JPH03102702A - アパーチヤ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は全体として光アパーチヤ機構に関するものであ
り、更に詳しくいえば、選択可能で、回転可能な多数の
パターンアパーチャまたは透過型液晶ディスプレーを含
む機構に関するものでｂる。

〔従来の技術〕

従来の演劇釦よび展示用の照明装置は、投射される光ビ
ーム中の光分布を変更するために光ビーム中に除去可能
に挿入できる各種の光フィルタを使用していた。米国特
許第２．２１４，７２８号明細書に、いくつかの光フィ
ルタを含み、選択された光フィルタが光ビームを横切る
位置におくために回転できる色輪が記載されている。そ
れらの７イルタは面積が等しく、一様な密度で着色され
、投光された光ビーム中に異なる形を生ずることがない
。

米国特許第１，４４９，１２２号８ｌｌＭＡ書には、種
々の数の反射鏡が貼シクけられ、フレーム内に支持され
た何本かの中空管を含む万花鏡投光器が記載されている
。選択された管を光軸に沿うビーム中の光の周囲に位置
させるために回転できる。反射鏡の選択された管を回転
させて万花鏡投光器の光ビームを光軸を中心として回転
させるために管回転歯車が用いられる。しかし、回転可
能な反射鏡管は型板を用いてビームにパターンを描かせ
ることができず、投光器の焦点面にパターンアパーチャ
を必要とする。両側の巻粋の間でビームを横切って巻取
られる帯状フイルムで光ビームをパターン化できるのは
周知の通ｂである。

米国特許第３，０３０，８５６号明細書には複数の小型
円板の円周部をかのかの支持する一対のよう大きい主円
板を用いて可変アパーチャを形成する万花鏡投光器が記
載されている。各小型円板はそれ自身の円周部の周囲に
一定の間隔をおいて半透明のアパーチャが配置される。

主円板と各小型円板は同時に回転させられて、実効アパ
ーチヤの形と、万花鏡から投光された光ビーム中の光の
パターンを連続的に、および実際には制御不可能に、変
化させる。

米国特許第４，２３２．３５９号明細書には、希望の形
の縁部１たはパターンを有する複数のシャッタを含む照
明装置が記載されている。それらのシャツタの１つまた
は複数個を光ビーム中に手動で挿入でき、光ビーム中の
それぞれの場所に固定された筐筐にされる。

米国特許第４，４６０，９４３号明細書には、「ゴボ（
ｇｏｂｏ）Ｊ　　（光のための型板）を取付けるための
いくつかの開口部を有し、選択された型板を光ビームの
焦点面内に挿入するために可転可能である円板を含む光
プロジエクタが記載されている。

液晶ディスプレー（　ＬＣＤ　）が多くのグロジエクタ
やディスプレーなどに広く用いられている。米国特許第
４．１９５，９１５及び同４，４４０．０１９にはテレ
ビ画像を投射するため反射型ＬＣＤを用いたものが記載
されている。米国特許４，２２２，６４１　、同４，２
９４，５２４及び同４，３６８，９６３には固定式透過
型ＬＣＤを通してスクリーン上に光を投射するプロジエ
クタが記載されている。米国特許３，７２２，９８８、
同３，８４４，６５０，同３，８９５，８６６、同４，
６７１，６３４、同４，７２２，５９３、同４　，　７
５６　．　６０４及び同４　，　３４５　，　２５８に
は固定的に透過型ＬＣＤを配置したＬＣＤプロジエクタ
のそれぞれ異なったものが記載されている。

米国特許４，５６８．０８０には透過型ＬＣＤが異なる
動作位置に置かれ得るものが記載されている。しかしな
がら、この場合一度ＬＣＤ　が特定の位置に置かれると
、その後ディスプレー装置を分解しないかぎｂ異なった
位置に動かすことができない。

したがって、投射される光のパターンを制御しながら変
化させるように自動的に光ビームの前にＬＣＤを配置し
たシ、機械的に異なる形状のアパーチャを有するそのＬ
ＣＤを選択的に変更することは、従来示されていないし
、示唆するものもない。

米国特許４，６９３，５５７及び同４，６１３，２０７
には、スクリーン上に投射するための絵フレームの列を
一時的に電荷を蓄積できる透過型液晶物質の連続的な帯
で作成した動画プロジェクタが記載されてしる。各フレ
ームが作成され投射されると、光路から外され、次のフ
レームが投射するための光路に移動される。液晶物質の
帯がローラの形をした電極の近くを通るときに、所望の
像とするためにＬＣＤの選択された位置にチャージされ
る。これらの特許明細書には、液晶物質を通す以外の方
法でスクリーン上へ投射することはできない。

