CN105572859A - 光学器件、光学器件的制造方法以及图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了抑制玻璃等光学部从保持部件脱落且信赖性高的光学器件、能够高效制造这种光学器件的制造方法、以及具有上述光学器件并且能够显示高画质的图像显示装置。光路偏向元件(光学器件)的特征在于具有:光学部(202),具有光入射的光入射面;可动部(204),含有配置光学部(202)的配置面(2046a),且具有凹状的配置部(207);轴部(206),支撑可动部(204)能摇动;固定部(208),连接轴部(206)。在从光入射面的法线方向的俯视时,在光学部(202)和轴部(206)之间具有未设置配置面(2046a)的部分(缺口部2047)。

Description

光学器件、光学器件的制造方法以及图像显示装置
技术领域
本发明涉及光学器件、光学器件的制造方法以及图像显示装置。
背景技术
作为在具有二维排列的像素的图像形成元件中,通过对每个像素控制光的波长、强度而生成图像,并利用透镜等光学***将其放大进行显示的投射型图像显示装置,已知有投影仪、头戴式显示器。作为图像形成元件,使用液晶元件、有机EL元件,对于这些元件,年年都寻求提高分辨率。
现在,在图像显示装置的市场中,具有称为全高清的分辨率的商品正在普及,但是,预测今后会转变到具有称为例如4K、8K(超高清)的更高分辨率的商品。
作为实现这种高分辨率显示的方法之一,具有使用像素偏移装置(像素转移器)的方法,该像素偏移装置使图像形成元件所生成的图像的投射位置位移(shift)。作为像素偏移装置,已知有利用光学要素所产生的折射(光调制)而使光路位移的装置。
例如,在专利文献1中,公开一种光路控制装置,其包括:作为光路变更板的玻璃,使图像光透过,根据入射角度来变更光路;保持玻璃的平面状的保持部件;设置于保持部件的开口;沿着开口安装的线圈;对线圈进行通电的驱动电路;永磁铁以及磁轭,产生用于在线圈中作用洛伦兹力的磁场;板簧,将保持部件固定于支撑台。在这种光路控制装置中,通过改变在线圈中流动的电流的方向,能够改变保持部件及玻璃相对于投射在玻璃上的光的角度。这样,通过改变玻璃的角度,能够改变透过玻璃的光的光路。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1:日本特开2011-158589号公报
另一方面,在专利文献1中,关于怎样保持玻璃并没有详细的记载。
玻璃和保持部件被认为使用粘结剂进行固定。但是,通过该粘结的方法,在玻璃和保持部件之间难以填充粘结剂,存在玻璃和保持部件之间不会形成足够厚度的粘结剂层的可能性。在该情况下,如果在像素偏移装置中产生温度变化,则粘结剂损坏,引起玻璃脱落的不良情况。
发明内容
本发明的目的在于提供抑制玻璃等光学部从保持部件脱落且信赖性高的光学器件、能够高效制造这种光学器件的光学器件的制造方法、以及具有上述光学器件且能够显示高画质的图像显示装置。
这种目的通过下述适用例而达成。
本发明的光学器件,其特征在于具备:光学部,具有光入射的光入射面;可动部,含有配置有所述光学部的配置面,且具有凹状的配置部;以及轴部,支撑所述可动部能摇动;在从所述光入射面的法线方向俯视时,在所述光学部和所述轴部之间具有未设置所述配置面的部分。
由此,可以得到抑制玻璃等光学部从保持部件脱落并且信赖性高的光学器件。
在本发明的光学器件中,优选在所述光学部和所述轴部之间设置有粘结剂。
由此,能够更加可靠地支撑光学部。
在本发明的光学器件中,优选具有设置于所述可动部的永磁铁;以及产生作用于所述永磁铁的磁场的线圈。
由此,在永磁铁和线圈之间产生磁性相互作用,能够对永磁铁产生驱动力。
在本发明的光学器件中,优选还具有连接所述轴部的固定部。
由此,能够更加可靠地支撑轴部。
在本发明的光学器件中,优选所述可动部、所述轴部以及所述固定部的弹性模量分别比所述光学部的弹性模量小。
由此,轴部被赋予可捻性(能够扭转的性质)的同时,固定部被赋予可挠性(能够弯曲的性质)。并且,光学部被赋予抑制其变形的同时,确实将驱动部产生的驱动力传递至可动部全体的功能。因此,可动部进行摇动时的位移量稳定,能够使透过光学部的光向目标方向偏向,且能够仅偏向目标量。
在本发明的光学器件中,优选所述可动部、所述轴部以及所述固定部分别由树脂材料构成。
由此,轴部被赋予可捻性(能够扭转的性质)的同时,固定部被赋予可挠性(能够弯曲的性质)。并且,光学部被赋予抑制其变形的同时,确实将驱动部产生的驱动力传递至可动部全体的功能。因此,可动部进行摇动时的位移量稳定,能够使透过光学部的光向目标方向偏向,且能够仅偏向目标量。并且,由于树脂材料的弹性比较大,因此,能够使伴随摇动而产生的不必要的振动衰减。由此,能够防止被光学部偏向的光向不期望的方向偏向。
本发明的光学器件的特征在于,具备:光学部,具有光入射的光入射面;可动部,含有配置有所述光学部的配置面,且具有凹状的配置部;以及轴部,以摇动轴为中心支撑所述可动部能摇动,在从所述光入射面的法线方向俯视时,所述配置面与所述可动部的摇动轴不重叠。
由此,可以得到抑制玻璃等光学部从保持部件脱落并且信赖性高的光学器件。
在本发明的光学器件中,优选所述光学部透过光。
由此,通过使光学部的姿势变化,以使入射光学部的光的入射角度成为目标角度,从而能够控制透过光的偏向方向、偏向量。
在本发明的光学器件中,优选所述光学部反射光。
由此,通过使光学部的姿势变化,以使入射光学部的光的入射角度成为目标角度,能够控制反射光的偏向方向、偏向量。
在本发明的光学器件的制造方法的特征在于,所述光学器件具备:光学部,具有光入射的光入射面;可动部,具有配置有所述光学部的凹状的配置部;以及轴部,支撑所述可动部能摇动,所述光学器件的制造方法具有:第一工序,所述配置部具有第一部分和第二部分,所述第一部分设置有配置所述光学部的配置面,所述第二部分未设置所述配置面,对所述配置部的侧面中所述第二部分的至少一部分供应粘结剂;第二工序,将所述光学部配置于所述配置部;第三工序,向所述第一工序中供应了所述粘结剂的所述配置部的侧面按压所述光学部;以及第四工序,向在所述第三工序中通过按压所述光学部而增加的所述配置部的侧面和所述光学部之间的间隙供应粘结剂。
由此,能够在抑制气泡向粘结剂卷入的同时,减小光学部和可动部的间隔距离,因此,能够高效率地制造抑制玻璃等光学部从保持部件脱落且信赖性高的光学器件。
在本发明的光学器件的制造方法中,优选具有第五工序,设置在所述第二工序之前,对所述光学部的侧面供应粘结剂。
由此,能够更加扩大粘接面积,更加可靠地将光学部固定。
在本发明的光学器件的制造方法中,优选还具有第六工序,使在所述第一工序以及所述第四工序中供应的所述粘结剂硬化;以及第七工序,设置在所述第六工序之后,对所述第二部分中的、所述配置部的侧面和所述光学部之间的间隙供应粘结剂。
由此,即使在粘结剂通过硬化处理而收缩的情况下,也能够利用粘结剂将由于该收缩而产生的空间填补。结果,能够抑制在粘结剂中残存气泡、间隙,能够制造信赖性更高的光学器件。
本发明的图像显示装置的特征在于具备本发明的光学器件。
由此,能得到能够显示高画质的图像显示装置。
在本发明的图像显示装置中,优选通过改变所述光学器件中从所述光学器件出射的光的光路,使通过所述光的照射而显示的像素的位置偏移。
由此,例如能够不增加入射光学部的光所形成的图像的像素数量,实现所投射的图像的高分辨率化。
在本发明的图像显示装置中,优选的是,所述光学器件扫描所述光并形成图像。
由此,能够实现所投射的图像的高分辨率化。
附图说明
图1是示出适用本发明的图像显示装置的第一实施方式的投影仪的光学构成的视图。
图2是示出图1中示出的投影仪的电性构成的框图。
图3是示出图1中示出的光路偏向元件(本发明的光学器件的第一实施方式)的构成的立体图。
