JP6455080B2 - 光学デバイスおよび画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学デバイスおよび画像表示装置に関するものである。

２次元配列の画素を有する画像形成素子において、画素ごとに光の波長や強度等を制御することにより、画像を生成し、これをレンズ等の光学系で拡大して表示する投射型画像表示装置として、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ等が知られている。画像形成素子としては、液晶素子や有機ＥＬ素子等が用いられており、これらの素子については、年々、解像度の向上が図られている。

現在、画像表示装置の市場では、いわゆるフルハイビジョンと呼ばれる解像度を有する商品が普及しているが、今後、例えば４Ｋ、８Ｋ（スーパーハイビジョン）と呼ばれるさらに高い解像度を有する商品に移行するものと予測されている。

このような高解像度の表示を実現する方法の１つに、画像形成素子によって生成された画像の投射位置をシフトさせる画素ずらし装置（画素シフター）を用いる方法がある。画素ずらし装置としては、光学要素での屈折（光変調）を利用して光路をシフトさせるものが知られている。

例えば、特許文献１には、画像形成装置の投射光を透過させるガラスと、コイルと、コイルに発生する推力により撓み、反力を発生する帯状板ばねと、が取り付けられているフラップを有する揺動駆動装置が開示されている。また、帯状板ばねは、捻り梁部を備え、フラップを揺動可能に支持している。また、捻り梁部は、揺動軸心に対して垂直に形成された撓み梁部に接続されている。このような揺動駆動装置では、コイルに電流を流すと推力が発生し、帯状板ばねのばね反力に抗してガラスが取り付けられているフラップが揺動する。このようにしてガラスを揺動させることにより、ガラスを透過する光の投射位置をシフトさせることができる。

しかしながら、このような揺動駆動装置では、フラップを揺動させるために、平面状に広がって一定の面積を要する帯状板ばねを用いているため、デバイスの占有面積を小さくし難いという問題がある。

特開２００９−１７１７８４号公報

一方、占有面積を小さくするため、特許文献１に記載の揺動駆動装置において、揺動軸心に対して垂直に形成された撓み梁部を省略することも考えられる。しかしながら、その場合には、捻り梁部のみで揺動させる必要が生じるので、発生する応力を十分小さくしつつ、所定の揺動周波数を得るためには、捻り梁部の長さを十分に長くする必要があり、捻り梁部の長大化を招くこととなる。

本発明の目的は、小型で、かつ発生する応力が小さい光学デバイス、および、かかる光学デバイスを備え、画質の高い表示が可能な画像表示装置を提供することにある。

このような目的は、下記の適用例により達成される。
本発明の光学デバイスは、光が入射する光入射面を有する光学部と、
前記光学部を支持する可動部と、
前記可動部を揺動軸まわりに揺動可能に支持する軸部と、
前記軸部が接続される固定部と、
を備え、
前記固定部において、前記光入射面の法線方向に沿って前記揺動軸を通過するように前記固定部を切断したときの切断面の形状は、前記法線方向に沿う長軸を有し、
前記切断面の前記法線方向における長さは、前記軸部の前記法線方向における厚さよりも大きく、
前記固定部は、
前記長軸の方向において一方の端部と他方の端部とを有し、
前記一方の端部と前記軸部とが接続され、
前記他方の端部が固定されていないことによって、前記他方の端部が変位可能であることを特徴とする。

これにより、固定部は、軸部を支持する機能を有するのみでなく、可動部を揺動させる梁としての機能も兼ね備えたものとなるので、小型で、かつ、可動部が揺動するときに発生する応力が小さい光学デバイスが得られる。

本発明の光学デバイスでは、前記可動部に設けられている永久磁石と、前記永久磁石に作用する磁界を発生させるコイルと、を有することが好ましい。

これにより、永久磁石とコイルとの間で磁気的相互作用が生じ、永久磁石に駆動力を発生させることができる。

本発明の光学デバイスでは、さらに、前記固定部を支持する支持部を有し、
前記支持部は、前記他方の端部を除いた位置において前記固定部を支持していることが好ましい。

これにより、自由端になっている部分が支持部に直接支持されることが防止され、この部分を十分な変位量で変位させることが可能になる。その結果、局所的な応力集中を伴うことなく必要な揺動角で可動部を揺動させることができる。

本発明の光学デバイスでは、前記可動部、前記軸部および前記固定部は、それぞれ前記光学部よりも弾性率が小さいことが好ましい。

これにより、軸部には可捻性（捻ることができる性質）が付与されるとともに、固定部には可撓性（撓むことができる性質）が付与される。また、光学部には、その変形が抑えられるとともに、駆動部による駆動力を可動部全体に的確に伝達する機能が付与される。このため、可動部が揺動するときの変位量が安定し、光学部を透過する光を目的とする方向に偏向させたり、目的とする量だけ偏向させたりすることができる。

本発明の光学デバイスでは、前記可動部、前記軸部および前記固定部は、それぞれ樹脂材料で構成されていることが好ましい。

これにより、軸部には可捻性（捻ることができる性質）が付与されるとともに、固定部には可撓性（撓むことができる性質）が付与される。また、光学部には、その変形が抑えられるとともに、駆動部による駆動力を可動部全体に的確に伝達する機能が付与される。このため、可動部が揺動するときの変位量が安定し、光学部を透過する光を目的とする方向に偏向させたり、目的とする量だけ偏向させたりすることができる。また、樹脂材料は、比較的弾性が大きいため、揺動に伴って光学部に発生する不要な振動を減衰させることに寄与する。これにより、光学部によって偏向される光が、意図しない方向に偏向されてしまうのを防止することができる。

本発明の光学デバイスでは、前記固定部は、前記軸部が接続されている第１部分と、前記第１部分に隣り合っていて前記軸部が接続されていない第２部分と、を含み、
前記第１部分の厚さは、前記第２部分の厚さより大きいことが好ましい。

これにより、軸部が接続されている部分は、自由端になっている部分であるので、その部分の厚さを大きくすることにより、その部分が変位する際の変位量を相対的に大きく確保することができる。このため、当該部分をより大きく変位させることが可能になり、その分、固定部内に発生する応力の緩和幅をより大きくすることができる。そして、揺動角を十分に大きくすることができる。

本発明の光学デバイスでは、前記光学部は、光を透過することが好ましい。
これにより、光学部に入射する光の入射角度が目的とする角度になるように光学部の姿勢を変化させることにより、透過光の偏向方向や偏向量を制御することができる。

本発明の光学デバイスでは、前記光学部は、光を反射することが好ましい。
これにより、光学部に入射する光の入射角度が目的とする角度になるように光学部の姿勢を変化させることにより、反射光の偏向方向や偏向量を制御することができる。

本発明の光学デバイスでは、前記切断面において、前記固定部の前記揺動軸の延在方向についての長さが、前記他方の端部から前記一方の端部に向かうにつれて徐々に大きくなっていることが好ましい。
本発明の画像表示装置は、本発明の光学デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、小型で、かつ信頼性の高い画像表示装置が得られる。

本発明の画像表示装置では、前記光学デバイスにおいて前記光学デバイスから射出される光の光路を変更することにより、前記光の照射によって表示される画素の位置をずらすように構成されていることが好ましい。
これにより、例えば光学部に入射する光で形成される画像の画素数を増やすことなく、投射される画像の高解像度化を図ることができる。

