JP2023045200A - Optical path controller and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光路制御装置および表示装置に関する。 The present invention relates to an optical path control device and a display device.
光が入射する光学部を揺動させることで、光軸をずらす光学デバイスが知られている。例えば、下記特許文献１，２には、光学部を揺動させて光学部を透過する光の光路をずらすことで、光変調装置の解像度よりも投射される画像の解像度を高くすることができる技術が記載されている。
An optical device is known that shifts the optical axis by swinging an optical part into which light is incident. For example, in
光学部を交差する第１軸および第２軸を中心にそれぞれ揺動させることで、光学部を透過する光の光路をずらす光学デバイスが知られている。このような光学デバイスでは、光学部の揺動中に画像を表示する場合があり、このとき、第１軸による光学部の揺動時間と、第２軸による光学部の揺動時間が相違すると、第１軸による光学部の揺動時に出画する画像と、第２軸による光学部の揺動時に出画する画像の見え方とが異なり、画像品質が低下してしまう課題がある。 An optical device is known that shifts the optical path of light passing through the optical section by swinging the optical section about a first axis and a second axis that intersect each other. In such an optical device, an image may be displayed while the optical section is oscillating. At this time, if the oscillating time of the optical section by the first axis and the oscillating time of the optical section by the second axis are different, There is a problem that the image output when the optical unit is oscillated about the first axis and the image output when the optical unit is oscillated about the second axis look different, and the image quality deteriorates.
本発明は、上記課題に鑑み、第１軸部による光学部の揺動時に出画する画像と第２軸部による光学部の揺動時に出画する画像の見え方とを一様として画像品質の低下を抑制する光路制御装置および表示装置を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned problems, the present invention provides an image quality control system that makes the appearance of an image output when an optical unit is rocked by a first shaft unit and an image output when an optical unit is rocked by a second shaft unit uniform. It is an object of the present invention to provide an optical path control device and a display device that suppress a decrease in .
本発明の一態様にかかる光路制御装置は、光が入射する光学部と、前記光学部を支持する第１揺動部と、前記第１揺動部を第１軸部により揺動自在に支持し、第２軸部により支持部に揺動自在に支持される第２揺動部と、を有する揺動部と、前記揺動部を前記第１軸部を支点とし、前記第１軸部を含む第１揺動軸を中心に揺動させる第１アクチュエータと、前記揺動部を前記第２軸部を支点とし、前記第２軸部を含む第２揺動軸を中心に揺動させる第２アクチュエータと、を備え、前記第１揺動軸は、前記第２揺動軸と交差し、前記第２軸部のねじり剛性は、前記第１軸部のねじり剛性より高い。 An optical path control device according to an aspect of the present invention includes an optical section into which light is incident, a first swing section that supports the optical section, and a first shaft section that swingably supports the first swing section. and a second oscillating portion that is oscillatably supported by the support portion by means of a second shaft portion, the oscillating portion having the first shaft portion as a fulcrum, and the first shaft portion as a fulcrum. and a first actuator for swinging about a first swing shaft including the second shaft portion, and swinging the swing portion about a second swing shaft including the second shaft portion with the second shaft portion serving as a fulcrum. a second actuator, wherein the first swing axis crosses the second swing axis, and the torsional rigidity of the second shaft portion is higher than the torsional rigidity of the first shaft portion.
本発明の一態様にかかる表示装置は、前記光路制御装置と、前記光学部に光を照射する照射装置と、を備える。 A display device according to an aspect of the present invention includes the optical path control device and an irradiation device that irradiates the optical section with light.
本発明によれば、第１軸部による光学部の揺動時に出画する画像と第２軸部による光学部の揺動時に出画する画像の見え方とを一様として画像品質の低下を抑制することができる。 According to the present invention, the appearance of the image output when the optical unit is oscillated by the first shaft and the image output when the optical unit is oscillated by the second shaft are made uniform to prevent deterioration of image quality. can be suppressed.
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Below, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment described below.
＜第１実施形態＞
［表示装置の概略構成］
図１は、第１実施形態に係る表示装置の模式図である。
<First Embodiment>
[Schematic configuration of display device]
FIG. 1 is a schematic diagram of a display device according to the first embodiment.
第１実施形態において、図１に示すように、表示装置１は、光路制御装置１０と、照射装置１００とを有する。照射装置１００は、画像用の光Ｌを照射する装置である。光路制御装置１０は、光Ｌの光路を制御する装置である。光路制御装置１０は、光Ｌの光軸をずらすことにより、光Ｌによって表示される画像の位置をずらして、照射装置１００による画像の解像度（すなわち、後述する表示素子１０６の画素数）よりも、投影される画像の解像度を高くする。
In the first embodiment, the
照射装置１００は、光源１０１と、偏光板１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂと、表示素子１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂと、偏光板１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂと、色合成プリズム１０８と、投射レンズ１０９と、ダイクロイックミラー１２０，１２１と、反射ミラー１３０，１３１と、レンズ１４０，１４１，１４２，１４３，１４４，１４５と、偏光変換素子１５０と、映像信号処理回路１６０とを備える。表示素子１０６Ｒと表示素子１０６Ｇと表示素子１０６Ｂを区別しない場合は、表示素子１０６として記載する。
