(57)【要約】      （修正有）【課題】画像生成部の位置を精度良く検出して画像の高解像度化が可能な画像生成装置を提供する。【解決手段】第１、第２、及び第３固定板が互いに間隔を空けて重ねられている固定ユニットと、前記固定ユニットに移動可能に支持される可動ユニットと、前記可動ユニットの前記固定ユニットに対する位置を検出する位置検出部と、前記可動ユニットを移動させる駆動部とを有し、前記可動ユニットは、前記第１固定板と前記第２固定板との間に設けられている第２可動板と、前記第１可動板に設けられて画像を生成する画像生成部と、を有し、前記位置検出部は、前記第１固定板と前記第２固定板との間に設けられている磁気センサを有し、前記駆動部は、前記第２固定板と前記第３固定板との間に設けられている磁気アクチュエータを有し、前記第１固定板、第２固定板、及び第３固定板は、それぞれ少なくとも一部が磁性材料で形成されている画像生成装置。【選択図】図７
2017161800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１固定板、第２固定板、及び第３固定板が互いに間隔を空けて重ねられている固定ユニットと、
前記固定ユニットに移動可能に支持される可動ユニットと、
前記可動ユニットの前記固定ユニットに対する位置を検出する位置検出部と、
前記可動ユニットを前記固定ユニットに対して相対移動させる駆動部と、を有し、
前記可動ユニットは、
前記第１固定板と前記第２固定板との間に設けられている第１可動板と、
前記第２固定板と前記第３固定板との間に移動可能に支持されている第２可動板と、
前記第１可動板に設けられて画像を生成する画像生成部と、を有し、
前記位置検出部は、前記第１固定板と前記第２固定板との間に設けられている磁気センサを有し、
前記駆動部は、前記第２固定板と前記第３固定板との間に設けられている磁気アクチュエータを有し、
前記第１固定板、第２固定板、及び第３固定板は、それぞれ少なくとも一部が磁性材料で形成されている
ことを特徴とする画像生成装置。
【請求項２】
前記位置検出部は、前記第１固定板と前記第２固定板との間に前記磁気センサに対向して設けられている位置検出用磁石を有し、
前記磁気アクチュエータは、対向配置されている駆動用磁石及び駆動コイルを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
【請求項３】
前記磁気センサは、前記第１可動板に設けられ、
前記位置検出用磁石は、前記第１固定板に設けられ、
前記駆動コイルは、前記第２可動板に設けられている
前記駆動用磁石は、前記第２固定板又は前記第３固定板に設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載の画像生成装置。
【請求項４】
前記画像生成部において生じる熱を放熱する放熱部材を有し、
前記放熱部材は、
前記第３固定板を間に挟んで前記第２可動板に連結され、前記第１可動板を支持する放熱部と、
前記放熱部から延伸して前記画像生成部に接触し、前記画像生成部の熱を前記放熱部に伝える伝熱部と、を有する
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の画像生成装置。
【請求項５】
前記駆動部を制御する駆動制御部と、を有し、
前記画像生成部は、光源から照射された光を画像信号に基づいて変調する複数のマイクロミラーが配列されたデジタルマイクロミラーデバイスであり、
前記駆動制御部は、前記可動ユニットを所定の周期で前記複数のマイクロミラーの配列間隔未満の距離を移動させるように前記駆動部を制御する
ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の画像生成装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項に記載の画像生成装置と、
前記画像生成部により生成された画像を投影する投影部と、を有する
ことを特徴とする画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像生成装置及び画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＰＣ等から入力される画像データに基づいて生成した画像をスクリーン等に投影する画像投影装置が実用化されている。
【０００３】
このような画像投影装置において、例えば、表示素子の複数の画素から発せられる光線に対して光軸をシフトさせて画素ずらしを行うことで、表示素子の解像度よりも高解像度化した画像を表示する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されているように平行平板等の光学部材を変位させる場合に、磁石とコイルとを含む磁気アクチュエータを用いることが考えられる。この場合に、例えばホール素子を用いて光学部材の位置を検出し、検出結果に基づいて磁気アクチュエータを制御して画素ずらしを行うことが可能になる。
【０００５】
しかしながら、上記したように画素ずらし手段として磁気アクチュエータを用い、位置検出手段として磁気センサを用いた構成では、磁気センサが磁気アクチュエータからの磁界の影響を受けて位置検出精度が低下する可能性がある。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、画像生成部の位置を精度良く検出して画像を高解像度化することが可能な画像生成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】
