(57)【要約】【課題】装置の大型化を招かない簡単な構成でありながら、光学素子の高精度の振動と光学性能の補正とが可能な光学素子振動装置を提供する。【解決手段】光学素子振動装置Ａ１は、光学素子９を振動させるために光学素子９の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる駆動機構１と、その駆動を制御する制御装置２と、補正値情報を保存する記憶装置３と、を有する。制御装置２は、記憶装置３から補正値情報を読み取り、その補正値情報に基づいて繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を変化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子を振動させるために光学素子の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる駆動機構と、その駆動を制御する制御装置と、を有する光学素子振動装置であって、前記制御装置が前記繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を所定の補正情報に基づいて変化させることを特徴とする光学素子振動装置。
【請求項２】
前記補正情報を保存する記憶装置を更に有し、前記制御装置が前記記憶装置から補正情報を読み取り、その補正情報に基づいて前記繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を変化させることを特徴とする請求項１記載の光学素子振動装置。
【請求項３】
前記補正情報を保存する記憶装置と、環境情報を検出し出力するセンサーと、を更に有し、前記制御装置が前記センサーからの環境情報に対応する補正情報を前記記憶装置から読み取り、その補正情報に基づいて前記繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を変化させることを特徴とする請求項１記載の光学素子振動装置。
【請求項４】
前記駆動機構が、前記光学素子を保持した状態で振動させるための振動部材と、前記光学素子を振動させるために前記振動部材を駆動するアクチュエータと、を備えており、前記振動部材が、一対の固定部と、前記光学素子を保持した状態で前記固定部に対する相対的な振動が可能な可動部と、前記固定部と可動部とを連結する一対のヒンジ部と、を有し、前記一対のヒンジ部の中心を結ぶ直線を中心軸として、前記アクチュエータからの力を受けて前記可動部が回転振動するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子振動装置。
【請求項５】
前記駆動機構が前記光学素子を振動させるための駆動力を発生するアクチュエータを有し、そのアクチュエータがボイスコイルモータから成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子振動装置。
【請求項６】
前記駆動機構が前記光学素子を振動させるための駆動力を発生するアクチュエータを有し、そのアクチュエータが圧電素子から成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子振動装置。
【請求項７】
２次元画像を形成する表示素子と、その表示素子で形成された２次元画像をスクリーン上に導く投影光学系と、その投影光学系の一部を成す光学素子の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる駆動機構と、その駆動機構の駆動を制御する制御装置と、を有する投射型画像表示装置であって、前記制御装置が、前記表示素子による画像表示にリンクして前記光学素子の位置又は角度の繰り返し変化の制御を行い、その繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を所定の補正情報に基づいて変化させることを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項８】
前記所定の補正情報が環境情報であることを特徴とする請求項７記載の投射型画像表示装置。
【請求項９】
前記所定の補正情報が動作情報であることを特徴とする請求項７記載の投射型画像表示装置。
【請求項１０】
前記所定の補正情報が環境情報と動作情報であることを特徴とする請求項７記載の投射型画像表示装置。
【請求項１１】
前記環境情報が温度，湿度，気圧のうちのいずれか少なくとも１つであることを特徴とする請求項８又は１０記載の投射型画像表示装置。
【請求項１２】
前記動作情報が画面位置情報，音圧情報，音響情報，投影光学系位置情報のうちのいずれか少なくとも１つであることを特徴とする請求項９又は１０記載の投射型画像表示装置。
【請求項１３】
表示素子で形成された２次元画像を投影光学系でスクリーン上に導く画像投影方法であって、前記投影光学系の一部を成す光学素子の位置又は角度を前記表示素子による画像表示にリンクした所定の周期で繰り返し変化させ、その繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を所定の補正情報に基づいて変化させることを特徴とする画像投影方法。
【請求項１４】
前記所定の補正情報が環境情報であることを特徴とする請求項１３記載の画像投影方法。
【請求項１５】
前記所定の補正情報が動作情報であることを特徴とする請求項１３記載の画像投影方法。
【請求項１６】
前記所定の補正情報が環境情報と動作情報であることを特徴とする請求項１３記載の画像投影方法。
【請求項１７】
前記環境情報が温度，湿度，気圧のうちのいずれか少なくとも１つであることを特徴とする請求項１４又は１６記載の画像投影方法。
【請求項１８】
前記動作情報が画面位置情報，音圧情報，音響情報，投影光学系位置情報のうちのいずれか少なくとも１つであることを特徴とする請求項１５又は１６記載の画像投影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学素子振動装置に関するものであり、例えば、表示素子(デジタル・マイクロミラー・デバイス，液晶表示素子等)の形成画像をスクリーン面上に拡大投影する投影光学系において、その一部を成す光学素子(ミラー，レンズ等)を振動させる光学素子振動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、家庭でのＢＳデジタル放送，ホームシアター等に用いられる画像表示装置として、液晶表示素子やデジタル・マイクロミラー・デバイスを表示素子とした高性能かつ低価格な投射型画像表示装置(すなわちプロジェクター)が普及しつつある。そして、狭い室内でもスペースを取らないような薄型のリアプロジェクターが強く求められている。また、表示情報量が以前に比べて非常に大容量となっていて、表示素子は従来よりも更に高解像度化されつつあり、なめらかできれいな高品質の画像が望まれている。
【０００３】
高解像度で安価なリアプロジェクターを達成するために、スクリーン面上での投影像を微少量(例えば画素の１／２だけ)シフトさせることにより見かけの画素数を増大させる、いわゆる画素ずらしが従来より行われている。画素ずらしを行うと画素同士が重なり合うため、スクリーン面上に投影する画素の輪郭が目立たなくなり、なめらかな画像を表示させることができる。しかも、表示素子の画素数はそのままでもスクリーン面上での表示情報量を増やすことができるため、解像度の向上による画像の高品位化を達成する上で画素ずらしは非常に有効である。
【０００４】
