JP5842651B2 - 調光装置およびプロジェクター - Google Patents

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Description

本発明は、調光装置、および調光装置を備えるプロジェクターに関する。
従来、光源装置から射出された光束を画像信号に応じて光変調装置で変調し、スクリーン等に画像光として投写するプロジェクターが知られている。このプロジェクターには、投写される画像の明るさに対応させて、光変調装置に入射させる光束の光量を調整する調光装置を備えたものがある。この調光装置を備えるプロジェクターは、高いダイナミックコントラストを得ることができる。
特許文献1に開示される調光装置は、光源から射出された光束を減光する減光部と、減光部が取り付けられ、減光部の位置を変えるために回転する第2ギヤおよび第3ギヤと、第2ギヤおよび第3ギヤを回転可能に支持する支持軸を有すると共に、支持軸の軸心に対して略直交する方向において、光学部品用筐体とで第2ギヤおよび第3ギヤをそれぞれ狭装するベース部と、を備えていることが開示されている。この構成により、支持軸を回転部から飛び出させ、留め輪等を配置することなく、回転部は、支持軸からの脱落が防止され、減光部の位置を適正に変えるように安定して回転することができるとしている。
特開2010−175679号公報
特許文献1に開示される調光装置において、第2ギヤおよび第3ギヤは、ベース部に固定された概円柱状の支持軸に支持されて回動する。しかし、このような支持軸に支持された第2ギヤおよび第3ギヤは、長期間の使用により、支持軸に対して傾き、回転がガタツキ易くなるという課題がある。そして、調光装置は、ギヤの回転がガタツクことにより、減光部(遮光板)の位置がずれてしまい、所定の通過光量となるように遮光することができず、調光制御を精度良く実施することができないという課題がある。これにより、調光装置を備えるプロジェクターにおいては、長期間維持可能な高いダイナミックコントラストが得られないという課題がある。
従って、長期間使用しても回転のガタツキを防止できる調光装置と、調光装置を備えるプロジェクターが要望されていた。
本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本適用例に係る調光装置は、入射する光束の光軸を中心として配置され、光束を回動量に応じて遮光することにより通過させる光量を調整する一対の遮光板と、遮光板を直接的または間接的に保持して遮光板を回動させる一対の回動伝達ギヤと、回動伝達ギヤを回動可能に支持する一対の支持軸が設置される支持基板と、支持軸に支持される回動伝達ギヤを支持基板に押し付けて付勢する一対の付勢部材と、を備えていることを特徴とする。
このような調光装置によれば、付勢部材が、遮光板を保持する回動伝達ギヤを支持基板に押し付けて付勢する。これにより、調光装置は、支持軸に支持されて回動する回動伝達ギヤの回転のガタツキを防止することができ、また、長期間の使用に対しても安定してガタツキを防止することができる。従って、回動伝達ギヤに直接的または間接的に保持されて回動する一対の遮光板は、安定した回転を長期間維持することができ、通過させる光量を適正に調整することができる。
[適用例2]上記適用例に係る調光装置において、付勢部材は、コイルばねで構成されていることが好ましい。
このような調光装置によれば、付勢部材がコイルばねで構成されていることにより、回動伝達ギヤの回転による振動等で発生するガタツキに対して追従させることができ、回動伝達ギヤを安定して支持基板に押し付けることができる。
[適用例3]上記適用例に係る調光装置において、回動伝達ギヤは、支持軸に案内される孔部と、孔部の中心軸に対して扁芯して設置されて付勢部材に押圧される押圧部と、を有していることが好ましい。
このような調光装置によれば、付勢部材は、孔部の中心軸に対して扁芯して設置される押圧部を押圧することで、回動伝達ギヤを移動させ、支持軸の外面に回動伝達ギヤの孔部の内面を当接させることができる。これにより、調光装置は、支持軸と孔部との隙間を無くすことができるため、回動伝達ギヤの支持軸に対する傾きを防止することができる。従って、調光装置は、回動伝達ギヤの回転のガタツキを更に防止することができる。
[適用例4]上記適用例に係る調光装置において、押圧部は、遮光板が閉じた状態において、一対の遮光板の光軸側の相対する端部の隙間を小さくする方向に、一対の回動伝達ギヤが付勢されるように扁芯させて設置されていることが好ましい。
このような調光装置によれば、遮光板が閉じた状態(通過光量が最も少なくなる状態)において、一対の遮光板の光軸側の相対する端部の隙間を小さくする方向に、一対の回動伝達ギヤが付勢されることにより、遮光板が閉じた状態における一対の回動伝達ギヤの軸間距離を安定化させることができる。これにより、調光装置は、遮光板が閉じた状態において、遮光板の光軸側の相対する端部の隙間が最小となるように設定することで、遮光板を長期間回転させても、遮光板が閉じた状態における隙間が最小となる状態を維持させることができる。従って、調光装置は、遮光板の調光制御を精度良く実施することができる。
[適用例5]上記適用例に係る調光装置において、回動伝達ギヤと支持基板との間には、潤滑性を有するシート状のシート部材が設置されていることが好ましい。
このような調光装置によれば、回動伝達ギヤは、付勢部材により付勢されて、シート部材の表面を滑らかに摺動することができる。調光装置は、回動伝達ギヤが滑らかに摺動することにより、回動伝達ギヤの回動による騒音を抑制することができ、静音化を図ることができる。
[適用例6]本適用例に係るプロジェクターは、上述したいずれかの調光装置と、光束を射出する光源装置と、調光装置により調光された光束を画像信号に応じて変調する光変調装置と、を備えていることを特徴とする
