(57)【要約】【課題】簡単な構成で、光学部材の回転以外の不要な振動の発生を抑制し得る光学デバイス、および、かかる光学デバイスを備え、画質の高い表示が可能な画像表示装置を提供すること。【解決手段】光路偏向素子２（光学デバイス）は、光が入射する光学部材２０２と、光学部材２０２よりも弾性が大きい弾性材料で構成された枠体部２０４と、枠体部２０４を揺動可能に支持し、前記弾性材料で構成された軸部と、軸部を支持する支持部２０８と、光学部材２０２の板面に設けられた第１規制部材２３１と、光学部材２０２と離間して設けられ、枠体部２０４の揺動によって第１規制部材２３１と接触する第２規制部材２３２と、を有することを特徴とする。かかる光路偏向素子２は、光学部材２０２を揺動させることにより、光学部材２０２を透過する光を選択的に偏向させることができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状体で構成され、光が入射する光学部材と、
前記光学部材の側面を囲って設けられ、前記光学部材よりも弾性が大きい弾性材料で構成された枠体部と、
前記光学部材および前記枠体部を揺動可能に支持し、前記弾性材料で構成された軸部と、
前記軸部を支持する支持部と、
前記光学部材の板面に設けられた第１規制部材と、
前記光学部材と離間して設けられ、前記光学部材および前記枠体部の揺動によって前記第１規制部材と接触する第２規制部材と、
を有することを特徴とする光学デバイス。
【請求項２】
前記第１規制部材は、前記板面に対して垂直な方向から見たとき、前記光学部材と前記枠体部の双方と重なる位置に設けられている請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項３】
前記弾性材料は、樹脂を主成分とする材料である請求項１または２に記載の光学デバイス。
【請求項４】
前記第１規制部材と前記第２規制部材との間に生じる磁力によって、前記光学部材および前記枠体部の揺動を誘起する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光学デバイス。
【請求項５】
前記第１規制部材は、永久磁石を備えており、前記第２規制部材は、電磁石を備えている請求項４に記載の光学デバイス。
【請求項６】
板状体で構成され、光が入射する光学部材と、
前記光学部材の側面を囲って設けられ、前記光学部材よりも弾性が大きい弾性材料で構成された枠体部と、
前記光学部材および前記枠体部を揺動可能に支持し、前記弾性材料で構成された軸部と、
前記軸部を支持する支持部と、
前記光学部材と離間して設けられ、前記光学部材および前記枠体部の揺動によって前記光学部材と接触する規制部材と、
を有することを特徴とする光学デバイス。
【請求項７】
前記規制部材は、前記光学部材および前記枠体部の揺動によって、前記枠体部と接触する請求項６に記載の光学デバイス。
【請求項８】
前記光学部材は、光を透過する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光学デバイス。
【請求項９】
前記光学部材は、光を反射する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光学デバイス。
【請求項１０】
請求項１ないし９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。
【請求項１１】
前記光学デバイスで前記光学デバイスから射出される光の光路の位置を変更させることにより、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１０に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記光学デバイスは、前記光を走査して画像を形成する請求項１０に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学デバイスおよび画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２次元配列の画素を有する画像形成素子において、画素ごとに光の波長や強度等を制御することにより、画像を生成し、これをレンズ等の光学系で拡大して表示する画像表示装置として、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ等が用いられている。画像形成素子としては、液晶素子や有機ＥＬ素子等が用いられており、これらの素子については、年々、解像度の向上が図られている。
【０００３】
現在、画像表示装置の市場では、いわゆるフルハイビジョンと呼ばれる解像度を有する商品が普及しているが、今後、例えば４Ｋ、８Ｋ（スーパーハイビジョン）と呼ばれるさらに高い解像度を有する商品に移行するものと予測されている。
【０００４】
このような高解像度の表示を実現する方法の１つに、画像形成素子によって生成された画像の投射位置をシフトさせる画素シフターを用いる方法がある。画素シフターとしては、光学要素での屈折（光変調）を利用して光路をシフトさせるものがある。この光学要素は、軸を中心にして回転し得るように構成されており、光学要素の回転によって透過光が屈折し、それによって光路をシフトさせることができる。また、この際、回転量に応じてシフト量を調整することができる。
【０００５】
このような光学要素の回転によって光路をシフトさせる画素シフターにおいて、光路をシフトさせるための光学要素の回転以外の不要な振動成分（例えば、回転が停止する時や回転方向が変わる時に発生する残留振動等）があると、光路が安定せず、表示された画像の品質を低下させてしまう。
【０００６】
特許文献１には、光学要素の回転によって光路をシフトさせる光路制御装置（画素シフター）において、光学要素の回転以外の振動を抑制することが開示されている。しかし、特許文献１に記載されている光路制御装置は、回転の駆動制御によって不要な振動を抑制しているため、制御回路が複雑になるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１５８５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、簡単な構成で、光学部材の回転以外の不要な振動の発生を抑制し得る光学デバイス、および、かかる光学デバイスを備え、画質の高い表示が可能な画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的は、下記の適用例により達成される。
本発明の光学デバイスは、板状体で構成され、光が入射する光学部材と、
前記光学部材の側面を囲って設けられ、前記光学部材よりも弾性が大きい弾性材料で構成された枠体部と、
前記光学部材および前記枠体部を揺動可能に支持し、前記弾性材料で構成された軸部と、
前記軸部を支持する支持部と、
前記光学部材の板面に設けられた第１規制部材と、
前記光学部材と離間して設けられ、前記光学部材および前記枠体部の揺動によって前記第１規制部材と接触する第２規制部材と、
を有することを特徴とする。
【００１０】
これにより、第１規制部材と第２規制部材との接触により、光学部材に発生した振動を減衰させることができるので、簡単な構成で、光学部材の回転以外の不要な振動の発生を抑制し得る光学デバイスが得られる。
【００１１】
本発明の光学デバイスでは、前記第１規制部材は、前記板面に対して垂直な方向から見たとき、前記光学部材と前記枠体部の双方と重なる位置に設けられていることが好ましい。
【００１２】
第１規制部材と第２規制部材との接触により、光学部材と枠体部の両方に発生した振動を減衰させることができ、より確実に光学部材における不要振動の発生を抑制することができる。
【００１３】
本発明の光学デバイスでは、前記弾性材料は、樹脂を主成分とする材料であることが好ましい。
【００１４】
これにより、弾性材料の弾性を、光学部材の構成材料よりも十分に大きくすることができるので、光学部材が姿勢を変更する際、枠体部にて発生する応力が光学部材の不要な振動に繋がることを抑制することができる。
【００１５】
本発明の光学デイバスでは、前記第１規制部材と前記第２規制部材との間に生じる磁力によって、前記光学部材および前記枠体部の揺動を誘起することが好ましい。
