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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024103030
(43)【公開日】2024-08-01
(54)【発明の名称】画素シフトデバイスおよびプロジェクター
(51)【国際特許分類】
G03B 21/14 20060101AFI20240725BHJP
G03B 21/00 20060101ALI20240725BHJP
G02B 26/08 20060101ALI20240725BHJP
H04N 5/74 20060101ALI20240725BHJP
【ＦＩ】
G03B21/14 Z
G03B21/00 E
G02B26/08 D
H04N5/74 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023007153
(22)【出願日】2023-01-20
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100225901
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 真之
(72)【発明者】
【氏名】高橋 竜矢
【テーマコード（参考）】
2H141
2K203
5C058
【Ｆターム（参考）】
2H141MA03
2H141MA16
2H141MB39
2H141MC05
2H141MD13
2H141MD20
2H141MD23
2H141MF05
2H141MF24
2H141MG04
2H141MZ06
2K203FA03
2K203FA23
2K203FA34
2K203FA44
2K203FA62
2K203GB12
2K203GB26
2K203GB30
2K203HA79
2K203HB08
2K203HB22
2K203KA63
2K203KA75
2K203KA78
2K203MA01
2K203MA14
5C058AA18
5C058AB02
5C058BA25
5C058EA26
5C058EA54
(57)【要約】
【課題】画像光の光路を精度良くシフトできる、画素シフトデバイスおよびプロジェクターを提供する。
【解決手段】本発明の画素シフトデバイスは、光学部材と、光学部材を保持する第１フレームと、第１フレームと連結する第２フレームと、第２フレームと連結するベースと、第１フレームおよび第２フレームを連結する一対の第１揺動軸形成部と、第２フレームとベースとを連結する一対の第２揺動軸形成部と、第１アクチュエーターと、第２揺動軸を挟んで配置され第２フレームを揺動させる一対の第２アクチュエーターと、を備える。一対の第２揺動軸形成部は、アクチュエーター保持部側において第２フレームとベースとの間を連結する一方側連結軸部と、アクチュエーター保持部と反対側において第２フレームとベースとの間を連結する他方側連結軸部と、を含み、他方側連結軸部の剛性は一方側連結軸部の剛性よりも低い。
【選択図】図３
【解決手段】本発明の画素シフトデバイスは、光学部材と、光学部材を保持する第１フレームと、第１フレームと連結する第２フレームと、第２フレームと連結するベースと、第１フレームおよび第２フレームを連結する一対の第１揺動軸形成部と、第２フレームとベースとを連結する一対の第２揺動軸形成部と、第１アクチュエーターと、第２揺動軸を挟んで配置され第２フレームを揺動させる一対の第２アクチュエーターと、を備える。一対の第２揺動軸形成部は、アクチュエーター保持部側において第２フレームとベースとの間を連結する一方側連結軸部と、アクチュエーター保持部と反対側において第２フレームとベースとの間を連結する他方側連結軸部と、を含み、他方側連結軸部の剛性は一方側連結軸部の剛性よりも低い。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光学部材と、
前記光学部材を保持し、第１揺動軸回りに揺動する第１フレームと、
前記第１フレームの周囲に配置されるとともに前記第１フレームと連結し、前記第１揺動軸と直交する第２揺動軸回りに揺動する第２フレームと、
前記第２フレームの周囲に配置されるとともに前記第２フレームと連結するベースと、
前記第１揺動軸上に位置し前記第１フレームおよび前記第２フレームを連結する一対の第１揺動軸形成部と、
前記第２揺動軸上に位置し前記第２フレームと前記ベースとを連結する一対の第２揺動軸形成部と、
前記第２揺動軸上に配置され、前記第１フレームと前記第２フレームとの間で、前記第２フレームに対して前記第１フレームを揺動させる第１アクチュエーターと、
前記第２フレームおよび前記ベースの前記第１アクチュエーターが配置される側に設けられ前記第２揺動軸を挟んで配置される一対のアクチュエーター保持部にそれぞれ保持され、前記ベースに対して前記第２フレームを揺動させる一対の第２アクチュエーターと、を備え、
前記一対の第２揺動軸形成部は、前記アクチュエーター保持部側において前記第２フレームと前記ベースとの間を連結する一方側連結軸部と、前記アクチュエーター保持部と反対側において前記第２フレームと前記ベースとの間を連結する他方側連結軸部と、を含み、
前記他方側連結軸部の剛性は前記一方側連結軸部の剛性よりも低い、
ことを特徴とする画素シフトデバイス。
前記光学部材を保持し、第１揺動軸回りに揺動する第１フレームと、
前記第１フレームの周囲に配置されるとともに前記第１フレームと連結し、前記第１揺動軸と直交する第２揺動軸回りに揺動する第２フレームと、
前記第２フレームの周囲に配置されるとともに前記第２フレームと連結するベースと、
前記第１揺動軸上に位置し前記第１フレームおよび前記第２フレームを連結する一対の第１揺動軸形成部と、
前記第２揺動軸上に位置し前記第２フレームと前記ベースとを連結する一対の第２揺動軸形成部と、
前記第２揺動軸上に配置され、前記第１フレームと前記第２フレームとの間で、前記第２フレームに対して前記第１フレームを揺動させる第１アクチュエーターと、
前記第２フレームおよび前記ベースの前記第１アクチュエーターが配置される側に設けられ前記第２揺動軸を挟んで配置される一対のアクチュエーター保持部にそれぞれ保持され、前記ベースに対して前記第２フレームを揺動させる一対の第２アクチュエーターと、を備え、
前記一対の第２揺動軸形成部は、前記アクチュエーター保持部側において前記第２フレームと前記ベースとの間を連結する一方側連結軸部と、前記アクチュエーター保持部と反対側において前記第２フレームと前記ベースとの間を連結する他方側連結軸部と、を含み、
前記他方側連結軸部の剛性は前記一方側連結軸部の剛性よりも低い、
ことを特徴とする画素シフトデバイス。
【請求項2】
前記一対の第１揺動軸形成部の各々は、前記第１フレームおよび前記第２フレームを連結する連結軸部をそれぞれ有し、
前記連結軸部の各々の剛性は等しい、
ことを特徴とする請求項１に記載の画素シフトデバイス。
前記連結軸部の各々の剛性は等しい、