画素ずらしを利用したプロジェクターとしては、反射ミラーを微小偏芯させることにより画素ずらしを行うものが特許文献１，２で提案されている。また、環境が変化しても良好な結像性能を維持できるように、環境センサー(気圧センサー，温度センサー，湿度センサー等)で計測された環境情報に基づき、レンズの位置や姿勢をアクチュエータで変化させる投影露光装置が特許文献３で提案されている。
【特許文献１】特開平２−１９１９８７号公報
【特許文献２】特開平４−３１９９３７号公報
【特許文献３】特開２００２−２８７０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、投射レンズから射出した画像光を折り曲げる反射ミラーの角度を微少量変化させることにより、投射画像の垂直解像度を高める構成が示されている。しかし、反射ミラーの角度を微少量変化させる具体的な構成は示されていない。また特許文献２には、液晶パネルから射出した画像光を投影光学系に導く反射ミラーの位置をアクチュエータで移動させることにより、投射画像の垂直解像度を高める構成が示されている。しかし、反射ミラーの位置を微少量変化させる具体的な構成は示されていない。特許文献３記載の投影露光装置では、環境変化に起因する光学性能の劣化をレンズ位置等の変化により補正する構成になっているが、それに用いるアクチュエータが装置全体の複雑化及び大型化を招く原因となっている。
【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、装置の大型化を招かない簡単な構成でありながら、光学素子の高精度の振動と光学性能の補正とが可能な光学素子振動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、第１の発明の光学素子振動装置は、光学素子を振動させるために光学素子の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる駆動機構と、その駆動を制御する制御装置と、を有する光学素子振動装置であって、前記制御装置が前記繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を所定の補正情報に基づいて変化させることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明の光学素子振動装置は、上記第１の発明において、前記補正情報を保存する記憶装置を更に有し、前記制御装置が前記記憶装置から補正情報を読み取り、その補正情報に基づいて前記繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を変化させることを特徴とする。
【０００９】
第３の発明の光学素子振動装置は、上記第１の発明において、前記補正情報を保存する記憶装置と、環境情報を検出し出力するセンサーと、を更に有し、前記制御装置が前記センサーからの環境情報に対応する補正情報を前記記憶装置から読み取り、その補正情報に基づいて前記繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を変化させることを特徴とする。
【００１０】
第４の発明の光学素子振動装置は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記駆動機構が、前記光学素子を保持した状態で振動させるための振動部材と、前記光学素子を振動させるために前記振動部材を駆動するアクチュエータと、を備えており、前記振動部材が、一対の固定部と、前記光学素子を保持した状態で前記固定部に対する相対的な振動が可能な可動部と、前記固定部と可動部とを連結する一対のヒンジ部と、を有し、前記一対のヒンジ部の中心を結ぶ直線を中心軸として、前記アクチュエータからの力を受けて前記可動部が回転振動するように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
第５の発明の光学素子振動装置は、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記駆動機構が前記光学素子を振動させるための駆動力を発生するアクチュエータを有し、そのアクチュエータがボイスコイルモータから成ることを特徴とする。
【００１２】
第６の発明の光学素子振動装置は、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記駆動機構が前記光学素子を振動させるための駆動力を発生するアクチュエータを有し、そのアクチュエータが圧電素子から成ることを特徴とする。
【００１３】
第７の発明の投射型画像表示装置は、２次元画像を形成する表示素子と、その表示素子で形成された２次元画像をスクリーン上に導く投影光学系と、その投影光学系の一部を成す光学素子の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる駆動機構と、その駆動機構の駆動を制御する制御装置と、を有する投射型画像表示装置であって、前記制御装置が、前記表示素子による画像表示にリンクして前記光学素子の位置又は角度の繰り返し変化の制御を行い、その繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を所定の補正情報に基づいて変化させることを特徴とする。
【００１４】
第８の発明の投射型画像表示装置は、上記第７の発明において、前記所定の補正情報が環境情報であることを特徴とする。
【００１５】
第９の発明の投射型画像表示装置は、上記第７の発明において、前記所定の補正情報が動作情報であることを特徴とする。
【００１６】
第１０の発明の投射型画像表示装置は、上記第７の発明において、前記所定の補正情報が環境情報と動作情報であることを特徴とする。
【００１７】
第１１の発明の投射型画像表示装置は、上記第８又は第１０の発明において、前記環境情報が温度，湿度，気圧のうちのいずれか少なくとも１つであることを特徴とする。
【００１８】
第１２の発明の投射型画像表示装置は、上記第９又は第１０の発明において、前記動作情報が画面位置情報，音圧情報，音響情報，投影光学系位置情報のうちのいずれか少なくとも１つであることを特徴とする。
【００１９】
第１３の発明の画像投影方法は、表示素子で形成された２次元画像を投影光学系でスクリーン上に導く画像投影方法であって、前記投影光学系の一部を成す光学素子の位置又は角度を前記表示素子による画像表示にリンクした所定の周期で繰り返し変化させ、その繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を所定の補正情報に基づいて変化させることを特徴とする。
【００２０】
第１４の発明の画像投影方法は、上記第１３の発明において、前記所定の補正情報が環境情報であることを特徴とする。
【００２１】
第１５の発明の画像投影方法は、上記第１３の発明において、前記所定の補正情報が動作情報であることを特徴とする。
【００２２】
第１６の発明の画像投影方法は、上記第１３の発明において、前記所定の補正情報が環境情報と動作情報であることを特徴とする。
【００２３】
第１７の発明の画像投影方法は、上記第１４又は第１６の発明において、前記環境情報が温度，湿度，気圧のうちのいずれか少なくとも１つであることを特徴とする。
【００２４】
