JP2010217651A - 調光装置及びかかる調光装置を用いたプロジェクター用の照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遮光量の変化を比較的なだらかなものにしつつ、遮光率最大時において照明光量を十分に下げることのできる調光装置及びかかる調光装置を用いたプロジェクター用の照明装置を提供すること。
【解決手段】一対の遮光部８２ａ，８２ｂの第１遮光部材９１ａ，９１ｂの端部に形成される切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂにより、比較的なだらかな遮光量の変化を可能とし、さらに、切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂに近接して配置される第２遮光部材９２ａ，９２ｂにより、切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂに対応する光の遮蔽領域を変化させ、特に、第１遮光部材９１ａ，９１ｂの全閉時において切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂの領域に対応する光束の遮蔽量を最大としている。
【選択図】図２

Description

本発明は、光の遮断量を調整するための調光装置及び調光装置を用いたプロジェクター用の照明装置に関する。

プロジェクター等の画像表示装置の照明装置内に一対のレンズアレイ（フライアイレンズ）を組込み、当該一対のレンズアレイ間に回動可能な遮光部材を有する調光装置を配置して照明光量の調節を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特に、このような調光装置として、くの字状に折れ曲がった形状を有し、かつ、先端部に例えば弓形の切欠きをそれぞれ有し開閉する一対の遮光体を用いるものが知られている（特許文献２参照）。また、ブロック状の遮光体の端部に切欠きを設けて遮光量を比較的なだらかに調節するもの（特許文献３参照）や、４隅から４枚の遮光板を互いに近接または離間するように同期して移動操作する絞り手段を有するものも知られている（特許文献４参照）。

特開２００４−６９９６６号公報 特開２００９−１５２９５号公報 特開２００５−１７５０１号公報 特開２００７−９３７４１号公報

しかしながら、例えば特許文献２のように、遮光体に切欠きを設ける場合、遮光量を比較的なだらかに変化させることができるが、遮光率最大時つまり遮光板の全閉時において、当該切欠きから光が漏れて照明光量を十分に下げられない可能性がある。なお、特許文献３のように、切欠きを有するブロック状の遮光体を遮光部材として用いる場合、遮光量の変化を所望のものとするために当該遮光体の端部に複雑な曲面を形成させる必要がある可能性がある。なお、この場合、当該遮光体のための空間も必要となるが、一対のレンズアレイ周辺には空間的制限があり、ブロック状の遮光体を設置するのは困難な場合がある。また、特許文献４のように、４枚の遮光板を同期して近接等するように移動操作させるためには、複雑な機構を設ける必要がある。

そこで、本発明は、簡易な構造によって、遮光量の変化を比較的なだらかなものにしつつ、遮光率最大時において照明光量を十分に下げることのできる調光装置及びかかる調光装置を用いたプロジェクター用の照明装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る調光装置は、開閉動作のための回動軸部を有する遮光部と、回動軸部を回動させる回動機構とを備える調光装置であって、遮光部が、第１遮光部材と第２遮光部材とを有し、第１遮光部材が、板状の部材で構成され、システム光軸側の端部に切欠き部を有するとともに、遮光部の開閉動作に応じて通過する光の遮蔽領域の大きさを変化させ、第２遮光部材が、第１遮光部材に近接して配置され、遮光部の開閉動作に応じて切欠き部に対応する光の遮蔽領域を変化させ、第１遮光部材の全閉時における切欠き部を通過する光束の少なくとも一部を遮蔽する。

上記調光装置では、第１遮光部材が切欠き部を有することにより、遮光量の変化を比較的なだらかなものにすることができ、かつ、第２遮光部材が切欠き部に対応する光の遮蔽領域を変化させ、第１遮光部材の全閉時における切欠き部に対応する光束の全部または一部を遮蔽することにより、遮光率最大時において調光装置を通過する照明光量を十分に下げることができる。

また、本発明の具体的な態様によれば、第２遮光部材が、遮光部の開閉動作において、第１遮光部材の最大開時における切欠き部を通過する光束の遮蔽領域には寄与せず、第１遮光部材の全閉時における切欠き部を通過する光束の遮蔽領域を最大とする。この場合、第２遮光部材は、第１遮光部材の最大開時においては光束の遮蔽に関与せず照明光量を確保することができ、全閉時においては光束の遮蔽量を最大にすることで照明光量を下げることができる。

また、本発明の別の態様によれば、第２遮光部材が、第１遮光部材に一体的に取付けられている。この場合、第２遮光部材は、第１遮光部材とともに回動し、構造が簡易なものとなる。

