JP6816485B2 - 画像生成装置、および画像投影装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像生成装置、およ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、画像生成部である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など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として、例えば、画像生成部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画像投影装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

画像投影装置は、画素ずらし手段として、駆動コイルおよび永久磁石を用いている。画像投影装置では、ヒートシンクに配置した駆動コイルを永久磁石と対向配置して、駆動コイルにフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を介して電流を流すことで、画像生成部をずらす際の駆動力を生成している。

ここで、特許文献１に係る画像投影装置では、画像の高解像度化を図るだけでなく、さらに高い駆動性能を有することが希求されている。また、画像投影装置は、より安定して高解像度の投影画像を得るためには、画像生成部をより安定して冷却できることが重要である。

本発明の一態様は、駆動性能をより高く安定して維持することができると共に、画像生成部をより安定して冷却することができる画像生成装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態による画像生成装置は、光を受けて画像を生成する画像生成部が移動可能に設けられる画像生成装置であって、固定板を含む固定部と、前記画像生成部が設けられ、かつ前記固定板に移動可能に支持される可動板と、前記可動板に連結され、前記画像生成部を冷却する拡散放熱部とを含む可動部と、前記拡散放熱部に設けられる駆動コイルと、前記駆動コイルと対向して設けられる駆動用磁石とを含み、前記可動部を前記固定部に対して相対移動させる駆動部と、前記可動部に連結して設けられ、少なくとも前記駆動コイルに電流を流す配線板と、を有し、平面視において、前記可動部の移動に伴って生じる前記配線板の可動領域が、前記駆動コイルおよび前記駆動用磁石のいずれとも重ならない領域である。

本発明の実施形態による画像生成装置は、駆動性能をより高く安定して維持することができると共に、画像生成部をより安定して冷却することができる。

図１は、実施形態による画像投影装置の一例を示す図である。 図２は、実施形態におけるプロジェクタの構成を例示するブロック図である。 図３は、実施形態における光学エンジンの斜視図である。 図４は、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。 図５は、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。 図６は、画像生成ユニットの斜視図である。 図７は、画像生成ユニットの分解斜視図である。 図８は、画像生成ユニットの分解斜視図である。 図９は、画像生成ユニットをトッププレート側から見た平面図である。 図１０は、図９のＡ−Ａ断面図である。 図１１は、図１０のＳ領域の部分拡大図である。 図１２は、駆動用磁石と駆動コイルとの配置関係を示す図である。 図１３は、可動ユニットの構成を示す分解斜視図である。 図１４は、駆動用ＦＰＣの可動領域を示す図である。 図１５は、駆動用コイル、駆動用磁石、および駆動用ＦＰＣの配置関係を示す図である。 図１６は、図１５のＡ−Ａ図である。

以下、発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、実施形態は以下の記述によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下の説明において装置のトッププレート側を上または上方といい、ヒートシンク側を下または下方という場合がある。

＜画像投影装置＞
実施形態による画像投影装置について説明する。なお、本実施形態では、画像投影装置がプロジェクタである場合について説明する。

図１は、実施形態による画像投影装置の一例を示す図である。図１に示すように、プロジェクタ（画像投影装置）１は、出射窓２、外部インターフェース（外部Ｉ／Ｆ）３を有し、投影画像を生成する光学エンジンがプロジェクタ１の内部に設けられている。プロジェクタ１は、例えば、外部Ｉ／Ｆ３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、出射窓２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、Ｘ１−Ｘ２方向はプロジェクタ１の幅方向、Ｙ１−Ｙ２方向はプロジェクタ１の奥行き方向、Ｚ１−Ｚ２方向はプロジェクタ１の高さ方向である。また、以下では、Ｚ１−Ｚ２方向において、プロジェクタ１の出射窓２側を上、出射窓２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に示すように、プロジェクタ１は、外部Ｉ／Ｆ３、電源４、メインスイッチＳＷ５、操作部６、システムコントロール部１０、ファン２０、および光学エンジン２５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、または光学エンジン２５などに給電する。

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が電源コードなど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６は、ユーザによる各種操作を受け付けるボタンなどであり、例えばプロジェクタ１の上面に設けられている。操作部６は、例えば投影画像の大きさ、色調、ピント調整などのユーザによる操作を受け付ける。操作部６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／Ｆ３は、例えばパソコン、デジタルカメラなど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、および駆動制御部１２を有する。システムコントロール部１０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭなどを含む。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／Ｆ３から入力される画像データに基づいて光学エンジン２５の画像生成ユニット（画像生成装置）５０に設けられている画像生成部であ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２５のランプユニットである光源３０を冷却する。

光学エンジン２５は、光源３０、画像表示装置としての照明光学系ユニット４０、画像生成装置としての画像生成ユニット５０、および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。

光源３０は、例えば水銀高圧ランプ、キセノンランプ、ＬＥＤなどであり、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、リレーレンズなどを有し、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部である固定ユニット５１、固定ユニット５１に移動可能に支持される可動部である可動ユニット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、ミラーなどを有し、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＞
次に、光学エンジン２５の各部の構成について具体的に説明する。図３は、実施形態における光学エンジン２５を例示する斜視図である。図３に示すように、光学エンジン２５は、プロジェクタ１の内部に設けられており、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、実施形態による光学エンジン２５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および図５は、光学エンジン２５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および凹面ミラー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、および凹面ミラー４０６などは、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などが設けられてもよい。

画像生成ユニット５０は、ＤＭＤ５５１を有する。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。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。画像生成ユニット５０の具体的な構成については、後述する。

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および曲面ミラー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などに投影する。

［画像生成ユニット］
次に、本実施形態による画像生成ユニット５０について具体的に説明する。図６は、画像生成ユニット５０の斜視図であり、図７および図８は、画像生成ユニット５０の分解斜視図である。

図６〜図８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、駆動部５６、および検出部５７を有する。以下、それぞれの構成について説明する。

（固定ユニット）
固定ユニット５１は、第１固定板であるトッププレート５１１と、第２固定板である中間プレート５１２と、第３固定板であるベースプレート５１３と、制御板５１４と、第４固定板であるサブプレート５１５と、カバー部材としてのＤＭＤマスク５１６とを有する。固定ユニット５１は、トッププレート５１１が照明光学系ユニット４０（図４参照）の基台４０３（図４参照）の下面に固定して支持される。

