振動型ティルティング装置及びこれを備えた映像投射装置（ＶＩＢＲＡＴＩＯＮＴＹＰＥＴＩＬＴＩＮＧＤＥＶＩＣＥＡＮＤＩＭＡＧＥＰＲＯＪＥＣＴＩＯＮＤＥＶＩＣＥＨＡＶＩＮＧＴＨＥＴＩＬＴＩＮＧＤＥＶＩＣＥ）
【課題】柔らかくて自然な画面を提供する。
【解決手段】ディジタルマイクロミラー装置から反射される光を反復的にティルティングする振動型ティルティング装置及びこれを備えた映像投射装置が開示される。入射した光源を一定した角度で周期的に振動しながら反射するティルティング部と、ティルティング部に駆動力を提供する駆動部を含んでおり、ティルティング部は、振動の際粘性流体によって減衰される振動型ティルティング装置がディジタルマイクロミラー装置から入射される光を周期的にティルティングすることで、より柔らかくて自然な画面を提供することだけではなく、ティルティング部のオーバーシュート及び残留振動波を減らすことができる。
【解決手段】ディジタルマイクロミラー装置から反射される光を反復的にティルティングする振動型ティルティング装置及びこれを備えた映像投射装置が開示される。入射した光源を一定した角度で周期的に振動しながら反射するティルティング部と、ティルティング部に駆動力を提供する駆動部を含んでおり、ティルティング部は、振動の際粘性流体によって減衰される振動型ティルティング装置がディジタルマイクロミラー装置から入射される光を周期的にティルティングすることで、より柔らかくて自然な画面を提供することだけではなく、ティルティング部のオーバーシュート及び残留振動波を減らすことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタルマイクロミラー装置から反射される光を反復的にティルティングするティルティング装置に関するもので、より詳細には、粘性流体を用いてティルティング部の振動性能を改善した振動型ティルティング装置及びこれを備えた映像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＬＰ（Digital Light Processing）を用いた映像投射装置は、一般ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）映像器機の短所である画素のモザイク現象をとり除くことで原色再現能力を進めたものであって、劇場、会議室またはプロジェクションＴＶなどに広く使われている。映像投射装置は、投射方式に応じて大きく前面映像投射（Front Projection）装置及び後面映像投射（Rear Projection）装置に分けられる。前面映像投射装置は、スクリーンの前面から映像信号を投射する方式を用いて、劇場、会議室などで利用される。一方、後面映像投射装置はスクリーンの後面から映像信号を投射する方式を利用する。このような後面映像投射装置は、プロジェクションＴＶの形態に普遍化されている。特に、後面映像投射装置は、周りの環境が明るい所でも比較的明るい映像を表示することができるから前面映像投射装置に比べてよく利用される。
【０００３】
図１は、従来の映像投射装置を示す斜視図であり、図２は、従来の映像投射装置によってスクリーンに現われた画素構造を拡大して示した概略図である。従来の映像投射装置は、図１に示したように、ランプ１１と、ランプ１１から発光された光を集束して照射する集光レンズ１３と、集光レンズ１３に集束された白色光をレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）及びブルー（Ｂ）カラーに色を分離して各フレーム当たり１／３ずつ照明するカラーホイール１５と、カラーホイール１５から発光する色相別発散光を平行に照射する視準レンズ１７と、視準レンズ１７で集束された色相別光の画素別反射角を調節して画像を形成するディジタルマイクロミラー装置（Digital Micro-mirror Device）１９（以下、「ＤＭＤ」という。）と、ＤＭＤ１９から出た光をスクリーン（Ｓ）の大画面に投射する投射レンズ２１を備える。
【０００４】
ＤＭＤ１９には、シリコーンウェハ上に、一つの画素構造を担当するように微細な大きさを有する複数のマイクロミラー（未図示）が多数個形成されていて、上記マイクロミラーは制御機によってＤＭＤ１９に提供されるディジタル情報に応じて個別に非常に早い速度でティルティング運動しながら入射された光の経路をＯＮ／ＯＦＦ切り替える。そして、ＤＭＤ１９に個別にそれぞれ制御された画素は投射レンズ２１を通じて拡大されてスクリーン（Ｓ）に得ようとする大画面の画像が結像される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように従来の映像投射装置は、小さい原画像をそのまま拡大投射して大画面に結像するので、図２に示されているように、各画素（Ｐ）の間に形成される格子柄に応じて画質の落ちる問題点がある。また、早い画像や視聴者の視野が早く動く場合、例えば、白地に黒い縞模様のようにコントラスト比が大きい所で虹の色相が目立つとか視野の早い移動によって各画素（Ｐ）の間の格子柄が著しく認識されてスクリーンに結像されるので画質の落ちる問題点が発生する。
【０００６】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために導出されたもので、ディジタルマイクロメーター装置から反射される光を一定した間隔にティルティングしてスクリーンに反射することで、柔らかくて自然な画面を提供することができる振動型ティルティング装置及びこれを備えた映像投射装置に関する。また、本発明は、ティルティング装置の減衰特性を改善してティルティング部のオーバーシュート及び残留振動波を減らすことができる振動型ティルティング装置及びこれを備えた映像投射装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一実施例による振動型ティルティング装置は、周期的に振動しながら入射した光源を所定の角度でティルティングするティルティング部と、ティルティング部に駆動力を提供する駆動部を含んでおり、ティルティング部は振動の際粘性流体によって減衰される。ティルティング部は駆動部によって発生する電磁気的力に応じて振動する。ティルティング部は、ミラーと、ミラーを一面に結合したミラーホルダーと、ミラーホルダーの裏面に結合するコイルを含んでおり、駆動部は、コイルの内部に位してコイルを貫く磁場を形成するマグネットを含む。駆動部は、コイルを取り囲むヨークを追加で含んでコイルを透過する磁場の強さを大きくすることができる。また駆動部は、マグネットとマグネットに接しているコアに形成されることもできる。粘性流体はコイルの内部に位するとかコイルのまわりに位して振動するコイルに減衰力を伝達することもできる。また、駆動部は、ミラーホルダーと一定間隔離隔されて位し、その一部がコイルの内部に位するコアと、ミラーホルダーと一定間隔離隔されてコイルの外周面を取り囲むヨークと、コアとヨークの間に介在されてコアとヨークを磁化するマグネットを含んでおり、上記コイルは振動の際粘性流体によって減衰されることを特徴とする。本発明の振動型ティルティング装置は、ディジタルマイクロミラー装置から反射される光をミラーを通じて一定時間の間隔で周期的に反射させることでより鮮かで柔らかい画面を提供することができる。また、本発明の振動型ティルティング装置は、ミラー、ミラーホルダー及びコイルから成るティルティング部の振動の際、コイルが粘性流体によって減衰されるのでティルティング部のオーバーシュート及び残留振動波を減らすことができる。ゴム（rubber）のような他の減衰材料に比べて粘性流体は上昇時間の増加する割合も大きくない。コイルはミラーホルダーの裏面に左右対称に形成されて、上記ミラーホルダーの振動軸を中心に、左右に均一な力が伝達されるようにすることが好ましい。コアは、コイルの内部に位する挿入部と、上記挿入部より大きい直径を有して上記挿入部の一端に形成される固定部からなる。マグネットはコアの挿入部に挿入されて固定部に安着する。粘性流体は、コイルとコアの間に形成された空間またはコイルとヨークの間に形成された空間に挿入される。そして、粘性流体は、コイルとコアの間に形成された空間及びコイルとヨークの間に形成された空間のすべてに挿入されることもできる。コアとマグネットの間には磁性流体が挿入されて粘性流体の流出及び蒸発を防止するのが好ましい。磁性流体が挿入される部分に粘性流体を挿入することもできる。粘性流体の粘性は５，０００〜２０，０００ｍＰａ・ｓにして適切な上昇時間とオーバーシュートを有するようにすることが好ましい。粘性流体としては、グリース、グリセリン、ＵＶ硬化性シリコーン、ヒマシ油、ＳＡＥ３０オイル、ＳＡＥ１０Ｗ−３０オイル、ＳＡＥ１０Ｗオイルなどが使用されられる。
【０００８】
グリースを使用する場合、ちょう度は２５０〜５００（アメリカ Grease 潤滑協会基準）程度が好ましく、高温の際ちょう度の変化が大きくないようにベースオイル（base oil）としてシリコーンオイルなどを使用して、増粘剤としてはリチウム、ＰＴＦＥ、ＰＡＯなどを使用することができる。本発明の一実施例による映像投射装置は、上述した実施例の振動型ティルティング装置を備えて、光源と、光源から入射した光を分離する色分離手段と、色分離手段から出た光を用いて画像を形成する画像形成手段を含んで、振動型ティルティング装置は、画像形成手段から出た光を一定した角度で周期的にティルティングする。上記の色分離手段は、赤色、緑色及び青色の透過フィルターより成ってるカラーホイールを用いることができる。そして、画像形成手段は、ディジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）を用いることができる。
