(57)【要約】  【課題】  プロジェクション表示装置では、光路中に設置したアパーチャを開閉させることにより、表示画像のコントラスト比や明暗を増減させ、中間スケールの色合いの深みを調整している。ここで、従来のアパーチャ駆動装置のヨークは、鉄鋼を代表とする磁性材料をダイカストや切削、もしくは鍛造等の手段を用いて、厚く堅固な構造としていた。アパーチャ駆動装置およびこれを搭載したレンズユニットおよび映像表示装置の小型軽量化や、生産性等を考慮すると好ましい構成とは言えない。  【解決手段】  光路を通過する光量を調整するアパーチャと、アパーチャを開閉するためのコイルと、コイルを駆動するための磁石と、磁石を内部に有し閉磁路を形成するヨークと、を備える。ヨークは、一体成形された略箱型の磁性体である。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路を通過する光量を調整するアパーチャと、
前記アパーチャを開閉するためのコイルと、
前記コイルを駆動するための磁石と、
前記磁石を内部に有し閉磁路を形成するヨークと、を備えるアパーチャ駆動装置において、
前記ヨークは、一体成形された略箱型の磁性体であることを特徴とするアパーチャ駆動装置。
【請求項２】
光路を通過する光量を調整するアパーチャと、
前記アパーチャを開閉するためのコイルと、
前記コイルを駆動するための磁石と、
前記アパーチャの回転軸となる凹部を有するヨークと、を備えるアパーチャ駆動装置において、
前記ヨークは、一体成形された磁性体であることを特徴とするアパーチャ駆動装置。
【請求項３】
請求項１記載のアパーチャ駆動装置において、
前記磁石は、略箱型のヨークの内面に対向して貼り付けられ、閉磁路が形成されていることを特徴とするアパーチャ駆動装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載のアパーチャ駆動装置において、
前記ヨークは、プレス成型により一体成形されたことを特徴とするアパーチャ駆動装置。
【請求項５】
請求項１又は２記載のアパーチャ駆動装置において、
前記アパーチャは、回転軸を中心として回転することにより開閉され、前記ヨークの凹部に前記アパーチャの回転軸の両端が圧入されることを特徴とするアパーチャ駆動装置。
【請求項６】
請求項１又は２記載のアパーチャ駆動装置において、
前記アパーチャは、回転軸を中心として回転することにより開閉され、
前記アパーチャが開かれたとき、前記アパーチャには光路の光が当たらないことを特徴とするアパーチャ駆動装置。
【請求項７】
請求項１又は２記載のアパーチャ駆動装置において、
前記アパーチャは、回転軸を中心として回転することにより開閉され、
前記アパーチャが閉じられたとき、前記アパーチャは光路中に挿入されて通過する光量を制限することを特徴とするアパーチャ駆動装置。
【請求項８】
請求項１又は２記載のアパーチャ駆動装置において、
前記ヨークは、磁性材料から成り閉磁路を構成することを特徴とするアパーチャ駆動装置。
【請求項９】
光源から出射された光を通過させるレンズユニットにおいて、
光源から出射された光を入光する第１のレンズと、
前記第１のユニットを通過した光を外部に出光する第２のレンズと、
請求項１から８の何れか記載のアパーチャ駆動装置と、を備えることを特徴とするレンズユニット。
【請求項１０】
請求項９記載のレンズユニットにおいて、
前記アパーチャ駆動装置は、
前記第１のレンズと前記第２のレンズの間の光路中に配置され、光路を通過する光量を調整することを特徴とするレンズユニット。
【請求項１１】
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を通過させるレンズユニットと、
