CN104950434A - 光学器件以及图像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供结构简单且能抑制光学部件的旋转以外的不需要的振动产生的光学器件及具备该光学器件并能进行高画质显示的图像装置。光路偏转单元(2)(光学器件)具有供光射入的光学部件(202)、由弹性比光学部件(202)大的弹性材料构成的框体部(204)、将框体部(204)支承为能摆动且由上述弹性材料构成的轴部、支承轴部的支承部(208)、设置于光学部件(202)的板面的第一限制部件(231)、以及与光学部件(202)分离设置且通过框体部(204)的摆动而与第一限制部件(231)接触的第二限制部件(232)。光路偏转单元(2)使光学部件(202)摆动，由此能有选择地使透过光学部件(202)的光偏转。

Description

光学器件以及图像显示装置

技术领域

本发明涉及光学器件以及图像显示装置。

背景技术

在具有二维排列的像素的图像形成单元中，按照像素来控制光的波长、强度等，由此生成图像，利用透镜等光学系统放大并显示图像，作为这样的图像显示装置被使用的有投影仪、头戴式显示器等。使用液晶单元、有机EL单元等作为图像形成单元，上述单元的元件每年都需要提高分辨率。

现在，在图像显示装置的市场中，具有被称为所谓全高清(full highvision)的分辨率的商品盛行，今后，预测会向具有被称为例如4K、8K(super high vision)的更高分辨率的商品变革。

实现这样的高分辨率显示的方法之一是使用转换由图像形成单元生成的图像的投射位置的像素转换器的方法。像素转换器利用在光学元件中的折射(光调制)转换光路。该光学元件构成为能够以轴为中心而旋转，通过光学元件的旋转使透过光发生折射，由此能够转换光路。另外，此时，能够根据旋转量调整转换量。

在这样的通过光学元件的旋转转换光路的像素转换器中，除了用于转换光路的光学元件的旋转以外,若存在不需要的振动成分(例如，旋转停止时、旋转方向改变时产生的残留振动等)，则光路不稳定，显示的图像品质降低。

专利文献1公开了在通过光学元件的旋转转换光路的光路控制装置(像素转换器)中，抑制除了光学元件的旋转以外的振动。然而，专利文献1所记载的光路控制装置通过旋转的驱动控制来抑制不需要的振动，所以存在控制电路变得复杂的问题。

专利文献1：日本特开2011-158589号公报

发明内容

本发明的目的是提供结构简单且能够抑制除了光学部件的旋转以外的不需要的振动的产生的光学器件以及具备该光学器件并能够显示高画质的图像显示装置。

上述目的通过下述的应用例实现。

本发明的光学器件的特征在于，具有：光学部件，其由板状体构成并供光射入；框体部，其包围上述光学部件的侧面而设置，由弹性比上述光学部件大的弹性材料构成；轴部，其将上述光学部件和上述框体部支承为能够摆动，由上述弹性材料构成；支承部，其支承上述轴部；第一限制部件，其设置于上述光学部件的板面；以及第二限制部件，其与上述光学部件分离而设置，通过上述光学部件和上述框体部的摆动而与上述第一限制部件接触。

由此，通过第一限制部件与第二限制部件的接触，能够使光学部件产生的振动衰减，所以能够得到结构简单且能够抑制光学部件的旋转以外的不需要的振动的产生的光学器件。

在本发明的光学器件中，优选为上述第一限制部件在从垂直于上述板面的方向观察时，设置在与上述光学部件和上述框体部双方重叠的位置。

通过第一限制部件与第二限制部件的接触，能够使光学部件与框体部双方产生的振动衰减，能够更可靠地抑制光学部件的不需要振动的产生。

本发明的光学器件中，优选为上述弹性材料是以树脂为主要成分的材料。

由此，能够使弹性材料的弹性充分大于光学部件的构成材料，所以在光学部件改变姿势时，能够抑制由于在框体部产生的应力引起光学部件的不需要的振动。

本发明的光学器件中，优选为通过在上述第一限制部件与上述第二限制部件之间产生的磁力，引起上述光学部件以及上述框体部的摆动。

由此，第一限制部件以及第二限制部件兼具驱动光学部件以及框体部的功能，所以能够减少光学器件的部件个数，能够实现光学器件构造的简化。其结果是，能够提高光学器件的制造容易性，实现低成本化。

在本发明的光学器件中，优选为上述第一限制部件具备永久磁铁，上述第二限制部件具备电磁铁。

由此，通过在永久磁铁与电磁铁之间产生的磁性的相互作用，能够在光学部件以及框体部引起摆动。

本发明的光学器件的特征在于，具有：光学部件，其由板状体构成并供光射入；框体部，其包围上述光学部件的侧面而设置，由弹性比上述光学部件大的弹性材料构成；轴部，其将上述光学部件以及上述框体部支承为能够摆动，由上述弹性材料构成；支承部，其支承上述轴部；以及限制部件，其与上述光学部件分离而设置，通过上述光学部件和上述框体部的摆动而与上述光学部件接触。

由此，通过限制部件与光学部件的接触，能够使光学部件产生的振动衰减，所以能够得到结构简单且能够抑制光学部件的旋转以外的不需要的振动的产生的光学器件。

在本发明的光学器件中，优选为上述限制部件通过上述光学部件以及上述框体部的摆动，与上述框体部接触。

由此，接触的冲击难以直接传递至光学部件，所以能够更可靠地控制住光学部件产生的不需要振动。

在本发明的光学器件中，优选为上述光学部件使光透过。

由此，以使射入光学部件的光的入射角度成为目标角度的方式改变光学部件的姿势，由此能够控制透过光的偏转方向、偏转量。

在本发明的光学器件中，优选为上述光学部件反射光。

由此，以使射入光学部件的光的入射角度成为目标角度的方式改变光学部件的姿势，由此能够控制反射光的偏转方向、偏转量。

本发明的图像显示装置的特征在于具备本发明的光学器件。

由此，在光学器件中使第一限制部件与第二限制部件接触，能够使光学部件产生的振动衰减，所以虽然结构简单，但能够抑制光学部件的不需要振动的产生。其结果是，光学器件的图像的错开量容易被唯一确定。

