(57)【要約】【課題】高精細で、画像品質に優れた鮮明な投射画像が得られる光学デバイスを提供すること。【解決手段】入射した映像光を、映像光の入射角度に応じて屈折させて出射する光学部と、光学部を支持する保持部とを含む可動部と、可動部を揺動させるアクチュエーターとを有する光学デバイスの制御方法であって、アクチュエーターに駆動信号を印加して、可動部を揺動させることを含み、駆動信号の波形Waは台形状波であり、台形状波の脚部は、脚部Ｌｃと、脚部Ｌｃに接続する脚部Ｌｄとからなり、台形状波の平坦部に対する脚部Ｌｄの傾きは、台形状波の平坦部に対する脚部Ｌｃの傾きより小さいことを特徴とする。【選択図】図８
2020187288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した映像光を、前記映像光の入射角度に応じて屈折させて出射する光学部と、前記光学部を支持する保持部と、を含む可動部と、前記可動部を揺動させるアクチュエーターとを有する光学デバイスの制御方法であって、
前記アクチュエーターに駆動信号を印加して、前記可動部を揺動させること、を含み、
前記駆動信号の波形は台形状波であり、
前記台形状波の脚部は、第１の直線と、前記第１の直線に接続する第２の直線とを含み、
前記台形状波の平坦部に対する前記第２の直線の傾きは、前記台形状波の平坦部に対する前記第１の直線の傾きより小さく、
前記第１の直線に沿って前記アクチュエーターに前記駆動信号を印加してから、前記第２の直線に沿って前記アクチュエーターに前記駆動信号を印加することを特徴とする光学デバイスの制御方法。
【請求項２】
前記台形状波の平坦部は、低電位側と、高電位側とに設けられており、
前記低電位側から前記高電位側に変移する立上り時間の中間点となる時間において、前記第１の直線から前記第２の直線に切替わることを特徴とする請求項１に記載の光学デバイスの制御方法。
【請求項３】
前記高電位側から前記低電位側に変移する立下り時間の中間点となる時間において、前記第１の直線から前記第２の直線に切替わることを特徴とする請求項２に記載の光学デバイスの制御方法。
【請求項４】
入射した映像光を、前記映像光の入射角度に応じて屈折させて出射する光学部と、前記光学部を支持する保持部と、を含む可動部と、
前記可動部を揺動させるアクチュエーターと、
前記アクチュエーターに駆動信号を印加する駆動回路と、を有し、
前記駆動信号の波形は台形状波であり、
前記台形状波の脚部は、第１の直線と、前記第１の直線に接続する第２の直線とを含み、
前記台形状波の平坦部に対する前記第２の直線の傾きは、前記台形状波の平坦部に対する前記第１の直線の傾きより小さく、
前記駆動回路は、前記第１の直線に沿って前記アクチュエーターに前記駆動信号を印加してから、前記第２の直線に沿って前記アクチュエーターに前記駆動信号を印加することを特徴とする光学デバイス。
【請求項５】
請求項４に記載の光学デバイスと、
前記光学デバイスから出射される映像光を拡大投射する投射光学系とを、
備えることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学デバイス、光学デバイスの制御方法、および光学デバイスを備えた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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た。
例えば、特許文献１の投射型表示装置では、映像光の光軸を１／２画素ずらすための光路変更板を備えていた。詳しくは、光路変更板をプラス側に所定角度傾けた状態と、マイナス側に所定角度傾けた状態とを反復するように駆動制御することで、投射画像の解像度を高めていた。この際、画像品質を確保するためには、プラス／マイナスの所定角度状態における維持時間を長くする必要があるため、特許文献１では、光路変更板を駆動するための駆動信号に工夫をしていた。詳しくは、駆動信号における低電位と高電位とを切り替える間の信号波形を正弦波とすることで、電流を正負に変動させていた（図８参照）。
【０００３】
しかし、特許文献１の駆動方法では、正弦波部分の影響で光路変更板が一瞬逆側に振れてしまうため、映像光がぶれてしまうという問題があった。この問題を鑑み、発明者等は、特許文献２の画像表示装置のように、駆動信号として台形波を用いることを提案している。これによれば、低電位と高電位とを切り替える際に、正負の変動は生じない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１５８５８９号公報