また、本発明の別の態様によれば、第２遮光部材が、板状の部材で構成され、当該板状の部材の一部を折り曲げることにより第１遮光部材の切欠き部に対応する端部を形成している。この場合、切欠きを有する板状の第１遮光部材に板状の第２遮光部材を組合せる比較的簡易で省スペースな構造によって立体的配置を達成でき、ブロック状の遮光体に近い遮蔽動作を行うことができる。

また、本発明の別の態様によれば、切欠き部を含む第１遮光部材の端部と第２遮光部材の端部とが、エッジを有し、所定角度で回動軸からエッジ側に向かって漸次離れていく。この場合、当該所定角度を定めることで、第１遮光部材のみによる第１段階の遮光と、第２遮光部材による光束の遮蔽の影響を加えた第２段階の遮光との度合いを調整することができる。

また、本発明の別の態様によれば、第２遮光部材のエッジが、第１遮光部材のエッジに平行である。この場合、第２遮光部材による遮光について、出射される光束の照度分布を均一に保たせてエッジによる減光を行うことができる。

また、本発明の別の態様によれば、第２遮光部材を取り付けられた第１遮光部材が、システム光軸を中心軸として一対で対称に配置され、回動機構が、一対の第１遮光部材を同期して駆動する。この場合、調光装置の対称性を保った状態で光の遮蔽を行うことができる。

上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクター用の照明装置は、上記いずれかの調光装置と、光源からの光源光を均一化して照明光を形成するための一対のフライアイレンズとを備えるプロジェクター用の照明装置であって、上記いずれかの調光装置が、一対のフライアイレンズ間に配置される。

上記照明装置では、上記いずれかの調光装置を有することにより、遮光量の変化が比較的なだらかであり、かつ、遮光率最大時においては照明光量を十分に下げられた照明光の形成が可能となる。当該照明装置をプロジェクターに用いることで、ダイナミックコントラストを向上させた画像形成が可能となり、また、この際、減光カーブもなだらかな状態なものとすることができる。

第１実施形態に係るプロジェクターを概念的に示す平面図である。 調光装置の構造を示す一方向からの斜視図である。 調光装置の構造を示す他方向からの斜視図である。 遮光部材の構造を示す斜視図である。 プロジェクター内における調光装置の開閉動作を示す図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、調光装置の開閉動作時における遮光部材の状態を示す図である。 遮光部材による遮光量の変化について説明するための図である。 遮光部材の傾斜角度と残光率について比較するグラフである。 第２実施形態に係る調光装置を示す図である。

〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照して、本発明の第１実施形態に係る調光装置を組込んだプロジェクターについて説明する。

〔１．プロジェクターの構造の概要〕
図１に示すように、本実施形態に係るプロジェクター１００は、光学要素として、照明装置１０、色分離導光光学系４０、光変調部５０、クロスダイクロイックプリズム６０、及び投射光学系７０を備え、このうち、照明装置１０は、光源ランプユニット２０、均一化光学系３０及び調光装置８０を備える。

これらの光学要素、即ち照明装置１０、色分離導光光学系４０、光変調部５０、クロスダイクロイックプリズム６０及び投射光学系７０は、遮光性を有するライトガイドであるケース部材１１中に略全体が収納されている。また、これらの光学要素は、ケース部材１１の内面等に設けられた保持部（不図示）に組付けられている。

照明装置１０のうち、光源ランプユニット２０は、光源部として、ランプ部２１ａと、凹レンズ２１ｂとを備える。このうち、ランプ部２１ａは、例えば高圧水銀ランプ等であるランプ本体２２ａと、光源光を反射して前方に出射させる凹面鏡２２ｂとを備える。凹レンズ２１ｂは、ランプ部２１ａからの光源光をシステム光軸ＳＡすなわち照明光軸に略平行な光束にする役割を有するが、例えば凹面鏡２２ｂが放物面鏡である場合には、省略することもできる。

均一化光学系３０は、第１及び第２レンズアレイ３１，３２と、偏光変換部材３４と、重畳レンズ３５とを備える。第１及び第２レンズアレイ３１，３２は、それぞれマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなるフライアイレンズである。このうち、第１レンズアレイ３１を構成する要素レンズによって、光源ランプユニット２０から出射された光束が複数の部分光束に分割される。また、第２レンズアレイ３２を構成する要素レンズによって、第１レンズアレイ３１からの各部分光束は適当な発散角で出射される。偏光変換部材３４は、ＰＢＳのプリズムアレイ等で構成され、レンズアレイ３２から出射した光源光を特定方向の直線偏光のみに変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ３５は、第２レンズアレイ３２から出射し偏光変換部材３４を経た照明光を全体として適宜収束させることにより、光変調部５０に設けた各色の液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃに対する重畳照明を可能にする。

調光装置８０は、第１レンズアレイ３１と第２レンズアレイ３２との間に配設され、後述する一対の遮光部材が観音開き状に開閉することで照明装置１０から出射される照明光の照明光量を調整するものである。なお、調光装置８０の具体的な構成については、後述する。