【０００９】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明の効果】
【００１０】
以上から、次のような效果を図ることができる。本発明は、ディジタルマイクロメーターパネルから反射される光を一定間隔でティルティングしてスクリーンに反射することにより、柔らかくて自然な画面を提供することができる。また、本発明は適正量及び粘度を有する粘性流体を用いてティルティング部の減衰係数を調節してティルティング部の上昇時間やオーバーシュートを減らすことにより、ティルティング部の残振をとり除くことができるし追従能力が優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、好ましい実施例を添付図面を参照して詳しく説明する。なお、添付図面を参照して説明することにおいて、図面符号に構わずに同じであるものや対応する構成要素は同一の参照番号を付与してこれに対する重複される説明は略する。
【００１２】
図３は、本発明の好ましい一実施例による振動型ティルティング装置１０を示す斜視図である。図３によれば、本発明の一実施例による振動型ティルティング装置１０は、ミラー１、ミラーホルダー２及びコイル３を含むティルティング部４と、コア５、マグネット７及びヨーク９を含む駆動部８を含む。
【００１３】
ティルティング部４は、上記駆動部８に応じて一定した周期を有して振動しながら光を所定の角度でティルティングしてスクリーン（未図示）に投射する。ティルティング部４は、振動の際粘性流体により減衰されるので、ティルティング装置１０はティルティング部４のオーバーシュート及び残留振動波を減らすことができる效果をはかれる。上記駆動部８は上記ティルティング部４に電磁気的力を印加してティルティング部４が振動するようにする。
【００１４】
上記ティルティング部４は、光を反射するミラー１と、上記ミラー１を支持するミラーホルダー２及び上記ミラーホルダー２の裏面に附着されて上記駆動部８から発生する電子気力によりミラーホルダー２とともに振動するコイル３を含む。上記ミラー１は、上記ミラーホルダー２の上面に附着されて、図６に示したように、画像形成手段３７から反射された光を一定した角度で周期的に反射する役目をする。上記ミラー１は、ＤＭＤから入射された光をティルティングしてスクリーンに形成される画素を画素間垂直距離（Ｌ）の半分であるＬ／２程度上昇させるが、これに対する具体的な説明は後述する。上記ミラー１としては一般的な硝子（glass）が使用される。上記ミラー１の形状は上記ＤＭＤ１９から反射される光をスクリーン（Ｓ）に反射することができるものであれば何でも使用できる。
【００１５】
上記ミラーホルダー２は、上記ミラー１と結合して上記ミラー１を支持する役目をする。上記ミラーホルダー２の裏面には上記コイル３が結合していて、上記コイル３に作用する力に応じて上記ミラーホルダー２が振動軸（２a）を中心に振動する。上記ミラーホルダー２の振動する角度は、スクリーンの大きさなどによって決まるが、一般的に０．０１５゜内外である。上記ミラーホルダー２は上記ミラー１及び上記コイル３とともに振動する。
【００１６】
上記コイル３は上記ミラーホルダー２の裏面に左右対称に附着される。上記コイル３の内部には上記コア５の挿入部５１の一部が挿入される。また、上記コイル３は上記ヨーク９により取り囲まれている。磁化された上記コア５及び上記ヨーク９により発生された磁場が上記コイル３を貫く。したがって、上記コイル３に電流が印加されるとフレミングの左手の法則により上記コイル３には一定した力が作用する。この力に応じて上記コイル３と上記ミラー１及びミラーホルダー２より成ったティルティング部４が振動することになる。上記コイル３の形成位置は、ミラーホルダー２の振動軸（２a）に対して左右対称になるように形成させて、力が上記ミラーホルダー２の左右に均等に及ぶようにすることが好ましい。上記ミラー１、ミラーホルダー２及びコイル３はティルティング部４を形成する。上記コイル３は、後述するが、粘性流体（ｖ）によって減衰されるのでティルティング部４のオーバーシュート及び残留振動波を減少させることができる。
【００１７】
上記駆動部８は、上記ティルティング部４に対して一定間隔離隔されて形成され、上記ティルティング部４に電磁気的力を印加する。上記駆動部８は、コア５、マグネット７及びヨーク９を含む。
【００１８】
本実施例では駆動部８が、コア５、マグネット７及びヨーク９を含むが、本発明はこれに限定されるのではなく、ティルティング部４に電磁気的力を印加する磁場を形成する構成であれば十分である。例えば、マグネット７をコイル３の内部に配置して、マグネット７により形成された磁場がコイル３を貫くこともできる。この際、コイル３を取り囲むヨークを追加で形成して磁場をコイル３に集中させることもできる。粘性流体はコイルの内部またはコイルを取り囲む容器に挿入されてコイル３に減衰力を伝達することができる。
【００１９】
上記コア５は、図３に示したように、その一部が上記コイル３の内部に位する挿入部５１と、上記挿入部５１の一端に上記挿入部５１より大きい直径を有する固定部５３を含む。上記コア５は上記ミラーホルダー２と一定間隔離隔されてティルティング装置１０の底に固定される。上記固定部５３は上記マグネット７と接してＮ極またはＳ極で磁化（magnetization）される。上記コア５が上記ミラーホルダー２と結合しないでティルティング装置１０の底に固定されるから、上記ティルティング部４の質量慣性モーメントを減少させることができるようになる。
【００２０】
上記マグネット７は、上記コア５の挿入部５１に挿入されて上記固定部５３に安着する。上記マグネット７は、シリンダー形状または四角形状を有することができる。上記マグネット７は上記コア５及びヨーク９をＮ極／Ｓ極で磁化させる。したがって、磁化された上記コア５及び上記ヨーク９は上記マグネット７が延長されたことと同じ效果を誘発して、これによりコイル３を貫く磁場を生成する。上記マグネット７は永久磁石で形成する。上記マグネット７は上記ミラーホルダー２と結合しなく上記コア５に結合しているので上記ミラー１及びミラーホルダー２とともに振動しない。
【００２１】
上記ヨーク９は上記マグネット７の上部に位して、上記コイル３の周りをくるむ。したがって、上記ヨーク９は上記マグネット７により磁化されて上記コア５とともに上記コイル３を貫く磁場を形成する。上記ヨーク９の形状は上記コイル３を貫く磁場を形成する構造であれば円筒状だけではなく四角形など何でもよい。上記ヨーク９は上記ミラーホルダー２と結合しなく上記マグネット７と結合しているので上記ミラー１及び上記ミラーホルダー２とともに振動しない。
【００２２】
図４は、振動型ティルティング装置１０におけるコイル３とコア５の間及びコイル３とヨーク９の間に粘性流体（ｖ）を挿入し、コア５とマグネット７の間に磁性流体（ｍ）を挿入した状態を示す断面図である。磁性流体（ｍ）を挿入した部分に粘性流体を挿入することもできる。すなわち、グリースのように粘性が大きい流体の場合には流体が漏出される心配がないので磁性流体を挿入する必要がないこともある。
【００２３】
図４に示したように、上記コイル３と上記コア５の間に形成される空間及び／または上記コイル３と上記ヨーク９の間に形成される空間には粘性流体（viscous fluid）（ｖ）が挿入される。したがって、上記コイル３の振動の際上記コイル３は粘性流体（ｖ）により力を受けるようになるが、上記コイル３が受ける力（τ）は下記の式のように粘性流体（ｖ）の速度（ｄｕ／ｄｙ）と粘性係数（μ）によって決まる。
【数１】
【００２４】
したがって、一定の粘性係数（viscous coefficient）を有する粘性流体（ｖ）を用いてティルティング部４の減衰係数（damping coefficient）を調節することにより、ティルティング部４の上昇時間（rising time）、オーバーシュート及び残留振動波を減らすことができる。しかし、多過ぎる量の粘性流体及び高すぎる粘性係数の流体を用いる場合、過度の減衰作用により上昇時間（rising time）が増えられるので、適当量及び適正粘度の流体を使わなければならない。
【００２５】
上記ティルティング部４の減衰係数は、粘性流体（ｖ）の量、粘度、位置及び粘性流体（ｖ）が挿入される上記コイル３と上記コア５及び／または上記ヨーク９の間の間隔に応じて変わる。
【００２６】
粘性流体（ｖ）は、上記コイル３に減衰力を提供することができるものであれば何でもよい。また、挿入の際、容易く蒸発されるとか流出されることのないものが好ましい。粘性流体（ｖ）として用いられるものは、グリース（grease）、グリセリン（glycerin）、ＵＶ硬化性シリコーン液体、ヒマシ油（castor oil）、ＳＡＥ３０オイル、ＳＡＥ１０Ｗ−３０オイル、ＳＡＥ１０Ｗオイルなどがある。
【００２７】
グリースは、ちょう度が２６５〜４７５（アメリカ Grease 潤滑協会基準）程度が好ましくて、高温の際粘度の変化が大きくないようにベースオイル（base oil）としてシリコーンオイル、ＰＡＯなどがよく、増粘剤としては、リチウム、シリカゲル、ＰＴＦＥ（四弗化ポリエチレン、テフロン（登録商標）と知られている）などが用いられることができる。
【００２８】
ＵＶ硬化性シリコーンは、粘度が８７，０００ｍＰａｓ（誤差範囲±１０，０００）であって粘度が非常に大きくて−４０〜８０℃の温度範囲で粘度の変化がほとんどないので非常に安定する。また、少量でも優れた減衰效果をはかることができる。
