WO2024080166A1 - 光量調節装置及び投写型画像表示装置 - Google Patents
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- F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
- F21Y2115/30—Semiconductor lasers
Definitions
- This disclosure relates to a light intensity adjustment device and a projection-type image display device equipped with a light intensity adjustment device.
- Projection-type image display devices focus strong illumination light from a light source onto an image display element such as a liquid crystal display, and then use a projection lens to enlarge and project the small image displayed on the image display element.
- the contrast and brightness required vary depending on the image. For this reason, it is necessary to adjust the F-number of the projection system. Increasing the F-number reduces the spread of light and increases the contrast. On the other hand, decreasing the F-number makes the image brighter.
- a mechanism for adjusting the F-number is a light-intensity adjusting device that has blades for adjusting the amount of light, and adjusts the F-number by changing the aperture diameter through the movement of the blades to adjust the amount of light passing through.
- Patent document 1 and patent document 2 propose such light amount adjustment devices.
- Patent document 1 discloses a light amount adjustment device having two movable blades in an illumination optical system.
- Patent document 2 discloses a light amount adjustment device that uses a cam to move four movable blades.
- Patent document 1 does not mention the position of the blades themselves or the heat they generate.
- Patent document 2 does not mention heat generation caused by shading, nor does it mention how to deal with heat generation or burning of the blades themselves.
- the purpose of this disclosure is to solve the above problems by providing a light intensity adjustment device that prevents the blades from heating up or burning.
- a light intensity adjustment device includes a plurality of blade substrates each rotatably mounted on a rotation shaft and an actuation shaft, a first member that forms a first central opening, determines the position of the rotation shaft along the circumferential direction of the first central opening, and engages with the base end sides of the plurality of blade substrates via the rotation shaft, and a second member that sandwiches the plurality of blade substrates between the first member, forms a second central opening that communicates with the first central opening, and engages with the plurality of blade substrates via the actuation shaft, and the plurality of blade substrates are arranged to move between a storage position and
- the blades can rotate between a throttling position in which the first central opening is covered more than the storage position, and each of the blade substrates has a first region and a second region located closer to the tip than the first region, and the lower surface of the blade substrate in the second region is formed at a higher position in the thickness direction than the upper surface of the blade substrate in the first region, and
- the projection type image display device includes a light intensity adjustment device at or near the pupil position on the optical path of the illumination light.
- This disclosure provides a light intensity adjustment device that prevents the blades from heating up or burning.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a projection type image display device according to a first embodiment; Schematic diagram of an example of a laser diode unit. Schematic diagram of an example of a laser diode unit. A perspective view of a light amount adjustment device Exploded view of the light control device Plan view of the blade substrate Side view of the blade board Schematic diagram showing two blade substrates Schematic diagram of a conventional light amount adjustment device Schematic diagram of light amount adjustment device A perspective view of a light amount adjustment device Example of a light source image formed in a relay system FIG. 1 shows the light amount adjustment device in the storage position. FIG. 1 shows the light amount adjustment device in the storage position. FIG. 1 shows the light amount adjustment device in the aperture position. FIG.
- FIG. 1 shows the light amount adjustment device in the aperture position.
- a perspective view of a light amount adjustment device A perspective view of a blade base plate with actuation pins.
- Side view of a vane substrate with rollers A diagram showing another example in which a roller is provided on the actuation pin.
- FIG. 1 shows a plan view of a blade substrate with two regions and a support region. Side view of a wing substrate with two regions and a support region Top view of the blade base with rotating pins Side view of the blade base with rotating pins
- FIG. 1 shows a light amount adjustment device according to a second embodiment.
- FIG. 1 shows a light amount adjustment device according to a second embodiment.
- the light source for projection type image display devices or projection type video display devices is shifting from conventional discharge lamps to lasers due to life span and environmental concerns.
- Lasers have a small spread of light, and it is possible to achieve high output by combining a large number of lasers.
- By using a laser light source with a relatively small spread it is now possible to efficiently guide illumination light that is closer to parallel light than before, in other words, illumination light with a large F-number, to an image display panel.
- the image displayed enlarged through the projection lens has a certain contrast value due to the reduction of stray light on the optical path to the image display panel, but a higher value is required for image viewing.
- a technology has been generally introduced that modulates the brightness of a laser light source to change the brightness of an image and thereby change the apparent contrast.
- this method changes the brightness of the entire image at the same time, it is not possible to improve the window contrast, which indicates the brightness ratio between the black area and the surrounding white, for example, in a pattern in which a black area is displayed on a white screen. Therefore, the inventors considered introducing a light intensity adjustment device to improve the window contrast.
- the light intensity adjustment device When a light intensity adjustment device is used in a projection type image display device, the light intensity adjustment device is exposed to strong illumination light due to the high output of the laser light source.
- the illumination light heats the blades of the light intensity adjustment device, raising concerns that the blades may burn, deform, or break.
- the inventors have discovered that by changing the structure of the blades, heat generation by the blades can be suppressed.
- the inventors therefore devised a light intensity adjustment device that does not lose reliability even when exposed to strong illumination light, in a method that allows for improved window contrast by improving the design freedom of the blade structure, and have come up with the present disclosure.
- Fig. 1 is a schematic diagram showing an example of a projection type image display device 100 according to embodiment 1.
- the projection type image display device 100 includes a light source device 200 and an illumination optical system 300.
- the projection type image display device 100 has a function of displaying images and videos.
- the light source device 200 includes laser diode units 101a and 101b, a partial reflection mirror 102, lenses 103, 108, 110, 112, and 113, mirrors 104, 109, and 114, diffusers 105 and 115, condenser lenses 106, 116, and 117, a dichroic mirror 107, a phosphor wheel 118, and a motor 119.
- the illumination optical system 300 includes a rod integrator 111, relay lenses 120 and 123, a mirror 124, a field lens 125, a total reflection prism 126, a color prism unit 131, image forming elements (DMD: Digital Mirror Device) 137R, 137G, and 137B, and a projection lens 138.
- DMD Digital Mirror Device
- the laser diode units 101a and 101b are used as light sources.
- the laser diode units 101a and 101b emit, for example, blue light with a central wavelength of 456 nm.
- FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams of examples of laser diode units 101a and 101b, respectively.
- three laser light sources 10A, 10B, and 10C are provided.
- Each of the three laser light sources 10A, 10B, and 10C has a plurality of blue laser diodes (not shown) and a plurality of collimating lenses 11 arranged on the emission surface side of the plurality of blue laser diodes.
- the plurality of collimating lenses 11 are arranged on the optical axis of the light emitted by the plurality of blue laser diodes.
- the partial reflection mirror 102 is a mirror that has the property of partially reflecting a certain amount of blue wavelength light.
- dichroic mirror 107 has the property of transmitting blue light and reflecting other colored light.
- the blue light that passes through dichroic mirror 107 passes through lens 108, mirror 109, and lens 110, and is collected on the entrance surface of rod integrator 111 of the illumination optical system 300.
- the blue light (solid line) emitted in the +Y direction is converged by lenses 112 and 113, which sandwich mirror 114 and form an afocal system, and enters diffuser plate 115. After being diffused by diffuser plate 115, the blue light passes through dichroic mirror 107. The blue light that passes through dichroic mirror 107 passes through condenser lenses 116 and 117 and enters phosphor wheel 118.
- the phosphor wheel 118 is configured with a phosphor layer.
- the phosphor wheel 118 has a motor 119 and is rotated by the motor 119.
- the phosphor layer is formed, for example, by coating a YAG phosphor that is excited by blue light and emits yellow light containing green and red wavelength components. The light approximately focused on the phosphor layer of the phosphor wheel 118 is reflected as yellow light.
- the yellow light (fluorescent light) reflected by the phosphor wheel 118 passes through the condenser lenses 117 and 116 and is incident on the dichroic mirror 107.
- the yellow light is reflected by the dichroic mirror 107, and passes through the lens 108, mirror 109, and lens 110 in the same manner as the blue light, and is focused on the incident surface of the rod integrator 111 of the illumination optical system 300.
- the blue light and yellow light are focused on the incident surface of the rod integrator 111, the blue light and yellow light (fluorescent light) are superimposed to form white light.
- the rod integrator 111 is made of a transparent material such as glass.
- the rod integrator 111 generates light with a uniform intensity distribution by internally reflecting the incident light multiple times.
- the rod integrator 111 may be a solid rod, or may be a hollow rod whose inner wall is made of a mirror surface.
- the light (white light) emitted from the rod integrator 111 passes through relay lenses 120 and 123, is reflected by the return mirror 124, passes through the field lens 125, and enters the total reflection prism 126.
- a light amount adjustment device 121 having a variable aperture in the center is disposed as an example of a light amount adjustment device according to the present disclosure.
- the light amount adjustment device 121 may be referred to as an aperture unit.
- the position of the light amount adjustment device 121 is the pupil position of the relay system (the position of the light source image formed by the relay lens 120).
- the position of the light amount adjustment device 121 may be in the vicinity of the pupil position. As shown in FIG. 8 described later, the position of the light amount adjustment device 121 may be shifted in the forward and backward directions on the optical axis with respect to the pupil position, as long as it is within a range where it is possible to recognize that the light distribution forms a spot.
- the aperture diameter is set to determine the amount of light passing through the light amount adjustment device 121.
- the light amount adjustment device 121 has a stepping motor 122 that is operated to change the aperture diameter.
- the total reflection prism 126 totally internally reflects the incident white light and emits it towards the color prism unit 131. Specifically, the light incident on the total reflection prism 126 is totally reflected by the first surface 129, passes through the second surface 130 and enters the color prism unit 131.
- the color prism unit 131 includes a first prism 133, a second prism 135, and a third prism 136.
- the first prism 133 has a first dichroic mirror surface 132 that has the property of reflecting blue light
- the second prism 135 has a second dichroic mirror surface 134 that has the property of reflecting red light.
- Image forming devices (DMDs) 137R, 137G, and 137B are arranged on the end faces of each prism.
- DMDs 137R, 137G, and 137B are arranged two-dimensionally, and each has multiple micromirrors equivalent to one pixel.
- the angle of the micromirrors in accordance with an external signal, the light reflected by DMDs 137R, 137G, and 137B is switched between being directed towards projection lens 138 or not.
- the light directed towards projection lens 138 passes through total reflection prism 126, enters projection lens 138, and is illuminated onto the screen.
- FIG. 3 is a perspective view of the light amount adjusting device 121.
- Fig. 4 is an exploded view for explaining some of the components of the light amount adjusting device 121.
- the light intensity adjustment device 121 includes a plurality of blade substrates 24, a case member 30, a cam member 40, and a stepping motor 122.
- the blade substrate 24 is a plate-like member for blocking incident light.
- the blade substrates 24 are arranged in a ring shape, partially overlapping each other, to form an opening 25 at the center.
- the opening diameter of the opening 25 can be changed by the movement of the blade substrate 24. Therefore, the amount of light passing through the light amount adjustment device 121 can be limited.
- the light intensity adjustment device 121 has five blade substrates 24.
- the blade substrate 24 is sandwiched between the case member 30 and the cam member 40.
- the direction in which the case member 30, the blade substrate 24, and the cam member 40 are aligned is the thickness direction K.
- the blade substrates 24 are each rotatably arranged on a rotation axis V2 and an operating axis V1. Specifically, the operating axis V1 rotates in a rotation direction S1 around the rotation axis V2, which causes the blade substrates 24 to rotate in forward and reverse directions around the rotation axis V2.
- Each blade substrate 24 is provided with an operating pin 21 and a pin opening 22.
- the operating pin 21 is a member that engages with the cam member 40 and defines the operating axis V1.
- the pin opening 22 is an opening into which a rotating pin (rotating pin 32 described below) of the case member 30 is inserted and which defines the rotation axis V2. Therefore, the blade substrate 24 can rotate around the pin opening 22 by rotation in the rotation direction S1 by the operating pin 21.
