JP5343943B2

JP5343943B2 - プロジェクタ用絞り装置

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Publication number: JP5343943B2
Application number: JP2010182481A
Authority: JP
Inventors: 泰正神作
Original assignee: JVCKenwood Corp
Current assignee: JVCKenwood Corp
Priority date: 2010-08-17
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2030-08-17
Also published as: JP2012042614A; US8520284B2; CN102375288A; CN102375288B; US20120044558A1

Description

本発明は、プロジェクタ用絞り装置に関する。

液晶プロジェクタなどの各種プロジェクタにおいては、スクリーンサイズや周囲の明るさに応じて光源からの照明光量を変化させたり、照明光学系における光軸から離れた外側の光を絞ることでコントラストを向上させたりするため、照明光量を調整できるようにしたものがある。その場合、光源自体の発光光量を変化させるのではなく、光源から分解光学系の手前の所定の位置に絞り装置を配置するのが通常である。

直線の開口規制縁を有する２枚の絞り板を一つのモータによって各々異なる方向へ作動させるようにしたプロジェクタ用絞り装置が特許文献１に記載されている。特許文献１には、概略以下の内容が開示されている。
２枚の地板の間に、Ｌ字形をした２枚の絞り板が配置されている。地板に取り付けられ、両側に腕部を持ち軸を中心にモータによって往復回転する２つの作動部材は、複数のピンを介して２枚の絞り板を開口部の対角線に沿って往復作動させる。往復作動により、２枚の絞り板の開口規制縁は照明光路用開口の大きさを変化させる。

特開２００４−３０２１０８号公報

液晶プロジェクタでは、照明効率向上とスクリーン上の照度均一性改善のため、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイからなる、いわゆるレンズアレイ方式の照明光学系が用いられる。係る照明光学系を採用するプロジェクタ内に配置される絞り装置は、光路用開口が常に矩形のままで、その光路面積を変化させ得る構成としているのが通常である。開口の縁がレンズアレイの個々のレンズセグメントを跨いだ状態で停止すると、レンズセグメントを跨いだ部分の照明光が部分的にけられ、スクリーン上の照度分布に悪影響を与える。したがって、開口の縁は、レンズアレイの複数のセグメントを跨ぐことなくレンズアレイの境界に沿って停止することが望ましい。

特許文献１等の従来のプロジェクタ用絞り装置は、モータの回転角が開口縁の移動量と略比例している。したがって、レンズアレイの複数のレンズセグメントに沿って開口縁を停止させるためには、モータの回転角度を所定の角度に制御する必要がある。また、モータはその性質上、電源が入っていない状態では、その回転軸が空回りするので、何らかの要因にて開口縁が予期せぬ位置ずれを起こすおそれがあった。

そこで、本発明は、２枚の絞り板を一つのモータによって各々反対方向へ移動させて飛び飛びの位置でのみ停止するようにしたプロジェクタ用絞り装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、部分円弧部（２２）と欠歯歯車部（２１）とを有する第１の歯車部（２）と、前記第１の歯車部の前記部分円弧部と対応して円周方向に凹状の円弧が複数設けられている円弧部（１２）と、非歯車部（１１１）を備え、前記第１の歯車部の前記欠歯歯車部と対応する歯車（１１）と、ピニオン（１３）を有し、前記第１の歯車部の前記部分円弧部と前記円弧部とが当接しているときには前記第１の歯車部が回転しても前記歯車は回転せず、前記部分円弧部と前記円弧部との当接が解除されたときには前記第１の歯車部の前記欠歯歯車部の歯と前記歯車とが噛みあうことで前記第１の歯車部の回転が前記歯車に伝達され、前記欠歯歯車部の歯が前記歯車の前記非歯車部に至ったときに回転が停止する第２の歯車部（１）と、それぞれの一部に前記第２の歯車部の前記ピニオンと噛みあうラック（６４、７４）が形成され、前記第２の歯車部の前記ピニオンの回転に応じてそれぞれが反対の方向に移動する２枚の絞り板（６、７）とを備えることを特徴とするプロジェクタ用絞り装置を提供する。

