JP7013975B2 - Movable cooling device, image generator, image projection device - Google Patents
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Description
本発明は、可動冷却装置、画像生成装置、画像投影装置に関する。 The present invention relates to a movable cooling device, an image generation device, and an image projection device.
プロジェクタをはじめとする画像投影装置において、画像表示素子としてDMD素子を用いる方法が知られている。このような画像投影装置において、例えばコイルと永久磁石を使用した駆動用アクチュエータによりDMD素子を細かい周期で半画素分ずらすことで投影画像を高解像度化する方法が知られている。
しかしながら、このような高解像度化手法では、コイルによる発熱がDMD素子に伝わり、DMD素子の温度を高くしてしまうという問題がある。
こうした問題を解決するために、例えばコイル冷却のためにコイルに冷媒を流通させる等、様々な冷却方法が知られている(例えば特許文献1等参照)。しかしながら、特許文献1に記載のような構成ではコイルは固定側に配置され、可動部側に冷却手段を別途設けることは難しいという問題があった。
In an image projection device such as a projector, a method of using a DMD element as an image display element is known. In such an image projection device, there is known a method of increasing the resolution of a projected image by shifting the DMD element by half a pixel in a fine cycle by, for example, a drive actuator using a coil and a permanent magnet.
However, in such a high resolution method, there is a problem that heat generated by the coil is transmitted to the DMD element and the temperature of the DMD element is raised.
In order to solve such a problem, various cooling methods are known, for example, a refrigerant is circulated through the coil for cooling the coil (see, for example,
本発明は以上のような課題に基づきなされたものであり、可動部に配置されたコイルを効率よく冷却する可動冷却装置の提供を目的とする。 The present invention has been made based on the above problems, and an object of the present invention is to provide a movable cooling device that efficiently cools a coil arranged in a movable portion.
本願発明にかかる可動冷却装置は、可動板と、フィンが配置された基板を含んで構成され、前記可動板に連結されたヒートシンクと、一方が前記可動板と前記ヒートシンクとの間に配置され、前記一方と他方との間に前記可動板を移動可能に保持する2つの固定板と、前記2つの固定板のうちの前記ヒートシンク側の固定板に配置された磁石と、前記ヒートシンクに形成され、前記基板を貫通する開口部と、前記開口部に配置され、前記磁石に対向配置された空芯を備えたコイルと、前記基板の前記磁石と前記コイルとが対向する側の面の反対側の面に配置された前記フィンと、前記フィンに向けて空気を送る送風機と、を備え、前記フィンは前記送風機の送出する前記空気に沿った方向に延伸されて前記空気の流路を形成し、当該流路における前記送風機と前記コイルの空芯とを結ぶ範囲内には、前記フィンが設けられておらず、前記コイルと前記磁石との間隔は、隣り合う前記フィンの間隔よりも大きいことを特徴とする。 The movable cooling device according to the present invention is configured to include a movable plate and a substrate on which fins are arranged, and a heat sink connected to the movable plate and one of which are arranged between the movable plate and the heat sink. Two fixing plates that movably hold the movable plate between the one and the other, a magnet arranged on the fixing plate on the heat sink side of the two fixing plates, and a magnet formed on the heat sink. An opening penetrating the substrate, a coil having an air core arranged in the opening and facing the magnet, and a surface opposite to the surface of the substrate on which the magnet and the coil face each other. A fin arranged on a surface and a blower for sending air toward the fins are provided, and the fins are extended in a direction along the air sent by the blower to form a flow path for the air. The fins are not provided in the range connecting the blower and the air core of the coil in the flow path, and the distance between the coil and the magnet is larger than the distance between the adjacent fins. It is a feature .
本発明の可動冷却装置によれば、可動部に配置されたコイルを効率よく冷却することができる。 According to the movable cooling device of the present invention, the coil arranged in the movable portion can be efficiently cooled.
