JP6507550B2 - 光学デバイス、画像表示装置およびプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、光学デバイスおよび画像表示装置に関するものである。

従来から、液晶パネル等の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ために、光変調装置から出射された映像光の軸をずらす技術が知られている。また、映像光の軸をずらす装置として、特許文献１に記載の光路制御装置が知られている。
この特許文献１に記載されているような従来の光路制御装置９を図１０に示す。

光路制御装置９は、図１０（ａ）に示すように、ガラス板９４と、ガラス板９４を保持する可動部９５と、可動部９５を支持する支持部９６と、可動部９５と支持部９６とを接続する１対の板バネ９７と、永久磁石９１およびコイル９２と、を備えている。また、光路制御装置９では、永久磁石９１の磁化の方向Ｍ９が板バネ９７の軸線９０Ｌと平行になるように永久磁石９１が配置されており、永久磁石９１とコイル９２に流れる電流とによって、軸線９０Ｌを揺動軸として可動部９５を揺動させることができる。

例えば、図１０（ｂ）に示すように、可動部９５の左辺９５ａ側に矢印Ａ１方向のローレンツ力が作用すると、可動部９５が軸線９０Ｌを揺動軸として図１０（ｂ）中の時計回りの方向に揺動する。一方、可動部９５の左辺９５ａ側に矢印Ａ２方向のローレンツ力が作用すると、可動部９５が軸線９０Ｌを揺動軸として図１０（ｂ）中の反時計回りの方向に揺動する。このようにして、光路制御装置９では、可動部９５を時計回りまたは反時計回りに揺動させることにより、ガラス板９４の姿勢を変化させることができる。これにより、ガラス板９４に入射した映像光を屈折させ、映像光の軸をずらすことができる。

特開２０１１−１５８５８９号公報

しかしながら、このような光路制御装置９では、例えば可動部９５を反時計回りに揺動させるときには、矢印Ａ２方向のローレンツ力が作用しているので、この力によって、可動部９５の左辺９５ａ側は図１０（ｂ）中の下側に引っ張られてしまう。これにより、図１０（ｃ）に示すように、可動部９５の反時計回りの揺動時には、軸線９０Ｌが軸線９０Ｌ’の位置へと変位してしまう。そのため、軸線９０Ｌの位置がずれることに起因する不要振動が可動部９５に生じ、可動部９５の揺動が不安定となる。その結果、表示された画像の品質が低下してしまうという問題があった。

本発明の目的は、揺動軸の変位が低減された光学デバイス、および、かかる光学デバイスを備えた画像表示装置を提供することにある。

このような目的は、下記の発明により達成される。
本発明の光学デバイスは、光が入射する光入射面を有する光学部と、
前記光学部を支持する可動部と、
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、
前記可動部を揺動させるアクチュエーターと、を備え、
前記アクチュエーターは、永久磁石と、前記永久磁石に作用する磁界を発生させるコイルとを有し、
前記永久磁石および前記コイルのうちのいずれか一方が、長手方向を有する形状であり、かつ、前記可動部に設けられており、
前記一方の前記長手方向が、前記揺動軸に対して傾いていることを特徴とする。
これにより、揺動軸の変位を低減することができるため、可動部を揺動軸まわりに安定して揺動させることができ、よって、光学部を透過した映像光による画像の品質を高めることができる。

本発明の光学デバイスでは、前記一方の前記長手方向と前記揺動軸とのなす角度θは、０°＜θ≦９０°であることが好ましい。
これにより、揺動軸の変位をより低減することができ、可動部を揺動軸まわりにより安定して揺動させることができる。

本発明の光学デバイスでは、前記一方の一端部と、前記一方の他端部とは、前記可動部が揺動したときの変位量が異なる領域に設けられていることが好ましい。
これにより、揺動軸の変位をさらに低減することができ、可動部をさらに安定して揺動させることができる。