このようなプロジェクターによれば、回動伝達ギヤの回転のガタツキを防止する調光装置により、通過させる光量の調光制御を精度良く実施できることにより、投写される画像に対して高いダイナミックコントラストを実現することができ、しかも、高いダイナミックコントラストを長期間維持することができる。
第1実施形態に係るプロジェクターの概略構成を模式的に示す図。 調光装置の概略構成を示す斜視図。 調光装置の概略構成を示す斜視図。 調光装置の分解斜視図。 調光装置の概略断面図。 調光装置の概略側面図。 図6における回動伝達ギヤを示す図。 第2実施形態に係る調光装置の概略断面図。
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係るプロジェクター1の概略構成を模式的に示す図である。図1を参照して、本実施形態のプロジェクター1の概略構成を説明する。
なお、図1を含む以降の図面では、説明の便宜上、XYZ直交座標系で記載する。XYZ直交座標系は、照明光軸OAに沿う光束の進行方向をX(+X)方向とし、X方向に直交し、投写レンズ35から画像光が射出される方向とは逆側の方向をY(+Y)方向とする。また、X方向およびY方向に直交し、かつ、机上設置姿勢での上方向(重力方向に逆らう方向)をZ(+Z)方向とする。
本実施形態のプロジェクター1は、光源から射出される光束を画像信号に応じて変調してスクリーン等の投写面に拡大投写する電子機器である。プロジェクター1は、図1に示すように、光学ユニット3、制御部(図示省略)、制御部等に電力を供給する電源ユニット(図示省略)、およびプロジェクター1内部を冷却する冷却ユニット(図示省略)等を備え、これら各装置が外装筺体1A内部に収容されている。
光学ユニット3は、制御部による制御に基づき、光源装置30から射出された光束を光学的に処理して画像信号に応じた画像光を形成して投写するユニットである。光学ユニット3は、光源装置30、照明光学装置31、色分離光学装置32、リレー光学装置33、電気光学装置34、およびこれら光学装置30〜34を内部に収容すると共に、投写レンズ35を所定位置で支持固定する光学部品用筺体36を備えて構成されている。
光源装置30は、光源301およびリフレクター302を備える。光源装置30は、光源301から射出された光束をリフレクター302によって射出方向を揃え、照明光軸OAに対して平行化して照明光学装置31に向けて射出する。照明光軸OAは、光源装置30から被照明領域側に射出される光束の中心軸である。本実施形態の光源装置30は、超高圧水銀ランプを採用している。
照明光学装置31は、第1レンズアレイ311と、第2レンズアレイ312と、偏光変換素子313と、重畳レンズ314と、平行化レンズ315と、を備えている。第1レンズアレイ311は、照明光軸OA方向から見て略矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。各小レンズは、光源装置30から射出された光束を部分光束に分割し、照明光軸OAに沿った方向に射出する。第2レンズアレイ312は、第1レンズアレイ311の小レンズから射出された部分光束に対応して、小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。第2レンズアレイ312は、第1レンズアレイ311から射出された部分光束をそれぞれ重畳レンズ314に向けて射出する。
偏光変換素子313は、第2レンズアレイ312から射出されたランダム偏光光となる各部分光束を液晶パネル341で利用可能な略1種類の偏光光に揃える機能を有する。なお、第2レンズアレイ312から射出され、偏光変換素子313によって略1種類の偏光光に変換された各部分光束は、重畳レンズ314によって、液晶パネル341の表面に略重畳される。なお、重畳レンズ314から射出された光束は、平行化レンズ315により平行化されて液晶パネル341に重畳される。平行化レンズ315は、詳細には、後述する3色の色光毎に設けられている。
照明光学装置31には、光束の通過光量を調整する調光装置10が設置される。詳細には、本実施形態の調光装置10は、回動する一対の遮光板7(図2参照)を備えており、この遮光板7が、第1レンズアレイ311と第2レンズアレイ312との間に位置するように配置される。
調光装置10は、制御部による制御に基づき、本実施形態では、一対の遮光板7が照明光軸OAを通る水平面(XY平面)に対して略対称となる位置関係で回動することにより、光源装置30(第1レンズアレイ311)から射出される光束の一部を遮光して通過させる光量を調整する。なお、遮光板7を通過した光束は、第2レンズアレイ312に入射する。調光装置10の詳細な構成と動作に関しては後述する。
色分離光学装置32は、第1ダイクロイックミラー321と、第2ダイクロイックミラー322と、反射ミラー323と、を備えている。色分離光学装置32は、照明光学装置31から射出された光束を、赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光の3色の色光に分離する。
リレー光学装置33は、入射側レンズ331と、リレーレンズ333と、反射ミラー332,334と、を備えている。リレー光学装置33は、色分離光学装置32で分離されたR光をR光用の液晶パネル341Rまで導く。なお、本実施形態では、リレー光学装置33がR光を導く構成としているが、これに限定されず、例えば、B光を導く構成としてもよい。
電気光学装置34は、入射側偏光板342と、光変調装置としての液晶パネル341(R光用の液晶パネルを341R、G光用の液晶パネルを341G、B光用の液晶パネルを341Bとする)と、射出側偏光板343と、クロスダイクロイックプリズム344と、を備えている。入射側偏光板342および射出側偏光板343は、液晶パネル341R,341G,341B毎に設けられている。
