JP2017146536A - 画像表示装置及び画像投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示画像を高解像度化すると共に、簡易な構成で画像生成部への塵埃の付着を低減可能な画像表示装置を提供すること。【解決手段】光源から照射される光で画像を生成する画像生成部が移動可能に設けられている画像生成ユニットと、前記光源からの光を前記画像生成部に導く照明光学系ユニットと、前記画像生成ユニットと前記照明光学系ユニットとの間隙に積層されている複数のシートと、を有する画像表示装置。【選択図】図１６

Description

本発明は、画像表示装置及び画像投影装置に関する。

例えば入力画像データに基づいて表示素子が投影画像を生成し、生成された投影画像をスクリーン等に拡大して投影する画像投影装置が知られている。

このような画像投影装置において、表示素子の複数の画素から発せられる光線に対して、画素ずらし手段により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投影する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、表示素子への塵埃の付着を低減して画像品質を維持できるように、表示素子への塵埃の付着を防ぐ保護ガラスと、保護ガラス周辺に空気流を形成して塵埃を保護ガラスから遠ざける可動部材とを含む構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。

ここで、上記した特許文献１と同様の構成で画素ずらしを行って投影画像を高解像度化し、さらに表示素子への塵埃の付着を低減するために、特許文献２と同様に振動する保護ガラスや可動部材を有する構成を考える。このような構成では、画素ずらしを行うためのアクチュエータに加えて、保護ガラスや可動部材を作動させるためのアクチュエータが必要となり、構成が複雑化してコストが増大する可能性がある。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、表示画像を高解像度化すると共に、簡易な構成で画像生成部への塵埃の付着を低減可能な画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る画像表示装置によれば、光源から照射される光で画像を生成する画像生成部が移動可能に設けられている画像生成ユニットと、前記光源からの光を前記画像生成部に導く照明光学系ユニットと、前記画像生成ユニットと前記照明光学系ユニットとの間隙に積層されている複数のシートと、を有する。

本発明の実施形態によれば、表示画像を高解像度化すると共に、簡易な構成で画像生成部への塵埃の付着を低減可能な画像表示装置が提供される。

実施形態における画像投影装置を例示する図である。 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。 実施形態における光学エンジンの斜視図である。 実施形態における光学エンジンの内部構成を例示する概略図である。 実施形態における光学エンジンの内部構成を例示する概略図である。 実施形態における画像生成ユニットの斜視図である。 実施形態における画像生成ユニットの分解斜視図である。 実施形態における駆動力生成部の分解斜視図である。 実施形態における固定ユニットの分解斜視図である。 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。 実施形態におけるトッププレートの底面図である。 実施形態における可動ユニットの分解斜視図である。 実施形態における可動プレートの上面図である。 実施形態におけるＤＭＤ基板の底面図である。 実施形態における可動ユニットの側面図である。 実施形態における防塵シートを例示する分解斜視図である。 実施形態における防塵シートを例示する分解斜視図である。 実施形態における照明光学系ユニットと画像生成ユニットとの間の構成を例示する断面概略図である。

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。

＜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。

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。

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、Ｚ１Ｚ２方向において、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。

図２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。

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。

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。

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。

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。

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。

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の各部の機能は、例えば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。

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。

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。

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。

光学エンジン１５は、光源３０、投影光学系ユニット６０、画像表示装置としての照明光学系ユニット４０及び画像生成ユニット５０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。

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。

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。

画像生成ユニット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。

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。

＜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。

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、画像生成ユニット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。

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、照明光学系ユニット４０の上部に設けられ、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。

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。

図４及び図５は、実施形態における画像エンジンの内部構成を例示する概略図である。

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、平面ミラー４０５、凹面ミラー４０６を有する。

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。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。カラーホイール４０１、平面ミラー４０５、及び凹面ミラー４０６等は、基台４０３に支持されている。基台４０３は、プロジェクタ１の筐体内部に固定されている。

なお、照明光学系ユニット４０には、例えば、カラーホイール４０１と平面ミラー４０５との間に、ライトトンネルやリレーレンズ等が設けられてもよい。

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。

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。

投影レンズ６０１は、複数のレンズを有し、画像生成ユニット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。

