JP6597224B2 - 光学デバイスおよび画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学デバイス、および光学デバイスを備えた画像表示装置に関する。

従来、光源から射出される光を画像情報に応じて光変調装置（液晶表示素子等）で変調し、投写光学装置で拡大投写する画像表示装置（プロジェクター等）が知られている。また、現在、画像表示装置は高解像度化が図られてきている。

高解像度化を実現させる光学デバイスとして、軸を中心に光学部（ガラス板等）を回動（揺動）させることにより、光変調装置から射出された画像光の光路をずらすことで、疑似的に解像度を高くする光学デバイスが知られている。なお、現在、この光学デバイスを揺動させた場合の振動特性を向上させることが行われている。

特許文献１では、２つの板バネ（上記の軸に相当）で支持される光路変更板（上記の光学部に相当）が、光路を変更させるための回転以外の振動をしないように構成された光路制御装置が開示されている。

特開２０１１−１５８５８９号公報

特許文献１の光路制御装置では、光路変更板（ガラス板）と光路変更板を保持する保持部材とは側面で密着する構造となっていることが推測される。このような構造で保持部材が揺動した場合、光路変更板の側面と保持部材とが擦れることにより、所望する振動特性が得にくくなるという課題がある。
従って、光学部を保持する可動部（上記の保持部材に相当）が揺動した際の振動特性への影響を抑制する光学デバイスと、この光学デバイスを備える画像表示装置が要望されていた。

本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る光学デバイスは、光が入射する光入射面を有する光学部と、光学部を収容する収容部を有して揺動する可動部と、可動部を揺動軸まわりに揺動可能に支持する軸部と、軸部を支持する支持部と、を備え、収容部は、光学部の厚さ方向で光学部の主面の外周部を保持する保持部と、収容部の交差する２つの内周面から突出して設置され、光学部の側面と当接する突起部と、を有していることを特徴とする。

このような光学デバイスによれば、収容部の交差する２つの内周面から突出する突起部に、光学部の側面を当接させて設置することで、収容部の内周面と光学部の側面とが密着した状態で設置されることを回避することができる。これにより、光学部を収容した可動部が軸部を基準に揺動した場合、収容部の内周面と光学部の側面とが擦れることを抑制できるため、振動特性への影響（共振周波数の変動など）を抑制することができる。

［適用例２］上記適用例に係る光学デバイスにおいて、突起部は、少なくとも、内周面のいずれか一方に１つ、いずれか他方に１つ、設置されていることが好ましい。

このような光学デバイスによれば、収容部の内周面にそれぞれ１つ設置される突起部に光学部の対応する側面を当接させて設置することで、収容部の内周面と光学部の側面とが密着した状態で設置されることを回避することができる。

［適用例３］上記適用例に係る光学デバイスにおいて、突起部は、内周面のいずれか一方に２つ、いずれか他方に１つ、設置されていることが好ましい。

このような光学デバイスによれば、収容部の内周面の２つの突起部と１つの突起部とに光学部の対応する側面を当接させて設置することで、収容部の内周面と光学部の側面とが密着した状態で設置されることを回避することができる。また、光学部を収容部に設置する際、光学部の平面方向での回転を防止することができることで、更に安定した揺動を行わせることができ、振動特性への影響を更に抑制することができる。

［適用例４］上記適用例に係る光学デバイスにおいて、突起部は、揺動軸から外れた部位に設置されていることが好ましい。

このような光学デバイスによれば、例えば、揺動軸上の部位に突起部を設置する場合には、揺動することにより、収容部の突起部と光学部の側面とが擦れる量が大きくなることで、振動特性に影響を与えることが考えられるが、突起部を揺動軸から外れた部位に設置することにより、擦れる割合を低減させることができ、振動特性への影響を抑制することができる。

［適用例５］上記適用例に係る光学デバイスにおいて、可動部に設けられた永久磁石と、永久磁石に作用させる磁界を発生させるコイルと、コイルを支持するコイル支持部と、を備え、コイル支持部は、永久磁石に対してコイルを対向配置させて支持すると共に、支持部に固定されることが好ましい。

このような光学デバイスによれば、可動部をスムーズに揺動させることができる。

［適用例６］上記適用例に係る光学デバイスにおいて、光学部は、光を透過することが好ましい。

このような光学デバイスによれば、光学部の屈折（偏向）を利用して、光の光軸をずらすことができる。

［適用例７］本適用例に係る画像表示装置は、上述したいずれかの光学デバイスを備えることを特徴とする。

このような画像表示装置によれば、安定した振動特性を有する光学デバイスを備えることにより、優れた表示特性を有する画像表示装置を実現することができる。

［適用例８］上記適用例に係る画像表示装置は、光学デバイスで入射した光の光路を偏向させることにより、光の照射によって表示される画素の位置をずらすように構成されることが好ましい。

