JP2017161800A - Image generation device and image projection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像生成装置及び画像投影装置に関する。 The present invention relates to an image generation device and an image projection device.
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。 For example, an image projection apparatus that projects an image generated based on image data input from a PC or the like onto a screen or the like has been put into practical use.
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)。 In such an image projection apparatus, for example, an image with a higher resolution than the resolution of the display element is displayed by shifting the pixel by shifting the optical axis with respect to light rays emitted from a plurality of pixels of the display element. A method is known (see, for example, Patent Document 1).
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。
When an optical member such as a parallel plate is displaced as disclosed in
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。 However, in the configuration using the magnetic actuator as the pixel shifting means and the magnetic sensor as the position detecting means as described above, the position detection accuracy may be lowered due to the influence of the magnetic field from the magnetic actuator. .
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。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an image generation apparatus capable of detecting the position of an image generation unit with high accuracy and increasing the resolution of an image.
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。 According to the image generating apparatus of one aspect of the present invention, the first fixed plate, the second fixed plate, and the third fixed plate are stacked with a space therebetween, and are movable to the fixed unit. A movable unit that is supported; a position detection unit that detects a position of the movable unit with respect to the fixed unit; and a drive unit that moves the movable unit relative to the fixed unit. A first movable plate provided between the first fixed plate and the second fixed plate, and a second movable supported so as to be movable between the second fixed plate and the third fixed plate. A plate and an image generation unit that is provided on the first movable plate and generates an image, and the position detection unit is provided between the first fixed plate and the second fixed plate. A magnetic sensor, and the drive unit is fixed to the second fixed portion. And the third fixed plate, and each of the first fixed plate, the second fixed plate, and the third fixed plate is made of a magnetic material. .
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。 According to the embodiment of the present invention, there is provided an image generation apparatus capable of detecting the position of an image generation unit with high accuracy and increasing the resolution of an image.
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。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.
<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。
<Configuration of image projector>
FIG. 1 is a diagram illustrating a
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。
The
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。
In the drawings shown below, the X1X2 direction is the width direction of the
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。
FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of the
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。
As shown in FIG. 3, the
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。
The
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。
The main switch SW5 is used for ON / OFF operation of the
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。
The operation unit 7 is a button or the like for receiving various operations by the user, and is provided on the upper surface of the
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。
The external I /
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The illumination
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。
The
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。
The projection
<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。
<Configuration of optical engine>
Next, the configuration of each part of the
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。
FIG. 4 is a diagram illustrating a state where the
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。
FIG. 5 is a perspective view illustrating the
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。
The
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。
The
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。
FIG. 6 is a schematic view illustrating the internal configuration of the
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。
As shown in FIG. 6, the illumination
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The projection
[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。
[Image generation unit]
FIG. 7 is a perspective view of the
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。
As shown in FIG. 7, the
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。
The fixed
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。
The
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。
The
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。
For example, when the micromirror is “ON”, the tilt angle is controlled so that the light from the
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。
As described above, the
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。
The first
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。
The
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。
In the following description, in the Y1Y2 direction, the first fixed
(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。
(Fixed unit)
FIG. 8 is an exploded perspective view of the fixed
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。
As shown in FIG. 8, the fixing
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。
The
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。
The first fixed
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。
A plurality of
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。
The second fixed
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。
The
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。
A cylindrical holding
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。
The drive magnet 531 is composed of two rectangular parallelepiped permanent magnets arranged so that the longitudinal directions thereof are parallel to each other, and is a second movable plate provided between the second fixed
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。
The
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。
The plurality of
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。
FIG. 9 is a view for explaining a support structure of the second
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。
As shown in FIG. 9, in the second fixed
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。
Each
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。
Further, the amount of protrusion of the
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。
Thus, by changing the protruding amount of the
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。
Note that the numbers and positions of the
(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。
(Movable unit)
FIG. 10 is an exploded perspective view of the
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。
As shown in FIG. 10, the
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。
The first
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。
The
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。
The
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。
The
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。
Here, the detection result of the
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。
For example, when the temperature detected by the
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。
As described above, by keeping the ambient environmental temperature within a predetermined range, the output of the
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。
The second
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。
The movable
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。
The drive coil 581 and the drive magnet 531 provided on the lower surface of the second fixed
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。
The
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。
A plurality of
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。
The connecting
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。
The
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。
Here, the
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。
However, in the
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。
Therefore, the
(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。
(Drive part)
The drive unit in the present embodiment is a magnetic actuator including a drive magnet 531 provided on the second fixed
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。
As shown in FIG. 8, the driving
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。
The drive coils 581 provided on the second
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。
The driving magnet 531 of the second fixed
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。
The
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。
In the present embodiment, as the first drive unit, a
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。
The
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。
For example, when a Lorentz force in the Z1 direction is generated in the
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。
In the present embodiment, a
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。
The magnitude and direction of the current flowing through each drive coil 581 is controlled by the
(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。
(Position detector)
FIG. 11 is an exploded perspective view illustrating a configuration including a position detection unit in the embodiment.
