模式図、（Ｂ）は、光反射面部６Ａの光軸Ａに沿う断面図である。なお、図６は、図２と同様に、光学絞り装置５を通過する光束の光軸をＺ軸、該Ｚ軸と直交する２つの軸をＸ軸（水平軸）およびＹ軸（垂直軸）とする。

本実施形態のプロジェクタ１は、第１実施形態と比較して、光反射面部６Ａの構成が異なる。
光反射面部６Ａにおいて、図６に示すように、遮光羽根基体５３２０Ａは、山形条Ｃ（図３）を備えておらず、これにより、熱伝導層６１Ａの−Ｚ軸方向端面は、平坦となっている。
光反射層６２Ａの−Ｚ軸方向端面は、不規則で細かい凹凸６２１Ａを有している。さらに、凹凸６２１Ａは、光軸Ａに近づくほど形成密度が高くなっている。本実施形態では、凹凸６２１Ａは、細かい砂の粒を光反射層６２Ａの−Ｚ軸方向端面に高圧で吹き付けて付着させることにより形成されている。なお、この凹凸６２１Ａの形成方法は、本実施形態の例に限らない。

本実施形態によれば、光反射層６２Ａに照射された照射光は、凹凸６２１Ａによって乱反射される。乱反射されることによって、反射光は各方向均等な強度で放射される。従って、強度の強い反射光が照射されることにより、周囲の部材が劣化・損傷されることを防ぐことができる。
さらに、光反射層６２Ａにおいて、凹凸６２１Ａが光軸Ａに近づくほど密に形成されているので、光軸Ａ付近の強度の高い光をより細かく乱反射させることができる。

〔前記実施形態の変形〕
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、前記実施形態は、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

前記実施形態では、遮光羽根５３２が光軸Ａと直交して直線状に往復移動する光学絞り装置５を採用したが、本発明では、光学絞り装置５と異なる型の光学絞り装置を採用してもよい。例えば、遮光羽根が光軸と直交する面内で回転移動する丸型光学絞り装置、また、遮光羽根が回動する扉型光学絞り装置を採用してもよい。

本発明では、傾斜面Ｄ,Ｄ´の遮光羽根基体５３２０に対する傾斜角度は、遮光羽根５３２上の傾斜面Ｄ,Ｄ´において一様でなくてもよい。例えば、反射光を光軸Ａから離れる方向へ反射できる傾斜角度であれば、各傾斜面Ｄ,Ｄ´によって傾斜角度を変化させてもよい。傾斜面Ｄ,Ｄ´の傾斜角度を工夫することによって、例えば、反射光の強度分布をより一層均一化させることができる。
また、第１実施形態において、光反射層６２のＹ軸方向端面（傾斜面Ｄ´,Ｅ´）に、凹凸を形成してもよい。

前記実施形態では、遮光羽根５３２が熱伝導性の低い合成樹脂製であるため、遮光羽根基体５３２０,５３２０Ａおよび光反射層６２,６２Ａの間に熱伝導層６１,６１Ａを介在させたが、遮光羽根５３２が熱伝導性の高い材質、例えば、アルミニウム製、セラミック製などである場合、熱伝導層６１,６１Ａは特に設けなくても良い。
本発明では、カバー層６３は特に設けなくてもよい。
本発明では、図７に示すように、遮光羽根基体５３２０にバフ掛け等の研磨処理を施し、遮光羽根基体５３２０上の凹凸を軽減させてから、遮光羽根基体５３２０上に樹脂コーティング層６０を設けてもよい。このように、遮光羽根基体５３２０の光束入射端面に研磨処理を施すことにより、遮光羽根基体５３２０上の凹凸が光反射層６２の表面に現れることを防ぐことができる。なお、樹脂コーティング層６０を設けず、研磨処理を施した遮光羽根基体５３２０上に、直接熱伝導層６１を設けてもよい。
また、前記実施形態では、ベース体５１、遮光体５３およびカバー体５４は、合成樹脂製としたが、本発明では、各部材５１,５３,５４は、アルミニウム、ステンレス等の軽量な金属製であってもよい。

