JP2007193202A

JP2007193202A - アイリス装置

Info

Publication number: JP2007193202A
Application number: JP2006012612A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Takahashi; 哲郎高橋; Motoshige Midorikawa; 基重翠川
Original assignee: Cosina Co Ltd
Current assignee: Cosina Co Ltd
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2007-08-02

Abstract

【課題】アイリス羽根の開度制御を短い周期により繰り返して行う際に要請される高応答化，高速化及び高精度化を実現する。
【解決手段】光学系Ｃの光路Ｒｃに配設することにより通過する光量を可変するアイリス装置１を構成するに際して、直進方向Ｆｓに変位自在に配した第一アイリス羽根２ａ及び第二アイリス羽根２ｂを有するアイリス羽根部２と、可動出力部４ｏの変位量を第一アイリス羽根２ａにそのまま伝達するリニアモータ４を有する駆動部３と、可動出力部４ｏの変位量を第二アイリス羽根２ｂに伝達し、かつ第二アイリス羽根２ｂを第一アイリス羽根２ａに対して対称方向に変位させる変位伝達機構５を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタ等における光学系の光路に配設することにより通過する光量を可変するアイリス装置に関する。

一般に、スクリーンに画像を投影するプロジェクタは知られており、この種のプロジェクタには、通常、光学系の光路に配設して通過する光量を可変するアイリス装置を備えている。ところで、近時、プロジェクタでは、明るい画像はより明るく、かつ暗い画像はより暗くなるように、アイリス装置を利用してコントラストを高めることが行われており、この目的で用いるアイリス装置は、画像フレーム（毎秒６０回）毎の短い周期によりアイリス羽根の開度制御が繰り返されることからアイリス羽根の制御に対する高応答化，高速化及び高精度化が要請されている。

したがって、このような要請に応えるには、構成の単純化も重要な要素の一つとなり、従来、駆動部にリニアモータを使用したアイリス装置も、特開平７−１４０５１８号公報で知られている。同公報で開示されるアイリス絞り装置（アイリス装置）は、所定長さの案内孔が形成された第１及び第２のアイリス羽根と、第１及び第２のアイリス羽根の案内孔の少なくとも一部を、互いに重ね合わせた状態で両案内孔に挿入された可動子と、可動子を一方向における所定範囲で往復運動させるリニアモータとを有し、第１のアイリス羽根と第２のアイリス羽根とが、案内孔に挿入された可動子を中心として、当該可動子の移動方向と略直交する方向の対向する位置で回転自在に固定され、互いに逆方向に回転する第１のアイリス羽根と第２のアイリス羽根により同心状の開口部の直径を連続的に変化させて光の量を調整するものである。
特開平７−１４０５１８号

しかし、上述した従来のアイリス装置（アイリス絞り装置）は、次のような問題点があった。

即ち、小型薄型化及び低コスト化などを主たる目的とするため、運動変換機構を用いてリニアモータの直進運動を二枚のアイリス羽根の回転運動に変換するなど、全体の構成は、ロータリモータをリニアモータに置換したに過ぎず、アイリス羽根の開度制御を短い周期により繰り返して行う際に要請される高応答化，高速化及び制御の高精度化を実現するには限界がある。しかも、カメラにおける通常の絞りを目的としているため、リニアモータの出力する小さい変位量をアイリス羽根の大きな変位量に増幅変換する機構を採用するなど、アイリス羽根のイナーシャが大きくなり、高応答化，高速化及び制御の高精度化にとって更に不利になる。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したアイリス装置の提供を目的とするものである。