このような画像表示装置によれば、疑似的に解像度を高めることができる。

実施形態に係る画像表示装置の光学的な構成を示す模式図。 画像光をシフトさせた様子を示す模式図。 画像表示装置の電気的な構成を示すブロック図。 プロジェクターが備える光学デバイスの上面側を示す斜視図。 プロジェクターが備える光学デバイスの下面側を示す斜視図。 光学デバイスの支持部の上面図。 光学デバイスの支持部の下面図。 光学デバイスの分解斜視図。 光学デバイスのＹ軸方向の断面図。 光学デバイスのＸ軸方向の断面図。 ガラス板収容部の突起部とガラス板との設置関係を示す断面図。

〔実施形態〕
本実施形態では、光学デバイス２、および光学デバイス２を備えた画像表示装置に関し、図面に基づいて説明する。

図１は、実施形態に係る画像表示装置の光学的な構成を示す模式図である。図２は、画像光Ｌをシフトさせた様子を示す模式図である。図３は、画像表示装置の電気的な構成を示すブロック図である。なお、本実施形態では、光学デバイス２を画像表示装置としてのプロジェクター１に適用している。

図１に示すように、画像表示装置としてのプロジェクター１は、ＬＣＤ方式のプロジェクターであり、光源１０２と、ミラー１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃと、ダイクロイックミラー１０６ａ，１０６ｂと、液晶表示素子１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂと、ダイクロイックプリズム１１０と、光路偏向素子としての光学デバイス２と、投写光学装置１１２等を含んで構成されている。

プロジェクター１の光学的な動作に関して簡略化して説明する。
光源１０２は、例えば、ハロゲンランプ、水銀ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を用いることができる。また、光源１０２は、白色光を射出するものが用いられる。光源１０２から射出された光は、ダイクロイックミラー１０６ａによって赤色光（Ｒ）とその他の光とに分離される。赤色光は、ミラー１０４ａで反射された後、液晶表示素子１０８Ｒに入射し、その他の光は、ダイクロイックミラー１０６ｂによって、緑色光（Ｇ）と青色光（Ｂ）とに分離される。そして、緑色光は、液晶表示素子１０８Ｇに入射し、青色光は、ミラー１０４ｂ，１０４ｃで反射された後、液晶表示素子１０８Ｂに入射する。

液晶表示素子１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂは、それぞれ光変調装置として用いられる。液晶表示素子１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂは、それぞれＲ，Ｇ，Ｂの原色に対応する透過型の光変調装置であり、例えば、縦１０８０行、横１９２０列のマトリクス状に配列した画素を備えている。各画素では、入射光に対する透過光の光量が調整され、各液晶表示素子１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂにおいて全画素の光量分布が協調制御される。このような液晶表示素子１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂによってそれぞれ空間的に変調された光は、ダイクロイックプリズム１１０で合成され、ダイクロイックプリズム１１０からフルカラーの画像光Ｌが射出される。射出された画像光Ｌは、投写光学装置１１２によって拡大されてスクリーン８等に投写される。

プロジェクター１は、ダイクロイックプリズム１１０と投写光学装置１１２との間に光学デバイス２を備えている。プロジェクター１は、この光学デバイス２によって画像光Ｌの光軸をシフトさせることにより、投写させる画素の位置をずらすことで、液晶表示素子１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂの有する解像度よりも高い解像度（液晶表示素子１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂがフルハイビジョンであれば４Ｋ）の画像をスクリーン８に投写することができる。

画像光Ｌの光軸をシフトさせる原理に関して簡単に説明する。
光学デバイス２は、画像光Ｌを透過させるガラス板２１（図４参照）を備えており、このガラス板２１の姿勢を揺動により変化させることで、屈折を利用して画像光Ｌの光軸をシフトさせることができる。

図２に示すように、プロジェクター１は、光学デバイス２による光軸のシフトを利用して、画像光Ｌの光軸を一方側にシフトさせた場合の画像表示位置Ｐ１と、画像光Ｌの光軸を他方側にシフトさせた場合の画像表示位置Ｐ２とが、スクリーン８上で斜め方向（図２中の矢印方向）に、かつ半画素分（すなわち、画素Ｐｘの半分）ずれるように制御する。そして、プロジェクター１が画像表示位置Ｐ１，Ｐ２に交互に画像を表示することにより、見かけ上で（疑似的に）画素数を増加させることで、スクリーン８に投写される画像の高解像度化が図られる。なお、画像表示位置Ｐ１，Ｐ２のずれ量は、半画素分に限定されず、例えば、画素Ｐｘの１／４であってもよいし、３／４であってもよい。

