(57)【要約】【課題】可動部に配置されたコイルを効率よく冷却する可動冷却装置の提供。【解決手段】本発明の可動冷却装置は、可動板と、フィンが配置された基板を含んで構成され、前記可動板に連結されたヒートシンクと、一方が前記可動板と前記ヒートシンクとの間に配置され、前記一方と他方との間に前記可動板を移動可能に保持する２つの固定板と、前記２つの固定板のうちの前記ヒートシンク側の固定板に配置された磁石と、前記ヒートシンクに形成され、前記基板を貫通する開口部と、前記開口部に配置され、前記磁石に対向配置されたコイルと、前記基板の前記磁石と前記コイルとが対向する側の面の反対側の面に配置された前記フィンと、前記フィンに向けて空気を送る送風機と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動板と、
フィンが配置された基板を含んで構成され、前記可動板に連結されたヒートシンクと、
一方が前記可動板と前記ヒートシンクとの間に配置され、前記一方と他方との間に前記可動板を移動可能に保持する２つの固定板と、
前記２つの固定板のうちの前記ヒートシンク側の固定板に配置された磁石と、
前記ヒートシンクに形成され、前記基板を貫通する開口部と、前記開口部に配置され、前記磁石に対向配置されたコイルと、
前記基板の前記磁石と前記コイルとが対向する側の面の反対側の面に配置された前記フィンと、
前記フィンに向けて空気を送る送風機と、を備える可動冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の可動冷却装置において、
前記フィンは前記送風機の送出する前記空気に沿った方向に延伸されることを特徴とする可動冷却装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の可動冷却装置において、
前記流路における前記送風機と前記コイルの空芯とを結ぶ範囲内には、前記フィンが設けられていないことを特徴とする可動冷却装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つに記載の可動冷却装置において、
前記コイルの厚みは、前記ヒートシンクの前記基板の厚みよりも厚いことを特徴とすることを特徴とする可動冷却装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１つに記載の可動冷却装置において、
前記コイルと前記磁石との間隔は、隣り合う前記フィンの間隔よりも大きいことを特徴とする可動冷却装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１つに記載の可動冷却装置と、
前記可動板に取り付けられた画像表示素子と、を有する画像生成装置。
【請求項７】
請求項１乃至５の何れか１つに記載の可動冷却装置と、
前記可動板に取り付けられた画像表示素子と、
前記画像表示素子に表示された画像を投射するための投影光学系と、
を有する画像投影装置。
【請求項８】
可動部と、
フィンが配置された基板を含んで構成され、前記フィンと前記可動板との間に前記基板が配置されるように、前記可動部に備えられたヒートシンクと、
筐体に対して不動であって前記可動部を移動可能に保持する固定部と、
前記固定部に取り付けられて前記可動部を駆動するための磁石と、
前記ヒートシンクに形成され、前記基板を貫通する開口部と、前記開口部に配置され、前記磁石に対向配置された空芯を備えたコイルと、
前記基板の前記磁石と前記コイルとが対向する側の面の反対側の面に前記基板から立ち上がるように形成された前記フィンと、
前記フィンに向けて空気を送る送風機と、を有し、
前記空芯が前記空気の流路の少なくとも一部を構成することを特徴とする可動冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動冷却装置、画像生成装置、画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタをはじめとする画像投影装置において、画像表示素子としてＤＭＤ素子を用いる方法が知られている。このような画像投影装置において、例えばコイルと永久磁石を使用した駆動用アクチュエータによりＤＭＤ素子を細かい周期で半画素分ずらすことで投影画像を高解像度化する方法が知られている。
しかしながら、このような高解像度化手法では、コイルによる発熱がＤＭＤ素子に伝わり、ＤＭＤ素子の温度を高くしてしまうという問題がある。