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。
The position detection unit in the present embodiment includes a
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。
The
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。
Here, in the present embodiment, the first fixed
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。 In this way, a magnetic circuit including a position detection unit and a magnetic circuit including a drive unit are formed, respectively, and the position detection unit and the drive unit generate position detection and driving force without being affected by the magnetic field formed with each other. Is possible.
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。
For example, the magnetic flux generated in the drive magnet 531 provided in the second fixed
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。
Therefore, the
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。
With the above-described configuration, the
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。
As described above, the
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。
In the present embodiment, a
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。
Note that the configurations of the drive unit and the position detection unit described above are not limited to the configurations illustrated in the present embodiment. The number, position, and the like of the drive magnet 531 and the drive coil 581 provided as the drive unit may be different from the present embodiment as long as the
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。
For example, the
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。
Even in such a configuration, the first fixed
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。
In addition, since the weight of the
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。
Furthermore, the
<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。
<Image projection>
As described above, in the
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。
For example, the
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。
For example, the
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。
In this way, the
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。
Further, in the
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。
As described above, the
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。
In the present embodiment, the first fixed
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。
As described above, the magnetic circuit including the position detecting unit and the magnetic circuit including the driving unit are respectively formed, thereby reducing the influence of the magnetic field between them. Therefore, the
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
1 Projector (image projection device)
DESCRIPTION OF
51
511 First fixed
551 DMD (image generator)
552 First
556
Claims (6)
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。 A fixing unit in which a first fixing plate, a second fixing plate, and a third fixing plate are stacked with a space therebetween;
A movable unit movably supported by the fixed unit;
A position detector for detecting a position of the movable unit with respect to the fixed unit;
A drive unit that moves the movable unit relative to the fixed unit;
The movable unit is
A first movable plate provided between the first fixed plate and the second fixed plate;
A second movable plate supported movably between the second fixed plate and the third fixed plate;
An image generation unit that is provided on the first movable plate and generates an image;
The position detection unit includes a magnetic sensor provided between the first fixed plate and the second fixed plate,
The drive unit includes a magnetic actuator provided between the second fixed plate and the third fixed plate,
At least a part of each of the first fixing plate, the second fixing plate, and the third fixing plate is formed of a magnetic material.
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。 The position detection unit includes a position detection magnet provided to face the magnetic sensor between the first fixed plate and the second fixed plate.
The image generating apparatus according to claim 1, wherein the magnetic actuator includes a driving magnet and a driving coil that are arranged to face each other.
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。 The magnetic sensor is provided on the first movable plate,
The position detecting magnet is provided on the first fixing plate,
The image generation according to claim 2, wherein the drive coil is provided on the second movable plate, and the drive magnet is provided on the second fixed plate or the third fixed plate. apparatus.
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。 A heat dissipating member that dissipates heat generated in the image generation unit;
The heat dissipation member is
A heat radiating portion connected to the second movable plate with the third fixed plate interposed therebetween, and supporting the first movable plate;
4. The heat transfer unit according to claim 1, further comprising: a heat transfer unit that extends from the heat dissipation unit, contacts the image generation unit, and transfers heat of the image generation unit to the heat dissipation unit. The image generating apparatus described.
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。 A drive control unit for controlling the drive unit,
The image generation unit is a digital micromirror device in which a plurality of micromirrors that modulate light emitted from a light source based on an image signal are arranged,
5. The drive unit according to claim 1, wherein the drive unit controls the drive unit so as to move the movable unit by a distance less than an arrangement interval of the plurality of micromirrors at a predetermined period. 6. The image generation apparatus according to item.
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。 An image generation device according to any one of claims 1 to 5,
An image projection apparatus comprising: a projection unit that projects the image generated by the image generation unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016047801A JP2017161800A (en) | 2016-03-11 | 2016-03-11 | Image generation device and image projection device |
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