JP2022069064A - 光学装置、画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
つまり、簡単な構成で騒音が少なく、高解像度の投射画像が得られる画像表示装置が求められていた。
***プロジェクターの概略構成***
図1は、実施形態1に係るプロジェクターの光学構成図である。
図1に示す画像表示装置としてのプロジェクター1は、光変調素子として液晶パネルを用いたプロジェクターである。プロジェクター1は、光変調装置4において外部から入力される映像信号に基づく映像光LLを生成し、投射光学装置3を介して拡大投射することにより、スクリーン101に大きな投射映像を表示する。
光源102から出射された光は、ダイクロイックミラー106aにより、赤色光とその他の光とに分離される。赤色光は、ミラー104aで反射された後、液晶表示素子108Rに入射し、その他の光は、ダイクロイックミラー106bによってさらに緑色光と青色光とに分離される。緑色光は、液晶表示素子108Gに入射し、青色光は、ミラー104b、104cで反射された後、液晶表示素子108Bに入射する。
液晶表示素子108R、108G、108Bは、それぞれ、入射する光を画像信号に応じて変調する光変調素子である。液晶表示素子108R、108G、108Bは、透過型の液晶パネルであり、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。
液晶表示素子108R、108G、108Bは、平面視において略正方形をなしたダイクロイックプリズム110の3辺に面して配置されている。なお、以下、液晶表示素子108R、108G、108Bに共通の内容については、3つを括って液晶表示素子108として説明することもある。
このように、赤色光、緑色光、青色光は、ダイクロイックプリズム110においてカラー画像を表示する映像光LLとして合成され、光学装置2に向かって射出される。
そして、出射された映像光LLは、光学装置2で画素シフトされた後、投射光学装置3によって拡大されてスクリーン101に投射される。投射光学装置3は、複数のレンズを備えた拡大投射光学系である。
図2は、光路シフトによる画像表示位置の変移を示す説明図である。図3は、光学装置の斜視図である。
前述の通り、プロジェクター1は、ダイクロイックプリズム110と投射光学装置3との間に、光学装置2を備えている。プロジェクター1は、この光学装置2により、映像光LLの光路をシフトさせることで、液晶表示素子108の解像度よりも高い解像度の画像をスクリーン101に投射することができる。例えば、液晶表示素子108がフルハイビジョンであれば、4Kの画像を表示できる。なお、映像光LLの光路をシフトさせることを「画素シフト」ともいう。
光学装置2は、ガラス板21を光軸Lと交差する第1揺動軸J1回りの第1揺動方向、および、光軸Lと交差し且つ第1揺動軸J1と交差する第2揺動軸J2回りの第2揺動方向の2方向に揺動させる。
例えば、図2に示すように、第1方向F1および第2方向F2にそれぞれ半画素分(すなわち、画素Pxの半分)ずれた位置に画素Pxを移動させる。これにより、スクリーン101上の画像表示位置を、画像表示位置P1から第1方向F1に半画素分ずらした画像表示位置P2、画像表示位置P1から第1方向F1および第2方向F2にそれぞれ半画素分ずらした画像表示位置P3、および、画像表示位置P1から第2方向F2に半画素分ずらした画像表示位置P4にずらすことができる。
図4は、光学装置の平面図である。
ここでは、図3、図4を用いて、光学装置2、及び、光学デバイス20の構成について説明する。
固定フレーム30は、光学デバイス20を支持し、光変調装置4(図1)と連結する枠体であり、好適例では、アルミダイキャストで構成される。なお、アルミダイキャストに限定するものではなく、堅牢かつ軽量で耐熱性に優れた材質であれば良く、例えば、金属プレス部品や、耐熱樹脂などを用いても良い。
また、固定フレーム30における光学デバイス20のガラス板21と重なる部分は、開口部(図示せず)となっており、映像光LLが透過可能な構成となっている。詳しくは、固定フレーム30は、ガラス板21を保持する可動枠22と重なる部分に、開口部を有している。
光学デバイス20は、ガラス板21、可動枠22、連結フレーム25、第1アクチュエータ27a,27b、第2アクチュエータ28a,28bなどから構成されている。