ことを特徴とする請求項１に記載の画素シフトデバイス。
【請求項3】
前記他方側連結軸部の断面二次モーメントは、前記一方側連結軸部の断面二次モーメントよりも小さい、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画素シフトデバイス。
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画素シフトデバイス。
【請求項4】
前記第２フレームに設けられる前記一対のアクチュエーター保持部は、前記一対の第２揺動軸形成部の一部で構成され、前記第２アクチュエーターを構成するマグネットおよびコイルの一方を保持する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画素シフトデバイス。
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画素シフトデバイス。
【請求項5】
前記他方側連結軸部および前記一方側連結軸部は、互いの形状、幅、長さおよび厚みの少なくとも１つが異なることで、各々の剛性を異ならせる、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画素シフトデバイス。
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画素シフトデバイス。
【請求項6】
前記一対の第２揺動軸形成部は、前記一方側連結軸部を有し前記第２フレームおよび前記ベースを第１ねじ部材により連結する一方側連結部と、前記他方側連結軸部を有し前記第２フレームおよび前記ベースを第２ねじ部材により連結する他方側連結部と、を含み、
前記一方側連結部および前記他方側連結部は、前記第１ねじ部材の頭部から前記一方側連結軸部までの距離と前記第２ねじ部材の頭部から前記他方側連結軸部までの距離とを調整することで、各々の剛性を異ならせる、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画素シフトデバイス。
前記一方側連結部および前記他方側連結部は、前記第１ねじ部材の頭部から前記一方側連結軸部までの距離と前記第２ねじ部材の頭部から前記他方側連結軸部までの距離とを調整することで、各々の剛性を異ならせる、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画素シフトデバイス。
【請求項7】
前記一対の第２揺動軸形成部は、前記一方側連結軸部を有し前記第２フレームおよび前記ベースを第１ねじ部材により連結する一方側連結部と、前記他方側連結軸部を有し前記第２フレームおよび前記ベースを第２ねじ部材により連結する他方側連結部と、を含み、
前記一方側連結部および前記他方側連結部は、前記第１ねじ部材のねじ穴から前記一方側連結軸部までの距離と前記第２ねじ部材のねじ穴から前記他方側連結軸部までの距離とを調整することで、各々の剛性を異ならせる、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画素シフトデバイス。
前記一方側連結部および前記他方側連結部は、前記第１ねじ部材のねじ穴から前記一方側連結軸部までの距離と前記第２ねじ部材のねじ穴から前記他方側連結軸部までの距離とを調整することで、各々の剛性を異ならせる、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画素シフトデバイス。
【請求項8】
画像光を生成する画像生成部と、
前記画像光を投射する投射光学系と、
前記画像生成部と前記投射光学系との間に配置され、前記画像生成部からの前記画像光の光路をシフトさせる、請求項１または請求項２に記載の画素シフトデバイスと、を備える、
ことを特徴とするプロジェクター。
前記画像光を投射する投射光学系と、
前記画像生成部と前記投射光学系との間に配置され、前記画像生成部からの前記画像光の光路をシフトさせる、請求項１または請求項２に記載の画素シフトデバイスと、を備える、
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項9】
前記画像生成部は、
第１光射出面を有し、前記第１光射出面を前記投射光学系側に向けて配置された第１光変調装置と、
第２光射出面を有し、前記第２光射出面を前記第１光変調装置と前記投射光学系とが並ぶ方向に直交する方向に向けて配置された第２光変調装置と、
第３光射出面を有し、前記第３光射出面を前記第２光変調装置の前記第２光射出面と対向させるように配置された第３光変調装置と、
前記第１光変調装置、前記第２光変調装置および前記第３光変調装置から射出された光を合成して前記画像光を生成し、前記画像光を前記投射光学系に向けて射出する光合成素子と、
を備え、
前記画素シフトデバイスの前記光学部材は、前記投射光学系と前記光合成素子との間の前記画像光の光路上に配置され、
前記第２揺動軸に沿う方向において、前記第２光変調装置および前記第３光変調装置の前記投射光学系側の端部は、それぞれ前記画素シフトデバイスの前記第２アクチュエーターから離れた位置に配置される、
ことを特徴とする請求項８に記載のプロジェクター。
第１光射出面を有し、前記第１光射出面を前記投射光学系側に向けて配置された第１光変調装置と、
第２光射出面を有し、前記第２光射出面を前記第１光変調装置と前記投射光学系とが並ぶ方向に直交する方向に向けて配置された第２光変調装置と、
第３光射出面を有し、前記第３光射出面を前記第２光変調装置の前記第２光射出面と対向させるように配置された第３光変調装置と、
前記第１光変調装置、前記第２光変調装置および前記第３光変調装置から射出された光を合成して前記画像光を生成し、前記画像光を前記投射光学系に向けて射出する光合成素子と、
を備え、
前記画素シフトデバイスの前記光学部材は、前記投射光学系と前記光合成素子との間の前記画像光の光路上に配置され、
前記第２揺動軸に沿う方向において、前記第２光変調装置および前記第３光変調装置の前記投射光学系側の端部は、それぞれ前記画素シフトデバイスの前記第２アクチュエーターから離れた位置に配置される、
ことを特徴とする請求項８に記載のプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画素シフトデバイスおよびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、液晶パネル等の光変調装置から射出された画像光の光路をシフトさせる画素シフトデバイスを備えたプロジェクターがある（例えば、下記特許文献１参照）。
上記プロジェクターにおける画素シフトデバイスは、光学部材を保持する第１フレームと、第１フレームの周囲に配置され第１フレームを連結する第２フレームと、第２フレームの周囲に配置され第２フレームを連結するベースと、第１フレームを第２フレームに対して第１揺動軸回りに揺動させる第１アクチュエーターと、第２フレームをベースに対して第２揺動軸回りに揺動させる第２アクチュエーターと、を備えている。