本発明は、上述した課題を解決するため、光学系Ｃの光路Ｒｃに配設することにより通過する光量を可変するアイリス装置１を構成するに際して、直進方向Ｆｓに変位自在に配した第一アイリス羽根２ａ及び第二アイリス羽根２ｂを有するアイリス羽根部２と、可動出力部４ｏの変位量を第一アイリス羽根２ａにそのまま伝達するリニアモータ４を有する駆動部３と、可動出力部４ｏの変位量を第二アイリス羽根２ｂに伝達し、かつ第二アイリス羽根２ｂを第一アイリス羽根２ａに対して対称方向に変位させる変位伝達機構５を備えることを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、リニアモータ４には、マグネット１２及びヨーク１３を有する界磁部１１と、コイル１５ｐ，１５ｑを形成したコイル基板１５を用いた可動出力部４ｏを備えたタイプを利用できる。また、変位伝達機構５は、長手方向中央位置が支軸部１６により回動自在に支持された回動リンク１７を備え、この回動リンク１７の一端側を可動出力部４ｏに接続するとともに、回動リンク１７の他端側を第二アイリス羽根２ｂに接続することができる。一方、アイリス装置１には、第一アイリス羽根２ａ及び第二アイリス羽根２ｂに形成した一又は二以上のスリット部１９…と、このスリット部１９…に係合させることにより第一アイリス羽根２ａ及び第二アイリス羽根２ｂを直進方向Ｆｓにガイドするガイドピン部２０…を有するガイド機構１８を設けることができ、この際、ガイドピン部２０…の外周面には、当該ガイドピン部２０…に対して回動自在となるカラー部材２１…を装填することができる。

このような構成を有する本発明に係るアイリス装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１）リニアモータ４の可動出力部４ｏにおける直進方向Ｆｓの変位量を第一アイリス羽根２ａにそのまま伝達するとともに、可動出力部４ｏにおける直進方向Ｆｓの変位量を、直進方向Ｆｓに変位自在に配した第一アイリス羽根２ａ及び第二アイリス羽根２ｂに伝達するため、伝達経路の単純化及びイナーシャの低減を図ることができ、アイリス羽根２ａ…の開度制御を短い周期により繰り返して行う際に要請される高応答化，高速化及び制御の高精度化を実現することができる。

（２）好適な態様により、リニアモータ４として、マグネット１２及びヨーク１３を有する界磁部１１と、コイル１５ｐ，１５ｑを形成したコイル基板１５を用いた可動出力部４ｏを備えたタイプを使用すれば、可動出力部４ｏの軽量化により、更なる高応答化，高速化及び高精度化の向上に寄与できる。

（３）好適な態様により、第一アイリス羽根２ａ及び第二アイリス羽根２ｂに形成したスリット部１９…と、このスリット部１９…に係合させることにより第一アイリス羽根２ａ及び第二アイリス羽根２ｂを直進方向Ｆｓにガイドするガイドピン部２０…を有するガイド機構１８を設けるとともに、ガイドピン部２０…の外周面に、当該ガイドピン部２０…に対して回動自在となるカラー部材２１…を装填すれば、特に、アイリス羽根２ａ…の開度制御を短い周期により繰り返し、かつ使用時の温度が高温（２００〔℃〕程度）になるプロジェクタに用いた際のアイリス羽根部２における金属同士のカジリを有効に防止でき、アイリス羽根部２の耐久性，円滑性及び安定性の向上に寄与できる。

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係るアイリス装置１の構成について、図１〜図５を参照して説明する。

アイリス装置１は、図２に示すように、長方形に形成した一枚のベースプレート３１を有し、このベースプレート３１の長手方向中央位置からやや一側へオフセットした位置に、光路Ｒｃを確保する円形の開口部３２を形成する。そして、この開口部３２に、図４に示すアイリス羽根部２を付設する。アイリス羽根部２は、薄い金属プレート材により形成し、かつベースプレート３１に対して直進方向（長手方向）Ｆｓにスライド変位自在に配する第一アイリス羽根２ａと第二アイリス羽根２ｂを有する。この場合、各アイリス羽根２ａ及び２ｂは、形状は異なるも全体の重量は同程度に形成する。

第二アイリス羽根２ｂは、図４に示すように、長手方向（直進方向）Ｆｓの一端側に、開口部３２の径よりも若大きい曲率により半円状に湾曲形成したアイリス部３３を設けるとともに、他端側に、後述する駆動部３に接続する接続孔部３４を設ける。接続孔部３４は、長手方向Ｆｓに対して直角方向の一側（下側）に設け、長手方向Ｆｓに対して直角方向に長いスリットにより形成する。また、第一アイリス羽根２ａは、図４に示すように、長手方向Ｆｓの一端側に、アイリス部３３に対向する逆形状のアイリス部３５を設けるとともに、他端側に、後述する変位伝達機構５に接続する接続孔部３６を設ける。アイリス部３５は、開口部３２の径よりも若大きい曲率により半円状に湾曲形成する。接続孔部３６は、長手方向Ｆｓに対して直角方向の他側（上側）に設け、長手方向Ｆｓに対して直角方向に長いスリットにより形成する。