在本发明的图像显示装置中，优选为构成为利用上述光学器件使从上述光学器件射出的光的光路的位置改变，由此使通过照射上述光而显示的像素的位置错开。

由此，能够得到利用光学器件的图像的错开量容易被唯一确定，例如实现显示的图像的高分辨率并且抑制由光学器件的不需要振动引起的图像精细度的降低的图像显示装置。

在本发明的图像显示装置中，优选为上述光学器件使上述光进行扫描而形成图像。

由此，能够严格控制通过光学器件扫描的光的扫描位置，所以能够得到具有优异的描绘特性的图像显示装置。

附图说明

图1是表示应用本发明的图像显示装置的第一实施方式的投影仪的光学结构的图。

图2是表示图1所示的投影仪的电气结构的框图。

图3是表示图1所示的光路偏转单元(本发明的光学器件的第一实施方式)的结构的立体图。

图4是图3所示的光路偏转单元的俯视图。

图5A是图4的A-A线剖视图，图5B是图4的B-B线剖视图。

图6是图4的C-C线剖视图。

图7A、图7B是表示图5A、图5B以及图6所示的光路偏转单元的动作的样子的图。

图8是表示图1所示的光路偏转单元(本发明的光学器件的第一实施方式)的其它结构例的剖视图。

图9是用于说明图7A、图7B所示的光路偏转单元使光偏转的原理的图。

图10是用于说明图7A、图7B所示的光路偏转单元使光偏转的原理的图。

图11是表示应用本发明的光学器件的第二实施方式的光路偏转单元的结构的剖视图。

图12是表示应用本发明的光学器件的第三实施方式的光路偏转单元的结构的立体图。

图13是图12所示的光路偏转单元的俯视图。

图14A是图13的D-D线剖视图，图14B是图13的E-E线剖视图。

图15是表示图14A、图14B所示的光路偏转单元的动作的样子的图。

图16是用于说明应用本发明的光学器件的第四实施方式的光路偏转单元使光偏转的原理的图。

图17是表示应用本发明的图像显示装置的第五实施方式的投影仪的光学结构的图。

图18是表示应用本发明的图像显示装置的第六实施方式的头戴式显示器的立体图。

具体实施方式

以下，根据附图所示的优选实施方式详细说明光学器件以及图像显示装置。

第一实施方式

(投影仪)

首先，对应用本发明的光学器件的第一实施方式的光路偏转单元以及应用本发明的图像显示装置的第一实施方式的投影仪进行说明。

图1是表示应用本发明的图像显示装置的第一实施方式的投影仪的光学结构的图，图2是表示图1所示的投影仪的电气结构的框图，图3是表示图1所示的光路偏转单元(本发明的光学器件的第一实施方式)的结构的立体图，图4是图3所示的光路偏转单元的俯视图，图5A是图4的A-A线剖视图，图5B是图4的B-B线剖视图，图6是图4的C-C线剖视图，图7A、图7B是表示图5A、图5B以及图6所示的光路偏转单元的动作的样子的图，图8是表示图1所示的光路偏转单元(本发明的光学器件的第一实施方式)的其它结构例的剖视图，图9以及图10分别是用于说明图7A、图7B所示的光路偏转单元使光偏转的原理的图。此外，在本说明书中，为了便于说明，将图5A～图9中的上方作为“上”、将下方作为“下”而进行说明。

图1所示的投影仪1是放大并投射液晶显示单元所显示的图像的投射方式的投影仪。

如图1所示，本实施方式的投影仪1具备光源102、3个反射镜104a、104b、104c、2个分色反射镜106a、106b、3个液晶显示单元108R、108G、108B、分色棱镜110、光路偏转单元2、投射透镜系统112以及中继透镜114。

以下，详述各部分的结构。

首先，说明投影仪1的光学结构。

作为光源102例如能举出卤素灯、汞灯、发光二极管(LED)等。另外，该光源102采用射出白色光的光源。

3个反射镜104a、104b、104c分别具有通过反射变换投影仪1内的光路的功能。

另一方面，2个分色反射镜106a、106b分别具有将从光源102射出的白色光分离为R(红)、G(绿)、B(蓝)3原色并分别将分离的光引导至相互不同的液晶显示单元108R、108G、108B的功能。

例如，分色反射镜106a具有使白色光中的R波段的光透过而反射G、B波段的光的功能。与此相对，分色反射镜106b具有使由分色反射镜106a反射的G、B波段的光中的B波段的光透过而反射G波段的光的功能。

此外，由于分色反射镜106a、106b的反射等，B波段的光的光路长度比其它光的光路长度更长。因此，在B波段的光路的中途设置中继透镜114，由此修正光路长度的偏差。

液晶显示单元108R、108G、108B分别作为空间光调制器使用。上述液晶显示单元108R、108G、108B分别是与R、G、B的原色对应的透射式的空间光调制器，具备排列为例如纵1080行、横1920列的矩阵状的像素。在各像素中，调整透过光相对于入射光的光量，在各液晶显示单元108R、108G、108B中协调控制所有像素的光量分布。

另外，在液晶显示单元108R、108G、108B中与各像素对应地设置有扫描线以及数据线(未图示)。并且，对应于扫描线与数据线交叉的位置地在像素电极与对置于该像素电极而配置的共用电极之间配置有液晶(未图示)。

此外，在各液晶显示单元108R、108G、108B还设置有未图示的偏光板。而且，若通过选择扫描线将数据线的电压施加于像素电极，则液晶分子取向而使透过光偏振。适当地设定这样的液晶分子的偏振和偏光板的配置，由此能够针对各个像素调整透过光的光量。

通过液晶显示单元108R、108G、108B分别被空间调制的光从3个方向射入分色棱镜110。入射的光中，R、B波段的光折射90°并射出。另一方面，G波段的光直进并射出。其结果是，从分色棱镜110射出的光包含合成了由R、G、B各原色构成的图像的全色图像，并射入光路偏转单元2。