【００１６】
これにより、第１規制部材および第２規制部材は、光学部材および枠体部を駆動する機能を併せ持つものとなるので、光学デバイスの部品点数を削減することができ、光学デバイスの構造の簡素化を図ることができる。その結果、光学デバイスの製造容易性を高めるとともに、低コスト化を図ることができる。
【００１７】
本発明の光学デバイスでは、前記第１規制部材は、永久磁石を備えており、前記第２規制部材は、電磁石を備えていることが好ましい。
【００１８】
これにより、永久磁石と電磁石との間に発生する磁気的相互作用によって、光学部材および枠体部に揺動を誘起することができる。
【００１９】
本発明の光学デバイスは、板状体で構成され、光が入射する光学部材と、
前記光学部材の側面を囲って設けられ、前記光学部材よりも弾性が大きい弾性材料で構成された枠体部と、
前記光学部材および前記枠体部を揺動可能に支持し、前記弾性材料で構成された軸部と、
前記軸部を支持する支持部と、
前記光学部材と離間して設けられ、前記光学部材および前記枠体部の揺動によって前記光学部材と接触する規制部材と、
を有することを特徴とする。
【００２０】
これにより、規制部材と光学部材との接触により、光学部材に発生した振動を減衰させることができるので、簡単な構成で、光学部材の回転以外の不要な振動の発生を抑制し得る光学デバイスが得られる。
【００２１】
本発明の光学デバイスでは、前記規制部材は、前記光学部材および前記枠体部の揺動によって、前記枠体部と接触することが好ましい。
【００２２】
これにより、接触の衝撃が光学部材に直接伝搬し難くなるので、光学部材に発生する不要振動をより確実に抑え込むことができる。
【００２３】
本発明の光学デバイスでは、前記光学部材は、光を透過することが好ましい。
これにより、光学部材に入射する光の入射角度が目的とする角度になるように光学部材の姿勢を変化させることにより、透過光の偏向方向や偏向量を制御することができる。
【００２４】
本発明の光学デイバスでは、前記光学部材は、光を反射することが好ましい。
これにより、光学部材に入射する光の入射角度が目的とする角度になるように光学部材の姿勢を変化させることにより、反射光の偏向方向や偏向量を制御することができる。
【００２５】
本発明の画像表示装置は、本発明の光学デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、光学デバイスにおいて第１規制部材と第２規制部材とが接触し、光学部材に発生した振動を減衰させることができるので、簡単な構成にもかかわらず、光学部材における不要振動の発生を抑制することができる。その結果、光学デバイスによる画像のずらし量が一意に決まり易くなる。
【００２６】
本発明の画像表示装置では、前記光学デバイスで前記光学デバイスから射出される光の光路の位置を変更させることにより、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。
【００２７】
これにより、光学デバイスによる画像のずらし量が一意に決まり易くなり、例えば表示される画像の高解像度化が図られ、かつ、光学デバイスの不要振動に伴う画像の精細度の低下が抑えられた画像表示装置が得られる。
【００２８】
本発明の画像表示装置では、前記光学デバイスは、前記光を走査して画像を形成することが好ましい。
【００２９】
これにより、光学デバイスによって走査される光の走査位置を厳密に制御することができるので、優れた描画特性を有する画像表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の画像表示装置の第１実施形態を適用したプロジェクターの光学的な構成を示す図である。
【図２】図１に示すプロジェクターの電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す光路偏向素子（本発明の光学デバイスの第１実施形態）の構成を示す斜視図である。
【図４】図３に示す光路偏向素子の平面図である。
【図５】図５（ａ）は、図４のＡ−Ａ線断面図であり、図５（ｂ）は、図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図４のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】図５および図６に示す光路偏向素子の作動の様子を示す図である。
【図８】図１に示す光路偏向素子（本発明の光学デバイスの第１実施形態）の他の構成例を示す断面図である。
【図９】図７に示す光路偏向素子が光を偏向させる原理を説明するための図である。
【図１０】図７に示す光路偏向素子が光を偏向させる原理を説明するための図である。
【図１１】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の構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の光学デバイスの第３実施形態を適用した光路偏向素子の構成を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示す光路偏向素子の平面図である。
【図１４】図１４（ａ）は、図１３のＤ−Ｄ線断面図であり、図１４（ｂ）は、図１３のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１５】図１４に示す光路偏向素子の作動の様子を示す図である。
【図１６】本発明の光学デバイスの第４実施形態を適用した光路偏向素子が光を偏向させる原理を説明するための図である。
【図１７】本発明の画像表示装置の第５実施形態を適用したプロジェクターの光学的な構成を示す図である。
【図１８】本発明の画像表示装置の第６実施形態を適用したヘッドマウントディスプレイを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、光学デバイスおよび画像表示装置について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３２】
≪第１実施形態≫
（プロジェクター）
まず、本発明の光学デバイスの第１実施形態を適用した光路偏向素子、および、本発明の画像表示装置の第１実施形態を適用したプロジェクターについて説明する。
【００３３】
図１は、本発明の画像表示装置の第１実施形態を適用したプロジェクターの光学的な構成を示す図であり、図２は、図１に示すプロジェクターの電気的な構成を示すブロック図であり、図３は、図１に示す光路偏向素子（本発明の光学デバイスの第１実施形態）の構成を示す斜視図であり、図４は、図３に示す光路偏向素子の平面図であり、図５（ａ）は、図４のＡ−Ａ線断面図であり、図５（ｂ）は、図４のＢ−Ｂ線断面図であり、図６は、図４のＣ−Ｃ線断面図であり、図７は、図５および図６に示す光路偏向素子の作動の様子を示す図であり、図８は、図１に示す光路偏向素子（本発明の光学デバイスの第１実施形態）の他の構成例を示す断面図であり、図９および図１０は、それぞれ図７に示す光路偏向素子が光を偏向させる原理を説明するための図である。なお、本明細書では、説明の便宜上、図５〜９中の上方を「上」、下方を「下」として説明する。
【００３４】
図１に示すプロジェクター１は、液晶表示素子に表示された画像を拡大投射する投射方式のプロジェクターである。
【００３５】
本実施形態に係るプロジェクター１は、図１に示すように、光源１０２と、３枚のミラー１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃと、２枚のダイクロイックミラー１０６ａ、１０６ｂと、３枚の液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂと、ダイクロイックプリズム１１０と、光路偏向素子２と、投射レンズ系１１２と、リレーレンズ１１４と、を備えている。以下、各部の構成について詳述する。
【００３６】
まず、プロジェクター１の光学的な構成について説明する。
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。
【００３７】