そして、各アイリス羽根２ａ及び２ｂをベースプレート３１に取付ける際には、ガイド機構１８を介して取付ける。ガイド機構１８は、各アイリス羽根２ａ及び２ｂにそれぞれ三つずつ形成したスリット部１９…と、各スリット部１９…に係合させることにより各アイリス羽根２ａ及び２ｂを直進方向Ｆｓにガイドするガイドピン部２０…を備える。ガイドピン部２０…は、図１に示すように、一端に一体形成した広幅円形のピン頭部３７…を有し、ガイドピン部２０…をベースプレート３１に取付ける際には、ガイドピン部２０…を、第一アイリス羽根２ａと第二アイリス羽根２ｂの一方又は双方におけるスリット部１９…を挿通させ、先端を、ベースプレート３１に形成した取付孔部３８…に圧入等により固定する。この場合、ガイドピン部２０…を固定するベースプレート３１の位置は四個所となる。

また、ガイドピン部２０…を取付ける際には、ガイドピン部２０…の外周面に、当該ガイドピン部２０…に対して回動自在となるカラー部材２１…を装填する。カラー部材２１は、金属素材により円筒状に形成し、軸方向長さは、第一アイリス羽根２ａの厚さと第二アイリス羽根２ｂの厚さを加えた寸法よりも若長くするとともに、外径（直径）は、スリット部１９の幅より若小さく選定する。このようなカラー部材２１…を装填することにより、特に、アイリス羽根２ａ…の開度制御を短い周期により繰り返し、かつ使用時の温度が高温（２００〔℃〕程度）になるプロジェクタに用いた際のアイリス羽根部２における金属同士のカジリを防止でき、アイリス羽根部２の耐久性，円滑性及び安定性の向上に寄与できる。即ち、各アイリス羽根２ａ…やガイドピン部２０…は、高温環境下で使用するため、耐熱性の高い金属素材が用いられるが、それ故に金属同士のカジリも発生しやすくなる。しかし、カラー部材２１…を装填することにより、このカジリを有効に防止できる利点がある。

一方、ベースプレート３１における長手方向Ｆｓの端部であって、上述した接続孔部３４の近傍には駆動部３を配設する。駆動部３には、リニアモータ４を使用し、このリニアモータ４における可動出力部４ｏの変位を第一アイリス羽根２ａにそのまま伝達できるように構成する。図５に、使用するリニアモータ４を分解した原理説明用斜視図を示す。

リニアモータ４は、コの字形に形成したヨーク１３とこのヨーク１３の上下に対峙する一対の内面の一方に固定したマグネット１２を有する界磁部１１を備えるとともに、界磁部１１の内部に配してマグネット１２に対向するコイル基板１５を備える。この場合、マグネット１２は、コイル基板１５の変位方向（直進方向Ｆｓ）にそれぞれＮ極とＳ極が着磁されている。

また、コイル基板１５は、上面１５ｕにプリントパターンにより形成したコイル１５ｐを有するとともに、下面１５ｄにプリントパターンにより形成したコイル１５ｑを有し、このコイル基板１５の先端側が可動出力部４ｏとなる。したがって、コイル基板１５の先端側には、第一アイリス羽根２ａ及び第二アイリス羽根２ｂ側に接続する接続孔部４１を有し、この接続孔部４１は、長手方向Ｆｓに対して直角方向に長いスリットにより形成する。１５ｐａ，１５ｐｃ，１５ｑｃ，１５ｑｂは、各コイル１５ｐ，１５ｑの接続端部を示し、接続端部１５ｐｃと１５ｑｃはコイル基板１５を貫通して接続されている。このコイル基板１５は、図２に示すように、スライド支持機構４２により支持される。スライド支持機構４２は、ヨーク１３から突出させた一対のアーム部４３，４４により保持された一対のガイドシャフト４５，４６を有し、このガイドシャフト４５，４６によりスライダ４７，４８がそれぞれスライド自在に支持されるとともに、各スライダ４７，４８にコイル基板１５の両側端辺をそれぞれ固定する。これにより、コイル基板１５は、直進方向Ｆｓに変位自在となる。なお、図１に示すように、コイル基板１５には、コイル基板１５の位置を検出するためのホール素子４９を備える。このようなタイプのリニアモータ４を使用することにより、可動出力部４ｏが軽量化されるため、高応答化，高速化及び高精度化の向上に寄与できる利点がある。

