CN109891295A - 图像生成单元，图像投影设备和散热器 - Google Patents

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Abstract

一种图像生成单元，包括图像生成部件，其被构造为从照明光生成图像；驱动磁体，其被构造为产生磁场；驱动线圈，其布置在驱动磁体的磁场中；热辐射部件，其联接到图像生成部件并且被构造为辐射图像生成部件的热量。驱动磁体和驱动线圈移动图像生成部件和热辐射部件。驱动线圈经由一物质放置在热辐射部件，该物质的导热率低于热辐射部件的导热率。

Description

图像生成单元，图像投影设备和散热器
技术领域
本发明涉及图像生成单元、图像投影设备和散热器。
背景技术
在现有技术中已知一种图像投影设备，其在屏幕等上投影基于从个人计算机(PC)等接收的图像数据而生成的图像。
在这样的图像投影设备中，例如，已知一种方法，用于相对于从显示元件的多个像素发射的光束移动光轴，以移动像素，从而显示具有比显示元件的分辨率更高的分辨率的图像。在现有技术中已知包括固定单元和包括散热器的可移动单元的图像投影设备(例如，参见专利文献1)。用于移动图像投影设备的像素的驱动构造使用由可移动单元支撑的驱动线圈和由固定单元支撑的驱动磁体以产生驱动力。
引用文献列表
专利文献
[专利文献1]日本未审查专利申请公开No.2016-85368
发明内容
技术问题
本公开的目的是提供一种图像生成单元，其能够在保持驱动性能的稳定性和设备的尺寸的同时确保冷却图像生成部件的能力。
解决技术问题的技术方案
根据本公开的实施例，图像生成单元包括图像生成部件，其被构造为从照明光生成图像；驱动磁体，其被构造成生成磁场；驱动线圈，其布置在驱动磁体的磁场中；热辐射部件，其联接到图像生成部件并且被构造为辐射图像生成部件的热量。驱动磁体和驱动线圈移动图像生成部件和热辐射部件。驱动线圈经由一物质放置在热辐射部件处，该物质的导热率低于热辐射部件的导热率。
本发明的有益效果
根据本公开的实施例，可以提供一种图像生成单元，其能够在保持驱动性能的稳定性和设备的尺寸的同时确保冷却图像生成部件的能力。
附图说明
图1是第一实施例的图像投影设备的示例的透视图；
图2是表示根据第一实施例的图像投影设备的构造的示例的框图
图3是根据第一实施例的光学引擎的透视图；
图4是根据第一实施例的照明光学系统单元的示例的透视图；
图5是表示根据第一实施例的投影光学系统单元的内部构造的示例的图；
图6是根据第一实施例的图像生成单元的透视图；
图7是第一实施例的图像生成单元的侧视图；
图8是根据第一实施例的固定单元的分解透视图；
图9是表示根据第一实施例的由固定单元支撑可移动板的结构的图；
图10是根据第一实施例的可移动单元的分解透视图；
图11是根据第一实施例的可移动单元的侧视图；
图12是根据第一实施例的包括驱动单元的构造的示例的分解透视图；
图13是根据第一实施例的包括位置检测单元的构造的示例的分解透视图；
图14是根据第一实施例的包括位置检测单元的构造的示例的分解侧视图；
图15是根据第一实施例的包括散热器的构造的示例的分解透视图；
图16是图15中所示的散热器的底视图；和
图17是根据第二实施例的包括散热器的构造的示例的分解透视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本公开的实施例。在附图中，相同的标号表示相同的元件，并且可以适当地省略重复的描述。
(第一实施例)
<图像投影设备的构造>
图1是根据第一实施例的投影仪1的示例的透视图。
投影仪1是图像投影设备的示例。投影仪1包括输出窗口3和外部接口(I/F)9，并且构造成生成投影图像的光学引擎设置在投影仪1的内部。例如，当图像数据从个人计算机(PC)或联接到外部接口9的数字相机发送到投影仪1时，光学引擎基于接收的图像数据生成投影图像，并将图像P从输出窗口3投影到屏幕S上，如图1所示。
注意到，在以下附图中，X1-X2方向表示投影仪1的宽度方向，Y1-Y2方向表示投影仪1的深度方向，Z1-Z2方向表示投影仪1的高度方向。此外，在以下在描述中，假设投影仪1的输出窗口3侧对应于投影仪1的顶部，并且投影仪1的与输出窗口3相反的一侧对应于投影仪1的底部。
图2是示出投影仪1的构造的示例的框图。
如图2所示，投影仪1包括电源4、主开关(SW)5、操作单元7、外部接口(I/F)9、系统控制单元10、风扇20和光学引擎15。
电源4联接到商用电源，转换用于投影仪1的内部电路的商用电源的电压和频率，并且将电力提供给系统控制单元10、风扇20和光学引擎15中的每个。
用户打开或关闭主开关5以打开或关闭投影仪1。当电源4通经由电源线连接到商用电源时，如果主开关5接通，则电源图4开始向投影仪1的各个部件供电，并且如果主开关5关闭，则电源4停止向投影仪1的各个部件供电。
操作单元7包括被构造为接收用户的各种输入操作的按钮。例如，操作单元7设置在投影仪1的顶表面上。操作单元7被构造为接收用户的输入操作，诸如选择投影图像的尺寸，选择色调，以及调整焦点。由操作单元7接收的用户输入操作被发送到系统控制单元10。
外部接口9包括连接端子，其联接到例如个人计算机(PC)或数字照相机并且被构造为将从联接设备接收的图像数据提供(输出)到系统控制单元10。
系统控制单元10包括图像控制单元11和移动控制单元12，在下文中将其称为驱动控制单元12。例如，系统控制单元10可以包括CPU(处理器)、ROM和RAM作为其硬件部件。当CPU执行从ROM读入RAM的至少一个程序时，系统控制单元10的功能可以由来自CPU的指令实现。
图像控制单元11被构造为基于从外部接口9接收的图像数据来控制设置在光学引擎15的图像生成单元50中的数字微镜装置(DMD)551，以生成要投影在屏幕S上的图像。