本発明の画像表示装置では、前記光学デバイスは、前記光を走査して画像を形成することが好ましい。
これにより、投射される画像の高解像度化を図ることができる。

本発明の画像表示装置の第１実施形態を適用したプロジェクターの光学的な構成を示す図である。 図１に示すプロジェクターの電気的な構成を示すブロック図である。 図１に示す光路偏向素子（本発明の光学デバイスの第１実施形態）の構成を示す斜視図である。 図３に示す光路偏向素子のうち、機能部および駆動部周辺を拡大して示す斜視図である。 図４に示す機能部の平面図である。 図４に示す機能部の部分拡大斜視図である。 図４に示す機能部を表面側から見たときの部分拡大斜視図である。 図７に揺動軸Ａに沿って機能部を切断したときの切断面である。 図４に示す機能部が、揺動軸Ａを中心に揺動したときの変位の様子をシミュレーションした図である。 図４に示す機能部が、揺動軸Ａを中心に揺動したときの変位の様子をシミュレーションした図である。 図１１（ａ）、（ｂ）に示す駆動部は、第１実施形態に係る駆動部であり、図１１（ｃ）〜（ｈ）に示す駆動部は、それぞれ電磁アクチュエーター方式を採用する駆動部の他の構成例である。 図３に示す光路偏向素子が光を偏向させる原理を説明するための図である。 図３に示す光路偏向素子が光を偏向させる原理を説明するための図である。 本発明の光学デバイスの第２実施形態を適用した光路偏向素子が光を偏向させる原理を説明するための図である。 本発明の画像表示装置の第３実施形態を適用したプロジェクターの光学的な構成を示す図である。 本発明の画像表示装置の第４実施形態を適用したヘッドマウントディスプレイを示す斜視図である。

以下、光学デバイスおよび画像表示装置について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

≪第１実施形態≫
（プロジェクター）
まず、本発明の光学デバイスの第１実施形態を適用した光路偏向素子、および、本発明の画像表示装置の第１実施形態を適用したプロジェクターについて説明する。

図１は、本発明の画像表示装置の第１実施形態を適用したプロジェクターの光学的な構成を示す図であり、図２は、図１に示すプロジェクターの電気的な構成を示すブロック図であり、図３は、図１に示す光路偏向素子（本発明の光学デバイスの第１実施形態）の構成を示す斜視図であり、図４は、図３に示す光路偏向素子のうち、機能部および駆動部周辺を拡大して示す斜視図であり、図５は、図４に示す機能部の平面図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、光路偏向素子のうち、図５に図示している面、すなわち、駆動部が載置される面を「裏面」とし、その反対側の面を「表面（おもてめん）」とする。また、図５では、駆動部の一部の図示を省略している。

図１に示すプロジェクター１は、液晶表示素子に表示された画像を拡大投射する投射方式のプロジェクターである。

本実施形態に係るプロジェクター１は、図１に示すように、光源１０２と、３枚のミラー１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃと、２枚のダイクロイックミラー１０６ａ、１０６ｂと、３枚の液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂと、ダイクロイックプリズム１１０と、光路偏向素子２と、投射レンズ系１１２と、リレーレンズ１１４と、を備えている。以下、各部の構成について詳述する。

まず、プロジェクター１の光学的な構成について説明する。
光源１０２としては、例えば、ハロゲンランプ、水銀ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等が挙げられる。また、この光源１０２としては、白色光が出射するものが用いられる。

３枚のミラー１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、それぞれ反射によりプロジェクター１内における光路を変換する機能を有する。

一方、２枚のダイクロイックミラー１０６ａ、１０６ｂは、それぞれ光源１０２から出射した白色光をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に分離し、互いに異なる液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂにそれぞれ分離した光を導く機能を有する。

例えば、ダイクロイックミラー１０６ａは、白色光のうち、Ｒの波長域の光を透過し、Ｇ、Ｂの波長域の光を反射する機能を有する。これに対し、ダイクロイックミラー１０６ｂは、ダイクロイックミラー１０６ａで反射したＧ、Ｂの波長域の光のうち、Ｂの波長域の光を透過し、Ｇの波長域の光を反射する機能を有する。

なお、ダイクロイックミラー１０６ａ、１０６ｂによる反射等により、Ｂの波長域の光の光路長は、他の光の光路長に比べて長くなる。そこで、Ｂの波長域の光路の途中にリレーレンズ１１４を設けることにより、光路長のずれを補正している。

液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂは、それぞれ空間光変調器として用いられる。これらの液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂは、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの原色に対応する透過型の空間光変調器であり、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ている。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。

また、液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂには、各画素に対応して走査線およびデータ線が設けられている（図示せず）。さらに、走査線とデータ線とが交差する位置に対応して画素電極とこれに対向して配置された共通電極との間には液晶が配置されている（図示せず）。

これらに加え、各液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂには、図示しない偏光板が設けられている。そして、走査線の選択によってデータ線の電圧が画素電極に印加されると、液晶分子が配向し、透過光を偏光させる。このような液晶分子による偏光と偏光板の配置とを適宜設定することにより、画素ごとに透過光の光量を調整することができる。

液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂによってそれぞれ空間的に変調された光は、ダイクロイックプリズム１１０に対し３方向から入射する。入射した光のうち、Ｒ、Ｂの波長域の光は、９０°屈折して出射する。一方、Ｇの波長域の光は、直進して出射する。その結果、ダイクロイックプリズム１１０から出射する光は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色からなる画像が合成されたフルカラーの画像を含むものとなり、これが光路偏向素子２に入射する。

光路偏向素子２については、後に詳述するが、光学部材を有しており、この光学部材に入射させた光を偏向（シフト）させるか否かを適宜選択することが可能である。
このような光路偏向素子２を透過した光は、投射レンズ系１１２に入射する。

投射レンズ系１１２は、複数のレンズが組み合わされた複合レンズ系である。この投射レンズ系１１２において合成された画像が拡大され、スクリーン８に投射される。

次に、プロジェクター１の電気的な構成について説明する。
本実施形態に係るプロジェクター１は、前述した光路偏向素子２や各液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂに加え、制御回路１２０と画像信号処理回路１２２とを備えている。

制御回路１２０は、液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂに対するデータ信号の書き込み動作、光路偏向素子２における光路偏向動作、画像信号処理回路１２２におけるデータ信号の発生動作等を制御する。

画像信号処理回路１２２は、図示しない外部装置から供給される画像信号Ｖｉｄを、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色ごとに分離するとともに、それぞれの液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂの動作に適したデータ信号Ｒｖ、Ｇｖ、Ｂｖに変換する機能を有する。変換されたデータ信号Ｒｖ、Ｇｖ、Ｂｖは、それぞれ液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂに供給され、それに基づいて液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂが動作する。

（光路偏向素子の構造）
光路偏向素子２は、図３〜５に示すように、光を偏向させる光学部２０２と、光学部２０２の縁部を支持する枠状の可動部２０４と、可動部２０４を揺動可能に支持する軸部２０６と、軸部２０６が接続されている固定部２０８と、を備えている。

このうち、光学部２０２は、軸部２０６を揺動軸として揺動されることにより、その姿勢が変化するように構成されている。そして、光学部２０２の姿勢が変化するとともに、光学部２０２を透過した光の出射方向を変化させる（光路の位置を変化させる）ことができる。これにより、ダイクロイックプリズム１１０で合成された画像を任意の方向に偏向させる（ずらす）ことができる。

なお、以下の説明では、上述した光学部２０２、可動部２０４、軸部２０６、および固定部２０８を、まとめて機能部２００という。

また、光路偏向素子２は、さらに、光路偏向素子２の全体を保持するとともに、光路偏向素子２をプロジェクター１の内部に固定するための筐体２２０と、筐体２２０と光路偏向素子２との間に介在し、これらを互いに固定する筐体取付部２２４（支持部）と、を備えている。

また、光路偏向素子２は、図３、４に示すように、光学部２０２を揺動させるように駆動する駆動部２３０を備えている。この駆動部２３０によって生じる駆動力により、光学部２０２が揺動する。