連結フレーム25は、可動枠22を支持する内側フレーム23と、内側フレーム23の外側に設けられた外側フレーム24を含んで構成されている。換言すれば、連結フレーム25は、外側フレーム24と、外側フレーム24内において第1揺動軸J1に連結された内側フレーム23とを備える。好適例では、連結フレーム25としてアルミニウム製のフレームを用いる。
内側フレーム23には、第1揺動軸J1に沿って配置された支持部22a,22bにより、可動枠22が揺動可能に連結されている。
第1アクチュエータ27aは、コイル33c、磁石34cなどから構成される。
図5に示すように、コイル支持枠12は、外側フレーム24に固定されており、可動枠22側の端部がL字状に折り返されてフランジ部15が形成されている。コイル支持枠12は金属性のフレームであり、フランジ部15にはコイル33cが取付けられる。好適例では、コイル支持枠12は鉄製であり、フランジ部15はコイル33cのバックヨークとして機能する。
磁石枠38は、2本の棒状の磁石341、磁石342をZ軸の延在方向に重ねた構成となっている。磁石341は、X軸の延在方向に長い棒状の磁石である。磁石341は、N極をコイル33c側に向けて配置されている。磁石342も、磁石341と同じ長さの棒状磁石であるが、S極をコイル33c側に向けて配置されている。好適例として、磁石341,342は、ネオジム磁石を用いている。なお、ネオジム磁石に限定するものではなく、所期の磁力を有する永久磁石であれば良く、サマリウムコバルト磁石、フェライト磁石、アルニコ磁石であっても良い。
このような構成により、第1アクチュエータ27aにおけるコイル33cと磁石34cとは、間隙を持って向い合って配置される。詳しくは、図5に示すように、可動枠22が傾いていない初期状態では、コイル33cの長辺331が磁石341と向かい合い、長辺332が磁石342と向かい合うように配置されている。なお、第1アクチュエータ27a対となる第1アクチュエータ27b(図4)も、第1アクチュエータ27aと同じ構成である。第1アクチュエータ27bは、コイル支持枠13に設けられたコイル33dと、可動枠22の腕部22dに設けられた磁石34dなどから構成される。
なお、本実施形態では、磁石34c,34dを可動枠22に、コイル33c,33dを外側フレーム24に繋がるコイル支持枠12,13に配置した、換言すれば、可動部に磁石を配置する、所謂「ムービングマグネット型」を採用している。これにより、通電時にコイル33c,33dで発生する熱が、可動枠22やガラス板21に伝わり難くなるため、熱による共振周波数の変化や、ガラス板21の撓み等を抑制することができる。
磁石34aは、内側フレーム23の第1フレーム23aの他端23c側においてZ軸方向に立上る金属性の磁石枠に取付けられる。なお、内側フレーム23は、可動枠22の支持部22a側の第1フレーム23aと、支持部22b側の第2フレーム23bとの2本のフレームに分岐している。
磁石34bは、内側フレーム23の第2フレーム23bの他端23d側においてZ軸方向に立上る金属性の磁石枠に取付けられる。第2フレーム23bは、コイル支持枠12に重なる部分の一端から、可動枠22の外周に沿って延在し、他端23dはコイル支持枠13近くに達している。また、第2フレーム23bは、可動枠22の外周に沿った延在部分の中ほどで、支持部22bと接続している。そして、第2フレーム23bの他端23d側においてZ軸方向に立上る金属性の磁石枠に、磁石34bが取付けられている。
なお、第2アクチュエータ28a,28bも、可動部となる内側フレーム23側に磁石を配置した、ムービングマグネット型を採用している。
駆動面とはコイルと磁石とが対面する部分のことを指し、例えば、第2アクチュエータ28aのコイル33aと磁石34aとによるY軸の延在方向の駆動面の長さは、第1アクチュエータ27aのコイル33cと磁石34cとによるX軸の延在方向の駆動面の長さの2倍以上の長さに設定されている。なお、第2アクチュエータ28b、第1アクチュエータ27bにおいても、同様である。
このような構成において、第2アクチュエータ28a,28bのコイル33a,33bに駆動波形を印加すると、コイルに電流が流れることで発生する磁界が、磁石34a,34bと反発、または引き合うことにより、可動枠22を含む内側フレーム23全体が第2揺動軸J2を中心にして第2揺動方向に揺動する。