驱动控制单元12被构造为控制移动可移动单元55(其被设置为可在图像生成单元50中移动)的驱动单元，并控制设置在可移动单元55中的DMD 551的位置。
风扇20在系统控制单元10的控制下旋转，以冷却光学引擎15的光源30。
光学引擎15包括光源30、照明光学系统单元40、图像生成单元50和投影光学系统单元60。光学引擎15由系统控制单元10控制以将图像投影在屏幕上，如图1所示。
光源30的示例包括水银高压灯、氙灯和发光二极管(LED)。光源30由系统控制单元10控制，以经由照明光学系统单元40向设置在图像生成单元50上的DMD 551发射照明光。
照明光学系统单元40包括例如色轮、光隧道和中继透镜。照明光学系统单元40被构造为将从光源30发射的照明光引导到设置在图像生成单元50中的DMD 551。
图像生成单元50包括固定单元51和可移动单元55，固定单元51固定并支撑在图像生成单元50上，可移动单元55被支撑为可相对于固定单元51移动。可移动单元55包括DMD551，可移动单元55相对于固定单元51的位置由系统控制单元10的驱动控制单元12控制。DMD 551是图像生成部件的示例。DMD 551由系统控制单元10的图像控制单元11控制。DMD551被构造为调制从照明光学系统单元40接收的照明光，并基于接收的光产生投影图像。
投影光学系统单元60是投影部件的示例。投影光学系统单元60包括例如多个投影透镜和反射镜。投影光学系统单元60被构造为放大由图像生成单元50的DMD 551生成的图像，并将放大的图像投影在屏幕S上。
<光学引擎的构造>
接下来，说明投影仪1的光学引擎15的构造。
图3是投影仪1的光学引擎15的示例的透视图。如图3所示，光学引擎15包括光源30、照明光学系统单元40、图像生成单元50和投影光学系统单元60。光学引擎15设置在投影仪1的内部。
光源30设置在照明光学系统单元40的侧表面上。光源30被构造为沿X2方向发光。照明光学系统单元40被构造为将从光源30发射的光引导到图像生成单元50。图像生成单元50设置在照明光学系统单元40的下方。图像生成单元50被构造为基于从照明光学系统单元40接收的光生成投影图像。投影光学系统单元60设置在照明光学系统单元40上方。投影光学系统单元60被构造为将由图像生成单元生成的投影图像投影在屏幕S上，该屏幕S设置在投影仪1的外部。
本实施例的光学引擎15被构造为基于从光源30发出的光在向上方向投影图像。或者，光学引擎15可以被构造为在水平方向上投影图像。
(照明光学系统单元)
图4是示出根据所述实施例的照明光学系统单元40的示例的图。
如图4所示，照明光学系统单元40包括色轮401、光隧道402、中继透镜403和404、柱面镜405和凹面镜406。
色轮401例如是盘状部件，其中R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)的滤色器设置在其圆周方向上的不同部分处。色轮401高速旋转，使得从光源30发出的光以时分方式分成RGB彩色光束。
光隧道402例如是由结合玻璃板形成的矩形管状部件。光隧道402用于执行通过色轮401的内部表面透射的RGB色光束的多径反射，以均衡亮度分布，并将光束引导到中继透镜403和404。
中继透镜403和404用于校正从光隧道402发射的光束的光轴上的色差，并将光束转换成会聚光束。
柱面镜405和凹面镜406用于将从中继透镜403和404发射的光反射到设置在图像生成单元50中的DMD 551。DMD 551被构造为调制从凹面镜406反射的光并生成投影图像。
(投影光学系统单元)
图5是示出根据实施例的投影光学系统单元60的内部构造的示例的图。
如图5所示，投影光学系统单元60包括投影透镜601、反射镜602和曲面镜603，它们设置在投影光学系统单元60的壳体中。
投影透镜601包括多个透镜。投影透镜601用于将由图像生成单元50的DMD 551生成的投影图像聚焦到反射镜602上。反射镜602和曲面镜603用于反射聚焦的投影图像以便放大，并且将图像投影在屏幕S上，屏幕S设置在投影仪1的外部。
(图像生成单元)
图6是根据第一实施例的图像生成单元50的透视图。图7是根据第一实施例的图像生成单元50的侧视图。
如图6和图7所示，图像生成单元50包括固定单元51和可移动单元55。固定单元51由照明光学系统单元40固定支撑。可移动单元55由固定单元51可移动地支撑。
固定单元51包括作为第一固定板的顶板511和作为第二固定板的基板512。顶板511和基板512平行地保持并且通过顶板511和基板512之间的预定间隙彼此面对。固定单元51通过图6所示的四个固定螺钉520固定到照明光学系统单元40的底部。
可移动单元55包括DMD 551、可移动板552、DMD基板553和热辐射部件556。可移动单元55由固定单元51支撑，使得可移动单元55是可移动的。热辐射部件556构成散热器554的一部分。散热器554包括在可移动单元55中。此外，根据第一实施例，可移动板552和DMD基板553构成这些板之间的可移动部件。注意到，这些板之间的可移动部件可以是可移动板552或DMD基板553。
DMD 551设置在DMD基板553的顶表面上。DMD 551具有图像生成表面，其中多个可移动微镜以格子形式排列。DMD 551的每个微镜的镜面表面设置成围绕扭转轴是可倾斜的(是可倾斜地旋转的)。基于从系统控制单元10的图像控制单元11发送的图像信号执行DMD551的每个微镜的ON/OFF驱动。这里，DMD 551是图像生成部件的示例并且接收从光源30发出的照明光以产生图像，该DMD 551设置在DMD基板553上，其是可移动部件的示例。投影光学系统单元60投影由DMD 551生成的图像。
例如，在ON状态下，控制微镜的倾斜角度，使得微镜将来自光源30的照明光反射到投影光学系统单元60。在OFF状态下，控制微镜的倾斜角度，使得微镜将来自光源30的照明光反射到OFF光板(未示出)。