トッププレート５１１、中間プレート５１２、ベースプレート５１３、およびサブプレート５１５は、平板状部材である。

トッププレート５１１、および中間プレート５１２は、可動ユニット５５のＤＭＤ５５１に対応する位置に、それぞれ中央孔５１１ａ、５１２ｂを有する。また、ベースプレート５１３、制御板５１４、およびサブプレート５１５は、ＤＭＤ基板５５２に設けられるＤＭＤ５５１に対向する部分に、それぞれ、ヒートシンク５５４の伝熱部５７３が挿通される中央溝５１３ａ、５１４ａ、５１５ａを有する。

中間プレート５１２は、トッププレート５１１の下面（ベースプレート５１３側の面）に設けられ、ベースプレート５１３の下面に固定される。中間プレート５１２は、ＤＭＤ５５１の周囲を囲うように形成されており、ＤＭＤ５５１に対応する部分に中央孔５１２ａを有する。中間プレート５１２がトッププレート５１１と可動プレート５５３との間隙に設けられることで、トッププレート５１１と可動プレート５５３との間の間隙は狭くなる。そのため、可動プレート５５３の可動性能を妨げることなく、塵埃がトッププレート５１１と可動プレート５５３との間隙から侵入してＤＭＤ５５１に付着することを低減することができる。これにより、塵埃などに起因した投影画像の品質の低下が抑制される。また、中間プレート５１２は、貫通孔５２１でトッププレート５１１側の支持球体５２２を保持しているため、トッププレート５１１側の支持球体５２２の移動位置を規制する機能を果たす。

ベースプレート５１３は、中間プレート５１２の下側（ベースプレート５１３側）に所定の間隙を有して設けられ、複数の支柱５１８によって固定される。

制御板５１４は、ベースプレート５１３の下面（ヒートシンク５５４側の面）に設けられ、不図示のねじによって固定される。制御板５１４は、ホール素子５５８から出力された位置情報を、ＤＭＤ基板５５２の上面に設けられている位置検出用フレキシブルプリント基板（位置検出用ＦＰＣ）５６４を介して受け取る。そして、制御板５１４は、受け取った位置情報をヒートシンク５５４の上面（トッププレート５１１側の面）に設けられている配線板である駆動用フレキシブルプリント基板（駆動用ＦＰＣ）５７５を介して、駆動コイル５３３ａ、５３３ｂ、５３３ｃ、５３３ｄ（以下では、単に「駆動コイル５３３」という場合がある）に流す電流量を制御し、可動ユニット５５を制御する。

サブプレート５１５は、ベースプレート５１３の下面に、制御板５１４を介して、所定の間隙を有して設けられている。

また、ＤＭＤマスク５１６は、トッププレート５１１の中央孔５１１ａ周辺の上面に設けられ、トッププレート５１１にねじ５３４により固定されている。

トッププレート５１１、ベースプレート５１３、およびサブプレート５１５は、複数の支柱５１８によって、所定の間隙を介して平行に設けられている。支柱５１８は、上端部がトッププレート５１１の支柱孔５１１ｂに圧入され、雄ねじが形成されている下端部がベースプレート５１３の支柱孔５１３ｂに挿入され、サブプレート５１５の支柱孔５１４ｂでねじ５２０により固定される。支柱５１８は、トッププレート５１１、ベースプレート５１３、およびサブプレート５１５のそれぞれのプレートの間に一定の間隔を形成し、トッププレート５１１、ベースプレート５１３、およびサブプレート５１５を平行に支持する。これにより、トッププレート５１１は、ベースプレート５１３と、所定の間隙を介して平行に設けられている。

画像生成ユニット５０の駆動性能の観点から、位置検出用磁石５３１や駆動用磁石５３２ａ、５３２ｂ、５３２ｃ、５３２ｄ（以下では、単に「駆動用磁石５３２」という場合がある）は重量が大きいため、固定ユニット５１側に配置する構成としている。しかし、磁気回路の観点から、これらの磁石が設けられる部材は磁性体であることが好ましい。そのため、これらの磁石が設けられるトッププレート５１１およびサブプレート５１５は、それぞれ、例えば、鉄、フェライト系のステンレスなどの磁性材料で形成される。

また、中間プレート５１２およびベースプレート５１３は、磁性材料および非磁性材料のいずれでもよい。本実施形態では、駆動用磁石５３２からの磁束がサブプレート５１５を漏れてホール素子５５８に悪影響を及ぼさないように、ベースプレート５１３も、例えば、鉄、フェライト系のステンレスなどの磁性材料で形成されることが好ましい。ベースプレート５１３が磁性材料で形成されることで、位置検出用磁石５３１が作り出す磁界を駆動用磁石５３２が作り出す磁界とベースプレート５１３で分離することができる。

トッププレート５１１およびベースプレート５１３は、トッププレート５１１とベースプレート５１３との間に、可動プレート５５３を可動プレート５５３の平面に平行な方向に移動可能に、３つの支持箇所で支持する。この可動プレート５５３の支持構造について具体的に説明する。

図９は、画像生成ユニット５０をトッププレート５１１側から見た平面図であり、図１０は、図９のＡ−Ａ断面図であり、図１１は、図１０のＳ領域の部分拡大図である。図９〜図１１に示すように、中間プレート５１２は、その上下方向に３つの貫通孔５２１を有する。トッププレート５１１の下面と中間プレート５１２の貫通孔５２１とにより凹部が形成される。貫通孔５２１には、支持球体５２２が挿入され、貫通孔５２１は支持球体５２２を回転可能に保持する。

ベースプレート５１３は、その上下方向に支持孔５２３を３つ有する。３つの支持孔５２３は、トッププレート５１１の３つの貫通孔５２１にそれぞれ対応するように、ベースプレート５１３に設けられている。ベースプレート５１３の支持孔５２３には、下側の内周面に雌ねじを有する円筒状の保持部材５２４がトッププレート５１１側から挿入され、ベースプレート５１３上に着座している。位置調整ねじ５２５は外周に雄ねじを有し、位置調整ねじ５２５がトッププレート５１１とは反対側からスプリング５２６を介して保持部材５２４に挿入され、保持部材５２４の下端で螺合させる。これにより、保持部材５２４と位置調整ねじ５２５とにより形成される空間に、支持球体５２２が回転可能に保持される。

各支持球体５２２は、トッププレート５１１の貫通孔５２１およびベースプレート５１３の保持部材５２４に回転可能に保持されつつ、少なくとも支持球体５２２の一部が貫通孔５２１および保持部材５２４から突出している。そのため、各支持球体５２２は、トッププレート５１１とベースプレート５１３との間に設けられる可動プレート５５３に当接する。

