(57)【要約】【課題】    回転子の回転制御を高精度に実施できかつ、製造を容易とし製造コストの低減を図れるモータ装置、およびプロジェクタを提供する。【解決手段】モータ装置は、軸受け４５２４を有するステータ４５２１と、軸受け４５２４に軸支される回転軸４５２２Ａを有しステータ４５２１に対して回転自在に構成されるロータ４５２２とを含んで構成され、電気エネルギを機械的な回転エネルギに変換するものである。このモータ装置は、ロータ４５２２に設けられ、回転軸４５２２Ａを中心とする断面多角形状を有するケース４５２３Ａを備えている。【選択図】 図３
2006115607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受けを有する固定子と、前記軸受けに軸支される回転軸を有し前記固定子に対して回転自在に構成される回転子とを含んで構成され、電気エネルギを機械的な回転エネルギに変換するモータ装置であって、
前記回転子に設けられ、前記回転軸を中心とする断面多角形状を有する多角柱状部を備えていることを特徴とするモータ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ装置において、
前記回転子の回転状態を検出し回転状態に関する回転状態情報を出力する回転状態検出装置と、前記回転状態検出装置から出力される回転状態情報に基づいて前記回転子の回転制御を実施する制御装置とを備え、
前記回転状態検出装置は、前記回転子が回転している際に、前記多角柱状部における前記柱状軸と直交する方向に光束を照射し、前記多角柱状部における側端面にて反射した光束を検出することで前記回転子の回転状態を検出することを特徴とするモータ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のモータ装置において、
前記多角柱状部の各側端面のうち少なくともいずれかの側端面には、遮光処理が施されていることを特徴とするモータ装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のモータ装置において、
前記回転子は、前記固定子に対して外側に配設され、
前記多角柱状部は、前記回転子および前記固定子を内部に収納し前記回転子と同期して回転するモータハウジングの少なくとも一部に形成されていることを特徴とするモータ装置。
【請求項５】
光源から射出された光束を画像情報に応じて変調し、変調した光束を拡大投射するプロジェクタであって、
前記光源から射出された光束を所定位置で結像させる照明光学装置と、前記照明光学装置から射出された光束が入射する複数の光束入射側端面を有し所定の回転中心軸を中心として回転可能に構成され回転することで内部を通過する光束を屈折させ前記光束の射出位置を変更するプリズムと、前記プリズムを支持し前記回転中心軸を中心として前記プリズムを回転駆動する請求項１から請求項４のいずれかに記載のモータ装置と、前記プリズムを介した光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し後続する前記画像情報が入力されるまで先行光学像を形成し続けるホールド型光変調装置と、前記ホールド型光変調装置にて形成した光学像を拡大投射する投射光学装置とを備え、
前記照明光学装置は、前記ホールド型光変調装置における画像形成領域上の所定の照明領域に光束を結像させ、
前記モータ装置は、前記プリズムを回転駆動することで、前記照明光学装置から射出され前記プリズムを介した光束の射出位置を変更し、前記画像形成領域上で前記照明領域を所定の周期でスクロールさせることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項６】
請求項５に記載のプロジェクタにおいて、
前記モータ装置を構成する多角柱状部の側端面の数は、前記プリズムの光束入射側端面の数の整数倍であることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ装置、およびプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気エネルギを機械的な回転エネルギに変換するモータ装置において、回転子の回転制御（速度制御、位相制御）を実施するためのいくつかの構成が提案、実用化されている。
例えば、ＤＣブラシレスモータでは、ホール素子を用いる構成が多用される。
この構成では、モータ装置内部にホール素子を配設し、ホール素子にて回転子の磁極位置を検出させる。そして、制御装置が、ホール素子から出力される信号に基づいて回転子の回転制御を実施する。
また、例えば、ロータリーエンコーダを用いる構成が知られている。
この構成では、回転子にロータリーエンコーダを配設し、ロータリーエンコーダにて回転子の回転数を検出させる。そして、制御装置が、回転子の回転に応じてロータリーエンコーダから出力される信号に基づいて回転子の回転制御を実施する。
さらに、例えば、フォトインタラプタを用いる構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この構成では、回転子と同期して回転する反射板の外周部にスリットを設けておく。また、反射板の外周部を挟むようにしてフォトインタラプタを配置する。フォトインタラプタは、発光素子からの光がスリットを介して受光素子にて受光されるか否かにより、スリットのエッジを検出する。そして、制御装置が、フォトインタラプタから出力される信号に応じて回転子の回転速度を検出し該回転速度に基づいて回転子の回転制御を実施している。
さらにまた、例えば、フォトリフレクタを用いる構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。
この構成では、モータ装置をアウターロータ型のモータ装置で構成し、回転子の開口部面に検出用円板を配設する。また、検出用円板の表面に鏡面加工を施すとともに、その表面に光吸収剤が所定円周に沿って等間隔に塗布して光反射性目盛を形成している。そして、光反射性目盛に対向するようにフォトリフレクタを配置する。フォトリフレクタは、発光素子からの光が検出用円板にて反射され受光素子にて受光されるか否かにより、回転子の回転位置を検出する。そして、制御装置が、フォトリフレクタから出力される信号に応じて回転子の回転速度を検出し該回転速度に基づいて回転子の回転制御を実施している。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２２５８４号公報
【特許文献２】特開平１１−８９２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ホール素子を用いた構成では、ホール素子の特性が温度により変化しやすい。このため、温度環境の厳しい場所では回転子の回転制御を高精度に実施できない。また、温度環境の厳しい場所でも回転子の回転制御を高精度に実施するためには、ホール素子の温度特性を補正する制御が必要となり、制御構造が複雑になる。
また、ロータリーエンコーダを用いた構成では、ロータリーエンコーダを回転子に配設する必要があり、モータ装置を製造するにあたって、その製造が困難なものとなるとともに、製造コストの低減が図れない。
さらに、特許文献１に記載の構成では、回転子の回転制御を高精度に実施するためには、反射板にスリットを高精度に設ける必要があり、反射板の製造が困難なものとなる。このため、モータ装置を製造するにあたって、その製造が困難なものとなるとともに、製造コストの低減が図れない。
さらにまた、特許文献２に記載の構成では、検出用円板の表面に鏡面加工を施す必要があるとともに、回転子の回転制御を高精度に実施するためには光吸収剤を等間隔で高精度に塗布する必要があるため、モータ装置を製造するにあたって、その製造が困難なものとなるとともに、製造コストの低減が図れない。
【０００５】
本発明の目的は、回転子の回転制御を高精度に実施できかつ、製造を容易とし製造コストの低減を図れるモータ装置、およびプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のモータ装置は、軸受けを有する固定子と、前記軸受けに軸支される回転軸を有し前記固定子に対して回転自在に構成される回転子とを含んで構成され、電気エネルギを機械的な回転エネルギに変換するモータ装置であって、前記回転子に設けられ、前記回転軸を中心とする断面多角形状を有する多角柱状部を備えていることを特徴とする。
ここで、モータ装置としては、固定子と回転子とを含んで構成され、電気エネルギを機械的な回転エネルギに変換する電動モータであれば、直流モータ（ブラシレスＤＣモータ、ブラシ付きＤＣモータ）、交流モータ等、いずれのモータを採用してもよい。
本発明によれば、モータ装置を構成する回転子に多角柱状部が設けられているので、例えば、多角柱状部の側端面に向けて光あるいは音波等を射出し各側端面のいずれかの側端面にて反射された光あるいは音波等を検出することで、回転子の回転状態を検出することができる。そして、検出した回転子の回転状態に基づいて回転子の回転制御を実施すれば、回転子の回転制御を高精度に実施できる。