光路偏转单元2之后详述，其具有光学部件，能够适当地选择是否使射入该光学部件的光偏转(转换)。

受到这样偏转的光向射出光路偏转单元2并向投射透镜系统112入射。

投射透镜系统112是多个透镜组合而成的复合透镜系统。在该投射透镜系统112中合成的图像被放大并向屏幕8投射。

接下来，说明投影仪1的电气结构。

本实施方式的投影仪1除了具备上述光路偏转单元2、各液晶显示单元108R、108G、108B之外，还具备控制电路120和图像信号处理电路122。

控制电路120控制数据信号向液晶显示单元108R、108G、108B的写入动作、光路偏转单元2的光路偏转动作、图像信号处理电路122的数据信号的产生动作等。

图像信号处理电路122具有将从未图示的外部装置供给的图像信号Vid按照R(红)、G(绿)、B(蓝)3原色分离并且变换为适合各液晶显示单元108R、108G、108B的动作的数据信号Rv、Gv、Bv的功能。变换的数据信号Rv、Gv、Bv分别被供给至液晶显示单元108R、108G、108B，由此使液晶显示单元108R、108G、108B动作。

(光路偏转单元)

如图3所示，光路偏转单元2具备使光偏转的光学部件202、包围光学部件202的侧面的框体部204、经由空隙部206从框体部204分离并包围框体部204的侧面的框状的支承部208、以及连结框体部204与支承部208而设置的轴部210。其中，光学部件202构成为以轴部210为摆动轴进行摆动由此使其姿势变化。而且，能够使光学部件202的姿势变化，并且使透过光学部件202的光的射出方向变化(使光路的位置变化)。由此，能够使由分色棱镜110合成的全色图像朝任意的方向偏转(偏离)。

此外，在以下的说明中，将上述光学部件202、框体部204、支承部208以及轴部210统称为功能部200。

另外，如图3所示，光路偏转单元2具备一对驱动光学部件202摆动的驱动部220。通过由该驱动部220产生的驱动力，光学部件202进行摆动。

另一方面，光路偏转单元2具备在图5A、图5B中设置于功能部200的下方的基座240、和设置在功能部200与基座240之间的隔离物250。

另外，如图5A所示，光路偏转单元2具备至少设置光学部件202的板面的第一限制部件231、和与第一限制部件231分离配置的第二限制部件232。其中，第一限制部件231构成为通过光学部件202以及框体部204的摆动而与第二限制部件232接触。通过这样的第一限制部件231与第二限制部件232的接触，在光学部件202中，能够控制住伴随着摆动而产生的不需要振动。其结果是，能够抑制不需要振动的产生或者使不需要振动衰减，能够使透过光学部件202的光的射出方向稳定。而且，能够抑制投射至屏幕8的图像的品质降低。

以下，详述光路偏转单元2的各部分的结构。

功能部

首先，说明功能部200的各部分。

本实施方式的光学部件202由具有透光性的板状体构成。射入光学部件202的光根据其入射角度而在光学部件202中前进并透过，或折射并透过(空间调制)。因此，使光学部件202的姿势变化以成为目标入射角度，从而能够控制透过光的偏转方向、偏转量。

作为上述光学部件202的构成材料例如能举出水晶、蓝宝石这样的各种结晶材料、硼硅玻璃、石英玻璃这样的各种玻璃材料、聚碳酸酯树脂、丙烯酸系树脂这样的各种树脂材料等。在上述材料中，优选使用无机系材料。通过无机系材料，光学部件202的弹性变小，换言之刚性变大，抑制在光学部件202中偏转的图像的偏转不均。

另外，如图4所示，本实施方式的光学部件202形成为矩形(长方形)。适当地设定光学部件202的俯视大小以使从分色棱镜110射出的光线能够透过。此外，在图4中，将与光学部件202的长轴平行的方向作为X轴方向，将与短轴平行的方向作为Y轴方向。

以包围该光学部件202的侧面的方式设置有框体部204。框体部204由弹性比光学部件202的构成材料大的弹性材料构成。由这样的材料构成，由此框体部204能够将伴随着摆动产生的应力导致光学部件202本身的不需要的振动抑制为最小限度。即，具有弹性的框体部204包围光学部件202的侧面，由此在改变光学部件202的姿势时，能够将在光学部件202产生的应力抑制为较小，将伴随着应力分布而在光学部件202产生的不需要的振动抑制为较小。其结果是，能够防止因光学部件202而偏转的图像偏转至不希望的方向。

另外，在框体部204的外侧经由空隙部206以包围框体部204的侧面的方式设置有框状的支承部208。而且，框体部204与支承部208之间经由2根轴部210连接。

将支承部208固定于隔离物250，由此框体部204经由2根轴部210被支承于支承部208。由此，框体部204以及光学部件202能够以通过轴部210的直线为摆动轴而摆动。

上述框体部204、支承部208以及轴部210可以由分别独立的部分粘合而形成，但优选为一体形成。由此，框体部204与轴部210的连接部、支承部208与轴部210的连接部的耐冲击性、长期耐久性提高。

另外，轴部210的构成材料采用与构成上述框体部204的弹性材料相同的材料。

并且，支承部208的构成材料没有特别限定，可以是树脂材料以外的材料，但优选为树脂材料。而且，支承部208在与框体部204、轴部210一体形成的情况下采用与构成上述框体部204的弹性材料相同的材料。

这样的弹性材料只要是弹性比光学部件202的构成材料大的材料，则没有特别限定，但优选使用以树脂为主要成分的材料。若是包含树脂的材料，则与光学部件202的构成材料相比能够充分增大弹性，所以框体部204带来的上述效果更加显著。

作为上述树脂例如能举出聚乙烯、聚丙烯、有机硅、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚芳酯、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、氟树脂等，使用包含它们中的至少1种的材料。

此外，材料弹性的大小例如能够由拉伸弹性模量的大小、拉伸屈服应力或者拉伸强度的大小规定。即，上述弹性材料例如可以是拉伸弹性模量比光学部件202的构成材料小的材料、或拉伸屈服应力或者拉伸强度比光学部件202的构成材料大的材料。

