(57)【要約】【課題】低コストで絶対位置の制御が可能な可変絞り装置１２を備えた、投射型画像表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】光源１４から射出された光束を画像情報に応じて変調する光学変調装置２、３、４と、光学変調装置２、３、４から射出される変調光を拡大して投射する投射光学装置１と、光源１４と光学変調装置２、３、４との間に配置され、光束の光量を調整する可変絞り装置１２とを備える投射型画像表示装置であって、可変絞り装置１２は、ステッピングモータ１５によって回動する、回動範囲が機械的に制限された遮蔽部材１９、２４を備え、遮蔽部材１９が回動範囲の端に位置する状態での、ステッピングモータ１５の位相が、予め所定の位相であるとして特定されていることを特徴とする。【選択図】図２
2013125192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出された光束を画像情報に応じて変調する光学変調装置と、
前記光学変調装置から射出される変調光を拡大して投射する投射光学装置と、
前記光源と前記光学変調装置との間に配置され、前記光束の光量を調整する可変絞り装置と、
を備える投射型画像表示装置であって、
前記可変絞り装置は、
ステッピングモータによって回動する、回動範囲が機械的に制限された遮蔽部材を備え、
前記遮蔽部材が前記回動範囲の端に位置する状態での、前記ステッピングモータの位相が、予め所定の位相であるとして特定されていることを特徴とする
投射型画像表示装置。
【請求項２】
前記所定の位相を予め記憶しておいて前記可変絞り装置の原点調整に使用することを特徴とする、
請求項１に記載の投射型画像表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の投射型画像表示装置における前記可変絞り装置の組み立て方法であって、
（ａ）前記ステッピングモータを所定の位相に励起する工程と、
（ｂ）前記遮蔽部材を、前記回動範囲の特定の位置に配置する工程と、
（ｃ）前記工程（ａ）、（ｂ）の状態を保って、前記遮蔽部材と前記ステッピングモータの回動軸とを連係する工程と、
を備える、
可変絞り装置の組み立て方法。
【請求項４】
請求項２に記載の投射型画像表示装置における前記可変絞り装置の原点調整方法であって、
前記回動範囲の一方の端から、前記ステッピングモータの原点までのステップ数をＸとした場合、
（ｄ）前記回動範囲の他方の端まで、前記ステッピングモータを駆動する工程と、
（ｅ）前記工程（ｄ）の後に、前記一方の端まで、前記ステッピングモータを駆動する工程と、
（ｆ）前記工程（ｅ）の後に、前記他方の端の方向へ、前記ステッピングモータをＸステップ駆動する工程と、
を備える、
可変絞り装置の原点調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は投射型画像表示装置に関し、さらに、投射型画像表示装置に用いられて光源から射出された光束の光量を調節する可変絞り装置の組み立て方法、及びその駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の投射型画像表示装置として、光源装置と、光源装置から射出された光束を画像情報に応じて変調し、画像光を形成する光変調装置と、形成された画像光を拡大投射する投射光学装置を備えたものが知られている。
【０００３】
ここで、光源装置としては、光源ランプと、光源ランプから射出された光を反射して一方向に射出する反射鏡を備える光源装置が用いられる。また、光変調装置としては、液晶パネルを用いるものがある。
【０００４】
このような投射型画像表示装置では、投射される画像のコントラスト向上等を目的として、光源装置と光変調装置との間に配置され、光変調器に入射する光束の光量を調整する、可変絞り装置を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
特許文献１によると、前記可変絞り装置は、光束の中心軸に対して対称配置される、一対の遮蔽部材を備える。これら遮蔽部材は、一対の回動軸にそれぞれ支持され、この一対の回転軸は駆動機構によって回動される。また、この一対の回動軸及び駆動機構は、固定部材により支持され、一体化されている。
【０００６】
上述の可変絞り装置は、駆動機構の駆動量、即ち、回動軸の回動量に応じて、光束の通過経路に対して遮蔽部材が挿入され、当該遮蔽部材により光束が部分的に遮蔽されることで、光変調装置に入射する光量が調整される。
【０００７】