また、本発明によれば、回転子に多角柱状部を設けるだけで回転子の回転制御を高精度に実施可能とするので、モータ装置を製造するにあたって、その製造を容易とし、製造コストの低減を図れる。
【０００７】
本発明のモータ装置では、前記回転子の回転状態を検出し回転状態に関する回転状態情報を出力する回転状態検出装置と、前記回転状態検出装置から出力される回転状態情報に基づいて前記回転子の回転制御を実施する制御装置とを備え、前記回転状態検出装置は、前記回転子が回転している際に、前記多角柱状部における前記柱状軸と直交する方向に光束を照射し、前記多角柱状部における側端面にて反射した光束を検出することで前記回転子の回転状態を検出することが好ましい。
ここで、回転状態検出装置としては、例えば、発光ダイオードとフォトトランジスタが１つの素子として組み合わされたフォトリフレクタ等を採用できる。
本発明によれば、回転状態検出装置にて多角柱状部の側端面に向けて光束を射出し各側端面のいずれかの側端面にて反射された光束を検出することで、回転子の回転状態を検出することができる。そして、回転状態検出装置にて検出された回転子の回転状態に基づいて、制御装置にて回転子の回転制御を高精度に実施できる。
また、多角柱状部の各側端面を光束が反射可能な反射面とし、光束を射出しかつ反射光を検出する回転状態検出装置を用いることで、回転子の回転状態の検出を簡単な構成で実施でき、モータ装置を製造するにあたって、その製造をさらに容易とし、製造コストのさらなる低減を図れる。
【０００８】
本発明のモータ装置では、前記多角柱状部の各側端面のうち少なくともいずれかの側端面には、遮光処理が施されていることが好ましい。
ところで、多角柱状部の各側端面の全てが反射面として機能する場合には、回転子が１回転する際に回転状態検出装置から出力される回転状態情報は、各側端面の数だけ出力されることとなる。
本発明では、多角柱状部の各側端面のうち少なくともいずれかの側端面に遮光処理が施されているので、回転子が１回転する際に回転状態検出装置から出力される回転状態情報は、遮光処理が施された側端面の数だけ欠落することとなる。このため、回転状態検出装置から出力される回転状態情報の出力タイミングのうち、回転状態情報の出力がないタイミングを利用することで、制御装置にて回転子の位相制御を良好に実施できる。
【０００９】
本発明のモータ装置では、前記回転子は、前記固定子に対して外側に配設され、前記多角柱状部は、前記回転子および前記固定子を内部に収納し前記回転子と同期して回転するモータハウジングの少なくとも一部に形成されていることが好ましい。
本発明によれば、モータ装置は、回転子が固定子に対して外側に配設されるアウターロータ型のモータで構成される。このため、イナーシャが大きくなりモータ装置の回転対象となる被回転体を定速で回転させやすい構成となる。
また、このようにアウターロータ型のモータで構成することで、モータハウジングを回転子と同期して回転させることができ、被回転体をモータハウジングに接続して回転させることができる。したがって、被回転体とモータ装置との接続面を大きくとることができ、被回転体の支持状態を良好に維持して被回転体を回転駆動できる。
さらに、モータハウジングを回転子と同期して回転させることができるため、モータハウジングの少なくとも一部に多角柱状部を形成することができ、モータ装置を製造するにあたって、その製造をさらに一層容易とし、製造コストをさらに一層低減できる。
【００１０】
本発明のプロジェクタは、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調し、変調した光束を拡大投射するプロジェクタであって、前記光源から射出された光束を所定位置で結像させる照明光学装置と、前記照明光学装置から射出された光束が入射する複数の光束入射側端面を有し所定の回転中心軸を中心として回転可能に構成され回転することで内部を通過する光束を屈折させ前記光束の射出位置を変更するプリズムと、前記プリズムを支持し前記回転中心軸を中心として前記プリズムを回転駆動する上述したモータ装置と、前記プリズムを介した光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し後続する前記画像情報が入力されるまで先行光学像を形成し続けるホールド型光変調装置と、前記ホールド型光変調装置にて形成した光学像を拡大投射する投射光学装置とを備え、前記照明光学装置は、前記ホールド型光変調装置における画像形成領域上の所定の照明領域に光束を結像させ、前記モータ装置は、前記プリズムを回転駆動することで、前記照明光学装置から射出され前記プリズムを介した光束の射出位置を変更し、前記画像形成領域上で前記照明領域を所定の周期でスクロールさせることを特徴とする。
ここで、スクロールとは、画像形成領域の一端側から他端側に横切ることを意味する。
本発明によれば、プロジェクタは、上述したモータ装置を備えているので、上述したモータ装置と同様の作用効果を享受できる。また、製造を容易とし製造コストの低減を図れるモータ装置を備えているので、プロジェクタの製造コストの低減も図れる。
【００１１】
ところで、ホールド型光変調装置では、各表示期間において形成した画像を表示し続けるため、人間の追跡眼球運動と眼の時間積分効果が作用し、画像ぼけが生じてしまう、という問題がある（「ディスプレイの動画性能評価技術」液晶第６巻第４号 2002 小間徳夫、内田龍雄）。
本発明では、モータ装置は、回転子の回転制御を高精度に実施できるため、プリズムを回転駆動することで、照明光学装置から射出されホールド型光変調装置における画像形成領域上の所定領域に結像される照明領域を、画像形成領域上で所定の周期でスクロールさせることができる。すなわち、照明領域を除く領域である光束が照射されない非照明領域を、画像形成領域上で所定の周期でスクロールさせることができる。このことにより、ホールド型光変調装置にて動画像を形成している際に、動画像を構成する各光学像の各表示期間中の所定期間を非照明領域にて非表示とすることが可能となる。このため、ホールド型光変調装置にて形成する光学像の表示期間を短くすることが可能となり、人間の追跡眼球運動と眼の時間積分効果の作用を軽減でき、動画性能の向上が図れる。
【００１２】
本発明のプロジェクタでは、前記モータ装置を構成する多角柱状部の側端面の数は、前記プリズムの光束入射側端面の数の整数倍であることが好ましい。
本発明によれば、モータ装置を構成する多角柱状部の側端面の数がプリズムの光束入射側端面の数の整数倍に設定されているので、プリズムを回転駆動し、画像形成領域上での照明領域のスクロールを、例えばホールド型光変調装置にて形成される光学像の垂直走査に同期させる制御を容易に実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔プロジェクタの構成〕
図１は、プロジェクタ１の概略構成を模式的に示す図である。
プロジェクタ１は、光源から射出される光束が画像情報に応じて変調して光学像を形成し、形成した光学像をスクリーン上に拡大投射するものである。このプロジェクタ１は、図１に示すように、外装筐体２と、投射光学装置としての投射レンズ３と、光学ユニット４と、ここでは図示しない制御装置５とを備える。
なお、図１において、図示は省略するが、外装筐体２内において、投射レンズ３および光学ユニット４以外の空間には、プロジェクタ１内部を冷却する冷却ファン等で構成される冷却ユニット、プロジェクタ１内部の各構成部材に電力を供給する電源ユニット等が配置されるものとする。
【００１４】
外装筐体２は、合成樹脂等から構成され、図１に示すように、投射レンズ３、光学ユニット４、および制御装置５（図示省略）を内部に収納配置する全体略直方体状に形成されている。この外装筐体２は、図示は省略するが、プロジェクタ１の天面、前面、背面、および側面をそれぞれ構成するアッパーケースと、プロジェクタ１の底面、前面、および背面をそれぞれ構成するロアーケースとで構成され、前記アッパーケースおよび前記ロアーケースは互いにねじ等で固定されている。
なお、外装筐体２は、合成樹脂製に限らず、その他の材料にて形成してもよく、例えば、金属等により構成してもよい。
【００１５】
光学ユニット４は、制御装置５による制御の下、光源から射出された光束を、光学的に処理して画像情報に対応して光学像（カラー画像）を形成するユニットである。この光学ユニット４は、図１に示すように、外装筐体２の背面に沿って延出するとともに、外装筐体２の側面に沿って延出する平面視略Ｌ字形状を有している。なお、この光学ユニット４の詳細な構成については、後述する。
投射レンズ３は、光学ユニット４にて形成された光学像（カラー画像）を図示しないスクリーン上に拡大投射する。この投射レンズ３は、筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成され、複数のレンズの相対位置を変更し、拡大投射する光学像のフォーカス調整、および倍率調整可能に構成されている。
制御装置５は、図示は省略するが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置を備え、外部機器から入力した信号に基づいてプロジェクタ１全体を制御する。なお、制御装置５の制御構造については、後述する。