こうした問題を解決するために、例えばコイル冷却のためにコイルに冷媒を流通させる等、様々な冷却方法が知られている（例えば特許文献１等参照）。しかしながら、特許文献１に記載のような構成ではコイルは固定側に配置され、可動部側に冷却手段を別途設けることは難しいという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は以上のような課題に基づきなされたものであり、可動部に配置されたコイルを効率よく冷却する可動冷却装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願発明にかかる可動冷却装置は、可動板と、フィンが配置された基板を含んで構成され、前記可動板に連結されたヒートシンクと、一方が前記可動板と前記ヒートシンクとの間に配置され、前記一方と他方との間に前記可動板を移動可能に保持する２つの固定板と、前記２つの固定板のうちの前記ヒートシンク側の固定板に配置された磁石と、前記ヒートシンクに形成され、前記基板を貫通する開口部と、前記開口部に配置され、前記磁石に対向配置されたコイルと、前記基板の前記磁石と前記コイルとが対向する側の面の反対側の面に配置された前記フィンと、前記フィンに向けて空気を送る送風機と、を備える。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の可動冷却装置によれば、可動部に配置されたコイルを効率よく冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の実施形態としての画像投影装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の画像投影装置の機能構成の一例を示す図である。
【図３】図１に示した画像投影装置の光学エンジンの一例を示す図である。
【図４】図２に示した照明光学ユニットの一例を示す図である。
【図５】投影光学系ユニット６０の構成の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態としての画像表示ユニットの一例を示す図である。
【図７】図６に示した画像表示ユニットの組み立て例を示す図である。
【図８】図７に示した位置検出部の構成を模式的に示す斜視図である。
【図９】図８に示した位置検出部の構成を模式的に示す断面図である。
【図１０】図７に示した駆動力生成部の構成を模式的に示す斜視図である。
【図１１】本発明の可動ユニットの構成を模式的に示す斜視図である。
【図１２】本発明の固定ユニットの構成を模式的に示す斜視図である。
【図１３】本発明の可動冷却装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【図１４】ヒートシンクのフィンの配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
（画像投影装置の構成）
図１は、本発明の１実施形態におけるプロジェクタ１００を例示する図である。
【０００８】
プロジェクタ１００は、画像投影装置の一例であり、出射窓１０３、外部Ｉ／Ｆ９を有し、投影画像を生成する光学エンジンが内部に設けられている。プロジェクタ１００は、例えば外部Ｉ／Ｆ９に接続されるパソコンやデジタルカメラから画像データが送信されると、光学エンジンが送信された画像データに基づいて投影画像を生成し、図１に示されるように出射窓１０３からスクリーンＳに画像を投影する。
【０００９】
なお、以下に示す図面において、Ｘ方向はプロジェクタ１００の幅方向、Ｙ方向はプロジェクタ１００の奥行き方向、Ｚ１Ｚ２方向はプロジェクタ１００の高さ方向である。また、以下では、プロジェクタ１００の出射窓１０３側を上、出射窓１０３とは反対側を下として説明する場合がある。
【００１０】
図２は、実施形態におけるプロジェクタ１００の機能構成を例示するブロック図である。
【００１１】
図２に示されるように、プロジェクタ１００は、電源１０４、メインスイッチＳＷ１０５、操作部７、外部Ｉ／Ｆ９、システムコントロール部９０、ファン２０、光学エンジン１１５を有する。
【００１２】
電源１０４は、商用電源に接続され、プロジェクタ１００の内部回路用に電圧及び周波数を変換して、システムコントロール部９０、ファン２０、光学エンジン１１５等に給電する。
【００１３】
メインスイッチＳＷ１０５は、ユーザによるプロジェクタ１００のＯＮ／ＯＦＦ操作に用いられる。電源１０４が電源コード等を介して商用電源に接続された状態で、メインスイッチＳＷ１０５がＯＮに操作されると、電源１０４がプロジェクタ１００の各部への給電を開始し、メインスイッチＳＷ１０５がＯＦＦに操作されると、電源１０４がプロジェクタ１００の各部への給電を停止する。