(画像投影装置の構成)
図1は、本発明の1実施形態におけるプロジェクタ100を例示する図である。
(Configuration of image projection device)
FIG. 1 is a diagram illustrating the
プロジェクタ100は、画像投影装置の一例であり、出射窓103、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100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103からスクリーンSに画像を投影する。
The
なお、以下に示す図面において、X方向はプロジェクタ100の幅方向、Y方向はプロジェクタ100の奥行き方向、Z1Z2方向はプロジェクタ100の高さ方向である。また、以下では、プロジェクタ100の出射窓103側を上、出射窓103とは反対側を下として説明する場合がある。
In the drawings shown below, the X direction is the width direction of the
図2は、実施形態におけるプロジェクタ100の機能構成を例示するブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating the functional configuration of the
図2に示されるように、プロジェクタ100は、電源104、メインスイッチSW105、操作部7、外部I/F9、システムコントロール部90、ファン20、光学エンジン115を有する。
As shown in FIG. 2, the
電源104は、商用電源に接続され、プロジェクタ100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90、ファン20、光学エンジン115等に給電する。
The
メインスイッチSW105は、ユーザによるプロジェクタ100のON/OFF操作に用いられる。電源104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SW105がONに操作されると、電源104がプロジェクタ100の各部への給電を開始し、メインスイッチSW105がOFFに操作されると、電源104がプロジェクタ100の各部への給電を停止する。
The main switch SW105 is used for the 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100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90に送られる。
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90に出力する。
The external I /
システムコントロール部90は、画像制御部91、移動制御部92を有する。システムコントロール部90は、例えばCPU,ROM,RAM等を含み、CPUがRAMと協働してROMに記憶されているプログラムを実行することで、各部の機能が実現される。
The
画像制御部91は、画像制御手段の一例であり、外部I/F9から入力される画像データに基づいて光学エンジン115の画像表示ユニット1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))2を制御し、スクリーンSに投影する画像を生成する。
The
移動制御部92は、移動制御手段の一例であり、画像表示ユニット1において移動可能に設けられている可動ユニット5を移動させ、可動ユニット5に設けられているDMD2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90に制御されて回転し、光学エンジン115の光源30を冷却する。
The
光学エンジン115は、光源30、照明光学系ユニット40、画像表示ユニット1、投影光学系ユニット60を有し、システムコントロール部90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90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表示ユニット1に設けられているDMD2に導く。
The illumination
画像表示ユニット1は、固定支持されている固定ユニット6、固定ユニット6に対して移動可能に設けられている可動ユニット5を有する。可動ユニット5は、DMD2を有し、システムコントロール部90の移動制御部92によって固定ユニット6に対する位置が制御される。DMD2は、画像生成手段の一例であり、システムコントロール部90の画像制御部91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、例えば複数の投射レンズ、ミラー等を有し、画像表示ユニット1のDMD2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100の光学エンジン115の各部の構成について説明する。
(Optical engine configuration)
Next, the configuration of each part of the
図3は、実施形態における光学エンジン115を例示する斜視図である。光学エンジン115は、図3に示されるように、光源30、照明光学系ユニット40、画像表示ユニット1、投影光学系ユニット60を有し、プロジェクタ100の内部に設けられている。
FIG. 3 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、X方向に光を照射する。照明光学系ユニット40は、光源30から照射された光を、下部に設けられている画像表示ユニット1に導く。画像表示ユニット1は、照明光学系ユニット40によって導かれた光を用いて投影画像を生成する。投影光学系ユニット60は、照明光学系ユニット40の上部に設けられ、画像表示ユニット1によって生成された投影画像をプロジェクタ100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115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。
