絞り駆動装置及び投写型画像表示装置
【課題】閉ループ制御の際の振動を抑制することができる絞り駆動装置を提供する。
【解決手段】絞り駆動装置は、光束の一部を遮る絞り板と、ボイスコイルモータを構成するコイルと、絞り板とコイルとの間に軸受部を有する揺動アームとを有する揺動ユニットを備えている。さらに、絞り駆動装置は、アームを揺動可能に支持する揺動軸と、コイルと共にボイスコイルモータを構成する磁石及びヨークとを有する固定ユニットを備えている。揺動軸の方向において、揺動ユニットの重心の位置が、コイルにおける駆動力の作用位置と略一致するよう構成されている。
【解決手段】絞り駆動装置は、光束の一部を遮る絞り板と、ボイスコイルモータを構成するコイルと、絞り板とコイルとの間に軸受部を有する揺動アームとを有する揺動ユニットを備えている。さらに、絞り駆動装置は、アームを揺動可能に支持する揺動軸と、コイルと共にボイスコイルモータを構成する磁石及びヨークとを有する固定ユニットを備えている。揺動軸の方向において、揺動ユニットの重心の位置が、コイルにおける駆動力の作用位置と略一致するよう構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイスコイルモータを用いた絞り駆動装置と、それを用いた投写型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置では、光量を調整するために絞り駆動装置が用いられている。近年、絞り駆動装置は、撮像装置のみならず、光束を光変調手段（例えば液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイス）により変調してスクリーンに投写する投写型画像表示装置でも用いられている。一般的な絞り駆動装置は、Ｖ字型の切り欠きが形成された金属製の絞り板を有しており、このＶ字型の切り欠き部分で光束の一部を遮光することにより光量を変化させている。
【０００３】
絞り駆動装置のアクチュエータとしては、ボイスコイルモータが一般に用いられる（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたボイスコイルモータでは、絞り板と一体に揺動する可動部にコイルが取り付けられており、当該コイルは、巻き軸方向が揺動軸方向と一致するように扇形状に巻かれている。また、揺動軸方向においてコイルを両側から挟むように、一対の磁石が配置されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２８４９９５号公報（段落００３２〜００３４、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した絞り駆動装置では、扇形状のコイルの揺動方向（揺動軸に直交する方向）の寸法が大きくなるという問題がある。そこで、コイルを、巻き軸方向が揺動軸に略直交するように矩形状に巻き、その内側の中空部分に金属製のヨーク（センターヨーク）を配置すると共に、揺動軸方向におけるコイルの両側に一対の磁石を対称に配置し、これら磁石のさらに外側（背面側）に一対のバックヨークを配置した構成のボイスコイルモータが用いられる場合がある。センターヨーク、バックヨーク及び磁石により磁路を形成することで、ボイスコイルモータの効率を高くすることができる。
【０００６】
しかしながら、この構成では、揺動方向の寸法を小さくすることはできるが、揺動軸方向においてコイルの両側に一対の磁石を配置しているため、揺動軸方向の寸法が大きくなるという問題がある。
【０００７】
絞り駆動装置の揺動軸方向の寸法を小さくするために、揺動軸方向においてコイルの一方の側にだけ磁石を配置する構成が考えられる。
【０００８】
しなしながら、この構成では、磁石が、揺動軸方向においてコイルの一方の側にだけ配置された非対称な構成となるため、可動部を揺動させる方向以外の不要なトルクが発生する。そのため、絞り板の位置を閉ループ制御した場合に、振動が発生するという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、閉ループ制御の際の振動を抑制することができる絞り駆動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】
本発明に係る絞り駆動装置は、光束の一部を遮る絞り板と、絞り板を移動させる駆動力を得るためのボイスコイルモータを構成するコイルと、絞り板とコイルとを支持し、さらに、絞り板とコイルとの間に軸受部を有する揺動アームとを有する揺動ユニットと、軸受部に係合して揺動アームを揺動可能に支持する揺動軸と、コイルと共にボイスコイルモータを構成する磁石及びヨークとを有する固定ユニットとを備える。揺動軸の方向において、揺動ユニットの重心の位置が、コイルにおける駆動力の作用位置と略一致するよう構成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、揺動軸の方向において、揺動ユニットの重心の位置と、コイルにおける駆動力の作用位置とを略一致させているため、揺動アームを揺動させる方向以外のトルクの発生を抑制することができる。その結果、閉ループ制御を行った場合であっても、振動の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１及び図２は、本実施の形態１における絞り駆動装置１０の構成を示す斜視図及び分解斜視図である。図３は、絞り駆動装置１０における揺動ユニット２の構成を示す斜視図である。図１及び図２に示すように、絞り駆動装置１０は、光束の一部を遮って光量を変化させる絞り板１と、この絞り板１が取り付けられた揺動アーム２０と、これらを支持する筐体７とを有している。絞り板１は、図示しない光束を遮蔽する絞り羽根１ａを先端部に有しており、末端部１ｂにおいて揺動アーム２０に固定されている。
【００１３】
図３に示すように、揺動アーム２０は、一方向に長い形状を有しており、その長手方向の一端に上記の絞り板１が、ねじ２ｃにより固定されている。揺動アーム２０の長手方向の他端には、ボイスコイルモータを構成するコイル４が、接着剤９（図５）により固定されている。揺動アーム２０は、また、絞り板１とコイル４との間に、後述する揺動軸３と係合する軸受部２ｂを有している。軸受部２ｂは、揺動アーム２０と一体形成されていてもよく、また、別部材の玉軸受や滑り軸受を揺動アーム２０の円筒状部分２１に装着したものであってもよい。
【００１４】
なお、揺動アーム２０の軸受部２ｂには、円筒状部材であるバランサ８が取り付けられている。このバランサ８の機能については、後述する。これら揺動アーム２０、絞り板１、コイル４及びバランサ８により、可動部である揺動ユニット２が構成されている。
【００１５】
図２に示すように、筐体７には、揺動アーム２０を揺動可能に支持し、揺動アーム２０の揺動中心を規定する揺動軸３が設けられている。揺動軸３は、その軸方向一端が筐体７に固定されている。また、この筐体７には、上述したコイル４と共にボイスコイルモータを構成する磁石６及びヨーク５ａ，５ｂが取り付けられている。これら筐体７、磁石６、ヨーク５ａ，５ｂ、及び揺動軸３により、固定ユニットが構成されている。
【００１６】
筐体７は、絞り駆動装置１０が組み込まれている装置（例えば、投写型画像表示装置）の所定の個所に固定される固定板７１と、この固定板７１の一方の面側に突出形成された支持部７２とを有している。上述した揺動軸３は、筐体７の支持部７２に固定されている。また、ヨーク５ａは、略板状であり、その両側端（揺動軸３を中心とした円周方向における端部）において、筐体７の支持部７２の両側壁７３に固定されている。揺動アーム２０は、筐体７の固定板７１に形成された開口部７１ａを貫通して、支持部７２とは反対の側（図示しない光路側）に突出している。
【００１７】
図４は、コイル４、ヨーク５ａ，５ｂ、及び磁石６からなるボイスコイルモータの構成を示す概略図である。コイル４は、その巻き軸方向が揺動軸３に対して直交するように、矩形状に巻かれている。より具体的には、コイル４は、揺動軸３を中心とした揺動半径の方向に延在する２つのコイル部分４ａ，４ｃと、揺動軸３の方向に延在する２つのコイル部分４ｂ，４ｄとを有している。
【００１８】
コイル４の矩形状に巻き回された内側の中空部分（矩形状の穴）には、コイル４と接触しないように、上述した平板状のヨーク（センターヨーク）５ａが配置されている。また、コイル４に対し、揺動軸３の方向の一方の側には、ヨーク（バックヨーク）５ｂが配置されている。このヨーク５ｂは、ヨーク５ａと平行な平板部５１と、この平板部５１の両側端からヨーク５ａに向かって延在する一対の延在部５２とを有し、コの字状に構成されている。ヨーク５ｂの延在部５２は、それぞれヨーク５ａの両端部に固定されている。