【００１４】
操作部７は、ユーザによる各種操作を受け付けるボタン等であり、例えばプロジェクタ１００の上面に設けられている。操作部７は、例えば投影画像の大きさ、色調、ピント調整等のユーザによる操作を受け付ける。操作部７が受け付けたユーザ操作は、システムコントロール部９０に送られる。
【００１５】
外部Ｉ／Ｆ９は、例えばパソコン、デジタルカメラ等に接続される接続端子を有し、接続された機器から送信される画像データをシステムコントロール部９０に出力する。
【００１６】
システムコントロール部９０は、画像制御部９１、移動制御部９２を有する。システムコントロール部９０は、例えばＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を含み、ＣＰＵがＲＡＭと協働してＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することで、各部の機能が実現される。
【００１７】
画像制御部９１は、画像制御手段の一例であり、外部Ｉ／Ｆ９から入力される画像データに基づいて光学エンジン１１５の画像表示ユニット１に設けられているデジタルマイクロミラーデバイスＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ（以下、単に「ＤＭＤ」という））２を制御し、スクリーンＳに投影する画像を生成する。
【００１８】
移動制御部９２は、移動制御手段の一例であり、画像表示ユニット１において移動可能に設けられている可動ユニット５を移動させ、可動ユニット５に設けられているＤＭＤ２の位置を制御する。
【００１９】
ファン２０は、システムコントロール部９０に制御されて回転し、光学エンジン１１５の光源３０を冷却する。
【００２０】
光学エンジン１１５は、光源３０、照明光学系ユニット４０、画像表示ユニット１、投影光学系ユニット６０を有し、システムコントロール部９０に制御されてスクリーンＳに画像を投影する。
【００２１】
光源３０は、例えば水銀高圧ランプ、キセノンランプ、ＬＥＤ等であり、システムコントロール部９０により制御され、照明光学系ユニット４０に光を照射する。
【００２２】
照明光学系ユニット４０は、例えばカラーホイール、ライトトンネル、リレーレンズ等を有し、光源３０から照射された光を画像表示ユニット１に設けられているＤＭＤ２に導く。
【００２３】
画像表示ユニット１は、固定支持されている固定ユニット６、固定ユニット６に対して移動可能に設けられている可動ユニット５を有する。可動ユニット５は、ＤＭＤ２を有し、システムコントロール部９０の移動制御部９２によって固定ユニット６に対する位置が制御される。ＤＭＤ２は、画像生成手段の一例であり、システムコントロール部９０の画像制御部９１により制御され、照明光学系ユニット４０によって導かれた光を変調して投影画像を生成する。
【００２４】
投影光学系ユニット６０は、例えば複数の投射レンズ、ミラー等を有し、画像表示ユニット１のＤＭＤ２によって生成される画像を拡大してスクリーンＳに投影する。
【００２５】
（光学エンジンの構成）
次に、プロジェクタ１００の光学エンジン１１５の各部の構成について説明する。
【００２６】
図３は、実施形態における光学エンジン１１５を例示する斜視図である。光学エンジン１１５は、図３に示されるように、光源３０、照明光学系ユニット４０、画像表示ユニット１、投影光学系ユニット６０を有し、プロジェクタ１００の内部に設けられている。
【００２７】
光源３０は、照明光学系ユニット４０の側面に設けられ、Ｘ方向に光を照射する。照明光学系ユニット４０は、光源３０から照射された光を、下部に設けられている画像表示ユニット１に導く。画像表示ユニット１は、照明光学系ユニット４０によって導かれた光を用いて投影画像を生成する。投影光学系ユニット６０は、照明光学系ユニット４０の上部に設けられ、画像表示ユニット１によって生成された投影画像をプロジェクタ１００の外部に投影する。
【００２８】
なお、本実施形態に係る光学エンジン１１５は、光源３０から照射される光を用いて上方に画像を投影するように構成されているが、水平方向に画像を投影するような構成であってもよい。
【００２９】
（照明光学系ユニット）
図４は、実施形態における照明光学系ユニット４０を例示する図である。
【００３０】
図４に示されるように、照明光学系ユニット４０は、カラーホイール４０１、ライトトンネル４０２、リレーレンズ４０３，４０４、シリンダミラー４０５、凹面ミラー４０６を有する。
【００３１】