色分離導光光学系４０は、第１及び第２ダイクロイックミラー４１ａ，４１ｂと、反射ミラー４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、３つのフィールドレンズ４３ａ，４３ｂ，４３ｃとを備え、光源ランプユニット２０から出射された照明光を赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、及び青（Ｂ）色の３色に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃへ導く。より詳しく説明すると、まず、第１ダイクロイックミラー４１ａは、ＲＧＢの３色のうちＲ色の照明光ＬＲを反射しＧ色及びＢ色の照明光ＬＧ，ＬＢを透過させる。また、第２ダイクロイックミラー４１ｂは、ＧＢの２色のうちＧ色の照明光ＬＧを反射しＢ色の照明光ＬＢを透過させる。つまり、第１ダイクロイックミラー４１ａで反射された赤色光ＬＲは、フィールドレンズ４３ａのある第１光路ＯＰ１に導かれ、第１ダイクロイックミラー４１ａを透過して第２ダイクロイックミラー４１ｂで反射された緑色光ＬＧは、フィールドレンズ４３ｂのある第２光路ＯＰ２に導かれ、第２ダイクロイックミラー４１ｂを通過した青色光ＬＢは、フィールドレンズ４３ｒのある第３光路ＯＰ３に導かれる。各色用のフィールドレンズ４３ａ，４３ｂ，４３ｃは、第２レンズアレイ３２から出射され光変調部５０に入射する各部分光束が、各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃの被照射領域上において、システム光軸ＳＡに対して適当な収束度又は発散度となるように入射角を調節している。一対のリレーレンズ４４ａ、４４ｂは、第１光路ＯＰ１や第２光路ＯＰ２よりも相対的に長い第３光路ＯＰ３上に配置され、入射側の第１のリレーレンズ４４ａの直前に形成された像を、ほぼそのまま出射側のフィールドレンズ４３ｃに伝達することにより、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止している。

光変調部５０は、３色の照明光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢがそれぞれ入射する３つの液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃを備える。各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、中央に配置される液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃと、これを挟むように配置される１対の入射側偏光フィルター５２ａ，５２ｂ，５２ｃと、出射側偏光フィルター５３ａ，５３ｂ，５３ｃとをそれぞれ備えている。各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃにそれぞれ入射した各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃに電気的信号として入力された駆動信号或いは制御信号に応じて、画素単位で強度変調される。

クロスダイクロイックプリズム６０は、カラー画像を合成するための光合成光学系であり、その内部には、Ｒ光反射用の第１ダイクロイック膜６１と、Ｂ光反射用の第２ダイクロイック膜６２とが、平面視Ｘ字状に配置されている。このクロスダイクロイックプリズム６０は、液晶ライトバルブ５０ａからの赤色光ＬＲを第１ダイクロイック膜６１で反射して進行方向右側に出射させ、液晶ライトバルブ５０ｂからの緑色光ＬＧを両ダイクロイック膜６１，６２を介して直進・出射させ、液晶ライトバルブ５０ｃからの青色光ＬＢを第２ダイクロイック膜６２で反射して進行方向左側に出射させる。

投射光学系７０は、投射レンズとして、クロスダイクロイックプリズム６０で合成された像光をスクリーン（不図示）上にカラー画像として投射する。

以上の構成を有するプロジェクター１００において、照明装置１０は、調光装置８０を内蔵することにより、光を部分的に遮蔽して照明光量の調節を行う。つまり、プロジェクター１００は、調光装置８０により照明光量を可変にすることができ、例えば高いダイナミックコントラストを得ることができる。また、このプロジェクター１００は、減光カーブのなだらかな調光装置８０を用いており、応答の良好な調光によって高品位の画像を形成することが可能となっている。

〔２．調光装置の構造等の説明〕
図２及び図３は、調光装置８０の構造を説明する斜視図であり、図２は、調光装置８０を光路上流側から見た状態を示し、図３は、調光装置８０を光路下流側から見た状態を示す。調光装置８０は、固定部材８１と、一対の遮光部８２ａ，８２ｂと、付勢部材８４と、回動機構８５とを備える。特に、一対の遮光部８２ａ，８２ｂは、一対の板状の第１遮光部材９１ａ，９１ｂと、第１遮光部材９１ａ，９１ｂ上に一体化した状態で固定された一対の板状の第２遮光部材９２ａ，９２ｂと、回動機構８５からの作用を受けるための回動軸部（ピン形状の回動ピン）８３ａ，８３ｂ，８４ａ，８４ｂとにより構成されており、開閉動作により照明光の一部を遮蔽して照明装置１０から出射される照明光量を調節する。