图4是放大示出图3中示出的光路偏向元件中的功能部以及驱动部周边的立体图。
图5是图4中示出的功能部的俯视图。
图6是图4中示出的功能部的部分放大立体图。
图7是仅图示图5中示出的功能部中的光学部的立体图。
图8是从背面侧图示图5中示出的功能部中除去光学部的部分的俯视图。
图9是图8中示出的功能部的立体图。
图10是沿着图5的摇动轴A切断功能部时的切断面。
图11是从表面侧观看图4中示出的功能部时的部分放大立体图。
图12是模拟图4中示出的功能部以摇动轴A为中心进行摇动时的位移的样子的视图。
图13是模拟图4中示出的功能部以摇动轴A为中心进行摇动时的位移的样子的视图。
图14的(a)、(b)中示出的驱动部是第一实施方式涉及的驱动部,图14的(c)~(h)中示出的驱动部是分别采用电磁致动方式的驱动部的其他构成例。
图15是用于说明图3中示出的光路偏向元件使光偏向的原理的视图。
图16是用于说明图3中示出的光路偏向元件使光偏向的原理的视图。
图17的(a)~(c)是用于说明图5中示出的光路偏向元件的制造方法的视图。
图18是用于说明图5中示出的光路偏向元件的制造方法的视图。
图19是用于说明适用本发明的光学器件的第二实施方式的光路偏向元件使光偏向的原理的视图。
图20是示出适用本发明的图像显示装置的第三实施方式的投影仪的光学构成的视图。
图21是示出适用本发明的图像显示装置的第四实施方式的头戴式显示器的立体图。
符号说明
1投影仪2光路偏向元件
8屏幕9投影仪
81光82光
83光84图像
85图像90影像输出部
91光源装置92交叉二向色棱镜
93光扫描仪94光扫描仪
95固定反射镜102光源
104a反射镜104b反射镜
104c反射镜106a二向色镜
106b二向色镜108B液晶显示元件
108G液晶显示元件108R液晶显示元件
110二向色棱镜112投射透镜***
114中继透镜120控制电路
122图像信号处理电路200功能部
202光学部202a侧面
204可动部204X可动部
204Y可动部205空隙部
206轴部207配置部
208固定部208X固定部
208Xa第一部分208Xb第二部分
208Y固定部208a表面
208b表面208c表面
208d轴部连接部208e自由端部
208f侧面208g台阶
210粘结剂220框体
221底部222脚部
224框体安装部225框体部
226延伸部230驱动部
232磁铁234线圈
236线圈安装部300头戴式显示器
310眼镜320显示部
841像素851像素
911红色光源装置912青色光源装置
913绿色光源装置2042可动部框体
2042a侧面2044可动部贯通孔
2046突出部2046a配置面
2047缺口部2061侧面
2062背面2341卷线
2342芯体A摇动轴
B箭头C箭头
D箭头G1涂布区域
G2涂布区域G3涂布区域
Rv数据信号Gv数据信号
Bv数据信号Vid图像信号。
具体实施方式
以下,基于附图中示出的优选实施方式,对本发明的光学器件、光学器件的制造方法以及图像显示装置进行详细的说明。
<<第一实施方式>>
(投影仪)
对适用本发明的光学器件的第一实施方式的光路偏向元件、以及适用本发明的图像显示装置的第一实施方式的投影仪进行说明。
图1是示出适用本发明的图像显示装置的第一实施方式的投影仪的光学构成的视图,图2是示出图1中示出的投影仪的电性构成的框图,图3是示出图1中示出的光路偏向元件(本发明的光学器件的第一实施方式)的构成的立体图,图4是放大示出图3中示出的光路偏向元件中的功能部以及驱动部周边的立体图,图5是图4中示出的功能部的俯视图。并且,在以下的说明中,为了便于说明,将图5中图示的面、即载置驱动部的面称为“背面”,将其反对侧的面称为“表面”。并且,在图5中,省略驱动部的一部分的图示。
图1中示出的投影仪1是将液晶显示元件所显示的图像进行放大投射的投射方式的投影仪。
如图1所示,本实施方式涉及的投影仪1具有:光源102;三个反射镜104a、104b、104c;两个二向色镜106a、106b;三个液晶显示元件108R、108G、108B;二向色棱镜110;光路偏向元件2;投射透镜***112;中继透镜114。以下,对各部的构成进行详述。
对投影仪1的光学结构进行说明。
作为光源102,例如列举出卤素灯、水银灯、发光二极管(LED)。并且,作为该光源102,使用射出白色光的光源。
三个反射镜104a、104b、104c具有分别通过反射而将投影仪1内的光路进行变换的功能。
另一方面,两个二向色镜106a、106b具有分别将从光源102射出的白色光分离成R(红)、G(绿)、B(青)三原色且分别将分离的光导向相互不同的液晶显示元件108R、108G、108B的功能。
例如,二向色镜106a具有使白色光中R波段的光透过并将G、B波段的光反射的功能。与此相对,二向色镜106b具有使二向色镜106a所反射的G、B波段的光中B波段的光透过并将G波段的光反射的功能。
并且,通过二向色镜106a、106b进行的反射,B波段的光的光路长度比其他光的光路长度长。因此,通过在B波段的光路的途中设置中继透镜114,以修正光路长度的偏移。
液晶显示元件108R、108G、108B分别用作空间光调制器。这些液晶显示元件108R、108G、108B为分别与R、G、B的原色相对应的透过型的空间光调制器,具有排列成例如纵1080行、横1920列的矩阵状的像素。在各像素中,调整透过光相对于入射光的光量,在各液晶显示元件108R、108G、108B中协调控制全像素的光量分布。
并且,在液晶显示元件108R、108G、108B,对应于各像素设置有扫描线以及数据线(未图示)。此外,对应于扫描线和数据线所交叉的位置,在像素电极和与其对向配置的共电极之间配置有液晶(未图示)。
除此以外,在各液晶显示元件108R、108G、108B,设置有未图示的偏光板。如果数据线的电压通过扫描线的选择而施加于像素电极,则液晶分子进行取向,使透过光偏光。通过适当设定这种利用液晶分子进行的偏光和偏光板的配置,能够对每个像素调整透过光的光量。
分别被液晶显示元件108R、108G、108B在空间上调制的光从三个方向入射二向色棱镜110。入射的光中R、B波段的光进行90°弯曲而射出。另一方面,G波段的光直线传播地射出。结果,从二向色棱镜110射出的光包含有将R、G、B各原色所构成的图像合成后的全色图像,并入射光路偏向元件2。
光路偏向元件2在后面详述,其具有光学部件,可以适当选择是否使入射该光学部件的光偏向(位移)。
这种透过光路偏向元件2的光入射投射透镜***112。
投射透镜***112是组合了多个透镜的复合透镜***。在该投射透镜***112中合成的图像被放大,并投射于屏幕8。
接着,对投影仪1的电性结构进行说明。
本实施方式涉及的投影仪1除了具有上述光路偏向元件2、各液晶显示元件108R、108G、108B以外,还具有控制电路120和图像信号处理电路122。
控制电路120控制数据信号对液晶显示元件108R、108G、108B的写入动作、光路偏向元件2中的光路偏向动作、图像信号处理电路122中的数据信号的产生动作。
图像信号处理电路122具有如下的功能:将从未图示的外部装置供应的图像信号Vid分离成每个R(红)、G(绿)、B(青)三原色,同时变换为适合各个液晶显示元件108R、108G、108B的动作的数据信号Rv、Gv、Bv。变换后的数据信号Rv、Gv、Bv分别被供应至液晶显示元件108R、108G、108B,液晶显示元件108R、108G、108B基于其进行动作。
(光路偏向元件的构造)
如图3~5所示,光路偏向元件2具有:使光偏向的光学部202;支撑光学部202的缘部的框状的可动部204;能够摇动地支撑可动部204的轴部206;以及连接轴部206的固定部208。