具体的には、第2アクチュエータ28aの周囲には、3つの結合部29a,結合部29b,結合部29gがトラス状に設けられている。同様に、第2アクチュエータ28bの周囲にも、3つの結合部29e,結合部29f,結合部29gがトラス状に設けられている。なお、結合部29b,結合部29e,結合部29gは、第1アクチュエータ27bの支持を兼ねており、当該アクチュエータを3方から囲っている。また、第1アクチュエータ27aの両脇にも、2つの結合部29c,結合部29dが設けられている。
図6は、結合部の側断面図である。詳しくは、図4の結合部29dにおけるg-g´断面における断面図である。なお、他の結合部29a~29c、結合部29e~29gの構造も、結合部29dと同じである。
ここでは、7ヶ所の結合部29a~29gの構成について、結合部29dを代表として説明するが、共通の内容については7つを括って結合部29として説明することもある。
固定フレーム30における結合部29dと重なる部分には、周囲よりも一段高いリング状の台座部40が設けられている。台座部40の中心には、ネジ穴44が形成されている。台座部40におけるネジ穴44が形成された面を第1面41という。台座部40の上には、スペーサー45が配置される。好適例において、スペーサー45はステンレス製のスペーサーであり、円管状で貫通穴を有する。なお、軽量で強度がある材質であれば良く、例えば、鉄や合金、樹脂製のスペーサーであっても良い。また、ネジ穴44の中心からZ軸に沿った線分を中心軸43とする。中心軸43は、結合部29dの中心軸であり、スペーサー45、振動吸収部材48、座金46、ネジ49の中心軸でもある。
そして、座金46の上からネジ49止めする。ネジ49は、金属製のなべ小ねじであり、座金46、スペーサー45を介して、固定フレーム30のネジ穴44に螺合される。
そして、固定フレーム30は、振動吸収部材48が取付けられる軸部としてのスペーサー45と、スペーサー45の外側において対向する固定フレーム30の第1面41と、座金46の第2面47とを有する。連結フレーム25は、振動吸収部材48により、軸部としてのスペーサー45との間、及び、第1面41と第2面47との間を離間して配置される。
図6を用いて、好適例における振動吸収部材48周辺の寸法設定について説明する。
以下の寸法、及び、仕様設定は、光学デバイス20の重量が40gf以上70gf以下で、可動枠22を反復駆動させる駆動信号の周波数を40Hz以上70Hz以下とした場合における好適な設定事例である。これらの前提条件が異なる場合は、以下の寸法、仕様に限定されない。
振動吸収部材48の初期高さは約6.55mmで、ネジ49により第1面41と第2面47との間で圧縮される。換言すれば、振動吸収部材48の初期高さは、軸としてのスペーサー45の中心軸43と平行な長さよりも大きく設定されている。圧縮代が約0.1mm以上0.2mm以下の範囲内となるように、初期高さを設定することが好ましい。
振動吸収部材48の初期内径は約φ3.9mmで、スペーサー45の外形よりも小さく設定されている。弾性を有する振動吸収部材48の内径を広げるように、スペーサー45を圧入気味に挿入する。振動吸収部材48の初期外形は、約φ9.5mmに設定されている。
振動吸収部材48における固定フレーム30の第1面41と外側フレーム24の連結部24aとの間の厚さt1は、約2.6mmとしている。
振動吸収部材48における外側フレーム24の連結部24aと座金46の第2面47との間の厚さt2は、約2.6mmとしている。
振動吸収部材48におけるスペーサー45の外形と外側フレーム24の連結部24aとの間の厚さt4は、約1.5mmとしている。
好適例における結合部29の組立て方法は、まず、振動吸収部材48にスペーサー45を挿入する。続いて、スペーサー45と一体になった振動吸収部材48を、当該部材の弾性を利用して、外側フレーム24の連結部24aに嵌め込む。これを7ヶ所の結合部29で行う。スペーサー45を含む振動吸収部材48が7ヶ所取り付けられた状態の連結フレーム25を、固定フレーム30の上に載置し、7ヶ所に座金46をセットした後、ネジ49を締める。なお、この際、連結フレーム25には、可動枠22や、第1アクチュエータ27a,27b、第2アクチュエータ28a,28bが組込まれている。