【００１９】
ヨーク５ｂのヨーク５ａと対向する側（すなわちコイル４と対向する側）の面には、磁石６が固定されている。この磁石６は、例えば、ヨーク５ｂと対向する側の面がＳ極で、ヨーク５ａと対向する面がＮ極となるように着磁されている。そのため、磁石６のＮ極から出た磁力線は、コイル４を通過してヨーク５ａに達し、ヨーク５ａからさらに延在部５２を介してヨーク５ｂに達し、磁石６のＳ極に戻る。なお、磁石６の着磁方向は、例えば、Ｎ極とＳ極とが逆であっても良い。
【００２０】
図５は、ボイスコイルモータの作用を説明する模式図であり、図１に矢印Ｖで示した方向から見た図に対応している。コイル４に、図中反時計回りの方向に電流Ｉが流れた場合、磁界は磁石６のＮ極（ヨーク５ａに対向する面）からヨーク５ａに向かっているため、コイル４の磁石６とヨーク５ａとに挟まれたコイル部分４ａには、図５の紙面に垂直で手前側に向かう方向（すなわち揺動軸３を中心とした円周方向）の駆動力が作用する。これにより、揺動アーム２０は、揺動軸３を中心として揺動する。すなわち、揺動アーム２０と、この揺動アーム２０に取り付けられた各構成部品とを含む揺動ユニット２が、揺動軸３を中心として揺動する。
【００２１】
一方、揺動アーム２０は、図示しないリターンスプリングにより、基準位置からの揺動変位量に応じた付勢力で、基準位置に戻る方向（コイル４に生ずる駆動力と反対の方向）に付勢されている。そのため、揺動アーム２０は、コイル４に生じた駆動力（電磁力）と、リターンスプリングによる力とが釣り合う位置で停止する。
【００２２】
コイル４に流れる電流を制御することにより、揺動アーム２０の停止位置を決定し、これにより絞り板１が光束を遮光する量を制御し、光量（投写光量）を調整することができる。なお、絞り板１の移動量の検知は、角度センサ１０２（図６）により揺動アーム２０の揺動角度を検知することで実現できる。
【００２３】
図６は、絞り駆動装置１０を駆動制御する制御システムを示すブロック図である。この制御システムには、上述したボイスコイルモータであるアクチュエータ１０１と、揺動アーム２０の揺動角度を検知する角度センサ１０２と、投写型画像表示装置における照明光束の輝度を評価する輝度レベル評価部１０３と、制御ユニット１００とが設けられている。制御ユニット１００は、輝度レベル評価部１０３から出力された輝度値データを受け取り、揺動アーム２０の揺動角度を示す角度センサ１０２の出力と比較することで、コイル４に流す電流値を決定する。コイル４に電流が流れると、上述した駆動力が発生し、揺動アーム２０を含む揺動ユニット２は、当該駆動力と図示しないリターンスプリングによる力とが釣り合う位置で停止する。
【００２４】
ここで、揺動ユニット２に生じる振動について説明する。図６に示した制御システムでは、閉ループ制御が行われている。すなわち、揺動ユニット２が、コイル４に流した電流値に対応する角度以上に揺動した場合には、制御ユニット１００が、角度センサ１０２により検知された角度に基づき、揺動ユニット２を行き過ぎた分だけ戻すよう、コイル４に電流を流す。このとき、揺動ユニット２が、電流値に応じた角度以上に揺動すると、再び、制御ユニット１００が、角度センサ１０２により検知された揺動ユニット２の揺動位置に基づいて、揺動ユニット２を行き過ぎた分だけ戻すようにコイル４に電流を流す。
【００２５】
揺動軸３と軸受部２ｂとの隙間が大きいほど、コイル４に流した電流値に対応する角度以上に揺動ユニット２が揺動しやすくなり、上記の閉ループ制御に伴う振動が発生しやすくなる。そのため、揺動軸３と軸受部２ｂとの隙間は、できるだけ小さいことが好ましい。
【００２６】
ここで、揺動ユニット２の揺動時に、揺動方向以外の力が作用すると、揺動ユニット２の振動を助長する原因となる。本実施の形態では、揺動ユニット２の振動を助長する要因を以下のようにして取り除いている。
【００２７】
一般的な揺動アーム２０は、揺動軸３の方向における中心位置に対し、ほぼ対称な形状を有している。従って、図５において、揺動アーム２０を含む揺動ユニット２の重心２ｇは、揺動アーム２０の揺動軸３の方向における中心位置を通る中心線２ｅ上にあるのが一般的である。一方、磁石６は、コイル４に対し、揺動軸３の方向の一方の側にしか存在しておらず、コイル４のコイル部分４ａ〜４ｄのうち駆動力が作用するのはコイル部分４ａのみである。従って、コイル４における駆動力（電磁力）の作用位置４ｇは、揺動軸３の方向において、上記の重心２ｇから距離Ｚだけずれていることになる。そのため、コイル４に電流を流し、電磁力を生じさせると、揺動軸３から駆動力作用位置４ｇまでの距離を腕の長さＹとするトルク（揺動ユニット２を揺動軸３を中心として揺動させる方向のトルク）に加えて、揺動ユニット２の重心位置２ｇからコイル４の駆動力作用位置４ｇまでの距離を腕の長さＺとする不要なトルクが発生する。この不要トルクは、上述した振動を助長する要因となる。
【００２８】
そこで、本実施の形態では、揺動ユニット２の重心位置２ｇを、揺動軸３の方向において、コイル４における駆動力作用位置４ｇと略一致させる（すなわち腕の長さＺをほぼ０にする）ことで、揺動ユニット２を揺動軸３を中心として揺動させる方向以外の不要なトルクの発生を抑制している。
【００２９】
図１〜図３に示すように、揺動アーム２０には、揺動ユニット２の重心位置２ｇを、揺動軸３の方向においてコイル４の駆動力作用位置４ｇと略一致させるためのバランサ８が取り付けられている。このバランサ８は、揺動アーム２０の揺動軸３の近傍に、なお且つ、揺動軸３の方向において磁石６が配置された側と同じ側に取り付けられている。また、バランサ８は、例えば円筒状の部材であって、揺動アーム２０の揺動中心をなす軸線を囲むように取り付けられている。バランサ８を揺動アーム２０の揺動軸３の近傍に取り付けた理由は、バランサ８を取り付けたことで、揺動アーム２０を含む揺動ユニット２の慣性モーメントが大きくならないようにするためである。
【００３０】
なお、上記の説明において、ボイスコイルモータの駆動力（電磁力）は、コイル４の磁石６に対向するコイル部分４ａの全体に亘って作用しているが、一点（コイル部分４ａの揺動軸３方向における中心で、且つ、揺動軸３を中心とする半径方向の中心にある点）に集中していると考えることができる。この点を、図５に示したように、コイル４における駆動力の作用位置４ｇと定義している。
【００３１】
以上説明したように、本実施の形態では、揺動アーム２０にバランサ８を取り付けることで、揺動ユニット２の重心位置２ｇを、揺動軸３の方向において、コイル４における駆動力作用位置４ｇと略一致させている。これにより、不要なトルクの発生を抑制し、絞り板１の位置を閉ループ制御した場合の振動を助長する要因を取り除くことができる。
【００３２】
また、磁石６を、コイル４に対して揺動軸３の方向における一方の側のみに配置することで、絞り駆動装置１０を揺動軸３の方向に小型化することができる。
【００３３】
さらに、バランサ８を、揺動アーム２０に対し、揺動軸３の方向において磁石６と同じ側に取り付けることにより、揺動ユニット２の重心位置２ｇとコイル４における駆動力作用位置４ｇとを略一致させる構成を容易に実現することができる。
【００３４】
加えて、バランサ８を、揺動アーム２０の揺動軸３の近傍に設けた円筒状の部材とすることにより、揺動ユニット２の慣性モーメントを小さく抑制することができる。
【００３５】
また、コイル４を、揺動軸３に直交する方向に延在するコイル部分４ａ，４ｂを有するように巻き回すと共に、これらコイル部分４ａ，４ｂの間にヨーク５ａを配置し、さらにコイル部分４ａとの間で磁石６を挟み込むようにヨーク５ｂを配置したことにより、絞り駆動装置１０を、揺動方向にも揺動軸方向にも小型化することができる。
【００３６】
なお、図１及び図２に示した絞り駆動装置１０では、筐体７のヨーク５ｂ側の面に覆い（カバー）がなく、露出している構造となっているが、図７に示すように、ヨーク５ｂが筐体７のカバーを兼用する形状を有していてもよい。図７に示す構造を採用した場合も、ボイスコイルモータの性能には影響がなく、ヨーク５ｂとは別にカバーを設けた場合よりも部品点数を削減することができる。なお、図７において、ヨーク５ｂには、バランサ８に対応する部分に穴が形成されているが、バランサ８及びヨーク５ｂが互いに干渉し合わない形状・寸法を有している場合には、穴を設けなくてもよい。また、ヨーク５ｂにおける穴の有無は、ボイスコイルモータの性能には特に影響しない。
