JP7087354B2 - 光学ユニット、画像形成ユニット及び画像投影装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学ユニット、画像形成ユニット及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光学素子が投影画像を生成し、投影画像をスクリーン等に投影する方法が知られている。そして、このような画像投影装置では、光学素子の配置位置をシフトさせて高解像度化を図る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、移動可能に支持された部材に取り付けられた基板に光学素子を取り付けると、基板に力が加わり、基板が撓む場合がある。

本発明の一態様は、光学素子が配置された基板の撓みを少なくできる光学ユニット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光学素子をシフトさせて光学素子の解像度を増加させる光学ユニットは、
移動が可能に支持された可動板と、
前記光学素子が配置された基板と、
前記光学素子が発する熱を放熱する放熱部材と、
前記可動板と、前記基板と、前記放熱部材とが取り付けられた連結部材とを備え、
前記基板と前記放熱部材とは、異なる固定部材によって前記連結部材に取り付けられ、
前記連結部材は、第１部分と、第２部分とを含み、
前記第１部分には、前記基板が取り付けられ、
前記第２部分には、前記放熱部材が取り付けられ、
前記第１部分と、前記第２部分とを接続させる接続箇所は、前記第２部分において、前記第２部分に前記放熱部材が取り付けられる第１取付箇所より内側に位置し、
前記可動板は、前記第２部分に第２取付箇所で取り付けられ、
前記第１取付箇所は、前記第２部分において、前記第２取付箇所より内側に位置することを特徴とする。

本発明の実施形態による光学ユニットは、光学素子をシフトさせて光学素子の解像度を増加させる光学ユニットにおいて、光学素子が配置された基板の撓みを少なくできる。

実施形態による画像投影装置の一例を示す図である。 実施形態におけるプロジェクタのハードウェア構成を例示するブロック図である。 実施形態における光学エンジンの斜視図である。 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。 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。 実施形態における画像形成ユニットの一例を示す斜視図である。 実施形態における画像形成ユニットの一例を示す分解斜視図である。 実施形態における駆動力生成部の構成例を示す分解斜視図である。 実施形態における位置検出部の構成例を示す分解斜視図である。 実施形態における冷却部の構成例を示す分解斜視図である。 実施形態における画像形成ユニットの可動部分の構成例を示す分解斜視図である。 実施形態における接続箇所及び第１取付箇所の例を示す分解斜視図である。 実施形態における接続箇所及び第１取付箇所の例を示す透過図である。 実施形態における接続箇所、第１取付箇所及び第２取付箇所の例を示す断面図である。 比較例を示す断面図である。

以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。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第１可動板がある方を「上」又は「上方」、ヒートシンクがある方を「下」又は「下方」という場合がある。

＜第１実施形態＞
＜画像投影装置例＞
以下、画像投影装置がプロジェクタである例で説明する。

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。この例では、プロジェクタ１は、出射窓２及び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を有する。また、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（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）又はデジタルカメラ等の外部装置から画像データが送信されると、送信された画像データに基づいて、光学エンジンが投影画像を生成し、出射窓２からスクリーンＳに画像Ｐを投影する。

以下、図面において、Ｘ１‐Ｘ２方向（Ｘ軸方向）は、プロジェクタ１の幅方向とする。また、Ｙ１‐Ｙ２方向（Ｙ軸方向）は、プロジェクタ１の奥行き方向とする。さらに、Ｚ１‐Ｚ２方向（Ｚ軸方向）は、プロジェクタ１の高さ方向とする。また、以下の説明では、Ｚ軸方向において、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のハードウェア構成を例示するブロック図である。図示する例では、プロジェクタ１は、外部Ｉ／Ｆ３、電源４、メインスイッチ（ＳＷ）５、操作部６、システムコントロール部１０、ファン２０及び光学エンジン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が有する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又は光学エンジン２５等に給電する。

