(57)【要約】      （修正有）【課題】構造がシンプルで調整が容易、あるいは、機械的な騒音を抑制した画素ずらし装置を提供する。【解決手段】画素ずらし装置は、画像投射光が通過する光透過部材１７、並びに、該部材を、ある角度振幅及び周期で傾斜振動させる傾斜振動機構を備える。傾斜振動機構が、光透過部材１７の傾斜中心軸を支える軸受１３と、光透過部材１７を往復傾斜運動させる、電磁アクチュエータ２３を含む駆動部２０を備える。さらに、光透過部材１７の傾斜運動を制動するとともに、傾斜の角度振幅を規定する制動部３０を備える。【選択図】図２
2019215466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像投射光が通過する光透過部材（17）、並びに、該部材を、ある角度振幅及び周期で傾斜振動させる傾斜振動機構を備える画素ずらし装置（１）であって、
前記傾斜振動機構が、
前記光透過部材（17）の傾斜中心軸を支える軸受（13）と、
前記光透過部材（17）を往復傾斜運動させる、電磁アクチュエータ（23・21）を含む駆動部（20）と、
前記光透過部材（17）の傾斜運動を制動するとともに、傾斜の角度振幅を規定する制動部（30）と、を備えることを特徴とする画素ずらし装置（１）。
【請求項２】
前記制動部（30）が、前記駆動部（20）の非駆動における前記光透過部材（17）の角度、及び、駆動時における傾斜の角度振幅を調整する調整部材（33）を有することを特徴とする請求項１記載の画素ずらし装置（１）。
【請求項３】
前記制動部（30）が、機械的な接触による制動を伴わない、磁気の反発力による制動機構であることを特徴とする請求項１又は２記載の画素ずらし装置（１）。
【請求項４】
前記制動部（30）が、
制動力の軸方向の両端部に各々配置された固定マグネット（31F・31R）と、
該固定マグネット（31F・31R）の相互の間において、軸方向移動可能に配置された、前記固定マグネット（31F・31R）の各々に反発する磁気を帯びた移動マグネット（31C）と、  
前記調整部材としての、前記固定マグネット（31F・31R）の軸方向位置を調整するセットスクリュー（33）を有することを特徴とする請求項２又は３記載の画素ずらし装置（１）。
【請求項５】
画像投射光学系中に、請求項１〜４いずれか１項記載の画素ずらし装置（１）を備えることを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置（プロジェクターなど）の高画質化を図る画素ずらし装置に関する。特には、構造がシンプルで調整が容易、あるいは、機械的な騒音抑制などの点で改良を加えた画素ずらし装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、投射光の透過する光学ガラスを回転させる方式の画素ずらし装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２２９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以下の特長の一つ以上を有する画素ずらし装置を提供することを目的とする。
（ア）構造がシンプル
（イ）非駆動時の中立点や、駆動時の振幅幅の調整が容易
（ウ）機械的な騒音を抑制可能
（エ）信頼性が高く寿命が長い
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この「課題を解決するための手段」及び「特許請求の範囲」においては、添付図各部の参照符号を括弧書で示すことがあるが、これは単に参考のためであって、権利範囲を添付図のものに限定するものではない。
【０００６】
本発明の画素ずらし装置（１）は、画像投射光が通過する光透過部材（17）、並びに、該部材を、ある角度振幅及び周期で傾斜振動させる傾斜振動機構を備え、  前記傾斜振動機構が、  前記光透過部材（17）の傾斜中心軸を支える軸受（13）と、  前記光透過部材（17）を往復傾斜運動させる、電磁アクチュエータ（23・21）を含む駆動部（20）と、  前記光透過部材（17）の傾斜運動を制動するとともに、傾斜の角度振幅を規定する制動部（30）と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
光透過部材（17）は、代表的には、板状の光学ガラスである。画像投射光が該部材を透過する際に２回屈折し、光の横ずれが生じる。前記駆動部（20）と、前記制動部（30）を制御・調整することにより、光の横ずれの振幅と周期を制御して、前記光学ガラスを透過し映像表示面に投射表示される映像を、所望寸法だけ横にずらす。
【０００８】