トッププレート５１１の貫通孔５２１およびベースプレート５１３の保持部材５２４は、それぞれ３つ設けられているため、トッププレート５１１とベースプレート５１３との間には、一対の支持球体５２２が三組設けられる。そのため、三組の支持球体５２２が、トッププレート５１１とベースプレート５１３との間に、可動プレート５５３の三箇所で、可動プレート５５３を挟み込んで支持する。これにより、可動プレート５５３は、各支持球体５２２により、トッププレート５１１およびベースプレート５１３と平行且つ可動プレート５５３の表面と平行な方向に移動可能に、可動プレート５５３の両面から支持される。また、支持球体５２２は、可動プレート５５３と両側から点接触した状態で可動プレート５５３を挟み込んでいるため、可動プレート５５３の移動時に可動プレート５５３の支持球体５２２との摩擦を低減することができる。

また、保持部材５２４に設けられている支持球体５２２の保持部材５２４の上端からの突出量は、位置調整ねじ５２５の位置がＺ１方向またはＺ２方向に変位することで、変化する。よって、位置調整ねじ５２５を用いて支持球体５２２の突出量を変化させることで、ベースプレート５１３と可動プレート５５３との間隔を適宜調整できる。

なお、固定ユニット５１に設けられる支柱５１８の数や位置などは、本実施形態に例示される構成に限られるものではない。

また、ベースプレート５１３には、トッププレート５１１を照明光学系ユニット４０（図２〜図５参照）に固定する不図示のねじが挿通される貫通孔５２９が設けられている。

また、可動プレート５５３の上面（トッププレート５１１側の面）には、図６〜図８に示すように、位置検出用磁石５３１が設けられている。位置検出用磁石５３１は、直方体状の永久磁石で構成され、それぞれトッププレート５１１とベースプレート５１３との間に設けられるＤＭＤ基板５５２に及ぶ磁界を形成する。

また、サブプレート５１５の下面（ヒートシンク５５４側の面）には、駆動用磁石５３２が設けられている。駆動用磁石５３２は、ベースプレート５１３およびサブプレート５１５の中央溝５１３ａ、５１４ａを囲むように４箇所に設けられており、それぞれヒートシンク５５４の上面に設けられている駆動コイル５３３に対向して設けられている。駆動用磁石５３２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、それぞれヒートシンク５５４に及ぶ磁界を形成する。駆動用磁石５３２および駆動コイル５３３は、可動プレート５５３を移動させる駆動力を生じる。

（可動ユニット）
可動ユニット５５は、図６〜図８に示すように、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、および拡散放熱部としてのヒートシンク５５４を有する。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、トッププレート５１１の中央孔５１１ａを通じて可動プレート５５３の上面側に露出する。ＤＭＤ５５１は、ソケット５５６を介してＤＭＤ基板５５２に接続されており、カバー５５７により周囲が覆われる。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（図１参照）の画像制御部１１（図１参照）から送信される画像信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ駆動される。

例えば、マイクロミラーが「ＯＮ」の場合には、マイクロミラーは、光源３０（図２〜図４参照）からの光を投影光学系ユニット６０（図２〜図４参照）に反射するように傾斜角度が制御される。一方、例えば、マイクロミラーが「ＯＦＦ」の場合には、マイクロミラーは、光源３０（図２〜図４参照）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（図２参照）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る。そして、光源３０（図２〜図４参照）から照射されて照明光学系ユニット４０（図２〜図４参照）を通った光は変調されて投影画像が生成される。

ＤＭＤ基板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５１３との間に設けられ、可動プレート５５３の下面に連結されている。ＤＭＤ基板５５２は、可動プレート５５３と共に変位する。

ＤＭＤ基板５５２の上面には、ＤＭＤ５５１が設けられている。ＤＭＤ５５１は、ソケット５５６を介してＤＭＤ基板５５２に接続され、カバー５５７により周囲が覆われる。

ＤＭＤ基板５５２は、可動プレート５５３がヒートシンク５５４の連結柱５７２に固定されるように、ＤＭＤ基板５５２の周縁部にはヒートシンク５５４の連結柱５７２と接触しないように切り欠きが形成されている。

例えば、可動プレート５５３およびＤＭＤ基板５５２がヒートシンク５５４に連結柱５７２で共締めされると、ＤＭＤ基板５５２が歪み、ＤＭＤ５５１の画像生成面が移動方向に対して傾斜して画像が乱れる可能性がある。そこで、ヒートシンク５５４の連結柱５７２がＤＭＤ基板５５２を避けて可動プレート５５３に連結されるように、ＤＭＤ基板５５２の周縁部に切り欠きが形成されている。これにより、ヒートシンク５５４は可動プレート５５３に連結されるため、ＤＭＤ基板５５２はヒートシンク５５４から負荷を受けて歪みなどが生じる可能性が低減される。したがって、ＤＭＤ５５１の画像生成面を移動方向に対して平行に保って画像品質を維持することが可能になっている。

また、ＤＭＤ基板５５２の前記切り欠きは、ベースプレート５１３に保持される支持球体５２２がＤＭＤ基板５５２を避けて可動プレート５５３に当接するように、ベースプレート５１３の保持部材５２４と接触しないように形成されている。これにより、ＤＭＤ基板５５２が支持球体５２２と接触することで、ＤＭＤ基板５５２に歪みなどが発生することが抑制できるため、ＤＭＤ５５１の画像生成面を移動方向に対して平行に保って画像品質を維持することが可能になっている。

なお、前記切り欠きは、ＤＭＤ基板５５２と、ヒートシンク５５４の連結柱５７２や支持球体５２２とを非接触となる形状であれば、ＤＭＤ基板５５２には前記切り欠きの代わりに貫通孔が形成されてもよい。

また、ＤＭＤ基板５５２の上面（トッププレート５１１側の面）には、位置検出用ＦＰＣ５６４が設けられている。この位置検出用ＦＰＣ５６４の上面には、可動プレート５５３の上面に設けられている位置検出用磁石５３１に対向する位置に、磁気センサとしてのホール素子５５８が設けられる。ホール素子５５８は、ベースプレート５１３に設けられている位置検出用磁石５３１とで、ＤＭＤ５５１の位置が検出される。