以该方式，在DMD 551中，基于从图像控制单元11发送的图像信号控制DMD 551的每个微镜的倾斜角度，以及从光源30发出并由照明光学系统单元40引导的照明光被调制并且生成投影图像。
可移动板552支撑在固定单元51的顶板511和基板512之间。可移动板552设置成在平行于可移动板552的表面的方向上是可移动。
DMD基板553设置在顶板511和基板512之间。DMD基板553联接到可移动板552的底表面侧。DMD 551设置在DMD基板553的顶表面上。5DMD基板553与设置成是可移动的可移动板552一起移位(移动)。
散热器554辐射(消散)在DMD 551中产生的热量。散热器554防止DMD 551的温度升高，以减少由于DMD 551的温度升高引起的功能障碍和故障等问题的发生。散热器554设置成与可移动板552和DMD基板553一起是可移动的，使得散热器554可以始终辐射在DMD 551处生成的热量。
(固定单元51)
图8是根据该实施例的固定单元51的分解透视图。
如图8和图9所示，固定单元51包括顶板511和基板512。
例如，顶板511和基板512是由诸如铁或不锈钢的磁性材料形成的扁平形板构件。顶板511和基板512由多个柱状支撑件515支撑，使得顶板511和基板512经由预定间隙平行地保持。
顶板511具有形成在面向可移动单元55的DMD 551的位置上的中心孔514。此外，基板512具有形成在面向DMD 551的位置上的传热孔519。散热器554的传热部件插入传热孔519中。
每个柱状支撑件515的上端部分插入相应的一个支撑孔516中，支撑孔516形成在顶板511上。每个柱状支撑件515的下端部分插入相应的一个支撑孔517中，该支撑孔517形成在基板512上。柱状支撑件515平行地支撑顶板511和基板512，以便在顶板511和基板512之间形成恒定的距离(间隙)。
顶板511具有设置在中心孔514周围的四个位置处的螺孔518。根据第一实施例，两个螺孔518形成为与中心孔514是连续的。顶板511通过插入相应螺孔518中的螺钉520(图6中示出)被固定到照明光学系统单元40的底部部分。
顶板511具有多个支撑孔526，用于可旋转地保持支撑球521，该支撑球521从上侧支撑可移动板552，使得可移动板552是可移动的。此外，基板512具有多个支撑孔522，用于可旋转地保持支撑球521，该支撑球521从下侧支撑可移动板552，使得可移动板552是可移动的。
顶板511的各个支撑孔526的上端由盖构件527封闭，顶板511的支撑孔526可旋转地保持支撑球521。在基板512的支撑孔522中插入圆柱形保持构件523，每个圆柱形保持构件523具有形成在保持构件523的内周表面上的内螺纹槽。保持构件523的下端部分由定位螺钉524封闭(覆盖)。保持构件523保持支撑球521，使得支撑球521是可旋转的。
可旋转地保持在顶板511和基板512处的支撑球521分别与可移动板552接触。因此，支撑球521从可移动板552的两个表面可移动地支撑可移动板552。
图9是示出根据实施例的由固定单元51支撑可移动板552的结构的图。
如图9所示，在顶板511处，支撑球521可旋转地保持在支撑孔526处，其上端部分由盖构件527封闭。在基板512处，支撑球521由保持构件523可旋转地保持，保持构件523插入支撑孔522中。
每个支撑球521被保持成使得支撑球521的至少一部分从支撑孔522或支撑孔526突出。每个支撑球521与设置在顶板511和基板512之间的可移动板552接触。可移动板552的顶表面和底表面由多个可旋转的支撑球521支撑，使得可移动板552在平行于可移动板552的顶表面和底表面的方向上是可移动的。
此外，从保持构件523的上端设置在基板512侧的支撑球521的突出量根据定位螺钉524的位置而改变。例如，如果定位螺钉524当沿Z1方向(向上)移位时，支撑球521的突出量增加，并且基板512和可移动板552之间的距离(间隙)增大。另一方面，如果定位螺钉524沿Z2方向(向下)移位，则支撑球521的突出量减小，并且基板512和可移动板552之间的间隙减小。
这样，通过使用定位螺钉524改变支撑球521的突出量，可以适当地调节基板512和可移动板552之间的间隙。
如图8所示，多个位置检测磁体541设置在基板512的顶表面上。每个位置检测磁体541由两个长方体形状的永磁体构成，并且在其纵向上彼此平行布置。每个位置检测磁体541形成磁场，该磁场到达(影响)设置在顶板511和基板512之间的DMD基板553。
每个都设置在DMD基板553的底表面上的霍尔元件和位置检测磁体541构成检测DMD 551的位置的位置检测单元。
此外，多个驱动磁体(驱动用磁体)531a，531b和531c设置在基板512的底表面上。注意到，图8中未示出驱动磁体531c。在下面的描述中，驱动磁体531a，531b和531c可以视情况而定地称为“驱动磁体531”。
每个驱动磁体531由两个长方体形状的磁体构成，并且在其纵向方向上彼此平行布置。每个驱动磁体531形成磁场，该磁场到达(影响)散热器554。设置在散热器554的顶表面上的驱动线圈581和驱动磁体531构成移动可移动单元55的驱动单元。
注意到，设置在固定单元51上的支撑球521和柱状支撑件515的数量、位置等不限于第一实施例中描述的构造。
(可移动单元55)
图10是根据第一实施例的可移动单元55的分解透视图。图11是根据第一实施例的可移动单元55的侧视图。
如图10和图11所示，可移动单元55包括DMD 551、可移动板552、DMD基板553和散热器554。
如上所述的，可移动板552设置在固定单元51的顶板511和基板512之间，并由多个支撑球521支撑，以在平行于可移动板552的顶表面和底表面的方向上是可移动的。