第１８の発明の画像投影方法は、上記第１５又は第１６の発明において、前記動作情報が画面位置情報，音圧情報，音響情報，投影光学系位置情報のうちのいずれか少なくとも１つであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る光学素子振動装置によれば、光学素子を振動させるために光学素子の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる駆動機構と、その駆動を制御する制御装置と、を有し、制御装置が繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を所定の補正情報に基づいて変化させる構成になっているため、装置の大型化を招かない簡単な構成でありながら、光学素子の高精度の振動と光学性能の補正とが可能な光学素子振動装置を実現することができる。例えば、プロジェクターにおいて投影光学系の一部を成す光学素子に対し、本発明に係る光学素子振動装置を用いれば、良好な光学性能を保持しながら、高精度の画素ずらしによりスクリーン面上に投影する画素の輪郭を目立たなくしてなめらかな画像を表示することができ、解像度の向上による画像の高品位化をより安定的に達成することができる。特に、投影画像の位置調整や、温度変化によって発生する投影画像の位置ズレの補正に大きな効果がある。したがって、プロジェクターの薄型・軽量・コンパクト化，低コスト化，高性能化，高機能化等に大きく寄与することができる。
【００２６】
例えば、使用状態において最良の光学性能が得られるようにする補正値を、製品組み立て時に補正情報として記憶装置に保存しておけば、その補正情報に基づいて繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を制御装置が変化させることにより、光学性能を良好に補正することが可能となる。また、環境情報(温度，湿度，気圧等)を検出し出力するセンサーを備えておけば、その環境情報に対応する補正情報を記憶装置から制御装置が読み取り、その補正情報に基づいて繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を変化させることにより、環境変化に起因する光学性能の劣化を低く抑えて良好な光学性能を維持することが可能となる。動作情報(画面位置情報，音圧情報，音響情報，投影光学系位置情報等)を検出し出力するセンサーを備えておけば、その動作情報に対応する補正情報を記憶装置から制御装置が読み取り、その補正情報に基づいて繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を変化させることにより、動作状態の変化に起因する光学性能の劣化を低く抑えて良好な光学性能を維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係る光学素子振動装置の実施の形態等を、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施の形態等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。
【００２８】
図１に、タイプ１の光学素子振動装置Ａ１の概略構成を示す。この光学素子振動装置Ａ１は、光学素子９を振動させるために光学素子９の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる駆動機構１と、その駆動を制御する制御装置２と、補正値情報を保存する記憶装置３と、を有している。光学素子９は、例えばプロジェクターにおいて投影光学系の一部を成すものであり、少なくとも１枚の光学素子(ミラー，レンズ等)９が光学素子振動装置Ａ１の対象となる。
【００２９】
投影光学系は部品単体それぞれに誤差を持ち、その組み立てにより何らかのバラツキを持つことになる。したがって、プロジェクターを起動すると温度上昇等により各部品の位置・角度にズレが生じ、結果として画質に劣化(例えば、投影画像の位置ズレ，収差劣化)が生じる。そのズレや上記バラツキを考慮した微調整を、組立調整工程時に手作業で行うことには限界がある。そこで、この光学素子振動装置Ａ１では、プロジェクターが起動して使用状態となったときに最良の光学性能が得られるように、駆動機構１を制御する構成を採用している。
【００３０】
上記制御は、記憶装置３(不揮発性メモリー等)に保存されている補正値情報に基づいて行われる。補正値情報は、使用状態で最良の光学性能が得られるように、組立調整工程時に測定された光学性能から算出・設定されるものであって、記憶装置３に予め保存されている。制御装置２は、起動時に記憶装置３から補正値情報を読み取り、その補正値情報に基づいて繰り返し変化の基準となる(光学素子９の)位置又は角度の設定を変化させる。具体的には、補正値の大きさに応じて制御信号波形を変換する。
【００３１】
変換された制御信号は駆動機構１に入力され、駆動機構１は位置又は角度が補正された状態を中心に光学素子９を振動させる。光学素子９を振動させるための駆動力は、駆動機構１が有するアクチュエータ(ボイスコイルモータ，圧電素子等)から発生するので、変換された制御信号でアクチュエータの駆動が制御されることになる。例えば、補正を行わない場合の制御が、図３に示す制御信号波形(標準状態：基準となる振動中心電圧０Ｖ)で行われるものとすると、補正値＝＋０．１Ｖで補正を行う場合の制御は、図４に示す制御信号波形(シフト状態：基準となる振動中心電圧＋０．１Ｖ)で行われることになる。このシフト状態の制御信号波形(図４)を用いて、光学素子９の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる制御を行えば、光学素子９の振動の中心位置又は中心角度が補正値の大きさ分だけズレるため、使用状態において最良の光学性能を得ることが可能となる。なお、繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を、手動操作(例えばスイッチ操作)による補正値調整により可能な構成としてもよい。
【００３２】
図２に、タイプ２の光学素子振動装置Ａ２の概略構成を示す。この光学素子振動装置Ａ２は、光学素子９を振動させるために光学素子９の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる駆動機構１と、その駆動を制御する制御装置２と、温度と補正値との関係情報を保存する記憶装置３と、温度情報を検出し出力するセンサー４と、を有している。光学素子９は、例えばプロジェクターにおいて投影光学系の一部を成すものであり、少なくとも１枚の光学素子(ミラー，レンズ等)９が光学素子振動装置Ａ２の対象となる。
【００３３】
光学素子を保持する構造体(ホルダー，光学ベース部品等)は、通常、金属(アルミニウム等)製又はプラスチック製であるため、プロジェクターの使用時に温度が変化すると、熱膨張を起こして寸法が変化する。その結果、光学素子９の位置・角度のズレ、ひいては投影像の画質劣化(例えば、投影画像の位置ズレ，収差劣化)が発生することになる。そこで、この光学素子振動装置Ａ２では、温度情報に対応する補正情報を用いて、画質劣化量が小さくなるように駆動機構１を制御する構成を採用している。
【００３４】
上記制御は、記憶装置３(不揮発性メモリー等)に保存されている補正情報(すなわち温度と補正値との関係情報)に基づいて行われる。補正情報は、温度測定センサー４からの温度情報に対応する補正情報であって、温度値とその温度での最適な光学性能を実現する補正値との関係情報として、記憶装置３に予め保存されている。一方、温度情報(例えば、外気温度，投影光学系等の温度)は温度測定センサー４により測定され、その測定結果は温度情報として制御装置２に入力される。制御装置２は、温度測定センサー４から入力された温度情報と、記憶装置３から読み取った温度値−補正値の関係情報と、を基に補正値を決定し、その補正値に基づいて繰り返し変化の基準となる(光学素子９の)位置又は角度の設定を変化させる。具体的には、補正値の大きさに応じて制御信号波形を変換する。