The
光源１０１は、光を発生させて照射する光源である。光源１０１は、入射光Ｌ０を照射する。以下の説明では、入射光Ｌ０を照射する光源として、１つの光源１０１を用いることを例に挙げて説明するが、入射光Ｌ０を生成するための他の光学装置を有していてもよい。
The
光源１０１からの入射光Ｌ０は、レンズ１４０に入射する。レンズ１４０およびレンズ１４１は、例えば、フライアイレンズである。入射光Ｌ０は、レンズ１４０および１４１によって照明分布が均一化され、偏光変換素子１５０に入射される。偏光変換素子１５０は、入射光Ｌ０の偏光を揃える素子であり、例えば、偏光ビームスプリッタと位相差板とを有する。偏光変換素子１５０は、例えば、入射光Ｌ０をｐ偏光に揃える。
Incident light L0 from the
偏光変換素子１５０によって偏光が揃えられた入射光Ｌ０は、レンズ１４２を介してダイクロイックミラー１２０に照射される。レンズ１４２は例えば集光レンズである。
The
ダイクロイックミラー１２０は、入射した入射光Ｌ０を、黄色光ＬＲＧと、青色帯域の成分を含む青色光ＬＢとに分離する。ダイクロイックミラー１２０によって分離された黄色照明光ＬＲＧは、反射ミラー１３０を反射し、ダイクロイックミラー１２１に入射する。
The
ダイクロイックミラー１２１は、入射した黄色光ＬＲＧを、赤色帯域の成分を含む赤色光ＬＲと、緑色帯域の成分を含む緑色光ＬＧとに分離する。
The
ダイクロイックミラー１２１によって分離された赤色光ＬＲは、レンズ１４３を介して偏光板１０５Ｒに照射される。ダイクロイックミラー１２１によって分離された緑色光ＬＧは、レンズ１４４を介して偏光板１０５Ｇに照射される。ダイクロイックミラー１２０によって分離された青色光ＬＢは、反射ミラー１３１により反射し、レンズ１４５を介して偏光板１０５Ｂに照射される。
The red light LR separated by the
偏光板１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂは、ｓ偏光およびｐ偏光のいずれか一方を反射し、他方を透過させる特性を有する。例えば、偏光板１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂがｓ偏光を反射し、ｐ偏光を透過させる。偏光板１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂを反射型偏光板とも称する。
Polarizing
ｐ偏光である赤色光ＬＲは、偏光板１０５Ｒを透過して表示素子１０６Ｒに照射される。ｐ偏光である緑色光ＬＧは、偏光板１０５Ｇを透過して、表示素子１０６Ｇに照射される。ｐ偏光である青色光ＬＢは、偏光板１０５Ｂを透過して、表示素子１０６Ｂに照射される。
The p-polarized red light LR is transmitted through the polarizing
表示素子１０６Ｒと表示素子１０６Ｇと表示素子１０６Ｂは、例えば、反射型液晶表示素子である。以下の説明では、表示素子１０６Ｒと表示素子１０６Ｇと表示素子１０６Ｂが反射型液晶表示素子である場合を例に挙げて説明するが、反射型に限定されず、透過型液晶表示素子を使用する構成としてもよい。また、液晶表示素子ではなく、他の表示素子を使用する構成にも種々応用可能である。
The
表示素子１０６Ｒは、映像信号処理回路１６０によって制御される。映像信号処理回路１６０は、赤色の成分の画像データに基づいて表示素子１０６Ｒを駆動制御する。表示素子１０６Ｒは、映像信号処理回路１６０の制御に応じてｐ偏光の赤色光ＬＲを光変調し、ｓ偏光の赤色光ＬＲを生成する。表示素子１０６Ｇは、映像信号処理回路１６０によって制御される。映像信号処理回路１６０は、緑色の成分の画像データに基づいて表示素子１０６Ｇを駆動制御する。表示素子１０６Ｇは、映像信号処理回路１６０の制御に応じてｐ偏光の緑色光ＬＧを光変調し、ｓ偏光の緑色光ＬＧを生成する。表示素子１０６Ｂは、映像信号処理回路１６０によって制御される。映像信号処理回路１６０は、青色の成分の画像データに基づいて表示素子１０６Ｂを駆動制御する。表示素子１０６Ｂは、映像信号処理回路１６０の制御に応じて青色の成分の画像データに基づいてｐ偏光の青色光ＬＢを光変調し、ｓ偏光の青色光ＬＢを生成する。
The
偏光板１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂは、ｓ偏光およびｐ偏光のいずれか一方を透過し、他方を反射又は吸収する特性を有する。例えば、偏光板１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂがｓ偏光を透過し、不要なｐ偏光を吸収する。
The polarizers 107R, 107G, and 107B have characteristics of transmitting either s-polarized light or p-polarized light and reflecting or absorbing the other. For example,
表示素子１０６Ｒによって生成された、ｓ偏光の赤色光ＬＲは、偏光板１０５Ｒに反射され、偏光板１０７Ｒを透過して、色合成プリズム１０８に照射される。表示素子１０６Ｇによって生成されたｓ偏光の緑色光ＬＧは、偏光板１０５Ｇに反射され、偏光板１０７Ｇを透過して、色合成プリズム１０８に照射される。表示素子１０６Ｂによって生成されたｓ偏光の青色光ＬＢは、偏光板１０５Ｂに反射され、偏光板１０７Ｂを透過して、色合成プリズム１０８に照射される。
The s-polarized red light LR generated by the
色合成プリズム１０８は、入射した赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢを合成して、画像表示用の光Ｌとして、投射レンズ１０９に照射する。光Ｌは、投射レンズ１０９を介して、図示しないスクリーン等へ投射される。
The
なお、照射装置１００は、以上のような構成となっているが、その構成は以上の説明に限られず、任意の構成となっていてよい。
In addition, although the
光路制御装置１０は、光路制御機構１２と、制御回路（制御部）１４と、駆動回路（駆動部）１６とを有する。光路制御機構１２は、駆動回路１６によって駆動されることで揺動する機構である。光路制御機構１２は、光Ｌの光路に沿った方向における、色合成プリズム１０８と投射レンズ１０９との間に設けられる。光路制御機構１２は、色合成プリズム１０８からの光Ｌが入射しつつ揺動することで、光Ｌの進行方向（光路）をシフトさせて投射レンズ１０９に向けて出射する。このように、光路制御装置１０は、光Ｌの光路がシフトするように、光Ｌの光路を制御する。なお、光路制御機構１２の設けられる位置は、色合成プリズム１０８と投射レンズ１０９との間に限られず、任意であってよい。
The optical path control
［表示装置の機能構成］
図２は、表示装置の回路構成を模式的に示すブロック図である。
[Functional Configuration of Display Device]
FIG. 2 is a block diagram schematically showing the circuit configuration of the display device.
図２に示すように、映像信号処理回路１６０は、表示素子１０６Ｒ，１０６Ｂ，１０６Ｇを制御する。映像信号処理回路１６０には、表示素子１０６Ｒ，１０６Ｂ，１０６Ｇを制御するための画像データと、同期信号とを含む映像信号とが入力される。映像信号処理回路１６０は、同期信号に基づいてタイミングを同期させつつ、画像データに基づいて表示素子１０６Ｒ，１０６Ｂ，１０６Ｇを制御する。制御回路１４は、デジタル回路１４Ａおよび変換器１４Ｂを有する。デジタル回路１４Ａには、映像信号処理回路１６０からの同期信号が入力される。デジタル回路１４Ａは、同期信号に基づいてタイミングを同期させつつ、光路制御機構１２を駆動するためのデジタルの駆動信号を生成する。変換器１４Ｂは、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器である。変換器１４Ｂは、デジタル回路１４Ａで生成されたデジタルの駆動信号をアナログの駆動信号に変換する。駆動回路１６は、変換器１４Ｂからのアナログの駆動信号が入力され、アナログの駆動信号を増幅して、後述する光路制御機構１２のアクチュエータ１２Ｂに出力する。アクチュエータ１２Ｂは、駆動信号に応じて駆動されて、後述する揺動部１２Ａ（図３参照）を揺動させる。
As shown in FIG. 2, the video
［光路制御機構］
図３は、光路制御機構を表す平面図、図４は、図３のIV－IV断面図、図５は、図３のＶ－Ｖ断面図である。
[Optical path control mechanism]
3 is a plan view showing the optical path control mechanism, FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3, and FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG.
図３から図５に示すように、光路制御機構１２は、光Ｌが入射する光学部材（光学部）２０を含む揺動部１２Ａと、揺動部１２Ａを揺動させるアクチュエータ１２Ｂとを有する。
As shown in FIGS. 3 to 5, the optical
アクチュエータ１２Ｂは、光学部材２０への光Ｌが入射する方向に対して、交差（好ましくは、直交）する２方向に沿う第１揺動軸ＡＸおよび第２揺動軸ＢＸを中心に揺動部１２Ａを揺動させる。第１揺動軸ＡＸと第２揺動軸ＢＸは、好ましくは、直交する。そのため、光路制御機構１２は、揺動部１２Ａとしての第１揺動部２１および第２揺動部２２と、第１揺動軸ＡＸおよび第２揺動軸ＢＸに沿う第１軸部２３および第２軸部２４と、アクチュエータ１２Ｂとしての第１アクチュエータ２５および第２アクチュエータ２６と、支持部２７とを有する。
