(57)【要約】【課題】最小限度の数の制御部材を用いて、画像を投写面上の２つの直交した方向に移動させて投写することができる光路変更装置を提供する。【解決手段】平行平板ガラス１０８の平行平板面と平行な面上に仮想的に描かれる三角形ＡＢＣの各頂点Ａ、Ｂ、Ｃの位置にアクチュエータ１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃの作用点が配置されるとともに、各アクチュエータは、各頂点Ａ、Ｂ、Ｃの位置において平行平板ガラス１０８を法線方向に進退自在に駆動する。法線方向から見て、平行平板ガラス１０８の重心Ｏは、仮想的に描かれる三角形ＡＢＣの内側に含まれる。【選択図】図１
2017016106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路変更用の平行平板面を有する光学部材と、
前記光学部材の前記平行平板面と平行な面上に仮想的に描かれる三角形の３個の頂点位置を作用点として前記光学部材にそれぞれ連結され、前記３個の頂点位置を前記平行平板面の法線方向に進退自在にそれぞれ駆動する、第１のアクチュエータ、第２のアクチュエータ、及び第３のアクチュエータと、を備え、
前記法線方向から見て、前記光学部材の重心が前記三角形の内側に含まれる、光路変更装置。
【請求項２】
前記光学部材は、前記光学部材の重心で直交するとともに前記平行平板面と平行な第１の回転軸及び第２の回転軸回りに駆動され、
前記三角形の一辺は、前記第２の回転軸に対して平行である、請求項１に記載の光路変更装置。
【請求項３】
前記第２の回転軸は、前記光学部材を透過する映像光が投写されるスクリーンの上下方向に対応する、請求項２に記載の光路変更装置。
【請求項４】
前記三角形の２個の頂点は、前記第１の回転軸に対して線対称の位置に配置される、請求項２または３に記載の光路変更装置。
【請求項５】
前記第１の回転軸は、前記光学部材を透過する映像光が投写されるスクリーンの左右方向に対応する、請求項４に記載の光路変更装置。
【請求項６】
前記三角形は、二等辺三角形である、請求項２〜５のいずれかに記載の光路変更装置。
【請求項７】
前記第２のアクチュエータは、前記二等辺三角形の２つの等辺が共有する第２の頂点に作用し、
前記第１のアクチュエータと前記第３のアクチュエータは、第１の頂点と第３の頂点にそれぞれ作用し、
前記第１の回転軸は前記二等辺三角形の対称軸と平行であり、前記第１の回転軸回りの駆動を、前記第１のアクチュエータ及び前記第３のアクチュエータが行い、前記第２の回転軸回りの駆動を、前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ及び前記第３のアクチュエータが行う、請求項６に記載の光路変更装置。
【請求項８】
光源と、
前記光源からの光を映像信号によって映像光に変調する光変調素子と、
前記映像光を拡大投写する投写光学系と、
前記光変調素子と前記投写光学系との間に配置された、請求項１〜７のいずれかに記載の光路変更装置と、
を備えた投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、映像の投写位置を移動させるための光路変更装置及びそれを用いた投写型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、映像の光変調を行う固定画素型の表示素子と、投写画像の画素位置を移動させる４角形の平行平板ガラスとの間に、平行平板ガラスの４個の角を支える４個の圧電素子を備える構造の画素位置移動装置を開示している。この画素位置移動装置では、４個の圧電素子を用い、かつ画素移動を行うために４個の圧電素子を非対称に制御する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０６５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、簡単な制御で、かつ映像（画素）の投写位置を移動させるための光学部材を、３個のアクチュエータにより互いに直交する２つの回転軸回りに回動させることを可能とする光路変更装置及びそれを使用した投写型映像表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の光路変更装置は、光路変更用の平行平板面を有する光学部材と、第１のアクチュエータ、第２のアクチュエータ及び第３のアクチュエータと、を備える。第１のアクチュエータ、第２のアクチュエータ及び第３のアクチュエータは、光学部材の平行平板面と平行な面上に仮想的に描かれる三角形の３個の頂点位置を作用点として光学部材にそれぞれ連結され、３個の頂点位置を平行平板面の法線方向に進退自在にそれぞれ駆動する。法線方向から見て、光学部材の重心が三角形の内側に含まれる。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、３個のアクチュエータを用いて、画像を互いに直交する２つの方向に移動させて投写することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１に係る光路変更装置の外観斜視図
