JP7024552B2 - 画像投射装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像投射装置に関する。

パソコンやデジタルカメラ等から送信される画像データに基づき、照明ユニットからの照明光を用いてＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等を含む画像表示ユニットで画像を形成し、複数のレンズ等を含む投射光学ユニットにより、スクリーン等に投射する画像投射装置が知られている。

画像投射装置を構成するＤＭＤやレンズ、或いはこれらの保持部品等には、公差範囲内においても多少なりとも製造ばらつきがある場合がある。そのため、画像投射装置の製造時には、投射画像の位置やフォーカスが画像投射装置毎に調整され、部品の製造ばらつきの影響が取り除かれる。投射画像の位置やフォーカスの調整では、照明ユニットと画像表示ユニットとの間の距離、或いは照明ユニットと投射光学ユニットとの間の距離等が調整される。

このような調整のために、照明ユニットと投射光学ユニットとの間に、厚さが０．１ｍｍ単位で異なる複数の板部材を中間部材として選択して配置することで、両者の間の距離を０．１ｍｍ単位で調整する装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら特許文献１の装置では、複数ある板部材の外観が厚さ以外は互いに同じであるため、板部材の０．１ｍｍ単位等の厚さの違いを視認することは困難であり、照明ユニットと投射光学ユニットとの間の距離等の調整を、視認で効率的に行うことが困難になる場合があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、照明ユニットと画像表示ユニットとの間、或いは照明ユニットと投射光学ユニットとの間に配置する板部材等のスペーサの厚さの違いを、視認可能にすることを課題とする。

開示の技術の一態様に係る画像投射装置は、画像表示ユニットと、前記画像表示ユニットを照明する照明ユニットと、投射光学ユニットとを備え、前記画像表示ユニットに形成された画像を前記投射光学ユニットで投射する画像投射装置であって、前記照明ユニットと前記画像表示ユニットとの間、もしくは、前記照明ユニットと前記投射光学ユニットとの間に、互いに厚さの異なる複数のスペーサが配置され、前記互いに厚さの異なる複数のスペーサは、厚さ方向に垂直な面の形状が多角形であり、前記多角形の角数が多いほど、もしくは、前記角数が少ないほど、前記厚さに厚みがあることを特徴とする。

開示の技術によれば、照明ユニットと画像表示ユニットとの間、或いは照明ユニットと投射光学ユニットとの間に配置する板部材等のスペーサの厚さの違いが視認可能になる。

第１の実施形態における画像投射装置を例示する図である。 第１の実施形態における画像投射装置の機能構成を例示するブロック図である。 第１の実施形態における画像投射装置の光学エンジンを例示する斜視図である。 第１の実施形態における照明ユニットを例示する図である。 第１の実施形態における投射光学ユニットの内部構成を例示する図である。 第１の実施形態における画像表示ユニットを例示する斜視図である。 第１の実施形態における画像表示ユニットを例示する側面図である。 第１の実施形態における固定ユニットを例示する斜視図である。 第１の実施形態における固定ユニットを例示する分解斜視図である。 第１の実施形態における固定ユニットによる可動プレートの支持構造について説明する図である。 第１の実施形態における固定ユニットによる可動プレートの支持構造について説明する部分拡大図である。 第１の実施形態におけるトップカバーを例示する底面図である。 第１の実施形態における可動ユニットを例示する斜視図である。 第１の実施形態における可動ユニットを例示する分解斜視図である。 第１の実施形態における可動プレートを例示する斜視図である。 第１の実施形態における可動プレートが外された可動ユニットを例示する斜視図である。 第１の実施形態における可動ユニットのＤＭＤ保持構造について説明する図である。 実施形態が適用されない場合の組み付け調整の様子を示す図である。 第１の実施形態の組み付け調整の様子の一例を示す図である。 第１の実施形態の調整装置の構成の一例を示す図である。 第１の実施形態の調整装置による組み付け調整の様子の一例を示す図である。 第１の実施形態の組み付け調整方法の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

［第１の実施形態］
＜画像投射装置の構成＞
図１は、実施形態におけるプロジェクタ１を例示する図である。

プロジェクタ１は、画像投射装置の一例であり、出射窓３、外部Ｉ／Ｆ９を有し、投射画像を生成する光学エンジンが内部に設けられている。プロジェクタ１は、例えば外部Ｉ／Ｆ９に接続されるパソコンやデジタルカメラから画像データが送信されると、光学エンジンが送信された画像データに基づいて投射画像を生成し、図１に示されるように出射窓３からスクリーンＳに画像を投射する。

なお、以下に示す図面において、Ｘ１Ｘ２方向はプロジェクタ１の幅方向、Ｙ１Ｙ２方向はプロジェクタ１の奥行き方向、Ｚ１Ｚ２方向はプロジェクタ１の高さ方向である。また、以下では、プロジェクタ１の出射窓３側を上、出射窓３とは反対側を下として説明する場合がある。

図２は、実施形態におけるプロジェクタ１の機能構成を例示するブロック図である。

図２に示されるように、プロジェクタ１は、電源４、メインスイッチＳＷ５、操作部７、外部Ｉ／Ｆ９、システムコントロール部１０、ファン２０、光学エンジン１５を有する。

電源４は、商用電源に接続され、プロジェクタ１の内部回路用に電圧及び周波数を変換して、システムコントロール部１０、ファン２０、光学エンジン１５等に給電する。

メインスイッチＳＷ５は、ユーザによるプロジェクタ１のＯＮ／ＯＦＦ操作に用いられる。電源４が電源コード等を介して商用電源に接続された状態で、メインスイッチＳＷ５がＯＮに操作されると、電源４がプロジェクタ１の各部への給電を開始し、メインスイッチＳＷ５がＯＦＦに操作されると、電源４がプロジェクタ１の各部への給電を停止する。

操作部７は、ユーザによる各種操作を受け付けるボタン等であり、例えばプロジェクタ１の上面に設けられている。操作部７は、例えば投射画像の大きさ、色調、ピント調整等のユーザによる操作を受け付ける。操作部７が受け付けたユーザ操作は、システムコントロール部１０に送られる。

外部Ｉ／Ｆ９は、例えばパソコン、デジタルカメラ等に接続される接続端子を有し、接続された機器から送信される画像データをシステムコントロール部１０に出力する。

システムコントロール部１０は、画像制御部１１、移動制御部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。

画像制御部１１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１５の画像表示ユニット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に投射する画像を生成する。

移動制御部１２は、移動制御手段の一例であり、画像表示ユニット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、可動ユニット５５に設けられているＤＭＤ５５１の位置を制御する。

ファン２０は、システムコントロール部１０に制御されて回転し、光学エンジン１５の光源３０を冷却する。

光学エンジン１５は、光源３０、照明ユニット４０、画像表示ユニット５０、投射光学ユニット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に画像を投射する。

光源３０は、例えば水銀高圧ランプ、キセノンランプ、ＬＥＤ等であり、システムコントロール部１０により制御され、照明ユニット４０に光を照射する。

照明ユニット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５０に設けられているＤＭＤ５５１に導く。

画像表示ユニット５０は、固定支持されている固定ユニット５１、固定ユニット５１に対して移動可能に設けられている可動ユニット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の移動制御部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、画像生成手段の一例であり、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、照明ユニット４０によって導かれた光を変調して投射画像を生成する。