【０００７】
本発明の一態様に係る画像生成装置によれば、第１固定板、第２固定板、及び第３固定板が互いに間隔を空けて重ねられている固定ユニットと、前記固定ユニットに移動可能に支持される可動ユニットと、前記可動ユニットの前記固定ユニットに対する位置を検出する位置検出部と、前記可動ユニットを前記固定ユニットに対して相対移動させる駆動部と、を有し、前記可動ユニットは、前記第１固定板と前記第２固定板との間に設けられている第１可動板と、前記第２固定板と前記第３固定板との間に移動可能に支持されている第２可動板と、前記第１可動板に設けられて画像を生成する画像生成部と、を有し、前記位置検出部は、前記第１固定板と前記第２固定板との間に設けられている磁気センサを有し、前記駆動部は、前記第２固定板と前記第３固定板との間に設けられている磁気アクチュエータを有し、前記第１固定板、第２固定板、及び第３固定板は、それぞれ少なくとも一部が磁性材料で形成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、画像生成部の位置を精度良く検出して画像を高解像度化することが可能な画像生成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態における画像投影装置を例示する図である。
【図２】実施形態における画像投影装置が画像を投影する様子を例示する図である。
【図３】実施形態における画像投影装置の構成を例示するブロック図である。
【図４】実施形態における画像投影装置の内部構成を例示する図である。
【図５】実施形態における光学エンジンの斜視図である。
【図６】実施形態における光学エンジンの構成を例示する断面概略図である。
【図７】実施形態における画像生成ユニットの斜視図である。
【図８】実施形態における固定ユニットの分解斜視図である。
【図９】実施形態における固定ユニットによる第２可動板の支持構造について説明する図である。
【図１０】実施形態における可動ユニットの分解斜視図である。
【図１１】実施形態における位置検出部を含む構成を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１１】
＜画像投影装置の構成＞
図１は、実施形態におけるプロジェクタ１を例示する図である。
【００１２】
プロジェクタ１は、画像投影装置の一例であり、操作部７、外部Ｉ／Ｆ９を有し、投影画像を生成する光学エンジンが外装カバー２に覆われている。プロジェクタ１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２に示されるようにスクリーンＳに画像を投影する。
【００１３】
なお、以下に示す図面において、Ｘ１Ｘ２方向はプロジェクタ１の幅方向、Ｙ１Ｙ２方向はプロジェクタ１の奥行き方向、Ｚ１Ｚ２方向はプロジェクタ１の高さ方向である。
【００１４】
図３は、実施形態におけるプロジェクタ１の構成を例示するブロック図である。
【００１５】
図３に示されるように、プロジェクタ１は、電源４、メインスイッチＳＷ５、操作部７、外部Ｉ／Ｆ９、システムコントロール部１０、ファン２０、光学エンジン１５を有する。
【００１６】
電源４は、商用電源に接続され、プロジェクタ１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１０、ファン２０、光学エンジン１５等に給電する。
【００１７】
メインスイッチＳＷ５は、ユーザによるプロジェクタ１のＯＮ／ＯＦＦ操作に用いられる。電源４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ＳＷ５がＯＮに操作されると、電源４がプロジェクタ１の各部への給電を開始する。また、メインスイッチＳＷ５がＯＦＦに操作されると、電源４がプロジェクタ１の各部への給電を停止する。
【００１８】
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１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１０に送られる。
【００１９】
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１０に出力する。
【００２０】
システムコントロール部１０は、画像制御部１１、駆動制御部１２を有する。システムコントロール部１０は、例えばＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を含む。システムコントロール部１０の各機能は、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実現される。
【００２１】
画像制御部１１は、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１５の画像生成ユニット５０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））５５１を制御し、スクリーンＳに投影する画像を生成する。
【００２２】
駆動制御部１２は、画像生成ユニット５０において移動可能に設けられている可動ユニット５５を移動させる駆動部を制御し、可動ユニット５５に設けられているＤＭＤ５５１の位置を制御する。