【００１６】
〔光学ユニットの詳細な構成〕
光学ユニット４は、図１に示すように、照明光学装置４１と、色分離光学装置４２と、リレー光学装置４３と、光学装置４４と、光走査装置４５と、これら装置４１〜４５を内部に収納配置する光学部品用筐体４６とを備える。
照明光学装置４１は、光学装置４４を構成する後述する液晶パネルの画像形成領域上の所定領域である照明領域に照明光を結像させるための光学系である。この照明光学装置４１は、図１に示すように、光源装置４１１と、第１レンズアレイ４１２と、第２レンズアレイ４１３と、偏光変換素子４１４と、重畳レンズ４１５とを備える。
【００１７】
光源装置４１１は、図１に示すように、放射状の光線を射出する光源ランプ４１６と、この光源ランプ４１６から射出された放射光を反射し所定位置に収束させるリフレクタ４１７と、リフレクタ４１７にて収束される光束を照明光軸Ａに対して平行化する平行化凹レンズ４１８とを備える。光源ランプ４１６としては、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、高圧水銀ランプが多用される。また、リフレクタ４１７としては、回転楕円面を有する楕円面リフレクタで構成されているが、回転放物面を有する放物面リフレクタで構成してもよい。この場合には、平行化凹レンズ４１８を省略した構成とする。
【００１８】
第１レンズアレイ４１２は、光軸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４１１から射出される光束を、複数の部分光束に分割している。
第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１２と略同様な構成を有しており、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。この第２レンズアレイ４１３は、重畳レンズ４１５とともに、第１レンズアレイ４１２の各小レンズの像を光学装置４４の後述する液晶パネルの画像形成領域上の所定領域である照明領域に結像させる機能を有している。
【００１９】
偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３と重畳レンズ４１５との間に配置され、第２レンズアレイ４１３からの光を略１種類の偏光光に変換するものである。
具体的に、偏光変換素子４１４によって略１種類の偏光光に変換された各部分光は、重畳レンズ４１５によって最終的に光学装置４４の後述する液晶パネルの画像形成領域上の所定領域である照明領域にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネルを用いたプロジェクタでは、１種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源装置４１１からの光の略半分を利用できない。このため、偏光変換素子４１４を用いることで、光源装置４１１からの射出光を略１種類の偏光光に変換し、光学装置４４での光の利用効率を高めている。
【００２０】
色分離光学装置４２は、図１に示すように、２枚のダイクロイックミラー４２１，４２２を備え、ダイクロイックミラー４２１，４２２により照明光学装置４１から射出されフィールドレンズ４２３、光走査装置４５、およびフィールドレンズ４２４を介した複数の部分光束を、赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。
リレー光学装置４３は、図１に示すように、２つのリレーレンズ４３１，４３２と、反射ミラー４３３〜４３７とを備え、色分離光学装置４２で分離された各色光を光学装置４４の後述する各液晶パネルに導くものである。そして、このリレー光学装置４３により、ダイクロイックミラー４２１から光学装置４４の後述する各液晶パネルまでに到達する各色光の幾何学的光路長を同一の寸法に設定している。また、２つのリレーレンズ４３１，４３２は、赤色光の光路、および緑、青色光の光路にそれぞれ配置されている。すなわち、赤色光の光路、緑色光の光路、および青色光の光路に配置されるリレーレンズの数が同一であるので、赤色光、緑色光、および青色光の光像の反転状態が同一となり、赤色光、緑色光、および青色光が合成された際に色むら等のない合成光を形成できる。
【００２１】
この際、色分離光学装置４２のダイクロイックミラー４２１では、照明光学装置４１から射出された光束のうち、緑色光成分と青色光成分とは透過し、赤色光成分は反射する。ダイクロイックミラー４２１によって反射した赤色光は、反射ミラー４３３で反射し、リレーレンズ４３１を介して、反射ミラー４３４，４３５によって反射し、フィールドレンズ４１９を通って、後述する赤色光用の液晶パネルに到達する。このフィールドレンズ４１９は、第２レンズアレイ４１３から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の緑色光、青色光用の液晶パネルの光入射側に設けられたフィールドレンズ４１９、および光走査装置４５の光路前段・後段に設けられたフィールドレンズ４２３，４２４も同様である。
【００２２】
また、ダイクロイックミラー４２１を透過した緑色光および青色光は、反射ミラー４３６によって反射しリレーレンズ４３２を介した後、ダイクロイックミラー４２２に入射する。ダイクロイックミラー４２２に入射した緑色光および青色光のうちで、緑色光は、ダイクロイックミラー４２２によって反射し、反射ミラー４３３で反射し、フィールドレンズ４１９を通って、後述する緑色光用の液晶パネルに到達する。一方、青色光は、ダイクロイックミラー４２２を透過して反射ミラー４３７で反射し、フィールドレンズ４１９を通って、後述する青色光用の液晶パネルに到達する。
【００２３】
光学装置４４は、図１に示すように、ホールド型光変調装置としての３つの液晶パネル４４１（赤色光側の液晶パネルを４４１Ｒ、緑色光側の液晶パネルを４４１Ｇ、青色光側の液晶パネルを４４１Ｂとする）と、３つの入射側偏光板４４２と、３つの射出側偏光板４４３と、クロスダイクロイックプリズム４４４とを備える。
３つの入射側偏光板４４２は、図１に示すように、各フィールドレンズ４１９の光路後段にそれぞれ配置される。これら入射側偏光板４４２は、偏光変換素子４１４で偏光方向が略一方向に揃えられた各色光が入射され、入射された光束のうち、偏光変換素子４１４で揃えられた光束の偏光方位と略同一方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。これら入射側偏光板４４２は、図示は省略するが、サファイアあるいは水晶等の透光性基板上に偏光膜が貼付された構成を有している。
【００２４】
３つの液晶パネル４４１は、図１に示すように、各入射側偏光板４４２の光路後段にそれぞれ配置される。これら液晶パネル４４１は、図示は省略するが、１対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶が密閉封入された構成を有し、制御装置５から出力される駆動信号に応じて、所定の画素位置の前記液晶の配向状態が制御され、各入射側偏光板４４２から射出された偏光光束の偏光方位をそれぞれ変調する。
３つの射出側偏光板４４３は、図１に示すように、各液晶パネル４４１の光路後段にそれぞれ配置される。これら射出側偏光板４４３は、入射側偏光板４４２と略同様の構成を有し、図示は省略するが、透光性基板上に偏光膜が貼付された構成を有している。なお、射出側偏光板４４３を構成する前記偏光膜は、光束を透過する透過軸が、入射側偏光板４４２にて光束を透過する透過軸に略直交するように配置される。
【００２５】
クロスダイクロイックプリズム４４４は、射出側偏光板４４３の光路後段に配置され、各射出側偏光板４４３から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム４４４は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視正方形状をなし、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。これら誘電体多層膜は、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｂから射出され各射出側偏光板４４３を介した各色光を反射し、液晶パネル４４１Ｇから射出され射出側偏光板４４３を介した色光を透過する。このようにして、各液晶パネル４４１にて変調された各色光が合成されてカラー画像が形成される。
【００２６】
光走査装置４５は、制御装置５による制御の下、照明光学装置４１から射出され液晶パネル４４１の画像形成領域上の所定領域に結像する照明領域を、画像形成領域上でスクロール（画像形成領域の一端側から他端側に横切る）させ、動画像の画像ぼけを防止する。なお、この光走査装置４５の詳細な構成については、後述する。