具体而言，上述弹性材料的拉伸弹性模量优选为光学部件202的构成材料的拉伸弹性模量的0.1％以上、10％以下左右，更优选为0.5％以上、3％以下左右。将弹性材料的拉伸弹性模量相对于光学部件202的构成材料的拉伸弹性模量的比率设定在上述范围内，从而能够抑制光学部件202的变形，并且确保轴部210足够的摆动区域。即，能够抑制在光学部件202中偏转的图像的偏转不均并且进一步扩大偏转方向、偏转量的宽度。另外，此时，能够充分抑制弹性材料的恶化，所以能够抑制轴部210、框体部204的机械特性随着摆动而变化，能够确保光路偏转单元2的光学特性的长期可靠性。

另外，上述弹性材料的拉伸屈服应力优选为光学部件202的构成材料的拉伸强度的101％以上、500％以下左右，更优选为105％以上、400％以下左右。将弹性材料的拉伸屈服应力相对于光学部件202的构成材料的拉伸强度的比率设定在上述范围内，从而弹性材料的可弹性变形的范围充分扩大，所以确保轴部210足够的摆动区域。其结果是，在摆动宽度大的情况下，能够充分抑制由应力集中产生的弹性材料的恶化。

另外，本实施方式的2根轴部210分别设置于光学部件202的两个长边中与相互不同的长边对应的位置。而且，2根轴部210分别构成其其轴线相对于图4所示的X轴和Y轴双方倾斜。即，框体部204、光学部件202摆动的摆动轴相对于图4的X轴和Y轴双方倾斜。

构成由于光学部件202而受到偏转的图像的像素群通常是平行于X轴排列的像素列能够沿Y轴排列的像素的集合体。即，该像素群在XY平面配置为行列状。其像素数没有特别限定，例如在X轴方向为1920列，在Y轴方向为1080列。

这样像素配置为行列状的图像(像素群)在透过光学部件202时受到偏转，但如上所述若光学部件202的摆动轴相对于X轴和Y轴双方倾斜，则图像的偏转方向也沿相对于X轴和Y轴双方倾斜的方向。由此，在例如投射至屏幕8的图像为矩形的情况下，能够使该图像相对于纵与横双方倾斜错开。其结果是，能够分别实际增加图像的纵与横的分辨率，能够实现投射的图像的高分辨率化。

此外，2根轴部210配置为其轴线形成为相互相同的直线状。该直线作为光学部件202的摆动轴。

另外，2根轴部210优选配置于相对于光学部件202的俯视的中心而满足点对称的关系的位置。由此，摆动的平衡性优异，能够使光学部件202稳定摆动，图像的偏转动作也稳定。其结果是，能够稳定投射分辨率高的图像。

此外，本实施方式的框体部204构成为包围光学部件202的侧面整体，但未必需要包围整体，例如也可以缺少一部分。

另外，本实施方式的支承部208形成为框状，但不限定于这样的形状，只要是能够保持轴部210的形状则可以为任意形状。

此外，光学部件202与框体部204之间可以通过任意方法粘合，例如经由粘合剂粘合。作为粘合剂例如能举出环氧类粘合剂、丙烯酸系粘合剂、有机硅系粘合剂等。

驱动部

接下来，说明驱动部220。

本实施方式的驱动部220具备沿厚度方向贯通框体部204的贯通孔221、以包围贯通孔221的方式载置于框体部204上的环状的线圈222、载置于基座240的上表面并插通到贯通孔221内的铁芯223、以及与铁芯223邻接设置的磁铁224。

贯通孔221是在与框体部204的短边对应的位置形成的具有细长开口的孔，形成为其长轴与框体部204的短边平行。贯通孔221的开口在图4中形成为矩形(长方形)，但没有特别限定。但是，向贯通孔221插通铁芯223，此时，优选贯通孔221的内表面与铁芯223的外表面不接触。因此，希望在贯通孔221与铁芯223之间，在光学部件202摆动的过程中总是产生间隙。

线圈222与框体部204的上表面粘合。该线圈222形成为环状，在本实施方式中，该环的内侧与贯通孔221的开口大致一致而构成。

另外，线圈222与未图示的电压施加机构连接。若利用该电压施加机构向线圈222施加电压，则在线圈222附近产生磁场。另一方面，以与铁芯223邻接的方式配置有磁铁224。

铁芯223是局部折弯的板状的磁心。如图6所示，上述铁芯223包括从基座240的上表面立起设置的2根脚部2231、2232、和将2根脚部2231、2232的端部彼此连结的梁部2233。其中，脚部2231配置为插通于贯通孔221。另一方面，脚部2232配置于框状的支承部208的外侧。而且，磁铁224以与该脚部2232邻接的方式配置。即，铁芯223以跨过形成为框状的支承部208的短边部分的方式设置。

这样的铁芯223例如由纯铁、软磁铁氧体、坡莫合金等软磁性材料构成。

若向线圈222施加电压，则由于其施加方向和由磁铁224产生的磁场的方向，线圈222产生将其朝图6的上方或者下方驱动的磁力。通过该磁力能够将框体部204以及光学部件202朝上方或者下方驱动。

磁铁224例如由永久磁铁构成。以与脚部2232邻接的方式配置磁铁224，由此铁芯223产生磁场，线圈222根据该磁场而产生驱动力。

作为永久磁铁例如能举出钕磁铁、铁氧体磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴等。

此外，使用上述磁力的驱动部220是本发明的驱动部的一个例子，驱动部220能够由驱动框体部204以及光学部件202的其它机构代替。作为其它机构例如能举出压电驱动等。另外，驱动部220设置的位置、个数不限定于图示的情况。

基座

接下来，说明基座240。

基座240形成为板状，支承功能部200，并且确保光路偏转单元2的机械强度。

本实施方式的基座240形成为在俯视时比功能部200大一圈的矩形，构成为边缘部从功能部200的外缘突出。在该突出的部分设置有上述铁芯223的脚部2232。

作为基座240的构成材料例如能举出玻璃、硅、金属、陶瓷那样的无机材料、树脂那样的有机材料等。

另外，在基座240，以与光学部件202的位置对应的方式形成有沿厚度方向贯通的贯通孔241。通过设置该贯通孔241，能够使图像在光路偏转单元2中透过。

此外，基座240的形状只要是能够支承功能部200的形状，则不限定于图示的形状。

隔离物

接下来，说明隔离物250。

隔离物250插在功能部200与基座240之间。上述隔离物250形成为框状，由其内壁、基座240的上表面以及功能部200的下表面划分出空间251。该空间251是用于允许框体部204以及光学部件202摆动的空间。