本発明の光学デバイスでは、前記一方の一端部と前記揺動軸との離間距離と、前記一方の他端部と前記揺動軸との離間距離とが異なっていることが好ましい。
これにより、揺動軸の変位を特に低減することができ、可動部を特に安定して揺動させることができる。

本発明の光学デバイスでは、前記可動部は、長手方向を有する形状であり、
前記可動部の前記長手方向と、前記一方の前記長手方向と、前記揺動軸とは、平面視で互いに交差していることが好ましい。
これにより、可動部を揺動軸まわりにより安定して揺動させることができる。また、前記一方の配置の省スペース化を図ることができる。

本発明の光学デバイスでは、前記一方の前記長手方向と、前記可動部の前記長手方向とは、直交しており、
前記一方の前記長手方向と前記揺動軸とのなす角度、および、前記可動部の前記長手方向と前記揺動軸とのなす角度は、それぞれ４５°であることが好ましい。
これにより、可動部を揺動軸まわりにより一層安定して揺動させることができる。また、前記一方の配置の省スペース化を図ることができる。

本発明の光学デバイスでは、前記永久磁石および前記コイルをそれぞれ１個有することが好ましい。
これにより、光路偏向素子の部品点数を低減することができるので、光路偏向素子の更なる小型化を図ることができる。また、可動部を揺動軸まわりにより安定して揺動させることができる。

本発明の光学デバイスでは、前記一方は、それぞれ、前記揺動軸により区画された前記可動部の片側の領域に設けられていることが好ましい。
これにより、永久磁石が、例えばその厚さ方向に沿って磁化されているものであると、可動部を揺動軸まわりにより一層安定して揺動させることができる。

本発明の光学デバイスでは、前記可動部および前記軸部は、それぞれ樹脂材料を含んでいることが好ましい。
これにより、可動部および軸部の弾性率を小さくすることができるので、可動部の姿勢を変更したときに軸部にかかる応力が光学部の不要な振動に繋がることを抑制することができる。

本発明の光学デバイスでは、前記光学部は、光透過性を有していることが好ましい。
これにより、光学部の姿勢を変化させることで、光学部を通過する光の軸を変化させることができる。

本発明の光学デバイスは、光が入射する光入射面を有する光学部と、
前記光学部を支持する可動部と、
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、
前記可動部を揺動させるアクチュエーターと、を備え、
前記アクチュエーターは、永久磁石と、前記永久磁石に作用する磁界を発生させるコイルとを有し、
前記永久磁石および前記コイルのうちの一方が前記可動部に設けられており、
前記一方は、前記アクチュエーターによって前記可動部を揺動させる力が、前記可動部内の揺動時の変位量が異なる領域に跨って作用するように配置されていることを特徴とする。
これにより、揺動軸の変位が低減することができるため、可動部を揺動軸まわりに安定して揺動させることができ、よって、光学部を透過した映像光による画像の品質を高めることができる。

本発明の画像表示装置は、光学デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、光路の安定性を高めることができ、高解像度である画像表示装置を提供することができる。

本発明の画像表示装置では、前記光学デバイスで光を空間変調させることにより、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ていることが好ましい。
これにより、見かけの画素を増加することができ、画像の高解像度化が図られる。

本発明の第１実施形態にかかるプロジェクター（画像表示装置）の光学的な構成を示す図である。 映像光をシフトさせた様子を示す図である。 図１に示すプロジェクター（画像表示装置）の電気的な構成を示すブロック図である。 図１に示すプロジェクター（画像表示装置）が有する光路偏向素子の斜視図である。 図４中のＡ−Ａ線断面図およびＢ−Ｂ線断面図である。 図４に示す光路偏向素子の駆動を説明するための斜視図である。 図４に示す光路偏向素子の平面図である。 図７中のＣ−Ｃ線断面図であり、光路偏向素子の駆動を説明するための図である。 本発明の第２実施形態にかかるプロジェクター（画像表示装置）が備える光路偏向素子の平面図である。 従来の光路制御装置を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は、（ａ）中のＤ−Ｄ線断面図であり、（ｃ）は光路制御装置の駆動を説明するための図である。