投射光学ユニット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に投射する。

＜光学エンジンの構成＞
次に、プロジェクタ１の光学エンジン１５の各部の構成について説明する。

図３は、実施形態における光学エンジン１５を例示する斜視図である。光学エンジン１５は、図３に示されるように、光源３０、照明ユニット４０、画像表示ユニット５０、投射光学ユニット６０を有し、プロジェクタ１の内部に設けられている。

光源３０は、照明ユニット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５０に導く。画像表示ユニット５０は、照明ユニット４０によって導かれた光を用いて投射画像を生成する。投射光学ユニット６０は、照明ユニット４０の上部に設けられ、画像表示ユニット５０によって生成された投射画像をプロジェクタ１の外部に投射する。

なお、本実施形態の光学エンジン１５は、光源３０から照射される光を用いて上方に画像を投射するように構成されているが、水平方向に画像を投射するような構成であってもよい。

［照明ユニット］
図４は、実施形態における照明ユニット４０を例示する図である。

図４に示されるように、照明ユニット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。

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。

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。

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。

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５０に設けられているＤＭＤ５５１に反射する。ＤＭＤ５５１は、凹面ミラー４０６からの反射光を変調して投射画像を生成する。

［投射光学ユニット］
図５は、実施形態における投射光学ユニット６０の内部構成を例示する図である。

図５に示されるように、投射光学ユニット６０は、投射レンズ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。

投射レンズ６０１は、複数のレンズを有し、画像表示ユニット５０のＤＭＤ５５１によって生成された投射画像を、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、結像された投射画像を拡大するように反射して、プロジェクタ１の外部のスクリーンＳ等に投射する。

［画像表示ユニット］
図６は、実施形態における画像表示ユニット５０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５０を例示する側面図である。

図６及び図７に示されるように、画像表示ユニット５０は、固定支持されている固定ユニット５１、固定ユニット５１に対して移動可能に設けられている可動ユニット５５を有する。

固定ユニット５１は、第１固定板としてのトッププレート５１１、第２固定板としてのベースプレート５１２を有する。固定ユニット５１は、トッププレート５１１とベースプレート５１２とが所定の間隙を介して平行に設けられており、照明ユニット４０の下部に固定される。

可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１、第１可動板としての可動プレート５５２、第２可動板としての結合プレート５５３、ヒートシンク５５４を有し、固定ユニット５１に移動可能に支持されている。

可動プレート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５１２との間に設けられ、固定ユニット５１によってトッププレート５１１及びベースプレート５１２と平行且つ表面に平行な方向に移動可能に支持されている。

結合プレート５５３は、固定ユニット５１のベースプレート５１２を間に挟んで可動プレート５５２に固定されている。結合プレート５５３は、上面側にＤＭＤ５５１が固定して設けられ、下面側にヒートシンク５５４が固定されている。結合プレート５５３は、可動プレート５５２に固定されることで、可動プレート５５２、ＤＭＤ５５１、及びヒートシンク５５４と共に固定ユニット５１に移動可能に支持されている。

ＤＭＤ５５１は、結合プレート５５３の可動プレート５５２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。ＤＭＤ５５１は、可動式の複数のマイクロミラーが格子状に配列された画像生成面を有する。ＤＭＤ５５１の各マイクロミラーは、鏡面がねじれ軸周りに傾動可能に設けられており、システムコントロール部１０の画像制御部１１から送信される画像信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ駆動される。

マイクロミラーは、例えば「ＯＮ」の場合には、光源３０からの光を投射光学ユニット６０に反射するように傾斜角度が制御される。また、マイクロミラーは、例えば「ＯＦＦ」の場合には、光源３０からの光を不図示のＯＦＦ光板に向けて反射する方向に傾斜角度が制御される。

このように、ＤＭＤ５５１は、画像制御部１１から送信される画像信号によって各マイクロミラーの傾斜角度が制御され、光源３０から照射されて照明ユニット４０を通った光を変調して投射画像を生成する。

ヒートシンク５５４は、放熱手段の一例であり、少なくとも一部分がＤＭＤ５５１に当接するように設けられている。ヒートシンク５５４は、移動可能に支持される結合プレート５５３にＤＭＤ５５１と共に設けられることで、ＤＭＤ５５１に当接して効率的に冷却することが可能になっている。このような構成により、本実施形態のプロジェクタ１では、ヒートシンク５５４がＤＭＤ５５１の温度上昇を抑制し、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ている。

（固定ユニット）
図８は、実施形態における固定ユニット５１を例示する斜視図である。また、図９は、実施形態における固定ユニット５１を例示する分解斜視図である。

図８及び図９に示されるように、固定ユニット５１は、トッププレート５１１、ベースプレート５１２を有する。

トッププレート５１１及びベースプレート５１２は、平板状部材から形成され、それぞれ可動ユニット５５のＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔５１３，５１４が設けられている。また、トッププレート５１１及びベースプレート５１２は、複数の支柱５１５によって、所定の間隙を介して平行に設けられている。

支柱５１５は、図９に示されるように、上端部がトッププレート５１１に形成されている支柱孔５１６に圧入され、雄ねじ溝が形成されている下端部がベースプレート５１２に形成されている支柱孔５１７に挿入される。支柱５１５は、トッププレート５１１とベースプレート５１２との間に一定の間隔を形成し、トッププレート５１１とベースプレート５１２とを平行に支持する。

また、トッププレート５１１及びベースプレート５１２には、支持球体５２１を回転可能に保持する支持孔５２２，５２６がそれぞれ複数形成されている。

トッププレート５１１の支持孔５２２には、内周面に雌ねじ溝を有する円筒状の保持部材５２３が挿入される。保持部材５２３は、支持球体５２１を回転可能に保持し、位置調整ねじ５２４が上から挿入される。ベースプレート５１２の支持孔５２６は、下端側が蓋部材５２７によって塞がれ、支持球体５２１を回転可能に保持する。

トッププレート５１１及びベースプレート５１２の支持孔５２２，５２６に回転可能に保持される支持球体５２１は、それぞれトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられる可動プレート５５２に当接し、可動プレート５５２を移動可能に支持する。

図１０は、実施形態における固定ユニット５１による可動プレート５５２の支持構造を説明するための図である。また、図１１は、図１０に示されるＡ部分の概略構成を例示する部分拡大図である。

図１０及び図１１に示されるように、トッププレート５１１では、支持孔５２２に挿入される保持部材５２３によって支持球体５２１が回転可能に保持されている。また、ベースプレート５１２では、下端側が蓋部材５２７によって塞がれている支持孔５２６によって支持球体５２１が回転可能に保持されている。

各支持球体５２１は、支持孔５２２，５２６から少なくとも一部分が突出するように保持され、トッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられる可動プレート５５２に当接して支持する。可動プレート５５２は、回転可能に設けられている複数の支持球体５２１により、トッププレート５１１及びベースプレート５１２と平行且つ表面に平行な方向に移動可能に両面から支持される。