- Each blade substrate 24 forms multiple regions (regions R1 to R3, described below) that are divided by steps. Adjacent blade substrates 24 overlap in regions that have different steps.
- the case member 30 is a member that defines the rotation axis V2.
- the case member 30 rotatably supports the blade substrate 24 via the rotation axis V2.
- the case member 30 also forms a first central opening (hereinafter, exit opening 31) from which light is emitted.
- the exit opening 31 is formed at or near the center of the case member 30.
- the case member 30 defines the position of the rotation axis V2 along the circumferential direction of the outlet opening 31. Specifically, the case member 30 forms a plurality of rotation pins 32 that protrude in the thickness direction K toward the blade substrate 24 from the inner main surface 30A facing the blade substrate 24, and each rotation pin 32 defines the rotation axis V2.
- the case member 30 engages with the base end side of the blade substrate 24 via the rotation axis V2.
- Each rotation pin 32 of the case member 30 is inserted into the pin opening 22 of each blade substrate 24.
- Each blade substrate 24 rotates around the rotation pin 32.
- the case member 30 is fixed to the projection type image display device 100.
- the region is said to be located closer to the base end than the other regions. If a region is farther from the rotation axis V2 than other regions, the region is said to be located closer to the tip end than the other regions. More specifically, “located closer to the tip end” means that a part of a region is located farther from the rotation axis V2 on the blade substrate 24 than the whole of the other regions.
- the "tip end” may be the end of the blade substrate 24 that is farthest from the rotation axis V2 in a straight line distance
- the "base end” may be the end of the blade substrate 24 that is closest to the rotation axis V2 in a straight line distance.
- the cam member 40 is a member that defines the operating axis V1.
- the cam member 40 rotatably supports the blade substrate 24 via the operating axis V1.
- the cam member 40 is also a member that forms a second central opening (hereinafter, entrance opening 41) into whose center light is incident.
- the entrance opening 41 is formed at or near the center of the cam member 40.
- the entrance opening 41 communicates with the exit opening 31 via the opening 25 of the blade substrate 24, and forms an opening that passes light together with the openings 25 and 31. If the area where the entrance opening 41 and the blade substrate 24 overlap is large, less light is emitted from the exit opening 31, and the aperture becomes larger.
- the cam member 40 is provided to be rotatable around the center of the entrance opening 41 relative to the case member 30.
- the cam member 40 is provided to be rotatable around the optical axis that passes through the entrance opening 41.
- a sector-shaped gear 42 that engages with the stepping motor 122 is fixed to part of the outer periphery of the cam member 40. When the stepping motor 122 operates, the sector-shaped gear 42 is sent relative to the case member 30, and thus the cam member 40 rotates.
- the cam member 40 engages with the multiple blade substrates 24 via the operating axis V1.
- the cam member 40 has multiple cam grooves 43 formed along the circumferential direction of the entrance opening 41.
- the cam grooves 43 are grooves that extend in a direction intersecting the rotation direction of the cam member 40.
- An operating pin 21 provided on each blade substrate 24 contacts the inside of each cam groove 43. Therefore, when the cam member 40 rotates, the operating pin 21 moves along the cam groove 43 and rotates around the rotation axis V2.
- the rotation of the operating pin 21 in response to the rotation of the cam member 40 allows the multiple blade substrates 24 to rotate so as to change the amount of shielding of the exit opening 31. In other words, the multiple blade substrates 24 rotate so as to change the opening diameter of the opening 25.
- the stepping motor 122 has a gear 51 and a slip clutch mechanism 52.
- the gear 51 is a member that rotates in a forward or reverse direction when the stepping motor 122 operates.
- the gear 51 is engaged with the sector gear 42 of the cam member 40 via the slip clutch mechanism 52. With this structure, when the gear 51 rotates, the cam member 40 rotates.
- the light amount adjustment device 121 can adjust the amount of light passing through.
- FIG. 5A is a plan view showing the blade substrate 24 alone.
- FIG. 5B is a side view of the blade substrate 24 as seen from the arrow L shown in FIG. 5A.
- the blade substrate 24 is a plate-shaped member bent in the thickness direction K. Therefore, the blade substrate 24 has multiple regions with different heights in the thickness direction K.
- multiple blade substrates 24 have a common shape. Note that multiple blade substrates 24 may have different shapes.
- the blade substrate 24 has a first region R1 and a second region R2 located closer to the tip than the first region R1.
- the first region R1 is a region on the base end side of the blade substrate 24.
- the first region R1 is a region of the blade substrate 24 adjacent to the rotation pin 32. More specifically, the first region R1 is formed with a pin opening 22 into which the rotation pin 32 is inserted. In this embodiment, the first region R1 is further formed with an actuation pin 21.
- the second region R2 is adjacent to the first region R1 and is located closer to the tip than the first region R1.
- the second region R2 has a third region R3 and a fourth region R4 located closer to the tip than the third region R3.
- the third region R3 is adjacent to the first region R1.
- the fourth region R4 is adjacent to the third region R3 and forms the tip of the blade substrate 24.
- the tip end of the blade substrate 24 is narrower than the base end of the blade substrate 24. Therefore, the fourth region R4 has a triangular shape that is pointed toward the tip end.
- the blade substrate 24 in each of the regions R1, R3, and R4 has a different height in the thickness direction K.
- the upper surface 24A of the blade substrate 24 is the surface that faces the cam member 40
- the lower surface 24B of the blade substrate 24 is the surface that faces the case member 30.
- the lower surface 24B of the blade substrate 24 in the second region R2 is formed at a position higher in the thickness direction K than the upper surface 24A of the blade substrate 24 in the first region R1. In other words, a first step is formed between the second region R2 and the first region R1.
- the height t1 of the first step will be explained.
- the height of the step is the difference in height of the underside 24B of the regions before and after the step.
- the blade substrate 24 in the first region R1 has a uniform thickness ta
- the blade substrate 24 in the second region R2 has a uniform thickness tb.
- the blade substrate 24 in the first region R1 is substantially flat. In this state, the height t1 of the first step is a value greater than the thickness ta of the underside 24B in the first region R1.
- the thicknesses ta and tb are the same, for example, 0.5 mm.
- the thicknesses ta and tb may include errors due to processing accuracy, etc., or may be approximately constant.
- the lower surface 24B of the blade substrate 24 in the fourth region R4 is formed at a position higher in the thickness direction K than the upper surface 24A of the blade substrate 24 in the third region R3.
- a second step is formed between the fourth region R4 and the third region R3.
- the height t2 of the second step will now be described.
- the blade substrate 24 in regions R3 and R4 is approximately flat.
- the height t2 of the second step is greater than the thickness tb of the height t1 of the first step corresponding to the lower surface 24B in the third region R3.
- the height t2 of the second step is greater than the height t1+tb obtained by adding the thickness tb to the height t1 of the first step, relative to the lower surface 24B in the first region R1.
- the height relationships can be calculated using the following formulas (1) and (2).
- the blade substrate 24 is formed by performing bending processing in accordance with the above-mentioned height relationship.
- the boundary line 23 between the second region R2 and the first region R1 extends between a first end 23A and a second end 23B.
- the first end 23A is formed on the inner edge of the blade substrate 24 facing the outlet opening 31.
- the second end 23B is formed on the outer edge of the blade substrate 24 away from the outlet opening 31.
- the first end 23A is located closer to the tip than the second end 23B. This structure ensures a wide inner first region R1, making it easier for other blade substrates 24 to overlap the first region R1 from the inside.
- the boundary line 23 may extend in a curved shape so as to widen the first region R1. With this structure, the first region R1 can be made even wider than when the boundary line 23 is a straight line.
- FIG. 5C is a schematic diagram showing two blade substrates 24, 94.
- the blade substrate 24 overlaps the adjacent blade substrate 94. More specifically, the third region R3 in the blade substrate 24 overlaps with the first region R11 in the blade substrate 94, and the fourth region R4 in the blade substrate 24 overlaps with the third region R13 in the blade substrate 94. Meanwhile, the fourth region R4 in the blade substrate 24 and the fourth region R14 in the blade substrate 94 are exposed.
- the lower surface 24B of the blade substrate 24 in the third region R3 and the fourth region R4 is higher than the upper surface 94A of the blade substrate 94 in the first region R11 and the third region R13, respectively, so that the blade substrate 24 can avoid interference with the blade substrate 94.
- FIG. 6A is a schematic diagram of a conventional light amount adjustment device.
- FIG. 6B is a schematic diagram of the light amount adjustment device 121 of the present disclosure.
- conventional blade substrate 74 is formed from a flat thin plate. Because the blade substrate 74 is thin, even when it is overlapped with another blade substrate 74, the inclination of the blade substrate 74 is suppressed, and therefore the inclination of the actuating pin 71 can be suppressed. On the other hand, if the blade substrate 74 is made thicker in this configuration, the inclination of the blade substrate 74 and the actuating pin 71 becomes large when they are overlapped, causing the actuating pin 71 to gall with the cam groove 93, resulting in malfunction. For this reason, it is difficult to adopt a blade substrate thicker than 0.1 mm in this configuration.
- interference between the blade substrates 24 can be avoided by providing an appropriate clearance through bending.
- This structure can suppress the inclination of the blade substrate 24, and the operating pin 21 can move along the cam groove 43.
- FIG. 7 is a perspective view showing a partial cross section of the light intensity adjustment device 121. As shown in FIG. 7, each blade substrate 24 has regions R1, R3, and R4 that operate at different heights, so that the blade substrates 24 overlap while avoiding interference with each other.
- the thickness of the blade substrate 24 may be the conventional thickness of 0.1 mm or less, or it may be thicker.
- the thermal conductivity of the blade substrate 24 can be improved. Also, a material with a thickness limit can be used for the blade substrate 24.
- the material of the blade substrate 24 will now be described in more detail.
- the blade substrate 24 is formed from a material that has light reflecting properties rather than light absorbing properties. Such a material makes it possible to suppress deformation of the blade substrate 24 even when strong light from the light source is guided to the light intensity adjustment device 121 and the blade substrate 24 receives some of the strong light.
- the blade substrate 24 is formed from a material that has excellent light resistance, thermal conductivity, and heat dissipation properties.
- the blade substrate 24 may be formed from aluminum, copper, or the like.
- the blade substrate 24 is an aluminum material having a thickness of 0.4 mm or more (e.g., 0.5 mm).
- one surface of the blade substrate 24, i.e., the incident surface may exhibit light diffuse reflection characteristics.
- Light diffuse reflection characteristics are such that the reflected light does not have the light density necessary to become a heat source after being reflected to the surroundings.
- Light diffuse reflection characteristics can be achieved, for example, by surface treatments such as matte finish or embossing.
- the case member 30 holds the cam member 40.
- the case member 30 has a side wall 30C, and a groove 36 is formed around the entire circumference of the side wall 30C.
- a holding member 37 is provided at the top of the groove 36, facing the groove 36 in the thickness direction K.
- the cam member 40 is disposed in the groove 36, and is sandwiched between the side wall 30C of the case member 30 and the holding member 37. Therefore, the case member 30 and the cam member 40 form a housing that houses the blade substrate 24.
- the opening area of the outlet opening 31 increases in the thickness direction K from the cam member 40 toward the case member 30.
- the side surface 30D that forms the outlet opening 31 has a tapered shape that widens in the direction away from the cam member 40.
- FIG. 8 shows an example of a light source image 161 formed in a relay system. As shown in FIG. 8, even if the light source image 161 is formed discretely and generates heat by locally concentrating light, the use of the above-mentioned materials or surface treatments can prevent burning of the blade substrate 24.
- Figures 9A and 9B are views showing the blade substrate 24 of the light amount adjustment device 121 in the storage position.
- Figures 10A and 10B are views showing the blade substrate 24 of the light amount adjustment device 121 in the aperture position.