本発明の画素ずらし装置においては、  前記制動部（30）が、前記駆動部（20）の非駆動（無通電時）における前記光透過部材（17）の角度、及び、駆動時（通電時）における傾斜の角度振幅を調整する調整部材（33、セットスクリューなど）を有することが好ましい。この場合、簡単な電気回路しか有していない場合にも、上記の調整が可能である。なお、駆動部（20）は、例えば、周期的に変動する電流を印加されるコイル（23）を有するソレノイドとすることができる。
【０００９】
本発明においては、前記制動部（30）が、機械的な接触による制動を伴わない、磁気の反発力による制動機構であることが好ましい。具体的な構造としては、前記制動部（30）が、  制動力の軸方向の両端部に各々配置された固定マグネット（31F・31R）と、  該固定マグネット（31F・31R）の相互の間において、軸方向移動可能に配置された、前記固定マグネット（31F・31R）の各々に反発する磁気を帯びた移動マグネット（31C）と、  前記調整部材としての、前記固定マグネット（31F・31R）の軸方向位置を調整するセットスクリュー（33）を有するものとすることができる。
【００１０】
この磁気的なストッパーを有する形態においては、移動マグネットの移動中、両サイドの固定マグネットの反発力によって、磁気ブレーキ・ストッパーが作動し、機械的な衝撃音は発生しない。この場合には、騒音抑制や寿命延長、信頼性向上などが期待できる。また、調整部材を両側に設けると、傾斜の両側角度を調整可能である。
【００１１】
本発明のプロジェクターは、画像投射光学系中に、上記の画素ずらし装置（１）を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の画素ずらし装置（１）は、構造がシンプルで、高い信頼性と長寿命を期待できる。前述の特許文献１の技術とは異なり、復元トルク発生用のバネを省いて、磁気的なストッパーとすることもできるため、機械的騒音を抑制可能である。傾斜の角度振幅を調整する調整部材（33）を有する形態では、非駆動時の中立点や、駆動時の振幅の調整が容易である。たとえば、バネなどを使用した場合、バネの劣化（へたりなど）や共振点に於ける異常動作など、本磁気ストッパーにて解消される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係るプロジェクター用画素ずらし装置の正面図である。
【図２】図１の画素ずらし装置の分解斜視図である。
【図３】図１の画素ずらし装置の駆動部を拡大して示す側面断面図である。
【図４】図１の画素ずらし装置の制動部を拡大して示す側面断面図である。
【符号の説明】
【００１４】
１；画素ずらし装置、
11；ベース、11b；ブリッジ部、11c；上部、11d；凹部、11e；駆動部収容部、
11f・11p；角部、11g・11q ；軸受穴11j；右辺、11m；下辺、11s；左辺、11w；左上壁、11x；凹部、11y；垂下壁、11z；マグネット収容部、11zb；孔、11zf；内段部 、
11zj；メネジ、11zs；前側部
13；軸受、14；芯軸
15；ガラスフレーム、15b；上ツノ部（駆動部）、15d・15j・15m・15s；額縁部
15f・15p；角部、15w；後張り出し部、15y；上張り出し部、15z；孔
17；光透過部材（ガラス板）
20；駆動部、21；マグネット（永久磁石）
23；電磁アクチュエータ(コイル)、２５；カバー（プリント基板）
30；制動部、31C;中（移動）マグネット、31F；前（固定）マグネット、
31R；後（固定）マグネット、33R・33F；調整部材（セットスクリュー）
35；ホルダー、35b；マグネット孔、35f；内段部、35j；メネジ、35v；後凸部、
35x；フランジ部
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明で、前後方向は画像投射光の光軸方向を示し、左右方向は前側から見た左右方向を示し、上下方向は図の上下方向を示す。各方向は、本発明にとって本質的な意味はなく、上下方向も地球重力の方向に限定されるものではない。
【００１６】
まず、図１・図２を参照して、本発明の実施形態に係るプロジェクター用の画素ずらし装置１の全体的構成を説明する。
この画素ずらし装置１は、ガラス板（光透過部材）17と、同ガラス板17を傾斜振動させる傾斜振動機構を備える。ガラス板17には、画像の投影光が前後方向に透過する。ガラス板17を傾けると、それを通過する光は、二度屈折して、板の横方向にずれる。このずれた分だけ、画素が横ずれする。
【００１７】
ガラス板17は、その周囲を、ガラスフレーム15（プラスチック製など）に保持されている。両者は接着剤で接着されている。この実施形態では、ガラス板17は略正方形状であり、ガラスフレーム15も略正方形の額縁状である。ガラスフレーム15は、四角い枠状の額縁部15d・15j・15m・15sを有する。同額縁部の内縁には、ガラス板17の四周縁の嵌め込まれる段部（図示されず）が形成されている。
【００１８】