また、トッププレート５１１側に設けられている支持球体５２１は、可動プレート５５２とは反対側で当接する位置調整ねじ５２４の位置に応じて、保持部材５２３の下端からの突出量が変化する。例えば、位置調整ねじ５２４がＺ１方向に変位すると、支持球体５２１の突出量が減り、トッププレート５１１と可動プレート５５２との間隔が小さくなる。また、例えば、位置調整ねじ５２４がＺ２方向に変位すると、支持球体５２１の突出量が増え、トッププレート５１１と可動プレート５５２との間隔が大きくなる。

このように、位置調整ねじ５２４を用いて支持球体５２１の突出量を変化させることで、トッププレート５１１と可動プレート５５２との間隔を適宜調整できる。

また、図８及び図９に示されるように、トッププレート５１１のベースプレート５１２側の面には、磁石５３１，５３２，５３３，５３４が設けられている。

図１２は、実施形態におけるトッププレート５１１を例示する底面図である。図１２に示されるように、トッププレート５１１のベースプレート５１２側の面には、磁石５３１，５３２，５３３，５３４が設けられている。

磁石５３１，５３２，５３３，５３４は、トッププレート５１１の中央孔５１３を囲むように４箇所に設けられている。磁石５３１，５３２，５３３，５３４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、それぞれ可動プレート５５２に及ぶ磁界を形成する。

磁石５３１，５３２，５３３，５３４は、それぞれ可動プレート５５２の上面に各磁石５３１，５３２，５３３，５３４に対向して設けられているコイルとで、可動プレート５５２を移動させる移動手段を構成する。

なお、上記した固定ユニット５１に設けられる支柱５１５、支持球体５２１の数や位置等は、可動プレート５５２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。

（可動ユニット）
図１３は、実施形態における可動ユニット５５を例示する斜視図である。また、図１４は、実施形態における可動ユニット５５を例示する分解斜視図である。

図１３及び図１４に示されるように、可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１、可動プレート５５２、結合プレート５５３、ヒートシンク５５４、保持部材５５５、ＤＭＤ基板５５７を有し、固定ユニット５１に対して移動可能に支持されている。

可動プレート５５２は、上記したように、固定ユニット５１のトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられ、複数の支持球体５２１により表面に平行な方向に移動可能に支持される。

図１５は、実施形態における可動プレート５５２を例示する斜視図である。

図１５に示されるように、可動プレート５５２は、平板状の部材から形成され、ＤＭＤ基板５５７に設けられるＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔５７０を有し、中央孔５７０の周囲にコイル５８１，５８２，５８３，５８４が設けられている。

コイル５８１，５８２，５８３，５８４は、それぞれＺ１Ｚ２方向に平行な軸を中心として電線が巻き回されることで形成され、可動プレート５５２のトッププレート５１１側の面に形成されている凹部に設けられてカバーで覆われている。コイル５８１，５８２，５８３，５８４は、それぞれトッププレート５１１の磁石５３１，５３２，５３３，５３４とで、可動プレート５５２を移動させる移動手段を構成する。

トッププレート５１１の磁石５３１，５３２，５３３，５３４と、可動プレート５５２のコイル５８１，５８２，５８３，５８４とは、可動ユニット５５が固定ユニット５１に支持された状態で、それぞれ対向する位置に設けられている。コイル５８１，５８２，５８３，５８４に電流が流されると、磁石５３１，５３２，５３３，５３４によって形成される磁界により、可動プレート５５２を移動させる駆動力となるローレンツ力が発生する。

可動プレート５５２は、磁石５３１，５３２，５３３，５３４とコイル５８１，５８２，５８３，５８４との間で発生する駆動力としてのローレンツ力を受けて、固定ユニット５１に対して、ＸＹ平面において直線的又は回転するように変位する。

各コイル５８１，５８２，５８３，５８４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の移動制御部１２によって制御される。移動制御部１２は、各コイル５８１，５８２，５８３，５８４に流す電流の大きさ及び向きによって、可動プレート５５２の移動（回転）方向、移動量や回転角度等を制御する。

本実施形態では、第１駆動手段として、コイル５８１及び磁石５３１と、コイル５８４及び磁石５３４とが、Ｘ１Ｘ２方向に対向して設けられている。コイル５８１及びコイル５８４に電流が流されると、図１５に示されるようにＸ１方向又はＸ２のローレンツ力が発生する。可動プレート５５２は、コイル５８１及び磁石５３１と、コイル５８４及び磁石５３４とにおいて発生するローレンツ力により、Ｘ１方向又はＸ２方向に移動する。

また、本実施形態では、第２駆動手段として、コイル５８２及び磁石５３２と、コイル５８３及び磁石５３３とが、Ｘ１Ｘ２方向に並んで設けられ、磁石５３２及び磁石５３３は、磁石５３１及び磁石５３４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、コイル５８２及びコイル５８３に電流が流されると、図１５に示されるようにＹ１方向又はＹ２方向のローレンツ力が発生する。

可動プレート５５２は、コイル５８２及び磁石５３２と、コイル５８３及び磁石５３３とにおいて発生するローレンツ力により、Ｙ１方向又はＹ２方向に移動する。また、可動プレート５５２は、コイル５８２及び磁石５３２と、コイル５８３及び磁石５３３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、コイル５８２及び磁石５３２においてＹ１方向のローレンツ力が発生し、コイル５８３及び磁石５３３においてＹ２方向のローレンツ力が発生するように電流が流されると、可動プレート５５２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５８２及び磁石５３２においてＹ２方向のローレンツ力が発生し、コイル５８３及び磁石５３３においてＹ１方向のローレンツ力が発生するように電流が流されると、可動プレート５５２は、上面視で反時計回り方向に回転するように変位する。

また、可動プレート５５２には、固定ユニット５１の支柱５１５に対応する位置に、可動範囲制限孔５７１が設けられている。可動範囲制限孔５７１は、固定ユニット５１の支柱５１５が挿入され、例えば振動や何らかの異常等により可動プレート５５２が大きく移動した時に支柱５１５に接触することで、可動プレート５５２の可動範囲を制限する。

以上で説明したように、本実施形態では、システムコントロール部１０の移動制御部１２が、コイル５８１，５８２，５８３，５８４に流す電流の大きさや向きを制御することで、可動範囲内で可動プレート５５２を任意の位置に移動させることができる。

なお、移動手段としての磁石５３１，５３２，５３３，５３４及びコイル５８１，５８２，５８３，５８４の数、位置等は、可動プレート５５２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、移動手段としての磁石は、トッププレート５１１の上面に設けられてもよく、ベースプレート５１２の何れかの面に設けられてもよい。また、例えば、磁石が可動プレート５５２に設けられ、コイルがトッププレート５１１又はベースプレート５１２に設けられてもよい。

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

固定ユニット５１によって移動可能に支持される可動プレート５５２の下面側（ベースプレート５１２側）には、図１３に示されるように、結合プレート５５３が固定されている。結合プレート５５３は、平板状部材から形成され、ＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔を有し、周囲に設けられている折り曲げ部分が３本のねじ５９１によって可動プレート５５２の下面に固定されている。