【図２】実施の形態１に係る光路変更装置の平面図
【図３】本開示に係る光路変更装置のアクチュエータとして使用されるボイスコイルモータの概略図
【図４】本開示に係る光路変更装置の構成を示すブロック図
【図５】本開示に係る平行平板ガラスの傾斜動作による光路変更の原理を説明するための図
【図６】実施の形態１に係る平行平板ガラスの傾斜動作を説明するための図
【図７】本開示に係る平行平板ガラスの回転軸を示す図
【図８】本開示に係る平行平板ガラスの傾斜動作による入力映像光の光路変更と画素シフトの原理を説明するための図
【図９】実施の形態２に係る光路変更装置の平面図
【図１０】実施の形態２に係る平行平板ガラスの傾斜動作を説明するための図
【図１１】本開示に係る投写型映像表示装置の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【０００９】
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１０】
（実施の形態１）
（構成）
図１は、本実施の形態における、光学部材を駆動する光路変更装置１００の構造を示す斜視図である。図２は、光路変更装置１００の平面図である。
【００１１】
図１に示すように、光路変更装置１００は、光学部材である円形状の平行平板ガラス１０８と、それを駆動する３個のアクチュエータ１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃと、アクチュエータ１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃの各々を平行平板ガラス１０８に連結する連結部材１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃとを含む。また、円形状の平行平板ガラス１０８の端部は、連結部材１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃによって、アクチュエータ１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃの各々の可動部１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃと連結され、アクチュエータ１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃは平行平板ガラス１０８を支持している。この場合、アクチュエータ１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ各々の可動部１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃが力点であり、円形状の平行平板ガラス１０８の端部と連結部材１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃとの連結点が作用点となる。可動部１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃには、位置を検出するための位置センサ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃがそれぞれ取り付けられる。
【００１２】
アクチュエータ１０１の可動部１０７が結合する連結部材１０６ａ〜１０６ｃは、図１、２に示すように、平行平板ガラス１０８の外周に連結される。３つの連結点を頂点Ａ、Ｂ、Ｃとする仮想的な三角形ＡＢＣを描くことができる。三角形ＡＢＣは、平行平板ガラス１０８の平行平板面と実質的に平行である。各アクチュエータ１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃは、各頂点Ａ、Ｂ、Ｃにおいて平行平板ガラス１０８を法線方向に進退自在に駆動する。平行平板ガラス１０８の重心Ｏは、法線方向から見て、仮想的に描かれる三角形ＡＢＣの内側に含まれる。
【００１３】
平行平板ガラス１０８の平行平板面、或いは平行平板面と平行な平面上において、重心Ｏを通り直交する２つの回転軸（水平Ｘ軸および垂直Ｙ軸）を設定した場合に、三角形ＡＢＣの頂点Ａと頂点Ｃは、平行平板ガラス１０８を透過した映像光が投写されるスクリーン面の左右（水平）方向に対応するＸ軸に対して線対称の位置に配置される。また、三角形ＡＢＣの頂点Ａと頂点Ｃを結ぶ直線は、Ｙ軸に対して平行に配置される。また、Ｘ−Ｙ平面を、平行平板ガラス１０８を透過した映像光が投写されるスクリーン面とすると、三角形ＡＢＣの頂点Ａと頂点Ｃを結ぶ直線は、スクリーンの上下（垂直）方向に対応する、回転軸であるＹ軸に対して平行である。ここで、平行平板ガラス１０８の法線方向とは、図２のＸ軸とＹ軸を含む平面（Ｘ−Ｙ平面）上に三角形ＡＢＣの面が存在するとき、Ｘ−Ｙ平面に対して垂直な方向である。尚、図２において、ＹＵ点とＹＤ点は平行平板ガラス１０８の外周とＹ軸との交点であり、ＸＲ点とＸＬ点は平行平板ガラス１０８の外周とＸ軸との交点である。
【００１４】