可変絞り装置による光量制御では、遮蔽部材の絶対位置制御が必要である。遮蔽部材の駆動には、ステッピングモータが使われることがある。ステッピングモータを何ステップ動作させるかにより、遮蔽部材の回動角度を決定することができる。
【０００８】
遮蔽部材の絶対位置を制御するためには、位置制御のために動作原点の設定が必要であり、特許文献１によると、フォトセンサを用いて遮蔽部材の位置を検出し、原点調整を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−７１９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述の従来の投射型画像表示装置は、遮蔽部材の絶対位置制御を行う際には、基準点（動作原点）を特定する必要があり、使用開始時に原点調整を行う。この原点調整のために、フォトセンサやメカスイッチなどを動作位置センサとして用いていたが、コストがかかる問題があった。
【００１１】
また、従来の可変絞り装置は、機械的な端点に可動部分を押し当てることによって、強制的に原点位置を決定した場合、ステッピングモータが脱調し、モータの位置と、ステッピングモータの駆動シーケンスがずれることにより、正確な位置が判別できなくなる問題があった。
【００１２】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、低コストで絶対位置の制御が可能な可変絞り装置を備えた、投射型画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】
【００１３】
本発明に係る投射型画像表示装置は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調する光学変調装置と、光学変調装置から射出される変調光を拡大して投射する投射光学装置と、光源と光学変調装置との間に配置され、光束の光量を調整する可変絞り装置と、を備える。また、可変絞り装置は、ステッピングモータによって回動する、回動範囲が機械的に制限された遮蔽部材を備え、遮蔽部材が回動範囲の端に位置する状態での、ステッピングモータの位相が、予め所定の位相であるとして特定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、遮蔽部材が回動範囲の端に位置する状態での、ステッピングモータの位相が、予め所定の位相であるとして特定されているので、例えば前記所定の位相が投射型画像表示装置内部に記憶されている等、前記所定の位相が随時利用可能であれば、遮蔽部材が可動範囲の端に位置する場合に、遮蔽部材の絶対位置を簡便に制御することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明における実施の形態に係る投射型画像表示装置の構成図である。
【図２】本発明における実施の形態に係る可変絞り装置の平面図である。
【図３】本発明における実施の形態に係る可変絞り装置の側面図である。
【図４】ステッピングモータの構成図である。
【図５】２−１励磁駆動ステッピングモータの駆動シーケンスを示す図である。
【図６】可変絞り装置の原点位置調整方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜構成＞
図１は、本実施の形態の投射型画像表示装置の構成である。光源１４より発せられた光は、レンズアレイ１３、可変絞り装置１２、レンズアレイ１１を通過した後、ダイクロイックミラー７、８、９でＲ、Ｇ、Ｂの色光に分光される。ここで、一対のレンズアレイ１１、１３は、光源１４から射出された光束により、光学変調装置２、３、４としての画像形成領域を均一に照明するために設けられている。レンズアレイ１１、１３の間に可変絞り装置１２が設けられる。可変絞り装置１２については後で詳細に説明する。光学変調装置２、３、４としては、液晶パネルを用いる。
【００１７】
分光された色光は反射ミラーで反射されてまたは直接にそれぞれ光学変調装置２、３、４に入射されて変調がかけられ、画像光が形成される。各Ｒ、Ｇ、Ｂ画像光はクロスダイクロイックプリズム５で合成され、投射レンズを備える投射光学装置１によって、スクリーン（図示せず）に投射される。
【００１８】
可変絞り装置１２は、表示する映像信号の明るさに合わせて光を絞ることにより、コントラスト比を上げる動作を行う。例えば、全黒画像では、遮蔽部材を最大に閉じる。
【００１９】