振動吸収部材48は、デュロメータ硬度が20以上、ロックウェル硬さがR95以下の樹脂材料であることが好ましい。また、振動吸収部材48の硬度の温度変化が、0℃から100℃の範囲において、1℃あたり1%未満であることが好ましい。なお、これらの根拠については、後述する。
振動吸収部材48において、連結フレーム25と、固定フレーム30における第1面41と座金46の第2面47との間に存在する厚さt1、t2が、外側フレーム24の連結部24aとスペーサー45との間に存在する厚さt4より大きい。
また、振動吸収部材48において、連結フレーム25と、固定フレーム30における第1面41と座金46の第2面47とのうち、少なくとも一方との間に存在する厚さが、外側フレーム24の連結部24aとスペーサー45との間に存在する厚さt4より大きい。換言すれば、厚さt1、厚さt2のうち少なくとも一方は、厚さt4より大きい。
また、振動吸収部材48において、外側フレーム24の連結部24aとスペーサー45との間に存在する厚さt4が、外側フレーム24の連結部24aにおけるスペーサー45と平行な厚さt3よりも大きい。換言すれば、厚さt4は、厚さt3より大きい。
図7は、振動吸収部材を用いた防振構造による騒音レベル、及び、動作追従性についての検証結果を示した図表である。
検証に当たっては、振動吸収部材48の硬度や、結合部29の数などを変えた4つの実施例、及び、8つの比較例による実験を行った。
他方、比較例1~4については、動作追従性は良好(〇)なるも、騒音レベルは指標超えで騒音大という結果であった。比較例5,6については、騒音レベルは許容レベルであったが、動作追従性が不安定(△)という結果であった。比較例7,8については、騒音レベルは良好であるが、動作追従性が悪い(×)という結果であった。
まず、図8を用いて、動作追従性の優劣について説明する。
破線で示される台形波からなるグラフ50は、可動枠22(ガラス板21)の理想的な動作を示している。なお、縦軸は、反復動作における変位量、横軸は時間軸を示している。可動枠22の理想的な反復動作は、台形波における下底の直線部分の時間が長く、立ち上がり時間が短く、上底の直線部分の時間が長く、立ち下がり時間が短い動作である。また、立ち上がり後のオーバーシュートや、立ち下がり後のアンダーシュートなど、上底、下底における波打ち動作が少ないことが望ましい。つまり、可動枠22が反復動作する際に、バタつかずにスムーズに移動し、かつ、下底、上底において安定した状態で止まっている時間を長く維持できれば、画質が良く高解像度の投射画像を得ることができる。
図8の最下段のグラフ53は、図7で動作追従性が悪い(×)と示された比較例にて得られる動作軌跡例である。図8に示すように、グラフ53では台形波がかなり崩れてしまっているため、画質が悪くなってしまう。
図8の中段のグラフ52は、図7で動作追従性が不安定(△)と示された比較例にて得られる動作軌跡例である。図8に示すように、グラフ52は、グラフ51とグラフ53との中間状態の波形となっているため、画質が不安定となる。
続いて、4つの実施例、及び、8つの比較例の内容、及び、検証結果について詳しく説明する。
まず、実施例1では、図6の振動吸収部材48としてデュロメータ硬度37のスチレン系樹脂を用いた。そして、図4の態様通り、光学デバイス20を7ヶ所の結合部29a~29gにおいてネジ止めしたサンプルを用いた。
実施例2では、実施例1と同様に、振動吸収部材48としてデュロメータ硬度37のスチレン系樹脂を用いた。そして、図9に示すように、光学デバイス20を4ヶ所の結合部29a,29c,29d,29fにおいてネジ止めしたサンプルを用いた。実施例1と実施例2との違いは、ネジ止め数の違いである。
実施例4では、振動吸収部材48としてデュロメータ硬度20のスチレン系樹脂を用いた。そして、光学デバイス20を4ヶ所の結合部29a,29c,29d,29fにおいてネジ止めしたサンプルを用いた。実施例3と実施例4との違いは、ネジ止め数の違いである。
まず、比較例2では、結合部の構造が異なり、比較評価用の結合部129としている。詳しくは、図10に示すように、結合部129では、振動吸収部材、スペーサー、座金は用いず、比較評価用の連結フレーム125のみを用いる。固定フレーム30は、図6と同じである。連結フレーム125の外側フレーム124の連結部124aは、Zプラス方向に突出した円柱状の台座部であり、その中央にはネジ49を通す貫通穴124bが設けられている。外側フレーム124の連結部124aは、固定フレーム30の台座部40と直に接合する構造となっており、両者は、ネジ49で直接固定される。ネジ止めは、7ヶ所である。