以下、本発明の光学デバイスおよび画像表示装置を添付図面に示す各実施形態に基づいて詳細に説明する。

１．プロジェクター
≪第１実施形態≫
図１は、本発明の第１実施形態にかかるプロジェクター（画像表示装置）の光学的な構成を示す図である。図２は、映像光をシフトさせた様子を示す図である。図３は、図１に示すプロジェクター（画像表示装置）の電気的な構成を示すブロック図である。図４は、図１に示すプロジェクター（画像表示装置）が有する光路偏向素子の斜視図である。図５は、図４中のＡ−Ａ線断面図およびＢ−Ｂ線断面図である。図６は、図４に示す光路偏向素子の駆動を説明するための斜視図である。図７は、図４に示す光路偏向素子の平面図である。図８は、図７中のＣ−Ｃ線断面図であり、光路偏向素子の駆動を説明するための図である。

なお、図４〜図８では、説明の便宜上、互いに直交する３軸として、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を図示しており、その図示した矢印の先端側を「＋側」、基端側を「−側」とする。また、以下では、ｘ軸に平行な方向を「ｘ軸方向」とも言い、ｙ軸に平行な方向を「ｙ軸方向」とも言い、ｚ軸に平行な方向を「ｚ軸方向」とも言い、＋ｚ側を「上」、−ｚ側を「下」とも言う。

図１に示すプロジェクター（画像表示装置）１は、所謂「液晶プロジェクター」であり、図１に示すように、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（光学デバイス）２と、投射レンズ系１１２と、を備えている。

光源１０２としては、例えば、ハロゲンランプ、水銀ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等が挙げられる。また、この光源１０２としては、白色光が出射するものが用いられる。そして、光源１０２から出射された光は、まず、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によってさらに緑色光（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、空間光変調器として用いられる。これらの液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂは、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの原色に対応する透過型の空間光変調器であり、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からフルカラーの映像光ＬＬが出射される。そして、出射された映像光ＬＬは、投射レンズ系１１２によって拡大されてスクリーン８に投射される。

ここで、プロジェクター１は、ダイクロイックプリズム１１０と投射レンズ系１１２との間に光路偏向素子２を有しており、光路偏向素子２によって映像光ＬＬの光軸をシフトさせること（所謂「画素ずらし」を行うこと）で、液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂの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に投射できるようになっている。この原理について図２を用いて簡単に説明する。光路偏向素子２は、映像光ＬＬを透過させるガラス板２１を有しており、このガラス板２１の姿勢を変更することで、映像光ＬＬの光軸をシフトさせることができる。そして、プロジェクター１は、このような光軸のシフトを利用して、映像光ＬＬ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、映像光ＬＬ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）ずれるように構成され、画像表示位置Ｐ１、Ｐ２に交互に画像を表示することにより、見かけ上の画素が増加し、スクリーン８に投影される画像の高解像度化を図っている。なお、画像表示位置Ｐ１、Ｐ２のずれ量としては、半画素分に限定されず、画素Ｐｘの１／４であってもよいし、１／８であってもよい。

以上のような構成のプロジェクター１は、前述した光路偏向素子２や各液晶表示素子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とを備えている。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、光路偏向素子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ともに、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。そして、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が動作する。

２．光路偏向素子
次に、前述したプロジェクター１に組み込まれた光路偏向素子２について詳細に説明する。

光路偏向素子２は、図４および図５に示すように、光透過性を有し、映像光ＬＬを偏向させるガラス板（光学部）２１が設けられた可動部２２と、可動部２２の周囲に設けられた枠状の支持部２３と、可動部２２と支持部２３と連結し、可動部２２を支持部２３に対して揺動（回動）可能に支持する軸部２４ａ、２４ｂと、支持部２３に対して可動部２２を揺動させる駆動機構（アクチュエーター）２５と、を有している。このような構成の光路偏向素子２は、例えば、＋ｚ側がダイクロイックプリズム１１０側、−ｚ側が投射レンズ系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。