The actuator 12B swings about a first swing axis AX and a second swing axis BX along two directions that intersect (preferably orthogonally) the direction in which the light L is incident on the
光学部材２０は、入射した光Ｌを透過する部材である。光学部材２０は、一方の表面から光Ｌが入射して、入射した光Ｌを透過して、他方の表面から光Ｌを出射する。光学部材２０は、ガラス板であるが、材料および形状は任意であってよい。
The
第１揺動部２１は、光学部材２０と第１可動部３１とを有する。第１可動部３１は、光学部材２０を支持する部材である。第１可動部３１は、光学部材２０に対して固定される。具体的に、第１可動部３１は、中央に貫通孔３１ａが形成される板材の枠形状をなす部材である。光学部材２０は、第１可動部３１の貫通孔３１ａに嵌め込まれた状態で、第１可動部３１に固定される。なお、光学部材２０は、第１可動部３１と固定されるための固定部材や接着剤を介して、第１可動部３１に固定されるが、光学部材２０の第１可動部３１への固定方法は任意であってよい。
The first swinging
第２揺動部２２は、第１揺動部２１の外側に配置される。第２揺動部２２は、第２可動部３２を有する。第２可動部３２は、第１可動部３１を支持する部材である。第１可動部３１は、第２可動部３２に対して第１揺動軸ＡＸを中心に揺動自在に支持される。具体的に、第２可動部３２は、中央に貫通孔３２ａが形成される板材の枠形状をなす部材である。第１可動部３１は、第２可動部３２の貫通孔３２ａに所定隙間を空けて配置された状態で、第２可動部３２に揺動自在に支持される。第１可動部３１と第２可動部３２とは、第１揺動軸ＡＸに沿う一対の第１軸部２３により連結される。第１可動部３１は、第２可動部３２に対して一対の第１軸部２３がねじられるように弾性変形することで、第１揺動軸ＡＸを中心に揺動する。
The second swinging
支持部２７は、第２揺動部２２の外側に配置される。支持部２７は、第２可動部３２を支持する部材である。第２可動部３２は、支持部２７に対して第２揺動軸ＢＸを中心に揺動自在に支持される。具体的に、支持部２７は、中央に貫通孔２７ａが形成される板材の枠形状をなす部材である。第２可動部３２は、支持部２７の貫通孔２７ａに所定隙間を空けて配置された状態で、支持部２７に揺動自在に支持される。第２可動部３２と支持部２７とは、第２揺動軸ＢＸに沿う一対の第２軸部２４により連結される。第２可動部３２は、支持部２７に対して一対の第２軸部２４がねじられるように弾性変形することで、第２揺動軸ＢＸを中心に揺動する。
The
第２可動部３２（第２揺動部２２）は、支持部２７に対して一対の第２軸部２４を支点として第２揺動軸ＢＸを中心に揺動する。第１可動部３１（第１揺動部２１）は、第２可動部３２に対して一対の第１軸部２３を支点として第１揺動軸ＡＸを中心に揺動する。そのため、第２可動部３２に固定された光学部材２０は、第１揺動軸ＡＸおよび第２揺動軸ＢＸを中心に揺動することができる。光学部材２０が第１揺動軸ＡＸおよび第２揺動軸ＢＸを中心に揺動することで、光学部材２０の姿勢の変化により、光学部材２０を透過する光Ｌの光路をシフトさせることができる。
The second movable portion 32 (second swinging portion 22 ) swings about the second swinging axis BX with the pair of
第１実施形態では、第１可動部３１と第２可動部３２と第１軸部２３と第２軸部２４とが一体に形成される。そのため、第１可動部３１は、第１軸部２３が周方向にねじられるように弾性変形することで、第２可動部３２に対して揺動する。ただし、第１可動部３１と第２可動部３２と第１軸部２３を別体に形成して連結してもよい。また、第２可動部３２における第２揺動軸ＢＸの軸方向の一端部と他端部を支持部２７に連結するように固定し、第２可動部３２の各端部に第２軸部２４をそれぞれ形成している。ただし、第２可動部３２の各端部に第２軸部２４をそれぞれ設け、各第２軸部２４を支持部２７に直接連結するように固定してもよい。さらに、第２可動部３２と第２軸部２４と支持部２７を一体に形成してもよい。
In the first embodiment, the first
第１アクチュエータ２５は、支持部２７に対して一対の第１軸部２３を支点として、第１可動部３１（第１揺動部２１）を第１揺動軸ＡＸを中心に揺動する。第１アクチュエータ２５は、第１揺動軸ＡＸより径方向（第２揺動軸ＢＸにおける軸方向）の一方側と他方側の両方に配置される。第１アクチュエータ２５は、コイル４１と、ヨーク４２と、磁石４３とを有する。
The
コイル４１は、第１可動部３１に取付けられており、第１可動部３１に設けられたコイル取付部３１ｂに固定される。コイル４１は、第１可動部３１の第１揺動軸ＡＸの径方向における両端部（第２揺動軸ＢＸにおける軸方向の一方側と他方側）にそれぞれ設けられる。ヨーク４２は、磁路を形成する部材である。ヨーク４２は、支持部２７に取付けられており、支持部２７に対して固定される。ヨーク４２は、コイル４１に対応して、第１可動部３１の両端部にそれぞれ配置される。磁石４３は、永久磁石である。磁石４３は、ヨーク４２に取付けられており、ヨーク４２に対して固定される。磁石４３は、それぞれのコイル４１と隣り合う位置に配置される。
The
コイル４１には、駆動回路１６（図２参照）からの駆動信号が入力される。図５に示す例では、Ｕ字形状をなすヨーク４２の一辺に磁石４３が接着され、接着されていない磁石４３の面と、ヨーク４２のＵ字形状をなす対向する面との間にエアギャップが形成される。コイル４１は、エアギャップ内に配置される。コイル４１に、駆動信号が入力されると、磁石４３とヨーク４２によるエアギャップ（磁界）内にある導電体であるコイル４１に電流が流れてコイル４１に力が発生して、この力により、コイル４１に固定された第１可動部３１（第１揺動部２１）を揺動させる。すなわち、第１アクチュエータ２５は、コイル４１とヨーク４２と磁石４３とにより構成された、電磁アクチュエータであるといえる。
A drive signal is input to the
第２アクチュエータ２６は、支持部２７に対して一対の第２軸部２４を支点として、第２可動部３２（第２揺動部２２）を第２揺動軸ＢＸを中心に揺動する。第２アクチュエータ２６は、第２揺動軸ＢＸより径方向（第１揺動軸ＡＸにおける軸方向）の一方側と他方側の両方に配置される。第２アクチュエータ２６は、コイル４４と、ヨーク４５と、磁石４６とを有する。
The
コイル４４は、第２可動部３２に取付けられており、第２可動部３２に設けられたコイル取付部３２ｂに固定される。コイル４４は、第２可動部３２の第２揺動軸ＢＸの径方向における両端部（第１揺動軸ＡＸにおける軸方向の一方側と他方側）にそれぞれ設けられる。ヨーク４５は、磁路を形成する部材である。ヨーク４５は、支持部２７に取付けられており、支持部２７に対して固定される。ヨーク４５は、コイル４４に対応して、第２可動部３２の両端部にそれぞれ配置される。磁石４６は、永久磁石である。磁石４６は、ヨーク４５に取付けられており、ヨーク４５に対して固定される。磁石４６は、それぞれのコイル４４と隣り合う位置に配置される。
The
コイル４４には、駆動回路１６（図２参照）からの駆動信号が入力される。図４に示す例では、Ｕ字形状をなすヨーク４５の一辺に磁石４６が接着され、接着されていない磁石４６の面と、ヨーク４５のＵ字形状をなす対向する面との間にエアギャップが形成される。コイル４４は、エアギャップ内に配置される。コイル４４に、駆動信号が入力されると、磁石４６とヨーク４５によるエアギャップ（磁界）内にある導電体であるコイル４４に電流が流れてコイル４４に力が発生して、この力により、コイル４４に固定された第２可動部３２（第２揺動部２２）を揺動させる。すなわち、第２アクチュエータ２６は、コイル４４とヨーク４５と磁石４６とにより構成された、電磁アクチュエータであるといえる。
A drive signal is input to the
光路制御機構１２は、光学部材２０が設けられた第１可動部３１が揺動すると共に、第１可動部３１が支持された第２可動部３２が揺動するため、光学部材２０と第１可動部３１と第２可動部３２とコイル４１，４４とが揺動部１２Ａを構成するといえる。すなわち、光路制御機構１２のうち、支持部２７に対して揺動する部分が、揺動部１２Ａを指すといえる。なお、第１軸部２３も、第２可動部３２と共に揺動するため、揺動部１２Ａに含まれる。また、光学部材２０を第１可動部３１に固定するための固定部材や接着剤、コイル４１，４４に電流を流すための基板やリード線などが設けられている場合には、これらも支持部２７に対して揺動するため、揺動部１２Ａに含まれる。
In the optical
第１実施形態では、第１アクチュエータ２５により第１可動部３１を揺動し、第２アクチュエータ２６により第２可動部３２を揺動する。この場合、各アクチュエータ２５，２６を構成するヨーク４２，４５を支持部２７に固定している。そのため、第２アクチュエータ２６により第２可動部３２を揺動するとき、第１アクチュエータ２５と第２可動部３２とが干渉しないように、両者の間に隙間が確保されている。なお、第１アクチュエータ２５を第２可動部３２に設けてもよい。
In the first embodiment, the
なお、アクチュエータ２５，２６は、可動部３１，３２にコイル４１，４４を配置した、いわゆる、ムービングコイル型であったが、それに限られず、例えば、可動部３１，３２に磁石４３，４６を配置して支持部２７にコイル４１，４４を配置した、いわゆる、ムービングマグネット型であってもよい。この場合、磁石４３，４６が光学部材２０と共に揺動されるため、コイル４１，４４の代わりに磁石４３，４６が揺動部１２Ａに含まれることになる。
The
光路制御機構１２は、以上のような構成であるが、それに限られず、駆動信号が印加されたアクチュエータによって光学部が揺動することで、光学部による光Ｌの光路のシフトが可能な、任意の構成であってよい。
The optical
［第１軸部および第２軸部］
図６は、光路制御機構における揺動部を表す斜視図である。
[First Shaft and Second Shaft]
FIG. 6 is a perspective view showing the swinging portion in the optical path control mechanism.