如图10所示，可移动板552在面向DMD 551的位置处具有中心孔570，其安装在DMD基板553上。此外，可移动板552具有通孔572，螺钉520插入在通孔572中，螺钉将顶板511固定到照明光学系统单元40。进一步地，可移动板552具有用于联接到DMD基板553的联接孔573，以及在对应于固定单元51的柱状支撑件515的位置处的可移动范围限制孔571。
例如，在通过插入到各个联接孔573中的螺钉调节间隙使得可移动板552的表面与DMD 551的图像生成表面平行的状态下，可移动板552和DMD基板553通过结合剂联接和固定，以构成这些板之间的可移动部件。
在此，可移动板552平行于所述表面移动，并且DMD 551也与可移动板552一起移动。因此，如果可移动板552的表面和DMD 551的图像生成表面是不平行的，则存在DMD 551的图像生成表面相对于移动方向倾斜并且图像被扰乱(无序的)的可能性。
因此，根据第一实施例，将螺钉插入联接孔573中以调节可移动板552和DMD基板553之间的间隙，以及可移动板552的表面和DMD 551的图像生成表面保持平行。由此，可以防止图像质量下降。
固定单元51的柱状支撑件515插入可移动范围限制孔571中。例如，如果可移动板552由于振动或某些功能故障而极大地移位(移动)，则柱状支撑件515与可移动范围限制孔571接触以限制可移动板552的可移动范围。
注意到，可移动范围限制孔571和联接孔573的数量、位置和形状等不限于实施例中描述的构造。可以使用与所述实施例不同的构造来联接可移动板552和DMD基板553。
DMD基板553设置在固定单元51的顶板511和基板512之间，并且联接到可移动板552的底表面，如上所述的。
DMD 551设置在DMD基板553的顶表面上。DMD 551经由插座557联接到DMD基板553。盖5580覆盖DMD 551在周围。DMD 551穿过可移动板552的中心孔570暴露于可移动板552的顶表面侧。换句话说，DMD 551可以突出穿过中心孔570。
DMD基板553具有通孔555，将顶板511固定到照明光学系统单元40的螺钉520插入到通孔555中。进一步地，DMD基板553在面向散热器554的联接柱561的部分处具有切口558，使得可移动板552固定到散热器554的联接柱561。
例如，如果可移动板552和DMD基板553共同紧固到散热器554的联接柱561，则存在DMD基板553会扭曲的可能性，DMD 551的图像生成表面相对于移动方向倾斜，并且图像被扰乱。因此，切口558形成在DMD基板553的外边缘部分上，使得散热器554的联接柱561联接到可移动板552，避开DMD基板553。
因为根据上述构造所述散热器554联接到可移动板552，所以减小了DMD基板553由于接收来自散热器554的负载而扭曲的可能性。因此，可以保持DMD 551的图像生成表面平行于移动方向并保持图像质量。
此外，DMD基板553的切口558形成为包括面向基板512的支撑孔522的部分，使得由基板512保持的支撑球521接触可移动板552，同时避开DMD基板553。根据这样的构造，在DMD基板553处，可以防止由于来自支撑球521的负载引起的扭曲的发生，并且可以保持DMD 551的图像生成表面与移动方向平行以保持图像质量。
注意到，切口558的形状不限于该实施例中描述的形状。如果可以使DMD基板553与散热器554的联接柱561和支撑球521不接触，则可以在DMD基板553上形成通孔而不是切口558。换句话说，DMD基板553可以具有至少一个切口或至少一个孔，使得在DMD基板553不与至少一个联接构件接触的状态，至少一个联接构件通过至少一个切口或至少一个孔将热辐射部件556联接到可移动板552。
如图11所示，在DMD基板553的底表面上，作为磁传感器的霍尔元件542设置在面对设置在基板512的顶表面上的位置检测磁体541的位置处。设置在DMD基板553处的霍尔元件542和设置在基板512处的位置检测磁体541构成检测DMD551的位置的位置检测单元。
如图10和图11所示，散热器554包括热辐射部件556、联接柱561和传热部件563(参见图11)。
热辐射部件556联接到DMD基板553。基板512设置(插入)在热辐射部件556和DMD基板553之间。在热辐射部件556的下部部分上形成多个翅片。热辐射部件556辐射(消散)在DMD 551中生成的热量。如图10所示，开口部分582形成在热辐射部件556的顶表面上。驱动线圈581a，581b和581c设置在柔性基板580上并布置在开口部分582处。在下面的描述中，驱动线圈581a，581b和581c可以视情况而定地称为“驱动线圈581”。
开口部分582形成在面对设置在基板512的底表面上的驱动磁体531的位置上。注意到，第一实施例具有其中驱动线圈581布置在开口部分582中而不是与热辐射部件556直接接触的开口部分582的构造。换句话说，散热器554具有开口部分582，使得驱动线圈581能够布置在开口部分582中。该具体构造将在稍后在下面描述。
布置在开口部分582中的驱动线圈581和设置在基板512的底表面上的驱动磁体531构成使可移动单元55相对于固定单元51移动的驱动单元。注意到，每个驱动线圈581布置在由相应的驱动磁体531生成的磁场中。
进一步地，热辐射部件556具有通孔562，将顶板511固定到照明光学系统单元40的螺钉520插入到通孔562中。
联接柱561形成在三个位置上，以从热辐射部件556的顶表面沿Z1方向延伸。可移动板552通过螺钉564(图11中示出)固定到联接柱561的相应上端。由于形成在DMD基板553上的切口558，联接柱561联接到可移动板552而不接触DMD基板553。