比較例1では、図11に示すように、連結フレーム125の内側フレーム123を、比較評価用の4ヶ所の結合部139で、直に固定フレーム30に固定する。結合部139の位置は、可動枠22の4つの頂点の外側で、内側フレーム123と重なる部分である。結合部139の断面構造は、図10の結合部129と同じである。
この比較例1では、内側フレーム23と外側フレーム24とによる2重環状構造における、外側フレームによる緩衝作用がない場合の影響を調べることができる。
比較例4では、振動吸収部材48としてロックウェル硬さR95のフッ化炭素樹脂を用いた。なお、同じ硬度の他の樹脂を用いても良い。そして、光学デバイス20を4ヶ所の結合部29a,29c,29d,29fにおいてネジ止めしたサンプルを用いた。比較例3と比較例4との違いは、ネジ止め数の違いである。
比較例6では、振動吸収部材48としてアスカー硬度100のスチレン系樹脂を用いた。そして、光学デバイス20を4ヶ所の結合部29a,29c,29d,29fにおいてネジ止めしたサンプルを用いた。比較例5と比較例6との違いは、ネジ止め数の違いである。
比較例8では、振動吸収部材48としてアスカー硬度80のスチレン系樹脂を用いた。そして、光学デバイス20を4ヶ所の結合部29a,29c,29d,29fにおいてネジ止めしたサンプルを用いた。比較例7と比較例8との違いは、ネジ止め数の違いである。
図7に戻る。
図7のグラフにおいて、縦軸は騒音レベルを示す音圧(dB)を示し、横軸は比較例、及び、実施例を示している。騒音レベルの指標は約20dBであり、当該指標以下であれば、騒音が小さく良好と判断される。
騒音レベルを主体に考察すると、振動吸収部材がない比較例1,2、振動吸収部材48としてフッ化炭素樹脂を用いた比較例3,4では、騒音指標20dBを超えており、振動、及び、振動に伴う騒音が大きくなることが解る。他方、比較例1~4のいずれも動作追従性は良好(〇)である。
比較例1,2において、比較例1の音圧28.4dBに対して、比較例2は音圧24.8dBであり、音圧が約3.6dB抑制されており明確な騒音抑制効果が認められる。これは、内側フレーム23と外側フレーム24とからなる連結フレーム25の2重環状構造における、外側フレーム24による緩衝作用に拠るものと考えられる。
但し、実施例2,4では、ネジ止め数が4ヶ所であっても、騒音指標よりも低い騒音レベルとなっていることから、ネジ止め4ヶ所構成も実用性があると認められる。換言すれば、結合部29の数は、4以上7以下であれば良い。
また、比較例3の騒音レベルは騒音指標よりも約3dB高いが僅かであり、他方、優れた動作追従性を考慮すると、実用における許容範囲内と考えられる。換言すれば、比較例3は準実施例と見做すことができる。よって、振動吸収部材48の硬度は、ロックウェル硬さR95を上限とする。また、振動吸収部材48の硬度の下限は、騒音レベル、動作追従性ともに、良好な結果が得られた実施例3,4のデュロメータ硬度20となる。
比較例7,8では、騒音レベルが最も低くなっているが、動作追従性が悪く実用性は乏しい。
上記では、常温(15℃~25℃)下において振動吸収部材48の硬度を変更して検証したが、振動吸収部材48にはプロジェクター1が使用される環境下で硬度が安定していることが求められる。一般的なプロジェクターの定格動作温度は0℃~50℃であるが、光学デバイス20は高温となる光変調装置4(図1)の近くに配置されるので、高温側はマージンを持った方が安全である。
従来文献(特許文献1)に記載があるシリコーン樹脂の場合、グラフ60に示すように、0℃~60℃に掛けての硬さの変化率が非常に大きいことが解る。この温度範囲はプロジェクターの定格動作温度と重複しており、シリコーン樹脂を振動吸収部材48として用いた場合、硬度が安定しないため、騒音が大きくなったり、動作追従性が不安定となる恐れがある。