【００３５】
変換された制御信号は駆動機構１に入力され、駆動機構１は位置又は角度が補正された状態を中心に光学素子９を振動させる。光学素子９を振動させるための駆動力は、駆動機構１が有するアクチュエータ(ボイスコイルモータ，圧電素子等)から発生するので、変換された制御信号でアクチュエータの駆動が制御されることになる。例えば、補正を行わない場合の制御が、図３に示す制御信号波形(標準状態：基準となる振動中心電圧０Ｖ)で行われるものとすると、補正値＝＋０．１Ｖで補正を行う場合の制御は、図４に示す制御信号波形(シフト状態：基準となる振動中心電圧＋０．１Ｖ)で行われることになる。このシフト状態の制御信号波形(図４)を用いて、光学素子９の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる制御を行えば、光学素子９の振動の中心位置又は中心角度が補正値の大きさ分だけズレるため、温度変化に起因する光学性能の劣化を低く抑えて良好な光学性能を維持することが可能となる。
【００３６】
なお、温度測定センサー４以外のセンサー(湿度測定センサー，気圧測定センサー等)を用いたり、それらを組み合わせて用いたりしてもよい。その場合の補正情報は、各センサーからの環境情報値(温度，湿度，気圧等)に対応するものであって、環境情報値とその環境情報値での最適な光学性能を実現する補正値との関係情報として、記憶装置３に予め保存しておけばよい。
【００３７】
上述したいずれのタイプの光学素子振動装置Ａ１，Ａ２についても、光学素子９を振動させるために光学素子９の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる駆動機構１と、その駆動を制御する制御装置２と、を有し、制御装置２が繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を所定の補正情報に基づいて変化させる構成になっている。このため、装置の大型化を招かない簡単な構成でありながら、光学素子９の高精度の振動と光学性能の補正とが可能である。つまり、駆動機構１は光学素子９の位置又は角度を変化させうる構成を元々備えており、その点を利用するとともに光学素子９の位置又は傾き(例えば、振動中心位置又は振動中心傾き)の補正値を適切に設定することにより、画質劣化の補正を可能としているのである。
【００３８】
例えば、プロジェクターにおいて投影光学系の一部を成す光学素子に対し、光学素子振動装置Ａ１又はＡ２を用いれば、良好な光学性能を保持しながら、高精度の画素ずらしによりスクリーン面上に投影する画素の輪郭を目立たなくしてなめらかな画像を表示することができ、解像度の向上による画像の高品位化をより安定的に達成することができる。したがって、プロジェクターの薄型・軽量・コンパクト化，低コスト化，高性能化，高機能化等に大きく寄与することができる。なお、上記制御構成の適用対象はプロジェクターに限らない。例えば、デジタルカメラにおける受光素子(例えばＣＣＤ：Charge Coupled Device)の画素ずらしにも応用可能である。
【００３９】
タイプ１の光学素子振動装置Ａ１のように、使用状態において最良の光学性能が得られるようにする補正値を、製品組み立て時に補正情報として記憶装置３に保存しておけば、その補正情報に基づいて繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を制御装置２が変化させることにより、光学性能を良好に補正することが可能となる。したがって、光学素子を振動させるために光学素子の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる駆動機構と、その駆動を制御する制御装置と、補正情報を保存する記憶装置と、を有し、制御装置が記憶装置から補正情報を読み取り、その補正情報に基づいて繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を変化させる構成とすることが好ましい。
【００４０】
また、タイプ２の光学素子振動装置Ａ２のように、環境情報(温度，湿度，気圧等)を検出し出力するセンサーを備えておけば、その環境情報に対応する補正情報を記憶装置３から制御装置２が読み取り、その補正情報に基づいて繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を変化させることにより、環境変化に起因する光学性能の劣化を低く抑えて良好な光学性能を維持することが可能となる。したがって、光学素子を振動させるために光学素子の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる駆動機構と、その駆動を制御する制御装置と、補正情報を保存する記憶装置と、環境情報を検出し出力するセンサーと、を有し、制御装置がセンサーからの環境情報に対応する補正情報を記憶装置から読み取り、その補正情報に基づいて繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を変化させる構成とすることが好ましい。
【００４１】
次に、駆動機構１(図１，図２)として画素シフト機構ＳＵを備えた投射型画像表示装置を説明する。図５に、投影光学系ＰＯ，照明光学系ＬＯ等から成る投射型画像表示装置の光学構成を示す。図５では、投影光学系ＰＯ等の光学構成(光学配置，投影光路等)を、表示素子面Ｓｏの画面長辺方向に沿って見たときの光学断面で示している。つまり、表示素子面Ｓｏの法線方向をx方向とし、表示素子面Ｓｏの画面短辺方向をy方向とし、表示素子面Ｓｏの画面長辺方向をz方向とする直交座標系(x,y,z)において、図５は投射型画像表示装置の光学構成を直交座標系(x,y,z)におけるxy断面で示している。
【００４２】
図５に示す投影光学系ＰＯは、複数の画素から成る表示素子面Ｓｏの画像をスクリーン面(不図示)上に斜め拡大投影する、投射型画像表示装置(リアプロジェクター，フロントプロジェクター等)用の斜め投影光学系である。したがって、表示素子面Ｓｏは光強度の変調等により２次元画像を形成する表示素子の画像形成面に相当する。ここでは、表示素子としてデジタル・マイクロミラー・デバイスを想定しているが、使用される表示素子はこれに限らず、他の非発光・反射型(又は透過型)の表示素子(例えば液晶表示素子)を用いても構わない。表示素子としてデジタル・マイクロミラー・デバイスを用いた場合、それに入射した光は、ＯＮ／ＯＦＦ状態(例えば±１２°の傾き状態)の各マイクロミラーで反射されることにより空間的に変調される。その際、ＯＮ状態のマイクロミラーで反射した光のみが投影光学系ＰＯに入射してスクリーン面に投射される。
【００４３】
照明光学系ＬＯからの光は表示素子ＤＳで空間的に変調され、その結果、形成された画像は投影光学系ＰＯで拡大投影される。投影光学系ＰＯでは、表示素子面Ｓｏからスクリーン面への投影光路に沿って順に、カバーガラスＣＧと、防塵用の透過ガラスＷＧと、第１曲面ミラーＭ１と、屈折レンズＬ１と、第２曲面ミラーＭ２と、屈折レンズＬ２と、第３曲面ミラーＭ３と、第４曲面ミラーＭ４と、が配置されている。
【００４４】