カラーホイール４０１は、例えば周方向の異なる部分にＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色のフィルタが設けられている円盤である。カラーホイール４０１は、高速回転することで、光源３０から照射される光を、ＲＧＢ各色に時分割する。
【００３２】
ライトトンネル４０２は、例えば板ガラス等の貼り合わせによって四角筒状に形成されている。ライトトンネル４０２は、カラーホイール４０１を透過したＲＧＢ各色の光を、内面で多重反射することで輝度分布を均一化してリレーレンズ４０３，４０４に導く。
【００３３】
リレーレンズ４０３，４０４は、ライトトンネル４０２から出射された光の軸上色収差を補正しつつ集光する。
【００３４】
シリンダミラー４０５及び凹面ミラー４０６は、リレーレンズ４０３，４０４から出射された光を、画像表示ユニット１に設けられているＤＭＤ２に反射する。ＤＭＤ２は、凹面ミラー４０６からの反射光を変調して投影画像を生成する。
【００３５】
（投影光学系ユニット）
図５は、実施形態における投影光学系ユニット６０の内部構成を例示する図である。
【００３６】
図５に示されるように、投影光学系ユニット６０は、投影レンズ６０１、折り返しミラー６０２、曲面ミラー６０３がケースの内部に設けられている。
【００３７】
投影レンズ６０１は、複数のレンズを有し、画像表示ユニット１のＤＭＤ２によって生成された投影画像を、折り返しミラー６０２に結像させる。折り返しミラー６０２及び曲面ミラー６０３は、結像された投影画像を拡大するように反射して、プロジェクタ１００の外部のスクリーンＳ等に投影する。
【００３８】
（画像表示ユニット）
図６は、実施形態における高解像度化モジュールとしての画像表示ユニット１を例示する斜視図である。また、図７は、実施形態における画像表示ユニット１を例示する側面図である。
【００３９】
図６及び図７に示されるように、画像表示ユニット１は、機能的には主にＤＭＤ２を含んで上方に配置される位置検出部３と、ヒートシンク１４を含む駆動力生成部４と、を有している。
位置検出部３は、図８に分解図として示すように、画像表示ユニット１の上層側、２階部分に相当し、ＤＭＤ２を有するＤＭＤ基板１３と、ホール素子１５が実装された位置検出用ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）１８と、位置検出用磁石３２と、を有している。
位置検出部３はまた、第１固定板たるトッププレート２１と、第２固定板たるベースプレート２５と、可動板１１と、第３固定板たる支持プレート２２と、を有している。
第１固定板と第３固定板との間、すなわちトッププレート２１と、支持プレート２２との間には、支柱２６が配置されており、支柱２６によって２つのプレートの間隔が所定の間隔に維持されている。
また、可動板１１は支持プレート２２とトッププレート２１との間に配置されており、可動板１１とトッププレート２１との間と、可動板１１と支持プレート２２との間とにはそれぞれボール２４が設けられてボール支持部２８を形成している。
可動板１１はかかるボール２４によって合計３点で上下の２方向から挟み込まれることで、可動時の摩擦が低減されるように構成されている。
【００４０】
ＤＭＤ２は、可動板１１側の面に設けられ、可動プレート５５２及び結合プレート５５３と共に移動可能に設けられている。ＤＭＤ２は、可動式の複数のマイクロミラーが格子状に配列された画像生成面を有する。ＤＭＤ２の各マイクロミラーは、鏡面がねじれ軸周りに傾動可能に設けられており、システムコントロール部９０の画像制御部９１から送信される画像信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ駆動される。
【００４１】
マイクロミラーは、例えば「ＯＮ」の場合には、光源３０からの光を投影光学系ユニット６０に反射するように傾斜角度が制御される。また、マイクロミラーは、例えば「ＯＦＦ」の場合には、光源３０からの光を不図示のＯＦＦ光板に向けて反射する方向に傾斜角度が制御される。
【００４２】
このように、ＤＭＤ２は、画像制御部９１から送信される画像信号によって各マイクロミラーの傾斜角度が制御され、光源３０から照射されて照明光学系ユニット４０を通った光を変調して投影画像を生成する。
【００４３】
第２固定板たるベースプレート２５は、トッププレート２１と所定の間隔を開けて一体になるように固定されており、可動板１１が動作した時の防塵機能を有するとともに、ボール２４の位置を規制する。
なお、調整ネジ２７の押し込み量によって可動板１１とボール２４との間のクリアランス調整が可能である。