本発明によれば、２枚の絞り板を一つのモータによって各々反対方向へ移動させて飛び飛びの位置でのみ停止させることができる。

本発明の第１の実施形態に係るプロジェクタ用絞り装置の正面図である。第１の実施形態に係るプロジェクタ用絞り装置の背面図である。第１の実施形態に係るプロジェクタ用絞り装置の正面図であり、カバー１０２を取り外した状態を示す図である。第１の実施形態に係るプロジェクタ用絞り装置の正面図であり、ベース１０１、カバー１０２、歯車部３（第３の歯車部）を取り外した状態を示す図である。第１の実施形態に係るプロジェクタ用絞り装置の背面図であり、ベース１０１、カバー１０２、歯車部３（第３の歯車部）を取り外した状態を示す図である。第１の実施形態に係るプロジェクタ用絞り装置の平面図であり、ベース１０１、カバー１０２、歯車部３（第３の歯車部）を取り外した状態を示す図である。第１の実施形態において、歯車部１（第２の歯車部）、歯車部２（第１の歯車部）、歯車部３（第３の歯車部）の関係を示す斜視図である。第１の実施形態における歯車部３（第３の歯車部）に設けられた遮光板３２とフォトセンサ９との関係を示す図である。第１の実施形態において、歯車部２（第１の歯車部）の回転角が０度の場合の歯車部１（第２の歯車部）および遮光板６、７の動作を示す図である。第１の実施形態において、歯車部２（第１の歯車部）の回転角が２３度の場合の歯車部１（第２の歯車部）および遮光板６、７の動作を示す図である。第１の実施形態において、歯車部２（第１の歯車部）の回転角が３６度の場合の歯車部１（第２の歯車部）および遮光板６、７の動作を示す図である。第１の実施形態において、歯車部２（第１の歯車部）の回転角が１０８度の場合の歯車部１（第２の歯車部）および遮光板６、７の動作を示す図である。第１の実施形態において、歯車部２（第１の歯車部）の回転角が１４４度の場合の歯車部１（第２の歯車部）および遮光板６、７の動作を示す図である。第１の実施形態において、歯車部２（第１の歯車部）の回転角が２１６度の場合の歯車部１（第２の歯車部）および遮光板６、７の動作を示す図である。第１の実施形態において、歯車部２（第１の歯車部）の回転角が２５２度の場合の歯車部１（第２の歯車部）および遮光板６、７の動作を示す図である。第１の実施形態において、歯車部２（第１の歯車部）の回転角が２８８度の場合の歯車部１（第２の歯車部）および遮光板６、７の動作を示す図である。第１の実施形態において、歯車部２（第１の歯車部）の回転角が３３７度の場合の歯車部１（第２の歯車部）および遮光板６、７の動作を示す図である。第１の実施形態において、歯車部２（第１の歯車部）の回転角が３６０度の場合の歯車部１（第２の歯車部）および遮光板６、７の動作を示す図である。本発明の第２の実施形態に係るプロジェクタ用絞り装置の歯車部１（第２の歯車部）と歯車部２（第１の歯車部）の関係を示す斜視図である。

以下、本発明に係るプロジェクタ用絞り装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態に係るプロジェクタ用絞り装置の正面図を示す。図２は本発明の第１の実施形態に係るプロジェクタ用絞り装置の背面図を示す。図１または図２において、ベース１０１は絞り装置を保持する部材であり、長方形をした光路用の開口部１０１ａを有している。カバー１０２はベース１０１との間に所定の間隔を空け、適宜な手段によってベース１０１に取り付けられている。カバー１０２には長方形をした光路用の切り込み部１０２ａが形成されている。なお、本実施形態におけるカバー１０２は切り込み部１０２ａを有しているが、ベース１０１と同様に開口を有する構造としてもよい。

図３は第１の実施形態に係るプロジェクタ用絞り装置の正面図であって、カバー１０２を取り外した状態を、また、図４は第１の実施形態に係るプロジェクタ用絞り装置の正面図であって、ベース１０１、カバー１０２、歯車部３（第３の歯車部）を取り外した状態を示している。図５は本実施形態に係るプロジェクタ用絞り装置の背面図であって、ベース１０１、カバー１０２、歯車部３を取り外した状態を示している。図６は、本実施形態の平面図であってベース１０１、カバー１０２、歯車部３を取り外した状態を示している。図７は歯車部１（第２の歯車部）、歯車部２（第１の歯車部）、歯車部３（第３の歯車部）の関係を示す斜視図である。以下、図３から図７を参照して説明する。

ベース１０１上には絞り板ガイド８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが設けられている。絞り板６には溝６１、６２が設けられ、絞り板７には溝７１、７２が設けられている。絞り板ガイド８ａは、絞り板６の溝６１および絞り板７の溝７１を貫通しており、絞り板ガイド８ｂは、絞り板６の溝６２および絞り板７の溝７２を貫通している。絞り板ガイド８ｃ、８ｄには、図示していない周溝が設けられており、絞り板６、７の端部はそれぞれ絞り板ガイド８ｃの周溝、絞り板ガイド８ｄの周溝に押し当てられている。絞り板ガイド８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄにより、絞り板６、絞り板７はｙ軸方向（図１参照）の移動が規制されるとともに溝の方向であるｘ軸方向に移動可能とされている。絞り板６、７がｘ軸方向（図１参照）に変位することで、絞り板６、７およびベース１０１、カバー１０２の縁で形成される開口の面積、形状が変化する。