３枚のミラー１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、それぞれ反射によりプロジェクター１内における光路を変換する機能を有する。
【００３８】
一方、２枚のダイクロイックミラー１０６ａ、１０６ｂは、それぞれ光源１０２から出射した白色光をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に分離し、互いに異なる液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂにそれぞれ分離した光を導く機能を有する。
【００３９】
例えば、ダイクロイックミラー１０６ａは、白色光のうち、Ｒの波長域の光を透過し、Ｇ、Ｂの波長域の光を反射する機能を有する。これに対し、ダイクロイックミラー１０６ｂは、ダイクロイックミラー１０６ａで反射したＧ、Ｂの波長域の光のうち、Ｂの波長域の光を透過し、Ｇの波長域の光を反射する機能を有する。
【００４０】
なお、ダイクロイックミラー１０６ａ、１０６ｂによる反射等により、Ｂの波長域の光の光路長は、他の光の光路長に比べて長くなる。そこで、Ｂの波長域の光路の途中にリレーレンズ１１４を設けることにより、光路長のずれを補正している。
【００４１】
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。
【００４２】
また、液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂには、各画素に対応して走査線およびデータ線が設けられている（図示せず）。さらに、走査線とデータ線とが交差する位置に対応して画素電極とこれに対向して配置された共通電極との間には液晶が配置されている（図示せず）。
【００４３】
これらに加え、各液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂには、図示しない偏光板が設けられている。そして、走査線の選択によってデータ線の電圧が画素電極に印加されると、液晶分子が配向し、透過光を偏光させる。このような液晶分子による偏光と偏光板の配置とを適宜設定することにより、画素ごとに透過光の光量を調整することができる。
【００４４】
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に対し３方向から入射する。入射した光のうち、Ｒ、Ｂの波長域の光は、９０°屈折して出射する。一方、Ｇの波長域の光は、直進して出射する。その結果、ダイクロイックプリズム１１０から出射する光は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色からなる画像が合成されたフルカラーの画像を含むものとなり、これが光路偏向素子２に入射する。
【００４５】
光路偏向素子２については、後に詳述するが、光学部材を有しており、この光学部材に入射させた光を偏向（シフト）させるか否かを適宜選択することが可能である。
【００４６】
このような偏向を受けた光は、光路偏向素子２を出射した投射レンズ系１１２に入射する。
【００４７】
投射レンズ系１１２は、複数のレンズが組み合わされた複合レンズ系である。この投射レンズ系１１２において合成された画像が拡大され、スクリーン８に投射される。
【００４８】
次に、プロジェクター１の電気的な構成について説明する。
本実施形態に係るプロジェクター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、制御回路１２０と画像信号処理回路１２２とを備えている。
【００４９】
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。
【００５０】
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（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）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に変換する機能を有する。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が動作する。
【００５１】
（光路偏向素子）
光路偏向素子２は、図３に示すように、光を偏向させる光学部材２０２と、光学部材２０２の側面を囲う枠体部２０４と、空隙部２０６を介して枠体部２０４から離間し、枠体部２０４の側面を囲う枠状の支持部２０８と、枠体部２０４と支持部２０８とを連結するように設けられた軸部２１０と、を備えている。このうち、光学部材２０２は、軸部２１０を揺動軸として揺動されることにより、その姿勢が変化するように構成されている。そして、光学部材２０２の姿勢が変化するとともに、光学部材２０２を透過した光の出射方向を変化させる（光路の位置を変化させる）ことができる。これにより、ダイクロイックプリズム１１０で合成されたフルカラーの画像を、任意の方向に偏向させる（ずらす）ことができる。
【００５２】
なお、以下の説明では、上述した光学部材２０２、枠体部２０４、支持部２０８および軸部２１０を、まとめて機能部２００という。
【００５３】
また、光路偏向素子２は、図３に示すように、光学部材２０２を揺動させるように駆動する一対の駆動部２２０を備えている。この駆動部２２０によって生じる駆動力により、光学部材２０２が揺動する。
【００５４】
一方、光路偏向素子２は、図５において機能部２００の下方に設けられているベース２４０と、機能部２００とベース２４０との間に設けられたスペーサー２５０と、を備えている。
【００５５】
また、光路偏向素子２は、図５（ａ）に示すように、光学部材２０２の板面に少なくとも設けられた第１規制部材２３１と、第１規制部材２３１から離間して配置された第２規制部材２３２と、を備えている。このうち、第１規制部材２３１は、光学部材２０２および枠体部２０４の揺動によって第２規制部材２３２に接触するように構成されている。このような第１規制部材２３１と第２規制部材２３２との接触により、光学部材２０２では、揺動に伴って発生した不要振動を抑え込むことができる。その結果、不要振動の発生が抑制または不要振動が減衰し、光学部材２０２を透過した光の出射方向を安定させることができる。そして、スクリーン８に投射される画像の品質が低下するのを抑制することができる。
【００５６】
以下、光路偏向素子２の各部の構成について詳述する。
（（機能部））
まず、機能部２００の各部について説明する。
【００５７】
本実施形態に係る光学部材２０２は、光透過性を有する板状体で構成されている。光学部材２０２に入射した光は、その入射角度に応じて、光学部材２０２を直進しつつ透過したり、あるいは、屈折しつつ透過する（空間変調する）。したがって、目的とする入射角度になるように光学部材２０２の姿勢を変化させることによって、透過光の偏向方向や偏向量を制御することができる。
【００５８】
かかる光学部材２０２の構成材料としては、例えば、水晶、サファイアのような各種結晶材料、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスのような各種ガラス材料、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が挙げられる。これらの中でも、無機系材料が好ましく用いられる。無機系材料によれば、光学部材２０２の弾性が小さくなり、換言すれば剛性が大きくなり、光学部材２０２において偏向される画像の偏向ムラが抑制される。
【００５９】
また、本実施形態に係る光学部材２０２は、図４に示すように、矩形状（長方形）をなしている。光学部材２０２の平面視における大きさは、ダイクロイックプリズム１１０から出射する光線を透過させ得るように適宜設定される。なお、図４では、光学部材２０２の長軸と平行な方向をＸ軸方向とし、短軸と平行な方向をＹ軸方向とする。
【００６０】