上記プロジェクターにおける画素シフトデバイスは、光学部材を保持する第１フレームと、第１フレームの周囲に配置され第１フレームを連結する第２フレームと、第２フレームの周囲に配置され第２フレームを連結するベースと、第１フレームを第２フレームに対して第１揺動軸回りに揺動させる第１アクチュエーターと、第２フレームをベースに対して第２揺動軸回りに揺動させる第２アクチュエーターと、を備えている。
【0003】
上記画素シフトデバイスでは、第１アクチュエーターおよび第２アクチュエーターを第２揺動軸の軸方向に沿う一方側に集めて配置することで、駆動時の熱源となるアクチュエーターを効率良く冷却できるレイアウトを採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－９１３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記画素シフトデバイスでは、第２揺動軸上において、同じ幅、同じ長さ、同じ厚みで形成された一対の軸部材を介して第２フレームおよびベースが連結された構造を有する。この構成により、第２アクチュエーターの推力による第２フレームの変位はアクチュエーターから離間するにつれて伝わり難くなるので、一対の軸部材によるねじれ角は異なった状態となる。したがって、上記画素シフトデバイスでは、一対の軸部材によるねじれ角の差により光学部材が第２揺動軸回りにバランス良く回転できないため、画像光の光路を精度良くシフトさせることが難しかった。
また、ねじれ角の差による各軸部材の負荷に差が生じ、各軸部材の耐久性にバラツキが生じるといった問題が生じる恐れがあった。
また、ねじれ角の差による各軸部材の負荷に差が生じ、各軸部材の耐久性にバラツキが生じるといった問題が生じる恐れがあった。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するために、本発明の１つの態様によれば、光学部材と、前記光学部材を保持し、第１揺動軸回りに揺動する第１フレームと、前記第１フレームの周囲に配置されるとともに前記第１フレームと連結し、前記第１揺動軸と直交する第２揺動軸回りに揺動する第２フレームと、前記第２フレームの周囲に配置されるとともに前記第２フレームと連結するベースと、前記第１揺動軸上に位置し前記第１フレームおよび前記第２フレームを連結する一対の第１揺動軸形成部と、前記第２揺動軸上に位置し前記第２フレームと前記ベースとを連結する一対の第２揺動軸形成部と、前記第２揺動軸上に配置され、前記第１フレームと前記第２フレームとの間で、前記第２フレームに対して前記第１フレームを揺動させる第１アクチュエーターと、前記第２フレームおよび前記ベースにおける前記第１アクチュエーターが配置される側に設けられたアクチュエーター保持部に、前記第２揺動軸を挟んで配置された２つのアクチュエーターで構成され、前記ベースに対して前記第２フレームを揺動させる第２アクチュエーターと、を備え、前記一対の第２揺動軸形成部は、前記アクチュエーター保持部側において前記第２フレームと前記ベースとの間を連結する一方側連結軸部と、前記アクチュエーター保持部と反対側において前記第２フレームと前記ベースとの間を連結する他方側連結軸部と、を含み、前記他方側連結軸部の剛性が前記一方側連結軸部の剛性よりも低い、ことを特徴とする画素シフトデバイスが提供される。
【0007】
また、本発明の別の態様によれば、画像光を生成する画像生成部と、前記画像光を投射する投射光学系と、前記画像生成部と前記投射光学系との間に配置され、前記画像生成部からの前記画像光の光路をシフトさせる、上記態様の画像シフトデバイスと、を備える、プロジェクターが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】一実施形態のプロジェクターの概略構成を示す図である。
【図2】画素シフトデバイスによる画像の高解像度化の原理を示す説明図である。
【図3】画素シフトデバイスの平面図である。
【図5】画素シフトデバイスと画像生成部との位置関係を示した図である。
【図6】画素シフトデバイスと画像生成部との位置関係を示した図である。
【図7】第２フレームの要部構成を示した斜視図である。
【図8A】第１のシミュレーション結果を示す変位分布図である。
【図8B】第２のシミュレーション結果を示す変位分布図である。
【図9A】変形例の画素シフトデバイスの要部構成を示す拡大図である。
【図9B】変形例の画素シフトデバイスの要部構成を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【0010】
図１は本実施形態のプロジェクターの概略構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態のプロジェクター１は、光源２と、色分離光学系３と、画像生成部４と、投射光学系６と、画素シフトデバイス１０と、を備えている。
図１に示すように、本実施形態のプロジェクター１は、光源２と、色分離光学系３と、画像生成部４と、投射光学系６と、画素シフトデバイス１０と、を備えている。
【0011】
以下、図面中に示すＸＹＺ座標系を用いて各部材の配置関係を説明する場合がある。各図面において、Ｙ軸はプロジェクター１におけるスクリーンＳＣＲに対する画像光ＬＴの投射方向に沿う軸である。Ｘ軸はＹ軸に直交し、スクリーンＳＣＲの横幅方向に沿う軸である。Ｚ軸はＸ軸およびＹ軸に直交する軸であり、スクリーンＳＣＲの上下方向に沿う軸である。
【0012】
本実施形態では、例えば、Ｚ軸に沿う両方向をまとめてプロジェクター１における「上下方向Ｚ」、＋Ｚ方向に向かう方向を「上側」、－Ｚ方向に向かう方向を「下側」と称す。また、Ｘ軸に沿う両方向をまとめてプロジェクター１における「左右方向Ｘ」、＋Ｘ方向に向かう方向を「右側」、－Ｘ方向に向かう方向を「左側」と称す。また、Ｙ軸に沿う両方向をまとめてプロジェクター１における「前後方向Ｙ」、＋Ｙ方向に向かう方向を「前側」、－Ｙ方向に向かう方向を「後側」と称する。
なお、上下方向Ｚ、左右方向Ｘおよび前後方向Ｙとは、単にプロジェクター１の各構成部材の配置関係を説明するための名称であって、プロジェクター１における実際の設置姿勢や向きを規定するものではない。
なお、上下方向Ｚ、左右方向Ｘおよび前後方向Ｙとは、単にプロジェクター１の各構成部材の配置関係を説明するための名称であって、プロジェクター１における実際の設置姿勢や向きを規定するものではない。
【0013】
光源２は、例えばレーザー光源、波長変換素子等の構成を有する。光源２は、レーザー光源から射出される青色のレーザー光を励起光として集光レンズで集光し、蛍光体を含む波長変換素子に入射させ、青色のレーザー光と黄色の蛍光とからなる白色光ＷＬを射出する。なお、光源２は、レーザー光源と波長変換素子とを用いた構成に限定されず、例えばレーザー光源を単独で用いる構成、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、放電型の光源ランプを用いる構成を適用してもよい。