【特許文献２】特開２０１６−７１２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２の駆動信号を用いることで、特許文献１の駆動信号よりも、ぶれの少ない高品質な画像を得ることが可能となったが、更なる改善の余地があった。詳しくは、図１０に示すように、駆動信号として単純な台形波の波形Ｗｏを用いた場合、光路変更板の動きも略台形波を追従したものとなるが、軌跡Ｕｏに示すように、下底、上底の直線部分において、アンダーシュート、オーバーシュートが発生してしまい、画像品質が劣化してしまうという課題があった。なお、図１０の詳細については後述する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本願の光学デバイスの制御方法は、入射した映像光を、映像光の入射角度に応じて屈折させて出射する光学部と、光学部を支持する保持部と、を含む可動部と、可動部を揺動させるアクチュエーターとを有する光学デバイスの制御方法であって、アクチュエーターに駆動信号を印加して、可動部を揺動させること、を含み、駆動信号の波形は台形状波であり、台形状波の脚部は、第１の直線と、第１の直線に接続する第２の直線とを含み、台形状波の平坦部に対する第２の直線の傾きは、台形状波の平坦部に対する第１の直線の傾きより小さく、第１の直線に沿ってアクチュエーターに駆動信号を印加してから、第２の直線に沿ってアクチュエーターに駆動信号を印加することを特徴とする。
【０００７】
上記光学デバイスの制御方法において、台形状波の平坦部は、低電位側と、高電位側とに設けられており、低電位側から高電位側に変移する立上り時間の中間点となる時間において、第１の直線から第２の直線に切替わることが好ましい。
【０００８】
上記光学デバイスの制御方法は、高電位側から低電位側に変移する立下り時間の中間点となる時間において、第１の直線から第２の直線に切替わることが好ましい。
【０００９】
本願の光学デバイスは、入射した映像光を、映像光の入射角度に応じて屈折させて出射する光学部と、光学部を支持する保持部と、を含む可動部と、可動部を揺動させるアクチュエーターと、アクチュエーターに駆動信号を印加する駆動回路と、を有し、駆動信号の波形は台形状波であり、台形状波の脚部は、第１の直線と、第１の直線に接続する第２の直線とを含み、台形状波の平坦部に対する第２の直線の傾きは、台形状波の平坦部に対する第１の直線の傾きより小さく、駆動回路は、第１の直線に沿ってアクチュエーターに駆動信号を印加してから、第２の直線に沿ってアクチュエーターに駆動信号を印加することを特徴とする。
【００１０】
本願の画像表示装置は、上記光学デバイスと、光学デバイスから出射される映像光を拡大投射する投射光学系とを、備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係るプロジェクターの概略構成図。
【図２】映像光の画素ずらしによる画像表示位置のシフト状態図。
【図３】プロジェクターの電気的な構成を示す回路ブロック図。
【図４】駆動回路の回路ブロック図。
【図５】光路シフトデバイスの斜視図。
【図６】光路シフトデバイスの平面図。
【図７】図６のＡ−Ａ部の断面図。
【図８】駆動信号の波形図。
【図９】駆動信号と光路シフトデバイスの軌跡を示す図。
【図１０】従来の駆動信号と光路シフトデバイスの軌跡を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部位を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部位の縮尺を実際とは異ならしめている。
【００１３】
実施形態
１）プロジェクターの概要
図１は、本実施形態に係るプロジェクターの光学的な構成を示す説明図である。まず、本実施形態に係るプロジェクター１の構成について説明する。
【００１４】
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る。プロジェクター１は、外部から入力される映像信号に基づき、スクリーン１０１に映像を表示する装置である。プロジェクター１は、光源１０２、ミラー１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ、ダイクロイックミラー１０６ａ，１０６ｂ、液晶表示素子１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂと、ダイクロイックプリズム１１０、光路シフトデバイス２、投射光学系１１２などから構成されている。
