JP2018009895A - 位置検出装置、位置検出方法、画像生成ユニット及び画像投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位置を広い範囲で検出できる位置検出装置を提供すること。
【解決手段】可動体の位置を検出する位置検出装置であって、前記位置に基づく磁界を発生させる磁界発生部と、前記磁界を検出して検出電圧を出力する磁界検出部と、前記検出電圧に基づいて、補正電圧を生成する生成部と、前記補正電圧をＡＤ変換してディジタル値を生成するＡＤ変換部と、前記ディジタル値及び前記補正電圧の特性を特定するオフセット値に基づいて、前記位置を検出する位置検出部と、を有することを特徴とする位置検出装置。
【選択図】図１４

Description

本発明は、位置検出装置、位置検出方法、画像生成ユニット及び画像投影装置に関する。

例えば、ホール素子等の磁界発生部材を用いる、いわゆるホールセンサ等によって位置を検出する方法が知られている。

そして、検出において、広い範囲で線形性を有する出力が得られるようにする方法が知られている。具体的には、まず、可動部材に磁界発生部材を付設し、磁界検出素子によって、可動部材の移動による磁界変化を検出する。そして、磁界検出素子は、磁界変化を示す２つの検出信号を出力する。次に、位置検出器が、２つの検出信号に基づいて演算を行うことによって、磁界発生部材の位置を検出する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に係る位置検出装置等で位置を検出する場合には、位置を検出できる範囲が狭い場合がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、位置を広い範囲で検出できる位置検出装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る画像生成ユニットによれば、可動体の位置を検出する位置検出装置は、
前記位置に基づく磁界を発生させる磁界発生部と、
前記磁界を検出して検出電圧を出力する磁界検出部と、
前記検出電圧に基づいて、補正電圧を生成する生成部と、
前記補正電圧をＡＤ変換してディジタル値を生成するＡＤ変換部と、
前記ディジタル値及び前記補正電圧の特性を特定するオフセット値に基づいて、前記位置を検出する位置検出部と、を有する。

本発明の実施形態によれば、広い範囲で位置検出が可能な位置検出装置が提供される。

実施形態における画像投影装置を例示する図である。 実施形態における画像投影装置の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。 実施形態における照明光学系ユニットを例示する図である。 実施形態における投影光学系ユニットの内部構成を例示する図である。 実施形態における画像生成ユニットの斜視図である。 実施形態における画像生成ユニットの側面図である。 実施形態における固定ユニットの分解斜視図である。 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。 実施形態における可動ユニットの分解斜視図である。 実施形態における可動ユニットの側面図である。 実施形態における駆動部を含む構成を例示する分解斜視図である。 実施形態における位置検出部を含む構成を例示する分解斜視図である。 実施形態における位置検出部を含む構成を例示する分解側面図である。 実施形態における位置検出装置の構成を例示する模式図である。 実施形態における変位−電圧特性の関係を例示する図である。 実施形態における変位−電圧特性の関係を例示する図である。 実施形態における位置を検出する処理の第１例を例示するフローチャートである。 ゲインの影響を例示する図である。 オフセットの影響を例示する図である。 実施形態における位置を検出する処理の第２例を例示するフローチャートである。 実施形態における磁石の配置を例示する図である。 実施形態における位置の計算を例示する図である。 実施形態における位置を検出する処理の第３例を例示するフローチャートである。 第３例の実施形態における位置の計算を例示する図である。 実施形態における位置検出装置の機能構成を例示する機能ブロック図である。

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。

例えば、位置検出装置は、以下のような画像投影装置に適用できる。以下、画像投影装置に適用した例で説明する。

＜第１実施形態＞
＜画像投影装置の構成＞
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、画像投影装置の一例であり、出射窓３、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影画像を生成し、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Ｐを投影する。

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する。また、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、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，ＲＡＭ等を含む。システムコントロール部１０の各機能は、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／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の画像生成ユニット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１５の光源３０を冷却する。

光学エンジン１５は、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、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、照明光学系ユニット４０を介して画像生成ユニット５０に設けられているＤＭＤ５５１を照明する。

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し、光源３０から照射された照明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によって導かれた照明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、投影部の一例であり、例えば複数の投射レンズ、ミラー等を有し、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、プロジェクタ１の内部に設けられている。

光源３０は、照明光学系ユニット４０の側面に設けられ、Ｘ２方向に照明光を照射する。照明光学系ユニット４０は、光源３０から照射された照明光を、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によって導かれた照明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、本実施形態に係る光学エンジン１５は、光源３０から照射される照明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。

［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。

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。

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から照射される照明光を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、画像生成ユニット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影画像を生成する。

［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。

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の外部のスクリーンＳ等に投影する。

［画像生成ユニット］
図６は、実施形態における画像生成ユニット５０の斜視図である。また、図７は、実施形態における画像生成ユニット５０の側面図である。

図６及び図７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を有する。固定ユニット５１は、照明光学系ユニット４０に固定支持される。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。トッププレート５１１及びベースプレート５１２は、所定の間隙を介して平行に設けられている。固定ユニット５１は、図６に示されている４本のねじ５２０によって照明光学系ユニット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ＤＭＤ基板５５３、放熱部材としてのヒートシンク５５４を有し、固定ユニット５１に移動可能に支持されている。

ＤＭＤ５５１は、ＤＭＤ基板５５３の上面に設けられている。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からの照明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からの照明光を不図示の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光学系ユニット４０に導かれた照明光を変調して投影画像を生成する。

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との間で支持され、表面に平行な方向に移動可能に設けられている。

ＤＭＤ基板５５３は、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、可動プレート５５２の下面側に連結されている。ＤＭＤ基板５５３は、上面にＤＭＤ５５１が設けられ、移動可能に設けられている可動プレート５５２と共に変位する。

ヒートシンク５５４は、ＤＭＤ５５１において生じた熱を放熱する。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等といった不具合の発生が低減される。ヒートシンク５５４は、可動プレート５５２及びＤＭＤ基板５５３と共に移動可能に設けられることで、ＤＭＤ５５１において生じた熱を常時放熱することが可能になっている。

（固定ユニット）
図８は、実施形態における固定ユニット５１の分解斜視図である。

図８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、例えば、鉄、ステンレス鋼等の磁性材料で形成された平板状部材である。トッププレート５１１とベースプレート５１２とは、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。

トッププレート５１１には、可動ユニット５５のＤＭＤ５５１に対向する位置に中央孔５１４が設けられている。また、ベースプレート５１２には、ＤＭＤ５５１に対向する位置にヒートシンク５５４の伝熱部が挿通される伝熱孔５１９が設けられている。

支柱５１５は、上端部がトッププレート５１１の支柱孔５１６に挿入され、下端部がベースプレート５１２の支柱孔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。

トッププレート５１１には、中央孔５１４の周囲にねじ孔５１８が４箇所に形成されている。本実施形態では、２つのねじ孔５１８が中央孔５１４に連通するように形成されている。トッププレート５１１は、各ねじ孔５１８に挿入されるねじ５２０（図６に図示）によって照明光学系ユニット４０の下部に固定される。