【0014】
画像生成部４は、赤色の画像光を射出する光変調装置４Ｒと、緑色の画像光を射出する光変調装置４Ｇと、青色の画像光を射出する光変調装置４Ｂと、光合成素子５と、を有する。画像生成部４は、光源２から射出される光を画像情報に基づいて変調し、画像光ＬＴを生成する。
【0015】
色分離光学系３は、第１ダイクロイックミラー７ａと、第２ダイクロイックミラー７ｂと、第１反射ミラー８ａと、第２反射ミラー８ｂと、第３反射ミラー８ｃと、リレーレンズ９ａと、リレーレンズ９ｂと、を備えている。色分離光学系３は、光源２から射出された白色光ＷＬを赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。
【0016】
第１ダイクロイックミラー７ａは、光源２から射出される白色光ＷＬを、赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。第１ダイクロイックミラー７ａは、赤色光ＬＲを透過するとともに、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを反射させる。第２ダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧと青色光ＬＢとが混合された光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。第２ダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを反射するとともに、青色光ＬＢを透過させる。
【0017】
第１反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲの光路中に配置されている。第１反射ミラー８ａは、第１ダイクロイックミラー７ａによって透過された赤色光ＬＲを光変調装置４Ｒに向けて反射する。第２反射ミラー８ｂおよび第３反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢの光路中に配置されている。第２反射ミラー８ｂおよび第３反射ミラー８ｃは、第２ダイクロイックミラー７ｂを透過した青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに導く。
【0018】
光変調装置４Ｇは、緑色用液晶パネル４ＧＰと緑色用液晶パネル４ＧＰの入射側および射出側にそれぞれ設けられた偏光板（図示略）とで構成される。光変調装置４Ｇは第１光射出面４０Ｇを有し、第１光射出面４０Ｇを投射光学系６側に向けて配置される。
【0019】
光変調装置４Ｒは、赤色用液晶パネル４ＲＰと赤色用液晶パネル４ＲＰの入射側および射出側にそれぞれ設けられた偏光板（図示略）とで構成される。光変調装置４Ｒは第２光射出面４０Ｒを有し、第２光射出面４０Ｒを光変調装置４Ｇと投射光学系６とが並ぶ前後方向Ｙに直交する左右方向Ｘの右側（＋Ｘ）に向けて配置される。
【0020】
光変調装置４Ｂは、青色用液晶パネル４ＢＰと青色用液晶パネル４ＢＰの入射側および射出側にそれぞれ設けられた偏光板（図示略）とで構成される。光変調装置４Ｂは第３光射出面４０Ｂを有し、第３光射出面４０Ｂを光変調装置４Ｒの第２光射出面４０Ｒと対向させるように配置される。つまり、光変調装置４Ｂは、第３光射出面４０Ｂを左右方向Ｘの左側（－Ｘ）に向けて配置される。
特に本実施形態のプロジェクター１では、より明るい画像を表示するため、各光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの各液晶パネル４ＲＰ，４ＧＰ，４ＢＰとして上述のように大型パネルを用いている。
特に本実施形態のプロジェクター１では、より明るい画像を表示するため、各光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの各液晶パネル４ＲＰ，４ＧＰ，４ＢＰとして上述のように大型パネルを用いている。
【0021】
本実施形態の場合、光変調装置４Ｇは「第１光変調装置」に相当し、光変調装置４Ｒは「第２光変調装置」に相当し、光変調装置４Ｂは「第３光変調装置」に相当する。
以下、赤色用液晶パネル４ＲＰ、緑色用液晶パネル４ＧＰおよび青色用液晶パネル４ＢＰを総称し、各液晶パネル４ＲＰ，４ＧＰ，４ＢＰと呼ぶ場合もある。
以下、赤色用液晶パネル４ＲＰ、緑色用液晶パネル４ＧＰおよび青色用液晶パネル４ＢＰを総称し、各液晶パネル４ＲＰ，４ＧＰ，４ＢＰと呼ぶ場合もある。
【0022】
光変調装置４Ｒは、光源２から射出された白色光ＷＬのうち、赤色光ＬＲを画像信号に応じて赤色用液晶パネル４ＲＰにより変調する。光変調装置４Ｇは、光源２から射出された白色光ＷＬのうち、緑色光ＬＧを画像信号に応じて緑色用液晶パネル４ＧＰにより変調する。光変調装置４Ｂは、光源２から射出された白色光ＷＬのうち、青色光ＬＢを画像信号に応じて青色用液晶パネル４ＢＰにより変調する。これにより、各光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは、各色光に対応した画像光を生成する。
【0023】
光変調装置４Ｒの光入射側には、光変調装置４Ｒに入射する赤色光ＬＲを平行化するフィールドレンズ１１Ｒが配置されている。光変調装置４Ｇの光入射側には、光変調装置４Ｇに入射する緑色光ＬＧを平行化するフィールドレンズ１１Ｇが配置されている。光変調装置４Ｂの光入射側には、光変調装置４Ｂに入射する青色光ＬＢを平行化するフィールドレンズ１１Ｂが配置されている。
【0024】
光合成素子５は、略立方体状のクロスダイクロイックプリズムから構成されている。光合成素子５は、各光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの各光射出面４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂから射出された各色光を合成して画像光ＬＴを生成する。
【0025】
投射光学系６は複数の投射レンズから構成されている。投射光学系６は画像生成部４により合成された画像光ＬＴをスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上にカラー画像が表示される。
【0026】
画素シフトデバイス１０は、画像生成部４の光合成素子５と投射光学系６との間の画像光ＬＴの光路上に配置される。プロジェクター１は、画素シフトデバイス１０によって画像光ＬＴの光路をシフトさせ、いわゆる画素シフトを生じさせることにより、各液晶パネル４ＲＰ，４ＧＰ，４ＢＰの解像度よりも高い解像度の画像をスクリーンＳＣＲに表示することができる。例えば、各液晶パネル４ＲＰ，４ＧＰ，４ＢＰがフルハイビジョン対応の液晶パネルであれば、４Ｋの画像を表示することができる。
【0027】