＜画像生成ユニット＞
図６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。また、図７は、実施形態における画像生成ユニット５０の分解斜視図である。

図６及び図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。

固定ユニット５１は、トッププレート５１１、ベースプレート５１２、サブプレート５１３（図６には不図示）を有する。トッププレート５１１及びベースプレート５１２は、所定の間隙を介して平行に設けられている。サブプレート５１３は、トッププレート５１１の上面に設けられている。固定ユニット５１は、上記した構成を有し、トッププレート５１１が照明光学系ユニット４０の基台４０３の下面に固定される。

可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１、第１可動板としてのＤＭＤ基板５５２、第２可動板としての可動プレート５５３（図６には不図示）、連結支持部材としてのヒートシンク５５４、カバー部材５５５、防塵部材としての防塵クッション５５６（図６には不図示）を有し、固定ユニット５１に移動可能に支持されている。

ＤＭＤ５５１は、ＤＭＤ基板５５２の上面（トッププレート５１１とは反対側の面）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。

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。

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。

ＤＭＤ基板５５２は、図７に示されるヒートシンク５５４の支柱５６１に支持され、上面にＤＭＤ５５１が設けられる。ＤＭＤ基板５５２は、ヒートシンク５５４と共に移動可能に設けられている。

可動プレート５５３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との間で移動可能に支持され、表面に平行な方向に移動可能に設けられている。また、可動プレート５５３の下面側には、図７に示される連結柱５６２によりヒートシンク５５４が連結される。

可動プレート５５３が変位すると、可動プレート５５３に連結されているヒートシンク５５４、ヒートシンク５５４に支持されているＤＭＤ基板５５２、及びＤＭＤ基板５５２に設けられているＤＭＤ５５１も可動プレート５５３と共に変位する。

ヒートシンク５５４は、図７に示されるように、ＤＭＤ５５１に対向する位置に放熱部５６３を有する。放熱部５６３は、上面がＤＭＤ５５１の下面に当接し、ＤＭＤ５５１を冷却する。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、可動プレート５５３に連結されてＤＭＤ基板５５２と共に移動可能に設けられている。ヒートシンク５５４は、ＤＭＤ基板５５２と共に移動可能に設けられることで、放熱部が常時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。

図８は、実施形態における駆動力生成部の分解斜視図である。本実施形態における画像生成ユニット５０では、トッププレート５１１、ベースプレート５１２、及び可動プレート５５３を含む駆動力生成部において、可動ユニット５５を移動させる駆動力が生成される。

以下、図８を適宜参照しながら、画像生成ユニット５０の固定ユニット５１及び可動ユニット５５の各構成について説明する。

（固定ユニット）
図９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。

図９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、及びサブプレート５１３を有する。

トッププレート５１１及びベースプレート５１２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。トッププレート５１１とベースプレート５１２とは、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。サブプレート５１３は、Ｌ字状に形成された平板状部材であり、図９には不図示のねじによりトッププレート５１１の上面に固定される。トッププレート５１１及びベースプレート５１２は、それぞれ可動ユニット５５のＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔５１４，５１９が設けられている。

支柱５１５は、図９に示されるように、上端部がトッププレート５１１の支柱孔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の支柱孔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。

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。

図８及び図９に示されるように、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、図８に示されるように位置調整ねじ５２４がスプリング５２５を介して挿入される。ベースプレート５１２の支持孔５２６には、蓋部材５２７の保持部５２８が下端側から挿入される。蓋部材５２７の保持部５２８は、円筒状に形成されて支持球体５２１を回転可能に保持する。

トッププレート５１１及びベースプレート５１２の支持孔５２２，５２６において回転可能に保持される支持球体５２１は、それぞれ可動プレート５５３に当接し、可動プレート５５３を移動可能に支持する。

図１０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５５３の支持構造を説明するための図である。

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る。また、ベースプレート５１２では、支持孔５２６に挿入される蓋部材５２７の保持部５２８によって支持球体５２１が回転可能に保持される。

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５５３に当接する。可動プレート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、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。