液晶パネル341(341R,341G,341B)は、色分離光学装置32で色光毎に分離された光束を画像信号に応じて変調する。クロスダイクロイックプリズム344は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状を有し、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、2つの誘電体多層膜が形成されている。クロスダイクロイックプリズム344は、液晶パネル341R,341G,341Bで変調された各色光を合成し、投写レンズ35に射出する。
投写レンズ35は、複数のレンズを組み合わせた組レンズで構成され、電気光学装置34で変調され合成された光束をスクリーン等の投写面上に拡大投写する。
プロジェクター1は、調光装置10により電気光学装置34に入射する光束の光量を調整できるため、例えば、場面に応じて光束の光量を調整することにより、投写される画像のダイナミックコントラストを向上させることができる。
図2、図3は、調光装置10の概略構成を示す斜視図であり、図2は調光装置10の遮光板7を閉じた状態(全閉状態)を示す斜視図であり、図3は調光装置10の遮光板7を開いた状態(全開状態)を示す斜視図である。図4は、調光装置10の分解斜視図である。図5は、調光装置10の概略断面図である。また、図2〜図5は、調光装置10の光束射出側(+X方向)から見た図としている。図6は、調光装置10の概略側面図である。図7は、図6における回動伝達ギヤを示す図である。なお、図5〜図7は、遮光板7が全閉状態での図である。図2〜図7を参照して、調光装置10の構成および動作に関して説明する。
図2に示すように、調光装置10が一対の遮光板7により、光束を最大限に遮光する状態(通過光量が最も少なくなる状態)を全閉状態(遮光板7を閉じた状態)と称し、以降、適宜使用する。また、図3に示すように、調光装置10が一対の遮光板7により、光束を最小限に遮光する状態(通過光量が最大の状態(本実施形態では光束を遮らない状態))を全開状態(遮光板7を開いた状態)と称し、以降、適宜使用する。
図2〜図4に示すように、調光装置10は、概略、支持基板2と、支持基板2に設置される支持軸4と、モーター50と、第1ギヤ51と、一対の回動伝達ギヤとしての第2ギヤ52および第3ギヤ53と、第2ギヤ52および第3ギヤ53に保持される一対の遮光板7(7a,7b)とを備えている。また、調光装置10は、回動伝達ギヤとしての第2ギヤ52、第3ギヤ53を、支持基板2に押し付ける付勢部材としてのコイルばね6を備えている。コイルばね6は圧縮コイルばねとして構成されている。なお、モーター50、第1ギヤ51、第2ギヤ52、および第3ギヤ53等により駆動部5を構成している。
支持基板2は、図2〜図4に示すように、略矩形状に形成される基板本体20、および基板本体20に取り付けられた3つの支持軸4を有している。そして、支持基板2は、基板本体20の一方の面20A側に、第1ギヤ51、第2ギヤ52、第3ギヤ53、および遮光板7を支持し、基板本体20の他方の面20B側に、モーター50およびセンサー部8を支持して構成されている。
基板本体20は、板金加工により形成され、図2〜図4に示すように、基板本体20の4方向の端部は一方の面20A側に曲折されている。基板本体20は、支持軸4(第1支持軸41)を挿通する孔部(図示省略)と、支持軸4(第2支持軸42、第3支持軸43)を挿通する孔部22,23(いずれも図5参照)が形成されている。
また、基板本体20は、モーター50のスピンドル502を挿通する孔部24と、孔部24の周囲にモーター50を固定する一対のネジ孔241が形成されている。また、基板本体20は、センサー部8のセンサー80を挿通する孔部25と、センサー部8を固定するネジ孔251が形成されている。また、孔部22を中心として案内孔26が円弧状に貫通して形成されている。
調光装置10は、光学部品用筺体36の+Y側の側面(図1参照)に固定される。調光装置10を光学部品用筺体36に固定した際、基板本体20の4方向の端部が一方の面20A側に曲折されていることにより、支持基板2と光学部品用筺体36の側面とで、第2ギヤ52および第3ギヤ53を概ね囲う形態とさせ、第2ギヤ52および第3ギヤ53等に塵埃が付着することを抑制している。なお、支持基板2が光学部品用筺体36に固定されることにより、一対の遮光板7(7a,7b)は、第1レンズアレイ311と第2レンズアレイ312との間に配置される。
支持軸4は、3つの支持軸4(第1支持軸41、第2支持軸42、第3支持軸43)で構成されている。支持軸4は、第1ギヤ51、第2ギヤ52、第3ギヤ53をそれぞれ回動可能に支持する部材である。第2支持軸42、第3支持軸43は、第2ギヤ52、第3ギヤ53を回動可能に支持する一対の支持軸4として構成されている。なお、第2ギヤ52、第3ギヤ53は、一対の回動伝達ギヤに相当する。
第2支持軸42、第3支持軸43は、図4、図5に示すように、基板本体20の面20A側に設置される。詳細には、第2支持軸42、第3支持軸43は、図5に示すように、金属製で円柱状に形成され、一方の端部側に円板状のツバ部421,431を有している。第2支持軸42、第3支持軸43は、図5に示すように、各ツバ部421,431が基板本体20の面20Aに当接するまで、一方の端部を基板本体20の孔部22,23にそれぞれ圧入させることで、他方の端部が面20Aから−Y方向に突出するように設置される。
第2支持軸42、第3支持軸43は、第2ギヤ52、第3ギヤ53をそれぞれ回動可能に支持するように、軸径および長さが設定されている。第2支持軸42、第3支持軸43の長さは、第2ギヤ52、第3ギヤ53をそれぞれ挿入した後に、先端部が第2ギヤ52、第3ギヤ53のそれぞれの表面から若干突出する高さとなるように設定されている。
第1支持軸41は、概ね第2支持軸42と同様の形状で構成される。第1支持軸41は、同様に、ツバ部411が基板本体20の面20Aに当接するまで、一方の端部を基板本体20の孔部(図示省略)に圧入させ、他方の端部が面20Aから−Y方向に突出するように設置される。第1支持軸41の長さは、第1ギヤ51を挿入した際に、先端部が第1ギヤ51の表面から若干突出する高さとなるように設定されている。