可動部２２は、平板状をなし、その中央部に貫通孔２２１を有している。そして、この貫通孔２２１にガラス板２１が嵌め込まれており、ガラス板２１は、例えば、接着剤等によって可動部２２に接着されている。なお、貫通孔２２１は、その周面に段差を有し、この段差でガラス板２１を受け止めている。これにより、可動部２２へのガラス板２１の配置が簡単となる。

ガラス板２１は、略長方形の平面視形状を有し、その長手方向がｘ軸方向とほぼ平行になるように配置されている。このガラス板２１は、その姿勢が変化することで、すなわち映像光ＬＬの入射角度が変化することで、入射した映像光ＬＬを屈折させつつ透過させることができる。したがって、目的とする入射角度になるように、ガラス板２１の姿勢を変化させることにより、映像光ＬＬの偏向方向や偏向量を制御することができる。このようなガラス板２１の大きさは、ダイクロイックプリズム１１０から出射する映像光ＬＬを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の映像光ＬＬの入射面及び出射面には反射防止膜が形成されていてもよい。

なお、ガラス板２１の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、ホウケイ酸ガラス、白板ガラス、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、光透過性を有する材料で構成されたものであれば特に限定されず、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光の偏向ムラを特に抑制することができる。

このようなガラス板２１が支持された可動部２２の周囲には枠状の支持部２３が設けられており、可動部２２と支持部２３とが軸部２４ａ、２４ｂによって連結されている。軸部２４ａ、２４ｂは、平面視で、ｘ軸方向およびｙ軸方向にずれて位置し、可動部２２の揺動軸Ｊを形成している。これにより、可動部２２は、ｘ軸およびｙ軸の両軸に対して約４５°傾斜した揺動軸Ｊまわりに揺動し、この揺動と共にガラス板２１の姿勢が変化する。特に、光路偏向素子２では、平面視で、軸部２４ａ、２４ｂがガラス板２１の中心に対して点対称に配置されているため、可動部２２（ガラス板２１）の揺動バランスが良好となる。

以上のような可動部２２、支持部２３および軸部２４ａ、２４ｂは、一体に構成（一体形成）されている。これにより、支持部２３と軸部２４ａ、２４ｂとの境界部分や、軸部２４ａ、２４ｂと可動部２２との境界部分における耐衝撃性や長期耐久性を高くすることができる。

また、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、樹脂を含むことが好ましく、樹脂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。また、ヤング率が比較的小さい可動部２２でガラス板２１の側面を囲うことができ、ガラス板２１の姿勢を変更する際に、ガラス板２１に生じる応力を小さく抑え、応力分布に伴ってガラス板２１に発生する不要な振動を小さく抑えることができる。その結果、ガラス板２１によって偏向される画像が、意図しない方向に偏向されてしまうのを防止することができる。

かかる樹脂としては、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、ポリカーボネート、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種を含むものが用いられる。

次に、可動部２２を揺動させる駆動機構２５について説明する。駆動機構２５は、永久磁石２５１と、コイル２５２と、コイル２５２に交番電圧である駆動信号を印加することでコイル２５２から永久磁石２５１に作用する磁界を発生させる電圧印加部２５３とを有する電磁アクチュエーターである。駆動機構２５として電磁アクチュエーターを用いることで、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るため、可動部２２をスムーズに揺動させることができる。

永久磁石２５１は、可動部２２の短手側の縁部２２Ａに設けられており、ｙ軸方向に沿った長手形状（永久磁石２５１の厚さ方向（ｚ軸方向）から見て長手形状）をなしている。また、永久磁石２５１は、ｚ軸方向（可動部２２の厚さ方向）に磁化している。このような永久磁石２５１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。