【００４４】
位置検出用磁石３２は、ベースプレート２５の可動部１１側に取り付けられた永久磁石である。
位置検出用ＦＰＣ１８は、一方の端部がＤＭＤ基板１３に取り付けられ、他方の端部が後述する固定ユニット６の何れか、例えばベースプレート２５に取り付けられている。
位置検出用ＦＰＣ１８は、可動板１１の移動を阻害することなく平面内での並進、回転動作を行えるように可撓性を有しており、一方の端部が引っ張られたとしてもその移動量を吸収するように複数の折り目を備えている。
ホール素子１５は、位置検出用ＦＰＣ上に実装されており、位置検出用磁石３２によって生じる磁束密度の変化を検知して、かかる磁束密度の変化から位置を算出する位置算出手段である。
すなわち、可動板１１の移動によって位置検出用ＦＰＣ１８が移動することで、ホール素子１５が磁束密度の変化を検知して、可動板１１の位置を算出することができる。
【００４５】
駆動力生成部４は、図９に示すように、第４固定板２９に張り付けられた駆動用磁石２３と、駆動用ＦＰＣ１６と、ヒートシンク１４と、コイル１２と、を有している。
【００４６】
駆動用磁石２３は、コイル１２に対向するように、第４固定板２９取り付けられた永久磁石である。
【００４７】
駆動用ＦＰＣ１６は、一方の端部がコイル１２に取り付けられ、他方の端部が第４固定板２９に取り付けられている。
駆動用ＦＰＣ１６は、位置検出用ＦＰＣ１８と同様に、コイル１２の移動を阻害することなく平面内での並進、回転動作を行えるように可撓性を有しており、一方の端部が引っ張られたとしてもその移動量を吸収するように複数の折り目を備えている。
【００４８】
ヒートシンク１４は、放熱手段の一例であり、少なくとも一部分がＤＭＤ２またはＤＭＤ基板１３に当接するように設けられている。ヒートシンク１４は、このような構成により、本実施形態に係る画像表示ユニット１では、ヒートシンク１４がＤＭＤ２の温度上昇を抑制し、ＤＭＤ２の温度上昇による動作不良や故障等といった不具合の発生が低減されている。
【００４９】
ヒートシンク１４は、板状の基材部分である基部１４０と、駆動用磁石２３とは反対側の面、本実施形態では下方側に向かって基部１４０から直立して形成されたフィン１４１と、を有している。
ヒートシンク１４はまた、可動板１１とネジによって締結される支柱１４２を有している。
基部１４０には、駆動用磁石２３と対応する位置に複数の開口部１４３が基部１４０を貫通するように形成されており、開口部１４３に嵌り込むように、コイル１２が取り付けられている。
なお、ここでいう「対応する位置」とは、可動板１１が初期位置にある場合における駆動用磁石２３に対向する位置である。しかしながら後述するように可動板１１は駆動用磁石２３とコイル１２との間の電磁気力によって動作するため、上方側から見たときに位置が正しく一致するとは限らない。
【００５０】
コイル１２は、ヒートシンク１４の基部１４０に取り付けられた空芯のコイルである。コイル１２は、それぞれＺ１Ｚ２方向に平行な軸を中心として電線が巻き回されることで形成される。
コイル１２は、基部１４０の開口部１４３に固定されており、駆動用ＦＰＣ１６を介して電流を印加可能なように保持されている。
コイル１２はまた、Ｘ方向のローレンツ力が発生するように配置されたコイル１２ａ、１２ｂと、Ｙ方向のローレンツ力が発生するように配置されたコイル１２ｃと、を有している。可動板１１は、コイル１２ａ、１２ｂ、１２ｃ及び駆動用磁石２３において発生するローレンツ力により、Ｘ方向又はＹ方向に自在に移動する。
【００５１】
可動板１１は、コイル１２ａ及び駆動用磁石２３と、コイル１２ｂ及び駆動用磁石２３とにおいて発生するローレンツ力により、Ｙ方向又は-Ｙ方向に移動する。また、可動板１１は、コイル１２ａ及び駆動用磁石２３と、コイル１２ｂ及び駆動用磁石２３とで反対方向に発生するローレンツ力により、ＸＹ平面において回転するように変位する。
【００５２】
例えば、コイル１２ａ及び駆動用磁石２３においてＹ方向のローレンツ力が発生し、コイル１２ｂ及び駆動用磁石２３において−Ｙ方向のローレンツ力が発生するように電流が流されると、可動板１１は、上面視で時計回り方向に回転するように変位する。また、コイル１２ａ及び駆動用磁石２３において−Ｙ方向のローレンツ力が発生し、コイル１２ｂ及び駆動用磁石２３において＋Ｙ方向のローレンツ力が発生するように電流が流されると、可動板１１は、上面視で反時計回り方向に回転するように変位する。
【００５３】
画像表示ユニット１の動作について、筐体に対して固定された不動の固定ユニット６と、固定ユニット６に対して動作する可動ユニット５と、を用いて説明する。
