JP5440086B2

JP5440086B2 - プロジェクター

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Inventors: 大輔林
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Description

本発明は、照明光量を調整するための遮光部材を備えるプロジェクターに関する。

遮光部材を用いたプロジェクターとして、例えば回動によって開閉可能な一対の遮光部材を、照明装置内の一対のレンズアレイ間に照明光軸に対して対称に配置して、照明光の遮光量の調節を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなプロジェクターでは、一対の遮光部材を回動可能に支持する一対の回動軸（回転支持軸）の延長線が、いずれも照明光の光路の外側を通っており、一対の遮光部材の先端が、回動軸の延長線側とは反対側即ち照明光束の中心側にある。一対の遮光部材の先端を回転軸のまわりに回転させることにより、遮光部材の先端側が照明光の光軸を挟んで互いに近接したり離間したりするので、照明光の遮蔽量が調節される（同上参照）。

特開２００７−７１９１３号公報

しかしながら、上記のような構造の遮光部材では、遮光部材の先端側ほど照明光の中心側に位置することになるので、熱も遮光部材の先端側ほど多く吸収することになる。このため、遮光部材が先端側に膨張しやすくなり、照明光の最大遮蔽時の隙間量が加熱とともに減少するので、照明光の遮蔽量の調節において、正確性を欠き、ダイナミックコントラストにバラツキを生じるおそれがある。

そこで、本発明は、遮蔽した照明光から発生する熱による遮光部材への影響を低減してより正確に遮光量を調整でき、ダイナミックコントラストのバラツキを抑制可能なプロジェクターを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクターは、（ａ１）光源と、（ａ２）光源からの光束を部分的に遮蔽する第１及び第２の遮光部材と、（ａ３）第１及び第２の遮光部材を開閉動作させる駆動部とを有する（ａ）照明光学系と、（ｂ）照明光学系からの照明光によって照明される光変調装置と、（ｃ）光変調装置を経て変調された光を投射する投射光学系とを備え、（ｄ）駆動部が、第１及び第２の遮光部材をそれぞれ支持する第１及び第２の支持部を有し、（ｅ）第１及び第２の支持部は、対応する第１及び第２の遮光部材が最大遮蔽状態に位置する場合に、システム光軸に垂直な第１及び第２の遮光部材の開閉方向に関して、第１及び第２の遮光部材のうちシステム光軸側の端部から遮蔽される光束の外縁が入射する部分までの半分の中間位置よりもシステム光軸側の所定位置で、第１及び第２の遮光部材を支持する。

上記プロジェクターでは、第１及び第２の支持部が上記中間位置よりもシステム光軸側の所定位置において第１及び第２の遮光部材を支持することで、第１及び第２の遮光部材全体が加熱に伴って膨張しても、遮蔽状態において遮光部材の先端側の位置が熱的変動することを抑制できる。これにより、上記プロジェクターは、より正確な遮光量の調整を可能とし、ダイナミックコントラストのバラツキを抑制できる。

また、本発明の具体的な態様又は側面によれば、第１及び第２の遮光部材の開閉方向に関して、第１及び第２の遮光部材のうちシステム光軸から遠い側の端部が開放されている。この場合、加熱に伴う膨張に際してシステム光軸から遠い側の端部の方が変位しやすくなる。

また、本発明の別の態様によれば、第１及び第２の支持部が、第１及び第２の遮光部材をシステム光軸側の端部の側方位置で支持している。この場合、第１及び第２の遮光部材の熱膨張又は熱収縮によるシステム光軸側の端部の意図しない熱的変位を確実に抑制することができる。

また、本発明の別の態様によれば、駆動部が、第１及び第２の支持部を介し第１及び第２の遮蔽部材を回動によって開閉動作させるための回転支持軸を有する。この場合、第１及び第２の遮蔽部材を観音開き状に開閉することで、照明光について簡易に広範囲で多段階又は連続的な光量調整が可能になる。

また、本発明の別の態様によれば、駆動部が、第１及び第２の支持部を介して第１及び第２の遮光部材にそれぞれ連結されて動力を伝達する第１及び第２のアーム部を有する。この場合、アーム部の先端側に遮光部材を支持することができる。この際、第１及び第２の支持部のサイズ等を調整することで、第１及び第２のアーム部への熱の伝導を抑制し第１及び第２のアーム部の膨張を抑制することができる。

また、本発明の別の態様によれば、第１及び第２の支持部が、断熱材によって形成されて第１及び第２の遮光部材と第１及び第２のアーム部との間に配置される連結部を有する。この場合、断熱部材を用いることで、第１及び第２のアーム部への熱の伝導をさらに抑制することができる。

また、本発明の別の態様によれば、（ａ）第１及び第２の遮光部材が、システム光軸を中心軸として一対のものとして対称に配置され、（ｂ）駆動部が、一対の当該遮光部材を同期して駆動する。この場合、システム光軸についての対称性を保った状態で光の遮蔽を行うことができる。