また、トッププレート５１１には、可動プレート５５２を上側から移動可能に支持する支持球体５２１を回転可能に保持するための支持孔５２６が複数形成されている。また、ベースプレート５１２には、可動プレート５５２を下側から移動可能に支持する支持球体５２１を回転可能に保持するための支持孔５２２が複数形成されている。

トッププレート５１１の支持孔５２６は、上端が蓋部材５２７によって塞がれ、支持球体５２１を回転可能に保持する。ベースプレート５１２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、下端側が位置調整ねじ５２４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において回転可能に保持される複数の支持球体５２１は、それぞれ可動プレート５５２に当接し、可動プレート５５２を両面から移動可能に支持する。

図９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。

図９に示されるように、トッププレート５１１では、上端側が蓋部材５２７によって塞がれている支持孔５２６において支持球体５２１が回転可能に保持される。また、ベースプレート５１２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、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、ベースプレート５１２側に設けられている支持球体５２１は、位置調整ねじ５２４の位置に応じて保持部材５２３の上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の突出量が増加し、ベースプレート５１２と可動プレート５５２との間隔が大きくなる。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の突出量が減少し、ベースプレート５１２と可動プレート５５２との間隔が小さくなる。

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、ベースプレート５１２と可動プレート５５２との間隔を適宜調整できる。

図８に示されるように、ベースプレート５１２の上面には、複数の位置検出用磁石５４１が設けられている。位置検出用磁石５４１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５１２との間に設けられるＤＭＤ基板５５３に及ぶ磁界を形成する。

位置検出用磁石５４１は、それぞれＤＭＤ基板５５３の下面に設けられているホール素子とで、ＤＭＤ５５１の位置を検出する位置検出部を構成する。

また、ベースプレート５１２の下面には、複数の駆動用磁石５３１ａ，５３１ｂ，５３１ｃ（駆動用磁石５３１ｃは図８には不図示）が設けられている。なお、以下の説明では、駆動用磁石５３１ａ，５３１ｂ，５３１ｃを、単に「駆動用磁石５３１」という場合がある。

駆動用磁石５３１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５３１は、ヒートシンク５５４の上面に設けられている駆動コイルとで、可動ユニット５５を移動させる駆動部を構成する。

なお、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、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１０は、実施形態における可動ユニット５５の分解斜視図である。また、図１１は、実施形態における可動ユニット５５の側面図である。

図１０及び図１１に示されるように、可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１、可動プレート５５２、ＤＭＤ基板５５３、ヒートシンク５５４を有する。

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。

可動プレート５５２には、図１０に示されるように、ＤＭＤ基板５５３に設けられるＤＭＤ５５１に対向する位置に中央孔５７０が形成され、トッププレート５１１を照明光学系ユニット４０に固定するねじ５２０が挿通される貫通孔５７２が形成されている。また、可動プレート５５２には、ＤＭＤ基板５５３との連結に用いられる連結孔５７３が形成され、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が形成されている。

可動プレート５５２とＤＭＤ基板５５３とは、例えば、各連結孔５７３に挿入されるねじによって、可動プレート５５２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。

ここで、可動プレート５５２は表面に平行に移動し、ＤＭＤ５５１も可動プレート５５２と共に同様に移動する。したがって、可動プレート５５２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。

そこで、本実施形態では、連結孔５７３に挿入するねじで可動プレート５５２とＤＭＤ基板５５３との間隔を調整し、可動プレート５５２の表面とＤＭＤ５５１の画像生成面とを平行に保つことで、画像品質の低下を抑制することが可能になっている。

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が大きく変位した時に支柱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。

なお、連結孔５７３及び可動範囲制限孔５７１の数、位置、及び形状等は、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。また、可動プレート５５２とＤＭＤ基板５５３とは、本実施形態とは異なる構成で連結されてもよい。

ＤＭＤ基板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５１２との間に設けられ、上記したように可動プレート５５２の下面に連結される。

ＤＭＤ基板５５３の上面には、ＤＭＤ５５１が設けられている。ＤＭＤ５５１は、ソケット５５７を介してＤＭＤ基板５５３に接続され、カバー５５８により周囲が覆われる。ＤＭＤ５５１は、トッププレート５１１の中央孔５７０を通じて可動プレート５５２の上面側に露出する。

ＤＭＤ基板５５３には、トッププレート５１１を照明光学系ユニット４０に固定するねじ５２０が挿通される貫通孔５５５が形成されている。また、ＤＭＤ基板５５３には、可動プレート５５２がヒートシンク５５４の連結柱５６１に固定されるように、ヒートシンク５５４の連結柱５６１に対向する部分に切り欠き５５８が形成されている。

例えば、可動プレート５５２及びＤＭＤ基板５５３をヒートシンク５５４の連結柱５６１に共締めすると、ＤＭＤ基板５５３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５６１がＤＭＤ基板５５３を避けて可動プレート５５２に連結されるように、ＤＭＤ基板５５３の周縁部に切り欠き５５８が形成されている。

上記構成により、ヒートシンク５５４は可動プレート５５２に連結されるため、ＤＭＤ基板５５３はヒートシンク５５４から負荷を受けて歪み等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５５３の切り欠き５５８は、ベースプレート５１２に保持される支持球体５２１がＤＭＤ基板５５３を避けて可動プレート５５２に当接するように、ベースプレート５１２の支持孔５２２に対向する部分を含むように形成されている。このような構成により、ＤＭＤ基板５５３は、支持球体５２１からの負荷による歪み等の発生が抑制され、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、切り欠き５５８は、本実施形態において例示される形状に限られない。ＤＭＤ基板５５３と、ヒートシンク５５４の連結柱５６１や支持球体５２１とを非接触にすることが可能であれば、ＤＭＤ基板５５３には切り欠き５５８の代わりに貫通孔が形成されてもよい。

また、図１１に示されるように、ＤＭＤ基板５５３の下面には、ベースプレート５１２の上面に設けられている位置検出用磁石５４１に対向する位置に、磁気センサとしてのホール素子５４２が設けられている。ホール素子５４２は、ベースプレート５１２に設けられている位置検出用磁石５４１とで、ＤＭＤ５５１の位置を検出する位置検出部を構成する。

ヒートシンク５５４は、図１０及び図１１に示されるように、放熱部５５６、連結柱５６１、伝熱部５６３を有する。

放熱部５５６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５５６の上面には、図１０に示されるように、フレキシブル基板５８０に設けられている駆動コイル５８１ａ、５８１ｂ、５８１ｃが取り付けられる凹部５８２が形成されている。なお、以下の説明では、駆動コイル５８１ａ、５８１ｂ、５８１ｃを、単に「駆動コイル５８１」という場合がある。

凹部５８２は、ベースプレート５１２の下面に設けられている駆動用磁石５３１に対向する位置に形成されている。凹部５８２に取り付けられる駆動コイル５８１は、ベースプレート５１２の下面に設けられている駆動用磁石５３１とで、可動ユニット５５を固定ユニット５１に対して移動させる駆動部を構成する。