ガラスフレーム15の上額縁部15dの上の左右方向中央部には、上ツノ部（駆動部）15bが、上方に突出している。上ツノ部15bは、図３を参照しつつ後述する駆動部20のマグネット21が固定されており、前後方向（図１の紙面の表裏方向）に小寸法だけ振動するように往復駆動される。
【００１９】
ガラスフレーム15の右上の角部15f、及び、左下の角部15pは、面取りされており、軸受13・13´の芯軸14（図２参照）が植え込まれている。ガラスフレーム15は、これらの対向する二つの軸受13・13´の中心線（ガラス17の対角線上）の回りに、傾斜回動可能である。ガラスフレーム15の左上の角部には、後張り出し部15w、及び、上張り出し部15yが形成されている。これらの部位15w・15yは、図４を参照しつつ後述するように、制動部30の中マグネット31Cを支持している。
【００２０】
ベース11は、四角い枠上の部材であり、ガラスフレーム15の上下・左右を取り囲んでいる。ベース11は、プラスチック製、あるいは非磁性の金属ダイキャスト製などである。ベース11の上部11cの中央下部には、上記ガラスフレーム15の上ツノ部15bの入り込む凹部11dが形成されている。同凹部11dの上部は、比較的薄肉のブリッジ部11bが存在する。ベース11の右上の角部11f（上部11cと右辺11jの間）、及び、左下の角部11p（下辺11mと左辺11sの間）には、それぞれ、軸受穴11g・11qが、内側から外に向けて彫り込まれている。この穴11g・11qに、軸受13・13´が嵌合し、圧入や接着、溶着などで固定されている。固定方法については、信頼性（振動、落下衝撃など）を考慮し、選択する。
【００２１】
ベース11の左辺11sの上の角には、図２に示すように、凹部11xが形成されている。凹部11xの左側は、左上壁11w、右側は垂下壁11yとなっている。左上壁11w、及び、垂下壁11yの前側の面には、ホルダー35のフランジ部35xが、貼り付くように固定される。凹部11xには、ホルダー35の後凸部35vが入り込む。
【００２２】
軸受13は、中空円筒形である。軸受13は滑り軸受の場合、材質は、例えば、焼結軸受、真鍮やリン青銅、低摩擦樹脂などである。小型のニードルベアリングを用いることもできる。軸受13は、軸受穴11g・11qに固定されている。軸受13の内孔に、芯軸14が回転自在に嵌合する。芯軸14は、ガラスフレーム15の穴（図示されず）に圧入されている。
【００２３】
次に、図３及び図２を参照しつつ、駆動部20の詳細構造を説明する。図３には、ガラスフレーム15の上ツノ部15bの断面が、立ち上がるように、示されている。同部15bの後面には、マグネット（永久磁石）21が埋め込まれている。図３の最上部には、前後方向に延びる板状をした、ベース11のブリッジ部11bが、示されている。同ブリッジ部11bの下のベース11の上部には、駆動部収容部11eが形成されている。同収容部11eの後面には、プリント基板からなるカバー25が当てられている。
【００２４】
カバー25の前面には、空芯コイル23が固定されている。空芯コイル23は、隙間を隔てて、上記マグネット21と対向している。空芯コイル23の前後方向の中心線は、マグネット21の中心線と一致している。空芯コイル23には、配線（図示されず）とプリント基板（カバー）25から、給電される。コイル23に通電すると、その電流の方向に応じて、マグネット21と反発あるいは吸引する磁場が生じる。これにより、ガラスフレーム15がベース11に対して傾斜駆動される（ソレノイドの原理）。なお、ガラスフレーム15の傾斜の中心線は、二個の軸受13・13´を結ぶ対角線である。
【００２５】
次に、図４及び図２を参照しつつ、制動部30の詳細構造を説明する。図４には、ガラスフレーム15の後張り出し部15w、及び、上張り出し部15yが、断面で、示されている。上張り出し部15yには、前後方向に貫通する孔15zが形成されている。同孔15zには、中（移動）マグネット31Cが、接着剤で固定されている。
【００２６】
ガラスフレーム15の上張り出し部15yの後側には、ベース11のマグネット収容部11zが配設されており、前側には、ホルダー35が配設されている。つまり、ガラスフレーム15の上張り出し部15yは、ベース11のマグネット収容部11zと、ホルダー35に挟まれている。ホルダー35は、そのフランジ部35xにおいて、上記マグネット収容部11zの前側部11zsの前側面に、ビスで固定されている。
【００２７】
マグネット収容部11zには、前後方向に延びる孔11zbが形成されている。同孔11zbには、後（固定）マグネット31Rが、嵌合している。ホルダー35にも、前後方向に延びる孔35bが形成されている。同孔35bには、前（固定）マグネット31Fが、嵌合している。結局、中マグネット31cは、後マグネット31Rと、前マグネット31Fの間に、隙間を隔てて、挟まれている。
【００２８】