如图11所示，传热部件563从热辐射部件556的顶表面沿Z1方向延伸并与DMD551的底表面接触，以将DMD551处生成的热传递到热辐射部件556。例如，可以在DMD 551和传热部件563的上端表面之间设置传热片以增强导热性。在这样的情况下，通过传热片增强了散热器554的传热部件563与DMD 551之间的导热性，从而提高了冷却DMD 551的效果。因为驱动线圈581不直接与散热器554接触，所以可以防止DMD 551的冷却效应因驱动线圈581的热量传递到散热器554而降低。其详细信息将在下面稍后描述。
可移动板552的通孔572、DMD基板553的通孔555和散热器554的通孔562形成为在Z1-Z2方向上彼此面对。将顶板511固定到照明光学系统单元40的螺钉520从下侧插入通孔562、通孔555和通孔572中。换句话说，通孔562、通孔555和通孔572可以分别在Z1-Z2方向上重叠。
这里，从DMD基板553的表面到DMD 551的图像生成表面形成与DMD 551和插座557的厚度对应的空间。如果DMD基板553布置在顶板511的上方，则从DMD基板553的表面到DMD551的图像生成表面的空间变为死空间，并且设备构造的尺寸可能增大。
根据该实施例，DMD基板553设置在顶板511和基板512之间，以将顶板511布置在从DMD基板553的表面到DMD 551的图像生成表面的空间中。根据这样的构造，可以有效地利用从DMD基板553的表面到DMD 551的图像生成表面的空间，以减小Z1-Z2方向上的高度并减小设备构造的尺寸。因此，根据该实施例的图像生成单元50不仅可以安装在大型投影仪中，还可以安装在小型投影仪中。也就是说，可以增强根据该实施例的图像生成单元50的多功能性。
(驱动单元)
图12是根据第一实施例的驱动单元的示例的分解透视图。
根据该实施例的驱动单元包括设置在基板512上的驱动磁体531和设置在散热器554上的驱动线圈581。
每个驱动磁体531a和531b由两个永久磁体构成，其纵向方向与X1-X2方向平行。驱动磁体531c由两个永久磁体构成，其长度方向与Y1-Y2方向平行。每个驱动磁体531形成磁场，该磁场到达(影响)散热器554。
每个驱动线圈581由围绕平行于Z1-Z2方向的轴线缠绕的电线形成。各个驱动线圈581布置在形成在散热器554的热辐射部件556的顶表面上的开口部分582内，而不与散热器554接触。其细节将稍后在下面描述。
在可移动单元55由固定单元51支撑的状态下，基板512的驱动磁体531和散热器554的驱动线圈581分别设置成彼此面对。当使电流流过驱动线圈581时，通过由驱动磁体531形成的磁场生成成为移动可移动单元55的驱动力的洛伦兹力。
接收洛仑兹力作为在驱动磁体531和驱动线圈581之间生成的驱动力，可移动单元55移位以相对于固定单元51在X-Y平面中线性移动或旋转。
根据该实施例，作为第一驱动单元，驱动线圈581a和驱动磁体531a以及驱动线圈581b和驱动磁体531b设置为沿X1-X2方向彼此面对。当电流流过驱动线圈581a和581b时，洛伦兹力沿Y1方向或Y2方向生成。
可移动单元55通过在驱动线圈581a和581b处生成的洛伦兹力沿Y1方向或Y2方向移动。可移动单元55通过在驱动线圈581a和581b处沿相反方向生成的洛伦兹力在XY平面中旋转。
例如，当供应电流使得在驱动线圈581a处生成Y1方向上的洛伦兹力并且在驱动线圈581b处生成Y2方向上的洛伦兹力时，可移动单元55在顶视图中逆时针旋转。另一方面，当供应电流使得在驱动线圈581a处生成沿Y2方向的洛伦兹力并且在驱动线圈581b处生成沿Y1方向的洛伦兹力时，可移动单元55在顶视图中在顺时针方向上旋转。
进一步地，根据该实施例，驱动线圈581c和驱动磁体531c被设置为第二驱动单元。驱动磁体531c布置成使得驱动磁体531c的纵向方向与驱动磁体531a，531b的纵向方向是正交的。在这样的构造中，当电流流过驱动线圈581c时，生成X1方向或X2方向上的洛伦兹力。可移动单元55通过在驱动线圈581c处生成的洛伦兹力沿X1方向或X2方向移动。
流过每个驱动线圈581的电流的大小和方向由系统控制单元10的驱动控制单元12控制。驱动控制单元12控制(改变)要供应给每个驱动线圈581的电流的大小和方向以控制可移动板552的移动(或旋转)方向、移动量和旋转角度。
基板512具有传热孔559，该传热孔设置在面对设置在DMD基板553上的DMD 551的位置上。散热器554的传热部件563插入传热孔559中。进一步地，基板512具有通孔560，将顶板511固定到照明光学系统单元40的螺钉520插入通孔560中。
在此，在根据该实施例的可移动单元55中，散热器554的重量比包括DMD基板553和可移动板552的重量重。因此，可移动单元55的重心在Z1-Z2方向上的位置定位成靠近散热器554的热辐射部件556。
在这样的构造中，例如，当驱动线圈581设置在可移动板552上以使洛伦兹力作为驱动力作用在可移动板552上时，可移动单元55的重心位置和驱动线圈581所在处的驱动力生成表面在Z1-Z2方向上彼此远离。类似地，当驱动线圈581设置在DMD基板553上时，可移动单元55的重心位置和驱动线圈581所在处的驱动力生成表面的位置在Z1-Z2方向上彼此远离。
在可移动单元55的重心远离驱动力生成表面的这样的构造中，可移动单元55可能像钟摆一样摇摆(摆动)，其中重心在Z1-Z2方向上的位置是支撑点，驱动力生成表面是作用点。因为作用力矩随着支撑点和作用点之间的距离的增加而增加，所以随着可移动单元55的重心位置与驱动力生成表面之间的偏差量在Z1-Z2方向上增加，振动增加，难以控制DMD551的位置。
此外，当可移动单元55像钟摆一样摆动时，可移动板552上以及支撑可移动板552的顶板511和基板512上的负载增加，并且存在每个板得到扭曲或破碎的可能性，图像受到干扰。