【００２３】
ファン２０は、システムコントロール部１０に制御されて回転し、光学エンジン１５の光源３０や画像生成ユニット５０等を冷却する。
【００２４】
光学エンジン１５は、光源３０、照明光学系ユニット４０、画像生成ユニット５０、投影光学系ユニット６０を有し、システムコントロール部１０に制御されてスクリーンＳに画像を投影する。
【００２５】
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１０により制御され、照明光学系ユニット４０に光を照射する。
【００２６】
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生成ユニット５０に設けられているＤＭＤ５５１に導く。
【００２７】
画像生成ユニット５０は、画像生成装置の一例であり、固定支持されている固定ユニット５１、固定ユニット５１に移動可能に支持される可動ユニット５５を有する。可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１を有し、システムコントロール部１０の駆動制御部１２によって固定ユニット５１に対する位置が制御される。ＤＭＤ５５１は、画像生成部の一例であり、システムコントロール部１０の画像制御部１１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。
【００２８】
投影光学系ユニット６０は、投影部の一例であり、例えば複数の投射レンズ、ミラー等を有し、画像生成ユニット５０のＤＭＤ５５１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。
【００２９】
＜光学エンジンの構成＞
次に、プロジェクタ１の光学エンジン１５の各部の構成について説明する。
【００３０】
図４は、実施形態におけるプロジェクタ１の外装カバー２が外された状態を例示する図である。図４に示されるように、プロジェクタ１の内部には、複数のファン２０と共に光学エンジン１５が設けられている。
【００３１】
図５は、実施形態における光学エンジン１５を例示する斜視図である。光学エンジン１５は、図５に示されるように、光源３０、照明光学系ユニット４０、画像生成ユニット５０、投影光学系ユニット６０を有する。
【００３２】
光源３０は、照明光学系ユニット４０の側面に設けられ、Ｘ２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画像生成ユニット５０に導く。画像生成ユニット５０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、画像生成ユニット５０によって生成された投影画像をプロジェクタ１の外部に投影する。
【００３３】
なお、本実施形態に係る光学エンジン１５は、光源３０から照射される光を用いてＹ１方向に画像を投影するように構成されているが、例えばＺ１方向等のように本実施形態とは異なる方向に画像を投影する構成であってもよい。
【００３４】
図６は、実施形態における光学エンジン１５の内部構成を例示する概略図である。
【００３５】
図６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、平面ミラー４０５、凹面ミラー４０６を有する。
【００３６】
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、高速回転して光源３０から照射される光をＲＧＢ各色に時分割する。
【００３７】
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。
【００３８】
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。平面ミラー４０５及び凹面ミラー４０６は、カラーホイール４０１によってＲＧＢ各色に時分割された光を、画像生成ユニット５０に設けられているＤＭＤ５５１に反射する。
【００３９】
画像生成ユニット５０のＤＭＤ５５１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。ＤＭＤ５５１によって生成された投影画像は、照明光学系ユニット４０を通って投影光学系ユニット６０に導かれる。
【００４０】
投影光学系ユニット６０は、複数のレンズを含む投影レンズ６０１を有し、ＤＭＤ５５１によって生成された投影画像を拡大してプロジェクタ１外部のスクリーンＳ等に投影する。
【００４１】
［画像生成ユニット］
図７は、実施形態における画像生成ユニット５０の斜視図である。
【００４２】
図７に示されるように、画像生成ユニット５０は、固定ユニット５１、可動ユニット５５を有する。固定ユニット５１は、照明光学系ユニット４０に固定支持される。可動ユニット５５は、固定ユニット５１に移動可能に支持される。
【００４３】
固定ユニット５１は、第１固定板５１１、第２固定板５１２、第３固定板５１３を有する。第１固定板５１１、第２固定板５１２、及び第３固定板５１３は、所定の間隙を介して互いに平行になるように重ねられている。
【００４４】
可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１、第１可動板５５２、第２可動板５５３、放熱部材としてのヒートシンク５５４を有し、固定ユニット５１に移動可能に支持されている。