前述したように、画素ずらしを行うと画素同士が重なり合うため、スクリーン面上に投影する画素の輪郭が目立たなくなり、なめらかな画像を表示させることができる。しかも、表示素子の画素数はそのままでもスクリーン面上での表示情報量を増やすことができるため、解像度の向上(つまり見かけの画素数の増大)による画像の高品位化を達成する上で画素ずらしは非常に有効である。画素ずらしを行うには、スクリーン面上での投影像を微少量(例えば画素ピッチの１／２だけ)シフトさせる必要がある。しかし、画像投影のためのパワーを持たない光学部品を投影光学系に追加すると、部品点数の増大やバックフォーカスの増大等によって装置全体の大型化やコストアップを招いてしまう。また、屈折面を偏芯させる構成では色収差等の発生が問題になる。そこで、図５に示す投射型画像表示装置では、投影光学系ＰＯの一部を成す第２曲面ミラーＭ２を画素シフト機構ＳＵで微小に偏芯させることにより、画素ずらしを行う構成を採用している。
【００４５】
画素ずらしを行う際、画素シフト機構ＳＵは表示素子ＤＳによる画像表示の切り換えにリンクして第２曲面ミラーＭ２の傾きを変化させ、その振動により画素シフトを行う。図６に画素シフト機構ＳＵの一部外観を斜視図で示す。また、図７に画素シフト機構ＳＵの組み立て構造を断面図で示し、図８に画素シフト機構ＳＵの組み立て構造を分解斜視図で示す。画素シフト機構ＳＵは、第２曲面ミラーＭ２を保持した状態で振動させるための振動部材２９(図６)と、第２曲面ミラーＭ２を振動させるために振動部材２９を駆動するアクチュエータ３０(図７，図８)と、を備えている。
【００４６】
振動部材２９は、バネ性部品２０，ミラーホルダー２６等から成っており、図６に示すように、一対の固定部２３と、第２曲面ミラーＭ２(図７，図８)を保持した状態で固定部２３に対する相対的な振動が可能な可動部２５と、固定部２３と可動部２５とを連結する一対のヒンジ部２２と、を有している。固定部２３及びヒンジ部２２、並びに可動部２５の一部は、バネ性部品２０で構成されている。可動部２５は、バネ性部品２０の一部から成る可動板２１、その可動板２１に固定されるミラーホルダー２６等で構成されており、可動板２１には一対の縦リブ２４Ａと１つの横リブ２４Ｂが板金の部分的な折り曲げにより一体的に形成されている。アクチュエータ３０は、図７，図８に示すように、コイルホルダー１４，コイル１５及びマグネットユニット１６から成るボイスコイルモータで構成されている。ただし、ボイスコイルモータの代わりに他の駆動素子(圧電素子等)を用いてもよい。その一例として、図９に圧電素子から成るアクチュエータ３１を用いた場合の画素シフト機構ＳＵの組み立て構造を示す。
【００４７】
図７，図８に示すように、第２曲面ミラーＭ２はミラー固定用のバネ２７でミラーホルダー２６に保持されている。ミラーホルダー２６は、図８に示すように、バネ性部品２０に対しネジ２８で固定されている。ただし、いずれの保持方法・固定方法もそれらに限るものではなく、バネ止め，ネジ止め，接着固定等のいずれを採用しても構わない。バネ性部品２０は、その両側に有する固定部２３(図６)でアッセンブリーホルダー１８(図８)にネジ(不図示)で固定されている。また、バネ性部品２０にはコイルホルダー１４がネジ１３で固定されており、コイルホルダー１４にはコイル１５が取り付けられている。一方、アッセンブリーホルダー１８にはマグネットユニット１６がネジ(不図示)で固定されている。なお、固定部２３は光学ベース部品(不図示)に固定されている。
【００４８】
前述したように、コイルホルダー１４，コイル１５及びマグネットユニット１６は、第２曲面ミラーＭ２を駆動するアクチュエータ(ボイスコイルモータ)３０を構成している。アクチュエータ３０の一端はアッセンブリーホルダー１８に固定されているため、アクチュエータ３０を動作させると、バネ性部品２０の可動板２１にはアクチュエータ３０からの力が加わる。その結果、バネ性部品３０にはヒンジ部２２を中心に回転するような変形が発生する。この変形により、ミラーホルダー２６及び第２曲面ミラーＭ２の角度が変化する。アクチュエータ３０から受ける力の方向を切り換えれば、一対のヒンジ部２２の中心を結ぶ直線を中心軸Ｏ(図６)として可動部２５を回転振動させることができる。これを以下に詳しく説明する。
【００４９】
図４に示す駆動信号の制御信号波形(シフト状態)をアクチュエータ３０に加える場合、駆動信号は一定周期(３２ｍｓ)で＋と−の２状態(ここでは１６ｍｓ毎の＋０．４Ｖと−０．２Ｖとの２状態)を繰り返す矩形の信号である。コイル１５に電流を流すとマグネットユニット１６との間に電磁力が発生し、その駆動力がバネ性部品２０の可動板２１の上部に加わる。バネ性部品２０は、その両側の固定部２３でアッセンブリーホルダー１８に固定されているため、ヒンジ部２２にはヒンジ回りのねじれが発生する。その結果、バネ性部品２０の可動板２１と共にミラーホルダー２６及び第２曲面ミラーＭ２がティルトする。
【００５０】
例えば、駆動信号が＋の状態のとき、バネ性部品２０は矢印ｍＰ方向(図６)の力を受けて、その力と同じ方向に回転変形する。このとき、アクチュエータ３０の発生力とバネ性部品２０のねじれによる力は釣り合い状態にある。駆動信号をゼロにする(つまりコイル１５に電流を流すのを止める)と、アクチュエータ３０の発生力はゼロになる。その結果、バネ性部品２はねじれの復元力により初期位置に戻ろうとする。駆動信号が−の状態のとき、バネ性部品２０は駆動信号が＋のときと逆方向(矢印ｍＰ方向の逆方向)に回転変形する。
【００５１】
したがって、図４に示すような駆動信号をアクチュエータ３０に加えれば、バネ性部品２０の可動板２１、それに固定されたミラーホルダー２６及び第２曲面ミラーＭ２は、２つの角度状態の切替動作を繰り返す回転振動を行うことになる。投影光を反射させる第２曲面ミラーＭ２が回転振動を行うことにより、投影光も２状態の結像位置のズレ状態を持つことになる。このズレ状態を適切に制御することにより画素シフトを行えば、投影像の擬似的な解像度を向上させることが可能となる。
【００５２】
また、図５に示す投影光学系においては、第３曲面ミラーＭ３と第４曲面ミラーＭ４の各反射面が、温度上昇により紙面に向かって上方にずれることになる。この影響によりスクリーン上には非点収差が発生する。第２曲面ミラーＭ２の振動中心角度の設定を、前述した制御により紙面に向かって反時計回り方向に変化させれば(補正値の大きさは、図４に示す補正値＝＋０．１Ｖに相当する。)、上記非点収差を抑えることが可能となる。
【００５３】
なお、第２曲面ミラーＭ２の位置(角度)は、ホール素子から成るセンサー(不図示)で検出される。そのセンサーはバネ性部品２０の可動板２１の上部に固定されており、アッセンブリーホルダー１８に固定されているセンサー用マグネット(不図示)の相対的な移動(つまり相対位置の変化)を磁界変化として検出する。その検出結果から、第２曲面ミラーＭ２の位置(角度)を知ることができる。
【００５４】
上記実施の形態では、投影光学系として曲面ミラーを用いた光学系を例示したが、本発明はこれに限らない。投影光学系としては屈折光学系でもよく、例えば、特許文献１，２記載の反射ミラーの傾き制御を行うようにしてもよい。
【００５５】
前述したタイプ２の光学素子振動装置Ａ２のように、環境情報(温度，湿度，気圧等)を検出し出力するセンサーを備えておけば、環境変化に起因する光学性能の劣化を低く抑えて良好な光学性能を維持することが可能である。しかし、上述した投射型画像表示装置(図５等)のような光学装置への搭載を考慮すると、画質劣化等の原因は環境変化に限らない。例えば、投射型画像表示装置の動作状態の変化に起因する画質劣化等も起こり得る。そういった問題を解決するのが、次に説明するタイプ３〜６の光学素子振動装置Ａ３〜Ａ６である。光学素子振動装置Ａ３〜Ａ６は、センサー５〜７で画面位置情報，音圧情報，光学系位置情報等を動作情報として検出し出力することにより、動作状態の変化に起因する画質劣化を低く抑えることを可能とするものである。