この光学部材２０２の側面を囲うように枠体部２０４が設けられている。枠体部２０４は、光学部材２０２の構成材料よりも弾性が大きい弾性材料で構成されている。このような材料で構成されることにより、枠体部２０４は、揺動に伴って発生する応力が光学部材２０２自体の不要な振動に繋がるのを、最小限に抑えることができる。すなわち、弾性を有する枠体部２０４が光学部材２０２の側面を囲っていることにより、光学部材２０２の姿勢を変更する際、光学部材２０２に生じる応力を小さく抑え、応力分布に伴って光学部材２０２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、光学部材２０２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。
【００６１】
また、枠体部２０４の外側には、空隙部２０６を介して、枠体部２０４の側面を囲うように枠状の支持部２０８が設けられている。そして、枠体部２０４と支持部２０８との間は、２本の軸部２１０を介して接続されている。
【００６２】
支持部２０８をスペーサー２５０に対して固定することにより、枠体部２０４は、２本の軸部２１０のみを介して支持部２０８に支持されることとなる。これにより、枠体部２０４および光学部材２０２は、軸部２１０を通る直線を揺動軸として揺動可能になる。
【００６３】
これらの枠体部２０４、支持部２０８および軸部２１０は、それぞれ別体のものが接着されることで形成されていてもよいが、好ましくは一体に形成されている。これにより、枠体部２０４と軸部２１０との接続部や支持部２０８と軸部２１０との接続部の耐衝撃性や長期耐久性が高くなる。
【００６４】
また、軸部２１０の構成材料には、前述した枠体部２０４を構成する弾性材料と同じ材料が用いられる。
【００６５】
さらに、支持部２０８の構成材料は、特に限定されず、樹脂材料以外の材料であってもよいが、好ましくは樹脂材料とされる。そして、枠体部２０４や軸部２１０と一体に形成されている場合には、前述した枠体部２０４を構成する弾性材料と同じ材料が用いられる。
【００６６】
このような弾性材料としては、光学部材２０２の構成材料よりも弾性が大きい材料であれば、特に限定されないが、樹脂を主成分とする材料が好ましく用いられる。樹脂を含む材料であれば、光学部材２０２の構成材料よりも十分に弾性を大きくすることができるので、枠体部２０４がもたらす上述したような効果がより顕著になる。
【００６７】
かかる樹脂としては、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。
【００６８】
なお、材料の弾性の大小は、例えば引張弾性率の大小や引張降伏応力または引張強さの大小によって規定することができる。すなわち、上記弾性材料は、例えば光学部材２０２の構成材料よりも引張弾性率が小さい材料、あるいは、光学部材２０２の構成材料よりも引張降伏応力または引張強さが大きい材料であればよい。
【００６９】
具体的には、上記弾性材料の引張弾性率は、光学部材２０２の構成材料の引張弾性率の０．１％以上１０％以下程度であるのが好ましく、０．５％以上３％以下程度であるのがより好ましい。光学部材２０２の構成材料の引張弾性率に対する弾性材料の引張弾性率の比率を前記範囲内に設定することで、光学部材２０２の変形を抑制しつつ、軸部２１０に十分な揺動域が確保される。すなわち、光学部材２０２において偏向される画像の偏向ムラを抑えつつ、偏向方向や偏向量の幅をより広げることができる。また、その際、弾性材料の劣化を十分に抑えることができるので、揺動に伴って軸部２１０や枠体部２０４の機械的特性が変化するのを抑制し、光路偏向素子２の光学特性の長期的な信頼性を確保することができる。
【００７０】
また、上記弾性材料の引張降伏応力は、光学部材２０２の構成材料の引張強さの１０１％以上５００％以下程度であるのが好ましく、１０５％以上４００％以下程度であるのがより好ましい。光学部材２０２の構成材料の引張強さに対する弾性材料の引張降伏応力の比率を前記範囲内に設定することで、弾性材料の弾性変形可能な範囲が十分に広くなるので、軸部２１０に十分な揺動域が確保されることとなる。その結果、揺動幅が大きい場合であっても、応力集中に伴う弾性材料の劣化を十分に抑えることができる。
【００７１】
また、本実施形態に係る２本の軸部２１０は、それぞれ、光学部材２０２の２つの長辺のうち、互いに異なる長辺に対応する位置に設けられている。そして、２本の軸部２１０は、それぞれ、その軸線が図４に示すＸ軸とＹ軸の双方に対して斜めになるように構成されている。すなわち、枠体部２０４や光学部材２０２が揺動する揺動軸は、図４のＸ軸とＹ軸の双方に対して斜めに傾いている。
【００７２】
光学部材２０２によって偏向を受ける画像を構成する画素群は、通常、Ｘ軸に平行して配列した画素の列がＹ軸に沿って並んでできる画素の集合体である。すなわち、この画素群は、ＸＹ平面に行列状に配置されている。この画素数は、特に限定されないが、例えばＸ軸方向に１９２０列、Ｙ軸方向に１０８０列とされる。
【００７３】
このように画素が行列状に配置されてなる画像（画素群）は、光学部材２０２を透過する際に偏向を受けるが、上述したように光学部材２０２の揺動軸がＸ軸とＹ軸の双方に対して斜めに傾いていると、画像の偏向方向もＸ軸とＹ軸の双方に対して斜め方向に沿うこととなる。これにより、例えばスクリーン８に投射される画像が矩形状である場合、その画像を、縦と横の双方に対して斜めにずらすことができる。その結果、画像の縦と横の解像度を、それぞれ実質的に増やすことができ、投射される画像の高解像度化を図ることができる。
【００７４】
なお、２本の軸部２１０は、その軸線が、互いに同一の直線状に位置するように配置されている。この直線が光学部材２０２の揺動軸となる。
【００７５】
また、２本の軸部２１０は、光学部材２０２の平面視における中心に対して点対称の関係を満足する位置に配置されているのが好ましい。これにより、揺動のバランスが良好になり、光学部材２０２を安定的に揺動させることができるようになり、画像の偏向挙動も安定することとなる。その結果、解像度の高い画像を安定的に投射することができる。
【００７６】
なお、本実施形態に係る枠体部２０４は、光学部材２０２の側面全体を囲うように構成されているが、必ずしも全体を囲っている必要はなく、例えば一部が欠損していてもよい。
【００７７】
また、本実施形態に係る支持部２０８は、枠状をなしているが、このような形状に限定されず、軸部２１０を保持し得る形状であればいかなる形状であってもよい。
【００７８】
なお、光学部材２０２と枠体部２０４との間は、いかなる方法で接着されていてもよいが、例えば接着剤を介して接着されている。接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、シリコーン系接着剤等が挙げられる。
【００７９】
（（駆動部））
次に、駆動部２２０について説明する。
【００８０】
本実施形態に係る駆動部２２０は、枠体部２０４を厚さ方向に貫通する貫通孔２２１と、貫通孔２２１を囲うように枠体部２０４上に載置された環状のコイル２２２と、ベース２４０の上面に載置され、貫通孔２２１内に挿通されているコア２２３と、コア２２３に隣接して設けられた磁石２２４と、を備えている。
【００８１】
貫通孔２２１は、枠体部２０４の短辺に対応する位置に形成された細長い開口を有する孔であり、その長軸が枠体部２０４の短辺と平行になるように形成されている。貫通孔２２１の開口は、図４では矩形状（長方形）をなしているが、特に限定されるものではない。ただし、貫通孔２２１には、コア２２３が挿通され、その際、貫通孔２２１の内面とコア２２３の外面とが接触しないことが好ましい。したがって、貫通孔２２１とコア２２３との間には、光学部材２０２が揺動する過程で常に隙間が生じるようになっていることが望まれる。
【００８２】
コイル２２２は、枠体部２０４の上面に接着されている。このコイル２２２は、環状をなしており、本実施形態では、その環の内側と貫通孔２２１の開口とがほぼ一致するように構成されている。
【００８３】
また、コイル２２２は、図示しない電圧印加手段に接続されている。この電圧印加手段によってコイル２２２に電圧が印加されると、コイル２２２付近に磁界が発生する。一方、コア２２３には、隣接して磁石２２４が配置されている。
【００８４】
コア２２３は、部分的に折り曲げられた板状の磁心である。かかるコア２２３は、図６に示すように、ベース２４０の上面から立設する２本の脚部２２３１、２２３２と、２本の脚部２２３１、２２３２の端部同士を繋ぐ桁部２２３３とに分けられる。このうち、脚部２２３１は、貫通孔２２１を挿通するように配置されている。一方、脚部２２３２は、枠状の支持部２０８の外側に配置されている。そして、磁石２２４は、この脚部２２３２に隣接して配置されている。すなわち、コア２２３は、枠状をなす支持部２０８の短辺部分を跨ぐように設けられている。