- the second region R2 is shown as a region having a constant height.
- Figures 9A and 10A show the cam member 40, while Figures 9B and 10B omit the cam member 40.
- each blade substrate 24 when the blade substrate 24 is in the storage position, the inlet opening 41 and the outlet opening 31 are in full communication.
- the blade substrate 24 is completely housed between the cam member 40 and the case member 30.
- the actuation pin 21 of each blade substrate 24 is located at one end of the cam groove 43.
- the second region R2 of each of the multiple blade substrates 24 in the storage position, partially overlaps with the first region R1 of the adjacent other blade substrates 24.
- rotation of the cam member 40 causes the actuation pin 21 on each blade substrate 24 to move from one end of the cam groove 43 to the other end.
- the blade substrate 24 protrudes from the space between the cam member 40 and the case member 30 toward the center of the entrance opening 41.
- the blade substrate 24 is then positioned at the diaphragm position and blocks a portion of the entrance opening 41 and the exit opening 31.
- the second region R2 of each of the plurality of blade substrates 24 partially overlaps with the first region R1 of the other adjacent blade substrate 24.
- the tip of each blade substrate 24 is closer to the boundary line 23 of the adjacent blade substrate 24 than at the storage position.
- the blade substrate 24 may take any position between the storage position and the aperture position by stopping the stepping motor 122 midway.
- the light amount adjusting device 121 according to the present embodiment can provide the following effects.
- the light amount adjustment device 121 includes a plurality of blade substrates 24, a case member 30 (first member), and a cam member 40 (second member).
- the plurality of blade substrates 24 are each provided rotatably about a rotation axis V2 and an operating axis V1.
- the case member 30 forms an outlet opening 31, determines the position of the rotation axis V2 along the circumferential direction of the outlet opening 31, and engages with the base end side of the plurality of blade substrates 24 via the rotation axis.
- the cam member 40 sandwiches the plurality of blade substrates 24 between itself and the case member 30, forms an inlet opening 41 that communicates with the outlet opening 31, and engages with the plurality of blade substrates via the operating axis V1.
- the plurality of blade substrates 24 are rotatable between a storage position and a diaphragm position in which the amount of shading of the outlet opening 31 is greater than that in the storage position in response to the rotation of the cam member 40.
- the blade substrate 24 has a first region R1 and a second region R2 located on the tip side of the first region R1.
- the lower surface 24B of the blade substrate 24 in the second region R2 is formed at a position higher in the thickness direction K than the upper surface 24A of the blade substrate 24 in the first region R1.
- the second region R2 of each of the multiple blade substrates 24 partially overlaps with the first region R1 of the adjacent other blade substrates 24, at least at the narrowing position.
- the blade substrate 24 can rotate even when the first region R1 of one blade substrate 24 and the second region R2 of an adjacent blade substrate 24 overlap each other.
- the thicknesses ta and tb can be freely designed. Therefore, by increasing the thicknesses ta and tb, heat generation and burning of the blade substrate 24 can be suppressed.
- the second region R2 has a third region R3 and a fourth region R4 located further towards the tip side than the third region R3.
- the lower surface 24B of the blade substrate 24 in the fourth region R4 is formed at a position higher in the thickness direction K than the upper surface 24A of the blade substrate 24 in the third region R3.
- the fourth region R4 of each of the multiple blade substrates 24 partially overlaps with the third region R3 of another adjacent blade substrate 24.
- This configuration allows the third region R3 of one blade substrate 24 and the fourth region R4 of an adjacent blade substrate 24 to overlap with each other. This allows adjacent blade substrates 24 to overlap over a wider area, allowing for a larger aperture.
- the blade substrate 24 in the first region R1 and the blade substrate 24 in the second region R2 have uniform thicknesses ta and tb.
- the blade substrate 24 can be easily formed from a single plate member.
- the boundary line 23 between the first region R1 and the second region R2 extends between a first end 23A at the inner edge of the blade substrate 24 facing the exit opening 31 and a second end 23B at the outer edge away from the exit opening 31.
- the first end 23A is located on the tip side of the second end 23B.
- This configuration allows a larger area to be secured on the inside where other blade substrates 24 overlap, compared to when the boundary line 23 is formed in the opposite direction. This allows adjacent blade substrates 24 to overlap over a larger area, allowing for a larger aperture.
- the multiple blade substrates 24 have a common shape.
- This configuration makes it easier to design the light intensity adjustment device 121.
- the blade substrate 24 is made of aluminum and has a thickness of 0.4 mm or more.
- the thickness can be increased to prevent burning and deformation of the blade substrate 24.
- the use of aluminum material can improve the heat dissipation and thermal conductivity of the blade substrate 24. This further prevents heat generation and burning of the blade substrate 24.
- one surface of the blade substrate 24 exhibits light diffuse reflection characteristics.
- This configuration prevents one side of the blade substrate 24 from becoming a heat source. This further prevents the blade substrate 24 from generating heat or burning.
- the opening area of the outlet opening 31 increases in the thickness direction K from the cam member 40 toward the case member 30.
- This configuration can enhance the emission of light.
- the projection type image display device 100 is provided with a light intensity adjustment device 121 at or near the pupil position on the optical path of the illumination light.
- the light amount adjustment device 121 can adjust both the contrast and brightness of the image.
- the incident surface of the blade substrate 24 in the optical path exhibits light diffuse reflection characteristics.
- This configuration prevents the incident surface, which receives more light, from becoming a heat source. This further prevents the blade substrate 24 from generating heat or burning.
- the light amount adjustment device 121 includes the stepping motor 122
- the present invention is not limited to this.
- the light amount adjustment device 121 may be operated manually.
- the actuating pin 21 is formed in the first region R1 , but this is not limiting.
- the actuating pin 21 may be formed in another region. It is sufficient that the actuating pin 21 is formed in a region other than a region that interferes with other blade substrates 24.
- the actuating pin may be formed in the cam member 40, and an opening corresponding to the actuating pin may be formed in the blade substrate 24.
- the thicknesses ta and tb are uniform has been described, but the present invention is not limited to this.
- the thicknesses of the blade substrate 24 in regions R1 and R3 may be different as long as they satisfy the above-mentioned formulas (1) and (2).
- the thickness of the fourth region R4 may be any thickness since other regions do not overlap with the fourth region R4.
- the blade substrate 24 can be easily formed by bending a single plate.
- the wing substrate 24 forms three regions R1, R3, and R4 with different heights, but this is not limiting.
- the wing substrate 24 may have other regions different from regions R1, R3, and R4.
- the second region R2 may have a constant height.
- the rotation axis V2 may be provided on the blade substrate 24.
- FIG. 11 is a perspective view of the blade substrate 224 including the support region R5.
- the blade substrate 224 has the support region R5 in addition to the first region R1 and the second region R2.
- the support region R5 is provided in a range that at least partially overlaps with the cam member 40 in the thickness direction K between the storage position and the throttling position, and is a region that can contact the cam member 40. In other words, the support region R5 can contact the cam member 40 regardless of the posture of the blade substrate 224.
- the support region R5 may be formed facing the outer edge on the blade substrate 224.
- FIG. 12 is a perspective view showing a partial cross section of the light amount adjustment device 221.
- the height of the support region R5 is greater than the height of the first region R1.
- the height of the support region R5 may be greater than the height of the third region R3.
- the support region R5 has approximately the same height as the fourth region R4.
- the upper surface 224A of the blade substrate 224 in the support region R5 can come into contact with the cam member 40.
- the blade substrate 224 can be prevented from floating away from the cam member 40 or the case member 30, causing it to rattle.
- the blade substrate 224 can be prevented from coming off from between the cam member 40 and the case member 30.
- the support region R5 may be formed by a member that is separate from the blade substrate 224. This configuration makes it easier to process the blade substrate 224.
- FIG. 13 is a perspective view of a blade substrate 324 having an actuation pin 321.
- the blade substrate 324 has a stepped actuation pin 321 instead of the actuation pin 21 of the blade substrate 324.
- the stepped actuation pin 321 defines the actuation axis V1 and is fixed integrally to the blade substrate 324.
- the stepped actuation pin 321 has a small diameter portion 322 at the tip and a thick portion 325 at the base.
- the diameter of the small diameter portion 322 is smaller than the cam groove 43, and the diameter of the thick portion 325 is larger than the cam groove 43.
- An intermediate surface 323 that faces the cam member 40 is provided between the small diameter portion 322 at the tip and the thick portion 325.
- the height of the intermediate surface 323 is greater than the height of the first region R1.
- the height of the intermediate surface 323 may be greater than the height of the third region R3. In this embodiment, the intermediate surface 323 has approximately the same height as the fourth region R4.
- the intermediate surface 323 is a surface that can come into contact with the cam member 40 around the cam groove 43. There may be a gap between the intermediate surface 323 and the cam member 40.
- the intermediate surface 323 comes into contact with the cam member 40, which prevents the blade substrate 324 from floating up and rattling from the cam member 40 and the case member 30. Furthermore, the blade substrate 324 is prevented from coming off from between the cam member 40 and the case member 30.
- FIG. 3 14A and 14B are perspective views of a blade substrate 424 equipped with an actuating roller 421.
- the blade substrate 424 has an actuating roller 421 arranged around an actuating pin 21.
- the actuating roller 421 has an upper surface 421A having a height greater than the height of the first region R1.
- the upper surface 421A may have the same height as the fourth region R4.
- the actuating roller 421 is spaced apart from the surface of the blade substrate 424 to avoid interference between the actuating roller 421 and other blade substrates 424.
- FIG. 15 is a cross-sectional view showing an application example of the configuration of the actuating pin 21 equipped with an actuating roller 421.
- the actuating pin with seat 422 has a seat 423 at the portion that contacts the surface of the blade substrate 424, and holds the roller 427.
- the upper surface 427A of the roller 427 the same height as the upper surface 421A of the actuating roller 421, it is possible to replace the configuration of FIG. 14A and FIG. 14B.
- 16A and 16B are diagrams showing a wing substrate 524 having a support region R5.
- the wing substrate 524 has a first region R1, a second region R2, and a support region R5.
- the second region R2 has a substantially constant height.
- the support region R5 may have a height equal to or greater than the first region R1 and may have substantially the same height as the second region R2.
- a stepped actuating pin 321 or an actuating pin 21 equipped with an actuating roller 421 may be used instead of the support region R5.
- the intermediate surface 323 and the upper surface 421A may have a height equal to or greater than that of the first region R1 and may have approximately the same height as that of the second region R2.
- FIGS. 17A and 17B are diagrams showing a blade substrate 624 having a rotating pin 632.
- the rotating pin 632 may be provided on the blade substrate 624 instead of the case member 30.
- an opening corresponding to the rotating pin 632 is provided on the case member 30.
- Embodiment 2 A light amount adjustment device according to a second embodiment of the present disclosure will be described.
- differences from the first embodiment will be mainly described.
- the same reference numerals will be used to describe configurations that are the same as or similar to those in the first embodiment.
- descriptions that overlap with those in the first embodiment will be omitted.
- FIG. 18A and 18B are schematic diagrams of a light amount adjustment device 721 according to a second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 18A shows the light amount adjustment device 721 in the stored position
- FIG. 18B shows the light amount adjustment device 721 in the aperture position.
- the structure of the cam member 740 differs from embodiment 1.
- the cam member 740 forms a storage hole 745 that communicates with the inlet opening 41 in a range that corresponds to the fourth region R4 of the blade substrate 24 in the storage position.
- the storage hole 745 may be formed in a range larger than the fourth region R4 so that the fourth region R4 is exposed throughout its entirety.
- the blade substrate 24 in the fourth region R4 does not overlap with the cam member 740 at the storage position, the throttle position, or any position between them.
- This configuration makes it possible to avoid interference between the blade substrate 24 and the cam member 740 in the fourth region R4. This makes it possible to suppress wear of the blade substrate 24 and the cam member 40 in the fourth region R4 due to repeated use.