【００１５】
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）、レーザー光源等が挙げられる。また、光源１０２としては、白色光が出射するものが用いられる。光源１０２から出射された光は、例えば、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に入射する。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。緑色光は、ダイクロイックミラー１０６ｂで反射した後、液晶表示素子１０８Ｇに入射する。青色光は、ダイクロイックミラー１０６ｂを透過した後、ミラー１０４ｂ，１０４ｃで反射した後、液晶表示素子１０８Ｂに入射する。
【００１６】
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の光の三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として出射される。そして、出射された映像光ＬＬは、光路シフトデバイス２を経由した後、投射光学系１１２によって拡大されてスクリーン１０１に投射される。
【００１７】
光学デバイスとしての光路シフトデバイス２は、ダイクロイックプリズム１１０と投射光学系１１２との間に配置されている。プロジェクター１は、光路シフトデバイス２によって映像光ＬＬの光路を入射角度に応じてシフトさせることにより、液晶表示素子１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂの解像度よりも高い解像度の画像をスクリーン１０１に投射する。例えば、液晶表示素子１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂがフルハイビジョンであれば、４Ｋの画像を表示する。なお、光路シフトのことを「画素ずらし」ともいう。
【００１８】
２）画素ずらしの概要
図２は、映像光の画素ずらしによる画像表示位置のシフト状態を示す図である。
ここでは、画素ずらしによる高解像度化の原理について図２を用いて説明する。
光路シフトデバイス２は、映像光ＬＬを透過させる光学部としての光路変更板３０（図５）を有しており、透光性の板状部材である光路変更板３０の姿勢を変更することで、屈折を利用して映像光ＬＬの光路をシフトさせる。
【００１９】
プロジェクター１は、このような光路のシフトを利用して、映像光ＬＬの光路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の光路を他方側にシフトさせた場合の画像表示位置Ｐ２とに交互に画像を表示する。画像表示位置Ｐ１，Ｐ２は、スクリーン１０１上で画素Ｐｘの対角方向Ｋに半画素分ずれた位置である。なお、半画素とは、画素Ｐｘの半分のことである。このような画素ずらしを行うことにより、見かけ上の画素が増加し、スクリーン１０１に投影される画像を高解像度化することができる。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、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。また、斜めにずらすことに限定するものではなく、上下方向や、左右方向にずらすことでも良い。上下、左右方向であっても、投射画像を高解像度化することができる。
【００２０】
３）回路ブロック構成
図３は、プロジェクターの電気的な構成を示す回路ブロック図である。
プロジェクター１は、制御回路１２０、画像信号処理回路１２１、駆動回路１２２などから構成されている。
制御回路１２０は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）であり、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、光路シフトデバイス２における光路シフト動作、画像信号処理回路１２１におけるデータ信号の発生動作を含むプロジェクター１の動作を制御する。制御回路１２０には、不揮発性メモリー、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成された記憶部１２０ｍが附属しており、記憶部１２０ｍには、駆動信号ＤＳの駆動波形データや、プロジェクター１の動作を制御するための様々なプログラムおよび付随するデータが記憶されている。