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、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の突出量が減少し、トッププレート５１１と可動プレート５５３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の突出量が増加し、トッププレート５１１と可動プレート５５３との間隔が大きくなる。

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５５３との間隔を適宜調整できる。

図１１は、実施形態におけるトッププレート５１１の底面図である。図１１に示されるように、トッププレート５１１の下面（ベースプレート５１２側の面）には、駆動用磁石５３１ａ，５３１ｂ，５３１ｃ，５３１ｄ（以下では、単に「駆動用磁石５３１」という場合がある）が設けられている。

駆動用磁石５３１は、トッププレート５１１の中央孔５１４を囲むように４箇所に設けられている。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つの磁石で構成され、それぞれトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に支持される可動プレート５５３に及ぶ磁界を形成する。

駆動用磁石５３１は、図８に示されるように、それぞれ可動プレート５５３の上面に設けられている駆動コイル５８１ａ，５８１ｂ，５８１ｃ，５８１ｄ（以下では、単に「駆動コイル５８１」という場合がある）に対向して設けられている。駆動用磁石５３１及び駆動コイル５８１は、可動プレート５５３を移動させる駆動部を構成する。

また、図８及び図９に示されるように、サブプレート５１３の上面（トッププレート５１１とは反対側の面）には、位置検出用磁石５４１が複数箇所に設けられている。位置検出用磁石５４１は、ＤＭＤ基板５５２の下面（トッププレート５１１側の面）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。

位置検出用磁石５４１をサブプレート５１３に設けることで、位置検出用磁石５４１の位置調整とトッププレート５１１に設けられている駆動用磁石５３１の位置調整とをそれぞれ独立して行うことが可能になる。なお、サブプレート５１３を設けずに位置検出用磁石５４１をトッププレート５１１の上面に設けてもよい。

また、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、本実施形態に例示される構成に限られるものではない。

（可動ユニット）
図１２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。なお、図１２では、カバー部材５５５及び防塵クッション５５６の図示が省略されている。

図１２に示されるように、可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１、ＤＭＤ基板５５２、可動プレート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る。

可動プレート５５３は、図８に示されるように、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、上記したように複数の支持球体５２１により表面に平行な方向に移動可能に支持される。

図１３は、実施形態における可動プレート５５３の上面図である。

可動プレート５５３は、平板状の部材から形成され、ＤＭＤ基板５５２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の周囲に駆動コイル５８１ａ，５８１ｂ，５８１ｃ，５８１ｄが設けられている。

駆動コイル５８１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５５３の上面（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カバーで覆われている。駆動コイル５８１は、図８に示されるように、それぞれトッププレート５１１に設けられている駆動用磁石５３１に対向して配置されている。駆動コイル５８１は、駆動用磁石５３１と共に、可動プレート５５３を移動させる駆動部を構成する。

このような構成において、駆動コイル５８１に電流が流されると、駆動用磁石５３１によって形成される磁界により、可動プレート５５３を移動させる駆動力となるローレンツ力が発生する。

可動プレート５５３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、ＸＹ平面において直線的又は回転するように変位する。

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、可動プレート５５３の移動（回転）方向、移動量や回転角度等を制御する。

本実施形態では、第１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、Ｘ１Ｘ２方向に対向して設けられている。駆動コイル５８１ａ及び駆動コイル５８１ｄに電流が流されると、図１３に示されるようにＸ１方向又はＸ２方向のローレンツ力が発生する。可動プレート５５３は、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。

また、本実施形態では、第２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方向に並んで設けられ、駆動用磁石５３１ｂ及び駆動用磁石５３１ｃは、駆動用磁石５３１ａ及び駆動用磁石５３１ｄ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５８１ｂ及び駆動コイル５８１ｃに電流が流されると、図１３に示されるようにＹ１方向又はＹ２方向のローレンツ力が発生する。

可動プレート５５３は、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とにおいて発生するローレンツ力により、Ｙ１方向又はＹ２方向に移動する。また、可動プレート５５３は、駆動コイル５８１ｂ及び駆動用磁石５３１ｃと、駆動コイル５８１ｃ及び駆動用磁石５３１ｃ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。