- the storage hole 745 may be formed in the range corresponding to the second region R2 of the blade substrate 24 in the storage position, i.e., in the third region R3 and the fourth region R4.
- the light amount adjustment device in the first aspect includes a plurality of blade substrates each rotatably provided on a rotation shaft and an actuation shaft, a first member that forms a first central opening, determines the position of the rotation shaft along the circumferential direction of the first central opening, and engages with the base end side of the plurality of blade substrates via the rotation shaft, and a second member that sandwiches the plurality of blade substrates between the first member, forms a second central opening that communicates with the first central opening, and engages with the plurality of blade substrates via the actuation shaft, and the plurality of blade substrates are rotatable between a storage position and a diaphragm position in which the amount of shading of the first central opening is greater than that in the storage position in response to the rotation of the second member, the blade substrates have a first region and a second region located on the tip side of the first region, and the lower surface of the blade substrate in the second region is formed at a position higher in the thickness direction than the upper surface of the blade substrate in the
- the second aspect of the light intensity adjustment device is the light intensity adjustment device of the first aspect, which has a third region and a fourth region located further toward the tip side than the third region, and the lower surface of the blade substrate in the fourth region is formed at a position higher in the thickness direction than the upper surface of the blade substrate in the third region, and when viewed in the thickness direction, at least at the aperture position, the fourth region of each of the multiple blade substrates partially overlaps with the third region of another adjacent blade substrate.
- the blade substrate in the first region and the blade substrate in the second region have a uniform thickness.
- the boundary between the first and second regions extends between a first end at an inner edge of the blade substrate facing the first central opening and a second end at an outer edge away from the first central opening, and the first end is located on the tip side of the second end.
- the multiple blade substrates have a common shape.
- the blade substrate is provided in a range that at least partially overlaps with the second member in the thickness direction between the storage position and the aperture position, forming a support region that can come into contact with the second member, and the height of the support region is greater than the height of the first region.
- the member forming the support area and the blade substrate are separate members in the light intensity adjustment device in the sixth embodiment.
- the actuation pin that defines the actuation axis is fixed integrally to the blade base plate and has an intermediate surface that is higher than the height of the first region.
- the blade substrate is provided in a range between the storage position and the diaphragm position in which it at least partially overlaps with the second member in the thickness direction, forming a support region that can come into contact with the second member, and the height of the support region is greater than the height of the third region.
- the member forming the support area and the blade substrate are separate members in the light intensity adjustment device in the ninth aspect.
- the actuation pin that defines the actuation axis is fixed integrally to the blade base plate and has an intermediate surface that is higher than the height of the third region.
- the blade substrate is made of aluminum material having a thickness of 0.4 mm or more.
- one surface of the blade substrate exhibits light diffuse reflection characteristics.
- the opening area of the first central opening increases in the thickness direction from the second member toward the first member.
- the second member forms a storage hole that communicates with the second central opening in a range that corresponds to the second region of the blade substrate in the storage position.
- the projection type image display device in the 16th aspect has a light amount adjustment device in any one of the first to fifteenth aspects at or near the pupil position on the optical path of the illumination light.
- the incident surface of the blade substrate exhibits optical diffuse reflection characteristics.
- This disclosure can be used in aperture mechanisms and projection-type image display devices and projection-type video display devices that use the same.
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Abstract
本開示に係る光量調節装置は、回転軸と作動軸とで回転可能に設けられた複数の羽根基板と、第1中心開口を形成し、周方向に沿って回転軸の位置を規定する第1の部材と、第1の部材との間で複数の羽根基板を挟み、第1中心開口と連通する第2中心開口を形成し、作動軸を介して複数の羽根基板と係合する第2の部材と、を備え、複数の羽根基板は、第1中心開口の遮蔽量を変更するように回転可能であり、複数の羽根基板のそれぞれは、第1の領域と、第1の領域よりも先端側に位置する第2の領域とを有し、第2の領域における羽根基板の下面は、第1の領域における羽根基板の上面より、厚さ方向に高い位置に形成され、厚さ方向から見ると、少なくとも絞り位置において、複数の羽根基板のそれぞれの第2の領域は、複数の羽根基板の中の隣接する他の羽根基板の第1の領域と部分的に重なる。
Description
本開示は、光量調節装置と、光量調節装置を備える投写型画像表示装置に関する。
投写型画像表示装置は、光源からの強力な照明光を、液晶などの画像表示素子に当てて、画像表示素子に表示される小さな画像を投写レンズで拡大投射する。
画像によって、求められるコントラスト及び明るさが異なる。そのため、投写系のFナンバーを調節することが求められている。Fナンバーを大きくすると、光の広がりが抑えられ、コントラストを大きくすることができる。一方で、Fナンバーを小さくすると、画像を明るくすることができる。
Fナンバーを調節する機構として、光量調節用の羽根を有し、羽根の動きによって開口径を変えて透過する光量を調節し、Fナンバーを調節する光量調節装置が挙げられる。
このような光量調節装置として、例えば、特許文献1及び特許文献2の発明が提案されている。特許文献1では、照明光学系において、2枚の可動の羽根を有する光量調節装置が開示されている。特許文献2では、4枚の可動の羽根をカムで動かす光量調節装置を開示されている。
しかしながら、Fナンバーを大きくした場合、より多くの光が光量調節装置の羽根に当たり、照明光によって羽根が発熱する。この場合、羽根の焼け、変形や破損が懸念される。
特許文献1では、羽根自体の位置や発熱については述べられていない。
特許文献2では、遮光による発熱については、羽根自体の発熱や焼けに関する対応は触れられていない。
そこで、本開示の目的は、前記課題を解決することにあって、羽根の発熱や焼けを抑制する光量調節装置を提供することにある。