【００３７】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、揺動アーム２０にバランサ８を取り付けた構成について説明したが、この実施の形態２では、揺動アーム２２の形状によって、揺動ユニット２の重心位置を、揺動軸３の方向において、コイル４における駆動力作用位置と略一致させている。
【００３８】
図８は、本実施の形態２における絞り駆動装置の構成を示す斜視図である。図８において、実施の形態１（図１〜図６）で説明した絞り駆動装置の構成要素と同様の構成要素には、同一符号を付す。また、図８において、筐体７の固定板７１は、一部を切り欠いた状態で示されている。
【００３９】
図８に示すように、この実施の形態２における絞り駆動装置１１の揺動アーム２２では、軸受部２ｂを構成する軸受２３及び円筒状部分２１のうち、円筒状部分２１が、揺動軸３の方向において磁石６と同じ側に突出した形状を有している。また、絞り板１を保持する保持部２２ａは、円筒状部分２１の磁石６側に突出した部分に形成されている。すなわち、揺動ユニット２（揺動アーム２２、軸受２３、絞り板１及びコイル４）において、揺動アーム２２の円筒状部分２１から絞り板１に至る部分が、磁石６の配置された側に突出している。
【００４０】
このように、揺動ユニット２において、揺動アーム２２の円筒状部分２１から絞り板１に至る部分が磁石６側に突出している構成により、揺動ユニット２の重心位置を、揺動軸３の方向において、コイル４における駆動力作用位置と略一致させることができる。他の構成は、実施の形態１と同様である。なお、軸受部２ｂを構成している軸受２３及び円筒状部分２１は、一体に形成されていてもよい。また、図７の構成を採用してもよい。
【００４１】
このように、本実施の形態においても、揺動ユニット２の重心位置を、揺動軸３の方向において、コイル４における駆動力作用位置と略一致させることができ、絞り板１の位置を閉ループ制御した場合の振動を抑制することができる。加えて、この実施の形態２では、揺動アームに、別部材としてバランサ８（図１等）を取り付ける必要がないため、実施の形態１と比較して、組立工程が簡単になる。
【００４２】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１では、揺動アーム２０にバランサ８を取り付ることにより、また、上述した実施の形態２では、揺動アーム２２の形状により、揺動ユニット２の重心位置を駆動力作用位置と略一致させていた。これに対し、この実施の形態３では、揺動アーム３２に取り付けられた軸受の取付位置により、揺動ユニット２の重心位置を駆動力作用位置と略一致させるようにしている。
【００４３】
図９は、実施の形態３に係る絞り駆動装置における揺動アームの軸受部及びコイルを含む部分を拡大して示す断面図である。図９において、実施の形態１で説明した絞り駆動装置の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付す。
【００４４】
図９に示すように、この実施の形態３における絞り駆動装置１２では、揺動アーム３２の軸受３２ｅを装着する軸受装着部３２ｂが、磁石６が配置された側に突出する形状を有している。さらに、揺動アーム３２の軸受装着部３２ｂの磁石６側に突出した部分の内側に、軸受３２ｅが取り付けられている。
【００４５】
揺動アーム３２を含む揺動ユニット２の構成部品の中で、最も重量の重い部品は、一般に銅で形成されるコイルである。しかしながら、軸受３２ｅとして、金属製の軸受（例えば、玉軸受、含油軸受等）を用いた場合は、その軸受３２ｅを磁石６側に寄せた位置に配置することで、揺動ユニット２の重心位置３２ｄをコイル４における駆動力作用位置４ｇと略一致させることが可能となる。
【００４６】
すなわち、図９において、軸受３２ｅの重心位置３２ｆを、揺動ユニット２の軸受３２ｅを除く部分の重心位置３２ｇよりも磁石６側に位置させることで、揺動ユニット２の重心位置３２ｄを、揺動軸３の方向において、コイル４における駆動力作用位置４ｇと略一致させている。実施の形態３の絞り駆動装置の他の構成は、実施の形態１の絞り駆動装置と同様である。また、図７の構成を採用してもよい。
【００４７】
このように、本実施の形態においても、揺動アーム３２の軸受装着部３２ｂの形状及び軸受３２ｅの配置により、揺動ユニット２（揺動アーム３２、軸受３２ｅ、絞り板１及びコイル４）の重心位置３２ｄを、揺動軸３の方向において、コイル４における駆動力作用位置４ｇと略一致させている。従って、実施の形態１及び２と同様、揺動アーム３２を閉ループ制御した場合の振動を抑制することができる。
【００４８】
なお、上述した実施の形態１〜３において、揺動ユニット２の重心位置２ｇが、揺動軸３の方向において、コイル４の駆動力作用位置４ｇと「略一致」すると説明したが、この「略一致」とは、完全に一致していなくても、閉ループ制御の際に揺動ユニット２の振動の発生が助長されないような範囲のずれを含むものである。
【００４９】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について説明する。実施の形態４は、実施の形態１、２又は３に係る絞り駆動装置を、投写型画像表示装置としての液晶プロジェクタに適用したものである。
【００５０】
図１０は、実施の形態４に係る液晶プロジェクタの基本構成を示す図である。この液晶プロジェクタは、光源であるランプ６０を備えている。また、ランプ６０の出射光束の進行方向に沿って、第１レンズアレイ６１と、実施の形態１，２又は３に係る絞り駆動装置１０（１１，１２）と、第２レンズアレイ６２と、偏向変換素子６３と、重畳レンズ６４と、ダイクロイックミラー６６Ｒとが配置されている。
【００５１】
また、ダイクロイックミラー６６Ｒの反射光の進行方向に沿って、全反射ミラー６７Ｒと、フィールドレンズ６９Ｒと、液晶パネル６５Ｒとが配置されている。また、ダイクロイックミラー６６Ｒの透過光の進行方向に、ダイクロイックミラー６６Ｇが配置されており、このダイクロイックミラー６６Ｇの反射光の進行方向に沿って、フィールドレンズ６９Ｇと、液晶パネル６５Ｇとが配置されている。このダイクロイックミラー６６Ｇの透過光の進行方向に沿って、リレーレンズ６８Ｂａと、全反射ミラー６７Ｂａと、リレーレンズ６８Ｂｂと、全反射ミラー６７Ｂｂと、フィールドレンズ６９Ｂと、液晶パネル６５Ｂとが配置されている。
【００５２】
液晶パネル６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂの出射側には、これらの出射光束を合成するクロスプリズム７０が配置されている。さらにクロスプリズム７０の出射側には、クロスプロズム７０で合成された光束を図示しないスクリーンに投影する投写光学系（投写手段）７１が配置されている。
【００５３】
このように構成された液晶プロジェクタにおいて、ランプ６０から出射された光束は、第１レンズアレイ６１によって複数の光束に分割され、その分割された光束は第２レンズアレイ６２を介して偏光変換素子６３に入射する。偏光変換素子６３により、各光束は偏光方向がそろった直線偏光となって重畳レンズ６４に入射し、さらにダイクロイックミラー６６Ｒに入射する。ダイクロイックミラー６６Ｒは、赤色成分の光束のみを反射し、その他の光を透過する。反射された赤色成分の光束は、全反射ミラー６７Ｒで反射された後、フィールドレンズ６９Ｒを透過して、液晶パネル６５Ｒに入射する。
【００５４】
同様に、ダイクロイックミラー６６Ｇは、緑色成分の光束のみを反射し、その他の光束、即ち青色成分の光束を透過する。反射された緑色成分の光束は、フィールドレンズ６９Ｇを透過して液晶パネル６５Ｇに入射する。青色成分の光束は、リレーレンズ６８Ｂａを透過して全反射ミラー６７Ｂａで反射された後、リレーレンズ６８Ｂｂを透過し、さらに全反射ミラー６７Ｂｂで反射されてフィールドレンズ６９Ｂを透過し、液晶パネル６５Ｂに入射する。液晶パネル６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂは、光変調手段として機能する。
【００５５】
液晶パネル６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂから出射された３色の光束は、クロスプリズム７０で合成され、投写レンズ７１を介して矢印７２方向に投写される。
【００５６】