基板本体20に設置された3つの支持軸4を基準に、本実施形態では、基板本体20の面20A上に、シート部材65を設置する構成となっている。シート部材65は、薄いシート状の合成樹脂製の部材を打ち抜き加工により形成されている。また、シート部材65は、基板本体20の平面度に比べて平面度が高く、また、潤滑性を有している。
シート部材65は、第1ギヤ51、第2ギヤ52、第3ギヤ53が回転を行う場合、基板本体20の面上を摺動させるよりも滑らかに摺動させるための部材である。第1ギヤ51、第2ギヤ52、第3ギヤ53は、このシート部材65の面上を滑らかに摺動して回転する。
シート部材65は、3つの支持軸4のツバ部411,421,431(いずれも図4参照)を案内として、3つの支持軸4を中心とした所定の径を有する形状に形成されている。詳細には、シート部材65は、第1ギヤ51、第2ギヤ52、第3ギヤ53がそれぞれ回動する際に、第1ギヤ51に形成される摺動用突起部(図示省略)および第2ギヤ52と第3ギヤ53とに形成される摺動用突起部526,536(いずれも図5参照)が、シート部材65の面上を摺動できる径(所定の径)として形成される。
モーター50は、第1ギヤ51を回動させる駆動力を発生させる駆動源であり、制御部により回転を制御される。モーター50は、本実施形態では、ステッピングモーターを使用している。モーター50は、図2〜図4に示すように、支持軸であるスピンドル502を有するモーター本体501と、スピンドル502に圧入して設置されたピニオン503とを備えている。モーター50は、基板本体20の孔部24からピニオン503が面20A側に突出するように位置させ、ネジS1をネジ孔241に螺合することにより、基板本体20の面20Bに設置される。なお、ピニオン503は、平歯車として構成されている。
第1ギヤ51は、ピニオン503とかみ合い、モーター50で発生させた駆動力を第2ギヤ52に伝達する。詳細には、第1ギヤ51は、ピニオン503の回転を減速して第2ギヤ52に伝達する。第1ギヤ51は、合成樹脂製であり、図2〜図4に示すように、同軸上に積層されて形成された大ギヤ部511および小ギヤ部512を備えている。大ギヤ部511の径は、ピニオン503および小ギヤ部512の径より大きく設定されている。なお、大ギヤ部511は平歯車として構成され、小ギヤ部512ははすば歯車として構成されている。
第1ギヤ51は、回転中心軸を中心とする中心孔515(図4参照)が形成されている。中心孔515は、第1支持軸41の外径より僅かに大きな内径に設定されている。第1ギヤ51は、中心孔515に第1支持軸41が挿入され、大ギヤ部511がピニオン503とかみ合って基板本体20の面20A側に配置される。
なお、第1ギヤ51を第1支持軸41に挿入した後、第1支持軸41の先端部に設置される溝部412に固定リングE1を係止することで第1ギヤ51の第1支持軸41からの抜けを防止している。また、第1ギヤ51は、基板本体20の面20A側に、中心孔515を中心としてリブ状に突出する摺動用突起部(図示省略)が設置される。この摺動用突起部は、第1ギヤ51が回転する際に、シート部材65の面上を摺動する。
第2ギヤ52および第3ギヤ53は、遮光板7a,7bをそれぞれ保持して、第1ギヤ51の回転が伝達されることにより、遮光板7a,7bを回動するギヤである。詳細には、第2ギヤ52は、第1ギヤ51(小ギヤ部512)とかみ合い、第3ギヤ53は第2ギヤ52とかみ合う。そして、第2ギヤ52および第3ギヤ53は、第1ギヤ51を介して伝達されたモーター50の駆動力によって互いに逆方向に回転する。
第2ギヤ52に関して構成および動作を説明する。
第2ギヤ52は、合成樹脂製であり、図6、図7に示すように、平面視で略半円形状を有しており、第1ギヤ51(小ギヤ部512)にかみ合う歯形がこの半円状の外周に形成されている。第2ギヤ52は、はすば歯車として構成されている。この歯形が形成されている範囲は、遮光板7aが回動する範囲に対応して設定されている。調光装置10は、第2ギヤ52が半円形状に形成されることで、円形状に形成される場合に比べて、小型化が図られている。
第2ギヤ52は、図4に示すように、回転中心軸を中心とする中心孔521を有して筒状に形成される筒状部522を備えている。中心孔521は、第2支持軸42の外径より僅かに大きな内径に設定されている。第2ギヤ52は、図2〜図4に示すように、中心孔521に第2支持軸42が挿入されて基板本体20の面20Aに設置され、第2支持軸42を中心に回転する。
第2ギヤ52は、図5〜図7に示すように、筒状部522の基部522Aの外周に、傾斜した溝状に形成される溝部523を備えている。溝部523は、孔部としての中心孔521の中心軸に対して扁芯して形成されている。
詳細には、溝部523は、図6、図7に示すように、遮光板7が閉じた状態(全閉状態)を基準として、第2ギヤ52が第3支持軸43の中心軸の方向に付勢されるように扁芯して形成されている。なお、図7には、第2ギヤ52が付勢される方向を、模式的に矢印Aで示している。
溝部523において、筒状部522の基部522Aの外周に偏って傾斜して形成される傾斜部524が、押圧部に相当する。この傾斜部524をコイルばね6が押圧することにより、第2ギヤ52が支持基板2に押し付けられると共に、第3支持軸43の中心軸の方向に付勢される。
第2ギヤ52は、図5に示すように、遮光板取付部525と摺動用突起部526と検知用突起部527とが形成される。
遮光板取付部525は、遮光板7aを取り付けるための部位であり、図7に示すように、第2ギヤ52の左側(−X側)の端部に突出した部位を有して形成されている。遮光板取付部525は、左方に開口するネジ孔(図示省略)が設けられており、遮光板7aは、図4に示すように、このネジ孔にネジS2が螺合されて第2ギヤ52に取り付けられる。
摺動用突起部526は、図5に示すように、中心孔521を中心として基板本体20の面20A側にリブ状に突出して形成される。摺動用突起部526は、第2ギヤ52が回転する際に、コイルばね6により、シート部材65に押し付けられながら、シート部材65の面上を摺動する。