また、本発明の別の態様によれば、（ａ）照明光学系が、光源からの光束を均一化するための第１及び第２のレンズアレイと、第１及び第２のレンズアレイを経た照明光を重畳させるための重畳レンズとを有し、（ｂ）第１及び第２の遮光部材が、第１のレンズアレイと重畳レンズとの間に配置される。この場合、第１のレンズアレイで分割された後であって重ね合わされる前の光束を遮光することができ、光量調節が照明の均一性へ影響することを抑えることができる。

第１実施形態に係るプロジェクターを概念的に示す平面図である。調光装置の構造を示す斜視図である。（Ａ）、（Ｂ）は、調光装置内における一対の遮光部材の構造の一例を示す模式図である。一対の遮光部材の開閉動作を示す模式図である。（Ａ）、（Ｂ）は、調光装置内における一対の遮光部材の構造の他の一例を示す模式図である。（Ａ）〜（Ｃ）は、一対の遮光部材の構造の変形例についての構造を説明するための模式図である。（Ａ）〜（Ｄ）は、は、一対の遮光部材の構造の他の変形例についての構造を説明するための模式図である。（Ａ）、（Ｂ）は、第２実施形態に係るプロジェクター内における一対の遮光部材の構造の一例を示す模式図である。

〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照して、本発明の第１実施形態に係るプロジェクターについて説明する。

図１に示すように、本実施形態に係るプロジェクター１００は、照明装置１０、色分離導光光学系４０、光変調部５０、クロスダイクロイックプリズム６０、及び投射光学系７０を備え、これらのうち、照明装置１０は、光源ランプユニット２０、均一化光学系３０及び調光装置８０を含む照明光学系である。

プロジェクター１００を構成する光学ユニット、即ち照明装置１０、色分離導光光学系４０、光変調部５０、クロスダイクロイックプリズム６０及び投射光学系７０は、遮光性を有するライトガイドであるケース部材１１中に略全体が収納されている。また、これらの光学ユニット又はその構成要素は、ケース部材１１の内面等に設けられた保持部（不図示）にアライメントされた状態で組付けられている。

照明装置１０のうち、光源ランプユニット２０は、光源として、ランプ部２１ａと、凹レンズ２１ｂとを備える。このうち、ランプ部２１ａは、例えば高圧水銀ランプ等である発光管２２ａと、発光管２２ａから射出された光束を反射して前方に射出させる楕円面型の凹面鏡２２ｂとを備える。凹レンズ２１ｂは、ランプ部２１ａからの光束をシステム光軸ＳＡ即ち照明光軸に略平行な光束にする役割を有するが、例えば凹面鏡２２ｂが放物面鏡である場合には、省略することもできる。

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

調光装置８０は、例えば第１レンズアレイ３１と第２レンズアレイ３２との間に配設され、一対の遮光部材が観音開き状に開閉することで照明装置１０から射出される照明光の照明光量を調整する。なお、調光装置８０の具体的な構成については、図２等を用いて後述する。

色分離導光光学系４０は、第１及び第２ダイクロイックミラー４１ａ，４１ｂと、反射ミラー４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、３つのフィールドレンズ４３ａ，４３ｂ，４３ｃとを備え、光源ランプユニット２０から射出された照明光を赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、及び青（Ｂ）色の３色に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃへ導く。より詳しく説明すると、まず、第１ダイクロイックミラー４１ａは、ＲＧＢの３色のうちＲ色の照明光ＬＲを反射しＧ色及びＢ色の照明光ＬＧ，ＬＢを透過させる。また、第２ダイクロイックミラー４１ｂは、ＧＢの２色のうちＧ色の照明光ＬＧを反射しＢ色の照明光ＬＢを透過させる。つまり、第１ダイクロイックミラー４１ａで反射された赤色光ＬＲは、フィールドレンズ４３ａのある第１光路ＯＰ１に導かれ、第１ダイクロイックミラー４１ａを透過して第２ダイクロイックミラー４１ｂで反射された緑色光ＬＧは、フィールドレンズ４３ｂのある第２光路ＯＰ２に導かれ、第２ダイクロイックミラー４１ｂを通過した青色光ＬＢは、フィールドレンズ４３ｒのある第３光路ＯＰ３に導かれる。各色用のフィールドレンズ４３ａ，４３ｂ，４３ｃは、第２レンズアレイ３２から射出され重畳レンズ３５を通過して光変調部５０に入射する各部分光束が、各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃの被照射領域上において、システム光軸ＳＡに対して適当な収束度又は発散度となるように入射角を調節している。一対のリレーレンズ４４ａ，４４ｂは、第１光路ＯＰ１や第２光路ＯＰ２よりも相対的に長い第３光路ＯＰ３上に配置され、入射側の第１のリレーレンズ４４ａの直前に形成された像を、ほぼそのまま射出側のフィールドレンズ４３ｃに伝達することにより、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止している。