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。具体的には、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、ＳＷ５がＯＮに操作されると、電源４は、プロジェクタ１の各部への給電を開始する。一方で、ＳＷ５がＯＦＦに操作されると、電源４は、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等である。例えば、操作部６は、プロジェクタ１の上面に設けられる。そして、操作部６は、例えば、投影画像の大きさ、色調及びピント調整等のユーザによる操作を受け付ける。次に、操作部６が受け付けたユーザによる操作は、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、外部装置に接続される接続端子等である。そして、外部Ｉ／Ｆ３は、接続された外部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、例えば、画像制御部１１及び駆動制御部１２等を有する。例えば、システムコントロール部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及び記憶装置等である。また、システムコントロール部１０の機能は、例えば、ＣＰＵがＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と協働して、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）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が有す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、光学ユニット５５が有する第１可動板５５３等を駆動させる駆動部を制御し、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等を冷却する。

光学エンジン２５は、光源３０、投影される画像を表示する照明光学系ユニット４０、投影される画像を生成する画像形成ユニット５０及び画像を投影する投影光学系ユニット６０等を有する。また、光学エンジン２５は、システムコントロール部１０による制御に基づいてスクリーンＳに画像を投影する。

例えば、照明部は、光源３０及び照明光学系ユニット４０等によって実現される。また、例えば、投影部は、投影光学系ユニット６０等によって実現される。

光源３０は、例えば、水銀高圧ランプ、キセノンランプ又はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等を有する。例えば、光源３０は、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、リレーレンズ等を有する。そして、照明光学系ユニット４０は、光源３０から照射された光を画像形成ユニット５０が有するＤＭＤ５５１に導く。

画像形成ユニット５０は、光学ユニット５５を有する。また、画像形成ユニット５０が有するＤＭＤ５５１は、システムコントロール部１０が有する画像制御部１１によって制御され、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、複数の投射レンズ及びミラー等の光学部品を有する。そして、投影光学系ユニット６０は、画像形成ユニット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。

＜光学エンジン例＞
以下、光学エンジン２５の構成例を説明する。

図３は、実施形態における光学エンジン２５の斜視図である。図示する例では、光学エンジン２５は、プロジェクタ１の内部に設けられる。また、光学エンジン２５は、光源３０、照明光学系ユニット４０、画像形成ユニット５０及び投影光学系ユニット６０等を有する。

図示する例では、光源３０は、照明光学系ユニット４０の側面に設けられ、Ｘ２の方向に光を照射する。次に、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ある画像形成ユニット５０に導く。続いて、画像形成ユニット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。さらに、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、画像形成ユニット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、図示する例では、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が、画像が投影される方向は、上方に限られない。例えば、画像は、水平方向等に投影されてもよい。

図４は、実施形態における光学エンジン２５の内部構成を例示する概略図である。

図示するように、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及び凹面ミラー４０６等を有する。

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）及びＢ（ブルー）の各色のフィルタが設けられる円盤等である。そして、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及び凹面ミラー４０６は、カラーホイール４０１によってＲＧＢ各色に時分割された光を画像形成ユニット５０が有するＤＭＤ５５１に反射する。また、カラーホイール４０１、平面ミラー４０５及び凹面ミラー４０６等は、基台４０３に支持される。そして、基台４０３は、プロジェクタ１の筐体内部に固定される。

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、ライトトンネル又はリレーレンズ等が設けられてもよい。

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。そして、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。

図５は、実施形態における光学エンジン２５の内部構成を例示する概略図である。

図４及び図５に図示するように、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及び曲面ミラー６０３等をケースの内部に有する。

投影レンズ６０１は、複数のレンズを有する。そして、投影レンズ６０１は、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。次に、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１の外部にあるスクリーンＳ等に投影する。