また、放熱部５５６には、トッププレート５１１を照明光学系ユニット４０に固定するねじ５２０が挿通される貫通孔５６２が形成されている。

連結柱５６１は、放熱部５５６の上面からＺ１方向に延伸するように３箇所に形成され、ねじ５６４（図１１に図示）によりそれぞれの上端に可動プレート５５２が固定される。連結柱５６１は、ＤＭＤ基板５５３に形成されている切り欠き５５８により、ＤＭＤ基板５５３に接触することなく可動プレート５５２に連結される。

伝熱部５６３は、図１１に示されるように、放熱部５５６の上面からＺ１方向に延伸してＤＭＤ５５１の下面に当接し、ＤＭＤ５５１において生じた熱を放熱部５５６に伝える。伝熱部５６３の上端面とＤＭＤ５５１との間には、伝熱性を高めるために例えば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の伝熱部５６３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。

可動プレート５５２の貫通孔５７２、ＤＭＤ基板５５３の貫通孔５５５、及びヒートシンク５５４の貫通孔５６２は、Ｚ１Ｚ２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に固定するねじ５２０が下側から挿入される。

ここで、ＤＭＤ基板５５３の表面からＤＭＤ５５１の画像生成面までの間には、ソケット５５７やＤＭＤ５５１の厚さ分の空間が生じる。ＤＭＤ基板５５３をトッププレート５１１よりも上側に配置すると、ＤＭＤ基板５５３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５５３をトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けることで、ＤＭＤ基板５５３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。このような構成により、ＤＭＤ基板５５３の表面からＤＭＤ５５１の画像生成面までの空間を有効活用してＺ１Ｚ２方向の高さを低減し、装置構成を小型化することが可能になっている。このため、本実施形態における画像生成ユニット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等にも組み付け可能となり、汎用性が向上される。

（駆動部）
図１２は、実施形態における駆動部を含む構成を例示する分解斜視図である。

本実施形態における駆動部は、ベースプレート５１２に設けられている駆動用磁石５３１と、ヒートシンク５５４に設けられている駆動コイル５８１とを含む。

駆動用磁石５３１ａ及び駆動用磁石５３１ｂは、それぞれ長手方向がＸ１Ｘ２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５３１ｃは、長手方向がＹ１Ｙ２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５３１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５８１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、ヒートシンク５５４の放熱部５５６の上面に形成されている凹部５８２に取り付けられる。

ベースプレート５１２の駆動用磁石５３１と、ヒートシンク５５４の駆動コイル５８１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５８１に電流が流されると、駆動用磁石５３１によって形成されている磁界により、駆動コイル５８１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。

可動ユニット５５は、駆動用磁石５３１と駆動コイル５８１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。

本実施形態では、第１駆動部として、駆動コイル５８１ａ及び駆動用磁石５３１ａと、駆動コイル５８１ｂ及び駆動用磁石５３１ｂとが、Ｘ１Ｘ２方向に並ぶように設けられている。駆動コイル５８１ａ及び駆動コイル５８１ｂに電流が流されると、Ｙ１方向又はＹ２方向のローレンツ力が発生する。

可動ユニット５５は、駆動コイル５８１ａ及び駆動コイル５８１ｂ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、可動ユニット５５は、駆動コイル５８１ａと駆動コイル５８１ｂ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５８１ａにおいてＹ１方向のローレンツ力が発生し、駆動コイル５８１ｂ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、可動ユニット５５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、駆動コイル５８１ａにおいてＹ２方向のローレンツ力が発生し、駆動コイル５８１ｂ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、可動ユニット５５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、本実施形態では、第２駆動部として、駆動コイル５８１ｃ及び駆動用磁石５３１ｃが設けられている。駆動用磁石５３１ｃは、駆動用磁石５３１ａ及び駆動用磁石５３１ｂ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５８１ｃに電流が流されると、Ｘ１方向又はＸ２方向のローレンツ力が発生する。可動ユニット５５は、駆動コイル５８１ｃ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。

各駆動コイル５８１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５８１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。

なお、ベースプレート５１２には、ＤＭＤ基板５５３に設けられるＤＭＤ５５１に対向する部分に、ヒートシンク５５４の伝熱部５６３が挿通される伝熱孔５５９が設けられている。また、ベースプレート５１２には、トッププレート５１１を照明光学系ユニット４０に固定するねじ５２０が挿通される貫通孔５６０が形成されている。

ここで、本実施形態における可動ユニット５５は、ヒートシンク５５４の重量が、可動プレート５５２及びＤＭＤ基板５５３を含む重量よりも大きい。このため、可動ユニット５５のＺ１Ｚ２方向における重心位置は、ヒートシンク５５４の放熱部５５６付近に位置する構成となっている。

このような構成において、例えば、駆動コイル５８１を可動プレート５５２に設け、駆動力としてのローレンツ力を可動プレート５５２に作用させると、Ｚ１Ｚ２方向において可動ユニット５５の重心位置と駆動コイル５８１が位置する駆動力生成面とが離間することになる。駆動コイル５８１をＤＭＤ基板５５３に設けた場合も同様である。

可動ユニット５５の重心位置と駆動力生成面とが離間した構成では、Ｚ１Ｚ２方向における重心位置を支持点、駆動力生成面を作用点として、振り子のように揺動する可能性がある。支持点と作用点との間隔が大きい程作用するモーメントは大きくなるため、Ｚ１Ｚ２方向における可動ユニット５５の重心位置と駆動力生成面とのずれ量が大きくなるほど振動が大きくなり、ＤＭＤ５５１の位置制御が困難になる。

また、可動ユニット５５が振り子のように揺れ動くと、可動プレート５５２や可動プレート５５２を支持するトッププレート５１１及びベースプレート５１２等への負荷が大きくなり、各プレートの歪みや破損等が生じて画像が乱れる可能性がある。

そこで、本実施形態では、駆動コイル５８１をヒートシンク５５４の凹部５８２に設けることで、図１１に示すように、駆動力生成面がヒートシンク５５４の放熱部５５６に位置するように構成されている。このような構成により、Ｚ１Ｚ２方向における可動ユニット５５の重心位置と駆動力生成面との間隔が可能な範囲で小さくなっている。

したがって、本実施形態における可動ユニット５５は、振り子のように揺動することなく、ユニット全体の移動方向がＸＹ平面に平行な方向に保たれる。このため、上記したような各プレートの歪みや破損等といった不具合が発生することなく、可動ユニット５５の動作安定性が向上し、ＤＭＤ５５１の位置を高精度に制御することが可能になる。駆動用磁石５３１ａ、５３１ｂ、５３１ｃと駆動コイル５８１ａ、５８１ｂ、５８１ｃとの配置をそれぞれ置き換え、駆動用磁石５３１をヒートシンク５５４のベースプレート５８１側に配置し、駆動コイル５８１をベースプレート５１２のヒートシンク５５４側に配置した場合も同様である。