この液晶プロジェクタにおいて、絞り駆動装置１０（１１，１２）は、第１レンズアレイ６１の出射側に配置されており、ランプ６０からの出射された光束の光量を調整するために使用される。絞り駆動装置１０（１１，１２）を用いて光量を調整することにより、明るいシーンから暗いシーンまで、適切にスクリーン上に投影することができる。
【００５７】
実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５について説明する。実施の形態５は、実施の形態１、２又は３に係る絞り駆動装置を、投写型画像表示装置（背面投写型画像表示装置）であるリアプロジェクション装置に適用したものである。
【００５８】
図１１は、実施の形態５に係るリアプロジェクション装置の基本構成を示す図である。このリアプロジェクション装置（例えば、リアプロジェクションテレビ）は、筐体８９の内部に、光源であるランプ８０を備えており、このランプ８０の出射光束の進行方向に沿って、照明光学系８１と、折り返しミラー群Ｍ１と、反射型画像形成素子の一例であるデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）８２と、投写光学系８３と、折り返しミラーＭ４と、非球面ミラー８４と、スクリーン８５とを備えている。
【００５９】
ランプ８０より放出された光束は、照明光学系８１を透過した後、デジタルマイクロミラーデバイス８２の表面に照射される。ＤＭＤ８２は、多数の微小なミラーを平面的に配列したものであり、各微小ミラー（画素）における反射角度を２方向に切り替えることで入射光束を変調する光変調手段として機能する。ＤＭＤ８２から出射された光束は、投写光学系８３を透過し、非球面ミラー８４で反射され、スクリーン８５に背面側から拡大投影される。
【００６０】
このリアプロジェクション装置において、絞り駆動装置１０（１１，１２）は、投写光学系８３内に配置されており、ＤＭＤ８２から出射されてスクリーン８５に向かう光束（画像光）の光量を調整するために使用される。絞り駆動装置１０により光量を調整することにより、明るいシーンから暗いシーンまで、適切にスクリーン８５に投影することができる。
【００６１】
上述した実施の形態１〜３で説明した絞り駆動装置は、実施の形態４，５で説明した投写型画像表示装置に限らず、他の投写型画像表示装置に適用することもできる。また、投写型画像表示装置以外の装置、例えば、撮像装置等において、光量を調整するために使用することもできる。
【００６２】
また、上述した実施の形態１〜３では、揺動アーム２（２２，３２）と絞り板１とを別部材として説明したが、これらが一体に形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る絞り駆動装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る絞り駆動装置の構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る絞り駆動装置の揺動アームの構成を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る絞り駆動装置のボイスコイルモータの構成を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る絞り駆動装置のボイスコイルモータの発生する駆動力を説明するための模式図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る絞り駆動装置の制御システムを示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る絞り駆動装置の一構成例を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る絞り駆動装置の構成を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る絞り駆動装置の構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る液晶プロジェクタの基本構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係るリアプロジェクション装置の基本構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 絞り板、 ２ 揺動ユニット、 ２ａ 軸受装着部、 ２ｂ 軸受部、 ２ｃ ねじ、 ２ｇ 可動部の重心位置、 ３ 揺動軸、 ４ コイル、 ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ コイル部分、 ４ｇ 電磁力の作用位置、 ５ａ，５ｂ ヨーク、 ６ 磁石、 ７ 筐体、 ８ バランサ、 １０，１１ 絞り駆動装置、 ２０ 揺動アーム、 ２１ 円筒状部分、 ２２ 揺動アーム、 ２２ａ 保持部、 ３２ 揺動アーム、 ３２ｂ 軸受装着部、 ３２ｅ 軸受、 ６０ ランプ、 ６１ 第１レンズアレイ、 ６２ 第２レンズアレイ、 ６３ 偏光変換素子、 ６４ 重畳レンズ、 ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂ 液晶パネル、 ６６Ｒ，６６Ｇ ダイクロイックミラー、 ６９Ｒ，６９Ｇ，６９Ｂ リレーレンズ、 ７０ クロスプリズム、 ７１ 投写レンズ、 ８０ ランプ、 ８１ 照明光学系、 ８２ ＤＭＤ、 ８３ 投写光学系、 ８４ 非球面ミラー、 ８５ スクリーン、 ８９ 筐体、 １００ 制御ユニット、 １０１ アクチュエータ、 １０２ 角度センサ、 １０３ 輝度レベル評価部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイスコイルモータを用いた絞り駆動装置と、それを用いた投写型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置では、光量を調整するために絞り駆動装置が用いられている。近年、絞り駆動装置は、撮像装置のみならず、光束を光変調手段（例えば液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイス）により変調してスクリーンに投写する投写型画像表示装置でも用いられている。一般的な絞り駆動装置は、Ｖ字型の切り欠きが形成された金属製の絞り板を有しており、このＶ字型の切り欠き部分で光束の一部を遮光することにより光量を変化させている。
【０００３】
絞り駆動装置のアクチュエータとしては、ボイスコイルモータが一般に用いられる（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたボイスコイルモータでは、絞り板と一体に揺動する可動部にコイルが取り付けられており、当該コイルは、巻き軸方向が揺動軸方向と一致するように扇形状に巻かれている。また、揺動軸方向においてコイルを両側から挟むように、一対の磁石が配置されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２８４９９５号公報（段落００３２〜００３４、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した絞り駆動装置では、扇形状のコイルの揺動方向（揺動軸に直交する方向）の寸法が大きくなるという問題がある。そこで、コイルを、巻き軸方向が揺動軸に略直交するように矩形状に巻き、その内側の中空部分に金属製のヨーク（センターヨーク）を配置すると共に、揺動軸方向におけるコイルの両側に一対の磁石を対称に配置し、これら磁石のさらに外側（背面側）に一対のバックヨークを配置した構成のボイスコイルモータが用いられる場合がある。センターヨーク、バックヨーク及び磁石により磁路を形成することで、ボイスコイルモータの効率を高くすることができる。
【０００６】
しかしながら、この構成では、揺動方向の寸法を小さくすることはできるが、揺動軸方向においてコイルの両側に一対の磁石を配置しているため、揺動軸方向の寸法が大きくなるという問題がある。
【０００７】
絞り駆動装置の揺動軸方向の寸法を小さくするために、揺動軸方向においてコイルの一方の側にだけ磁石を配置する構成が考えられる。
【０００８】