＜画像形成ユニット例＞
図６は、実施形態における画像形成ユニット５０の一例を示す斜視図である。

以下、図示するように、光学素子が画像形成素子である光学ユニットを備える画像形成ユニットを例に説明する。この例は、ＤＭＤ５５１が画像形成素子である例となる。

画像投影装置は、例えば、図示するような画像形成ユニット５０を有し、画像形成ユニット５０が生成する画像をスクリーンＳ等に投影する。

また、画像形成ユニット５０は、ＤＭＤ５５１を例えば１画素の半分程度移動させる。このように、ＤＭＤ５５１を移動させると、画像投影装置は、投影画像の内に、中間画像を生成し、画像を高解像度化することができる。

画像形成ユニット５０は、例えば、以下のような構成である。

図７は、実施形態における画像形成ユニット５０の一例を示す分解斜視図である。

図示するように、画像形成ユニット５０は、例えば、駆動力生成部５０Ｐ１と、位置検出部５０Ｐ２と、冷却部５０Ｐ３とを含む構成である。以下、各部の詳細を順に説明する。

＜駆動力生成部の例＞
図８は、実施形態における駆動力生成部５０Ｐ１の構成例を示す分解斜視図である。

図示する例では、駆動力生成部５０Ｐ１は、ＤＭＤ５５１を移動させるアクチュエータとなる駆動磁石５３２Ｘ、駆動磁石５３２Ｙ、ボイスコイル５３３Ｘ及びボイスコイル５３３Ｙ等を有する。

また、図示する例では、駆動力生成部５０Ｐ１は、ＤＭＤ５５１へ動きを伝達させるため、第１可動板５５３及び第２可動板５５２等の可動板を有する。具体的には、まず、この例では、ボイスコイル５３３Ｘ及びボイスコイル５３３Ｙは、第１可動板５５３に設置される。

ボイスコイル５３３Ｘ及びボイスコイル５３３Ｙに電流が流されると、駆動磁石５３２Ｘ及び駆動磁石５３２Ｙによって形成されている磁界により、駆動力となるローレンツ力が発生する。

そして、ボイスコイル５３３Ｘ及びボイスコイル５３３Ｙが生成する駆動力が第１可動板５５３に作用すると、第１可動板５５３は、第１固定板５２１、第２固定板５１３及び第３固定板５２３等の固定部分に対して相対的に移動する。

また、図示する例では、第１可動板５５３と、第１固定板５２１との間及び第２可動板５５２と、第２固定板５１３との間等に、ボール５２２及びボール支持部５２６等が設置される。このように、ボール５２２及びボール支持部５２６等があると、固定部分に対して可動部分が点接触する構成となる。そのため、ボール５２２及びボール支持部５２６等によって、駆動の際に発生する摩擦を低減できる。

さらに、図示する例では、第１固定板５２１、第２固定板５１３及び第３固定板５２３等の固定部分は、支柱５１８でつなげられる。また、図示する例では、ＤＭＤ５５１に対して、ＤＭＤカバー５５７が設置される。

以下、第２可動板５５２は、ＤＭＤ５５１が配置される基板とする。

＜位置検出部の例＞
図９は、実施形態における位置検出部５０Ｐ２の構成例を示す分解斜視図である。

図示する例では、位置検出部５０Ｐ２は、ＤＭＤ５５１の移動量等を検出するため、ホール素子５５８及び位置検出用磁石５３１等を有する。したがって、この例では、駆動力生成部５０Ｐ１を構成する第１可動板５５３及び第２可動板５５２と、ホール素子５５８とは、一体となって移動する。

そのため、この例では、位置検出部５０Ｐ２は、第１部分の例である第１部材５４１を有し、第１部材５４１には、第１可動板５５３及び第２可動板５５２等が取り付けられる構成である。

なお、図では、ホール素子５５８は、単体で記載しているが、ホール素子５５８は、位置検出用ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）５６４上に実装される。そして、位置検出用ＦＰＣ５６４は、第３可動板５５５に取り付けられる。そのため、図示する例では、第３可動板５５５が移動すると、第３可動板５５５と一緒にホール素子５５８も移動する。なお、第３可動板５５５は、第４固定板５２４等の固定部分に対して相対的に移動する。