なお、実施形態による画像生成ユニット５０では、駆動性能の観点から、重量の小さな部品は可動ユニット５５に、重量の大きな部品は固定ユニット５１に配置する構成としている。そのため、位置検出用磁石５３１や駆動用磁石５３２は固定ユニット５１に含まれてもよい。また、これらに対応する部品として、ホール素子５５８や駆動コイル５３３の他に、ホール素子５５８や駆動コイル５３３と電気的に接続される位置検出用ＦＰＣ５６４や駆動用ＦＰＣ５７５も可動ユニット５５に含まれてもよい。

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５１３との間に設けられ、上記したように、三組の支持球体５２２により、可動プレート５５３の表面と平行な方向に移動可能に支持される。

可動プレート５５３は、平板状部材で形成され、ＤＭＤ基板５５２に設けられるＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔５５３ａが形成されている。なお、可動プレート５５３には、トッププレート５１１を照明光学系ユニット４０に固定する不図示のねじが挿通される貫通孔５５９が形成されている。

可動プレート５５３は、例えば、それぞれの各連結孔に挿入されるねじによって、可動プレート５５３の表面とＤＭＤ５５１の画像生成面とが平行になるように間隔が調整された状態で接着剤により連結固定される。

可動プレート５５３は、ヒートシンク５５４の連結柱５７２に対応する位置に、連結孔５６０を有する。可動プレート５５３は、連結孔５６０に挿入されるねじ５６１によって、ＤＭＤ基板５５２と共に連結柱５７２の上端に固定される。

また、可動プレート５５３が表面に平行に移動すると、可動プレート５５３に連結されているＤＭＤ基板５５２、ヒートシンク５５４、およびＤＭＤ基板５５２に設けられているＤＭＤ５５１も可動プレート５５３と共に移動する。そのため、可動プレート５５３の表面とＤＭＤ５５１の画像生成面とが非平行の場合には、ＤＭＤ５５１の画像生成面が移動方向に対して傾斜して画像が乱れる可能性がある。本実施形態では、可動プレート５５３とＤＭＤ基板５５２との間隔を調整し、可動プレート５５３の表面とＤＭＤ５５１の画像生成面とを平行に保っているため、画像品質の低下を抑制することが可能になっている。

なお、本実施形態では、可動プレート５５３を一対の支持球体５２２で支持しているが、これに限定されるものではなく、ＤＭＤ基板５５２を一対の支持球体５２２で支持するようにしてもよい。

また、本実施形態では、貫通孔５２１および保持部材５２４に一対の支持球体５２２を配置しているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、貫通孔５２１および保持部材５２４に代えて、トッププレート５１１と可動プレート５５３とにそれぞれ対向するように一対の凸部などを設けてもよい。

また、可動プレート５５３は、固定ユニット５１の支柱５１８に対応する位置に、可動範囲制限孔５６２ａ、可動範囲制限溝５６２ｂを有している。可動範囲制限孔５６２ａ、可動範囲制限溝５６２ｂに、固定ユニット５１の支柱５１８が設けられた状態で、例えば、振動や何らかの異常などにより可動プレート５５３が大きく変位する可能性がある。この場合、可動プレート５５３が支柱５１８に接触することで、可動プレート５５３の可動範囲が制限される。

なお、可動範囲制限孔５６２ａ、可動範囲制限溝５６２ｂの数、位置、および形状などは、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。例えば、可動範囲制限孔５６２ａ、可動範囲制限溝５６２ｂ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５６２ａ、可動範囲制限溝５６２ｂの形状は、例えば長方形や円形など、本実施形態とは異なる形状であってもよい。また、可動プレート５５３とＤＭＤ基板５５２とは、本実施形態とは異なる構成で連結されてもよい。

また、可動プレート５５３の上面（トッププレート５１１側の面）には、位置検出用磁石５３１が複数箇所に設けられている。位置検出用磁石５３１は、直方体状の永久磁石で構成され、それぞれトッププレート５１１とベースプレート５１３との間に設けられるＤＭＤ基板５５２に及ぶ磁界を形成する。

ヒートシンク５５４は、放熱部５７１、連結柱５７２、および伝熱部５７３を有する。

放熱部５７１は、下部に複数のフィンが形成され、ＤＭＤ５５１において生じた熱を放熱する。放熱部５７１の上面には、駆動コイル５３３が収容される第１凹部５７４Ａと、駆動用ＦＰＣ５７５が収容される第２凹部５７４Ｂとが設けられている（図１２参照）。また、放熱部５７１の上面には、駆動コイル５３３と駆動用ＦＰＣ５７５とを接続するワイヤ５７６が収納される第３凹部５７４Ｃがさらに設けられている（図１２参照）。さらに、第１凹部５７４Ａと第２凹部５７４Ｂとの間にはワイヤ５７６を通すための溝５７７が形成されている。

第１凹部５７４Ａは、ベースプレート５１３の下面に設けられている駆動用磁石５３２に対向する位置に形成されている。駆動コイル５３３は、ベースプレート５１３の下面に設けられている駆動用磁石５３２と対向している。

第２凹部５７４Ｂは、平面視において、第１凹部５７４Ａよりもヒートシンク５５４のベース本体の内側に設けられている。本実施形態においては、第１凹部５７４Ａは４つ設けられており、Ｕ字状に配置されているため、第２凹部５７４Ｂは第１凹部５７４Ａで囲われた領域の内側に設けられている。なお、平面視とは、画像生成ユニット５０の上面の法線方向から視ることをいう。

連結柱５７２は、放熱部５７１の上面からＺ１方向に延伸するように、ヒートシンク５５４の上面の周縁の３箇所に設けられている。連結柱５７２は、可動プレート５５３の連結孔５６０に挿入されるねじ５６１によって、それぞれの上端に可動プレート５５３が連結して固定される。連結柱５７２は、ＤＭＤ基板５５２に形成されている切り欠きにより、ＤＭＤ基板５５２に接触することなく可動プレート５５３に連結される。

伝熱部５７３は、ＤＭＤ５５１に対向する位置であって、放熱部５７１の上面からＺ１方向に延伸して設けられた柱状の部材である。伝熱部５７３の上面は、ヒートシンク５５４の伝熱部５７３は、ベースプレート５１３、制御板５１４、およびサブプレート５１５の中央溝５１３ａ、５１４ａ、５１５ａに挿通されて、ＤＭＤ５５１の底面に当接する。ヒートシンク５５４の伝熱部５７３は、ＤＭＤ５５１の底面に当接して、ＤＭＤ５５１において生じた熱を放熱部５７１に伝えて放熱することで、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などといった不具合の発生が低減される。