【００２９】
グリセリンは、粘性係数（μ）が２０℃で１．４９４（ｋｇ／ｍｓ）であり、ヒマシ油はμ≒１であるので上記コイル３に減衰力を十分に伝達することができる。そして、ＳＡＥ３０オイルは、μ＝０．４３、ＳＡＥ１０Ｗ−３０オイルμ＝０．１７、ＳＡＥ１０Ｗオイルはμ＝０．１であって水（μ＝０．００１）より粘性係数が非常に大きいので、上記コイル３に減衰力を效率的に伝達することができる。
【００３０】
粘性流体（ｖ）は、上記マグネット７及び上記コア５の間の空間に挿入される磁性流体（ｍ）によって蒸発及び漏出が防止される。磁性流体（magnetic fluid）と言うのは、液体の中に磁性粉末をコロイド模様で安定に分散させた後、沈澱や凝集が生じないように界面活性剤を添加した流体を言う。したがって、磁性流体（ｍ）は、上記マグネット７の磁気力に応じて上記マグネット７と上記コア５の間にとどまるようになる。そして、上記磁性流体（ｍ）は上記粘性流体（ｖ）の蒸発及び流出を防止する役目をする。
【００３１】
図５は、振動型ティルティング装置１０の作動状態を示す断面図である。上記マグネット７のＮ極は上記ヨーク９と接して、Ｓ極は上記コア５と接する。したがって、上記マグネット７により上記ヨーク９はＮ極に磁化されるし、上記コア５はＳ極に磁化されるので、上記ヨーク９から上記コア５の方向に磁場が生成される（矢印方向）。上記コイル３は、上記コア５と上記ヨーク９の間に位するので、磁場が上記コイル３を貫く。したがって、上記コイル３に電流が印加されると、フレミングの左手の法則によって上記コイル３に一定の大きさの力が作用する。上記コイル３に印加される電流の強さ及び方向を変化させると、上記コイル３に作用する力が変化して上記コイル３が振動することになる。そして、上記コイル３と繋がれたミラーホルダー２及びミラー１が一定の間隔で振動することになって、ＤＭＤから反射される光をティルティングする。ここで、上記コイル３の振動の際粘性流体（ｖ）が上記コイル３に減衰力を伝達して、上記ティルティング部４のオーバーシュート及び残留振動の減少のような振動性能を進めるようになる。
【００３２】
図６は、振動型ティルティング装置１０のティルティング作用を示す概略図であり、図７は、ティルティング装置１０によってティルティングされてスクリーンに投射された画素構造を示す概略図である。振動型ティルティング装置１０の上記ミラー１には画像形成手段３７から反射された光が入射される。この際上記ミラー１は上記ミラーホルダー２とともに振動しながら図６のように入射される光を一定の時間間隔でティルティングする。ティルティングの速度は一般的に６０Ｈｚであり、必要に応じて変更可能である。
【００３３】
画像形成手段３７から入射された光が上記ミラー１によって反射される場合、スクリーン（Ｓ）には図２のような画素（Ｐ）配列が形成される。図２でそれぞれの画素（Ｐ）間の垂直距離はＬである。ティルティング装置１０の振動によって上記ミラー１が約０．０１５゜程度回転すれば、光は０．０１５゜程度ティルティングされて、図７に示したように、スクリーン（Ｓ）上でＬ／２程度上昇した画素（Ｐ'）たちの配列を形成する。上述したように、上記ティルティング装置１０の振動速度は６０Ｈｚで非常に早いので視覚的な残像效果によりティルティングされた画素（Ｐ'）がずっとスクリーン上に表示されると認識することになる。したがって、画素（Ｐ）間の間隔をティルティングされた画素（Ｐ'）を用いてとり除くことにより自然で柔らかい画像が生成されられる。また、画質がより一層鮮かくなって長時間視聴しても目が易しく疲れない效果をはかることができる。そして、ティルティング装置１０の減衰特性を改善することでティルティング部４の上昇時間及びオーバーシュートを減らすことができて、より鮮かな画質を提供することができる。
【００３４】
図８は、ティルティング部４の減衰特性を実験するためのミラー１、ミラーホルダー２及びコイル３を示す概略図である。本実験では、図８に示されているように、上記ミラー１の中心から７ｍｍ離れた地点での振動距離をｖｉｂｒｏｍｅｔｅｒで測定した。
【００３５】
実験例
【００３６】
ちょう度が２８２（アメリカ Grease潤滑協会基準）であるシリコーン系列のベースオイル（base oil）と、増粘剤としてリチウムが含有されたグリース（grease）を上記コイル３と上記コア５との間に挿入した後、上記コイル３に電流を印加して上記ティルティング部４を駆動させながら上記ティルティング部４の変位、上昇時間及びオーバーシュートを測定した。この際、上記ティルティング部４の質量慣性モーメントはＩ＝８．８４７９９Ｅ−０．７（ｋｇｍｍ２）であり、弾性係数はｋ＝３８．２４８（Ｎ／ｍ）であって、減衰係数はｃ＝０．００６８（ｋｇ／ｍｓ）である。
【００３７】
比較例１
【００３８】
粘性流体を使用しないで、ティルティング部４の減衰係数を０．０００５にした。この際、ティルティング部４の質量慣性モーメント及び弾性係数は実験例と同じである。
【００３９】
比較例２
【００４０】
粘性流体を使用して、ティルティング部４の減衰係数を０．０１１６にした。この際、ティルティング部４の質量慣性モーメント及び弾性係数は実験例と同じにした。
【００４１】
実験結果
【００４２】
実験例と比較例１及び比較例２からのティルティング部４の上昇時間及びオーバーシュートを下記の表１に示した。
【表１】
【００４３】
図９は、上記比較例１によるティルティング部４の時間に応ずる変位を測定したグラフである。減衰係数がμ＝０．０００５のように実験例（μ＝０．００６８）に比べて小さい場合には、表１のように上昇時間は０．２３ｍｓで一番短いが、オーバーシュートが８６．５０％で一番大きいことが分かる。そして、図９に示されているように、減衰がよくならないから時間の経過にもかかわらずティルティング部４が安定状態（steady state）に到逹しないことが分かる。したがって、比較例１は、ティルティング部４の追従能力は優れるが、ティルティング部４が安定できなくて残振が非常に大きいというのが分かる。
【００４４】
図１０は、上記比較例２によるティルティング部４の時間に応ずる変位を測定したグラフである。減衰係数がμ＝０．０１１６のように実験例（μ＝０．００６８）に比べて大きい場合には表１のように上昇時間は１．３５ｍｓで一番長いが、オーバーシュートがないことが分かる。したがって、図１０に示されているように、ティルティング部４に対する減衰が大きいのでオーバーシュートは発生しないが、上昇時間が長くて追従能力がよほど落ちることが分かる。
【００４５】
図１１は、上記実験例によるティルティング部４の時間に応ずる変位を測定したグラフである。減衰係数がμ＝０．００６８である実験例において、上昇時間が０．４２ｍｓで早くてオーバーシュートも９．４％でほとんど発生しないから、ティルティング部４が非常に安定することが分かる。したがって、上記実験例によるティルティング部４は、追従能力が優れるだけでなくオーバーシュートもほとんど発生しないので上記ミラー１の残振を減らして非常に安定したティルティングができるようになる。
【００４６】
図１２は、粘性流体の粘度に応ずる上記ティルティング部４の上昇時間及びオーバーシュートを示すグラフである。図１２で分かるように、粘性流体の粘度が上昇するほどティルティング部４に対する減衰效果が増加して上昇時間が増加することが分かる。上記ティルティング部４の上昇時間が１ｍｓを超えないようにするためには粘性流体の粘度を約２０，０００ｍＰａｓ以下で維持しなければならない。また、粘性流体の粘性が減少するほどティルティング部４に対する減衰效果が減少してオーバーシュートが増加することが分かる。上記ティルティング部４のオーバーシュートが約１０％を越えないようにするためには粘性流体の粘性を５，０００ｍＰａｓ以上に維持しなければならないことが分かる。
【００４７】
図１３は、本発明の一実施例による映像投射装置を概略的に示す図面である。本発明の一実施例による映像投射装置は、光源３１、色分離手段３３、四角ビーム生成部３５、画像形成手段３７、集光レンズ３９及び投射レンズ４１を含む。
【００４８】
上記光源３１は、互いに違う波長を有する複数の単色光、例えば、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）単色光から成り立った白色光を放出して上記色分離手段３３に出射する。上記光源３１としては、レーザー（laser）、水銀ランプ（mercury lamp）、メタルハライドランプ（metal halide lamp）、ハロゲンランプ（halogen lamp）及びキセノンランプ（xenon lamp）などが使用されることができる。
【００４９】
上記色分離手段３３は、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）領域に仕分けられているカラーホイールであって、モーター（未図示）のような回転手段によって回転する。上記光源３１から放出された白色光は上記色分離手段３３であるカラーホイールのＲ・Ｇ・Ｂ領域に応じてＲ・Ｇ・Ｂ単色光に時間差分離される。カラーホイールの各領域は各単色光の特性に相応しくコーティングされて、各領域に応ずる単色光を透過させる。
【００５０】