以下、光路偏向素子２の各部の構成について詳述する。
（（機能部））
まず、機能部２００の各部について説明する。

本実施形態に係る光学部２０２は、光透過性を有する板状体で構成されており、板状体の板面（互いに対向する主面）が光入射面として機能する。光学部２０２の光入射面に入射した光は、その入射角度に応じて、光学部２０２を直進しつつ透過したり、あるいは、屈折しつつ透過する（空間変調する）。したがって、目的とする入射角度になるように光学部２０２の姿勢を変化させることによって、透過光の偏向方向や偏向量を制御することができる。

なお、本実施形態では、光学部２０２の表面が光入射面となり、裏面が光出射面となるが、光の入射方向は特に限定されない。

かかる光学部２０２の構成材料としては、例えば、水晶、サファイアのような各種結晶材料、ホウケイ酸ガラス（クラウンガラス、白板ガラス、テンパックス（登録商標））、鉛ガラス（フリントガラス）、石英ガラスのような各種ガラス材料、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂のような各種樹脂材料等が挙げられる。これらの中でも、無機系材料が好ましく用いられる。無機系材料によれば、光学部２０２の弾性率が大きくなり、換言すれば剛性が大きくなり、光学部２０２において偏向される画像の偏向ムラが抑制される。

また、本実施形態に係る光学部２０２は、図５に示すように、平面視において矩形状（長方形）をなしている。光学部２０２の平面視における大きさは、ダイクロイックプリズム１１０から出射する光線を透過させ得るように適宜設定される。なお、図５およびその他の図では、上下方向をＹ軸方向とし、左右方向をＸ軸方向とする。また、Ｘ軸を示す矢印の先端側を＋（プラス）側といい、基端側を−（マイナス）側という。

この光学部２０２の縁部を囲うように枠状の可動部２０４が設けられている。可動部２０４は、好ましくは光学部２０２の構成材料よりも弾性率が小さい材料で構成されている。このような材料で構成されることにより、可動部２０４は、揺動に伴って発生する応力が光学部２０２自体の不要な振動に繋がるのを、最小限に抑えることができる。すなわち、弾性率が小さい可動部２０４が光学部２０２の縁部を囲っていることにより、光学部２０２の姿勢を変更する際、光学部２０２に生じる応力を小さく抑え、応力分布に伴って光学部２０２自体に発生する不要な振動を小さく抑えることができる。その結果、光学部２０２によって偏向される画像が、意図しない方向に偏向されてしまうのを防止することができる。

可動部２０４は、Ｘ軸方向に沿ってそれぞれ延在している２つの可動部２０４Ｘと、Ｙ軸方向に沿ってそれぞれ延在している２つの可動部２０４Ｙと、を備えている。したがって、平面視で矩形状をなしている光学部２０２のうち、Ｘ軸方向と平行な縁部は可動部２０４Ｘによって支持され、Ｙ軸方向と平行な縁部は可動部２０４Ｙによって支持されている。

また、平面視において、各可動部２０４Ｙの外側、すなわち、各可動部２０４Ｙの光学部２０２とは反対側には、それぞれ、空隙部２０５を介して固定部２０８が設けられている。固定部２０８は、空隙部２０５を介して可動部２０４を囲うように構成された枠状をなしている。

この固定部２０８は、Ｘ軸方向に沿ってそれぞれ延在している２つの固定部２０８Ｘと、Ｙ軸方向に沿ってそれぞれ延在している２つの固定部２０８Ｙと、を備えている。

そして、各固定部２０８Ｘと各固定部２０８Ｙとが、それぞれ端部において互いに接続されている。すなわち、各固定部２０８Ｘの一端には一方の固定部２０８Ｙの端部が接続され、他端には他方の固定部２０８Ｙの端部が接続されている。これにより、各固定部２０８Ｘおよび各固定部２０８Ｙが枠状に連結されることとなる。

また、２つの可動部２０４Ｘのうち、光学部２０２に対して＋Ｙ側に位置する可動部２０４Ｘは、その＋Ｘ側の端部とそれに隣り合う固定部２０８Ｙとが軸部２０６を介して接続されている。軸部２０６は、空隙部２０５を跨ぐように配置されており、軸部２０６によって可動部２０４が固定部２０８Ｙに対して支持されることとなる。

一方、２つの可動部２０４Ｘのうち、光学部２０２に対して−Ｙ側に位置する可動部２０４Ｘは、その−Ｘ側の端部とそれに隣り合う固定部２０８Ｙとが軸部２０６を介して接続されている。この軸部２０６も、空隙部２０５を跨ぐように配置されており、軸部２０６によって可動部２０４が固定部２０８Ｙに対して支持されることとなる。

以上のように、可動部２０４と固定部２０８との間は、２つの軸部２０６を介して連結される。

なお、２つの軸部２０６は、２つの軸部２０６が捻じれて可動部２０４を揺動させるときの揺動軸Ａ上に配置される。すなわち、揺動軸Ａは、平面視で矩形状をなす光学部２０２の外縁に対して（Ｘ軸とＹ軸の双方に対して）斜めになるように設定されている。この揺動軸Ａで可動部２０４を揺動させることにより、光学部２０２の姿勢を変化させ、光学部２０２を透過する光の偏向方向や偏向量を制御することができる。

ここで、図６は、図４に示す機能部の部分拡大斜視図である。なお、図６では、駆動部の一部の図示を省略している。

これらの軸部２０６は、図６に示すように、可動部２０４Ｘと固定部２０８Ｙとの間を隔てる空隙部２０５を跨ぐように設けられた部位である。軸部２０６のうち、空隙部２０５に臨む側面２０６１は、図６に示すように曲面で構成されている。これにより、揺動軸Ａで可動部２０４を揺動させたとき、軸部２０６内において局所的に応力が集中するのを防止することができる。その結果、軸部２０６の特性が劣化するのを防ぐことができる。

また、可動部２０４、軸部２０６および固定部２０８は、それぞれ別体のものが接着されることにより構成されていてもよいが、好ましくは一体に形成されている。これにより、可動部２０４と軸部２０６との接続部や固定部２０８と軸部２０６との接続部の耐衝撃性や長期耐久性を高めることができる。

また、可動部２０４と同様、軸部２０６および固定部２０８も、それぞれ光学部２０２の構成材料より弾性率が小さい材料（以下、省略して「低弾性率材料」ともいう。）で構成されているのが好ましく、具体的には樹脂材料で構成されているのが好ましい。これにより、軸部２０６には、可捻性（捻ることができる性質）が付与されるとともに、固定部２０８には、可撓性（撓むことができる性質）が付与される。その結果、揺動軸Ａを中心に光学部２０２および可動部２０４を十分な揺動角で揺動させることができる。

一方、光学部２０２には、その変形が抑えられるとともに、駆動部２３０による駆動力を可動部２０４全体に的確に伝達する機能が付与される。このため、光学部２０２および可動部２０４が揺動するときの変位量が安定し、光学部２０２を透過する光を目的とする方向に偏向させたり、目的とする量だけ偏向させたりすることができる。

また、低弾性率材料は、特に樹脂材料であるのが好ましい。樹脂材料は、比較的弾性が大きいため、揺動に伴って光学部２０２に発生する不要な振動を減衰させることに寄与する。すなわち、可動部２０４を樹脂材料で構成することにより、揺動に伴って発生する応力分布に基づく光学部２０２の不要な振動を小さく抑えることができる。その結果、光学部２０２によって偏向される光が、意図しない方向に偏向されてしまうのを防止することができる。

このような樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコーン、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂等が挙げられ、これらのうちの少なくとも１種を含むものが用いられる。