本実施形態では、絞り板６、７にはそれぞれ切り込み部６ａ、７ａが設けられている。切り込み部６ａ、７ａは、絞り板６、７およびベース１０１、カバー１０２の縁で形成される開口の形状を所望の形状にするために設けるものであり、切り込み部の形状、大きさは任意に設定できる。また、切り込み部６ａ、７ａはなくてもよい。

次に絞り板を変位させる機構について説明する。絞り板６、７にはそれぞれ、開口部６３および開口部７３が設けられ、開口部６３の上側の一部、開口部７３の下側の一部にはそれぞれラック６４、ラック７４が形成されている。歯車部１は、ベース１０１に回転可能に保持されており、歯車部１の回転軸は開口部６３、７３の上下方向の開口中心に略一致している。歯車部１はベース１０１側から、ピニオン１３、歯車１１、円弧部１２が同軸状に結合して構成され、３つの部分はお互いに同軸回転する。

本実施形態の円弧部１２においては、円周方向に等間隔（４５度ピッチ）に８ケ所の凹状の円弧が設けられている。これは絞り板６、７を変位させて停止する位置が７ケ所あるためである。なお、円弧部１２の凹状の円弧の数は必ずしも８ケ所に限定されない。絞り板６、７の停止する位置の数に応じて凹状の円弧の数を変更することができる。

歯車部１のピニオン１３の歯は絞り板６、７のラック６４、７４の歯と噛みあっている。したがって、歯車部１が回転するとき、歯車部１のピニオン１３の回転は絞り板６、７のラック６４、７４の直線変位に変換され、絞り板６、７はｘ軸方向（図１参照）に、お互い逆方向に変位する。

次に、モータ５の連続回転運動を歯車部１の断続回転運動に変換する機構について説明する。図７において、モータ５の回転軸は、ウォームギア４と結合している。本実施形態ではモータとしてステッピングモータを用いている。ステッピングモータはパルス２０に対してモータが１回転する仕様としている。

歯車部３は、はすば歯車３１と遮光板３２とからなる。歯車部２と歯車部３は、歯車部２に形成されたＤ形状の軸と歯車部３に形成されたＤ形状の穴により同軸状に結合され（図４、図７参照。）、同時回転を行う。歯車部２は、ベース１０１側から欠歯歯車部２１と部分円弧部２２とから構成されている。ウォームギア４は歯車部３のはすば歯車３１の歯と噛みあっている。本実施形態では、ウォームギア４が１５回転すると、はすば歯車３１が１回転する仕様としている。モータ５の回転運動はウォームギア４を通じてはすば歯車３１の回転運動に変換される。歯車部２は歯車部３と同時回転する。

歯車部２に隣接して歯車部１が設けられる。歯車部２の欠歯歯車部２１は歯車部１の歯車１１と相対している。また、歯車部２の部分円弧部２２は歯車部１の円弧部１２と相対している。ここで、歯車部１の歯車１１、円弧部１２と、歯車部２の欠歯歯車部２１、部分円弧部２２で、いわゆるジェネバ機構（ジェネバストップ）が構成されている。ジェネバ機構とは、連続回転運動を断続回転運動に変換する機構の一種である。ジェネバ機構において、連続回転運動をする部分を原動車、断続回転運動をする部分を従動車と呼ぶ場合がある。本実施形態においては、歯車部２が原動車、歯車部１が従動車の機能を果たす。

今、原動車である歯車部２の部分円弧部２２が従動車である歯車部１の円弧部１２と当接している状態を考える。歯車部２の部分円弧部２２が従動車である歯車部１の円弧部１２と当接している間は、歯車部２が回転しても歯車部１は回転しない。歯車部２の部分円弧部２２の凸状の円弧が歯車部１の円弧部１２の凹状の円弧の中で空転するからである。

歯車部２の部分円弧部２２の凸状の円弧が空転していくにつれ、歯車部２の部分円弧部２２の凸状の円弧が歯車部１の円弧部１２の凹状の円弧から外れる状態となる。
外れると同時に、歯車部２の欠歯歯車部２１の歯が歯車１１の歯に噛み合いはじめる。歯車部２の欠歯歯車部２１の歯が歯車１１の歯に噛み合うと、歯車部２の回転に応じて歯車部１は回転し始める。回転により歯車部１の円弧部１２の凹状の円弧が１つ送られた状態になった時に、１つ送られた歯車部１の円弧部１２の凹状の円弧に歯車部２の凸状の円弧が入り始める。１つ送られた歯車部１の円弧部１２の凹状の円弧に歯車部２の凸状の円弧が入ると、歯車部２が回転しても歯車部１が回転しない状態となる。