上記四角ビーム生成部３５は、上記色分離手段３３を透過した単色光を所定の縦横比を有する四角ビームに変換する。このために、四角ビーム生成部３５は、ライトトンネル（light tunnel）または硝子棒（glass rod）（未図示）を使用する。ライトトンネルは六面体形状であり、内部は通孔を成す。また、ライトトンネルの内部の４面は鏡から成り立っている。色分離手段３３を透過したＲ・Ｇ・Ｂ単色光はライトトンネルの内部で四角ビームに変換されて出社される。これにより画像形成手段３７に均一な光度（light intensity）を有する光が入射される。ここで、ライタートンネルの所定の縦横比は画像形成手段３７の縦横比と同一であるか類似している。また、硝子棒は通孔がない形状であり全反射によって各Ｒ・Ｇ・Ｂ単色光を出射させる。
【００５１】
画像形成手段３７は、上記四角ビーム生成部３５から出る四角ビームを用いて画像を形成する。画像形成手段３７としては、ディジタルマイクロミラー装置（Digital Micromirror Device,DMD）またはアクチュエーテッドミラーアレイ（Actuated Mirror Array,AMA）が挙げられる。ＤＭＤまたはＡＭＡは公知された技術に該当するので具体的な説明は省略する。画像形成手段３７から出た光は本発明の一実施例による振動型ティルティング装置１０によって一定した角度で周期的にティルティングされてスクリーン（Ｓ）に投射される。
【００５２】
上記のような構成を有する本発明の一実施例による映像投射装置の作動原理を簡単に説明すれば次のとおりである。先ず、映像投射装置を駆動させると、上記光源３１から放出される光が集光レンズ３９により上記色分離手段３３であるカラーホイールにフォーカシングされる。カラーホイールは、一定速度で回転しながら上記光源３１から入射した光をＲ・Ｇ・Ｂ単色光に分離する。これにより、白色光がカラーホイールをパスした後には、赤色、緑色及び青色の色光線たちに順次に変わるようになり、このような色光線たちは四角ビーム生成部３５によって四角ビームに形成される。
【００５３】
上記四角ビーム生成部３５から出た四角ビームは上記画像形成手段３７に照射されることで一定した画素構造を有する画像が形成される。上記四角ビーム生成部３５から出た光は上記ティルティング装置１０に照射されて、一定時間間隔でティルティングしながら投射レンズ４１によって拡大されてスクリーン（Ｓ）に投射される。
【００５４】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明の多様な変更例と修正例が本発明の技術的思想を具現する限り、本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】従来の映像投射装置の概略図である。
【図２】従来の映像投射装置に応じてスクリーンに現われた画素構造を示す概略図である。
【図３】本発明の好ましい一実施例による振動型ティルティング装置１０の内部構成を示す斜視図である。
【図４】振動型ティルティング装置１０において、コイル３とコア５の間及びコイル３とヨーク９の間に粘性流体を挿入し、コア５とマグネット７の間に磁性流体を挿入した状態を示す断面図である。
【図５】振動型ティルティング装置１０の作動状態を示す断面図である。
【図６】振動型ティルティング装置１０のティルティング作用を示す概略図である。
【図７】振動型ティルティング装置１０によってスクリーンに投射された画素構造を示す概略図である。
【図８】ティルティング部４の減衰特性の変化に応ずるティルティング装置１０の振動特性を実験するためのミラー１、ミラーホルダー２及びコイル３より成ったティルティング部４を示す概略図である。
【図９】減衰係数が０．０００５である場合、ティルティング部４の時間に応ずる変位を示すグラフである。
【図１０】減衰係数が０．０１１６である場合、ティルティング部４の時間に応ずる変位を示すグラフである。
【図１１】減衰係数が０．００６８である場合、ティルティング部４の時間に応ずる変位を示すグラフである。
【図１２】粘性流体の粘性の変化に応ずるティルティング部４の上昇時間及びオーバーシュートの変化を示すグラフである。
【図１３】本発明の一実施例による映像投射装置の概略図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ ミラー
２ ミラーホルダー
３ コイル
４ ティルティング部
５ コア
７ マグネット
９ ヨーク
８ 駆動部
１０ ティルティング装置
１１ ランプ
１３ 集光レンズ
１５ カラーホイール
１７ 視準レンズ
１９ ディジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）
２１ 投射レンズ
３１ 光源
３３ 色分離手段
３５ 四角ビーム生成部
３７ 画像形成手段
３９ 集光レンズ
４１ 投射レンズ
５１ 挿入部
５３ 固定部
ｖ 粘性流体
ｍ 磁性流体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタルマイクロミラー装置から反射される光を反復的にティルティングするティルティング装置に関するもので、より詳細には、粘性流体を用いてティルティング部の振動性能を改善した振動型ティルティング装置及びこれを備えた映像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＬＰ（Digital Light Processing）を用いた映像投射装置は、一般ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）映像器機の短所である画素のモザイク現象をとり除くことで原色再現能力を進めたものであって、劇場、会議室またはプロジェクションＴＶなどに広く使われている。映像投射装置は、投射方式に応じて大きく前面映像投射（Front Projection）装置及び後面映像投射（Rear Projection）装置に分けられる。前面映像投射装置は、スクリーンの前面から映像信号を投射する方式を用いて、劇場、会議室などで利用される。一方、後面映像投射装置はスクリーンの後面から映像信号を投射する方式を利用する。このような後面映像投射装置は、プロジェクションＴＶの形態に普遍化されている。特に、後面映像投射装置は、周りの環境が明るい所でも比較的明るい映像を表示することができるから前面映像投射装置に比べてよく利用される。
【０００３】
図１は、従来の映像投射装置を示す斜視図であり、図２は、従来の映像投射装置によってスクリーンに現われた画素構造を拡大して示した概略図である。従来の映像投射装置は、図１に示したように、ランプ１１と、ランプ１１から発光された光を集束して照射する集光レンズ１３と、集光レンズ１３に集束された白色光をレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）及びブルー（Ｂ）カラーに色を分離して各フレーム当たり１／３ずつ照明するカラーホイール１５と、カラーホイール１５から発光する色相別発散光を平行に照射する視準レンズ１７と、視準レンズ１７で集束された色相別光の画素別反射角を調節して画像を形成するディジタルマイクロミラー装置（Digital Micro-mirror Device）１９（以下、「ＤＭＤ」という。）と、ＤＭＤ１９から出た光をスクリーン（Ｓ）の大画面に投射する投射レンズ２１を備える。
【０００４】
ＤＭＤ１９には、シリコーンウェハ上に、一つの画素構造を担当するように微細な大きさを有する複数のマイクロミラー（未図示）が多数個形成されていて、上記マイクロミラーは制御機によってＤＭＤ１９に提供されるディジタル情報に応じて個別に非常に早い速度でティルティング運動しながら入射された光の経路をＯＮ／ＯＦＦ切り替える。そして、ＤＭＤ１９に個別にそれぞれ制御された画素は投射レンズ２１を通じて拡大されてスクリーン（Ｓ）に得ようとする大画面の画像が結像される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように従来の映像投射装置は、小さい原画像をそのまま拡大投射して大画面に結像するので、図２に示されているように、各画素（Ｐ）の間に形成される格子柄に応じて画質の落ちる問題点がある。また、早い画像や視聴者の視野が早く動く場合、例えば、白地に黒い縞模様のようにコントラスト比が大きい所で虹の色相が目立つとか視野の早い移動によって各画素（Ｐ）の間の格子柄が著しく認識されてスクリーンに結像されるので画質の落ちる問題点が発生する。