なお、ＤＭＤ５５１の冷却効果を高めるため、伝熱部５７３の上面とＤＭＤ５５１との間には、例えば、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などが設けられてもよい。伝熱シートにより、ヒートシンク５５４の伝熱部５７３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。

また、本実施形態では、ヒートシンク５５４には、４本の柱が立っているといえる。１本の柱が伝熱部５７３であり、伝熱部５７３は、ヒートシンク５５４の中央に位置しており、ＤＭＤ５５１と当接する柱といえ、ＤＭＤ５５１の熱をフィンに伝達する機能を有する柱であるといえる。残りの３本の柱が、連結柱５７２である。

ヒートシンク５５４は、可動プレート５５３およびＤＭＤ基板５５２と共に移動するように設けられている。ヒートシンク５５４は、伝熱部５７３が常時ＤＭＤ５５１に当接しているため、ＤＭＤ５５１において生じた熱を常時放熱し、ＤＭＤ５５１を効率的に冷却することが可能になっている。

また、ヒートシンク５５４の上面（トッププレート５１１側の面）には、駆動用ＦＰＣ５７５が設けられている。この駆動用ＦＰＣ５７５と駆動コイル５３３が電気的に接続されている。

本実施形態においては、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５１３、サブプレート５１５、可動プレート５５３、および駆動用ＦＰＣ５７５により、可動ユニット５５を移動させる駆動力が生成される。

トッププレート５１１の貫通孔５７９、可動プレート５５３の貫通孔５５９、およびベースプレート５１３の貫通孔５２９は、Ｚ１−Ｚ２方向に対向するように形成されており、トッププレート５１１を照明光学系ユニット４０に固定する不図示のねじが挿入される。

ＤＭＤ基板５５２の表面からＤＭＤ５５１の画像生成面までの間には、ソケット５５６やＤＭＤ５５１の厚さ分の空間が生じる。そのため、例えば、ＤＭＤ基板５５２をトッププレート５１１よりも上側に配置すると、ＤＭＤ基板５５２の表面からＤＭＤ５５１の画像生成面までの空間がデッドスペースとなり、装置構成が大型化する可能性がある。

本実施形態では、ＤＭＤ基板５５２をトッププレート５１１とベースプレート５１３との間に設けることで、ＤＭＤ基板５５２の表面からＤＭＤ５５１の画像生成面までの空間にトッププレート５１１が配置される。これにより、ＤＭＤ基板５５２の表面からＤＭＤ５５１の画像生成面までの空間を有効活用できるため、Ｚ１−Ｚ２方向における画像生成ユニット５０の高さを低減し、画像生成ユニット５０を小型化することができる。そのため、画像生成ユニット５０は、大型のプロジェクタだけでなく小型のプロジェクタなどにも組み付け可能となり、汎用性が向上される。

また、トッププレート５１１、ＤＭＤ基板５５２、可動プレート５５３、保持部材５２４の少なくともいずれか一つ以上は、例えば、ステンレス、アルミニウム、マグネシウム合金などの導電性材料で形成されていることが好ましい。これにより、例えば、ＤＭＤ５５１やＤＭＤ基板５５２において発生した電気的ノイズを、トッププレート５１１、ＤＭＤ基板５５２を通じて、例えば照明光学系ユニット４０の筐体などに逃がす。これにより、外部へのノイズ漏洩を低減することができる可能になっている。

（駆動部）
駆動部５６は、図８に示すように、サブプレート５１５に設けられている駆動用磁石５３２と、ヒートシンク５５４に設けられている駆動コイル５３３と、駆動用ＦＰＣ５７５とを有する。駆動用磁石５３２および駆動コイル５３３は、サブプレート５１５とヒートシンク５５４との間に対向するように配置されている。

図１２に示すように、駆動用磁石５３２は、サブプレート５１５の形状に沿うようにＵ字状に４箇所に設けられている。本実施形態では、駆動用磁石５３２ｂ、５３２ｃは、それぞれ長手方向がＹ１−Ｙ２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５３２ａ、５３２ｄは、長手方向がＸ１−Ｘ２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５３２は、それぞれヒートシンク５５４に及ぶ磁界を形成する。

駆動コイル５３３は、それぞれＺ１−Ｚ２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、ヒートシンク５５４の放熱部５７１の上面に形成されている第１凹部５７４Ａに取り付けられる。

駆動コイル５３３は、第１凹部５７４Ａ内に、駆動コイル５３３と第１凹部５７４Ａとの間に部分的に空隙を有するように固定されている。駆動コイル５３３の固定には、例えば、接着剤が用いられる。接着剤としては、熱伝導率の低い樹脂材料が用いられる。接着剤を用いて駆動コイル５３３を第１凹部５７４Ａ内に固定することで、駆動コイル５３３で生じる熱がヒートシンクに伝わるのをより低減することができる。なお、使用される接着剤としては、駆動コイル５３３を第１凹部５７４Ａ内に固定でき、熱伝導率の低いものであれば、特に限定されるものではない。接着剤を用いる箇所としては、例えば、第１凹部５７４Ａの底面または側面の一部とするのが好ましく、他の面は空隙とするのが好ましい。また、駆動コイル５３３と第１凹部５７４Ａとの間に部分的に空気層が存在することで、駆動コイル５３３で生じた熱がヒートシンクに伝わるのをより低減することができる。

サブプレート５１５の駆動用磁石５３２と、ヒートシンク５５４の駆動コイル５３３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、それぞれ対向するように配置されている。駆動コイル５３３に電流が流されると、駆動用磁石５３２によって形成されている磁界により、駆動コイル５３３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。

このローレンツ力がヒートシンク５５４に伝わると、ヒートシンク５５４は可動プレート５５３と連結されているため、ヒートシンク５５４の変位に応じて可動プレート５５３も変位する。よって、可動ユニット５５は、駆動用磁石５３２と駆動コイル５３３との間で発生するローレンツ力を受けて、固定ユニット５１に対してＸ−Ｙ平面において直線的または回転するように変位する。

本実施形態では、駆動コイル５３３ａおよび駆動用磁石５３２ａと、駆動コイル５３３ｄおよび駆動用磁石５３２ｄとが、Ｘ１−Ｘ２方向に対向して設けられている。駆動コイル５３３ａおよび駆動コイル５３３ｄに電流が流されると、Ｙ１方向または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５３３ａおよび駆動用磁石５３２ａと、駆動コイル５３３ｄおよび駆動用磁石５３２ｄとにおいて発生するローレンツ力により、Ｙ１方向またはＹ２方向に移動する。

