(57)【要約】【課題】装置構成の大型化を招くことなく、投影画像の平行移動及び回転が可能な画像投影装置を提供すること。【解決手段】光源から照射される光を用いて画像を生成する画像生成手段と、前記画像生成手段が設けられて移動可能に支持される可動ユニットと、固定して設けられて前記可動ユニットを移動可能に支持する固定ユニットと、前記可動ユニットを移動させる移動手段と、を有し、前記移動手段は、前記画像生成手段を挟んで第１方向に対向配置され、それぞれ前記可動ユニットに前記第１方向に直交する第２方向に平行な駆動力を作用させる第１アクチュエータ対と、前記画像生成手段を挟んで前記第２方向に対向配置され、それぞれ前記可動ユニットに前記第１方向に平行な駆動力を作用させる第２アクチュエータ対と、を有する画像投影装置。【選択図】図１３
2017026803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から照射される光を用いて画像を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段が設けられて移動可能に支持される可動ユニットと、
固定して設けられて前記可動ユニットを移動可能に支持する固定ユニットと、
前記可動ユニットを移動させる移動手段と、を有し、
前記移動手段は、
前記画像生成手段を挟んで第１方向に対向配置され、それぞれ前記可動ユニットに前記第１方向に直交する第２方向に平行な駆動力を作用させる第１アクチュエータ対と、
前記画像生成手段を挟んで前記第２方向に対向配置され、それぞれ前記可動ユニットに前記第１方向に平行な駆動力を作用させる第２アクチュエータ対と、を有する
ことを特徴とする画像投影装置。
【請求項２】
前記第１アクチュエータ対及び前記第２アクチュエータ対を構成するアクチュエータは、前記画像生成手段を中心とする同一円上に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項３】
前記アクチュエータは、
前記可動ユニットの移動量に応じた大きさの電流が流されるコイルと、
前記コイルに対向配置された磁石と、を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像投影装置。
【請求項４】
前記コイルは、前記可動ユニット及び前記固定ユニットの一方に設けられ、
前記磁石は、前記可動ユニット及び前記固定ユニットの他方に設けられている
ことを特徴とする請求項３に記載の画像投影装置。
【請求項５】
前記画像生成手段は、前記光源から照射された光を入力された画像データ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投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パソコンやデジタルカメラ等から送信される画像データに基づいて、光源から照射される光を用いて画像生成部が画像を生成し、生成された画像を複数のレンズ等を含む光学系を通してスクリーン等に画像を投影する画像投影装置が知られている。
【０００３】
このような画像投影装置において、画像の投影位置等を調整する様々な方法が提案されている。例えば、画像投影装置に外付けされ、画像投影位置の高さや傾き等を調整する位置調整機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、画像回転光学素子を用いて投影画像を光軸周りに回転させることが可能な画像投影装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に係る位置調整機構は、画像投影装置への取り付け及び投影位置の調整に煩雑な作業が必要になる可能性がある。また、画像投影装置に位置調整機構を取り付けることで装置全体の構成が大型化するという問題がある。特許文献２に係る画像投影装置によれば、投影画像を回転させることは可能であるが、例えば投影画像を上下左右に平行移動させて投影位置の調整等を行うのは困難な可能性がある。
【０００５】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、装置構成の大型化を招くことなく、投影画像の平行移動及び回転が可能な画像投影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】
【０００６】
本発明の一態様の画像投影装置によれば、光源から照射される光を用いて画像を生成する画像生成手段と、前記画像生成手段が設けられて移動可能に支持される可動ユニットと、固定して設けられて前記可動ユニットを移動可能に支持する固定ユニットと、前記可動ユニットを移動させる移動手段と、を有し、前記移動手段は、前記画像生成手段を挟んで第１方向に対向配置され、それぞれ前記可動ユニットに前記第１方向に直交する第２方向に平行な駆動力を作用させる第１アクチュエータ対と、前記画像生成手段を挟んで前記第２方向に対向配置され、それぞれ前記可動ユニットに前記第１方向に平行な駆動力を作用させる第２アクチュエータ対と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態によれば、装置構成の大型化を招くことなく、投影画像の平行移動及び回転が可能な画像投影装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【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の機能構成を例示するブロック図である。