本開示の一態様の光量調節装置は、それぞれ回転軸と作動軸とで回転可能に設けられた複数の羽根基板と、第1中心開口を形成し、第1中心開口の周方向に沿って回転軸の位置を規定し、回転軸を介して複数の羽根基板の基端側と係合する第1の部材と、第1の部材との間で複数の羽根基板を挟み、第1中心開口と連通する第2中心開口を形成し、作動軸を介して複数の羽根基板と係合する第2の部材と、を備え、複数の羽根基板は、第2の部材の回転に応じて、収容位置と、収容位置より第1中心開口の遮蔽量が大きい絞り位置との間で回転可能であり、複数の羽根基板のそれぞれは、第1の領域と、第1の領域よりも先端側に位置する第2の領域とを有し、第2の領域における羽根基板の下面は、第1の領域における羽根基板の上面より、厚さ方向に高い位置に形成され、厚さ方向から見ると、少なくとも絞り位置において、複数の羽根基板のそれぞれの第2の領域は、複数の羽根基板の中の、隣接する他の羽根基板の第1の領域と部分的に重なる。
本開示の一態様の投写型画像表示装置は、光量調節装置を、照明光の光路上において瞳位置またはその近傍に備える。
本開示によれば、羽根の発熱や焼けを抑制する光量調節装置を提供できる。
(本開示の基礎となった知見等)
投写型画像表示装置または投写型映像表示装置の光源は、寿命、環境問題の点から従来の放電ランプからレーザへと移行しつつある。レーザは光の広がりが小さく、多数のレーザを合成して高出力化が可能である。比較的広がりの小さいレーザ光源を用いて、従来よりも平行光に近い照明光、言い換えればFナンバーの大きい照明光を画像表示パネルに効率よく導くことが可能となった。これにより、投写レンズを経て拡大表示される画像は、画像表示パネルまでの光路上の迷光も減ることでコントラストは一定の値が得られているが、画像観賞用としてはさらに高い値が求められている。
投写型画像表示装置または投写型映像表示装置の光源は、寿命、環境問題の点から従来の放電ランプからレーザへと移行しつつある。レーザは光の広がりが小さく、多数のレーザを合成して高出力化が可能である。比較的広がりの小さいレーザ光源を用いて、従来よりも平行光に近い照明光、言い換えればFナンバーの大きい照明光を画像表示パネルに効率よく導くことが可能となった。これにより、投写レンズを経て拡大表示される画像は、画像表示パネルまでの光路上の迷光も減ることでコントラストは一定の値が得られているが、画像観賞用としてはさらに高い値が求められている。
このような背景から、レーザ光源の明るさを変調して画像の明るさを変えて見かけのコントラストを変える技術が一般的に導入されている。しかし、この方式はでは、画像全体の明るさを同時に変えるため、例えば白画面内に黒い面積を表示したパターンにおいて、黒い面積と周囲の白の明るさ比を示すウインドウコントラストを改善できなかった。そこで、本発明者らは、ウインドウコントラストを向上させるため、光量調節装置の導入を検討した。
投写型画像表示装置において光量調節装置を採用すると、レーザ光源の高出力化によって、光量調節装置は強力な照明光を受ける。照明光によって光量調節装置の羽根が発熱し、羽根の焼け、変形や破損が懸念される。一方で、本発明者らは、羽根の構造を変更することで、羽根の発熱を抑制できることを発見した。
そこで、本発明者らは、羽根の構造の設計自由度を向上させることで、ウインドウコントラストを向上させることが可能な方式において、強力な照明光を受けても信頼性を損なわない光量調節装置を考案し、本開示に至った。
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
(実施の形態1)
[1-1. 投写型画像表示装置の構成]
図1は、実施の形態1に係る投写型画像表示装置100の一例を示す概略構成図である。図1に示すように、投写型画像表示装置100は、光源装置200と、照明光学系300と、を備える。投写型画像表示装置100は、画像及び映像を表示する機能を有する。
[1-1. 投写型画像表示装置の構成]
図1は、実施の形態1に係る投写型画像表示装置100の一例を示す概略構成図である。図1に示すように、投写型画像表示装置100は、光源装置200と、照明光学系300と、を備える。投写型画像表示装置100は、画像及び映像を表示する機能を有する。
光源装置200は、レーザダイオードユニット101a,101b、部分反射ミラー102、レンズ103,108,110,112,113、ミラー104,109,114、拡散板105,115、コンデンサレンズ106,116,117、ダイクロイックミラー107、蛍光体ホイール118、およびモータ119を備える。
照明光学系300は、ロッドインテグレータ111、リレーレンズ120,123、ミラー124、フィールドレンズ125、全反射プリズム126、カラープリズムユニット131、画像形成素子(DMD:Digital Mirror Device)137R,137G,137Bおよび投写レンズ138を備える。
なお、ここで示す光源装置200及び照明光学系300の構成は例示であって、上記の要素に限定されない。
まず、光源装置200について説明する。
光源装置200において、レーザダイオードユニット101a,101bは光源として用いられる。レーザダイオードユニット101a,101bは、例えば、456nmを中心波長とした青色の光を出射する。
図2A、図2Bは、それぞれ、レーザダイオードユニットの101a,101bの一例の模式図である。図2A、図2Bに示すように、3つのレーザ光源10A、10B、10Cを備える。3つのレーザ光源10A、10B、10Cは、それぞれ、複数の青色レーザダイオード(図示なし)と、複数の青色レーザダイオードの出射面側に配置される複数のコリメートレンズ11と、を有する。複数のコリメートレンズ11は、複数の青色レーザダイオードの出射する光の光軸上に配置されている。
図1に戻って、レーザダイオードユニット101a,101bを出射した光は、部分反射ミラー102に入射する。部分反射ミラー102は、部分的に青波長の光を一定量反射する特性を持つミラーである。
部分反射ミラー102において、+X方向に出射された青色光(点線)は、レンズ103で集光され、ミラー104で反射された後、拡散板105に集光される。拡散板105に集光された青色光はコンデンサレンズ106に入射し、略平行光となってダイクロイックミラー107に入射する。ダイクロイックミラー107は青色光を透過し、それ以外の色光を反射する特性を有する。ダイクロイックミラー107を透過した青色光はレンズ108、ミラー109及びレンズ110を通過し、照明光学系300のロッドインテグレータ111の入射面に集光される。
部分反射ミラー102において、+Y方向に出射された青色光(実線)は、ミラー114を挟んでアフォーカル系を構成するレンズ112,113で収束され、拡散板115に入射する。青色光は、拡散板115で拡散された後、ダイクロイックミラー107を透過する。ダイクロイックミラー107を透過した青色光は、コンデンサレンズ116,117を通過し、蛍光体ホイール118に入射する。
蛍光体ホイール118は、蛍光体層が設けられて構成される。蛍光体ホイール118は、モータ119を有し、モータ119によって回転する。蛍光体層は、例えば、青色光により励起され、緑色および赤色の波長成分を含む黄色光を発光するYAG蛍光体が塗布されて形成される。蛍光体ホイール118の蛍光体層で略結像された光は、黄色の光となって反射する。
蛍光体ホイール118で反射された黄色光(蛍光光)は、コンデンサレンズ117,116を通過し、ダイクロイックミラー107に入射する。黄色光は、ダイクロイックミラー107で反射され、青色光と同様にレンズ108、ミラー109、レンズ110を通過し、照明光学系300のロッドインテグレータ111の入射面に集光される。
光源装置200においては、青色光と黄色光とがロッドインテグレータ111の入射面に集光される際に、青色光と黄色光(蛍光光)が重畳し、白色光が形成される。
次に、照明光学系300について説明する。
照明光学系300において、ロッドインテグレータ111は、ガラスなどの透明部材により構成される。ロッドインテグレータ111は、入射する光を内部で複数回反射させることにより、強度分布を均一化した光を生成する。ロッドインテグレータ111は、中実のロッドであってもよく、または、内壁がミラー面により構成される中空のロッドであってもよい。
ロッドインテグレータ111からの出射光(白色光)は、リレーレンズ120、123を通過し、折り返しミラー124で反射された後、フィールドレンズ125を通過し、全反射プリズム126に入射する。
2つのリレーレンズ120、123の間には、本開示に係る光量調節装置の一例として、中央に可変開口を有する光量調節装置121が配置される。光量調節装置121は、絞りユニットと称されてもよい。光量調節装置121の位置はリレー系の瞳位置(リレーレンズ120で構成される光源像位置)である。光量調節装置121の位置は、瞳位置の近傍であってもよい。光量調節装置121の位置は、後述の図8に示すように、光分布がスポットを形成していることが認識できる範囲であれば、瞳位置に対して光軸上の前後方向にずれてもよい。光量調節装置121において、光量調節装置121を透過する光量を決めるように開口径が設定されている。光量調節装置121は、開口径を変更するように操作するステッピングモータ122を有する。
全反射プリズム126は、入射した白色光を内部全反射させて、カラープリズムユニット131に向けて出射する。具体的には、全反射プリズム126に入射した光は、第1面129で全反射された後、第2面130を通過してカラープリズムユニット131に入射する。
カラープリズムユニット131は、第1のプリズム133と、第2のプリズム135と、第3のプリズム136と、を備える。第1のプリズム133は、青色光を反射する特性を備えた第1ダイクロイックミラー面132を有し、第2のプリズム135は、赤色光を反射する特性を備えた第2ダイクロイックミラー面134を有する。
各プリズムの端面には、画像形成素子(DMD)137R,137G,137Bが配置されている。DMD137R,137G,137Bは、2次元的に配置され、それぞれ1画素に相当する複数の微小ミラーを有する。外部信号に合わせて、微小ミラーの角度を変更することにより、DMD137R,137G,137Bで反射した光を、投写レンズ138に向けるか否かを切り替える。投写レンズ138に向けられた光は、全反射プリズム126を透過して投写レンズ138に入射し、スクリーンに照射される。
[1-2.光量調節装置の構成]
光量調節装置121の構成を説明する。図3は光量調節装置121の斜視図である。図4は光量調節装置121の一部構成部品の説明のため分解した図である。
光量調節装置121の構成を説明する。図3は光量調節装置121の斜視図である。図4は光量調節装置121の一部構成部品の説明のため分解した図である。
図3及び図4に示すように、光量調節装置121は、複数の羽根基板24と、ケース部材30と、カム部材40と、ステッピングモータ122とを備える。
<羽根基板>
羽根基板24は、入射される光を遮蔽するための板状部材である。複数の羽根基板24は、中心に開口25を形成するように、互いに部分的に重なってリング状に配置される。羽根基板24の動作によって、開口25の開口径を変更することができる。そのため、光量調節装置121を通過する光量を制限することができる。
羽根基板24は、入射される光を遮蔽するための板状部材である。複数の羽根基板24は、中心に開口25を形成するように、互いに部分的に重なってリング状に配置される。羽根基板24の動作によって、開口25の開口径を変更することができる。そのため、光量調節装置121を通過する光量を制限することができる。
本実施の形態においては、光量調節装置121は、5枚の羽根基板24を有する。
羽根基板24は、ケース部材30と、カム部材40との間に挟まれて配置される。ケース部材30、羽根基板24及びカム部材40が並ぶ方向を厚み方向Kとする。
図4に示すように、複数の羽根基板24は、それぞれ回転軸V2と作動軸V1とで回転可能に設けられている。具体的には、作動軸V1は回転軸V2を中心として回転方向S1に回転し、これによって羽根基板24が回転軸V2を中心として正逆方向に回転する。それぞれの羽根基板24には、作動ピン21と、ピン開口22とが設けられている。作動ピン21は、カム部材40と係合し、作動軸V1を規定する部材である。ピン開口22には、ケース部材30の回転ピン(後述の回転ピン32)が挿入され、回転軸V2を規定する開口である。したがって、羽根基板24は、作動ピン21による回転方向S1の回転によって、ピン開口22を中心として回転することができる。
それぞれの羽根基板24は、段差によって分割された複数の領域(後述の領域R1~R3)を形成する。互いに隣接する羽根基板24は、異なる段差を有する領域において重なる。
<ケース部材>
ケース部材30は、回転軸V2を規定する部材である。ケース部材30は、回転軸V2を介して羽根基板24を回転可能に支持する。また、ケース部材30は、光が出射される第1中心開口(以降、出口開口31)を形成する。出口開口31は、ケース部材30の中心またはその付近に形成される。
ケース部材30は、回転軸V2を規定する部材である。ケース部材30は、回転軸V2を介して羽根基板24を回転可能に支持する。また、ケース部材30は、光が出射される第1中心開口(以降、出口開口31)を形成する。出口開口31は、ケース部材30の中心またはその付近に形成される。
ケース部材30は、出口開口31の周方向に沿って回転軸V2の位置を規定する。具体的には、ケース部材30は、羽根基板24に面する内側の主面30Aから、羽根基板24に向かって厚さ方向Kに突出した複数の回転ピン32を形成し、それぞれの回転ピン32が回転軸V2を規定する。
ケース部材30は、回転軸V2を介して羽根基板24の基端側と係合する。ケース部材30のそれぞれの回転ピン32が、それぞれの羽根基板24のピン開口22に挿入される。それぞれの羽根基板24は、回転ピン32を中心として回転する。
ケース部材30は、投写型画像表示装置100に対して固定されている。