ここで、光路シフトによる高解像度化の原理について図２を用いて簡単に説明する。図２は、画像光ＬＴの光路シフトによる高解像度化の原理を示す説明図である。
後述するように、画素シフトデバイス１０は、画像光ＬＴを透過させる透光性基板である光学部材２０を有しており、この光学部材２０の姿勢を変更することで、屈折を利用して画像光ＬＴの光路をシフトさせる。
後述するように、画素シフトデバイス１０は、画像光ＬＴを透過させる透光性基板である光学部材２０を有しており、この光学部材２０の姿勢を変更することで、屈折を利用して画像光ＬＴの光路をシフトさせる。
【0028】
画素シフトデバイス１０は、光学部材２０を光軸ＡＸ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ＡＸと交差し、かつ、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つの方向に揺動させる。光学部材２０が第１揺動方向に揺動すると、光学部材２０に入射する光の光路は、図２に示す第１方向Ｆ１にシフトする。光学部材２０が第２揺動方向に揺動すると、光学部材２０に入射する光の光路は、図２に示す第１方向Ｆ１と交差する第２方向Ｆ２にシフトする。これにより、スクリーンＳＣＲ上に表示される画素Ｐｘは、第１方向Ｆ１および第１方向Ｆ１と交差する第２方向Ｆ２にずれた位置に表示される。本実施形態の場合、第１方向Ｆ１は左右方向Ｘに対応し、第２方向Ｆ２は上下方向Ｚに対応する。
【0029】
プロジェクター１は、第１方向Ｆ１の光路のシフトと、第２方向Ｆ２の光路のシフトと、を組み合わせることにより、見掛け上の画素数を増加させ、スクリーンＳＣＲに投射される画像光ＬＴを高解像度化する。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１／２画素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ＳＣＲ上の画像表示位置を、画像表示位置Ｐ１から第１方向Ｆ１に沿って１／２画素分ずれた画像表示位置Ｐ２、画像表示位置Ｐ１から第１方向Ｆ１および第２方向Ｆ２に沿ってそれぞれ１／２画素分ずれた画像表示位置Ｐ３、および、画像表示位置から第２方向Ｆ２に沿って１／２画素分ずれた画像表示位置Ｐ４に移動させることができる。図２では、画素Ｐｘの１／４の領域を注目して、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄとシフト動作の流れを示している。
【0030】
図２に示すように、画像表示位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４にそれぞれ一定時間ずつ画像を表示させるように光路シフト動作を行い、光路シフト動作に同期させて各液晶パネル４ＲＰ，４ＧＰ，４ＢＰにおける表示内容を変化させる。これにより、見掛け上、画素Ｐｘよりも小さいサイズの画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを表示させることができる。例えば画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの表示を全体として６０Ｈｚの周波数で行う場合、画像表示位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に対応して、各液晶パネル４ＲＰ，４ＧＰ，４ＢＰに４倍の速度で表示を実行させる必要がある。つまり、各液晶パネル４ＲＰ，４ＧＰ，４ＢＰにおける表示の周波数、いわゆるリフレッシュレートは、２４０Ｈｚとなる。
【0031】
なお、図２に示す例では、第１方向Ｆ１および第２方向Ｆ２は、互いに直交する方向であり、スクリーンＳＣＲにマトリクス状に表示される画素Ｐｘの配列方向である。この構成に代えて、第１方向Ｆ１と第２方向Ｆ２とは、互いに直交する方向でなくてもよく、画素Ｐｘの配列方向に対して傾いた方向であってもよい。このようなずらし方向であっても、第１方向Ｆ１および第２方向Ｆ２への画素ずらしを適宜組み合わせることにより、図２に示す画像表示位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に画素Ｐｘを移動させることができる。また、画像表示位置のずれ量は、１／２画素分に限定されず、例えば、画素Ｐｘの１／４であってもよいし、３／４であってもよい。
【0032】
続いて、画素シフトデバイス１０の構成について説明する。図３は画素シフトデバイス１０の平面図である。図３は画素シフトデバイス１０を－Ｙ側から＋Ｙ側に向かって視た平面図である。
図３に示すように、画素シフトデバイス１０は、光学部材２０と、第１フレーム２１と、第２フレーム２２と、ベース２３と、一対の第１揺動軸形成部２４と、一対の第２揺動軸形成部５０と、一対の第１アクチュエーター２５と、一対の第２アクチュエーター２６と、を備えている。
図３では、画素シフトデバイス１０が光学部材２０の姿勢を変化させていない状態、つまり、画素シフトデバイス１０が動作していない状態を示している。
図３に示すように、画素シフトデバイス１０は、光学部材２０と、第１フレーム２１と、第２フレーム２２と、ベース２３と、一対の第１揺動軸形成部２４と、一対の第２揺動軸形成部５０と、一対の第１アクチュエーター２５と、一対の第２アクチュエーター２６と、を備えている。
図３では、画素シフトデバイス１０が光学部材２０の姿勢を変化させていない状態、つまり、画素シフトデバイス１０が動作していない状態を示している。
【0033】
画素シフトデバイス１０は、画像生成部４から入射した画像光ＬＴが入射する光学部材２０の姿勢に応じて画像光ＬＴの光路をシフトさせる。画像光ＬＴの光路のシフト量は光学部材２０の姿勢変化の度合いに応じて規定される（図２参照）。
【0034】
光学部材２０は屈折を利用して画像生成部４から入射する画像光ＬＴの光路をシフトさせる部材である。画素シフトデバイス１０は、光学部材２０に対する画像光ＬＴの入射角度が０°である基準位置にあるとき、光学部材２０の法線方向は前後方向Ｙと一致する。
【0035】
光学部材２０としては、例えば、略正方形の白板ガラスを用いた。強度に優れた白板ガラスを採用することで、光学部材２０全体の剛性が高まるため、光学部材２０に生じる歪みを抑制することができる。
なお、光学部材２０の材料は白板ガラスに限定するものではなく、光透過性を有し、光を屈折可能な材料であれば良く、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどの各種ガラス材料を用いても良い。または、水晶、サファイアなどの各種結晶材料、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂などの各種樹脂材料を用いても良い。なお、光学部材２０の形状は、略正方形に限定するものではなく、長方形や、菱形、楕円形状であっても良い。