検知用突起部527は、図5に示すように、センサー部8に備えられたセンサー80としてのフォトセンサーから照射される光を遮蔽する機能を有している。検知用突起部527は、中心孔521の中心軸を中心とする円弧状の突起であり、基板本体20の面20A側に突出して形成される。そして、検知用突起部527は、図5に示すように、フォトセンサーの凹部に挿入可能に構成されている。
第3ギヤ53に関して構成および動作を説明する。
第3ギヤ53は、合成樹脂製であり、図6、図7に示すように、第2ギヤ52と略同様に構成されている。第3ギヤ53は、平面視で略半円形状を有しており、第2ギヤ52にかみ合う歯形がこの半円状の外周に形成されている。第3ギヤ53は、はすば歯車として構成されている。この歯形が形成されている範囲は、遮光板7bが回動する範囲に対応して設定されている。
第3ギヤ53は、図4に示すように、回転中心軸を中心とする中心孔531を有して筒状に形成される筒状部532を備えている。中心孔531は、第3支持軸43の外径より僅かに大きな内径に設定されている。第3ギヤ53は、図2〜図4に示すように、中心孔531に第3支持軸43が挿入されて基板本体20の面20Aに設置され、第3支持軸43を中心に回転する。調光装置10は、第3ギヤ53が半円形状に形成されることで、円形状に形成される場合に比べて、小型化が図られている。
第3ギヤ53は、図5〜図7に示すように、筒状部532の基部532Aの外周に、傾斜した溝状に形成される溝部533を備えている。溝部533は、孔部としての中心孔531の中心軸に対して扁芯して形成されている。
詳細には、溝部533は、図6、図7に示すように、遮光板7が閉じた状態(全閉状態)を基準として、第3ギヤ53が第2支持軸42の中心軸の方向に付勢されるように扁芯して形成されている。なお、図7には、第3ギヤ53が付勢される方向を、模式的に矢印Bで示している。
溝部533において、筒状部532の基部532Aの外周に偏って傾斜して形成される傾斜部534が、押圧部に相当する。この傾斜部534をコイルばね6が押圧することにより、第3ギヤ53が支持基板2に押し付けられると共に、第2支持軸42の中心軸の方向に付勢される。
第3ギヤ53は、図5に示すように、遮光板取付部535と摺動用突起部536とが形成される。
遮光板取付部525は、遮光板7bを取り付けるための部位であり、図7に示すように、第3ギヤ53の左側(−X側)の端部に突出した部位を有して形成されている。遮光板取付部535は、図4に示すように、左方に開口するネジ孔5353が設けられており、遮光板7bは、このネジ孔5353にネジS2が螺合されて第3ギヤ53に取り付けられる。
摺動用突起部536は、図5に示すように、中心孔531を中心として基板本体20の面20A側にリブ状に突出して形成される。摺動用突起部536は、第3ギヤ53が回転する際に、コイルばね6により、シート部材65に押し付けられながら、シート部材65の面上を摺動する。
なお、上述したように、第2ギヤ52の溝部523は、遮光板7が閉じた状態(全閉状態)を基準として、第2ギヤ52が第3支持軸43の中心軸の方向に付勢されるように扁芯して形成されている。そして、第3ギヤ53の溝部533は、遮光板7が閉じた状態(全閉状態)を基準として、第3ギヤ53が第2支持軸42の中心軸の方向に付勢されるように扁芯して形成されている。
言い換えると、本実施形態では、図5、図6に示すように、第2ギヤ52の溝部523(傾斜部524)と第3ギヤ53の溝部533(傾斜部534)とは、遮光板7が閉じた状態(全閉状態)を基準として、一対の遮光板7a,7bの照明光軸OA側の相対する端部の隙間(後述する第2傾斜部72aと第2傾斜部72bとの端部の隙間S)を小さくする方向に、第2ギヤ52、第3ギヤ53が付勢されるように扁芯させて形成されている。
遮光板7は、第2ギヤ52に直接的に保持される遮光板7aと、第3ギヤ53に直接的に保持される遮光板7bとにより一対形成されている。そして、遮光板7(7a,7b)は、本実施形態では、入射する光束の照明光軸OAを中心として(詳細には、照明光軸OAを通る水平面(XY平面)に対して)略対称となるように配置される。
遮光板7(7a,7b)は、図2に示す全閉状態と、図3に示す全開状態との間で、ステップ数で制御されるモーター50の駆動に応じて回動量を変化させる。この回動動作により、遮光板7(7a,7b)は、入射する光束を回動量に応じて遮光し、通過させる光量を調整する。以降では、一方の遮光板7bを例にして遮光板7の構成に関して説明する。
遮光板7bは、金属板を曲折して形成されている。遮光板7bは、図2〜図6に示すように、矩形状の遮光板本体70bと、遮光板本体70bの照明光軸OA側の長手側端部から光束入射側に傾斜する第1傾斜部71bと、第1傾斜部71bの照明光軸OA側の長手側端部から光束射出側に傾斜する第2傾斜部72bとを備えて形成される。
なお、遮光板7bは、第2傾斜部72bの照明光軸OA側の端部中央に、遮光板7bを設置した際に、照明光軸OAを囲む形態となる円弧状の切欠部721bが形成されている。また、遮光板7bは、遮光板本体70bの短手側端部に延出する接続部701bが形成される。
また、遮光板7bは、図4に示すように、第3ギヤ53の遮光板取付部535に取り付ける(接続する)ための接続部材75bを備えている。接続部材75bは、矩形状の金属板で形成されている。接続部材75bと遮光板本体70bとは、接続部材75bと接続部701bとをカシメ加工することにより一体化している。
接続部材75bには、案内孔751bと挿通孔752bとが形成されている。接続部材75bは、遮光板取付部535に形成される案内突起5352に案内孔751bを挿入させ、挿通孔752bにネジS2を挿通し、遮光板取付部535のネジ孔5353に螺合させることにより、遮光板取付部535に取り付けられる。これにより、遮光板7bが、第3ギヤ53に取り付けられる。