【図３】実施形態における画像エンジンを例示する斜視図である。
【図４】実施形態における照明光学系ユニットを例示する図である。
【図５】実施形態における投影光学系ユニットの内部構成を例示する図である。
【図６】実施形態における画像表示ユニットを例示する斜視図である。
【図７】実施形態における画像表示ユニットを例示する側面図である。
【図８】実施形態における固定ユニットを例示する分解斜視図である。
【図９】実施形態における固定ユニットによる可動プレートの支持構造について説明する図である。
【図１０】実施形態における固定ユニットによる可動プレートの支持構造について説明する部分拡大図である。
【図１１】実施形態における可動ユニットを例示する分解斜視図である。
【図１２】実施形態における可動ユニットのＤＭＤ保持構造について説明する図である。
【図１３】実施形態における画像表示ユニットの構成を説明する図である。
【図１４】実施形態における画像表示ユニットの動作を説明する図である。
【図１５】実施形態における画像表示ユニットの動作を説明する図である。
【図１６】実施形態における画像表示ユニットの動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
＜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。
【００１１】
プロジェクタ１は、画像投影装置の一例であり、出射窓３、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１に示されるように出射窓３からスクリーンＳに画像Ｐを投影する。
【００１２】
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。また、以下では、プロジェクタ１の出射窓３側を上、出射窓３とは反対側を下として説明する場合がある。
【００１３】
図２は、実施形態におけるプロジェクタ１の機能構成を例示するブロック図である。
【００１４】
図２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。
【００１５】
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。
【００１６】
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し、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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
システムコントロール部１０は、画像制御部１１、移動制御部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。
【００２０】
画像制御部１１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１５の画像表示ユニット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。
【００２１】
移動制御部１２は、移動制御手段の一例であり、画像表示ユニット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、可動ユニット５５に設けられているＤＭＤ５５１の位置を制御する。
【００２２】
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を冷却する。
【００２３】
光学エンジン１５は、光源３０、照明光学系ユニット４０、画像表示ユニット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。
【００２４】
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。
【００２５】
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５０に設けられているＤＭＤ５５１に導く。
【００２６】
画像表示ユニット５０は、固定支持されている固定ユニット５１、固定ユニット５１に対して移動可能に設けられている可動ユニット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の移動制御部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、画像生成手段の一例であり、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。
【００２７】
