JP2017016106A - Optical path change apparatus and projection type video display - Google Patents
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Images
Abstract
Description
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。 The present disclosure relates to an optical path changing device for moving a projection position of an image, and a projection image display device using the same.
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。 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-228561 supports four pieces of parallel flat glass between four corners of a flat plate glass between a fixed pixel type display element that performs light modulation of an image and a quadrangular parallel flat glass that moves a pixel position of a projected image. A pixel position moving apparatus having a structure including the piezoelectric element is disclosed. In this pixel position moving device, it is necessary to use four piezoelectric elements and to control the four piezoelectric elements asymmetrically in order to perform pixel movement.
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。 The present disclosure provides an optical path change that enables simple control and rotation of an optical member for moving the projection position of an image (pixel) about two rotation axes that are orthogonal to each other by three actuators. An apparatus and a projection display apparatus using the same are provided.
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。 The optical path changing device of the present disclosure includes an optical member having a parallel plate surface for changing an optical path, and a first actuator, a second actuator, and a third actuator. The first actuator, the second actuator, and the third actuator are respectively connected to the optical member with three vertex positions of a triangle virtually drawn on a plane parallel to the parallel plate surface of the optical member as action points. The three vertex positions are driven so as to freely advance and retract in the normal direction of the parallel flat plate surface. When viewed from the normal direction, the center of gravity of the optical member is included inside the triangle.
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。 According to the present disclosure, it is possible to project an image by moving the image in two directions orthogonal to each other using three actuators.
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。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of already well-known matters and repeated descriptions for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art.
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。 The accompanying drawings and the following description are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the subject matter described in the claims.
(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。
(Embodiment 1)
(Constitution)
FIG. 1 is a perspective view showing a structure of an optical
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。
As shown in FIG. 1, the optical
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。
As shown in FIGS. 1 and 2, the connecting
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。
When two rotation axes (horizontal X axis and vertical Y axis) that pass through the center of gravity O and are orthogonal to each other are set on the parallel plate surface of the
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。
In this embodiment, a voice coil motor (VCM) is used as the
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。
A
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。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a drive unit that drives the optical
(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。
(Operation)
The operation of the optical
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。
FIG. 5 is a diagram for explaining the principle that the optical path is changed by the inclination of the parallel
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。
On the other hand, when the
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。
The angle of refraction when entering the parallel
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。
FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of the method of inclining the parallel
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。
From the state shown in FIG. 6A, for example, the
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。
Utilizing such a principle, the parallel
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。
7 and 8 are diagrams for explaining the control of the
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。
As shown in FIG. 7, the X axis and the Y axis intersect at the surface center on the same plane. The center of the plane substantially coincides with the center of gravity O of the parallel
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。
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the
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。
In FIG. 8, a broken line arrow indicates an output light beam Lo when the input light beam Li is perpendicularly incident on the
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。
In FIG. 8, the points XR, XL, YU, and YD are the intersections of the outer periphery of the parallel
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。
The position “a” shown in FIG. 8E is the position of the pixel displayed on the projection plane when the parallel
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。
The position “b” shown in FIG. 8E is the position of the pixel displayed on the projection plane when the parallel
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。
The position “c” shown in FIG. 8E is the position of the pixel displayed on the projection plane when the parallel
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。
The position “d” shown in FIG. 8E is the position of the pixel displayed on the projection plane when the parallel
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。 By inputting the image light to the parallel flat glass at the timing when the first to fourth states shown in (a) to (d) of FIG. 8 are reached, four different positions “a” shown in (e) of FIG. "-" D "can display pixels.
(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。
(Effect etc.)
The optical
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。
With this configuration, by controlling the amount of displacement of the
(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。
(Embodiment 2)
The optical path changing device disclosed in the second embodiment is different from the first embodiment in the arrangement and operation of the
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。
FIG. 9 shows the arrangement of the
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。
The connecting
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。
A connecting
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。
The
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。
FIG. 10 is a diagram for explaining the principle of the method of inclining the parallel
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。
From the state shown in FIG. 10A, for example, the
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。
The operation of the
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。
Similarly to the case described in the first embodiment, each of the
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。
In FIG. 8, the points XR, XL, YU, and YD are the intersections of the outer periphery of the parallel
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。
The position “a” shown in FIG. 8E indicates the position of the pixel displayed on the projection plane when the parallel
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。
The position “b” shown in FIG. 8E indicates the position of the pixel displayed on the projection plane when the parallel
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。
The position “c” shown in FIG. 8E indicates the position of the pixel displayed on the projection plane when the parallel
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。
The position “d” shown in FIG. 8E indicates the position of the pixel displayed on the projection plane when the parallel
(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。
(Effect etc.)