【００４５】
ＤＭＤ５５１は、第１可動板５５２の上面に設けられている。ＤＭＤ５５１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。ＤＭＤ５５１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１０の画像制御部１１から送信される画像信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ駆動される。
【００４６】
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。
【００４７】
このように、ＤＭＤ５５１は、画像制御部１１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に導かれた光を変調して投影画像を生成する。
【００４８】
第１可動板５５２は、固定ユニット５１の第１固定板５１１と第２固定板５１２との間に設けられている。第２可動板５５３は、第２固定板５１２と第３固定板５１３との間に移動可能に支持されている。ヒートシンク５５４は、第２可動板５５３に連結され、第２可動板５５３と共に変位する。また、第１可動板５５２は、ヒートシンク５５４に支持されており、第２可動板５５３及びヒートシンク５５４と共に変位する。
【００４９】
ヒートシンク５５４は、ＤＭＤ５５１に当接し、ＤＭＤ５５１において生じた熱を放熱する。ヒートシンク５５４がＤＭＤ５５１の温度上昇を抑制することで、ＤＭＤ５５１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る。ヒートシンク５５４は、第１可動板５５２及び第２可動板５５３と共に移動するように設けられることで、ＤＭＤ５５１において生じた熱を常時放熱することが可能になっている。
【００５０】
なお、以下の説明では、Ｙ１Ｙ２方向において第１固定板５１１側を上、ヒートシンク５５４側を下として説明する場合がある。
【００５１】
（固定ユニット）
図８は、実施形態における固定ユニット５１の分解斜視図である。
【００５２】
図８に示されるように、固定ユニット５１は、第１固定板５１１、第２固定板５１２、第３固定板５１３を有する。
【００５３】
第１固定板５１１、第２固定板５１２、及び第３固定板５１３は、例えば、鉄、ステンレス鋼等の磁性材料で形成された平板状部材である。
【００５４】
第１固定板５１１は、第２固定板５１２に設けられている複数の支柱５２５の上端に固定され、所定の間隙を介して第２固定板５１２と平行に設けられる。第１固定板５１１には、可動ユニット５５のＤＭＤ５５１に対向する位置に中央孔５１４が設けられている。可動ユニット５５のＤＭＤ５５１は、第１固定板５１１の中央孔５１４から照明光学系ユニット４０側に露出する。
【００５５】
また、第１固定板５１１の下面には、複数の位置検出用磁石５４１が設けられている。位置検出用磁石５４１は、それぞれ長手方向が平行になるように配置された直方体状の２つの永久磁石で構成され、第１固定板５１１と第２固定板５１２との間に設けられる第１可動板５５２に及ぶ磁界を形成する。位置検出用磁石５４１は、第１可動板５５２に設けられているホール素子とで、ＤＭＤ５５１の位置を検出する位置検出部を構成する。
【００５６】
第２固定板５１２には、第１固定板５１１を支持する複数の支柱５２５、ヒートシンク５５４の伝熱部が挿通される伝熱孔５１６、及び第２可動板５５３を上側から移動可能に支持する支持球体５２１を回転可能に保持するための支持孔５２２が形成されている。また、第２固定板５１２の下面には、駆動用磁石５３１ａ，５３１ｂ，５３１ｃ，５３１ｄが設けられている。なお、以下では、駆動用磁石５３１ａ，５３１ｂ，５３１ｃ，５３１ｄを、単に「駆動用磁石５３１」という場合がある。
【００５７】
支柱５２５は、下端が第２固定板５１２に固定され、上端に第１固定板５１１がねじ等により固定される。支柱５２５は、第１固定板５１１と第２固定板５１２との間に所定の間隔を形成し、第１固定板５１１を第２固定板５１２に対して平行に支持する。
【００５８】
支持孔５２２には、内周面に雌ねじ溝を有する円筒状の保持部材５２３が挿入される。保持部材５２３は、上端側が位置調整ねじ５２４によって塞がれ、支持球体５２１を回転可能に保持する。
【００５９】
駆動用磁石５３１は、それぞれ長手方向が平行になるように配置された直方体状の２つの永久磁石で構成され、第２固定板５１２と第３固定板５１３との間に設けられる第２可動板５５３に及ぶ磁界を形成する。駆動用磁石５３１は、第２可動板５５３の上面に設けられている駆動コイルとで、駆動部として可動ユニット５５を移動させる磁気アクチュエータを構成する。
【００６０】
第３固定板５１３は、支柱５１５によって所定の間隙を介して第２固定板５１２に対して平行に設けられている。第３固定板５１３には、可動ユニット５５の第２可動板５５３を下側から移動可能に支持する支持球体５２１を回転可能に保持するための支持孔５２６、ヒートシンク５５４の伝熱部が挿通される伝熱孔５１７が形成されている。支持孔５２６は、下端が蓋部材５２７によって塞がれ、支持球体５２１を回転可能に保持する。
【００６１】
第２固定板５１２及び第３固定板５１３において回転可能に保持される複数の支持球体５２１は、それぞれ可動ユニット５５の第２可動板５５３に当接し、第２可動板５５３を両面から移動可能に支持する。