一方、コイル２５２は、永久磁石２５１とｚ軸方向に対向するように、保持部材２６を介して支持部２３に固定されている。また、コイル２５２は、筒状の空芯コイルであって、その内側に永久磁石２５１の一部が挿入されている。これにより、コイル２５２から発生する磁界を効率的に永久磁石２５１に作用させることができる。また、光路偏向素子２の低背化を図ることができる。なお、永久磁石２５１とコイル２５２は、所定のギャップを介して配置されてもよく、この場合は、コイル２５２は中心付近まで配線が巻かれていてもよい。

このような構成の駆動機構２５は、次のようにして可動部２２を揺動させる。電圧印加部２５３からコイル２５２に駆動信号が印加されていない場合、可動部２２は、実質的にｘｙ平面と平行となっている。そして、電圧印加部２５３からコイル２５２に駆動信号が印加されると、図６（ａ）に示す状態と、同図（ｂ）に示す状態とを繰り返すように、可動部２２が支持部２３に対して揺動軸Ｊまわりに揺動（回動）する。そして、このような可動部２２の揺動によって、映像光ＬＬの光軸がシフトされ、画像表示位置Ｐ１、Ｐ２に交互に画像が表示される。よって、見かけ上の画素が増加し、画像の高解像度化が図られる（図２参照）。

このように駆動する駆動機構２５は、永久磁石２５１およびコイル２５２を複数備えた構成でなく、永久磁石２５１およびコイル２５２をそれぞれ１つ備えた構成である。例えば、永久磁石およびコイルをそれぞれ複数備えた構成の光路偏向素子では、可動部を安定的に駆動させるために複数の永久磁石およびコイルの配置等のバランスを図る必要があるが、永久磁石２５１およびコイル２５２を１つ備えた光路偏向素子２では、その必要がない。そのため、駆動機構２５を安定して揺動させることができ、よって、ガラス板２１を透過した映像光ＬＬの光路の安定性をより高めることができる。また、永久磁石２５１およびコイル２５２が、それぞれ１つであることで、光路偏向素子２の部品点数を減らすことができるので光路偏向素子２の小型化をも図ることができる。

このような構成の光路偏向素子２では、図７に示すように、可動部２２の長手方向に沿った中心軸２２Ｌと、永久磁石２５１の長手方向に沿った中心軸２５１Ｌと、揺動軸Ｊとが、平面視で互いに交差している。なお、可動部２２の長手方向は、可動部２２の中心軸（対称軸）２２Ｌと平行またはほぼ平行である。

具体的には、可動部２２の中心軸２２Ｌと、永久磁石２５１の中心軸２５１Ｌとは、ほぼ直交している。また、可動部２２の中心軸２２Ｌと、揺動軸Ｊとのなす角度θ２は、ほぼ４５°になっている。したがって、永久磁石２５１の中心軸２５１Ｌと、揺動軸Ｊとのなす角度θ１（θ）は、ほぼ４５°になっている。

このように永久磁石２５１が揺動軸Ｊに対して傾斜していることで、例えば、可動部２２が、図６（ａ）に示すように永久磁石２５１がコイル２５２に接近する方向に傾斜したとき、可動部２２の永久磁石２５１が設けられている側の縁部２２Ａは、図８（ａ）に示すように変位する。このように、永久磁石２５１の一方の端部２５５ａ側が他方の端部２５５ｂ側よりもコイル２５２に近づくように傾斜するので、永久磁石２５１が−ｚ軸に沿って引っ張られる力が低減され、可動部２２の軸ズレを低減することができる。

一方、可動部２２に対して、図６（ｂ）に示すように永久磁石２５１がコイル２５２から離間する方向に傾斜したとき、可動部２２の縁部２２Ａは、図８（ｂ）に示すように、前述した図８（ａ）に示す傾斜方向と反対方向に傾斜する。このような場合には、永久磁石２５１が＋ｚ軸に沿って反発される力が低減されるので、前記と同様に、可動部２２の軸ズレを低減することができる。