本実施の形態ではアクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃとしてボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を使用している。図３は、アクチュエータ１０１として使用するボイスコイルモータの構造の一例を示しており、ヨーク１０１１の内部に異なる磁極の永久磁石（Ｎ極の永久磁石１０１２とＳ極の永久磁石１０１３）が一定の距離を隔てて対向するよう配置される。その対向配置された永久磁石１０１２、１０１３の間に可動部１０７が配置される。
【００１５】
この可動部１０７には、ガイド窓１０７０が開設され、このガイド窓１０７０にヨーク１０１１が挿通される。可動部１０７にはコイル１０１４が設けられ、コイル１０１４は、対向配置された永久磁石１０１２、１０１３の間に配置される。コイル１０１４に駆動信号電流を流すと、可動部１０７は矢印方向（一軸方向）に移動する。この可動部１０７は、コイル１０１４に流れる信号電流の大きさに応じて移動量が変化し、基準位置から正方向または負方向に移動する。可動部１０７の移動量は、可動部１０７に取り付けられた位置センサ１０２からの信号に基づき、図４に示す位置検出回路１０３ａ〜１０３ｃにより検出される。コイル１０１４が取り付けられた可動部１０７と永久磁石１０１２，１０１３との間には僅かながら隙間が生じている。従って、可動部１０７は駆動信号電流により駆動される一軸方向に対して垂直方向の力が加わると、その僅かな隙間分で許容される距離だけ変位する。尚、ボイスコイルモータにおいて、質量の大きな磁石を固定し、可動部側に軽量なコイルを用いる事で、モーメントを小さくすることが可能である。
【００１６】
図４は、光路変更装置１００を駆動する駆動部の構成を示すブロック図である。３つのアクチュエータ１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃは、図４に示される駆動回路１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃによってそれぞれ駆動される。駆動回路１０４ａ〜１０４ｃは、１つのマイクロコンピュータ１０５からの制御信号に従い制御される。駆動回路１０４ａ〜１０４ｃからの駆動信号電流によってアクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃは一軸方向（光軸に平行な方向）に可動部１０７ａ〜１０７ｃが進退するように駆動される。可動部１０７ａ〜１０７ｃの位置は、可動部１０７ａ〜１０７ｃに設けられた位置センサ１０２ａ〜１０２ｃからの信号に基づき位置検出回路１０３ａ〜１０３ｃによって検出される。位置検出回路１０３ａ〜１０３ｃは、位置センサ１０２ａ〜１０２ｃからの信号を所定のゲインで増幅して検出信号を生成する。位置検出回路１０３ａ〜１０３ｃからの検出信号はマイクロコンピュータ１０５に入力される。マイクロコンピュータ１０５は、この検出信号に基づいて、アクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃの可動部１０７ａ〜１０７ｃの位置（または移動量）を常時監視し、アクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃをサーボ制御する。
【００１７】
（動作）
以上のように構成された光路変更装置１００の動作を以下に説明する。
【００１８】
図５は、平行平板ガラス１０８の傾きによって光路が変更される原理を説明する図である。平行平板ガラス１０８の主面が、図５の実線で示すように入力光線Ｌｉに対して直交しているとき、入力光線Ｌｉは、平行平板ガラス１０８の入射面において屈折せずに直進して平行平板ガラス１０８中を通過する。そして、平行平板ガラス１０８の出射面において、光線と出射面が直交するため、入力光線Ｌｉは屈折せずに直進する。このため入力光線Ｌｉが映像光である場合、画像（画素）の移動は発生しない。
【００１９】
一方、平行平板ガラス１０８が、図５の破線で示すように入力光線Ｌｉに対して直交していないとき、入力光線Ｌｉは、平行平板ガラス１０８の入射面において屈折し、その後、平行平板ガラス１０８中を直進し、出射面において屈折して出射する。
【００２０】
平行平板ガラス１０８に入射するときに屈折する角度と、平行平板ガラス１０８から出射するときに屈折する角度とは等しい。このため、入力光線Ｌｉが映像光であると、出力光線Ｌｏの映像光は平行平板ガラス１０８の傾きに応じて平行移動する。この結果、平行平板ガラス１０８から出力され投写される画像の表示位置が移動する。
【００２１】
図６は、平行平板ガラス１０８の傾斜方法の原理を説明した図である。図６（ａ）は平行平板ガラス１０８が映像光の光軸と直交している状態、図６（ｂ）は平行平板ガラス１０８がＸ軸を回転軸として傾いた状態、図６（ｃ）は平行平板ガラス１０８がＹ軸を回転軸として傾いた状態を示す。
【００２２】