其中,光学部202被构成为通过将轴部206作为摇动轴进行摇动而其姿势进行变化。在光学部202的姿势进行变化的同时,能够使透过光学部202的光的射出方向变化(使光路的位置变化)。由此,能够使由二向色棱镜110合成的图像向任意方向偏向(偏移)。
并且,在以下的说明中,将上述的光学部202、可动部204、轴部206以及固定部208合称为功能部200。
并且,光路偏向元件2还具有:框体220,在保持光路偏向元件2全体的同时,用于将光路偏向元件2固定于投影仪1的内部;以及框体安装部224(支撑部),介于框体220和光路偏向元件2之间,将他们相互固定。
并且,如图3、4所示,光路偏向元件2具有以使光学部202摇动的方式驱动的驱动部230。通过该驱动部230所产生的驱动力,光学部202进行摇动。
以下,对光路偏向元件2的各部分的构成进行详述。
((功能部))
对功能部200的各部进行说明。
本实施方式涉及的光学部202由具有透光性的板状体构成,板状体的板面(相互对向的主面)发挥光入射面的功能。入射光学部202的光入射面的光根据其入射角度直线传播地透过光学部202、或者折射透过光学部202(空间调制)。因此,通过使光学部202的姿势变化以成为目标入射角度,从而能够控制透过光的偏向方向、偏向量。
并且,在本实施方式中,光学部202的表面成为光入射面,背面成为光出射面,但是光的入射方向并没有特别限定。
作为这种光学部202的构成材料,例如只要是由具有透光性的材料构成并没有特别的限定,可列举出如水晶、蓝宝石这样的各种结晶材料、如硼硅酸盐玻璃(冕玻璃、超白玻璃、Tempax(注册商标))、铅玻璃(燧石玻璃)、石英玻璃这样的各种玻璃材料、如聚碳酸酯类树脂、丙烯酸类树脂这样的各种树脂材料。在这些材料中,优选使用无机类材料。如果使用无机材料,则光学部202的弹性模量变大,换而言之,刚性变大,能够控制在光学部202中偏向的图像的偏向不均。
并且,如图5所示,本实施方式涉及的光学部202在俯视时为矩形状(长方形)。适当设定光学部202的俯视的大小,能够使从二向色棱镜110出射的光线透过。并且,在图5以及其他附图中,上下方向为Y轴方向,左右方向为X轴方向。并且,表示X轴的箭头的前端侧为+(正)侧,基端侧为-(负)侧。
以包围该光学部202的缘部的方式设置框状的可动部204。可动部202优选由弹性模量比光学部202的构成材料小的材料构成。通过由这样的材料构成,能够将伴随摇动而产生的应力导致光学部202自身不必要的振动抑制在最小限度。即,通过弹性模量小的可动部204包围光学部202的缘部,当改变光学部202的姿势时,能够将光学部202上产生的应力抑制的较小,并且能够将伴随应力分布而在光学部202自身上产生的不必要的振动抑制的较小。结果,能够防止被光学部202偏向的图像向不期望的方向偏向。
可动部204具有分别沿着X轴方向延伸的两个可动部204X、分别沿着Y轴方向延伸的两个可动部204Y。因此,俯视为矩形状的光学部202中的与X轴平行的缘部被可动部204X支撑,与Y轴平行的缘部被可动部204Y支撑。
并且,在俯视时,在各可动部204Y的外侧、即各可动部204Y相对于光学部202的相反侧,经由空隙部205分别设置有固定部208。固定部208形成以经由空隙部205包围可动部204的方式构成的框状。由此,能够更加可靠地支撑轴部206。
该固定部208具有分别沿着X轴方向延伸的两个固定部208X、分别沿着Y轴方向延伸的两个固定部208Y。
各固定部208X和各固定部208Y分别在端部相互连接。即,在各固定部208的一端连接有一个固定部208Y的端部,另一端在连接有另一个固定部208Y的端部。由此,各固定部208X以及各固定部208Y连结成框状。
并且,两个可动部204X中相对于光学部202位于+Y侧的可动部204X,其+X侧的端部和与其邻接的固定部208Y经由轴部206连接。轴部206以跨过空隙部205的方式配置,可动部204通过轴部206被支撑于固定部208Y。
另一方面,两个可动部204X中相对于光学部202位于-Y侧的可动部204X,其-X侧的端部和与其邻接的固定部208Y经由轴部206连接。该轴部206也以跨过空隙部205的方式配置,可动部204通过轴部206被支撑于固定部208Y。
如上所述,可动部204和固定部208之间经由两个轴部206连结。
并且,两个轴部206配置在当两个轴部206扭转而使可动部204摇动时的摇动轴A上。即,摇动轴A被设定成相对于俯视为矩形状的光学部202的外缘(相对于X轴和Y轴双方)倾斜。通过以该摇动轴A使可动部204摇动,使光学部202的姿势变化,能够控制透过光学部202的光的偏向方向、偏向量。
这里,图6是图4中示出的功能部的部分放大立体图。并且,在图6中,省略了驱动部的一部分的图示。
如图6所示,这些轴部206为以跨过空隙部205的方式设置的部位,其中空隙部205将可动部204X和固定部208Y之间隔开。轴部206中的面向空隙部205的侧面2061如图6所示由曲面构成。由此,当以摇动轴A使可动部204摇动时,能够防止轴部206内应力局部集中。结果,能够防止轴部206的特性劣化。
并且,可动部204、轴部206以及固定部208分别可以通过将分体部件粘接而构成,但是优选的是一体构成。由此,能够提高可动部204和轴部206的连接部、固定部208和轴部206的连接部的耐冲击性、长期耐久性。
并且,优选的是,轴部206以及固定部208与可动部204同样,也分别由弹性模量分别比光学部202的构成材料小的材料(以下,简称为“低弹性模量材料”)构成,具体来说,优选的是由树脂材料构成。由此,在轴部206被赋予可捻性(能够扭转的性质)的同时,固定部208被赋予可挠性(能够弯曲的性质)。结果,能够以摇动轴A为中心使光学部202以及可动部204以足够的摇动角摇动。
另一方面,光学部202被赋予抑制其变形的同时可靠地将驱动部230所产生的驱动力传递至可动部204全体的功能。因此,光学部202以及可动部204进行摇动时的位移量稳定,能够使透过光学部202的光向目标方向偏向,并且能够偏向目标量。
并且,低弹性模量材料特别优选为树脂材料。由于树脂材料的弹性比较大,因此,能够使伴随摇动而在光学部202上产生的不必要的振动衰减。即,通过由树脂材料构成可动部204,能够将伴随摇动而产生的应力分布所导致的光学部202的不必要的振动抑制得较小。结果,能够防止被光学部202偏向的光向不期望的方向偏向。
作为这种树脂,例如列举出聚乙烯、聚丙烯、硅酮、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、多芳基化合物、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、氟树脂等,使用含有其中至少一种的树脂。
并且,只要是弹性模量比光学部202的构成材料小的材料即可,但是优选的是,低弹性模量材料的拉伸弹性模量(杨氏模量)设定在规定的范围内。
当低弹性模量材料的拉伸弹性模量为1时,光学部202的构成材料的拉伸弹性模量优选为7以上,进一步优选为10以上40以下,更优选为26以上31以下。通过以拉伸弹性模量的比在上述范围内的方式适当选择低弹性模量材料和光学部202的构成材料,从而能够兼顾光学部202的摇动容易性和摇动时的位移量的稳定性。即,如果光学部202的构成材料的拉伸弹性模量相对于低弹性模量材料的拉伸弹性模量的比低于上述下限值,则根据摇动条件,光学部202的刚性不足,因此,驱动部230产生的驱动力易于衰减、或低弹性模量材料的拉伸弹性模量相对变大,存在轴部206难以扭转而摇动时的位移量变小的可能性。另一方面,如果光学部202的构成材料的拉伸弹性模量相对于低弹性模量材料的拉伸弹性模量的比高于上述上限值,则根据摇动条件,低弹性模量材料的拉伸弹性模量相对变小,存在轴部206的耐久性降低的可能性。