本明細書にて、ある領域が他の領域より回転軸V2に近い場合、当該領域は他の領域より基端側に位置すると説明する。ある領域が他の領域より回転軸V2に遠い場合、当該領域は他の領域より先端側に位置すると説明する。より具体的には、「先端側に位置する」とは、羽根基板24上で、ある領域の一部が他の領域の全部よりも、回転軸V2から離れて位置することを意味する。「先端」とは、直線距離において回転軸V2から最も離れた羽根基板24の端部であってもよく、「基端」とは、直線距離において回転軸V2に最も近い羽根基板24の端部であってもよい。
<カム部材>
カム部材40は、作動軸V1を規定する部材である。カム部材40は、作動軸V1を介して羽根基板24を回転可能に支持する。また、カム部材40は、中心に光が入射される第2中心開口(以降、入口開口41)を形成する部材である。入口開口41は、カム部材40の中心またはその付近に形成される。入口開口41は、羽根基板24による開口25を介して出口開口31と連通し、開口25,31と併せて光を通過させる開口を形成する。入口開口41と羽根基板24とが重なる領域が大きいと、出口開口31から出射する光が少なくなり、絞りが大きくなる。
カム部材40は、作動軸V1を規定する部材である。カム部材40は、作動軸V1を介して羽根基板24を回転可能に支持する。また、カム部材40は、中心に光が入射される第2中心開口(以降、入口開口41)を形成する部材である。入口開口41は、カム部材40の中心またはその付近に形成される。入口開口41は、羽根基板24による開口25を介して出口開口31と連通し、開口25,31と併せて光を通過させる開口を形成する。入口開口41と羽根基板24とが重なる領域が大きいと、出口開口31から出射する光が少なくなり、絞りが大きくなる。
カム部材40は、ケース部材30に対して、入口開口41の中心周りで回転可能に設けられている。言い換えれば、カム部材40は、入口開口41を通過する光軸周りで回転可能に設けられている。具体的には、カム部材40の外周の一部に、ステッピングモータ122と嵌合する扇状ギヤ42が固定されている。ステッピングモータ122が動作すると、ケース部材30に対して扇状ギヤ42が送られて、したがってカム部材40が回転する。
カム部材40は、作動軸V1を介して複数の羽根基板24と係合する。カム部材40には、入口開口41の周方向に沿って、複数のカム溝43が形成される。カム溝43は、カム部材40の回転方向と交差する方向に延びる溝である。カム溝43のそれぞれの内側には、それぞれの羽根基板24に設けられた1つの作動ピン21が接している。そのため、カム部材40が回転することで、作動ピン21は、カム溝43に沿って移動し、回転軸V2を中心として回転する。カム部材40の回転に応じた作動ピン21の回転によって、複数の羽根基板24は、出口開口31の遮蔽量を変更するように回転可能である。言い換えれば、複数の羽根基板24は、開口25の開口径を変更するように回転する。
<ステッピングモータ>
ステッピングモータ122は、ギヤ51とスリップクラッチ機構52とを有する。ギヤ51は、ステッピングモータ122が動作すると、正逆方向に回転する部材である。ギヤ51は、スリップクラッチ機構52を介して、カム部材40の扇状ギヤ42と嵌合する。このような構造によって、ギヤ51が回転すると、カム部材40が回転する。
ステッピングモータ122は、ギヤ51とスリップクラッチ機構52とを有する。ギヤ51は、ステッピングモータ122が動作すると、正逆方向に回転する部材である。ギヤ51は、スリップクラッチ機構52を介して、カム部材40の扇状ギヤ42と嵌合する。このような構造によって、ギヤ51が回転すると、カム部材40が回転する。
光量調節装置121は、矢印Aに示す方向から光が入射する。矢印Aに沿って照射された光の一部が羽根基板24に当たると、開口25及び出口開口31を通過することが抑制される。開口25の開口径を調節することで、光量調節装置121は通過する光の光量を調節できる。
続いて、羽根基板24の構造について、詳細に説明する。
図5Aは、羽根基板24を単体で示した平面図である。図5Bは、図5Aに示す矢印Lから見た羽根基板24の側面図である。
図5A及び図5Bに示すように、羽根基板24は、厚み方向Kに曲げられた板状部材である。そのため、羽根基板24は、厚み方向Kに高さが異なる複数の領域を有する。
以下の説明では単体の羽根基板24について説明するが、本実施の形態において、複数の羽根基板24は、共通の形状を有する。なお、複数の羽根基板24は、互いに異なる形状を有してもよい。
図5A及び図5Bに示すように、羽根基板24は、第1の領域R1と、第1の領域R1よりも先端側に位置する第2の領域R2とを有する。
図5Aに示すように、第1の領域R1は、羽根基板24において基端側の領域である。本実施の形態においては、第1の領域R1は、回転ピン32に隣接した羽根基板24の領域である。より具体的には、第1の領域R1には、回転ピン32が挿入されるピン開口22が形成される。本実施の形態においては、第1の領域R1には、作動ピン21がさらに形成される。
第2の領域R2は、第1の領域R1に隣接し、第1の領域R1より先端側に位置する領域である。第2の領域R2は、第3の領域R3と、第3の領域R3より先端側に位置する第4の領域R4とを有する。第3の領域R3は、第1の領域R1に隣接する。第4の領域R4は、第3の領域R3に隣接し、羽根基板24の先端を形成する。
平面視において、羽根基板24の先端側の端部は、羽根基板24の基端側の端部に対して狭まっている。そのため、第4の領域R4は、先端側に向かって尖った三角形状を有する。
図5Bに示すように、それぞれの領域R1,R3,R4における羽根基板24は厚み方向Kに異なる高さを有する。ここで、羽根基板24の上面24Aはカム部材40に面する面であり、羽根基板24の下面24Bはケース部材30に面する面である。
第2の領域R2における羽根基板24の下面24Bは、第1の領域R1における羽根基板24の上面24Aより、厚さ方向Kに高い位置に形成される。言い換えれば、第2の領域R2と第1の領域R1との間には第1段差が形成される。
第1段差の高さt1について説明する。段差の高さとは、段差の前後の領域の下面24Bの高さの差である。第1の領域R1における羽根基板24は均一な厚さtaを有し、第2の領域R2における羽根基板24は均一な厚さtbを有する。また、第1の領域R1における羽根基板24は略平坦である。この状態において、第1段差の高さt1は、第1の領域R1における下面24Bに対して、厚さtaよりも大きい値である。
本実施の形態において、厚さta及び厚さtbは同一であって、例えば、0.5mmである。一方で、厚さta、tbは、加工精度等による誤差を含んでもよく、概ね一定であってもよい。
また、第4の領域R4における羽根基板24の下面24Bは、第3の領域R3における羽根基板24の上面24Aより、厚さ方向Kに高い位置に形成される。言い換えれば、第4の領域R4と第3の領域R3との間には第2段差が形成される。
第2段差の高さt2について説明する。領域R3,R4における羽根基板24は略平坦である。この状態において、第2段差の高さt2は、第3の領域R3における下面24Bに相当する第1段差の高さt1に対して、厚さtbよりも大きい値である。第2段差の高さt2は、第1の領域R1における下面24Bに対して、第1段差の高さt1に厚さtb加えた高さt1+tbよりも大きい値である。
高さ関係を整理すると以下の式(1)、式(2)のようになる。
t1>ta ・・・(1)
t2>t1+tb>ta+tb ・・・(2)
羽根基板24は、上述の高さ関係に応じた曲げ加工を加えて形成される。
t2>t1+tb>ta+tb ・・・(2)
羽根基板24は、上述の高さ関係に応じた曲げ加工を加えて形成される。
図5Aに戻ると、第2の領域R2と第1の領域R1との境界線23は、第1端23Aと第2端23Bとの間で延びる。第1端23Aは、出口開口31に面した羽根基板24の内側エッジに形成される。第2端23Bは出口開口31から離れた羽根基板24の外側エッジに形成される。第1端23Aは、第2端23Bよりも先端側に位置する。このような構造によって、内側の第1の領域R1を広く確保して、他の羽根基板24が内側から第1の領域R1に重なりやすくなる。
境界線23は、第1の領域R1を広げるように、曲線状に延びてもよい。このような構造によって、境界線23が直線である場合と比較して、第1の領域R1をさらに広く確保できる。
ここで、複数の羽根基板24の重なり方について説明する。
図5Cは、2枚の羽根基板24,94を示す模式図である。図5Cに示すように、羽根基板24は、隣接する羽根基板94に重なっている。より具体的には、羽根基板24における第3の領域R3と、羽根基板94における第1の領域R11とが重なり合って、羽根基板24における第4の領域R4と、羽根基板94における第3の領域R13とが重なり合っている。一方で、羽根基板24における第4の領域R4と、羽根基板94における第4の領域R14は露出している。第3の領域R3、第4の領域R4における羽根基板24の下面24Bが、それぞれ第1の領域R11、第3の領域R13における羽根基板94の上面94Aより高いため、羽根基板24は羽根基板94との干渉を回避できる。
本開示の効果をさらに明確にするように、本開示における光量調節装置121を従来技術と比較する。図6Aは、従来の光量調節装置の模式図である。図6Bは、本開示における光量調節装置121の模式図である。
図6Aに示すように、従来の羽根基板74は平坦な薄板によって形成される。羽根基板74が薄いため、他の羽根基板74と重なった状態においても、羽根基板74の傾きを抑制し、したがって作動ピン71の傾きを抑制することができる。一方で、このような構成において羽根基板74を厚くすると、重なった状態において羽根基板74及び作動ピン71の傾きが大きくなり、作動ピン71とカム溝93とのかじりが発生して動作不良を起こす。そのため、このような構成において、0.1mmより厚い羽根基板を採用することが困難である。
一方で、図6Bに示すように、本開示における光量調節装置121では、曲げ加工を施して適切な逃げを設けることで、羽根基板24同士の干渉を回避できる。このような構造によって、羽根基板24の傾きを抑制でき、作動ピン21がカム溝43に沿って移動できる。
図7は、光量調節装置121の部分断面を示す斜視図である。図7に示すように、それぞれの羽根基板24が異なる高さにおいて動作する領域R1、R3、R4を有するため、羽根基板24は、互いとの干渉を回避しつつ重なり合う。
したがって、羽根基板24の厚さにかかわらず羽根基板24の回転動作を確保できる。羽根基板24の厚さは、従来の0.1mm以下であってもよく、それ以上であってもよい。
羽根基板24の厚さを増やすことによって、羽根基板24の熱伝導性を向上できる。また、羽根基板24に厚み制限のある材料を採用することができる。
羽根基板24の材料について、より詳細に説明する。羽根基板24は、光を吸収する特性ではなく、反射する特性を有する材料によって形成される。このような材料によって、光源からの強力な光が光量調節装置121に導かれ、羽根基板24が強力な光の一部を受けた場合においても、羽根基板24の変形を抑制できる。
さらに、羽根基板24は、優れた耐光性、熱伝導性、放熱性を有する材料によって形成される。羽根基板24は、アルミニウムや銅等によって形成されてもよい。例えば、羽根基板24は、0.4mm以上(例えば、0.5mm)の厚さを有するアルミ材である。
さらに、羽根基板24の一方の面、即ち入射側の面は、光拡散反射特性を示してもよい。光拡散反射特性は、反射後の光が周囲に反射せしめられたのちに発熱源となるために必要な光密度を有しないようにするものである。光拡散反射特性は、例えば、梨地やエンボス加工などの表面処理で実現可能である。なお、上記表面処理を、光の入射側の羽根基板24の面に施すことで、入射光が図4の矢印Aによって示す方向から入射しても、羽根基板24は光量調整機能を果たせる。
ここで、ケース部材30とカム部材40との関係について説明する。ケース部材30は、カム部材40を保持する。具体的には、図7に示すように、ケース部材30は、側壁30Cを有し、側壁30Cには、全周にわたって溝36が形成される。溝36の上部には、溝36と厚さ方向Kに対向する保持部材37が設けられている。カム部材40は、溝36に配置され、ケース部材30の側壁30Cと保持部材37との間に挟まれる。したがって、ケース部材30とカム部材40とは、羽根基板24を収容する筐体を形成する。
また、出口開口31の開口面積は、厚さ方向Kに、カム部材40からケース部材30に向かって大きくなる。出口開口31を形成する側面30Dは、カム部材40から離れる方向に広がるテーパ形状を有する。
図8は、リレー系に形成される光源像161の例である。図8に示すように、光源像161が離散的に形成され局部的に集光することで発熱した場合においても、上述の材料または表面処理の採用によって、羽根基板24の焼けを抑制できる。
(動作)
以上のような構成において、光量調節装置121の動作の一例について、図9Aから図10Bを参照しながら説明する。図9A及び図9Bは、収容位置における光量調節装置121の羽根基板24を示す図である。図10A及び図10Bは、絞り位置における光量調節装置121の羽根基板24を示す図である。図9Aから図10Bにおいて、簡単のため、第2の領域R2を一定の高さを有する領域として表示している。図9A及び図10Aではカム部材40を図示して、図9B及び図10Bではカム部材40を省略している。
以上のような構成において、光量調節装置121の動作の一例について、図9Aから図10Bを参照しながら説明する。図9A及び図9Bは、収容位置における光量調節装置121の羽根基板24を示す図である。図10A及び図10Bは、絞り位置における光量調節装置121の羽根基板24を示す図である。図9Aから図10Bにおいて、簡単のため、第2の領域R2を一定の高さを有する領域として表示している。図9A及び図10Aではカム部材40を図示して、図9B及び図10Bではカム部材40を省略している。