また、本実施形態では、駆動コイル５３３ｂおよび駆動用磁石５３２ｂと、駆動コイル５３３ｃおよび駆動用磁石５３２ｃとが、Ｙ１−Ｙ２方向に並んで設けられている。駆動用磁石５３２ｂおよび駆動用磁石５３２ｃは、駆動用磁石５３２ａおよび駆動用磁石５３２ｄ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５３３ｂおよび駆動コイル５３３ｃに電流が流されると、図１５に示されるようにＸ１方向または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５３３ｂおよび駆動用磁石５３２ｂと、駆動コイル５３３ｃおよび駆動用磁石５３２ｃとにおいて発生するローレンツ力により、Ｘ１方向またはＸ２方向に移動する。また、可動プレート５５３は、駆動コイル５３３ｂおよび駆動用磁石５３２ｂと、駆動コイル５３３ｃおよび駆動用磁石５３２ｃ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５３３ｂおよび駆動用磁石５３２ｂにおいてＸ１方向のローレンツ力が発生し、駆動コイル５３３ｃおよび駆動用磁石５３２ｃにおいてＸ２方向のローレンツ力が発生するように電流が流される。この場合、可動プレート５５３は、平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５３３ｂおよび駆動用磁石５３２ｂにおいてＸ２方向のローレンツ力が発生し、駆動コイル５３３ｃおよび駆動用磁石５３２ｃにおいてＸ１方向のローレンツ力が発生するように電流が流される。この場合、可動プレート５５３は、平面視で反時計回り方向に回転するように変位する。

このように、画像生成ユニット５０は、可動ユニット５５を固定ユニット５１に対して相対移動させることが可能であり、ＤＭＤ５５１を、Ｘ方向とＹ方向へのシフトおよび回転方向に自由自在に可動可能である。そのため、画像生成ユニット５０は、例えば、ある周波数の半画素ピッチで、斜め４５度方向にＤＭＤ５５１を可動して、それに合わせた画像を出力することによって、高解像度化が可能である。また、ＤＭＤ５５１をＸ方向とＹ方向へのシフトおよび回転方向に自由自在に可動可能であるため、投影画像を水平方向、垂直方向へのシフトや回転方向への調整が容易に行える。

各駆動コイル５３３に流される電流の大きさおよび向きは、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５３３に流す電流の大きさおよび向きによって、可動プレート５５３の移動（回転）方向、移動量や回転角度などを制御する。

また、駆動用ＦＰＣ５７５は、図１２に示すように、ヒートシンク５５４の上面（トッププレート５１１側の面）の第２凹部５７４Ｂに設けられている。駆動用ＦＰＣ５７５は、例えば、熱伝導率の高い銅などで形成された金属層を内部に有する配線板である。駆動用ＦＰＣ５７５は、駆動コイル５３３とワイヤ５７６で電気的に接続されている。

駆動用ＦＰＣ５７５は、制御板５１４と不図示のコネクタを介して接続されているため、駆動用ＦＰＣ５７５の一方の端部は可動ユニット５５により平面内での並進または回転動作を行い、他方の端部が固定ユニット５１に固定される。そのため、駆動用ＦＰＣ５７５は固定ユニット５１の動きを阻害することなく固定ユニット５１の移動量を吸収する機能が必要である。駆動用ＦＰＣ５７５は、いずれも複数の折り目を入れて、片側が固定された状態で他端が動いた際にもその移動量分を吸収するように構成されている。

つぎに、駆動用磁石５３２、駆動コイル５３３、および駆動用ＦＰＣ５７５の配置関係を詳細に説明する。

図１３は、可動ユニットの構成を示す分解斜視図であり、図１４は、駆動用ＦＰＣの可動領域を示す図であり、図１５は、駆動用コイル、駆動用磁石、および駆動用ＦＰＣの配置関係を示す図であり、図１６は、図１５のＡ−Ａ図である。図１３〜図１６に示すように、駆動コイル５３３と駆動用磁石５３２とは、平面視において、略同一の位置となるように対向配置されている。

可動ユニット５５が静止している状態の時、平面視において、駆動用ＦＰＣ５７５と駆動コイル５３３および駆動用磁石５３２との間には所定の間隔が設けられている。平面視において、駆動用ＦＰＣ５７５は、駆動コイル５３３および駆動用磁石５３２のいずれとも重なり合うことのない位置に配置されている。

また、可動ユニット５５が駆動している状態の時、駆動用ＦＰＣ５７５は、ヒートシンク５５４の第２凹部５７４Ｂに設けられているので、ヒートシンク５５４の移動に伴い、可動プレート５５３および駆動用ＦＰＣ５７５も移動する。本実施形態では、平面視において、ヒートシンク５５４の移動に伴って生じる駆動用ＦＰＣ５７５の可動領域αは、駆動コイル５３３および駆動用磁石５３２のいずれとも重ならない領域としている。すなわち、可動ユニット５５が駆動しても、平面視において、駆動用ＦＰＣ５７５は駆動コイル５３３および駆動用磁石５３２のいずれとも重なり合うことのない位置に配置されている。

このような構成とすることにより、駆動用磁石５３２と駆動コイル５３３との間に駆動用ＦＰＣ５７５が配置されない分だけ、駆動用磁石５３２と駆動コイル５３３との間隔はより短くすることができる。そのため、駆動用ＦＰＣ５７５を上記のように配置することにより、駆動用磁石５３２と駆動コイル５３３との間に駆動用ＦＰＣ５７５を配置している場合に比べて、駆動用磁石５３２が作り出す磁界の磁束密度は大きくすることができる。これにより、可動ユニット５５の駆動性能を高くすることができる。

また、駆動コイル５３３のワイヤ５７６を駆動用ＦＰＣ５７５にハンダ付けした際に駆動用ＦＰＣ５７５上でハンダが盛り上がっても、この盛り上がったハンダがサブプレート５１５の下面に設けられた駆動用磁石５３２と接触することを抑制することができる。これにより、可動ユニット５５の駆動性能を低下させず、安定して維持することができる。