The
(照明光学系ユニット)
図4は、実施形態における照明光学系ユニット40を例示する図である。
(Illumination optical system unit)
FIG. 4 is a diagram illustrating the illumination
図4に示されるように、照明光学系ユニット40は、カラーホイール401、ライトトンネル402、リレーレンズ403,404、シリンダミラー405、凹面ミラー406を有する。
As shown in FIG. 4, 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。
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。
The
シリンダミラー405及び凹面ミラー406は、リレーレンズ403,404から出射された光を、画像表示ユニット1に設けられているDMD2に反射する。DMD2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。
The
(投影光学系ユニット)
図5は、実施形態における投影光学系ユニット60の内部構成を例示する図である。
(Projection optical system unit)
FIG. 5 is a diagram illustrating the internal configuration of the projection
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。
As shown in FIG. 5, the projection
投影レンズ601は、複数のレンズを有し、画像表示ユニット1のDMD2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100の外部のスクリーンS等に投影する。
The
(画像表示ユニット)
図6は、実施形態における高解像度化モジュールとしての画像表示ユニット1を例示する斜視図である。また、図7は、実施形態における画像表示ユニット1を例示する側面図である。
(Image display unit)
FIG. 6 is a perspective view illustrating the
図6及び図7に示されるように、画像表示ユニット1は、機能的には主にDMD2を含んで上方に配置される位置検出部3と、ヒートシンク14を含む駆動力生成部4と、を有している。
位置検出部3は、図8に分解図として示すように、画像表示ユニット1の上層側、2階部分に相当し、DMD2を有するDMD基板13と、ホール素子15が実装された位置検出用FPC(Flexible Printed Circuits)18と、位置検出用磁石32と、を有している。
位置検出部3はまた、第1固定板たるトッププレート21と、第2固定板たるベースプレート25と、可動板11と、第3固定板たる支持プレート22と、を有している。
第1固定板と第3固定板との間、すなわちトッププレート21と、支持プレート22との間には、支柱26が配置されており、支柱26によって2つのプレートの間隔が所定の間隔に維持されている。
また、可動板11は支持プレート22とトッププレート21との間に配置されており、可動板11とトッププレート21との間と、可動板11と支持プレート22との間とにはそれぞれボール24が設けられてボール支持部28を形成している。
可動板11はかかるボール24によって合計3点で上下の2方向から挟み込まれることで、可動時の摩擦が低減されるように構成されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
As shown in an exploded view in FIG. 8, the position detection unit 3 corresponds to the upper layer side and the second floor portion of the
The position detection unit 3 also has a
A
Further, the
The
DMD2は、可動板11側の面に設けられ、可動プレート552及び結合プレート553と共に移動可能に設けられている。DMD2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。DMD2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90の画像制御部91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。
When the micromirror is "ON", for example, the tilt angle is controlled so as to reflect the light from the
このように、DMD2は、画像制御部91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。
In this way, the
第2固定板たるベースプレート25は、トッププレート21と所定の間隔を開けて一体になるように固定されており、可動板11が動作した時の防塵機能を有するとともに、ボール24の位置を規制する。
なお、調整ネジ27の押し込み量によって可動板11とボール24との間のクリアランス調整が可能である。
The
The clearance between the
位置検出用磁石32は、ベースプレート25の可動部11側に取り付けられた永久磁石である。
位置検出用FPC18は、一方の端部がDMD基板13に取り付けられ、他方の端部が後述する固定ユニット6の何れか、例えばベースプレート25に取り付けられている。