并且,低弹性模量材料的拉伸弹性模量例如优选为0.1GPa以上10GPa以下程度,更优选为0.5GPa以上7GPa以下程度。通过将低弹性模量材料的拉伸弹性模量设定在上述范围内,能够实现可捻性卓越的轴部206,同时能够实现在抑制重力影响的同时具有能够保持光学部202的姿势的一定刚性的可动部204。并且,当将该材料适用于固定部208时,能够赋予足够的可挠性,因此至少在厚度方向(光学部202的光入射面的法线方向)上能够充分地进行弯曲,由此能够实现可以使应力集中缓和的固定部208。
并且,光学部202的构成材料的拉伸弹性模量例如优选为20GPa以上1000GPa以下程度,更优选为30GPa以上200GPa以下程度。通过将光学部202的构成材料的拉伸弹性模量设定在上述范围内,能够在抑制光学部202的变形的同时可靠地将驱动部230所产生的驱动力传递至可动部204全体。因此,光学部202摇动时的位移量稳定,能够使透过光学部202的光向目标方向偏向,并且能够仅偏向目标量。
构成通过光学部202接受偏向的图像的像素组通常为平行于X轴排列的像素的列能够沿着Y轴排列的像素的集合体。即,该像素组在XY平面上配置成行列状。该像素数量并没有特别限定,例如X轴方向为1920列,Y轴方向为1080列。
这样,像素配置成行列状的图像(像素组)当透过光学部202时受到偏向,但是如上所述,如果光学部202的摇动轴A相对于X轴和Y轴双方斜着倾斜,则图像的偏向方向相对于X轴和Y轴双方也沿着倾斜方向。由此,例如在投射于屏幕8的图像为矩形状的情况下,能够将其图像相对于纵和横双方斜着偏移。结果,能够实质上分别增加图像的纵和横的分辨率,因此,能够在例如不增加液晶显示元件108R、108G、108B的像素数量的情况下实现所投射的图像的高分辨率化。
并且,两个轴部206优选配置在相对于光学部202的俯视时的中心满足点对称关系的位置。由此,摇动平衡良好,能够使光学部202稳定地摇动,因此,图像的偏向举动也稳定。结果,能够稳定地投射分辨率高的图像。
并且,本实施方式涉及的可动部204以包围光学部202的缘部全体的方式构成,但是不一定必须包围全体,例如也可以缺少一部分。
这里,图7是仅图示图5中示出的功能部200中的光学部202的立体图,图8是从背面侧图示图5中示出的功能部200中除去光学部200的部分的俯视图,图9是图8中示出的功能部200的立体图,图10是沿着图5的摇动轴A切断功能部200时的切断面。并且,在图9中,省略了驱动部230的图示。并且,在以下的说明中,将图10的上下方向(即,光学部202的光入射面的法线方向)的长度称为“厚度”。
如前所述,图8、9中示出的可动部204以包围光学部202的缘部的方式形成框状。可动部204具有形成框状的可动部框体2042;位于可动部框体2042的内侧且在厚度方向上贯通可动部框体2042的可动部贯通孔2044;以及从可动部框体2042向可动部贯通孔2044侧突出的突出部2046。
如图8所示,可动部框体2042具有面向可动部贯通孔2044的侧面2042a。该侧面2042a为在可动部贯通孔2044内将可动部框体2042的表面和背面相连的侧面、或在可动部贯通孔2044内将可动部框体2042的背面和突出部2046相连的侧面。
并且,可动部贯通孔2044以能够将图7中示出的光学部202***的大小形成。并且,光学部202以其光入射面的法线和可动部贯通孔2044的轴线平行的方式被***配置。
另一方面,突出部2046为将可动部框体2042的侧面2042a的一部分向可动部贯通孔2044侧伸出(突出)而形成的构造体。即,突出部2046沿着侧面2042a设置,被设置成在俯视时(从光学部202的光入射面的法线方向的俯视)减小可动部贯通孔2044的面积。这样,通过减小可动部贯通孔2044的俯视时的面积,从而在可动部贯通孔2044中形成能够配置光学部202的凹状的配置部207。如果将光学部202配置于该配置部207,则光学部202的表面抵接于突出部2046的背面,由此,该凹状的配置部207能够支撑光学部202的表面。即,突出部2046的背面成为配置光学部202的配置面2046a。这样,光学部202被可动部204支撑。因此,配置面2046a相当于凹状的配置部207的底面,可动部框体2042的侧面2042a相当于凹状的配置部207的内侧面。
可动部框体2042和光学部202之间例如通过粘结剂、粘合剂、焊锡、钎料各种连接手段(以下,简称为“粘结剂等”)机械地连接。这些粘结剂等在未硬化的状态下供应到可动部框体2042和光学部202之间,经过硬化反应、固化反应,得到连接需要的粘接力。
但是,本实施方式涉及的突出部2046没有沿着侧面2042a的全体设置,如图9、10所示,一部分具有缺口部2047。因此,在突出部2046中,通过其背面和光学部202的表面进行抵接来支撑光学部202,而在缺口部2047不支撑光学部202。
这里,该缺口部2047在俯视时设定在可动部框体2042的侧面2042a中与摇动轴A重叠的位置。换而言之,缺口部2047在俯视时设定在光学部202和轴部206之间。因此,光学部202所配置的配置面2046a被构成为没有设置在光学部202和轴部206之间。
这样,当将粘结剂等供应至光学部202的侧面202a(参照图7)和可动部框体2042的侧面2042a(参照图9)的间隙时,能够经由缺口部2047有效地将间隙的空气排出。即,当将粘结剂等供应至光学部202和可动部框体2042的间隙时,能够在缺口部2047确保为了压出间隙的空气所必要的路径。因此,在粘结剂等的内部难以残留气泡,能够充分地确保粘结剂等的厚度。由此,确保了粘结剂等相对于温度变化的足够的允许性。结果,例如在光路偏向元件2中产生温度变化的情况下,能够抑制粘结剂等损坏,光学部202从可动部框体2042脱落的不良情况的发生。
这种光路偏向元件2在产生温度变化的情况下,可动部204的摇动特性卓越。因此,这种光路偏向元件2能够得到目标的偏向方向、偏向量,能够实现所投射的图像的高分辨率化。
并且,本实施方式涉及的功能部200具有夹着光学部202配置的两个轴部206,因此与此相应,也可以设置两个缺口部2047。
并且,缺口部2047只要设定在光学部202和轴部206之间即可,其长度、即缺口部2047沿着可动部框体2042的侧面2042a的长度根据轴部206的宽度(与摇动轴A正交方向的长度)适当设定。
例如,当轴部206的宽度为1时,缺口部2047的长度优选为2倍以上3倍以下程度。通过将缺口部2047的长度设定在上述范围内,能够充分地确保为了将以摇动轴A为中心进行摇动的光学部202稳定地支撑所必要的粘接力。即,相对于轴部206的宽度,能够充分地确保抑制在粘结剂的内部产生气泡的长度,因此,不管共振频率如何,都能够稳定地支撑光学部202。结果,能够抑制光学部202倾斜和脱落。
并且,如上所述,配置面2046a为沿着可动部框体2042的侧面2042a设置的带状的面。该配置面2046a的宽度W(与长度方向正交的长度)没有特别的限定,当光学部202的最大长度为1时,优选为0.005以上0.2以下程度,更优选为0.02以上0.1以下程度。通过将配置面2046a的宽度W设定在上述范围内,能够充分确保光能够透过光学部202的面积(有效面积),同时能够稳定地支撑光学部202。
图10图示了在光学部202的侧面202a(参照图7)和可动部框体2042的侧面2042a(参照图9)之间、以及配置面2046a和光学部202之间分别填充粘结剂210的样子。
设置在侧面202a(参照图7)和侧面2042a(参照图9)之间的粘结剂210的表面侧以及背面侧分别如图10所示向空间开放,因此,假设即使在填充未硬化的粘结剂210的作业时卷入空气的情况下,该空气易于释放到空间中。因此,硬化后难以产生气泡残留,能够抑制硬化后的粘结剂210的粘接力降低。
并且,作为粘结剂,例如列举出环氧类粘结剂、丙烯酸类粘结剂、硅酮类粘结剂、紫外线硬化型粘结剂(UV粘结剂)。并且,在粘结剂中也可以根据需要添加填料。