可変絞り装置１２の平面図を図２に示す。また、側面図を図３に示す。可変絞り装置１２は、入射される光束の中心軸に対して対称配置される一対の遮蔽部材１９、２４と、それぞれの遮蔽部材１９、２４を保持する一対のギア１８、２３と、この一対のギア１８、２３を軸支する回動軸１８ａ、２３ａと、この一対の回動軸１８ａ、２３ａを回動させる駆動機構とから構成される。
【００２０】
また、ギア１８、２３は互いにかみ合っていて、ギア１８が回動すると、同じ角度だけギア２３も回動するように構成されている。ギア１８とステッピングモータ１５の回動軸は、ギア１６、１７を介して連係している。前記一対の回動軸１８ａ、２３ａ、駆動機構（ギア１６、１７、ステッピングモータ１５）、開放端機械原点２１、及び遮蔽端機械原点２２は、固定部材３０によって、支持され一体化されている。
【００２１】
また、ギア１８には位置決め用リブ２０が固定されており、これが開放端機械原点２１もしくは遮蔽端機械原点２２と干渉することにより、遮蔽部材１９の回動範囲が制限されている。また、遮蔽部材２４は遮蔽部材１９と連動しているので、遮蔽部材２４の回動範囲も間接的に制限される。なお、本明細書では、開放端機械原点２１と遮蔽端機械原点２２とを区別せずに呼ぶ場合は、単に機械原点と呼ぶ。
【００２２】
ステッピングモータ１５を正逆方向に回転させることで、遮蔽部材１９、２４を開閉することができる。図２の可変絞り装置１２は、位置決め用リブ２０が、開放端機械原点２１に接した状態である。これは、遮蔽部材１９、２４が最も開いた状態であり、レンズアレイ１３から射出される光を、レンズアレイ１１へ最大限に通過させる状態である。
【００２３】
一方、図２の状態から、ギア１８を時計周りに回動させると、それに連動してギア２３は反時計周りに回動し、遮蔽部材１９、２４は徐々に光束の経路内に介装していく。位置決め用リブ２０が遮蔽端機械原点２２に到達することで、それ以上の回動ができなくなる。このとき、遮蔽部材１９、２４はレンズアレイ１３から射出される光束を遮る配置となる。
【００２４】
このように、駆動機構の駆動量、すなわち回転軸の回動量に応じて、入射光束の通過経路に対して遮蔽部材１９、２４が挿入され、入射光束が部分的に遮蔽されることで、画像形成領域としての光学変調装置２、３、４に入射される光量が調整される。
【００２５】
ステッピングモータ１５の駆動シーケンスは励磁方法によって異なるが、代表的なものには２−１相励磁、２−２相励磁などがある。本実施の形態では、２−１相励磁のステッピングモータ１５の駆動を行うが、他の励磁方法のステッピングモータを用いてもよい。
【００２６】
図４（ａ）はステッピングモータ１５の一例である。ステッピングモータ１５を一定方向へ駆動するためには、ステッピングモータ１５の巻き線に与える電流の方向を順番に切り替えればよい。図５に、ステッピングモータ１５の駆動シーケンスを示す。図５中のＸ、ＸＺ、Ｙ、ＹＺはそれぞれ、ステータ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄの巻き線に流す電流である。駆動シーケンスに示した１〜８の電流の組み合わせと、図４（ａ）のロータ２６の位置１〜８が対応する。また、ロータ２６とギア１６は同一軸上に配置されているため、図４（ａ）のロータ２６の位置１〜８と、図４（ｂ）のギア１６の回動位置１〜８が対応する。図５の駆動シーケンスを順番に繰り返すことで、ロータ２６を連続的に回転させることができる。
【００２７】
なお、本明細書では、ステッピングモータ１５に、駆動シーケンスに示した１〜８のいずれかの電流の組み合わせを与えることを、駆動パルスを入力する、と表現する。
【００２８】
また、ステッピングモータ１５は、モータ制御回路（図示せず）によって駆動される。この制御回路は、例えば画像信号の明るさに応じて、遮蔽部材１９、２４を回動するための駆動パルスをステッピングモータ１５に入力するものである。
【００２９】
＜組み立て方法＞
機械端原点、即ち開放端機械原点２１もしくは遮蔽端機械原点２２での、ステッピングモータ１５の位相がわかっていれば、機械端原点まで遮蔽部材１９を回動した後、ステッピングモータ１５の位相と駆動シーケンスを合わせることができるため、遮蔽部材１９の絶対位置を特定することができる。
【００３０】
可変絞り装置１２を組み立てる際に、まず、ステッピングモータ１５を所定の位相に励磁した状態で固定部材３０に配置する。次に、ギア１８に固定された遮蔽部材１９を、位置決め用リブ２０が開放端機械原点２１に接するように、固定部材３０に配置する。
【００３１】