位置検出用FPC18は、可動板11の移動を阻害することなく平面内での並進、回転動作を行えるように可撓性を有しており、一方の端部が引っ張られたとしてもその移動量を吸収するように複数の折り目を備えている。
ホール素子15は、位置検出用FPC上に実装されており、位置検出用磁石32によって生じる磁束密度の変化を検知して、かかる磁束密度の変化から位置を算出する位置算出手段である。
すなわち、可動板11の移動によって位置検出用FPC18が移動することで、ホール素子15が磁束密度の変化を検知して、可動板11の位置を算出することができる。
The
One end of the
The
The
That is, when the
駆動力生成部4は、図9に示すように、第4固定板29に張り付けられた駆動用磁石23と、駆動用FPC16と、ヒートシンク14と、コイル12と、を有している。
As shown in FIG. 9, the driving force generating unit 4 has a driving
駆動用磁石23は、コイル12に対向するように、第4固定板29取り付けられた永久磁石である。
The
駆動用FPC16は、一方の端部がコイル12に取り付けられ、他方の端部が第4固定板29に取り付けられている。
駆動用FPC16は、位置検出用FPC18と同様に、コイル12の移動を阻害することなく平面内での並進、回転動作を行えるように可撓性を有しており、一方の端部が引っ張られたとしてもその移動量を吸収するように複数の折り目を備えている。
One end of the drive FPC 16 is attached to the
Like the
ヒートシンク14は、放熱手段の一例であり、少なくとも一部分がDMD2またはDMD基板13に当接するように設けられている。ヒートシンク14は、このような構成により、本実施形態に係る画像表示ユニット1では、ヒートシンク14がDMD2の温度上昇を抑制し、DMD2の温度上昇による動作不良や故障等といった不具合の発生が低減されている。
The
ヒートシンク14は、板状の基材部分である基部140と、駆動用磁石23とは反対側の面、本実施形態では下方側に向かって基部140から直立して形成されたフィン141と、を有している。
ヒートシンク14はまた、可動板11とネジによって締結される支柱142を有している。
基部140には、駆動用磁石23と対応する位置に複数の開口部143が基部140を貫通するように形成されており、開口部143に嵌り込むように、コイル12が取り付けられている。
なお、ここでいう「対応する位置」とは、可動板11が初期位置にある場合における駆動用磁石23に対向する位置である。しかしながら後述するように可動板11は駆動用磁石23とコイル12との間の電磁気力によって動作するため、上方側から見たときに位置が正しく一致するとは限らない。
The
The
A plurality of
The "corresponding position" here is a position facing the driving
コイル12は、ヒートシンク14の基部140に取り付けられた空芯のコイルである。コイル12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る。
コイル12は、基部140の開口部143に固定されており、駆動用FPC16を介して電流を印加可能なように保持されている。
コイル12はまた、X方向のローレンツ力が発生するように配置されたコイル12a、12bと、Y方向のローレンツ力が発生するように配置されたコイル12cと、を有している。可動板11は、コイル12a、12b、12c及び駆動用磁石23において発生するローレンツ力により、X方向又はY方向に自在に移動する。
The
The
The
可動板11は、コイル12a及び駆動用磁石23と、コイル12b及び駆動用磁石23とにおいて発生するローレンツ力により、Y方向又は-Y方向に移動する。また、可動板11は、コイル12a及び駆動用磁石23と、コイル12b及び駆動用磁石23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。
The
例えば、コイル12a及び駆動用磁石23においてY方向のローレンツ力が発生し、コイル12b及び駆動用磁石23において-Y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、可動板11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、コイル12a及び駆動用磁石23において-Y方向のローレンツ力が発生し、コイル12b及び駆動用磁石23において+Y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、可動板11は、上面視で反時計回り方向に回転するように変位する。
For example, when a current is passed so that a Lorentz force in the Y direction is generated in the
画像表示ユニット1の動作について、筐体に対して固定された不動の固定ユニット6と、固定ユニット6に対して動作する可動ユニット5と、を用いて説明する。
なお、可動ユニット5と固定ユニット6とは、何れも上述したような画像表示ユニット1の各構成要素を動作の態様に応じて組分けしたものであるから、同一の付番をして個々の要素についての説明は適宜省略する。
The operation of the
Since the
可動ユニット5は、図9に示すように、DMD2と、DMD基板13と、可動板11と、コイル12と、ヒートシンク14と、位置検出用FPC18と、駆動用FPC16と、ホール素子15とを有している。
固定ユニット6は、DMD2の上側に取り付けられるDMDカバー17と、第1~第4固定板たるトッププレート21、ベースプレート25、支持プレート22、第4固定板29とを有している。
固定ユニット6はまた、位置検出用磁石32と、制御基板19と、駆動用磁石23と、支柱26と、を有している。