【０００６】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために導出されたもので、ディジタルマイクロメーター装置から反射される光を一定した間隔にティルティングしてスクリーンに反射することで、柔らかくて自然な画面を提供することができる振動型ティルティング装置及びこれを備えた映像投射装置に関する。また、本発明は、ティルティング装置の減衰特性を改善してティルティング部のオーバーシュート及び残留振動波を減らすことができる振動型ティルティング装置及びこれを備えた映像投射装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一実施例による振動型ティルティング装置は、周期的に振動しながら入射した光源を所定の角度でティルティングするティルティング部と、ティルティング部に駆動力を提供する駆動部を含んでおり、ティルティング部は振動の際粘性流体によって減衰される。ティルティング部は駆動部によって発生する電磁気的力に応じて振動する。ティルティング部は、ミラーと、ミラーを一面に結合したミラーホルダーと、ミラーホルダーの裏面に結合するコイルを含んでおり、駆動部は、コイルの内部に位してコイルを貫く磁場を形成するマグネットを含む。駆動部は、コイルを取り囲むヨークを追加で含んでコイルを透過する磁場の強さを大きくすることができる。また駆動部は、マグネットとマグネットに接しているコアに形成されることもできる。粘性流体はコイルの内部に位するとかコイルのまわりに位して振動するコイルに減衰力を伝達することもできる。また、駆動部は、ミラーホルダーと一定間隔離隔されて位し、その一部がコイルの内部に位するコアと、ミラーホルダーと一定間隔離隔されてコイルの外周面を取り囲むヨークと、コアとヨークの間に介在されてコアとヨークを磁化するマグネットを含んでおり、上記コイルは振動の際粘性流体によって減衰されることを特徴とする。本発明の振動型ティルティング装置は、ディジタルマイクロミラー装置から反射される光をミラーを通じて一定時間の間隔で周期的に反射させることでより鮮かで柔らかい画面を提供することができる。また、本発明の振動型ティルティング装置は、ミラー、ミラーホルダー及びコイルから成るティルティング部の振動の際、コイルが粘性流体によって減衰されるのでティルティング部のオーバーシュート及び残留振動波を減らすことができる。ゴム（rubber）のような他の減衰材料に比べて粘性流体は上昇時間の増加する割合も大きくない。コイルはミラーホルダーの裏面に左右対称に形成されて、上記ミラーホルダーの振動軸を中心に、左右に均一な力が伝達されるようにすることが好ましい。コアは、コイルの内部に位する挿入部と、上記挿入部より大きい直径を有して上記挿入部の一端に形成される固定部からなる。マグネットはコアの挿入部に挿入されて固定部に安着する。粘性流体は、コイルとコアの間に形成された空間またはコイルとヨークの間に形成された空間に挿入される。そして、粘性流体は、コイルとコアの間に形成された空間及びコイルとヨークの間に形成された空間のすべてに挿入されることもできる。コアとマグネットの間には磁性流体が挿入されて粘性流体の流出及び蒸発を防止するのが好ましい。磁性流体が挿入される部分に粘性流体を挿入することもできる。粘性流体の粘性は５，０００〜２０，０００ｍＰａ・ｓにして適切な上昇時間とオーバーシュートを有するようにすることが好ましい。粘性流体としては、グリース、グリセリン、ＵＶ硬化性シリコーン、ヒマシ油、ＳＡＥ３０オイル、ＳＡＥ１０Ｗ−３０オイル、ＳＡＥ１０Ｗオイルなどが使用されられる。
【０００８】
グリースを使用する場合、ちょう度は２５０〜５００（アメリカ Grease 潤滑協会基準）程度が好ましく、高温の際ちょう度の変化が大きくないようにベースオイル（base oil）としてシリコーンオイルなどを使用して、増粘剤としてはリチウム、ＰＴＦＥ、ＰＡＯなどを使用することができる。本発明の一実施例による映像投射装置は、上述した実施例の振動型ティルティング装置を備えて、光源と、光源から入射した光を分離する色分離手段と、色分離手段から出た光を用いて画像を形成する画像形成手段を含んで、振動型ティルティング装置は、画像形成手段から出た光を一定した角度で周期的にティルティングする。上記の色分離手段は、赤色、緑色及び青色の透過フィルターより成ってるカラーホイールを用いることができる。そして、画像形成手段は、ディジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）を用いることができる。
【０００９】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明の効果】
【００１０】
以上から、次のような效果を図ることができる。本発明は、ディジタルマイクロメーターパネルから反射される光を一定間隔でティルティングしてスクリーンに反射することにより、柔らかくて自然な画面を提供することができる。また、本発明は適正量及び粘度を有する粘性流体を用いてティルティング部の減衰係数を調節してティルティング部の上昇時間やオーバーシュートを減らすことにより、ティルティング部の残振をとり除くことができるし追従能力が優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、好ましい実施例を添付図面を参照して詳しく説明する。なお、添付図面を参照して説明することにおいて、図面符号に構わずに同じであるものや対応する構成要素は同一の参照番号を付与してこれに対する重複される説明は略する。
【００１２】
図３は、本発明の好ましい一実施例による振動型ティルティング装置１０を示す斜視図である。図３によれば、本発明の一実施例による振動型ティルティング装置１０は、ミラー１、ミラーホルダー２及びコイル３を含むティルティング部４と、コア５、マグネット７及びヨーク９を含む駆動部８を含む。
【００１３】
ティルティング部４は、上記駆動部８に応じて一定した周期を有して振動しながら光を所定の角度でティルティングしてスクリーン（未図示）に投射する。ティルティング部４は、振動の際粘性流体により減衰されるので、ティルティング装置１０はティルティング部４のオーバーシュート及び残留振動波を減らすことができる效果をはかれる。上記駆動部８は上記ティルティング部４に電磁気的力を印加してティルティング部４が振動するようにする。
【００１４】
上記ティルティング部４は、光を反射するミラー１と、上記ミラー１を支持するミラーホルダー２及び上記ミラーホルダー２の裏面に附着されて上記駆動部８から発生する電子気力によりミラーホルダー２とともに振動するコイル３を含む。上記ミラー１は、上記ミラーホルダー２の上面に附着されて、図６に示したように、画像形成手段３７から反射された光を一定した角度で周期的に反射する役目をする。上記ミラー１は、ＤＭＤから入射された光をティルティングしてスクリーンに形成される画素を画素間垂直距離（Ｌ）の半分であるＬ／２程度上昇させるが、これに対する具体的な説明は後述する。上記ミラー１としては一般的な硝子（glass）が使用される。上記ミラー１の形状は上記ＤＭＤ１９から反射される光をスクリーン（Ｓ）に反射することができるものであれば何でも使用できる。
【００１５】
上記ミラーホルダー２は、上記ミラー１と結合して上記ミラー１を支持する役目をする。上記ミラーホルダー２の裏面には上記コイル３が結合していて、上記コイル３に作用する力に応じて上記ミラーホルダー２が振動軸（２a）を中心に振動する。上記ミラーホルダー２の振動する角度は、スクリーンの大きさなどによって決まるが、一般的に０．０１５゜内外である。上記ミラーホルダー２は上記ミラー１及び上記コイル３とともに振動する。
【００１６】
上記コイル３は上記ミラーホルダー２の裏面に左右対称に附着される。上記コイル３の内部には上記コア５の挿入部５１の一部が挿入される。また、上記コイル３は上記ヨーク９により取り囲まれている。磁化された上記コア５及び上記ヨーク９により発生された磁場が上記コイル３を貫く。したがって、上記コイル３に電流が印加されるとフレミングの左手の法則により上記コイル３には一定した力が作用する。この力に応じて上記コイル３と上記ミラー１及びミラーホルダー２より成ったティルティング部４が振動することになる。上記コイル３の形成位置は、ミラーホルダー２の振動軸（２a）に対して左右対称になるように形成させて、力が上記ミラーホルダー２の左右に均等に及ぶようにすることが好ましい。上記ミラー１、ミラーホルダー２及びコイル３はティルティング部４を形成する。上記コイル３は、後述するが、粘性流体（ｖ）によって減衰されるのでティルティング部４のオーバーシュート及び残留振動波を減少させることができる。
【００１７】
上記駆動部８は、上記ティルティング部４に対して一定間隔離隔されて形成され、上記ティルティング部４に電磁気的力を印加する。上記駆動部８は、コア５、マグネット７及びヨーク９を含む。
【００１８】
本実施例では駆動部８が、コア５、マグネット７及びヨーク９を含むが、本発明はこれに限定されるのではなく、ティルティング部４に電磁気的力を印加する磁場を形成する構成であれば十分である。例えば、マグネット７をコイル３の内部に配置して、マグネット７により形成された磁場がコイル３を貫くこともできる。この際、コイル３を取り囲むヨークを追加で形成して磁場をコイル３に集中させることもできる。粘性流体はコイルの内部またはコイルを取り囲む容器に挿入されてコイル３に減衰力を伝達することができる。
【００１９】
上記コア５は、図３に示したように、その一部が上記コイル３の内部に位する挿入部５１と、上記挿入部５１の一端に上記挿入部５１より大きい直径を有する固定部５３を含む。上記コア５は上記ミラーホルダー２と一定間隔離隔されてティルティング装置１０の底に固定される。上記固定部５３は上記マグネット７と接してＮ極またはＳ極で磁化（magnetization）される。上記コア５が上記ミラーホルダー２と結合しないでティルティング装置１０の底に固定されるから、上記ティルティング部４の質量慣性モーメントを減少させることができるようになる。
【００２０】
上記マグネット７は、上記コア５の挿入部５１に挿入されて上記固定部５３に安着する。上記マグネット７は、シリンダー形状または四角形状を有することができる。上記マグネット７は上記コア５及びヨーク９をＮ極／Ｓ極で磁化させる。したがって、磁化された上記コア５及び上記ヨーク９は上記マグネット７が延長されたことと同じ效果を誘発して、これによりコイル３を貫く磁場を生成する。上記マグネット７は永久磁石で形成する。上記マグネット７は上記ミラーホルダー２と結合しなく上記コア５に結合しているので上記ミラー１及びミラーホルダー２とともに振動しない。
【００２１】
上記ヨーク９は上記マグネット７の上部に位して、上記コイル３の周りをくるむ。したがって、上記ヨーク９は上記マグネット７により磁化されて上記コア５とともに上記コイル３を貫く磁場を形成する。上記ヨーク９の形状は上記コイル３を貫く磁場を形成する構造であれば円筒状だけではなく四角形など何でもよい。上記ヨーク９は上記ミラーホルダー２と結合しなく上記マグネット７と結合しているので上記ミラー１及び上記ミラーホルダー２とともに振動しない。