〔発Ｆ！Ａが解決しようとする課題〕

したがって、本発明の目的は選択的かつ自動的に位置さ
せることができ、光軸を中心として回転可能である多数
のパターンアパーチャ手段を含むアパーチャ装置を得る
ことである。

本発明の別の目的は、従来は別々のアパーチャ装置を必
要としていた諸機能を実行する、統一された、自在に動
作できるアパーチヤ装置を得ることである。

本発明のさらに他の目的は、投射光ビームの中に透過型
ＬＣＤを選択的に、かつ自動的に位置させるための手段
を有するアパーチャ装置を得ることである。

〔課題を解決するための手段〕

簡単にいえば、本発明の好適な実施例はベース手段と、
多数の開口部を有し、動くことができるようにして前記
ベース手段の上に支持されるフレーム手段金含むキャリ
ツジ手段と、アパーチャ板とアパーチャ保持器によシ形
成され、近くのそれぞれ１つの前記開口部に回転可能に
係合させられる多数のパターンアパーチャと、選択され
た開口部を光軸の中心として位置させるために前記フレ
ーム手段を選択的に動かすフレーム駆動手段と、光軸に
中心を置かれているパターンアノよーチャ手段をスピン
させるためのアパーチャ駆動手段とによシ形成される。

上記パターンアパーチャのいくつかを回転させずに電気
的に無制限にパターンを変化させることができるアパー
チャに置き替えることが可能である。

本発明は、選択したパターンアパーチャ手段を希望の向
きに、希望の速さでスピンさせて、そのパターンアパー
チャ手段を通じて投光される光ビーム中に特殊効果パタ
ーンを生じさせるという利点を有する。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。

本発明は、第１図に示されているようにスポットライト
投光装置１０に関連して使用できる，選択可能なアパー
チャモジュール４０で実施するとと炉好筐しい。スポッ
トライト投光装置１０はノ・ウジング１１の内部に納め
られ、短いアーク灯１２のような光源を含む。この光源
には放物面反射鏡１３が組合わされる。その放物面反射
鏡は光を光軸ＯＡ　（第ｌ図の左側）を中心として放射
する。

放射された光は「ホットフィルタ」（図示せず）によシ
従来のように処理される。そのホットフィルタは赤外線
と紫外線を除去し、可視光を透過させる。ビーム中の可
視光は、本願出願人゛の１９８８年７月２６日付の未決
の米国特許出願第２２４　，４３６号に開示されている
ように、色と輝度を制御するスペクトル濾光モジュール
２０を通すことが好筐しい。

濾光モジュール２０の下流側では濾光された光ビームを
酸でエッチングしたガラス板拡散器（図示せず）ｔ通じ
て拡散させることが好ましい。希望に応じて濾光および
拡散された光ビームはコンデンサレンズ３０に入射させ
られ、そのコンデンサレンズによう選択可能なアパーチ
ャモジュール４０へ向って集束させられる。

アパーチャモジュール４０はレンズ系６０の焦点筐たは
それの近くにかいて光軸ＯＡに垂直な１つまたは複数の
平面に多数のアパーチヤを保持する。下記のように、選
択されたアパーチヤは光ビームの光路中に配置される。

スポットライト投光装置１０の種々の要素の間で光ビー
ムをビーム折ｂ返えし手段５０内の反射鏡によう反射さ
せて、ハウジング１１を小型にできる。アパーチャモジ
ュール４０の下流側でパターン化された光ビームがズー
ムレンズ系６０を透過して集束させられ、スポットライ
ト投光装置１０から、前記未決の米国特許出願第２２４
　．　４３７号に更に記載されているようにして投光さ
れる。・・ウジング１１を垂直方向に傾斜させたシ、水
平方向にパンさせたジすることによｂビーム軸を希望に
応じた向きに向けることができる。