In the present embodiment, triangles having apexes A, B, and C as the three connection points of the
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。
In this embodiment, as shown in FIG. 9, the isosceles triangle ABC is such that the vertex B shared by the two equilaterals is located on the X axis and the vertices A and C are line symmetric with respect to the X axis. Although arranged, the vertex B may be located on the Y axis and the vertexes A and C may be arranged symmetrically with respect to the Y axis. However, since it is necessary to move the pixels in the vertical direction of the screen more accurately than in the horizontal direction, the vertex is symmetrical with respect to the X axis which is the rotation axis of the parallel
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。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 9, the base AC of the isosceles triangle ABC that defines the action point of the
(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。
(Embodiment 3)
The optical path changing device disclosed in the first and second embodiments can be applied to the
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。
FIG. 11 is a diagram for describing a configuration of an optical system of the
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。
First, the illumination
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。
The
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。
The laser light incident on the
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。
The
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。
Red light and green light obtained from the red phosphor and green phosphor of the
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。
On the other hand, the blue light of the
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。
The light emitted from the
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。
The image light emitted from the
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。
The wobbling display can be performed by the
(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。
(Other embodiments)
As described above,
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。 In the above-described embodiment, the configuration in which the parallel flat glass that moves the input light beam is held on the outer periphery of the parallel flat glass has been described, but the method for supporting the parallel flat glass is not limited thereto. You may hold | maintain by arrange | positioning a parallel plate glass in a frame and arrange | positioning a connection part with an actuator in the arm part extended from the frame. Further, the parallel plate glass does not need to be circular, and may have any shape as long as there is a plane through which the optical path passes. In the optical path changing device, an example using a transparent plate as an optical element and a voice coil motor as an actuator has been described. However, the optical element is not limited to this, and the optical element may be a lens group, and a piezoelectric element is used as an actuator. It may be used.
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。 In the above-described embodiment, only the case of driving around two orthogonal axes has been described. However, a driving function with one axis or a switching function between one axis driving and two axis driving may be included. In the case of uniaxial drive, the vertices shared by the two equilateral sides of the isosceles triangle are arranged on the rotation axis, and the actuators arranged at the remaining two vertex positions (arranged symmetrically with respect to the rotation axis). The drive may be executed with
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。
In the above embodiment, the illumination optical system using a laser light source has been described. However, the present invention is not limited to this, and an illumination optical system using a lamp light source, an LED light source, or the like may be used. The optical path changing device is disposed between the
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。 The above-described embodiments are for illustrating the technique in the present disclosure, and various modifications, replacements, additions, omissions, and the like can be made within the scope of the claims and their equivalents.
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。 The present disclosure can be applied to a projection display apparatus such as a projector.
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
100, 110, 120 Optical
337 Projection lens
Claims (8)
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。 An optical member having a parallel plate surface for changing the optical path;
Three vertices of a triangle virtually drawn on a plane parallel to the parallel flat plate surface of the optical member are connected to the optical member as operating points, and the three vertex positions are connected to the parallel flat plate surface. A first actuator, a second actuator, and a third actuator, each of which is driven to move forward and backward in the normal direction,
The optical path changing device, wherein the center of gravity of the optical member is included inside the triangle as viewed from the normal direction.
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。 The optical member is driven around a first rotation axis and a second rotation axis that are orthogonal to the center of gravity of the optical member and parallel to the parallel plate surface,
The optical path changing device according to claim 1, wherein one side of the triangle is parallel to the second rotation axis.
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。 The second actuator acts on a second vertex shared by two equilateral sides of the isosceles triangle,
The first actuator and the third actuator act on the first vertex and the third vertex, respectively.
The first rotation axis is parallel to the symmetry axis of the isosceles triangle, the first actuator and the third actuator perform driving around the first rotation axis, and the second rotation axis. The optical path changing device according to claim 6, wherein the first actuator, the second actuator, and the third actuator perform rotation driving.
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。 A light source;
A light modulation element that modulates light from the light source into video light by a video signal;
A projection optical system for enlarging and projecting the image light;
The optical path changing device according to any one of claims 1 to 7, disposed between the light modulation element and the projection optical system,
Projection-type image display device with
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