前記レンズユニットを通過する光量を調整する請求項１から８の何れか記載のアパーチャ駆動装置と、を備えることを特徴とする映像表示装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の映像表示装置は、リアプロジェクション装置又はフロントプロジェクション装置であることを特徴とする映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アパーチャ駆動装置、これを搭載したレンズユニットおよび映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクション表示装置の光路中にアパーチャを挿入して光量を調整する技術が特許文献１（特開２００２−２３２６６号公報）に開示されている。
【０００３】
また、プロジェクション表示装置の表示画像のコントラスト比を増加させ、表示画像の明暗を強調させ、中間スケールの色合いの深みを増加させる手段として、画像フレームと同期した周期で機械的にアパーチャを光路に飛び込ませて、ダイナミックに光量を変動させる技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プロジェクション表示装置では、光路中に設置したアパーチャを開閉させることにより、表示画像のコントラスト比や明暗を増減させ、中間スケールの色合いの深みを調整している。ここで、アパーチャ駆動装置はアパーチャ開閉駆動時に機械的な振動を生じるが、その影響でアパーチャの中心が光軸中心から外れてしまうと、アパーチャの絞り量が変化してしまい、表示画像の画質に影響を与えるおそれがある。これを防ぐため、アパーチャの駆動装置の筐体や、アパーチャの回転軸を保持する磁性材料は厚く堅固な構造にするような工夫がなされている。
【０００６】
即ち、図８〜１０に示す鉄鋼を代表とする磁性材料６（以下、ヨークと記す）を、ダイカスト、切削、鍛造等の手段を用いて厚く堅固な構造としているため、装置の小型化、軽量化が困難である。
【０００７】
また、アパーチャ１の回転軸２（以下ピボットと記す）の両端をヨーク６にはめ合い固定させるため、軸を受ける穴は高い寸法精度が求められているが、このようなヨーク６の構造は厚く重くなってしまうため、装置の小型化、軽量化が困難であり、さらには成型工程の手間がかかり部品のコストが高くなり、生産性が悪い。
【０００８】
さらに、レンズユニット筐体に組み込まれるアパーチャ駆動装置は、前述の堅固なヨーク構造のために大型化してしまうため、レンズユニット全体としての小型化も困難であった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するため、装置の小型化可能なアパーチャ駆動装置、レンズユニット、映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、光路を通過する光量を調整するアパーチャと、アパーチャを開閉するためのコイルと、コイルを駆動するための磁石と、磁石を内部に有し閉磁路を形成するヨークと、を備える。ヨークは、一体成形された略箱型の磁性体である。
【００１１】
また、本発明は、光路を通過する光量を調整するアパーチャと、アパーチャを開閉するためのコイルと、コイルを駆動するための磁石と、アパーチャの回転軸となる凹部を有するヨークと、を備える。ヨークは、一体成形された略箱型の磁性体である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、アパーチャ駆動装置、レンズユニット、映像表示装置の小型化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態では、フロントプロジェクター、リアプロジェクションＴＶ等の表示装置のコントラストを改善するため、プロジェクターの光量を機械的に調整するように開閉するアパーチャの駆動装置を一例として説明する。
【実施例１】
【００１４】
まず、対比のため従来のアパーチャ駆動装置について説明する。図８〜１０は従来のアパーチャ駆動装置を示す図であり、図８がその正面図、図９がその正面透視図、図１０がその上面図である。また、図５はそのアパーチャ駆動装置を搭載したプロジェクションレンズユニットの断面図である。
【００１５】
図８および図９および図１０に示す従来のアパーチャ駆動装置において、符号１はプロジェクターの光量をダイナミックに絞りこむアパーチャであり、このアパーチャ１はピボット２を回転軸としたアーム３に、ボイスコイル４と対称的に配置されている。