平行平板ガラス１０８を図６（ａ）に示す状態から、例えば、アクチュエータ１０１Ａの可動部１０７ａを下方に変位させ、アクチュエータ１０１Ｂとアクチュエータ１０１Ｃを同期させ、アクチュエータ１０１Ａの変位量に対応した変位量だけ上方に変位させる。これによって、平行平板ガラス１０８を、Ｘ軸を回転軸として図６（ｂ）のように変位させることができる。また、Ｙ軸を回転軸とした変位の場合も、アクチュエータ１０１Ａとアクチュエータ１０１Ｃの可動部１０７ａおよび１０７ｃを下方に変位させ、アクチュエータ１０１Ｂを上方に変位させる。これにより、Ｙ軸を回転軸として図６（ｃ）のように変位させることができる。すなわち、Ｘ軸又はＹ軸を挟んで配置されたアクチュエータ１０１を互いに逆向きに変位させることで、平行平板ガラス１０８を傾けることができる。
【００２３】
このような原理を利用して、平行平板ガラス１０８をアクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃによって傾けることができ、それにより、入力映像光を複数の異なる位置に移動させて投写することができる。
【００２４】
図７及び図８は、平行平板ガラス１０８を傾けるためのアクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃの制御を説明するための図である。
【００２５】
図７に示すようにＸ軸とＹ軸とは同一面上の面中心で交差している。面中心は平行平板ガラス１０８の重心Ｏと実質的に一致する。面中心が一定位置に保たれた状態で、Ｘ軸及びＹ軸を傾斜させることにより平行平板ガラス１０８を傾けて、画素の表示位置を２次元的に移動させることができる。画素の表示位置を移動させるためのアクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃの動作を、図８を参照して説明する。
【００２６】
図８は、画素の表示位置を移動させるためのアクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃの動作を説明するための図である。図８の（ａ）〜（ｄ）は、平行平板ガラス１０８の制御状態を説明するための図である。図８の（ｅ）は、平行平板ガラス１０８の傾斜に伴って移動する画素の表示位置を示した図である。
【００２７】
図８において破線矢印は、入力光線Ｌｉが平行平板ガラス１０８に対して垂直に入射した場合、即ち、平行平板ガラス１０８が水平位置にある場合の出力光線Ｌｏを示している。この場合、入力光線Ｌｉが映像光であるとすると、出力光線Ｌｏは画素としては図８の（ｅ）に示す位置「ｆ」に表示される。以下、この状態を「基準状態」と呼ぶ。アクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃの各々を駆動することで平行平板ガラス１０８を傾斜させて、画素の表示位置を位置「ａ」〜「ｄ」へシフトさせることができる。
【００２８】
尚、この図８において、ＸＲ点とＸＬ点及びＹＵ点とＹＤ点は、それぞれ、図２に示す平行平板ガラス１０８の外周とＸ軸及びＹ軸との交点である。
【００２９】
図８の（ｅ）に示す位置「ａ」は、平行平板ガラス１０８が図８の（ａ）に示すような状態（第１の状態）にあるときに投写面上に表示される画素の位置を示す。すなわち、第１の状態では、図８の（ａ−１）のように、ＹＵ点をアクチュエータ１０１Ａによって下方に移動させ、ＹＤ点をアクチュエータ１０１Ｂおよびアクチュエータ１０１Ｃによって上方にＹＵ点の変位量と同量だけ移動させる。この動きとともに、図８の（ａ−２）のように、ＸＬ点をアクチュエータ１０１Ｂによって下方に移動させ、ＸＲ点をアクチュエータ１０１Ａおよびアクチュエータ１０１Ｃによって上方にＸＬ点の変位量と同量だけ移動させる。これにより、図８の（ｅ）に示す位置「ａ」に画素を表示することができる。
【００３０】
図８の（ｅ）に示す位置「ｂ」は、平行平板ガラス１０８が図８の（ｂ）に示すような状態（第２の状態）にあるときに投写面上に表示される画素の位置を示す。すなわち、第２の状態では、図８の（ｂ−１）のように、ＹＵ点をアクチュエータ１０１Ａによって上方に移動させ、ＹＤ点をアクチュエータ１０１Ｂおよびアクチュエータ１０１Ｃによって下方にＹＵ点の変位量と同量だけ移動させる。この動きとともに、図８の（ｂ−２）のように、ＸＬ点をアクチュエータ１０１Ｂによって下方に移動させ、ＸＲ点をアクチュエータ１０１Ａおよびアクチュエータ１０１Ｃによって上方にＸＬ点の変位量と同量だけ移動さる。これにより、図８の（ｅ）に示す位置「ｂ」に画素を表示することができる。
【００３１】
図８の（ｅ）に示す位置「ｃ」は、平行平板ガラス１０８が図８の（ｃ）に示すような状態（第３の状態）にあるときに投写面上に表示される画素の位置を示す。すなわち、第３の状態では、図８の（ｃ−１）のように、ＹＵ点をアクチュエータ１０１Ａによって上方に移動させ、ＹＤ点をアクチュエータ１０１Ｂおよびアクチュエータ１０１Ｃによって下方にＹＵ点の変位量と同量だけ移動させる。この動きとともに、図８の（ｃ−２）のように、ＸＬ点をアクチュエータ１０１Ｂによって上方に移動させ、ＸＲ点をアクチュエータ１０１Ａおよびアクチュエータ１０１Ｃによって下方にＸＬ点の変位量と同量だけ移動させる。これにより、図８の（ｅ）に示す位置「ｃ」に画素を表示することができる。
【００３２】