このように、永久磁石２５１を揺動軸Ｊに対して傾斜するように配置することで、永久磁石２５１は、駆動機構２５によって可動部２２を揺動させる力が、可動部２２の揺動前後の変位量が異なる領域に跨って作用するように配置されていることとなる。このように永久磁石２５１を配置することで、永久磁石２５１がｚ軸に沿って変位すること、すなわち永久磁石２５１がコイル２５２の厚さ方向に沿って変位することが低減されるので、前記変位による不要な振動が可動部２２にかかるのを低減することができる。そのため、可動部２２の軸ズレを低減することができ、可動部９５の揺動軸Ｊまわりの揺動を安定させることができる。これにより、ガラス板２１を透過し映像光ＬＬの光路の安定性を高めることができ、よって、スクリーン８に投影される画像の品質を高めることができる。

なお、前述したように、永久磁石２５１の中心軸２５１Ｌと揺動軸Ｊとのなす角度θ１は、ほぼ４５°になっているが、角度θ１はこれに限定されず、角度θ１は、例えば、０°＜θ１≦９０°であるのが好ましく、３０°≦θ１≦７０°であるのがより好ましい。角度θ１が前記範囲内であると、可動部２２の揺動の安定性をより高めることができる。また、永久磁石２５１の省スペース化を図ることができる。このような観点から、角度θ１は、本実施形態のように、ほぼ４５°であるのが特に好ましい。

また、前述したように、永久磁石２５１が揺動軸Ｊに対して傾斜していることで、図７に示すように、永久磁石２５１の端部２５５ａと揺動軸Ｊとの離間距離ｔ_１は、端部２５５ｂと揺動軸Ｊとの離間距離ｔ_２よりも長くなっている。

特に、離間距離ｔ_１と離間距離ｔ_２との関係は、０．０５≦ｔ_２／ｔ_１≦０．５であるのが好ましく、０．０７≦ｔ_２／ｔ_１≦０．４であるのがより好ましい。離間距離ｔ_１と離間距離ｔ_２との関係が前記範囲内であると、可動部２２の軸ズレをより低減することができ、可動部９５を揺動軸Ｊまわりにより安定して揺動させることができる。また、永久磁石２５１の配置の省スペース化を図ることができる。

また、前述したように永久磁石２５１は、可動部２２の縁部２２Ａに配置されているが、揺動軸Ｊに対して傾斜して配置されていれば、その位置は特に限定されない。実施形態のように永久磁石２５１がｚ軸方向に磁化されている構成では、永久磁石２５１が、平面視で、揺動軸Ｊを跨がないように、揺動軸Ｊにより区画された可動部２２の一方の領域内に配置されていればよい。したがって、例えば、可動部２２の長手方向側の縁部に設けられていてもよい。

なお、コイル２５２の配置も、永久磁石２５１に磁界を作用させることができれば、特に限定されない。

また、本実施形態では、可動部２２に永久磁石２５１を配置した所謂「ムービングマグネット型」の駆動機構２５となっているが、永久磁石２５１とコイル２５２の配置を逆にしてもよい。すなわち、可動部２２にコイル２５２を配置した所謂「ムービングコイル型」の駆動機構２５であってもよい。ただし、本実施形態のような「ムービングマグネット型」の駆動機構２５とすることで、通電による発生するコイル２５２の熱が可動部２２やガラス板２１に伝わり難く、熱による振動特性の変化（共振周波数の変化）や、ガラス板２１の撓み等を効果的に抑えることができる。

また、所謂「ムービングコイル型」の場合、例えばコイル２５２の長手方向が、可動部２２の揺動軸Ｊに対して傾いていることで、前述した所謂「ムービングマグネット型」の場合と同等の効果を得ることができる。なお、筒状の空芯コイルであるコイル２５２は、その厚さ方向（ｚ軸方向）から見たコイル２５２の輪郭が長手形状をなしており、その長手方向とは、輪郭が長手形状をなすコイル２５２の長手方向を言う。