なお、可動ユニット５５の重心位置と駆動力生成面とは、Ｚ１Ｚ２方向において一致することが好ましい。例えば、駆動コイル５８１が取り付けられる凹部５８２の深さや、ヒートシンク５５４の放熱部５５６の形状等を適宜変更することで、Ｚ１Ｚ２方向における可動ユニット５５の重心位置と駆動力生成面とを一致させることができる。

（位置検出部）
図１３は、実施形態における位置検出部を含む構成を例示する分解斜視図である。また、図１４は、実施形態における位置検出部を含む構成を例示する分解側面図である。

本実施形態における位置検出部は、ベースプレート５１２に設けられている位置検出用磁石５４１と、ＤＭＤ基板５５３に設けられているホール素子５４２とを含む。位置検出用磁石５４１とホール素子５４２とは、Ｚ１Ｚ２方向に対向するように配置されている。

ホール素子５４２は、磁気センサの一例であり、対向して設けられている位置検出用磁石５４１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５４２から送信される信号に基づいて、ホール素子５４２の固定ユニット５１に対する位置を検出し、ホール素子５４２の位置からＤＭＤ基板５５３に設けられているＤＭＤ５５１の位置を検出する。

ここで、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及びベースプレート５１２が、ヨーク板として機能して位置検出用磁石５４１を含む磁気回路を構成する。また、ベースプレート５１２とヒートシンク５５４との間に設けられている駆動用磁石５３１及び駆動コイル５８１を含む駆動部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５１２に集中して位置検出部への漏出が抑えられる。

したがって、ＤＭＤ基板５５３の下面側に設けられているホール素子５４２では、駆動用磁石５３１及び駆動コイル５８１を含む駆動部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５４２が、駆動部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５４１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。

このように、駆動制御部１２は、駆動部からの影響が低減されたホール素子５４２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５８１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、上記した駆動部及び位置検出部の構成は、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。駆動部として設けられている駆動用磁石５３１及び駆動コイル５８１の数、位置等は、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。また、位置検出部として設けられている位置検出用磁石５４１及びホール素子５４２の数、位置等は、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５４１をトッププレート５１１に設け、ホール素子５４２を可動プレート５５２に設けてもよい。また、例えば、位置検出部をベースプレート５１２とヒートシンク５５４との間に設けてもよく、駆動部をトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けてもよい。ただし、駆動部から位置検出部への磁界の影響を低減できるように、駆動部と位置検出部との間にはヨーク板を設けることが好ましい。また、可動ユニット５５の重量が増えて位置制御が困難になる可能性があるため、駆動用磁石５３１及び位置検出用磁石５４１は、それぞれ固定ユニット５１（トッププレート５１１又はベースプレート５１２）に設けることが好ましい。

また、トッププレート５１１及びベースプレート５１２は、駆動部から位置検出部への磁束の漏れを低減可能であれば、それぞれ部分的に磁性材料で形成されてもよい。例えば、トッププレート５１１及びベースプレート５１２は、磁性材料で形成された平板状又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。ベースプレート５１２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、トッププレート５１１を非磁性材料で形成してもよい。

＜画像投影＞
上記したように、本実施形態におけるプロジェクタ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、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。

このように、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、本実施形態に係るプロジェクタ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、本実施形態に係るプロジェクタ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、本実施形態における画像生成ユニット５０は、ＤＭＤ５５１が移動可能に設けられており、ＤＭＤ５５１をシフト動作させることで高解像度化した画像を生成することが可能になっている。

また、本実施形態では、可動ユニット５５を移動させる駆動力がヒートシンク５５４に作用し、Ｚ１Ｚ２方向において可動ユニット５５の重心位置と駆動力生成面との間隔が小さくなるように構成されている。このため、可動ユニット５５は振り子のように揺動することなく、動作の安定性が高められている。したがって、ＤＭＤ５５１の位置を高精度に制御することが可能になっている。

さらに、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及びベースプレート５１２が、ヨーク板として機能して位置検出部の位置検出用磁石５４１と磁気回路を形成し、駆動部において生じた磁界の位置検出部への影響が低減されている。このため、駆動制御部１２は、ホール素子５４２の出力に基づいて高速シフトするＤＭＤ５５１の位置を高精度に検出可能であり、ＤＭＤ５５１の位置を精度良く制御できる。

このように、位置検出装置は、プロジェクタ等に適用される。より具体的には、図１４に示す例では、位置検出装置ＰＳは、図示するように、ホール素子５４２及び位置検出用磁石５４１等によって実現される。この部分を模式図で示すと、以下のように示せる。

図１５は、実施形態における位置検出装置の構成を例示する模式図である。図示するように、位置検出装置ＰＳは、一定の磁界を生成するように、異なるそれぞれの極性がホール素子５４２に向き、かつ、一定の間隔で設置される磁石５４１ａ及び５４２ｂを有する。以下、図示するように、ホール素子５４２が設置される側が可動体となる例で説明する。一方で、この例では、ホール素子５４２に対して、位置検出用磁石５４１は、固定であるとする。

また、位置検出装置ＰＳは、ホール素子５４２が出力する検出電圧に対して処理を行うアナログ電圧処理装置ＡＮＭを有する。また、位置検出装置ＰＳは、ＡＤ（ａｎａｌｏｇ−ｄｉｇｉｔａｌ）変換を行うＡＤ変換装置ＡＤＭを有する。さらに、位置検出装置ＰＳは、位置を検出する演算等を行う演算装置ＣＬＭを有する。さらにまた、位置検出装置ＰＳは、可動体を移動させる制御等を行う制御装置ＣＴＭを有してもよい。

図示するように、位置検出用磁石５４１は、磁界Ｂを発生させる。具体的には、磁界Ｂは、磁石５４１ｂから磁石５４１ａに向かって、図示するように、円弧状に発生する。そして、ホール素子５４２は、磁界Ｂの垂直成分（図では、Ｚ軸方向の成分である。）を検出し、検出結果となる磁界Ｂを示す検出電圧をＡＤ変換装置に対して出力する。なお、検出電圧は、例えば、以下のようなホール電圧である。

図１６は、実施形態におけるホール電圧を例示する模式図である。具体的には、ホール電圧は、下記（１）式で計算される電圧である。

上記（１）では、「Ｖ_Ｈ」が、ホール電圧である。また、「Ｉ」は、Ｙ軸方向に流れる電流値である。さらに、図では、「Ｉ」で示す電流は、「Ｉ_ｉｎ」から入力され、「Ｉ_ｏｕｔ」に向かって流れる。さらにまた、「Ｂ」は、Ｚ軸方向に印加される磁界の磁束密度であり、「｜Ｂ｜」は、磁束密度の大きさである。また、「ｄ」は、ホール素子の厚さを示す。そして、「Ｒ_Ｈ」は、いわゆるホール定数であり、ホール素子の物性又は温度等によって定まる定数である。