図８の（ｅ）に示す位置「ｄ」は、平行平板ガラス１０８が図８の（ｄ）に示すような状態（第４の状態）にあるときに投写面上に表示される画素の位置を示す。すなわち、第４の状態では、図８の（ｄ−１）のように、ＹＵ点をアクチュエータ１０１Ａによって下方に移動させ、ＹＤ点をアクチュエータ１０１Ｂおよびアクチュエータ１０１Ｃによって上方にＹＵ点の変位量と同量だけ移動させる。この動きとともに、図８の（ｄ−２）のように、ＸＬ点をアクチュエータ１０１Ｂによって上方に移動させ、ＸＲ点をアクチュエータ１０１Ａおよびアクチュエータ１０１Ｃによって下方にＸＬ点の変位量と同量だけ移動させた状態にする。これにより、図８の（ｅ）に示す位置「ｄ」に画素を表示することができる。
【００３３】
図８の（ａ）〜（ｄ）に示す第１〜第４状態になったタイミングで平行平板ガラスに映像光を入力することによって、図８の（ｅ）に示す異なる４箇所の位置「ａ」〜「ｄ」に画素を表示することができる。
【００３４】
（効果など）
本実施の形態の光路変更装置１００は、光路変更用の平行平板ガラス１０８と、駆動信号によって一軸方向に移動制御される可動部１０７ａ〜１０７ｃを有するアクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃを備える。連結部材１０６ａ〜１０６ｃは、平行平板ガラス１０８の端部とアクチュエータの可動部１０７ａ〜１０７ｃとを連結する。平行平板ガラス１０８の重心Ｏは、連結部材１０６ａ〜１０６ｃと平行平板ガラス１０８の端部との連結点を頂点Ａ、Ｂ、Ｃとする三角形ＡＢＣの内側に位置する。位置検出回路１０３ａ〜１０３ｃは、位置センサ１０２ａ〜１０２ｃから各アクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃの可動部１０７ａ〜１０７ｃの移動量を検出して検出信号を出力する。マイクロコンピュータ１０５は、この検出信号に基づいて各アクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃの可動部１０７ａ〜１０７ｃの移動を制御する。
【００３５】
この構成により、アクチュエータを組み合わせて可動部１０７ａ〜１０７ｃの変位量を制御することで、直交した２つの軸（Ｘ軸、Ｙ軸）を回転軸として平行平板ガラス１０８の傾き制御を行うことが可能となる。これにより、３個のアクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃに対して可動部１０７ａ〜１０７ｃの移動量を制御する信号を印加することで、投写画像の水平垂直方向の移動を実現できる。よって、画像の表示位置の移動の方向を簡単に制御可能な光路変更装置を実現できる。
【００３６】
（実施の形態２）
実施の形態２で開示する光路変更装置は、アクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃの配置および動作が実施の形態１と異なる。従って、この実施の形態２では、この相違点について説明することとし、実施の形態１と重複する説明は省略する。
【００３７】
図９は、実施の形態２で開示する光路変更装置１１０のアクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃの配置を示している。
【００３８】
アクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃの可動部１０７ａ〜１０７ｃが結合される連結部材１０６ａ〜１０６ｃは、図９に示すように平行平板ガラス１０８の外周において仮想的に描かれる二等辺三角形ＡＢＣの頂点Ａ、Ｂ、Ｃの位置に連結されている。平行平板ガラス１０８の重心Ｏは二等辺三角形ＡＢＣの内側に配置される。加えて、平行平板ガラスの重心Ｏを通り直交する２つの回転軸（Ｘ軸およびＹ軸）を設定した場合に、二等辺三角形ＡＢＣの２つの等辺が共有する頂点Ｂ（第２の頂点）がＸ軸上に配置される。この頂点Ｂは、円形状の平行平板ガラス１０８の外周とＸ軸との交点であるＸＬ点と同じ位置にあり、この頂点Ｂにアクチュエータ１０１Ｂ（第２のアクチュエータ）と繋がっている連結部材１０６ｂが配置される。
【００３９】
二等辺三角形ＡＢＣの頂点Ａには、アクチュエータ１０１Ａ（第１のアクチュエータ）と繋がっている連結部材１０６ａが配置される。また、二等辺三角形ＡＢＣの頂点Ｃには、アクチュエータ１０１Ｃ（第３のアクチュエータ）と繋がっている連結部材１０６ｃが配置される。このとき、頂点Ａと頂点Ｃを結ぶ直線（底辺ＡＣ）は、頂点Ｂが配置される回転軸とは異なる回転軸（図９ではＹ軸）と平行である。また、連結部材１０６ａ〜１０６ｃが連結される各頂点Ａ〜Ｃがアクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃの作用点となり、アクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃは各頂点Ａ〜Ｃにおいて平行平板ガラス１０８をその平行平板面の法線方向に進退自在に駆動する。
【００４０】