図６に示すように、第１揺動部２１を構成する第１可動部３１と第２揺動部２２を構成する第２可動部３２とは、第１揺動軸ＡＸに沿う第１軸部２３により連結され、第２可動部３２と支持部２７とは、第２揺動軸ＢＸに沿う第２軸部２４により連結される。ここで、第１揺動部２１の質量および第１揺動軸ＡＸから第１可動部３１の外周部までの距離と、第２揺動部２２の質量および第２揺動軸ＢＸから第２揺動部３２の外周部まで距離が相違する。そのため、第１アクチュエータ２５により第１軸部２３を支点に第１可動部３１を揺動したときの慣性モーメントと、第２アクチュエータ２６により第２軸部２４を支点として第２可動部３２を揺動したときの慣性モーメントとが相違する。
As shown in FIG. 6, the first
すなわち、第１アクチュエータ２５により第１軸部２３を支点として第１可動部３１を第１揺動軸ＡＸまわりに揺動したときの第１可動部３１慣性モーメントＩ１は、次のように考えることができる。第１可動部３１を質量ｍ１である質点の集合体とし、質点の第１揺動軸ＡＸからの距離（質点の回転半径）をｒ１として考えると、回転する質点の慣性モーメントは下記式で表される。
Ｉ１＝ｍ１・ｒ１２
第１可動部３１は、質点の集合体であると考えられることから、第１揺動軸ＡＸに関する第１可動部３１の慣性モーメントＩは、第１可動部３１の質点である微小部分の質量ｍ１と、第１揺動軸ＡＸからの距離（回転半径ｒ１）の２乗との積の総和で表される。
That is, the moment of inertia I1 of the first
I 1 = m1·r1 2
Since the first
同様に、第２アクチュエータ２６により第２軸部２４を支点に第２可動部３２を第２揺動軸ＢＸまわりに揺動したときの第２可動部３２の慣性モーメントＩ２は、第２可動部３２の質点である微小部分の質量ｍ２と、第２揺動軸ＢＸからの距離（回転半径ｒ２）の２乗との積の総和で表される。そのため、第１揺動軸ＡＸを中心として第１可動部３１を揺動させた場合の慣性モーメントと、第２揺動軸ＢＸを中心として第２可動部３２を揺動させた場合の慣性モーメントが相違する。
Similarly, the moment of inertia I2 of the second
すると、第１可動部３１が揺動するときの固有振動数と、第２可動部３２が揺動するときの固有振動数とが相違し、両者の変位時間が相違する。表示装置１では、光学部材２０の揺動中に画像を表示する場合があり、第１可動部３１の変位時間と第２可動部３２変位時間が相違すると、それぞれの揺動時に出画する画像の見え方とが異なり、画像品質が低下してしまう。
Then, the natural frequency when the first
第１実施形態では、第２軸部２４のねじり剛性は、第１軸部２３のねじり剛性より高いものに設定される。第１軸部２３と第２軸部２４との間で、断面積と長さと材質の少なくともいずれか一つを相違させることで、第２軸部２４のねじり剛性を第１軸部２３のねじり剛性より高くしている。
In the first embodiment, the torsional rigidity of the
第１可動部３１および第２可動部３２の固有振動数は、軸回りの慣性モーメントと軸のねじり剛性により決定される。軸回りの慣性モーメントは、第１揺動部２１の質量および第２揺動部２２の質量、第１揺動軸ＡＸから第１可動部３１までの距離および第２揺動軸ＢＸから第２揺動部３２まで距離により決定される。一方、軸のねじり剛性は、第１軸部２３および第２軸部２４の断面積、長さ、材質により決定される。第２揺動軸ＢＸから第２揺動部３２まで距離が、第１揺動軸ＡＸから第１可動部３１までの距離より長いことから、第２可動部３２は、第１可動部３１より慣性モーメントが大きく、固有振動数が低い。そこで、第２軸部２４のねじり剛性を第１軸部２３のねじり剛性より高くすることで、第２可動部３２の慣性モーメントが小さくし、固有振動数を高くする。すると、第１可動部３１の固有振動数と第２可動部３２の固有振動数が近似し、好ましくは、等しくなる。
The natural frequencies of the first
第１可動部３１の固有振動数と第２可動部３２の固有振動数が同じになると、第１可動部３１の変位時間と第２可動部３２変位時間が同じにより、それぞれの揺動時に出画する画像の見え方とが同じになり、画像品質の低下が抑制される。
When the natural frequency of the first
第１実施形態にて、第１軸部２３と第２軸部２４とは、材質が同じである。第１軸部２３と第２軸部２４とは、径方向の長さＬ１，Ｌ２が同じである。第１軸部２３と第２軸部２４とは、断面積が相違する。第１軸部２３の断面積は、幅Ｗ１×厚さＴ１であり、第２軸部２４の断面積は、幅Ｗ２×厚さＴ２である。そして、ねじり剛性の高さは断面積に比例するので、第１軸部２３の断面積（幅Ｗ１×厚さＴ１）＜第２軸部２４の断面積（幅Ｗ２×厚さＴ２）に設定される。なお、ねじり剛性の高さは軸方向の長さに反比例するので、第１軸部２３の長さＬ１＞第２軸部２４の長さＬ２としてもよい。第１軸部２３と第２軸部２４との間で、断面積と長さと材質の少なくともいずれか一つを相違させることで、第２軸部２４のねじり剛性を第１軸部２３のねじり剛性より高くする。例えば、第１軸部２３と第２軸部２４との厚さＴ１、Ｔ２が同じであり、かつ第１軸部２３と第２軸部２４との軸方向の長さＬ１、Ｌ２が同じである場合は、第１軸部２３の幅Ｗ１よりも第２軸部２４の幅Ｗ２を大きくすることによって、第２軸部のねじり剛性＞第１軸部のねじり剛性となるように相違させることができる。
In the first embodiment, the
［駆動信号］
ここで、駆動回路１６からアクチュエータ１２Ｂに印加される駆動信号について説明する。図７は、駆動部の駆動信号の波形を説明するグラフである。
[Drive signal]
Here, the drive signal applied from the
図７に示すように、駆動回路１６から第１アクチュエータ２５に印加される駆動信号は、電気信号であり、時間経過に従って電流値が変化する。以下、駆動信号の時間毎の電流値の変化を表す波形を、駆動信号の波形と称する。駆動信号の波形は、図７に実線で示される。駆動信号は、周期Ｔ毎に同じ波形が繰り返されるものである。周期Ｔは、期間Ｔ１と、期間Ｔ１より後であって期間Ｔ１と連続する期間Ｔ２とを含む。期間Ｔ１は、光Ｌの光軸が第１位置となっているときの画像（半画素分ずれていない画像）が表示される期間に対応し、期間Ｔ２は、光Ｌの光軸が第２位置となっているときの画像（半画素分ずれた画像）が表示される期間に対応する。
As shown in FIG. 7, the drive signal applied from the
駆動信号は、期間Ｔ１のうちの第１期間ＴＡ１において、電流値が第１電流値Ａ１から第２電流値Ａ２まで変化する。ここで、第１電流値Ａ１と第２電流値Ａ２との中間位置０は、電流値が０となる位置である。駆動信号は、第１期間ＴＡ１において、電流値が第１電流値Ａ１から第２電流値Ａ２まで、時間の経過に従って直線状に変化する。すなわち、駆動信号は、第１期間ＴＡ１の開始タイミングにおいて、電流値が第１電流値Ａ１であり、その後電流値が第１電流値Ａ１から直線状に変化して、第１期間ＴＡ１の終了タイミングにおいて、電流値が第２電流値Ａ２となる。第１電流値Ａ１は、第１揺動部２１を第１角度Ｄ１に保持可能な電流値であり、第１角度Ｄ１の数値に応じて設定される。第２電流値Ａ２は、第１揺動部２１を第２角度Ｄ２に保持可能な電流値であり、第２角度Ｄ２の数値に応じて設定される。第１電流値Ａ１と第２電流値Ａ２とは、正負が逆となる電流値であり、その絶対値は等しくてよい。図７では、第１電流値Ａ１が負であり、第２電流値Ａ２が正であることが例示されている。
The current value of the drive signal changes from the first current value A1 to the second current value A2 in the first period TA1 of the period T1. Here, an
第１期間ＴＡ１の長さは、第１揺動部２１の固有振動数に対応する値となっている。第１揺動部２１は、光路制御機構１２のうちの、支持部２７に対して揺動する部分（第１実施形態では、光学部材２０、第１可動部３１、コイル４１）を指す。すなわち、第１期間ＴＡ１の長さは、支持部２７に対して揺動する部分の固有振動数に対応する値になっているといえる。より詳しくは、第１期間ＴＡ１の長さは、第１揺動部２１の固有周期と略同じ値であることが好ましく、固有周期と同じ値であることがより好ましい。ここで、固有周期は、固有振動数の逆数である。また、「略同じ値」とは、固有周期に対して誤差範囲の程度ずれた値も許容することを意味する。例えば、固有周期に対してのずれが、固有周期の値に対して５％以内である場合にも、「略同じ値」としてよい。以降でも、「略同じ値」という記載は、同様の意味を指す。なお、固有振動（固有振動数の逆数）の値とは、固有振動数をｆ[Hz]とした場合、「１／ｆ」[s]として表される。
The length of the first period TA1 has a value corresponding to the natural frequency of the first oscillating
駆動信号は、期間Ｔ１のうちの第２期間ＴＢ１において、電流値が第２電流値Ａ２で保持される。第２期間ＴＢ１は、第１期間ＴＡ１より後であって第１期間ＴＡ１に連続する期間である。なお、第１揺動部２１の固有振動数を大きくすることで、第１期間ＴＡ１を短くして、第２期間ＴＢ１を長くすることができる（例えば、第１期間ＴＡ１より長くすることができる）ため、好ましい。なお、第２電流値Ａ２に保持されるとは、電流値が第２電流値Ａ２から厳密に変化しないことに限定されず、電流値が第２電流値Ａ２から所定値の範囲でずれることも含まれてよい。ここでの所定値は、任意に設定されてよいが、例えば第２電流値Ａ２の１０％の値であってよい。
The drive signal is held at the second current value A2 during the second period TB1 of the period T1. The second period TB1 is a period after the first period TA1 and continuous with the first period TA1. By increasing the natural frequency of the first oscillating
このように、駆動信号は、期間Ｔ１において、電流値が第１電流値Ａ１から第２電流値Ａ２に徐々に変化し、電流値が第２電流値Ａ２に到達したら、電流値が第２電流値Ａ２に保持される。 In this way, the drive signal gradually changes the current value from the first current value A1 to the second current value A2 in the period T1, and when the current value reaches the second current value A2, the current value changes to the second current value. It is held at the value A2.