并且,图示的配置面2046a在两个缺口部2047以外的部分连续设置,也可以在途中断开。
并且,配置面2046a不一定必须为平坦面,例如也可以进行粗面化处理。此外,配置面2046a为相对于光学部202的表面平行的面,但是也可以为倾斜的面(非平行的面)。
并且,在配置面2046a和光学部202之间也可以省略粘结剂210。
这里,图11是从表面侧观看图4中示出的功能部时的部分放大立体图。并且,在以下说明中,将图11中与X轴和Y轴双方正交的方向的长度称为“厚度”。
基于图11,对从图4中图示的背面的相反侧即表面侧观看图4中示出的功能部200的情况进行说明。如图11所示,固定部208Y中支撑轴部206的部分的表面208a在功能部200中最突出于表面侧。另一方面,在本实施方式中,功能部200的背面为平坦面。因此,固定部208Y中与该表面208a对应的部分厚度最大。因此,由于固定部208Y的对应于表面208a的厚度较大,因此易于作为轴部206相对于可动部204的摇动运动的固定端发挥功能,能够较高设定摇动的共振频率。如果共振频率较高,则作为光路偏向元件2的响应速度变高,能够实现高画质化。
并且,固定部208Y的表面中与上述表面208a的固定部208X侧邻接的表面208b,在从表面208a到固定部208X之间,以随着离开表面208a而接近背面侧的方式倾斜,由此,固定部208Y的厚度逐渐变小(参照图11)。
此外,固定部208X具有第一部分208Xa、位于第一部分208Xa的外侧即与第一部分208Xa相比远离摇动轴A侧的第二部分208Xb。上述倾斜的表面208b与第一部分208Xa连接。
另一方面,固定部208Y的表面中与图11中示出的固定部208X的相反侧邻接(相对于图11的表面208a与+Y侧邻接)的表面208c,与表面208c相比位于背面侧,由此,固定部208Y的厚度变小。并且,在表面208a和表面208c之间设置有台阶。
这样构成的结果是,固定部208Y的厚度随着从支撑轴部206的部分的表面208a沿着Y轴方向(沿着固定部208Y的延伸方向)离开连续或者阶段性地变小。
可动部204由于自身进行摇动,因此其厚度比固定部208Y小。由此,实现质量的降低,即使是更小的驱动力也容易使可动部204摇动。
并且,轴部206的厚度也比固定部208Y小。由此,轴部206更易于扭转,即使是更小的驱动力也能够确保足够的摇动位移量。
另一方面,固定部208Y被构成为其横截面(由与延伸方向正交的面切断的切断面)形成在厚度方向上细长的形状。即,固定部208Y的横截面形状形成在厚度方向上具有长轴的细长形状。固定部208Y中表面侧的端部如图10所示与轴部206连接。将该部分称为“轴部连接部208d”。
与此相对,如图10所示,固定部208Y中的背面侧的端部与轴部206不连接,成为自由端。将该部分称为“自由端部208e”。
这里,如果通过驱动部230对固定部208Y赋予驱动力,则轴部206以扭转的方式进行摇动,随着轴部206的扭转角度(摇动角)变大,驱动力也波及固定部208Y。如前所述,固定部208Y的厚度被设定成比轴部206的厚度大,并且固定部208Y的厚度方向的一部分成为自由端部208e,因此,波及固定部208Y的驱动力使固定部208Y在其厚度方向(图10的上下方向)、X轴方向(图8的左右方向)上位移。结果,与固定部208Y不进行位移的情况相比,即与对固定部208Y不赋予可挠性的情况相比,固定部208Y内局部应力集中得以缓和,能够抑制功能部200的特性伴随应力集中而劣化。并且,本实施方式涉及的固定部208Y不仅在厚度方向上进行位移,即使自由端部208e在图8的左右方向上进行位移也能够寄予应力集中的缓和。
此外,通过将轴部206、固定部208Y中的应力集中缓和,能够实现冲击施加于功能部200时的耐久性、即耐冲击性的提高。这是因为实现了轴部206、固定部208Y中产生的应力降低,结果,由于冲击而重新产生的应力的允许范围扩大。结果,能够得到信赖性高的投影仪1。
此外,通过将轴部206、固定部208Y中的应力集中缓和,从而即使在功能部200的温度上升时,也能够抑制功能部200的驱动特性降低。这也是由于通过实现轴部206、固定部208Y中产生的应力降低,从而伴随温度上升产生的热应力的允许范围扩大而产生的效果。
并且,通过固定部208Y中支撑轴部206的部分的厚度比与其邻接的部分的厚度大,能够更大地确保自由端部208e位移时的位移量。即,固定部208Y不仅具有支撑轴部106的功能,还兼具作为使可动部204摇动的“梁”的功能。因此,能够使自由端部208e更大地位移,由此能够更加增大固定部208Y中产生的应力的缓和幅度。
并且,通过使固定部208Y与轴部206的扭转连动,且如上所述主动地位移,能够补充轴部206的摇动角。即,即使轴部206自身的摇动角变大,通过固定部208Y变形,由此对应能够增大功能部200全体中的摇动角。
这里,图12以及图13分别是模拟图4中示出的功能部以摇动轴A为中心进行摇动时的位移的样子的视图。并且,在图12以及图13中,强调摇动中的位移量进行图示。并且,图12以及图13的图示时的视点位置相互不同。
如图12以及图13所示,光学部202以及可动部204在维持其形状的同时以通过轴部206的摇动轴A为中心进行摇动。此时,如图12中箭头B所示,固定部208Y的自由端部208e以向图12的左方弯曲的方式位移。箭头C示出的部位也同样,固定部208Y的自由端部208e以向图12的左方弯曲的方式位移。
并且,如箭头D所示,图13示出固定部208Y的自由端部208e也在厚度方向上(图13中示出的箭头D的部位的上方)进行位移的样子。这样,通过自由端部208e变形,能够补充轴部206的摇动角。结果,如前所述,即使轴部206短而难以确保足够的摇动角的情况下,也能够以功能200全体确保足够的摇动角。
换而言之,假设在固定部208Y如上所述不能进行位移的情况下(固定部208Y没有全体固定的情况等),需要仅以轴部206来维持必要的位移量。在该情况下,由于轴部206内产生的应力过大,因此,轴部206的长度必须足够大。但是,如果轴部206变长,会导致功能部200大型化,进而导致投影仪1大型化。
对此,如果固定部208Y能够如上所述进行位移,即使在轴部206短的情况下,也能够确保足够的摇动角。由此,在抑制应力增加的同时,实现轴部206的缩短化,进而实现功能部200以及投影仪1的小型化。
并且,如图10所示,固定部208Y中面向光学部202侧的侧面208f相对于固定部208Y的表面以及背面倾斜。即,固定部208Y的侧面208f形成从自由端部208e侧朝向轴部连接部208d侧以X轴方向的长度逐渐变大的方式进行倾斜的倾斜面。通过这样构成,应力难以集中在固定部208Y和轴部206的连接部,能够抑制固定部208Y和轴部206的特性劣化。
并且,固定部208Y的侧面208f也可以不必相对于固定部208Y的表面以及背面倾斜(也可以相对于固定部208Y的表面以及背面垂直)。
并且,轴部206的X轴方向上的长度L1根据功能部200的大小适当设定,并没有特别限定,优选为0.2mm以上5mm以下程度,更优选为0.5mm以上3mm以下程度。
另一方面,轴部206的厚度t1也根据功能部200的大小适当设定,优选为0.5mm以上7mm以下程度,更优选为1mm以上5mm以下程度。
此外,轴部206的长度L1和厚度t1的比L1/t1优选为0.2以上3以下程度,进一步优选为0.3以上1以下程度,更优选为0.4以上0.8以下程度。由此,在抑制轴部206的机械特性劣化的同时,得到可捻性卓越的轴部206。