固定ユニット6は、画像形成装置の筐体に固定支持されている。
As shown in FIG. 9, the
The fixing
The fixing
The fixed
なお、図示した固定ユニット6に設けられる支柱26、ボール支持部28の数や位置等は、可動板11を移動可能に支持できればよく、本実施形態に例示される構成に限られるものではない。
It should be noted that the number and positions of the
さて、制御基板19によりDMD2を動作させて、高解像度化を行うときには、DMD2を可動板11ごと半画素分だけXY平面上に平行移動させて、投影画像内の中間画像を形成する手法が考えられる。
そこで本実施形態では、制御基板19からの制御に基づいて、駆動用FPC16を介してコイル12に電流が流される。
このとき、駆動用磁石23によって生じる定常磁場に対して、コイル12に流れた電流によりローレンツ力が駆動力として生じる。
駆動用磁石23は固定されており不動であるから、かかるローレンツ力は、コイル12をXY平面上に動作させる方向にはたらく。すなわち、コイル12と固定された可動ユニット5全体が、コイル12によって生じたローレンツ力に従って駆動される。
各コイル12に流される電流の大きさ及び向きは、制御基板19上のシステムコントロール部90の移動制御部92によって制御される。移動制御部92は、コイル12に流す電流の大きさ及び向きによって、可動板11の移動(回転)方向、移動量や回転角度等を制御する。
By the way, when the DMD2 is operated by the
Therefore, in the present embodiment, a current is passed through the
At this time, a Lorentz force is generated as a driving force by the current flowing through the
Since the driving
The magnitude and direction of the current flowing through each
かかる可動ユニット5の位置が変化すると、ホール素子15は磁束密度の変化を起電力に変えて、位置検出用FPC18を介して制御基板19へと伝える。
駆動用磁石23の磁力が既知であり、コイル12に働くローレンツ力は、コイル12に流す電流量で可変であるから、制御基板19は、かかる位置に応じてコイル12に流す電流量を制御して、可動ユニット5の位置を制御する。
When the position of the
Since the magnetic force of the
なお、可動ユニット5が固定ユニット6に対して動作したとしても、ボール24によって摺動抵抗が転がり抵抗に変えられており、また位置検出用FPC18や駆動用FPC16が可撓性を有することから、画像表示ユニット1の機能に悪影響を与えることなく、可動ユニット5を所望の距離だけ動作させることができる。
Even if the
本実施形態においては、一般的に重量の増加の要因となりやすい永久磁石である駆動用磁石23と位置検出用磁石32とを固定ユニット6として筐体に対して固定している。かかる構成によれば、可動ユニット5の重量を低減して、効率よく可動ユニット5の位置を制御することができる。
また磁気回路の考え方によれば、駆動用磁石23と位置検出用磁石32とを取り付ける部材であるトッププレート21と、第4固定板29とは、何れも磁性の板金であることが望ましい。
また、第2、第3固定板たるベースプレート25と、支持プレート22とは磁性、非磁性いずれであっても機能上の制限はないが、本実施形態においては、駆動用磁石23の発する磁力が位置検出用磁石32と比べて大きいため、漏れ磁束がホール素子15に悪影響を及ぼさないように、支持プレート22も磁性の板金性としている。
かかる構成により、支持プレート22で駆動用磁石23の作り出す磁場が遮蔽されるから、駆動用磁石23の作り出す磁場が漏れてホール素子15に悪影響を与えることがないので、精度よく可動ユニット5の位置を検知することが可能である。
In the present embodiment, the
Further, according to the concept of the magnetic circuit, it is desirable that the
Further, the
With this configuration, the magnetic field created by the
さて、DMD2は画素毎にマイクロミラーが配置された反射型の光学素子である以上、駆動される部分が多く画像表示ユニット1の温度上昇が懸念されている。
さらに、上述した高解像度化を行うには、コイル12に電流を流して駆動するために、コイル12の発熱までもが加わってしまう。
そこで、拡大冷却部として、可動ユニット側にヒートシンクを取り付けるような構成が考えられている。しかしながら、可動ユニット5側には非磁性であることや重量への制約が大きいことから、アルミ材料が多用されることが多く、単にヒートシンクを取り付けただけでは、コイル12と、DMD2との間に熱的な抵抗がほとんど働かず、コイル12に生じた熱が、DMD2を温めてしまうという問題も生じていた。
Since the
Further, in order to achieve the above-mentioned high resolution, the
Therefore, a configuration is considered in which a heat sink is attached to the movable unit side as the enlarged cooling unit. However, since the
こうした問題を解決するべく、例えばコイル12を冷却するために冷媒などを用いる別の冷却装置を取り付けることも考えられるが、構成が複雑化し、また可動ユニット5への配線が煩雑化するために望ましくない。