光学部品用筐体４６は、合成樹脂製の成形品で構成され、図１に示すように、内部に所定の照明光軸Ａが設定され、上述した装置４１〜４５を照明光軸Ａに対する所定位置に収納配置する。なお、光学部品用筐体４６は、合成樹脂製に限らず、その他の材料にて構成してもよい。この光学部品用筐体４６は、図示は省略するが、上述した装置４１〜４５を収納する容器状の部品収納部材と、前記部品収納部材の開口部分を閉塞する蓋状部材とで構成される。
【００２７】
〔光走査装置の構成〕
図２は、光走査装置４５の概略構成を模式的に示す分解斜視図である。
光走査装置４５は、図１に示すように、照明光学装置４１および色分離光学装置４２の間に配設されている。そして、光走査装置４５は、制御装置５により駆動制御されることで、照明光学装置４１から射出され液晶パネル４４１の画像形成領域上の所定領域に結像する照明領域を、画像形成領域上でスクロールさせ、動画像の画像ぼけを防止する。この光走査装置４５は、図２に示すように、プリズム４５１と、モータ４５２とを備える。
【００２８】
プリズム４５１は、図２に示すように、側面に４つの光束入射側端面４５１Ａを有し断面正方形状の四角柱状に形成され、４つの光束入射側端面４５１Ａと交差する２つの端面の一方の端面がモータ４５２に回転可能に支持される。そして、具体的には後述するが、プリズム４５１が回転することで内部を通過する光束が屈折してプリズム４５１における光束の射出位置が変更され、照明光学装置４１から射出され液晶パネル４４１の画像形成領域上に結像する照明領域を、画像形成領域上でスクロールさせる。
【００２９】
図３は、モータ４５２の構成を示す図である。なお、図３では、モータ４５２の内部構成を示すために、図中上側のケースを省略している。
モータ４５２は、プリズム４５１の自重が掛かる方向と直交する水平方向でプリズム４５１を支持し、制御装置５による制御の下、プリズム４５１を水平方向の所定の回転中心軸Ｒ（図２）を中心として回転駆動する。このモータ４５２は、図３に示すように、アウターロータ型のブラシレスＤＣモータで構成される。
具体的に、モータ４５２は、固定子としてのステータ４５２１と、ステータ４５２１の外側を回転するカップ状の回転子としてのロータ４５２２と、ステータ４５２１およびロータ４５２２を内部に収納するモータハウジング４５２３とを備える。
ロータ４５２２は、中心に回転軸４５２２Ａを有しカップ状の内壁面に環状の永久磁石４５２２Ｂが固定されている。永久磁石４５２２Ｂは、周方向に対してＮ極とＳ極が所定間隔で交互に並ぶように多極着磁されている。回転軸４５２２Ａは、ステータ４５２１を貫通する軸受け４５２４で回転自在に軸支されている。
この軸受け４５２４としては、例えば、ボールベアリング、メタル軸受け、あるいは、動圧軸受け等を採用できる。
【００３０】
モータハウジング４５２３は、柱状軸が回転軸４５２２Ａと一致するようにロータ４５２２と接続しロータ４５２２とともに回転するカップ状の多角柱状部としてのケース４５２３Ａと、静止部材であるフランジ４５２５を挟んでケース４５２３Ａと反対側に配置され回転軸４５２２Ａと接続するバックキャップ４５２３Ｂとで構成される。
ケース４５２３Ａは、所定の回転中心軸Ｒと交差する端面がプリズム４５１を支持する支持面４５２３Ａ１（図２、図３）として機能し、該支持面４５２３Ａ１とプリズム４５１における４つの光束入射側端面４５１Ａと交差する２つの端面のうち一方の端面とが、支持面４５２３Ａ１の平面視中心位置とプリズム４５１の柱状軸と一致するように接続する。このケース４５２３Ａは、図２または図３に示すように、回転軸４５２２Ａを中心とした断面正八角形状を有している。そして、ケース４５２３Ａの各側端面は、後述する回転状態検出装置から射出される光束を反射可能に構成されている。本実施形態では、具体的な図示は省略するが、８つの側端面のうち１つの側端面には、遮光処理が施され、後述する回転状態検出装置から射出される光束が反射しないように構成されている。なお、回転状態検出装置の詳細な構成については、制御装置５による制御構造を説明する際に同時に説明する。
バックキャップ４５２３Ｂは、略円板形状を有し、外部から塵埃等がモータ４５２内部に侵入することを防止している。
【００３１】
ステータ４５２１は、フランジ４５２５にねじ４５２６にて固定されたものであり、放射状に配置される複数のステータコア４５２１Ａと、各ステータコア４５２１Ａにそれぞれ巻回される複数のステータコイル４５２１Ｂとで構成される。そして、ステータ４５２１は、各ステータコア４５２１Ａの先端が永久磁石４５２２Ｂに所定の間隔を置いて対面するように配置される。また、ステータコイル４５２１Ｂは、制御装置５の後述するモータ制御部と電気的に接続され、前記モータ制御部により多相通電駆動される。この多相通電駆動により生成される回転磁界によって永久磁石４５２２Ｂすなわちロータ４５２２が回転駆動される。
そして、上述した光走査装置４５は、図１に示すように、フランジ４５２５が光学部品用筐体４６に支持され、照明光軸Ａに対して回転中心軸Ｒが直交するように、光学部品用筐体４６内に配設される。
【００３２】
図４および図５は、光走査装置４５により画像形成領域上で照明領域がスクロールする状態を示す図である。なお、図４は、プリズム４５１を回転中心軸Ｒ方向から見た図である。また、図５（Ａ）〜（Ｇ）は、プリズム４５１の回転位置が図４（Ａ）〜（Ｇ）に示す各位置に位置付けられた状態での照明領域をそれぞれ示すものである。なお、図４および図５では、プロジェクタ１が通常の設置状態（天吊りではない設置状態）の場合を示している。そして、図中上方向がプロジェクタ１の天面側、図中下方向がプロジェクタ１の底面側を示し、以下の説明でも同様である。
制御装置５による駆動制御により、モータ４５２が駆動しプリズム４５１の回転位置が図４（Ａ）に示す状態となった場合、すなわち、照明光学装置４１から射出された光束の光軸がいずれかの光束入射側端面４５１Ａに直交する場合には、プリズム４５１内部にて光束が屈折することなく通過する。そして、照明光学装置４１から射出された光束は、図５（Ａ）に示すように、液晶パネル４４１の画像形成領域Ｇ上における上下方向略中央部分の領域に結像する。すなわち、照明光学装置４１は、図５（Ａ）に示すように、照明領域Ｌの水平方向の幅寸法が液晶パネル４４１の画像形成領域Ｇの水平方向の幅寸法と同一で、照明領域Ｌの垂直方向の幅寸法が画像形成領域Ｇの垂直方向の幅寸法よりも小さくなり、該照明領域Ｌが画像形成領域Ｇ上における上下方向略中央部分の領域に結像するように設定されている。本実施形態では、照明光学装置４１の第１レンズアレイ４１２および第２レンズアレイ４１３を構成する各小レンズの縦横比を所定の比率とすることで、画像形成領域Ｇの全領域に対する照明領域Ｌの比率が５０％となるように設定している。
【００３３】
図４（Ａ）に示す状態から、プリズム４５１を図４中、矢印Ｒ１方向に回転させ図４（Ｂ）に示す状態になった場合には、照明光学装置４１から射出された光束は、プリズム４５１内部にて上方向に屈折し、プリズム４５１からの光束の射出位置が上方向側に移動する。そして、画像形成領域Ｇ上での照明領域Ｌもまた、図５（Ｂ）に示すように、上方向へと移動する。
【００３４】
ここで、図４（Ｂ）に示す状態からプリズム４５１を矢印Ｒ１方向にさらに回転させ図４（Ｃ）に示す状態になった場合には、照明光学装置４１から射出された光束は、プリズム４５１の２つの光束入射側端面４５１Ａに跨って入射することとなる。ここで、一方の光束入射側端面４５１Ａに入射した光束は、図４（Ｃ）に示すように、上記図４（Ｂ）に示す状態と同様に、プリズム４５１内部にて上方向に屈折する。一方、他方の光束入射側端面４５１Ａに入射した光束は、図４（Ｃ）に示すように、プリズム４５１内部にて下方向に屈折する。このように、図４（Ｃ）に示す状態になると、照明光学装置４１から射出された光束は、プリズム４５１内部にて２つの光束に分離される。そして、画像形成領域Ｇ上での照明領域Ｌもまた、図５（Ｃ）に示すように、上方向側、下方向側に分離されることとなる。すなわち、プリズム４５１を回転させることで図５（Ｂ）に示すように照明領域Ｌが画像形成領域Ｇの上方側まで移動した後、さらにプリズム４５１を回転させると、照明領域Ｌが画像形成領域Ｇの上方に向けて移動しつつ上方側の上下方向幅寸法を減少させ、さらに、前記減少した上下方向幅寸法分だけ画像形成領域Ｇの下方側端部から上方に向けて出現することとなる。
【００３５】
そして、図４（Ｃ）に示す状態から、矢印Ｒ１方向にプリズム４５１を順次、図４（Ｄ）〜（Ｆ）に示す状態となるように回転させると、照明領域Ｌは、図５（Ｄ）〜（Ｆ）に示すように、上方側の上下方向幅寸法が徐々に減少し、下方側の上下方向幅寸法が徐々に増加する。そしてまた、図４（Ａ）に示す状態から、プリズム４５１を９０°回転させた図４（Ｇ）に示す状態となると、照明領域Ｌは、図５（Ｇ）に示すように、図５（Ａ）に示す照明領域Ｌの位置と同一の位置となる。
すなわち、プリズム４５１を所定位置から９０°回転させることで、照明領域Ｌが画像形成領域Ｇ上の上下方向をスクロールすることとなる。
以上説明したように、光走査装置４５は、制御装置５による制御の下、プリズム４５１が回転することで画像形成領域Ｇ上で照明領域Ｌを所定の周期でスクロールさせる。
【００３６】
〔制御装置による制御構造〕
図６は、制御装置５による制御構造を示すブロック図である。