例えば、駆動コイル５８１ｂ及び駆動用磁石５３１ｂにおいてＹ１方向のローレンツ力が発生し、駆動コイル５８１ｃ及び駆動用磁石５３１ｃにおいてＹ２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、可動プレート５５３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、駆動コイル５８１ｂ及び駆動用磁石５３１ｂにおいてＹ２方向のローレンツ力が発生し、駆動コイル５８１ｃ及び駆動用磁石５３１ｃにおいてＹ１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、可動プレート５５３は、上面視で反時計回り方向に回転するように変位する。

また、図１３に示されるように、可動プレート５５３には、固定ユニット５１の支柱５１５に対応する位置に、可動範囲制限孔５７１が設けられている。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可動プレート５５３が大きく変位した時に支柱５１５に接触することで、可動プレート５５３の可動範囲を制限する。

可動範囲制限孔５７１の数、位置及び形状等は、本実施形態に例示される構成に限られない。例えば、可動範囲制限孔５７１は一つであってもよく、複数であってもよい。また、可動範囲制限孔５７１の形状は、例えば長方形や円形等、本実施形態とは異なる形状であってもよい。

図１４は、実施形態におけるＤＭＤ基板５５２の底面図である。

図１４に示されるように、ＤＭＤ基板５５２の下面（トッププレート５１１側の面）には、サブプレート５１３に設けられている位置検出用磁石５４１に対向する位置に、ホール素子５４２が設けられている。

ホール素子５４２は、磁気センサの一例であり、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、ＤＭＤ５５１の位置を検出する。

ここで、本実施形態では、磁性材料で形成されているトッププレート５１１及びベースプレート５１２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を含む駆動部と磁気回路を構成する。

このような構成により、駆動部において生じる磁束は、トッププレート５１１及びベースプレート５１２に集中し、トッププレート５１１とベースプレート５１２との間から外部への漏出が抑えられる。

したがって、トッププレート５１１の上面側のＤＭＤ基板５５２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。このため、ホール素子５４２が、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。

上記したように、駆動制御部１２は、駆動部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の位置を精度よく検出することが可能である。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。

なお、駆動部としての駆動用磁石５３１及び駆動コイル５８１の数、位置等は、可動プレート５５３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。

例えば、駆動用磁石５３１をベースプレート５１２に設け、駆動コイル５８１を可動プレート５５３のベースプレート５１２側の面に設けてもよい。また、駆動用磁石５３１を可動プレート５５３に設け、駆動コイル５８１をトッププレート５１１又はベースプレート５１２に設けてもよい。また、位置検出用磁石５４１をＤＭＤ基板５５２に設け、ホール素子５４２をサブプレート５１３の上面に設けてもよい。さらに、駆動用磁石５３１及び駆動コイル５１８を含む駆動部をベースプレート５１２とヒートシンク５５４との間に設け、位置検出用磁石５４１及びホール素子５４２を含む位置検出部をトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けてもよい。

ただし、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は固定ユニット５１（トッププレート５１１、ベースプレート５１２、又はサブプレート５１３）に設けることが好ましい。

また、トッププレート５１１及びベースプレート５１２は、駆動部から位置検出部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、トッププレート５１１及びベースプレート５１２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。また、サブプレート５１３の少なくとも一部を磁性材料で形成してヨーク板として機能させてもよい。また、トッププレート５１１の少なくとも一部を磁性材料で形成してヨーク板として機能させ、駆動部から位置検出部への磁束の漏れを防ぐことが可能であれば、ベースプレート５１２を非磁性材料で形成してもよい。

図１５は、実施形態における可動ユニット５５の側面図である。なお、図１５では、カバー部材５５５及び防塵クッション５５６の図示が省略されている。

図１５に示されるように、ヒートシンク５５４は、上端面がＤＭＤ５５１に当接して放熱する柱状の放熱部５６３、ＤＭＤ基板５５２を支持する支柱５６１、可動プレート５５３に連結する連結柱５６２を有する。