【００８５】
このようなコア２２３は、例えば、純鉄、ソフトフェライト、パーマロイ等の軟磁性材料で構成される。
【００８６】
コイル２２２に電圧が印加されると、その印加方向と磁石２２４から発生する磁界の方向とによって、コイル２２２には、それを図６の上方または下方に駆動する磁力が発生する。この磁力によって枠体部２０４および光学部材２０２を上方または下方に駆動することができる。
【００８７】
磁石２２４は、例えば永久磁石で構成される。脚部２２３２に隣接して磁石２２４を配置することにより、コア２２３に磁界が発生し、この磁界に応じてコイル２２２に駆動力が発生することとなる。
【００８８】
永久磁石としては、例えば、ネオジウム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石等が挙げられる。
【００８９】
なお、上述した磁力を用いた駆動部２２０は、本発明に係る駆動部の一例であり、駆動部２２０は、枠体部２０４および光学部材２０２を駆動する他の手段で代替可能である。他の手段としては、例えば、圧電駆動等が挙げられる。
また、駆動部２２０が設けられる位置や数も、図示のものに限定されない。
【００９０】
（（ベース））
次に、ベース２４０について説明する。
【００９１】
ベース２４０は、板状をなしており、機能部２００を支持するとともに、光路偏向素子２の機械的強度を確保する。
【００９２】
本実施形態に係るベース２４０は、平面視で機能部２００より一回り大きい矩形状をなしており、縁部が機能部２００の外縁からはみ出すように構成されている。このはみ出した部分には、前述したコア２２３の脚部２２３２が設けられている。
【００９３】
ベース２４０の構成材料としては、例えばガラス、シリコン、金属、セラミックスのような無機材料、樹脂のような有機材料等が挙げられる。
【００９４】
また、ベース２４０には、光学部材２０２の位置に対応して、厚さ方向に貫通する貫通孔２４１が形成されている。この貫通孔２４１を設けることにより、光路偏向素子２において画像を透過させることができる。
【００９５】
なお、ベース２４０の形状は、機能部２００を支持し得る形状であれば、図示したものに限定されない。
【００９６】
（（スペーサー））
次に、スペーサー２５０について説明する。
【００９７】
スペーサー２５０は、機能部２００とベース２４０との間に介挿されている。かかるスペーサー２５０は、枠状をなしており、その内壁とベース２４０の上面と機能部２００の下面とによって空間２５１が画成されている。この空間２５１は、枠体部２０４および光学部材２０２の揺動を許容するための空間である。
【００９８】
本実施形態では、スペーサー２５０は、機能部２００と同一形状かつ同一寸法となっている。なお、このようなスペーサー２５０の形状は、枠体部２０４等の揺動を許容する空間を形成し得る形状であれば、特に限定されず、例えば枠状をなしていなくてもよいし、機能部２００と同一寸法かつ同一形状でなくてもよい。
【００９９】
スペーサー２５０の構成材料としては、例えばガラス、シリコン、金属、セラミックスのような無機材料、樹脂のような有機材料等が挙げられる。
【０１００】
（（規制部材））
次に、第１規制部材２３１および第２規制部材２３２について説明する。
【０１０１】
第１規制部材２３１は、図６に示すように、光学部材２０２の下面に設けられている。そして、第１規制部材２３１は、光学部材２０２や枠体部２０４の下面から突出している。
【０１０２】
光路偏向素子２は、２つの第１規制部材２３１を備えている。一方の第１規制部材２３１は、図４に示すように、矩形状をなす光学部材２０２の四隅のうち、２本の軸部２１０を通過する直線から最も遠い位置にある隅に配置されている。また、他方の第１規制部材２３１は、一方の第１規制部材２３１が配置されている隅の反対、すなわち、２本の軸部２１０を通過する直線を挟んで反対にある隅に配置されている。さらに換言すれば、２つの第１規制部材２３１は、前記直線に対して互いに等しい距離に配置されている。これにより、光学部材２０２の揺動のさらなる安定化を図ることができる。
【０１０３】
第２規制部材２３２は、ベース２４０の上面の一部で構成されている。図６に示す光路偏向素子２は、光学部材２０２等が揺動していない状態を示しているが、この状態において第２規制部材２３２は、第１規制部材２３１の直下に位置している。
【０１０４】
第１規制部材２３１は、前述したように、光学部材２０２等の下面から突出しているため、光学部材２０２等が揺動したとき、光学部材２０２等に先立って第１規制部材２３１が第２規制部材２３２に接触する。これにより、揺動に伴って光学部材２０２に生じる不要な振動を小さく抑えることができる。また、第１規制部材２３１の揺動角がそれ以上大きくなることが規制される。その結果、光学部材２０２がベース２４０に接触してしまい、挙動が不安定になるのを防止するとともに、揺動角が大きくなり過ぎることによる弾性材料の特性の劣化等を抑制することができる。
【０１０５】
ここで、本実施形態では、光路偏向素子２をその板面（上面）に対して垂直な方向から平面視したとき、第１規制部材２３１は、光学部材２０２と枠体部２０４との境界部に設けられている。すなわち、第１規制部材２３１は、光学部材２０２と枠体部２０４の双方と重なる位置に設けられている。第１規制部材２３１をこのように配置することで、光学部材２０２の発生する不要な振動をより確実に抑制することができる。
【０１０６】
光学部材２０２と枠体部２０４とは別体であるため、第１規制部材２３１が光学部材２０２上のみに設けられる場合には、第１規制部材２３１が第２規制部材２３２に接触した時に枠体部２０４に直接的な振動を抑制する力が作用しないため、振動を抑制しきれないおそれがある。本実施形態のように、光学部材２０２と枠体部２０４の両方にまたがって、第１規制部材２３１が設けられるため、光学部材２０２だけでなく枠体部２０４にも直接的に振動を抑制する力を作用させることができる。従って、光学部材２０２に発生する不要な振動をより確実に抑制することができる。
【０１０７】
また、光学部材２０２と枠体部２０４にまたがって第１規制部材２３１が設けられているため、第１規制部材２３１が第２規制部材２３２に接触した際の衝撃により、光学部材２０２と枠体部２０４の接続部分における破損（剥がれ）を抑制することができる。
【０１０８】
そして、本発明では、単に第１規制部材２３１と第２規制部材２３２とを設けることによって、上述したような効果が得られるので、構成が簡単であるにもかかわらず、偏向特性が安定した光路偏向素子２が得られるという点でも有用である。
【０１０９】
また、この効果は、前述したように、枠体部２０４の構成材料として、光学部材２０２よりも弾性が大きい弾性材料を用いたことに起因していると考えられる。そして、枠体部２０４の構成材料として弾性材料を用いることにより、光学部材２０２の不要振動を吸収するとともに、第１規制部材２３１と第２規制部材２３２とが接触したときの衝撃を光学部材２０２に伝搬させ難くなると考えられる。その結果、前記衝撃に伴って光学部材２０２に意図しない振動が誘起されるのを抑制するという効果も期待される。
【０１１０】
なお、第１規制部材２３１は、平面視において光学部材２０２と枠体部２０４の双方と重なっているとき、その重なり方は特に限定されない。例えば、第１規制部材２３１が光学部材２０２側に偏っていてもよく、反対に、枠体部２０４側に偏っていてもよい。
【０１１１】
具体的には、第１規制部材２３１が光学部材２０２と重なっている面積と、第１規制部材２３１が枠体部２０４と重なっている面積との比は、１：９以上９：１以下程度であるのが好ましく、２：８以上８：２以下程度であるのがより好ましい。これにより、上述した効果がより顕著なものとなる。
【０１１２】
かかる第１規制部材２３１の構成材料としては、例えば、ガラス、シリコン、金属、セラミックスのような無機材料、樹脂のような有機材料等が挙げられる。
【０１１３】