なお、光学部材２０の材料は白板ガラスに限定するものではなく、光透過性を有し、光を屈折可能な材料であれば良く、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどの各種ガラス材料を用いても良い。または、水晶、サファイアなどの各種結晶材料、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂などの各種樹脂材料を用いても良い。なお、光学部材２０の形状は、略正方形に限定するものではなく、長方形や、菱形、楕円形状であっても良い。
【0036】
第１フレーム２１は光学部材２０を保持し第１揺動軸Ｊ１回りに揺動するフレームである。第１フレーム２１の第１揺動軸Ｊ１は第１フレーム２１に支持された光学部材２０の中心を通る仮想軸である。
【0037】
第１フレーム２１は金属製の額縁状のフレームであり、光学部材２０の周囲に配置される。第１フレーム２１は光学部材２０の外周縁を支持することで、表裏面を露出した状態の光学部材２０を収納している。第１フレーム２１の材質としては所定の剛性を有する金属材料として、例えばステンレスを用いた。光学部材２０は接着剤により第１フレーム２１に固定されている。なお、第１フレーム２１は額縁形状に限られず、光学部材２０の少なくとも一部を支持する部材であればよい。
【0038】
第２フレーム２２は第１揺動軸と直交する第２揺動軸Ｊ２回りに揺動するフレームである。第２フレーム２２の第２揺動軸Ｊ２は、第１揺動軸Ｊ１と直交し、かつ、第１フレーム２１に支持された光学部材２０の中心を通る仮想軸である。
【0039】
第２フレーム２２は、平面視、略八角形状の板材から構成され、略八角形状の開口部２２Ｈを有する。第２フレーム２２の開口部２２Ｈの内側には、光学部材２０を保持する第１フレーム２１が配置されている。すなわち、第２フレーム２２は、第１フレーム２１を囲む枠状の部材から構成され、第１フレーム２１の周囲に配置されるとともに第１フレーム２１と連結している。
【0040】
第２フレーム２２は、一対の第１揺動軸形成部２４を介して第１フレーム２１と連結される。また、第２フレーム２２は、後述する一対の第２揺動軸形成部５０を介してベース２３と連結する。なお、一対の第１揺動軸形成部２４および一対の第２揺動軸形成部５０の構成については後述する。
このような構成に基づき、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、第１フレーム２１を介して第２フレーム２２に支持された光学部材２０は、ベース２３に対して第２揺動軸Ｊ２回りに回転することで姿勢を変更可能である。
このような構成に基づき、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、第１フレーム２１を介して第２フレーム２２に支持された光学部材２０は、ベース２３に対して第２揺動軸Ｊ２回りに回転することで姿勢を変更可能である。
【0041】
本実施形態の場合、第２フレーム２２および第１フレーム２１は前後方向Ｙにおいて少なくとも一部が重なるように配置されている。すなわち、第２フレーム２２および第１フレーム２１は互いの少なくとも一部がＸＺ面に平行な同一面上に配置されている。なお、第２フレーム２２は、前後方向Ｙに平面視した際、第１フレーム２１の周囲を囲んで配置される形状であればよく、第１フレーム２１に対する位置が前後方向Ｙにおいてずれていてもよい。つまり、第２フレーム２２および第１フレーム２１は前後方向Ｙにおいて互いの位置がずれた状態で配置されていてもよい。
【0042】
ベース２３は、例えばアルミニウム等の金属部材で構成される。ベース２３は、開口部２３０と、第１の第２フレーム固定部２３１と、第２の第２フレーム固定部２３２と、一対の第２コイルホルダー２３４と、を有する。
【0043】
開口部２３０は、互いに連通する第１開口２３０ａおよび第２開口２３０ｂで構成される。第２フレーム２２は開口部２３０の第１開口２３０ａの内側に位置し、一対の第２揺動軸形成部５０の一方は開口部２３０の第２開口２３０ｂの内側に位置する。
第１の第２フレーム固定部２３１は、第２フレーム２２の上下方向Ｚの上側（＋Ｚ）に位置する第２揺動軸形成部５０を固定する。
第２の第２フレーム固定部２３２は、第２フレーム２２の上下方向Ｚの下側（－Ｚ）に位置する第２揺動軸形成部５０を固定する。
一対の第２コイルホルダー２３４は、後述する一対の第２アクチュエーター２６の各コイルをそれぞれ保持する。一対の第２コイルホルダー２３４は、ベース２３のうち第２揺動軸Ｊ２に直交する方向において後述するアクチュエーター保持部５５に設けられた一対の第２マグネットホルダー３５とそれぞれ対向するように設けられる。
すなわち、ベース２３は、第２フレーム２２の周囲に配置されるとともに第２フレーム２２と連結する。
第１の第２フレーム固定部２３１は、第２フレーム２２の上下方向Ｚの上側（＋Ｚ）に位置する第２揺動軸形成部５０を固定する。
第２の第２フレーム固定部２３２は、第２フレーム２２の上下方向Ｚの下側（－Ｚ）に位置する第２揺動軸形成部５０を固定する。
一対の第２コイルホルダー２３４は、後述する一対の第２アクチュエーター２６の各コイルをそれぞれ保持する。一対の第２コイルホルダー２３４は、ベース２３のうち第２揺動軸Ｊ２に直交する方向において後述するアクチュエーター保持部５５に設けられた一対の第２マグネットホルダー３５とそれぞれ対向するように設けられる。
すなわち、ベース２３は、第２フレーム２２の周囲に配置されるとともに第２フレーム２２と連結する。
【0044】
本実施形態の場合、第２フレーム２２およびベース２３は前後方向Ｙにおいて少なくとも一部が重なるように配置されている。すなわち、第２フレーム２２およびベース２３は互いの少なくとも一部がＸＺ面に平行な同一面上に配置されている。なお、ベース２３は、前後方向Ｙに平面視した際、第２フレーム２２の周囲を囲んで配置される形状であればよく、前記第２フレーム２２に対する位置が前後方向Ｙにおいてずれていてもよい。つまり、第２フレーム２２およびベース２３は前後方向Ｙにおいて互いの位置がずれた状態で配置されていてもよい。
【0045】
一対の第１揺動軸形成部２４は、第１揺動軸Ｊ１に沿う方向である左右方向Ｘにおいて第１フレーム２１の両側に配置され、第１フレーム２１および第２フレーム２２を連結する。本実施形態の場合、一対の第１揺動軸形成部２４は第１フレーム２１と一体に形成されるが、一対の第１揺動軸形成部２４と第１フレーム２１とは別体で形成されていてもよい。
【0046】
一対の第１揺動軸形成部２４は、ねじ部材６０を介して第２フレーム２２の表面２２ｂに固定される。第２フレーム２２の表面２２ｂは前後方向Ｙの後側（－Ｙ）を向く面であり、画素シフトデバイス１０に対して画像生成部４が配置される側の面である。
【0047】