光変調部５０は、３色の照明光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢがそれぞれ入射する３つの液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃを備える。各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、中央に配置される液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃと、これを挟むように配置される一方即ち光路上流の入射側偏光フィルター５２ａ，５２ｂ，５２ｃと、他方即ち光路下流の射出側偏光フィルター５３ａ，５３ｂ，５３ｃとをそれぞれ備えている。各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃにそれぞれ入射した各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃに電気的信号として入力された駆動信号或いは制御信号に応じて、画素単位で強度変調される。

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

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

以上の構成を有するプロジェクター１００において、照明装置１０は、調光装置８０を内蔵することにより、照明光を部分的に遮蔽して照明光量の動的な調節を行う。つまり、プロジェクター１００は、調光装置８０の開閉動作により照明光量を所望のタイミングで正確に変化させることができ、例えば表示場面に応じて照明光量を調整することによって、高いダイナミックコントラストを得ることができる。

図２は、調光装置８０全体の構造を示す斜視図であり、図３（Ａ）及び３（Ｂ）は、調光装置８０の主要部について模式的に示す図である。ここで、図２及び３（Ａ）は、調光装置８０を光路下流側から見た状態を示しており、図３（Ｂ）は、調光装置８０を光路上流側から見た状態を示している。なお、調光装置８０は、一対の遮光部材８２ａ，８２ｂを有しており、図２、３（Ａ）及び３（Ｂ）のいずれも、調光装置８０が遮光部材８２ａ，８２ｂを全閉することによって最大限に照明光の遮蔽を行っている状態（最大遮蔽状態）を示している。調光装置８０は、例えば図４に模式的に示すように、一対の遮光部材８２ａ，８２ｂを、システム光軸ＳＡを挟んでＸ方向に延びる一対の中心軸ＡＸ１，ＡＸ２のまわりにそれぞれ回動させ、両遮光部材８２ａ，８２ｂの隙間を増減させることによって、システム光軸ＳＡに垂直な±Ｙ方向を開閉方向として光路の開閉動作を行うものである。

以下、調光装置８０の主要な構成について説明する。まず、図２に示すように、調光装置８０は、第１及び第２の遮光部材８２ａ，８２ｂと、回動部９０と、駆動装置８５とを備える。なお、上記回動部９０等は、固定部材８１に支持・固定されており、固定部材８１は、ライトガイドであるケース部材１１（図１参照）に組付けられている。

第１及び第２の遮光部材８２ａ，８２ｂは、システム光軸ＳＡを挟んで対称に配置される一対の部材であり、図示の最大遮蔽状態において、システム光軸ＳＡに垂直なＸＹ面に平行に延びている。遮光部材８２ａ，８２ｂは、例えばステンレス、アルミニウム等の金属を加工して形成されるものであり、いずれも矩形の平らな板状部分ＢＰで構成されている。図３（Ａ）に示すように、第１及び第２の遮光部材８２ａ，８２ｂは、その本体である板状部分ＢＰの外周部分として、システム光軸ＳＡ側においてＸ方向に延びる第１及び第２の端部ＥＰａ，ＥＰｂをそれぞれ有する。また、第１及び第２の遮光部材８２ａ，８２ｂは、板状部分ＢＰの外周部分として、端部ＥＰａ，ＥＰｂの反対側即ちシステム光軸ＳＡから遠い側においてＸ方向に延びる端部ＡＰａ，ＡＰｂをそれぞれ有する。また、第１及び第２の遮光部材８２ａ，８２ｂは、板状部分ＢＰの外周部分として、Ｙ方向に延びる第１及び第２の側部ＳＦａ，ＳＦｂをそれぞれ有する。なお、端部ＥＰａ，ＥＰｂには、円弧状の曲線形状の切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂがそれぞれ形成されている。切欠き部ＣＴａ，ＣＴｂは、このような形状を有することにより、開閉動作において射出される光束の照度分布を均一に保ち、かつ、なだらかな減光又は増光を可能にする。

回動部９０は、駆動装置８５とともに駆動部として機能し、第１〜第４回動部材９０ａ，９１ａ，９０ｂ，９１ｂから構成されている。これらのうち、第１の遮光部材８２ａ用の第１及び第２回動部材９０ａ，９１ａは、第１の支持部９２ａ，９２ａと、第１のアーム部９３ａ，９３ａと、回転支持軸８３ａ，８４ａと、軸受部９４ａ，９４ａとをそれぞれ備える。また、第２の遮光部材８２ｂ用の第３及び第４回動部材９０ｂ，９１ｂは、第２の支持部９２ｂ，９２ｂと、第２のアーム部９３ｂ，９３ｂと、回転支持軸８３ｂ，８４ｂと、軸受部９４ｂ，９４ｂとをそれぞれ備える。第１及び第２回動部材９０ａ，９１ａは、第１の遮光部材８２ａを両側から挟むように配置され、第１の遮光部材８２ａを中心軸ＡＸ１のまわりに回動自在に支持している。同様に、第３及び第４回動部材９０ｂ，９１ｂは、第２の遮光部材８２ｂを両側から挟むように配置され、第２の遮光部材８２ｂを中心軸ＡＸ２のまわりに回動自在に支持している。