次に第２図を参照して、選択可能なアパーチャモジュー
ル４０はベースパネル４１と、前方フレーム輪すなわち
前方カルーゼル輪４２ｆと後方フレーム輪すなわち後方
カルーゼル輪４２ｒを含むキャリツジ手段とを含む。ば
ねによｂ力を加えられている前方案内ローラー４３ｆと
、ばねにより力を加えられている後方案内ローラー（図
示せず）がフレーム輪４２ｆと４２ｒを前方固定案内ロ
ーラー４４ｆと後方固定案内ローラー（図示せず）へそ
れぞれ押しつける。アナログ直流サーボモータ筐たはデ
ジタル交流ステツビングモータで構成できるフレーム駆
動モータ４６ｆ　．　４６ｒが駆動ローラー４７ｆと４
７ｒを回転させる。リム４８ｆと４８ｒに対するそれら
の駆動ローラーの摩擦によｂフレーム輪４２ｆ，４２ｒ
が回転させられる。アナログサーボモー夕の回転によう
フレーム輪が動かされる。フレーム輪のそれらの動きは
軸線方向に連結された前方ボテンショメータ４９１−よ
び後方ボテンショメータ（図示せず）によシ検出するこ
とが好１しい。

前方フレーム輪４２ｆの等間隔に分割された５つの部分
の１つに円形開口部１４１ｆが設けられる。

この円形開口部１４１ｆは光ビームを完全に通すために
空にされる。前方フレーム輪の残ｂの４つの分割部分に
それぞれ設けられた４つの円形開口部が、光ビームをパ
ターン化するためのパターンアパーチャを含むパターン
手段１４２ｆ〜１４５ｆのアパーチャ保持器に係合する
ために用いられる。

次に第３図を参照して、後方フレーム輪４２ｒ等間隔に
分割された６つの部分の１つに円形開口部１４１ｒが設
けられる。この円形開口部１４１ｒは光ビームを完全に
通すために空にされる。前方フレーム輪の残ｂの５つの
分割部分にそれぞれ設けられた５つの円形開口部が、パ
ターン手段１４２ｒ〜１４６ｒのアパーチヤ保持器に係
合するために用いられる。

第４図シよび第５図は異なる回転位置にある前方フレー
ム輪４２ｆを示す。この位置にかいてはパターンアパー
チャ手段１４３ｆがＯＡ軸を中心とする光ビームによシ
交差させられる。前方フレーム輪４２ｆには保持器駆動
機構１４８が設けられる。この保持器駆動機構はモータ
１５０を含み、このモータの軸１５１がプーリ１５２へ
連結される。そのプーＵ１５２はペルト１５３を介して
プーり１５４へ連結される。固定スリーブ１５５が中空
のコアを有し、その中空コアの中に、プーり１５４と１
５６の間に取付けられる回転軸を支持する軸受を含む。

そのスリーブ１５５は頑丈なリンク１５７の一端へ枢着
される。そのリンクの他端はスリーブ１５８へ枢着され
る。そのスリーブは同様に軸受と回転軸を含む。

その回転可能軸はプーリ１５９へ取付けられる。プーり
１５６と１５９はベルト１６０によシ連結される。

スリーブ１５５の周囲にばね１６２が配置される。その
ばね１６２の一端がストップくぎ１６４に押しつけられ
、他端がリンク１５７へ押しつけられる。ばね１６２は
リンク１５７と、スリーブ１５８と、プーり１５９を介
して作用してペルト１６０を保持器１４３ｆのリム１６
６を押しつける。たとえば、アパーチャ保持器リム１６
６は溝１６８を有する。この溝はビン１７Ｇ上のワツシ
ャによシ案内される。

次に動作を説明する。フレーム駆動モータ４６ｆと４６
１−の少くとも一方が選択された速さでいずれかの向き
に、選択された速さで選択的に動作させられて、フレー
ム４２ｆと４２ｒの少くとも一方を希望の位置へ動かす
。アナログ直流サーボモータは、ポテンショメータ１た
はエンコーダ４９から帰還されたアナログ信号筐たは適
切に変換されたデジタル信号によ夛制御することが好筐
しー。

駆動モータ４６の動作は希望によう，プログラムされた
マイクロプロセッサによう更に制御できる。

フレーム輪４２Ｆと４２ｆの少なくとも一方が特定のア
パーチャ（例えば１４３ｆ）ｌ−光軸ＯＡの中心にすえ
ると、選択された前方アパーチャ保持器を保持器駆動機
構１４８によシスピンさせることができる。モータ１５
０は選択された速さで、いずれかの向きに選択的に動作
させられてベルト１６０をアパーチャ保持器のリム１６
６に対して回転させ、光ビームが交差しているパターン
アパーチャ板を光軸を中心として自転させる。

