JP5013259B2 - 光量絞り装置 - Google Patents

Description

本発明は、投影型の高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）システムや、ビデオプロジェクタ等に使用される、光量絞り装置に関するものである。

投影型の高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）システムや、ビデオプロジェクタは、使用環境に応じて画像の明度を調整することができるように、光源に大光量のランプを用いつつ必要に応じてその光量を絞ることができるものが一般的である。ここで、ランプの光量を絞るためにランプに印加する電力を低下させる場合には、定格電力の７０％以下でランプを使用すると、ランプの寿命が短くなるといった問題がある。そこで、ランプの寿命を縮めることなく必要な光量に調節することができるように、ランプの光を機械的に遮断する光量絞り装置が広く用いられている。この光量絞り装置には、相互に平行にスライド可能に配置された二枚の絞り羽根を具備し、該二枚の絞り羽根の重合面積の変化に応じて、ランプ光路の遮蔽面積が調節される、スライド方式の光量絞り装置や、二枚の絞り羽根が、同期回転する二本の平行な回転軸に夫々支持されて各回転軸を中心に回転することにより、二枚の絞り羽根の間に設定されたランプ光路の遮蔽面積が調節される、観音開き方式の光量絞り装置（例えば、特許文献１参照）が用いられている。

この光量絞り装置は、映像シーンの変化に対する敏速な応答性を確保する上で、二枚の絞り羽根の開度を高速かつ正確に制御することが必要不可欠となっている。そして、観音開き方式の光量絞り装置においては、二枚の絞り羽根の開度は、二枚の絞り羽根の回転軸の回転角度によって調整されるものであることから、二本の回転軸の回転角度を正確に計測し、モータの回転角度を正確に制御するための磁気センサを具備している。

図３、図４には、従来の観音開き方式の光量絞り装置１０の、絞り羽根１１２、１１４の周辺部の構造が示されている。図３の例では、磁気センサ１６には、板状の磁気検出部としてホール素子１８を用いたセンサが採用されている。そして、被検出部である磁石２０は、コ字状のヨーク２２の縦壁に固定され、図４に示されるように、ホール素子１８及び磁石２０の対向面１８ａ、２０ａは、絞り羽根１１２、１１４の回転軸の中心線２４Ｃ又は２６Ｃと平行に位置する、「縦型」に配置されている。

ヨーク２２は、モータ２８の回転部若しくはモータの回転軸に直接回転駆動される部分３０（図示の例では、モータの回転軸に固定された歯車）に固定されており、かかる歯車３０に絞り羽根１１２も固定されているので、絞り羽根１１２の回転軸の回転角度の変化は、磁石２０の対向面２０ａの角度変化と一致する。一方、ホール素子１８は、回路基板３２に実装され、回路基板３２はブラケット等の支持部材に固定されていることから、絞り羽根１１２、１１４が回転しても、ホール素子１８の対向面１８ａの角度は変化しない。そして、素子面（対向面１８ａ）に垂直な磁界成分のみ検出し、検出した磁界の強度に比例した出力電圧を発生するという、ホール素子１８の基本原理に基づき、絞り羽根１１２、１１４の回転角度を把握することができる。
なお、歯車３０は、絞り羽根１１４の回転軸２６に固定されている歯車３６と噛み合っていることから、モータ３０の動力は、歯車３０、３６を介して回転軸２６に伝達され、絞り羽根１１２、１１４は同期回転する。又、当然ながら、磁気センサ１６、回路基板３２、歯車３０、３６は、何れもランプ光路Ｌとの干渉を避ける位置に設けられている。

ＷＯ２００５−０２６８３５

さて、観音開き方式の光量絞り装置１０は、二枚の絞り羽根１１２、１１４が、同期回転する二本の平行な回転軸に夫々支持されて各回転軸の軸線Ｃ２４、Ｃ２６を中心に回転することにより、二枚の絞り羽根１１２、１１４の間に、軸線Ｃ２４、Ｃ２６と直交する方向に設定されたランプ光路Ｌの遮蔽面積が調節されるものであるが、図３に示されるように、ランプ光の熱及び光の影響を受ける範囲は、設定されたランプ光路Ｌよりも広範囲に広がっていることから、熱及び光によるホール素子１８及び回路基板３２の劣化を招くおそれがあった。又、磁石２０も、熱減磁による影響を抑えるために、安価な磁石の使用を避ける必要があった。そして、熱によるホール素子１８及び磁石２０の劣化により、角度の検出精度の低下を防ぐことが困難であった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、投影型の高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）システムや、ビデオプロジェクタに用いることが可能な、ランプの光を機械的に遮断する観音開き方式の光量絞り装置において、光を絞るための絞り羽根の角度を正確に把握し、絞り羽根の作動精度を高めることにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）二枚の絞り羽根が、二本の平行な回転軸に夫々支持され、前記二枚の絞り羽根の間にランプ光路が設定され、前記二本の回転軸のうち一方の回転軸を直接駆動するモータと、前記一方の回転軸から他方の回転軸へと動力を伝達する動力伝達手段とが、前記ランプ光路から外れた位置に設けられ、前記二枚の絞り羽根が各回転軸を中心に回転することで、前記ランプ光路の遮蔽面積が調節される形式の光量絞り装置であって、前記回転軸の中心線上かつ前記ランプ光路を外れた位置に、前記回転軸の回転角度を検出するための、板状の磁気検出部及び板状の磁石からなる磁気センサが、前記磁気検出部及び前記磁石の対向面を前記回転軸と直交する方向へと向けて配置されている光量絞り装置。