なお、低弾性率材料の引張弾性率（ヤング率）は、光学部２０２の構成材料より弾性率が小さい材料であればよいが、好ましくは所定の範囲内に設定される。

具体的には、低弾性率材料の引張弾性率を１としたとき、光学部２０２の構成材料の引張弾性率は７以上であるのが好ましく、１０以上４０以下であるのがより好ましく、２６以上３１以下であるのがさらに好ましい。引張弾性率の比が前記範囲内になるように低弾性率材料と光学部２０２の構成材料とを適宜選択することにより、光学部２０２の揺動容易性と揺動時の変位量の安定性とを両立させることができる。すなわち、低弾性率材料の引張弾性率に対する光学部２０２の構成材料の引張弾性率の比が前記下限値を下回ると、揺動条件によっては、光学部２０２の剛性が十分でなくなるため、駆動部２３０による駆動力が減衰し易くなったり、低弾性率材料の引張弾性率が相対的に大きくなり、軸部２０６が捻られ難くなって揺動時の変位量が小さくなったりするおそれがある。一方、低弾性率材料の引張弾性率と光学部２０２の構成材料の引張弾性率との比が前記上限値を上回ると、揺動条件によっては、低弾性率材料の引張弾性率が相対的に小さくなり、軸部２０６の耐久性が低下するおそれがある。

なお、低弾性率材料の引張弾性率は、例えば、０．１ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下程度であるのが好ましく、０．５ＧＰａ以上７ＧＰａ以下程度であるのがより好ましい。低弾性率材料の引張弾性率を前記範囲内に設定することで、可捻性に優れた軸部２０６を実現するとともに、重力の影響を抑えつつ光学部２０２の姿勢を保持し得る一定の剛性を有する可動部２０４を実現することができる。また、この材料を固定部２０８に適用したときには、十分な可撓性を付与することができるので、少なくとも厚さ方向において十分に撓むことができ、それによって応力集中を緩和し得る固定部２０８を実現することができる。

また、光学部２０２の構成材料の引張弾性率は、例えば、２０ＧＰａ以上１０００ＧＰａ以下程度であるのが好ましく、３０ＧＰａ以上２００ＧＰａ以下程度であるのがより好ましい。光学部２０２の構成材料の引張弾性率を前記範囲内に設定することで、光学部２０２の変形を抑えるとともに、駆動部２３０による駆動力が可動部２０４全体に的確に伝達される。このため、光学部２０２の揺動時の変位量が安定し、光学部２０２を透過する光を目的とする方向に偏向させたり、目的とする量だけ偏向させたりすることができる。

光学部２０２によって偏向を受ける画像を構成する画素群は、通常、Ｘ軸に平行して配列した画素の列がＹ軸に沿って並んでできる画素の集合体である。すなわち、この画素群は、ＸＹ平面に行列状に配置されている。この画素数は、特に限定されないが、例えばＸ軸方向に１９２０列、Ｙ軸方向に１０８０列とされる。

このように画素が行列状に配置されてなる画像（画素群）は、光学部２０２を透過する際に偏向を受けるが、上述したように光学部２０２の揺動軸ＡがＸ軸とＹ軸の双方に対して斜めに傾いていると、画像の偏向方向もＸ軸とＹ軸の双方に対して斜め方向に沿うこととなる。これにより、例えばスクリーン８に投射される画像が矩形状である場合、その画像を、縦と横の双方に対して斜めにずらすことができる。その結果、画像の縦と横の解像度を、それぞれ実質的に増やすことができるので、例えば液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂの画素数を増やすことなく、投射される画像の高解像度化を図ることができる。

また、２本の軸部２０６は、光学部２０２の平面視における中心に対して点対称の関係を満足する位置に配置されているのが好ましい。これにより、揺動のバランスが良好になり、光学部２０２を安定的に揺動させることができるようになるので、画像の偏向挙動も安定することとなる。その結果、解像度の高い画像を安定的に投射することができる。

なお、本実施形態に係る可動部２０４は、光学部２０２の縁部全体を囲うように構成されているが、必ずしも全体を囲っている必要はなく、例えば一部が欠損していてもよい。

ここで、図７は、図４に示す機能部を表面側から見たときの部分拡大斜視図である。また、図８は、図７に揺動軸Ａに沿って機能部を切断したときの切断面である。なお、以下の説明では、図８中の上下方向（すなわち、光学部２０２の光入射面の法線方向）の長さのことを「厚さ」ともいう。

図４に示す機能部２００を、図４に図示した裏面とは反対側、すなわち表面側から見たとき、固定部２０８Ｙのうち、軸部２０６を支持している部分の表面２０８ａは、図７に示すように、機能部２００の中で最も表面側に突出している。一方、本実施形態では、機能部２００の裏面は平坦面になっている。このため、固定部２０８Ｙのうち、この表面２０８ａに対応する部分は、最も厚さが大きくなっている。したがって、表面２０８ａに対応する固定部２０８Ｙの厚さが大きいことにより、可動部２０４の揺動運動に対する軸部２０６の固定端として機能しやすくなり、揺動の共振周波数を高く設定することができる。共振周波数が高いと、光路偏向素子２としての応答速度が高くなり、高画質化することができる。

また、固定部２０８Ｙの表面のうち、上述した表面２０８ａの固定部２０８Ｘ側に隣り合う表面２０８ｂは、表面２０８ａから固定部２０８Ｘまでの間で、表面２０８ａから離れるにつれて裏面側に近づくように傾いており、その分、固定部２０８Ｙの厚さが徐々に小さくなるように構成されている（図７参照）。

さらに、固定部２０８Ｘは、第１部分２０８Ｘａと、第１部分２０８Ｘａの外側、すなわち第１部分２０８Ｘａよりも揺動軸Ａから遠い側に位置する第２部分２０８Ｘｂと、を有している。そして、上述した傾斜している表面２０８ｂは、第１部分２０８Ｘａの表面に連続している。

一方、固定部２０８Ｙの表面のうち、図７に示す固定部２０８Ｘとは反対側に隣り合う（図７の表面２０８ａに対して＋Ｙ側に隣り合う）表面２０８ｃは、表面２０８ａよりも裏面側に位置しており、その分、固定部２０８Ｙの厚さが小さくなるように構成されている。なお、表面２０８ａと表面２０８ｃとの間には、段差が設けられている。

このように構成されている結果、固定部２０８Ｙの厚さは、軸部２０６を支持している部分の表面２０８ａからＹ軸方向に沿って（固定部２０８Ｙの延伸方向に沿って）離れるにつれて、連続的または段階的に小さくなっている。

ところで、図８は、このような固定部２０８Ｙやそれに接続されている軸部２０６等を、揺動軸Ａ（図７参照）に沿って厚さ方向に切断したときの切断面を示している。

可動部２０４は、それ自体が揺動するため、その厚さが固定部２０８Ｙに比べて小さくなっている。これにより、質量の低減が図られ、より小さな駆動力であっても可動部２０４を容易に揺動させることができるようになる。

また、軸部２０６の厚さも、固定部２０８Ｙに比べて小さくなっている。これにより、軸部２０６がより捻られ易くなり、より小さな駆動力であっても十分な揺動変位量を確保することができる。

一方、固定部２０８Ｙは、その横断面（延伸方向に直交する面での切断面）が厚さ方向に細長い形状になるよう構成されている。すなわち、固定部２０８Ｙの横断面形状は、厚さ方向に長軸を有する細長い形状になっている。そして、固定部２０８Ｙのうち、表面側の端部は、図８に示すように、軸部２０６と接続されている。この部分を「軸部接続部２０８ｄ」とする。