在本实施方式中，隔离物250与功能部200形状相同并且尺寸相同。此外，这样的隔离物250的形状只要是能够形成允许框体部204等摆动的空间的形状，则没有特别限定，例如可以不形成为框状，也可以与功能部200的尺寸、形状都不相同。

作为隔离物250的构成材料例如能举出玻璃、硅、金属、陶瓷那样的无机材料、树脂那样的有机材料等。

限制部件

接下来，说明第一限制部件231以及第二限制部件232。

如图6所示，第一限制部件231设置于光学部件202的下表面。而且，第一限制部件231从光学部件202、框体部204的下表面突出。

光路偏转单元2具备两个第一限制部件231。一个第一限制部件231如图4所示，在呈矩形的光学部件202的四角中，配置于距离通过2根轴部210的直线最远的位置的角落。另外，另一个第一限制部件231配置于一个第一限制部件231所在角落的相对处，即隔着通过2根轴部210的直线而相反的角落。而且，换言之，两个第一限制部件231以彼此相对于上述直线而距离相等的方式配置。由此，能够实现光学部件202摆动的进一步稳定化。

第二限制部件232由基座240的上表面的一部分构成。图6所示的光路偏转单元2表示光学部件202等没有摆动的状态，在该状态下第二限制部件232位于第一限制部件231的正下方。

第一限制部件231如上所述，从光学部件202等的下表面突出，所以在光学部件202等摆动时，第一限制部件231比光学部件202等更先接触第二限制部件232。由此，能够将光学部件202因摆动而产生的不需要的振动抑制为较小。另外，限制第一限制部件231的摆动角变得更大。其结果是，能够防止光学部件202与基座240接触而使动作不稳定的情况，并且能够抑制由摆动角变得过大导致的弹性材料特性的恶化等。

这里，在本实施方式中，在从垂直于光路偏转单元2的板面(上表面)的方向俯视时，第一限制部件231设置在光学部件202与框体部204的边界部。即，第一限制部件231设置在与光学部件202和框体部204双方重叠的位置。通过这样配置第一限制部件231，从而能够更可靠地抑制光学部件202产生的不需要的振动。

光学部件202与框体部204是独立的，所以在将第一限制部件231仅设置于光学部件202上的情况下，第一限制部件231与第二限制部件232接触时抑制直接振动的力不作用于框体部204，所以可能无法彻底抑制振动。如本实施方式那样，跨越光学部件202和框体部204双方来设置第一限制部件231，所以能够使抑制直接振动的力作用于光学部件202以及框体部204。因此，能够更可靠地抑制光学部件202产生的不需要的振动。

另外，由于是跨越光学部件202和框体部204而设置第一限制部件231，所以能够抑制由于在第一限制部件231与第二限制部件232接触时的冲击导致的光学部件202与框体部204的连接部分的破损(剥离)。

而且，在本发明中，仅设置第一限制部件231和第二限制部件232就能够得到上述效果，所以虽然结构简单但在获得偏转特性稳定的光路偏转单元2方面很有用。

另外，如上所述，认为该效果是由于使用弹性比光学部件202大的弹性材料作为框体部204的构成材料而产生的。而且，认为通过使用弹性材料作为框体部204的构成材料，由此吸收光学部件202的不需要的振动，并且使在第一限制部件231与第二限制部件232接触时的冲击难以传递至光学部件202。其结果是，也可以期待抑制光学部件202因上述冲击而引起不希望的振动的效果。

此外，第一限制部件231在俯视时与光学部件202和框体部204双方重叠时，其重叠方没有特别限定。例如，第一限制部件231可以偏向光学部件202侧，相反，也可以偏向框体部204侧。

具体而言，第一限制部件231与光学部件202重叠的面积、同第一限制部件231与框体部204重叠的面积的比优选为1：9以上、9：1以下左右，更优选为2：8以上、8：2以下左右。由此，上述效果更加显著。

作为上述第一限制部件231的构成材料例如能举出玻璃、硅、金属、陶瓷那样的无机材料、树脂那样的有机材料等。

第一限制部件231的构成材料也可以是弹性比上述弹性材料小的材料。由此，容易使光学部件202的不需要振动向第二限制部件232侧扩散，并且更容易将第一限制部件231与第二限制部件232接触所产生的冲击转化为用来抑制光学部件202的不需要振动。其结果是，能够特别抑制光学部件202的不需要振动。

此外，第一限制部件231的构成材料只要是拉伸弹性模量比上述弹性材料大的材料、或拉伸屈服应力或者拉伸强度比光学部件202的构成材料小的材料即可。

具体而言，第一限制部件231的构成材料的拉伸弹性模量优选为上述弹性材料的拉伸弹性模量的101％以上、1000％以下左右，更优选为110％以上、800％以下左右。通过将第一限制部件231的构成材料的拉伸弹性模量相对于弹性材料的拉伸弹性模量的比率设定在上述范围内，从而在第一限制部件231与第二限制部件232接触时，能够进一步高度抑制其冲击转化为光学部件202的振动的情况。

另外，第一限制部件231的构成材料的拉伸屈服应力或者拉伸强度可以为上述弹性材料的拉伸屈服应力的1％以上、95％以下左右，也可以为10％以上、90％以下左右。

图8是表示图1所示的光路偏转单元(本发明的光学器件的第一实施方式)的其它结构例的剖视图。此外，在图8所示的光路偏转单元2中，除了第一限制部件231的结构不同以外，其它结构与图3～图7A、图7B所示的光路偏转单元2相同。

图8所示的第一限制部件231的构成材料是与构成框体部204的上述弹性材料相同的材料。而且，框体部204与第一限制部件231形成为一体。由此，第一限制部件231能够作为保持光学部件202的保持部件而发挥功能。另外，能够实现光路偏转单元2的构造简化。

此外，第一限制部件231的构成材料没有特别限定，也可以是弹性比上述弹性材料大的材料。

此外，第一限制部件231以及第二限制部件232的结构不限定于上述结构。例如，第一限制部件231的位置不限定于图4所示的位置，也可以在其它位置。另外，第一限制部件231的个数不限定于两个，也可以是一个或者三个以上。