図２又は３（Ａ）に示すように、駆動装置８５は、モーター８５ａと、伝達部８５ｂと、一対の駆動ギア８６ａ，８６ｂとを備え、回動部９０の第１及び第３回動部材９０ａ，９０ｂに対してこれらを駆動するための動力を付与する。

以下、回動部９０の詳細について説明する。回動部９０のうち第１及び第２回動部材９０ａ，９１ａにおいて、第１の支持部９２ａ，９２ａは、第１の遮光部材８２ａの側部ＳＦａ，ＳＦａのうち端部ＥＰａの側方位置ＳＰａ，ＳＰａからそれぞれ延びている。第１の支持部９２ａ，９２ａは、アーム部９３ａ，９３ａの先端にそれぞれ連結されることで、遮光部材８２ａを支持している。同様に、第２の支持部９２ｂ，９２ｂは、側部ＳＦｂ，ＳＦｂのうち端部ＥＰｂの側方位置ＳＰｂ，ＳＰｂで遮光部材８２ｂを支持している。従って、第１及び第２の遮光部材８２ａ，８２ｂの各端部のうち、システム光軸ＳＡに最も近づく端部ＥＰａ，ＥＰｂ側は、支持部９２ａ，９２ｂにより固定された固定端となっている。これに対して、第１及び第２の遮光部材８２ａ，８２ｂの各端部のうち、端部ＥＰａ，ＥＰｂとは反対側に位置する端部ＡＰａ，ＡＰｂは、支持部等を有さず開放された自由端となっている。

次に、回動部９０の第１及び第２のアーム部９３ａ，９３ｂは、上述のように一端において支持部９２ａ，９２ｂを介して第１及び第２の遮光部材８２ａ，８２ｂにそれぞれ連結されている。また、第１及び第２のアーム部９３ａ，９３ｂは、他端においてピン状の回転支持軸８３ａ，８４ａ，８３ｂ，８４ｂにそれぞれ接続されている。回転支持軸８３ａ，８４ａ，８３ｂ，８４ｂは、軸受部９４ａ，９４ｂ及び付勢部材８４によって回動可能な状態で固定部材８１にそれぞれ支持されている。具体的には、付勢部材８４に、回転支持軸８４ａ，８４ｂの先端の溝（不図示）が係合された状態になっているので、回転支持軸８４ａ，８４ｂは、軸受部９４ａ，９４ｂによって回転可能な状態で、かつ離脱しない状態となっている。また、回転支持軸８３ａ，８３ｂは、駆動装置８５の一対の駆動ギア８６ａ，８６ｂに固定されており、駆動装置８５の作用を受けて回転可能となっている。これにより、アーム部９３ａ，９３ｂは、駆動装置８５からの動力を第１及び第２の支持部９２ａ，９２ｂを介して遮光部材８２ａ，８２ｂに伝達する。なお、回動部９０の支持部９２ａ，９２ｂ及びアーム部９３ａ，９３ｂは、遮光部材８２ａ，８２ｂと同一の材料（例えばステンレス、アルミニウム等により一体的に成形可能である。

以下、図２を参照して、調光装置８０の動作について説明をする。駆動装置８５において、モーター８５ａの回転は、伝達部８５ｂを介して一対の駆動ギア８６ａ，８６ｂに伝達される。この際、上側の駆動ギア８６ａと下側の駆動ギア８６ｂとが同期して反対方向に回転する。これにより、一対の駆動ギア８６ａ，８６ｂに固定された回動部９０の回転支持軸８３ａ，８３ｂが同期して回転し、一対の遮光部材８２ａ，８２ｂも同期して回転する。これにより、第１及び第２の遮光部材８２ａ，８２ｂを観音開き状に同期して開閉動作させることができる。この際、一対の遮光部材８２ａ，８２ｂは、モーター８５ａの正転又は逆転にともなってその状態を変える。具体的には、例えば、図４において、図中実線で示すように、遮光部材８２ａ，８２ｂの中心軸ＡＸ１，ＡＸ２を中心とする回動動作により、遮光部材８２ａ，８２ｂが第２レンズアレイ３２に略平行となり、端部ＥＰａ，ＥＰｂがシステム光軸ＳＡ方向に最も近接する最大遮蔽状態になったり、一点鎖線で示すように、遮光部材８２ａ，８２ｂが第２レンズアレイ３２に略平行な全閉時に比べて回動角度β（略９０°）回転し、端部ＥＰａ，ＥＰｂが照明光の光路外に位置し照明光の遮蔽がない全開の状態になったりする。また、破線で示すように、中間の段階として、遮光部材８２ａ，８２ｂが第２レンズアレイ３２に略平行な全閉時に比べて回動角度α（α＜β）だけ回転し、端部ＥＰａ，ＥＰｂがシステム光軸ＳＡからある程度離れて一部の照明光の遮蔽を行う状態にもなる。