図１６は、可動プレート５５２が外された可動ユニット５５を例示する斜視図である。

図１６に示されるように、結合プレート５５３には、上面側にＤＭＤ５５１、下面側にヒートシンク５５４が設けられている。結合プレート５５３は、可動プレート５５２に固定されることで、ＤＭＤ５５１、ヒートシンク５５４と共に、可動プレート５５２に伴って固定ユニット５１に対して移動可能に設けられている。

ＤＭＤ５５１は、ＤＭＤ基板５５７に設けられており、ＤＭＤ基板５５７が保持部材５５５と結合プレート５５３との間で挟み込まれることで、結合プレート５５３に固定されている。保持部材５５５、ＤＭＤ基板５５７、結合プレート５５３、ヒートシンク５５４は、図１４及び図１６に示されるように、固定部材としての段付ねじ５６０及び押圧手段としてのばね５６１によって重ねて固定されている。

図１７は、実施形態における可動ユニット５５のＤＭＤ保持構造について説明する図である。図１７は、可動ユニット５５の側面図であり、可動プレート５５２及び結合プレート５５３は図示が省略されている。

図１７に示されるように、ヒートシンク５５４は、結合プレート５５３に固定された状態で、ＤＭＤ基板５５７に設けられている貫通孔からＤＭＤ５５１の下面に当接する突出部５５４ａを有する。なお、ヒートシンク５５４の突出部５５４ａは、ＤＭＤ基板５５７の下面であって、ＤＭＤ５５１に対応する位置に当接するように設けられてもよい。

また、ＤＭＤ５５１の冷却効果を高めるために、ヒートシンク５５４の突出部５５４ａとＤＭＤ５５１との間に弾性変形可能な伝熱シートが設けられてもよい。伝熱シートによりヒートシンク５５４の突出部５５４ａとＤＭＤ５５１との間の熱伝導性が向上し、ヒートシンク５５４によるＤＭＤ５５１の冷却効果が向上する。

上記したように、保持部材５５５、ＤＭＤ基板５５７、ヒートシンク５５４は、段付きねじ５６０及びばね５６１によって重ねて固定されている。段付きねじ５６０が締められると、ばね５６１がＺ１Ｚ２方向に圧縮され、図１７に示されるＺ１方向の力Ｆ１がばね５６１から生じる。ばね５６１から生じる力Ｆ１により、ヒートシンク５５４はＺ１方向に力Ｆ２でＤＭＤ５５１に押圧されることとなる。

本実施形態では、段付きねじ５６０及びばね５６１は４箇所に設けられており、ヒートシンク５５４にかかる力Ｆ２は、４つのばね５６１に生じる力Ｆ１を合成したものに等しい。また、ヒートシンク５５４からの力Ｆ２は、ＤＭＤ５５１が設けられているＤＭＤ基板５５７を保持する保持部材５５５に作用する。この結果、保持部材５５５には、ヒートシンク５５４からの力Ｆ２に相当するＺ２方向の反力Ｆ３が生じ、保持部材５５５と結合プレート５５３との間でＤＭＤ基板５５７を保持できるようになる。

段付きねじ５６０及びばね５６１には、保持部材５５５に生じる力Ｆ３からＺ２方向の力Ｆ４が作用する。ばね５６１は、４箇所に設けられているため、それぞれに作用する力Ｆ４は、保持部材５５５に生じる力Ｆ３の４分の１に相当し、力Ｆ１と釣り合うこととなる。

また、保持部材５５５は、図１７において矢印Ｂで示されるように撓むことが可能な部材で板ばね状に形成されている。保持部材５５５は、ヒートシンク５５４の突出部５５４ａに押圧されて撓み、ヒートシンク５５４をＺ２方向に押し返す力が生じることで、ＤＭＤ５５１とヒートシンク５５４との接触をより強固に保つことができる。

可動ユニット５５は、以上で説明したように、可動プレート５５２と、ＤＭＤ５５１及びヒートシンク５５４を有する結合プレート５５３とが、固定ユニット５１によって移動可能に支持されている。可動ユニット５５の位置は、システムコントロール部１０の移動制御部１２によって制御される。また、可動ユニット５５には、ＤＭＤ５５１に当接するヒートシンク５５４が設けられており、ＤＭＤ５５１の温度上昇に起因する動作不良や故障といった不具合の発生が防止されている。

＜画像投射＞
上記したように、本実施形態のプロジェクタ１において、投射画像を生成する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の移動制御部１２によって可動ユニット５５と共に位置が制御される。

移動制御部１２は、例えば、画像投射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射画像を生成するようにＤＭＤ５５１に画像信号を送信する。

例えば、移動制御部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射画像を生成するようにＤＭＤ５５１を制御することで、投射画像の解像度を、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、投射画像の解像度をＤＭＤ５５１の２倍以上にすることもできる。

このように、移動制御部１２が可動ユニット５５と共にＤＭＤ５５１を所定の周期で移動させ、画像制御部１１がＤＭＤ５５１に位置に応じた投射画像を生成させることで、ＤＭＤ５５１の解像度以上の画像を投射することが可能になる。

また、本実施形態のプロジェクタ１では、移動制御部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、投射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、投射画像を縮小させなければ、投射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、本実施形態のプロジェクタ１では、ＤＭＤ５５１を回転させることができるため、投射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。

以上で説明したように、本実施形態のプロジェクタ１では、ＤＭＤ５５１が移動可能に構成されることで、投射画像の高解像度化が可能になっている。また、ＤＭＤ５５１を冷却するヒートシンク５５４が、ＤＭＤ５５１と共に可動ユニット５５に搭載されていることで、ＤＭＤ５５１に当接してより効率的に冷却することが可能になり、ＤＭＤ５５１の温度上昇が抑制されている。したがって、プロジェクタ１では、ＤＭＤ５５１の温度上昇に起因して発生する動作不良や故障といった不具合が低減される。

（組み付け調整方法）
画像投射装置の製造時には、それぞれユニットとして組み付けられた照明ユニットと、画像表示ユニットと、投射光学ユニットとが組み合わせられ、画像投射装置における光学エンジンが組み付けられる。

各ユニットを構成するＤＭＤやレンズ等の部品には、公差範囲内においても多少の製造ばらつきがある場合がある。そのため、光学エンジンの組み付けの際には、投射画像の位置やフォーカスが光学エンジン毎に調整され、部品の製造ばらつきの影響が取り除かれる。組み付け調整では、照明ユニットと画像表示ユニットとの間の距離、或いは照明ユニットと投射光学ユニットとの間の距離等が調整される。

このような光学エンジンの組み付け調整について、以下に、照明ユニットと画像表示ユニットとを組み付ける場合を例に説明する。また比較のため、先ず、本実施形態が適用されない場合の組み付け調整を、図１８を参照して説明する。次に本実施形態の組み付け調整を、図１９～２２を参照して説明する。

比較にあたっての便宜のため、本実施形態が適用されない場合であっても、本実施形態の画像投射装置１と同等の機能を有するユニット、部品等には同一の部品番号が付されている。