因此，根据该实施例，驱动线圈581布置在散热器554的开口部分582中，使得驱动力生成表面位于散热器554的热辐射部件556处，如图11所示。根据这样的构造，可移动单元55的重心与驱动力生成表面之间在Z1-Z2方向上的距离(间隙)尽可能地减小。
因此，根据该实施例的可移动单元55不像钟摆那样摆动，并且整个单元的移动方向保持在与X-Y平面平行的方向上。因此，如上所述的，在不发生诸如每个板的扭曲和破损的问题的情况下，可以提高可移动单元55的操作稳定性并且以高精度控制DMD 551的位置。根据一实施例，当驱动磁体531a，531b和531c设置在散热器554的基板512侧上并且驱动线圈581a，581b和581c设置在基板512的散热器554侧上时，可以获得类似的效果。换句话说，驱动线圈581可以设置在基板512的底表面上，驱动磁体531可以设置在散热器554的开口部分582中。应该注意到，根据这样的实施例，至少一个驱动线圈581可以设置在基板(固定构件)512和热辐射部件556之一上，并且至少一个驱动磁体531可以设置在基板512和热辐射部件556中的另一个上。
优选的是，可移动单元55的重心位置与Z1-Z2方向上的驱动力生成表面匹配。例如，可以适当地改变驱动线圈581所附接到的开口部分582的深度(尺寸)，散热器554的热辐射部件556的形状等以匹配可移动单元55的重心位置和Z1-Z2方向上的驱动力生成表面。
(位置检测单元)
图13是根据第一实施例的包括位置检测单元的构造的示例的分解透视图。图14是根据第一实施例的包括位置检测单元的构造的示例的分解侧视图。
根据该实施例的位置检测单元包括设置在基板512上的位置检测磁体541和设置在DMD基板553上的霍尔元件542。位置检测磁体541和霍尔元件542布置成在Z1-Z2方向上彼此面对。换句话说，至少一个位置检测磁体541和至少一个霍尔元件541可以布置在DMD基板553与基板512或顶板511之间以彼此面对。
每个霍尔元件542是磁传感器的示例。霍尔元件542根据来自设置为面向霍尔元件541的位置检测磁体541的磁通密度的变化向系统控制单元10的驱动控制单元12发送信号。驱动控制单元12基于从霍尔元件542发送的信号，从霍尔元件542的位置检测设置在DMD基板553上的DMD 551的位置。
在此，根据该实施例，基板512和由磁性材料形成的顶板511用作轭板并构成磁路，其包括位置检测磁体541。进一步地，在设置在基板512和散热器554之间并且包括驱动磁体531和驱动线圈581的驱动单元处生成的磁通量集中在基板512中，该基板512用作轭板，因此，到位置检测单元的泄漏是降低。
因此，在设置在DMD基板553的底面侧上的霍尔元件542处，由包括驱动磁体531和驱动线圈581的驱动单元产生的磁场的影响减小。因此，霍尔元件542可以根据位置检测磁体541的磁通密度的变化输出信号，而不受驱动单元处生成的磁场的影响。因此，驱动控制单元12可以高精度地检测(确定)DMD 551的位置。
以该方式，驱动控制单元12可以基于霍尔元件542的输出以高精度检测DMD 551的位置，其中来自驱动单元的影响减小。因此，驱动控制单元12可以根据检测到的DMD 551的位置来控制流过驱动线圈581的电流的大小和方向，并且可以高精度地控制DMD 551的位置。
应当注意到，驱动单元的构造和位置检测单元的构造不限于在该实施例中描述的构造。作为驱动单元的驱动磁体531和驱动线圈581的数量、位置等可以与在该实施例中描述的数量、位置等不同，只要可移动单元55可以移动到合适的位置即可。例如，使可移动单元55相对于固定单元51移动的驱动单元可包括至少一个驱动磁体和面对该至少一个驱动磁体的至少一个驱动线圈。至少一个驱动磁体和至少一个驱动线圈可以布置在基板512和热辐射部件556之间。进一步地，作为位置检测单元的位置检测磁体541和霍尔元件542的数量、位置等可以与该实施例中描述的那些不同，只要可以检测DMD 551的位置即可。
例如，位置检测磁体541可以设置在顶板511上，霍尔元件542可以设置在可移动板552上。进一步地，例如，位置检测单元可以设置在基板512和散热器554之间，驱动单元可以设置在顶板511和基板512之间。然而，优选的是在驱动单元和位置检测单元之间设置轭板以减小从驱动单元到位置检测单元的磁场的影响。进一步地，优选的是在固定单元51的顶板511或基板512上设置驱动磁体531和位置检测磁体541，否则，因为存在可移动单元55的重量增加并且变得难以控制可移动单元55的位置的可能性。
进一步地，顶板511和基板512可以部分地由磁性材料制成，只要可以减少从驱动单元到位置检测单元的磁通量的泄漏即可。例如，顶板511和基板512可以通过堆叠多个构件形成，所述多个构件包括由磁性材料制成的平板形构件或片形构件。顶板511可以由非磁性材料制成，只要基板512至少部分地由磁性材料制成并且用作轭板以防止从驱动单元到位置检测单元的磁通量的泄漏即可。
在此，为了稳定移动图像时的驱动性能，优选的是，可移动单元的重心位置与驱动力生成表面匹配。在专利文献1中公开的图像投影设备中，尽管可移动单元的重心位置在散热器处，但是驱动线圈布置在可移动单元的可移动板处。因此，可能存在这样的情况：其中可移动单元的重心位置远离驱动线圈所在的并且驱动性能不稳定的驱动力生成表面。
尽管可以考虑这样的构造，其中驱动线圈布置在散热器内部，使得重心的位置与驱动力生成表面匹配，但是该构造具有以下问题。
也就是说，散热器的预期目的是要冷却设置在可移动单元上的数字微镜器件(DMD)。然而，当驱动线圈布置在散热器内部时，DMD的冷却由于直接传递到散热器的驱动线圈的高热而降低。作为应对技术，可以考虑减小流过驱动线圈的电流以减少发热量。然而，这导致整个设备的尺寸增大，因为驱动线圈和驱动磁体需要很大。
<散热器>