本実施形態の画素シフトデバイス１０において、一対の第１揺動軸形成部２４は、第２揺動軸Ｊ２を中心として対称に配置される。本実施形態において、一対の第１揺動軸形成部２４が対称に配置されるとは、各第１揺動軸形成部２４が同様の形状を有し、第２揺動軸Ｊ２を基準として一方側を折り返した際に他方側に重なる関係の形状を意味する。本実施形態の画素シフトデバイス１０によれば、第１フレーム２１と第２フレーム２２とが一対の第１揺動軸形成部２４によってバランス良く連結されるため、光学部材２０を第１揺動軸Ｊ１回りに安定した状態で揺動させることができる。
【0048】
一対の第１揺動軸形成部２４は、一対の連結軸部２４０と、一対の梁２４１と、を有する。一対の連結軸部２４０は、第１フレーム２１の第１揺動軸Ｊ１上に位置し、第１フレーム２１の外側面２１ａと第２フレーム２２の内側とを揺動可能に連結する。一対の連結軸部２４０は、矩形枠状の光学部材２０の４つの外側面２１ａのうち互いに反対を向く面からそれぞれ突出し、第１フレーム２１と第２フレーム２２とを連結する。
【0049】
本実施形態において、一対の連結軸部２４０は、互いの形状、幅、長さおよび厚みが等しい。つまり、一対の連結軸部２４０は、互いの剛性が等しくなっている。なお、一対の連結軸部２４０は、互いの剛性が等しければ、互いの形状、幅、長さおよび厚みの少なくともいずれかが異なっていてもよい。本明細書において、連結軸部２４０の剛性とは、第１揺動軸形成部２４が第１フレーム２１と第２フレーム２２とを連結した状態での剛性を意味しており、第１揺動軸形成部２４の部品単体での剛性とは異なる。
また、後述のように、一対の第１アクチュエーター２５は第１フレーム２１が保持する光学部材２０に対して第１揺動軸Ｊ１を中心として上下方向Ｚの両側に対称となるように配置されている。このため、第１アクチュエーター２５の推力が一対の連結軸部２４０に均等に伝わるため、第１フレーム２１が第１揺動軸Ｊ１回りに回転する際のねじれの発生を抑制することもできる。
このような構成に基づき、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、第１フレーム２１を第２フレーム２２に対して第１揺動軸Ｊ１回りにバランス良く回転させることで第１フレーム２１が支持する光学部材２０の姿勢を精度良く変更することが可能である。
また、後述のように、一対の第１アクチュエーター２５は第１フレーム２１が保持する光学部材２０に対して第１揺動軸Ｊ１を中心として上下方向Ｚの両側に対称となるように配置されている。このため、第１アクチュエーター２５の推力が一対の連結軸部２４０に均等に伝わるため、第１フレーム２１が第１揺動軸Ｊ１回りに回転する際のねじれの発生を抑制することもできる。
このような構成に基づき、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、第１フレーム２１を第２フレーム２２に対して第１揺動軸Ｊ１回りにバランス良く回転させることで第１フレーム２１が支持する光学部材２０の姿勢を精度良く変更することが可能である。
【0050】
一対の梁２４１は、一対の連結軸部２４０の各々から第２揺動軸Ｊ２に沿って第２フレーム２２の表面２２ｂに沿って延在する。第２フレーム２２は、一対の梁２４１が設けられた部分の強度が高められている。本実施形態の画素シフトデバイス１０によれば、一対の第１揺動軸形成部２４の梁２４１を第２フレーム２２の表面２２ｂに設けることで、第２フレーム２２における第１フレーム２１との連結部分の周辺領域の強度を高めることができる。
【0051】
本実施形態において、一対の梁２４１の各々は、第１揺動軸Ｊ１を跨ぐように配置される。各梁２４１の各々は第１揺動軸Ｊ１の両側に配置される。本実施形態の場合、一対の梁２４１の各々は、第１揺動軸Ｊ１を中心として対称に配置される。
このような構成に基づき、第１揺動軸形成部２４の各梁２４１は、第２フレーム２２のうち第１揺動軸Ｊ１に対して直交する上下方向Ｚに延びる部分の強度をバランス良く高めることができる。
このような構成に基づき、第１揺動軸形成部２４の各梁２４１は、第２フレーム２２のうち第１揺動軸Ｊ１に対して直交する上下方向Ｚに延びる部分の強度をバランス良く高めることができる。
【0052】
各梁２４１の各々における第２揺動軸Ｊ２に沿う上下方向Ｚの第１長さＬ１は、第１フレーム２１の第２揺動軸Ｊ２に沿う上下方向Ｚの第２長さＬ２に対応した長さである。
本明細書において、第１長さＬ１および第２長さＬ２が対応する長さであるとは、第１長さＬ１および第２長さＬ２が略等しいことを意味する。なお、第１長さＬ１および第２長さＬ２が略等しいとは、第１長さＬ１および第２長さＬ２の長さが完全に一致している状態のみならず、第１長さＬ１および第２長さＬ２の一方が他方に比べて数ミリ程度だけ大きいあるいは小さい状態も含む。なお、梁２４１の上下方向Ｚの第１長さＬ１は、第１フレーム２１に保持された光学部材２０の上下方向Ｚの長さと等しくてもよい。
本明細書において、第１長さＬ１および第２長さＬ２が対応する長さであるとは、第１長さＬ１および第２長さＬ２が略等しいことを意味する。なお、第１長さＬ１および第２長さＬ２が略等しいとは、第１長さＬ１および第２長さＬ２の長さが完全に一致している状態のみならず、第１長さＬ１および第２長さＬ２の一方が他方に比べて数ミリ程度だけ大きいあるいは小さい状態も含む。なお、梁２４１の上下方向Ｚの第１長さＬ１は、第１フレーム２１に保持された光学部材２０の上下方向Ｚの長さと等しくてもよい。
【0053】
この構成によれば、第１フレーム２１に相当する長さを持つ一対の梁２４１が第２フレーム２２上に重ねて配置されることで第２フレーム２２の剛性を十分に高めることができる。よって、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、厚みの小さい軽量材料で構成した第２フレーム２２を用いた場合でも、第２フレーム２２として十分な剛性を確保できるので、デバイス自体の小型化および軽量化を実現できる。
【0054】
図４は画素シフトデバイス１０の要部の断面図である。図４は図３のＩＶ－ＩＶ線矢視による断面図である。
図４に示すように、一対の梁２４１は、第２揺動軸Ｊ２に沿う上下方向Ｚに延び、第２フレーム２２の表面２２ｂの法線方向である前後方向Ｙに沿って立ち上がり、第２揺動軸Ｊ２に沿う上下方向Ｚに延びる、立ち壁部２４３を有する。
図４に示すように、一対の梁２４１は、第２揺動軸Ｊ２に沿う上下方向Ｚに延び、第２フレーム２２の表面２２ｂの法線方向である前後方向Ｙに沿って立ち上がり、第２揺動軸Ｊ２に沿う上下方向Ｚに延びる、立ち壁部２４３を有する。
【0055】
立ち壁部２４３は、一対の梁２４１の各々におけるベース２３側の端部２４１ａに設けられる。本実施形態の場合、立ち壁部２４３は、第２フレーム２２の外側面２２ｃに沿って投射光学系６側に延びる。一対の梁２４１は立ち壁部２４３を備えることでＸＹ面に沿う断面が略Ｌ字形状となり、立ち壁部２４３を設けない構造に比べて断面二次モーメントを大きくできる。よって、一対の梁２４１は上下方向Ｚの第１長さＬ１を最小限に抑えつつ、第２フレーム２２の剛性を高めることができる。よって、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、一対の梁２４１の長さを抑えることで重量増加を抑制しつつ、第２フレーム２２の剛性を効率良く高めることができる。