本実施形態のプロジェクター１は、光学デバイス２や液晶表示素子１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂに加え、図３に示すように、制御回路１２０と画像信号処理回路１２２とを含んで構成されている。制御回路１２０は、液晶表示素子１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂに対するデータ信号の書き込み動作、光学デバイス２における光路偏向動作、画像信号処理回路１２２におけるデータ信号の発生動作等を制御する。一方、画像信号処理回路１２２は、図示しない外部装置から供給される画像信号ＶｉｄをＲ，Ｇ，Ｂの３原色ごとに分離すると共に、それぞれの液晶表示素子１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂの動作に適したデータ信号Ｒｖ，Ｇｖ，Ｂｖに変換する。変換されたデータ信号Ｒｖ，Ｇｖ，Ｂｖは、それぞれ液晶表示素子１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂに供給され、それに基づいて液晶表示素子１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂが動作を行う。

図４は、プロジェクター１が備える光学デバイス２の上面側を示す斜視図である。図５は、プロジェクター１が備える光学デバイス２の下面側を示す斜視図である。なお、図４以降の図面では、説明の便宜上、ＸＹＺ直交座標系を用いる。また、以降では、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」とも言い、＋Ｚ軸側を「上側」、−Ｚ軸側を「下側」とも言う。なお、Ｘ軸は図４において支持部２３の横方向となり、Ｙ軸はＸ軸に直交して支持部２３の縦方向となり、Ｚ軸はＸ軸、Ｙ軸に直交して支持部２３の厚さ方向となる。また、以降では、Ｚ軸方向から光学デバイス２を目視する場合を、「平面視」として使用する。

光学デバイス２の構成および動作に関して詳細に説明する。
光学デバイス２は、図４、図５に示すように、光透過性を有して入射する画像光Ｌを偏向させて射出する光学部としてのガラス板２１と、ガラス板２１を支持（収容）して揺動させる可動部２２と、可動部２２を揺動軸Ｊまわりに揺動可能に支持する一対の軸部２４（２４ａ，２４ｂ）と、軸部２４を支持し、可動部２２の周囲に枠状に形成される支持部２３とを備えて構成されている。なお、支持部２３と可動部２２とは、軸部２４により連結され一体に構成されている。なお、ガラス板２１、可動部２２、軸部２４、支持部２３により、光学デバイス２の構造部２０を構成している。また、可動部２２、軸部２４、支持部２３は、合成樹脂材料で構成されている。

また、光学デバイス２は、支持部２３に対して可動部２２を駆動（揺動）させるために、可動部２２に設置される永久磁石２６と、永久磁石２６に作用させる磁界を発生させる一対のコイル２７（２７ａ，２７ｂ）と、それぞれのコイル２７を支持（保持）して支持部２３に設置するコイル支持部２８（２８ａ，２８ｂ）とを備えて構成されている。なお、永久磁石２６、コイル２７、コイル支持部２８により、光学デバイス２の駆動部２５を構成している。

光学デバイス２は、例えば、＋Ｚ軸側がダイクロイックプリズム１１０側、−Ｚ軸側が投写光学装置１１２側を向くようにプロジェクター１内に配置されている。ただし、光学デバイス２の向きは、反対向きに配置されていてもよい。

図６は、光学デバイス２の支持部２３の上面図である。図７は、光学デバイス２の支持部２３の下面図である。図８は、光学デバイス２の分解斜視図である。図９は、光学デバイス２のＹ軸方向の断面図である。図１０は、光学デバイス２のＸ軸方向の断面図である。図１１は、ガラス板収容部２２１の突起部２２６とガラス板２１との設置関係を示す断面図である。なお、図９は、詳細には、図６、図７が光学デバイス２を示すものとしてのＡ-Ａ´断面図であり、図１０は、同じくＢ-Ｂ´断面図である。図６から図１１を参照して、光学デバイス２の構成に関して詳述する。

本実施形態の可動部２２は、ガラス板２１を収容する部分である。可動部２２は、矩形の板状に形成され、貫通する状態で矩形のガラス板収容部２２１が形成されている。ガラス板収容部２２１は、４つの内周面２２５の＋Ｚ軸側（上側）の端部から内部に向かって突出するガラス板保持部２２２が形成されている。なお、４つの内周面２２５に対して、図７、図８に示すように、＋Ｙ軸方向から反時計回りに、内周面２２５ａ，２２５ｂ，２２５ｃ，２２５ｄとする。