制御装置５は、外部機器から入力した信号に基づいてプロジェクタ１全体を制御する。なお、以下では、制御装置５による液晶パネル４４１およびモータ４５２の制御構造を主に説明し、その他の制御構造については説明および図示を省略する。
制御装置５は、図６に示すように、映像信号入力部５１と、液晶パネル駆動制御部５２と、フレームメモリ５３と、モータ制御部５４とを備える。
映像信号入力部５１は、各種外部機器から出力される映像信号を入力する部分である。この映像信号入力部５１は、図６に示すように、第１入力部５１１と、第２入力部５１２とを備える。
第１入力部５１１は、パーソナルコンピュータ等から出力された複数の画像信号が与えられる部分であり、図６に示すように、第１ビデオセレクタ５１１Ａと、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）５１１Ｂとを備える。
第１ビデオセレクタ５１１Ａは、液晶パネル駆動制御部５２から与えられる選択信号に応じて、入力した複数の画像信号のうちの１つを選択して出力する。この第１ビデオセレクタ５１１Ａから出力される画像信号には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のアナログ画像信号と、水平同期信号および垂直同期信号とが含まれている。このような画像信号は、コンポーネント信号と呼ばれる。
ＡＤＣ５１１Ｂは、第１ビデオセレクタ５１１Ａから出力される３つのアナログ画像信号を該ＡＤＣ５１１Ｂ内のＡＤ変換回路によってそれぞれデジタル画像信号に変換する。そして、このデジタル画像信号は、第１ビデオセレクタ５１１Ａから出力される画像信号に含まれる水平同期信号および垂直同期信号に同期して、フレームメモリ５３に一時的に記録される。なお、この記録されるデジタル画像信号は、ＡＤＣ５１１Ｂから出力されるデジタル画像信号に応じて順次書き換えられる。
【００３７】
第２入力部５１２は、ビデオレコーダやテレビ等から出力された複数のビデオ信号が与えられる部分であり、図６に示すように、第２ビデオセレクタ５１２Ａと、ビデオデコーダ５１２Ｂとを備える。
第２ビデオセレクタ５１２Ａは、液晶パネル駆動制御部５２から与えられる選択信号に応じて、入力した複数のビデオ信号のうちの１つを選択して出力する。これらのビデオ信号は、輝度信号と色信号と同期信号とが重畳された画像信号で、コンポジット信号と呼ばれる。
ビデオデコーダ５１２Ｂは、第２ビデオセレクタ５１２Ａから出力されるコンポジット信号から水平同期信号および垂直同期信号を分離するとともに、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つのデジタル画像信号に変換する。そして、このデジタル画像信号は、分離された水平同期信号および垂直同期信号に同期して、フレームメモリ５３に一時的に記録される。なお、この記録されるデジタル画像信号は、ビデオデコーダ５１２Ｂから出力されるデジタル画像信号に応じて順次書き換えられる。
【００３８】
液晶パネル駆動制御部５２は、映像信号入力部５１から出力されフレームメモリ５３に順次記憶されるデジタル画像信号を適宜読み出して、読み出したデジタル画像信号に対して所定の処理を施し、処理を施した画像に対応する画像情報としての駆動信号を各液晶パネル４４１に出力して所定の光学像を形成させる。この液晶パネル駆動制御部５２における前記所定の処理としては、例えば、拡大・縮小等の画像サイズ調整処理、台形歪補正処理、画質調整処理、ガンマ補正処理等がある。これらの各処理は、周知の技術であるので詳細な説明は省略する。
また、この液晶パネル駆動制御部５２は、上記コンポーネント信号およびコンポジット信号に含まれる同期信号に基づいて液晶パネル４４１にて光学像を形成するための垂直同期信号、および水平同期信号を生成し、生成した垂直同期信号および水平同期信号に同期して、フレームメモリ５３に記憶されたデジタル画像信号を適宜読み出す。
さらに、この液晶パネル駆動制御部５２は、生成した垂直同期信号をモータ制御部５４に出力する。
【００３９】
次に、上述した液晶パネル駆動制御部５２による液晶パネル４４１の制御動作を説明する。
図７は、液晶パネル駆動制御部５２による液晶パネル４４１の制御動作を説明するための図である。なお、図７では、図４および図５と同様に、プロジェクタ１が通常の設置状態（天吊りではない設置状態）での場合を示している。そして、図中上方向がプロジェクタ１の天面側、図中下方向がプロジェクタ１の底面側を示し、以下の説明でも同様である。
液晶パネル駆動制御部５２は、液晶パネル４４１の画像形成領域Ｇ内に光学像を形成させる際、生成した水平同期信号および垂直同期信号に基づいて、走査線ＨＬ１上の各画素に応じた画像情報をフレームメモリ５３から読み出す。また、液晶パネル駆動制御部５２は、読み出した画像情報に所定の処理を施して駆動信号を生成する。そして、液晶パネル駆動制御部５２は、駆動信号を走査線ＨＬ１に出力し、走査線ＨＬ１の一端側から他端側にかけて順次、走査線ＨＬ１上の図示しない各画素にて画像情報に応じて入射光束を変調させ表示光を形成させる、所謂水平走査を実施する。そして、各走査線ＨＬ２，ＨＬ３，・・・ＨＬＥ（垂直方向の最上端の走査線）に順次、前記水平走査を実施する、所謂垂直走査を実施する。なお、本実施形態では、垂直走査方向が図７に示すように、下から上に向かう方向に設定したが、これに限らず、上から下に向かう方向に設定してもよい。上述した垂直走査を実施することにより画像形成領域Ｇの全範囲内の各画素に表示光が形成され光学像（１画面）が形成される。そして、前記水平走査、および前記垂直走査を所定の水平走査周期、および垂直走査周期（フィールド周期）で繰り返し実施することで、複数の光学像が連続して形成され動画像が形成される。
【００４０】
図８は、液晶パネル４４１の駆動状態の一例を示す図である。なお、図８では、所定画素の駆動状態を示し、横軸を所定画素の駆動時間とし、縦軸を所定画素の輝度としている。
液晶パネル駆動制御部５２から駆動信号が出力された液晶パネル４４１は、以下に示すように駆動する。
すなわち、液晶パネル４４１は、液晶パネル駆動制御部５２から出力される駆動信号に応じて、所定画素に対応する液晶の配向状態を変更し、照明光学装置４１から射出された光束が前記液晶を通過することにより光変調して表示光を形成する。この際、液晶パネル４４１の所定画素では、図８に示すように、各垂直走査期間（以下、表示期間と呼称する）に亘って形成した表示光を表示し続けるため、垂直走査が連続して実施され動画像を形成する場合には、人間の追跡眼球運動と眼の時間積分効果が作用し、画像ぼけが生じやすい。また、液晶パネル４４１では、前記液晶が配向するまでにデバイスの応答時間が存在するので、所定画素の表示光は図８に示すように信号印加からある時間遅れて目的の透過光量に到達する。このため、各表示期間の前半では、輝度が不足して不鮮明になりやすい。
【００４１】
図９は、回転状態検出装置５５の構成を示す図である。
図１０は、回転状態検出装置５５から出力される信号を示す図である。
ここで、モータ制御部５４の構成を説明する前に、回転状態検出装置５５の構成を説明する。
回転状態検出装置５５は、モータ４５２を構成するロータ４５２２の回転状態を検出することで、プリズム４５１の回転状態を検出する。そして、回転状態検出装置５５は、検出した回転状態に基づく信号をモータ制御部５４に出力する。この回転状態検出装置５５は、図９に示すように、赤外線を射出する発光ダイオード５５Ａと、射出された赤外線の反射光を検出するフォトトランジスタ５５Ｂとが１つの素子に組み合わされたフォトリフレクタで構成される。そして、この回転状態検出装置５５は、図９に示すように、回転中心軸Ｒに対して直交する方向で、モータ４５２を構成するケース４５２３Ａの側端面に対して赤外線を射出可能な位置に配置される。
【００４２】
モータ４５２が駆動しロータ４５２２（ケース４５２３Ａ）が回転している際、ケース４５２３Ａの側端面のうち遮光処理が施されていない側端面が回転状態検出装置５５に対向した場合には、図９（Ａ）に示すように、発光ダイオード５５Ａから射出された赤外線は、側端面にて反射され、フォトトランジスタ５５Ｂにて検出される。そして、フォトトランジスタ５５Ｂは、図１０に示すように、回転状態情報としての所定の信号をモータ制御部５４に出力する。
一方、モータ４５２が駆動しロータ４５２２（ケース４５２３Ａ）が回転している際、ケース４５２３Ａの側端面が回転状態検出装置５５に対向していない場合には、図９（Ｂ）に示すように、発光ダイオード５５Ａから射出された赤外線は、フォトトランジスタ５５Ｂにて検出されず、所定の信号がモータ制御部５４に出力されない。ケース４５２３Ａの側端面のうち遮光処理が施された側端面が回転状態検出装置５５に対向した場合も同様である。
上述したように、ケース４５２３Ａが断面正八角形状を有し８つの側端面を有する構成であり、８つの側端面のうち１つの側端面に遮光処理が施されている。このため、回転状態検出装置５５は、ケース４５２３Ａが４５°回転する毎に回転状態に基づく所定の信号をモータ制御部５４に出力し、ケース４５２３Ａが１回転すると遮光処理が施された側端面を除いて所定の信号を７回、モータ制御部５４に出力することとなる。