【００５６】
図１０に、タイプ３の光学素子振動装置Ａ３の概略構成を示す。この光学素子振動装置Ａ３は、投射型画像表示装置において光学素子を振動させるための振動装置であって、光学素子９を振動させるために光学素子９の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる駆動機構１と、その駆動を制御する制御装置２と、投影画像の画面位置と補正値との関係情報を保存する記憶装置３と、画面位置情報を検出し出力するセンサー５と、を有している。光学素子９は、例えばプロジェクターにおいて投影光学系の一部を成すものであり、少なくとも１枚の光学素子(ミラー，レンズ等)９が光学素子振動装置Ａ３の対象となる。
【００５７】
プロジェクターの使用時に温度変化や振動が発生すると、投影画像に位置ズレが生じるおそれがある。その投射画像の位置ズレを測定するのが、画面位置測定センサー５である。具体例としては、ＣＣＤ(電荷結合素子)やＣｄＳ素子(光導電素子)等が挙げられる。画面位置測定センサー５は、投射画像を直接受光するか、あるいは物体に照射された投射画像を撮影することにより、投射された光線の位置から画面位置を測定する。そして画面位置の測定は、投影像の一部(画面隅等)の位置が測定できるように画面位置測定センサー５を配置することにより行われる。あるいは、画面外の位置に投影光学系ＰＯ(図５)を介してレーザー光を照射し、その位置を測定することにより画面位置の測定を行うようにしてもよい。
【００５８】
この光学素子振動装置Ａ３では、画面位置情報に対応する補正情報を用いて、位置ズレ量が小さくなるように駆動機構１を制御する構成を採用している。その制御は、記憶装置３(不揮発性メモリー等)に保存されている補正情報(すなわち画面位置と補正値との関係情報)に基づいて行われる。補正情報は、画面位置測定センサー５からの画面位置情報に対応する補正情報であって、各画面位置と適正な画面位置を実現する補正値との関係情報として、記憶装置３に予め保存されている。一方、画面位置は画面位置測定センサー５により測定され、その測定結果は画面位置情報として制御装置２に入力される。制御装置２は、画面位置測定センサー５から入力された画面位置情報と、記憶装置３から読み取った画面位置−補正値の関係情報と、を基に補正値を決定し、その補正値に基づいて繰り返し変化の基準となる(光学素子９の)位置又は角度の設定を変化させる。具体的には、補正値の大きさに応じて制御信号波形を変換する。
【００５９】
変換された制御信号は駆動機構１に入力され、駆動機構１は位置又は角度が補正された状態を中心に光学素子９を振動させる。光学素子９を振動させるための駆動力は、駆動機構１が有するアクチュエータ(ボイスコイルモータ，圧電素子等)から発生するので、変換された制御信号でアクチュエータの駆動が制御されることになる。例えば、補正を行わない場合の制御が、図３に示す制御信号波形(標準状態：基準となる振動中心電圧０Ｖ)で行われるものとすると、補正値＝＋０．１Ｖで補正を行う場合の制御は、図４に示す制御信号波形(シフト状態：基準となる振動中心電圧＋０．１Ｖ)で行われることになる。このシフト状態の制御信号波形(図４)を用いて、光学素子９の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる制御を行えば、光学素子９の振動の中心位置又は中心角度が補正値の大きさ分だけズレるため、外部からの影響(温度変化，振動，音響等)により画面位置が変化した場合でも、投影画面位置のズレを小さく抑えることができる。したがって、プロジェクターの動作状態の変化に起因する画質劣化等を低く抑えて良好な光学性能を維持することが可能となる。
【００６０】
図１１に、タイプ４の光学素子振動装置Ａ４の概略構成を示す。この光学素子振動装置Ａ４は、スピーカーが内蔵又は外付けされた投射型画像表示装置において光学素子を振動させるための振動装置であって、光学素子９を振動させるために光学素子９の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる駆動機構１と、その駆動を制御する制御装置２と、スピーカーから発生する音圧と補正値との関係情報を保存する記憶装置３と、音圧情報を検出し出力するセンサー６と、を有している。光学素子９は、例えばプロジェクターにおいて投影光学系の一部を成すものであり、少なくとも１枚の光学素子(ミラー，レンズ等)９が光学素子振動装置Ａ４の対象となる。
【００６１】
例えば、スピーカーが内蔵又は外付けされたプロジェクターを使用すると、スピーカーから発生する音圧で投影光学系のミラー，折り曲げミラー，又はリアプロジェクションテレビのキャビネットが振動し、投射画像に位置ズレが生じる場合がある。そのスピーカーから発生する音圧を測定するのが音圧測定センサー６であり、具体例としてはマイクロフォンが挙げられる。音圧測定センサー６は、センサーに入射した音波の音圧の値に応じて静電容量や電位差の値を変化させることの可能な素子であり、その音圧測定センサー６を投影光学系ＰＯ(図５)の周辺又はスクリーン周辺部に取り付けておくことにより、音圧の測定が行われる。
【００６２】
音圧による投影画像の画面位置のズレは、ほぼ音圧の変化に同期して短い時間内で変化する。この光学素子振動装置Ａ４では、音圧測定センサー６で音圧を測定し、その測定値と画面ズレとの相関関係から、位置ズレ量が小さくなるように駆動機構１を制御する構成を採用している。その制御は、記憶装置３(不揮発性メモリー等)に保存されている補正情報(すなわち音圧と補正値との関係情報)に基づいて行われる。補正情報は、音圧測定センサー６からの音圧情報に対応する補正情報であって、音圧値とその音圧に対して最適な光学性能を実現する補正値との関係情報として、記憶装置３に予め保存されている。一方、音圧は音圧測定センサー６により測定され、その測定結果は音圧情報として制御装置２に入力される。制御装置２は、音圧測定センサー６から入力された音圧情報と、記憶装置３から読み取った音圧−補正値の関係情報と、を基に補正値を決定し、その補正値に基づいて繰り返し変化の基準となる(光学素子９の)位置又は角度の設定を変化させる。具体的には、補正値の大きさに応じて制御信号波形を変換する。
【００６３】
変換された制御信号は駆動機構１に入力され、駆動機構１は位置又は角度が補正された状態を中心に光学素子９を振動させる。光学素子９を振動させるための駆動力は、駆動機構１が有するアクチュエータ(ボイスコイルモータ，圧電素子等)から発生するので、変換された制御信号でアクチュエータの駆動が制御されることになる。例えば、補正を行わない場合の制御が、図３に示す制御信号波形(標準状態：基準となる振動中心電圧０Ｖ)で行われるものとすると、補正値＝＋０．１Ｖで補正を行う場合の制御は、図４に示す制御信号波形(シフト状態：基準となる振動中心電圧＋０．１Ｖ)で行われることになる。このシフト状態の制御信号波形(図４)を用いて、光学素子９の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる制御を行えば、光学素子９の振動の中心位置又は中心角度が補正値の大きさ分だけズレるため、音圧の影響による投影画面位置の変化を小さく抑えることができる。したがって、プロジェクターの動作状態の変化に起因する画質劣化等を低く抑えて良好な光学性能を維持することが可能となる。なお、場合によっては音圧情報以外の音響情報を用いてもよい。例えば、スピーカーを駆動するための信号又は情報を音圧情報の代わりに用いれば、音圧測定センサー６を用いずに音圧の影響による投影画面位置の変化を抑えることができる。