第６図は第１図のアパーチャモジュール４０の他の実施
例である。この実施例はカルーゼル又はフレーム輪に電
気的なアパーチャ手段を有している。このモジュール４
０はベースパネル２４１とキャリツジ手段とを有してい
る。このキャリツジ手段は、少なくとも第１又は前方フ
レーム又はカ一ゼル輪２４２及び第２又は後方フレーム
又はカーゼル輪（第６図には図示せず、第２図参照）を
有している。ばねによシカを加えられているガイドロー
ラ２４３がガイドローラ２４４に前方フレーム輪２４２
を押し付けている。アナログＤＣサーポモータ又はデジ
タルＡＣステップモートのようなフレーム駆動モータ２
４６が駆動ローラ２４７を回転させ、リム３０２の摩擦
で輪２４２を回転させる。フレーム輪２４２を回転させ
るためにサーボモータを使用した場合には、フィードバ
ック制御を行なうためにボテンショメータ２４９でその
回転を検出するようにすることが望ましい。

前記実施例に示したように、フレーム輪２４２には等間
隔で６箇所に区分され、それぞれにアパーチャ手段２８
２〜２８６のアパーチャ保持器が設置され、そのうちの
一箇所２８１は光全体が通るように開口のｔｔとされて
いる。上記アパーチャ手段のいくつかに電気的アパーチ
ャ手段２９０１例えば透過型ＬＣＤ又ぱそれと同様のも
のを取シ付けることができる。上記のように電気的アノ
く−チャ手段を取シ付けた場合は保持器駆動機構２４８
を用いる必要がない。

フレーム輪２４２の開口のいくつかにＬＣＤ　ｔ−取シ
付けたときは、ＬＣＤドライノく一及びマルチプレクサ
回路２９２が線２９４から電気的信号を受けとる。

どのように接続するかはもちろんＬＣＤＯタイプによる
。上記電気的信号は互いに分離させられＬＣＤへのテー
プ又はリボンコネクタ２９４へ伝達する。

上記実施例にかいてはフレーム輪２４２はベースパネル
の中で自由に回転できるようになっている。

ところで、このフレーム輪２４２は自由な回転を妨げる
どんな機械的又は電気的部材に接続されていない。した
がって、電気的接続手段３００は、リム３０２に設けた
２本の導電体に常に接触される２本の導電帯を有する電
気的接触ローラを有している。

駆動回路２９２に加えられる電気的信号は時間的に連続
したものであるので、この駆動回路２９２は上記連続的
な信号を分離してＬＣＤ２９０に与えるためマルチブレ
クサの能力を持っていなければならない。

電気的接続手段３００とリム３０２との相互関係は第７
図に示してある。どのようなパターンで投射するかに応
じてＬＣＤに加える電圧を主制御システム（図示せず）
が決める。その主制御システムはその信号を変換し、電
気的接続手段３００に線２９４を通して出力する。第１
導通帯３０６及び第２導通帯３０８はそれぞれ線２９４
のいずれかに接続され、電気的接続手段３００の周囲に
巻かれている。ローラ３００がリム３０２の回転によっ
て回転しても、導電帯３０６と３０８とは第１及び第２
導電体３１０と３１２とにそれぞれ接触が保たれる。し
たがって、前記制御システムとＬＣＤドライパー２９２
とは電気的な接触状態が常に保たれる。

ＬＣＤドライパー２９２及びＬＣＤ２９０　　を駆動す
る電力は少ないので、上記以外の様々な接触手段を用い
ることができる。例えば、光学的リンク、ブラシ接触な
どが同じ目的を達或するために用いることができる。

第８図は第６図の電気的アパーチャ手段２９Ｇの６−６
＠に沿った断面図でらる。図示の電気的アパーチャ手段
はツイストネマテツク型（ＴＮ）ＬＣＤである。ＴＮ型
ＬＣＤに代えてダイナミック●スキャタリング（ｄｙｎ
ａｍｌｅ　ｓｃａｔｌｅｅｒｌｎｇ）型、クエスト●ホ
スト（ｑｕ＠ｓｔ　ｈｏｓｔ　）型一及び相変位（ｐｈ
ａｓｅｓｈｉｆｔ）型などの他のＬＣＤを使用すること
もできる。ＬＣＤは基本的にはシャツタである。電圧が
なければ透明でアう、電圧が加えられると不透明になる
。

