JP6610202B2 - 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、この光学デバイスの軽量化を図ることで、画像表示装置の軽量化を図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は、光路変更板を保持する保持部材は、直方体で光路変更板を囲む形状に構成されている。また、保持部材に接続されていない側の板バネの端がそれぞれ接続される２つの支持台も直方体の形状で構成されている。これらにより、特許文献１では、軽量化に関しては考慮されていない。
従って、軽量化が図れると共に剛性力を確保することが可能な光学デバイス、及びこの光学デバイスを備えた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、光学部を支持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、支持部は、リブが連結して構成されるリブ構造を有していることを特徴とする。

支持部は、光学部、可動部、および軸部を保持して揺動（振動）させる部材となるため、剛性力が必要となる。そのため、通常では、支持部の肉厚を厚くして剛体とすることで剛性力を確保しようとする。そのため軽量化することが難しくなる。しかし、このような光学デバイスによれば、支持部がリブ構造を有することにより、厚さを厚くしても、軽量化が図れると共に剛性力を確保することができる。従って、支持部は、リブ構造による剛性を加味した厚さで構成することができ、軽量化が図れると共に剛性力を確保することが可能な光学デバイスを実現することができる。

［適用例２］上記適用例に係る光学デバイスにおいて、リブ構造は、支持部の片面側に有し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、リブ構造は、支持部の片面側に有していることにより、軽量化が図れると共に剛性力を確保することができる。また、支持部を形成するのに、例えば射出成型を用いる場合には、金型の型構造や成形性を向上させることができる。

［適用例３］上記適用例に係る光学デバイスにおいて、リブ構造は、支持部の両面側に有し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、リブ構造は、支持部の両面側に有していることにより、軽量化が図れると共に剛性力を確保することができる。

［適用例４］上記適用例に係る光学デバイスにおいて、リブ構造は、支持部の軸部を支持する領域において、リブ間の距離が支持部の他の領域のリブ間の距離に比べて狭く構成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、リブ構造が、支持部の軸部を支持する領域において、リブ間の距離が支持部の他の領域のリブ間の距離に比べて狭く構成されていることにより、他の領域に比べて剛性力を向上させることができ、揺動を行う要部の剛性を確保することができる。

［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、軸部、支持部は、合成樹脂材料を含んで一体に構成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、可動部、軸部、支持部は、合成樹脂材料を含んで一体に構成されることにより、軽量化が図れると共に剛性力を確保することができる。また、射出成型による成形を行うことができるため、量産性を向上させる。また、支持部はリブ構造を備えることにより、ひけ等の成形による不具合を防止できることで、成形品質を向上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、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７］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８］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、軽量化が図れると共に、優れた表示特性を有する画像表示装置となる。

［適用例９］上記適用例に係る画像表示装置において、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。

第１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。 第２実施形態に係る光学デバイスのＹ軸方向の断面図。 光学デバイスのＸ軸方向の断面図。

〔第１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、第１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１０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。

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、図９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。これにより、ガラス板２１のＺ方向の位置決めが行える。そして、ガラス板収容部２２１の直交するいずれかの２つの内面にガラス板２１の外面をそれぞれ突き当てることで、ガラス板２１のＸＹ方向の位置決めを行う。その後、ガラス板２１は、図示しない接着剤等によって、ガラス板収容部２２１の内面およびガラス板保持部２２２に接着されて固定される。

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。ガラス板２１は、画像光Ｌの入射角度が０°から傾くことで、入射した画像光Ｌを屈折させて透過させる。従って、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。なお、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。なお、ガラス板２１の平面形状としては、画像光Ｌの偏向方向や偏向量を制御することができれば矩形に限定されず、種々の形状を取ることができる。

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。

以上のように構造部２０（可動部２２、支持部２３、および軸部２４）は、一体に構成されている。これにより、構造部２０が別体で構成される場合に比べ、支持部２３と軸部２４との接続領域や、軸部２４と可動部２２との接続領域における耐衝撃性や長期耐久性を向上させることができる。

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、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、柔らかい可動部２２でガラス板２１の側面を囲むことができ、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ることにより、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ことを防止することができる。また、環境温度に対する可動部２２の揺動軌跡の変化を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。

本実施形態の構造部２０（可動部２２、支持部２３、および軸部２４）は、ポリカーボネートを含む合成樹脂材料で一体に構成されるため、形成方法として、金型を用いた射出成形により形成される。なお、支持部２３におけるリブ構造３０および射出成形に関する詳細は後述する。