また、図示する例では、ホール素子５５８が実装された位置検出用ＦＰＣ５６４は、制御基板５３９に電気的に接続される。そして、ホール素子５５８は、磁気センサの一種であり、位置検出用磁石５３１の磁束変化を検出する。そこで、制御基板５３９は、ホール素子５５８が検出する位置検出用磁石５３１の磁束変化を移動量に変換する演算を行う。次に、制御基板５３９は、演算した移動量に基づいて、ボイスコイル５３３Ｘ及びボイスコイル５３３Ｙに供給する電流量等を決定する。

＜冷却部の例＞
図１０は、実施形態における冷却部５０Ｐ３の構成例を示す分解斜視図である。

図示する例では、冷却部５０Ｐ３は、ＤＭＤ５５１を冷却するため、放熱部材の例であるヒートシンク５５４等を有する。そして、ヒートシンク５５４がＤＭＤ５５１に押し付けられると、ＤＭＤ５５１が発する熱は、ヒートシンク５５４から放熱される。

また、この例では、ヒートシンク５５４をＤＭＤ５５１に押し付けるため、段付きねじ５３４及び圧縮ばね５１９等の固定部材が用いられる。なお、固定部材は、段付きねじ５３４及び圧縮ばね５１９等に限られず、ヒートシンク５５４を取り付けられる機構部品であればよい。

また、この例では、ヒートシンク５５４は、可動である。そのため、ヒートシンク５５４は、第１可動板５５３に直接的又は間接的に接続する。具体的には、冷却部５０Ｐ３は、第２部分の例である第２部材５４２を有し、第２部材５４２が第１可動板５５３に取り付けられる。このような構成であると、第１可動板５５３が移動すると、第１可動板５５３の動きが第２部材５４２に伝わる。そして、第２部材５４２に取り付けられる段付きねじ５３４を介して、第１可動板５５３の動きがヒートシンク５５４に伝わる。

ヒートシンク５５４は、段付きねじ５３４及び圧縮ばね５１９等によってＤＭＤ５５１に押圧される。そのため、Ｚ軸におけるヒートシンク５５４の位置は、ＤＭＤ５５１の裏面の位置で定まる。一方で、Ｘ軸及びＹ軸におけるヒートシンク５５４の位置は、段付きねじ５３４のガタ分等の自由度がある。

図示する例では、段付きねじ５３４は、ヒートシンク５５４を貫通して、第２部材５４２に取り付けられる。そして、押圧となる力は、圧縮ばね５１９等によって発生する。具体的には、段付きねじ５３４の座面と、ヒートシンク５５４のベース面とで圧縮される圧縮ばね５１９の弾性力で、ヒートシンク５５４は、ＤＭＤ５５１に押圧される。

そして、図示する例は、圧縮ばね５１９の弾性力に対する反力が、第２部材５４２に作用する構成である。すなわち、このような構成であると、反力が直接ＤＭＤが実装された基板に伝わらない。したがって、第２部材５４２の剛性によって、ＤＭＤが実装された基板の撓みを少なくできる。

＜可動部分の例＞
図１１は、実施形態における画像形成ユニット５０の可動部分の構成例を示す分解斜視図である。図示する部分は、画像形成ユニット５０が有する構成のうち、可動する部分であって、図は、第１固定板５２１、第２固定板５１３、第３固定板５２３、支柱５１８、駆動磁石５３２Ｘ、駆動磁石５３２Ｙ、ボール５２２及びボール支持部５２６等の固定部分を非表示にして画像形成ユニット５０を示す。

図示するように、ボイスコイル５３３Ｘ及びボイスコイル５３３Ｙが発生させる駆動力は、まず、第１可動板５５３に作用する。

次に、第１可動板５５３には、第２部材５４２が取り付けられるため、第１可動板５５３の動きは、第２部材５４２に伝わる。そして、第２部材５４２には、第１部材５４１が取り付けられるため、第１可動板５５３の動きは、第１部材５４１に伝わる。