ＤＭＤ基板５５２には、図１４に示されるように、ＤＭＤ５５１が実装される部分に放熱孔５６５が設けられている。ヒートシンク５５４の放熱部５６３は、トッププレート５１１及びベースプレート５１２の中央孔５１４，５１９（図９）、可動プレート５５３の中央孔５７０（図１３）、及びＤＭＤ基板５５２の放熱孔５６５（図１４）に挿通されてＤＭＤ５５１の底面に当接する。ヒートシンク５５４の放熱部５６３は、ＤＭＤ５５１の底面に当接して放熱することで、ＤＭＤ５５１を冷却して不具合の発生を抑制する。

なお、ＤＭＤ５５１の冷却効果を高めるために、ヒートシンク５５４の放熱部５６３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の放熱部５６３とＤＭＤ５５１との間の熱伝導性が向上し、ＤＭＤ５５１の冷却効果が向上する。

支柱５６１は、ヒートシンク５５４上面の周縁４箇所に設けられ、それぞれヒートシンク５５４上面からＺ１方向に突出するように形成されている。ＤＭＤ基板５５２には、図１２及び図１４に示されるように、ヒートシンク５５４の支柱５６１に対応する位置に、ねじ孔５６６が形成されている。ＤＭＤ基板５５２は、図７に示されるように、ねじ孔５６６に挿入されるねじ５５７によって、カバー部材５５５と共に支柱５６１の上端に固定される。

連結柱５６２は、ヒートシンク５５４上面の放熱部５６３の周囲４箇所に設けられ、それぞれヒートシンク５５４上面からＺ１方向に突出するように形成されている。連結柱５６２は、図７に示されるように、ねじ５５８によって可動プレート５５３が上端に固定される。連結柱５６２により、ヒートシンク５５４は可動プレート５５３に連結される。

支柱５６１及び連結柱５６２は、Ｚ１Ｚ２方向における高さが異なり、ＤＭＤ基板５５２と可動プレート５５３との間に所定の間隔を形成する。

ここで、ヒートシンク５５４の放熱部５６３は、ＤＭＤ基板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の底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の放熱部５６３に押圧されることで、ＤＭＤ基板５５２に反りが生じる可能性がある。ＤＭＤ基板５５２に生じた反りの影響が可動プレート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。

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、ＤＭＤ基板５５２はヒートシンク５５４の支柱５６１により支持され、可動プレート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、ＤＭＤ基板５５２と可動プレート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ＤＭＤ基板５５２に反りが生じた場合であっても、ＤＭＤ基板５５２の反りが可動プレート５５３に与える影響が低減される。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

＜防塵シート＞
本実施形態では、塵埃が照明光学系ユニット４０と画像生成ユニット５０との間から進入してＤＭＤ５５１に付着し、投影画像の品質が低下するのを防ぐために、複数の防塵シートが設けられている。

図１６及び図１７は、照明光学系ユニット４０と画像生成ユニット５０との間に設けられている複数の防塵シートの構成を例示する分解斜視図である。

図１６に示されるように、画像生成ユニット５０は、３本のねじ５５９によって固定ユニット５１のトッププレート５１１が照明光学系ユニット４０の基台４０３の下面側に固定される。照明光学系ユニット４０の基台４０３の下面と、画像生成ユニット５０においてＤＭＤ基板５５２を覆うカバー部材５５５との間隙は、複数の防塵シートにより塞がれて塵埃の進入が低減されている。

本実施形態では、図１６及び図１７に示されるように、照明光学系ユニット４０と画像生成ユニット５０との間隙に、第１防塵シート７０１ａ、第２防塵シート７０１ｂ、及び第３防塵シート７０１ｃ（以下では、単に「防塵シート７０１」という場合がある）が重ねて設けられている。

第１防塵シート７０１ａ、第２防塵シート７０１ｂ、及び第３防塵シート７０１ｃは、図１７に示されるように、それぞれＤＭＤ５５１に対応する部分に中央孔７１１ａ，７１１ｂ，７１１ｃ（以下では、単に「中央孔７１１」という場合がある）が設けられている。