In order to solve such a problem, for example, it is conceivable to attach another cooling device that uses a refrigerant or the like to cool the
そこで、本実施形態では、画像表示ユニット1は、図10に示すように、基部140のコイル12と駆動用磁石23とが対向する側の面の反対側の面に配置されたフィン141と、ヒートシンク14の基板のフィン141側からコイル12と駆動用磁石23とが対向する面まで貫通する開口部142と、フィン141に向けて空気を送る送風機41a、41bと、を有している。
かかる構成により、画像表示ユニット1は、可動冷却装置としての機能を有している。
すなわち、言い換えると本実施形態では、基部140を貫通するように形成された開口部142と、駆動用磁石23に対向して設けられたコイル12とが冷却に用いる空気の流路を形成し、前記流路を介してフィン141に向けて空気を送る送風機41a、41bと、を有している。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, the
With such a configuration, the
That is, in other words, in the present embodiment, the
(可動冷却装置)
かかる送風機41a、41bについて詳しく説明する。
送風機41a、41bは、何れも冷却ファン410の回転によって吹出し口411から所定の方向、ここではX方向に気流を形成する送風機である。本実施形態においては特に、送風機41aをPUSH型すなわち吹き付け型の送風機として、送風機41bをPULL型すなわち吸出し型の送風機としているが、かかる構成に限定されるものではなく、またどちらか一方のみを設けるとしても良い。以降の説明においては、簡略化のために特に送風機41aについて説明するが、送風機41bについても気流の方向以外は同様の構成を有している。なお、PUSH型、PULL型ともに、形成する気流の経路上にフィン141があるため、『フィン141に向けて空気を送る』構成であるといえる。
(Movable cooling device)
The
Both the
既に述べたように、コイル12は、ヒートシンク14の開口部143に取り付けられている。かかる構成により、送風機41aから吹き付けられた空気が、フィン141を冷却するとともにコイル12をも冷却する。
さらに、フィン141は、かかる空気の流路144の壁面を形成するように、冷却ファン410が空気を吹き付けるX方向に沿って形成されている。
かかる構成によれば、冷却風の気流を妨げることなく流路144が形成されるから、送風機41aによって排出された冷却風の風速を損なうことなく、効率よく冷却することができる。
As already mentioned, the
Further, the
According to such a configuration, since the flow path 144 is formed without obstructing the air flow of the cooling air, the cooling air can be efficiently cooled without impairing the wind speed of the cooling air discharged by the
また本実施形態では、コイル12の空芯が、空気の流路144の一部を形成するように配置されている。
かかる構成によれば、冷却ファン410が吹き付けた空気が、ヒートシンク14の基部140上を通過して冷却するとともに、コイル12の空芯内を通過することで前記コイル12をも同時に冷却することができる。
Further, in the present embodiment, the air core of the
According to this configuration, the air blown by the cooling
さらに、送風機41aの吹出し口411から、コイル12の空芯とを結ぶ範囲内には、フィン141が設けられていない。
かかる構成により、冷却風がヒートシンク14のフィン141によって熱される前にコイル12に吹き付けられることとなるから、コイル12を効率よく冷却することができる。
Further,
With such a configuration, the cooling air is blown to the
さらに、本実施形態では、コイル12のZ方向の厚みは、ヒートシンク14の基部140の厚みよりも厚い。
すなわち本実施形態では、図11に示すように、X方向から見たときに、コイル12がヒートシンク14の基部140から-Z方向すなわちフィン141の延びる方向へ突出した状態で配置されている。
かかる構成により、コイル12が冷却風に触れる表面積が向上することで、冷却効率が高まるとともに、コイル12の巻き数を容易に増やすことができるから、同一の強度のローレンツ力を受けるために必要な電流量を小さく抑えられて、RI2で比例して生じる発熱量自体を低減することもできる。
Further, in the present embodiment, the thickness of the
That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, the
With this configuration, the surface area of the
さらに、本実施形態では、コイル12と、駆動用磁石23との間には、フィン141のピッチp以上の間隔dを空けている。
かかる構成によれば、コイル12の空芯内を冷却風が通過することで、さらに冷却風がコイル12と接触する面積が増えて冷却効率の向上に寄与する。
Further, in the present embodiment, a distance d equal to or larger than the pitch p of the
According to this configuration, the cooling air passes through the air core of the