【００４３】
本実施形態では、回転状態検出装置５５は、プリズム４５１が図４（Ｂ）に示す状態となった時、すなわち、照明領域Ｌの上方側端部が図５（Ｂ）に示すように画像形成領域Ｇの上方側端部に一致した時に、ケース４５２３Ａの各側端面のうち遮光処理が施された側端面が対向するように配置されている。このように配置すると、モータ４５２が駆動しロータ４５２２（ケース４５２３Ａ）が回転し、ケース４５２３Ａにおける遮光処理が施された側端面に隣接する側端面が回転状態検出装置５５に対向した場合には、プリズム４５１が図４（Ｆ）に示す状態となり、すなわち、照明領域Ｌの下方側端部が図５（Ｆ）に示すように画像形成領域Ｇの下方側端部に一致する状態となる。
【００４４】
モータ制御部５４は、モータ４５２のステ−タコイル４５２１Ｂと電気的に接続されている。そして、モータ制御部５４は、ステータコイル４５２１Ｂに順次通電してモータ４５２を駆動し上述した照明領域Ｌのスクロールを所定の周期でプリズム４５１に実施させる駆動制御を実施する。
ここで、モータ制御部５４は、前記駆動制御を実施する際、液晶パネル駆動制御部５２から出力される垂直同期信号に基づいて、プリズム４５１による照明領域Ｌのスクロールを液晶パネル４４１における光学像の垂直走査に同期させる。また、モータ制御部５４は、回転状態検出装置５５と電気的に接続され、回転状態検出装置５５から出力される信号に基づいて、プリズム４５１による照明領域Ｌのスクロールの周期（以下、スクロール周期と呼称する）を調整する。
このモータ制御部５４は、図６に示すように、演算処理部５４１と、モータ駆動部５４２とを備える。
【００４５】
モータ駆動部５４２は、モータ４５２のステータコイル４５２１Ｂに順次通電し、モータ４５２を駆動させるものである。また、モータ駆動部５４２は、演算処理部５４１から出力される制御指令にしたがって、ステータコイル４５２１Ｂに対して印加する電圧値を変更し、モータ４５２におけるロータ４５２２の回転速度および回転位置（位相）を変更可能に構成されている。
【００４６】
図１１は、演算処理部５４１により回転状態検出装置５５から出力される信号の処理状態を示す図である。
演算処理部５４１は、モータ４５２が駆動しプリズム４５１の回転に応じて回転状態検出装置５５から出力される信号に基づいて、スクロール周期を算出する。
具体的に、演算処理部５４１は、回転状態検出装置５５から出力されるアナログ信号を正規化する図示しないコンパレータ回路、および、所定の周波数でクロック信号を出力する図示しないクロック発生回路を有している。
演算処理部５４１は、前記コンパレータ回路により、図１１に示すように、回転状態検出装置５５から出力されるアナログ信号をパルス信号に整形する。この際、回転状態検出装置５５は、上述したように、ケース４５２３Ａが１回転すると遮光処理が施された側端面を除いて所定の信号を７回出力する。このため、演算処理部５４１では、図１１に示すように、ケース４５２３Ａが１回転する毎に、７つのパルスＰ１〜Ｐ７を認識する。また、パルスＰ１，Ｐ７間のパルスが欠落した位置Ｐ０を、回転状態検出装置５５がケース４５２３Ａの各側端面のうち遮光処理が施された側端面に対向したものと認識する。
そして、演算処理部５４１は、前記クロック発生回路から出力されるクロック信号により、図１１に示す各パルスＰ１〜Ｐ７の最小間隔が何秒であるかを認識する。プリズム４５１による照明領域Ｌのスクロールは、上述したように、プリズム４５１が９０°回転する毎に実施される。このため、上述したように、各パルスＰ１〜Ｐ７の最小間隔が何秒であるかを認識することで、回転状態検出装置５５にてプリズム４５１が４５°回転する毎に出力される信号の間隔が何秒であるかを認識し、プリズム４５１が９０°回転する間隔が何秒であるか、すなわち、スクロール周期を算出する。
【００４７】
また、演算処理部５４１は、液晶パネル駆動制御部５２から出力される垂直同期信号に基づいて、液晶パネル４４１の垂直走査周期を算出する。具体的には、前記クロック信号に基づいて、何秒間隔で液晶パネル駆動制御部５２から垂直同期信号が出力されているかを認識し、液晶パネル４４１における垂直走査の垂直走査周期を算出する。
【００４８】
そして、演算処理部５４１は、プリズム４５１による照明領域Ｌのスクロールを液晶パネル４４１における垂直走査に同期させる旨の制御指令をモータ駆動部５４２に出力する。
具体的に、演算処理部５４１は、算出したスクロール周期と垂直走査周期とを比較し、スクロール周期と垂直走査周期とを同一にする旨の制御指令を出力する。すなわち、演算処理部５４１は、スクロール周期が垂直走査周期よりも大きい場合には、プリズム４５１の回転速度を速める旨の制御指令をモータ駆動部５４２に出力する。また、演算処理部５４１は、スクロール周期が垂直走査周期よりも小さい場合には、プリズム４５１の回転速度を遅くする旨の制御指令をモータ駆動部５４２に出力する。
このように、モータ制御部５４は、回転状態検出装置５５から出力される信号に基づいて、モータ４５２を駆動制御する、所謂フィードバック制御を実施している。
【００４９】
また、演算処理部５４１は、パルスが欠落した位置Ｐ０を利用してモータ４５２の回転位置（位相）を調整し、プリズム４５１による照明領域Ｌのスクロールと液晶パネル４４１における垂直走査とを同一位相にする旨の制御指令をモータ駆動部５４２に出力する。
具体的に、演算処理部５４１は、回転状態検出装置５５から出力される信号のうち、パルスが欠落した位置Ｐ０に隣接するパルスＰ１のタイミングと、液晶パネル駆動制御部５２から出力される垂直同期信号の入力タイミングとを略同一にする旨の制御指令をモータ駆動部５４２に出力する。
ここで、上述したように、回転状態検出装置５５は、ケース４５２３Ａにおける遮光処理が施された側端面に隣接する側端面が対向した場合に、プリズム４５１が図４（Ｆ）に示す状態、すなわち、照明領域Ｌの移動方向後段側の端部が図５（Ｆ）に示すように画像形成領域Ｇの下方側端部に一致し、回転状態に基づく信号をモータ制御部５４に出力するように構成されている。このため、モータ制御部５４が、パルスが欠落した位置Ｐ０に隣接するパルスＰ１のタイミングと液晶パネル駆動制御部５２から出力される垂直同期信号の入力タイミングとを略同一にする制御を実施した場合には、垂直同期信号を入力するタイミング時に、照明領域Ｌの移動方向後段側の端部が画像形成領域Ｇの下方側端部位置、すなわち、画像形成領域Ｇ上での垂直走査の開始位置に位置付けられる。
【００５０】
図１２は、モータ制御部５４の制御による画素の表示光の状態を示す図である。なお、図１２では、図８と同様に、横軸を画素の駆動時間とし、縦軸を画素の輝度としている。
上述したモータ制御部５４による制御により、プリズム４５１は、液晶パネル４４１における垂直走査に連動して、画像形成領域Ｇ上における下方側端部から上方側端部に向けて横切る照明領域Ｌのスクロールを垂直走査周期で実施する。言い換えれば、プリズム４５１は、液晶パネル４４１における垂直走査に連動して、画像形成領域Ｇ上における下方側端部から上方側端部に向けて横切る非照明領域ＮＬ（照明領域を除く領域である光束が照射されない領域、図５参照）のスクロールを垂直走査周期で実施する。この際、画像形成領域Ｇの全領域に対する照明領域Ｌの比率が５０％であるので、画像形成領域Ｇ内における各画素において、各表示期間中の前半部分が非照明領域ＮＬにて非表示となり、各表示期間中の後半部分が照明領域Ｌにて表示されることとなる。すなわち、画像形成領域Ｇ内における各画素は、図１２に示すように、各表示期間の前半部分で輝度が略０となる非表示状態となり、各表示期間の後半部分で輝度が所望の値となる表示状態となる。
【００５１】
以上説明したモータ４５２、回転状態検出装置５５、およびモータ制御部５４で、本発明に係るモータ装置１００が構成される。
なお、上述の説明では、プロジェクタ１を通常の状態で設置した場合での液晶パネル４４１の駆動制御、モータ４５２の駆動制御のみを説明したが、プロジェクタ１を天吊りの状態で設置した場合には、図７に示す垂直走査方向を逆転させ、さらに、図４および図５に示すプリズム４５１の回転方向を逆転させる制御を制御装置５が実施するものとする。
【００５２】
上述した実施形態においては、モータ装置１００を構成するモータ４５２にロータ４５２２と同期して回転する断面正八角形状のケース４５２３Ａが設けられているので、回転状態検出装置５５にてケース４５２３Ａの側端面に向けて光束を射出し各側端面のいずれかの側端面にて反射された光束を検出することで、ロータ４５２２の回転状態を検出することができる。そして、回転状態検出装置５５にて検出されたロータ４５２２の回転状態に基づいて、モータ制御部５４にてロータ４５２２の回転制御（速度制御、位相制御）を高精度に実施できる。
また、ケース４５２３Ａを正八角柱状に形成して各側端面を光束が反射可能な反射面とし、光束を射出しかつ反射光を検出する回転状態検出装置５５を用いるだけで、ロータ４５２２の回転状態の検出を簡単な構成で実施でき、モータ装置１００を製造するにあたって、その製造を容易とし、製造コストの低減を図れる。
【００５３】