并且，第二限制部件232可以是与基座240不同的部件。在该情况下，第二限制部件232的构成材料可以是弹性比上述弹性材料小的材料。此外，优选为第二限制部件232与第一限制部件231弹性不同。

另外，本实施方式的第一限制部件231具有立方体形状，但上述形状没有特别限定，例如也可以是半球状、圆柱状、棱柱状等。

并且，为了使与光学部件202重叠的部分尽可能不影响图像的透过，可以将第一限制部件231的一部分去除。

接下来，说明光路偏转单元2的动作。此外，光路偏转单元2的动作例如可以与日本特开2012-013766号公报等说明的动作相同。

在不向线圈222施加电压时，在光路偏转单元2中，如图5A、图5B、图6所示，光学部件202不摆动，所以如图9的虚线所示，入射到光学部件202的光81的入射角为直角，因此成为前进而不折射的光82并射出。

另一方面，若向线圈222施加规定的电压，则光学部件202如图7A以及图7B所示，以驱动部220的一方接近基座240、驱动部220的另一方远离基座240的方式倾斜。换言之，以使各驱动部220表现出这样的动作的方式，设定向各线圈222施加的电压的施加方向。由此，光学部件202如图9的实线所示那样倾斜，向处于该状态的光学部件202射入的光81在透过光学部件202时折射，成为光83并射出。该光83在空间上与光82错开，所以由光83形成的图像以相对于由光82形成的图像错开的状态向屏幕8投射。

此外，光路偏转单元2具备两个驱动部220，它们分别如上所述那样与框体部204的短边对应地配置。因此，两个驱动部220驱动的方向相互不同，由此框体部204以及光学部件202能够顺利地摆动。即，只要在某一时间段，在一方的驱动部220中向上方驱动框体部204时，在另一方的驱动部220中向下方驱动框体部204，在其它的时间段，在一方的驱动部220中向下方驱动框体部204时，在另一方的驱动部220中向上方驱动框体部204，在另一其它的时间段，不向线圈222施加电压，不使框体部204以及光学部件202摆动即可。而且，通过控制向线圈222施加电压的方法以便适当地选择上述时间段，由此能够有意地控制光路偏转单元2的动作。

图10表示将像素配置为纵4行、横4列的行列状的图像84以及图像85。图像84是由图9所示的光82形成的像素841的集合体，另一方面，图像85是由图9所示的光83形成的像素851的集合体。

在图10中，是通过光学部件202的摆动而使图像84与图像85错开的例子。此时的错开量为像素841的间距的一半。其结果是，投射到屏幕8的图像85的像素数是图像84的像素数的2倍，从而实现图像的高分辨率。

另外，如上所述，图像85相对于像素841的排列方向倾斜地错开。因此，图像85的像素数的纵与横实际都变为2倍。

此外，在图7A、图7B所示的状态下，第一限制部件231与第二限制部件232接触。因此，两者的位置关系容易被唯一确定，其结果是，光学部件202的摆动角也容易被唯一确定。其结果是，图像85的错开量也容易被唯一确定，能够抑制实现高分辨率的图像85的精细度的降低。因此，在为了形成图像85而使光学部件202倾斜时，可以同时以使第一限制部件231与第二限制部件232接触的方式适当地调整第一限制部件231的厚度、位置。

而且，使第一限制部件231与第二限制部件232接触，由此抑制光学部件202产生的不需要的振动，所以抑制因该不需要振动引起的图像85的混乱，能够抑制图像85精细度的降低。

此外，光路偏转单元2引起的图像的错开量不限定于像素间距的一半，例如也可以是像素间距的四分之一、八分之一等。

第二实施方式

接下来，说明应用了本发明的光学器件的第二实施方式的光路偏转单元。

图11是表示应用了本发明的光学器件的第二实施方式的光路偏转单元的结构的剖视图。此外，在各图中，对与上述实施方式相同的结构标注相同的附图标记。

以下，说明第二实施方式，在以下的说明中，以与第一实施方式不同的事项为中心进行说明，省略相同事项的说明。

在第二实施方式中除了限制部件的结构不同以外，其它结构与第一实施方式相同。

图11所示的光路偏转单元2具备限制部件233。该限制部件233构成为由于光学部件202以及框体部204的摆动而与光学部件202接触。使这样的限制部件233与光学部件202接触，从而在光学部件202中，能够控制住伴随着摆动产生的不需要振动。其结果是，能够抑制不需要振动的产生或者使不需要振动衰减，能够使透过光学部件202的光的射出方向稳定。而且，能够抑制投射至屏幕8的图像的品质降低。

限制部件233的构成材料可以与第一实施方式的第一限制部件231相同，是弹性比构成框体部204的上述弹性材料小的材料，也可以是弹性较大的材料，也可以是弹性相同的材料。

另外，限制部件233可以构成为与框体部204接触，而且也可以构成为与光学部件202和框体部204双方接触。对于后者的情况，接触的冲击难以直接传递至光学部件202，所以能够更可靠地控制住光学部件202产生的不需要振动。认为这是因为光学部件202与框体部204是独立的并且弹性相互不同。

第三实施方式

接下来，说明应用了本发明的光学器件的第三实施方式的光路偏转单元。

图12是表示应用了本发明的光学器件的第三实施方式的光路偏转单元的结构的立体图，图13是图12所示的光路偏转单元的俯视图，图14A是图13的D-D线剖视图，图14B是图13的E-E线剖视图，图15是表示图14A、图14B所示的光路偏转单元的动作的样子的图。此外，在各图中，对与上述实施方式相同的结构标注相同的附图标记。

本实施方式的光路偏转单元2除了驱动部220、第一限制部件231以及第二限制部件232的结构不同以外，其它结构与上述第一实施方式的光路偏转单元2相同。

在本实施方式中，第一限制部件231以及第二限制部件232具有与第一实施方式相同的功能，即具有抑制光学部件202的不需要的振动的功能。

此外，本实施方式的第一限制部件231以及第二限制部件232还兼具驱动部220的功能。由此，能够减少光路偏转单元2的部件个数，能够实现光路偏转单元2的构造的简化。其结果是，能够提高光路偏转单元2的制造容易性，并且能够实现低成本化。