ここで、遮光部８２ａ，８２ｂにおいて、第１遮光部材９１ａ，９１ｂの端部のうち、回動軸ＡＸ１，ＡＸ２から最も離れる側に位置する端部ＥＰには、切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂがそれぞれ形成されている。これら切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂは、端部ＥＰ上に形成されていることで、開閉動作において広範囲に動く。また、第２遮光部材９２ａ，９２ｂは、図２等に示す遮光状態において、光路上流側から切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂを部分的に覆うように形成されている。これにより、調光装置８０の遮光状態における照明光の遮蔽量を増大させている。

図４は、図２等に示す一対の遮光部８２ａ，８２ｂのうち、一方の遮光部８２ａの第１遮光部材９１ａ及び第２遮光部材９２ａを拡大した斜視図である。なお、もう一方の遮光部８２ｂは、遮光部８２ａと同等の構造を有するため、図示を省略している。

遮光部８２ａのうち、第１遮光部材９１ａは、中央部分に遮光における主要部分たる矩形の平らな板状部分ＢＰと、板状部分ＢＰの両端から延びて第１遮光部材９１ａを調光装置８０内に組付けるための取付け部９３ａ，９３ａとを有する。板状部分ＢＰの端部ＥＰにおいてエッジＴＳを切欠いて形成される切欠き部ＣＴａは、図示のように、エッジＴＳの延びる方向（図中ＡＢ方向）に沿って延びる横長の円弧状の曲線形状を有している。この形状により、出射される光束の照度分布を均一に保ち、かつ、なだらかな減光を行うことができる。一方、第２遮光部材９２ａは、矩形の平板部ＰＰと平板部ＰＰから折れ曲がって延びるように形成されている先端部分である端部ＣＰとを有する。平板部ＰＰが第１遮光部材９１ａの板状部分ＢＰ上に板金等により貼付けられることで、第２遮光部材９２ａは第１遮光部材９１ａと一体化した状態になっている。端部ＣＰと平板部ＰＰとの境界ＢＲは、切欠き部ＣＴａに隣接する位置にあり、端部ＣＰは、板状部分ＢＰに対して角度θだけ傾斜して、切欠き部ＣＴａを含む端部ＥＰから漸次離間するように延びている。これにより、図２等に示す遮光状態において、光路上流側から切欠き部ＣＴａを部分的に覆い、少なくとも照明光の一部を遮蔽することができる。なお、端部ＣＰのエッジＥＧは、エッジＴＳの延びる方向（ＡＢ方向）に平行に直線状に延びている。

ここで、図２等に示すように、もう一方の遮光部８２ｂの第１遮光部材９１ｂ及び第２遮光部材９２ｂも、上述した第１遮光部材９１ａ及び第２遮光部材９２ａと同様の構成を有している。つまり、例えば第１遮光部材９１ｂは、取付け部９３ｂ，９３ｂを介して調光装置８０内に組付けられている。

以下、図２及び図３に戻って、調光装置８０の全体について説明をする。固定部材８１は、ライトガイドであるケース部材１１に組付けられており、回動ピン８３ａ，８３ｂ，８４ａ，８４ｂや回動機構８５を支持する。一対の遮光部８２ａ，８２ｂは、第１遮光部材９１ａ，９１ｂの取付け部９３ａ，９３ｂを介して一対の回動ピン８３ａ，８３ｂ及び一対の回動ピン８４ａ，８４ｂにそれぞれ支持されてシステム光軸ＳＡに垂直で水平な方向（Ｘ方向）に延びており、システム光軸ＳＡを挟んで互いに対向するとともにシステム光軸ＳＡに関して対称に配置される。付勢部材８４は、コイルばねの一対の端部を延長して平面視Ｖ字形状となるようにしたものであり、当該各端部の先端部分は、ピン形状の回動ピン８４ａ，８４ｂの先端に形成された溝に掛合した状態とされており、回動ピン８４ａ，８４ｂの離脱を防止している。付勢部材８４は、当該Ｖ字形状の外側に向けて付勢力を働かせることで、回動ピン８４ａ，８４ｂに遮光部８２ａ，８２ｂを枢支させている。また、遮光部８２ａ，８２ｂは、回動機構８５側において、ピン形状の回動ピン８３ａ，８３ｂにより回動可能な状態で固定されている。以上により、一対の遮光部８２ａ，８２ｂは、回動軸ＡＸ１，ＡＸ２のまわりにそれぞれ回動可能になっている。回動機構８５は、モーター８５ａと、伝達部８５ｂと、一対の駆動ギア８６ａ，８６ｂとを備える。モーター８５ａの回転は、伝達部８５ｂを介して一対の駆動ギア８６ａ，８６ｂに伝達される。この際、上側の駆動ギア８６ａと下側の駆動ギア８６ｂが同期して反対方向に回転するので、一対の駆動ギア８６ａ，８６ｂに固定された遮光部８２ａ，８２ｂも同期して回転する。ただし、各遮光部８２ａ，８２ｂは、各回動軸ＡＸ１，ＡＸ２から離れた位置に取り付けられており、モーター８５ａの正転又は逆転にともなって、互いにシステム光軸ＳＡ方向に近接して動作状態すなわち遮光状態（図示）になったり、互いにシステム光軸ＳＡから離れて退避状態即ち非遮光状態（不図示）になったりする。