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。
【００２８】
＜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。
【００２９】
図３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５０、投影光学系ユニット６０を有し、プロジェクタ１の内部に設けられている。
【００３０】
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、下部に設けられている画像表示ユニット５０に導く。画像表示ユニット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、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。
【００３１】
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。
【００３２】
［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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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５０に設けられているＤＭＤ５５１に反射する。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。
【００３８】
［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。
【００３９】
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。
【００４０】
投影レンズ６０１は、複数のレンズを有し、画像表示ユニット５０のＤＭＤ５５１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１の外部のスクリーンＳ等に投影する。
【００４１】
［画像表示ユニット］
図６は、実施形態における画像表示ユニット５０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５０を例示する側面図である。
【００４２】
図６及び図７に示されるように、画像表示ユニット５０は、固定支持されている固定ユニット５１、固定ユニット５１に対して移動可能に設けられている可動ユニット５５を有する。
【００４３】
固定ユニット５１は、第１固定板としてのトッププレート５１１、第２固定板としてのベースプレート５１２を有する。固定ユニット５１は、トッププレート５１１とベースプレート５１２とが所定の間隙を介して平行に設けられており、照明光学系ユニット４０の下部に固定される。
【００４４】
可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１、第１可動板としての可動プレート５５２、第２可動板としての結合プレート５５３、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】
可動プレート５５２は、固定ユニット５１のトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられ、固定ユニット５１によってトッププレート５１１及びベースプレート５１２と平行且つ表面に平行な方向に移動可能に支持されている。
【００４６】
結合プレート５５３は、固定ユニット５１のベースプレート５１２を間に挟んで可動プレート５５２に固定されている。結合プレート５５３は、上面側にＤＭＤ５５１が固定して設けられ、下面側にヒートシンク５５４が固定されている。結合プレート５５３は、可動プレート５５２に固定されることで、可動プレート５５２、ＤＭＤ５５１、及びヒートシンク５５４と共に固定ユニット５１に移動可能に支持されている。
【００４７】
ＤＭＤ５５１は、結合プレート５５３の可動プレート５５２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。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。
【００４８】
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。
【００４９】
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を通った光を変調して投影画像を生成する。
【００５０】
ヒートシンク５５４は、放熱手段の一例であり、少なくとも一部分がＤＭＤ５５１に当接するように設けられている。ヒートシンク５５４は、移動可能に支持される結合プレート５５３にＤＭＤ５５１と共に設けられることで、ＤＭＤ５５１に当接して効率的に冷却することが可能になっている。このような構成により、本実施形態に係るプロジェクタ１では、ヒートシンク５５４がＤＭＤ５５１の温度上昇を抑制し、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ている。