本項に記載の光量絞り装置は、磁気センサの板状の磁気検出部及び板状の磁石が、回転軸の中心線上かつランプ光路を外れた位置に、各々の対向面を絞り羽根の回転軸と直交する方向へと向けて配置されていることから、板状の磁気検出部及び板状の磁石の何れも、ランプ光路から大きく外れ、ランプ光の熱及び光の影響を受ける範囲の外側に位置することとなる。又、ランプ光に対し板状の磁気検出部及び板状の磁石の側面が面することとなるので、ランプ光（又はランプ光から一部拡散する光）に照らされる面積（投影面積）も大幅に減少する。従って、熱及び光による磁気検出部及び回路基板の劣化や、ランプ光に含まれる高エネルギーの紫外線に起因する、回路基板の劣化を回避することができる。よって、熱及び光による磁気検出部及び磁石の劣化、磁気センサの角度検出精度の低下を防ぐことができる。又、磁石が受ける熱減磁の影響を抑え、高価な磁石を使用しなくとも、長期にわたり所望の磁力を維持することができる。

（２）前記磁石が、前記モータの回転部に対し、樹脂性接着剤により接着固定され、前記磁気センサが、前記磁石に覆い被さるようにして配置されている光量絞り装置。
本項に記載の光量絞り装置は、磁石が、モータの回転部に対し、樹脂性接着剤により接着固定され、更に、磁気検出部が磁石に覆い被さるようにして配置されていることから、ランプ光に含まれる高エネルギーの紫外線が、樹脂性接着剤に及ぼす影響を十分に抑えることができる。

（３）上記（２）項において、前記磁石が、前記動力伝達手段を構成する前記二本の回転軸に設けられた歯車に対し、樹脂性接着剤により接着固定され、前記磁気センサが、前記磁石に覆い被さるようにして配置されている光量絞り装置（請求項２）。
本項に記載の光量絞り装置は、磁石が、二枚の絞り羽根を同期回転させるための歯車に対し、樹脂性接着剤により接着固定され、更に、磁気検出部が、磁石に覆い被さるようにして配置されていることから、ランプ光に含まれる高エネルギーの紫外線が、樹脂性接着剤に及ぼす影響を十分に抑えることができる。

（４）前記磁気検出部はＭＲセンサである光量絞り装置（請求項３）。
本項に記載の光量絞り装置は、磁気センサの磁気検出部にＭＲセンサが用いられることで、絞り羽根の角度を正確に把握するものである。ＭＲセンサは、それを構成するエレメントと平行な方向の磁界の強さ及び向きによって抵抗値が変化する性質の素子を利用して、角度変化に応じて変化する出力電圧から絞り羽根の角度を検出するものであり、低磁界で高感度、優れた温度特性並びに広い温度範囲での作動、高速応答が可能となっている。

本発明はこのように構成したので、投影型の高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）システムや、ビデオプロジェクタに用いることが可能な、ランプの光を機械的に遮断する観音開き方式の光量絞り装置において、光を絞るための絞り羽根の角度を正確に把握し、絞り羽根の作動精度を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
図１、図２には、本発明の実施の形態に係る観音開き方式の光量絞り装置３８の、絞り羽根１２、１４の周辺部の構造が示されている。磁気センサ４２を構成する磁気検出部には、板状の磁気検出部としてＭＲセンサ４０が用いられており、板状の磁石２０は、歯車３０の上面に固定され、ＭＲセンサ４０が、磁石２０に覆い被さるようにして配置されている。すなわち、図２に示されるように、ＭＲセンサ４０及び磁石２０の対向面４０ａ、２０ａは、絞り羽根１２、１４の回転軸の中心線２４Ｃ上で、かつ、中心線２４Ｃ、２６Ｃと直交する方向へと向けるようにして、「横型」に配置されている。なお、図２中の符号Ｓ、Ｎは、磁石２０の磁極を示し、符号Ｂで示される矢印は、磁石２０から発生する磁界の向きを示している。

ＭＲセンサ４０が実装された回路基板３２は、ランプ光路Ｌから外れた位置において、絞り羽根１２、１４の回転軸の中心線２４Ｃ、２６Ｃと直交する方向へと広がるように配置されており、その一部分が、ＭＲセンサ４０の取付け部として突出した形状を有している。なお、モータ２８には、ボイスコイルモータが用いられており、高速制御に優れ、絞り羽根１２、１４の動作を俊敏に行うことが可能であることから、映像シーンに対するコントラストが敏速に対応可能となっている。