さらに、ＤＭＤ５５１が実装された第２可動板５５２及び第３可動板５５５が第１部材５４１に取り付けられるため、第１可動板５５３の動きによって、第２可動板５５２及び第３可動板５５５が移動し、ＤＭＤ５５１が移動する。

そして、ホール素子５５８が、第１可動板５５３による動きを検出する。

＜接続箇所、第１取付箇所及び第２取付箇所の例＞
第１部分と、第２部分とを接続させる箇所（以下「接続箇所」という。）と、第２部分に放熱部材が取り付けられる箇所（以下「第１取付箇所」という。）とは、以下のような位置関係であるのが望ましい。

図１２は、実施形態における接続箇所及び第１取付箇所の例を示す分解斜視図である。

図１３は、実施形態における接続箇所及び第１取付箇所の例を示す透過図である。

図示する例では、第１部材５４１及び第２部材５４２は、接続箇所ＣＮ１、ＣＮ２及びＣＮ３等で接続される。一方で、第２部材５４２に対して、ヒートシンク５５４は、第１取付箇所ＳＰ１１、ＳＰ１２、ＳＰ１３及びＳＰ１４等で取り付けられる。

図示するように、接続箇所ＣＮ１、ＣＮ２及びＣＮ３は、第２部材５４２上において、第１取付箇所ＳＰ１１、ＳＰ１２、ＳＰ１３及びＳＰ１４より内側に位置するのが望ましい。なお、この望ましい実施形態では、複数の接続箇所のうち、少なくとも１か所が第１取付箇所より内側に位置すればよい。例えば、複数の接続箇所のうち、接続箇所の１か所が第１取付箇所より内側に位置し、一方で、他の接続箇所は、第１取付箇所より外側に位置してもよい。

なお、第２可動板５５２と、第１部材５４１とは、基板取付箇所Ｐ１、Ｐ２及びＰ３で、ねじ５５６によって取り付けられるとする。

また、第１可動板５５３は、連結部材５０ＡＴに、以下のような箇所で取り付けられるのが望ましい。なお、以下の説明では、第１可動板５５３を連結部材５０ＡＴに取り付ける箇所を「第２取付箇所」という。

図１４は、実施形態における接続箇所、第１取付箇所及び第２取付箇所の例を示す断面図である。

図示する例では、第１可動板５５３は、連結部材５０ＡＴに、第２取付箇所ＳＰ２で取り付けられる。また、第２取付箇所ＳＰ２では、図示するように、接続箇所ＣＮ及び第１取付箇所ＳＰ１には、異なる固定部材が用いられる。

さらに、接続箇所ＣＮ１、ＣＮ２、ＣＮ３及び第２取付箇所ＳＰ２では、ねじ等がそれぞれ用いられる。

なお、図１４における接続箇所ＣＮは、図１２及び図１３における接続箇所ＣＮ１、ＣＮ２及びＣＮ３である。また、図１４における第１取付箇所ＳＰ１は、図１２及び図１３における第１取付箇所ＳＰ１１、ＳＰ１２、ＳＰ１３及びＳＰ１４である。

図示するように、位置関係は、第２取付箇所ＳＰ２が最も外側となり、第１取付箇所ＳＰ１は、第２取付箇所ＳＰ２より内側に位置するのが望ましい。さらに、接続箇所ＣＮは、第１取付箇所ＳＰ１より内側に位置するのが望ましい。

このような位置関係であると、第１可動板５５３が撓んでも、撓みで生じた力は、第２部材５４２及びヒートシンク５５４によって打ち消されやすい。したがって、撓みで生じた力は、第２可動板５５２に伝わりにくい。ゆえに、光学素子が実装された基板の撓みを少なくできる。