图15是根据第一实施例的包括散热器554的构造的示例的分解透视图。图16是图15的底视图。第一实施例的特征在于散热器554和驱动线圈581之间的布置(位置关系)。在现有技术的构造中，具有底部的凹部部分设置在散热器的顶表面上，用于罩住驱动线圈。因此，散热器经由凹部部分接收驱动线圈的高热量，从而减小了作为预期目的的DMD的冷却效果。
对于根据第一实施例的由金属制成的散热器554，如上所述的，开口部分582设置在热辐射部件556的顶表面上。每个开口部分582具有足够大于驱动线圈581的外直径(尺寸)的形状。驱动线圈581经由低导热材料70放置在开口部分582中，而不与散热器554接触。不锈钢或铜可用于传热部件563、热辐射部件556和散热器554的联接柱561。热辐射部件556在由诸如不锈钢或铜的金属形成的厚矩形板的一个表面上具有由诸如不锈钢或铜的金属形成的多个翅片。驱动线圈581布置在热辐射部件556的与设置有多个翅片的表面相反的表面上。
每个低导热材料70是其导热率低于热辐射部件556的导热率的物质。例如，每个低导热材料70是由紫外线可固化环氧树脂制成的结合剂。更具体地，例如，可以使用由ThreeBond Co.,Ltd制造的“TB3114”。环氧树脂的导热系数为0.30W/(m·K)。因此，除TB3114之外，可以使用由树脂制成的各种结合剂。注意到，低导热材料70可以是树脂构件、泡沫构件或纤维构件。泡沫橡胶可以用作这样的泡沫构件。具体地，氯丁橡胶或乙丙橡胶可用作这样的泡沫橡胶。氯丁橡胶的导热系数为0.25W/(m·K)。乙丙橡胶的导热率为0.36W/(m·K)。因此，当低导热材料70的导热率小于或等于0.36W/(m·K)时，低导热材料70具有几乎确定地实现目标的效果。然而，低导热材料70不限于导热率小于或等于0.36W/(m·K)的材料，而是可以根据驱动线圈581的温度或由驱动线圈581生成的热量进行选择。例如，通过将热固性树脂与岩棉混合而获得的模制产品或通过将热固性树脂与玻璃纤维混合而获得的模制产品可用作纤维构件。
每个驱动线圈581通过布置在至少三个位置的低导热材料70而布置在相应的开口部分582中。注意到，在图16的示例中，接收部分582a设置在开口部分582的外边缘部分的四个拐角上，用于接收和存储低导热材料70。
因此，低导热材料70布置在驱动线圈581的各个拐角部分和布置在开口部分582的四个拐角处的接收部分582a之间，使得驱动线圈581布置(接合)在开口部分582中。注意到，驱动线圈581布置成以便不与开口部分582直接接触。进一步地，开口部分582和驱动线圈581布置在面对布置在基板512上的驱动磁体531的位置处。
尽管热辐射部件556也存在于开口部分582正下方的位置，但是为了便于描述，在图示的例子中，通过虚线省略了热辐射部件556。当然，热辐射部件556可以采用避开开口部件582正下方位置的形状。在此情况下，驱动线圈581可以从散热器554的下侧(从箭头Z2侧)安装到开口部分582中。
如上所述的，第一实施例具有这样的构造，其中驱动线圈581经由其导热率低于热辐射部件556的导热率的低导热材料70被放置在开口部分582内，而不与开口部分582接触。换句话说，在驱动线圈581不与热辐射部件556接触的状态下，驱动线圈581结合到低导热材料70并且低导热材料70结合到热辐射部件556。
因此，可以防止驱动线圈581的高热量传递到热辐射部件556和散热器554，并确保冷却DMD 551的效果，其基本上由热辐射部件556和散热器554施加。进一步地，根据上述构造，可以在不改变驱动线圈581和驱动磁体531的尺寸的情况下确保冷却DMD的性能。因此，可以保持整个设备的尺寸。
此外，因为第一实施例具有驱动线圈581布置在热辐射部件556内部的构造，所以可移动单元55的重心位置靠近驱动力生成表面，驱动线圈581位于在该驱动力生成表面处，并且可以确保稳定的驱动性能。
(第二实施例)
接下来，将描述第二实施例。该第二实施例具有与第一实施例基本类似的技术构思。因此，将主要描述第一和第二实施例之间的差异，并且可以酌情省略重复描述。图17是根据第二实施例的包括散热器的构造的示例的分解透视图。
第二实施例与第一实施例的不同之处在于，低导热材料80是能够罩住(容纳)驱动线圈581的壳构件。优选的是，低导热材料80由树脂制成。低导热材料80的导热率低于热辐射部件556的导热率。每个低导热材料80具有在顶表面处具有开口的盒形状。每个盒形低导热材料80的开口大于相应的驱动线圈581，以便能够罩住相应的驱动线圈581。
进一步地，第二实施例与第一实施例的不同之处在于，每个具有底部的凹部部分583设置在散热器554的热辐射部件556的顶表面上。每个凹部部分583具有能够罩住相应的低导热材料80的形状。
罩住驱动线圈581的低导热材料80被罩住在设置在热辐射部件556处的凹部部分583中。即，根据第二实施例的驱动线圈581经由低导热材料80被布置在散热器554内部，而不与散热器554接触。
因此，可以使驱动线圈581的高热量到热辐射部件556和散热器554的传递最小化，并确保冷却DMD 551的效果，其基本上由热辐射部件556和散热器554施加。
注意到，尽管所制备的低导热材料80的数量对应于布置在图17所示的示例中的热辐射部件556的顶表面上的多个凹部部分583的数量，但是本公开不限于此。多个低导热材料80可以通过联接部分等一体地联接。在这样的情况下，在布置在凹部部分583中之后，可以通过螺钉将低导热材料80固定到联接部分，使得低导热材料80可以容易地固定到热辐射部件556。
根据本公开的图像生成单元和图像投影设备不限于上述实施例，而是可以在不脱离本公开的范围的情况下进行各种变化和修改。
本申请基于2016年11月11日向日本专利局提交的日本优先权申请No.2016-220532和2017年7月24日向日本专利局提交的日本优先权申请No.2017-143044的优先权并要求其权益，其全部内容在此引入作为参考。
附图标记列表
1 投影仪(图像投影设备)