【００６２】
図９は、実施形態における固定ユニット５１による第２可動板５５３の支持構造を説明するための図である。
【００６３】
図９に示されるように、第２固定板５１２では、支持孔５２２に挿入される保持部材５２３によって支持球体５２１が回転可能に保持される。また、第３固定板５１３では、下端側が蓋部材５２７によって塞がれている支持孔５２６において支持球体５２１が回転可能に保持される。
【００６４】
各支持球体５２１は、支持孔５２２，５２６から少なくとも一部分が突出するように保持され、第２固定板５１２と第３固定板５１３との間に設けられる第２可動板５５３に当接する。第２可動板５５３は、回転可能に設けられている複数の支持球体５２１により、表面に平行な方向に移動可能に両面から支持される。
【００６５】
また、第２固定板５１２側に設けられている支持球体５２１は、位置調整ねじ５２４の位置に応じて保持部材５２３の下端からの突出量が変化する。例えば、位置調整ねじ５２４がＹ２方向に変位すると、支持球体５２１の突出量が増加し、第２固定板５１２と第２可動板５５３との間隔が大きくなる。また、例えば、位置調整ねじ５２４がＹ１方向に変位すると、支持球体５２１の突出量が減少し、第２固定板５１２と第２可動板５５３との間隔が小さくなる。
【００６６】
このように、位置調整ねじ５２４を用いて支持球体５２１の突出量を変化させることで、第２固定板５１２と第２可動板５５３との間隔を適宜調整できる。
【００６７】
なお、固定ユニット５１に設けられる支柱５１５，５２５、支持球体５２１の数や位置等は、本実施形態に例示される構成に限られるものではない。
【００６８】
（可動ユニット）
図１０は、実施形態における可動ユニット５５の分解斜視図である。
【００６９】
図１０に示されるように、可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１、第１可動板５５２、第２可動板５５３、ヒートシンク５５４を有する。
【００７０】
第１可動板５５２は、固定ユニット５１の第１固定板５１１と第２固定板５１２との間に設けられる。第１可動板５５２の上面には、ＤＭＤ５５１、磁気センサとしてのホール素子５４２、温度センサ５４４、ヒータ５４５が設けられている。
【００７１】
ＤＭＤ５５１は、固定ユニット５１の第１固定板５１１に設けられている中央孔５１４から照明光学系ユニット４０側に露出し、照明光学系ユニット４０に導かれた光源３０からの光を変調して画像を生成する。
【００７２】
ホール素子５４２は、固定ユニット５１の第１固定板５１１の下面に設けられている位置検出用磁石５４１に対向する位置に配設されている。ホール素子５４２は、第１固定板５１１に設けられている位置検出用磁石５４１とで、ＤＭＤ５５１の位置を検出する位置検出部を構成する。
【００７３】
温度センサ５４４は、ホール素子５４２の近傍に設けられて周囲の温度を検出する。ヒータ５４５は、ホール素子５４２の近傍に設けられて周囲を加熱する。
【００７４】
ここで、ホール素子５４２の検出結果は、環境温度によって変動する場合がある。そこで、例えば温度制御部１３が、ホール素子５４２周囲の温度が所定範囲内（例えば温度Ｔ１以上温度Ｔ２以下）となるように各部を制御する。
【００７５】
例えば、駆動制御部１２は、温度センサ５４４によって検出された温度がＴ１未満の場合には、ヒータ５４５を駆動させることでホール素子５４２周囲の温度を上げる。また、駆動制御部１２は、温度センサ５４４によって検出された温度がＴ２より大きい場合には、プロジェクタ１に設けられている吸気ファン２２及び排気ファン２４の回転数を上げる。吸気ファン２２及び排気ファン２４の回転数が上がると、画像生成ユニット５０への送風量及び装置内からの排熱量が増えることで、画像生成ユニット５０が冷却されて温度センサ５４４周囲の温度が低下する。
【００７６】
このように、周囲の環境温度を所定範囲内に保つことで、ホール素子５４２の出力が温度によって変動するのを抑制し、ＤＭＤ５５１の位置を高精度に制御することが可能になる。
【００７７】
第２可動板５５３は、固定ユニット５１の第２固定板５１２と第３固定板５１３との間で移動可能に支持される。第２可動板５５３には、ヒートシンク５５４の伝熱部５６３が挿通される伝熱孔５５９、可動範囲制限孔５７１、駆動コイル５８１ａ，５８１ｂ，５８１ｃ，５８１ｄが設けられている。なお、以下では、駆動コイル５８１ａ，５８１ｂ，５８１ｃ，５８１ｄを、単に「駆動コイル５８１」という場合がある。
【００７８】
可動範囲制限孔５７１は、固定ユニット５１の支柱５１５が挿入され、例えば振動や何らかの異常等により第２可動板５５３が大きく変位した時に支柱５１５に接触することで、第２可動板５５３の可動範囲を制限する。なお、可動範囲制限孔５７１の数、位置、及び形状等は、本実施形態において例示される構成に限られるものではない。
【００７９】
駆動コイル５８１は、固定ユニット５１の第２固定板５１２の下面に設けられている駆動用磁石５３１とで、駆動部として可動ユニット５５を固定ユニット５１に対して移動させる磁気アクチュエータを構成する。
【００８０】
ヒートシンク５５４は、放熱部５５６、支柱５６１、連結柱５６２、伝熱部５６３を有し、第１可動板５５２に設けられているＤＭＤ５５１において生じた熱を放熱する。
【００８１】