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。

次に、支持部２３のリブ構造３０に関して説明する。
本実施形態の支持部２３は、軸部２４、可動部２２を含めて合成樹脂材料により一体に構成されている。そして、支持部２３は、−Ｚ軸側の面部２３ｂに、複数のリブ３１が連結して構成されるリブ構造３０を有している。なお、＋Ｚ軸側の面部２３ａには、リブは形成されていない。従って、本実施形態のリブ構造３０は、支持部２３の片面側（面部２３ｂ）に有している。換言すると、リブ構造３０は、＋Ｚ軸側の面部２３ａの反対側に構成されている。さらに換言すると、リブ構造３０は、光の入射する方向（Ｚ軸方向）に直交する面部２３ａ，２３ｂのうち、一方の面部２３ｂに構成されている。また、複数のリブ３１は支持部２３の外周から内周に延びている。さらに、リブ構造３０は、支持部２３の外周と内周の間に外周と平行にリブ３１が伸び、支持部２３の外周と内周のほぼ中央で複数のリブ３１と接続する構造を有している。またリブ３１は支持部２３の外周または内周に対して傾斜した構造としてしてもよい。なお、このリブ構造３０により、リブ３１以外の部分は空間となるため、光学デバイス２の軽量化を図ることができる。

リブ構造３０に併せて、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２３３ｂが形成されたダボ２３３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。固定にはこのダボ２３３が用いられる。具体的には、ダボ２３３のダボ面２３３ａを投写光学装置１１２の取付け部に当接させる。その後、＋Ｚ軸側から、ネジ（図示省略）を挿通孔２３３ｂに挿通して、取付け部に形成されるネジ孔（図示省略）に螺合させて固定する。

本実施形態のリブ構造３０は、支持部２３を補強する機能を有する複数のリブ３１が連結されることで格子状に形成されている。本実施形態のリブ３１は、剛性を確保する領域にはリブ３１とリブ３１との距離が狭くなるように設置され、その他の領域では広く設置されている。これにより、剛性を確保する要部はリブ３１間の距離Ｇ１が狭く、要部ではない領域はリブ３１間の距離Ｇ２を広く設置している。また、リブ３１の平面方向の厚みは剛性を確保する要部では薄く、要部ではない領域では厚くしてもよい。このようにリブ３１の厚さを変化させることによっても、要部ではリブ構造を密にすることができ、軽量化を図ると共に剛性を確保することができる。

本実施形態での要部は、支持部２３と軸部２４とが接続する接続領域、言い換えると、支持部２３の２つの軸部２４を支持する領域、または平面視にて搖動軸Ｊと支持部２３とが重なる領域となる。なお、軸部２４ａを支持する支持部２３の領域を以降では、支持領域αとする。また、軸部２４ｂを支持する支持部２３の領域を以降では、支持領域βとする。

本実施形態では、具体的に、軸部２４ａ（軸部２４ｂ）対する支持領域α（支持領域β）として、軸部２４と接続する部分を挟む位置に形成される２つのダボ２３３の間の領域としている。本実施形態では、図８に示すように、支持領域αとして、ダボ２３３Ａ，２３３Ｂの間の領域としている。また、支持領域βとして、ダボ２３３Ｃ，２３３Ｄの間の領域としている。この支持領域α，βでは、リブ３１間の距離Ｇ１が他の領域となるリブ３１間の距離Ｇ２に比べて狭く形成されている。

ダボ２３３Ａ，２３３Ｂ、およびダボ２３３Ｃ，２３３Ｄは、それぞれ支持部２３の対角上の略コーナー部に位置している。また、支持部２３の他のコーナー部に設置される２つずつのダボ２３３の間も支持領域α，βと同様に、リブ３１間の距離Ｇ３が他の領域となるリブ３１間の距離Ｇ２に比べて狭く形成されている。このダボ２３３をダボ２３３Ｅ，ダボ２３３Ｆ、およびダボ２３３Ｇ，ダボ２３３Ｈとする。

これにより、支持領域α（ダボ２３３Ａ，２３３Ｂの間の領域）および支持領域β（ダボ２３３Ｃ，２３３Ｄの間の領域）では、周りに比較して剛性力を向上させることができる。また、ダボ２３３Ｅ，２３３Ｆの間、およびダボ２３３Ｇ，２３３Ｈの間においても、周りに比較して剛性力を向上させることができる。これにより支持領域α，βの剛性力を確保することと、支持部２３の４つのコーナー部の剛性力を確保することができ、枠形状となる支持部２３自体の形状および剛性力を確保することができる。
また、リブ３１は軸部２４ａ（軸部２４ｂ）が接続されていない支持部２３に形成することもでき、コーナー部においてはリブ３１間の距離が他の領域となるリブ３１間の距離に比べて狭く形成することもできる。
コーナー部において、本実施形態では、図７に示すように、ダボ２３３Ａの＋Ｘ軸側周辺（領域γ１）、ダボ２３３Ｆの＋Ｘ軸側周辺（領域γ２）、ダボ２３３Ｃの−Ｘ軸側周辺（領域γ３）、ダボ２３３Ｇの−Ｘ軸側周辺（領域γ４）において、リブ３１間の距離を他の領域となるリブ３１間の距離Ｇ２に比べて狭く形成している。

なお、本実施形態では、軸部２４においてもリブ２４１を有する構成としている。本実施形態では、リブ２４１は支持部２３の長辺と平行に形成されている。リブ２４１は支持部２３の短辺と平行でもよく、また傾斜されて形成されてもよい。これにより、軸部２４の軽量化を図ると共に、必要な剛性を確保している。なお、本実施形態のリブ２４１は、詳細には、平面視で、搖動軸Ｊに交差する方向となるように延びて形成されている。このようなリブ２４１により、揺動軸Ｊに平行となるようにリブを形成する場合に比べて、可動部２２が揺動（軸部２４が揺動）する際の軸部２４の剛性を確保しやすくしている。