【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を例示する分解斜視図である。
【００５２】
図８に示されるように、固定ユニット５１は、トッププレート５１１、ベースプレート５１２を有する。
【００５３】
トッププレート５１１及びベースプレート５１２は、平板状部材から形成され、それぞれ可動ユニット５５のＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔５１３，５１４が設けられている。また、トッププレート５１１及びベースプレート５１２は、複数の支柱５１５によって、所定の間隙を介して平行に設けられている。
【００５４】
支柱５１５は、図８に示されるように、上端部がトッププレート５１１に形成されている支柱孔５１６に圧入され、雄ねじ溝が形成されている下端部がベースプレート５１２に形成されている支柱孔５１７に挿入される。支柱５１５は、トッププレート５１１とベースプレート５１２との間に一定の間隔を形成し、トッププレート５１１とベースプレート５１２とを平行に支持する。
【００５５】
また、トッププレート５１１及びベースプレート５１２には、支持球体５２１を回転可能に保持する支持孔５２２，５２６がそれぞれ複数形成されている。
【００５６】
トッププレート５１１の支持孔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、支持球体５２１を回転可能に保持し、位置調整ねじ５２４が上から挿入される。ベースプレート５１２の支持孔５２６は、下端側が蓋部材５２７によって塞がれ、支持球体５２１を回転可能に保持する。
【００５７】
トッププレート５１１及びベースプレート５１２の支持孔５２２，５２６に回転可能に保持される支持球体５２１は、それぞれトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられる可動プレート５５２に当接し、可動プレート５５２を移動可能に支持する。
【００５８】
図９は、実施形態における固定ユニット５１による可動プレート５５２の支持構造を説明するための図である。また、図１０は、図９に示されるＡ部分の概略構成を例示する部分拡大図である。
【００５９】
図９及び図１０に示されるように、トッププレート５１１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ている。また、ベースプレート５１２では、下端側が蓋部材５２７によって塞がれている支持孔５２６によって支持球体５２１が回転可能に保持されている。
【００６０】
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、トッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられる可動プレート５５２に当接して支持する。可動プレート５５２は、回転可能に設けられている複数の支持球体５２１により、トッププレート５１１及びベースプレート５１２と平行且つ表面に平行な方向に移動可能に両面から支持される。
【００６１】
また、トッププレート５１１側に設けられている支持球体５２１は、可動プレート５５２とは反対側で当接する位置調整ねじ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Ｚ１方向に変位すると、支持球体５２１の突出量が減り、トッププレート５１１と可動プレート５５２との間隔が小さくなる。また、例えば、位置調整ねじ５２４がＺ２方向に変位すると、支持球体５２１の突出量が増え、トッププレート５１１と可動プレート５５２との間隔が大きくなる。
【００６２】
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、トッププレート５１１と可動プレート５５２との間隔を適宜調整できる。
【００６３】
また、図８に示されるように、トッププレート５１１のベースプレート５１２側の面には、複数の磁石５３０が設けられている。磁石５３０は、トッププレート５１１の中央孔５１３を囲むように４箇所に設けられている。磁石５３０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つの磁石で構成され、それぞれ可動プレート５５２に及ぶ磁界を形成する。
【００６４】
磁石５３０は、それぞれ可動プレート５５２の上面に設けられているコイルとで、可動プレート５５２を移動させる移動手段を構成する。
【００６５】
なお、上記した固定ユニット５１に設けられる支柱５１５、支持球体５２１の数や位置等は、可動プレート５５２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。
【００６６】
（可動ユニット）
図１１は、実施形態における可動ユニット５５を例示する分解斜視図である。
【００６７】