さらに、ベースプレート３１における長手方向Ｆｓの端部であって、リニアモータ４の近傍には、変位伝達機構５を配設する。変位伝達機構５は、長手方向中央位置が支軸部１６により回動自在に支持された回動リンク１７を備え、この回動リンク１７の一端１７ｓ側を可動出力部４ｏに接続するとともに、回動リンク１７の他端１７ｔ側を第二アイリス羽根２ｂに接続する。この場合、図１に示すように、回動リンク１７の一端１７ｓ側の上面に、係合ピン５１を上方に突出させて固定するとともに、一端１７ｓ側の下面であって、係合ピン５１と同軸になる係合ピン５２を下方に突出させて固定し、さらに、回動リンク１７の他端１７ｔ側の下面に、係合ピン５３を下方に突出させて固定する。そして、係合ピン５１をコイル基板１５の接続孔部４１に係合させるとともに、係合ピン５２を第一アイリス羽根２ａの接続孔部３４に係合させ、さらに、係合ピン５３を第二アイリス羽根２ｂの接続孔部３６に係合させる。このため、ベースプレート３１には、係合ピン５２及び５３が貫通し、かつ係合ピン５２及び５３の変位を許容する二つの弓形開孔部５５…が形成してある。

次に、本実施形態に係るアイリス装置１の動作について、図１〜図６を参照して説明する。

まず、駆動部３を構成するリニアモータ４は、図５に示す接続端部１５ｐａと１５ｑｂ間に正方向の駆動電流を流すことにより、コイル基板１５がヨーク１３から突出する方向に変位する。また、接続端部１５ｐａと１５ｑｂ間に逆方向の駆動電流を流すことにより、コイル基板１５がヨーク１３に進入する方向に変位する。コイル基板１５の位置は、ホール素子４９により検出されるため、コイル基板１５の位置に基づき駆動電流をフィードバック制御することにより、コイル基板１５の位置制御を行うことができる。

一方、リニアモータ４のコイル基板１５は可動出力部４ｏとなるため、この可動出力部４ｏの変位は、係合ピン５１及び５２を介して第一アイリス羽根２ａに伝達され、この際、可動出力部４ｏの変位量は、第一アイリス羽根２ａにそのまま伝達される。また、可動出力部４ｏの変位は、変位伝達機構５を介して第二アイリス羽根２ｂに伝達される。この場合、可動出力部４ｏの前進（後退）により、第一アイリス羽根２ａが前進（後退）し、第一アイリス羽根２ａにおけるアイリス部３３は開口部３２を閉じる（開く）方向、即ち、開放絞り（小絞り）側から小絞り（開放絞り）側へ変位するとともに、可動出力部４ｏの前進（後退）により、第二アイリス羽根２ｂが後退（前進）し、第二アイリス羽根２ｂにおけるアイリス部３５は開口部３２を閉じる（開く）方向、即ち、開放絞り（小絞り）側から小絞り（開放）側へ変位する。これにより、第一アイリス羽根２ａと第二アイリス羽根２ｂは対称方向に変位する。

本実施形態に係るアイリス装置１は、図６に示すように、プロジェクタＭにおける光学系Ｃの光路Ｒｃに配設し、通過する光量を可変することができる。具体的には、レンズユニットＬ内における所定位置にアイリス装置１を内蔵させる。なお、例示のプロジェクタＭは、ＬＣＤパネル３枚（モノクロパネル）を使用した３板式プロジェクタである。このプロジェクタＭは、ダイクロイックミラーによってＲＧＢ（Ｒ：赤，Ｇ：緑，Ｂ：青）各色に分離し、各ＬＣＤパネルを通過させて１つの映像に合成する。図６中、６１はＧＢを反射してＲを透過する第一ミラー、６２はＢを反射してＧを透過する第二ミラー、６３及び６４は全反射する第三及び第四ミラー、６５はＢを反射してＲを透過する第五ミラー、６６はＲＢを反射してＧを透過する第六ミラーをそれぞれ示すとともに、６７はＲ用ＬＣＤパネル、６８はＧ用ＬＣＤパネル、６９はＢ用ＬＣＤパネルをそれぞれ示す。また、７０は光源ランプである。