駆動信号は、期間Ｔ２のうちの第３期間ＴＡ２においては、電流値が、第２電流値Ａ２から第１電流値Ａ１まで変化する。第３期間ＴＡ２は、第２期間ＴＢ１より後であって第２期間ＴＢ１に連続する期間といえる。さらに言えば、駆動信号は、第３期間ＴＡ２において、電流値が第２電流値Ａ２から第１電流値Ａ１まで、時間の経過に従って直線状に変化する。すなわち、駆動信号は、第３期間ＴＡ２の開始タイミングにおいては、電流値が第２電流値Ａ２であり、その後電流値が第２電流値Ａ２から直線状に変化して、第３期間ＴＡ２の終了タイミングにおいて、電流値が第１電流値Ａ１となる。 The current value of the drive signal changes from the second current value A2 to the first current value A1 in the third period TA2 of the period T2. The third period TA2 can be said to be a period subsequent to the second period TB1 and continuing from the second period TB1. Furthermore, in the third period TA2, the drive signal changes linearly with the lapse of time from the second current value A2 to the first current value A1. That is, the drive signal has a current value of the second current value A2 at the start timing of the third period TA2, and then the current value linearly changes from the second current value A2 to the end of the third period TA2. At the timing, the current value becomes the first current value A1.
第３期間ＴＡ２の長さは、第１揺動部２１の固有振動数に対応する値となっている。より詳しくは、第３期間ＴＡ２の長さは、第１揺動部２１の固有周期（固有振動数の逆数）と略同じ値であることが好ましく、固有周期と同じ値であることがより好ましい。第３期間ＴＡ２では、第３期間ＴＡ２の長さは、第１期間ＴＡ１の長さと等しい。
The length of the third period TA2 has a value corresponding to the natural frequency of the first oscillating
駆動信号は、期間Ｔ２のうちの第４期間ＴＢ２においては、電流値が第１電流値Ａ１で保持される。第４期間ＴＢ２は、第３期間ＴＡ２より後であって第３期間ＴＡ２に連続する期間である。また、第４期間ＴＢ２は、第１期間ＴＡ１より前であって第１期間ＴＡ１に連続する期間である。第４期間ＴＢ２は、第２期間ＴＢ１と等しい。第１揺動部２１の固有振動数を大きくすることで、第３期間ＴＡ２を短くして、第４期間ＴＢ２を長くすることができる（例えば、第３期間ＴＡ２より長くすることができる）ため、好ましい。なお、第１電流値Ａ１に保持されるとは、電流値が第１電流値Ａ１から厳密に変化しないことに限定されず、電流値が第１電流値Ａ１から所定値の範囲でずれることも含まれてよい。ここでの所定値は、任意に設定されてよいが、例えば第１電流値Ａ１の１０％の値であってよい。
The drive signal is held at the first current value A1 during the fourth period TB2 of the period T2. The fourth period TB2 is a period subsequent to the third period TA2 and continuing from the third period TA2. Also, the fourth period TB2 is a period preceding the first period TA1 and continuing from the first period TA1. The fourth period TB2 is equal to the second period TB1. By increasing the natural frequency of the first oscillating
このように、駆動信号は、期間Ｔ２において、電流値が第２電流値Ａ２から第１電流値Ａ１に徐々に変化し、電流値が第１電流値Ａ１に到達したら、電流値が第１電流値Ａ１に保持される。 In this way, the driving signal gradually changes the current value from the second current value A2 to the first current value A1 in the period T2, and when the current value reaches the first current value A1, the current value changes to the first current value. It is held at the value A1.
以上のように、第１実施形態においては、駆動信号の波形は台形状であり、電流値が変化する第１期間ＴＡ１、第３期間ＴＡ２が、揺動部１２Ａの固有振動数に対応する値となっている。
As described above, in the first embodiment, the drive signal has a trapezoidal waveform, and the first period TA1 and the third period TA2 in which the current value changes correspond to the natural frequency of the
なお、図７に示す破線は、光Ｌが照射される期間を示している。照射装置１００は、第１期間ＴＡ１において光Ｌを照射せず、第２期間ＴＢ１において光Ｌを照射することが好ましい。また、照射装置１００は、第３期間ＴＡ２において光Ｌを照射せず、第４期間ＴＢ２において光Ｌを照射することが好ましい。
A dashed line shown in FIG. 7 indicates a period during which the light L is irradiated. The
［揺動パターン］
次に、駆動信号の印加による第１揺動部２１の揺動パターンについて説明する。図８は、光学部の１軸揺動パターンを説明するグラフである。
[Oscillation pattern]
Next, the swing pattern of the
図８に示すように、第１揺動部２１の揺動パターンとは、第１アクチュエータ２５に駆動信号が印加されたときの、時間毎の第１揺動部２１の変位角（第１揺動軸ＡＸまわりの角度）を指す。図８では、揺動パターンが実線で示されている。
As shown in FIG. 8, the rocking pattern of the first rocking
第１期間ＴＡ１においては、駆動信号は、電流値が第１電流値Ａ１から第２電流値Ａ２まで変化する。これにより、第１揺動部２１は、第１期間ＴＡ１において、変位角が、第１角度Ｄ１から第２角度Ｄ２まで変化する。ここで、第１角度Ｄ１と第２角度Ｄ２との中間位置０は、第１揺動部２１の変位角が０となる位置である。
In the first period TA1, the current value of the drive signal changes from the first current value A1 to the second current value A2. Accordingly, the displacement angle of the first oscillating
第２期間ＴＢ１においては、駆動信号は、電流値が第２電流値Ａ２に保持される。これにより、第１揺動部２１は、第２期間ＴＢ１において、変位角が、第２角度Ｄ２に保持される。なお、第２角度Ｄ２に保持されるとは、変位角が第２角度Ｄ２から厳密に変化しないことに限定されず、変位角が第２角度Ｄ２から所定値の範囲でずれることも含まれてよい。ここでの所定値は、任意に設定されてよいが、例えば、第２角度Ｄ２の１０％の値であってよい。
In the second period TB1, the current value of the drive signal is held at the second current value A2. As a result, the displacement angle of the first oscillating
第３期間ＴＡ２においては、駆動信号は、電流値が第２電流値Ａ２から第１電流値Ａ１まで変化する。これにより、第１揺動部２１は、第３期間ＴＡ２において、変位角が、第２角度Ｄ２から第１角度Ｄ１まで変化する。
In the third period TA2, the current value of the drive signal changes from the second current value A2 to the first current value A1. Accordingly, the displacement angle of the first oscillating
第４期間ＴＢ２において、駆動信号は、電流値が第１電流値Ａ１に保持される。これにより、第１揺動部２１は、第４期間ＴＢ２において、変位角が、第１角度Ｄ１に保持される。なお、第１角度Ｄ１に保持されるとは、変位角が第１角度Ｄ１から厳密に変化しないことに限定されず、変位角が第１角度Ｄ１から所定値の範囲でずれることも含まれてよい。ここでの所定値は、任意に設定されてよいが、例えば第１角度Ｄ１の１０％の値であってよい。
In the fourth period TB2, the current value of the drive signal is held at the first current value A1. As a result, the displacement angle of the first oscillating
なお、光Ｌは、第２期間ＴＢ１、第４期間ＴＢ２において照射される。従って、第２期間ＴＢ１において、第２角度Ｄ２に保持された第１揺動部２１に光Ｌが照射されて、光Ｌの光路が第１位置となる。第４期間ＴＢ２においては、第１角度Ｄ１に保持された第１揺動部２１に光Ｌが照射されて、光Ｌの光路が第２位置にシフトして、画像が半画素分ずれる。
Note that the light L is emitted during the second period TB1 and the fourth period TB2. Therefore, in the second period TB1, the light L is applied to the first oscillating
光学部材２０を揺動させて光路をシフトさせる光路制御装置１０においては、光学部材２０を安定的に揺動させることが求められる。第１実施形態では、第１期間ＴＡ１、第３期間ＴＡ２の長さを、第１揺動部２１の固有振動数に対応する値とすることで、第２期間ＴＢ１、第４期間ＴＢ２において、第１揺動部２１が振動することを抑えて、第１揺動部２１を安定的に揺動させることができる。すなわち、第１期間ＴＡ１、第３期間ＴＡ２の長さが、第１揺動部２１の固有振動数に対応する値になっていることで、第２期間ＴＢ１、第４期間ＴＢ２における第１揺動部２１の振動を抑制して、第１揺動部２１を安定的に揺動させることができる。従って、第１揺動部２１を高速に揺動し、且つ、安定的に静止させて、画像の劣化を抑制できる。
In the optical path control
ここでは、駆動回路１６からアクチュエータ１２Ｂに印加される駆動信号として、第１アクチュエータ２５に印加される駆動信号について説明した。なお、第２アクチュエータ２６に印加される駆動信号についても同様であることから説明は省略する。
Here, the drive signal applied to the
［光路制御機構による画素の動作］
以下、第１揺動部２１および第２揺動部２２を揺動したときの作動について説明する。図９は、光学部の２軸揺動パターンを説明する説明図である。
[Pixel Operation by Optical Path Control Mechanism]
The operation when the first swinging
第１実施形態の光路制御機構１２にて、アクチュエータ１２Ｂを構成する第１アクチュエータ２５および第２アクチュエータ２６は、それぞれ駆動信号に応じて、第１軸部ＡＸおよび第２軸部ＢＸまわりの第１角度Ｄ１から第２角度Ｄ２への姿勢変化と、第２角度Ｄ２から第１角度Ｄ１への姿勢変化とを繰り返すように、第１揺動部２１および第２揺動部２２を揺動させる。第１揺動部２１および第２揺動部２２がそれぞれ第１角度Ｄ１と第２角度Ｄ２との間の揺動を繰り返すことで、光Ｌの光軸は、第１位置から第２位置へのシフトと、第２位置から第１位置へのシフトとが繰り返される。
In the optical
すなわち、光軸が第１位置であるときに光Ｌによってスクリーンに投影される画像と、光軸が第２位置であるときに光Ｌによってスクリーンに投影される画像とは、半画素分だけずれたものになる。すなわち、スクリーンに投影される画像は、半画素分ずれて半画素分戻ることを繰り返す。これにより、見かけ上の画素数が増加して、スクリーンに投影される画像を高解像度化することができる。光軸のシフト量は、画像の半画素分であるため、第１角度Ｄ１および第２角度Ｄ２は、画像を半画素分シフト可能な角度に設定される。なお、画像のシフト量は、半画素分に限られず、例えば、画素の１／４や１／８など、任意であってよい。第１角度Ｄ１および第２角度Ｄ２も、画像のシフト量に合わせて適宜設定されてよい。 That is, the image projected on the screen by the light L when the optical axis is at the first position and the image projected on the screen by the light L when the optical axis is at the second position are shifted by half a pixel. become valuable. That is, the image projected on the screen repeats shifting by half a pixel and returning by half a pixel. As a result, the apparent number of pixels increases, and the resolution of the image projected on the screen can be increased. Since the shift amount of the optical axis is half a pixel of the image, the first angle D1 and the second angle D2 are set to angles that can shift the image by half a pixel. Note that the shift amount of the image is not limited to half a pixel, and may be arbitrary, such as 1/4 or 1/8 of a pixel, for example. The first angle D1 and the second angle D2 may also be appropriately set according to the shift amount of the image.