この点についてさらに詳しく説明する。
一般に、流路144を通過する冷却風は、通風抵抗の観点から言えば最も流れやすい流路を流れるといえる。ここで通風抵抗は冷却風が流れる部分の断面積が大きいほど低下し、断面積が小さいほど増加する。
すなわち、コイル12の空芯が十分な大きさではなかったり、あるいはコイル12と駆動用磁石23との間にある間隔dがフィン141同士のピッチpよりも短い場合には、空芯内部を冷却風が通過し難くなるため、コイル12の内周側の表面が冷却風に触れにくくなってしまう。
そこで本実施形態では、コイル12と、駆動用磁石23との間には、フィン141のピッチp以上の間隔dを空けることで、さらに冷却効率を向上させている。
This point will be described in more detail.
In general, it can be said that the cooling air passing through the flow path 144 flows through the flow path that is most easily flowed from the viewpoint of ventilation resistance. Here, the ventilation resistance decreases as the cross-sectional area of the portion through which the cooling air flows is larger, and increases as the cross-sectional area is smaller.
That is, if the air core of the
Therefore, in the present embodiment, the cooling efficiency is further improved by leaving a space d between the
なお、このようにコイル12と駆動用磁石23との間隔dを空けることによれば、コイル12から駆動用磁石23へと伝わる輻射熱も低減されるはずであるから、駆動用磁石23の熱による減磁も抑制できる。
By keeping the distance d between the
また、本実施形態では、コイル12は空芯を有し、かかる空芯がヒートシンク14の基部140を貫通するように形成された開口部143上に配置されている。
かかる構成により、冷却風がコイル12のみならず駆動用磁石23をも冷却する効果が見込めるから、さらに効率よく冷却することができる。
Further, in the present embodiment, the
With such a configuration, the cooling air can be expected to have the effect of cooling not only the
また、DMD2の冷却効果を高めるために、ヒートシンク14の基部140とDMD2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14とDMD2との間の熱伝導性が向上し、ヒートシンク14によるDMD2の冷却効果が向上する。
Further, in order to enhance the cooling effect of the
(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100において、投影画像を生成するDMD2は、可動ユニット5に設けられており、システムコントロール部90の移動制御部92によって可動ユニット5と共に位置が制御される。
(Image projection)
As described above, in the
移動制御部92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、DMD2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5の位置を制御する。このとき、画像制御部91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DMD2に画像信号を送信する。
The
例えば、移動制御部92は、±X方向及び±Y方向にDMD2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、DMD2を所定の周期で往復移動させる。このとき、画像制御部91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DMD2を制御することで、投影画像の解像度を、DMD2の解像度の約2倍にすることが可能になる。また、DMD2の移動位置を増やすことで、投影画像の解像度をDMD2の2倍以上にすることもできる。
For example, the
このように、移動制御部92が可動ユニット5と共にDMD2を所定の周期で移動させ、画像制御部91がDMD2に位置に応じた投影画像を生成させることで、DMD2の解像度以上の画像を投影することが可能になる。
In this way, the
以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、本実施形態においては画像投影装置としてプロジェクタの例についてのみ述べたが、投射光による画像情報を投影する画像投影装置に同様の構成を用いたとしても良い。
Although the preferred embodiment has been described in detail above, it is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and substitutions are made to the above-mentioned embodiment without departing from the scope of the claims. Can be added.