図１８は、本実施形態が適用されない場合の光学エンジンの組み付け調整の様子を示す図である。

図１８の（ａ）は、光学エンジン１５の全体構成を示す斜視図である。光学エンジン１５は、照明ユニット４０と、画像表示ユニット５０と、投射光学ユニット６０とを有する。図１８（ａ）では、照明ユニット４０と投射光学ユニット６０は既に組み付けられており、照明ユニット４０に画像表示ユニット５０が組み付ける直前の状態が示されている。

画像表示ユニット５０がＺ１方向に移動され、照明ユニット４０の実線の丸４２１で示された部分に、画像表示ユニット５０の備えるＤＭＤ５５１が配置されるようにして組み付けられる。

図１８（ｂ）は、図１８（ａ）に実線の丸４２１で示された照明ユニット４０の部分を拡大して表示する図である。

図１８（ｂ）に示されているように、照明ユニット４０の有する筐体４２２には、画像表示ユニット５０が組み付けられた際にＤＭＤ５５１の画像生成面が配置される位置に、矩形の開口４２３が形成されている。また筐体４２２には、開口４２３の周囲に、ＤＭＤ基準面４２４ａ、４２４ｂ、及び４２４ｃと、ＤＭＤ主基準軸４２５と、ＤＭＤ従基準軸４２６とが形成されている。

ＤＭＤ基準面４２４ａ、４２４ｂ、及び４２４ｃは、照明ユニット４０に画像表示ユニット５０を組み付ける際に、ＤＭＤ５５１の面の一部を当接させる基準面である。当接させることで、Ｚ１Ｚ２方向における照明ユニット４０と画像表示ユニット５０の距離合わせ、及び両者の傾きの抑制が図られる。

ＤＭＤ主基準軸４２５、及びＤＭＤ従基準軸４２６は、照明ユニット４０に画像表示ユニット５０を組み付ける際に、ＤＭＤ５５１の保持部材に設けられた基準穴に嵌合させるピン状部材である。嵌合させることで、Ｘ１Ｘ２方向、及びＹ１Ｙ２方向における照明ユニット４０と画像表示ユニット５０の位置合わせが図られる。ＤＭＤ主基準軸４２５は、Ｘ１Ｘ２方向、及びＹ１Ｙ２方向における照明ユニット４０と画像表示ユニット５０の位置合わせにおいて主となる基準軸である。

図１８（ｃ）は、図１８（ａ）に示された画像表示ユニット５０をＺ２方向に視た斜視図である。図１８（ｃ）に示されているように、画像表示ユニット５０は、ＤＭＤ５５１と、保持部材５５５と、ヒートシンク５５４等を有する。ＤＭＤ５５１は、保持部材５５５に固定される。ヒートシンク５５４は、保持部材５５５のＤＭＤ５５１が固定された面の反対側の面に固定される。

保持部材５５５において、ＤＭＤ５５１の周囲には、ＤＭＤ主基準穴５５１１と、ＤＭＤ従基準穴５５１２とが形成されている。上述のように、ＤＭＤ主基準軸４２５はＤＭＤ主基準穴５５１１に嵌合され、またＤＭＤ従基準軸４２６はＤＭＤ従基準穴５５１２に嵌合される。

図１８（ｄ）は、図１８（ａ）に破線の丸５０１で示された画像表示ユニット５０の部分を拡大して表示する図である。この部分は、画像表示ユニット５０を照明ユニット４０にねじ止めして固定するための「ねじ部」である。ねじ部は、Ｘ１Ｘ２方向、及びＹ１Ｙ２方向を含む平面内で４箇所に設けられている。４箇所のねじ部のうちの１つが、図１８（ｄ）に拡大表示されている。

図１８（ｄ）に示されているように、ねじ部には、段付きねじ５６０とばね５６１が備えられている。照明ユニットに設けられた雌ねじ部に、段付きねじ５６０がばね５６１を介して結合することで、照明ユニット４０に画像表示ユニット５０が固定される。

保持部材５５５、ＤＭＤ基準面４２４ａ、４２４ｂ、及び４２４ｃ等の部品には、公差範囲内においても多少なりとも製造ばらつきがある場合がある。上記の構成では、このような製造ばらつきによって、照明ユニット４０と画像表示ユニット５０のＺ１Ｚ２方向の距離を所望の範囲内に合わせ、また両者の傾きを所望の範囲内に抑制することが困難になる場合がある。

またＸ１Ｘ２方向及びＹ１Ｙ２方向を含む平面内でＤＭＤ５５１を移動、又は回転させるために、上述した固定ユニット５１、可動ユニット５５等を設けた場合、部品点数の増加に伴い、さらに距離や傾きの誤差が生じやすくなる。

距離や傾きの誤差は、投射画像の全体、或いは部分に焦点ずれや歪みを生じさせる。また距離や傾きの誤差を抑えるように、ＤＭＤ基準面４２２ａ～４２２ｃ、保持部材５５５等の加工精度をさらに上げると、部品コストが増大する。

図１９は、本実施形態の光学エンジンの組み付け調整の様子の一例を説明する図である。

図１９（ａ）は、光学エンジン１５の全体構成を示す斜視図である。光学エンジン１５は、照明ユニット４０と、画像表示ユニット５０と、投射光学ユニット６０とを有する。図１８と同様に、図１９（ａ）では、照明ユニット４０と投射光学ユニット６０は既に組み付けられており、照明ユニット４０に画像表示ユニット５０が組み付けられる直前の状態が示されている。

画像表示ユニット５０がＺ１方向に移動され、照明ユニット４０の実線の丸４１１で示された部分に、画像表示ユニット５０の備えるＤＭＤ５５１が配置されるようにして組み付けられる。

図１９（ｂ）は、図１９（ａ）に実線の丸４１１で示された照明ユニット４０の部分を拡大して表示する図である。

図１９（ｂ）に示されているように、照明ユニット４０の有する筐体４１２には、画像表示ユニット５０が組み付けられた際にＤＭＤ５５１の画像生成面が配置される位置に、矩形の開口４１３が形成されている。また筐体４１２には、開口４１３の周囲に、ユニット基準面４１４ａ、４１４ｂ、４１４ｃ、及び４１４ｄと、ユニット主基準軸４１５と、ユニット従基準軸４１６とが形成されている。

ユニット基準面４１４ａ、４１４ｂ、４１４ｃ、及び４１４ｄは、照明ユニット４０に画像表示ユニット５０を組み付ける際に、画像表示ユニット５０のトッププレート５１１の面の一部を当接させる基準面である。当接させることで、Ｚ１Ｚ２方向における照明ユニット４０と画像表示ユニット５０の距離合わせ、及び両者の傾きの抑制が図られる。

ユニット基準面４１４ａ、４１４ｂ、４１４ｃ、及び４１４ｄを４つの微小な円形上の面とすることで、加工精度が要求される部分の面積が抑えられている。これにより画像表示ユニット５０のトッププレート５１１に当接する筐体４１２の面全体を基準面にする場合と比較して、加工コストが抑制される。尚、基準面の数は４つに限定されず、任意の数であってよい。

またユニット基準面４１４ａの中央部分には、雌ねじ穴４１４ａ１が形成されている。同様にユニット基準面４１４ｂの中央部分には雌ねじ穴４１４ｂ１が形成され、ユニット基準面４１４ｃの中央部分には雌ねじ穴４１４ｃ１が形成され、ユニット基準面４１４ｄの中央部分には雌ねじ穴４１４ｄ１が形成されている。