最後に、ステッピングモータ１５の位相がずれないようにして、ステッピングモータ１５の回動軸とギア１８を、ギア１６、１７を介して連結する。また、遮蔽部材１９と対称の位置になるように、ギア２３に固定された遮蔽部材２４を配置する。このように組み立てることで、開放端機械原点２１に対応するステッピングモータ１５の位相を所定の位相として、特定することができる。この所定の位相を、例えば、ステッピングモータ制御回路に記憶させておく。
【００３２】
なお、開放端機械原点２１でのステッピングモータ１５の位相が特定の位相となるように組み立てられるのであれば、上述の組み立て順序は、前後してもよい。また、上述の組み立て方法では、開放端機械原点２１に遮蔽部材１９を配置したが、遮蔽端機械原点２２に配置し組み立ててもよい。その場合は、遮蔽端機械原点２２に対応するステッピングモータ１５の位相を所定の位相として、特定することとなる。
【００３３】
なお、上述した組み立て工程において、遮蔽部材２４は、遮蔽部材２４の回動範囲の特定の位置に配置してもよい。この特定の位置と、機械端原点との対応関係がわかっているので、このように配置しても機械端原点に対応するステッピングモータ１５の位相を所定の位相として、特定することができる。
【００３４】
また、組み立て時に、機械端原点での位相を特定できない場合は、組み立てた後に個別に機械端原点でのステッピングモータ１５の位相を調査することで、機械端原点での位相を特定することができる。こうして特定した位相は、やはりモータ制御回路に記憶させておく。
【００３５】
＜動作＞
遮蔽部材１９が回動範囲の端に位置する場合の、遮蔽部材１９、２４の位置制御について説明する。どちらか一方の機械端原点における、ステッピングモータ１５の位相が制御回路に記憶されているので、これと、回動範囲幅に相当するステップ数を用いることで、両方の機械端原点におけるステッピングモータの位相を計算することができる。例えば、所定の位相として、開放端機械原点２１におけるステッピングモータ１５の位相（Ｍ）がモータ制御回路に記憶されていて、かつ回動範囲幅に対応したステッピングモータのステップ数をＮとすると、遮蔽端機械原点２２における位相は、Ｎを全位相（８通り）で割って余った分だけＭから遅れた点となる。
【００３６】
よって、遮蔽部材１９が回動範囲の端に位置する場合は、機械端原点でのステッピングモータ１５の位相を起点として、動かしたい位置に対応した位相までの、連続した駆動パルスをステッピングモータ１５に入力することで、任意の位置まで遮蔽部材１９、２４を回動させることができる。
【００３７】
＜原点調整方法＞
次に、原点調整の方法について説明する。一般的には、映像表示中は、可変絞り装置１２は開放端機械原点２１または遮蔽端機械原点２２まで駆動せず、機械端原点に当たらないように、例えば、開放端機械原点２１からＸステップずらした点を動作原点とする。動作原点は明るい映像に影響が出ないように開放端機械原点２１に近い側に設定することが多い。なお、本実施の形態では、上述のように動作原点を回動範囲の端点以外の位置に設定したが、動作原点位置は任意に決めてよい。また、可変絞り装置１２を機械端原点まで駆動してもよい。
【００３８】
図６に、原点調整方法のフローチャートを示す。開放端機械原点２１から遮蔽端機械原点２２までのステップ数をＮとし、映像表示中の動作原点を開放端機械原点２１からＸステップの位置とする。原点調整をする前は、遮蔽部材１９の位置は不明である。ただし、投射型画像表示装置を停止させる際に、遮蔽部材１９が動作原点に戻るように設定しておけば、次回起動時には、遮蔽部材１９の位置はほぼ動作原点である。
【００３９】
まず、第１の工程として、ステッピングモータ１５を遮蔽端機械原点２２まで駆動させる。本工程は、ステッピングモータ１５に、遮蔽部材１９を遮蔽端機械原点２２側へ回動させる方向に、開放端機械原点２１から、遮蔽端機械原点２２までのステップ数分の駆動パルスを順に入力することで実施される。
【００４０】
次に、第２の工程として、ステッピングモータ１５を開放端機械原点２１まで駆動させる。本工程は、第１の工程同様、開放端機械原点２１から、遮蔽端機械原点２２までのステップ数分の駆動パルスを順に入力することで実施される。ただし、入力する駆動パルスの順序は、第１の工程と逆の向きである。
【００４１】
最後に、第３の工程として、ステッピングモータ１５を、Ｘステップ分遮蔽端機械原点２２側に駆動する。ステッピングモータ１５の開放端機械原点２１における位相は、前述した組み立て方法により特定され、モータ制御回路に記憶されている。よって、その記憶された位相を起点として、Ｘステップ分の連続した駆動パルスをステッピングモータ１５に入力することで、本工程は実施される。
【００４２】