３枚の防塵シート７０１は、照明光学系ユニット４０の基台４０３と画像生成ユニット５０のカバー部材５５５との間に積層され、照明光学系ユニット４０と画像生成ユニット５０との間隙を塞ぐことで、塵埃の進入及びＤＭＤ５５１への付着を低減する。

また、画像生成ユニット５０は、図１６及び図１７に示されるように、カバー部材５５５、防塵クッション５５６を有する。

カバー部材５５５は、図１７に示されるように、照明光学系ユニット４０側に突出する突出部５９０を有し、ＤＭＤ基板５５２と共にヒートシンク５５４の支柱５６１に固定される。カバー部材５５５の突出部５９０には、ＤＭＤ５５１に対応する部分に中央孔５９１が設けられている。

防塵クッション５５６は、ＤＭＤ５５１の周囲を囲い、カバー部材５５５とＤＭＤ基板５５２との間を塞ぎ、カバー部材５５５とＤＭＤ基板５５２との間からの塵埃の進入及びＤＭＤ５５１への付着を低減する。

図１６に示されるように、照明光学系ユニット４０の基台４０３には、ＤＭＤ５５１に対応する部分に中央孔４０４が形成されている。光源３０から照射された光は、平面ミラー４０５及び凹面ミラー４０６に反射され、基台４０３の中央孔４０４を通ってＤＭＤ５５１の表面に入射する。また、ＤＭＤ５５１によって生成された投影画像は、基台４０３の中央孔４０４を通って投影光学系ユニット６０に入射する。

図１８は、実施形態における照明光学系ユニット４０と画像生成ユニット５０との間の構成を例示する断面概略図である。

図１８に示されるように、３枚の防塵シート７０１は、それぞれの中央孔７１１にカバー部材５５５の突出部５９０が挿通され、照明光学系ユニット４０の基台４０３と画像生成ユニット５０のカバー部材５５５との間隙に積層されている。照明光学系ユニット４０の基台４０３と画像生成ユニット５０のカバー部材５５５との間隙は、積層された３枚の防塵シート７０１によって塞がれている。

ＤＭＤ基板５５２及びカバー部材５５５を含む可動ユニット５５が移動すると、３枚の防塵シート７０１は、互いに擦れ合うように摺動することで、可動ユニット５５の動きを妨げることがない。

このように、複数の防塵シート７０１を積層させて照明光学系ユニット４０と画像生成ユニット５０との間隙を塞ぐことで、画像生成ユニット５０における可動ユニット５５の動作を妨げることなく、塵埃のＤＭＤ５５１への付着を低減することが可能になる。

また、図１８に示されるように、カバー部材５５５とＤＭＤ基板５５２との間隙は、防塵クッション５５６によって塞がれている。したがって、カバー部材５５５とＤＭＤ基板５５２との間隙からの塵埃の進入及びＤＭＤ５５１への付着も低減されている。

また、本実施形態では、防塵シート７０１が、例えばステンレス等の導電性材料で形成されている。また、カバー部材５５５、防塵クッション５５６、及び基台４０３は、例えばアルミニウムやマグネシウム合金等の導電性材料で形成されている。このような構成により、例えばＤＭＤ５５１やＤＭＤ基板５５２において発生した電気的ノイズを、防塵クッション５５６、カバー部材５５５、及び防塵シート７０１を通じて基台４０３に逃がし、外部へのノイズ漏洩を低減することが可能になっている。

また、本実施形態では、カバー部材５５５、防塵シート７０１、及び基台４０３が、それぞれ黒化処理されている。光源３０から照射された光や、ＤＭＤ５５１によって生成された投影画像の光路の周辺に設けられている部材が黒化処理されることで、光の乱反射による光の漏れやコントラストの低下等が抑制されている。

なお、本実施形態では、３枚の防塵シート７０１で照明光学系ユニット４０と画像生成ユニット５０との間隙を塞ぐように構成しているが、防塵シート７０１の枚数はこれに限られない。例えば、２枚又は４枚以上の防塵シート７０１を積層させて照明光学系ユニット４０と画像生成ユニット５０との間隙を塞ぐように構成してもよい。

また、照明光学系ユニット４０と画像生成ユニット５０との間隙を塞ぐことが可能であれば、複数の防塵シート７０１の形状は互いに異なってもよく、例えば外形や中央孔の形状、厚さ等が異なってもよい。