これに対し、固定部２０８Ｙのうちの裏面側の端部は、図８に示すように、軸部２０６に接続されておらず、自由端になっている。この部分を「自由端部２０８ｅ」とする。

ここで、駆動部２３０により、固定部２０８Ｙに対して駆動力が付与されると、軸部２０６が捻られるように揺動するが、軸部２０６の捻られる角度（揺動角）が大きくなるにつれて、固定部２０８Ｙにも駆動力が波及する。前述したように、固定部２０８Ｙの厚さは、軸部２０６の厚さよりも大きくなるように設定され、かつ、固定部２０８Ｙの厚さ方向の一部は自由端部２０８ｅになっているため、固定部２０８Ｙに波及した駆動力は、固定部２０８Ｙをその厚さ方向（図８の上下方向）やＸ軸方向（図８の左右方向）に変位させる。この結果、固定部２０８Ｙが変位しない場合に比べて、すなわち、固定部２０８Ｙに可撓性が付与されていない場合に比べて、固定部２０８Ｙ内において局所的な応力の集中が緩和されることとなり、応力集中に伴う機能部２００の特性の劣化を抑制することができる。また、本実施形態に係る固定部２０８Ｙは、厚さ方向に変位するだけでなく、自由端部２０８ｅが図８の左右方向に変位することによっても、応力集中の緩和に寄与する。

加えて、軸部２０６や固定部２０８Ｙにおける応力集中を緩和することによって、機能部２００に衝撃が加わったときの耐久性、すなわち耐衝撃性の向上を図ることができる。これは、軸部２０６や固定部２０８Ｙに発生する応力の低減を図った結果、衝撃によって新たに発生する応力を許容し得る幅が広げられるためである。その結果、信頼性の高いプロジェクター１を得ることができる。

さらに、軸部２０６や固定部２０８Ｙにおける応力集中を緩和することによって、機能部２００の温度が上昇したときでも、機能部２００の駆動特性が低下するのを抑制することができる。これも、軸部２０６や固定部２０８Ｙに発生する応力の低減が図られることにより、温度上昇に伴って発生する熱応力の許容幅が広くなることに起因する効果である。

なお、固定部２０８Ｙのうち、軸部２０６を支持している部分（第１部分）の厚さが、それに隣り合う部分（第２部分）の厚さより大きいことにより、自由端部２０８ｅが変位する際の変位量をより大きく確保することができる。すなわち、固定部２０８Ｙは、単に軸部２０６を支持する機能を有するのみでなく、可動部２０４を揺動させる「梁」としての機能も兼ね備える。このため、自由端部２０８ｅをより大きく変位させることができ、その分、固定部２０８Ｙ内に発生する応力の緩和幅をより大きくすることができる。

また、固定部２０８Ｙを、軸部２０６が捻られることに連動させ、上述したように積極的に変位させることによって、軸部２０６の揺動角を補うことができる。すなわち、軸部２０６自体の揺動角を大きくしなくても、固定部２０８Ｙが変形することにより、その分、機能部２００全体における揺動角を大きくすることができる。

なお、図８では、光学部２０２の表面の一部を覆うように可動部２０４が設けられているが、光学部２０２と可動部２０４との接続形態は図８に示す形態に限定されず、例えば、光学部２０２の側面（表面と裏面とを接続する面）と可動部２０４の側面（表面と裏面とを接続する面）とを突き合わせるような接続形態であってもよい。

ここで、図９および図１０は、それぞれ図４に示す機能部が、揺動軸Ａを中心に揺動したときの変位の様子をシミュレーションした図である。なお、図９および図１０では、揺動における変位量を強調して図示している。また、図９および図１０は、図示する際の視点の位置が互いに異なっている。

図９および図１０に示すように、光学部２０２および可動部２０４は、その形状を維持しながら、軸部２０６を通過する揺動軸Ａを中心にして揺動する。このとき、図９に矢印Ｂで示しているように、固定部２０８Ｙの自由端部２０８ｅが、図９の左方に湾曲するように変位している。矢印Ｃで示している部位も同様に、固定部２０８Ｙの自由端部２０８ｅが、図９の左方に湾曲するように変位している。

また、矢印Ｄで示すように、図１０には、固定部２０８Ｙの自由端部２０８ｅが厚さ方向（図１０に示す矢印Ｄの部位では上方）にも変位する様子が示されている。このように自由端部２０８ｅが変形することにより、軸部２０６の揺動角を補うことができる。その結果、前述したように、軸部２０６が短くて十分な揺動角を確保することが難しい場合であっても、機能部２００全体でもって十分な揺動角を確保することができる。

換言すれば、仮に固定部２０８Ｙが上述したように変位することができない場合（固定部２０８Ｙが全体で固定されている場合等）、軸部２０６のみで必要な変位量を賄う必要がある。この場合、軸部２０６内に発生する応力が大きくなり過ぎないようにするためには、軸部２０６の長さを十分に長くしなければならない。しかしながら、軸部２０６を長くすると、機能部２００の大型化を招き、ひいては、プロジェクター１の大型化を招いてしまうという問題がある。

これに対し、固定部２０８Ｙが上述したように変位することができれば、軸部２０６が短い場合でも、十分な揺動角が確保されることとなる。これにより、応力の増加を抑制しつつ軸部２０６の短縮化が図られ、ひいては機能部２００およびプロジェクター１の小型化が図られる。

なお、固定部２０８Ｙのうち、光学部２０２側に臨む側面２０８ｆは、図６、８に示すように、固定部２０８Ｙの表面および裏面に対して傾いている。すなわち、固定部２０８Ｙの側面２０８ｆは、自由端部２０８ｅ側から軸部接続部２０８ｄ側に向かうにつれて、Ｘ軸方向の長さが徐々に大きくなるように傾斜した傾斜面になっている。このように構成することで、固定部２０８Ｙと軸部２０６との接続部に応力が集中し難くなり、固定部２０８Ｙや軸部２０６の特性の劣化を抑制することができる。

また、軸部２０６のＸ軸方向における長さＬ１は、機能部２００の大きさに応じて適宜設定され、特に限定されないが、０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下程度であるのが好ましく、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下程度であるのがより好ましい。

一方、軸部２０６の厚さｔ１も、機能部２００の大きさに応じて適宜設定されるが、０．５ｍｍ以上７ｍｍ以下程度であるのが好ましく、１ｍｍ以上５ｍｍ以下程度であるのがより好ましい。

さらに、軸部２０６の長さＬ１と厚さｔ１との比Ｌ１／ｔ１は、０．２以上３以下程度であるのが好ましく、０．３以上１以下程度であるのがより好ましく、０．４以上０．８以下程度であるのがさらに好ましい。これにより、軸部２０６の機械的特性が劣化するのを抑制しつつ、可捻性に優れた軸部２０６が得られる。

また、固定部２０８Ｙの側面２０８ｆは、軸部２０６の裏面２０６２と連続していてもよいが、図６、８に示すように、固定部２０８Ｙの側面２０８ｆと軸部２０６の裏面２０６２との間には、固定部２０８Ｙに沿って設けられたステップ２０８ｇが設けられているのが好ましい。このようなステップ２０８ｇを設けることにより、固定部２０８Ｙと軸部２０６との接続により応力が集中し難くなる。なお、ステップ２０８ｇは、固定部２０８Ｙの裏面と平行な面であり、かつ、軸部２０６の裏面２０６２と同一の面である。

ステップ２０８ｇのＸ軸方向における長さＬ２は、機能部２００の大きさに応じて適宜設定され、特に限定されないが、０．０３ｍｍ以上２ｍｍ以下程度であるのが好ましく、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下程度であるのがより好ましい。長さＬ２を前記範囲内に設定することで、固定部２０８Ｙと軸部２０６との接続部に対する応力集中をより緩和することができる。