なお、可動ユニット５と固定ユニット６とは、何れも上述したような画像表示ユニット１の各構成要素を動作の態様に応じて組分けしたものであるから、同一の付番をして個々の要素についての説明は適宜省略する。
【００５４】
可動ユニット５は、図９に示すように、ＤＭＤ２と、ＤＭＤ基板１３と、可動板１１と、コイル１２と、ヒートシンク１４と、位置検出用ＦＰＣ１８と、駆動用ＦＰＣ１６と、ホール素子１５とを有している。
固定ユニット６は、ＤＭＤ２の上側に取り付けられるＤＭＤカバー１７と、第１〜第４固定板たるトッププレート２１、ベースプレート２５、支持プレート２２、第４固定板２９とを有している。
固定ユニット６はまた、位置検出用磁石３２と、制御基板１９と、駆動用磁石２３と、支柱２６と、を有している。
固定ユニット６は、画像形成装置の筐体に固定支持されている。
【００５５】
なお、図示した固定ユニット６に設けられる支柱２６、ボール支持部２８の数や位置等は、可動板１１を移動可能に支持できればよく、本実施形態に例示される構成に限られるものではない。
【００５６】
さて、制御基板１９によりＤＭＤ２を動作させて、高解像度化を行うときには、ＤＭＤ２を可動板１１ごと半画素分だけＸＹ平面上に平行移動させて、投影画像内の中間画像を形成する手法が考えられる。
そこで本実施形態では、制御基板１９からの制御に基づいて、駆動用ＦＰＣ１６を介してコイル１２に電流が流される。
このとき、駆動用磁石２３によって生じる定常磁場に対して、コイル１２に流れた電流によりローレンツ力が駆動力として生じる。
駆動用磁石２３は固定されており不動であるから、かかるローレンツ力は、コイル１２をＸＹ平面上に動作させる方向にはたらく。すなわち、コイル１２と固定された可動ユニット５全体が、コイル１２によって生じたローレンツ力に従って駆動される。
各コイル１２に流される電流の大きさ及び向きは、制御基板１９上のシステムコントロール部９０の移動制御部９２によって制御される。移動制御部９２は、コイル１２に流す電流の大きさ及び向きによって、可動板１１の移動（回転）方向、移動量や回転角度等を制御する。
【００５７】
かかる可動ユニット５の位置が変化すると、ホール素子１５は磁束密度の変化を起電力に変えて、位置検出用ＦＰＣ１８を介して制御基板１９へと伝える。
駆動用磁石２３の磁力が既知であり、コイル１２に働くローレンツ力は、コイル１２に流す電流量で可変であるから、制御基板１９は、かかる位置に応じてコイル１２に流す電流量を制御して、可動ユニット５の位置を制御する。
【００５８】
なお、可動ユニット５が固定ユニット６に対して動作したとしても、ボール２４によって摺動抵抗が転がり抵抗に変えられており、また位置検出用ＦＰＣ１８や駆動用ＦＰＣ１６が可撓性を有することから、画像表示ユニット１の機能に悪影響を与えることなく、可動ユニット５を所望の距離だけ動作させることができる。
【００５９】
本実施形態においては、一般的に重量の増加の要因となりやすい永久磁石である駆動用磁石２３と位置検出用磁石３２とを固定ユニット６として筐体に対して固定している。かかる構成によれば、可動ユニット５の重量を低減して、効率よく可動ユニット５の位置を制御することができる。
また磁気回路の考え方によれば、駆動用磁石２３と位置検出用磁石３２とを取り付ける部材であるトッププレート２１と、第４固定板２９とは、何れも磁性の板金であることが望ましい。
また、第２、第３固定板たるベースプレート２５と、支持プレート２２とは磁性、非磁性いずれであっても機能上の制限はないが、本実施形態においては、駆動用磁石２３の発する磁力が位置検出用磁石３２と比べて大きいため、漏れ磁束がホール素子１５に悪影響を及ぼさないように、支持プレート２２も磁性の板金性としている。
かかる構成により、支持プレート２２で駆動用磁石２３の作り出す磁場が遮蔽されるから、駆動用磁石２３の作り出す磁場が漏れてホール素子１５に悪影響を与えることがないので、精度よく可動ユニット５の位置を検知することが可能である。
【００６０】
さて、ＤＭＤ２は画素毎にマイクロミラーが配置された反射型の光学素子である以上、駆動される部分が多く画像表示ユニット１の温度上昇が懸念されている。
さらに、上述した高解像度化を行うには、コイル１２に電流を流して駆動するために、コイル１２の発熱までもが加わってしまう。
そこで、拡大冷却部として、可動ユニット側にヒートシンクを取り付けるような構成が考えられている。しかしながら、可動ユニット５側には非磁性であることや重量への制約が大きいことから、アルミ材料が多用されることが多く、単にヒートシンクを取り付けただけでは、コイル１２と、ＤＭＤ２との間に熱的な抵抗がほとんど働かず、コイル１２に生じた熱が、ＤＭＤ２を温めてしまうという問題も生じていた。