放熱部５５６は、下部に複数のフィン５５７が形成されており、ＤＭＤ５５１において生じた熱を放熱する。支柱５６１は、放熱部５５６の上面からＹ１方向に延伸し、上端に第１可動板５５２が固定される。なお、第２可動板５５３には、支柱５６１が挿通される貫通孔５５５が形成されている。
【００８２】
連結柱５６２は、放熱部５５６の上面からＹ１方向に延伸し、上端に第２可動板５５３が固定される。支柱５６１及び連結柱５６２は、Ｙ１Ｙ２方向における高さが異なり、第１可動板５５２と第２可動板５５３との間に所定の間隔を形成する。
【００８３】
伝熱部５６３は、放熱部５５６の上面からＹ１方向に延伸し、第２可動板５５３の伝熱孔５５９に挿通されて上端面がＤＭＤ５５１の下面に当接する。伝熱部５６３は、ＤＭＤ５５１において生じた熱を放熱部５５６に伝える。
【００８４】
ここで、ヒートシンク５５４の伝熱部５６３は、第１可動板５５２が支柱５６１に固定支持されている状態で、冷却効果を高めるためにＤＭＤ５５１の下面を押圧するように設けられている。このようにＤＭＤ５５１がヒートシンク５５４の伝熱部５６３に押圧されると、第１可動板５５２に反りが生じる可能性がある。第１可動板５５２に生じた反りの影響が第２可動板５５３に及ぶと、可動ユニット５５の位置を高精度に制御することが困難になり、ＤＭＤ５５１のシフト動作が不安定化して投影画像の品質が低下する場合がある。
【００８５】
しかしながら、本実施形態に係る可動ユニット５５では、上記したように、第１可動板５５２はヒートシンク５５４の支柱５６１により支持され、第２可動板５５３はヒートシンク５５４の連結柱５６２に連結されている。このように、第１可動板５５２と第２可動板５５３とが、ヒートシンク５５４の異なる部分に連結又は支持されることにより、例えば第１可動板５５２に反りが生じた場合であっても、第１可動板５５２の反りが第２可動板５５３に与える影響が低減される。
【００８６】
したがって、本実施形態に係る画像生成ユニット５０は、投影画像のシフト動作の安定性が高められ、ＤＭＤ５５１の位置を高精度に制御して、投影画像をシフトさせて高解像度化することが可能になっている。
【００８７】
（駆動部）
本実施形態における駆動部は、第２固定板５１２に設けられている駆動用磁石５３１と、第２可動板５５３に設けられている駆動コイル５８１とを含む磁気アクチュエータである。
【００８８】
図８に示されるように、駆動用磁石５３１ａ及び駆動用磁石５３１ｄは、それぞれ長手方向がＺ１Ｚ２方向に平行な２つの永久磁石で構成されている。また、駆動用磁石５３１ｂ及び駆動用磁石５３１ｃは、長手方向がＸ１Ｘ２方向に平行な２つの永久磁石で構成されている。駆動用磁石５３１は、それぞれ第２可動板５５３に及ぶ磁界を形成する。
【００８９】
また、第２可動板５５３に設けられている駆動コイル５８１は、それぞれＹ１Ｙ２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ている。
【００９０】
第２固定板５１２の駆動用磁石５３１と、第２可動板５５３の駆動コイル５８１とは、可動ユニット５５が固定ユニット５１に支持されている状態で、互いに対向する位置に設けられている。駆動コイル５８１に電流が流されると、駆動用磁石５３１によって形成されている磁界により、駆動コイル５８１に可動ユニット５５を移動させる駆動力となるローレンツ力が発生する。
【００９１】
可動ユニット５５は、駆動用磁石５３１と駆動コイル５８１との間で発生する駆動力としてのローレンツ力を受けて、固定ユニット５１に対してＸＺ平面において直線的又は回転するように変位する。
【００９２】
本実施形態では、第１駆動部として、駆動コイル５８１ｂ及び駆動用磁石５３１ｂと、駆動コイル５８１ｃ及び駆動用磁石５３１ｃとが、Ｘ１Ｘ２方向に並ぶように設けられている。駆動コイル５８１ｂ及び駆動コイル５８１ｃに電流が流されると、Ｚ１方向又はＺ２方向のローレンツ力が発生する。
【００９３】
可動ユニット５５は、駆動コイル５８１ｂ及び駆動コイル５８１ｃにおいて発生するローレンツ力によりＺ１方向又はＺ２方向に移動する。また、可動ユニット５５は、駆動コイル５８１ｂと駆動コイル５８１ｃとで反対方向に発生するローレンツ力により、ＸＺ平面において回転するように変位する。
【００９４】
例えば、駆動コイル５８１ｂにおいてＺ１方向のローレンツ力が発生し、駆動コイル５８１ｃにおいてＺ２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、可動ユニット５５は、上面視で時計回り方向に回転する。また、駆動コイル５８１ｂにおいてＺ２方向のローレンツ力が発生し、駆動コイル５８１ｃにおいてＺ１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、可動ユニット５５は、上面視で反時計回り方向に回転する。
【００９５】
また、本実施形態では、第２駆動部として、駆動コイル５８１ａ及び駆動用磁石５３１ａと、駆動コイル５８１ｄ及び駆動用磁石５３１ｄとが設けられている。駆動用磁石５３１ａ及び駆動用磁石５３１ｄは、駆動用磁石５３１ｂ及び駆動用磁石５３１ｃとは長手方向が直交するように配置されている。このような構成において、駆動コイル５８１ａ及び駆動コイル５８１ｄに電流が流されると、Ｘ１方向又はＸ２方向のローレンツ力が発生する。可動ユニット５５は、駆動コイル５８１ｂ及び駆動コイル５８１ｃにおいて発生するローレンツ力により、Ｘ１方向又はＸ２方向に移動する。
【００９６】
