JP2011158589A - 光路制御装置および投射型画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 光路変更板7と平行な回転軸の周りに光路変更板7および保持部材8が回転するように保持部材8を支持する回転軸と平行な2個の板バネ14a、14bと、保持部材8に設けられた開口8aに取り付けられるコイル9と、コイル9に流れる電流を制御する駆動回路10と、コイル9が存在する空間の少なくとも一部に磁界を発生させる磁界発生部11a、11b、12a、12bとを備え、少なくとも1個の板バネ14bを、コイル9に作用する力の方向に垂直な平面である作用力垂直面に対して平行でない所定の角度をなすように配置する。
【選択図】 図2
Description
図1は、光路制御装置の投射型表示装置における配置を示す図である。投射型表示装置は、光源1(図示せず)からの光を光変調装置2に導く照明光学系3と、光変調装置2で作成された画像光をスクリーン4に拡大して投射する投射レンズ5と、光変調装置2と投射レンズ5の間に配置された光路制御装置6とを有する。ここでは、光路制御装置6は、垂直方向に0.5画素分だけ異なる2つの位置でスクリーン4に画像光を投射できるように、光変調装置2からの光路を変更する。投射レンズ5と光路制御装置6は、投射光学系に属する。
コイル9の左辺9aと右辺9bが存在する空間に磁界を発生させたが、コイル9全体に磁界を発生させてもよい。
γ=sin−1(sinθ/n) (1)
スネルの法則は光がガラス7に入る場合も出る場合も成立するので、ガラス7から出射する光の方向はガラス7に入射する光と同じであり、ガラス7と光路は所定角θをなす。
t=L*cosγ (2)
d=L*sin(θ−γ) (3)
式(1)ないし式(3)から、Lとγを消去すると、以下の式が得られる。
d=t*(sin(θ−γ)/cosγ)
=t*(sin(θ−sin−1(sinθ/n))
/cos(sin−1(sinθ/n))) (4)
図6と図7では、シミュレーションにより得られた結果を示している。図には示していないが、何点かの周波数において試作品での実験も実施し、シミュレーションと実験とでほぼ同じ結果が得られることを確認している。
この片側の板バネ14bをガラス7に対して垂直に配置した構造により、一例を挙げれば、併進運動の共振振動数m2は同一平面配置で450Hzだったものが600Hzに上昇した。両側のバネの保持部が交互に持ち上がるシーソー運動の共振振動数m3は900Hzだったものが観測できなくなった。新たにあおりを伴う併進振動の共振振動数m5が1800Hzに発生している。図6では、保持部材8が振動の節を有する保持構造自身の振動の共振振動数m4が、3300Hzに表れている。
2個の角度位置で静止するようにしたが、3個以上の角度位置で静止するようにしてもよい。
2個の板バネを、作用力垂直面と所定の角度(例えば45度)をなし、互いに所定の角度(例えば90度)をなすように配置してもよい。
以上のことは、他の実施の形態でもあてはまる。
図10に、実施の形態2による光路制御装置6を示す図を示す。保持部材81を、その両端でガラス7(作用力垂直面でもある)に垂直に配置された板バネ14a、14bにより支持している。図11は、本発明の実施の形態2による光路制御装置6において回転軸上とガラス端部分における周波数応答の分布を示す図である。
図12に、実施の形態3による光路制御装置6を示す図を示す。この実施の形態では、板バネの中心軸に対して対称な位置にコイル9とガラス7を配置している。なお、作用力垂直面に垂直な方向から見て、回転部の重心が二つの板バネの中心を通る回転軸と一致するように、保持部材8の形状は調整しておく。
図13に、実施の形態4による光路制御装置6を示す図を示す。この実施の形態では、コイル9の両側に板バネを設け、ガラス7は板バネで挟まれる範囲の外側に配置している。なお、作用力垂直面に垂直な方向から見て、回転部の重心が二つの板バネの中心を通る回転軸と一致するように、保持部材8の形状は調整しておく。
このようにコイル9とガラス7を離して配置することで、光学設計の自由度が大きくなる利点がある。
2 光変調装置
3 照明光学系
4 スクリーン
5 投射レンズ
6 光路制御装置
7 ガラス(光路変更板)
8、81、82、83 保持部材
8a 開口
9 コイル
10 駆動回路
11a、11b 永久磁石(磁界発生部)
12a、12b ヨーク(磁界発生部)
13a、13b 支持台
14a、14b 板バネ
Claims (17)
- 画像を生成する光変調装置を有する投射型画像表示装置で、前記光変調装置の解像度よりも投射される画像の解像度を大きくするために、前記光変調装置から投射される光の光路を制御する光路制御装置であって、
前記光変調装置から投射される光が透過する透明で空気とは異なる所定の屈折率を有する所定の厚さの光路変更板と、
前記光路変更板を保持する保持部材と、
前記光路変更板と平行な回転軸の周りに前記光路変更板および前記保持部材が回転するように前記保持部材を支持する、前記回転軸と平行な2個の板バネと、
前記保持部材に接続されていない側の前記板バネの端がそれぞれ接続される2個の支持台と、
前記保持部材に設けられた開口に取り付けられるコイルと、