＜効果＞
光学ユニットは、可動板と、光学素子が配置された基板と、光学素子が発する熱を放熱する放熱部材と、可動板、基板及び放熱部材が取り付けられた連結部材とを少なくとも備える構成である。

そして、接続箇所ＣＮ１、ＣＮ２及びＣＮ３で、第１部材５４１と、第２部材５４２とは、段付きねじ５３４とは異なる固定部材で取り付けられる。一方で、ヒートシンク５５４と、連結部材の一部である第２部材５４２とは、段付きねじ５３４等で取り付けられる。このように、第２可動板５５２と、ヒートシンク５５４とは、異なる固定部材で連結部材に取り付けられる。なお、すべての箇所が、異なる固定部材で連結部材に取り付けられてなくともよい。すなわち、複数の取り付け箇所のうち、少なくとも１か所で、第２可動板５５２と、ヒートシンク５５４とが、異なる固定部材で連結部材に取り付けられていればよい。例えば、複数の取り付け箇所のうち、１か所が、第２可動板５５２と、ヒートシンク５５４とが同じ固定部材で連結部材に取り付けられてもよい。

このような構成であると、ヒートシンク５５４を取り付けるため、段付きねじ５３４を締めても、力は、連結部材に分散される。そのため、力が第２可動板５５２に伝わりにくい。また、プロジェクタ１に力が加わり、第１可動板５５３が撓んでも、連結部材及び放熱部材が、第１可動板５５３の撓みによって生じる力を受け止めやすい構成である。すなわち、第１可動板５５３の撓みが、第２可動板５５２に伝わりにくい。したがって、以上のような構成であると、光学素子が実装された基板の撓みを少なくできる。

＜画像の投影例＞
駆動制御部１２は、例えば、画像を投影中に、フレームレート等に基づく周期で、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、ＤＭＤ５５１の位置を制御する。そして、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、Ｘ方向及びＹ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。そして、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倍にできる。ほかにも、ＤＭＤ５５１の移動位置を増やすと、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ＤＭＤ５５１等をシフト動作させ、かつ、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。このように制御すると、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。

＜比較例＞
図１５は、比較例を示す断面図である。

図示するように、例えば、第２可動板５５２と、ヒートシンク５５４とが、段付きねじ５３４で結合プレート５６０に一体に取り付けられる構造とする。また、この比較例では、結合プレート５６０を介して、第１可動板５５３が、第２可動板５５２等と取り付けられる。

比較例のような構成では、第２可動板５５２上における段付きねじ５３４が固定される箇所に大きな負担が掛かりやすい。

ヒートシンク５５４の吐出部５５４ａをＤＭＤ５５１に押し付けるため、段付きねじ５３４を締めると、反力が、第２可動板５５２を撓ませるように作用する場合が多い。

また、比較例のような構成では、プロジェクタ１が落下した場合等のように、プロジェクタ１に力が加わり、第１可動板５５３が撓むと、結合プレート５６０を介して、第２可動板５５２に、第１可動板５５３の撓みによって生じる力が伝わりやすい。そのため、比較例のような構成ではＤＭＤ５５１の光軸の位置がずれたり、又は、第２可動板５５２が撓みやすい。

比較例のように、第１可動板５５３と、第２可動板５５２とを直接取り付けせず、本発明に係る実施例のように、連結部材を用いる構成とすると、突発的な衝撃等による衝撃に対して耐性を高めることができる。

プロジェクタ１に何らかの衝撃が加わり、固定部分から可動部分へ衝撃が伝わる場合には、図８におけるボール５２２等が衝撃が伝わる経路となる場合が多い。すなわち、衝撃は、第１可動板５５３に作用する。このような場合でも、本発明に係る実施例のような構成であれば、第１可動板５５３が補強され、第２可動板５５２は、撓みにくい。