以上のように、第１及び第２の遮光部材８２ａ，８２ｂは、Ｙ方向を開閉方向として、先端側の端部ＥＰａ，ＥＰｂにおいてシステム光軸ＳＡを挟んで互いに近接したり離間したりすることで、遮蔽する照明光の量を調節している。つまり、図４に実線で示す最大遮蔽状態のときには、調光装置８０は、第１の遮光部材８２ａと第２の遮光部材８２ｂとのＹ方向についてのわずかな隙間Ｃ１から照明光を通過させる。これに対して、図４に破線で示す回動角度αの開状態のときには、調光装置８０は、第１の遮光部材８２ａと第２の遮光部材８２ｂとの比較的広い隙間Ｃ２からより多くの照明光を通過させる。いずれの状態での遮光においても、隙間Ｃ１，Ｃ２の大きさ（逆に見れば照明光の遮蔽量）は、端部ＥＰａ，ＥＰｂの位置によって決まる。

ここで、図３（Ｂ）に示すように、板状の遮光部材８２ａ，８２ｂのうち光源ランプユニット２０（図１参照）側即ち光路上流側に面している照明光の被照射面ＳＳは、照明光の被照射域として、照明光束の外縁が入射してできる輪郭ＯＳ及びその内側の領域Ｄａ，Ｄｂを含む。これらの領域Ｄａ，Ｄｂには、両遮光部材８２ａ，８２ｂの先端側の端部ＥＰａ，ＥＰｂも含まれており、特に、端部ＥＰａ，ＥＰｂは、両遮光部材８２ａ，８２ｂの開閉方向即ちＹ方向に関して光束中心であるシステム光軸ＳＡ側に最も近い位置にある。このため、端部ＥＰａ，ＥＰｂは、率先して照明光を遮り、熱を多く吸収している。このような熱の吸収に伴い両遮光部材８２ａ，８２ｂは、全体として膨張する。しかしながら、両遮光部材８２ａ，８２ｂにおいて、システム光軸ＳＡ側にある端部ＥＰａ，ＥＰｂは、支持部９２ａ，９２ｂによってそれぞれ支持された固定端となっている。遮光部材８２ａ，８２ｂは、以上のような構造を有することで、特に最大遮蔽状態において、全体として図３（Ｂ）中矢印ＡＷに示す方向に膨張する。つまり、遮光量に影響するシステム光軸ＳＡに近い端部ＥＰａ，ＥＰｂは、殆ど変位することなくそのままの位置に留まり、遮光量に影響しないシステム光軸ＳＡから遠い端部ＡＰａ，ＡＰｂは、システム光軸ＳＡから遠ざかる方向に延びていく。このように、遮光量に影響する端部ＥＰａ，ＥＰｂの位置が両遮光部材８２ａ，８２ｂの加熱状態にかかわらず安定することで、最大遮蔽状態においてより正確な遮光量の調整が可能となる。

なお、以上では、端部ＥＰａ，ＥＰｂがシステム光軸ＳＡに最も近づき、遮蔽した光からの熱の影響が最も大きくなる最大遮蔽状態を基準として説明している。しかし、光の遮蔽に伴う熱に起因する膨張は、最大遮蔽状態のときに限らず、調光装置８０の開閉動作中全開の状態のような光の遮蔽を行わない場合を除くいずれの段階においても生じる。これに対して、調光装置８０では、光の遮蔽を行ういずれの段階においても、遮光部材８２ａ，８２ｂの熱膨張又は熱収縮による端部ＥＰａ，ＥＰｂの変位を抑制できるものとなっている。従って、調光装置８０は、開閉動作の全体に亘って、遮光部材８２ａ，８２ｂの先端である端部ＥＰａ，ＥＰｂについて安定して一定の軌道を描かせることができ、より正確な遮光量の調整を可能としている。このような調光装置８０を用いた本実施形態のプロジェクター１００では、ダイナミックコントラストのバラツキが抑制されるものとなる。

また、以上において、遮光部材８２ａ，８２とアーム部９３ａ，９３ｂとを連結する連結部としての支持部９２ａ，９２ｂは、遮光部材８２ａ，８２ｂやアーム部９３ａ，９３ｂに比べ細くなっている。つまり、支持部９２ａ，９２ｂにおいて、遮光部材８２ａ，８２ｂからの熱を伝える断面積に相当する幅ＷＤ等のサイズが遮光部材８２ａ，８２を支持するための強度を保持しつつ、できるだけ小さな値に調整され、熱の経路の長さＬＬが遮光部材８２ａ，８２ｂの強度を低下させずかつ配置位置において空間的に挿入可能な程度で大きな値に調整されている。つまり、支持部９２ａ，９２ｂの熱抵抗が十分大きなものとなっている。これにより、遮光部材８２ａ，８２ｂからの熱ができるだけアーム部９３ａ，９３ｂに伝導せず、アーム部９３ａ，９３ｂは、照明光の遮蔽に起因する熱的膨張を生ずることが殆どないものとなっている。従って、アーム部９３ａ，９３ｂの膨張に伴う端部ＥＰａ，ＥＰｂの変位も抑制されている。なお、アーム部９３ａ，９３ｂは、連結部である支持部９２ａ，９２ｂと比較して大きなサイズになっている。これにより、アーム部９３ａ，９３ｂは、熱容量を大きくして、さらに膨張しにくくなっている。