光が入射する入射面を有するガラス板21と、ガラス板21を保持する可動枠22と、可動枠22と第1揺動軸J1を介して連結する連結フレーム25とを含む光学デバイス20を有し、光学デバイス20における連結フレーム25を、振動吸収部材48を介して固定する固定フレーム30を備える光学装置2であって、固定フレーム30は、振動吸収部材48が取付けられる軸部としてのスペーサー45と、スペーサー45の外側において対向する台座部40の第1面41と、座金46の第2面47とを有し、連結フレーム25は、振動吸収部材48により、スペーサー45との間、及び、第1面41と第2面47との間を離間して配置され、振動吸収部材48は、連結フレーム25と、固定フレーム30における第1面41と第2面47とのうち少なくとも一方との間に存在する厚さが、連結フレーム25と固定フレーム30のスペーサー45との間に存在する厚さより大きい。
さらに、振動吸収部材48における、外側フレーム24の連結部24aと第1面41との間の厚さt1、連結部24aと第2面47との間の厚さt2のうち、少なくとも一方の厚さが、連結部24aとスペーサー45との間の厚さt4より厚いことにより、可動枠22の反復駆動の精度を確保することができる。
よって、この光学装置2によれば、固定フレーム30に、スペーサー45、及び、振動吸収部材48を取付けるという簡単な構造により、微振動による騒音を抑制するとともに、可動枠22の動作追従性を確保することができる。
従って、簡単な構成で騒音が少なく、高解像度の投射画像が得られる画像表示装置としてのプロジェクター1を提供することができる。
これによれば、振動吸収部材48における、外側フレーム24の連結部24aと第1面41との間の厚さt1と、連結部24aと第2面47との間の厚さt2とが、連結部24aとスペーサー45との間の厚さt4より厚いことにより、騒音を抑制するとともに、可動枠22の反復駆動の精度を確保することができる。
これによれば、振動吸収部材48における、外側フレーム24の連結部24aと第1面41との間の厚さt1、連結部24aと第2面47との間の厚さt2のうち、少なくとも一方の厚さが、外側フレーム24の連結部24aの厚さt3よりも厚いことにより、騒音を抑制するとともに、可動枠22の反復駆動の精度を確保することができる。
これによれば、外側フレーム24の連結部24aとスペーサー45との間の厚さt4が、連結部24aの厚さt3よりも厚いことにより、騒音を抑制するとともに、可動枠22の反復駆動の精度を確保することができる。
これによれば、振動吸収部材48の硬度が適切な範囲内に設定されるため、騒音を抑制するとともに、可動枠22の動作追従性を確保することができる。
これによれば、プロジェクターの定格動作温度を含む高温側にマージンを持った温度範囲において、振動吸収部材48が常温での硬度を維持できるため、騒音レベル、動作追従性ともに良好な状態を維持することができる。
これによれば、振動吸収部材48は、ネジ49により第1面41と第2面47との間で圧縮されるため、外側フレーム24の連結部24aとの密着性が高まり一体化される。
これによれば、連結フレーム25の2重環状構造における外側フレーム24による緩衝作用により、騒音を抑制するとともに、可動枠22の動作追従性を確保することができる。
これによれば、適切な数の結合部29により、光学デバイス20が固定フレーム30に固定されるため、騒音を抑制するとともに、可動枠22の動作追従性を確保することができる。
例えば、第2アクチュエータ28aと結合部29aとの距離は、第1アクチュエータ27bと結合部29bとの距離よりも短く設定されている。他の結合部においても同様である。これによれば、加振力が大きい第2アクチュエータ28a,28bでは、結合部29をより近くに配置することにより、効率良く振動を抑制することができる。
これによれば、プロジェクター1は、騒音を抑制するとともに、可動枠22の動作追従性を確保した、シンプルな構成の光学装置2を備えている。
従って、簡単な構成で騒音が少なく、高解像度の投射画像が得られるプロジェクター1を提供することができる。
***結合部の異なる態様-1***
図13は、本実施形態における結合部の側断面図であり、図6に対応している。
本実施形態の結合部129では、実施形態1の振動吸収部材48とは異なる振動吸収部材148を備えている点が、実施形態1の結合部29と異なる。その他の構成は、実施形態1の結合部29と同じである。
以下、実施形態1と同じ構成部位には、同一の附番を附し、重複する説明は省略する。
第1部材146、第2部材147の材質、寸法、硬度は、実施形態1の振動吸収部材48と同じである。例えば、スチレン系樹脂を用いる場合には、射出成型において、第1部材146と第2部材147とを作り分ける。1つの金型に、第1部材146と第2部材147とが一緒に面付されていても良いし、部材ごとに専用の金型を用いても良い。