このように、本実施形態では、第２遮光部材９２ａ，９２ｂが上述のような形状を有することで、遮光部８２ａ，８２ｂの開閉状態のうち少なくとも図２及び図３に示すような遮光状態において、システム光軸ＳＡの光路上流側の方向から入射する照明光の一部を遮蔽する。つまり、第１遮光部材９１ａ，９１ｂのみならず第２遮光部材９２ａ，９２ｂによっても遮蔽し、これにより、遮光部８２ａ，８２ｂの全閉時における照明光量を十分に下げることができるものとなっている。

〔３．調光装置による遮光領域の調整〕
図５は、調光装置８０の動作による照明光量の変化についての詳細な説明をするために、図１の一部を拡大して示した概念図である。なお、図５では、調光装置８０として、一対の遮光部８２ａ，８２ｂのうち遮光量の調整に直接的に関与する第１遮光部材９１ａ，９１ｂ（主要部分のみ）及び第２遮光部材９２ａ，９２ｂを模式的に示している。また、ここでは、第１遮光部材９１ａ，９１ｂは、回動軸ＡＸ１，ＡＸ２を軸として側面ＳＳを基準に回動するものとする。

第１遮光部材９１ａ，９１ｂは、回動軸ＡＸ１，ＡＸ２を軸とする回動動作により、図中実線で示すように第２レンズアレイ３２略平行な状態となる全閉の状態になったり、例えば図中破線で示すように全閉時に比べて回動角度αだけ開いた状態になったりする。これにより、遮光部８２ａ，８２ｂによる照明光の遮断量の調整がなされる。なお、既述のように、第１遮光部材９１ａ，９１ｂにおいて、回動軸ＡＸ１，ＡＸ２からより遠方側に位置する端部ＥＰには切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂが形成されている。切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂは、第１遮光部材９１ａ，９１ｂの回動動作にともなって揺動可能になっている。なお、切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂは、エッジＴＳよりもシステム光軸ＳＡから離れた位置に存在している。また、第２遮光部材９２ａ，９２ｂは、いずれも第１遮光部材９１ａ，９１ｂと一体化されており、第１遮光部材９１ａ，９１ｂとともに揺動可能になっている。

上述のような開閉動作により一対の遮光部８２ａ，８２ｂは、第１レンズアレイ３１から出射される光の遮断量を調整可能にしている。この際、第２遮光部材９２ａ，９２ｂは、第１遮光部材９１ａ，９１ｂの回動角度αがある一定の値以下になると、切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂに対応する光束の領域を光路上流側から部分的に覆う。つまり、仮に第２遮光部材９２ａ，９２ｂが存在しなければ切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂを通過する照明光の成分を、第２遮光部材９２ａ，９２ｂの端部ＣＰによって一部遮っている。これにより、遮光部８２ａ，８２ｂによる光の遮断量がさらに高められる。

図６（Ａ）及び６（Ｂ）は、図５に示す回動角度αの値が相異なるときの第２レンズアレイ３２側から見た遮光部８２ａ，８２ｂの様子をそれぞれ示している。具体的に、図６（Ａ）は、比較的回動角度αの値が大きいときの様子を示しており、切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂの頂部ＰＫに第２遮光部材９２ａ，９２ｂのエッジＥＧが接している。つまり、Ｙ方向に関して頂部ＰＫとエッジＥＧとが同じ高さに位置している。この場合或いはこれ以上に回動角度αの値が大きい場合、第２遮光部材９２ａ，９２ｂは実質的に影響せず、第２遮光部材９２ａ，９２ｂを設けず第１遮光部材９１ａ，９１ｂのみによって遮光を行うのと同等の遮光がなされる。これに対して、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のときよりも回動角度αの値が小さくなったときの様子を示している。この場合、切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂが第２遮光部材９２ａ，９２ｂにより光路上流側から部分的に塞がれた状態となっており、塞がれた分だけ、第２遮光部材９２ａ，９２ｂを設けない場合よりも照明光の遮蔽量が多くなる。