ＬＣＤ　２９０は２枚のガラス基板、前方ガラス基板３
４２と後方ガラス基板３４４とに挾１れた洞扮子の層に
よって形成される。層とされる前、電極３４８が２枚の
基板の液晶側に張シ付けられ、電圧が液晶に直接加えら
れる。例えば、接地電極は後方ガラス基板３４４に張ｂ
付けたものとし、正電極３４８のいくつかが前方ガラス
基板３４２に張ｂ付けられる。このようにすることによ
って電圧をＬＣＤの様々な場所に加えることができる。

基板層の間に液晶を保持するためにシール３４６が用い
られる。

基板層は前方偏光板３５０と後方偏光板３５２とに挾１
れ、フレーム輪２４２の開口に配置される。図では１つ
の例示としてフレーム輪２４２に実際にはめ込筐れた矩
形の形状としてのみＬＣＤ２９０を示している。フレー
ム２４２の開口にはめたシ外したう簡単に行なうためＬ
ＣＤ２９Ｇを円形に形成することは容易である。

電極３４８に電圧が加わらない場合は液晶分子は光軸に
対して９０度に並び光の偏光面を９０度回転させる。し
たがって双方の偏光子３５０及び３５２を通すことがで
きる。電極に電圧が加えられるとその電極と接地電極と
の間にある液晶物質の分子は基板に直角に並べられる。

したがって、ＬＣＤのその部分にきた光ビームは一方の
偏光子によってカットされる。所望の像を得るため、別
々の電圧をＬＣＤのそれぞれ異なった場所に加え、光が
通過するのを部分的に妨げる。

本発明にＬＣＤを用いることによってオペレターは光ビ
ームが通過する無制限に異なったパターンを作ることが
できる。これに対してアパーチャ手段２８２ないし，２
８５に示すような金属腐食アパーチャの場合は投射シス
テム１０自体を改造しなーかぎシ得られるパターンには
限シがある。金属腐食アパーチャの全てを電気的アパー
チャ、例えばＬＣＤ２９０に置き替えることが望甘しい
ように思える。しかしながら、現在のＬＣＤに用いてい
る偏光フィルターはアパーチャを通る光の約５０％弱め
、かつ、光源に長時間さらされていると目にみえるゆが
みが生じるという問題がある。したがって、電気的アパ
ーチャ手段は他のパターンアパーチャ又は開口と一緒に
使用することが望１しい。

かくして電気的アパーチャが強い光源にさらされること
がなく、かつ、強い光源を用いる必要がな〈なる。

本発明を上記実施例に基ずいて説明したが、本発明の要
旨を逸脱することなしにその実施例を変更できることは
当業者には分るであろう。例えば、キャリツジ手段は直
接的に移動するようにしたまっすぐなフレームであって
もよく、筐たアパーチャ保持器が光ビームの光軸を横切
った状態に選択されたパドルを位置されるために回転可
能なパドル輪（ｐａｄｄｌｅ　−　ｗｈｓｅ　ｌ　）タ
イプであってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の選択可能なアパーチャモジュールの好
適な実施例を含む証明装置の斜視図、第２図は第ｌ図の
選択可能なアパーチャモジュールの斜視図、第３図は例
示的なパターンアパーチヤ手段に係合している第２図に
示されている７レーム輪の背面図、第４図は第２図に示
されているアパーチャ駆動機構の正面図、第５図は後方
フレーム輪を省いて示す第４図のアパーチャ駆動機構の
５−５線に沿う断面図、第６図は選択可能な第１図のア
パーチヤモジュールの他の電気的アパーチャ手段を採用
した実施例の斜視図、第７図は第６図の実施例の電気的
接続手段の部分の斜視図、第８図は第６図の電気的アパ
ーチャ手段の６−６線に沿う断面図である。 ４０●●●●アパーチャモジュール、４１●●．．ベー
スパネル、４２ｆ●●●●前方フレーム輪、４２１ｍｍ
ｍｍ後方フレーム輪、１４２ｆ　〜１４ｓｆ，１４２ｒ
〜１４５ｒ，　２８２〜２８５●●●●アパーチャ手段
、２９０●●●●ＬＣＤ０ Ｆｉｇ． ８ 手続補正書（か太・）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ステージのライテイングなどで光の形状を変化させるも
   のにおいて、 ベースと、 そのベースに移動できるように保持され、少なくとも１
   つの開口を有する支持手段と、 前記支持手段の開口に取り付けられ、開口を通過する光
   ビームの形状を変形するために複数の不透明パターンを
   選択的に形成させる電気的パターンアパーチヤ手段と、 特定の開口を所望に応じて光軸に交差させるように前記
   支持手段を移動させる駆動手段と有することを特徴とす
   るアパーチヤ手段。