そして、二等辺三角形ＡＢＣの対称軸と平行な軸であるＸ軸（第１の回転軸、図９の例では、対称軸とＸ軸は同軸）回りの駆動は、アクチュエータ１０１Ａとアクチュエータ１０１Ｃで行う。また、Ｘ軸と直交するＹ軸（第２の回転軸）回りの駆動は、アクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃで行う。
【００４１】
図１０は、平行平板ガラス１０８の傾斜方法の原理を説明した図である。図１０（ａ）は平行平板ガラス１０８が映像光の光軸と直交している状態、図１０（ｂ）は平行平板ガラス１０８がＸ軸を回転軸として傾いた状態、図１０（ｃ）は平行平板ガラス１０８がＹ軸を回転軸として傾いた状態を示す。
【００４２】
平行平板ガラス１０８を図１０（ａ）に示す状態から、例えば、アクチュエータ１０１Ｂの可動部１０７ｂを変位させず、アクチュエータ１０１Ａの可動部１０７ａを下方に変位させ、アクチュエータ１０１Ｃの可動部１０７ｃをアクチュエータ１０１Ａの可動部１０７ａと同じ変位量だけ上方に変位させる。これによって、平行平板ガラス１０８を、Ｘ軸を回転軸として図１０（ｂ）のように傾斜させることができる。また、図１０（ｃ）に示すように、アクチュエータ１０１Ｂの可動部１０７ｂを上方に変位させ、アクチュエータ１０１Ａとアクチュエータ１０１Ｃを同期させ、図９に示すＸＲ点の変位量がＸＬ点と同じ変位量になるように、下方に変位させる。これにより、平行平板ガラス１０８を、Ｙ軸を回転軸として傾斜させることができる。すなわち、Ｘ軸又はＹ軸を挟んで配置されたアクチュエータ１０１を互いに逆向きに変位させることで、平行平板ガラス１０８を傾けることができる。
【００４３】
画素の表示位置を移動させるためのアクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃの動作を、実施の形態１で説明した図８を参照して説明する。
【００４４】
実施の形態１で説明した場合と同様にアクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃの各々を駆動することで平行平板ガラス１０８を傾斜させて、画素の表示位置を図８の（ｅ）に示す位置「ａ」〜「ｄ」へシフトさせることができる。
【００４５】
尚、この図８において、ＸＲ点とＸＬ点及びＹＵ点とＹＤ点は、それぞれ、図９に示す平行平板ガラス１０８の外周とＸ軸及びＹ軸との交点である。
【００４６】
図８の（ｅ）に示す位置「ａ」は、平行平板ガラス１０８が図８の（ａ）のような状態（第１の状態）にあるときに投写面上に表示される画素の位置を示す。すなわち、第１の状態では、図８の（ａ−１）のように、ＹＵ点をアクチュエータ１０１Ａによって下方に移動させ、ＹＤ点をアクチュエータ１０１Ｃによって上方にＹＵ点の変位量と同量だけ移動させる。この動きとともに、図８の（ａ−２）のように、ＸＬ点をアクチュエータ１０１Ｂによって下方に移動させ、ＸＲ点をアクチュエータ１０１Ａおよびアクチュエータ１０１Ｃによって上方にＸＬ点の変位量と同量だけ移動させた状態にする。よって、アクチュエータ１０１Ａおよびアクチュエータ１０１Ｃは、Ｘ軸回りでの制御による変位量およびＹ軸回りでの制御による変位量を合算した変位量を移動させることになる。これにより、図８の（ｅ）に示す位置「ａ」に画素を表示することができる。
【００４７】
図８の（ｅ）に示す位置「ｂ」は、平行平板ガラス１０８が図８の（ｂ）のような状態（第２の状態）にあるときに投写面上に表示される画素の位置を示す。すなわち、第２の状態では、図８の（ｂ−１）のように、ＹＵ点をアクチュエータ１０１Ａによって上方に移動させ、ＹＤ点をアクチュエータ１０１Ｃによって下方にＹＵ点の変位量と同量だけ移動させる。この動きとともに、図８の（ｂ−２）のように、ＸＬ点をアクチュエータ１０１Ｂによって下方に移動させ、ＸＲ点をアクチュエータ１０１Ａおよびアクチュエータ１０１Ｃによって上方にＸＬ点の変位量と同量だけ移動させた状態にする。これにより、図８の（ｅ）に示す位置「ｂ」に画素を表示することができる。
【００４８】
図８の（ｅ）に示す位置「ｃ」は、平行平板ガラス１０８が図８の（ｃ）のような状態（第３の状態）にあるときに投写面上に表示される画素の位置を示す。すなわち、第３の状態では、図８の（ｃ−１）のように、ＹＵ点をアクチュエータ１０１Ａによって上方に移動させ、ＹＤ点をアクチュエータ１０１Ｃによって下方にＹＵ点の変位量と同量だけ移動させる。この動きとともに、図８の（ｃ−２）のように、ＸＬ点をアクチュエータ１０１Ｂによって上方に移動させ、ＸＲ点をアクチュエータ１０１Ａおよびアクチュエータ１０１Ｃによって下方にＸＬ点の変位量と同量だけ移動させた状態にする。これにより、図８の（ｅ）に示す位置「ｃ」に画素を表示することができる。
【００４９】
図８の（ｅ）に示す位置「ｄ」は、平行平板ガラス１０８が図８の（ｄ）のような状態（第４の状態）にあるときに投写面上に表示される画素の位置を示す。すなわち、第４の状態では、図８の（ｄ−１）のように、ＹＵ点をアクチュエータ１０１Ａによって下方に移動させ、ＹＤ点をアクチュエータ１０１Ｃによって上方にＹＵ点の変位量と同量だけ移動させる。この動きとともに、図８の（ｄ−２）のように、ＸＬ点をアクチュエータ１０１Ｂによって上方に移動させ、ＸＲ点をアクチュエータ１０１Ａおよびアクチュエータ１０１Ｃによって下方にＸＬ点の変位量と同量だけ移動させた状態にする。これにより、図８の（ｅ）に示す位置「ｄ」に画素を表示することができる。