【００２１】
画像信号処理回路１２１は、外部装置から供給される画像信号ＶｉｄをＲ，Ｇ，Ｂの三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。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が表示駆動される。画像信号処理回路１２１は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の回路によって構成されてもよい。
駆動回路１２２は、光路シフトデバイス２を駆動するための駆動信号ＤＳを生成する回路である。駆動回路１２２は、画像信号処理回路１２１から入力される同期信号ＳＡに基づいて、駆動信号ＤＳを生成し、光路シフトデバイス２に供給する。駆動回路１２２は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の回路によって構成されてもよい。
【００２２】
図４は、駆動回路の回路ブロック図である。
駆動回路１２２は、波形生成部１３１、ゲイン調整部１３２、増幅部１３３などを備え、これらによって駆動信号ＤＳの生成、および駆動信号ＤＳの波形調整を行う。
波形生成部１３１は、Ｄ／Ａコンバーターを備えており、画像に同期した矩形状の同期信号ＳＡに基づいて、台形状の駆動信号を生成する。具体的には、同期信号ＳＡをトリガーとして、記憶部１２０ｍのデジタルデータからなる駆動波形データをＤ／Ａコンバーターでアナログ信号に変換して出力する。このように、Ｄ／Ａコンバーターを使うことにより、変換クロック周波数を変えることで、脚部の傾きを変更した台形状波など、所望の波形を生成することができる。詳しくは、駆動波形データを変更することにより、矩形波、正弦波、台形波や、これらの波形を組み合せた波形も生成できる。
【００２３】
ゲイン調整部１３２は、デジタルポテンショメーターを備えており、波形生成部１３１が生成した台形状の信号の振幅を変更する。好適例において、ゲイン調整部１３２は、インターフェースとしてＩ2Ｃバスを備えており、制御回路１２０からの制御信号で電気的に抵抗値を変更可能な構成となっている。
増幅部１３３は、オペアンプを備えており、ゲイン調整部１３２でゲイン調整された台形状の信号を増幅し、光路シフトデバイス２のアクチュエーターに供給する。
【００２４】
４）光路シフトデバイスの構成
図５は、本実施形態に係る光路シフトデバイスの斜視図である。
次に、光路シフトデバイス２の構成について説明する。
光路シフトデバイス２は、可動部３、支持部４、アクチュエーター６などから構成されている。なお、図５において、光路シフトデバイス２のＺ軸プラス方向にダイクロイックプリズム１１０（図１）が位置し、Ｚ軸マイナス方向に投射光学系１１２（図１）が位置する配置となっている。換言すれば、図５の紙面の上方から、映像光が光路シフトデバイス２の光路変更板３０に入射して、紙面の裏面にある投射光学系１１２（図１）に向かって出射される配置となっている。
【００２５】
可動部３は、光学部としての光路変更板３０と、光路変更板３０を保持する保持枠３１などから構成されている。光路変更板３０は、好適例において略正方形の白板ガラスを用いている。強度に優れた白板ガラスを採用することで、可動部３全体の剛性が高まるため、光路変更板３０において偏向される光の偏向ムラを抑制することができる。なお、白板ガラスに限定するものではなく、光透過性を有し、映像光を屈折可能な材料であれば良く、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどの各種ガラス材料を用いても良い。または、水晶、サファイアなどの各種結晶材料、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂などの各種樹脂材料を用いても良い。なお、光路変更板３０の形状は、略正方形に限定するものではなく、映像光を屈折可能な形状であれば良く、長方形や、菱形、楕円形状であっても良い。
【００２６】
保持枠３１は、金属製の額縁状をなした保持フレームであり、光路変更板３０の外周縁を支持することで、表裏面を露出した状態の光路変更板３０を収納している。好適例において保持枠３１の材質はステンレスを用いており、光路変更板３０は接着剤により保持枠３１に固定されて、一体化している。保持枠３１の一つの頂点部分には、フランジ状に突出した部位である第１軸部３１ａが形成されている。第１軸部３１ａにはネジ穴が形成されており、ネジ２１により支持部４に固定されている。第１軸部３１ａの対角線上の頂点部分にも、同様の突出部位である第２軸部３１ｂが形成されている。第２軸部３１ｂにはネジ穴が形成されており、ネジ２２により支持部４に固定されている。なお、保持枠３１は、外周縁のすべてを支持する額縁状の部材に限られず、光路変更板３０の少なくとも一部を支持する部材であればよい。保持枠３１は、本発明の「保持部」の一例に相当する。