接続箇所は、ボール５２２の近傍であるのが望ましい。まず、支持点は、第１可動板５５３と、第２部材５４２との取り付け箇所となる。そのため、作用点となるボール５２２に対して、支持点が近い方が、作用するモーメントを小さくできる。ゆえに、撓みを少なくすることができる。このような構成とするため、例えば、ボール５２２が３箇所である場合には、１対１の関係となるように、接続箇所も３箇所とするのが望ましい。

＜連結部材の変形例＞
上記の構成例では、第１部材５４１及び第２部材５４２の２つの分離した部材で、連結部材を構成する例を示したが、連結部材は、１つの部材又は３つ以上の部材で構成されてもよい。例えば、連結部材は、第１部材５４１及び第２部材５４２と同様の形状の１つの部材でもよい。

なお、第１部材５４１と、第２部材５４２とを一体に形成する場合には、第１部材５４１と、第２部材５４２とを接続させるねじ等がなくともよい。また、第１部材５４１をなくし、ねじ５５６を用いて、第２部材５４２に第２可動板を直接取り付けてもよい。そして、ねじ５５６を用いて、第２部材５４２に第２可動板を直接取り付ける場合には、ねじ５５６の取り付け箇所は、第１取付箇所ＳＰ１よりも第２部材５４２上において内側が望ましい。

＜変形例＞
なお、ＤＭＤ５５１の冷却効果を高めるため、ヒートシンク５５４と、ＤＭＤ５５１との間には、例えば、弾性変形可能な伝熱シート等があってもよい。このように、伝熱シートがあると、ヒートシンク５５４と、ＤＭＤ５５１との間の熱伝導性が向上し、ＤＭＤ５５１を冷却する効果が向上する。

また、可動板及び固定板等のうち、少なくともいずれか１つ以上は、例えば、ステンレス、アルミニウム又はマグネシウム合金等の導電性材料を含むのが好ましい。このような構成であると、例えば、ＤＭＤ５５１又はＤＭＤ５５１を実装した基板等において発生した電気的ノイズを導電性材料を通じて、例えば、筐体等に逃がすことができる。ゆえに、外部へのノイズ漏洩を低減することができる。

本実施形態では、磁性材料の板を用いて、ヨーク板とする構成でもよい。このような構成であると、生じる磁束は、ヨーク板として機能する板に集中するため、磁束が漏出するのを少なくできる。

＜第２実施形態＞
光学素子は、撮像素子でもよい。具体的には、撮像素子は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）又はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）の光学センサ等である。すなわち、光学素子が撮像素子である光学ユニットは、撮像素子の解像度よりも高解像度な画像を撮像できる撮像装置を実現できる。

具体的には、撮像装置は、撮像素子の画素ピッチの半分となる距離を往復させるように、第１可動板を移動させ、かつ、移動の始点及び終点でそれぞれ撮像を行う。このようにすると、撮像装置は、高解像度な画像を撮像できる。

＜第３実施形態＞
光学素子は、発光素子でもよい。具体的には、発光素子は、レーザダイオード又はＬＥＤ等である。すなわち、光学素子が発光素子である光学ユニットは、発光素子が配置された密度よりも高密度な発光ができる発光装置を実現できる。

具体的には、発光装置は、発光素子の配置ピッチの半分となる距離を往復させるように、第１可動板を移動させて発光を行う。このようにすると、発光装置は、高密度な照明を行うことができる。

以上、実施形態における一例について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されない。すなわち、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（画像投影装置の例）
１０ システムコントロール部
１１ 画像制御部
１２ 駆動制御部
２５ 光学エンジン
３０ 光源
４０ 照明光学系ユニット
６０ 投影光学系ユニット
５５１ ＤＭＤ
５０Ｐ１ 駆動力生成部
５０Ｐ２ 位置検出部
５０Ｐ３ 冷却部
５２２ ボール
５２１ 第１固定板
５１３ 第２固定板
５２３ 第３固定板
５２４ 第４固定板
５２６ ボール支持部
５３１ 位置検出用磁石
５３２Ｘ、５３２Ｙ 駆動磁石
５３３Ｘ、５３３Ｙ ボイスコイル
５５３ 第１可動板
５５２ 第２可動板
５５５ 第３可動板
５４１ 第１部材
５４２ 第２部材
５３４ 段付きねじ
５５８ ホール素子
５５４ ヒートシンク
ＣＮ、ＣＮ１、ＣＮ２、ＣＮ３ 接続箇所
ＳＰ１、ＳＰ１１、ＳＰ１２、ＳＰ１３、ＳＰ１４ 第１取付箇所
ＳＰ２ 第２取付箇所