以下、具体的に説明する。ここで、第１揺動軸ＡＸ方向と第２揺動軸ＢＸ方向は、直交方向に交差し、画素の配列方向に平行をなす。図３および図９に示すように、画像位置Ｐ０は、第１アクチュエータ２５および第２アクチュエータ２６に印加する電流値を０としたとき、つまり、光学部材２０の変位角が０であるときの表示位置である。Ａ動作状態は、第１アクチュエータ２５により光学部材２０を第１揺動軸ＡＸまわりに所定角度だけ揺動し、画像位置Ｐ０を第２揺動軸ＢＸ方向に１／４画素ずらすと共に、第２アクチュエータ２６により光学部材２０を第２揺動軸ＢＸまわりに所定角度だけ揺動し、画像位置Ｐ０を第１揺動軸ＡＸ方向に１／４画素ずらした状態である。すなわち、Ａ動作状態は、画像位置Ｐ０が、第１揺動軸ＡＸ方向における一方へ向かうベクトルと第２揺動軸ＢＸ方向における一方へ向かうベクトルとを合成したＡＢＸ方向における一方ＡＢＸａにずれた画像位置Ｐ１に画像を表示する状態である。
A specific description will be given below. Here, the direction of the first swing axis AX and the direction of the second swing axis BX intersect in the orthogonal direction and are parallel to the arrangement direction of the pixels. As shown in FIGS. 3 and 9, the image position P0 is displayed when the current value applied to the
同様に、Ｂ動作状態は、画像位置Ｐ０が、第１揺動軸ＡＸ方向における一方へ向かうベクトルと第２揺動軸ＢＸ方向における一方へ向かうベクトルとを合成したＡＢＸ方向における一方ＡＢＸｂにずれた画像位置Ｐ２に画像を表示する状態である。同様に、Ｃ動作状態は、画像位置Ｐ０が、第１揺動軸ＡＸ方向における一方へ向かうベクトルと第２揺動軸ＢＸ方向における一方へ向かうベクトルとを合成したＡＢＸ方向における一方ＡＢＸｃにずれた画像位置Ｐ３に画像を表示する状態である。同様に、Ｄ動作状態は、画像位置Ｐ０１が、第１揺動軸ＡＸ方向における一方へ向かうベクトルと第２揺動軸ＢＸ方向における一方へ向かうベクトルとを合成したＡＢＸ方向における一方ＡＢＸｄにずれた画像位置Ｐ４に画像を表示する状態である。 Similarly, in the B motion state, the image position P0 is shifted to one side ABXb in the ABX direction obtained by synthesizing the one-way vector in the first swing axis AX direction and the one-way vector in the second swing axis BX direction. An image is displayed at the image position P2. Similarly, in the C operation state, the image position P0 is shifted to one side ABXc in the ABX direction obtained by synthesizing the one-way vector in the first swing axis AX direction and the one-way vector in the second swing axis BX direction. An image is displayed at the image position P3. Similarly, in the D operation state, the image position P01 is shifted to one side ABXd in the ABX direction obtained by synthesizing the one-way vector in the first swing axis AX direction and the one-way vector in the second swing axis BX direction. An image is displayed at the image position P4.
上述した画素の動作状態における第１揺動部２１と第２揺動部２２の揺動パターンについて説明する。図１０は、第１軸部と第２軸部の固有振動数が異なる場合の２軸揺動パターンを説明するグラフ、図１１は、第１軸部と第２軸部の固有振動数が同じである場合の２軸揺動パターンを説明するグラフである。
The rocking patterns of the first rocking
以下の説明にて、第１揺動部２１の揺動パターンとは、第１アクチュエータ２５に駆動信号が印加されたときの、時間毎の第１揺動部２１の変位角（第１揺動軸ＡＸまわりの角度）を指すものであり、実線で示す。また、第２揺動部２２の揺動パターンとは、第２アクチュエータ２６に駆動信号が印加されたときの、時間毎の第２揺動部２２の変位角（第２揺動軸ＢＸまわりの角度）を指すものであり、点線で示す。
In the following description, the swinging pattern of the first swinging
図１０に示すように、変位期間ＴＡ２－Ａにおいて、駆動信号は、電流値が第２電流値Ａ２から第１電流値Ａ１まで変化する（図７参照）。これにより、第１揺動部２１は、変位期間ＴＡ２－Ａにおいて、変位角が、第２角度Ｄ２から第１角度Ｄ１まで変化する。変位期間ＴＡ２－Ｂにおいて、駆動信号は、電流値が第２電流値Ａ２から第１電流値Ａ１まで変化する。これにより、第２揺動部２２は、変位期間ＴＡ２－Ｂにおいて、変位角が、第２角度Ｄ２から第１角度Ｄ１まで変化する。
As shown in FIG. 10, in the displacement period TA2-A, the current value of the drive signal changes from the second current value A2 to the first current value A1 (see FIG. 7). As a result, the displacement angle of the first oscillating
また、変位期間ＴＡ１－Ｃにおいて、駆動信号は、電流値が第１電流値Ａ１から第２電流値Ａ２まで変化する。これにより、第１揺動部２１は、変位期間ＴＡ１－Ｃにおいて、変位角が、第１角度Ｄ１から第２角度Ｄ２まで変化する。変位期間ＴＡ１－Ｄにおいて、駆動信号は、電流値が第１電流値Ａ１から第２電流値Ａ２まで変化する。これにより、第２揺動部２２は、変位期間ＴＡ１－Ｄにおいて、変位角が、第１角度Ｄ１から第２角度Ｄ２まで変化する。
Also, in the displacement period TA1-C, the current value of the drive signal changes from the first current value A1 to the second current value A2. As a result, the displacement angle of the first oscillating
変位期間ＴＡ２－Ａ、変位期間ＴＡ２－Ｂ、変位期間ＴＡ１－Ｃ、変位期間ＴＡ１－Ｄは、それぞれ、図９で説明したＡ動作状態、Ｂ動作状態、Ｃ動作状態、Ｄ動作状態へ移行する期間を表すものである。第１軸部２３と第２軸部２４の各固有振動数が異なる場合、例えば、変位期間ＴＡ２－Ａと変位期間ＴＡ２－Ｂの長さが相違することから、電流を維持するときの表示期間ＴＢ２－Ａと表示期間ＴＢ２－Ｂの長さが相違し、Ａ動作状態とＢ動作状態で画像の見え方とが異なり、画像品質が低下する。Ｃ動作状態とＤ動作状態でも同様である。一方、図１１に示すように、第１軸部２３と第２軸部２４の各固有振動数が同じである場合、変位期間ＴＡ２－Ａと変位期間ＴＡ２－Ｂの長さが同じになることから、電流を維持するときの表示期間ＴＢ２－Ａと表示期間ＴＢ２－Ｂの長さが同じで、Ａ動作状態とＢ動作状態で画像の見え方とが同じになり、画像品質の低下が抑制される。
During the displacement period TA2-A, the displacement period TA2-B, the displacement period TA1-C, and the displacement period TA1-D, transitions to the A operation state, B operation state, C operation state, and D operation state described with reference to FIG. 9, respectively. It represents a period. When the natural frequencies of the
第１実施形態では、光学部材２０を２軸揺動させる場合、光学部材２０の慣性モーメントが大きい方である揺動軸の中心である第２軸部２４のねじり剛性を、光学部材２０の慣性モーメントが小さい方である揺動軸の中心である第１軸部２３のねじり剛性より高くしている。すると、第１揺動部２１の固有振動数と第２揺動部２２の固有振動数が近似（同じ）し、第１揺動部２１の変位期間ＴＡ１－Ｃ，ＴＡ２－Ａの長さと、第２揺動部２２の変位期間ＴＡ１－Ｄ，ＴＡ２－Ｂの長さが同じになり、画像の劣化を抑制できる。
In the first embodiment, when the
上述したように、光学部材２０を２次揺動させる光路制御機構１２では、第１揺動部２１の変位期間ＴＡ１－Ｃ，ＴＡ２－Ａの長さと、第２揺動部２２の変位期間ＴＡ１－Ｄ，ＴＡ２－Ｂの長さを同じとし、画像の劣化を抑制している。この場合、第１揺動部２１の固有振動数と第２揺動部２２の固有振動数が同じになる。この変位時間は、各揺動部２１，２２の固有振動数に比例し、固有振動数が大きくなると、変位時間が短く（変位スピードが上昇）なり、固有振動数が小さくなると、変位時間が長く（変位スピードが下降）なる。そして、第１揺動部２１の固有振動数と第２揺動部２２の固有振動数とは、フレームレートの整数倍（奇数）に重なると、各揺動部２１，２２が共振による不要振動を起こし、光学部材２０を安定して静止させることができなくなる。
As described above, in the optical
そこで、第１実施形態の光路制御装置１０では、第１揺動部２１の固有振動数および第２揺動部２２の固有振動数を、対応するフレームレートの奇数の整数倍の値からずれた値にて設定する。
Therefore, in the optical path control
具体的には、第１揺動部２１の固有振動数および第２揺動部２２の固有振動数を、対応するフレームレートの奇数の整数（ｎ）より大きく、且つ、対応するフレームレートの奇数の整数（ｎ＋２）より小さい範囲の値に設定する。
Specifically, the eigenfrequency of the first oscillating