ここで、ケース４５２３Ａの側端面のうち、１つの側端面には遮光処理が施されているので、ケース４５２３Ａが１回転する際に回転状態検出装置５５から出力される信号は、遮光処理が施された側端面に応じて１つだけ欠落することとなる。このため、モータ制御部５４は、回転状態検出装置５５から出力され正規化したパルス信号のうち、パルスが欠落した位置Ｐ０を利用して、ロータ４５２２の回転位置の調整制御（位相制御）を良好に実施できる。
【００５４】
また、モータ４５２は、アウターロータ型のブラシレスＤＣモータで構成されているので、イナーシャが大きくなりモータ４５２の回転対象であるプリズム４５１の定速回転を実施しやすい構成となる。このため、プリズム４５１の回転速度の制御を容易に実施でき、プリズム４５１による照明領域Ｌのスクロールを液晶パネル４４１における光学像の垂直走査に容易にかつ良好に同期させることができる。
さらに、このようにモータ４５２をアウターロータ型のブラシレスＤＣモータで構成することで、ケース４５２３Ａにプリズム４５１を固定できる。このため、ケース４５２３Ａとプリズム４５１との接続面を大きくとることができ、プリズム４５１の支持状態を良好に維持してプリズム４５１を回転駆動できる。
【００５５】
そして、モータ制御部５４は、ロータ４５２２の回転制御を高精度に実施できるため、プリズム４５１を回転駆動することで、照明光学装置４１から射出され液晶パネル４４１における画像形成領域Ｇ上の所定領域に結像される照明領域Ｌを、画像形成領域Ｇ上で所定の周期でスクロールさせることができる。すなわち、照明領域Ｌを除く領域である光束が照射されない非照明領域ＮＬを、画像形成領域Ｇ上で所定の周期でスクロールさせることができる。このことにより、液晶パネル４４１にて動画像を形成している際に、動画像を構成する各光学像の各表示期間中の所定期間を非照明領域ＮＬにて非表示状態とすることができる。このため、液晶パネル４４１にて形成する光学像の表示期間を短くすることができ、人間の追跡眼球運動と眼の時間積分効果の作用を軽減でき、動画性能の向上が図れる。
【００５６】
ここで、ケース４５２３Ａの側端面の数は、プリズム４５１の光束入射側端面４５１Ａの数の２倍となるように形成されているので、モータ制御部５４にてプリズム４５１による照明領域Ｌのスクロールを液晶パネル４４１における垂直走査に同期させる制御を容易に実施できる。
このように、照明領域Ｌのスクロールを垂直走査に同期させることで、画像形成領域Ｇ内での所定の画素における表示期間中の所定期間を継続して非表示状態とすることができる。また、複数の走査線ＨＬ１，ＨＬ２，ＨＬ３，・・・，ＨＬＥ上の各画素における各表示期間中の同一期間を非表示状態とすることができる。したがって、動画性能の向上を継続させることができ、さらに、光学像全範囲に亘って動画性能を向上させることもできる。
【００５７】
さらに、モータ制御部５４は、回転状態検出装置５５にて検出されたプリズム４５１の回転状態に基づいて、液晶パネル４４１における垂直走査の垂直走査周期と略同一となるようにプリズム４５１による照明領域Ｌのスクロールの周期を調整する、所謂フィードバック制御を実施する。このことにより、スクロール周期を常に監視でき、スクロール周期を液晶パネル４４１における垂直走査の垂直走査周期に良好にかつ確実に合致させることができる。
また、回転状態検出装置５５は、照明領域Ｌの移動方向後段側の端部が画像形成領域Ｇの下方側端部に合致した際に、パルスが欠落した位置Ｐ０に隣接するパルスＰ１に対応する信号を出力するように構成されているため、モータ制御部５４がパルスＰ１のタイミングと垂直同期信号の入力タイミングとを略同一にする制御を実施した場合には、垂直同期信号を入力するタイミング時に、照明領域Ｌの移動方向後段側の端部、すなわち、非照明領域ＮＬの移動方向前段側の端部を画像形成領域Ｇ上での垂直走査の開始位置に位置付けることができる。このことにより、画像形成領域Ｇ内の各走査線ＨＬ１，ＨＬ２，ＨＬ３，・・・，ＨＬＥ上の各画素の表示タイミングに合わせて非照明領域ＮＬをスクロールさせることができる。このため、画像形成領域Ｇ内の各走査線ＨＬ１，ＨＬ２，ＨＬ３，・・・，ＨＬＥ上の各画素において、各表示期間中における前半部分を非照明領域ＮＬにて非表示状態とすることができる。したがって、液晶パネル４４１における表示期間の初期の立ち上がり部分や残像部分を積極的に非表示状態とすることができ、動画性能を飛躍的に向上できる。
【００５８】
さらに、本実施形態では、画像形成領域Ｇの全領域に対する照明領域Ｌの比率が５０％となるように設定されているので、動画像の画質の改善をより知覚することができる。
そしてまた、光走査装置４５を照明光学装置４１および色分離光学装置４２の間に配設することで、３つの液晶パネル４４１の各画像形成領域Ｇ上でそれぞれ照明領域Ｌをスクロールさせることができる。このため、例えば、３つの液晶パネル４４１に対応して３つの光走査装置４５を設けた構成と比較して、最小限の数の光走査装置４５で対応でき、プロジェクタ１の製造コストの低減を図れるとともに、プロジェクタ１の小型化も図れる。
【００５９】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更が可能である。
前記実施形態では、モータ４５２をアウターロータ型のブラシレスＤＣモータで構成していたが、これに限らない。モータとしては、電気エネルギを機械的な回転エネルギに変換する電動モータであれば、ブラシ付きＤＣモータ、交流モータ等、いずれのモータを採用してもよい。
前記実施形態では、多角柱状部（ケース４５２３Ａ）を、断面正八角形状を有するように形成していたが、これに限らず、ｎ≧３とすると、断面ｎ角形状を有するように形成していればよい。前記実施形態のように回転対象をプリズム４５１とした場合には、上記ｎがプリズム４５１の光束入射側端面４５１Ａの数の整数倍であることが好ましい。
前記実施形態では、多角柱状部をケース４５２３Ａとして説明したが、ロータ４５２２と同期して回転する回転軸４５２２Ａ等の他の部分に多角柱状部を設ける構成を採用してもよい。また、モータハウジング４５２３のバックキャップ４５２３Ｂを多角柱状に形成し、多角柱状部とする構成を採用してもよい。
【００６０】
前記実施形態では、回転状態検出装置５５をフォトリフレクタで構成していたが、これに限らない。例えば、ケース４５２３Ａの側端面に向けて音波を射出し反射した音波を検出する構成としてもよい。また、光束をケース４５２３Ａの側端面に向けて射出し反射した光束を検出する構成であれば、発光ダイオード５５Ａおよびフォトトランジスタ５５Ｂで構成するフォトリフレクタに限らない。
前記実施形態では、ケース４５２３Ａの各側端面のうち１つの側端面のみに遮光処理を施していたが、これに限らず、２つ以上の側端面に遮光処理を施す構成を採用してもよい。
【００６１】
前記実施形態では、モータ制御部５４は、モータ４５２の回転制御を実施することで、プリズム４５１に照明領域Ｌをスクロールさせ、各画素における表示期間中の前半部分を非表示状態としていたが、これに限らず、その他の部分を非表示状態とする回転制御を実施するように構成してもよい。
前記実施形態では、モータ制御部５４は、垂直同期信号に基づいて、各画素における表示期間中の前半部分を非表示状態とする駆動制御を実施していたが、これに限らない。例えば、垂直同期信号とともに水平同期信号に基づいて駆動制御する構成としてもよい。このような構成では、水平同期信号を利用することで、プリズム４５１による照明領域Ｌのスクロールの位相を変更でき、各画素における各表示期間において、非表示状態とされる期間をシフトさせることができ、所望の期間を非表示状態とすることができる。
また、前記実施形態において、回転状態検出装置５５の検出位置は、前記実施形態で説明した検出位置に限らず、その他の検出位置に設定してもよい。さらに、回転状態検出装置５５の検出位置を適宜変更可能に構成してもよい。このような構成では、上記同様に、プリズム４５１による照明領域Ｌのスクロールの位相を変更できる。
本発明では、照明領域Ｌのスクロールと垂直走査とが同期していれば、照明領域Ｌのスクロールと垂直走査とが同一位相ではなく、上述したように一定の位相差を有する関係であってもよい。また、前記実施形態では、スクロール周期、および垂直走査の垂直走査周期が同一である構成を説明したが、これに限らず、スクロール周期および垂直走査周期が整数比の関係を有していてもよい。
【００６２】
前記実施形態では、画像形成領域Ｇの全領域に対する照明領域Ｌの比率が５０％に設定していたが、これに限らず、５０％以下であることが好ましい。
また、第１レンズアレイ４１２および第２レンズアレイ４１３を構成する各小レンズの縦横比を所定の比率とすることで、前記比率を設定していたが、これに限らない。
例えば、第１レンズアレイ４１２および第２レンズアレイ４１３を構成する各小レンズの縦横比を所定の比率とすることで、画像形成領域Ｇの全領域が照明領域となるように設定する。そして、第１レンズアレイ４１２および第２レンズアレイ４１３を構成する各小レンズにそれぞれ遮光部材を取り付けておき、該遮光部材により遮光することで、画像形成領域Ｇの全領域に対する照明領域Ｌの比率を変更する構成を採用してもよい。