図１１に示されるように、可動ユニット５５は、可動プレート５５２、結合プレート５５３、ヒートシンク５５４、ＤＭＤ基板５５７を有し、固定ユニット５１に移動可能に支持される。
【００６８】
可動プレート５５２は、上記したように、固定ユニット５１のトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられ、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支持される。
【００６９】
図１１に示されるように、可動プレート５５２は、平板状の部材から形成され、ＤＭＤ基板５５７に設けられるＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔５７０を有し、中央孔５７０の周囲４箇所にコイル５８０ａ〜５８０ｄが設けられている。なお、以下の説明では、コイル５８０ａ〜５８０ｄを、単にコイル５８０という場合がある。
【００７０】
コイル５８０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、可動プレート５５２のトッププレート５１１側の面に形成されている凹部に設けられている。コイル５８０は、それぞれトッププレート５１１の磁石５３０とで、可動プレート５５２を移動させる移動手段を構成する。
【００７１】
トッププレート５１１の各磁石５３０と、可動プレート５５２の各コイル５８０とは、可動ユニット５５が固定ユニット５１に支持された状態で、それぞれ対向する位置に設けられている。コイル５８０に電流が流されると、磁石５３０によって形成される磁界により、可動プレート５５２を移動させる駆動力となるローレンツ力が発生する。
【００７２】
可動プレート５５２は、磁石５３０とコイル５８０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、ＸＹ平面において直線的又は回転するように変位する。
【００７３】
各コイル５８０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の移動制御部１２によって制御される。移動制御部１２は、各コイル５８０に流す電流の大きさ及び向きによって、可動プレート５５２の移動（回転）方向、移動量や回転角度等を制御する。
【００７４】
固定ユニット５１によって移動可能に支持される可動プレート５５２の下面側（ベースプレート５１２側）には、図１１に示されるように、結合プレート５５３が固定されている。結合プレート５５３は、平板状部材から形成され、ＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔を有し、周囲に設けられている折り曲げ部分がねじ等によって可動プレート５５２の下面に固定されている。
【００７５】
結合プレート５５３には、上面側にＤＭＤ５５１、下面側にヒートシンク５５４が設けられている。結合プレート５５３は、可動プレート５５２に固定されることで、ＤＭＤ５５１、ヒートシンク５５４と共に、可動プレート５５２に伴って固定ユニット５１に対して移動可能に設けられている。
【００７６】
ＤＭＤ５５１は、ＤＭＤ基板５５７に設けられており、ＤＭＤ基板５５７と共に結合プレート５５３に固定されている。ＤＭＤ基板５５７、結合プレート５５３、ヒートシンク５５４は、図１１に示されるように、固定部材としての段付ねじ５６０及び押圧手段としてのばね５６１によって重ねて固定されている。
【００７７】
図１２は、実施形態における可動ユニット５５のＤＭＤ保持構造について説明する図である。図１２は、可動ユニット５５の側面図であり、可動プレート５５２及び結合プレート５５３は図示が省略されている。
【００７８】
図１２に示されるように、ヒートシンク５５４は、結合プレート５５３に固定された状態で、ＤＭＤ基板５５７に設けられている貫通孔からＤＭＤ５５１の下面に当接する突出部５５４ａを有する。なお、ヒートシンク５５４の突出部５５４ａは、ＤＭＤ基板５５７の下面であって、ＤＭＤ５５１に対応する位置に当接するように設けられてもよい。
【００７９】
また、ＤＭＤ５５１の冷却効果を高めるために、ヒートシンク５５４の突出部５５４ａとＤＭＤ５５１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５５４の突出部５５４ａとＤＭＤ５５１との間の熱伝導性が向上し、ヒートシンク５５４によるＤＭＤ５５１の冷却効果が向上する。
【００８０】
上記したように、保持部材５５５、ＤＭＤ基板５５７、ヒートシンク５５４は、段付きねじ５６０及びばね５６１によって重ねて固定されている。段付きねじ５６０が締められると、ばね５６１がＺ１Ｚ２方向に圧縮され、図１２に示されるＺ１方向の力Ｆ１がばね５６１から生じる。ばね５６１から生じる力Ｆ１により、ヒートシンク５５４はＺ１方向に力Ｆ２でＤＭＤ５５１に押圧されることとなる。
【００８１】
本実施形態では、段付きねじ５６０及びばね５６１は４箇所に設けられており、ヒートシンク５５４にかかる力Ｆ２は、４つのばね５６１に生じる力Ｆ１を合成したものに等しくなる。また、ヒートシンク５５４からの力Ｆ２は、ＤＭＤ５５１が設けられているＤＭＤ基板５５７を保持する保持部材５５５に作用する。この結果、保持部材５５５には、ヒートシンク５５４からの力Ｆ２に相当するＺ２方向の反力Ｆ３が生じ、保持部材５５５と結合プレート５５３との間でＤＭＤ基板５５７を保持できるようになる。