ユニット主基準軸４１とユニット従基準軸４１４は、照明ユニット４０に画像表示ユニット５０を組み付ける際に、画像表示ユニット５０のトッププレート５１１に設けられた基準穴に嵌合させるピン状部材である。嵌合させることで、Ｘ１Ｘ２方向、及びＹ１Ｙ２方向における照明ユニット４０と画像表示ユニット５０の位置合わせが図られる。ユニット主基準軸４１５は、Ｘ１Ｘ２方向、及びＹ１Ｙ２方向における照明ユニット４０と画像表示ユニット５０の位置合わせにおいて、主となる基準軸である。

図１９（ｃ）は、図１９（ａ）に示された画像表示ユニット５０をＺ２方向に視た斜視図である。画像表示ユニット５０は、ＤＭＤ５５１と、可動ユニット５５と、固定ユニット５１等を備える（図６参照）。

可動ユニット５５は、可動プレート５５２と、結合プレート５５３と、ヒートシンク５５４等を備える。結合プレート５５３の一方の面にＤＭＤ５５１が固定され、他方の面にヒートシンク５５４が固定される。結合プレート５５３は、可動プレート５５２に固定されることで、ＤＭＤ５５１、及びヒートシンク５５４と共に、可動プレート５５２に伴って固定ユニット５１に対して移動可能である（図１６参照）。

固定ユニット５１は、トッププレート５１１を有する。トッププレート５１１を介して、画像表示ユニット５０は、照明ユニット４０に組み付けられる。

図１９（ｃ）において、トッププレート５１１におけるＤＭＤ５５１の周囲には、ユニット主基準穴５１１１と、ユニット従基準穴５１１２とが形成されている。上述のように、ユニット主基準軸４１５はユニット主基準穴５１１１に嵌合され、またユニット従基準軸４１６はユニット従基準穴５１１２に嵌合される。

図１９（ｄ）は、図１９（ｃ）に実線の丸５０３で示された装置取付ねじの部分を拡大して表示する図である。この部分は、画像表示ユニット５０を照明ユニット４０にねじ止めして固定するための「ねじ部」である。ねじ部はＸ１Ｘ２方向、及びＹ１Ｙ２方向を含む平面内で４箇所に設けられている。４箇所のねじ部のうちの１つが、図１９（ｄ）に拡大表示されている。

図１９（ｄ）に示されているように、ねじ部において、トッププレート５１１には、ねじ穴５１１３ａが形成されている。照明ユニット４０に画像表示ユニット５０を組み付ける際に、取付ねじ５１１４ａはねじ穴５１１３ａに通され、雌ねじ穴４１４ａ１と結合する。同様に取付ねじ５１１４ｂはねじ穴５１１３ｂに通され、雌ねじ穴４１４ｂ１と結合する。取付ねじ５１１４ｃはねじ穴５１１３ｃに通され、雌ねじ穴４１４ｃ１と結合する。取付ねじ５１１４ｄはねじ穴５１１３ｄに通され、雌ねじ穴４１４ｄ１と結合する。このように、トッププレート５１１は、筐体４１２にねじ止めされ、照明ユニット４０に画像表示ユニット５０が固定される。

図１９（ａ）に戻り、破線の丸５０２で示された部品はスペーサを示している。スペーサは、照明ユニット４０に画像表示ユニット５０を固定する際に、両者の間に配置され、両者の間の距離を調整するために用いられる。

図１９（ｅ）は、図１９（ａ）の破線の丸５０２の部分を拡大して表示する図である。図１９（ｅ）に示されているように、本実施形態では、リング状の３つのスペーサ５５２３ａ、５５２４ａ、及び５５２５ａが用いられる。

照明ユニット４０に画像表示ユニット５０を固定する際に、スペーサ５５２３ａ、５５２４ａ、及び５５２５ａはＺ１Ｚ２方向に重ねられる。そして重ねられたスペーサ５５２３ａ、５５２４ａ、及び５５２５ａの中央の円形の開口部分を貫くように、取付ねじ５１１４ａが通される。取付ねじ５１１４ａは、スペーサ５５２３ａ、５５２４ａ、及び５５２５ａを介して、雌ねじ穴４１４ａ１と結合する。これにより照明ユニット４０に画像表示ユニット５０が固定される。

スペーサ５５２３ａ、５５２４ａ、及び５５２５ａは、互いに厚さが異なっている。例えばスペーサ５５２３ａの厚さは２５０μｍであり、スペーサ５５２４ａの厚さは２００μｍであり、スペーサ５５２５ａの厚さは１５０μｍである。他にも厚さの異なるスペーサが複数用意され、照明ユニット４０に画像表示ユニット５０を固定する際に、両者の間に配置するスペーサの厚さを選択することで、両者の距離を調整することができる。

また本実施形態では、５５２３ａ、５５２４ａ、及び５５２５ａの直径を、厚さに対応付けて互いに異ならせている。例えば、スペーサ５５２３ａ、スペーサ５５２４ａ、スペーサ５５２５ａは、円形であり、スペーサ５５２３ａの直径は１５ｍｍであり、スペーサ５５２４ａの直径は１０ｍｍであり、スペーサ５５２５ａの直径は５ｍｍである。

組み付け調整を行う作業者は、スペーサ５５２３ａとスペーサ５５２４ａとの間の５０μｍの厚さの違いを肉眼で識別することは困難である。しかしスペーサ５５２３ａとスペーサ５５２４ａの５ｍｍの直径の違いであれば、一見で視認可能である。

スペーサの厚さと直径との関係を予め規定しておけば、作業者は、スペーサの直径を目視で把握することで、スペーサの厚さを認識することができる。換言すると、作業者は、スペーサの厚さを視認することができる。例えば、上記のように、スペーサ５５２３ａ、５５２４ａ、及び５５２５ａは、互いに比較して、面積が大きいほど、もしくは、直径が大きいほど、厚さも厚くなるように、構成されている。具体的には、直径が５ｍｍ大きいほど、厚さは５０μｍ大きい。この関係を予め知ることで、スペーサ５５２３ａ、５５２４ａ、及び５５２５ａの厚さの違い、および、それぞれの厚さを容易に視認することが可能である。特に、この実施例の場合、スペーサの円形の直径と、厚さとの間に比例の関係を持たせているので、スペーサ間の厚さの差が分かりやすくなっている。また、スペーサ５５２３ａ、５５２４ａ、及び５５２５ａを、互いに比較して、面積が小さいほど、もしくは、直径が小さいほど、厚さが厚くなるように、構成しても、面積が大きいほど、もしくは、直径が大きいほど、厚さも厚くなるようにした場合と、同じ効果が得られる。

スペーサは、取付ねじが設けられた４箇所に、取付ねじ毎に配置される。取付ねじ毎でスペーサの厚さを変えて、Ｚ１Ｚ２方向における画像表示ユニット５０と照明ユニット４０の傾きを調整することも可能である。