また、第１レンズアレイ４１２および第２レンズアレイ４１３を構成する小レンズの縦横比を所定の比率とすることで、画像形成領域Ｇの全領域が照明領域となるように設定する。そして、照明光学装置４１の光路後段側に、照明光学装置４１から射出された光束を上下方向で圧縮する光学素子を配設し、該光学素子により光束を圧縮することで、画像形成領域Ｇの全領域に対する照明領域Ｌの比率を変更する構成を採用してもよい。
【００６３】
前記実施形態では、３つの液晶パネル４４１を用いたプロジェクタ１の例のみを挙げたが、本発明は、１つの液晶パネルのみを用いたプロジェクタ、２つの液晶パネルのみを用いたプロジェクタ、あるいは、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適用可能である。
前記実施形態では、光入射面と光射出面とが異なる透過型の液晶パネルを用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。
前記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行うフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
前記実施形態では、回転中心軸Ｒを水平方向に設定した場合を説明したが、本発明は、回転中心軸Ｒを垂直方向に設置した場合に適用してもよい。
前記実施形態では、光走査装置４５をプロジェクタ１に適用した例のみを挙げたが、本発明は、レーザビームプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ、レーザーディスプレイ等にも適用可能である。
【００６４】
前記実施形態では、モータ４５２の回転対象としてプリズム４５１を採用したが、以下に示すものを回転対象として採用してもよい。
図１３および図１４は、前記実施形態の変形例を示す図である。
例えば、回転対象として、図１３に示すホイール５５１を採用してもよい。
このホイール５５１は、入射する光束の光軸と直交する方向に延出する円盤形状を有し、ガラス等の透光性部材から構成される。
このホイール５５１において、その表面には、図１３に示すように、ホイール５５１の回転角θに応じて回転中心位置ＲＯからの距離が次第に大きくなる２つの渦巻線Ｃ１，Ｃ２（所謂アルキメデスの渦巻線）が形成されている。そして、渦巻線Ｃ１および渦巻線Ｃ２の間に、ホイール５５１に入射する光束の一部を遮蔽する遮蔽膜５５１Ａが形成されている。
そして、モータ４５２の回転軸４５２２Ａがホイール５５１の回転中心位置ＲＯに一致するように、モータ４５２のケース４５２３Ａにホイール５５１を固定する。
このような状態で、モータ４５２を駆動し、ホイール５５１を回転させることで、入射する光束の領域ＬＯ上で遮蔽膜５５１Ａが上下に移動することとなり、前記実施形態で説明した図６と同様に、画像形成領域Ｇ上で照明領域Ｌおよび非照明領域ＮＬが上下方向にスクロールすることとなる。
なお、上述したホイール５５１の回転制御としては、前記実施形態で説明したモータ制御部５４による制御と同様に、垂直同期信号、および回転状態検出装置５５から出力される信号に基づいて、ホイール５５１に照明領域Ｌのスクロールを液晶パネル４４１の垂直走査に同期させる制御とする。また、前記実施形態で説明したモータ制御部５４による制御と同様に、パルスが欠落した位置ＰＯを利用した制御を実施すれば、ホイール５５１の回転位置（位相）の制御を実施でき、各画素における各表示期間において、所望の期間を非表示状態とすることができる。
【００６５】
また、例えば、回転対象として、図１４に示すホイール６５１を採用してもよい。
このホイール６５１は、例えば、マイクロミラーの入射角度を制御することにより、光源から射出された光束を画像情報に応じて光変調するＤＭＤ（Digital Micro miller Device：ＴＩ社の商標）が搭載されたプロジェクタに用いられ、時分割形式で異なる波長領域の光束を射出するカラーホイールである。
具体的に、このホイール６５１は、入射する光束の光軸と直交する方向に延出する円盤形状を有する透光性部材で構成され、ホイール６５１の回転方向に沿って区切られた４つの扇型の領域に３つの透過型色フィルタ６５１Ｒ，６５１Ｇ，６５１Ｂが形成されたものである。ここで、透過型色フィルタ６５１Ｒは、赤の波長領域の光を透過し、他の波長領域の光を反射または吸収することで赤色光のみを透過させる。同様に、透過型色フィルタ６５１Ｇ，６５１Ｂは、それぞれ緑、青の波長領域の光を透過し、他の波長領域の光を反射または吸収することで緑色光または青色光のみを透過させる。また、４つの扇型の領域において、透過型色フィルタ６５１Ｒ，６５１Ｇ，６５１Ｂ以外の部分は、透光領域６５１Ｗとなっており、この透光領域６５１Ｗにより、投射画像中の輝度を上げることができ、投射画像の明るさを確保できる。
なお、これら色フィルタ６５１Ｒ，６５１Ｇ，６５１Ｂとしては、赤、緑、青の３つの色フィルタに限らず、シアン、マゼンダ、イエローの３つの透過型色フィルタを採用してもよい。
【００６６】
そして、モータ４５２の回転軸４５２２Ａがホイール６５１の回転中心位置ＲＯに一致するように、モータ４５２のケース４５２３Ａにホイール６５１を固定する。
なお、上述したホイール６５１の回転制御としては、前記実施形態で説明したモータ制御部５４による制御と略同様に、画像信号の同期信号、および回転状態検出装置５５から出力される信号に基づいて、ホイール６５１を同期信号に同期させて一定周波数で回転させる制御とする。また、前記実施形態で説明したモータ制御部５４による制御と同様に、パルスが欠落した位置ＰＯを利用した制御を実施すれば、ホイール６５１の回転位置（位相）の制御を実施でき、前記ＤＭＤにて所定の色の光変調を実施する際に、ホイール６５１の回転位置を所定の色の回転位置に設定できる。
【００６７】
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明のモータ装置は、回転子の回転制御を高精度に実施できかつ、製造を容易とし製造コストの低減を図れるとともに、回転対象としてプリズムを採用することで動画性能の向上が図れるため、ホームシアターやプレゼンテーションで利用されるプロジェクタに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本実施形態におけるプロジェクタの概略構成を模式的に示す図。
【図２】前記実施形態における光走査装置の概略構成を模式的に示す分解斜視図。
【図３】前記実施形態におけるモータの構成を示す図。
【図４】前記実施形態における光走査装置により画像形成領域上で照明領域がスクロールする状態を示す図。
【図５】前記実施形態における光走査装置により画像形成領域上で照明領域がスクロールする状態を示す図。
【図６】前記実施形態における制御装置による制御構造を示すブロック図。
【図７】前記実施形態における液晶パネル駆動制御部による液晶パネルの制御動作を説明するための図。
【図８】前記実施形態における液晶パネルの駆動状態の一例を示す図。
【図９】前記実施形態における回転状態検出装置の構成を示す図。
【図１０】前記実施形態における回転状態検出装置から出力される信号を示す図。
【図１１】前記実施形態における演算処理部により回転状態検出装置から出力される信号の処理状態を示す図。
【図１２】前記実施形態におけるモータ制御部の制御による画素の表示光の状態を示す図。
【図１３】前記実施形態の変形例を示す図。
【図１４】前記実施形態の変形例を示す図。
【符号の説明】
【００７０】
１・・・プロジェクタ、３・・・投射レンズ（投射光学装置）、４１・・・照明光学装置、５４・・・モータ制御部（制御装置）、５５・・・回転状態検出装置、１００・・・モータ装置、４４１，４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ・・・液晶パネル（ホールド型光変調装置）、４５１・・・プリズム、４５１Ａ・・・光束入射側端面、４５２１・・・ステータ（固定子）、４５２２・・・ロータ（回転子）、４５２２Ａ・・・回転軸、４５２３・・・モータハウジング、４５２３Ａ・・・ケース（多角柱状部）、４５２４・・・軸受け、Ｇ・・・画像形成領域、Ｌ・・・照明領域、Ｒ・・・回転中心軸。
【図１】
2006115607.tif 000003
【図２】
2006115607.tif 000004
【図３】
2006115607.tif 000005
【図４】
2006115607.tif 000006
【図５】
2006115607.tif 000007
【図６】
2006115607.tif 000008
【図７】
2006115607.tif 000009
【図８】
2006115607.tif 000010
【図９】
2006115607.tif 000011
【図１０】
2006115607.tif 000012
【図１１】
2006115607.tif 000013
【図１２】
2006115607.tif 000014
【図１３】
2006115607.tif 000015
【図１４】
2006115607.tif 000016