光路制御機構１２は、駆動回路１６により第１アクチュエータ２５および第２アクチュエータ２６に対して、台形状をなす波形（台形波）の駆動信号を印加することで、第１揺動部２１および第２揺動部２２を揺動する。この台形波は、フーリエ級数展開することにより、三角関数の和で表すことができる。この三角関数の数式は、下記のように、基本波と奇数次高調波で表すことができ、図７に示す台形波の近似式となりうる。
Ｆ（ｘ）＝（４／π）×｛ｓｉｎ（ｘ）＋（１／４）×ｓｉｎ（３ｘ）
＋（１／１０）×ｓｉｎ（５ｘ）＋（１／２５）×ｓｉｎ（７ｘ）｝
そのため、奇数次高調波成分と固有振動数が重なると、第１揺動部２１および第２揺動部２２振動が大きくなる。実際に作動させて計測した場合でも実証されている。
The optical
F(x)=(4/π)*{sin(x)+(1/4)*sin(3x)
+(1/10)*sin(5x)+(1/25)*sin(7x)}
Therefore, when the odd-order harmonic component and the natural frequency overlap, the vibrations of the first oscillating
第１揺動部２１および第２揺動部２２の変位時間は、第１揺動部２１および第２揺動部２２の固有振動数に比例する。第１揺動部２１および第２揺動部２２の固有振動数がフレームレートの奇数の整数倍と重なると、第１揺動部２１および第２揺動部２２が共振による不要振動を起こし、光学部材２０を安定して静止させることができなくなる。そのため、第１実施形態では、第１揺動部２１の固有振動数および第２揺動部２２の固有振動数をできるだけ大きく、フレームレートの奇数の整数倍の周波数からずれた周波数になるように設定する。
The displacement time of the first oscillating
すなわち、第１揺動部２１および第２揺動部２２の固有振動数を、同一のフレームレート×ｎ（奇数）とフレームレート×（ｎ＋２）の間に設定すると共に、対応する全てのフレームレートで満足させる。
フレームレート×ｎ（奇数）＜固有振動数＜フレームレート×（ｎ＋２）
That is, the natural frequencies of the first oscillating
Frame rate x n (odd number) < natural frequency < frame rate x (n + 2)
表示装置１は、複数のフレームレートが設定されている。そのため、第１揺動部２１の固有振動数および第２揺動部２２の固有振動数を、対応する複数のフレームレートの奇数の整数倍の値からずれて設定することが好ましい。
A plurality of frame rates are set for the
例えば、３種類のフレームレート６０Ｈｚ、５０Ｈｚ、４８Ｈｚに対応させる場合、第１揺動部２１および第２揺動部２２の固有振動数を、下記の３つの条件を満たす周波数に設定する。
１８０Ｈｚ（６０×３）＜固有振動数＜３００Ｈｚ（６０×５）
２５０Ｈｚ（５０×５）＜固有振動数＜３５０Ｈｚ（５０×７）
２４０Ｈｚ（４８×５）＜固有振動数＜３３６Ｈｚ（４８×７）
すなわち、第１揺動部２１および第２揺動部２２の固有振動数は、下記の範囲となる。
２５０Ｈｚ＜固有振動数＜３００Ｈｚ
For example, when supporting three types of frame rates of 60 Hz, 50 Hz, and 48 Hz, the natural frequencies of the first oscillating
180 Hz (60 x 3) < natural frequency < 300 Hz (60 x 5)
250 Hz (50 x 5) < natural frequency < 350 Hz (50 x 7)
240 Hz (48 x 5) < natural frequency < 336 Hz (48 x 7)
That is, the natural frequencies of the first oscillating
250Hz < natural frequency < 300Hz
このように第１実施形態の光路制御装置１０では、第１揺動部２１の固有振動数および第２揺動部２２の固有振動数を、対応するフレームレートの奇数の整数倍の値からずれた値にて設定する。そのため、第１揺動部２１および第２揺動部２２の共振による不要振動を抑制し、光学部材２０を安定して静止させることができる。
As described above, in the optical path control
＜第２実施形態＞
図１２は、第２実施形態に係る光路制御機構を表す断面図、図１３は、表示装置の回路構成を模式的に表すブロック図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
<Second embodiment>
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the optical path control mechanism according to the second embodiment, and FIG. 13 is a block diagram schematically showing the circuit configuration of the display device. Members having the same functions as those of the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
第２実施形態において、図１２および図１３に示すように、光路制御機構１２と、制御回路１４と、駆動回路１６とを有する。
In the second embodiment, as shown in FIGS. 12 and 13, an optical
光路制御機構１２は、光学部材２０を含む揺動部１２Ａと、揺動部１２Ａを揺動させるアクチュエータ１２Ｂとを有する。揺動部１２Ａは、第１揺動部２１と、第２揺動部２２とを有する。第１揺動部２１は、第２揺動部２２に対して、第１揺動軸ＡＸに沿う第１軸部２３により揺動する。第２揺動部２２は、支持部２７に対して、第２揺動軸ＢＸに沿う第２軸部２４により揺動する。アクチュエータ１２Ｂは、第１アクチュエータ２５および第２アクチュエータ２６を有する。第１アクチュエータ２５は、第１揺動部２１を揺動し、第２アクチュエータ２６は、第２揺動部２２を揺動する。
The optical
光路制御機構１２は、駆動回路１６によって第１アクチュエータ２５および第２アクチュエータ２６が駆動されることで、第１揺動部２１および第２揺動部２２を揺動する。駆動回路１６は、第１アクチュエータ２５および第２アクチュエータ２６に対して台形波の駆動信号を印加することで、第１揺動部２１および第２揺動部２２を揺動する。
The optical
第１揺動部２１および第２揺動部２２の固有振動数は、第１実施形態で説明したように、所定値に設定される。光路制御装置１０は、第１揺動部２１および第２揺動部２２の固有振動数に基づいて、各変位期間の長さを設定し、設定した長さの変位期間において、電流値が変化するように駆動信号の台形波を設定する。
The natural frequencies of the first oscillating
ところで、駆動信号の台形波を含む駆動回路１６のパラメータは、事前に調整してから製品へ搭載する。しかし、例えば、光路制御機構１２や光路制御装置１０などの表示装置１への取付けのばらつきや経時変化、環境変化などにより、振動部の固有振動数が変化する可能性がある。この場合、駆動信号の台形波の再調整が困難となる。
By the way, the parameters of the
そこで、第２実施形態では、光路制御装置１０に振動センサを搭載し、振動センサが検出した第１揺動部２１および第２揺動部２２の振動数に基づいて駆動信号の台形波を調整して設定するようにしている。なお、駆動信号の波形は、台形形状に限らず、階段形状や矩形形状などであってもよい。
Therefore, in the second embodiment, a vibration sensor is mounted on the optical path control
すなわち、光路制御装置１０は、光路制御機構１２と、制御回路１４と、駆動回路１６に加えて、振動センサ１７と、パラメータ設定部１８とを有する。
That is, the optical path control
振動センサ１７は、支持部２７に装着される。振動センサ１７は、揺動部１２Ａとしての第１揺動部２１および第２揺動部２２の振動数を検出可能である。パラメータ設定部１８は、振動センサ１７が検出した第１揺動部２１および第２揺動部２２の振動数に基づいて、駆動回路１６が第１アクチュエータ２５および第２アクチュエータ２６に印加する駆動信号の台形波を調整して設定する。
The
すなわち、駆動回路１６により第１アクチュエータ２５にサイン波を０Ｈｚから徐々に周波数を増やしつつ印加（スイープ）する。このとき、支持部２７に配置された振動センサ１７は、第１揺動部２１の振動を測定する。そして、パラメータ設定部１８は、振動センサ１７が検出した第１揺動部２１の振動に基づいて、第１揺動部２１が最も大きく振動（共振）する周波数を、第１揺動部２１の固有振動数に設定する。
That is, the
同様に、駆動回路１６により第２アクチュエータ２６にサイン波を０Ｈｚから徐々に周波数を増やしつつ印加（スイープ）する。このとき、支持部２７に配置された振動センサ１７は、第２揺動部２２の振動を測定する。そして、パラメータ設定部１８は、振動センサ１７が検出した第２揺動部２２の振動に基づいて、第２揺動部２２が最も大きく振動（共振）する周波数を、第２揺動部２２の固有振動数に設定する。
Similarly, the driving
制御回路１４は、パラメータ設定部１８が設定した各揺動部２１，２２の固有振動数に基づいて、駆動信号の台形波、つまり、変位期間の長さを設定する。そして、制御回路１４は、設定した長さの変位期間において、電流値が変化するように、駆動信号の台形波を設定する。
The
このように第２実施形態の光路制御装置１０では、光路制御装置１０に振動センサ１７を搭載し、振動センサ１７は、第１揺動部２１および第２揺動部２２の固有振動数を検出し、パラメータ設定部１８は、振動センサ１７が検出した第１揺動部２１および第２揺動部２２の振動数に基づいて駆動信号の波形を調整して設定する。そのため、光路制御機構１２や光路制御装置１０などの表示装置１への取付けのばらつきや経時変化、環境変化などにより、振動部の固有振動数が変化しても、表示装置１の出荷時に容易に第１揺動部２１および第２揺動部２２を揺動させるための駆動波形（台形波）を調整することができる。また、表示装置１の出荷後、構成部材の経年劣化により固有振動数がずれても、必要時に第１揺動部２１および第２揺動部２２の駆動波形（台形波）を調整することができる。
As described above, in the optical path control
（効果）
以上説明したように、本実施形態に係る光路制御装置は、