【００５０】
（効果など）
本実施の形態では、平行平板ガラス１０８と連結する連結部材１０６ａ〜１０６ｃの３つの連結点を頂点Ａ、Ｂ、Ｃとする三角形が二等辺三角形ＡＢＣを形成する。そして、二等辺三角形ＡＢＣの２つの等辺が共有する頂点（第２の頂点）が互いに直交する２つの回転軸（Ｘ軸、Ｙ軸）の一方に位置するように、３つのアクチュエータ１０１Ａ〜１０１Ｃが配置される。このことにより、実施の形態１に比べて、より簡易な制御で可動部の変位量を制御し、互いに直交した２つの軸（Ｘ軸、Ｙ軸）を中心として平行平板ガラス１０８の傾き制御を行うことが可能となる。
【００５１】
本実施の形態では、図９に示すように、二等辺三角形ＡＢＣは、２つの等辺が共有する頂点ＢがＸ軸上に位置し頂点Ａ、ＣがＸ軸に対して線対称となるように配置されるが、頂点ＢがＹ軸上に位置し頂点Ａ、ＣがＹ軸に対して線対称となるように配置されてもよい。但し、スクリーンの上下方向の画素の移動を左右方向よりも正確に行う必要があるため、上下方向の画素の移動のための平行平板ガラス１０８の回転軸であるＸ軸に対して線対称に頂点Ａ、Ｃを配置し、Ｘ軸上に頂点Ｂを配置することが望ましい。
【００５２】
また、本実施の形態では、図９に示すように、平行平板ガラス１０８を回動させるためのアクチュエータ１０１の作用点を規定する二等辺三角形ＡＢＣの底辺ＡＣは、等辺ＢＡ、ＢＣよりも短い。底辺ＡＣを長くすると底辺ＡＣとＹ軸との距離が短くなり過ぎて、Ｙ軸を回転軸とする場合に必要なモーメントが大きくなり過ぎるからである。逆に底辺ＡＣを短くし過ぎると頂点Ａ、ＣとＸ軸との距離が短くなり過ぎて、Ｘ軸を回転軸とする場合に必要なモーメントが大きくなり過ぎる。そのため、平行平板ガラス１０８を回動させるためのモーメントを考慮すると、頂点Ａ、ＣとＸ軸及びＹ軸との距離が実質的に等しくなるように、即ち、角ＡＯＣ（線分ＯＡと線分ＯＣのなす角）が９０度になるように、頂点Ａ、Ｃが配置されることが望ましい。
【００５３】
（実施の形態３）
実施の形態１および２に開示した光路変更装置は、投写型映像表示装置２００に適用可能である。
【００５４】
図１１は、本開示の光路変更装置１００、１１０を適用した投写型映像表示装置２００の光学系の構成を説明するための図である。以下の説明において、図１１に示すようにＸＹＺ直交座標系を設定する。
【００５５】
まず、投写型映像表示装置２００の照明光学系３００について説明する。レーザ光源は、高輝度の照明装置を実現するために、複数の青色半導体レーザ３０１により構成されている。それぞれの青色半導体レーザ３０１から出射されたレーザ光は、それぞれ対応するコリメータレンズ３０２によってコリメートされる。コリメータレンズ３０２を出射した光は、略平行光になり、集光レンズ３０３によって、その全体光束が集光され、拡散板３０４を通過した後、レンズ３０５によって、再び略平行光化される。レンズ３０５で略平行光化されたレーザ光束は、光軸に対して略４５度に配置された、ダイクロイックミラー３０６に入射する。
【００５６】
拡散板３０４はガラス平板であり、片面には微細な凹凸を施された拡散面が形成されている。また、ダイクロイックミラー３０６は、青色半導体レーザ３０１の波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過する特性を有している。
【００５７】
ダイクロイックミラー３０６に−Ｘ方向へ入射したレーザ光は、ダイクロイックミラー３０６で反射し−Ｚ方向へ出射する。その後、レーザ光は集光レンズ３０７、３０８によって集光され、蛍光体ホイール３２０上に形成された蛍光体を励起する。
【００５８】
蛍光体ホイール３２０は、円盤形状の基板上において円周方向に赤色蛍光体、緑色蛍光体が形成されたセグメントが設けれ、さらに光透過領域としての開口部が設けられる。
【００５９】
蛍光体ホイール３２０の赤色蛍光体、緑色蛍光体からで得られる赤色光、緑色光は蛍光体ホイール３２０から出射される。これら赤色光、緑色光は集光レンズ３０８、３０７によって略平行化されダイクロイックミラー３０６を透過し、集光レンズ３１７で集光されてロッドインテグレータ３１８に入射する。
【００６０】
一方、蛍光体ホイール３２０の開口部を通過した青色半導体レーザ３０１の青色光は、レンズ３０９、レンズ３１０、ミラー３１１、レンズ３１２、ミラー３１３、レンズ３１４、ミラー３１５、レンズ３１６の経路で進み、ダイクロイックミラー３０６で反射し、集光レンズ３１７で集光されてロッドインテグレータ３１８に入射する。レンズ３１２、３１４、３１６はリレーレンズとして機能する。
【００６１】
ロッドインテグレータ３１８から出射された光はレンズ３３０、３３１、３３２を通して、一対のプリズム３３３、３３４からなる全反射プリズム３３５に入射し、光変調素子であるＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）３３６で、映像信号によって入射光が変調され、映像光として出射される。レンズ３３０、３３１はリレーレンズ、レンズ３３２は、ロッドインテグレータ３１８の出射面の光をＤＭＤ３３６に結像させる機能を有する。