第１規制部材２３１の構成材料は、前記弾性材料よりも弾性が小さい材料であってもよい。これにより、光学部材２０２の不要振動を第２規制部材２３２側に発散させ易くなるとともに、第１規制部材２３１と第２規制部材２３２とが接触したことによる衝撃を、光学部材２０２の不要振動の抑制に、より転化させ易くなる。その結果、光学部材２０２の不要振動を特に抑制することができる。
【０１１４】
なお、第１規制部材２３１の構成材料の引張弾性率は、前記弾性材料よりも引張弾性率が大きい材料、あるいは、光学部材２０２の構成材料よりも引張降伏応力または引張強さが小さい材料であればよい。
【０１１５】
具体的には、第１規制部材２３１の構成材料の引張弾性率は、前記弾性材料の引張弾性率の１０１％以上１０００％以下程度であるのが好ましく、１１０％以上８００％以下程度であるのがより好ましい。弾性材料の引張弾性率に対する第１規制部材２３１の構成材料の引張弾性率の比率を前記範囲内に設定することで、第１規制部材２３１と第２規制部材２３２とが接触したとき、その衝撃が光学部材２０２の振動に転化するのをより高度に抑制することができる。
【０１１６】
また、第１規制部材２３１の構成材料の引張降伏応力または引張強さは、前記弾性材料の引張降伏応力の１％以上９５％以下程度であってもよく、１０％以上９０％以下程度であってもよい。
【０１１７】
図８は、図１に示す光路偏向素子（本発明の光学デバイスの第１実施形態）の他の構成例を示す断面図である。なお、図８に示す光路偏向素子２は、第１規制部材２３１の構成が異なる以外、図３〜７に示す光路偏向素子２と同様である。
【０１１８】
図８に示す第１規制部材２３１の構成材料は、枠体部２０４を構成する前記弾性材料と同じ材料である。そして、枠体部２０４と第１規制部材２３１とが一体的に構成されている。これにより、第１規制部材２３１は、光学部材２０２を保持する保持部材としても機能することができる。また、光路偏向素子２の構造の簡素化を図ることができる。
【０１１９】
なお、第１規制部材２３１の構成材料は、特に限定されず、前記弾性材料より弾性が大きい材料であってもよい。
【０１２０】
なお、第１規制部材２３１および第２規制部材２３２の構成は、上述したものに限定されない。例えば、第１規制部材２３１の位置は、図４に示す位置に限定されず、それ以外の位置であってもよい。また、第１規制部材２３１の数は、２つに限定されず、１つまたは３つ以上であってもよい。
【０１２１】
さらに、第２規制部材２３２は、ベース２４０とは別の部材であってもよい。この場合、第２規制部材２３２の構成材料は、前記弾性材料よりも弾性が小さい材料であってもよい。なお、第２規制部材２３２は、第１規制部材２３１と弾性が異なっているのが好ましい。
【０１２２】
また、本実施形態に係る第１規制部材２３１は、直方体形状を有しているが、かかる形状も特に限定されず、例えば半球状、円柱状、角柱状等であってもよい。
【０１２３】
さらに、光学部材２０２と重なる部分が、できるだけ画像の透過に影響を及ぼさないようにするため、第１規制部材２３１の一部が欠損していてもよい。
【０１２４】
次に、光路偏向素子２の作動について説明する。なお、光路偏向素子２の作動については、例えば、特開２０１２−０１３７６６号公報等に説明された作動と同様であればよい。
【０１２５】
コイル２２２に電圧を印加していないとき、光路偏向素子２では、図５、６に示すように、光学部材２０２は揺動しないので、図９に破線で示すように、光学部材２０２に入射された光８１は、入射角が直角になるため、屈折することなく直進する光８２となって出射する。
【０１２６】
一方、コイル２２２に所定の電圧を印加すると、光学部材２０２は、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、駆動部２２０の一方がベース２４０に近づき、駆動部２２０の他方がベース２４０から離れるように傾く。換言すれば、各駆動部２２０がこのような挙動を示すように、各コイル２２２に印加する電圧の印加方向を設定する。これにより、光学部材２０２は、図９に実線で示すように傾き、この状態にある光学部材２０２に入射された光８１は、光学部材２０２を透過する際に屈折し、光８３となって出射する。この光８３は、空間上で光８２とずれているため、光８３で形成される画像は、光８２で形成される画像からずれた状態でスクリーン８に投射されることとなる。
【０１２７】
なお、光路偏向素子２は、２つの駆動部２２０を備えており、これらはそれぞれ、前述したように枠体部２０４の短辺に対応して配置されている。したがって、２つの駆動部２２０が駆動する方向を互いに異ならせることにより、枠体部２０４および光学部材２０２は、円滑に揺動することができる。すなわち、ある時間帯では、一方の駆動部２２０において枠体部２０４を上方に駆動しているとき、他方の駆動部２２０では枠体部２０４を下方に駆動するようにし、別の時間帯では、一方の駆動部２２０において枠体部２０４を下方に駆動しているとき、他方の駆動部２２０では枠体部２０４を上方に駆動するようにし、さらに別の時間帯では、コイル２２２に電圧を印加しないで、枠体部２０４および光学部材２０２を揺動させないようにすればよい。そして、これらの時間帯を適宜選択するように、コイル２２２に対する電圧の印加方法を制御することにより、光路偏向素子２の挙動を意図したように制御することができる。
【０１２８】
図１０は、縦４行、横４列の行列状に画素を配置した画像８４および画像８５を示している。画像８４は、図９に示す光８２により形成された画素８４１の集合体であり、一方、画像８５は、図９に示す光８３により形成された画素８５１の集合体である。
【０１２９】
図１０では、光学部材２０２の揺動により、画像８４を画像８５へとずらした例である。この際のずらし量は、画素８４１のピッチの半分になっている。この結果、スクリーン８に投射された画像８５の画素数は、画像８４の画素数の２倍になり、画像の高解像度化が図られることとなる。
【０１３０】
また、前述したように、画像８５は、画素８４１の配列方向に対して斜めにずらされている。このため、画像８５の画素数は、縦も横も実質的に２倍になっている。
【０１３１】
なお、図７に示す状態では、第１規制部材２３１と第２規制部材２３２とが接触している。このため、両者の位置関係が一意に決まり易くなり、その結果、光学部材２０２の揺動角も一意に決まり易い。その結果、画像８５のずらし量も一意に決まり易くなり、高解像度化が図られた画像８５の精細度の低下を抑えることができる。したがって、画像８５を形成するように光学部材２０２が傾いたとき、同時に、第１規制部材２３１と第２規制部材２３２とが接触するように、第１規制部材２３１の厚さや位置を適宜調整するようにすればよい。
【０１３２】
そして、第１規制部材２３１と第２規制部材２３２とが接触することにより、光学部材２０２に発生する不要な振動が抑えられるため、この不要振動に伴う画像８５の乱れが抑えられ、画像８５の精細度の低下を抑えることができる。
【０１３３】
なお、光路偏向素子２による画像のずらし量は、画素のピッチの半分に限定されず、例えば４分の１や８分の１等であってもよい。
【０１３４】
≪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。
【０１３５】
図１１は、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の構成を示す断面図である。なお、各図において、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。
【０１３６】
以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態と異なる事項を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
第２実施形態は、規制部材の構成が異なる以外、第１実施形態と同様である。
【０１３７】
図１１に示す光路偏向素子２は、規制部材２３３を備えている。この規制部材２３３は、光学部材２０２および枠体部２０４の揺動によって光学部材２０２と接触するように構成されている。このような規制部材２３３と光学部材２０２との接触により、光学部材２０２では、揺動に伴って発生した不要振動を抑え込むことができる。その結果、不要振動の発生が抑制または不要振動が減衰し、光学部材２０２を透過した光の出射方向を安定させることができる。そして、スクリーン８に投射される画像の品質が低下するのを抑制することができる。