前記コイルに流れる電流を制御する駆動回路と、
前記コイルが存在する空間の少なくとも一部に磁界を発生させる磁界発生部とを備え、
少なくとも1個の前記板バネを、前記コイルに作用する力の方向に垂直な平面である作用力垂直面に対して平行でない所定の角度をなすように配置することを特徴とする光路制御装置。 - 少なくとも1個の前記板バネが前記作用力垂直面と垂直であることを特徴とする請求項1に記載の光路制御装置。
- 2個の前記板バネが前記作用力垂直面と垂直であることを特徴とする請求項2に記載の光路制御装置。
- 前記作用力垂直面が前記光路変更板と平行であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の光路制御装置。
- 前記保持部材、前記光路変更板、前記コイルを有する回転部の重心を通り前記作用力垂直面に垂直な直線が前記回転軸と交差することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の光路制御装置。
- 前記保持部材、前記光路変更板、前記コイルを有する回転部の重心が前記回転軸上にあることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の光路制御装置。
- 前記光路変更板と前記コイルが2個の前記板バネの間に配置されることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の光路制御装置。
- 前記コイルが2個の前記板バネの間に配置され、
前記光路変更板が2個の前記板バネの間でない位置に配置されることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の光路制御装置。 - 前記光路変更板と前記コイルが前記回転軸の両側に配置される
ことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の光路制御装置。 - 2個の前記板バネが同じものであることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の光路制御装置。
- 2個の前記板バネがともに、前記回転軸と平行な辺を有する長方形であり、前記回転軸を含み前記板バネに垂直な面と前記板バネとの交線がこの長方形の中心を通ることを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれかに記載の光路制御装置。
- 前記駆動回路が、少なくとも2個の異なる電流値で所定の期間は変化せず、異なる電流値に変化する際には正弦波で変化することを周期的に繰り返すように前記コイルに流れる電流を制御することを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれかに記載の光路制御装置。
- 画像を生成する光変調装置を有する投射型画像表示装置で、前記光変調装置の解像度よりも投射される画像の解像度を大きくするために、前記光変調装置から投射される光の光路を制御する光路制御装置であって、
前記光変調装置から投射される光が透過する透明で空気とは異なる所定の屈折率を有する所定の厚さの光路変更板と、
前記光路変更板を保持する保持部材と、
前記光路変更板と平行な回転軸の回りに前記光路変更板および前記保持部材が回転するように前記保持部材を支持する、前記回転軸と平行な2個の板バネと、
前記保持部に接続されていない側の前記板バネの端がそれぞれ接続される2個の支持台と、
前記保持部材に設けられた開口に取り付けられるコイルと、
前記コイルに流れる電流を、少なくとも2個の異なる電流値で所定の期間は変化せず、異なる電流値に変化する際には正弦波で変化することを周期的に繰り返すように制御する駆動回路と、
前記コイルが存在する空間の少なくとも一部に磁界を発生させる磁界発生部とを備えた光路制御装置。 - 異なる電流値に前記コイルに流れる電流を変化させる正弦波の周波数が、異なる電流値が所定の期間は変化しないことを繰り返す周期の周波数の奇数倍であることを特徴とする請求項12または請求項13に記載の光路制御装置。
- 前記駆動回路が、異なる電流値に前記コイルに流れる電流を正弦波で変化させる際に、電流がゼロになる時点で正弦波の振幅を変化させることを特徴とする請求項12ないし請求項14のいずれかに記載の光路制御装置。
- 異なる電流値に前記コイルに流れる電流を正弦波で変化させる際に、前記コイルに作用する力が前記保持部材の回転を止める向きとなる電流を流した後に異なる電流値とすることを特徴とする請求項12ないし請求項15のいずれかに記載の光路制御装置。
- 光源と、
画像信号に対応する画像を生成する光変調装置と、
前記光源からの光を前記光変調装置に照射する照明光学系と、
前記光変調装置からの画像光をスクリーンに拡大投射する投射光学系とを備える投射型画像表示装置であって、
前記投射光学系は、前記光変調装置からの画像光の光路を制御する請求項1ないし請求項16のいずれかに記載の光路制御装置を有することを特徴とする投射型画像表示装置。
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