本実施形態のガラス板収容部２２１は、図７、図８に示すように、交差する２つの内周面２２５ａ，２２５ｂから突出して設置される突起部２２６を備えている。突起部２２６は、断面が略半円形状でＺ軸方向に延びて形成されている。そして、一方の内周面２２５ａには、２つの突起部２２６ａ，２２６ｂを備えている。また、他方の内周面２２５ｂには、２つの突起部２２６ｃ，２２６ｄを備えている。また、突起部２２６は、揺動軸Ｊから外れた部位に設置されている。

ガラス板２１は矩形状に形成され、ガラス板２１の一方の主面２１ａは、光が入射する入射面を構成し、他方の主面２１ｂは、光が射出される射出面を構成している。なお、ガラス板２１の４つの側面２１１に対して、図８に示すように、＋Ｙ軸方向から反時計回りに、側面２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄとする。

可動部２２（ガラス板収容部２２１）へのガラス板２１の組立ては、図８に示すように、ガラス板収容部２２１に、−Ｚ軸側（下側）から矩形のガラス板２１を挿入し、ガラス板保持部２２２にガラス板２１の一方の主面２１ａを受けて保持させる。このように、ガラス板保持部２２２は、ガラス板２１の厚さ方向（Ｚ軸方向）でガラス板２１の主面２１ａの外周部を保持する保持部として機能する。これにより、ガラス板２１のＺ方向の位置決めが行える。

次に、ガラス板２１の平面方向の位置決めを行う。具体的には、ガラス板保持部２２２に当接したガラス板２１に対し、ガラス板２１の側面２１１を内周面２２５に設置する突起部２２６に当接させる。詳細には、ガラス板２１の側面２１１ａを内周面２２５ａに設置した２つの突起部２２６ａ，２２６ｂに当接させる。また、ガラス板２１の側面２１１ｂを内周面２２５ｂに設置した２つの突起部２２６ｃ，２２６ｄに当接させる。これによりガラス板のＹ軸方向とＸ軸方向との位置決めが行われる。

図１１は、突起部２２６ｃ，２２６ｄとガラス板２１の側面２１１ｂとの当接状態を示している。図１１に示すように、突起部２２６ｃ，２２６ｄに側面２１１ｂが当接することにより、内周面２２５ｂとガラス板２１の側面２１１ｂとには、隙間Ｇが確保される。この関係は、突起部２２６ａ，２２６ｂとガラス板２１の側面２１１ａとの当接においても同様となる。なお、内周面２２５ａ，２２５ｂにそれぞれ相対する内周面２２５ｃ，２２５ｄには突起部２２６は設置されていないが、上述した当接状態において、内周面２２５ｃとガラス板２１の側面２１１ｃ、及び、内周面２２５ｄとガラス板２１の側面２１１ｄにはそれぞれ均一な隙間が確保される構成となる。

なお、ガラス板保持部２２２には、本実施形態では、初期的に紫外線硬化型の接着剤（図示省略）が塗布されており、ガラス板２１をガラス板収容部２２１に上述した手順で収容した後、紫外線を照射して硬化させる。これにより、ガラス板２１の主面２１ａの外周部がガラス板保持部２２２に固定される。なお、本実施形態では、突起部２２６と側面２１１との当接部位は接着されない。

以上の構成により、ガラス板収容部２２１の内周面２２５とガラス板２１の側面２１１とが密着した状態で設置されることを回避することができる。これにより、ガラス板２１を収容した可動部２２が軸部２４を基準に揺動した場合、ガラス板収容部２２１の内周面２２５とガラス板２１の側面２１１とが擦れることを抑制することができる。

なお、ガラス板収容部２２１の内周面２２５とガラス板２１の側面２１１とが擦れる部位は、突起部２２６ａ，２２６ｂと側面２１１ａ、及び突起部２２６ｃ，２２６ｄと側面２１１ｂの当接する部位である。しかし、突起部２２６と側面２１１との当接部位は、ほぼ線接触となっている。これにより、突起部２２６と側面２１１との擦れる割合を極力低減させることができる。また、突起部２２６は、揺動軸Ｊから外れた部位に設置されているため、後述するが、可動部２２が合成樹脂材料で構成されてガラス板２１よりヤング率が小さい場合であっても、突起部２２６が例えば揺動軸Ｊ上の部位に設置される場合に比べて、可動部２２の揺動によるネジレに対する変位を小さくさせることができる。

ガラス板２１の大きさは、ダイクロイックプリズム１１０から射出される画像光Ｌを遮光することなく透過させることができるように適宜設定される。また、ガラス板２１は、実質的に無色透明であることが好ましい。また、ガラス板２１の画像光Ｌの入射面（主面２１ａ）および射出面（主面２１ｂ）には反射防止膜が形成されていてもよい。