【００６２】
ＤＭＤ３３６から出射された映像光は光路変更装置１２０に入射する。この光路変更装置１２０として、上記の実施の形態１、２で開示された光路変更装置１００、１１０が使用できる。光路変更装置１２０を透過した光は投写レンズ３３７に入射され、投写レンズ３３７からの出射光が映像光としてスクリーンに拡大投写される。
【００６３】
光路変更装置１２０の映像光の表示位置を移動させる機能を用いて、ウォブリング表示を投写型映像表示装置２００で行うことができる。ここで、ウォブリング表示とは、入力映像の１フレーム期間に、複数回表示位置をずらしながら異なった映像を表示して、等価的に表示映像の解像度を向上させる方法であり、画素シフト表示とも呼ばれる。図４に示すマイクロコンピュータ１０５は、ＤＭＤ３３６の駆動に同期した制御信号で、アクチュエータ１０１を駆動する。
【００６４】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１〜３を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１〜３で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
【００６５】
上記の実施の形態では、入力光線を移動させる平行平板ガラスを、平行平板ガラスの外周で保持する構成を説明したが、平行平板ガラスの支持方法はこれに限定されない。平行平板ガラスを枠体に配置し、その枠体から延出した腕部にアクチュエータとの連結部を配置することで保持しても良い。また、平行平板ガラスは円形状である必要は無く、光路が通る平面があればどのような形状でも良い。光路変更装置は、光学素子として透明板体、アクチュエータとしてボイスコイルモータを用いた例を説明したが、これに限定されるものではなく光学素子はレンズ群であっても良く、アクチュエータとして圧電素子を用いても良い。
【００６６】
上記の実施の形態では、直交する２つの軸周りの駆動の場合のみを説明したが、１軸での駆動または１軸駆動と２軸駆動との切り替え機能を含んでも良い。１軸駆動の場合は、二等辺三角形の２つの等辺が共有する頂点を回転軸上に配置し、残りの２つの頂点位置に配置されたアクチュエータ（回転軸に対して対称に配置されている）で駆動を実行しても良い。
【００６７】
上記の実施の形態では、レーザ光源を用いた照明光学系を説明したが、これに限定されるものではなく、ランプ光源やＬＥＤ光源等も用いた照明光学系であっても良い。光路変更装置は、ＤＭＤ３３６と投写レンズ３３７との間に配置されているが、ＤＭＤ３３６から投写面までの間に配置されればよく、例えば、投写レンズ３３７の後に挿入しても良い。
【００６８】
なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本開示は、プロジェクタ等の投写型映像表示装置に適用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１００，１１０，１２０    光路変更装置
１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ    アクチュエータ
１０２，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ    位置センサ
１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ    位置検出回路
１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ    駆動回路
１０５    マイクロコンピュータ
１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ    連結部材
１０７，１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ    可動部
１０８    平行平板ガラス
２００    投写型映像表示装置
３００    照明光学系
３０１    青色半導体レーザ
３０２    コリメータレンズ
３０３，３０７，３０８，３１７    集光レンズ
３０４    拡散板
３０５，３０９，３１０    レンズ
３０６    ダイクロイックミラー
３１１，３１３，３１５    ミラー
３１２，３１４，３１６    レンズ
３１８    ロッドインテグレータ
３２０    蛍光体ホイール
３３０，３３１，３３２    レンズ
３３３，３３４    プリズム
３３５    全反射プリズム
３３６    ＤＭＤ
３３７    投写レンズ
【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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【図１１】
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