For example, in the present embodiment, only the example of the projector as the image projection device has been described, but the same configuration may be used for the image projection device that projects the image information by the projected light.
1 画像表示ユニット(可動冷却装置)
2 画像表示素子(DMD)
3 位置検出部
4 駆動力生成部
5 可動ユニット
6 固定ユニット
11 可動板
12 コイル(コイル)
14 拡大冷却部(ヒートシンク)
15 ホール素子
21、22、25、29 固定板
41(41a、41b) 送風機
60 投影光学系
100 画像投影装置
115 光学エンジン
140 基部
141 フィン
142 支柱
143 開口部
1 Image display unit (movable cooling device)
2 Image display element (DMD)
3 Position detection unit 4 Driving
14 Enlarged cooling unit (heat sink)
15
Claims (4)
フィンが配置された基板を含んで構成され、前記可動板に連結されたヒートシンクと、
一方が前記可動板と前記ヒートシンクとの間に配置され、前記一方と他方との間に前記可動板を移動可能に保持する2つの固定板と、
前記2つの固定板のうちの前記ヒートシンク側の固定板に配置された磁石と、
前記ヒートシンクに形成され、前記基板を貫通する開口部と、前記開口部に配置され、前記磁石に対向配置された空芯を備えたコイルと、
前記基板の前記磁石と前記コイルとが対向する側の面の反対側の面に配置された前記フィンと、
前記フィンに向けて空気を送る送風機と、を備え、
前記フィンは前記送風機の送出する前記空気に沿った方向に延伸されて前記空気の流路を形成し、当該流路における前記送風機と前記コイルの空芯とを結ぶ範囲内には、前記フィンが設けられておらず、
前記コイルと前記磁石との間隔は、隣り合う前記フィンの間隔よりも大きい
ことを特徴とする可動冷却装置。 Movable plate and
A heat sink configured to include a substrate on which fins are arranged and connected to the movable plate,
Two fixing plates, one of which is arranged between the movable plate and the heat sink and which movably holds the movable plate between the one and the other.
A magnet arranged on the heat sink side fixing plate of the two fixing plates, and
An opening formed in the heat sink and penetrating the substrate, and a coil having an air core arranged in the opening and opposed to the magnet.
The fins arranged on the surface opposite to the surface on the side where the magnet and the coil of the substrate face each other, and the fins.
It is equipped with a blower that blows air toward the fins.
The fins are extended in a direction along the air sent by the blower to form a flow path for the air, and the fins are within a range connecting the blower and the air core of the coil in the flow path. Not provided,
The distance between the coil and the magnet is larger than the distance between the adjacent fins.
A movable cooling device characterized by that .
前記コイルの厚みは、前記ヒートシンクの前記基板の厚みよりも厚いことを特徴とする可動冷却装置。 In the movable cooling device according to claim 1,
A movable cooling device characterized in that the thickness of the coil is thicker than the thickness of the substrate of the heat sink .
前記可動板に取り付けられた画像表示素子と、を有する画像生成装置。 The movable cooling device according to claim 1 or 2 ,
An image generation device including an image display element attached to the movable plate.
前記可動板に取り付けられた画像表示素子と、The image display element attached to the movable plate and
前記画像表示素子に表示された画像を投射するための投影光学系と、A projection optical system for projecting an image displayed on the image display element, and
を有する画像投影装置。Image projection device with.
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