【００１６】
ボイスコイル４は、半分がＮ極で残り半分がＳ極に着磁された略扇形の永久磁石５ａと、対向する略扇形の永久磁石５ｂの間のフィールドに配置され、永久磁石５ａおよび５ｂは、炭素鋼に代表される磁性体材料からなるヨーク６ａおよび６ｂに各々貼り付けられ、そのヨーク６ａおよび６ｂは対向して突き合わされ、閉磁路を形成している。
【００１７】
ヨーク６ａおよび６ｂは、一般的にダイカストや切削、もしくは鍛造等により成型されるため、各々分割された構造となっている。また、アパーチャ１のピボット２の両端をはめ合い固定させるための軸を受ける穴が開いている。はめ合いのため、ヨーク６ａおよび６ｂの穴は高い寸法精度を要する。ピボット２はアパーチャ１の回転中心軸で、アパーチャ開閉駆動時に振動を受ける部分であり、堅固な構造が必要とされる。従来のアパーチャ駆動装置はヨーク６ａおよび６ｂを厚くして堅固な構造にしていた。
前述のヨーク６ａおよび６ｂは、アパーチャ駆動装置をプロジェクションレンズユニット１０へ取り付けるためのインターフェースフレーム７とともに固定ネジ８で保持される。
ＳＥＲＶＯ回路から導電体を介してボイスコイル４に電流を供給すると、ボイスコイル４に磁界が発生し、永久磁石５ａおよび５ｂとヨーク６ａおよび６ｂからなるフィールドと作用し、アパーチャ１が取り付けられたアーム３がピボット２を回転軸として、振り子の如く振幅する。最大ＤＵＴＹ比の信号を入力した時にはアパーチャ１が図８に示すＣＬＯＳＥ位置側へ移動し、最小ＤＵＴＹ比の信号を入力した時には、アパーチャ１がＯＰＥＮ側へ移動して、画像フレームと同期した周期で、かつ画像フレームのイメージに応じて変換された絞り量で、θに示す範囲内で機械的に振り子運動を繰り返す。
【００１８】
アーム３の位置は常にセンサ９により検出し、その位置情報をＳＥＲＶＯ回路にフィードバックしてボイスコイル４に供給する電流量を制御し、入力信号に対するアーム３の振幅位置の補正を行っている。
【００１９】
このように構成されたアパーチャ駆動装置は、図５に示すプロジェクションレンズユニット１０に搭載され、そのユニットは図６に示すフロントプロジェクター、あるいは図７に示すリアプロジェクションＴＶ等のアプリケーションに搭載され、画像のシステム制御が行われる。
【００２０】
投射する画像信号の明暗レベルを、フレーム毎に光学エンジンの画像処理部が演算処理を行い絞り量を決定し、ＳＥＲＶＯ回路から導電体を介してボイスコイル４に電流を供給し、アーム３が傾くとともにアパーチャ１がプロジェクションレンズユニット１０の中を通る光路１３に飛び込み、前述で決定された絞り量に応じて投射光量を絞り、画像のコントラスト比を増加させる動作を行う。
【００２１】
ランプ光源１１が発する光量を一定にして、画像フレームと同期した周期で機械的にアパーチャを光路１３に飛び込ませてダイナミックに光量を変動させることによって、表示画像の明暗をより一層強調させ、特に中間スケールの色合いの深みを増加させる効果が得られる。
【００２２】
次に、本発明の実施の形態を図１〜３を用いて説明する。図１は本実施の形態に係るアパーチャ駆動装置の正面図、図２はその正面透視図、図３はその上面図の一例を示す図である。
【００２３】
符号１はプロジェクターの光量をダイナミックに絞りこむアパーチャであり、このアパーチャ１はピボット２を回転軸とした非磁性体で構成されるアーム３に、ボイスコイル４と対称的に配置されている。
【００２４】
ボイスコイル４は、半分がＮ極で残り半分がＳ極に着磁された略扇形の永久磁石５ａと、対向する略扇形の永久磁石５ｂの間のフィールドに配置され、永久磁石５ａおよび５ｂは、鋼板に代表される磁性体材料からなる略箱形のヨーク６の内面に各々貼り付けられ、閉磁路を形成している。
【００２５】
このヨーク６の構造は、一般的なプレス成型等により一体加工されていることを特徴としている。またアーム３の回転中心であるピボット２の回転軸の両端が、ヨーク６の一部分にプレス成型等により設けられたＵ溝に圧入され、その後Ｕ溝の先端をかしめて固定されることを特徴としている。