光が入射する光学部材（光学部）２０と、光学部材２０を支持する第１揺動部２１と、第１揺動部２１を第１軸部２３により揺動自在に支持し、第２軸部２４により支持部２７に揺動自在に支持される第２揺動部２３とを有する揺動部１２Ａと、揺動部１２Ａを第１軸部２３を支点とし、第１軸部２３を含む第１揺動軸ＡＸを中心に揺動させる第１アクチュエータ２５と、揺動部１２Ａを第２軸部２４を支点とし、第２軸部２４を含む第２揺動軸ＢＸを中心に揺動させる第２アクチュエータ２６とを備え、第１揺動軸ＡＸは、第２揺動軸ＢＸと交差し、第２軸部２４のねじり剛性は、第１軸部２３のねじり剛性より高い。
(effect)
As described above, the optical path control device according to this embodiment is
An optical member (optical portion) 20 on which light is incident, a first swinging
本実施形態の光路制御装置によれば、外側の第２軸部２４のねじり剛性が内側の第１軸部２３のねじり剛性より高く設定されることで、第１軸部２３を支点として揺動する光学部材２０と第２軸部２４を支点として揺動する光学部材２０との固有振動数を近づけることができる。そのため、第１軸部２３による光学部材２０の揺動時に出画する画像と第２軸部２４による光学部材２０の揺動時に出画する画像の見え方とを一様として画像品質の低下を抑制することができる。
According to the optical path control device of this embodiment, the torsional rigidity of the
また、本実施形態に係る光路制御装置は、第１揺動部２１の固有振動数および第２揺動部２２の固有振動数が予め設定された所定範囲に入るように、第１軸部２３のねじり剛性および第２軸部２４のねじり剛性を設定する。そのため、第１揺動部２１および第２揺動部２２の変位時間を同じ長さに設定することで、画像品質の低下を抑制することができる。
In addition, the optical path control device according to the present embodiment is configured such that the natural frequency of the first oscillating
また、本実施形態に係る光路制御装置は、第１軸部２３と第２軸部２４との間で、断面積と長さと材質の少なくともいずれか一つを相違させることで、第２軸部２４のねじり剛性を第１軸部２３のねじり剛性より高くする。そのため、容易に第１揺動部２１の固有振動数と第２揺動部２２の固有振動数を近づけることができる。
Further, in the optical path control device according to the present embodiment, the
また、本実施形態に係る表示装置は、光路制御装置１０と、揺動部１２Ａに光Ｌを照射する照射装置１００とを備える。表示装置１は、光路制御装置１０を備えることで、揺動部１２Ａを安定的に揺動させて、画像の劣化を抑制することができる。
Further, the display device according to the present embodiment includes an optical path control
なお、上述した実施形態では、光学部材２０を第１揺動軸ＡＸに沿う第１軸部２３により揺動自在に支持すると共に、第２揺動軸ＢＸに沿う第２軸部２４により揺動自在に支持する構成としたが、構成に限定されるものではない。
In the above-described embodiment, the
これまで本発明に係る光路制御装置１０について説明したが、上述した実施形態以外にも種々の異なる形態にて実施されてよい。
Although the optical path control
図示した光路制御装置１０の各構成要素は、機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていなくてもよい。すなわち、各装置の具体的形態は、図示のものに限られず、各装置の処理負担や使用状況などに応じて、その全部または一部を任意の単位で機能的または物理的に分散または統合してもよい。
Each component of the illustrated optical path control
光路制御装置１０の構成は、例えば、ソフトウェアとして、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。上記実施形態では、これらのハードウェアまたはソフトウェアの連携によって実現される機能ブロックとして説明した。すなわち、これらの機能ブロックについては、ハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、または、それらの組合せによって種々の形で実現できる。
The configuration of the optical path control
上記した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものを含む。さらに、上記した構成は適宜組み合わせが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において構成の種々の省略、置換または変更が可能である。 The components described above include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the above configurations can be combined as appropriate. Also, various omissions, substitutions, or modifications of the configuration are possible without departing from the gist of the present invention.
１ 表示装置
１０ 光路制御装置
１２ 光路制御機構
１２Ａ 揺動部
１２Ｂ アクチュエータ
１４ 制御回路
１６ 駆動回路（駆動部）
１７ 振動センサ
１８ パラメータ設定部
２０ 光学部材（光学部）
２１ 第１揺動部
２２ 第２揺動部
２３ 第１軸部
２４ 第２軸部
２５ 第１アクチュエータ
２６ 第２アクチュエータ
２７ 支持部
３１ 第１可動部
３２ 第２可動部
４１，４４ コイル
４２，４５ヨーク
４３，４６磁石
１００ 照射装置
ＡＸ 第１揺動軸
ＢＸ 第２揺動軸
REFERENCE SIGNS
17
21 first swinging
Claims (4)
前記揺動部を前記第１軸部を支点とし、前記第１軸部を含む第１揺動軸を中心に揺動させる第１アクチュエータと、
前記揺動部を前記第２軸部を支点とし、前記第２軸部を含む第２揺動軸を中心に揺動させる第２アクチュエータと、
を備え、
前記第１揺動軸は、前記第２揺動軸と交差し、
前記第２軸部のねじり剛性は、前記第１軸部のねじり剛性より高い、
光路制御装置。 an optical section into which light is incident; a first swing section that supports the optical section; the first swing section is swingably supported by a first shaft section; a swinging portion having a freely supported second swinging portion;
a first actuator for causing the swinging portion to swing about a first swing shaft including the first shaft portion with the first shaft portion serving as a fulcrum;
a second actuator for causing the swinging portion to swing about a second swinging shaft including the second shaft portion with the second shaft portion serving as a fulcrum;
with
the first swing axis intersects the second swing axis;
the torsional rigidity of the second shaft portion is higher than the torsional rigidity of the first shaft portion;
Optical path control device.
請求項１に記載の光路制御装置。 The torsional rigidity of the first shaft portion and the torsional rigidity of the second shaft portion are adjusted so that the natural frequency of the first oscillating portion and the natural frequency of the second oscillating portion fall within a predetermined range set in advance. is set,
The optical path control device according to claim 1.
請求項１または請求項２に記載の光路制御装置。 By making at least one of cross-sectional area, length, and material different between the first shaft portion and the second shaft portion, the torsional rigidity of the second shaft portion is adjusted to the torsional rigidity of the first shaft portion. higher than stiffness,
3. The optical path control device according to claim 1.
前記光学部に光を照射する照射装置と、
を備える表示装置。
an optical path control device according to any one of claims 1 to 3;
an irradiation device that irradiates the optical unit with light;
A display device.
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