【００６４】
図１２に、タイプ５の光学素子振動装置Ａ５の概略構成を示す。この光学素子振動装置Ａ５は、投射型画像表示装置において光学素子を振動させるための振動装置であって、光学素子９を振動させるために光学素子９の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる駆動機構１と、その駆動を制御する制御装置２と、投影光学系の位置と補正値との関係情報を保存する記憶装置３と、光学系位置情報を検出し出力するセンサー７と、を有している。光学素子９は、例えばプロジェクターにおいて投影光学系の一部を成すものであり、少なくとも１枚の光学素子(ミラー，レンズ等)９が光学素子振動装置Ａ５の対象となる。
【００６５】
プロジェクターの使用時に投影光学系に振動等の動きが発生すると、投影画像に位置ズレが生じるおそれがある。そのときの投影光学系の変位を測定するのが、位置／速度／加速度測定センサー７である。位置／速度／加速度測定センサー７は、位置を測定するセンサー、速度を測定するセンサー、又は加速度を測定するセンサーである。位置を測定するセンサーとは、位置に応じて電流値や電位差等を変化させることのできる素子である。例えば、受光素子(ＣＣＤ等)を移動側に配置し、発光素子を固定側に配置し、発光素子の光を受光素子上に結像させることにより、移動側の位置を受光素子の光強度分布として測定する等の方法を採用することにより、位置の測定が行われる。速度を測定するセンサーとは、速度に応じて電流値や電位差等を変化させることのできる素子である。具体例としては、ドップラー測定器(超音波や光波を移動側物体に反射させ、その周波数変化を測定する機器。)等が挙げられる。また、加速度を測定するセンサーとは、加速度に応じて電流値や電位差等を変化させることのできる素子である。具体例としては、素子内部に設けられた振り子(重りとバネを組み合わせたもの)の位置を測定する素子(例えば圧電型加速度センサー)等が挙げられる。
【００６６】
上記位置／速度／加速度測定センサー７を投影光学系に取り付けることにより、投影光学系の位置，速度又は加速度が測定される。例えば投影光学系ＰＯ(図５)において、位置／速度／加速度測定センサー７を第４曲面ミラーＭ４に取り付けることにより、第４曲面ミラーＭ４の位置，速度又は加速度を測定することができる。ここで、位置／速度／加速度測定センサー７は投影光学系ＰＯのうち画面移動の感度が大きな箇所、例えば第４曲面ミラーＭ４に設けることが望ましい。
【００６７】
この光学素子振動装置Ａ５では、光学系位置情報に対応する補正情報を用いて、位置ズレ量が小さくなるように駆動機構１を制御する構成を採用している。その制御は、記憶装置３(不揮発性メモリー等)に保存されている補正情報(すなわち光学系位置と補正値との関係情報)に基づいて行われる。補正情報は、位置／速度／加速度測定センサー７からの光学系位置情報に対応する補正情報であって、光学系位置と各光学系位置での最適な光学性能を実現する補正値との関係情報として、記憶装置３に予め保存されている。一方、光学系位置は位置／速度／加速度測定センサー７により測定され、その測定結果は光学系位置情報として制御装置２に入力される。制御装置２は、位置／速度／加速度測定センサー７から入力された光学系位置情報と、記憶装置３から読み取った光学系位置−補正値の関係情報と、を基に補正値を決定し、その補正値に基づいて繰り返し変化の基準となる(光学素子９の)位置又は角度の設定を変化させる。具体的には、補正値の大きさに応じて制御信号波形を変換する。
【００６８】
変換された制御信号は駆動機構１に入力され、駆動機構１は位置又は角度が補正された状態を中心に光学素子９を振動させる。光学素子９を振動させるための駆動力は、駆動機構１が有するアクチュエータ(ボイスコイルモータ，圧電素子等)から発生するので、変換された制御信号でアクチュエータの駆動が制御されることになる。例えば、補正を行わない場合の制御が、図３に示す制御信号波形(標準状態：基準となる振動中心電圧０Ｖ)で行われるものとすると、補正値＝＋０．１Ｖで補正を行う場合の制御は、図４に示す制御信号波形(シフト状態：基準となる振動中心電圧＋０．１Ｖ)で行われることになる。このシフト状態の制御信号波形(図４)を用いて、光学素子９の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる制御を行えば、光学素子９の振動の中心位置又は中心角度が補正値の大きさ分だけズレるため、外部からの影響(内部振動，音響等)により投影光学系が振動した場合でも、投影画面位置のズレを小さく抑えることができる。したがって、プロジェクターの動作状態の変化に起因する画質劣化等を低く抑えて良好な光学性能を維持することが可能となる。
【００６９】
図１３に、タイプ６の光学素子振動装置Ａ６の概略構成を示す。この光学素子振動装置Ａ６は、スピーカーが内蔵又は外付けされた投射型画像表示装置において光学素子を振動させるための振動装置であって、光学素子９を振動させるために光学素子９の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる駆動機構１と、その駆動を制御する制御装置２と、温度及び(スピーカーから発生する)音圧と補正値との関係情報を保存する記憶装置３と、温度情報を検出し出力するセンサー４と、音圧情報を検出し出力するセンサー６と、を有している。光学素子９は、例えばプロジェクターにおいて投影光学系の一部を成すものであり、少なくとも１枚の光学素子(ミラー，レンズ等)９が光学素子振動装置Ａ６の対象となる。
【００７０】
前述したように、光学素子を保持する構造体(ホルダー，光学ベース部品等)は、通常、金属(アルミニウム等)製又はプラスチック製であるため、プロジェクターの使用時に温度が変化すると、熱膨張を起こして寸法が変化する。その結果、光学素子９の位置・角度のズレ、ひいては投影像の画質劣化(例えば、投影画像の位置ズレ，収差劣化)が発生することになる。その原因となる外気温や投影光学系等の温度を測定するのが温度測定センサー４であり、温度測定センサー４を投影光学系ＰＯ(図５)の周辺に設けておくことにより、温度の測定が行われる。
【００７１】
また前述したように、スピーカーが内蔵又は外付けされたプロジェクターを使用すると、スピーカーから発生する音圧で投影光学系のミラー，折り曲げミラー，又はリアプロジェクションテレビのキャビネットが振動し、投射画像に位置ズレが生じる場合がある。そのスピーカーから発生する音圧を測定するのが音圧測定センサー６であり、具体例としてはマイクロフォンが挙げられる。音圧測定センサー６は、センサーに入射した音波の音圧の値に応じて静電容量や電位差の値を変化させることの可能な素子であり、その音圧測定センサー６を投影光学系ＰＯ(図５)の周辺又はスクリーン周辺部に設けておくことにより、音圧の測定が行われる。
【００７２】
この光学素子振動装置Ａ６では、温度測定センサー４と音圧測定センサー６で温度と音圧をそれぞれ測定し、その測定値と画面ズレとの相関関係から、温度変化によって生じる比較的時間変化の少ない画像位置ズレと、音圧によって生じる比較的短い周期で変化する画像位置ズレと、を修正する構成になっている。つまり、画像の画質劣化量及び位置ズレ量が小さくなるように駆動機構１を制御する構成を採用している。
【００７３】