ヨーク６は一枚の鋼板からプレス成型等で加工するため、薄肉で軽量である。成型工程は飛躍的に短縮され、生産性が高くなる。一体加工で略箱形としているため磁気回路の磁気ギャップがほぼ０であり、漏れ磁束が少なく良好である。実施例１では、ヨーク６にプロジェクションレンズユニット１０へ取り付けるためのインターフェースフレーム７を兼用させているため、アパーチャ駆動装置の部品点数を削減しコスト低減が可能となる。
なお、ヨーク６は１．４ｍｍから２．０ｍｍ程度の板厚が最も生産性に優れ、アパーチャ開閉駆動時にピボット２に伝わる振動を受け止めることが可能である。また、永久磁石５ａおよび５ｂが発生する磁束を磁性体材料の閉磁路内に効率良く伝達し、漏れ磁束を最小とすることが可能である。
実施例１のアパーチャ駆動装置は、ヨーク６とインターフェースフレーム７が一体加工で兼用されており、そのインターフェースフレーム７の取り付け穴を用いて、プロジェクションレンズユニット１０へ取り付けられる。
ＳＥＲＶＯ回路から導電体を介してボイスコイル４に電流を供給すると、ボイスコイル４に磁界が発生し、永久磁石５ａおよび５ｂとヨーク６からなるフィールドと作用し、アパーチャ１が取り付けられたアーム３がピボット２を回転軸として、振り子の如く振幅する。最大ＤＵＴＹ比の信号を入力した時にはアパーチャ１が図１に示すＣＬＯＳＥ位置側へ移動し、最小ＤＵＴＹ比の信号を入力した時には、アパーチャ１がＯＰＥＮ側へ移動して、画像フレームと同期した周期で、かつ画像フレームのイメージに応じて変換された絞り量で、θに示す範囲内で機械的に振り子運動を繰り返す。
【００２６】
このように構成されたアパーチャ駆動装置は、図５に示すプロジェクションレンズユニット１０に搭載され、そのユニットは図６に示すフロントプロジェクター、あるいは図７に示すリアプロジェクションＴＶ等のアプリケーションに搭載され、画像のシステム制御が行われる。
【００２７】
投射する画像信号の明暗レベルを、フレーム毎に光学エンジンの画像処理部が演算処理を行い絞り量を決定し、ＳＥＲＶＯ回路から導電体を介してボイスコイル４に電流を供給し、アーム３が傾くとともにアパーチャ１がプロジェクションレンズユニット１０の中を通る光路１３に飛び込み、前述で決定された絞り量に応じて投射光量を絞り、画像のコントラスト比を増加させる動作を行う。
【００２８】
ランプ光源１１が発する光量を一定にして、画像フレームと同期した周期で機械的にアパーチャを光路１３に飛び込ませてダイナミックに光量を変動させることによって、表示画像の明暗をより一層強調させ、特に中間スケールの色合いの深みを増加させる効果が得られる。
【００２９】
図１１は、上述したアパーチャ駆動装置を搭載したプロジェクション表示装置である。１０は光源から出射された光を通過させるレンズユニット、１１は光を出射する光源、１２は光源から出射された光を反射する画像素子、１３は光路である。
【００３０】
光源１１から出射された光は画像素子１２で反射される。画像素子１２は、例えばマイクロミラーを多数備えた素子や、液晶タイプの反射素子である。マイクロミラーの場合には信号制御回路から入力された信号に基づいてミラーをオンオフすることにより一画素毎に光を出力し、液晶タイプの場合にはその透過率を変化させて光を出力し、それぞれ所望の映像を生成することが可能である。
【００３１】
画像素子１２から出力された光はレンズユニット１０に入光し、レンズユニット１０内の光路にアパーチャを挿入可能な位置にアパーチャ駆動装置が設置されている。レンズユニット１０は、光源１１からの光を入光するレンズ、これを通過した光を出光する別のレンズ等を備えている。
【００３２】
アパーチャ駆動装置はアパーチャを開閉することにより光路の光量を調整することで、映像のコントラストを良好に調整することができる。アパーチャ駆動装置は画像信号のフレーム毎に通過する光量が所望の量になるようにアパーチャを所定量回転させ、所望の光量を得られるように光路中にアパーチャを挿入して通過する光量を制限するように動作する。これにより、フレーム毎に好適なコントラストの画像を出力することが可能になる。