【００２２】
図４は、振動型ティルティング装置１０におけるコイル３とコア５の間及びコイル３とヨーク９の間に粘性流体（ｖ）を挿入し、コア５とマグネット７の間に磁性流体（ｍ）を挿入した状態を示す断面図である。磁性流体（ｍ）を挿入した部分に粘性流体を挿入することもできる。すなわち、グリースのように粘性が大きい流体の場合には流体が漏出される心配がないので磁性流体を挿入する必要がないこともある。
【００２３】
図４に示したように、上記コイル３と上記コア５の間に形成される空間及び／または上記コイル３と上記ヨーク９の間に形成される空間には粘性流体（viscous fluid）（ｖ）が挿入される。したがって、上記コイル３の振動の際上記コイル３は粘性流体（ｖ）により力を受けるようになるが、上記コイル３が受ける力（τ）は下記の式のように粘性流体（ｖ）の速度（ｄｕ／ｄｙ）と粘性係数（μ）によって決まる。
【数１】
【００２４】
したがって、一定の粘性係数（viscous coefficient）を有する粘性流体（ｖ）を用いてティルティング部４の減衰係数（damping coefficient）を調節することにより、ティルティング部４の上昇時間（rising time）、オーバーシュート及び残留振動波を減らすことができる。しかし、多過ぎる量の粘性流体及び高すぎる粘性係数の流体を用いる場合、過度の減衰作用により上昇時間（rising time）が増えられるので、適当量及び適正粘度の流体を使わなければならない。
【００２５】
上記ティルティング部４の減衰係数は、粘性流体（ｖ）の量、粘度、位置及び粘性流体（ｖ）が挿入される上記コイル３と上記コア５及び／または上記ヨーク９の間の間隔に応じて変わる。
【００２６】
粘性流体（ｖ）は、上記コイル３に減衰力を提供することができるものであれば何でもよい。また、挿入の際、容易く蒸発されるとか流出されることのないものが好ましい。粘性流体（ｖ）として用いられるものは、グリース（grease）、グリセリン（glycerin）、ＵＶ硬化性シリコーン液体、ヒマシ油（castor oil）、ＳＡＥ３０オイル、ＳＡＥ１０Ｗ−３０オイル、ＳＡＥ１０Ｗオイルなどがある。
【００２７】
グリースは、ちょう度が２６５〜４７５（アメリカ Grease 潤滑協会基準）程度が好ましくて、高温の際粘度の変化が大きくないようにベースオイル（base oil）としてシリコーンオイル、ＰＡＯなどがよく、増粘剤としては、リチウム、シリカゲル、ＰＴＦＥ（四弗化ポリエチレン、テフロン（登録商標）と知られている）などが用いられることができる。
【００２８】
ＵＶ硬化性シリコーンは、粘度が８７，０００ｍＰａｓ（誤差範囲±１０，０００）であって粘度が非常に大きくて−４０〜８０℃の温度範囲で粘度の変化がほとんどないので非常に安定する。また、少量でも優れた減衰效果をはかることができる。
【００２９】
グリセリンは、粘性係数（μ）が２０℃で１．４９４（ｋｇ／ｍｓ）であり、ヒマシ油はμ≒１であるので上記コイル３に減衰力を十分に伝達することができる。そして、ＳＡＥ３０オイルは、μ＝０．４３、ＳＡＥ１０Ｗ−３０オイルμ＝０．１７、ＳＡＥ１０Ｗオイルはμ＝０．１であって水（μ＝０．００１）より粘性係数が非常に大きいので、上記コイル３に減衰力を效率的に伝達することができる。
【００３０】
粘性流体（ｖ）は、上記マグネット７及び上記コア５の間の空間に挿入される磁性流体（ｍ）によって蒸発及び漏出が防止される。磁性流体（magnetic fluid）と言うのは、液体の中に磁性粉末をコロイド模様で安定に分散させた後、沈澱や凝集が生じないように界面活性剤を添加した流体を言う。したがって、磁性流体（ｍ）は、上記マグネット７の磁気力に応じて上記マグネット７と上記コア５の間にとどまるようになる。そして、上記磁性流体（ｍ）は上記粘性流体（ｖ）の蒸発及び流出を防止する役目をする。
【００３１】
図５は、振動型ティルティング装置１０の作動状態を示す断面図である。上記マグネット７のＮ極は上記ヨーク９と接して、Ｓ極は上記コア５と接する。したがって、上記マグネット７により上記ヨーク９はＮ極に磁化されるし、上記コア５はＳ極に磁化されるので、上記ヨーク９から上記コア５の方向に磁場が生成される（矢印方向）。上記コイル３は、上記コア５と上記ヨーク９の間に位するので、磁場が上記コイル３を貫く。したがって、上記コイル３に電流が印加されると、フレミングの左手の法則によって上記コイル３に一定の大きさの力が作用する。上記コイル３に印加される電流の強さ及び方向を変化させると、上記コイル３に作用する力が変化して上記コイル３が振動することになる。そして、上記コイル３と繋がれたミラーホルダー２及びミラー１が一定の間隔で振動することになって、ＤＭＤから反射される光をティルティングする。ここで、上記コイル３の振動の際粘性流体（ｖ）が上記コイル３に減衰力を伝達して、上記ティルティング部４のオーバーシュート及び残留振動の減少のような振動性能を進めるようになる。
【００３２】
図６は、振動型ティルティング装置１０のティルティング作用を示す概略図であり、図７は、ティルティング装置１０によってティルティングされてスクリーンに投射された画素構造を示す概略図である。振動型ティルティング装置１０の上記ミラー１には画像形成手段３７から反射された光が入射される。この際上記ミラー１は上記ミラーホルダー２とともに振動しながら図６のように入射される光を一定の時間間隔でティルティングする。ティルティングの速度は一般的に６０Ｈｚであり、必要に応じて変更可能である。
【００３３】
画像形成手段３７から入射された光が上記ミラー１によって反射される場合、スクリーン（Ｓ）には図２のような画素（Ｐ）配列が形成される。図２でそれぞれの画素（Ｐ）間の垂直距離はＬである。ティルティング装置１０の振動によって上記ミラー１が約０．０１５゜程度回転すれば、光は０．０１５゜程度ティルティングされて、図７に示したように、スクリーン（Ｓ）上でＬ／２程度上昇した画素（Ｐ'）たちの配列を形成する。上述したように、上記ティルティング装置１０の振動速度は６０Ｈｚで非常に早いので視覚的な残像效果によりティルティングされた画素（Ｐ'）がずっとスクリーン上に表示されると認識することになる。したがって、画素（Ｐ）間の間隔をティルティングされた画素（Ｐ'）を用いてとり除くことにより自然で柔らかい画像が生成されられる。また、画質がより一層鮮かくなって長時間視聴しても目が易しく疲れない效果をはかることができる。そして、ティルティング装置１０の減衰特性を改善することでティルティング部４の上昇時間及びオーバーシュートを減らすことができて、より鮮かな画質を提供することができる。
【００３４】
図８は、ティルティング部４の減衰特性を実験するためのミラー１、ミラーホルダー２及びコイル３を示す概略図である。本実験では、図８に示されているように、上記ミラー１の中心から７ｍｍ離れた地点での振動距離をｖｉｂｒｏｍｅｔｅｒで測定した。
【００３５】
実験例
【００３６】
ちょう度が２８２（アメリカ Grease潤滑協会基準）であるシリコーン系列のベースオイル（base oil）と、増粘剤としてリチウムが含有されたグリース（grease）を上記コイル３と上記コア５との間に挿入した後、上記コイル３に電流を印加して上記ティルティング部４を駆動させながら上記ティルティング部４の変位、上昇時間及びオーバーシュートを測定した。この際、上記ティルティング部４の質量慣性モーメントはＩ＝８．８４７９９Ｅ−０．７（ｋｇｍｍ２）であり、弾性係数はｋ＝３８．２４８（Ｎ／ｍ）であって、減衰係数はｃ＝０．００６８（ｋｇ／ｍｓ）である。
【００３７】
比較例１
【００３８】
粘性流体を使用しないで、ティルティング部４の減衰係数を０．０００５にした。この際、ティルティング部４の質量慣性モーメント及び弾性係数は実験例と同じである。
【００３９】
比較例２
【００４０】
粘性流体を使用して、ティルティング部４の減衰係数を０．０１１６にした。この際、ティルティング部４の質量慣性モーメント及び弾性係数は実験例と同じにした。
【００４１】
実験結果
【００４２】
実験例と比較例１及び比較例２からのティルティング部４の上昇時間及びオーバーシュートを下記の表１に示した。
【表１】
【００４３】
図９は、上記比較例１によるティルティング部４の時間に応ずる変位を測定したグラフである。減衰係数がμ＝０．０００５のように実験例（μ＝０．００６８）に比べて小さい場合には、表１のように上昇時間は０．２３ｍｓで一番短いが、オーバーシュートが８６．５０％で一番大きいことが分かる。そして、図９に示されているように、減衰がよくならないから時間の経過にもかかわらずティルティング部４が安定状態（steady state）に到逹しないことが分かる。したがって、比較例１は、ティルティング部４の追従能力は優れるが、ティルティング部４が安定できなくて残振が非常に大きいというのが分かる。
【００４４】
図１０は、上記比較例２によるティルティング部４の時間に応ずる変位を測定したグラフである。減衰係数がμ＝０．０１１６のように実験例（μ＝０．００６８）に比べて大きい場合には表１のように上昇時間は１．３５ｍｓで一番長いが、オーバーシュートがないことが分かる。したがって、図１０に示されているように、ティルティング部４に対する減衰が大きいのでオーバーシュートは発生しないが、上昇時間が長くて追従能力がよほど落ちることが分かる。
【００４５】