【０１３８】
規制部材２３３の構成材料は、第１実施形態に係る第１規制部材２３１と同様、枠体部２０４を構成する前記弾性材料より弾性が小さい材料であってもよく、大きい材料であってもよく、同じ材料であってもよい。
【０１３９】
また、規制部材２３３は、枠体部２０４と接触するように構成されていてもよく、さらには、光学部材２０２と枠体部２０４の双方と接触するように構成されていてもよい。後者の場合、接触の衝撃が光学部材２０２に直接伝搬し難くなるので、光学部材２０２に発生する不要振動をより確実に抑え込むことができる。これは、光学部材２０２と枠体部２０４とが別体であり、かつ、弾性が互いに異なっていることが起因していると考えられる。
【０１４０】
≪第３実施形態≫
次に、本発明の光学デバイスの第３実施形態を適用した光路偏向素子について説明する。
【０１４１】
図１２は、本発明の光学デバイスの第３実施形態を適用した光路偏向素子の構成を示す斜視図であり、図１３は、図１２に示す光路偏向素子の平面図であり、図１４（ａ）は、図１３のＤ−Ｄ線断面図であり、図１４（ｂ）は、図１３のＥ−Ｅ線断面図であり、図１５は、図１４に示す光路偏向素子の作動の様子を示す図である。なお、各図において、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。
【０１４２】
本実施形態に係る光路偏向素子２は、駆動部２２０、第１規制部材２３１および第２規制部材２３２の構成が異なる以外、前述した第１実施形態に係る光路偏向素子２と同様である。
【０１４３】
本実施形態では、第１規制部材２３１および第２規制部材２３２が、第１実施形態と同様の機能、すなわち、光学部材２０２の不要振動を抑制する機能を有する。
【０１４４】
加えて、本実施形態に係る第１規制部材２３１および第２規制部材２３２は、駆動部２２０の機能も併せ持っている。これにより、光路偏向素子２の部品点数を削減することができ、光路偏向素子２の構造の簡素化を図ることができる。その結果、光路偏向素子２の製造容易性を高めるとともに、低コスト化を図ることができる。
【０１４５】
また、本実施形態に係る第１規制部材２３１は、永久磁石で構成されている。この第１規制部材２３１の構成材料は、第１実施形態と同様、前記弾性材料よりも弾性が小さい材料であってもよい。
【０１４６】
一方、第２規制部材２３２は、第１実施形態とは異なり、ベース２４０と別の部材である。
【０１４７】
この第２規制部材２３２は、ベース２４０の上面に設けられた環状のコイル２２５と、その内側に設けられたコア２２６と、コイル２２５とコア２２６との間に設けられたスペーサー２２７と、を備えている。
【０１４８】
コイル２２５は、図示しない電圧印加手段に接続されている。この電圧印加手段によってコイル２２５に電圧が印加されると、コイル２２５付近に磁界が発生する。したがって、コイル２２５は、電磁石として機能する。また、コア２２６は、円柱状をなしており、その軸線は、第２規制部材２３２の軸線と平行になっている。
【０１４９】
さらに、スペーサー２２７は、ベース２４０の上面に配置されており、この上面と直交する軸線を有する円筒状をなしている。
【０１５０】
コイル２２５に電圧が印加されると、その印加方向と第１規制部材２３１の永久磁石から発生する磁界の方向とによって、第１規制部材２３１には、それを図１４の上方または下方に駆動する磁力が作用する。すなわち、第１規制部材２３１が備える永久磁石と、第２規制部材２３２が備える電磁石との間に、磁気的相互作用が生じる。この磁気的相互作用によって、第１規制部材２３１が設けられた部分の枠体部２０４および光学部材２０２を上方または下方に駆動する（揺動を誘起する）ことができる。
【０１５１】
そして、２つの第１規制部材２３１には、互いに異なる方向に駆動されるような磁力が発生するように、各コイル２２５に印加される電圧の印加方法または第１規制部材２３１の永久磁石の配置が適宜設定される。
【０１５２】
さらに、本実施形態に係るスペーサー２２７は、非磁性材料で構成されている。このため、コイル２２５で発生した磁力線は、スペーサー２２７を貫通し、コア２２６を磁化することができる。加えて、スペーサー２２７がほとんど磁化しないので、スペーサー２２７と第１規制部材２３１との間には、磁気的な相互作用がほとんど生じない。このため、コイル２２５から発生する磁界によって第１規制部材２３１の永久磁石に磁力を作用させた際、スペーサー２２７に残留する磁気が第１規制部材２３１の駆動を妨げることが抑制される。その結果、コイル２２５に電圧を印加することで、光学部材２０２を意図したように駆動することができる。
【０１５３】
上述した非磁性材料としては、例えば、ガラス、シリコン、セラミックス、樹脂等が挙げられる。なお、この非磁性材料は、前記弾性材料よりも弾性が小さい材料であるのが好ましい。これにより、光学部材２０２が揺動したことに伴って光学部材２０２に発生する不要な振動を、より確実に抑制することができる。
【０１５４】
また、スペーサー２２７の軸線方向の長さは、コア２２６の軸線方向の長さより長く、かつ、コイル２２５の厚さより長いことが好ましい。これにより、光学部材２０２が揺動したとき、第１規制部材２３１は、図１５に示すように、スペーサー２２７（第２規制部材２３２）と接触する一方、コア２２６やコイル２２５との接触が防止される。このため、第１規制部材２３１の永久磁石と、コア２２６やコイル２２５とが接触することによる不具合、例えば永久磁石とコア２２６との間に強い磁気的引力が発生し、光学部材２０２を意図したように駆動することができなくなるといった不具合が生じるのを抑制することができる。
以上のような第３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。
【０１５５】
なお、本実施形態に係る駆動部２２０の構成は、上記のものに限定されない。例えば、第１規制部材２３１が電磁石を備えており、第２規制部材２３２が永久磁石を備えていてもよい。また、第１規制部材２３１と第２規制部材２３２の双方が電磁石を備えていてもよい。
【０１５６】
≪第４実施形態≫
次に、本発明の光学デバイスの第４実施形態を適用した光路偏向素子について説明する。
【０１５７】
図１６は、本発明の光学デバイスの第４実施形態を適用した光路偏向素子が光を偏向させる原理を説明するための図である。なお、図１６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。
【０１５８】
本実施形態に係る光路偏向素子２は、光学部材２０２において光を偏向させる原理が異なる以外、第１〜３実施形態に係る光路偏向素子２と同様である。
【０１５９】
すなわち、本実施形態に係る光学部材２０２は、光反射性を有しており、光透過性を有している第１〜３実施形態とこの点で相違する。
【０１６０】
コイル２２２に電圧を印加していないとき、光路偏向素子２では、光学部材２０２は揺動しないので、図１６に破線で示すように、光学部材２０２に入射された光８１は、破線で示す光８２として反射する（空間変調する）。
【０１６１】
一方、コイル２２２に所定の電圧を印加すると、光学部材２０２は、図１６に実線で示すように傾く。換言すれば、各駆動部２２０がこのような挙動を示すように、各コイル２２２に印加する電圧の印加方向を設定する。光学部材２０２が傾くと、光学部材２０２に入射する光８１の入射角も変化するため、光８１は実線で示す光８３として反射する。したがって、目的とする入射角度になるように光学部材２０２の姿勢を変化させることによって、光８３（反射光）の偏向方向や偏向量を制御することができる。この光８３は、空間上で光８２とずれているため、光８３で形成される画像は、光８２で形成される画像からずれた状態でスクリーン８に投射されることとなる。その結果、かかる光路偏向素子２を備えるプロジェクターは、第１、第２実施形態に係るプロジェクターと同様の効果を奏するものとなる。
【０１６２】
本実施形態に係る光学部材２０２の構成材料は、光反射性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、シリコン、金属のような光沢を有する材料の他、第１実施形態に係る光学部材２０２の構成材料として挙げた材料に反射膜を付けた部材等が挙げられる。