【００２７】
支持部４は、保持枠３１よりも一回り大きい額縁状をなした樹脂製の支持部材である。支持部４には、可動部３、アクチュエーター６などが取付けられている。可動部３は、光路変更板３０を主体とする本体部分が支持部４の中央の穴に収納され、可動部３の対角部分から耳状に突出した第１軸部３１ａと、第２軸部３１ｂとで、支持部４に取付けられている。ここで、第１軸部３１ａと第２軸部３１ｂとを結ぶ対角線が揺動軸Ｊとなり、可動部３は揺動軸Ｊを中心にして、矢印Ｍで示された回動方向に姿勢を変えることができる。換言すれば、略正方形の可動部３は、揺動軸Ｊに沿って支持部４に固定されているため、揺動軸Ｊと交差する対角線上に位置する対角部は揺動軸Ｊを中心に揺動可能となっている。これにより、可動部３は、初期状態では傾きゼロのフラット状態となっているが、駆動状態では、矢印Ｍのプラス方向に所定角度傾くことと、マイナス方向に所定角度傾くことを繰り返す。なお、本明細書において、この反復運動のことを揺動ともいう。
【００２８】
アクチュエーター６は、支持部４における揺動可能側の一方の対角部に配置されている。アクチュエーター６は、磁石６１、磁石枠６３、コイル６２、コイル枠６４などから構成されている。ここで、磁石６１、磁石枠６３は可動部３の保持枠３１に取付けられている。コイル６２、コイル枠６４は、支持部４に取付けられている。
【００２９】
５）アクチュエーターの構成
図６は、光路シフトデバイスの平面図である。図７は、図６のＡ−Ａ部の断面図である。次に、図６、図７を用いて、アクチュエーター６の構成について説明する。
図７に示すように、保持枠３１におけるアクチュエーター６側の頂点部分は、Ｌ字状に折り返されて、磁石枠６３の取付け部となるフランジ部３１ｃが形成されている。フランジ部３１ｃには、磁石枠６３が固定されている。磁石枠６３には、磁石６１が取付けられている。磁石枠６３は、鉄などの金属から構成されており、バックヨークとして機能する。
【００３０】
磁石６１は、棒状の磁石６１ａと、磁石６１ｂとをＺ軸に沿って重ねた構成となっている。磁石６１ａは、図７の奥行方向に長い棒状の磁石である。その長さは、図６に寸法Ｆで示されている。磁石６１ａは、Ｎ極をコイル６２側に向けて配置されている。磁石６１ｂも、磁石６１ａと同じ長さの棒状磁石であるが、Ｓ極をコイル６２側に向けて配置されている。好適例として、磁石６１は、ネオジム磁石を用いている。なお、ネオジム磁石に限定するものではなく、所期の磁力を有する永久磁石であれば良く、サマリウムコバルト磁石、フェライト磁石、アルニコ磁石であっても良い。
【００３１】
支持部４には、コイル枠６４、コイル６２が、この順番で取付けられている。詳しくは、コイル枠６４にはコイル６２が取付けられており、コイル枠６４はコイル６２が磁石６１と間隙を持って向かい合うように、支持部４に固定されている。コイル枠６４は、鉄などの金属から構成されており、バックヨークとして機能する。
図６のＤ視は、コイルの巻線軸方向からコイル６２を観察する視点である。Ｄ視において、コイル６２は、角丸長方形をなした空芯コイルである。なお、角丸長方形のことをトラック形状ともいう。コイル６２の長辺方向の長さは、磁石６１ａと略同じである。
図７に示すように、コイル枠６４には、コイル６２の巻線位置の案内となる突出部６４ａが形成されており、突出部６４ａを囲うようにコイル６２が配置されている。突出部６４ａの磁石６１側は、中空となっている。可動部３が傾いていない初期状態では、コイル６２の長辺６２ａが磁石６１ａと向かい合い、長辺６２ｂが磁石６１ｂと向かい合うように配置されている。
【００３２】
このような構成において、コイル６２に通電すると、コイル６２に電流が流れることで発生する磁界が、磁石６１ａ、磁石６１ｂと反発、または引き合うことにより、可動部３における磁石６１側の頂点部と、対角の頂点部とが略Ｚ軸に沿って往復運動することにより、可動部３全体が揺動軸Ｊを中心にして揺動する。
本実施形態では、可動部３に磁石６１を配置した、所謂「ムービングマグネット型」を採用している。これにより、通電時にコイル６２で発生する熱が可動部３や光路変更板３０に伝わり難くなるため、熱による共振周波数の変化や、光路変更板３０の撓み等を抑制することができる。