【００３３】
なお、ここでは光を反射する画像素子１２を用いる例を示したが、これに限られず、反射型以外の装置に対しても適用することも可能である。
【実施例２】
【００３４】
図４は、本発明の実施例２に係るアパーチャ駆動装置の上面図の一例を示した図であり、前述の実施例１と相違する点は、ヨーク６とインターフェースフレーム７を分割したものである。
【００３５】
この例では、プロジェクションレンズユニット１０へアパーチャ駆動装置を取り付ける時の自由度を高めている。レンズユニット筐体の構造によっては、インターフェースフレーム７の構造が複雑になりそのインターフェースフレーム７とヨーク６をプレス成型等により一体加工しようとすると、複雑で寿命の短い金型となるおそれがある。その場合はヨーク６とインターフェースフレーム７を分割することにより、実施例１と比較してインターフェースフレーム７の設計自由度が広がり、アパーチャ駆動装置を取り付ける時の自由度を高めることが可能である。
【００３６】
以上説明した各実施例に記載した発明によれば、ヨークを一枚の鋼板からプレス成型等で加工するため成型工程が飛躍的に短縮され生産性が高くなり、かつ薄肉で軽量のため、アパーチャ駆動装置の小型軽量化を図ることが可能となる。
また、ヨークを一体加工で略箱形としているため磁気回路の磁気ギャップがほぼ０であり、漏れ磁束を低減することが可能である。
また、ヨークと、ピボットの回転軸の両端を圧入保持するＵ溝と、プロジェクションレンズユニットへ本アパーチャ駆動装置を取り付けるためのインターフェースフレームと、をプレス成型等で一体加工することにより、部品点数を低減しコストを低減でき、組立て性を容易にすることが可能となる。
【００３７】
また、低コストで小型軽量のアパーチャ駆動装置を搭載し、プロジェクション表示装置のコントラスト比を増加させ、中間スケールの色合いの深みを増加させることが可能な、プロジェクションレンズユニットの供給が可能となる。
【００３８】
さらに、低コストで小型軽量のアパーチャ駆動装置を搭載し、プロジェクション表示装置のコントラスト比を増加させ、中間スケールの色合いの深みを増加させることが可能な、フロントプロジェクター及びリアプロジェクションＴＶ等のアプリケーションの供給が可能となる。
【００３９】
なお、本発明は上述した各実施例の構成に限られず、これ以外の構成であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例１に係るアパーチャ駆動装置の正面図である。
【図２】アパーチャ駆動装置の正面透視図である。
【図３】アパーチャ駆動装置の上面図である。
【図４】本発明の実施例２に係るアパーチャ駆動装置の上面図である。
【図５】アパーチャ駆動装置を搭載した、プロジェクションレンズユニットの断面図である。
【図６】アパーチャ駆動装置を搭載した、フロントプロジェクターの外観図である。
【図７】アパーチャ駆動装置を搭載した、リアプロジェクションＴＶの外観図である。
【図８】従来のアパーチャ駆動装置の正面図である。
【図９】従来のアパーチャ駆動装置の正面透視図である。
【図１０】従来のアパーチャ駆動装置の上面図である。
【図１１】アパーチャ駆動装置を搭載したプロジェクション表示装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…アパーチャ、２…ピボット、３…アーム、４…ボイスコイル、５…永久磁石、６…ヨーク、７…インターフェースフレーム、８…固定ネジ、９…センサ、１０…プロジェクションレンズユニット、１１…光源、１２…画像素子、１３…光路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007079328.tif 000009
【図８】
2007079328.tif 000010
【図９】
2007079328.tif 000011
【図１０】
2007079328.tif 000012
【図１１】
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