すなわち、駆動コイル５３３のワイヤ５７６は、駆動用ＦＰＣ５７５にハンダで接続されているため、駆動用ＦＰＣ５７５上に付けたハンダが盛り上がってしまう可能性がある。ヒートシンク５５４の移動時に、駆動用ＦＰＣ５７５上で盛り上がったハンダがサブプレート５１５の下面に設けられた駆動用磁石５３２と接触して、摺動摩擦を生じる可能性がある。この場合、可動ユニット５５の駆動性能を低下させる、または駆動コイル５３３が短絡して可動ユニット５５が可動しなくなる、可能性がある。本実施形態では、こうした不具合が生じることを低減することができるため、駆動用ＦＰＣ５７５と駆動コイル５３３とをできる限り近づけた配置としつつ、可動ユニット５５の駆動性能を安定して維持することができる。

また、駆動コイル５３３は第１凹部５７４Ａ内に設けられ、駆動用ＦＰＣ５７５は第２凹部５７４Ｂ内に設けられており、平面視において、駆動用ＦＰＣ５７５の可動領域αは駆動コイル５３３と重ならない領域としている。また、駆動コイル５３３は第１凹部５７４Ａに部分的に空隙がある状態で接着剤で固定されている。つまり、駆動コイル５３３の熱は、熱伝導率の低い接着剤および空気層を介してヒートシンク５５４側に伝わることになる。そのため、駆動コイル５３３で生じた熱がヒートシンク５５４に伝わることを抑制することができるため、駆動用ＦＰＣ５７５が駆動コイル５３３で生じた熱に起因して温められることを抑制することができる。

駆動用ＦＰＣ５７５は、金属層を内部に有する配線板であり、伝熱性がある。そのため、仮に、駆動コイル５３３で生じた熱が駆動用ＦＰＣ５７５に伝わると、その熱がヒートシンク５５４に伝わる可能性がある。この時、ヒートシンク５５４にはＤＭＤ５５１からの熱も伝わるので、放熱される熱量よりも多い熱量がヒートシンク５５４に伝わる可能性がある。その結果、駆動用ＦＰＣ５７５からヒートシンク５５４に伝わる熱がＤＭＤ５５１に伝わるか、放熱部５７１に伝わることになり、本来、冷却すべきＤＭＤ５５１が温められる可能性がある。本実施形態では、駆動コイル５３３で生じた熱が駆動用ＦＰＣ５７５に伝わることを抑制することができるため、ＤＭＤ５５１が温められることを防ぐまたは低減することができる。

さらに、駆動用ＦＰＣ５７５上に付けたハンダが盛り上がっても、上記の通り、この盛り上がったハンダが駆動用磁石５３２と接触することを抑制することができる。そのため、駆動コイル５３３のワイヤ５７６を駆動用ＦＰＣ５７５に接続する際に、ハンダを付ける量を調整するなどの負担を軽減することができるため、画像生成ユニット５０の生産性を向上させることができる。

このように、本実施形態では、画像生成ユニット５０は、平面視において、駆動用ＦＰＣ５７５の可動領域αを、駆動コイル５３３および駆動用磁石５３２のいずれとも重ならない領域としている。これにより、駆動用磁石５３２と駆動コイル５３３との間隔を短くしつつ、上記のような盛り上がったハンダが駆動用磁石５３２と接触する可能性を低減することができる。また、駆動コイル５３３で生じた熱が駆動用ＦＰＣ５７５に伝わり、ＤＭＤ５５１の冷却効果に影響を与えることを低減することができる。よって、本実施形態によれば、駆動性能を高い状態でより安定して維持することができると共に、ＤＭＤ５５１をより安定して冷却することができる。

なお、駆動用ＦＰＣ５７５の可動領域αは、可動ユニット５５に含まれる可動プレート５５３やヒートシンク５５４などがどの方位に移動しても、平面視において、駆動用ＦＰＣ５７５が駆動用磁石５３２と重ならないように、駆動用ＦＰＣ５７５の配置位置や大きさなどに基づいて決定される。

また、駆動コイル５３３は第１凹部５７４Ａ、駆動用ＦＰＣ５７５は第２凹部５７４Ｂに、それぞれ設けられている。本実施形態では、駆動コイル５３３の上面（駆動用磁石５３２側の面）と駆動用ＦＰＣ５７５の上面（駆動用磁石５３２側の端面）とは、同一平面上となるように配置されている。駆動コイル５３３と駆動用ＦＰＣ５７５とをこのように配置することにより、駆動コイル５３３のワイヤ５７６を、第１凹部５７４Ａと第２凹部５７４Ｂとをつなぐ溝５７７を通して、駆動用ＦＰＣ５７５に接続することができる。このため、駆動コイル５３３のワイヤ５７６が上下方向に伸びることがないため、駆動コイル５３３のワイヤ５７６を駆動用ＦＰＣ５７５に接続する際に、ワイヤに必要以上の負荷が加わることを抑制することができる。

なお、上記した駆動部５６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５６として設けられる駆動用磁石５３２および駆動コイル５３３の数、位置などは、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。例えば、位置検出用磁石５３１をトッププレート５１１に設け、ホール素子５５８を可動プレート５５３に設けてもよい。

（検出部）
検出部５７は、可動プレート５５３の上面（トッププレート５１１側の面）に設けられている位置検出用磁石５３１と、ＤＭＤ基板５５２の上面（トッププレート５１１側の面）に設けられているホール素子５５８と、位置検出用ＦＰＣ５６４とを有する。

位置検出用磁石５３１は、直方体状の永久磁石で構成され、それぞれトッププレート５１１とベースプレート５１３との間に設けられるＤＭＤ基板５５２に及ぶ磁界を形成する。

ホール素子５５８は、ＤＭＤ基板５５２の上面に、位置検出用磁石５３１に対向する位置に設けられている（図８参照）。

ホール素子５５８は、磁気センサの一例であり、位置検出用磁石５３１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５５８から送信される信号に基づいて、ＤＭＤ５５１の位置を検出する。

位置検出用ＦＰＣ５６４は、駆動用ＦＰＣ５７５と同様、制御板５１４と不図示のコネクタを介して接続されている。位置検出用ＦＰＣ５６４の一方の端部は可動ユニット５５により平面内での並進または回転動作を行い、他方の端部が固定ユニット５１に固定される。そのため、位置検出用ＦＰＣ５６４は固定ユニット５１の動きを阻害することなく固定ユニット５１の移動量を吸収する機能が必要である。位置検出用ＦＰＣ５６４は、いずれも複数の折り目を入れて、片側が固定された状態で他端が動いた際にもその移動量分を吸収するように構成されている。