また、上述の調光装置８０は、遮光部材８２ａ，８２ｂの先端側における熱的変位の回避のために、遮光部材８２ａ，８２ｂの側部ＳＦａ，ＳＦｂのうち端部ＥＰａ，ＥＰｂの側方位置ＳＰａ，ＳＰｂに支持部９２ａ，９２ｂを設けている。しかし、支持部９２ａ，９２ｂは、側方位置ＳＰａ，ＳＰｂ以外の位置に設けることも可能である。より具体的には、図３（Ｂ）に示すように、最大遮蔽状態において、遮光部材８２ａ，８２ｂの開閉方向（Ｙ方向）に関する所定範囲ＰＰ内のいずれかの位置に支持部９２ａ，９２ｂの配置可能な場合もある。以下、所定範囲ＰＰについて説明する。まず、遮光部材８２ａ，８２ｂの被照射面ＳＳにより遮蔽される光束の外縁が入射する部分である輪郭ＯＳのうち開閉方向であるＹ方向についての上限又は下限をそれぞれ端点ＵＥａ，ＵＥｂとする。次に、Ｙ方向について、遮光部材８２ａ，８２ｂで最もシステム光軸ＳＡに近い端部ＥＰａ，ＥＰｂの延長線ＰＰａ，ＰＰｂ上から端点ＵＥａ，ＵＥｂまでを距離ｄとする。この場合において、側部ＳＦａ，ＳＦｂ上のうち端部ＥＰａ，ＥＰｂまでの距離が距離ｄの半分（距離ｄ／２）の中間位置ＭＭよりもシステム光軸ＳＡ側にある範囲が所定範囲ＰＰである。照明光の遮蔽に伴う膨張の影響する程度に応じて、所定範囲ＰＰ内に支持部９２ａ，９２ｂを配置すれば、遮光部材８２ａ，８２ｂの熱膨張又は熱収縮による端部ＥＰａ，ＥＰｂ側での熱的変位をある程度以下に抑制して、比較的正確な遮光量の調整が可能となる。

以上のように、一対の遮光部材８２ａ，８２ｂが所定の位置に設けた支持部９２ａ，９２ｂによって支持されていることにより、本実施形態におけるプロジェクター１００は、遮蔽した照明光から発生する熱による影響を低減して、より正確な遮光量の調整ができ、ダイナミックコントラストのバラツキを抑制可能なものとなっている。

〔第１実施形態の変形例〕
図５（Ａ）及び５（Ｂ）に示す調光装置１８０は、図３（Ａ）等に示す調光装置８０の変形例であり、回動部１９０を構成する第１〜第４回動部材１９０ａ，１９１ａ，１９０ｂ，１９１ｂの支持部１９２ａ，１９２ｂを除いて調光装置８０と同様であるので、他の構造等については説明を省略する。調光装置１８０は、支持部１９２ａ，１９２ｂの連結部として、例えばセラミックス等の断熱材によって形成される断熱部材ＩＳａ，ＩＳｂを用いた構成となっている。

図６（Ａ）〜６（Ｃ）は、図５（Ａ）等の調光装置１８０について詳細な構造を説明するための模式図である。図６（Ａ）〜６（Ｃ）では、一対の遮光部材８２ａ，８２ｂの対称性により、遮光部材８２ａ側の構造のみについて説明し、遮光部材８２ｂ側の構造については、同様であるので説明を省略する。調光装置１８０において、第１及び第２回動部材１９０ａ，１９１ａの支持部１９２ａ，１９２ａは、セラミックス等の比較的熱抵抗の大きな材料で構成される断熱部材ＩＳａ，ＩＳａと、同じくセラミックス等で構成されるピンＢＴ，ＢＴとをそれぞれ有する。また、図６（Ｂ）に示すように、遮光部材８２ａは、側端部分を折り曲げ加工によりＬ字状に曲げることで形成されるリブＴＰａ，ＴＰａを有し、リブＴＰａ，ＴＰａの側面が第１の側部ＳＦａ，ＳＦａを形成している。同様に、第１のアーム部９３ａも側端部分をＬ字状に折り曲げることで形成されるリブＵＰａ，ＵＰａを有し、リブＵＰａ，ＵＰａの側面が側部ＫＰａ，ＫＰａを形成している。