【００３３】
６）光路シフトデバイスの駆動制御方法
図１０は、従来の駆動信号と光路シフトデバイスの軌跡を示す図である。
まず、図１０を用いて、従来の駆動信号で光路シフトデバイス２を駆動した場合の軌跡について説明する。
図１０の波形Ｗｏは、従来の駆動信号波形を示している。横軸は時間ｔ、縦軸は電圧Ｖを表している。波形Ｗｏは、シンプルな台形波であり、立上り側の脚部Ｌａは１本の直線であり、低電位側の電位Ｖ１から立上り、時間ｔｂで、高電位側の電位Ｖ２に変化する。そして、電位Ｖ２を時間ｔｃ維持した後、１本の直線からなる立下り側の脚部Ｌｂは、時間ｔｂで、低電位側の電位Ｖ１に戻り、電位Ｖ１を時間ｔｃ維持する。これで１周期であり、これを繰り返す駆動信号であった。
【００３４】
図１０の軌跡Ｕｏは、光路シフトデバイス２に駆動信号として波形Ｗｏを供給した際に、可動部３の測定ポイントＰ（図６）における揺動時の振幅をレーザー変位計を用いて時間軸で測定した軌跡データである。軌跡Ｕｏの縦軸は変位量を示している。
理想的な軌跡Ｕｏは、波形Ｗｏの台形波を逆位相とし、かつ、上底、下底の直線部分の状態を長く維持する軌跡である。直線部分は、平坦部に相当し、オーバーシュートなどの変動がなく、フラットで安定していることが望ましい。つまり、可動部３が、矢印Ｍ（図５）のプラス方向に所定角度傾いた状態と、マイナス方向に所定角度傾いた状態とを反復する際に、バタつかずにスムーズに移動し、かつ、安定した状態で止まっている時間を長く維持することが望ましい。
これに対して、可動部３の軌跡Ｕｏは、立下り深部でアンダーシュートＱ１が見られ、平坦部の終り近くでオーバーシュートＱ２が発生している。続く立上り上部でもオーバーシュートＱ３が見られ、平坦部の終り近くでアンダーシュートＱ４が発生していた。
【００３５】
７）駆動信号波形の説明
図８は、本実施形態に係る駆動信号の波形図である。ここでは、本実施形態の特徴ある駆動信号波形について、図１０の波形Ｗｏと比較して説明する。
図８の波形Ｗａは、本実施形態における駆動信号ＤＳの波形図である。波形Ｗａは、ベースは台形波であるが、台形の脚に相当する脚部に特徴があり途中で屈折している。なお、本明細書において、シンプルな台形波と、本実施形態に係る波形とを区分けするために、本実施形態の波形を台形状波という。また、台形状波における脚を脚部という。
【００３６】
まず、立上り波形について説明する。
波形Ｗａにおいて、立上り側の脚部は２本の直線から構成されており、途中で傾斜が小さくなっている。詳しくは、立上り側の脚部は、第１の直線としての脚部Ｌｃと、脚部Ｌｃと接続する第２の直線としての脚部Ｌｄとから構成されている。脚部Ｌｃは、低電位側の電位Ｖ１から立上り、時間ｔａで脚部Ｌｄに接続する。脚部Ｌｄは、時間ｔａで電位Ｖ２に変化する。なお、電位Ｖ１から電位Ｖ２に達するまでの時間は時間ｔｂであり、時間ｔａは時間ｔｂの半分としている。つまり、時間ｔａ×２＝時間ｔｂとしている。
ここで、図８に示すように、脚部Ｌｄの立上り角度θ２は、脚部Ｌｃの電位Ｖ１からの立上り角度θ１よりも、小さくなっている。つまり、脚部Ｌｄの傾きは、脚部Ｌｃの傾きよりも小さくなっている。
【００３７】
このように、波形Ｗａは、電位Ｖ１から電位Ｖ２に変移する時間ｔｂの中間点となる時間ｔａで、脚部Ｌｃから脚部Ｌｄに切替わっている。換言すれば、立上り時間ｔｂの中間点で、屈折して傾斜が緩くなっている。脚部Ｌｃ、脚部Ｌｄの印加時間は、共に時間ｔａで同じであるが、傾きが異なるため、脚部Ｌｃにおける電圧変動Ｖａと、脚部Ｌｄにおける電圧変動Ｖｂとは異なっており、次の式（１）の関係性を有している。
脚部Ｌｃの印加時間ｔａ＝脚部Ｌｄの印加時間ｔａにおいて、
脚部Ｌｃの電圧変動Ｖａ＞脚部Ｌｄの電圧変動Ｖｂ…（１）
【００３８】
次いで、立下り波形について説明する。
立上り波形の脚部Ｌｃ、脚部Ｌｄにより電位Ｖ２に達した後、時間ｔｃの間、平坦部として電位Ｖ２を維持し、立下り側の脚部で電位Ｖ１に戻る。
立下り波形は、立上り波形を正負反転した波形である。波形図を正負反転した状態で、電位Ｖ２を電位Ｖ１、電位Ｖ１を電位Ｖ２と読替えれば、前述の立上り波形の説明と同じであり、脚部は途中で屈折している。
立下り波形により電位Ｖ１に達した後、時間ｔｃの間、平坦部として電位Ｖ１を維持する。これで、波形Ｗａの１周期となる。なお、立下り波形も、立上り波形を正負反転した波形であるため、式（１）の関係性を満たしている。
【００３９】
８）実施例