10 系统控制单元
1 图像控制单元
1 驱动控制单元
30 光源
40 照明光学系统单元
50 图像生成单元
51 固定单元
55 可移动单元
60 投影光学系统单元(投影部件)
511 顶板(第一固定板)
512 基板(第二固定板)
531 驱动磁体
541 位置检测磁体
581 驱动线圈(线圈)
582 开口部分
582a 接收部分
583 凹部部分
542 霍尔元件
551 DMD(图像生成部件)
552 可移动板(可移动部件)
553 DMD基板(可移动部件)
554 散热器
556 热辐射部件
563 传热部件
70，80 低导热材料
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种图像生成单元，包括：
图像生成部件，该图像生成部件被构造为从照明光生成图像；
驱动磁体，该驱动磁体被构造成生成磁场；和
驱动线圈，该驱动线圈布置在驱动磁体的磁场中；
热辐射部件，该热辐射部件联接到图像生成部件并且被构造为辐射图像生成部件的热量，
其中，驱动磁体和驱动线圈使图像生成部件和热辐射部件移动，和
其中，驱动线圈经由一物质放置在热辐射部件的凹部部分中，该物质的导热率低于热辐射部件的导热率。
2.根据权利要求1所述的图像生成单元，还包括：
第一固定板；
第二个固定板；
可移动部件，该可移动部件可移动地支撑在第一固定板和第二固定板之间，
其中图像生成部件和热辐射部件联接到可移动部件，和
其中，第二固定板布置在可移动部件和热辐射部件之间，并且驱动磁体放置在面对热辐射部件的表面处和面对驱动线圈的位置处。
3.根据权利要求1所述的图像生成单元，
其中，所述热辐射部件是金属，和
其中其导热率低于热辐射部件的导热率的物质是树脂构件、泡沫构件或纤维构件。
4.根据权利要求1所述的图像生成单元，
其中，热辐射部件具有开口部分，驱动线圈能够布置在该开口部分中，
其中其导热率低于热辐射部件的导热率的物质是由紫外线可固化环氧树脂制成的粘合剂，
其中，驱动线圈通过其导热率低于热辐射部件的导热率的物质来布置和结合在开口部分中。
5.根据权利要求1所述的图像生成单元，
其中，其导热率低于热辐射部件的导热率的物质是用于罩住驱动线圈的壳构件，和
其中，其导热率低于罩住驱动线圈的热辐射部件的导热率的物质被罩住在热辐射部件的凹部部分中。
6.一种图像投影设备，包括：
根据权利要求1所述的图像生成单元；
光源，该光源被构造为将照明光发射到图像生成部件；和
投影部件，该投影部件被构造为投影由图像生成部件生成的图像。
7.一种散热器，包括：
热辐射部件；和
经由一物质放置在热辐射部件的凹部部分中的线圈，该物质的导热率低于热辐射部件的导热率。
8.根据权利要求7所述的散热器，
其中热辐射部件是金属，和
其中其导热率低于热辐射部件的导热率的物质是树脂构件、泡沫构件或纤维构件。
9.根据权利要求7所述的散热器，其中所述物质的导热率小于或等于0.36W/(m·K)。
10.根据权利要求1所述的图像生成单元，其中，所述物质的导热率小于或等于0.36W/(m·K)。
11.根据权利要求1所述的图像生成单元，其中，在所述驱动线圈不与所述热辐射部件接触的状态下，所述驱动线圈结合到所述物质，并且所述物质结合到所述热辐射部件。

Claims (11)

1.一种图像生成单元，包括：
图像生成部件，该图像生成部件被构造为从照明光生成图像；
驱动磁体，该驱动磁体被构造成生成磁场；
驱动线圈，该驱动线圈布置在驱动磁体的磁场中；
热辐射部件，该热辐射部件联接到图像生成部件并且被构造为辐射图像生成部件的热量，
其中，驱动磁体和驱动线圈使图像生成部件和热辐射部件移动，和
其中，驱动线圈经由一物质放置在热辐射部件处，该物质的导热率低于热辐射部件的导热率。
2.根据权利要求1所述的图像生成单元，还包括：
第一固定板；
第二个固定板；
可移动部件，该可移动部件可移动地支撑在第一固定板和第二固定板之间，
其中图像生成部件和热辐射部件联接到可移动部件，和
其中，第二固定板布置在可移动部件和热辐射部件之间，并且驱动磁体放置在面对热辐射部件的表面处和面对驱动线圈的位置处。
3.根据权利要求1所述的图像生成单元，
其中，所述热辐射部件是金属，和
其中其导热率低于热辐射部件的导热率的物质是树脂构件、泡沫构件或纤维构件。
4.根据权利要求1所述的图像生成单元，
其中，热辐射部件具有开口部分，驱动线圈能够布置在该开口部分中，
其中其导热率低于热辐射部件的导热率的物质是由紫外线可固化环氧树脂制成的粘合剂，
其中，驱动线圈通过其导热率低于热辐射部件的导热率的物质来布置和结合在开口部分中。
5.根据权利要求1所述的图像生成单元，
其中，其导热率低于热辐射部件的导热率的物质是用于罩住驱动线圈的壳构件，和
其中，其导热率低于罩住驱动线圈的热辐射部件的导热率的物质被罩住在设置在热辐射部件处的凹部部分中。
6.一种图像投影设备，包括：
根据权利要求1所述的图像生成单元；
光源，该光源被构造为将照明光发射到图像生成部件；和
投影部件，该投影部件被构造为投影由图像生成部件生成的图像。
7.一种散热器，包括：
热辐射部件；和
经由一物质放置在热辐射部件处的线圈，该物质的导热率低于热辐射部件的导热率。
8.根据权利要求7所述的散热器，
其中热辐射部件是金属，和
其中其导热率低于热辐射部件的导热率的物质是树脂构件、泡沫构件或纤维构件。
9.根据权利要求7所述的散热器，其中所述物质的导热率小于或等于0.36W/(m·K)。
10.根据权利要求1所述的图像生成单元，其中，所述物质的导热率小于或等于0.36W/(m·K)。
11.根据权利要求1所述的图像生成单元，其中，在所述驱动线圈不与所述热辐射部件接触的状态下，所述驱动线圈结合到所述物质，并且所述物质结合到所述热辐射部件。
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