各駆動コイル５８１に流される電流の大きさ及び向きは、システムコントロール部１０の駆動制御部１２によって制御される。駆動制御部１２は、各駆動コイル５８１に流す電流の大きさ及び向きによって、可動ユニット５５の移動（回転）方向、移動量や回転角度等を制御する。
【００９７】
（位置検出部）
図１１は、実施形態における位置検出部を含む構成を例示する分解斜視図である。
【００９８】
本実施形態における位置検出部は、第１固定板５１１に設けられている位置検出用磁石５４１と、第１可動板５５２に設けられているホール素子５４２とを含む。位置検出用磁石５４１及びホール素子５４２は、それぞれ３箇所に設けられてＹ１Ｙ２方向に対向するように配置されている。
【００９９】
ホール素子５４２は、磁気センサの一例であり、対向して設けられている位置検出用磁石５４１からの磁束密度の変化に応じた信号をシステムコントロール部１０の駆動制御部１２に送信する。駆動制御部１２は、ホール素子５４２から送信される信号に基づいて、第１可動板５５２に設けられているＤＭＤ５５１の位置を検出する。
【０１００】
ここで、本実施形態では、磁性材料で形成されている第１固定板５１１及び第２固定板５１２が、ヨーク板として機能して位置検出用磁石５４１を含む磁気回路を構成する。また、第２固定板５１２に加えて第３固定板５１３が、ヨーク板として機能して駆動用磁石５３１及び駆動コイル５８１を含む磁気回路を構成する。
【０１０１】
このように、位置検出部を含む磁気回路及び駆動部を含む磁気回路がそれぞれ形成され、位置検出部及び駆動部は互いに形成される磁界の影響を受けることなく位置検出や駆動力を発生させることが可能になっている。
【０１０２】
例えば、第２固定板５１２に設けられている駆動用磁石５３１及び第２可動板５５３に設けられている駆動コイル５８１において生じる磁束は、ヨーク板として機能する第２固定板５１２及び第３固定板５１３に集中して位置検出部への漏出が抑えられる。
【０１０３】
したがって、第１固定板５１１と第２固定板５１２との間で第１可動板５５２の上面に設けられているホール素子５４２では、駆動用磁石５３１及び駆動コイル５８１を含む駆動部において形成される磁界の影響が低減される。また、位置検出用磁石５４１が第１固定板５１１及び第２固定板５１２との間で磁気回路を形成することで、ホール素子５４２において位置検出用磁石５４１以外からの磁束の影響が低減されている。
【０１０４】
上記した構成により、ホール素子５４２は、駆動部において生じる磁界の影響を受けることなく、位置検出用磁石５４１の磁束密度変化に応じた信号を出力可能になる。したがって、駆動制御部１２がＤＭＤ５５１の位置を高精度に把握できるようになる。
【０１０５】
このように、駆動制御部１２は、駆動部等からの影響が低減されたホール素子５４２の出力に基づいてＤＭＤ５５１の位置を精度良く検出できる。したがって、駆動制御部１２は、検出したＤＭＤ５５１の位置に応じて各駆動コイル５８１に流す電流の大きさや向きを制御し、ＤＭＤ５５１の位置を高精度に制御することが可能になる。
【０１０６】
また、本実施形態では、第１可動板５５２の各ホール素子５４２の近傍に、温度センサ５４４及びヒータ５４５が設けられている。ホール素子５４２の検出結果は、環境温度によって変動する場合がある。そこで、本実施形態では、駆動制御部１２が、ホール素子５４２周囲の温度が所定範囲内となるように、温度センサ５４４による温度検出結果に基づいてプロジェクタ１に設けられているファン２０や、ホール素子５４２の近傍に設けられているヒータ５４５を制御する。ホール素子５４２周囲の温度を所定範囲内に保つことで、ホール素子５４２による位置検出精度が低下するのを抑制し、ＤＭＤ５５１の位置を高精度に制御することが可能になる。
【０１０７】
なお、上記した駆動部及び位置検出部の構成は、本実施形態において例示した構成に限られるものではない。駆動部として設けられている駆動用磁石５３１及び駆動コイル５８１の数、位置等は、可動ユニット５５を任意の位置に移動させることが可能であれば、本実施形態とは異なる構成であってもよい。また、位置検出部として設けられている位置検出用磁石５４１及びホール素子５４２の数、位置等は、ＤＭＤ５５１の位置を検出可能であれば、本実施形態とは異なる構成であってもよい。
【０１０８】
例えば、位置検出用磁石５４１を第２固定板５１２に設け、ホール素子５４２を第１可動板５５２の下面に設けてもよい。また、駆動用磁石５３１を第３固定板５１３に設けてもよい。さらに、駆動部を第１固定板５１１と第２固定板５１２との間に設け、位置検出部を第２固定板５１２と第３固定板５１３との間に設けてもよい。
【０１０９】
このような構成においても、第１固定板５１１、第２固定板５１２、及び第３固定板５１３を磁性材料で形成してヨーク板として機能させ、駆動部を含む磁気回路及び位置検出部を含む磁気回路をそれぞれ形成して互いへの磁界の影響を低減することが好ましい。
【０１１０】
また、可動ユニット５５の重量が増えて位置制御が困難になる可能性があるため、駆動用磁石５３１及び位置検出用磁石５４１は、それぞれ固定ユニット５１（第１固定板５１１、第２固定板５１２、又は第３固定板５１３）に設けることが好ましい。ただし、位置調整をそれぞれ独立して行うことができるように、駆動用磁石５３１及び位置検出用磁石５４１はそれぞれ異なる固定板に設けることが好ましい。
【０１１１】