また、ステップ２０８ｇの長さＬ２と軸部２０６の長さＬ１との比Ｌ２／Ｌ１は、０．０５以上０．８以下程度であるのが好ましく、０．１以上０．５以下程度であるのがより好ましい。

また、固定部２０８Ｙの裏面のＸ軸方向における長さＬ３も、機能部２００の大きさに応じて適宜設定され、特に限定されないが、０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下程度であるのが好ましく、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下程度であるのがより好ましい。

一方、固定部２０８Ｙの最大厚さｔ２も、機能部２００の大きさに応じて適宜設定されるが、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度であるのが好ましく、３ｍｍ以上７ｍｍ以下程度であるのがより好ましい。

さらに、固定部２０８Ｙの長さＬ３と最大厚さｔ２との比Ｌ３／ｔ２は、０．０５以上０．８以下程度であるのが好ましく、０．１以上０．５以下程度であるのがより好ましい。これにより、固定部２０８Ｙの自由端部２０８ｅには、十分な変位量が付与されることとなる。その結果、固定部２０８Ｙ内において局所的な応力の集中が特に緩和されるとともに、軸部２０６の揺動角をより容易に大きくすることができる。

なお、図５に示す機能部２００のＹ軸方向の全長をＬ４とすると、全長Ｌ４は、特に限定されないが、一例として２０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下程度であるのが好ましく、４０ｍｍ以上９０ｍｍ以下程度であるのがより好ましい。

また、図５に示す長さＬ５および長さＬ６は、それぞれ特に限定されないが、１０ｍｍ以上８０ｍｍ以下程度であるのが好ましく、２０ｍｍ以上６５ｍｍ以下程度であるのがより好ましい。

また、図５に示す長さＬ７および長さＬ８は、それぞれ特に限定されないが、５ｍｍ以上７０ｍｍ以下程度であるのが好ましく、１０ｍｍ以上６０ｍｍ以下程度であるのがより好ましい。なお、長さＬ７と長さＬ８との比Ｌ７／Ｌ８は、例えば、液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂのアスペクト比に応じて適宜設定される。

また、図５に示す長さＬ９は、特に限定されないが、３ｍｍ以上４０ｍｍ以下程度であるのが好ましく、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下程度であるのがより好ましい。

また、図５に示す長さＬ１０は、特に限定されないが、１０ｍｍ以上８０ｍｍ以下程度であるのが好ましく、２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下程度であるのがより好ましい。

また、図７に示す固定部２０８Ｙの表面２０８ａとそれに隣り合う表面２０８ｃとの段差の高さｔ３は、特に限定されないが、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下程度であるのが好ましく、０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下程度であるのがより好ましい。

（（筐体））
筐体２２０は、平板状をなす底部２２１と、底部２２１の縁部から立脚する２つの脚部２２２と、を備えている。

底部２２１は、平面視で矩形状をなしており、上述した機能部２００の表面側に位置している。

脚部２２２は、底部２２１の四辺のうち、対向する２辺の縁部からそれぞれ立脚する凸条である。そして、２つの脚部２２２に挟まれるように機能部２００が載置されている。

また、図示しないものの、底部２２１には貫通孔が形成されており、光学部２０２を透過する光がこの貫通孔を通過し得るようになっている。これにより、光学部２０２によって偏向された光の伝搬が底部２２１によって妨げられるのを防止している。

なお、底部２２１が透光性を有している場合には、上述した貫通孔は必ずしも必要ない。

筐体２２０の構成材料は、特に限定されないが、例えば、アルミニウムのような金属材料等が挙げられる。

この筐体２２０と機能部２００とを機械的に接続するのが筐体取付部２２４（支持部）である。図３に示す筐体取付部２２４は、平面視で枠状をなす枠体部２２５と、枠体部２２５の一部が外側（枠体部２２５の外側）に向かって延出してなる延出部２２６と、を備えている。

枠体部２２５は、その一部が機能部２００の固定部２０８Ｘと機械的に接続されるように構成されている。一方、延出部２２６は、前述した筐体２２０の脚部２２２と機械的に接続されている。枠体部２２５と固定部２０８Ｘとの間、または、延出部２２６と脚部２２２との間に、制振ワッシャー等の制振部材（図示せず）を設けて、それぞれを機械的に接続してもよい。これにより、機能部２００の揺動時の振動を筐体２２０に伝達しにくくすることができる。また、筐体取付部２２４を設けず、固定部２０８Ｘを直接筐体２２０のいずれかの箇所に機械的に接続してもよい。この場合においても、固定部２０８Ｘと筐体２２０との間に制振部材を設けて機械的に接続してもよい。

このように、機能部２００は、固定部２０８Ｘにおいて筐体２２０に固定されることになるため、固定部２０８Ｙが直接、筐体２２０に固定されるのを避けることができる。これにより、固定部２０８Ｙを前述したように十分な変位量で変位させることができ、局所的な応力集中を伴うことなく必要な揺動角で光学部２０２を揺動させることができる。

なお、筐体２２０に対する機能部２００の固定方法は、上述した筐体取付部２２４を用いた方法に限定されず、例えば、筐体取付部２２４を省略して機能部２００を筐体２２０に直接固定するようにしてもよい。

また、機能部２００と筐体取付部２２４との接続方法、および、筐体取付部２２４と筐体２２０との接続方法は、それぞれ特に限定されないが、例えばネジのような接続具を用いた方法、接着剤や接着テープを用いた方法等が挙げられる。

また、本実施形態に係る固定部２０８は、枠状をなしているが、このような形状に限定されず、軸部２０６を支持し得る形状であればいかなる形状であってもよい。

また、光学部２０２と可動部２０４との間は、いかなる方法で接着されていてもよいが、例えば接着剤を介して接着されている。接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、シリコーン系接着剤等が挙げられる。

（（駆動部））
次に、駆動部２３０について説明する。

本実施形態に係る駆動部２３０は、２つの可動部２０４Ｘのうちの一方の裏面に固定された磁石２３２と、固定部２０８Ｘに固定された環状にコイル２３４と、コイル２３４と固定部２０８Ｘとの間に介在しこれらをコイル２３４を固定部２０８Ｘに対して取り付けるコイル取付部２３６と、を備えている。

磁石２３２は、例えば永久磁石で構成される。磁石２３２を可動部２０４Ｘに固定することにより、磁界を発生させることができ、コイル２３４から発生する磁界との磁気的相互作用によって可動部２０４Ｘに駆動力を発生させることができる。

永久磁石としては、例えば、ネオジム（ＦｅＮｄＢ）磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ＦｅＣｏ系磁石等が挙げられる。

コイル２３４は、環状をなしており、例えば層状巻線コイル、ボイスコイルで構成される。このコイル２３４は、空芯であってもよく、任意のコアを含むものであってもよい。

また、コイル２３４の一方の面が、コイル取付部２３６に固定されている。これにより、磁石２３２とコイル２３４との間で磁気的相互作用が生じ、磁石２３２に駆動力が発生する。なお、この駆動力によって磁石２３２を備える可動部２０４が揺動し得るように、磁石２３２とコイル２３４との間には所定の間隙が設けられている。

このような本実施形態に係る駆動部２３０は、磁石側が揺動する、いわゆるムービングマグネット型の電磁アクチュエーター方式を採用するものであるが、かかる駆動方式は特に限定されず、コイル側が揺動する、いわゆるムービングコイル型の駆動方式を有するものであってもよい。

図１１（ａ）は、可動部２０４とそれに固定された磁石２３２とを模式的に示す平面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す磁石２３２とそれに対応するように設けられたコイル２３４とを模式的に示す側面図である。