各マグネット35C・35F・35Rは、図２に分かり易く示すように、全体として円盤の形であり、同じ寸法・材質である。中マグネット31Cは、後マグネット31R及び前マグネット31Fの各々に反発する磁気を帯びている。すなわち、各マグネットは、同じ極が対向して（S対S、N対N）セットされている。したがって、中マグネット31Cは、後マグネット31R及び前マグネット31Fの中間の中立位置に保持されるような付勢力がかかっている。この磁気反発力により、中（移動）マグネット31C は、前後の固定マグネット31F ・31R の間において、磁気的に均衡する場所に位置する。
【００２９】
また、移動マグネットの移動に対して、両サイドの固定マグネットの反発力にて、磁気ブレーキが作動して移動マグネットにブレーキがかり停止する（磁気ストッパー）。そのため、本実施形態の振動アクチュエータにおいては、機械的な衝撃音の発生は発生しない。これらのマグネットの材質は、画素ずらし装置１の要求性能に応じて、ネオジ系やフェライト系の、シンター、コンプレッション、インジェクションなどを選択できる。
【００３０】
後マグネット31Rの後側には、セットスクリュー33Rが配置されている。すなわち、ベース11のマグネット収容部11zには、前述のマグネット孔11zbと同軸のメネジ11zjが切られており、このメネジ11zjに、セットスクリュー33R はネジ込まれている。このセットスクリュー33R の軸方向位置を移動させることにより、後マグネット31R の、マグネット孔11zb内における軸方向の位置を調整して、画素ずらし装置１の特性を変更できる（詳細後述）。
【００３１】
前マグネット31Fの前側には、セットスクリュー33Fが配置されている。すなわち、ホルダー35には、前述のマグネット孔35bと同軸のメネジ35jが切られており、このメネジ35jに、セットスクリュー33F はネジ込まれている。このセットスクリュー33F の軸方向位置を移動させることにより、前マグネット31F の、マグネット孔35b内における軸方向の位置を調整して、画素ずらし装置１の特性を変更できる（詳細後述）。
【００３２】
次に、メネジとマグネット孔との関係を説明する。メネジ11zj・35jの内径は、孔11zb・35bの内径よりも少し小さい。そして、孔とメネジの間には、内段部11zf・35fが形成されている。セットスクリュー33R・33Fがメネジから抜けた場合は、マグネット31R・31Fの孔奥の端面の外周部が前記内段部に当たり、マグネットの孔からの脱出が防止される。
【００３３】
この画素ずらし装置１の作用を、まとめて説明する。駆動部20のコイル23の非通電状態では、ガラスフレーム15には、制動部30の磁気力のみが作用している。そして、制動部30においては、中（移動）マグネット31Cと前後の固定マグネット31F・31Rは、反発力にて均衡を保っている。したがって、ガラスフレーム15は、中（移動）マグネット31Cの磁気的均衡位置に対応した傾斜角度（中立角度）にある。
【００３４】
この中立角度は、一般的な状態では、傾斜ゼロ＝光軸に垂直である。その一般的な状態は、各マグネット31の磁力が同じで、各セットスクリュー33のネジ込み位置が同じである。この中立角度（駆動部20非駆動時のガラスフレーム15の傾斜角度）を調整する必要がある場合には、各セットスクリュー33のネジ込み位置を調整する。たとえば、図４において、ガラスフレーム15を前側に少し倒したいときには、前セットスクリュー33Fを前側に抜き出すとともに、後セットスクリュー33Rを、同じ寸法だけ、前側にネジ込む。
【００３５】
駆動部20のコイル23に通電したときは、コイル23の電磁力も、駆動マグネット21を介して、ガラスフレーム15に作用する。これにより、ガラスフレーム15は傾こうとするが、それに伴い、制動部30の中（移動）マグネット31Cが、いずれかの前後固定マグネット31F・31Rに近づいて、元に戻そうとする復元磁力が働く。この復元磁力とコイル23の電磁力とが釣り合ったところで、ガラスフレーム15の傾きが止まる。この止まった傾斜角度が、コイル23に周期的な電流を流した場合の、傾斜の角度振幅の最大値となる。
【００３６】
本発明に於いて、傾斜の角度振幅の調整方法（微調整）は、２つある。
一つは、駆動部に印加する電圧の調整である。駆動部のトルクが上がる事で、ストッパー磁気力のバランスが変わり、角度振幅が変化する。
もう一つは、駆動部のトルクを一定（印加する電圧を固定）とし、反発マグネットの間隔を調整する。たとえば、間隔を狭めると、反発力が増加し、角度振幅が減少する。
【００３７】
本発明は上記実施形態に限られず、さまざまな変形・追加も可能である。本発明に用いた磁気ストッパーは、高速で振幅運動が必要（たとえば、Despeckleなど）な場合、性能的（特に、静音）に好ましい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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