ガラス板２１の構成材料は、特に限定されないが、例えば、白板ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスのような各種ガラス材料を用いることができる。また、本実施形態では、光学部としてガラス板２１を用いているが、光学部は、光透過性を有し、画像光Ｌを屈折させることができる材料で構成されていれば特に限定されず、ガラスの他にも、例えば、水晶、サファイアのような各種結晶材料、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂のような各種樹脂材料等で構成されたものであってもよい。ただし、光学部としては、本実施形態のようにガラス板２１を用いることが好ましく、これにより、光学部の剛性を特に大きくすることができるので、光学部において偏向される画像光Ｌの偏向ムラを特に抑制することができる。

本実施形態の可動部２２は、ガラス板収容部２２１の外側で、＋Ｙ軸側の端部に磁石収容部２２３が形成されている。磁石収容部２２３は、Ｘ軸方向に沿って伸びた矩形状で貫通する状態に形成される。磁石収容部２２３には、短辺側となる対向するそれぞれの内面には、＋Ｚ軸側（上側）の端部から内部に向かって突出する磁石受部２２４が形成されている。

可動部２２（磁石収容部２２３）への永久磁石２６の組立ては、図８、図９、図１０に示すように、磁石収容部２２３に、−Ｚ軸側（下側）から矩形の永久磁石２６を挿入し、磁石受部２２４に永久磁石２６の一方の面２６ａを受けさせる。これにより、永久磁石２６のＺ軸方向の位置決めが行える。そして、磁石収容部２２３の直交するいずれかの２つの内面に永久磁石２６の外面をそれぞれ突き当てることで、永久磁石２６のＸ軸、Ｙ軸方向の位置決めを行う。その後、永久磁石２６は、図示しない接着剤等によって、磁石収容部２２３の内面および磁石受部２２４に接着されて固定される。

可動部２２の周囲には、可動部２２を取り囲むように枠状の支持部２３が形成されている。そして、可動部２２と支持部２３とが、一対の軸部２４（２４ａ、２４ｂ）によって連結されている。軸部２４は、平面視で、矩形状の可動部２２（ガラス板収容部２２１）の概略、対角線上のコーナー部に位置している。そして、ガラス板２１の中心点と軸部２４の中心とを結ぶ角度（例えば約４５°）で傾斜する揺動軸Ｊが形成されている。可動部２２は、この揺動軸Ｊまわりに揺動し、この揺動に伴ってガラス板２１の姿勢が変化する。特に、光学デバイス２は、平面視で、軸部２４（２４ａ、２４ｂ）がガラス板２１の中心点に対して点対称に配置されるため、可動部２２の揺動バランスが良好となる。なお、揺動軸ＪのＸ軸（Ｙ軸）に対する傾斜角は、４５°に限定されない。

また、構造部２０（可動部２２、支持部２３、および軸部２４ａ、２４ｂ）は、ガラス板２１の構成材料よりもヤング率が小さい材料で構成されている。これらの構成材料としては、合成樹脂材料を含むことが好ましく、合成樹脂材料を主成分とすることがより好ましい。これにより、可動部２２の揺動に伴って発生する応力がガラス板２１自体の不要な振動に繋がるのを効果的に抑えることができる。

本実施形態では、構造部２０の構成材料としてポリカーボネートを含む合成樹脂材料で構成されている。なお、合成樹脂としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコーン、ポリアセタール、ポリアミド、ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂等が挙げられ、これらのうちの少なくとも１種を含むものを用いてもよい。

次に、可動部２２を揺動させる駆動部２５に関して説明する。
駆動部２５は、図８に示すように、磁石収容部２２３に固定される永久磁石２６と、永久磁石２６に対応して配置されて永久磁石２６に作用させる磁界を発生させる一対のコイル２７（２７ａ、２７ｂ）とで構成される。駆動部２５は、電磁アクチュエーターである。一対のコイル２７ａ、２７ｂは、それぞれリング状に形成されて永久磁石２６を挟んで配置される。具体的には、コイル２７ａは、永久磁石２６の＋Ｚ軸側で永久磁石２６と対向して配置される。また、コイル２７ｂは、永久磁石２６の−Ｚ軸側で永久磁石２６と対向して配置される。言い換えると、コイル２７ａ，２７ｂは、平面視で、永久磁石２６と重なるように配置されている。このように、駆動部２５として電磁アクチュエーターを用いることで、簡単な構成で可動部２２を揺動させるのに十分な力を発生させることができ、可動部２２をスムーズに揺動させることができる。なお、本実施形態では、コイル２７ａ，２７ｂは、空芯コイルとして使用する。