【００６１】
こうした問題を解決するべく、例えばコイル１２を冷却するために冷媒などを用いる別の冷却装置を取り付けることも考えられるが、構成が複雑化し、また可動ユニット５への配線が煩雑化するために望ましくない。
【００６２】
そこで、本実施形態では、画像表示ユニット１は、図１０に示すように、基部１４０のコイル１２と駆動用磁石２３とが対向する側の面の反対側の面に配置されたフィン１４１と、ヒートシンク１４の基板のフィン１４１側からコイル１２と駆動用磁石２３とが対向する面まで貫通する開口部１４２と、フィン１４１に向けて空気を送る送風機４１ａ、４１ｂと、を有している。
かかる構成により、画像表示ユニット１は、可動冷却装置としての機能を有している。
すなわち、言い換えると本実施形態では、基部１４０を貫通するように形成された開口部１４２と、駆動用磁石２３に対向して設けられたコイル１２とが冷却に用いる空気の流路を形成し、前記流路を介してフィン１４１に向けて空気を送る送風機４１ａ、４１ｂと、を有している。
【００６３】
（可動冷却装置）
かかる送風機４１ａ、４１ｂについて詳しく説明する。
送風機４１ａ、４１ｂは、何れも冷却ファン４１０の回転によって吹出し口４１１から所定の方向、ここではＸ方向に気流を形成する送風機である。本実施形態においては特に、送風機４１ａをＰＵＳＨ型すなわち吹き付け型の送風機として、送風機４１ｂをＰＵＬＬ型すなわち吸出し型の送風機としているが、かかる構成に限定されるものではなく、またどちらか一方のみを設けるとしても良い。以降の説明においては、簡略化のために特に送風機４１ａについて説明するが、送風機４１ｂについても気流の方向以外は同様の構成を有している。なお、ＰＵＳＨ型、ＰＵＬＬ型ともに、形成する気流の経路上にフィン１４１があるため、『フィン１４１に向けて空気を送る』構成であるといえる。
【００６４】
既に述べたように、コイル１２は、ヒートシンク１４の開口部１４３に取り付けられている。かかる構成により、送風機４１ａから吹き付けられた空気が、フィン１４１を冷却するとともにコイル１２をも冷却する。
さらに、フィン１４１は、かかる空気の流路１４４の壁面を形成するように、冷却ファン４１０が空気を吹き付けるＸ方向に沿って形成されている。
かかる構成によれば、冷却風の気流を妨げることなく流路１４４が形成されるから、送風機４１ａによって排出された冷却風の風速を損なうことなく、効率よく冷却することができる。
【００６５】
また本実施形態では、コイル１２の空芯が、空気の流路１４４の一部を形成するように配置されている。
かかる構成によれば、冷却ファン４１０が吹き付けた空気が、ヒートシンク１４の基部１４０上を通過して冷却するとともに、コイル１２の空芯内を通過することで前記コイル１２をも同時に冷却することができる。
【００６６】
さらに、送風機４１ａの吹出し口４１１から、コイル１２の空芯とを結ぶ範囲内には、フィン１４１が設けられていない。
かかる構成により、冷却風がヒートシンク１４のフィン１４１によって熱される前にコイル１２に吹き付けられることとなるから、コイル１２を効率よく冷却することができる。
【００６７】
さらに、本実施形態では、コイル１２のＺ方向の厚みは、ヒートシンク１４の基部１４０の厚みよりも厚い。
すなわち本実施形態では、図１１に示すように、Ｘ方向から見たときに、コイル１２がヒートシンク１４の基部１４０から−Ｚ方向すなわちフィン１４１の延びる方向へ突出した状態で配置されている。
かかる構成により、コイル１２が冷却風に触れる表面積が向上することで、冷却効率が高まるとともに、コイル１２の巻き数を容易に増やすことができるから、同一の強度のローレンツ力を受けるために必要な電流量を小さく抑えられて、ＲＩ２で比例して生じる発熱量自体を低減することもできる。
【００６８】
さらに、本実施形態では、コイル１２と、駆動用磁石２３との間には、フィン１４１のピッチｐ以上の間隔ｄを空けている。
かかる構成によれば、コイル１２の空芯内を冷却風が通過することで、さらに冷却風がコイル１２と接触する面積が増えて冷却効率の向上に寄与する。
【００６９】
この点についてさらに詳しく説明する。
一般に、流路１４４を通過する冷却風は、通風抵抗の観点から言えば最も流れやすい流路を流れるといえる。ここで通風抵抗は冷却風が流れる部分の断面積が大きいほど低下し、断面積が小さいほど増加する。
すなわち、コイル１２の空芯が十分な大きさではなかったり、あるいはコイル１２と駆動用磁石２３との間にある間隔ｄがフィン１４１同士のピッチｐよりも短い場合には、空芯内部を冷却風が通過し難くなるため、コイル１２の内周側の表面が冷却風に触れにくくなってしまう。