并且,虽然固定部208Y的侧面208f可以与轴部206的背面2062连接,但是如图6、10所示,优选的是在固定部208Y的侧面208f和轴部206的背面2062之间设置有沿着固定部208Y设置的台阶(step)208g。通过设置这样的台阶208g,应力由于固定部208Y和轴部206的连接而难以集中。并且,台阶208g为与固定部208Y的背面平行的面,并且与轴部206的背面2062为同一面。
台阶208g的X轴方向上的长度L2根据功能部200的大小适当设定,并没有特别限定,优选为0.3mm以上2mm以下程度,更优选为0.1mm以上1mm以下程度。通过将长度L2设定在上述范围内,能够更加缓和对于固定部208Y和轴部206的连接部的应力集中。
并且,台阶208g的长度L2和轴部206的长度L1的比L2/L1优选为0.05以上0.8以下程度,更优选为0.1以上0.5以下程度。
并且,固定部208Y的背面的X轴方向上的长度L3根据功能部200的大小适当设定,并没有特别限定,优选为0.3mm以上5mm以下程度,更优选为0.5mm以上2mm以下程度。
另一方面,固定部208Y的最大厚度t2也根据功能部200的大小适当设定,优选为2mm以上10mm以下程度,更优选为3mm以上7mm以下程度。
此外,固定部208Y的长度L3和最大厚度t2的比L3/t2优选为0.05以上0.8以下程度,更优选为0.1以上0.5以下程度。由此,对固定部208Y的自由端部208e赋予足够的位移量。结果,特别能够缓和固定部208Y内局部应力的集中,同时,更加容易增大轴部206的摇动角。
并且,如果图5中示出的功能部200的Y轴方向的全长为L4,虽然全长L4没有特别限定,但是,作为一例,优选为20mm以上150mm以下程度,更优选为40mm以上90mm以下程度。
并且,图5中示出的长度L5以及长度L6分别没有特别限定,但是,优选为10mm以上80mm以下程度,更优选为20mm以上65mm以下程度。
并且,图5中示出的长度L7以及长度L8分别没有特别限定,但是,优选为5mm以上70mm以下程度,更优选为10mm以上60mm以下程度。并且,长度L7和长度L8的比L7/L8例如根据液晶显示元件108R、108G、108B的纵横比适当设定。
并且,图5中示出的长度L9没有特别限定,但是,优选为3mm以上40mm以下程度,更优选为5mm以上30mm以下程度。
并且,图5中示出的长度L10没有特别限定,但是,优选为10mm以上80mm以下程度,更优选为20mm以上60mm以下程度。
并且,图11中示出的固定部208Y的表面208a和与其邻接的表面208c的高度差(段差)的高度t3没有特别限定,但是,优选为0.1mm以上2mm以下程度,更优选为0.2mm以上1mm以下程度。
((框体))
框体200具有呈平板状的底部221、从底部221的缘部立起的两个脚部222。
底部221俯视呈矩形形状,位于上述功能部200的表面侧。
脚部222为从底部221的四边中相对向的两边的缘部分别立起的凸条。功能部220以被两个角部222夹持的方式载置。
并且,虽未图示,但是在底部221形成有贯通孔,透过光学部202的光能够通过该贯通孔。由此,防止了通过光学部202偏向的光的传播被底部221妨碍。
并且,在底部221具有透光性的情况下,上述贯通孔不是必须的。
框体220的构成材料没有特别限定,例如列举出铝金属材料。
将该框体220和功能部200机械地连接的是框体安装部224。图3中示出的框体安装部224具有俯视呈框状的框体部225、框体部225的一部分向外侧(框体部225的外侧)延伸而形成的延伸部226。
框体部225被构成为其一部分与功能部200的固定部208X机械地连接。另一方面,延伸部226与上述框体220的脚部222机械地连接。也可以在框体部225和固定部208X之间或者延伸部226和脚部222之间设置有防振垫圈等防振部件(未图示),并将各自机械地连接。由此,能够使功能部200摇动时的振动难以传递至框体220。
这样,由于功能部200在固定部208X中固定于框体220,因此能够避免固定部208Y直接固定于框体220。由此,能够使固定部208Y如前所述以足够的位移量进行位移,不会伴有局部的应力集中,而以必要的摇动角使光学部202摇动。
并且,功能部220相对于框体220的固定方法并不限定于使用上述框体安装部224的方法,例如,也可以省略框体安装部224而将功能部220的固定部208X直接固定于框体220。在该情况下,也可以在固定部208X和框体220之间设置防振部件并机械地连接。
并且,功能部200和框体安装部224的连接方法、以及框体安装部224和框体220的连接方法分别没有特别限定,例如列举出使用螺钉这种连接工具的方法、使用粘结剂或粘接带的方法。
并且,本实施方式涉及的固定部208呈框状,但是并不限定于这种形状,只要是能够支撑轴部206的形状,任何形状都可以。
((驱动部))
接着,对驱动部230进行说明。
本实施方式涉及的驱动部230具有固定于两个可动部204X中的一方的背面的磁铁232、固定于固定部208X的环状的线圈234、介于线圈234和固定部208X之间将线圈234安装于固定部208X的线圈安装部236。
磁铁232例如由永磁铁构成。通过将磁铁232固定于可动部204X,能够产生磁场,通过与线圈234产生的磁场的磁性相互作用,能够使可动部204X产生驱动力。
作为永磁铁,列举出钕(FeNdB)磁铁、铁氧体磁铁、钐钴磁铁、镍钴磁铁、FeCo类磁铁。
线圈234呈环状,例如由层状卷线线圈、音圈构成。该线圈234可以是空心的,也可以含有任意芯体。
并且,线圈234的一侧的面固定于线圈安装部236。由此,在磁铁232和线圈234之间产生磁性相互作用,对磁铁232产生驱动力。并且,为了使具有磁铁232的可动部204通过该驱动力能够摇动,在磁铁232和线圈234之间设置有规定的间隙。
这种本实施方式涉及的驱动部230采用磁铁侧摇动的所谓动磁型的电磁致动方式,但是这样的驱动方式没有特别限定,也可以具有线圈侧摇动的所谓动圈型的驱动方式。
图14的(a)是示意性示出可动部204和固定于其的磁铁232,图14的(b)是示意性地示出图14的(a)中示出的磁铁232和对应于其设置的线圈234的侧视图。
如果对图14的(b)中示出的线圈234施加电压,则通过其施加方向和从磁铁232产生的磁场的方向,产生将磁场232向图14的(b)的上方或者下方进行驱动的力。例如,如图14的(b)所示,如果产生N极及S极,则能够驱动磁铁232以接近线圈234。
并且,图14的(a)、(b)中示出的驱动部230为本实施方式涉及的驱动部。并且,图14的(c)~(h)中示出的驱动部230为分别采用电磁致动方式的驱动部230的其他构成例。
图14的(a)、(b)中示出的驱动部230为磁铁232、线圈234相对于摇动轴A非对称配置且通过对可动部204附加力矩进行驱动的类型的驱动部(轴非对称/力矩型)。
另一方面,图14的(c)、(d)中示出的驱动部230从称为轴非对称/力矩型的观点来说,与图14的(a)、(b)中示出的驱动部230相同,但是,不同点为可动部204中的磁铁232的配置不同。即,在图14的(c)、(d)中示出的驱动部230中,在可动部204中离摇动轴A最远的位置配置磁铁232。由此,即使以较小的磁力也能够容易驱动可动部204。
并且,在图14的(e)、(f)中示出的驱动部230中,为了与可动部204的面方向平行地放出磁力线,使磁铁232的N极以及S极的位置与力矩型的驱动部230不同。此外,关于线圈234,为了其卷轴与可动部204的面方向平行,使线圈234的方向与力矩型的驱动部230不同。通过这样配置磁铁232以及线圈234,能够对磁铁232赋予驱动力(轴非对称/扭矩型)。并且,在线圈234优选具有卷线2341和芯体2342。