他方の遮光板7aも、上述した遮光板7bと同様に構成される。異なるのは、遮光板7aと遮光板7bとは、設置されたとき、照明光軸OAを通る水平面(XY平面)に対して、本実施形態では、略対称となるように構成されていることである。従って、遮光板7aは、遮光板7bの構成部に対応する同様の構成部に対して、符号の末尾に、bに換えてaの符号を付記する。なお、遮光板7aの構成の詳細説明は省略する。
なお、遮光板7は、全閉状態での遮光板7a,7b間の隙間Sを小さくすることにより、全閉状態での遮光板7a,7bを通過する光束の光量を少なくさせるため、投写画像のコントラストを向上させる。また、第2傾斜部72a,72bに切欠部721a,721bを形成することにより、減光率(全閉状態での液晶パネル341に入射する光束の光量を1とした場合の、液晶パネル341に入射する光束の光量の比率)の変化をなだらかにすることで、調光による投写画像の明るさの変化を視認し難いものとしている。
次に、第2ギヤ52の組み立てに関して説明する。
なお、第2ギヤ52を基板本体20に組み立てる前段階として、3つの支持軸4を案内としてシート部材65を支持基板2の面20Aに設置する。その後、第1ギヤ51を第1支持軸41に挿通させ、固定リングE2により固定する。その後、第2ギヤ52を第2支持軸42に設置する。
図4、図5に示すように、最初に、第2ギヤ52の中心孔521を第2支持軸42に挿通させる。このとき、第1ギヤ51の小ギヤ部512の歯形(はすば)に第2ギヤ52の歯形(はすば)をかみ合わせる。次に、筒状部522にコイルばね6を挿入する。次に、コイルばね6を押圧して、円板状で第2支持軸42の外形より僅かに大きい孔径を有するバネ用保持板66を、第2支持軸42の先端部から挿入する。次に、固定リングE2を第2支持軸42の先端部に設置される溝部422に係止することにより、第2ギヤ52を第2支持軸42に設置する。
第2ギヤ52の組み立てにより、コイルばね6の一方の先端部は、図5に示すように、扁芯して形成される溝部523に当接して第2ギヤ52を支持基板2に押し付ける。そして、コイルばね6は、溝部523の傾斜部524に当接することにより、傾斜部524を押圧する。これにより、押圧される傾斜部524に相対する中心孔521の内面は、第2支持軸42の外面に当接する状態となる。
次に、第3ギヤ53の組み立てに関して説明する。
図4、図5に示すように、第3ギヤ53は、第2ギヤ52の組み立てと略同様に組み立てる。最初に、第3ギヤ53の中心孔531を第3支持軸43に挿通させる。このとき、第2ギヤ52の歯形(はすば)に第3ギヤ53の歯形(はすば)をかみ合わせる。次に、筒状部532にコイルばね6を挿入する。次に、コイルばね6を押圧して、円板状で第3支持軸43の外形より僅かに大きい孔径を有するバネ用保持板66を、第3支持軸43の先端部から挿入する。次に、固定リングE2を第3支持軸43の先端部に設置される溝部432に係止することにより、第3ギヤ53を第3支持軸43に設置する。
第3ギヤ53の組み立てにより、コイルばね6の一方の先端部は、図5に示すように、扁芯して形成される溝部533に当接して第3ギヤ53を支持基板2に押し付ける。そして、コイルばね6は、溝部533の傾斜部534に当接することにより、傾斜部534を押圧する。これにより、押圧される傾斜部534に相対する中心孔531の内面は、第3支持軸43の外面に当接する状態となる。
なお、第2ギヤ52、第3ギヤ53を組み立てる際、図6に示すように、それぞれ保持する遮光板7a,7bが全閉状態の位置となるように組み立てる。また、上述したように、第2ギヤ52の溝部523と第3ギヤ53の溝部533とは、遮光板7の全閉状態を基準として、一対の遮光板7a,7bの照明光軸OA側の相対する第2傾斜部72aと第2傾斜部72bとの端部の隙間Sを小さくする方向に、第2ギヤ52、第3ギヤ53が付勢されるように扁芯させて形成されている。
これにより、遮光板7の全閉状態において、第2ギヤ52と第3ギヤ53の軸間距離を安定化させている。従って、第2傾斜部72aと第2傾斜部72bとの端部の隙間Sは、第2ギヤ52および第3ギヤ53が回動し、遮光板7a,7bの回動角度(回動量)が変化し、全閉状態と全開状態、およびその中間の状態を繰り返しても、再度、全閉状態に戻した場合には、隙間Sは確保されている。
上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態の調光装置10によれば、コイルばね6が、遮光板7(7a,7b)を保持する第2ギヤ52、第3ギヤ53を支持基板2に押し付けて付勢する。これにより、調光装置10は、第2支持軸42、第3支持軸43に支持されて回動する第2ギヤ52、第3ギヤ53の回転のガタツキを防止することができ、また、長期間の使用に対しても安定してガタツキを防止することができる。従って、第2ギヤ52、第3ギヤ53に直接的に保持されて回動する一対の遮光板7(7a,7b)は、安定した回転を長期間維持することができ、通過させる光量を適正に調整することができる。
本実施形態の調光装置10によれば、付勢部材がコイルばね6で構成されていることにより、第2ギヤ52、第3ギヤ53の回転による振動等で発生するガタツキに対して追従させることができ、第2ギヤ52、第3ギヤ53を安定して支持基板2に押し付けることができる。
本実施形態の調光装置10によれば、コイルばね6は、第2ギヤ52、第3ギヤ53に形成される中心孔521,531の中心軸に対して扁芯して設置される押圧部としての傾斜部524,534を押圧することで、第2ギヤ52、第3ギヤ53を移動させ、第2支持軸42、第3支持軸43の外面に中心孔521,531の内面を当接させることができる。これにより、調光装置10は、第2支持軸42、第3支持軸43と中心孔521,531との隙間を無くすことができるため、第2ギヤ52、第3ギヤ53の第2支持軸42、第3支持軸43に対する傾きを防止することができる。従って、調光装置10は、第2ギヤ52、第3ギヤ53の回転のガタツキを更に防止することができる。