第2部材147は、シンプルな円環状の部材である。第1部材146の上に、第2部材147が重ねられると、連結部24aと勘合する環状の凹部148aが形成される。
組立て方法は、まず、第1部材146にスペーサー45を挿入する。続いて、スペーサー45と一体になった第1部材146を、連結フレーム25の7ヶ所の連結部24aにセットする。次に、固定フレームの上に、連結フレーム25を載置する。
そして、連結フレーム25から突出しているスペーサー45に、第2部材147を嵌める。このように、2ピース構成とした場合、振動吸収部材を変形させて外側フレーム24に嵌め込む必要はなくなる。
振動吸収部材148は、2ピース構成としたこと以外は、実施形態1の振動吸収部材48と同じである。結合部129は、振動吸収部材148を用いること以外は、実施形態1の結合部29と同じである。
従って、簡単な構造により、微振動による騒音を抑制するとともに、可動枠22の動作追従性を確保することが可能な光学装置2を提供することができる。
これらの構成であっても、一体形成されたスペーサー部がスペーサー45の役割りを果たすため、上記各実施形態と、同様の作用効果を得ることができる。
上記では、可動枠22を第1揺動軸J1、及び、第2揺動軸J2を軸として2方向に揺動させて、F1/F2方向(縦横方向)に半画素ずつ画素シフトさせるものとして説明したが、縦横の2方向に画素シフトさせることに限定するものではなく、表示画像を高解像度化可能な方法であれば良い。例えば、揺動方向は1方向であっても良い。詳しくは、可動枠22の対角線に沿って対角線揺動軸を設けて、斜めに半画素シフトさせる方法であっても良い。この場合、対角線揺動軸の外側に、磁石、及び、電磁コイルを備えたアクチュエータを1対設ける。この構成、方法であっても、表示画像を高解像度化することができる。
そして、斜め画素シフト方式の光学デバイスにおいても、上記の振動吸収部材48を含む結合部29を用いた防振構造を適用することができる。この構成であっても、上記各実施形態と同様に、簡単な構造により、微振動による騒音を抑制するとともに、可動枠22の動作追従性を確保することが可能な光学装置を提供することができる。
***結合部の異なる態様-2***
図14は、本実施形態における結合部の側断面図であり、図6、図13に対応している。実施形態2では、2つの部位から構成された振動吸収部材148を、スペーサー45、座金46を用いて固定していたが、この構成に限定するものではない。例えば、スペーサー45、座金46を用いなくても良い。
本実施形態の結合部149では、スペーサー45、及び、座金46を用いない点が、実施形態2の結合部129と異なる。その他の構成は、実施形態1の結合部29と同じである。以下、上記実施形態と同じ構成部位には、同一の附番を附し、重複する説明は省略する。
第2部材157は、シンプルな円環状の部材である。第1部材156の上に、第2部材157が重ねられると、連結部24aと勘合する環状の凹部148aが形成される。なお、本実施形態においては、ネジ49の頭部の下面が第2面47となり、振動吸収部材158が取付けられる軸部はネジ49となる。
続いて、第1部材156が取り付けられた連結フレーム25を、固定フレーム30の上に載置する。次に、第2部材157が取り付けられたネジ49で、連結フレーム25の7ヶ所の連結部24aにネジ締めする。
さらに、本実施形態の結合部149によれば、スペーサー、及び、座金を用いないため、部品点数を減らすことができる。さらに、構成がシンプルになるため、組み立て工数も減少する。また、発明者等の検証結果によれば、本実施形態の構成であっても、上記各実施形態と同等の騒音抑制効果、及び、動作追従性を確保できることが解っている。
***結合部の異なる態様-3***
図15は、本実施形態における結合部の側断面図であり、図14に対応している。
実施形態3では、振動吸収部材158を構成する第1部材156と第2部材157とを密着する構成として説明したが、両者の間に隙間d1を設けても良い。図15に示す、本実施形態の結合部150における振動吸収部材159では、第1部材156aと第2部材157との間に、隙間d1が設けられている点が、図14と異なる。その他の構成は、実施形態3の結合部149と同じである。以下、上記実施形態と同じ構成部位には、同一の附番を附し、重複する説明は省略する。