第１の工程によって、遮蔽部材１９を遮蔽端機械原点２２まで回動させることができる。また、第２の工程によって、遮蔽部材１９を開放端機械原点２１まで回動させることができる。さらに、第３の工程によって、遮蔽部材１９を、開放端機械原点２１から動作原点まで回動させることができる。よって、以上の３工程を行うことによって、遮蔽部材１９の初期位置が不明であっても、設定した動作原点へ確実に遮蔽部材１９を回動させることができる。
【００４３】
なお、第１の工程を省いて、第２の工程及び第３の工程のみでも、遮蔽部材１９を動作原点まで回動させることが可能であるが、前回の動作終了が動作原点の場合、動作原点は開放端機械原点に近く、いきなり第２工程を行うと機械端で空回りする際の異音がするため、第１工程を行うことが望ましい。また、第２工程の動作をＮ−Ｘステップにすることで、第３工程省略可能となる。
【００４４】
なお、上述の原点調整方法では、第１の工程と第２の工程を逆にして、遮蔽部材１９を開放端機械原点２１まで回動した後に、遮蔽端機械原点２２まで回動してもよい。その場合、第３の工程では、ステッピングモータ１５を、Ｎ−Ｘステップ分開放端機械原点２１側に駆動する。
【００４５】
＜効果＞
本実施の形態における投射型画像表示装置は、光源１４から射出された光束を画像情報に応じて変調する光学変調装置２、３、４と、光学変調装置２、３、４から射出される変調光を拡大して投射する投射光学装置１と、光源１４と光学変調装置２、３、４との間に配置され、光束の光量を調整する可変絞り装置１２とを備える投射型画像表示装置であって、可変絞り装置１２は、ステッピングモータ１５によって回動する、回動範囲が機械的に制限された遮蔽部材１９、２４を備え、遮蔽部材１９、２４が回動範囲の端に位置する状態での、ステッピングモータ１５の位相が、予め所定の位相であるとして特定されていることを特徴とする。
【００４６】
従って、例えば前記所定の位相が投射型画像表示装置内部に記憶されている等、前記所定の位相が随時利用可能であれば、遮蔽部材１９が可動範囲の端に位置する場合、すなわち位置決め用リブ２０が開放端機械原点２１もしくは遮蔽端機械原点２２に接している場合に、遮蔽部材１９、２４の絶対位置を制御することが可能である。
【００４７】
また、本実施の形態における投射型画像表示装置は、所定の位相を予め記憶しておいて可変絞り装置１２の原点調整に使用することを特徴とする。従って、遮蔽部材１９が可動範囲の端に位置する場合に、遮蔽部材１９の絶対位置を制御することが可能である。
【００４８】
また、本実施の形態における可変絞り装置１２の組み立て方法は、ステッピングモータ１５を所定の位相に励起する工程と、遮蔽部材１９を、前記回動範囲の特定の位置に配置する工程と、遮蔽部材１９とステッピングモータ１５の回動軸とを機械的に連結する工程とを備える。従って、遮蔽部材１９が回動範囲の端に位置する状態での、ステッピングモータ１５の位相を、予め所定の位相であるとして特定することが可能である。
【００４９】
また、本実施の形態における可変絞り装置１２の原点調整方法は、回動範囲の一方の端から、前記ステッピングモータの原点までのステップ数をＸとした場合、回動範囲の他方の端まで、ステッピングモータ１５を駆動する工程と、この工程の後に、もう一方の端まで、ステッピングモータ１５を駆動する工程と、この工程の後に、他方の端の方向へ、ステッピングモータ１５をＸステップ駆動する工程とを備える。
【００５０】
従って、可変絞り装置１２の初期位置が不明な場合であっても、設定した動作原点まで、確実に遮蔽部材１９を回動させることが可能である。
【００５１】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１  投射光学装置、２，３，４  光学変調装置、５  クロスダイクロイックプリズム、６，７，１０  反射ミラー、８，９  ダイクロイックミラー、１１，１３  レンズアレイ、１２  可変絞り装置、１４  光源、１５  ステッピングモータ、１６，１７，１８，２３  ギア、１８ａ，２３ａ  回動軸、１９，２４  遮蔽部材、２０  位置決め用リブ、２１  開放端機械原点、２２  遮蔽端機械原点、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ  ステータ、２６  ロータ。
【図１】
2013125192.tif 000003
【図２】
2013125192.tif 000004
【図３】
2013125192.tif 000005
【図４】
2013125192.tif 000006
【図５】
2013125192.tif 000007
【図６】
2013125192.tif 000008