永久磁石２６は、Ｘ軸方向に沿って延びる矩形状（概略、断面矩形の棒状）に形成され、Ｚ軸方向（ガラス板２１の厚み方向）に磁化されている。なお、永久磁石２６は、ガラス板２１に近づけて設置されるため、永久磁石２６を揺動軸Ｊに近づけて配置することができ、可動部２２の慣性モーメントを低減することができる。そのため、可動部２２をよりスムーズに揺動させることができる。

永久磁石２６としては、特に限定されず、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石等を用いることができる。

コイル２７ａ、２７ｂは、それぞれ、永久磁石２６に対応してＸ軸方向に延在して設けられる。また、コイル２７ａ、２７ｂは、それぞれ、永久磁石２６と所定の距離だけ離間して配置される。永久磁石２６を挟んで一対のコイル２７を設置することにより、永久磁石２６の両側から永久磁石２６に作用する磁界を発生させることができるため、可動部２２をよりスムーズに揺動させることができる。

ここで、コイル２７を支持部２３に設置する方法に関して図８を参照して説明する。
コイル２７は、コイル２７を支持するコイル支持部２８に支持され、コイル支持部２８を支持部２３にネジ固定することにより設置される。

コイル支持部２８は、コイル２７ａを支持するコイル支持部２８ａと、コイル２７ｂを支持するコイル支持部２８ｂとで構成される。どちらのコイル支持部２８も形状は略同一であり、支持部２３に固定する場合の固定位置の関係で若干の形状の違いがある。なお、コイル支持部２８の構成材料は、支持部２３と比較して熱伝導率が大きく、かつ非磁性の材料が好ましく、例えば、アルミニウム、銅、銀、非磁性のステンレス鋼等が挙げられる。

コイル支持部２８ａは、コイル２７ａの延在方向に延び、断面がクランク状に曲折して形成されている。コイル支持部２８ａの一方の面にコイル２７ａが設置されて接着剤等で固定される。また他方の面には、ネジ固定するためのネジを挿通する２つの挿通孔２８１が設置されている。

コイル２７ａを支持部２３に設置する場合には、コイル２７ａを固定したコイル支持部２８ａを、支持部２３に固定する。具体的には、コイル２７ａが永久磁石２６側を向くように、コイル支持部２８ａの向きを合せて、他方の面を、支持部２３の載置面２３１（図６参照）に載置する。次に、ネジＳＣ１をそれぞれの挿通孔２８１に挿通し、載置面２３１に形成される雌ネジ加工されていないネジ孔２３１ａ（図６参照）にねじ込むことで固定する。

コイル支持部２８ｂも、コイル支持部２８ａと略同様に構成され、コイル２７ｂを同様に接着剤で固定する。そして、コイル２７ｂの向きを合せて、他方の面を、支持部２３に形成される載置面２３２（図７、図８参照）に載置する。次に、ネジＳＣ１をコイル支持部２８ｂの３つの挿通孔（図示省略）に挿通し、載置面２３２に形成される雌ネジ加工されていないネジ孔２３２ａ（図７、図８参照）にねじ込むことで固定する。
以上の組立てにより、光学デバイス２が完成する。

なお、支持部２３には、光学デバイス２を投写光学装置１１２の取り付け部（図示省略）にネジ固定するための挿通孔２３３ａが複数（本実施形態では１０個）形成されている。本実施形態の光学デバイス２は、投写光学装置１１２に固定される。固定にはこの挿通孔２３３ａが用いられる。具体的には、ネジ（図示省略）を支持部２３の面部２３ａ側から挿通孔２３３ａに挿通し、面部２３ｂ側を投写光学装置１１２の取付け部に当接させる。その後、取付け部に形成されるネジ孔（図示省略）にネジを螺合させて固定する。

本実施形態では、光学デバイス２（可動部２２）の揺動（振動系）は、固有の共振周波数を有しており、共振周波数およびこの高調波を利用して駆動波形（本実施形態では略矩形に近い台形となる波形の繰り返し）を構成している。これにより、駆動部２５が間欠的に駆動された場合に、駆動部２５、および駆動部２５に連動する可動部２２は、応答性良く動作することが可能となり、揺動の応答性を向上させている。

ここで、ガラス板２１の画像光Ｌの入射面と、投写光学装置１１２の光軸に垂直な面とのなす角度のことを、ガラス板２１の傾き角度（単に角度）と称する場合。駆動部２５が間欠的に駆動された場合、ガラス板２１は、傾き角度（角度θ１）で一定時間保持され、一定時間内で角度θ１から角度θ２に変化し、角度θ２で一定時間保持され、一定時間内で角度θ２から角度θ１に変化し、…という動作を繰り返すことになる。なお、本実施形態では、角度θ１は０°としている。