図9Aに示すように、羽根基板24が収容位置に位置すると、入口開口41と出口開口31とは全体にわたって連通する。羽根基板24は、カム部材40とケース部材30との間に完全に収容されている。それぞれの羽根基板24の作動ピン21は、カム溝43の一端に位置する。図9Bに示すように、収容位置において、複数の羽根基板24のそれぞれの第2の領域R2は、隣接する他の羽根基板24の第1の領域R1と部分的に重なる。
ステッピングモータ122を動作させると、カム部材40が矢印Mで示す方向に回転する。
図10Aに示すように、カム部材40の回転によって、それぞれの羽根基板24における作動ピン21がカム溝43の一端から他端に移動する。その結果、羽根基板24は、カム部材40とケース部材30との間のスペースから入口開口41の中心に向かって突出する。そこで、羽根基板24は、絞り位置に位置して、入口開口41と出口開口31との一部を遮蔽する。図10Bに示すように、絞り位置において、複数の羽根基板24のそれぞれの第2の領域R2は、隣接する他の羽根基板24の第1の領域R1と部分的に重なる。絞り位置におけるそれぞれの羽根基板24の先端は、収容位置に対して、隣接する羽根基板24の境界線23に近づいている。
ステッピングモータ122を反対方向に動作させると、カム部材40が矢印M(図9A)で示す方向と逆向きに回転し、羽根基板24は収容位置に戻る。
収容位置と絞り位置との2つの位置について説明しているが、ステッピングモータ122を途中で止めることで、羽根基板24は収容位置と絞り位置との間の任意の位置を取ってもよい。
(効果)
本実施の形態に係る光量調節装置121によれば、以下の効果を奏することができる。
本実施の形態に係る光量調節装置121によれば、以下の効果を奏することができる。
上述したように、本実施の形態に係る光量調節装置121は、複数の羽根基板24と、ケース部材30(第1の部材)と、カム部材40(第2の部材)と、を備える。複数の羽根基板24は、それぞれ回転軸V2と作動軸V1とで回転可能に設けられている。ケース部材30は、出口開口31を形成し、出口開口31の周方向に沿って回転軸V2の位置を規定し、回転軸を介して複数の羽根基板24の基端側と係合する。カム部材40は、ケース部材30との間で複数の羽根基板24を挟み、出口開口31と連通する入口開口41を形成し、作動軸V1を介して複数の羽根基板と係合する。複数の羽根基板24は、カム部材40の回転に応じて、収容位置と、収容位置より出口開口31の遮蔽量が大きい絞り位置との間で回転可能である。羽根基板24は、第1の領域R1と、第1の領域R1よりも先端側に位置する第2の領域R2とを有する。第2の領域R2における羽根基板24の下面24Bは、第1の領域R1における羽根基板24の上面24Aより、厚さ方向Kに高い位置に形成される。厚さ方向Kから見ると、少なくとも絞り位置において、複数の羽根基板24のそれぞれの第2の領域R2は、隣接する他の羽根基板24の第1の領域R1と部分的に重なる。
このような構成によって、領域R1,R2の高さを変更することで、ある羽根基板24の第1の領域R1と隣接する羽根基板24の第2の領域R2とが互いに重なった状態でも羽根基板24は回転できる。羽根基板24の厚さta、tbによらず羽根基板24の回転を確保することで、厚さta、tbを自由に設計できる。そのため、厚さta、tbを大きくして、羽根基板24の発熱や焼けを抑制できる。
本実施の形態に係る光量調節装置121において、第2の領域R2は、第3の領域R3と、第3の領域R3より先端側に位置する第4の領域R4を有する。第4の領域R4における羽根基板24の下面24Bは、第3の領域R3における羽根基板24の上面24Aより、厚さ方向Kに高い位置に形成される。厚さ方向Kから見ると、少なくとも絞り位置において、複数の羽根基板24のそれぞれの第4の領域R4は、隣接する別の羽根基板24の第3の領域R3と部分的に重なる。
このような構成によって、ある羽根基板24の第3の領域R3と隣接する羽根基板24の第4の領域R4とが互いに重なることができる。そのため、隣接する羽根基板24同士がより広い範囲で重なり、絞りを大きくすることができる。
本実施の形態に係る光量調節装置121において、第1の領域R1における羽根基板24と、第2の領域R2における羽根基板24とは、均一な厚さta、tbを有する。
このような構成によって、羽根基板24における段差の設計が容易になる。また、羽根基板24を1枚の板部材から容易に形成することができる。
本実施の形態に係る光量調節装置121において、第1の領域R1と第2の領域R2との境界線23は、羽根基板24において、出口開口31に面した内側エッジにおける第1端23Aと、出口開口31から離れた外側エッジにおける第2端23Bとの間で延びる。第1端23Aは、第2端23Bに対して先端側に位置する。
このような構成によって、境界線23が逆向きに形成された場合と比較して、内側において、他の羽根基板24が重なる領域をより広く確保できる。そのため、隣接する羽根基板24同士がより広い範囲で重なり、絞りを大きくすることができる。
本実施の形態に係る光量調節装置121において、複数の羽根基板24は、共通の形状を有する。
このような構成によって、光量調節装置121の設計が容易になる。
本実施の形態に係る光量調節装置121において、羽根基板24は、0.4mm以上の厚さを有するアルミ材である。
このような構成によって、厚さを大きくすることで羽根基板24の焼けや変形を抑制することができる。また、アルミ材を採用することで羽根基板24の放熱性や熱伝導性を向上させることができる。したがって、羽根基板24の発熱や焼けをさらに抑制できる。
本実施の形態に係る光量調節装置121において、羽根基板24の一方の面は、光拡散反射特性を示す。
このような構成によって、羽根基板24の一方の面が熱源となることを抑制できる。したがって、羽根基板24の発熱や焼けをさらに抑制できる。
本実施の形態に係る光量調節装置121において、出口開口31の開口面積は、厚さ方向Kに、カム部材40からケース部材30に向かって大きくなる。
このような構成によって、光の出射を促進できる。
本実施の形態に係る投写型画像表示装置100は、光量調節装置121を、照明光の光路上において瞳位置またはその近傍に備える。
このような構成によって、高出力光源を用いる投写型画像表示装置100においても、光量調節装置121によって、画像のコントラストと明るさとの両方を調節することができる。
本実施の形態に係る投写型画像表示装置100において、光路において、羽根基板24の入射側の面は、光拡散反射特性を示す。
このような構成によって、より多くの光を受ける入射側の面が熱源となることを抑制できる。したがって、羽根基板24の発熱や焼けをさらに抑制できる。
なお、実施の形態1において、光量調節装置121がステッピングモータ122を含む例について説明したが、これに限定されない。光量調節装置121を手動で操作してもよい。
なお、実施の形態1において、作動ピン21が第1の領域R1に形成される例について説明したが、これに限定されない。作動ピン21は他の領域に形成されてもよい。作動ピン21は他の羽根基板24と干渉する領域以外の領域に形成されていればよい。また、作動ピンがカム部材40に形成され、羽根基板24には作動ピンに対応した開口が形成されてもよい。
なお、実施の形態1において、厚さta、tbが均一である例について説明したが、これに限定されない。例えば、領域R1,R3における羽根基板24の厚さは、上述の式(1)、式(2)を満たす限り、異なってもよい。第4の領域R4の厚さについては、他の領域が第4の領域R4に重ならないため、任意の厚さであってもよい。一方で、厚さta、tbが一定である場合、1枚の板に曲げ加工を行うことで羽根基板24を容易に形成できる。
なお、実施の形態1において、羽根基板24が収容位置に位置すると、入口開口41と出口開口31とが全体にわたって連通する例について説明したが、これに限定されない。例えば、収容位置においても、羽根基板24の一部が入口開口41と重なってもよい。
なお、実施の形態1において、羽根基板24が高さの異なる3つの領域R1、R3、R4を形成する例について説明したが、これに限定されない。例えば、後述の変形例1~3に示すように、羽根基板24は領域R1、R3、R4と異なる他の領域を有してもよい。また、後述の変形例4に示すように、第2の領域R2は一定の高さを有してもよい。
なお、実施の形態1において、回転軸V2がケース部材30に設けられている例について説明したが、これに限定されない。例えば、後述の変形例5に示すように、回転軸V2は、羽根基板24に設けられてもよい。
(変形例1)
図11は、支持領域R5を備えた羽根基板224の斜視図である。図11に示すように、羽根基板224は、第1の領域R1と第2の領域R2とに加えて、支持領域R5を有する。支持領域R5は、収容位置と絞り位置との間において、厚さ方向Kにカム部材40と少なくとも部分的に重なり合う範囲に設けられ、カム部材40に接触可能な領域である。言い換えれば、羽根基板224の姿勢にかかわらず、支持領域R5はカム部材40に接触可能である。支持領域R5は、羽根基板224上の外側エッジに面して形成されてもよい。
図11は、支持領域R5を備えた羽根基板224の斜視図である。図11に示すように、羽根基板224は、第1の領域R1と第2の領域R2とに加えて、支持領域R5を有する。支持領域R5は、収容位置と絞り位置との間において、厚さ方向Kにカム部材40と少なくとも部分的に重なり合う範囲に設けられ、カム部材40に接触可能な領域である。言い換えれば、羽根基板224の姿勢にかかわらず、支持領域R5はカム部材40に接触可能である。支持領域R5は、羽根基板224上の外側エッジに面して形成されてもよい。
図12は、光量調節装置221の部分断面を示す斜視図である。図12に示すように、支持領域R5の高さは、第1の領域R1の高さより大きい。支持領域R5の高さは、第3の領域R3の高さより大きくてもよい。本実施の形態においては、支持領域R5は、第4の領域R4と略同じ高さを有する。
支持領域R5における羽根基板224の上面224Aはカム部材40に接触可能である。支持領域R5がカム部材40に接触することによって、羽根基板224がカム部材40やケース部材30から浮いてしまいガタつくことを抑制できる。また、羽根基板224がカム部材40とケース部材30との間から脱離することを抑制できる。
一方で、支持領域R5における羽根基板224の上面224Aとカム部材40と間に隙間があってもよい。このような構造によって、羽根基板224の摺動性を確保することができる。
支持領域R5は、羽根基板224とは別個の部材である部材によって形成されてもよい。このような構成によって、羽根基板224の加工が容易になる。
(変形例2)
図13は、作動ピン321を備えた羽根基板324の斜視図である。羽根基板324は、羽根基板324の作動ピン21の代わりに、段付き作動ピン321を有する。段付き作動ピン321は、作動軸V1を規定し、羽根基板324に一体固定される。段付き作動ピン321は、先端の小径部322と、根元の太い部分325とを有する。小径部322の直径は、カム溝43より小さく、太い部分325の直径は、カム溝43より大きい。先端の小径部322と太い部分325との間には、カム部材40と対向する中間面323が設けられている。中間面323の高さは、第1の領域R1の高さより大きい。中間面323の高さは、第3の領域R3の高さより大きくてもよい。本実施の形態においては、中間面323は、第4の領域R4と略同じ高さを有する。
図13は、作動ピン321を備えた羽根基板324の斜視図である。羽根基板324は、羽根基板324の作動ピン21の代わりに、段付き作動ピン321を有する。段付き作動ピン321は、作動軸V1を規定し、羽根基板324に一体固定される。段付き作動ピン321は、先端の小径部322と、根元の太い部分325とを有する。小径部322の直径は、カム溝43より小さく、太い部分325の直径は、カム溝43より大きい。先端の小径部322と太い部分325との間には、カム部材40と対向する中間面323が設けられている。中間面323の高さは、第1の領域R1の高さより大きい。中間面323の高さは、第3の領域R3の高さより大きくてもよい。本実施の形態においては、中間面323は、第4の領域R4と略同じ高さを有する。
中間面323は、カム溝43の周囲のカム部材40と接触可能な面である。中間面323とカム部材40との間には隙間がってもよい。
中間面323がカム部材40に接触することによって、羽根基板324がカム部材40やケース部材30から浮いてガタつくことを抑制できる。さらに、羽根基板324がカム部材40とケース部材30との間から脱離することを抑制できる。
(変形例3)
図14A及び図14Bは、作動ローラ421を備えた羽根基板424の斜視図である。図14A及び図14Bに示すように、羽根基板424は、作動ピン21の周りに設けた作動ローラ421を有する。作動ローラ421は、第1の領域R1の高さより大きい高さを有する上面421Aを有する。上面421Aは、第4の領域R4と同じ高さを有してもよい。ここでは、作動ローラ421を羽根基板424の表面から離すことで、作動ローラ421と他の羽根基板424との干渉を避けている。
図14A及び図14Bは、作動ローラ421を備えた羽根基板424の斜視図である。図14A及び図14Bに示すように、羽根基板424は、作動ピン21の周りに設けた作動ローラ421を有する。作動ローラ421は、第1の領域R1の高さより大きい高さを有する上面421Aを有する。上面421Aは、第4の領域R4と同じ高さを有してもよい。ここでは、作動ローラ421を羽根基板424の表面から離すことで、作動ローラ421と他の羽根基板424との干渉を避けている。
図15は、作動ローラ421を備えた作動ピン21の構成の応用例を示す断面図である。図15に示すように、座付き作動ピン422は、羽根基板424表面に接する部分に座423を有し、ローラ427を保持する。ローラ427の上面427Aを作動ローラ421の上面421Aと同じ高さにすることで、図14A及び図14Bの構成と換えることもできる。