図１１は、上記実験例によるティルティング部４の時間に応ずる変位を測定したグラフである。減衰係数がμ＝０．００６８である実験例において、上昇時間が０．４２ｍｓで早くてオーバーシュートも９．４％でほとんど発生しないから、ティルティング部４が非常に安定することが分かる。したがって、上記実験例によるティルティング部４は、追従能力が優れるだけでなくオーバーシュートもほとんど発生しないので上記ミラー１の残振を減らして非常に安定したティルティングができるようになる。
【００４６】
図１２は、粘性流体の粘度に応ずる上記ティルティング部４の上昇時間及びオーバーシュートを示すグラフである。図１２で分かるように、粘性流体の粘度が上昇するほどティルティング部４に対する減衰效果が増加して上昇時間が増加することが分かる。上記ティルティング部４の上昇時間が１ｍｓを超えないようにするためには粘性流体の粘度を約２０，０００ｍＰａｓ以下で維持しなければならない。また、粘性流体の粘性が減少するほどティルティング部４に対する減衰效果が減少してオーバーシュートが増加することが分かる。上記ティルティング部４のオーバーシュートが約１０％を越えないようにするためには粘性流体の粘性を５，０００ｍＰａｓ以上に維持しなければならないことが分かる。
【００４７】
図１３は、本発明の一実施例による映像投射装置を概略的に示す図面である。本発明の一実施例による映像投射装置は、光源３１、色分離手段３３、四角ビーム生成部３５、画像形成手段３７、集光レンズ３９及び投射レンズ４１を含む。
【００４８】
上記光源３１は、互いに違う波長を有する複数の単色光、例えば、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）単色光から成り立った白色光を放出して上記色分離手段３３に出射する。上記光源３１としては、レーザー（laser）、水銀ランプ（mercury lamp）、メタルハライドランプ（metal halide lamp）、ハロゲンランプ（halogen lamp）及びキセノンランプ（xenon lamp）などが使用されることができる。
【００４９】
上記色分離手段３３は、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）領域に仕分けられているカラーホイールであって、モーター（未図示）のような回転手段によって回転する。上記光源３１から放出された白色光は上記色分離手段３３であるカラーホイールのＲ・Ｇ・Ｂ領域に応じてＲ・Ｇ・Ｂ単色光に時間差分離される。カラーホイールの各領域は各単色光の特性に相応しくコーティングされて、各領域に応ずる単色光を透過させる。
【００５０】
上記四角ビーム生成部３５は、上記色分離手段３３を透過した単色光を所定の縦横比を有する四角ビームに変換する。このために、四角ビーム生成部３５は、ライトトンネル（light tunnel）または硝子棒（glass rod）（未図示）を使用する。ライトトンネルは六面体形状であり、内部は通孔を成す。また、ライトトンネルの内部の４面は鏡から成り立っている。色分離手段３３を透過したＲ・Ｇ・Ｂ単色光はライトトンネルの内部で四角ビームに変換されて出社される。これにより画像形成手段３７に均一な光度（light intensity）を有する光が入射される。ここで、ライタートンネルの所定の縦横比は画像形成手段３７の縦横比と同一であるか類似している。また、硝子棒は通孔がない形状であり全反射によって各Ｒ・Ｇ・Ｂ単色光を出射させる。
【００５１】
画像形成手段３７は、上記四角ビーム生成部３５から出る四角ビームを用いて画像を形成する。画像形成手段３７としては、ディジタルマイクロミラー装置（Digital Micromirror Device,DMD）またはアクチュエーテッドミラーアレイ（Actuated Mirror Array,AMA）が挙げられる。ＤＭＤまたはＡＭＡは公知された技術に該当するので具体的な説明は省略する。画像形成手段３７から出た光は本発明の一実施例による振動型ティルティング装置１０によって一定した角度で周期的にティルティングされてスクリーン（Ｓ）に投射される。
【００５２】
上記のような構成を有する本発明の一実施例による映像投射装置の作動原理を簡単に説明すれば次のとおりである。先ず、映像投射装置を駆動させると、上記光源３１から放出される光が集光レンズ３９により上記色分離手段３３であるカラーホイールにフォーカシングされる。カラーホイールは、一定速度で回転しながら上記光源３１から入射した光をＲ・Ｇ・Ｂ単色光に分離する。これにより、白色光がカラーホイールをパスした後には、赤色、緑色及び青色の色光線たちに順次に変わるようになり、このような色光線たちは四角ビーム生成部３５によって四角ビームに形成される。
【００５３】
上記四角ビーム生成部３５から出た四角ビームは上記画像形成手段３７に照射されることで一定した画素構造を有する画像が形成される。上記四角ビーム生成部３５から出た光は上記ティルティング装置１０に照射されて、一定時間間隔でティルティングしながら投射レンズ４１によって拡大されてスクリーン（Ｓ）に投射される。
【００５４】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明の多様な変更例と修正例が本発明の技術的思想を具現する限り、本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】従来の映像投射装置の概略図である。
【図２】従来の映像投射装置に応じてスクリーンに現われた画素構造を示す概略図である。
【図３】本発明の好ましい一実施例による振動型ティルティング装置１０の内部構成を示す斜視図である。
【図４】振動型ティルティング装置１０において、コイル３とコア５の間及びコイル３とヨーク９の間に粘性流体を挿入し、コア５とマグネット７の間に磁性流体を挿入した状態を示す断面図である。
【図５】振動型ティルティング装置１０の作動状態を示す断面図である。
【図６】振動型ティルティング装置１０のティルティング作用を示す概略図である。
【図７】振動型ティルティング装置１０によってスクリーンに投射された画素構造を示す概略図である。
【図８】ティルティング部４の減衰特性の変化に応ずるティルティング装置１０の振動特性を実験するためのミラー１、ミラーホルダー２及びコイル３より成ったティルティング部４を示す概略図である。
【図９】減衰係数が０．０００５である場合、ティルティング部４の時間に応ずる変位を示すグラフである。
【図１０】減衰係数が０．０１１６である場合、ティルティング部４の時間に応ずる変位を示すグラフである。
【図１１】減衰係数が０．００６８である場合、ティルティング部４の時間に応ずる変位を示すグラフである。
【図１２】粘性流体の粘性の変化に応ずるティルティング部４の上昇時間及びオーバーシュートの変化を示すグラフである。
【図１３】本発明の一実施例による映像投射装置の概略図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ ミラー
２ ミラーホルダー
３ コイル
４ ティルティング部
５ コア
７ マグネット
９ ヨーク
８ 駆動部
１０ ティルティング装置
１１ ランプ
１３ 集光レンズ
１５ カラーホイール
１７ 視準レンズ
１９ ディジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）
２１ 投射レンズ
３１ 光源
３３ 色分離手段
３５ 四角ビーム生成部
３７ 画像形成手段
３９ 集光レンズ
４１ 投射レンズ
５１ 挿入部
５３ 固定部
ｖ 粘性流体
ｍ 磁性流体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的に振動しながら入射した光源を所定の角度でティルティングするティルティング部と、前記ティルティング部に駆動力を提供する駆動部を含んで、前記ティルティング部は振動の際粘性流体により減衰される振動型ティルティング装置。
【請求項２】
前記ティルティング部は、前記駆動部から発生する電子気力に応じて振動する請求項１に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項３】
前記ティルティング部は、光を反射するミラーと、前記ミラーと一面に結合しているミラーホルダーと、前記ミラーホルダーの裏面に結合するコイルを含む請求項１に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項４】
前記駆動部は、前記ティルティング部と一定間隔離隔されて位し、前記コイルをパスする磁場を生成するマグネットを含む請求項１に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項５】
前記駆動部は、ヨークを追加で含む請求項４に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項６】
前記駆動部は前記ティルティング部と一定間隔離隔されて位し、前記コイルをパスする磁場を生成するマグネットと前記マグネットと接するコアを含む請求項１に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項７】
前記駆動部は前記ミラーホルダーと一定間隔離隔されて位しその一部が前記コイルの内部に位するコアと、前記ミラーホルダーと一定間隔離隔されて位し前記コイルの外周面に対向するヨークと、前記コアと前記ヨークとの間に介在されて前記コアと前記ヨークを磁化するマグネットを含んでおり、前記コイルは、振動の際粘性流体によって減衰される請求項１に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項８】