可動部２２（ガラス板２１）の揺動により、ガラス板２１は、入射した画像光Ｌを屈折させて透過させる。従って、設定された傾き角度（本実施形態では角度θ１，θ２）となるように、ガラス板２１の姿勢を変化させることで、画像光Ｌの偏向方向や偏向量を制御することができる。

以上により、光学デバイス２として構成された場合、光学デバイス２は、ガラス板収容部２２１の内周面２２５とガラス板２１の側面２１１とが擦れることを抑制するため、ガラス板２１を含めた可動部２２の共振周波数の変動を抑制し、振動特性を維持する。

上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態の光学デバイス２は、ガラス板収容部２２１の交差する２つの内周面２２５から突出する突起部２２６に、ガラス板２１の側面２１１を当接させて設置することで、ガラス板収容部２２１の内周面２２５とガラス板２１の側面２１１とが密着した状態で設置されることを回避することができる。これにより、ガラス板２１を収容した可動部２２が軸部２４を基準に揺動した場合、ガラス板収容部２２１の内周面２２５とガラス板２１の側面２１１とが擦れることを抑制できるため、ガラス板２１を含めた可動部２２の共振周波数の変動を抑制し、応答性能を含む振動特性を維持することができる。

本実施形態の光学デバイス２において、突起部２２６は、内周面２２５ａに２つの突起部２２６ａ，２２６ｂが設置され、内周面２２５ｂに２つの突起部２２６ｃ，２２６ｄが設置されている。これにより、ガラス板収容部２２１の内周面２２５とガラス板２１の側面２１１とが密着した状態で設置されることを回避することができる。また、ガラス板２１をガラス板収容部２２１に設置する際、Ｙ軸方向の突起部２２６ａ，２２６ｂと、Ｘ軸方向の突起部２２６ｃ，２２６ｄとにガラス板２１の側面２１１ａ，２１１ｂをそれぞれ当接させることにより、平面方向での位置が決まり、回転を防止することができる。従って、安定した揺動を行わせることができ、振動特性への影響を抑制することができる。

本実施形態の光学デバイス２において、突起部２２６は、揺動軸Ｊから外れた部位に設置されているため、揺動軸Ｊ上の部位に突起部２２６を設置する場合に比べて、擦れる割合を低減させることができ、振動特性への影響を抑制することができる。

本実施形態の光学デバイス２は、可動部２２に設けられた永久磁石２６と、永久磁石２６に作用させる磁界を発生させる一対のコイル２７と、コイル２７を支持するコイル支持部２８と、を備え、コイル支持部２８は、永久磁石２６に対してコイル２７を対向配置させて支持すると共に、支持部２３に固定される。これにより、可動部２２をスムーズに揺動させることができる。

本実施形態の光学デバイス２は、ガラス板２１で、画像光Ｌを透過し、軸部２４により揺動する。これにより、ガラス板２１の揺動による画像光Ｌの屈折（偏向）を利用して、画像光Ｌの光軸をずらすことができる。

本実施形態のプロジェクター１は、安定した振動特性を有する光学デバイス２を備えることにより、優れた表示特性を有することができる。

本実施形態のプロジェクター１は、光学デバイス２で、入射した画像光Ｌの光路を偏向させることにより、画像光Ｌの照射によって表示される画素の位置をずらすように構成されることで、疑似的に解像度を高めることができる。

なお、上述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更や改良等を加えて実施することが可能である。変形例を以下に述べる。

前記実施形態の光学デバイス２は、ガラス板収容部２２１の交差する２つの内周面２２５ａ，２２５ｂに、突起部２２６がそれぞれ設置されている。しかし、これに限られず、ガラス板収容部２２１の交差する２つの内周面２２５として、内周面２２５ａと内周面２２５ｄ、内周面２２５ｂと内周面２２５ｃ、及び内周面２２５ｃと内周面２２５ｄ、のいずれかに突起部２２６がそれぞれ設置されていてもよい。

前記実施形態の光学デバイス２は、内周面２２５ａに２つの突起部２２６ａ，２２６ｂが設置され、内周面２２５ｂに２つの突起部２２６ｃ，２２６ｄが設置されている。しかし、これに限られず、内周面２２５ａに１つの突起部２２６、内周面２２５ｂに１つの突起部２２６を設置することでもよい。この場合、ガラス板２１の側面２１１ａ，２２１ｂをこの１つの突起部２２６にそれぞれ当接させることにより、側面２１１が内周面２２５に密着して設置されることを回避することができる。これは、他の内周面２２５に突起部２２６を設置する場合にも同様となる。