なお、既述のように、各エッジＥＧは、エッジＴＳの延びる方向に沿って直線状に延びている。これにより、図６（Ｂ）切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂとエッジＥＧとによって形成された光を通す領域の形状がＸ方向に長い状態に保たれるので、出射される照明光の光束の照度分布を比較的均一に保たせて減光を行うことができる。

図７は、一対の遮光部８２ａ，８２ｂの開閉動作において上述した第２遮光部材９２ａ，９２ｂが切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂに与える遮光についての影響について詳しく説明するための模式的な図である。なお、図７の一対の遮光部８２ａ，８２ｂは、切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂの頂点ＰＫを通る面（図６（Ａ）のＸ−Ｘ断面）で切断した状態で示されている。ここでは、図７に示すように、照明光ＳＬの最大領域を領域Ｄ１で表すものとする。遮光部８２ａ，８２ｂは、パターンＰＡ１〜ＰＡ３のように回動することで、照明光ＳＬの光束の遮蔽領域を変化させ、この結果、照明光ＳＬの調光がなされている。

パターンＰＡ１の場合では、回動角度α１の値が比較的大きく、照明光ＳＬの最大領域Ｄ１内に遮光部８２ａ，８２ｂは存在しない。従って、この場合、照明光ＳＬの全ての成分が通過し、照明光として利用される。パターンＰＡ２の場合では、回動角度α２の値が回動角度α１の値よりも小さく、一部の光が遮光部８２ａ，８２ｂにより遮られている。このため、領域Ｄ２内の光のみ通過することができ、照明光として利用される。ここで、パターンＰＡ２の遮光部８２ａ，８２ｂは、図６（Ａ）の状態に対応するものである。つまり、図７において頂部ＰＫとエッジＥＧとを結んだ線がシステム光軸ＳＡと平行になっている。パターンＰＡ３の場合では、回動角度の値がゼロ即ち遮光部８２ａ，８２ｂによる照明光ＳＬの遮蔽領域が最大となっている。この場合、第２遮光部材９２ａ，９２ｂのエッジＥＧ間の領域Ｄ３内の光のみ通過することができ、照明光として利用される。なお、このとき、第２遮光部材９２ａ，９２ｂによる遮蔽領域も最大となっている。

以上において、パターンＰＡ１の状態からパターンＰＡ２の状態にかけて（回動角度の値がα１からα２である場合）は、第２遮光部材９２ａ，９２ｂのエッジＥＧが第１遮光部材９１ａ，９１ｂの頂点ＰＫよりもシステム光軸ＳＡより近くに位置することはない。従って、照明光ＳＬの遮蔽は、実質的に第１遮光部材９１ａ，９１ｂのみにより行われるのと変わらない。一方、パターンＰＡ２の状態からパターンＰＡ３の状態にかけて（回動角度の値がα２からゼロである場合）は、エッジＥＧが頂点ＰＫよりもシステム光軸ＳＡに近い側に位置する。このため、第１遮光部材９１ａ，９１ｂに加え、第２遮光部材９２ａ，９２ｂによる光の遮蔽がなされる。従って、回動角度の値が角度α２より小さい範囲では、光の遮断量がより大きくなる。仮に、第２遮光部材９２ａ，９２ｂを設けず第１遮光部材９１ａ，９１ｂのみで遮蔽を行う場合、切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂにより遮光領域が画定されるため、最大遮光時において照明光ＳＬが通過できるのは領域Ｄ３´となる。これに対して、本実施形態では、第２遮光部材９２ａ，９２ｂを有することにより、全閉時において、照明光ＳＬの切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂに対応する成分である図中領域Ｄ４で示す分だけ狭めることができる。これにより、遮光率最大時において照明光量を十分に下げることができる。なお、第２遮光部材９２ａ，９２ｂは、第１遮光部材９１ａ，９１ｂの最大開時においては光束の遮蔽に関与せず、照明光量が確保される。以上のように、本実施形態の調光装置８０は、第１遮光部材９１ａ，９１ｂのみによる第一段階の遮光と、第１遮光部材９１ａ，９１ｂによる遮光に第２遮光部材９２ａ，９２ｂが加わる第二段階の遮光とを有する構成となっている。これにより、第一段階の遮光では、なだらかな減光を可能とし、第二段階の遮光では、大きな減光を可能としている。

図８は、回動角度と光の残効率即ち調光装置８０を通過した光の割合との関係を示すグラフであり、本実施形態の例と比較例とについて示している。各グラフに示される曲線のうち、曲線Ｃ１は、本実施形態の例であり、曲線Ｃ２は、切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂは用いるが、第２遮光部材９２ａ，９２ｂは用いていない場合の比較例であり、曲線Ｃ３は、切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂ及び第２遮光部材９２ａ，９２ｂのいずれも用いていない場合の比較例である。なお、曲線Ｃ２では、第２遮光部材９２ａ，９２ｂがないため回動角度が小さいときの残光率が高いものとなっており、曲線Ｃ３では、切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂがないため回動角度が大きいときの減光がなだらかなものとなり難いものとなっている。