本実施形態の調光装置10によれば、遮光板7(7a,7b)が閉じた状態において、一対の遮光板7の照明光軸OA側の相対する端部の隙間Sを小さくする方向に、第2ギヤ52、第3ギヤ53が付勢されることにより、遮光板7が閉じた状態における第2ギヤ52、第3ギヤ53の軸間距離を安定化させることができる。これにより、調光装置10は、遮光板7が閉じた状態において、遮光板7の照明光軸OA側の相対する端部の隙間Sが最小となるように設定することで、遮光板7を長期間回転させても、遮光板7が閉じた状態における隙間Sが最小となる状態を維持させることができる。従って、調光装置10は、遮光板7の調光制御を精度良く実施することができる。
本実施形態の調光装置10によれば、第2ギヤ52、第3ギヤ53と支持基板2との間には、潤滑性を有するシート状のシート部材65が設置されている。そして、第2ギヤ52、第3ギヤ53は、コイルばね6により付勢されて、シート部材65の表面を滑らかに摺動することができる。これにより、調光装置10は、第2ギヤ52、第3ギヤ53が支持基板2の表面を直接摺動する場合に比べて、第2ギヤ52、第3ギヤ53の回動による騒音を抑制することができ、静音化を図ることができる。
本実施形態の調光装置10によれば、第2ギヤ52、第3ギヤ53がシート部材65の表面を滑らかに摺動することにより、第2ギヤ52、第3ギヤ53が支持基板2の表面を直接摺動する場合に比べて、摺動による第2ギヤ52、第3ギヤ53の削れを低減することができる。これにより、調光装置10は、削れによる塵埃の発生を低減できる。
本実施形態のプロジェクター1によれば、第2ギヤ52、第3ギヤ53の回転のガタツキを防止する調光装置10により、通過させる光量の調光制御を精度良く実施できることにより、投写される画像に対して高いダイナミックコントラストを実現することができ、しかも、高いダイナミックコントラストを長期間維持することができる。
(第2実施形態)
図8は、第2実施形態に係る調光装置11の概略断面図である。なお、図8において、調光装置11は、一方の遮光板77を回動させるための構成を図示している。図8を参照して、調光装置11の構成および動作に関して概略を説明する。
本実施形態のプロジェクター1における調光装置11は、第1実施形態の調光装置10と比較して、回動伝達ギヤ等を含む配置が異なっている。なお、調光装置11以外の光学ユニット3等に関しては第1実施形態と同様である。
本実施形態の調光装置11は、概略、支持基板28と、支持基板28に設置される一対の支持軸44と、モーター504と、一対の回動伝達ギヤ56と、一対の回動伝達部材9と、回動伝達部材9に保持される一対の遮光板77と、回動伝達ギヤ56を支持基板28に押し付ける付勢部材としての一対のコイルばね61とを備えている。なお、モーター504、回動伝達ギヤ56等により駆動部55を構成している。
支持基板28は、略矩形状に形成される基板本体29を有している。また、基板本体29には支持軸44を挿入する孔部291が形成されている。なお、支持基板28の一方(−Y側)の面を面29Aとし、他方(+Y側)の面を面29Bとする。
支持基板28は、本実施形態では、一方の面29A側に、回動伝達部材9と遮光板77等が設置され、他方の面29B側に、モーター504、回動伝達ギヤ56、コイルばね61等が設置される。なお、光源装置30から射出された光束は、支持基板28の一方の面29A側を−X方向から遮光板77に入射する。そして、入射した光束は、遮光板77により遮光され、遮光されなかった光束は+X方向に通過する。また、本実施形態では、回動伝達ギヤ56は、直接的に遮光板77を保持せず、間接的に保持して、遮光板77を回動させている。
支持軸44は、筒状のスリーブ45と、スリーブ45の内側に保持されてスリーブ45の両側に延出する円柱状のシャフト46とを備えている。また、スリーブ45とシャフト46は、軸受け47を介して互いに回動可能に構成されている。なお、軸受け47は、1列のボールベアリングで構成されている。そして、支持軸44は、スリーブ45を基板本体29の孔部291に圧入して支持基板28に固定される。
支持基板28の他方の面29B側に延出するシャフト46には、回動伝達ギヤ56が挿入されて回転可能に支持されている。回動伝達ギヤ56は、はすば歯車で構成されており、モーター504のスピンドル505に圧入されるウォーム506とかみ合う。また、回動伝達ギヤ56には、筒状部562にコイルばね61が挿入される。コイルばね61の一端は溝部底面563に当接する。なお、コイルばね61を筒状部562に挿入した後、コイルばね61を保持するバネ用保持板67をシャフト46に挿入し、固定リングE6を溝部462に係止する。これにより、シャフト46は、回動伝達ギヤ56を支持基板28とバネ用保持板67との間に固定される。
支持基板28の一方の面29A側に延出するシャフト46には、回動伝達部材9が挿入されて回転可能に支持されている。シャフト46は、固定リングE5を溝部461に係止することで、回動伝達部材9を支持基板28と固定リングE5との間に固定される。
なお、回動伝達部材9は、遮光板77を固定する遮光板取付部91を有している。本実施形態の遮光板77は、第1実施形態の遮光板7と同様に構成されている。遮光板77は、カシメ加工により接続部材78と一体化され、ネジS5により遮光板取付部91に取り付けられる。
このように構成される調光装置11では、コイルばね61により、回動伝達ギヤ56の溝部底面563と、バネ用保持板67とが付勢される。これにより、回動伝達ギヤ56は支持基板28に押し付けられる。また、バネ用保持板67は支持基板28の他方の面29B側とは逆側(+Y方向)に押される。これにより、シャフト46も+Y方向に押され、軸受け47の有するY軸方向の隙間分が+Y方向に移動する。シャフト46の+Y方向への移動により、回動伝達部材9は、+Y方向へ移動し、支持基板28の一方の面29Aに押し付けられる。
このような調光装置11により、モーター504のウォーム506が回動すると、ウォーム506にかみ合う回動伝達ギヤ56が回動する。回動伝達ギヤ56の回動により、シャフト46が軸受け47によりスリーブ45に対して回動する。そして、シャフト46の回動により、回動伝達部材9が回動する。回動伝達部材9が回動することにより、接続する遮光板77が回動する。