上記（１）式からわかるように、ホール電圧Ｖ_Ｈは、磁束密度の大きさ｜Ｂ｜に比例する電圧となる。なお、「Ｖ_Ｈ」の符号は、磁界Ｂの向きによって定まる。そして、可動体の変位と、検出電圧は、例えば、以下のように示せる。

図１７は、実施形態における変位−電圧特性の関係を例示する図である。図１７（Ａ）は、可動体の変位（以下単に「変位ＤＰ」という。）を横軸とし、上記（１）式で計算されるホール電圧Ｖ_Ｈを縦軸とする。

例えば、図１７（Ｂ）乃至図１７（Ｄ）に示すように、ホール素子５４２が設置された可動体が、磁石５４１ａ及び５４２ｂに対して、相対的に移動したとする。具体的には、初期位置を図１７（Ｃ）に示す状態とし、初期位置は、図１７（Ａ）において、変位ＤＰが「０ｍｍ」の位置とする。また、初期位置では、ホール素子５４２を貫く上向き成分と、下向き成分とが打ち消し合い、ホール電圧Ｖ_Ｈは、「０Ｖ」となる。以下、この点を基準とする例で説明する。

まず、変位ＤＰが減少する場合（図１７（Ａ）において左方向へ向かう場合である。）について説明する。この例では、変位ＤＰが減少する場合は、例えば、図１７（Ｂ）のように、可動体が磁石５４１ａ側に移動する場合である。図１７（Ｂ）に図示するように、可動体が移動し、変位ＤＰが減少すると、ホール素子５４２を貫く上向きが減る。そのため、上記（１）式において、磁束密度の大きさ｜Ｂ｜が小さくなり、ホール電圧Ｖ_Ｈは、減少する（図１７（Ａ）において、変位ＤＰ＝「０ｍｍ」の左側のようになる）。

一方で、変位ＤＰが増加する場合（図１７（Ａ）において右方向へ向かう場合である。）について説明する。この例では、変位ＤＰが増加する場合は、例えば、図１７（Ｄ）のように、可動体が磁石５４１ｂ側に移動する場合である。図１７（Ｄ）に図示するように、可動体が移動し、変位ＤＰが増加すると、ホール素子５４２を貫く上向きが増える。そのため、上記（１）式において、磁束密度の大きさ｜Ｂ｜が大きくなり、ホール電圧Ｖ_Ｈは、増加する（図１７（Ａ）において、変位ＤＰ＝「０ｍｍ」の右側のようになる）。

また、変位−電圧には、以下のような特徴がある場合が多い。まず、初期位置、すなわち、ホール電圧Ｖ_Ｈが「０Ｖ」となる点を中心として、変位−電圧の関係は、線形性がある関係となる。具体的には、図示する例では、変位が「ｌｉｎ−ｍｉｎ」となる位置から変位が「ｌｉｎ−ｍａｘ」となる位置まで、変位−電圧の関係は、線形性がある関係となる。なお、線形性が維持できる範囲において、最大となる変位を「ｌｉｎ−ｍａｘ」とし、一方で、線形性が維持できる範囲において、最小となる変位を「ｌｉｎ−ｍｉｎ」とする。そして、変位ＤＰが「ｌｉｎ−ｍａｘ」である場合のホール電圧Ｖ_Ｈを「Ｖ_{Ｈ−ｍａｘ}」とし、変位ＤＰが「ｌｉｎ−ｍｉｎ」である場合のホール電圧Ｖ_Ｈを「Ｖ_{Ｈ−ｍｉｎ}」とする。

さらに、ホール電圧Ｖ_Ｈが「０Ｖ」となる点を中心として、変位−電圧の関係は、点対称となる関係である。したがって、各値は、「｜Ｖ_{Ｈ−ｍａｘ}｜＝｜Ｖ_{Ｈ−ｍｉｎ}｜」となる。

＜位置検出処理＞
図１８は、実施形態における位置を検出する処理の第１例を例示するフローチャートである。例えば、図１７に示すように、可動体の位置を検出するには、以下のような処理が行われる。

ステップＳ０１では、位置検出装置に、ゲイン値が設定される。例えば、ゲイン値は、ユーザが設定する値等である。このように設定されるゲイン値は、以下のような影響のある値である。

図１９は、ゲインの影響を例示する図である。図示する例では、図１７（Ａ）と同様に、横軸を「変位ＤＰ」とする。一方で、縦軸は、ホール電圧をゲイン値に基づいて補正した電圧（以下「補正電圧Ｖ_ｃｏｒ」という。）である。また、この例では、変位−補正電圧の関係は、曲線で示す。この曲線は、直線となる部分を含む。直線となる部分は、変位−補正電圧に線形性がある部分となる。以下、変位−補正電圧に線形性がある部分において、補正電圧Ｖ_ｃｏｒが「０Ｖ」乃至「３Ｖ」となるとする。

また、変位あたりのＡＤ（ａｎａｌｏｇ−ｄｉｇｉｔａｌ）値を「検出感度ＳＣ」［μｍ／ＡＤ］とする。この場合には、検出感度ＳＣが小さい値となると、位置の検出精度が高くなる。なお、検出感度ＳＣは、分解能とも言える。

ゲイン値は、例えば、ホール素子に流れる電流値（上記（１）式における「Ｉ」に相当する。）を変更すると、変更できる値である。以下、電流値、すなわち、ゲイン値が第１ゲイン値Ｇ１である場合と、第２ゲイン値Ｇ２である場合とを例に説明する。この例では、第２ゲイン値Ｇ２は、第１ゲイン値Ｇ１より大きい値である。

したがって、第１ゲイン値Ｇ１における特性を示す曲線は、図示するように、第２ゲイン値Ｇ２における特性を示す曲線と比較して、傾きが急峻となる。このように、傾きが急峻となると、検出感度ＳＣが小さい値となり、位置の検出精度が高くなる。一方で、第１ゲイン値Ｇ１では、変位ＤＰを検出できる範囲は、図示するように、第１検出範囲ＲＧ１となる。

これに対して、第２ゲイン値Ｇ２であると、第１ゲイン値Ｇ１である場合と比較して、位置の検出精度は、低くなる。一方で、第２ゲイン値Ｇ２では、変位ＤＰを検出できる範囲は、図示するように、第２検出範囲ＲＧ２となる。図示するように、第２検出範囲ＲＧ２は、第１検出範囲ＲＧ１より広い検出範囲である。すなわち、位置の検出精度と、変位ＤＰの検出範囲とは、トレードオフの関係となる。

図１８に戻り、ステップＳ０２では、位置検出装置に、オフセット値が設定される。このように設定されるオフセット値は、以下のような影響のある値である。

図２０は、オフセットの影響を例示する図である。図は、図１９と同様に、横軸を「変位ＤＰ」とし、縦軸を「補正電圧Ｖ_ｃｏｒ」とする。また、図示する例では、図１９と同様に、補正電圧Ｖ_ｃｏｒが「０Ｖ」乃至「３Ｖ」となる範囲で、変位ＤＰが線形性を維持して検出可能であるとする。