ところで、この光源ランプ７０は発熱源となり、通常、プロジェクタＭの内部は、２００〔℃〕程度の高温になるが、前述したように、第一アイリス羽根２ａ及び第二アイリス羽根２ｂを直進方向Ｆｓにガイドするガイド機構１８におけるガイドピン部２０…の外周面に、当該ガイドピン部２０…に対して回動自在となるカラー部材２１…を装填するため、特に、アイリス羽根２ａ…の開度制御を短い周期により繰り返して行うプロジェクタＭに用いた場合であっても、アイリス羽根部２における金属同士のカジリを有効に防止でき、アイリス羽根部２の耐久性，円滑性及び安定性の向上に寄与できる。

よって、このような本実施形態に係るアイリス装置１によれば、リニアモータ４の可動出力部４ｏにおける直進方向Ｆｓの変位量を第一アイリス羽根２ａにそのまま伝達するとともに、可動出力部４ｏにおける直進方向Ｆｓの変位量を、直進方向Ｆｓに変位自在に配した第一アイリス羽根２ａ及び第二アイリス羽根２ｂに伝達するため、伝達経路の単純化及びイナーシャの低減を図ることができ、アイリス羽根２ａ…の開度制御を短い周期により繰り返して行う際に要請される高応答化，高速化及び制御の高精度化を実現することができる。

以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、可動出力部４ｏの変位量を第一アイリス羽根２ａにそのまま伝達する構成として、係合ピン５１，５２を介在させる形態を例示したが、勿論、可動出力部４ｏを第一アイリス羽根２ａに直結してもよい。また、リニアモータ４のタイプは、必ずしも例示のタイプに限定されるものではなく、他のタイプによるリニアモータであってもよい。なお、アイリス装置１の用途として、プロジェクタ（フロントプロジェクタ）Ｍを例示したが、リアプロジェクションテレビなど、同様の光学系を備える各種機器に適用できる。

本発明の最良の実施形態に係るアイリス装置の一部断面平面図、同アイリス装置の開放絞り状態を示す正面図、同アイリス装置の小絞り状態を示す正面図、同アイリス装置のアイリス羽根部の分解抽出図を含む開放絞り状態を示す背面図、同アイリス装置に使用するリニアモータを分解した原理説明用斜視図、同アイリス装置を適用したプロジェクタの概要図、

符号の説明

１：アイリス装置，２：アイリス羽根部，２ａ：第一アイリス羽根，２ｂ：第二アイリス羽根，３：駆動部，４：リニアモータ，４ｏ：可動出力部，５：変位伝達機構，１１：界磁部，１２：マグネット，１３：ヨーク，１５ｐ：コイル，１５ｑ：コイル，１５：コイル基板，１６：支軸部，１７：回動リンク，１８：ガイド機構，１９…：スリット部，２０…：ガイドピン部，２１：カラー部材，Ｃ：光学系，Ｒｃ：光路，Ｆｓ：直進方向

Claims

光学系の光路に配設することにより通過する光量を可変するアイリス装置において、直進方向に変位自在に配した第一アイリス羽根及び第二アイリス羽根を有するアイリス羽根部と、可動出力部の変位量を前記第一アイリス羽根にそのまま伝達するリニアモータを有する駆動部と、前記可動出力部の変位量を前記第二アイリス羽根に伝達し、かつ前記第二アイリス羽根を前記第一アイリス羽根に対して対称方向に変位させる変位伝達機構を備えることを特徴とするアイリス装置。
前記リニアモータは、マグネット及びヨークを有する界磁部と、コイルを形成したコイル基板を用いた可動出力部を備えることを特徴とする請求項１記載のアイリス装置。
前記変位伝達機構は、長手方向中央位置が支軸部により回動自在に支持された回動リンクを備え、この回動リンクの一端側を前記可動出力部に接続するとともに、前記回動リンクの他端側を前記第二アイリス羽根に接続することを特徴とする請求項１記載のアイリス装置。
前記第一アイリス羽根及び前記第二アイリス羽根に形成した一又は二以上のスリット部と、このスリット部に係合させることにより前記第一アイリス羽根及び前記第二アイリス羽根を直進方向にガイドするガイドピン部を有するガイド機構を備えることを特徴とする請求項１記載のアイリス装置。
前記ガイドピン部の外周面には、当該ガイドピン部に対して回動自在となるカラー部材を装填することを特徴とする請求項４記載のアイリス装置。