このように照明ユニット４０と画像表示ユニット５０の間に、互いに厚さの異なる複数のスペーサを選択して配置することで、照明ユニット４０と画像表示ユニット５０の間の距離を調整できる。トッププレート５１１、ユニット基準面４１４ａ、４１４ｂ、４１４ｃ、及び４１４ｄ等に製造ばらつきがあっても、照明ユニット４０と画像表示ユニット５０のＺ１Ｚ２方向の距離を所望の範囲内に合わせ、また両者の傾きを所望の範囲内に抑制するように調整することができる。

上記では、取付ねじが貫通可能なスペーサを、取付ねじ毎に配置する例を示したが、必ずしも貫通可能なスペーサでなくてもよいし、取付ねじ毎に配置されなくても構わない。

また上記では、厚さの異なる３つのスペースを重ねて配置する例を示したが、スペーサを重ねる数に制限はなく、任意の数のスペーサを重ねて配置してもよい。

図２０は、本実施形態の組み付け調整を実施するための調整装置の構成の一例を示す図である。図２０（ａ）は調整装置の全体構成を示す斜視図である。図２０（ａ）において、調整装置７００は、ベース板７０１と、２軸直動機構７０２と、変位計７０３とを有する。

ベース板７０１は、被調整物を保持する板部材である。ベース板７０１は、２軸直動機構７０２の備えるテーブルに固定される。

２軸直動機構７０２は、Ｘ１Ｘ２方向、及びＹ１Ｙ２方向の２軸方向に進退可能な直動機構である。直動機構では、例えばステッピングモータ等のモータの回転運動がボールねじ等で直線運動に変換される。ボールねじにナットを介して接続したテーブルは、モータの回転により直動することができる。２軸直動機構７０２は、２つの直動機構が直交するように組合わされ、構成されている。２軸直動機構７０２は、テーブルに固定されたベース板７０１を、Ｘ１Ｘ２方向、及びＹ１Ｙ２方向の２軸方向に進退させる。

変位計７０３は、Ｚ１Ｚ２方向の位置を測定し、測定結果を出力する。尚、以下では、Ｚ１Ｚ２方向の位置を「高さ」と称する。変位計７０１は、例えばレーザ変位計であり、被調整物の所定の箇所に向けてレーザビームを照射する。変位計７０１は、被調整物の反射光を受光することで、被調整物の所定の箇所の高さを測定する。

変位計７０３は、ベース板７０１に設けられた矩形の穴である測定開口部７０１ａを通じて、ベース板７０１に固定される被調整物の所定の箇所に向けてレーザビームを照射する。測定の際は、Ｘ１Ｘ２方向、及びＹ１Ｙ２方向におけるベース板７０１の位置が２軸直動機構７０２により変化させられ、被調整物における高さの測定箇所が変更される。

本実施形態の組み付け調整においては、先ずマスタ治具７１０が調整装置７００のベース板７０１にセットされる。ここで、マスタ治具７１０は、Ｚ１Ｚ２方向の位置の基準となる面を備えた治具である。

図２０（ｂ）は、図２０（ａ）に示されるマスタ治具７１０をＺ２方向に視た場合の斜視図である。図２０（ｂ）に示されるように、マスタ治具７１０は、マスタデータム面位置７１１ａ、７１１ｂ、及び７１１ｃを有する。マスタデータム面位置７１１ａ、７１１ｂ、及び７１１ｃは、それぞれ相互の高さが等しくなるように調整されて加工された面であり、本実施形態の組み付け調整において、高さの基準となる面である。

マスタ治具７１０は、図２０（ａ）に破線の矢印で示した４箇所で、ベース板７０１に固定される。マスタデータム面位置７１１ａ、７１１ｂ、及び７１１ｃの高さが変位計７０１で測定され、それぞれの測定値が記録される。その後、ベース板７０１からマスタ治具７１０は取り外され、次に被調整物である画像表示ユニット５０がベース板７０１にセットされる。

図２１は、調整装置７００による画像表示ユニット５０の組み付け調整の様子の一例を説明する図である。図２１（ａ）は、画像表示ユニット５０が調整装置７００にセットされる直前の様子を示す斜視図である。図２１（ｂ）は、図２１（ａ）に示されている画像表示ユニット５０をＺ２方向に視た斜視図である。

図２１（ｂ）において、ＤＭＤ５５１が固定された基板５１８には、ＤＭＤデータム面位置７１２ａ、７１２ｂ、及び７１２ｃが形成されている。また上述のように、トッププレート５１１には、ユニット主基準穴５１１１と、ユニット従基準穴５１１２とが形成されている。

ユニット主基準穴５１１１と、ユニット従基準穴５１１２により、Ｘ１Ｘ２方向、及びＹ１Ｙ２方向の位置合わせがなされて、画像表示ユニット５０はベース板７０１に固定される。一方、図２１（ｃ）は、図２１（ａ）の破線の丸７０４の部分を拡大して表示する図である。図２１（ｃ）では、３つのリング状のスペーサ５５２３、５５２４、及び５５２５が例示されている。スペーサ５５２３、５５２４、及び５５２５は、Ｚ１Ｚ２方向に重ねられ、画像表示ユニット５０における４箇所の取付ねじの位置毎で、画像表示ユニット５０とベース板７０１の間に配置される。

組み付け調整において、画像表示ユニット５０をベース板７０１にセットする際は、先ず標準となる厚さのスペーサの組み合わせが使用される。標準のスペーサが組み合わされて配置された状態で、画像表示ユニット５０はベース板７０１に固定される。変位計７０３により、ＤＭＤデータム面位置７１２ａ、７１２ｂ、及び７１２ｃの高さが測定される。

次に、ＤＭＤデータム面位置７１２ａとマスタデータム面位置７１１ａで、高さの測定値が比較される。両者にずれがある場合は、ずれを補正するように、スペーサの厚さの組み合わせが選択される。同様に、ＤＭＤデータム面位置７１２ｂとマスタデータム面位置７１１ｂで、高さの測定値が比較され、両者にずれがある場合は、ずれを補正するように、スペーサの厚さの組み合わせが選択される。またＤＭＤデータム面位置７１２ｃとマスタデータム面位置７１１ｃで、高さの測定値が比較され、両者にずれがある場合は、ずれを補正するように、スペーサの厚さの組み合わせが選択される。

この時に、上述したように、作業者は、スペーサの直径等の大きさの違いを視認することで、スペーサの厚さの違いを視認しながら、スペーサの厚さの組み合わせを選択することができる。

取付ねじ毎で、厚さの補正されたスペーサが配置され、画像表示ユニット５０は照明ユニット４０に組み付けられる。これにより、画像表示ユニット５０と照明ユニット４０との距離が調整されて、光学エンジン１５が組み付けられる。

尚、上記ではマスタデータム面位置とＤＭＤデータム面位置の数がそれぞれ３つの場合を示したが、これには限定されず、任意の数にしてもよい。

図２２は、本実施形態の調整方法の一例を示すフローチャートである。

先ず、作業者は、マスタ治具７１０を調整装置７００のベース板７０１にセットする（ステップＳ２２１）。

次に、作業者は、マスタデータム面位置７１１ａ、７１１ｂ、及び７１１ｃのそれぞれの高さを変位計７０３により測定し、測定値を記録する（ステップＳ２２２）。

次に、作業者は、マスタ治具７１０を調整装置７００から取り外す（ステップＳ２２３）。

次に、作業者は、画像表示ユニット５０の取付ねじの位置毎に標準のスペーサを配置して、画像表示ユニット５０を調整装置７００のベース板７０１にセットする（ステップＳ２２４）。