特開２０１６－８５３６３号公報

Claims (4)

1. 光学素子をシフトし、前記光学素子の解像度を増加させる光学ユニットにおいて、
   移動が可能に支持された可動板と、
   前記光学素子が配置された基板と、
   前記光学素子が発する熱を放熱する放熱部材と、
   前記可動板と、前記基板と、前記放熱部材とが取り付けられた連結部材とを備え、
   前記基板と前記放熱部材とは、異なる固定部材によって前記連結部材に取り付けられ、
   前記連結部材は、第１部分と、第２部分とを含み、
   前記第１部分には、前記基板が取り付けられ、
   前記第２部分には、前記放熱部材が取り付けられ、
   前記第１部分と、前記第２部分とを接続させる接続箇所は、前記第２部分において、前記第２部分に前記放熱部材が取り付けられる第１取付箇所より内側に位置し、
   前記可動板は、前記第２部分に第２取付箇所で取り付けられ、
   前記第１取付箇所は、前記第２部分において、前記第２取付箇所より内側に位置することを特徴とする光学ユニット。
2. 前記光学素子は、画像形成素子、撮像素子又は発光素子のうち、いずれかであることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
3. 画像形成素子をシフトし、前記画像形成素子の解像度を増加させる画像形成ユニットにおいて、
   移動が可能に支持された可動板と、
   前記画像形成素子が配置された基板と、
   前記画像形成素子が発する熱を放熱する放熱部材と、
   前記可動板と、前記基板と、前記放熱部材とが取り付けられた連結部材とを備え、
   前記基板と前記放熱部材とは、異なる固定部材によって前記連結部材に取り付けられ、
   前記連結部材は、第１部分と、第２部分とを含み、
   前記第１部分には、前記基板が取り付けられ、
   前記第２部分には、前記放熱部材が取り付けられ、
   前記第１部分と、前記第２部分とを接続させる接続箇所は、前記第２部分において、前記第２部分に前記放熱部材が取り付けられる第１取付箇所より内側に位置し、
   前記可動板は、前記第２部分に第２取付箇所で取り付けられ、
   前記第１取付箇所は、前記第２部分において、前記第２取付箇所より内側に位置することを特徴とする画像形成ユニット。
4. 画像形成素子をシフトし、前記画像形成素子の解像度を増加させる画像投影装置において、
   移動が可能に支持された可動板と、
   前記画像形成素子が配置された基板と、
   前記画像形成素子が発する熱を放熱する放熱部材と、
   前記可動板と、前記基板と、前記放熱部材とが取り付けられた連結部材とを備え、
   前記基板と前記放熱部材とが、異なる固定部材によって前記連結部材に取り付けられる画像形成ユニットと、
   前記画像形成素子を照明する照明部と、
   前記画像形成ユニットに形成された画像を投影する投影部と、を備え、
   前記連結部材は、第１部分と、第２部分とを含み、
   前記第１部分には、前記基板が取り付けられ、
   前記第２部分には、前記放熱部材が取り付けられ、
   前記第１部分と、前記第２部分とを接続させる接続箇所は、前記第２部分において、前記第２部分に前記放熱部材が取り付けられる第１取付箇所より内側に位置し、
   前記可動板は、前記第２部分に第２取付箇所で取り付けられ、
   前記第１取付箇所は、前記第２部分において、前記第２取付箇所より内側に位置することを特徴とする画像投影装置。

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