本実施形態では、支持部２３は金型を用いた射出成形により形成されるため、このリブ構造３０により、支持部２３の剛性力を確保し、支持部２３の面部２３ａでのヒケ等の成形不具合を防止でき、金型の型構造や成形性が向上することで、成形のサイクルタイムを向上させる。

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、支持部２３において、リブ３１が連結して構成されるリブ構造３０を有している。これにより、支持部２３は、リブ構造３０による剛性を加味した厚さで構成することができ、光学デバイス２の軽量化が図れると共に剛性力を確保することができる。

本実施形態の光学デバイス２は、支持部２３において、リブ構造３０は、支持部２３の片面側（面部２３ｂ）に有している。これにより、支持部２３を形成するのに、射出成型を用いる場合に、金型の型構造や成形性を向上させることができる。

本実施形態の光学デバイス２は、リブ構造３０が、支持部２３の軸部２４を支持する支持領域α，βにおいて、リブ３１間の距離Ｇ１が支持部２３の他の領域となるリブ３１間の距離Ｇ２に比べて狭く構成されていることにより、他の領域に比べて剛性力を向上させることができ、揺動を行う要部の剛性を確保することができる。

本実施形態の光学デバイス２は、可動部２２、軸部２４、支持部２３が、合成樹脂材料（ポリカーボネイト）を含んで一体に構成されることにより、軽量化が図れると共に剛性力を確保することができる。また、射出成型による成形を行うことができるため、量産性を向上させる。また、支持部２３はリブ構造３０を備えることにより、ひけ等の成形による不具合を防止できることで、成形品質を向上させることができる。

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、光学デバイス２を備えることにより、軽量化が図れると共に、高解像度の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。

〔第２実施形態〕
図１１は、第２実施形態に係る光学デバイス２ＡのＹ軸方向の断面図である。図１２は、光学デバイス２ＡのＸ軸方向の断面図である。なお、図１１、図１２は、第１実施形態の図９、図１０に対応する断面図である。図１１、図１２を参照して、本実施形態の光学デバイス２Ａの構成ついて説明する。

本実施形態の光学デバイス２Ａは、第１実施形態の光学デバイス２と比べて、リブ構造３０Ａが異なっている。それ以外の構成は、第１実施形態の光学デバイス２と略同様に構成されている。第１実施形態と略同様の構成部には同様の符号を付記し、構成部の構造や動作に関しての説明は省略する。

本実施形態の光学デバイス２Ａは、支持部２３Ａの両面側にリブ構造３０Ａを有している。リブ構造３０Ａは、第１実施形態と同様のリブ３１Ａが、両面側において連結して格子状に構成されている。換言すると、＋Ｚ軸側と−Ｚ軸側の両方にリブ３１Ａが形成されている。さらに換言すると、リブ構造３０Ａは、光の入射する方向（Ｚ軸方向）に直交する面部２３ａ，２３ｂのうち、両方の面部２３ａ，２３ｂに構成されている。

第２実施形態によれば、第１実施形態での光学デバイス２や光学デバイス２を用いた画像表示装置としてのプロジェクター１での効果を同様に奏することができる。

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。

第１実施形態の光学デバイス２は、支持部２３の軸部２４を支持する領域（支持領域α，β）において、リブ３１間の距離Ｇ１が他の領域のリブ３１間の距離Ｇ２に比べて狭く構成されている。また、支持領域αは、ダボ２３３Ａ，２３３Ｂの間としている。また、支持領域βは、ダボ２３３Ｃ，２３３Ｄの間としている。しかし、この領域は軸部２４の揺動に影響を与えない剛性を持たせることができる範囲でよいため、必要な剛性力が確保できる範囲となるように、任意に範囲を設定することが可能である。しかし、軸部２４と支持部２３との接続部分はその範囲に含むことが好ましい。これは、第２実施形態でも同様となる。

第１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。これは、第２実施形態でも同様となる。

第１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。

第１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。

第１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。これは、第２実施形態においても同様となる。

１…画像表示装置としてのプロジェクター、２，２Ａ…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、２３，２３Ａ…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、３０，３０Ａ…リブ構造、３１，３１Ａ…リブ、α，β…軸部を支持する領域としての支持領域、Ｊ…揺動軸、Ｌ…画像光、Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３…リブ間の距離。

Claims (8)

1. 光が入射する光入射面を有する光学部と、
   前記光学部を支持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、
   前記支持部は、複数のリブが連結されて構成されるリブ構造を有し、
   前記支持部において、前記軸部を支持する領域におけるリブ間の距離が、他の領域におけるリブ間の距離よりも狭い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、
   前記リブ構造は、前記支持部の片面側に有し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、
   前記リブ構造は、前記支持部の両面側に有し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、
   前記可動部、前記軸部、前記支持部は、合成樹脂材料を含んで一体に構成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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