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、およびベースプレート５１３が、ヨーク板として機能して、位置検出用磁石５３１を含む磁気回路を構成する。また、サブプレート５１５とヒートシンク５５４との間に設けられている駆動用磁石５３２および駆動コイル５３３を含む駆動部５６において生じる磁束は、ヨーク板として機能するベースプレート５１３に集中して位置検出部への漏出が抑えられる。

このため、駆動部５６において生じる磁束は、サブプレート５１５およびヒートシンク５５４に集中し、トッププレート５１１とベースプレート５１３との間から外部への漏出が抑えられる。

よって、ＤＭＤ基板５５２に設けられているホール素子５５８では、駆動用磁石５３２および駆動コイル５３３を含む駆動部５６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５５８が、駆動部５６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５３１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。

よって、駆動制御部１２（図２参照）は、駆動部５６からの影響が低減されたホール素子５５８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５３３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、上記した検出部検出部の構成は、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。検出部検出部として設けられている位置検出用磁石５３１およびホール素子５５８の数、位置などは、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。

例えば、位置検出用磁石５３１を、トッププレート５１１、中間プレート５１２、制御板５１４、または可動プレート５５３のいずれかのプレートの上面に設け、ホール素子５５８を上記いずれかのプレートの下面に設けてもよい。また、位置検出用磁石５３１をトッププレート５１１、中間プレート５１２、制御板５１４、またはＤＭＤ基板５５２に設け、ホール素子５５８をサブプレート５１５の上面に設けてもよい。

また、サブプレート５１５は、駆動部５６から位置検出部への磁束の漏れを低減可能であれば、部分的に磁性材料で形成されてもよい。例えば、サブプレート５１５は、磁性材料で形成された平板状また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５１５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５６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５１３を非磁性材料で形成してもよい。

また、トッププレート５１１、中間プレート５１２、ベースプレート５１３、ＤＭＤ基板５５２、または可動プレート５５３は、例えば、ステンレス、アルミニウム、マグネシウム合金などの導電性材料で形成されていることが好ましい。これにより、例えば、ＤＭＤ５５１、ＤＭＤ基板５５２または可動プレート５５３において発生した電気的ノイズを、トッププレート５１１、ＤＭＤ基板５５２を通じて、照明光学系ユニット４０の筐体などに逃がす。これにより、外部へのノイズ漏洩を低減することができる可能になっている。

本実施形態では、画像生成ユニット５０は、画像生成ユニット５０を構成する固定ユニット５１、可動ユニット５５、駆動部５６、および検出部５７の各部材のいずれかの組み合わせにより、位置検出部と、駆動力生成部を構成する。

［位置検出部］
本実施形態においては、位置検出部は、固定ユニット５１および可動ユニット５５をそれぞれ構成する部材のうち、ＤＭＤ５５１、ＤＭＤ基板５５２、位置検出用ＦＰＣ５６４、ホール素子５５８、位置検出用磁石５３１、トッププレート５１１、中間プレート５１２、ベースプレート５１３、および可動プレート５５３から構成される。

［駆動力生成部］
本実施形態においては、駆動力生成部は、固定ユニット５１および可動ユニット５５をそれぞれ構成する部材のうち、制御板５１４、サブプレート５１５、駆動用磁石５３２、駆動コイル５３３、ヒートシンク５５４、および駆動用ＦＰＣ５７５から構成される。

＜画像投影＞
上記したように、実施形態によるプロジェクタ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、Ｘ１−Ｘ２方向およびＹ１−Ｙ２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同士の間で、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。

よって、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、実施形態によるプロジェクタ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など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、実施形態によるプロジェクタ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などの調整を行うことが可能になっている。

このように、実施形態によるプロジェクタ１は、画像生成装置５０における可動ユニット５５の駆動性能をより安定して高めることができると共に、ＤＭＤ５５１の冷却性能を安定して維持することができる。この結果、実施形態によるプロジェクタ１は、より安定して運転することができると共に、耐久性を高めることができる。

以上で説明したように、実施形態によるプロジェクタ１では、可動ユニット５５の駆動性能およびＤＭＤ５５１の冷却効果を高く維持しつつ、ＤＭＤ５５１をシフトさせて投影画像を高解像度化することができる。したがって、実施形態によるプロジェクタ１は、より駆動性能が高く、安定して投影画像を生成することができ、信頼性の高い投影画像を提供できる。

以上、実施形態による画像生成装置、およ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およ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 中間プレート
５１３ ベースプレート
５１４ 制御板
５１５ サブプレート
５２２ 支持球体
５３１ 位置検出用磁石
５３２ 駆動用磁石
５３３ 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（拡散放熱部）
５５８ ホール素子
５６４ フレキシブルプリント基板（位置検出用ＦＰＣ）
５７１ 放熱部
５７２ 連結柱
５７３ 伝熱部
５７４Ａ 第１凹部
５７４Ｂ 第２凹部
５７５ 駆動用ＦＰＣ（配線板）

特開２０１６−８５３６３号公報

Claims (5)

1. 光を受けて画像を生成する画像生成部が移動可能に設けられる画像生成装置であって、
   固定板を含む固定部と、
   前記画像生成部が設けられ、かつ前記固定板に移動可能に支持される可動板と、前記可動板に連結され、前記画像生成部を冷却する拡散放熱部とを含む可動部と、
   前記拡散放熱部に設けられる駆動コイルと、前記駆動コイルと対向して設けられる駆動用磁石とを含み、前記可動部を前記固定部に対して相対移動させる駆動部と、
   前記可動部に連結して設けられ、少なくとも前記駆動コイルに電流を流す配線板と、
   を有し、
   平面視において、前記可動部の移動に伴って生じる前記配線板の可動領域が、前記駆動コイルおよび前記駆動用磁石のいずれとも重ならない領域であることを特徴とする画像生成装置。
2. 前記駆動コイルの上面と前記配線板の上面とが、同一平面上にある請求項１に記載の画像生成装置。
3. 前記拡散放熱部は、前記駆動用磁石と対向する位置に前記駆動コイルが収容される第１凹部と、
   前記配線板が収容される第２凹部とを有し、
   平面視において、前記第２凹部は、前記第１凹部よりも前記拡散放熱部の内側に設けられる請求項１または２に記載の画像生成装置。
4. 前記駆動部を制御する駆動制御部と、
   前記可動部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、前記可動部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請求項１〜３の何れか一項に記載の画像生成装置。
5. 光源からの光を、前記光を受けて画像を生成する画像生成部に導く照明光学系ユニットと、
   請求項１〜４の何れか一項に記載の画像生成装置と、
   前記画像生成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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