上述した第2実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態の調光装置11は、コイルばね61が、遮光板77を間接的に保持する回動伝達ギヤ56を支持基板28に押し付けて付勢する。これにより、調光装置11は、支持軸44に支持されて回動する回動伝達ギヤ56の回転のガタツキを防止することができ、また、長期間の使用に対しても安定してガタツキを防止することができる。従って、回動伝達ギヤ56に間接的に保持されて回動する一対の遮光板77は、安定した回転を長期間維持することができ、通過させる光量を適正に調整することができる。
なお、上述した実施形態は、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更や改良等を加えて実施することが可能である。変形例を以下に述べる。
前記第1実施形態の調光装置10は、第2ギヤ52、第3ギヤ53に形成される中心孔521,531の中心軸に対して扁芯して設置される押圧部としての傾斜部524,534をコイルばね6で押圧している。しかし、扁芯しない面部を第2ギヤ52、第3ギヤ53に設けて、コイルばねはこの面部のみを押圧する構成としてもよい。この場合、第2ギヤ52、第3ギヤ53は、支持基板に押し付けられることで、第2ギヤ52、第3ギヤ53の回転のガタツキを防止することができる。
前記第1、第2実施形態の調光装置10,11は、付勢部材として、コイルばね6,61を使用している。しかし、付勢部材はコイルばね6,61に限られず、板バネなどを使用してもよい。
前記第1実施形態の調光装置10は、押圧部として、傾斜部524,534を使用している。しかし、押圧部は傾斜部524,534に限られず、中心孔521,531の中心軸に対して扁芯して設置され、第2支持軸42、第3支持軸43の外面に中心孔521,531の内面を当接させることができ、第2支持軸42、第3支持軸43と中心孔521,531との隙間を無くすことができるような形状や構成であればよい。
前記第1実施形態の調光装置10は、遮光板7(7a,7b)において、遮光板本体70a,70b、第1傾斜部71a,71b、第2傾斜部72a,72bを有し、第2傾斜部72a,72bには切欠部721a,721bを有している。しかし、第1傾斜部71a,71bや第2傾斜部72a,72bおよび切欠部721a,721bの形状等は、適宜変更することができる。これは、第2実施形態においても同様である。
前記第1実施形態の遮光板7(7a,7b)は、照明光軸OAを通る水平面(XY平面)に対して略対称となるように配置されている。しかし、遮光板は対称に配置されなくてもよい。これは、第2実施形態においても同様である。
前記第1実施形態の調光装置10は、遮光板7が、Z方向に開閉する機構となっているが、Y方向に開閉する機構としてもよい。これは、第2実施形態においても同様である。
前記第1、第2実施形態の光源301は、超高圧水銀ランプを採用している。しかし、これに限定されず、高輝度発光する種々の放電型のランプを採用することができ、例えば、メタルハライドランプや高圧水銀ランプ等を採用することができる。
前記第1、第2実施形態の光学ユニット3は、R光、G光、B光に対応する3つの光変調装置(液晶パネル341)を用いる、いわゆる3板方式を採用している。しかし、これに限られず、単板方式の光変調装置を採用してもよい。また、コントラストを向上させるための光変調装置を追加して採用してもよい。
前記第1、第2実施形態の光学ユニット3は、透過型の光変調装置(透過型の液晶パネル341)を採用している。しかし、これに限られず、反射型の光変調装置を採用してもよい。
1…プロジェクター、2,28…支持基板、10,11…調光装置、4,44…支持軸、6,61…コイルばね、7,77…遮光板、30…光源装置、42…第2支持軸、43…第3支持軸、52…第2ギヤ、53…第3ギヤ、56…回動伝達ギヤ、65…シート部材、341…液晶パネル、521,531…中心孔、524,534…の傾斜部、OA…照明光軸、S…隙間。

Claims (5)

  1. 入射する光束の光軸を中心として配置され、前記光束を回動量に応じて遮光することにより通過させる光量を調整する一対の遮光板と、
    前記遮光板を直接的または間接的に保持して当該遮光板を回動させる一対の回動伝達ギヤと、
    前記回動伝達ギヤを回動可能に支持する一対の支持軸が設置される支持基板と、
    前記支持軸に支持される前記回動伝達ギヤを前記支持基板に押し付けて付勢する一対の付勢部材と、
    を備え
    前記回動伝達ギヤは、前記支持軸に案内される孔部と、当該孔部の中心軸に対して扁芯して設置されて前記付勢部材に押圧される押圧部と、を有していることを特徴とする調光装置。
  2. 請求項1に記載の調光装置であって、
    前記付勢部材は、コイルばねで構成されていることを特徴とする調光装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の調光装置であって、
    前記押圧部は、前記遮光板が閉じた状態において、前記一対の遮光板の前記光軸側の相対する端部の隙間を小さくする方向に、前記一対の回動伝達ギヤが付勢されるように扁芯させて設置されていることを特徴とする調光装置。
  4. 請求項1〜請求項のいずれか一項に記載の調光装置であって、
    前記回動伝達ギヤと前記支持基板との間には、潤滑性を有するシート状のシート部材が設置されていることを特徴とする調光装置。
  5. 請求項1〜請求項のいずれか一項に記載の調光装置と、
    前記光束を射出する光源装置と、
    前記調光装置により調光された光束を画像信号に応じて変調する光変調装置と、を備えていることを特徴とするプロジェクター。
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