【００８２】
段付きねじ５６０及びばね５６１には、保持部材５５５に生じる力Ｆ３からＺ２方向の力Ｆ４が作用する。ばね５６１は、４箇所に設けられているため、それぞれに作用する力Ｆ４は、保持部材５５５に生じる力Ｆ３の４分の１に相当し、力Ｆ１と釣り合うこととなる。
【００８３】
また、保持部材５５５は、図１２において矢印Ｂで示されるように撓むことが可能な部材で板ばね状に形成されている。保持部材５５５は、ヒートシンク５５４の突出部５５４ａに押圧されて撓み、ヒートシンク５５４をＺ２方向に押し返す力が生じることで、ＤＭＤ５５１とヒートシンク５５４との接触をより強固に保つことができる。
【００８４】
可動ユニット５５は、以上で説明したように、可動プレート５５２と、ＤＭＤ５５１及びヒートシンク５５４を有する結合プレート５５３とが、固定ユニット５１によって移動可能に支持されている。可動ユニット５５の位置は、システムコントロール部１０の移動制御部１２によって制御される。また、可動ユニット５５には、ＤＭＤ５５１に当接するヒートシンク５５４が設けられており、ＤＭＤ５５１の温度上昇に起因する動作不良や故障といった不具合の発生が防止されている。
【００８５】
（画像表示ユニットの動作）
次に、画像表示ユニット５０の動作について説明する。画像表示ユニット５０の可動ユニット５５は、固定ユニット５１によって移動可能に支持され、トッププレート５１１に設けられている磁石５３０と、可動プレート５５２に設けられているコイル５８０との間で生じるローレンツ力を受けて変位する。
【００８６】
図１３は、実施形態における画像表示ユニット５０の上面図であり、磁石５３０及びコイル５８０の配置を示す透過図である。
【００８７】
図１３に示されるように、本実施形態における画像表示ユニット５０では、トッププレート５１１に設けられている磁石５３０ａ〜５３０ｄと、可動プレート５５２に設けられているコイル５８０ａ〜５８０ｄとがそれぞれ対向するように設けられている。
【００８８】
磁石５３０ａとコイル５８０ａとは、駆動力としてＸ１Ｘ２方向に平行な方向に作用するローレンツ力を発生する第１アクチュエータ５９０ａを構成する。磁石５３０ｂとコイル５８０ｂとは、駆動力としてＹ１Ｙ２方向に平行な方向に作用するローレンツ力を発生する第２アクチュエータ５９０ｂを構成する。磁石５３０ｃとコイル５８０ｃとは、駆動力としてＸ１Ｘ２方向に平行な方向に作用するローレンツ力を発生する第３アクチュエータ５９０ｃを構成する。磁石５３０ｄとコイル５８０ｄとは、駆動力としてＹ１Ｙ２方向に平行な方向に作用するローレンツ力を発生する第４アクチュエータ５９０ｄを構成する。
【００８９】
また、第１アクチュエータ５９０ａ及び第３アクチュエータ５９０ｃのアクチュエータ対は、ＤＭＤ５５１を挟んでＹ１Ｙ２方向に対向するように設けられ、可動ユニット５５にＸ１Ｘ２方向に平行な方向に作用する駆動力を発生する。第２アクチュエータ５９０ｂ及び第４アクチュエータ５９０ｄのアクチュエータ対は、ＤＭＤ５５１を挟んでＸ１Ｘ２方向に対向するように設けられ、可動ユニット５５にＹ１Ｙ２方向に平行な方向に作用する駆動力を発生する。
【００９０】
各アクチュエータ５９０ａ〜５９０ｄは、図１３に示されるように、ＤＭＤ５５１を中心とする同一円上において等間隔に配置されている。また、各アクチュエータ５９０ａ〜５９０ｄは、第１アクチュエータ５９０ａと第３アクチュエータ５９０ｃとを結ぶ直線と、第２アクチュエータ５９０ｂと第４アクチュエータ５９０ｄとを結ぶ直線とが直交するように設けられている。本実施形態では、矩形のＤＭＤ５５１の対角線の交点を中心とする同一円上に、各アクチュエータ５９０ａ〜５９０ｄの少なくとも一部が重なるように設けられている。
【００９１】
上記した構成により、各アクチュエータ５９０ａ〜５９０ｄにローレンツ力を発生させて、可動ユニット５５を任意の方向に移動させることが可能になる。また、可動ユニット５５を、ＤＭＤ５５１が中心となるように回転させることが可能になる。
【００９２】
可動ユニット５５をＸ１方向に移動させる場合には、図１４に示すように、第１アクチュエータ５９０ａ及び第３アクチュエータ５９０ｃに、Ｘ１方向のローレンツ力が発生するように各コイル５８０ａ，５８０ｃに電流を流す。可動ユニット５５は、第１アクチュエータ５９０ａ及び第３アクチュエータ５９０ｃで生じるローレンツ力を受けてＸ１方向に変位する。
【００９３】
可動ユニット５５をＸ２方向に移動させる場合には、Ｘ１方向に移動させる場合とは逆向きの電流を各コイル５８０ａ，５８０ｃに流すことで、Ｘ２方向のローレンツ力を生じさせ、可動ユニット５５をＸ２方向に移動させることができる。
【００９４】
可動ユニット５５をＹ１方向に移動させる場合には、図１５に示すように、第２アクチュエータ５９０ｂ及び第４アクチュエータ５９０ｄに、Ｙ１方向のローレンツ力が発生するように各コイル５８０ｂ，５８０ｄに電流を流す。可動ユニット５５は、第２アクチュエータ５９０ｂ及び第４アクチュエータ５９０ｄで生じるローレンツ力を受けてＹ１方向に変位する。