另一方面,图14的(g)、(h)中示出的驱动部230中,从称为扭矩型的观点来说,与图14的(e)、(f)中示出的驱动部230相同,但是不同点为可动部204中的磁铁232的配置不同。即,在图14的(g)、(h)中示出的驱动部230中,以在可动部204相对于摇动轴A满足线对称的关系的方式配置磁铁232。由此,具有易于提高驱动的频率的优点(轴对称/扭矩型)。
并且,驱动部230的驱动方式并不限定于上述方式,也可以是压电驱动方式或其他驱动方式。
并且,驱动部230被设置的位置和数量也不限定于图示的情况,例如,也可以使多个驱动部230对应于一个可动部204。
并且,驱动部230的大小没有特别限定,例如,在呈图5中示出的矩形状的磁铁232的情况下,短边的长度优选为1mm以上10mm以下程度,长边的长度优选为5mm以上30mm以下程度。
(光路偏向元件的动作)
接着,对光路偏向元件2的动作进行说明。并且,关于光路偏向元件2的动作,例如可以与日本特开2012-013766号公报等中说明的动作相同。
图15以及图16分别是用于说明图3中示出的光路偏向元件使光偏向的原理的视图。
当没有对线圈234施加电压时,在光路偏向元件2中,光学部202不摇动,因此如图15中虚线所示,入射光学部202的光81的入射角为直角,不进行折射而成为直线传播的光82射出。
另一方面,如果对线圈234施加规定的电压,则光学部202例如如图15中实线所示倾斜,入射该状态下的光学部202的光81在透过光学部202时折射,成为光83而射出。该光83在空间上与光82偏移,因此,由光83形成的图像在与光82形成的图像偏移的状态下投射于屏幕8。
图16示出将像素配置成纵4行、横4列的行列状的图像84以及图像85。图像84是由图15中示出的光82形成的像素841的集合体,另一方面,图像85是由图15中示出的光83形成的像素851的集合体。
图16是通过光学部202的摇动而将图像84向图像85偏移的例子。此时的偏移量为像素841的间距的一半。结果,投射于屏幕8的图像85的像素数量为图像84的像素数量的2倍,实现了图像的高分辨率化。
并且,如前所述,图像85相对于像素841的排列方向斜着偏移。因此,图像85的像素数量在纵向和横向上实质上成为2倍。
并且,光路偏向元件2产生的图像的偏移量并不限定于像素的间距的一半,例如也可以是四分之一或八分之一。
(光路偏向元件的制造方法)
接着,对适用本发明的光学器件的制造方法的实施方式的光路偏向元件2的制造方法进行说明。
图17、图18是用于说明图5中示出的光路偏向元件2的制造方法的视图。
本实施方式涉及的光路偏向元件2的制造方法具有:[1]对配置部207(可动部贯通孔2044)中缺口部2047的至少一部分的侧面供应粘结剂的工序(第一工序);[2]对光学部202的侧面202a涂布粘结剂的工序(第五工序);[3]在配置部207内配置光学部202的工序(第二工序);[4]将光学部202朝向供应有粘结剂的缺口部2047的侧面靠近(按压)的工序(第三工序);[5]对通过将光学部202靠近而增加的间隙供应粘结剂的工序(第四工序);[6]使在第一工序以及第四工序中供应的粘结剂硬化的工序(第六工序);[7]对缺口部2047(没有设置配置面2046a的第二部分)中配置部207的侧面和光学部202之间的间隙供应粘结剂的工序(第七工序)。
以下,对各工序进行详述。
[1]准备具有配置部207(可动部贯通孔2044)的可动部204(参照图17的(a)),该配置部207设置有突出部2046(设置有配置面2046a的第一部分)以及缺口部2047(没有设置配置面2046a的第二部分)。
并且,图17的(a)中示出的可动部204与轴部206以及固定部208一体形成。
接着,对配置部207的侧面(可动部框体2042的侧面2042a)中缺口部2047的至少一部分供应粘结剂(未图示)。并且,在图17的(a)中,对两个缺口部2047双方的侧面涂布粘结剂。图17的(a)图示出将涂布了粘结剂的两个区域作为涂布区域G1、G2。
并且,如实施方式所述,在本工序中可以对涂布区域G1、G2双方涂布粘结剂,也可以仅对涂布区域G1进行涂布。
[2]接着,在配置部207内配置光学部202之前,先对光学部202的侧面202a涂布粘结剂(第五工序)。在图18图示出将涂布了粘结剂的区域作为涂布区域G3。由此,能够更加可靠地固定光学部202。并且,所涂布的粘结剂在后述的工序[3]中例如将毛细管现象作为驱动力,扩展到配置面2046a和光学部202的间隙。由此,能够以更大的面积将配置面2046a和光学部202粘接。
并且,在图18中,对涂布区域G1、G3赋予点(dot)。
并且,在该工序中,也可以对配置面2046a涂布粘结剂。
另一方面,该第五工序可以根据需要来进行,也可以省略。
[3]接着,如图17的(b)所示,在配置部207内配置光学部202。由此,光学部202被配置面2046a支撑。
[4]接着,将光学部202朝向供应了粘结剂的缺口部2047的侧面靠近(按压)。在图17的(c)中,将光学部202朝向两个缺口部2047中与涂布区域G1对应的两个侧面靠近(参照白底箭头)。由此,涂布于涂布区域G1的粘结剂在靠近的光学部202的侧面和配置部207的侧面之间被压缩并扩展。结果,能够使粘结剂遍及到各个地方。并且,通过压缩,能够将卷入未硬化的粘结剂中的气泡排出。此时,由于缺口部2047的表面侧以及背面侧开放,因此能够有效地将气泡排出,能够抑制气泡的残留。
由于能够在光学部202和可动部204之间充分地填充粘结剂,因此能够确保粘接部的信赖性。即,气泡难以残留在粘结剂等的内部,能够充分地确保粘结剂等的厚度,因此,能够确保对于温度变化的足够的允许性。结果,能够制造即使在产生温度变化的情况下,也能够抑制粘结剂等损坏,光学部202从可动部框体2042脱落的不良情况的发生的功能部200。
并且,通过充分地填充粘结剂,能够利用光学部202和可动部204提高构造的一体性。因此,在光学部202和可动部204之间能够提高驱动的传递性。
并且,如果将光学部202朝向涂布区域G1靠近,则在涂布区域G1,光学部202和可动部204的侧面的间隙变窄,而在涂布区域G2,光学部202和可动部204的侧面的间隙变宽(增加)。
[5]接着,对涂布区域G2的间隙、即通过光学部202的靠近而增加的间隙供应粘结剂(参照图17的(c))。在供应至间隙的粘结剂通过所谓的毛细管现象被吸入间隙的同时,易于保留在间隙。因此,能够有效地供应粘结剂。并且,如果以该方法供应粘结剂,则具有气泡的卷入少的优点。由此,能够利用光学部202和可动部204进一步提高构造的一体性。因此,在光学部202和可动部204之间能够更加提高驱动的传递性。
之后,根据需要,将从间隙溢出的粘结剂擦除。粘结剂的擦除能够根据需要使用酒精等有机溶剂。
[6]之后,根据需要对粘结剂实施硬化处理(第六工序)。由此,能够将光学部202固定于配置部207。
硬化处理为根据粘结剂的组成而适当选择的处理,例如为加热处理。并且,也可以通过放置规定的时间来进行硬化处理。
[7]接着,对缺口部2047(没有设置配置面2046a的第二部分)中的配置部207的侧面和光学部202之间的间隙供应粘结剂(第七工序)。由此,例如即使在粘结剂通过前述的硬化处理而收缩的情况下,也能够利用粘结剂将由于该收缩而产生的空间填补。结果,能够抑制在粘结剂中残存气泡、间隙,能够制造信赖性更高的光路偏向元件2。
如上制造功能部200。
并且,之后,在将驱动部230安装于功能部200的同时经由框体安装部224将功能部200固定于框体220。由此,得到光路偏向元件2。
<<第二实施方式>>
接着,对适用本发明的光学器件的第二实施方式的光路偏向元件进行说明。
图19是用于说明适用本发明的光学器件的第二实施方式的光路偏向元件使光偏向的原理的视图。并且,在图19中,对与前述实施方式同样的构成赋予同一符号。
本实施方式涉及光路偏向元件2除了在光学部202中使光偏向的原理不同以外,与第一实施方式涉及的光路偏向元件2相同。