≪第２実施形態≫
次に、本発明の光学デバイスの第２実施形態を適用した光路偏向素子について説明する。

図９は、本発明の第２実施形態にかかるプロジェクター（画像表示装置）が備える光路偏向素子の平面図である。なお、図９において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

本実施形態にかかる光路偏向素子２は、駆動機構２５が、永久磁石２５１とコイル２５２とを２つずつ備えること以外、第１実施形態にかかる光路偏向素子２と同様である。

図９に示す光路偏向素子２では、可動部２２の縁部２２Ａに永久磁石２５１ａが設けられており、縁部２２Ａに対向する可動部２２の縁部２２Ｂに永久磁石２５１ｂが設けられている。このため、永久磁石２５１ａ、２５１ｂは、揺動軸Ｊを介して対称的に配置されている。なお、これら永久磁石２５１ａ、２５１ｂは、それぞれ、ｚ軸方向（可動部２２の厚さ方向）に磁化している。

コイル２５２ａは、永久磁石２５１ａとｚ軸方向に対向するように、保持部材２６ａを介して支持部２３に固定されている。また、コイル２５２ｂは、永久磁石２５１ｂとｚ軸方向に対向するように、保持部材２６ｂを介して支持部２３に固定されている。

このような構成の駆動機構２５によっても、コイル２５２ａ、２５２ｂが互いに異なる方向（＋ｚ軸方向または−ｚ軸方向）に磁化されるように駆動信号を印加することで、図９に示す光路偏向素子２の可動部２２を、図６に示す可動部２２の揺動と同様に、揺動軸Ｊまわりに揺動させることができる。

また、図９に示す光路偏向素子２では、それぞれ２つの永久磁石２５１ａ、２５１ｂとコイル２５２ａ、２５２ｂとを備えているので、可動部２２を揺動させる駆動力をより高めることができ、よって、可動部２２をより効率よく揺動させることができる。また、永久磁石２５１ａと、永久磁石２５１ｂとが、揺動軸Ｊを介して対称的に配置されているので、可動部２２の揺動をより安定させることができる。
以上のような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の作用、効果が得られる。

以上、本発明の光学デバイスおよび画像表示装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の光学デバイスおよび画像表示装置では、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができ、また、他の任意の構成を付加することもできる。

また、前述した実施形態では、光学部として光透過性を有するガラス板を用いた構成について説明したが、光学部としては、光反射性を有するミラーであってもよい。このような場合には、本発明の光学デバイスを光走査用の光学デバイスや、光スイッチ、光アッテネーター等として利用可能となる。

また、前述した実施形態では、画像表示装置として、液晶プロジェクターについて説明したが、光走査用の光学デバイスを用いた光走査型のプロジェクターであってもよい。また、画像表示装置としては、プロジェクターに限定されず、その他、プリンター、スキャナー、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）等にも適用可能である。

１……プロジェクター
１０２……光源
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ……ミラー
１０６ａ、１０６ｂ……ダイクロイックミラー
１０８Ｂ、１０８Ｇ、１０８Ｒ……液晶表示素子
１１０……ダイクロイックプリズム
１１２……投射レンズ系
１２０……制御回路
１２２……画像信号処理回路
２……光路偏向素子
２１……ガラス板
２２……可動部
２２Ａ、２２Ｂ……縁部
２２Ｌ……中心軸
２２１……貫通孔
２３……支持部
２４ａ、２４ｂ……軸部
２５……駆動機構
２５１、２５１ａ、２５１ｂ……永久磁石
２５１Ｌ……中心軸
２５５ａ、２５５ｂ……端部
２５２、２５２ａ、２５２ｂ……コイル
２５３……電圧印加部
２６、２６ａ、２６ｂ……保持部材
８……スクリーン
Ｊ……揺動軸
θ１、θ２……角度
ＬＬ……映像光
Ｐ１、Ｐ２……画像表示位置
Ｐｘ……画素
Ｒｖ、Ｇｖ、Ｂｖ……データ信号
Ｖｉｄ……画像信号
９……光路制御装置
９０Ｌ、９０Ｌ’……軸線
９１……永久磁石
９２……コイル
９４……ガラス板
９５……可動部
９５ａ……左辺
９６……支持部
９７……板バネ
Ａ１、Ａ２……矢印
Ｍ９……磁化の方向
ｔ_１、ｔ_２……離間距離