しなしながら、この構成では、磁石が、揺動軸方向においてコイルの一方の側にだけ配置された非対称な構成となるため、可動部を揺動させる方向以外の不要なトルクが発生する。そのため、絞り板の位置を閉ループ制御した場合に、振動が発生するという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、閉ループ制御の際の振動を抑制することができる絞り駆動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】
本発明に係る絞り駆動装置は、光束の一部を遮る絞り板と、絞り板を移動させる駆動力を得るためのボイスコイルモータを構成するコイルと、絞り板とコイルとを支持し、さらに、絞り板とコイルとの間に軸受部を有する揺動アームとを有する揺動ユニットと、軸受部に係合して揺動アームを揺動可能に支持する揺動軸と、コイルと共にボイスコイルモータを構成する磁石及びヨークとを有する固定ユニットとを備える。揺動軸の方向において、揺動ユニットの重心の位置が、コイルにおける駆動力の作用位置と略一致するよう構成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、揺動軸の方向において、揺動ユニットの重心の位置と、コイルにおける駆動力の作用位置とを略一致させているため、揺動アームを揺動させる方向以外のトルクの発生を抑制することができる。その結果、閉ループ制御を行った場合であっても、振動の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１及び図２は、本実施の形態１における絞り駆動装置１０の構成を示す斜視図及び分解斜視図である。図３は、絞り駆動装置１０における揺動ユニット２の構成を示す斜視図である。図１及び図２に示すように、絞り駆動装置１０は、光束の一部を遮って光量を変化させる絞り板１と、この絞り板１が取り付けられた揺動アーム２０と、これらを支持する筐体７とを有している。絞り板１は、図示しない光束を遮蔽する絞り羽根１ａを先端部に有しており、末端部１ｂにおいて揺動アーム２０に固定されている。
【００１３】
図３に示すように、揺動アーム２０は、一方向に長い形状を有しており、その長手方向の一端に上記の絞り板１が、ねじ２ｃにより固定されている。揺動アーム２０の長手方向の他端には、ボイスコイルモータを構成するコイル４が、接着剤９（図５）により固定されている。揺動アーム２０は、また、絞り板１とコイル４との間に、後述する揺動軸３と係合する軸受部２ｂを有している。軸受部２ｂは、揺動アーム２０と一体形成されていてもよく、また、別部材の玉軸受や滑り軸受を揺動アーム２０の円筒状部分２１に装着したものであってもよい。
【００１４】
なお、揺動アーム２０の軸受部２ｂには、円筒状部材であるバランサ８が取り付けられている。このバランサ８の機能については、後述する。これら揺動アーム２０、絞り板１、コイル４及びバランサ８により、可動部である揺動ユニット２が構成されている。
【００１５】
図２に示すように、筐体７には、揺動アーム２０を揺動可能に支持し、揺動アーム２０の揺動中心を規定する揺動軸３が設けられている。揺動軸３は、その軸方向一端が筐体７に固定されている。また、この筐体７には、上述したコイル４と共にボイスコイルモータを構成する磁石６及びヨーク５ａ，５ｂが取り付けられている。これら筐体７、磁石６、ヨーク５ａ，５ｂ、及び揺動軸３により、固定ユニットが構成されている。
【００１６】
筐体７は、絞り駆動装置１０が組み込まれている装置（例えば、投写型画像表示装置）の所定の個所に固定される固定板７１と、この固定板７１の一方の面側に突出形成された支持部７２とを有している。上述した揺動軸３は、筐体７の支持部７２に固定されている。また、ヨーク５ａは、略板状であり、その両側端（揺動軸３を中心とした円周方向における端部）において、筐体７の支持部７２の両側壁７３に固定されている。揺動アーム２０は、筐体７の固定板７１に形成された開口部７１ａを貫通して、支持部７２とは反対の側（図示しない光路側）に突出している。
【００１７】
図４は、コイル４、ヨーク５ａ，５ｂ、及び磁石６からなるボイスコイルモータの構成を示す概略図である。コイル４は、その巻き軸方向が揺動軸３に対して直交するように、矩形状に巻かれている。より具体的には、コイル４は、揺動軸３を中心とした揺動半径の方向に延在する２つのコイル部分４ａ，４ｃと、揺動軸３の方向に延在する２つのコイル部分４ｂ，４ｄとを有している。
【００１８】
コイル４の矩形状に巻き回された内側の中空部分（矩形状の穴）には、コイル４と接触しないように、上述した平板状のヨーク（センターヨーク）５ａが配置されている。また、コイル４に対し、揺動軸３の方向の一方の側には、ヨーク（バックヨーク）５ｂが配置されている。このヨーク５ｂは、ヨーク５ａと平行な平板部５１と、この平板部５１の両側端からヨーク５ａに向かって延在する一対の延在部５２とを有し、コの字状に構成されている。ヨーク５ｂの延在部５２は、それぞれヨーク５ａの両端部に固定されている。
【００１９】
ヨーク５ｂのヨーク５ａと対向する側（すなわちコイル４と対向する側）の面には、磁石６が固定されている。この磁石６は、例えば、ヨーク５ｂと対向する側の面がＳ極で、ヨーク５ａと対向する面がＮ極となるように着磁されている。そのため、磁石６のＮ極から出た磁力線は、コイル４を通過してヨーク５ａに達し、ヨーク５ａからさらに延在部５２を介してヨーク５ｂに達し、磁石６のＳ極に戻る。なお、磁石６の着磁方向は、例えば、Ｎ極とＳ極とが逆であっても良い。
【００２０】
図５は、ボイスコイルモータの作用を説明する模式図であり、図１に矢印Ｖで示した方向から見た図に対応している。コイル４に、図中反時計回りの方向に電流Ｉが流れた場合、磁界は磁石６のＮ極（ヨーク５ａに対向する面）からヨーク５ａに向かっているため、コイル４の磁石６とヨーク５ａとに挟まれたコイル部分４ａには、図５の紙面に垂直で手前側に向かう方向（すなわち揺動軸３を中心とした円周方向）の駆動力が作用する。これにより、揺動アーム２０は、揺動軸３を中心として揺動する。すなわち、揺動アーム２０と、この揺動アーム２０に取り付けられた各構成部品とを含む揺動ユニット２が、揺動軸３を中心として揺動する。
【００２１】
一方、揺動アーム２０は、図示しないリターンスプリングにより、基準位置からの揺動変位量に応じた付勢力で、基準位置に戻る方向（コイル４に生ずる駆動力と反対の方向）に付勢されている。そのため、揺動アーム２０は、コイル４に生じた駆動力（電磁力）と、リターンスプリングによる力とが釣り合う位置で停止する。
【００２２】
コイル４に流れる電流を制御することにより、揺動アーム２０の停止位置を決定し、これにより絞り板１が光束を遮光する量を制御し、光量（投写光量）を調整することができる。なお、絞り板１の移動量の検知は、角度センサ１０２（図６）により揺動アーム２０の揺動角度を検知することで実現できる。
【００２３】
図６は、絞り駆動装置１０を駆動制御する制御システムを示すブロック図である。この制御システムには、上述したボイスコイルモータであるアクチュエータ１０１と、揺動アーム２０の揺動角度を検知する角度センサ１０２と、投写型画像表示装置における照明光束の輝度を評価する輝度レベル評価部１０３と、制御ユニット１００とが設けられている。制御ユニット１００は、輝度レベル評価部１０３から出力された輝度値データを受け取り、揺動アーム２０の揺動角度を示す角度センサ１０２の出力と比較することで、コイル４に流す電流値を決定する。コイル４に電流が流れると、上述した駆動力が発生し、揺動アーム２０を含む揺動ユニット２は、当該駆動力と図示しないリターンスプリングによる力とが釣り合う位置で停止する。
【００２４】
ここで、揺動ユニット２に生じる振動について説明する。図６に示した制御システムでは、閉ループ制御が行われている。すなわち、揺動ユニット２が、コイル４に流した電流値に対応する角度以上に揺動した場合には、制御ユニット１００が、角度センサ１０２により検知された角度に基づき、揺動ユニット２を行き過ぎた分だけ戻すよう、コイル４に電流を流す。このとき、揺動ユニット２が、電流値に応じた角度以上に揺動すると、再び、制御ユニット１００が、角度センサ１０２により検知された揺動ユニット２の揺動位置に基づいて、揺動ユニット２を行き過ぎた分だけ戻すようにコイル４に電流を流す。
【００２５】
揺動軸３と軸受部２ｂとの隙間が大きいほど、コイル４に流した電流値に対応する角度以上に揺動ユニット２が揺動しやすくなり、上記の閉ループ制御に伴う振動が発生しやすくなる。そのため、揺動軸３と軸受部２ｂとの隙間は、できるだけ小さいことが好ましい。
【００２６】