另外，本实施方式的第一限制部件231由永久磁铁构成。该第一限制部件231的构成材料也可以与第一实施方式相同，是弹性比上述弹性材料小的材料。

另一方面，第二限制部件232与第一实施方式不同，相对于基座240是单独的部件。

该第二限制部件232具备设置于基座240的上表面的环状的线圈225、设置于该线圈225内侧的铁芯226、以及设置在线圈225与铁芯226之间的隔离物227。

线圈225与未图示的电压施加机构连接。若通过该电压施加机构向线圈225施加电压，则在线圈225附近产生磁场。因此，线圈225作为电磁铁发挥功能。另外，铁芯226形成为圆柱状，其轴线与第二限制部件232的轴线平行。

并且，隔离物227配置于基座240的上表面，形成为具有与该上表面正交的轴线的圆筒状。

若向线圈225施加电压，则由于该施加方向和由第一限制部件231的永久磁铁产生的磁场的方向，在第一限制部件231作用有朝图14A、图14B的上方或者下方对其进行驱动的磁力。即，在第一限制部件231具备的永久磁铁、与第二限制部件232具备的电磁铁之间产生磁的相互作用。通过该磁的相互作用，能够将设置有第一限制部件231的部分的框体部204以及光学部件202向上方或者下方驱动(引起摆动)。

而且，以在两个第一限制部件231产生朝相互不同的方向进行驱动的磁力的方式，适当地设定施加于各线圈225的电压的施加方法或者第一限制部件231的永久磁铁的配置。

并且，本实施方式的隔离物227由非磁性材料构成。因此，由线圈225产生的磁力线能够贯通隔离物227，并将铁芯226磁化。此外，隔离物227几乎不磁化，所以在隔离物227与第一限制部件231之间几乎不产生磁的相互作用。因此，在通过由线圈225产生的磁场对第一限制部件231的永久磁铁作用磁力时，抑制残留于隔离物227的磁妨碍第一限制部件231的驱动。其结果是，通过向线圈225施加电压，从而能够有意地驱动光学部件202。

作为上述非磁性材料例如能举出玻璃、硅、陶瓷、树脂等。此外，该非磁性材料优选为弹性比上述弹性材料小的材料。由此，能够更可靠地抑制由于光学部件202摆动而在光学部件202产生的不需要的振动。

另外，隔离物227的轴线方向的长度优选为比铁芯226的轴线方向的长度更长，并且比线圈225的厚度长。由此，在光学部件202摆动时，如图15所示，第一限制部件231与隔离物227(第二限制部件232)接触，另一方面，防止与铁芯226、线圈225接触。因此，能够抑制因第一限制部件231的永久磁铁、与铁芯226、线圈225接触而产生的不良，例如能够抑制在永久磁铁与铁芯226之间产生强大的磁性引力而无法有意地驱动光学部件202的不良的产生。

在以上的第三实施方式中也能够得到与第一实施方式相同的作用、效果。

此外，本实施方式的驱动部220的结构不限定于上述的结构。例如，第一限制部件231可以具备电磁铁，第二限制部件232可以具备永久磁铁。另外，第一限制部件231与第二限制部件232双方可以具备电磁铁。

第四实施方式

接下来，说明应用了本发明的光学器件的第四实施方式的光路偏转单元。

图16是用于说明应用了本发明的光学器件的第四实施方式的光路偏转单元使光偏转的原理的图。此外，在图16中，对与上述实施方式相同的结构标注相同的附图标记。

本实施方式的光路偏转单元2除了在光学部件202中使光偏转的原理不同以外，其它结构都与第一～第三实施方式的光路偏转单元2相同。

即，本实施方式的光学部件202具有光反射性，这一点与具有透光性的第一～第三实施方式不同。

在不向线圈222施加电压时，在光路偏转单元2中，光学部件202不摆动，所以如图16的虚线所示，入射到光学部件202的光81作为虚线所示的光82而反射(空间调制)。

另一方面，若向线圈222施加规定的电压，则光学部件202如图16的实线所示那样倾斜。换言之，以使各驱动部220表现出这样的动作的方式，设定向各线圈222施加的电压的施加方向。若光学部件202倾斜，则向光学部件202入射的光81的入射角也会变化，所以光81作为实线所示的光83而反射。因此，使下光学部件202的姿势变化以成为目标入射角度，从而能够控制光83(反射光)的偏转方向、偏转量。该光83在空间上与光82错开，所以由光83形成的图像以相对于由光82形成的图像错开的状态向屏幕8投射。其结果是，具备上述光路偏转单元2的投影仪起到与第一、第二实施方式的投影仪相同的效果。

本实施方式的光学部件202的构成材料只要具有光反射性则没有特别限定，例如除了硅、金属那样的具有光泽的材料之外，还能举出在作为第一实施方式的光学部件202的构成材料的材料上附加反射膜的部件等。

在以上的第四实施方式中也能够得到与第一～第三实施方式相同的作用、效果。

第五实施方式

接下来，说明应用了本发明的光学器件的第五实施方式的光扫描仪以及应用了本发明的图像显示装置的第五实施方式的投影仪。

图17是表示应用了本发明的图像显示装置的第五实施方式的投影仪的光学结构的图。此外，在图17中，对与上述实施方式相同的结构标注相同的附图标记。

本实施方式的投影仪9是使光扫描而形成图像的扫描方式的投影仪，除了具备应用了本发明的光学器件的第五实施方式的光扫描仪94以外，其它结构与第一实施方式的投影仪1相同。

即，本实施方式的投影仪9具有射出激光等光的光源装置91、十字分色棱镜92、负责主扫描的光扫描仪93、负责副扫描的光扫描仪94(本发明的光学器件的第五实施方式)、以及固定反射镜95。

图17所示的光源装置91具备照出红色光的红色光源装置911、照出蓝色光的蓝色光源装置912、以及照出绿色光的绿色光源装置913。

十字分色棱镜92由4个直角棱镜贴合而构成，是将分别由红色光源装置911、蓝色光源装置912、绿色光源装置913照出的光合成的光学单元。

在上述投影仪9中，分别从红色光源装置911、蓝色光源装置912以及绿色光源装置913，根据来自未图示的主机的图像信息照出光，利用十字分色棱镜92对该光进行合成，通过光扫描仪93、94使该合成的光进行扫描，而且利用固定反射镜95进行反射，在屏幕8上形成彩色图像而构成。