この構成によれば、製造バラつきがあった場合でも、第1部材156aが第2部材157に干渉することを防止できる。そして、この構成であっても、連結フレーム25の連結部24aは、上方の第2部材157と、下方の第1部材156aの階段状の切り欠き部とにより密着、及び、挟持されるため、上記各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、連結部24aへの第2部材157の密着性をより高めるために、図14、図15の構成において、座金46(図6)のみを追加しても良い。
Claims (12)
- 光が入射する入射面を有する光学部材と、
前記光学部材を保持する可動枠と、
前記可動枠と揺動軸を介して連結する連結フレームとを、含む光学デバイスを有し、
前記光学デバイスにおける前記連結フレームを、振動吸収部材を介して固定する固定フレームを備える光学装置であって、
前記固定フレームは、前記振動吸収部材が取付けられる軸部と、前記軸部の外側において対向する第1面と第2面とを有し、
前記連結フレームは、前記振動吸収部材により、前記軸部との間、及び、前記第1面と前記第2面との間を離間して配置され、
前記振動吸収部材は、前記連結フレームと、前記固定フレームにおける前記第1面と前記第2面とのうち少なくとも一方との間に存在する厚さが、前記連結フレームと前記固定フレームの前記軸部との間に存在する厚さより大きい、
光学装置。 - 前記振動吸収部材は、前記連結フレームと、前記固定フレームとにおける前記第1面と前記第2面との間に存在する厚さが、前記連結フレームと前記軸部との間に存在する厚さより大きい、
請求項1に記載の光学装置。 - 前記振動吸収部材は、前記連結フレームと、前記固定フレームにおける前記第1面と前記第2面とのうち少なくとも一方との間に存在する厚さが、前記連結フレームにおける前記軸部と平行な厚さよりも大きい、
請求項1または2に記載の光学装置。 - 前記振動吸収部材は、前記連結フレームと前記軸部との間に存在する厚さが、前記連結フレームにおける前記軸部と平行な厚さよりも大きい、
請求項1~3のいずれか1項に記載の光学装置。 - 前記振動吸収部材は、デュロメータ硬度が20以上、ロックウェル硬さがR95以下である、
請求項1~4のいずれか1項に記載の光学装置。 - 前記振動吸収部材は、樹脂材料であり、
前記振動吸収部材の硬度の温度変化が、0℃から100℃の範囲において、1℃あたり1%未満である、
請求項1~5のいずれか1項に記載の光学装置。 - 前記振動吸収部材は、前記軸部と平行な長さよりも大きく、
前記軸部の貫通孔に設けられたねじにより、前記固定フレームにおける前記第1面と前記第2面との間で圧縮される、
請求項1~6のいずれか1項に記載の光学装置。 - 前記振動吸収部材は、前記第1面に配置される第1部材と、前記第2面に配置される第2部材とが重なって構成される、
請求項1~7のいずれか1項に記載の光学装置。 - 前記連結フレームは、外側フレームと、前記外側フレーム内において前記揺動軸に連結された内側フレームとを備える、
請求項1~8のいずれか1項に記載の光学装置。 - 前記光学デバイスの重量は、40gf以上70gf以下であり、
前記連結フレームが前記振動吸収部材を介して前記固定フレームに固定される結合部の数は、4以上7以下である、
請求項1~8のいずれか1項に記載の光学装置。 - 前記揺動軸を介して、前記可動枠を振動させる第1アクチュエータと、
前記揺動軸を介して、前記可動枠を前記第1アクチュエータよりも大きい加振力で振動させる第2アクチュエータと、をさらに備え、
前記連結フレームが前記振動吸収部材を介して前記固定フレームに固定される前記結合部は、複数ヶ所あり、
複数の前記結合部のそれぞれが前記第1アクチュエータと前記第2アクチュエータとのうち一番短い距離との中で、
前記第2アクチュエータと前記結合部との距離が、他の前記結合部と前記第1アクチュエータとの距離よりも短い前記結合部を有する、
請求項10に記載の光学装置。 - 複数の画素を備える光変調素子と、
前記光変調素子からの光を投射する投射光学系と、
前記光変調素子からの光が入射される請求項1~11のいずれか1項に記載の光学装置と、を備える、
画像表示装置。
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