これに対して、本実施形態の例では、曲線Ｃ１に示すように、回動角度の比較的大きい第一段階の遮光では、曲線Ｃ２の場合と同様に遮光量の変化を比較的なだらかなものにし、回動角度の比較的小さい第二段階の遮光では、曲線Ｃ１に近づき遮光率最大時において光量を十分に下げることが達成されていることが分かる。つまり、曲線Ｃ１は、回動角度の値が比較的大きいときには、切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂが曲線Ｃ２に示す場合と同様に機能することで、遮光量の変化を比較的なだらかなものにする。一方、回動角度の値が一定値以下（図８では２５°付近）になると、既述のように、第２遮光部材９２ａ，９２ｂが切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂに対して影響を与えることで、遮光量が増加する。これにより、曲線Ｃ１は、回動角度の値が小さい範囲において、切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂのない曲線Ｃ３の状態に近づく。

以上のように、本実施形態に係る調光装置８０は、一対の遮光部８２ａ，８２ｂの開閉動作による遮光量の調整を行い、この際、第１遮光部材９１ａ，９１ｂの端部に形成される切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂにより、比較的なだらかな遮光量の変化を可能としている。さらに、遮光部８２ａ，８２ｂは、切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂに近接して配置される第２遮光部材９２ａ，９２ｂにより、切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂに対応する光の遮蔽領域を変化させ、特に、第１遮光部材９１ａ，９１ｂの全閉時において切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂの領域に対応する光束の遮蔽量を最大としている。これにより、遮光率最大時において光量を十分に下げることを可能としている。また、上記調光装置８０は、例えば既知の切欠き部を有する板状の遮光部材を第１遮光部材９１ａ，９１ｂとし、これに上述した第２遮光部材９２ａ，９２ｂを付加することでも、一対の遮光部８２ａ，８２ｂを構成することが可能である。従って、上記効果を奏する調光装置８０の製造は、例えば複雑な曲面を有するブロック状の遮光体や４方向から同期して移動する４枚の遮光板の作製に比べ、簡便な構造である。また、上記のような調光装置８０を有する照明装置１０をプロジェクター１００に用いることで、プロジェクター１００における画像形成での減光カーブもなだらかな状態とすることができる。

〔第２実施形態〕
以下、図９を参照して、本発明の第２実施形態に係る調光装置について説明する。なお、本実形態に係る調光装置１８０は、図５等に示す調光装置８０の変形例であり、第２遮光部材１９２ａ，１９２ｂの形状を除いて同等であるので、図５に対応する照明装置内での配置のみ図示し、調光装置１８０の構造や、照明装置及びプロジェクターへの取付けについては説明及び図示を省略する。

本実施形態の調光装置１８０は、第２遮光部材１９２ａ，１９２ｂを有している。第２遮光部材１９２ａ，１９２ｂは、調光装置８０の第２遮光部材９２ａ，９２ｂと同様に第１遮光部材９１ａ，９１ｂに貼付けられて一体化した状態になっているが、その形状は、段差状になっている。第２遮光部材１９２ａ，１９２ｂにおいても、段差部分の端部ＣＰが、第１遮光部材９１ａ，９１ｂの切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂを覆うように形成されている。これにより、回動角度の値が一定値以下となるときに、遮光量を増加させることができ、遮光率最大時において光量を十分に下げることを可能としている。

なお、この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

例えば第１実施形態では、一対の遮光部８２ａ，８２ｂを観音開きに開閉するタイプの調光装置８０としたが、一枚の遮光板を回動させるものであってもよい。

また、第２遮光部材について、切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂを覆うことで遮光率最大時において光量を十分に下げることを可能であれば、上記の形状に限らず種々の形状や態様が可能であり、例えば、第２遮光部材をスライド機構により切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂを塞ぐものとしてもよい。また、第１実施形態では、第２遮光部材９２ａ，９２ｂによる切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂの遮蔽を回動角度α２のときから始まるものとしているが、第２遮光部材９２ａ，９２ｂの境界ＢＲや角度θを適宜調整することができる。つまり、回動角度α２の値を変化させることで、第２遮光部材９２ａ，９２ｂによる照明光量の遮蔽への影響度合いを変更することが可能である。これにより、第１及び第２レンズアレイ３１，３２の形状や配置等に応じて適切な照明光量の遮蔽状態とすることができる。例えば、図５において、調光機構８０によって遮蔽をしていく場合に、第１及び第２レンズアレイ３１，３２の外側にある要素レンズ４列分（図中上下２列分ずつ）に対応する照明光の遮蔽を完了したときから第２遮光部材９２ａ，９２ｂによる遮蔽を開始させ、全閉時には、中央側にある要素レンズ２列分に対応する照明光の一部のみ通過させる態様とすることができる。