这里，具体说明光扫描仪93、94的光扫描。

首先，由十字分色棱镜92合成的光通过光扫描仪93沿横向进行扫描(主扫描)。而且，该沿横向扫描的光通过光扫描仪94再次沿纵向进行扫描(副扫描)。由此，能够在屏幕8上形成二维彩色图像。使用本发明的光学器件作为这样的光扫描仪94，从而能够发挥优异的描绘特性。

在光扫描仪94中，能够在光学部件202中反射光并且使光路偏转。如上所述，根据本发明，能够有效抑制光学部件202的不需要的振动，所以能够严格控制通过光扫描仪94扫描的光的扫描位置。其结果是，能够得到优异的描绘特性。

但是，投影仪9只要构成为通过光扫描仪93、94使光扫描并在对象物上形成图像，则并不局限于此，例如，可以省略固定反射镜95。

另外，也可以在光扫描仪93中应用本发明的光学器件。

第六实施方式

接下来，说明应用了本发明的图像显示装置的第六实施方式的头戴式显示器。

图18是表示应用了本发明的图像显示装置的第六实施方式的头戴式显示器的立体图。此外，在图18中，对与上述实施方式相同的结构标注相同的附图标记。

图18所示的头戴式显示器300具有眼镜310、搭载于眼镜310的影像输出部90。该影像输出部90具有与第五实施方式的投影仪9相同的结构。而且，通过影像输出部90，在设置于眼镜310的本来作为透镜的部位的显示部320显示供一只眼睛辨认的规定的图像。

显示部320可以是透明的，另外也可以是不透明的。在显示部320透明的情况下，能够使来自影像输出部90的信息与来自现实世界的信息重叠而使用。

此外，在头戴式显示器300中设置两个影像输出部90，在两个显示部显示供双眼辨认的图像。

以上，根据图示的实施方式说明了本发明的光学器件以及图像显示装置，但本发明不限定于此。例如，在本发明的光学器件以及图像显示装置中，各部分的结构可以置换为具有相同功能的任意结构，另外，也可以附加其它任意的结构。

另外，本发明也可以将上述各实施方式中的任意2个以上的结构(特征)组合。

另外，本发明的光学器件除了能够应用于光路偏转单元之外，还能够应用于光开关、光衰减器等。

另外，本发明的图像显示装置除了能够应用于投影仪之外，还能够应用于打印机、平视显示器(HUD)等。

附图标记的说明

1…投影仪；2…光路偏转单元；8…屏幕；81…光；82…光；83…光；84…图像；85…图像；90…影像输出部；91…光源装置；92…十字分色棱镜；93…光扫描仪；94…光扫描仪；95…固定反射镜；102…光源；104a…反射镜；104b…反射镜；104c…反射镜；106a…分色反射镜；106b…分色反射镜；108R…液晶显示单元；108G…液晶显示单元；108B…液晶显示单元；110…分色棱镜；112…投射透镜系统；114…中继透镜；120…控制电路；122…图像信号处理电路；200…功能部；202…光学部件；204…框体部；206…空隙部；208…支承部；210…轴部；220…驱动部；221…贯通孔；222…线圈；223…铁芯；224…磁铁；225…线圈；226…铁芯；227…隔离物；231…第一限制部件；232…第二限制部件；233…限制部件；240…基座；241…贯通孔；250…隔离物；251…空间；300…头戴式显示器；310…眼镜；320…显示部；841…像素；851…像素；911…红色光源装置；912…蓝色光源装置；913…绿色光源装置；2231…脚部；2232…脚部；2233…梁部；Rv…数据信号；Gv…数据信号；Bv…数据信号；Vid…图像信号。

Claims (12)

1.一种光学器件，其特征在于，具有：

光学部件，其由板状体构成并供光射入；

框体部，其包围所述光学部件的侧面而设置，由弹性比所述光学部件大的弹性材料构成；

轴部，其将所述光学部件和所述框体部支承为能够摆动，由所述弹性材料构成；

支承部，其支承所述轴部；

第一限制部件，其设置于所述光学部件的板面；以及

第二限制部件，其与所述光学部件分离而设置，通过所述光学部件和所述框体部的摆动而与所述第一限制部件接触。

2.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，

所述第一限制部件在从垂直于所述板面的方向观察时，设置在与所述光学部件和所述框体部双方重叠的位置。

3.根据权利要求1或2所述的光学器件，其特征在于，

所述弹性材料是以树脂为主要成分的材料。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的光学器件，其特征在于，

通过在所述第一限制部件与所述第二限制部件之间产生的磁力，引起所述光学部件以及所述框体部的摆动。

5.根据权利要求4所述的光学器件，其特征在于，

所述第一限制部件具备永久磁铁，所述第二限制部件具备电磁铁。

6.一种光学器件，其特征在于，具有：

光学部件，其由板状体构成并供光射入；

框体部，其包围所述光学部件的侧面而设置，由弹性比所述光学部件大的弹性材料构成；

轴部，其将所述光学部件以及所述框体部支承为能够摆动，由所述弹性材料构成；

支承部，其支承所述轴部；以及

限制部件，其与所述光学部件分离而设置，通过所述光学部件和所述框体部的摆动而与所述光学部件接触。

7.根据权利要求6所述的光学器件，其特征在于，

所述限制部件通过所述光学部件以及所述框体部的摆动，与所述框体部接触。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的光学器件，其特征在于，

所述光学部件使光透过。

9.根据权利要求1～7中任一项所述的光学器件，其特征在于，

所述光学部件反射光。

10.一种图像显示装置，其特征在于，

具备权利要求1～9中任一项所述的光学器件。

11.根据权利要求10所述的图像显示装置，其特征在于，

构成为利用所述光学器件使从所述光学器件射出的光的光路的位置改变，由此使通过照射所述光而显示的像素的位置错开。

12.根据权利要求10所述的图像显示装置，其特征在于，

所述光学器件使所述光进行扫描而形成图像。