第１回動部材１９０ａにおいて、断熱部材ＩＳａは、遮光部材８２ａの側部ＳＦａのうち側方位置ＳＰａと第１のアーム部９３ａの側部ＫＰａとの間に挟まれて配置されている。ピンＢＴは、Ｘ方向に一列に並んだ遮光部材８２ａ、断熱部材ＩＳａ及び第１のアーム部９３ａを貫通してこれらを接続している。同様に、第２回動部材１９１ａにおいても、ピンＢＴが遮光部材８２ａ、断熱部材ＩＳａ及び第１のアーム部９３ａを接続している。以上により、支持部１９２ａ，１９２ａは、断熱部材ＩＳａ，ＩＳｂを連結部として有し遮光部材８２ａを支持している。

本変形例の場合、支持部１９２ａ，１９２ｂにおいて、セラミックス等で構成される断熱部材ＩＳａ，ＩＳｂによって遮光部材８２ａ，８２ｂとアーム部９３ａ，９３ｂとを連結している。これにより、支持部１９２ａ，１９２ｂの熱抵抗を大きくすることができるので、遮光部材８２ａ，８２ｂから第１及び第２のアーム部９３ａ，９３ｂへの熱の伝導をさらに抑制することができる。従って、アーム部９３ａ，９３ｂの変位に伴う支持部１９２ａ，１９２ｂの変位即ち端部ＥＰａ，ＥＰｂの変位が回避される。

〔第１実施形態の別の変形例〕
図７（Ａ）〜７（Ｄ）は、調光装置１８０の変形例についての構造を説明するための模式図である。なお、図７（Ａ）〜７（Ｄ）においても、遮光部材８２ａ側の構造のみ示し遮光部材８２ｂ側については省略している。調光装置１８０において、支持部１９２ａ，１９２ａである断熱部材ＩＳａ，ＩＳａは、図７（Ｂ）や図７（Ｄ）に示すように、Ｌ字状に折り曲げて形成されたリブＴＰａ，ＵＰａの形状に合わせて差込固定可能な形状を有している。これにより、断熱部材ＩＳａ，ＩＳａは、遮光部材８２ａと第１のアーム部９３ａとを接続している。従って、本変形例の場合、支持部１９２ａ，１９２ａは、例えばピン等を用いることなく、断熱部材ＩＳａ，ＩＳａのみで遮光部材８２ａと第１のアーム部９３ａとを連結し、遮光部材８２ａを支持している。

〔第２実施形態〕
以下、図８（Ａ）及び８（Ｂ）を参照して、本発明の第２実施形態に係るプロジェクターについて説明する。なお、本実形態に係るプロジェクターの全体構成は、図１のプロジェクター１００と同様であり、調光装置内の遮光部材及びその周辺機構の構成のみ異なるので、遮光部材及びその周辺機構以外については説明及び図示を省略する。

図８（Ａ）及び８（Ｂ）に示すように、本実施形態に係るプロジェクター内の調光装置２８０は、遮光部材８２ａ，８２ｂを開閉させるための駆動部として、スライド部２９０と駆動装置３００とを有する。スライド部２９０は、第１及び第２のアーム部２９３ａ，２９３ｂと、支持部２９２ａ，２９２ｂと、ガイド部３０３，３０４とを備える。第１及び第２のアーム部２９３ａ，２９３ｂは、支持部２９２ａ，２９２ｂを介して第１及び第２の遮光部材２８２ａ，２８２ｂに連結されている。ガイド部３０３，３０４は、アーム部２９３ａ，２９３ｂ及び遮光部材２８２ａ，２８２ｂのスライド移動の方向及び範囲を定めている。駆動装置３００は、連結軸部３０１と、回転駆動部３０２と、蝶番ＨＧとを備える。回転駆動部３０２は、連結軸部３０１を回転駆動させる。蝶番ＨＧは、アーム部２９３ａ，２９３ｂと連結軸部３０１とを回転可能な状態で連結している。これにより、連結軸部３０１は、アーム部２９３ａ，２９３ｂを動作させる。

以下、調光装置２８０の動作の詳細について説明する。まず、駆動装置３００のうち、連結軸部３０１は、連結軸部３０１の中央に配置されている回転駆動部３０２の正転又は逆転によって回転動作する。これに伴って、この連結軸部３０１に対して蝶番ＨＧを介して回転可能に連結されているアーム部２９３ａ，２９３ｂは、ガイド部３０３に沿って±Ｙ方向に平行移動する。従って、例えば図８（Ａ）のようにアーム部２９３ａが−Ｙ方向に移動すると、これに伴って第１の遮光部材２８２ａもガイド部３０４に沿って−Ｙ方向に移動する。また、この際、アーム部２９３ｂが＋Ｙ方向に移動し、これに伴って第２の遮光部材２８２ｂもガイド部３０４に沿って＋Ｙ方向に移動する。この結果、遮光部材２８２ａ，２８２ｂは遮蔽した状態となる。一方、例えば図８（Ｂ）のようにアーム部２９３ａが＋Ｙ方向に移動した状態のときには、アーム部２９３ｂが−Ｙ方向に移動した状態となり、この結果、遮光部材２８２ａ，２８２ｂは開放された状態となる。本実施形態のように調光装置２８０を用いた場合においても、システム光軸ＳＡ側の端部ＥＰａ，ＥＰｂの側方位置ＳＰａ，ＳＰｂに支持部２９２ａ，２９２ｂを設けることで、遮光部材２８２ａ，２８２ｂの熱膨張又は熱収縮による端部ＥＰａ，ＥＰｂの熱的変位を回避して、より正確な遮光量の調整が可能となる。