以上の一連の動作を繰り返すことにより、原動車である歯車部２の連続回転運動が、従動車である歯車部１の断続回転運動に変換される。本実施形態においては、歯車部１の円弧部１２の円弧の数は８個であるので、歯車部１は８つの異なった角度で停止する。歯車部２の凸状の円弧が歯車部１の凹状の円弧に入って、歯車部１が停止している状態では、歯車部１に外的な回転力が与えられても歯車部１は回転しない。歯車部１が回転しない状態は、絞り板６、７がｘ軸方向に変位しない状態である。この状態を逆にいうと、絞り板６、７に外力が加わっても歯車部１が回転しないため、絞り板６、７は停止状態を保つ。

既述の通り、本実施形態のプロジェクタ用絞り装置に係る歯車部１の円弧部１２においては、円周方向に等間隔（４５度ピッチ）に８ケ所の凹状の円弧が設けられており、一方歯車部２の部分円弧部２２においては１個の凸状の円弧を有する。円弧部１２の凹状の円弧と部分円弧部２２の凸状の円弧とは、凹凸状の円弧が当接する条件より、同じ曲率半径であることが望ましい。ただし、部品の寸法公差、配置精度を考慮して、本実施形態では円弧部１２の凹状の円弧の曲率半径は、３〜３．０５mm、部分円弧部２２の凸状の円弧の曲率半径は２．９７５〜３mmとしている。円弧部１２の凹状の円弧の曲率半径が部分円弧部２２の凸状の円弧の曲率半径と比べて大きくなりすぎると歯車部１が停止する位置の誤差が大きくなるため、円弧部１２の曲率半径は、歯車部１の停止する位置の誤差が許容できる範囲にすることが必要である。一方、円弧部１２の凹状の円弧の曲率半径に比較して部分円弧部２２の凸状の円弧の曲率半径が大きくなると両円弧が当接しにくくなるので、部分円弧部２２の凸状の円弧の曲率半径は円弧部１２の凹状の円弧の曲率半径に比較してあまり大きくならないようにする必要がある。

図８は、本実施形態における歯車部３に設けられた遮光板３２とフォトセンサ９との関係を示した図である。フォトセンサ９が歯車部３の遮光板３２を挟むような状態に配置されている。遮光板３２がフォトセンサ９のギャップ部を通過するとフォトセンサ９の受光部は遮光状態となり歯車部３および歯車部２の回転位相を確認できる。本実施形態においては多少のフォトセンサ９の取り付け位置のばらつきは許容される。歯車部２の回転停止角度が多少すれても断続回転する歯車部１が所定停止角度において停止状態になっていれば、絞り板６、７の停止位置が所定位置からずれることはないからである。

図９〜図１８は、本実施形態において、歯車部２が、０度から３６０度回転した場合の歯車部１および遮光板６、７の動作を示す図である。図中、（Ａ）は全体を、（Ｂ）は歯車部１と歯車部２（および歯車部３）およびフォトセンサ９の部分を拡大して示している。また、（Ｃ）は歯車部１と歯車部２の部分を拡大して示している。なお、歯車部２と歯車部３は既述の通り同軸状に結合され、同時回転を行う。

図９は、遮光板部３１が上向きになりフォトセンサ９の受光が遮光されている状態を示している。この位置での歯車部２の角度を０度と置く。歯車部２は反時計方向に連続回転運動する。歯車部１は、時計方向に断続回転する。絞り板６の切り込み部６と絞り板７の切り込み部７ａとの距離は、初期値として５４ｍｍであるとする。

図１０は、歯車部２が反時計方向に２３度回転した状態を示している。図１１は歯車部２が反時計方向に３６度回転した状態を示している。これらの場合、歯車部１は停止しており、絞り板６、７も動かない。歯車部２と歯車部３が反時計方向に２３度回転するとフォトセンサ９が受光状態となる。

図１２は歯車部２が反時計方向に１０８度回転した状態を示している。歯車部２が反時計方向に１０８度回転した状態で初めて歯車部１が時計方向に回転開始し、絞り板６、７はお互いの絞り板が接近する方向に動き始める。