前記実施形態の光学デバイス２は、内周面２２５ａに２つの突起部２２６ａ，２２６ｂが設置され、内周面２２５ｂに２つの突起部２２６ｃ，２２６ｄが設置されている。しかし、これに限られず、内周面２２５ａに２つの突起部２２６を設置し、内周面２２５ｂに１つの突起部２２６を設置することでもよい。なお、この逆でもよい。この場合、内周面２２５ａの２つの突起部２２６と、内周面２２５ｂの１つの突起部２２６とに、対応する側面２１１ａ，２１１ｂを当接させて設置することで、ガラス板収容部２２１の内周面２２５と、ガラス板２１の側面２１１とが密着した状態で設置されることを回避することができる。また、ガラス板２１をガラス板収容部２２１に設置する際、ガラス板２１の平面方向での回転を防止することができることで、安定した揺動を行わせることができ、振動特性への影響を抑制することができる。これは、他の内周面２２５に突起部２２６を設置する場合にも同様となる。

前記実施形態の光学デバイス２は、ガラス板２１の一方の主面２１ａが、光が入射する入射面を構成し、他方の主面２１ｂが、光が射出される射出面を構成している。しかし、入射面が主面２１ｂであり、射出面が主面２１ａであってもよい。

前記実施形態では、画像表示装置の例としてプロジェクター１を取り上げて説明しているが、プロジェクター１以外に、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）や、ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）等の画像表示装置であってもよい。ＨＭＤは、使用者に装着して使用され、景色と画像光を重畳して視認できるようにした装置である。ＨＵＤは、例えば、自動車に搭載され、フロントガラス等を介して、時速、時間、走行距離等の各種情報（映像）を運転者に投影する装置である。また、この他に、プリンター、スキャナー等にも適用可能である。

前記実施形態では、光学部（ガラス板２１）が光透過性を有し、画素シフトデバイスとして用いられる光学デバイス２について説明したが、光学デバイスの用途としては、これに限定されない。例えば、光学部の光入射部が光反射性を有しており、光入射部で反射した光を可動部の揺動によって走査する光スキャナーとして用いてもよい。

前記実施形態では、駆動部２５が１つ設置されている。しかし、これに限られず、例えば、可動部２２の−Ｙ軸側の端部にガラス板２１の中心に対して本実施形態の駆動部２５と点対称となるように更に１つ設置してもよい。

１…画像表示装置としてのプロジェクター、２…光学デバイス、２１…光学部としてのガラス板、２１ａ…光入射面としての主面、２２…可動部、２３…支持部、２３ｂ…片面側としての面部、２４…軸部、２６…永久磁石、２７…コイル、２８…コイル支持部、２１１…側面、２２１…収容部としてのガラス板収容部、２２２…保持部としてのガラス板保持部、２２５…内周面、２２６…突起部、Ｊ…揺動軸、Ｌ…光としての画像光。

Claims (8)

1. 光が入射する光入射面を有する光学部と、
   前記光学部を収容する収容部を有して揺動する可動部と、
   前記可動部を揺動軸まわりに揺動可能に支持する軸部と、
   前記軸部を支持する支持部と、を備え、
   前記収容部は、
   前記光学部の厚さ方向で前記光学部の主面の外周部を保持する保持部と、
   前記収容部の交差する２つの内周面から突出して設置され、前記光学部の側面と当接する突起部と、を有していることを特徴とする光学デバイス。
2. 請求項１に記載の光学デバイスであって、
   前記突起部は、少なくとも、前記内周面のいずれか一方に１つ、いずれか他方に１つ、設置されていることを特徴とする光学デバイス。
3. 請求項１に記載の光学デバイスであって、
   前記突起部は、前記内周面のいずれか一方に２つ、いずれか他方に１つ、設置されていることを特徴とする光学デバイス。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光学デバイスであって、
   前記突起部は、前記揺動軸から外れた部位に設置されていることを特徴とする光学デバイス。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光学デバイスであって、
   前記可動部に設けられた永久磁石と、
   前記永久磁石に作用させる磁界を発生させるコイルと、
   前記コイルを支持するコイル支持部と、を備え、
   前記コイル支持部は、前記永久磁石に対して前記コイルを対向配置させて支持すると共に、前記支持部に固定されることを特徴とする光学デバイス。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の光学デバイスであって、
   前記光学部は、前記光を透過することを特徴とする光学デバイス。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の光学デバイスを備えることを特徴とする画像表示装置。
8. 請求項７に記載の画像表示装置であって、
   前記光学デバイスで入射した光の光路を偏向させることにより、前記光の照射によって表示される画素の位置をずらすように構成されることを特徴とする画像表示装置。

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