前記コイルは前記ミラーホルダーの裏面に左右対称で形成される請求項３に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項９】
前記コアは、前記コイルの内部に位する挿入部と、前記挿入部より大きい直径を有して前記挿入部の一端に形成される固定部から成り立つ請求項７に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項１０】
前記マグネットは前記挿入部に挿入されて前記固定部に安着する請求項９に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項１１】
前記粘性流体は、前記コイルと前記コアとの間に形成される空間に挿入される請求項７に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項１２】
前記粘性流体は前記コイルと前記ヨークとの間に形成される空間に挿入される請求項７に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項１３】
前記粘性流体は、前記コイルと前記コア及び前記コイルと前記ヨークとの間に形成される空間に挿入される請求項７に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項１４】
前記コアと前記マグネットとの間に磁性流体が挿入される請求項７に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項１５】
前記粘性流体は、粘度が５，０００〜２０，０００ｍＰａｓである請求項７に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項１６】
前記粘性流体は、グリース、グリセリン、ＵＶ硬化性シリコーン、ヒマシ油、ＳＡＥ３０オイル、ＳＡＥ１０Ｗ−３０オイル、ＳＡＥ１０Ｗオイルで構成されるグループから選択されたひとつである請求項７に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項１７】
前記グリースは、ベースオイルとしてシリコーンオイルを使用し、増粘剤としてリチウム、ＰＴＦＥ、ＰＡＯを使用する請求項１６に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項１８】
前記グリースは、ちょう度が２００〜５００である請求項１６に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項１９】
光源と、
前記光源から入射した光を分離する色分離手段と、
前記色分離手段から出た光を用いて画像を形成する画像形成手段を含んで、
前記振動型ティルティング装置は、前記画像形成手段から出た光を一定角度で周期的にティルティングする請求項１乃至１８に記載の振動型ティルティング装置を含む映像投射装置。
【請求項２０】
前記色分離手段は、赤色、緑色及び青色透過フィルターから成り立つカラーホイールである請求項１９に記載の映像投射装置。
【請求項２１】
前記画像形成手段はディジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）である請求項１９に記載の映像投射装置。
【請求項１】
周期的に振動しながら入射した光源を所定の角度でティルティングするティルティング部と、前記ティルティング部に駆動力を提供する駆動部を含んで、前記ティルティング部は振動の際粘性流体により減衰される振動型ティルティング装置。
【請求項２】
前記ティルティング部は、前記駆動部から発生する電子気力に応じて振動する請求項１に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項３】
前記ティルティング部は、光を反射するミラーと、前記ミラーと一面に結合しているミラーホルダーと、前記ミラーホルダーの裏面に結合するコイルを含む請求項１に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項４】
前記駆動部は、前記ティルティング部と一定間隔離隔されて位し、前記コイルをパスする磁場を生成するマグネットを含む請求項１に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項５】
前記駆動部は、ヨークを追加で含む請求項４に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項６】
前記駆動部は前記ティルティング部と一定間隔離隔されて位し、前記コイルをパスする磁場を生成するマグネットと前記マグネットと接するコアを含む請求項１に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項７】
前記駆動部は前記ミラーホルダーと一定間隔離隔されて位しその一部が前記コイルの内部に位するコアと、前記ミラーホルダーと一定間隔離隔されて位し前記コイルの外周面に対向するヨークと、前記コアと前記ヨークとの間に介在されて前記コアと前記ヨークを磁化するマグネットを含んでおり、前記コイルは、振動の際粘性流体によって減衰される請求項１に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項８】
前記コイルは前記ミラーホルダーの裏面に左右対称で形成される請求項３に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項９】
前記コアは、前記コイルの内部に位する挿入部と、前記挿入部より大きい直径を有して前記挿入部の一端に形成される固定部から成り立つ請求項７に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項１０】
前記マグネットは前記挿入部に挿入されて前記固定部に安着する請求項９に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項１１】
前記粘性流体は、前記コイルと前記コアとの間に形成される空間に挿入される請求項７に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項１２】
前記粘性流体は前記コイルと前記ヨークとの間に形成される空間に挿入される請求項７に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項１３】
前記粘性流体は、前記コイルと前記コア及び前記コイルと前記ヨークとの間に形成される空間に挿入される請求項７に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項１４】
前記コアと前記マグネットとの間に磁性流体が挿入される請求項７に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項１５】
前記粘性流体は、粘度が５，０００〜２０，０００ｍＰａｓである請求項７に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項１６】
前記粘性流体は、グリース、グリセリン、ＵＶ硬化性シリコーン、ヒマシ油、ＳＡＥ３０オイル、ＳＡＥ１０Ｗ−３０オイル、ＳＡＥ１０Ｗオイルで構成されるグループから選択されたひとつである請求項７に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項１７】
前記グリースは、ベースオイルとしてシリコーンオイルを使用し、増粘剤としてリチウム、ＰＴＦＥ、ＰＡＯを使用する請求項１６に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項１８】
前記グリースは、ちょう度が２００〜５００である請求項１６に記載の振動型ティルティング装置。
【請求項１９】
光源と、
前記光源から入射した光を分離する色分離手段と、
前記色分離手段から出た光を用いて画像を形成する画像形成手段を含んで、
前記振動型ティルティング装置は、前記画像形成手段から出た光を一定角度で周期的にティルティングする請求項１乃至１８に記載の振動型ティルティング装置を含む映像投射装置。
【請求項２０】
前記色分離手段は、赤色、緑色及び青色透過フィルターから成り立つカラーホイールである請求項１９に記載の映像投射装置。
【請求項２１】
前記画像形成手段はディジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）である請求項１９に記載の映像投射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−３１３３５２（Ｐ２００６−３１３３５２Ａ）
【公開日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２８００９（Ｐ２００６−１２８００９）
【出願日】平成１８年５月１日（２００６．５．１）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１日（２００６．５．１）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
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