Claims (10)

1. 光が入射する光入射面を有する光学部と、
   前記光学部を支持する可動部と、
   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、
   前記可動部を揺動させるアクチュエーターと、を備え、
   前記アクチュエーターは、永久磁石と、前記永久磁石に作用する磁界を発生させるコイルとを有し、
   前記永久磁石および前記コイルのうちのいずれか一方が、前記可動部に設けられており、
   前記永久磁石、前記コイルおよび前記可動部のそれぞれが、長手方向を有する形状であり、
   前記永久磁石の前記長手方向および前記コイルの前記長手方向のそれぞれが、前記揺動軸に対して傾いており、
   前記可動部が有する前記長手方向と、前記一方が有する前記長手方向と、前記揺動軸とは、平面視で互いに交差しており、
   前記一方が有する前記長手方向と、前記可動部が有する前記長手方向とは、直交しており、
   前記一方が有する前記長手方向と前記揺動軸とのなす角度、および、前記可動部が有する前記長手方向と前記揺動軸とのなす角度は、それぞれ４５°であることを特徴とする光学デバイス。
2. 前記一方の一端部と、前記一方の他端部とは、前記可動部が揺動したときの変位量が異なる領域に設けられている請求項１に記載の光学デバイス。
3. 前記一方の一端部と前記揺動軸との離間距離と、前記一方の他端部と前記揺動軸との離間距離とが異なっている請求項１または２に記載の光学デバイス。
4. 前記永久磁石および前記コイルをそれぞれ１個有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光学デバイス。
5. 前記一方は、前記揺動軸により区画された前記可動部の片側の領域に設けられている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光学デバイス。
6. 前記可動部および前記軸部は、それぞれ樹脂材料を含んでいる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光学デバイス。
7. 前記光学部は、光透過性を有している請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光学デバイス。
8. 請求項１ないし７のいずれか１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。
9. 前記光学デバイスで光を空間変調させることにより、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ている請求項８に記載の画像表示装置。
10. 光源と、
    前記光源から出射した光を変調して映像光を出射する液晶表示素子と、
    前記映像光の光軸をシフトさせることにより、前記映像光の照射によって表示される画素の位置をずらす光路偏向素子と、を備え、
    前記光路偏向素子は、前記映像光が入射する光入射面を有する光学部と、
    前記光学部を支持する可動部と、
    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、
    前記可動部を揺動させるアクチュエーターと、を備え、
    前記アクチュエーターは、永久磁石と、前記永久磁石に作用する磁界を発生させるコイルとを有し、
    前記永久磁石および前記コイルのうちのいずれか一方が、前記可動部に設けられており、
    前記永久磁石、前記コイルおよび前記可動部のそれぞれが、長手方向を有する形状であり、
    前記永久磁石の前記長手方向および前記コイルの前記長手方向のそれぞれが、前記揺動軸に対して傾いており、
    前記可動部が有する前記長手方向と、前記一方が有する前記長手方向と、前記揺動軸とは、平面視で互いに交差しており、
    前記一方が有する前記長手方向と、前記可動部が有する前記長手方向とは、直交しており、
    前記一方が有する前記長手方向と前記揺動軸とのなす角度、および、前記可動部が有する前記長手方向と前記揺動軸とのなす角度は、それぞれ４５°であることを特徴とするプロジェクター。

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