また、上記実施形態では、光源ランプユニット２１に用いるランプ本体２２ａとして高圧水銀ランプを用いたが、メタルハライドランプ等を用いてもよい。

また、上記実施形態では、光源ランプユニット２１等からの光を特定方向の偏光とする偏光変換部材３４を用いていたが、この発明は、このような偏光変換部材３４を用いない照明装置にも適用可能である。

また、上記実施形態では、透過型の液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃを備えるプロジェクターに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型の液晶ライトバルブを備えるプロジェクターにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶ライトバルブが光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。

また、プロジェクターとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面投射型のプロジェクターと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面投射型のプロジェクターとがあるが、図１等に示すプロジェクターの構成は、いずれにも適用可能である。

また、上記実施形態では、色分離導光光学系４０や液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ等を用いて各色の光変調を行っているが、これらに代えて、例えば照明装置によって照明されるカラーホイールと、マイクロミラーの画素によって構成されカラーホイールの透過光が照射されるデバイス（光変調部）とを組合せたものとを用いることによって、カラーの光変調及び合成を行うこともできる。

１００…プロジェクター、 １０…照明装置、 ２０…光源ランプユニット、 ３０…均一化光学系、 ３１，３２…レンズアレイ、 ８０，１８０…調光装置、 ８１…固定部材、 ８２ａ，８２ｂ…遮光部、 ９１ａ，９１ｂ…第１遮光部材、 ９２ａ，９２ｂ，１９２ａ，１９２ｂ…第２遮光部材、 ＣＴａ，ＣＴｂ…切欠き部、 ８５…回動機構、 ４０…色分離導光光学系、 ５０…光変調部、 ６０…クロスダイクロイックプリズム、 ７０…投射光学系、 ＳＳ…側面、 ＢＰ…板状部分、 ＰＰ…平板部、 ＥＰ，ＣＰ…端部、 ＴＳ，ＥＧ…エッジ、 ＢＲ…境界、 θ，α，α１，α２…角度 ＡＸ１，ＡＸ２…回動軸、 ＬＲ，ＬＧ，ＬＢ…色光、 ＯＰ…光路、 ＳＡ…システム光軸

Claims (8)

1. 開閉動作のための回動軸部を有する遮光部と、
   前記回動軸部を回動させる回動機構と
   を備える調光装置であって、
   前記遮光部は、第１遮光部材と第２遮光部材とを有し、
   前記第１遮光部材は、板状の部材で構成され、システム光軸側の端部に切欠き部を有するとともに、前記遮光部の開閉動作に応じて通過する光の遮蔽領域の大きさを変化させ、
   前記第２遮光部材は、前記第１遮光部材に近接して配置され、前記遮光部の開閉動作に応じて前記切欠き部に対応する光の遮蔽領域を変化させ、前記第１遮光部材の全閉時における前記切欠き部を通過する光束の少なくとも一部を遮蔽する、調光装置。
2. 前記第２遮光部材は、前記遮光部の開閉動作において、前記第１遮光部材の最大開時における前記切欠き部を通過する光束の遮蔽領域には寄与せず、前記第１遮光部材の全閉時における前記切欠き部を通過する光束の遮蔽領域を最大とする、請求項１記載の調光装置。
3. 前記第２遮光部材は、前記第１遮光部材に一体的に取付けられている、請求項１または請求項２に記載の調光装置。
4. 前記第２遮光部材は、板状の部材で構成され、当該板状の部材の一部を折り曲げることにより前記第１遮光部材の切欠き部に対応する端部を形成している、請求項１から請求項３までのいずれか一項記載の調光装置。
5. 前記切欠き部を含む第１遮光部材の端部と前記第２遮光部材の端部とは、エッジを有し、所定角度で前記回動軸から前記エッジ側に向かって漸次離れていく、請求項１から請求項４までのいずれか一項記載の調光装置。
6. 前記第２遮光部材のエッジは、前記第１遮光部材のエッジに平行である、請求項１から請求項５までのいずれか一項記載の調光装置。
7. 前記第２遮光部材を取り付けられた前記第１遮光部材は、前記システム光軸を中心軸として一対で対称に配置され、
   前記回動機構は、一対の前記第１遮光部材を同期して駆動する、請求項３から請求項６までのいずれか一項記載の調光装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一項記載の調光装置と、
   光源からの光源光を均一化して照明光を形成するための一対のフライアイレンズと
   を備えるプロジェクター用の照明装置であって、
   前記調光装置は、前記一対のフライアイレンズ間に配置される、プロジェクター用の照明装置。

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