即,本实施方式涉及的光学部202具有反光性,该点与具有透光性的第一实施方式不同。
如果不对线圈234施加电压,则在光路偏向元件2中光学部202不摇动,因此,如图19中虚线所示,入射光学部202的光81作为虚线示出的光82进行反射。
另一方面,如果对线圈234施加规定的电压,则光学部202例如如图19中实线所示倾斜。如果光学部202倾斜,则入射光学部202的光81的入射角以及射出角也变化,因此光81作为实线示出的光83进行反射。因此,通过使光学部202的姿势变化,以成为目标入射角度,能够控制光83(反射光)的偏向方向、偏向量。该光83在空间上与光82偏移,因此,由光83形成的图像在与由光82形成的图像偏移的状态下投射于屏幕8。结果,具有这种光路偏向元件2的投影仪实现与第一实施方式涉及的投影仪同样的效果。
本实施方式涉及的光学部202的构成材料只要具有反光性并没有特别的限定,例如,除了具有如硅、金属的光泽的材料以外,列举出对作为第一实施方式涉及的光学部202的构成材料所列举的材料赋予反射膜的部件。
在如上所述的第二实施方式中,获得与第一实施方式同样的作用、效果。
<<第三实施方式>>
接着,对适用本发明的光学器件的第三实施方式的光扫描仪、以及适用本发明的图像显示装置的第三实施方式的投影仪进行说明。
图20是示出适用本发明的图像显示装置的第三实施方式的投影仪的光学构成的视图。并且,在图20中,对与前述实施方式同样的构成赋予同一符号。
本实施方式涉及的投影仪9为通过对光进行扫描而形成图像的扫描方式的投影仪,除了具有适用本发明的光学器件的第三实施方式的光扫描仪94以外,与第一实施方式涉及的投影仪1相同。
即,本实施方式涉及的投影仪9具有:出射激光等光的光源装置91、交叉二向色棱镜92、担任主扫描的光扫描仪93、担任副扫描的光扫描仪94(本发明的光学器件的第三实施方式)、以及固定反射镜95。
图20中示出的光源装置91具有:照出红色光的红色光源装置911、照出青色光的青色光源装置912、以及照出绿色光的绿色光源装置913。
交叉二向色棱镜92将四个直角棱镜贴合而构成,其是将从红色光源装置911、青色光源装置912、绿色光源装置913分别照出的光进行合成的光学元件。
在这种投影仪9中构成为:基于来自未图示的主机的图像信息,从红色光源装置911、青色光源装置912以及绿色光源装置913各自照出光,将该光利用交叉二向色棱镜92合成,该合成后的光通过光扫描仪93、94扫描,进一步通过固定反射镜95反射,在屏幕8上形成彩色图像。
这里,对光扫描仪93、94的光扫描进行具体的说明。
由交叉二向色棱镜92合成的光被光扫描仪93在横向上扫描(主扫描)。在该横向上扫描的光被光扫描仪94进一步在纵向上扫描(副扫描)。由此,能够将二维彩色图像形成在屏幕8上。通过使用本发明的光学器件作为这种光扫描仪94,能够发挥优异的描画特性。
在光扫描仪94中,能够在光学部202中将光进行反射的同时使光路偏向。结果,能够实现高分辨率。
但是,作为投影仪9,只要构成为通过光扫描仪93、94对光进行扫描,并在对象物上形成图像,对其并没有限定,例如,也可以省略固定反射镜95。
并且,本发明的光学器件也可以适用光扫描仪93。
在如上所述的第三实施方式中,获得与第一、第二实施方式同样的作用、效果。
<<第四实施方式>>
接着,对适用本发明的图像显示装置的第四实施方式的头戴式显示器进行说明。
图21是示出适用本发明的图像显示装置的第四实施方式的头戴式显示器的立体图。并且,在图21中,对与前述实施方式同样的构成赋予同一符号。
图21中示出的头戴式显示器300具有眼镜310、搭载于眼镜310的影像输出部90。该影像输出部90具有与第三实施方式涉及的投影仪9同样的构成。通过影像输出部90,在设置于眼镜310本来的透镜的部位的显示部320显示由一个眼睛视觉确认的规定的图像。
显示部320可以是透明的,也可以是不透明的。在显示部320透明的情况下,能够将来自影像输出部90的信息与来自现实世界的信息重叠使用。
并且,也可以在头戴式显示器300上设置两个影像输出部90,将由两个眼睛视觉确认的图像显示于两个显示部。
在如上所述的第四实施方式中,获得与第一~第三实施方式同样的作用、效果。
以上,基于图示的实施方式对本发明的光学器件、光学器件的制造方法以及图像显示装置进行说明,但是本发明并不限定于此。例如,在本发明的光学器件以及图像显示装置中,各部分的构成可以置换为具有同样功能的任意构成,并且,也可以附加其他任意构成。
并且,本发明也可以将上述各实施方式中任意两个以上的构成(特征)组合。
并且,本发明的光学器件除了光路偏向元件以外,例如也可以适用于光开关、光衰减器。
并且,本发明的图像显示装置除了投影仪和头戴式显示器(HMD)以外,也可以适用于打印机、平视显示器(HUD)。

Claims (15)

1.一种光学器件,其特征在于,具备:
光学部,具有光入射的光入射面;
可动部,含有配置有所述光学部的配置面,且具有凹状的配置部;以及
轴部,支撑所述可动部能摇动;
在从所述光入射面的法线方向俯视时,在所述光学部和所述轴部之间具有未设置所述配置面的部分。
2.根据权利要求1所述的光学器件,其特征在于,
在所述光学部和所述轴部之间设置有粘结剂。
3.根据权利要求1所述的光学器件,其特征在于,
所述光学器件具有:设置于所述可动部的永磁铁;以及产生作用于所述永磁铁的磁场的线圈。
4.根据权利要求1所述的光学器件,其特征在于,
所述光学器件还具有:连接所述轴部的固定部。
5.根据权利要求4所述的光学器件,其特征在于,
所述可动部、所述轴部以及所述固定部的弹性模量分别比所述光学部的弹性模量小。
6.根据权利要求4所述的光学器件,其特征在于,
所述可动部、所述轴部以及所述固定部分别由树脂材料构成。
7.一种光学器件,其特征在于,具备:
光学部,具有光入射的光入射面;
可动部,含有配置有所述光学部的配置面,且具有凹状的配置部;以及
轴部,以摇动轴为中心支撑所述可动部能摇动,
在从所述光入射面的法线方向俯视时,所述配置面与所述可动部的摇动轴不重叠。
8.根据权利要求1所述的光学器件,其特征在于,
所述光学部透过光。
9.根据权利要求1所述的光学器件,其特征在于,
所述光学部反射光。
10.一种光学器件的制造方法,其特征在于,
所述光学器件具备:光学部,具有光入射的光入射面;可动部,具有配置有所述光学部的凹状的配置部;以及轴部,支撑所述可动部能摇动,
所述光学器件的制造方法具有:
第一工序,所述配置部具有第一部分和第二部分,所述第一部分设置有配置所述光学部的配置面,所述第二部分未设置所述配置面,对所述配置部的侧面中所述第二部分的至少一部分供应粘结剂;
第二工序,将所述光学部配置于所述配置部;
第三工序,向所述第一工序中供应了所述粘结剂的所述配置部的侧面按压所述光学部;以及
第四工序,向在所述第三工序中通过按压所述光学部而增加的所述配置部的侧面和所述光学部之间的间隙供应粘结剂。
11.根据权利要求10所述的光学器件的制造方法,其特征在于,具有:
第五工序,设置在所述第二工序之前,对所述光学部的侧面供应粘结剂。
12.根据权利要求10所述的光学器件的制造方法,其特征在于,还具有:
第六工序,使在所述第一工序以及所述第四工序中供应的所述粘结剂硬化;以及
第七工序,设置在所述第六工序之后,对所述第二部分中的、所述配置部的侧面和所述光学部之间的间隙供应粘结剂。
13.一种图像显示装置,其特征在于,具有权利要求1至9中任一项所述的光学器件。
14.根据权利要求13所述的图像显示装置,其特征在于,
通过改变所述光学器件中从所述光学器件出射的光的光路,使通过所述光的照射而显示的像素的位置偏移。
15.根据权利要求14所述的图像显示装置,其特征在于,
所述光学器件扫描所述光并形成图像。
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