ここで、揺動ユニット２の揺動時に、揺動方向以外の力が作用すると、揺動ユニット２の振動を助長する原因となる。本実施の形態では、揺動ユニット２の振動を助長する要因を以下のようにして取り除いている。
【００２７】
一般的な揺動アーム２０は、揺動軸３の方向における中心位置に対し、ほぼ対称な形状を有している。従って、図５において、揺動アーム２０を含む揺動ユニット２の重心２ｇは、揺動アーム２０の揺動軸３の方向における中心位置を通る中心線２ｅ上にあるのが一般的である。一方、磁石６は、コイル４に対し、揺動軸３の方向の一方の側にしか存在しておらず、コイル４のコイル部分４ａ〜４ｄのうち駆動力が作用するのはコイル部分４ａのみである。従って、コイル４における駆動力（電磁力）の作用位置４ｇは、揺動軸３の方向において、上記の重心２ｇから距離Ｚだけずれていることになる。そのため、コイル４に電流を流し、電磁力を生じさせると、揺動軸３から駆動力作用位置４ｇまでの距離を腕の長さＹとするトルク（揺動ユニット２を揺動軸３を中心として揺動させる方向のトルク）に加えて、揺動ユニット２の重心位置２ｇからコイル４の駆動力作用位置４ｇまでの距離を腕の長さＺとする不要なトルクが発生する。この不要トルクは、上述した振動を助長する要因となる。
【００２８】
そこで、本実施の形態では、揺動ユニット２の重心位置２ｇを、揺動軸３の方向において、コイル４における駆動力作用位置４ｇと略一致させる（すなわち腕の長さＺをほぼ０にする）ことで、揺動ユニット２を揺動軸３を中心として揺動させる方向以外の不要なトルクの発生を抑制している。
【００２９】
図１〜図３に示すように、揺動アーム２０には、揺動ユニット２の重心位置２ｇを、揺動軸３の方向においてコイル４の駆動力作用位置４ｇと略一致させるためのバランサ８が取り付けられている。このバランサ８は、揺動アーム２０の揺動軸３の近傍に、なお且つ、揺動軸３の方向において磁石６が配置された側と同じ側に取り付けられている。また、バランサ８は、例えば円筒状の部材であって、揺動アーム２０の揺動中心をなす軸線を囲むように取り付けられている。バランサ８を揺動アーム２０の揺動軸３の近傍に取り付けた理由は、バランサ８を取り付けたことで、揺動アーム２０を含む揺動ユニット２の慣性モーメントが大きくならないようにするためである。
【００３０】
なお、上記の説明において、ボイスコイルモータの駆動力（電磁力）は、コイル４の磁石６に対向するコイル部分４ａの全体に亘って作用しているが、一点（コイル部分４ａの揺動軸３方向における中心で、且つ、揺動軸３を中心とする半径方向の中心にある点）に集中していると考えることができる。この点を、図５に示したように、コイル４における駆動力の作用位置４ｇと定義している。
【００３１】
以上説明したように、本実施の形態では、揺動アーム２０にバランサ８を取り付けることで、揺動ユニット２の重心位置２ｇを、揺動軸３の方向において、コイル４における駆動力作用位置４ｇと略一致させている。これにより、不要なトルクの発生を抑制し、絞り板１の位置を閉ループ制御した場合の振動を助長する要因を取り除くことができる。
【００３２】
また、磁石６を、コイル４に対して揺動軸３の方向における一方の側のみに配置することで、絞り駆動装置１０を揺動軸３の方向に小型化することができる。
【００３３】
さらに、バランサ８を、揺動アーム２０に対し、揺動軸３の方向において磁石６と同じ側に取り付けることにより、揺動ユニット２の重心位置２ｇとコイル４における駆動力作用位置４ｇとを略一致させる構成を容易に実現することができる。
【００３４】
加えて、バランサ８を、揺動アーム２０の揺動軸３の近傍に設けた円筒状の部材とすることにより、揺動ユニット２の慣性モーメントを小さく抑制することができる。
【００３５】
また、コイル４を、揺動軸３に直交する方向に延在するコイル部分４ａ，４ｂを有するように巻き回すと共に、これらコイル部分４ａ，４ｂの間にヨーク５ａを配置し、さらにコイル部分４ａとの間で磁石６を挟み込むようにヨーク５ｂを配置したことにより、絞り駆動装置１０を、揺動方向にも揺動軸方向にも小型化することができる。
【００３６】
なお、図１及び図２に示した絞り駆動装置１０では、筐体７のヨーク５ｂ側の面に覆い（カバー）がなく、露出している構造となっているが、図７に示すように、ヨーク５ｂが筐体７のカバーを兼用する形状を有していてもよい。図７に示す構造を採用した場合も、ボイスコイルモータの性能には影響がなく、ヨーク５ｂとは別にカバーを設けた場合よりも部品点数を削減することができる。なお、図７において、ヨーク５ｂには、バランサ８に対応する部分に穴が形成されているが、バランサ８及びヨーク５ｂが互いに干渉し合わない形状・寸法を有している場合には、穴を設けなくてもよい。また、ヨーク５ｂにおける穴の有無は、ボイスコイルモータの性能には特に影響しない。
【００３７】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、揺動アーム２０にバランサ８を取り付けた構成について説明したが、この実施の形態２では、揺動アーム２２の形状によって、揺動ユニット２の重心位置を、揺動軸３の方向において、コイル４における駆動力作用位置と略一致させている。
【００３８】
図８は、本実施の形態２における絞り駆動装置の構成を示す斜視図である。図８において、実施の形態１（図１〜図６）で説明した絞り駆動装置の構成要素と同様の構成要素には、同一符号を付す。また、図８において、筐体７の固定板７１は、一部を切り欠いた状態で示されている。
【００３９】
図８に示すように、この実施の形態２における絞り駆動装置１１の揺動アーム２２では、軸受部２ｂを構成する軸受２３及び円筒状部分２１のうち、円筒状部分２１が、揺動軸３の方向において磁石６と同じ側に突出した形状を有している。また、絞り板１を保持する保持部２２ａは、円筒状部分２１の磁石６側に突出した部分に形成されている。すなわち、揺動ユニット２（揺動アーム２２、軸受２３、絞り板１及びコイル４）において、揺動アーム２２の円筒状部分２１から絞り板１に至る部分が、磁石６の配置された側に突出している。
【００４０】
このように、揺動ユニット２において、揺動アーム２２の円筒状部分２１から絞り板１に至る部分が磁石６側に突出している構成により、揺動ユニット２の重心位置を、揺動軸３の方向において、コイル４における駆動力作用位置と略一致させることができる。他の構成は、実施の形態１と同様である。なお、軸受部２ｂを構成している軸受２３及び円筒状部分２１は、一体に形成されていてもよい。また、図７の構成を採用してもよい。
【００４１】
このように、本実施の形態においても、揺動ユニット２の重心位置を、揺動軸３の方向において、コイル４における駆動力作用位置と略一致させることができ、絞り板１の位置を閉ループ制御した場合の振動を抑制することができる。加えて、この実施の形態２では、揺動アームに、別部材としてバランサ８（図１等）を取り付ける必要がないため、実施の形態１と比較して、組立工程が簡単になる。
【００４２】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１では、揺動アーム２０にバランサ８を取り付ることにより、また、上述した実施の形態２では、揺動アーム２２の形状により、揺動ユニット２の重心位置を駆動力作用位置と略一致させていた。これに対し、この実施の形態３では、揺動アーム３２に取り付けられた軸受の取付位置により、揺動ユニット２の重心位置を駆動力作用位置と略一致させるようにしている。
【００４３】
図９は、実施の形態３に係る絞り駆動装置における揺動アームの軸受部及びコイルを含む部分を拡大して示す断面図である。図９において、実施の形態１で説明した絞り駆動装置の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付す。
【００４４】
図９に示すように、この実施の形態３における絞り駆動装置１２では、揺動アーム３２の軸受３２ｅを装着する軸受装着部３２ｂが、磁石６が配置された側に突出する形状を有している。さらに、揺動アーム３２の軸受装着部３２ｂの磁石６側に突出した部分の内側に、軸受３２ｅが取り付けられている。
【００４５】
揺動アーム３２を含む揺動ユニット２の構成部品の中で、最も重量の重い部品は、一般に銅で形成されるコイルである。しかしながら、軸受３２ｅとして、金属製の軸受（例えば、玉軸受、含油軸受等）を用いた場合は、その軸受３２ｅを磁石６側に寄せた位置に配置することで、揺動ユニット２の重心位置３２ｄをコイル４における駆動力作用位置４ｇと略一致させることが可能となる。
【００４６】