【００９５】
可動ユニット５５をＹ２方向に移動させる場合には、Ｙ１方向に移動させる場合とは逆向きの電流を各コイル５８０ｂ，５８０ｄに流すことで、Ｙ２方向のローレンツ力を生じさせ、可動ユニット５５をＹ２方向に移動させることができる。
【００９６】
可動ユニット５５を回転させる場合には、図１６に示すように、第１アクチュエータ５９０ａにＸ１方向のローレンツ力を発生させ、第２アクチュエータ５９０ｂにＹ２方向のローレンツ力を発生させる。また、第３アクチュエータ５９０ｃにＸ２方向のローレンツ力を発生させ、第４アクチュエータ５９０ｄにＹ１方向のローレンツ力を発生させる。
【００９７】
このようにアクチュエータ５９０ａ〜５９０ｄに、それぞれ異なる方向のローレンツ力が生じるようにコイル５８０ａ〜５８０ｄに電流を流すことで、可動ユニット５５がローレンツ力を受けて図１６において反時計回り方向に回転する。
【００９８】
また、アクチュエータ５９０ａ〜５９０ｄに、それぞれ図１６に示される例とは反対方向のローレンツ力を発生させることで、図１６における時計回り方向に可動ユニット５５を回転させることができる。
【００９９】
上記したように、ＤＭＤ５５１を中心とする円上に等間隔にアクチュエータ５９０ａ〜５９０ｄを配置し、それぞれ異なる方向のローレンツ力を発生させることで、ＤＭＤ５５１を中心として可動ユニット５５を回転させることができる。
【０１００】
本実施形態に係るプロジェクタ１では、可動ユニット５５と共にＤＭＤ５５１を回転させることで、投影画像を縮小させることなく回転させることが可能になる。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、上記したようにＤＭＤ５５１を回転させることで、投影画像を縮小させることなく回転させることが可能になっている。
【０１０１】
移動制御部１２は、例えば操作部７におけるユーザ操作に応じて投影画像を移動又は回転させるように、各アクチュエータ５９０ａ〜５９０ｄを制御してＤＭＤ５５１を変位させる。プロジェクタ１のユーザは、操作部７を操作することで、投影画像の位置や傾き等を調整してスクリーンＳにおける投影位置を最適化できる。
【０１０２】
また、移動制御部１２は、例えば、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をフレームレートに対応する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倍以上にすることができる。
【０１０３】
このように、移動制御部１２が可動ユニット５５と共にＤＭＤ５５１を所定の周期で移動させ、画像制御部１１がＤＭＤ５５１に位置に応じた投影画像を生成させることで、ＤＭＤ５５１の解像度以上の画像を投影することが可能になる。
【０１０４】
なお、上記した本実施形態では、アクチュエータ５９０ａ〜５９０ｄを構成する磁石５３０が固定ユニット５１に設けられ、コイル５８０が可動ユニット５５に設けられているが、これに限られるものではない。例えば、磁石５３０が可動ユニット５５に設けられ、コイル５８０が固定ユニット５１に設けられてもよい。
【０１０５】
以上で説明したように、本実施形態に係るプロジェクタ１によれば、装置構成の大型化を招くことなく、投影画像を平行移動及び回転させることができる。このため、ユーザは投影画像の位置や傾き等の調整を容易に行うことが可能になる。
【０１０６】
以上、実施形態に係る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】
【０１０７】
１  プロジェクタ（画像投影装置）
５１  固定ユニット
５５  可動ユニット
５３０  磁石
５５１  ＤＭＤ（画像生成手段）
５８０  コイル
５９０  アクチュエータ（移動手段）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０８】
【特許文献１】特開２００５−１８８５５５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２２４８５号公報
【図１】
2017026803.tif 000003
【図２】
2017026803.tif 000004
【図３】
2017026803.tif 000005
【図４】
2017026803.tif 000006
【図５】
2017026803.tif 000007
【図６】
2017026803.tif 000008
【図７】
2017026803.tif 000009
【図８】
2017026803.tif 000010
【図９】
2017026803.tif 000011
【図１０】
2017026803.tif 000012
【図１１】
2017026803.tif 000013
【図１２】
2017026803.tif 000014
【図１３】
2017026803.tif 000015
【図１４】
2017026803.tif 000016
【図１５】
2017026803.tif 000017
【図１６】
2017026803.tif 000018