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

まず、上記各実施形態において、調光装置８０，１８０，２８０は、第１及び第２のレンズアレイ３１，３２間に配置されているが、これに限らず、調光装置８０，１８０，２８０の設置位置は、第１のレンズアレイ３１から重畳レンズ３５までの間のいずれかで配置可能である。この場合、第１のレンズアレイで分割された後であって重ね合わされる前の光束を適宜遮光することができる。

また、上記各実施形態において、調光装置８０，１８０，２８０は、駆動装置８５，３００によって開閉動作を行っていたが、回動やスライドのさせ方はこれらに限らず、例えば、バネの伸縮を利用して開閉動作を行うもの等種々の方法によって行うことが可能である。

また、例えば遮光部材８２ａに切欠き部ＣＴａを設けているが、遮光部材は切欠き部を有さないものであってもよい。また、遮光部材はこの他種々のものが適用でき、例えば上記のような切欠き部を有する第１の羽根と、開閉の度合いに応じて当該切欠き部の一部又は全部を覆うことが可能な第２の羽根との２重の羽根構造を有するものであってもよい。

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

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

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

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

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

１００…プロジェクター、１０…照明装置、２０…光源ランプユニット、３０…均一化光学系、３１，３２…レンズアレイ、８０，１８０，２８０…調光装置、８１…固定部材、８２ａ，８２ｂ，２８２ａ，２８２ｂ…遮光部材、９０，１９０…回動部、２９０…スライド部、９０ａ，９１ａ，９０ｂ，９１ｂ…第１〜第４回動部材、９２ａ，９２ｂ，１９２ａ，１９２ｂ，２９２ａ，２９２ｂ…支持部、９３ａ，９３ｂ，２９３ａ，２９３ｂ…アーム部、ＣＴａ，ＣＴｂ…切欠き部、８５，３００…駆動装置、４０…色分離導光光学系、５０…光変調部、６０…クロスダイクロイックプリズム、７０…投射光学系、ＳＳ…照明光面、ＥＰａ，ＥＰｂ，ＡＰａ，ＡＰｂ…端部、ＡＸ１，ＡＸ２…中心軸、ＯＰ…光路、ＳＡ…システム光軸

Claims

光源と、光源からの光束を部分的に遮蔽する第１及び第２の遮光部材と、前記第１及び第２の遮光部材を開閉動作させる駆動部とを有する照明光学系と、
前記照明光学系からの照明光によって照明される光変調装置と、
前記光変調装置を経て変調された光を投射する投射光学系と
を備え、
前記駆動部は、前記第１及び第２の遮光部材をそれぞれ支持する第１及び第２の支持部を有し、
前記第１及び第２の支持部は、対応する前記第１及び第２の遮光部材が最大遮蔽状態に位置する場合に、システム光軸に垂直な前記第１及び第２の遮光部材の開閉方向に関して、前記第１及び第２の遮光部材のうち前記システム光軸側の端部から遮蔽される光束の外縁が入射する部分までの半分の中間位置よりも前記システム光軸側の所定位置で、前記第１及び第２の遮光部材を支持し、
前記駆動部は、前記第１及び第２の支持部を介して前記第１及び第２の遮光部材にそれぞれ連結されて動力を伝達する第１及び第２のアーム部を有し、
前記第１及び第２の支持部は、断熱材によって形成されて前記第１及び第２の遮光部材と前記第１及び第２のアーム部との間に配置される連結部を有するプロジェクター。
前記第１及び第２の遮光部材の開閉方向に関して、前記第１及び第２の遮光部材のうち前記システム光軸から遠い側の端部が開放されている、請求項１記載のプロジェクター。
前記第１及び第２の支持部は、前記第１及び第２の遮光部材を前記システム光軸側の端部の側方位置で支持している、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載のプロジェクター。
前記駆動部は、前記第１及び第２の支持部を介し前記第１及び第２の遮蔽部材を回動によって開閉動作させるための回転支持軸を有する、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
前記第１及び第２の遮光部材は、システム光軸を中心軸として一対のものとして対称に配置され、
前記駆動部は、一対の当該遮光部材を同期して駆動する、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
前記照明光学系は、光源からの光束を均一化するための第１及び第２のレンズアレイと、前記第１及び第２のレンズアレイを経た照明光を重畳させるための重畳レンズとを有し、
前記第１及び第２の遮光部材は、前記第１のレンズアレイと前記重畳レンズとの間に配置される、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のプロジェクター。