上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。まず、本発明の実施の形態に係る光量絞り装置３８は、磁気センサ４２の磁気検出部４０及び磁石２０が、回転軸２４の中心線Ｃ２４上かつランプ光路Ｌを外れた位置に、各々の対向面４０ａ、２０ａを絞り羽根１２の回転軸Ｃ２４と直交する方向へと向けて配置されていることから、磁気検出部４０及び磁石２０の何れも、ランプ光路Ｌから大きく外れ（例えば、「縦型」に配置した場合と比較して２０ｍｍほど外れ）、ランプ光の熱及び光の影響を受ける範囲の外側に位置することとなる。又、ランプ光Ｌに対し板状の磁気検出部４０及び板状の磁石２０の側面が面することとなるので、ランプ光Ｌ（又はランプ光から一部拡散する光）に照らされる面積（投影面積）も大幅に減少する。

従って、熱及び光による磁気検出部４０及び回路基板３２の劣化や、ランプ光に含まれる高エネルギーの紫外線に起因する、回路基板３２の劣化を回避することができる。又、熱及び光による磁気検出部４０及び磁石２０の劣化、磁気センサ４２の角度検出精度の低下を防ぐことができる。従来技術（図３）との比較において、磁気センサ４２の温度は、１００℃から８０℃へと低下することが、発明者らによって確認されている。従って、磁石２０が受ける熱減磁の影響を抑え、高価な磁石を使用しなくとも、長期にわたり所望の磁力を維持することができる。

又、本発明の実施の形態に係る光量絞り装置は、磁石２０が、二本の回転軸２４、２６を同期回転させるための歯車３０に対し、樹脂性接着剤により接着固定され、磁石２０が、磁気検出部４０に覆い被さるようにして配置されていることから、ランプ光に含まれる高エネルギーの紫外線が、樹脂性接着剤に及ぼす影響を十分に抑えることができる。
なお、磁石２０の固定場所は、モータ２８の回転部に直接固定されていても良く、又、必要に応じ、歯車３０と対をなす歯車３６に固定されていても良い。

又、本発明の実施の形態に係る光量絞り装置４０は、磁気センサ４２の磁気検出部にＭＲセンサ４０が用いられることで、絞り羽根１２、１４の角度を正確に把握することができる。ＭＲセンサ４０は、ＭＲセンサ４０を構成するエレメントと平行な方向の磁界の強さ及び向きによって抵抗値が変化する性質の素子を利用して、角度変化に応じて変化する出力電圧から、絞り羽根１２、１４の角度を検出する（出力電圧のＳｉｎ／Ｃｏｓ波からＴａｎ^−１を演算する。）ものであり、低磁界で高感度、優れた温度特性並びに広い温度範囲での作動、高速応答が可能となっている。又、ＭＲセンサ４０を用いることにより、組立て精度や温度変化に対する角度検出精度の誤差を、ホール素子１８を用いる場合よりも小さく抑えることが可能である。
なお、必要に応じ、ホール素子１８を用いて「横型」の磁気センサを構成することとしても、熱及び光による磁気検出部４０及び磁石２０の劣化、磁気センサの角度検出精度の低下を防ぐことができることは、理解されるであろう。

本発明の実施の形態に係る光量絞り装置の斜視図であり、かつ、要部を拡大して示したものである。 図１に示される光量絞り装置の、磁気センサを抽出して示したものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 従来の光量絞り装置の斜視図である。 図３に示される光量絞り装置の、磁気センサを抽出して示したものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。

符号の説明

１２、１４：絞り羽根、２０：磁石、２０ａ：対向面、 ２４、２６：回転軸、 Ｃ２４、Ｃ２６：回転軸の軸線、２８：モータ、 ３０、３６：歯車、３２：制御回路基板、３８：光量絞り装置、４０：ＭＲセンサ、４０ａ：対向面、４２：磁気センサ、Ｌ：ランプ光路

Claims (3)

1. 二枚の絞り羽根が、二本の平行な回転軸に夫々支持され、前記二枚の絞り羽根の間にランプ光路が設定され、前記二本の回転軸のうち一方の回転軸を直接駆動するモータと、前記一方の回転軸から他方の回転軸へと動力を伝達する動力伝達手段とが、前記ランプ光路から外れた位置に設けられ、前記二枚の絞り羽根が各回転軸を中心に回転することで、前記ランプ光路の遮蔽面積が調節される形式の光量絞り装置であって、
   前記回転軸の中心線上かつ前記ランプ光路を外れた位置に、前記回転軸の回転角度を検出するための、板状の磁気検出部及び板状の磁石からなる磁気センサが、前記磁気検出部及び前記磁石の対向面を前記回転軸と直交する方向へと向けて配置されていることを特徴とする光量絞り装置。
2. 前記磁石が、前記モータの回転部、若しくは、前記動力伝達手段を構成する前記二本の回転軸に設けられた歯車に対し、樹脂性接着剤により接着固定され、前記磁気センサが、前記磁石に覆い被さるようにして配置されていることを特徴とする請求項１記載の光量絞り装置。
3. 前記磁気検出部はＭＲセンサであることを特徴とする請求項１又は２記載の光量絞り装置。

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