そこで本実施形態では、コイル１２と、駆動用磁石２３との間には、フィン１４１のピッチｐ以上の間隔ｄを空けることで、さらに冷却効率を向上させている。
【００７０】
なお、このようにコイル１２と駆動用磁石２３との間隔ｄを空けることによれば、コイル１２から駆動用磁石２３へと伝わる輻射熱も低減されるはずであるから、駆動用磁石２３の熱による減磁も抑制できる。
【００７１】
また、本実施形態では、コイル１２は空芯を有し、かかる空芯がヒートシンク１４の基部１４０を貫通するように形成された開口部１４３上に配置されている。
かかる構成により、冷却風がコイル１２のみならず駆動用磁石２３をも冷却する効果が見込めるから、さらに効率よく冷却することができる。
【００７２】
また、ＤＭＤ２の冷却効果を高めるために、ヒートシンク１４の基部１４０とＤＭＤ２との間に弾性変形可能な伝熱シートが設けられてもよい。伝熱シートによりヒートシンク１４とＤＭＤ２との間の熱伝導性が向上し、ヒートシンク１４によるＤＭＤ２の冷却効果が向上する。
【００７３】
（画像投影）
上記したように、本実施形態に係るプロジェクタ１００において、投影画像を生成するＤＭＤ２は、可動ユニット５に設けられており、システムコントロール部９０の移動制御部９２によって可動ユニット５と共に位置が制御される。
【００７４】
移動制御部９２は、例えば、画像投影時にフレームレートに対応する所定の周期で、ＤＭＤ２の複数のマイクロミラーの配列間隔未満の距離だけ離れた複数の位置の間を高速移動するように可動ユニット５の位置を制御する。このとき、画像制御部９１は、それぞれの位置に応じてシフトした投影画像を生成するようにＤＭＤ２に画像信号を送信する。
【００７５】
例えば、移動制御部９２は、±Ｘ方向及び±Ｙ方向にＤＭＤ２のマイクロミラーの配列間隔未満の距離だけ離れた位置Ｐ１と位置Ｐ２との間で、ＤＭＤ２を所定の周期で往復移動させる。このとき、画像制御部９１が、それぞれの位置に応じてシフトした投影画像を生成するようにＤＭＤ２を制御することで、投影画像の解像度を、ＤＭＤ２の解像度の約２倍にすることが可能になる。また、ＤＭＤ２の移動位置を増やすことで、投影画像の解像度をＤＭＤ２の２倍以上にすることもできる。
【００７６】
このように、移動制御部９２が可動ユニット５と共にＤＭＤ２を所定の周期で移動させ、画像制御部９１がＤＭＤ２に位置に応じた投影画像を生成させることで、ＤＭＤ２の解像度以上の画像を投影することが可能になる。
【００７７】
以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、本実施形態においては画像投影装置としてプロジェクタの例についてのみ述べたが、投射光による画像情報を投影する画像投影装置に同様の構成を用いたとしても良い。
【符号の説明】
【００７８】
１      画像表示ユニット（可動冷却装置）
２      画像表示素子（ＤＭＤ）
３      位置検出部
４      駆動力生成部
５      可動ユニット
６      固定ユニット
１１   可動板
１２   コイル（コイル）
１４   拡大冷却部（ヒートシンク）
１５   ホール素子
２１、２２、２５、２９   固定板
４１（４１ａ、４１ｂ）   送風機
６０   投影光学系
１００   画像投影装置
１１５   光学エンジン
１４０   基部
１４１   フィン
１４２   支柱
１４３   開口部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７９】
【特許文献１】特開２０１７−１６７４９６号公報
【特許文献２】特開２０１７−１０２１７４号公報
【特許文献３】特開２０１７−２２７７１５号公報
【特許文献４】特開２００８−２２８５４５号公報
【図１】
2019164212.tif 000003
【図２】
2019164212.tif 000004
【図３】
2019164212.tif 000005
【図４】
2019164212.tif 000006
【図５】
2019164212.tif 000007
【図６】
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【図７】
2019164212.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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