上記制御は、記憶装置３(不揮発性メモリー等)に保存されている補正情報(すなわち温度及び音圧と補正値との関係情報)に基づいて行われる。補正情報は、温度測定センサー４からの温度情報と音圧測定センサー６からの音圧情報に対応する補正情報であって、温度・音圧と各温度・音圧での最適な光学性能・画像位置を実現する補正値との関係情報として、記憶装置３に予め保存されている。一方、温度(例えば、外気温度，投影光学系等の温度)は温度測定センサー４により測定され、その測定結果は温度情報として制御装置２に入力される。また、音圧は音圧測定センサー６により測定され、その測定結果は音圧情報として制御装置２に入力される。制御装置２は、温度測定センサー４から入力された温度情報と、音圧測定センサー６から入力された音圧情報と、記憶装置３から読み取った温度−音圧−補正値の関係情報と、を基に補正値を決定し、その補正値に基づいて繰り返し変化の基準となる(光学素子９の)位置又は角度の設定を変化させる。具体的には、補正値の大きさに応じて制御信号波形を変換する。
【００７４】
変換された制御信号は駆動機構１に入力され、駆動機構１は位置又は角度が補正された状態を中心に光学素子９を振動させる。光学素子９を振動させるための駆動力は、駆動機構１が有するアクチュエータ(ボイスコイルモータ，圧電素子等)から発生するので、変換された制御信号でアクチュエータの駆動が制御されることになる。例えば、補正を行わない場合の制御が、図３に示す制御信号波形(標準状態：基準となる振動中心電圧０Ｖ)で行われるものとすると、補正値＝＋０．１Ｖで補正を行う場合の制御は、図４に示す制御信号波形(シフト状態：基準となる振動中心電圧＋０．１Ｖ)で行われることになる。このシフト状態の制御信号波形(図４)を用いて、光学素子９の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる制御を行えば、光学素子９の振動の中心位置又は中心角度が補正値の大きさ分だけズレるため、外部からの影響(内部振動・音響・温度等)により投影光学系に振動や変形が生じた場合でも、光学性能の劣化(投影画面位置のズレ、投影光学性能の劣化)を小さく抑えることができる。したがって、プロジェクターの動作状態や環境の変化に起因する画質劣化等を低く抑えて良好な光学性能を維持することが可能となる。
【００７５】
この光学素子振動装置Ａ６では、記憶装置３に温度と音圧と補正値の関係情報を記憶しているが、温度と補正値の関係情報と、音圧と補正値の関係情報と、の２つの情報を記憶し、制御装置２が温度と補正値の関係情報と音圧と補正値の関係情報の２つを読み出して演算(例えば、線形和)することで補正値を決定してもよい。
【００７６】
また、温度測定センサー４以外の環境測定センサー(湿度測定センサー，気圧測定センサー等)を用いたり、それらを組み合わせて用いたりしてもよい。その場合の補正情報は、各センサーからの環境情報値(温度，湿度，気圧等)に対応するものであって、環境情報値とその環境情報値での最適な光学性能を実現する補正値との関係情報として、記憶装置３に予め保存しておけばよい。音圧情報以外の音響情報を用いてもよく、例えば、スピーカーを駆動するための信号又は情報を音圧情報の代わりに用いれば、音圧測定センサー６を用いずに音圧の影響による投影画面位置の変化を抑えることができる。また、音圧センサーの代わりに位置／速度／加速度測定センサー７(図１２)を用いて、温度情報と光学系位置情報とに基づいて制御を行うようにしてもよく、また、これらに限らず、画像位置ズレを引き起こす原因となる現象を測定する種々のセンサーを単独又は組み合わせて用い、その測定結果を用いて制御を行うようにしてもよい。
【００７７】
上述したタイプ３〜６の光学素子振動装置Ａ３〜Ａ６のように、動作情報(画面位置情報，音圧情報，光学系位置情報等)を検出し出力するセンサーを備えておけば、その動作情報に対応する補正情報を記憶装置３から制御装置２が読み取り、その補正情報に基づいて繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を変化させることにより、動作状態の変化に起因する画質等の劣化を低く抑えて良好な光学性能を維持することが可能となる。したがって、光学素子を振動させるために光学素子の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる駆動機構と、その駆動を制御する制御装置と、補正情報を保存する記憶装置と、動作情報を検出し出力するセンサーと、を有し、制御装置がセンサーからの動作情報に対応する補正情報を記憶装置から読み取り、その補正情報に基づいて繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を変化させる構成とすることが好ましい。また、光学素子を振動させるために光学素子の位置又は角度を所定の周期で繰り返し変化させる駆動機構と、その駆動を制御する制御装置と、補正情報を保存する記憶装置と、環境情報を検出し出力するセンサーと、動作情報を検出し出力するセンサーと、を有し、制御装置がセンサーからの環境情報及び動作情報に対応する補正情報を記憶装置から読み取り、その補正情報に基づいて繰り返し変化の基準となる位置又は角度の設定を変化させる構成とすることが更に好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】光学素子振動装置(タイプ１)の概略構成を示すブロック図。
【図２】光学素子振動装置(タイプ２)の概略構成を示すブロック図。
【図３】駆動機構の制御信号波形(標準状態)を示すグラフ。
【図４】駆動機構の制御信号波形(シフト状態)を示すグラフ。
【図５】駆動機構として画素シフト機構を搭載した投射型画像表示装置の光学構成を示す光路図。
【図６】図５中の画素シフト機構の振動部材の外観を示す斜視図。
【図７】図５中の画素シフト機構の組み立て構造を示す断面図。
【図８】図５中の画素シフト機構の組み立て構造を示す分解斜視図。
【図９】アクチュエータとして圧電素子を用いた場合の画素シフト機構の組み立て構造を示す分解斜視図。
【図１０】光学素子振動装置(タイプ３)の概略構成を示すブロック図。
【図１１】光学素子振動装置(タイプ４)の概略構成を示すブロック図。
【図１２】光学素子振動装置(タイプ５)の概略構成を示すブロック図。
【図１３】光学素子振動装置(タイプ６)の概略構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００７９】
Ａ１〜Ａ６    光学素子振動装置
１    駆動機構
２    制御装置
３    記憶装置
４    温度測定センサー
５    画面位置測定センサー
６    音圧測定センサー
７    位置／速度／加速度測定センサー
９    光学素子
２０    バネ性部品(振動部材・可動部の一部)
２１    可動板(可動部の一部)
２２    ヒンジ部
２３    固定部
２５    可動部
２６    ミラーホルダー(振動部材・可動部の一部)
２９    振動部材
３０    アクチュエータ(ボイスコイルモータ)
３１    アクチュエータ(圧電素子)
ＰＯ    投影光学系
ＳＵ    画素シフト機構(駆動機構)
ＤＳ    表示素子
Ｓｏ    表示素子面
Ｍ２    第２曲面ミラー(光学素子)
【図１】
2008015452.tif 000003
【図２】
2008015452.tif 000004
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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