さらに、第１固定板５１１、第２固定板５１２、又は第３固定板５１３は、駆動部及び位置検出部における互いへの磁束の漏れを低減可能であれば、それぞれ部分的に磁性材料で形成されてもよい。例えば、第１固定板５１１、第２固定板５１２、又は第３固定板５１３は、磁性材料で形成された平板状又はシート状の部材を含む複数の部材が積層されることで形成されてもよい。
【０１１２】
＜画像投影＞
上記したように、本実施形態におけるプロジェクタ１において、投影画像を生成するＤＭＤ５５１は可動ユニット５５に設けられており、システムコントロール部１０の駆動制御部１２によって位置が制御される。
【０１１３】
駆動制御部１２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、ＤＭＤ５５１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５５の位置を制御する。このとき、画像制御部１１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ＤＭＤ５５１に画像信号を送信する。
【０１１４】
例えば、駆動制御部１２は、Ｘ１Ｘ２方向及びＹ１Ｙ２方向にＤＭＤ５５１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、ＤＭＤ５５１を所定の周期で往復移動させる。このとき、画像制御部１１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ＤＭＤ５５１を制御することで、投影画像の解像度をＤＭＤ５５１の解像度の約２倍にすることが可能になる。また、ＤＭＤ５５１の移動位置を増やすことで、投影画像の解像度をＤＭＤ５５１の２倍以上にすることもできる。
【０１１５】
このように、駆動制御部１２が可動ユニット５５と共にＤＭＤ５５１をシフト動作させ、画像制御部１１がＤＭＤ５５１の位置に応じた投影画像を生成させることで、ＤＭＤ５５１の解像度以上に高解像度化した画像を投影することが可能になる。
【０１１６】
また、本実施形態に係るプロジェクタ１では、駆動制御部１２がＤＭＤ５５１を可動ユニット５５と共に回転するように制御することで、投影画像を縮小させることなく回転させることができる。例えばＤＭＤ５５１等の画像生成手段が固定されているプロジェクタでは、投影画像を縮小させなければ、投影画像の縦横比を維持しながら回転させることはできない。これに対して、本実施形態に係るプロジェクタ１では、ＤＭＤ５５１を回転させることができるため、投影画像を縮小させることなく回転させて傾き等の調整を行うことが可能になっている。
【０１１７】
以上で説明したように、本実施形態における画像生成ユニット５０は、ＤＭＤ５５１が移動可能に設けられており、ＤＭＤ５５１をシフト動作させることで高解像度化した画像を生成することが可能になっている。
【０１１８】
また、本実施形態では、第１固定板５１１、第２固定板５１２、及び第３固定板５１３がそれぞれ磁性材料で形成されてヨーク板として機能する。このような構成により、第１固定板５１１と第２固定板５１２との間に位置検出部として設けられる位置検出用磁石５４１は、第１固定板５１１及び第２固定板５１２と磁気回路を形成する。また、第２固定板５１２と第３固定板５１３との間に駆動部として設けられる駆動用磁石５３１は、第２固定板５１２及び第３固定板５１３と磁気回路を形成する。
【０１１９】
このように、位置検出部を含む磁気回路及び駆動部を含む磁気回路がそれぞれ形成されることで、相互間の磁界の影響が低減される。このため、駆動制御部１２は、ホール素子５４２の出力に基づいて高速シフトするＤＭＤ５５１の位置を高精度に検出可能になり、さらにＤＭＤ５５１の位置を精度良く制御可能になる
以上、実施形態に係る画像生成装置及び画像投影装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【符号の説明】
【０１２０】
１  プロジェクタ（画像投影装置）
１０  システムコントロール部
１１  画像制御部
１２  駆動制御部
３０  光源
４０  照明光学系ユニット
５０  画像生成ユニット（画像生成装置）
５１  固定ユニット
５５  可動ユニット
６０  投影光学系ユニット（投影部）
５１１  第１固定板
５１２  第２固定板
５１３  第３固定板
５３１  駆動用磁石
５４１  位置検出用磁石
５８１  駆動コイル
５４２  ホール素子（磁気センサ）
５５１  ＤＭＤ（画像生成部）
５５２  第１可動板
５５３  第２可動板
５５４  ヒートシンク（放熱部材）
５５６  放熱部
５６３  伝熱部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２１】
【特許文献１】特開２００４−１８００１１号公報
【図１】
2017161800.tif 000003
【図２】
2017161800.tif 000004
【図３】
2017161800.tif 000005
【図４】
2017161800.tif 000006
【図５】
2017161800.tif 000007
【図６】
2017161800.tif 000008
【図７】
2017161800.tif 000009
【図８】
2017161800.tif 000010
【図９】
2017161800.tif 000011
【図１０】
2017161800.tif 000012
【図１１】
2017161800.tif 000013