オフセット値が異なると、変位−補正電圧Ｖ_ｃｏｒの関係を示す曲線が異なる。以下、図示する例では、第１オフセット値が設定されると、変位−補正電圧Ｖ_ｃｏｒの関係は、第１特性δであるとし、第２オフセット値が設定されると、変位−補正電圧Ｖ_ｃｏｒの関係は、第２特性αとなる。また、第３オフセット値が設定されると、変位−補正電圧Ｖ_ｃｏｒの関係は、第３特性γとなる。図では、第１特性δ、第２特性α及び第３特性γを示す各線を左から順に記載する。

図示するように、オフセット値が異なると、変位ＤＰと、補正電圧Ｖ_ｃｏｒとの関係が異なる。具体的には、まず、第２特性αでは、変位ＤＰが「０ｍｍ」である場合には、補正電圧Ｖ_ｃｏｒは、「１．５Ｖ」である。そして、第２特性αである場合には、検出できる変位の範囲は、「αｌｉｎ−ｍｉｎ」乃至「αｌｉｎ−ｍａｘ」である。

これに対して、オフセット値を第１オフセット値とし、第１特性δとする。第１特性δでは、変位ＤＰが「δｌｉｎ−ｍｉｎ」となると、補正電圧Ｖ_ｃｏｒは、「０Ｖ」となるように設定される。

さらに、オフセット値を第３オフセット値とし、第３特性γとする。第３特性γでは、変位ＤＰが「γｌｉｎ−ｍａｘ」となると、補正電圧Ｖ_ｃｏｒは、「３Ｖ」となるように設定される。

図示するように、各曲線が有する直線部分のそれぞれの傾きは、同一である。そのため、変位ＤＰを検出できる幅は、どれも同一の検出幅ＲＧとなる。したがって、オフセット値を変更して、特性を変更しても、検出感度ＳＣは、低下せず、位置を検出できる精度が維持される。このように、オフセット値は、変位−補正電圧の特性を設定できる値である。

ステップＳ０３では、位置検出装置は、ホール素子を用いて、検出電圧を出力する。すなわち、ホール素子は、図１７等に示すように、変位ＤＰに基づいて変化する磁界を検出して、上記（１）式に示すホール電圧Ｖ_Ｈを出力する。

ステップＳ０４では、位置検出装置は、ステップＳ０１及びステップＳ０２で設定されるゲイン値及びオフセット値に基づいて補正電圧を生成する。具体的には、ゲイン値が定まると、図１９に示すように、傾きが定まる。また、オフセット値が定まると、図２０に示すように、特性が定まる。このようにして、位置検出装置は、位置を検出する範囲及び位置の検出精度を設定できる。

ステップＳ０５では、位置検出装置は、ステップＳ０４で生成される補正電圧をＡＤ変換する。すなわち、ＡＤ変換装置によるＡＤ変換によって、アナログ形式の補正電圧が変換されて、ディジタル形式のＡＤ値が生成される。

ステップＳ０６では、位置検出装置は、ディジタル値に基づいて位置を計算する。例えば、演算装置には、ディジタル値と、変位とを対応付けしたテーブル形式のデータ等があらかじめ入力される。そして、演算装置は、テーブル形式のデータ等に基づいて、ステップＳ０５で生成される変位を特定して、位置を検出する。

そして、位置検出装置は、変位ＤＰを検出する検出範囲を変更して、広い範囲の変位を検出する。例えば、検出範囲の変更がある場合には、以下のような処理となる。

図２１は、実施形態における位置を検出する処理の第２例を例示するフローチャートである。例えば、図示する処理は、図１８に示す処理が行われた後、すなわち、ゲイン値及びオフセット値が設定されている状態等で行われる処理である。なお、以下の説明では、図１８に示す処理と同様の処理には、同一の符号を付し、説明を省略する。また、図１８と比較すると、図２１に示す処理は、ステップＳ１１及びステップＳ１２が行われる点が異なる。

ステップＳ１１では、位置検出装置は、検出範囲を変更するか否か判断する。そして、位置検出装置が検出範囲を変更すると判断すると（ステップＳ１１でＹＥＳ）、位置検出装置は、ステップＳ１２に進む。一方で、位置検出装置が検出範囲を変更しないと判断すると（ステップＳ１１でＮＯ）、位置検出装置は、ステップＳ０３に進む。

ステップＳ１２では、位置検出装置は、オフセット値を変更する。例えば、ステップＳ１１及びステップＳ１２は、以下のような処理である。

図２２は、実施形態における磁石の配置を例示する図である。以下、図示するように、位置検出用磁石５４１が、例えば、３つセットであるとする。また、オフセット値は、複数の位置検出用磁石５４１のうち、どの位置検出用磁石５４１を位置の検出に使用するかを設定する値にも相当する。つまり、図２０のように、第１特性δ、第２特性α及び第３特性γの３つの特性は、例えば、図示するように、異なる位置検出用磁石５４１によってそれぞれ検出される。

なお、位置検出用磁石５４１の構成は、図示する例に限られない。例えば、位置検出用磁石５４１は、３つでなくともよい。また、位置検出用磁石５４１は、１つであって、「δ用」の位置、「α用」の位置又は「γ用」の位置のいずれかの位置に移動してもよい。このようにすると、位置検出用磁石５４１の数を少なくすることができる。

図２３は、実施形態における検出範囲の変更を例示する図である。以下、図２２と同様に、第１特性δ、第２特性α及び第３特性γがある例で説明する。つまり、位置検出装置は、オフセット値を変更して、特性を切り替えることによって、検出範囲を変更する（ステップＳ１２）。

また、位置検出装置には、各特性において、ディジタル値と、変位ＤＰとを対応付けするテーブル形式のデータがあらかじめ入力される。具体的には、図示する例では、位置検出装置には、第１特性δ用の「δテーブル」、第２特性α用の「αテーブル」及び第３特性γ用の「γテーブル」を示すデータが入力される。

そして、位置検出装置は、ディジタル値に基づいて位置を検出する際には（ステップＳ０６）、ステップＳ１２で設定されるオフセット値を参照して、どのデータを用いるかを決定する。具体的には、第１オフセット値が設定されていると、位置検出装置は、「δテーブル」を用いて位置を検出する。また、第２オフセット値が設定されていると、位置検出装置は、「αテーブル」を用いて位置を検出する。さらに、第３オフセット値が設定されていると、位置検出装置は、「γテーブル」を用いて位置を検出する。

また、位置検出装置は、例えば、ディジタル値が所定の値となると、検出範囲を変更すると判断する（ステップＳ１１でＹＥＳ）。図示する例では、ディジタル値が「４０９５」又は「０」となると、位置検出装置は、オフセット値を変更する（ステップＳ１２）。

このようにすると、位置検出装置は、線形性を維持して位置を検出できる検出範囲を広くすることができる。具体的には、図示する例では、位置検出装置は、「δｌｉｎ−ｍｉｎ」乃至「γｌｉｎ−ｍａｘ」の変位ＤＰを検出することができる。また、このようにオフセット値を変更して、検出範囲を広くすると、図１９に示すようなゲイン値を変更して位置を検出する場合と比較して、検出感度を維持できるため、精度良く位置を検出することができる。