図１１（ｂ）に示すコイル２３４に電圧が印加されると、その印加方向と磁石２３２から発生する磁界の方向とによって、磁石２３２を図１１（ｂ）の上方または下方に駆動する力が発生する。例えば、図１１（ｂ）に示すようにＮ極およびＳ極を発生させると、コイル２３４に近づくように磁石２３２を駆動することができる。

なお、このような図１１（ａ）、（ｂ）に示す駆動部２３０は、本実施形態に係る駆動部である。また、図１１（ｃ）〜（ｈ）に示す駆動部２３０は、それぞれ電磁アクチュエーター方式を採用する駆動部２３０の他の構成例である。

図１１（ａ）、（ｂ）に示す駆動部２３０は、磁石２３２やコイル２３４を揺動軸Ａに対して非対称に配置し、可動部２０４にモーメントを付加することによって駆動するタイプの駆動部である（軸非対称・モーメント型）。

一方、図１１（ｃ）、（ｄ）に示す駆動部２３０は、軸非対称・モーメント型というタイプ分けの観点から言えば、図１１（ａ）、（ｂ）に示す駆動部２３０と同等であるが、可動部２０４における磁石２３２の配置が異なっている点で相違している。すなわち、図１１（ｃ）、（ｄ）に示す駆動部２３０では、可動部２０４のうち、揺動軸Ａから最も離れた位置に磁石２３２が配置されている。これにより、小さな磁力でも可動部２０４を容易に駆動することができる。

また、図１１（ｅ）、（ｆ）に示す駆動部２３０では、可動部２０４の面方向と平行に磁力線が放出されるように、モーメント型の駆動部２３０とは磁石２３２のＮ極およびＳ極の位置を異ならせている。さらに、コイル２３４についても、その巻き軸が可動部２０４の面方向と平行になるように、モーメント型の駆動部２３０とはコイル２３４の向きを異ならせている。磁石２３２およびコイル２３４をこのように配置することによっても、磁石２３２に対して駆動力を付与することができる（軸非対称・トルク型）。なお、コイル２３４には、巻き線２３４１とコア２３４２とを有するものが好ましく用いられる。

一方、図１１（ｇ）、（ｈ）に示す駆動部２３０では、トルク型というタイプ分けの観点から言えば、図１１（ｅ）、（ｆ）に示す駆動部２３０と同等であるが、可動部２０４における磁石２３２の配置が異なっている点で相違している。すなわち、図１１（ｇ）、（ｈ）に示す駆動部２３０では、可動部２０４のうち、揺動軸Ａに対して線対称の関係を満足するように磁石２３２が配置されている。これにより、駆動の周波数を高め易いという利点がある（軸対称・トルク型）。

なお、駆動部２３０の駆動方式は、上述した方式に限定されず、圧電駆動方式や、その他の駆動方式であってもよい。

また、駆動部２３０が設けられる位置や数も、図示のものに限定されず、例えば、１つの可動部２０４に対して複数の駆動部２３０を対応させるようにしてもよい。

また、駆動部２３０のサイズは、特に限定されないが、例えば図５に示す矩形状をなす磁石２３２の場合、短辺の長さが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度であるのが好ましく、長辺の長さが５ｍｍ以上３０ｍｍ以下程度であるのが好ましい。

（光路偏向素子の作動）
次に、光路偏向素子２の作動について説明する。なお、光路偏向素子２の作動については、例えば、特開２０１２−０１３７６６号公報等に説明された作動と同様であればよい。

図１２および図１３は、それぞれ図３に示す光路偏向素子が光を偏向させる原理を説明するための図である。

コイル２３４に電圧を印加していないとき、光路偏向素子２では、光学部２０２は揺動しないので、図１２に破線で示すように、光学部２０２に入射された光８１の入射角は直角になり、屈折することなく直進する光８２となって出射する。

一方、コイル２３４に所定の電圧を印加すると、光学部２０２は、例えば図１２に実線で示すように傾き、この状態にある光学部２０２に入射された光８１は、光学部２０２を透過する際に屈折し、光８３となって出射する。この光８３は、空間上で光８２とずれているため、光８３で形成される画像は、光８２で形成される画像からずれた状態でスクリーン８に投射されることとなる。

図１３は、縦４行、横４列の行列状に画素を配置した画像８４および画像８５を示している。画像８４は、図１２に示す光８２により形成された画素８４１の集合体であり、一方、画像８５は、図１２に示す光８３により形成された画素８５１の集合体である。

図１３は、光学部２０２の揺動により、画像８４を画像８５へとずらした例である。この際のずらし量は、画素８４１のピッチの半分になっている。この結果、スクリーン８に投射された画像８５の画素数は、画像８４の画素数の２倍になり、画像の高解像度化が図られることとなる。

また、前述したように、画像８５は、画素８４１の配列方向に対して斜めにずらされている。このため、画像８５の画素数は、縦も横も実質的に２倍になっている。

なお、光路偏向素子２による画像のずらし量は、画素のピッチの半分に限定されず、例えば４分の１や８分の１等であってもよい。

≪第２実施形態≫
次に、本発明の光学デバイスの第２実施形態を適用した光路偏向素子について説明する。

図１４は、本発明の光学デバイスの第２実施形態を適用した光路偏向素子が光を偏向させる原理を説明するための図である。なお、図１４において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

本実施形態に係る光路偏向素子２は、光学部２０２において光を偏向させる原理が異なる以外、第１実施形態に係る光路偏向素子２と同様である。

すなわち、本実施形態に係る光学部２０２は、光反射性を有しており、光透過性を有している第１実施形態とこの点で相違する。

コイル２３４に電圧を印加していないとき、光路偏向素子２では、光学部２０２は揺動しないので、図１４に破線で示すように、光学部２０２に入射された光８１は、破線で示す光８２として反射する。

一方、コイル２３４に所定の電圧を印加すると、光学部２０２は、例えば図１４に実線で示すように傾く。光学部２０２が傾くと、光学部２０２に入射する光８１の入射角および出射角も変化するため、光８１は実線で示す光８３として反射する。したがって、目的とする入射角度になるように光学部２０２の姿勢を変化させることによって、光８３（反射光）の偏向方向や偏向量を制御することができる。この光８３は、空間上で光８２とずれているため、光８３で形成される画像は、光８２で形成される画像からずれた状態でスクリーン８に投射されることとなる。その結果、かかる光路偏向素子２を備えるプロジェクターは、第１実施形態に係るプロジェクターと同様の効果を奏するものとなる。

本実施形態に係る光学部２０２の構成材料は、光反射性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、シリコン、金属のような光沢を有する材料の他、第１実施形態に係る光学部２０２の構成材料として挙げた材料に反射膜を付けた部材等が挙げられる。
以上のような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の作用、効果が得られる。

≪第３実施形態≫
次に、本発明の光学デバイスの第３実施形態を適用した光スキャナー、および、本発明の画像表示装置の第３実施形態を適用したプロジェクターについて説明する。

図１５は、本発明の画像表示装置の第３実施形態を適用したプロジェクターの光学的な構成を示す図である。なお、図１５において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

本実施形態に係るプロジェクター９は、光を走査することにより画像を形成する走査方式のプロジェクターであり、本発明の光学デバイスの第３実施形態を適用した光スキャナー９４を備えている以外、第１実施形態に係るプロジェクター１と同様である。

すなわち、本実施形態に係るプロジェクター９は、レーザー等の光を出射する光源装置９１と、クロスダイクロイックプリズム９２と、主走査を担う光スキャナー９３と、副走査を担う光スキャナー９４（本発明の光学デバイスの第３実施形態）と、固定ミラー９５と、を有している。