次に、作業者は、ＤＭＤデータム面位置７１２ａ、７１２ｂ、及び７１２ｃのそれぞれの高さを変位計７０３により測定し、測定値を記録する（ステップＳ２２５）。

次に、作業者は、マスタデータム面位置７１１ａとＤＭＤデータム面位置７１２ａ、マスタデータム面位置７１１ｂとＤＭＤデータム面位置７１２ｂ、及びマスタデータム面位置７１１ａとＤＭＤデータム面位置７１２ａを、それぞれ比較する。両者に差がある場合、差を補正するようにスペーサの組み合わせが選択される。作業者は、スペーサの大きさの違いを視認し、スペーサの厚さの違いを視認しながら、スペーサの組み合わせを選択し、決定する（ステップＳ２２６）。

次に、作業者は、画像表示ユニット５０を調整装置７００から取り外して、決定した組み合わせにスペーサを交換する（ステップＳ２２７）。

次に、作業者は、取付ねじ毎に、決定した組合せのスペーサを配置し、画像表示ユニット５０を照明ユニット４０に組み付ける（ステップＳ２２８）。

このようにして、作業者は、画像表示ユニット５０と照明ユニット４０との距離を調整して、光学エンジン１５を組み付けることができる。

尚、ステップＳ２２７以降は、適宜変更可能である。例えば、スペーサを交換した後、再度、画像表示ユニット５０を調整装置７００のベース板７０１にセットする。そして変位計７０３でＤＭＤデータム面位置７１２ａ、７１２ｂ、及び７１２ｃの高さを測定して、所望の高さになっているか再確認してもよい。

以上説明してきたように、本実施形態によれば、照明ユニットと画像表示ユニットとの間に配置する厚さの異なる複数のスペーサを、厚さ方向に垂直な面の大きさが互いに異なるものとすることで、スペーサの厚さの違いが視認可能になる。これにより、照明ユニットと画像表示ユニットとの間の距離等の調整を、視認で効率的に行うことができる。また光学エンジンや画像投射装置の製造効率を向上させることができる。

本実施形態では、照明ユニット４０と画像表示ユニット５０との間にスペーサを配置する例を示したが、これに限定はされない。例えば、照明ユニット４０と投射光学ユニット６０との間にスペーサを配置し、照明ユニット４０と投射光学ユニット６０の距離を同様に調整してもよい。

また、カメラ等でスペーサを撮影することで、スペーサの厚さの違いを自動認識することも容易になる。従って、高価な測定装置を用いることなく、スペーサの厚さの違いを自動認識し、照明ユニットと投射光学ユニットとの間の距離等の調整を自動化することも可能となる。

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、スペーサの直径等の大きさを変えることで、スペーサの厚さの違いを視認可能にする例を示したが、これに限定はされない。例えば、厚さ方向に垂直な面のスペーサの形状を変えて、スペーサの厚さの違いを視認可能にしてもよい。具体的には、厚さが２５０μｍの形状を五角形とし、厚さが２００μｍのスペーサの形状を四角形とし、厚さが１５０μｍのスペーサの形状を三角形にする等である。スペーサの形状を目視することで、スペーサの厚さの違いを認識することができる。

第１の実施形態のようにスペーサの大きさを異ならせた場合、大きさの差が小さいと一見では違いを認識することが難しい時がある。例えば、直径９ｍｍのスペーサと直径１０ｍｍのスペーサの違いを一目で認識することは難しい場合がある。

本実施形態によれば、スペーサの厚さごとで、厚さ方向に垂直な面のスペーサの形状を異ならせるために、スペーサの違いをより分かりやすくすることができる。つまりスペーサの厚さの違いをより容易に視認することができる。例えば、上記のように、互いに比較して、形状の角数が大きいほど、厚さも厚くなるように、複数のスペーサを構成する。具体的には、角数が一つ多いほど、厚さは５０μｍ大きいとする。この関係を予め知ることで、各スペーサの厚さの違い、および、それぞれの厚さを容易に視認することが可能である。特に、この実施例の場合、スペーサの形状の角数の数と、厚さとの間に比例の関係を持たせているので、スペーサ間の厚さの差が分かりやすくなっている。また、互いに比較して、角数が少ないほど、厚さが厚くなるように、構成しても、角数が大きいほど、厚さも厚くなるようにした場合と、同じ効果が得られる。

尚、これ以外の効果は、第１の実施形態で説明したものと同様である。

以上、実施形態に係る画像投射装置、画像形成方法について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

１ プロジェクタ（画像投射装置）
１０ システムコントロール部
１１ 画像制御部（画像制御手段）
１２ 移動制御部（移動制御手段）
３０ 光源
４０ 照明ユニット
４１２ 筐体
４１４ａ～４１４ｄ ユニット基準面
５５２３ａ、５５２４ａ、５５２５ａ スペーサ
５０ 画像表示ユニット
６０ 投射光学ユニット
５１１ トッププレート（第１固定板）
５１２ ベースプレート（第２固定板）
５１５ 支柱
５２１ 支持球体
５２２，５２６ 支持孔
５２４ 位置調整ねじ
５３１，５３２，５３３，５３４ 磁石（駆動手段）
５８１，５８２，５８３，５８４ コイル（駆動手段）
５５１ ＤＭＤ（画像生成手段）
５５２ 可動プレート（第１可動板）
５５３ 結合プレート（第２可動板）
５５４ ヒートシンク（放熱手段）
５６０ 段付きねじ（固定手段）
５６１ ばね（押圧手段）
５７１ 可動範囲制限孔
７００ 調整装置
７０１ ベース板
７０２ ２軸直動機構
７０３ 変位計
７１０ マスタ治具

特開２０１３‐０９７３２６号公報

Claims (3)

1. 画像表示ユニットと、前記画像表示ユニットを照明する照明ユニットと、投射光学ユニットとを備え、前記画像表示ユニットに形成された画像を前記投射光学ユニットで投射する画像投射装置であって、
   前記照明ユニットと前記画像表示ユニットとの間、もしくは、前記照明ユニットと前記投射光学ユニットとの間に、互いに厚さの異なる複数のスペーサが配置され、
   前記互いに厚さの異なる複数のスペーサは、厚さ方向に垂直な面の形状が多角形であり、前記多角形の角数が多いほど、もしくは、前記角数が少ないほど、前記厚さに厚みがある
   ことを特徴とする画像投射装置。
2. 前記角数と前記厚さとの間には、正比例もしくは負の比例の関係がある
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
3. 前記画像表示ユニットは、
   固定支持されている第１固定板と、
   前記第１固定板に固定支持されている第２固定板と、
   前記第１固定板と前記第２固定板との間に設けられ、所定の方向に移動可能な第１可動板と、
   前記第２固定板を間に挟んで前記第１可動板に固定されている第２可動板と、
   前記第２可動板に設けられ、光源から照射される光を用いて画像を生成する画像生成手段と、を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。

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