すなわち、図９において、軸受３２ｅの重心位置３２ｆを、揺動ユニット２の軸受３２ｅを除く部分の重心位置３２ｇよりも磁石６側に位置させることで、揺動ユニット２の重心位置３２ｄを、揺動軸３の方向において、コイル４における駆動力作用位置４ｇと略一致させている。実施の形態３の絞り駆動装置の他の構成は、実施の形態１の絞り駆動装置と同様である。また、図７の構成を採用してもよい。
【００４７】
このように、本実施の形態においても、揺動アーム３２の軸受装着部３２ｂの形状及び軸受３２ｅの配置により、揺動ユニット２（揺動アーム３２、軸受３２ｅ、絞り板１及びコイル４）の重心位置３２ｄを、揺動軸３の方向において、コイル４における駆動力作用位置４ｇと略一致させている。従って、実施の形態１及び２と同様、揺動アーム３２を閉ループ制御した場合の振動を抑制することができる。
【００４８】
なお、上述した実施の形態１〜３において、揺動ユニット２の重心位置２ｇが、揺動軸３の方向において、コイル４の駆動力作用位置４ｇと「略一致」すると説明したが、この「略一致」とは、完全に一致していなくても、閉ループ制御の際に揺動ユニット２の振動の発生が助長されないような範囲のずれを含むものである。
【００４９】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について説明する。実施の形態４は、実施の形態１、２又は３に係る絞り駆動装置を、投写型画像表示装置としての液晶プロジェクタに適用したものである。
【００５０】
図１０は、実施の形態４に係る液晶プロジェクタの基本構成を示す図である。この液晶プロジェクタは、光源であるランプ６０を備えている。また、ランプ６０の出射光束の進行方向に沿って、第１レンズアレイ６１と、実施の形態１，２又は３に係る絞り駆動装置１０（１１，１２）と、第２レンズアレイ６２と、偏向変換素子６３と、重畳レンズ６４と、ダイクロイックミラー６６Ｒとが配置されている。
【００５１】
また、ダイクロイックミラー６６Ｒの反射光の進行方向に沿って、全反射ミラー６７Ｒと、フィールドレンズ６９Ｒと、液晶パネル６５Ｒとが配置されている。また、ダイクロイックミラー６６Ｒの透過光の進行方向に、ダイクロイックミラー６６Ｇが配置されており、このダイクロイックミラー６６Ｇの反射光の進行方向に沿って、フィールドレンズ６９Ｇと、液晶パネル６５Ｇとが配置されている。このダイクロイックミラー６６Ｇの透過光の進行方向に沿って、リレーレンズ６８Ｂａと、全反射ミラー６７Ｂａと、リレーレンズ６８Ｂｂと、全反射ミラー６７Ｂｂと、フィールドレンズ６９Ｂと、液晶パネル６５Ｂとが配置されている。
【００５２】
液晶パネル６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂの出射側には、これらの出射光束を合成するクロスプリズム７０が配置されている。さらにクロスプリズム７０の出射側には、クロスプロズム７０で合成された光束を図示しないスクリーンに投影する投写光学系（投写手段）７１が配置されている。
【００５３】
このように構成された液晶プロジェクタにおいて、ランプ６０から出射された光束は、第１レンズアレイ６１によって複数の光束に分割され、その分割された光束は第２レンズアレイ６２を介して偏光変換素子６３に入射する。偏光変換素子６３により、各光束は偏光方向がそろった直線偏光となって重畳レンズ６４に入射し、さらにダイクロイックミラー６６Ｒに入射する。ダイクロイックミラー６６Ｒは、赤色成分の光束のみを反射し、その他の光を透過する。反射された赤色成分の光束は、全反射ミラー６７Ｒで反射された後、フィールドレンズ６９Ｒを透過して、液晶パネル６５Ｒに入射する。
【００５４】
同様に、ダイクロイックミラー６６Ｇは、緑色成分の光束のみを反射し、その他の光束、即ち青色成分の光束を透過する。反射された緑色成分の光束は、フィールドレンズ６９Ｇを透過して液晶パネル６５Ｇに入射する。青色成分の光束は、リレーレンズ６８Ｂａを透過して全反射ミラー６７Ｂａで反射された後、リレーレンズ６８Ｂｂを透過し、さらに全反射ミラー６７Ｂｂで反射されてフィールドレンズ６９Ｂを透過し、液晶パネル６５Ｂに入射する。液晶パネル６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂは、光変調手段として機能する。
【００５５】
液晶パネル６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂから出射された３色の光束は、クロスプリズム７０で合成され、投写レンズ７１を介して矢印７２方向に投写される。
【００５６】
この液晶プロジェクタにおいて、絞り駆動装置１０（１１，１２）は、第１レンズアレイ６１の出射側に配置されており、ランプ６０からの出射された光束の光量を調整するために使用される。絞り駆動装置１０（１１，１２）を用いて光量を調整することにより、明るいシーンから暗いシーンまで、適切にスクリーン上に投影することができる。
【００５７】
実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５について説明する。実施の形態５は、実施の形態１、２又は３に係る絞り駆動装置を、投写型画像表示装置（背面投写型画像表示装置）であるリアプロジェクション装置に適用したものである。
【００５８】
図１１は、実施の形態５に係るリアプロジェクション装置の基本構成を示す図である。このリアプロジェクション装置（例えば、リアプロジェクションテレビ）は、筐体８９の内部に、光源であるランプ８０を備えており、このランプ８０の出射光束の進行方向に沿って、照明光学系８１と、折り返しミラー群Ｍ１と、反射型画像形成素子の一例であるデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）８２と、投写光学系８３と、折り返しミラーＭ４と、非球面ミラー８４と、スクリーン８５とを備えている。
【００５９】
ランプ８０より放出された光束は、照明光学系８１を透過した後、デジタルマイクロミラーデバイス８２の表面に照射される。ＤＭＤ８２は、多数の微小なミラーを平面的に配列したものであり、各微小ミラー（画素）における反射角度を２方向に切り替えることで入射光束を変調する光変調手段として機能する。ＤＭＤ８２から出射された光束は、投写光学系８３を透過し、非球面ミラー８４で反射され、スクリーン８５に背面側から拡大投影される。
【００６０】
このリアプロジェクション装置において、絞り駆動装置１０（１１，１２）は、投写光学系８３内に配置されており、ＤＭＤ８２から出射されてスクリーン８５に向かう光束（画像光）の光量を調整するために使用される。絞り駆動装置１０により光量を調整することにより、明るいシーンから暗いシーンまで、適切にスクリーン８５に投影することができる。
【００６１】
上述した実施の形態１〜３で説明した絞り駆動装置は、実施の形態４，５で説明した投写型画像表示装置に限らず、他の投写型画像表示装置に適用することもできる。また、投写型画像表示装置以外の装置、例えば、撮像装置等において、光量を調整するために使用することもできる。
【００６２】
また、上述した実施の形態１〜３では、揺動アーム２（２２，３２）と絞り板１とを別部材として説明したが、これらが一体に形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る絞り駆動装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る絞り駆動装置の構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る絞り駆動装置の揺動アームの構成を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る絞り駆動装置のボイスコイルモータの構成を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る絞り駆動装置のボイスコイルモータの発生する駆動力を説明するための模式図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る絞り駆動装置の制御システムを示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る絞り駆動装置の一構成例を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る絞り駆動装置の構成を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る絞り駆動装置の構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る液晶プロジェクタの基本構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係るリアプロジェクション装置の基本構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 