図９は、本実施形態に係る駆動信号と光路シフトデバイスの軌跡を示す図であり、図１０と対応している。ここでは、本実施形態に係る駆動信号で光路シフトデバイス２を駆動した際における実際の軌跡について、図８、図１０を交えて説明する。
まず、図９の波形Ｗａは、図８と比較して、脚部の屈折度合いが少なくなっているように見えるが、これは、図９の時間軸を短くしているためであり、両者は同一波形である。
図９の軌跡Ｕａは、図１０での説明と同様、光路シフトデバイス２に駆動信号として波形Ｗａを供給した際に、可動部３の測定ポイントＰ（図６）における揺動時の振幅をレーザー変位計を用いて時間軸で測定した軌跡データである。
【００４０】
図９の駆動信号における波形Ｗａの周波数は６０Ｈｚで振幅３．３Ｖである。脚部Ｌｃの電位変動Ｖａは約１．８Ｖ、脚部Ｌｄの電位変動Ｖｂは約１．５Ｖとした。この駆動信号を印加した際、可動部３の傾きは約±０．１３度であり、測定ポイントＰ（図６）における揺動時の振幅量に換算すると、約±６０μmとなる。なお、これらの設定値は、液晶表示素子のサイズ、解像度、画素ピッチや、光路シフトデバイス２の構成などにより変化するため、本実施例における設定値の一例である。
【００４１】
図１０の軌跡Ｕｏと比べて、図９の軌跡Ｕａは、立下り後は略フラットであり、オーバーシュートや、アンダーシュートは見られない。続く立上り後も略フラットであり、オーバーシュートや、アンダーシュートは見られない。つまり、理想の軌跡と略同等な軌跡が得られている。
これは、従来の単純な台形波の駆動信号では、１つの直線からなる脚部Ｌａの印加により、オーバーシュートが発生していたのに対して、後段の傾斜が緩い２本の脚部Ｌｃ、脚部Ｌｄとしたことにより、急峻な変化を緩和することができたからである。詳しくは、従来の脚部Ｌａにおいてオーバーシュートを発生させていた過剰エネルギー分を、後段の傾斜が緩い２本の脚部Ｌｃ、脚部Ｌｄを組み合せた波形により、適正化することができたからであると考察している。
【００４２】
上述した通り、本実施形態に係る光路シフトデバイス、その制御方法、および画像表示装置によれば、以下の効果を得ることができる。
制御回路１２０は、駆動回路１２２を用いて、光路シフトデバイス２を駆動制御する。詳しくは、駆動回路１２２は、図９の駆動信号として波形Ｗａを生成し、光路シフトデバイス２を駆動する。これにより、オーバーシュートなどが発生していた従来の駆動信号を用いた制御方法と異なり、可動部３を略理想的な軌跡で駆動制御することができる。
よって、従来の駆動信号による制御方法よりも、より理想的な軌跡を実現した駆動信号、および駆動制御方法を提供することができる。
【００４３】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【００４４】
変形例１
図８を用いて説明する。
上述の実施形態では、好適例として、下底から上底に変移する時間ｔｂの中間点となる時間ｔａで、脚部Ｌｃから脚部Ｌｄに切替わるものとして説明したが、これに限定するものではなく、急峻な変化を緩和することが可能な設定であれば良い。例えば、脚部Ｌｃの印加時間と、脚部Ｌｄの印加時間との比が６：４であっても良いし、４：６であっても良い。また、７：３であっても良いし、３：７であっても良い。これらの時間比率を変更した場合も、「脚部Ｌｄの傾き＜脚部Ｌｃの傾き」の関係は変わらないが、光路シフトデバイス２の特性に合せて、それぞれの電圧変動量を調整すれば良い。
【００４５】
変形例２
上述の実施形態では、光路シフトデバイス２の光路変更板３０として、光透過性を有するガラスを用いるとして説明したが、ガラスに限らず、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、実施形態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も利用することができる。
【００４６】
変形例３
上述の実施形態では、空間光変調器として、透過型の液晶表示素子を用いる構成を例に挙げて説明したが、空間光変調器は、ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon, LCoSは登録商標）等の反射型の液晶表示素子や、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）等を用いる構成であっても良い。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、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。