【０１６３】
以上のような第４実施形態においても、第１〜３実施形態と同様の作用、効果が得られる。
【０１６４】
≪第５実施形態≫
次に、本発明の光学デバイスの第５実施形態を適用した光スキャナー、および、本発明の画像表示装置の第５実施形態を適用したプロジェクターについて説明する。
【０１６５】
図１７は、本発明の画像表示装置の第５実施形態を適用したプロジェクターの光学的な構成を示す図である。なお、図１７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。
【０１６６】
本実施形態に係るプロジェクター９は、光を走査することにより画像を形成する走査方式のプロジェクターであり、本発明の光学デバイスの第５実施形態を適用した光スキャナー９４を備えている以外、第１実施形態に係るプロジェクター１と同様である。
【０１６７】
すなわち、本実施形態に係るプロジェクター９は、レーザー等の光を出射する光源装置９１と、クロスダイクロイックプリズム９２と、主走査を担う光スキャナー９３と、副走査を担う光スキャナー９４（本発明の光学デバイスの第５実施形態）と、固定ミラー９５と、を有している。
【０１６８】
図１７に示す光源装置９１は、赤色光を照出する赤色光源装置９１１と、青色光を照出する青色光源装置９１２と、緑色光を照出する緑色光源装置９１３とを備えている。
【０１６９】
クロスダイクロイックプリズム９２は、４つの直角プリズムを貼り合わせて構成され、赤色光源装置９１１、青色光源装置９１２、緑色光源装置９１３のそれぞれから照出された光を合成する光学素子である。
【０１７０】
かかるプロジェクター９では、赤色光源装置９１１、青色光源装置９１２および緑色光源装置９１３のそれぞれから、図示しないホストコンピューターからの画像情報に基づいて光が照出され、この光をクロスダイクロイックプリズム９２で合成し、この合成された光が、光スキャナー９３、９４によって走査され、さらに固定ミラー９５によって反射され、スクリーン８上にカラー画像を形成するように構成されている。
【０１７１】
ここで、光スキャナー９３、９４の光走査について具体的に説明する。
まず、クロスダイクロイックプリズム９２で合成された光は、光スキャナー９３によって横方向に走査される（主走査）。そして、この横方向に走査された光は、光スキャナー９４によってさらに縦方向に走査される（副走査）。これにより、２次元カラー画像をスクリーン８上に形成することができる。このような光スキャナー９４として本発明の光学デバイスを用いることで、優れた描画特性を発揮することができる。
【０１７２】
光スキャナー９４では、光学部材２０２において光を反射しつつ光路を偏向させることができる。前述したように、本発明によれば、光学部材２０２における不要振動を効果的に抑制することができるので、光スキャナー９４によって走査される光の走査位置を厳密に制御することができる。その結果、優れた描画特性を得ることができる。
【０１７３】
ただし、プロジェクター９としては、光スキャナー９３、９４により光を走査し、対象物に画像を形成するように構成されていれば、これに限定されず、例えば、固定ミラー９５を省略してもよい。
また、光スキャナー９３にも、本発明の光学デバイスが適用されていてもよい。
【０１７４】
≪第６実施形態≫
次に、本発明の画像表示装置の第６実施形態を適用したヘッドマウントディスプレイについて説明する。
【０１７５】
図１８は、本発明の画像表示装置の第６実施形態を適用したヘッドマウントディスプレイを示す斜視図である。なお、図１８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。
【０１７６】
図１８に示すヘッドマウントディスプレイ３００は、眼鏡３１０と、眼鏡３１０に搭載された映像出力部９０と、を有している。この映像出力部９０は、第５実施形態に係るプロジェクター９と同様の構成を有している。そして、映像出力部９０により、眼鏡３１０の本来レンズである部位に設けられた表示部３２０に、一方の目で視認される所定の画像を表示する。
【０１７７】
表示部３２０は、透明であってもよく、また、不透明であってもよい。表示部３２０が透明な場合は、現実世界からの情報に映像出力部９０からの情報を重ねて使用することができる。
【０１７８】
なお、ヘッドマウントディスプレイ３００に、２つの映像出力部９０を設け、両方の目で視認される画像を、２つの表示部に表示するようにしてもよい。
【０１７９】
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。
【０１８０】
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【０１８１】
また、本発明の光学デバイスは、光路偏向素子の他に、光スイッチ、光アッテネーター等にも適用可能である。
【０１８２】
また、本発明の画像表示装置は、プロジェクターの他に、プリンター、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）等にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１８３】
１        プロジェクター
２        光路偏向素子
８        スクリーン
８１      光
８２      光
８３      光
８４      画像
８５      画像
９０      映像出力部
９１      光源装置
９２      クロスダイクロイックプリズム
９３      光スキャナー
９４      光スキャナー
９５      固定ミラー
１０２    光源
１０４ａ  ミラー
１０４ｂ  ミラー
１０４ｃ  ミラー
１０６ａ  ダイクロイックミラー
１０６ｂ  ダイクロイックミラー
１０８Ｒ  液晶表示素子
１０８Ｇ  液晶表示素子
１０８Ｂ  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
１１４    リレーレンズ
１２０    制御回路
１２２    画像信号処理回路
２００    機能部
２０２    光学部材
２０４    枠体部
２０６    空隙部
２０８    支持部
２１０    軸部
２２０    駆動部
２２１    貫通孔
２２２    コイル
２２３    コア
２２４    磁石
２２５    コイル
２２６    コア
２２７    スペーサー
２３１    第１規制部材
２３２    第２規制部材
２３３    規制部材
２４０    ベース
２４１    貫通孔
２５０    スペーサー
２５１    空間
３００    ヘッドマウントディスプレイ
３１０    眼鏡
３２０    表示部
８４１    画素
８５１    画素
９１１    赤色光源装置
９１２    青色光源装置
９１３    緑色光源装置
２２３１  脚部
２２３２  脚部
２２３３  桁部
Ｒｖ      データ信号
Ｇｖ      データ信号
Ｂｖ      データ信号
Ｖｉｄ    画像信号
【図１】
2015187678.tif 000003
【図２】
2015187678.tif 000004
【図３】
2015187678.tif 000005
【図４】
2015187678.tif 000006
【図５】
2015187678.tif 000007
【図６】
2015187678.tif 000008
【図７】
2015187678.tif 000009
【図８】
2015187678.tif 000010
【図９】
2015187678.tif 000011
【図１０】
2015187678.tif 000012
【図１１】
2015187678.tif 000013
【図１２】
2015187678.tif 000014
【図１３】
2015187678.tif 000015
【図１４】
2015187678.tif 000016
【図１５】
2015187678.tif 000017
【図１６】
2015187678.tif 000018
【図１７】
2015187678.tif 000019
【図１８】
2015187678.tif 000020