(変形例4)
図16A及び図16Bは、支持領域R5を有する羽根基板524を示す図である。図16A及び図16Bに示すように、羽根基板524は、第1の領域R1と、第2の領域R2と、支持領域R5とを有する。第2の領域R2は略一定の高さを有する。支持領域R5は、第1の領域R1以上の高さを有し、第2の領域R2と略同じ高さを有してもよい。
図16A及び図16Bは、支持領域R5を有する羽根基板524を示す図である。図16A及び図16Bに示すように、羽根基板524は、第1の領域R1と、第2の領域R2と、支持領域R5とを有する。第2の領域R2は略一定の高さを有する。支持領域R5は、第1の領域R1以上の高さを有し、第2の領域R2と略同じ高さを有してもよい。
なお、羽根基板524において、支持領域R5の代わりに、段付き作動ピン321または作動ローラ421を備えた作動ピン21を採用してもよい。この場合、中間面323,上面421Aは第1の領域R1以上の高さを有し、第2の領域R2と略同じ高さを有してもよい。
(変形例5)
図17A及び図17Bは、回転ピン632を備える羽根基板624を示す図である。図17Bに示すように、回転ピン632は、ケース部材30ではなく、羽根基板624に設けられてもよい。この場合、ケース部材30には、回転ピン632に対応する開口が設けられている。
図17A及び図17Bは、回転ピン632を備える羽根基板624を示す図である。図17Bに示すように、回転ピン632は、ケース部材30ではなく、羽根基板624に設けられてもよい。この場合、ケース部材30には、回転ピン632に対応する開口が設けられている。
(実施の形態2)
本開示の実施の形態2に係る光量調節装置について説明する。なお、実施の形態2では、主に、実施の形態1と異なる点について説明する。実施の形態2においては、実施の形態1と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施の形態2では、実施の形態1と重複する説明を省略する。
本開示の実施の形態2に係る光量調節装置について説明する。なお、実施の形態2では、主に、実施の形態1と異なる点について説明する。実施の形態2においては、実施の形態1と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施の形態2では、実施の形態1と重複する説明を省略する。
図18A及び図18Bは、本開示に係る実施の形態2の光量調節装置721の模式図である。図18Aは、収容位置における光量調節装置721を示し、図18Bは、絞り位置における光量調節装置721を示す。
実施の形態2では、カム部材740の構造において実施の形態1と異なる。
図18Aに示すように、カム部材740は、収容位置における羽根基板24の第4の領域R4に相当する範囲において、入口開口41に連通した収容孔745を形成する。収容孔745は、第4の領域R4をその全体にわたって露出させるように、第4の領域R4より大きい範囲に形成されてもよい。
図18Aと図18Bをあわせて検討すると、第4の領域R4における羽根基板24は、収容位置と絞り位置とその間のいずれかの位置とにおいて、カム部材740と重ならない。このような構成によって、第4の領域R4における羽根基板24とカム部材740との干渉を避けることができる。そのため、繰り返し使用によって第4の領域R4における羽根基板24及びカム部材40が摩耗することを抑制できる。
なお、収容孔745は、収容位置における羽根基板24の第2の領域R2に相当する範囲、即ち第3の領域R3及び第4の領域R4において形成されてもよい。
第1の態様における光量調節装置は、それぞれ回転軸と作動軸とで回転可能に設けられた複数の羽根基板と、第1中心開口を形成し、第1中心開口の周方向に沿って回転軸の位置を規定し、回転軸を介して複数の羽根基板の基端側と係合する第1の部材と、第1の部材との間で複数の羽根基板を挟み、第1中心開口と連通する第2中心開口を形成し、作動軸を介して複数の羽根基板と係合する第2の部材と、を備え、複数の羽根基板は、第2の部材の回転に応じて、収容位置と、収容位置より第1中心開口の遮蔽量が大きい絞り位置との間で回転可能であり、羽根基板は、第1の領域と、第1の領域よりも先端側に位置する第2の領域とを有し、第2の領域における羽根基板の下面は、第1の領域における羽根基板の上面より、厚さ方向に高い位置に形成され、厚さ方向から見ると、少なくとも絞り位置において、複数の羽根基板のそれぞれの第2の領域は、隣接する他の羽根基板の第1の領域と部分的に重なる。
第2の態様における光量調節装置として、第1の態様における光量調節装置において、第3の領域と、第3の領域より先端側に位置する第4の領域を有し、第4の領域における羽根基板の下面は、第3の領域における羽根基板の上面より、厚さ方向に高い位置に形成され、厚さ方向から見ると、少なくとも絞り位置において、複数の羽根基板のそれぞれの第4の領域は、隣接する別の羽根基板の第3の領域と部分的に重なる。
第3の態様における光量調節装置として、第1または第2の態様における光量調節装置において、第1の領域における羽根基板と、第2の領域における羽根基板とは、均一な厚さを有する。
第4の態様における光量調節装置として、第1から第3の態様のいずれかにおける光量調節装置において、第1の領域と第2の領域との境界は、羽根基板において、第1中心開口に面した内側エッジにおける第1端と、第1中心開口から離れた外側エッジにおける第2端との間で延び、第1端は、第2端に対して先端側に位置する。
第5の態様における光量調節装置として、第1から第4の態様のいずれかにおける光量調節装置において、複数の羽根基板は、共通の形状を有する。
第6の態様における光量調節装置として、第1から第5の態様のいずれかにおける光量調節装置において、羽根基板は、収容位置と絞り位置との間において、厚さ方向に第2の部材と少なくとも部分的に重なり合う範囲に設けられ、第2の部材に接触可能な支持領域を形成し、支持領域の高さは、第1の領域の高さより大きい。
第7の態様における光量調節装置として、第6の態様における光量調節装置において、支持領域を形成する部材と、羽根基板とは別個の部材である。
第8の態様における光量調節装置として、第1から第7の態様のいずれかにおける光量調節装置において、作動軸を規定する作動ピンは、羽根基板に一体固定され、第1の領域以上の高さより高い中間面を有する。
第9の態様における光量調節装置として、第2の態様における光量調節装置において、羽根基板は、収容位置と絞り位置との間において、厚さ方向に第2の部材と少なくとも部分的に重なり合う範囲に設けられ、第2の部材に接触可能な支持領域を形成し、支持領域の高さは、第3の領域の高さより大きい。
第10の態様における光量調節装置として、第9の態様における光量調節装置において、支持領域を形成する部材と、羽根基板とは別個の部材である。
第11の態様における光量調節装置として、第2の態様における光量調節装置において、作動軸を規定する作動ピンは、羽根基板に一体固定され、第3の領域の高さより高い中間面を有する。
第12の態様における光量調節装置として、第1から第11の態様のいずれかにおける光量調節装置において、羽根基板は、0.4mm以上の厚さを有するアルミ材である。
第13の態様における光量調節装置として、第1から第12の態様のいずれかにおける光量調節装置において、羽根基板の一方の面は、光拡散反射特性を示す。
第14の態様における光量調節装置として、第1から第13の態様のいずれかにおける光量調節装置において、第1中心開口の開口面積は、厚さ方向に、第2の部材から第1の部材に向かって大きくなる。
第15の態様における光量調節装置として、第1から第14の態様のいずれかにおける光量調節装置において、第2の部材は、収容位置における羽根基板の第2の領域に相当する範囲において、第2中心開口に連通した収容孔を形成する。
第16の態様における投写型画像表示装置は、第1から第15の態様のいずれかにおける光量調節装置を、照明光の光路上において瞳位置またはその近傍に備える。
第17の態様における投写型画像表示装置として、第16の態様における投写型画像表示装置において、光路において、羽根基板の入射側の面は、光拡散反射特性を示す。
本開示は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術に熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
本開示は、絞り機構およびそれを用いた投写型画像表示装置及び投写型映像表示装置に利用可能である。
100 投写型画像表示装置
200 光源装置
300 照明光学系
121 光量調節装置
122 ステッピングモータ
21 作動ピン
22 ピン開口
23 境界線
24 羽根基板
24A 上面
24B 下面
25 開口
30 ケース部材
31 出口開口
32 回転ピン
40 カム部材
41 入口開口
42 扇状ギヤ
43 カム溝
R1 第1の領域
R2 第2の領域
R3 第3の領域
R4 第4の領域
R5 支持領域
V1 作動軸
V2 回転軸
200 光源装置
300 照明光学系
121 光量調節装置
122 ステッピングモータ
21 作動ピン
22 ピン開口
23 境界線
24 羽根基板
24A 上面
24B 下面
25 開口
30 ケース部材
31 出口開口
32 回転ピン
40 カム部材
41 入口開口
42 扇状ギヤ
43 カム溝
R1 第1の領域
R2 第2の領域
R3 第3の領域
R4 第4の領域
R5 支持領域
V1 作動軸
V2 回転軸
Claims (17)
- それぞれ回転軸と作動軸とで回転可能に設けられた複数の羽根基板と、
第1中心開口を形成し、前記第1中心開口の周方向に沿って前記回転軸の位置を規定し、前記回転軸を介して前記複数の羽根基板の基端側と係合する第1の部材と、
前記第1の部材との間で前記複数の羽根基板を挟み、前記第1中心開口と連通する第2中心開口を形成し、前記作動軸を介して前記複数の羽根基板と係合する第2の部材と、を備え、
前記複数の羽根基板は、前記第2の部材の回転に応じて、収容位置と、前記収容位置より前記第1中心開口の遮蔽量が大きい絞り位置との間で回転可能であり、
前記複数の羽根基板のそれぞれは、第1の領域と、前記第1の領域よりも先端側に位置する第2の領域とを有し、
前記第2の領域における前記羽根基板の下面は、前記第1の領域における前記羽根基板の上面より、厚さ方向に高い位置に形成され、
前記厚さ方向から見ると、少なくとも前記絞り位置において、前記複数の羽根基板のそれぞれの前記第2の領域は、前記複数の羽根基板の中の、隣接する他の羽根基板の前記第1の領域と部分的に重なる、光量調節装置。 - 前記第2の領域は、第3の領域と、前記第3の領域よりも先端側に位置する第4の領域を有し、
前記第4の領域における前記羽根基板の下面は、前記第3の領域における前記羽根基板の上面より、前記厚さ方向に高い位置に形成され、
前記厚さ方向から見ると、少なくとも前記絞り位置において、前記複数の羽根基板のそれぞれの前記第4の領域は、前記複数の羽根基板の中の、隣接する別の羽根基板の前記第3の領域と部分的に重なる、請求項1に記載の光量調節装置。 - 前記第1の領域における前記羽根基板と、前記第2の領域における前記羽根基板とは、均一な厚さを有する、請求項1に記載の光量調節装置。
- 前記第1の領域と前記第2の領域との境界は、前記羽根基板において、前記第1中心開口に面した内側エッジにおける第1端と、前記第1中心開口から離れた外側エッジにおける第2端との間で延び、
前記第1端は、前記第2端よりも先端側に位置する、請求項1に記載の光量調節装置。 - 前記複数の羽根基板は、共通の形状を有する、請求項1に記載の光量調節装置。
- 前記羽根基板は、前記収容位置と前記絞り位置との間において、前記厚さ方向に前記第2の部材と少なくとも部分的に重なり合う範囲に設けられ、前記第2の部材に接触可能な支持領域を形成し、
前記支持領域の高さは、前記第1の領域の高さより大きい、請求項1に記載の光量調節装置。 - 前記支持領域を形成する部材と、前記羽根基板とは別個の部材である、請求項6に記載の光量調節装置。
- 前記作動軸を規定する作動ピンは、前記羽根基板に一体固定され、前記第1の領域の高さより高い中間面を有する、請求項1に記載の光量調節装置。
- 前記羽根基板は、前記収容位置と前記絞り位置との間において、前記厚さ方向に前記第2の部材と少なくとも部分的に重なり合う範囲に設けられ、前記第2の部材に接触可能な支持領域を形成し、
前記支持領域の高さは、前記第3の領域の高さより大きい、請求項2に記載の光量調節装置。 - 前記支持領域を形成する部材と、前記羽根基板とは別個の部材である、請求項9に記載の光量調節装置。
- 前記作動軸を規定する作動ピンは、前記羽根基板に一体固定され、前記第3の領域の高さより高い中間面を有する、請求項2に記載の光量調節装置。
- 前記羽根基板は、0.4mm以上の厚さを有するアルミ材である、請求項1に記載の光量調節装置。
- 前記羽根基板の一方の面は、光拡散反射特性を示す、請求項1に記載の光量調節装置。
- 前記第1中心開口の開口面積は、前記厚さ方向に、前記第2の部材から前記第1の部材に向かって大きくなる、請求項1に記載の光量調節装置。
- 前記第2の部材は、前記収容位置における前記羽根基板の前記第2の領域に相当する範囲において、前記第2中心開口に連通した収容孔を形成する、請求項1に記載の光量調節装置。
- 請求項1から15のいずれか一項に記載の光量調節装置を、照明光の光路上において瞳位置またはその近傍に備える、投写型画像表示装置。
- 前記光路において、前記羽根基板の入射側の面は、光拡散反射特性を示す、請求項16に記載の投写型画像表示装置。
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