絞り板、 ２ 揺動ユニット、 ２ａ 軸受装着部、 ２ｂ 軸受部、 ２ｃ ねじ、 ２ｇ 可動部の重心位置、 ３ 揺動軸、 ４ コイル、 ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ コイル部分、 ４ｇ 電磁力の作用位置、 ５ａ，５ｂ ヨーク、 ６ 磁石、 ７ 筐体、 ８ バランサ、 １０，１１ 絞り駆動装置、 ２０ 揺動アーム、 ２１ 円筒状部分、 ２２ 揺動アーム、 ２２ａ 保持部、 ３２ 揺動アーム、 ３２ｂ 軸受装着部、 ３２ｅ 軸受、 ６０ ランプ、 ６１ 第１レンズアレイ、 ６２ 第２レンズアレイ、 ６３ 偏光変換素子、 ６４ 重畳レンズ、 ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂ 液晶パネル、 ６６Ｒ，６６Ｇ ダイクロイックミラー、 ６９Ｒ，６９Ｇ，６９Ｂ リレーレンズ、 ７０ クロスプリズム、 ７１ 投写レンズ、 ８０ ランプ、 ８１ 照明光学系、 ８２ ＤＭＤ、 ８３ 投写光学系、 ８４ 非球面ミラー、 ８５ スクリーン、 ８９ 筐体、 １００ 制御ユニット、 １０１ アクチュエータ、 １０２ 角度センサ、 １０３ 輝度レベル評価部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束の一部を遮る絞り板と、
前記絞り板を移動させる駆動力を得るためのボイスコイルモータを構成するコイルと、
前記絞り板と前記コイルとを支持し、さらに、前記絞り板と前記コイルとの間に軸受部を有する揺動アームと
を有する揺動ユニットと、
前記軸受部に係合して前記揺動アームを揺動可能に支持する揺動軸と、前記コイルと共に前記ボイスコイルモータを構成する磁石及びヨークとを有する固定ユニットと
を備え、
前記揺動軸の方向において、前記揺動ユニットの重心の位置が、前記コイルにおける前記駆動力の作用位置と略一致することを特徴とする絞り駆動装置。
【請求項２】
前記磁石は、前記コイルに対し、前記揺動軸の方向における一方の側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の絞り駆動装置。
【請求項３】
前記揺動アームには、前記揺動軸の方向において前記磁石が配置された側に、前記重心の位置と前記駆動力の作用位置とを略一致させるためのバランサが取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の絞り駆動装置。
【請求項４】
前記バランサは、前記揺動アームの前記揺動軸の近傍に取り付けられた筒状部材であることを特徴とする請求項３に記載の絞り駆動装置。
【請求項５】
前記揺動アームにおいて、前記軸受部から前記絞り板までの部分が、前記磁石の配置された側に突出していることを特徴とする請求項２に記載の絞り駆動装置。
【請求項６】
前記揺動アームの前記軸受部は、軸受と、この軸受が装着される軸受装着部とを有し、
前記軸受装着部内において、前記軸受が、前記磁石の配置された側に突出した位置に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の絞り駆動装置。
【請求項７】
前記軸受が、金属製軸受であることを特徴とする請求項６に記載の絞り駆動装置。
【請求項８】
前記コイルは、前記揺動軸に直交する方向に延在する互いに平行な第１及び第２のコイル部分を有し、当該第１及び第２のコイル部分は前記揺動軸の方向に対向しており、
前記駆動力の作用位置は、前記第１及び第２のコイル部分のうち、より前記磁石に近い第１のコイル部分にあることを特徴とする請求項２から７までのいずれか１項に記載の絞り駆動装置。
【請求項９】
前記ヨークは、
前記第１及び第２のコイル部分の間に配置されたセンターヨークと、
前記第１のコイル部分との間で前記磁石を挟み込むように配置されたバックヨークと
を有することを特徴とする請求項８に記載の絞り駆動装置。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項に記載の前記絞り駆動装置と、
前記絞り駆動装置により光量が調節された光束を、画像情報に応じて変調する光変調手段と、
前記変調手段により変調された光束を投写する投写手段と
を備えたことを特徴とする投写型画像表示装置。
【請求項１】
光束の一部を遮る絞り板と、
前記絞り板を移動させる駆動力を得るためのボイスコイルモータを構成するコイルと、
前記絞り板と前記コイルとを支持し、さらに、前記絞り板と前記コイルとの間に軸受部を有する揺動アームと
を有する揺動ユニットと、
前記軸受部に係合して前記揺動アームを揺動可能に支持する揺動軸と、前記コイルと共に前記ボイスコイルモータを構成する磁石及びヨークとを有する固定ユニットと
を備え、
前記揺動軸の方向において、前記揺動ユニットの重心の位置が、前記コイルにおける前記駆動力の作用位置と略一致することを特徴とする絞り駆動装置。
【請求項２】
前記磁石は、前記コイルに対し、前記揺動軸の方向における一方の側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の絞り駆動装置。
【請求項３】
前記揺動アームには、前記揺動軸の方向において前記磁石が配置された側に、前記重心の位置と前記駆動力の作用位置とを略一致させるためのバランサが取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の絞り駆動装置。
【請求項４】
前記バランサは、前記揺動アームの前記揺動軸の近傍に取り付けられた筒状部材であることを特徴とする請求項３に記載の絞り駆動装置。
【請求項５】
前記揺動アームにおいて、前記軸受部から前記絞り板までの部分が、前記磁石の配置された側に突出していることを特徴とする請求項２に記載の絞り駆動装置。
【請求項６】
前記揺動アームの前記軸受部は、軸受と、この軸受が装着される軸受装着部とを有し、
前記軸受装着部内において、前記軸受が、前記磁石の配置された側に突出した位置に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の絞り駆動装置。
【請求項７】
前記軸受が、金属製軸受であることを特徴とする請求項６に記載の絞り駆動装置。
【請求項８】
前記コイルは、前記揺動軸に直交する方向に延在する互いに平行な第１及び第２のコイル部分を有し、当該第１及び第２のコイル部分は前記揺動軸の方向に対向しており、
前記駆動力の作用位置は、前記第１及び第２のコイル部分のうち、より前記磁石に近い第１のコイル部分にあることを特徴とする請求項２から７までのいずれか１項に記載の絞り駆動装置。
【請求項９】
前記ヨークは、
前記第１及び第２のコイル部分の間に配置されたセンターヨークと、
前記第１のコイル部分との間で前記磁石を挟み込むように配置されたバックヨークと
を有することを特徴とする請求項８に記載の絞り駆動装置。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項に記載の前記絞り駆動装置と、
前記絞り駆動装置により光量が調節された光束を、画像情報に応じて変調する光変調手段と、
前記変調手段により変調された光束を投写する投写手段と
を備えたことを特徴とする投写型画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−２２４８２２（Ｐ２００８−２２４８２２Ａ）
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５９８８５（Ｐ２００７−５９８８５）
【出願日】平成１９年３月９日（２００７．３．９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月９日（２００７．３．９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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