なお、位置検出装置は、ゲイン値、すなわち、上記（１）式における電流値を変更してもよい。このような場合には、データは、電流値、ディジタル値及び変位ＤＰを対応付けさせる形式となる。

また、データは、テーブル形式、いわゆるＬＵＴ（Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）等でなくともよい。すなわち、データの形式は、位置検出装置がディジタル値から変位を特定できる形式であればよい。このようなデータを用いると、位置検出装置は、データを参照すると、位置を検出できるため、位置を検出する計算時間を短くすることができる。

また、位置検出装置は、データを用いて位置を検出するに限られない。例えば、位置検出装置は、ＡＤ変換装置に係る設定値と、各設定値が設定された場合の検出感度とを初期値としてあらかじめ保存する。このようにすると、位置検出装置は、検出感度等から変位を計算することができる。例えば、下記（２）式等によって、位置検出装置は、位置を検出することができる。

例えば、図２３に示す「αｌｉｎ−ｍｉｎ」となる変位ＤＰで、位置検出装置は、検出電圧Ｖ_Ｈが「０Ｖ」又は「３Ｖ」になるような検出感度ＳＣを初期値として保存しておく。また、「Ｖ_ｏｆｆ」は、オフセット値に対応する電圧である。さらに、「Ｖ_{ｏｆｆ−ｂｓ}」は、「Ｖ_ｏｆｆ」の初期値である。上記（２）式のように計算すると、１つのディジタル値あたりの変位を計算することができる。なお、オフセット値は、制御装置ＣＴＭ等から取得できる。

また、下記（３）式等によって、位置検出装置は、位置を検出してもよい。

上記（２）式と比較すると、上記（３）式は、上記（１）式における電流値の変化が考慮されている点が異なる。具体的には、上記（３）式では、「Ｉ_{ｒｅｆ−ｂｓ}」は、初期の電流値である。一方で、「Ｉ_ｒｅｆ」は、変更後の電流値である。

なお、上記（２）式及び上記（３）式における「４０９６」の値は、「２^１２＝４０９６」であり、ＡＤ変換装置ＡＤＭ（図１５）が出力できるディジタル値の数による値である。

このようにすると、位置検出装置は、テーブル形式のデータ等を用いなくとも、位置を検出することができる。そのため、位置検出装置は、テーブル形式等のデータ容量を小さくすることができる。ゆえに、位置検出装置は、データを記憶するメモリ消費量を減らすことができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態は、例えば、第１実施形態と同様のハードウェア構成で実現される。第２実施形態は、第１実施形態と比較して、行われる処理が異なる。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、重複する説明を省略する。例えば、図２１に示す処理に代えて、第２実施形態では、以下のような処理が行われる。

図２４は、実施形態における位置を検出する処理の第３例を例示するフローチャートである。図２１に示す処理と比較すると、図２４に示す処理では、ステップＳ２１及びステップＳ２２が行われる点が異なる。なお、図では、図２１に示す処理と同様の処理には同一の符号を付し、説明を省略する。

ステップＳ２１では、位置検出装置は、ディジタル値が増加しているか否かを判断する。例えば、まず、位置検出装置は、ＡＤ変換によって、ＡＤ値等のディジタル値を生成した場合（ステップＳ０５）には、ディジタル値を保存しておく。以下、このように、保存されているディジタル値、すなわち、前回のディジタル値を「前回ディジタル値」という。具体的には、図２４に示す処理は、例えば、所定の時間ごとに、周期的に行われる場合が多い。そして、前回ディジタル値は、現在行っている処理より前の周期で生成されたディジタル値である。以下、前回ディジタル値のうち、最新のディジタル値を「最新ディジタル値」という。

次に、ステップＳ２１では、位置検出装置は、最新ディジタル値が、最新ディジタル値より前に生成された前回ディジタル値より値が大きいか否かを判断する。そして、値が大きいと判断されると、位置検出装置は、ディジタル値が増加している（ステップＳ２１でＹＥＳ）と判断する。一方で、値が大きくないと判断されると、位置検出装置は、ディジタル値が増加していない（ステップＳ２１でＮＯ）と判断する。

このように、位置検出装置は、ディジタル値の傾向を判断する。すなわち、位置検出装置は、この例では、変位が図２３等において、右方向に向かう傾向（テーブルでは、下方向に相当する。）であるか否かを判断する。なお、ステップＳ２１は、上記の方法に限られない。ステップＳ２１は、位置検出装置がディジタル値の傾向を判断できればよく、例えば、複数の前回ディジタル値の平均等が用いられてもよい。

続いて、ディジタル値が増加していると位置検出装置が判断すると（ステップＳ２１でＹＥＳ）、位置検出装置は、ステップＳ２２に進む。一方で、ディジタル値が増加していないと位置検出装置が判断すると（ステップＳ２１でＮＯ）、位置検出装置は、ステップＳ０３に進む。

ステップＳ２２では、位置検出装置は、ディジタル値が所定領域の値であるか否かを判断する。具体的には、位置検出装置は、以下のような処理を行う。

図２５は、第３例の実施形態における検出範囲の変更を例示する図である。以下、図２３と同様の「αテーブル」及び「δテーブル」を切り替える例で説明する。図示する例では、「δテーブル」におけるディジタル値が「４０９１」乃至「４０９５」を所定領域ＣＯとする例である。また、「αテーブル」におけるディジタル値が「４０９１」乃至「４０９５」を所定領域ＣＯとする。図示するように、所定領域ＣＯは、「αテーブル」及び「δテーブル」のどちらにおいても、検出する変位ＤＰが同一である。すなわち、所定領域ＣＯは、「αテーブル」及び「δテーブル」の共通領域である。

ステップＳ２２では、位置検出装置は、最新ディジタル値が所定領域であるか否か判断する。具体的には、「δテーブル」を用いる設定である場合には、最新ディジタル値が「４０９２」以上であるか否かによって、位置検出装置は、最新ディジタル値が所定領域であるか否か判断する。そして、この例では、最新ディジタル値が所定領域であると（ステップＳ２２でＹＥＳ）、位置検出装置は、オフセット値を変更して（ステップＳ１２）、「αテーブル」を用いるように切り替える。

なお、所定領域ＣＯは、ユーザが設定できてもよい。すなわち、図示する例では、４つ分のディジタル値が所定領域ＣＯであるが、所定領域ＣＯは、４つ分に限られない。所定領域ＣＯは、１回の検出において可動体が動く可能性がある範囲以上であるのが望ましい。このようにすると、例えば、「−２０４７μｍ」の変位で用いるテーブルが「αテーブル」に切り替わり、かつ、可動体が負の方向（テーブルでは、上方向である。）に５つ分動くというような「αテーブル」では対応できない状態を少なくすることができる。