図１３は、歯車部２が反時計方向に１４４度回転した状態を示している。図１４は歯車部２が反時計方向に２１６度回転した状態を示している。これらの場合、歯車部１は時計方向に回転運動中で、絞り板６、７はお互いの絞り板が接近する方向に動いている。図１５は、歯車部２が反時計方向に２５２度回転した状態を示している。反時計方向に２５２度回転した状態で、歯車部１の回転は終了し、絞り板６、７の動きも止まる。

図１６は、歯車部２が反時計方向に２８８度回転した状態を示している。図１７は歯車部２が反時計方向に３３７度回転した状態を示している。これらの場合、モータ５が回転していても歯車部１は回転せず絞り板６、７も動かない。歯車部２が反時計方向に３３７度、回転した状態でフォトセンサ９の受光が遮光される。

図１８は歯車部２が、反時計方向に３６０度回転した場合を示している。絞り板６の凹部と絞り板７の凹部の距離は、歯車部２が、３６０度回転することで５４ｍｍから４８．６ｍｍに減少する。また、歯車部２が３６０度反時計方向に回転することにより、歯車部１は、円弧部１２の円弧が１個だけ時計方向に送られた状態になる。

さらに歯車部２を反時計方向に回転させると、歯車部２と歯車部１の相対動作については、図９から図１８と同様な動作が進行する。

＜第２の実施形態＞
図１９は本発明の第２の実施形態に係るプロジェクタ用絞り装置の歯車部１と歯車部２の関係を示す斜視図である。第１の実施形態におけるプロジェクタ用絞り装置では、歯車部１の歯車１１は全周にわたり歯車が設けられている。それに対して、第２の実施形態においては、歯車１１は一部の領域１１１において歯車が刻まれていない。

第２の実施形態に係るプロジェクタ用絞り装置においても、モータ５の連続回転運動はウォームギア４を通じて歯車部３のはすば歯車３１の連続回転運動に変換され、歯車部２の連続回転運動は歯車部１の断続回転運動に変換される。しかしながら、歯車部１が断続回転して、ある回転位置に至ったときには、歯車部２の欠歯歯車部２１は、歯車部１の歯車１１における歯車が刻まれていない領域（非歯車部）１１１に達する。その時点でモータが回転しても、歯車部１はそれ以上回転しなくなる。

絞り板のラック６４、７４のｘ軸方向の位置に対する歯車部１の歯車１１における歯車の刻まれていない領域（非歯車部）１１１の角度を、特定の角度として組立てすることにより、絞り板６、７が最も接近した状態の時に、歯車部１がそれ以上回転しなくなったり、逆に絞り板６、７が最も開いた状態の時に、歯車部１がそれ以上回転しなくなったりさせることができる。すなわち、歯車部１の歯車１１における歯車が刻まれていない領域（非歯車部）１１１を設けることで、絞り板６、７が最も接近した状態のときにストッパーとして作用させたり、逆に最も開いた状態のときにストッパーとして作用させることができる。

１歯車部（第２の歯車部）、１１歯車、１２円弧部、１３ピニオン、
１１１歯車１１における歯車が刻まれていない領域（非歯車部）、
２歯車部（第１の歯車部）、２１欠歯歯車部、２２部分円弧部、
３歯車部（第３の歯車部）、３１はす歯歯車、３２遮光板
４ウォームギア
５モータ
６絞り板、６ａ切り込み部、６１溝、６２溝、６３開口部、
６４ラック、
７絞り板、７ａ切り込み部、７１溝、７２溝、７３開口部、
７４ラック、
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ絞り板ガイド
９フォトセンサ、
１０１ベース、１０１ａ開口部
１０２カバー、１０２ａ切り込み部

Claims

部分円弧部と欠歯歯車部とを有する第１の歯車部と、
前記第１の歯車部の前記部分円弧部と対応して円周方向に凹状の円弧が複数設けられている円弧部と、非歯車部を備え、前記第１の歯車部の前記欠歯歯車部と対応する歯車と、ピニオンを有し、前記第１の歯車部の前記部分円弧部と前記円弧部とが当接しているときには前記第１の歯車部が回転しても前記歯車は回転せず、前記部分円弧部と前記円弧部との当接が解除されたときには前記第１の歯車部の前記欠歯歯車部の歯と前記歯車とが噛みあうことで前記第１の歯車部の回転が前記歯車に伝達され、前記欠歯歯車部の歯が前記歯車の前記非歯車部に至ったときに回転が停止する第２の歯車部と、
それぞれの一部に前記第２の歯車部の前記ピニオンと噛みあうラックが形成され、前記第２の歯車部の前記ピニオンの回転に応じてそれぞれが反対の方向に移動する２枚の絞り板と、
を備えることを特徴とするプロジェクタ用絞り装置。