【００４７】
以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。
【００４８】
本願に係る光学デバイスの制御方法は、入射した映像光を、映像光の入射角度に応じて屈折させて出射する光学部と、光学部を支持する保持部と、を含む可動部と、可動部を揺動させるアクチュエーターとを有する光学デバイスの制御方法であって、アクチュエーターに駆動信号を印加して、可動部を揺動させること、を含み、駆動信号の波形は台形状波であり、台形状波の脚部は、第１の直線と、第１の直線に接続する第２の直線とを含み、台形状波の平坦部に対する第２の直線の傾きは、台形状波の平坦部に対する第１の直線の傾きより小さく、第１の直線に沿ってアクチュエーターに駆動信号を印加してから、第２の直線に沿ってアクチュエーターに駆動信号を印加することを特徴とする。
【００４９】
この制御方法によれば、従来の単純な台形波の駆動信号では、１つの直線からなる脚部Ｌａの印加により、オーバーシュートが発生していたのに対して、本願の駆動信号では、脚部を２本の直線からなる脚部Ｌｃ、脚部Ｌｄとするとともに、後段の傾斜を緩くすることにより、急峻な変化を緩和することができる。
従って、オーバーシュートの発生を抑制し、理想と略同等な軌跡を得ることが可能な光学デバイスとしての光路シフトデバイス２の制御方法を提供することができる。
【００５０】
台形状波の平坦部は、低電位側と、高電位側とに設けられており、低電位側から高電位側に変移する立上り時間の中間点となる時間において、第１の直線から第２の直線に切替わることが好ましい。
また、高電位側から低電位側に変移する立下り時間の中間点となる時間において、第１の直線から第２の直線に切替わることが好ましい。
【００５１】
これにより、脚部Ｌｃ、脚部Ｌｄにおける電位変動量の差を最適化することが可能となり、理想と略同等な軌跡を得ることができる。
【００５２】
本願の光学デバイスは、入射した映像光を、映像光の入射角度に応じて屈折させて出射する光学部と、光学部を支持する保持部と、を含む可動部と、可動部を揺動させるアクチュエーターと、アクチュエーターに駆動信号を印加する駆動回路と、を有し、駆動信号の波形は台形状波であり、台形状波の脚部は、第１の直線と、第１の直線に接続する第２の直線とを含み、台形状波の平坦部に対する第２の直線の傾きは、台形状波の平坦部に対する第１の直線の傾きより小さく、駆動回路は、第１の直線に沿ってアクチュエーターに駆動信号を印加してから、第２の直線に沿ってアクチュエーターに駆動信号を印加することを特徴とする。
【００５３】
駆動回路１２２は、図９の駆動信号として波形Ｗａを生成し、光路シフトデバイス２を駆動する。本願の駆動信号では、脚部を２本の直線からなる脚部Ｌｃ、脚部Ｌｄとするとともに、後段の傾斜を緩くすることにより、急峻な変化を緩和することができる。
従って、オーバーシュートの発生を抑制し、理想と略同等な軌跡を得ることが可能な光路シフトデバイス２を提供することができる。
【００５４】
本願の画像表示装置は、上記光学デバイスと、光学デバイスから出射される映像光を拡大投射する投射光学系とを、備えることを特徴とする。
【００５５】
プロジェクター１は、光路シフトデバイス２、および投射光学系１１２を備えている。また、光路シフトデバイス２を駆動制御する制御回路１２０、駆動回路１２２も備えている。よって、オーバーシュートの発生により画像品質が劣化していた従来の画像表示装置とは異なり、高精細、かつ、画像品質に優れた鮮明な投射画像を得ることが可能なプロジェクター１を提供することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１…プロジェクター、２…光路シフトデバイス、３…可動部、４…支持部、６…アクチュエーター、２１，２２…ネジ、３０…光路変更板、３１…保持枠、３１ａ…第１軸部、３１ｂ…第２軸部、３１ｃ…フランジ部、６１…磁石、６２…コイル、６３…磁石枠、６４…コイル枠、６４ａ…突出部、１０２…光源、１１２…投射光学系、１２０…制御回路、１２０ｍ…記憶部、１２２…駆動回路、１３１…波形生成部、１３３…増幅部、Ｑ１，Ｑ４…アンダーシュート、Ｑ２，Ｑ３…オーバーシュート、Ｖ１，Ｖ２…電位、θ１…立上り角度、θ２…立上り角度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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