また、上記の説明では、変位が増加する場合を例に説明したが、データの切り替えは、逆向きで行われてもよい。すなわち、ディジタル値が減少する傾向であるか否かが判断されて、データが切り替えられてもよい。

＜機能構成＞
図２６は、実施形態における位置検出装置の機能構成を例示する機能ブロック図である。例えば、位置検出装置ＰＳは、磁界発生部ＰＳＦ１、磁界検出部ＰＳＦ２、生成部ＰＳＦ３、ＡＤ変換部ＰＳＦ４、位置検出部ＰＳＦ５及び制御部ＰＳＦ６を有する。

磁界発生部ＰＳＦ１は、可動体の位置に基づく磁界Ｂを発生させる。なお、磁界発生部ＰＳＦ１は、例えば、位置検出用磁石５４１（図１４）等によって実現される。

磁界検出部ＰＳＦ２は、磁界発生部ＰＳＦ１が発生させる磁界Ｂを検出して検出電圧Ｖ_Ｈを出力する。なお、磁界検出部ＰＳＦ２は、例えば、ホール素子５４２（図１４）等によって実現される。

生成部ＰＳＦ３は、磁界検出部ＰＳＦ２が出力する検出電圧Ｖ_Ｈに基づいて補正電圧を生成する。なお、生成部ＰＳＦ３は、例えば、アナログ電圧処理装置ＡＮＭ（図１５）等によって実現される。

ＡＤ変換部ＰＳＦ４は、生成部ＰＳＦ３によって生成される補正電圧をＡＤ変換してディジタル値を生成する。なお、ＡＤ変換部ＰＳＦ４は、例えば、ＡＤ変換装置ＡＤＭ（図１５）等によって実現される。

位置検出部ＰＳＦ５は、ディジタル値及びオフセット値ＯＦに基づいて、位置を検出する。例えば、図２２に示すように、テーブルデータＤＴ等があらかじめ入力される場合には、位置検出部ＰＳＦ５は、オフセット値ＯＦに基づいてテーブルデータＤＴを特定し、ディジタル値に対応付けされる変位ＤＰに基づいて位置を検出する。一方で、上記（２）式等の検出感度を用いる数式によって、変位ＤＰに基づいて位置を検出してもよい。なお、位置検出部ＰＳＦ５は、例えば、演算装置ＣＬＭ（図１５）等によって実現される。

制御部ＰＳＦ６は、可動体等を制御する。例えば、制御部ＰＳＦ６は、可動体の位置を移動させる制御等を行う。なお、制御部ＰＳＦ６は、例えば、制御装置ＣＴＭ（図１５）等によって実現される。

＜まとめ＞
磁界発生部ＰＳＦ１が発生させる磁界Ｂは、図１７に示すように、可動体の変位ＤＰによって異なる。そこで、まず、磁界検出部ＰＳＦ２によって、磁界Ｂを示す検出電圧Ｖ_Ｈが出力される。次に、ゲイン値等によって検出電圧Ｖ_Ｈが補正され、補正電圧が生成される。続いて、補正電圧がＡＤ変換されてディジタル値が生成される。

図２２に示すように、補正電圧と、変位ＤＰとの関係は、特性、すなわち、検出範囲をどこにするかによって異なる。そこで、オフセット値ＯＦに基づいて、検出範囲を切り替える。また、オフセット値ＯＦに基づいて、位置検出装置は、位置検出部ＰＳＦ５が位置を検出する際に用いるテーブルデータＤＴを特定する。このようにすると、図２２等に示すように、位置検出装置は、広い範囲を検出することができる。

また、図２２等に図示するように、位置の検出は、線形性のある部分で行われるのが望ましい。例えば、図１７に示すような線形性のある部分以外となる非線形性部分ＮＬＩでは、図示するように、変位が「ＤＰ１」であっても、「ＤＰ２」であっても、検出電圧が「Ｖ_Ｈ１」となる場合がある。一方で、線形性のある部分が位置の検出に用いられると、線形性のある部分では、１つの検出電圧に対して、複数の変位が対応付けされないので、位置検出装置は、精度良く位置を検出することができる。

＜他の実施形態＞
なお、位置検出装置は、プロジェクタに適用されるに限られない。すなわち、位置検出装置は、プロジェクタ以外の装置等に適用されてもよい。

以上、実施形態に係る画像生成ユニット及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及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 ベースプレート
５３１ 駆動用磁石
５４１ 位置検出用磁石
５８１ 駆動コイル
５４２ ホール素子
５５１ ＤＭＤ
５５２ 可動プレート
５５３ ＤＭＤ基板
５５４ ヒートシンク
５５６ 放熱部
５６３ 伝熱部

特許第４４００５００号公報

Claims (10)

1. 可動体の位置を検出する位置検出装置であって、
   前記位置に基づく磁界を発生させる磁界発生部と、
   前記磁界を検出して検出電圧を出力する磁界検出部と、
   前記検出電圧に基づいて、補正電圧を生成する生成部と、
   前記補正電圧をＡＤ変換してディジタル値を生成するＡＤ変換部と、
   前記ディジタル値及び前記補正電圧の特性を特定するオフセット値に基づいて、前記位置を検出する位置検出部と、を有する
   ことを特徴とする位置検出装置。
2. 前記特性は、前記ディジタル値と、前記位置とを対応付けするデータによって示される請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記データは、前記オフセット値に基づいて特定される請求項２に記載の位置検出装置。
4. 前記データを前記位置の検出範囲ごとに複数有し、
   前記ディジタル値が所定の値となると、前記データを切り替える請求項２又は３に記載の位置検出装置。
5. 前記データを前記位置の検出範囲ごとに複数有し、
   前記ディジタル値が所定領域の値となると、前記ディジタル値の傾向に基づいて、前記データを切り替える請求項２又は３に記載の位置検出装置。
6. 前記位置の変位と、前記検出電圧とに線形性がある部分で、前記検出電圧が出力される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の位置検出装置。
7. 前記特性は、前記位置を検出する検出感度を用いる数式によって示される請求項１に記載の位置検出装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の位置検出装置を備え、
   照明光を受けて画像を生成する画像生成部を更に有する
   ことを特徴とする画像生成ユニット。
9. 請求項８に記載の画像生成ユニットと、
   前記画像生成部を照明する光源と、
   前記画像生成部により生成された画像を投影する投影部と、を有する
   ことを特徴とする画像投影装置。
10. 可動体の位置を検出する位置検出装置が行う位置検出方法であって、
    前記位置検出装置が、前記位置に基づく磁界を発生させる磁界発生手順と、
    前記位置検出装置が、前記磁界を検出して検出電圧を出力する磁界検出手順と、
    前記位置検出装置が、前記検出電圧に基づいて、補正電圧を生成する生成手順と、
    前記位置検出装置が、前記補正電圧をＡＤ変換してディジタル値を生成するＡＤ変換手順と、
    前記位置検出装置が、前記ディジタル値及び前記補正電圧の特性を特定するオフセット値に基づいて、前記位置を検出する位置検出手順と
    を含む位置検出方法。

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