前記実施形態では、光学絞り装置５は、第１レンズアレイ４１２と第２レンズアレイ４１３との間に配設されていたが、これに限らず、光源装置４１１から射出され各液晶パネル４４１に至る光束の光路中であれば、いずれの位置に配設しても構わない。
前記実施形態では、光学絞り装置５をプロジェクタ１に搭載した構成を説明したが、光学絞り装置５は、プロジェクタ１に限らず、その他の光学機器、例えば、ＤＬＰ（Digital Light Processing）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を用いた透過型表示装置、リアプロジェクタ、および、カメラ等に搭載した構成を採用しても構わない。また、光学絞り装置５をカメラに搭載した場合には、絞り装置として用いる構成の他、レンズシャッタ等として用いても構わない。

本発明は、光学絞り装置、および、プロジェクタに利用することができる。

本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの光学ユニットを示す模式図。 前記実施形態に係る光学絞り装置を示す分解斜視図。 前記実施形態に係る遮光羽根の構成を説明するための図。 前記実施形態に係る光学絞り装置の作用を説明するための図。 前記実施形態に係る光学絞り装置の作用を説明するための図。 本発明の第２実施形態に係る遮光羽根の構成を説明するための図。 前記実施形態の変形例に係る遮光羽根の構成を説明するための図。

符号の説明

１…プロジェクタ、３…投射レンズ（投射光学装置）、４１１…光源装置、４４１,４４１Ｒ，４４１Ｂ, ４４１Ｇ…液晶パネル（光変調装置）、５…光学絞り装置、５３２…遮光羽根、６１, ６１Ａ…熱伝導層、６２, ６２Ａ…光反射層（光反射部）、６２１Ａ…凹凸、６３…カバー層、Ａ…光軸、Ｂ…開口部、Ｄ´…傾斜面。

Claims (9)

1. 入射した光束の光量を調整する光学絞り装置であって、
   移動自在に構成され移動することで前記光束を通過可能とする開口面積を変更して前記光束の光量を調整する遮光羽根を備え、
   前記遮光羽根は、
   移動自在に構成され前記光束を遮光可能とする遮光羽根基体と、
   前記遮光羽根基体の光束入射端面に設けられ、前記光束を反射させる光反射部とを有していることを特徴とする光学絞り装置。
2. 請求項１に記載の光学絞り装置において、
   前記光反射部の光束入射端面には、光束入射側に向かうにつれて前記光束の光軸から離間する方向へ伸びる法線を有する傾斜面が形成され、
   前記傾斜面は、前記遮光羽根基体が移動して前記開口面積が縮小された際に、前記光軸を中心とする略円弧状に延出形成されていることを特徴とする光学絞り装置。
3. 請求項２に記載の光学絞り装置において、
   前記光反射部の光束入射端面には、前記光軸を中心とする放射方向に連続して複数の前記傾斜面が形成され、
   前記複数の傾斜面は、前記放射方向の中心に向かうにつれて、前記傾斜面の傾斜方向に沿う幅寸法がしだいに狭くなるように形成されていることを特徴とする光学絞り装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光学絞り装置において、
   前記光反射部の光束入射端面は、凹凸状に形成されていることを特徴とする光学絞り装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光学絞り装置において、
   前記遮光羽根は、熱伝導性材料から構成され、かつ、前記遮光羽根基体および前記光反射部の間に介在配置されて前記光反射部と熱伝達可能に接続する熱伝導部を備えていることを特徴とする光学絞り装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光学絞り装置において、
   前記遮光羽根は、光透過性材料から構成され、前記光反射部の光束入射端面を被覆する光透過カバー部を備えていることを特徴とする光学絞り装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光学絞り装置において、
   前記遮光羽根は、前記遮光羽根基体の光束入射端面に設けられ、前記光束入射端面の凹凸形状を軽減する基体表面緩和部を備えていることを特徴とする光学絞り装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれかに記載の光学絞り装置において、
   前記遮光羽根基体の光束入射端面には、研磨処理が施されていることを特徴とする光学絞り装置。
9. 光源装置と、前記光源装置から射出された光束を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置にて変調された光束を拡大投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタであって、
   請求項１〜請求項８のいずれかに記載の光学絞り装置を備え、
   前記光学絞り装置は、前記光源装置から射出され前記光変調装置に至る光束の光路中に配設され、前記光源装置から前記光変調装置に照射される光束の光量を調整することを特徴とするプロジェクタ。

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