また、最も照明光学系ユニット４０側に設けられる防塵シート７０１（本実施形態では第１防塵シート７０１ａ）は、照明光学系ユニット４０の基台４０３に固定されてもよい。また、最も画像生成ユニット５０側に設けられる防塵シート７０１（本実施形態では第３防塵シート７０１ｃ）は、画像生成ユニット５０のカバー部材５５５に固定されてもよい。このような構成であっても、防塵シート７０１が、互いに摺動して可動ユニット５５の動作を妨げることなく、照明光学系ユニット４０と画像生成ユニット５０との間隙を塞いで塵埃の進入を低減できる。

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では、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投影画像を高解像度化することが可能になっている。また、積層されている複数の防塵シート７０１によって、照明光学系ユニット４０と画像生成ユニット５０との間隙が、ＤＭＤ５５１を含む可動ユニット５５の動作を妨げることなく塞がれている。このような構成により、照明光学系ユニット４０と画像生成ユニット５０との間隙から進入した塵埃のＤＭＤ５５１への付着が低減されている。したがって、本実施形態に係るプロジェクタ１では、塵埃がＤＭＤ５５１に付着したことによる画像の乱れといった画質低下が抑えられる。

以上、実施形態に係る画像表示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。

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
５１ 固定ユニット
５５ 可動ユニット
６０ 投影光学系ユニット
５１１ トッププレート
５１２ ベースプレート
５１３ サブプレート
５３１ 駆動用磁石
５８１ 駆動コイル
５５１ ＤＭＤ（画像生成部）
５５２ ＤＭＤ基板（第１可動板）
５５３ 可動プレート（第２可動板）
５５４ ヒートシンク（連結支持部材）
５５５ カバー部材
５５６ 防塵クッション（防塵部材）
７０１ａ 第１防塵シート（シート）
７０１ｂ 第２防塵シート（シート）
７０１ｃ 第３防塵シート（シート）
５６３ 放熱部
５９５ 連結支持部材

特開２００４−１８００１１号公報 特開２００６−２０３７７６号公報

Claims (8)

1. 光源から照射される光で画像を生成する画像生成部が移動可能に設けられている画像生成ユニットと、
   前記光源からの光を前記画像生成部に導く照明光学系ユニットと、
   前記画像生成ユニットと前記照明光学系ユニットとの間隙に積層されている複数のシートと、を有する
   ことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記画像生成ユニットは、
   前記照明光学系ユニットに固定される固定ユニットと、
   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、を有し、
   前記可動ユニットは、
   前記固定ユニットの前記照明光学系ユニット側に設けられ、前記画像生成部を有する第１可動板と、
   前記第１可動板の表面を覆う板状のカバー部材と、
   前記画像生成部の周囲を囲って前記第１可動板と前記カバー部材との間を塞ぐ防塵部材と、を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記複数のシート、前記カバー部材、及び前記防塵部材は、導電性材料で形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記複数のシート及び前記カバー部材は、黒化処理されている
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の画像表示装置。
5. 前記可動ユニットは、
   前記固定ユニットに移動可能に支持されている第２可動板と、
   前記第２可動板に連結されて前記第１可動板を支持する連結支持部材と、を有する
   ことを特徴とする請求項２から４の何れか一項に記載の画像表示装置。
6. 前記連結支持部材は、前記画像生成部に当接して前記画像生成部の熱を放熱する放熱部を有する
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
7. 前記可動ユニットと前記固定ユニットとの間に対向配置されている駆動用磁石及び駆動コイルを含み、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、
   前記駆動部を制御する駆動制御部と、
   前記可動ユニットの位置に応じた画像信号を生成して前記画像生成部に送信する画像制御部と、を有し、
   前記画像生成部は、光源から照射された光を前記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２から６の何れか一項に記載の画像表示装置。
8. 請求項１から７の何れか一項に記載の画像表示装置と、
   前記画像表示装置により生成された画像を投影する投影光学系ユニットと、を有する
   ことを特徴とする画像投影装置。

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