図１５に示す光源装置９１は、赤色光を照出する赤色光源装置９１１と、青色光を照出する青色光源装置９１２と、緑色光を照出する緑色光源装置９１３とを備えている。

クロスダイクロイックプリズム９２は、４つの直角プリズムを貼り合わせて構成され、赤色光源装置９１１、青色光源装置９１２、緑色光源装置９１３のそれぞれから照出された光を合成する光学素子である。

かかるプロジェクター９では、赤色光源装置９１１、青色光源装置９１２および緑色光源装置９１３のそれぞれから、図示しないホストコンピューターからの画像情報に基づいて光が照出され、この光をクロスダイクロイックプリズム９２で合成し、この合成された光が、光スキャナー９３、９４によって走査され、さらに固定ミラー９５によって反射され、スクリーン８上にカラー画像を形成するように構成されている。

ここで、光スキャナー９３、９４の光走査について具体的に説明する。
まず、クロスダイクロイックプリズム９２で合成された光は、光スキャナー９３によって横方向に走査される（主走査）。そして、この横方向に走査された光は、光スキャナー９４によってさらに縦方向に走査される（副走査）。これにより、２次元カラー画像をスクリーン８上に形成することができる。このような光スキャナー９４として本発明の光学デバイスを用いることで、優れた描画特性を発揮することができる。

光スキャナー９４では、光学部２０２において光を反射しつつ光路を偏向させることができる。その結果、高解像度を実現することができる。

ただし、プロジェクター９としては、光スキャナー９３、９４により光を走査し、対象物に画像を形成するように構成されていれば、これに限定されず、例えば、固定ミラー９５を省略してもよい。
また、光スキャナー９３にも、本発明の光学デバイスが適用されていてもよい。

以上のような第３実施形態においても、第１、第２実施形態と同様の作用、効果が得られる。

≪第４実施形態≫
次に、本発明の画像表示装置の第４実施形態を適用したヘッドマウントディスプレイについて説明する。

図１６は、本発明の画像表示装置の第４実施形態を適用したヘッドマウントディスプレイを示す斜視図である。なお、図１６において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図１６に示すヘッドマウントディスプレイ３００は、眼鏡３１０と、眼鏡３１０に搭載された映像出力部９０と、を有している。この映像出力部９０は、第３実施形態に係るプロジェクター９と同様の構成を有している。そして、映像出力部９０により、眼鏡３１０の本来レンズである部位に設けられた表示部３２０に、一方の目で視認される所定の画像を表示する。

表示部３２０は、透明であってもよく、また、不透明であってもよい。表示部３２０が透明な場合は、現実世界からの情報に映像出力部９０からの情報を重ねて使用することができる。

なお、ヘッドマウントディスプレイ３００に、２つの映像出力部９０を設け、両方の目で視認される画像を、２つの表示部に表示するようにしてもよい。

以上のような第４実施形態においても、第１〜第３実施形態と同様の作用、効果が得られる。

以上、本発明の光学デバイスおよび画像表示装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の光学デバイスおよび画像表示装置では、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができ、また、他の任意の構成を付加することもできる。

また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。

また、本発明の光学デバイスは、光路偏向素子の他に、例えば光スイッチ、光アッテネーター等にも適用可能である。

また、本発明の画像表示装置は、プロジェクターやヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）の他に、プリンター、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）等にも適用可能である。

１ プロジェクター
２ 光路偏向素子
８ スクリーン
９ プロジェクター
８１ 光
８２ 光
８３ 光
８４ 画像
８５ 画像
９０ 映像出力部
９１ 光源装置
９２ クロスダイクロイックプリズム
９３ 光スキャナー
９４ 光スキャナー
９５ 固定ミラー
１０２ 光源
１０４ａ ミラー
１０４ｂ ミラー
１０４ｃ ミラー
１０６ａ ダイクロイックミラー
１０６ｂ ダイクロイックミラー
１０８Ｂ 液晶表示素子
１０８Ｇ 液晶表示素子
１０８Ｒ 液晶表示素子
１１０ ダイクロイックプリズム
１１２ 投射レンズ系
１１４ リレーレンズ
１２０ 制御回路
１２２ 画像信号処理回路
２００ 機能部
２０２ 光学部
２０４ 可動部
２０４Ｘ 可動部
２０４Ｙ 可動部
２０５ 空隙部
２０６ 軸部
２０８ 固定部
２０８Ｘ 固定部
２０８Ｘａ 第１部分
２０８Ｘｂ 第２部分
２０８Ｙ 固定部
２０８ａ 表面
２０８ｂ 表面
２０８ｃ 表面
２０８ｄ 軸部接続部
２０８ｅ 自由端部
２０８ｆ 側面
２０８ｇ ステップ
２２０ 筐体
２２１ 底部
２２２ 脚部
２２４ 筐体取付部
２２５ 枠体部
２２６ 延出部
２３０ 駆動部
２３２ 磁石
２３４ コイル
２３６ コイル取付部
３００ ヘッドマウントディスプレイ
３１０ 眼鏡
３２０ 表示部
８４１ 画素
８５１ 画素
９１１ 赤色光源装置
９１２ 青色光源装置
９１３ 緑色光源装置
２０６１ 側面
２０６２ 裏面
２３４１ 巻き線
２３４２ コア
Ａ 揺動軸
Ｂ 矢印
Ｃ 矢印
Ｄ 矢印
Ｒｖ データ信号
Ｇｖ データ信号
Ｂｖ データ信号
Ｖｉｄ 画像信号

Claims (12)

1. 光が入射する光入射面を有する光学部と、
   前記光学部を支持する可動部と、
   前記可動部を揺動軸まわりに揺動可能に支持する軸部と、
   前記軸部が接続される固定部と、
   を備え、
   前記固定部において、前記光入射面の法線方向に沿って前記揺動軸を通過するように前記固定部を切断したときの切断面の形状は、前記法線方向に沿う長軸を有し、
   前記切断面の前記法線方向における長さは、前記軸部の前記法線方向における厚さよりも大きく、
   前記固定部は、
   前記長軸の方向において一方の端部と他方の端部とを有し、
   前記一方の端部と前記軸部とが接続され、
   前記他方の端部が固定されていないことによって、前記他方の端部が変位可能であることを特徴とする光学デバイス。
2. 前記可動部に設けられている永久磁石と、前記永久磁石に作用する磁界を発生させるコイルと、を有する請求項１に記載の光学デバイス。
3. さらに、前記固定部を支持する支持部を有し、
   前記支持部は、前記他方の端部を除いた位置において前記固定部を支持している請求項１または２に記載の光学デバイス。
4. 前記可動部、前記軸部および前記固定部は、それぞれ前記光学部よりも弾性率が小さい請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光学デバイス。
5. 前記可動部、前記軸部および前記固定部は、それぞれ樹脂材料で構成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光学デバイス。
6. 前記固定部は、前記軸部が接続されている第１部分と、前記第１部分に隣り合っていて前記軸部が接続されていない第２部分と、を含み、
   前記第１部分の厚さは、前記第２部分の厚さより大きい請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光学デバイス。
7. 前記光学部は、光を透過する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光学デバイス。
8. 前記光学部は、光を反射する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光学デバイス。
9. 前記切断面において、前記固定部の前記揺動軸の延在方向についての長さが、前記他方の端部から前記一方の端部に向かうにつれて徐々に大きくなっている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の光学デバイス。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の光学デバイスを備えることを特徴とする画像表示装置。
11. 前記光学デバイスにおいて前記光学デバイスから射出される光の光路を変更することにより、前記光の照射によって表示される画素の位置をずらすように構成されている請求項１０に記載の画像表示装置。
12. 前記光学デバイスは、前記光を走査して画像を形成する請求項１０に記載の画像表示装置。

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