【0056】
図３に戻り、第２フレーム２２の表面２２ｂの法線方向である前後方向Ｙに平面視した際、一対の梁２４１の各々における第２揺動軸Ｊ２に沿う上下方向Ｚの両端部２４５は、第１フレーム２１側からベース２３側に向けて上下方向Ｚの長さが長くなる斜辺２４６を有している。すなわち、各梁２４１の各々の両端部２４５は、斜辺２４６により第２フレーム２２の内側から外側に向かうにつれて上下方向Ｚの幅がテーパー状に拡がる形状を有する。
【0057】
本発明者は、各梁２４１の各々の平面形状を長方形状とした場合、すなわち各梁２４１の各々の両端部をテーパー形状としない場合についてシミュレーションを行った。本シミュレーションにより、各梁２４１の各々の平面形状を長方形状とすることは、各梁２４１の剛性に寄与しないことが確認できた。
これに対して、本実施形態の画素シフトデバイス１０では、上述のように各梁２４１の両端部２４５に斜辺２４６を設けることで各梁２４１の剛性を確保しつつ軽量化を図ることが可能である。
これに対して、本実施形態の画素シフトデバイス１０では、上述のように各梁２４１の両端部２４５に斜辺２４６を設けることで各梁２４１の剛性を確保しつつ軽量化を図ることが可能である。
【0058】
ここで、第２フレーム２２の共振周波数は一対の梁２４１の長さに応じて変化する。本実施形態の画素シフトデバイス１０では、一対の梁２４１の長さを適宜調整することで第２フレーム２２の共振周波数を所望の値に設定している。具体的に本実施形態の画素シフトデバイス１０は、一対の梁２４１の長さを適切に調整することで第２フレーム２２の共振周波数を高周波数にシフトさせている。これにより、第２フレーム２２は、サイズを大きくする、あるいは、厚さを大きくすることなく、共振の発生を抑制することが可能である。よって、本実施形態の画素シフトデバイス１０によれば、装置構成の小型化を図りつつ、共振による不具合の発生を抑制した信頼性の高い画素シフトデバイスを提供することができる。
【0059】
このように本実施形態の画素シフトデバイス１０は、第１フレーム２１と第２フレーム２２とを連結する一対の第１揺動軸形成部２４の一対の梁２４１が第２フレーム２２の表面２２ｂに沿って形成されるため、各梁２４１が配置されている第２フレーム２２の強度を高めることができる。
【0060】
一対の第１揺動軸形成部２４は、第１揺動軸Ｊ１上において光学部材２０を支持する第１フレーム２１と第２フレーム２２とを連結する連結軸部２４０から第２揺動軸Ｊ２に沿う上下方向Ｚに第２フレーム２２の表面２２ｂ上に延出する梁２４１を備えるため、第２フレーム２２のうち第１フレーム２１との連結部分の近傍の強度を効率良く高めることができる。
【0061】
例えば、プロジェクター１を運搬する際の振動やプロジェクター１を誤って落下させてしまうことで衝撃による負荷が加わった際、第２フレーム２２のうち光学部材２０を支持する第１フレーム２１との連結部の周辺に特に大きな負荷が生じる。これに対して、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、上述のように一対の第１揺動軸形成部２４によって第２フレーム２２における第１フレーム２１との連結部分の強度を高めることで、第２フレーム２２の変形や破損を抑制することができる。よって、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、衝撃の負荷に対する耐性を向上させた信頼性の高いものとなる。
【0062】
一対の第２揺動軸形成部５０は、第２揺動軸Ｊ２上に位置し第２フレーム２２とベース２３とを連結する部材である。一対の第２揺動軸形成部５０は、上側ベース連結部材２８と下側ベース連結部材２９とを含む。本実施形態において、上側ベース連結部材２８は「他方側連結部材」に相当し、下側ベース連結部材２９は「一方側連結部材」に相当する。
【0063】
一対の第２揺動軸形成部５０の一方をなす上側ベース連結部材２８は、第２揺動軸Ｊ２上の一方側である上側（＋Ｚ）において、第２フレーム２２とベース２３とを連結する部材である。上側ベース連結部材２８は、ベース固定部２８ａと、上側連結軸部２８ｂと、フレーム固定部２８ｃと、を有する。上側ベース連結部材２８は、ねじ部材６０を介してベース２３および第２フレーム２２に固定される。
【0064】
フレーム固定部２８ｃは、上側ベース連結部材２８を第２フレーム２２の上下方向Ｚの上側（＋Ｚ）に位置する上端部に固定する。ベース固定部２８ａは、上側ベース連結部材２８をベース２３の第１の第２フレーム固定部２３１に固定する。上側連結軸部２８ｂは、フレーム固定部２８ｃとベース固定部２８ａとの間を連結し、ベース２３に対して第２フレーム２２を第２揺動軸Ｊ２回りに揺動させる。
すなわち、一対の第２揺動軸形成部５０の一つをなす上側ベース連結部材２８は、上側連結軸部２８ｂを含む。本実施形態において、上側連結軸部２８ｂは「他方側連結軸部」に相当する。上側ベース連結部材２８は、第２フレーム２２と一体に形成されていてもよい。なお、下側ベース連結部材２９の構成については後述する。
すなわち、一対の第２揺動軸形成部５０の一つをなす上側ベース連結部材２８は、上側連結軸部２８ｂを含む。本実施形態において、上側連結軸部２８ｂは「他方側連結軸部」に相当する。上側ベース連結部材２８は、第２フレーム２２と一体に形成されていてもよい。なお、下側ベース連結部材２９の構成については後述する。
【0065】
一対の第１アクチュエーター２５の各々は、第１フレーム２１と第２フレーム２２との間で、第２フレーム２２に対して第１フレーム２１を揺動させる駆動力を発生させる。
一対の第１アクチュエーター２５の各々は、第１揺動軸Ｊ１に直交する第２揺動軸Ｊ２上に配置された、第１フレーム２１に配置された第１マグネット２５ａと、ベース２３に配置され第１マグネット２５ａに対向する第１コイル２５ｂと、を有する。
一対の第１アクチュエーター２５の各々は、第１揺動軸Ｊ１に直交する第２揺動軸Ｊ２上に配置された、第１フレーム２１に配置された第１マグネット２５ａと、ベース２３に配置され第１マグネット２５ａに対向する第１コイル２５ｂと、を有する。
【0066】
一対の第１アクチュエーター２５は、第１フレーム２１が保持する光学部材２０に対して第１揺動軸Ｊ１を中心として上下方向Ｚの両側に対称となるように配置されている。一対の第１アクチュエーター２５は第１揺動軸Ｊ１から等距離に位置するため、光学部材２０を保持する第１フレーム２１に対して各々の駆動力をバランス良く伝達可能となっている。このため、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、一対の第１アクチュエーター２５により第１フレーム２１を第１揺動軸Ｊ１回りに偏りなく回転させることができる。
【0067】
第１マグネット２５ａはマグネット保持プレート２７を介して第１フレーム２１に配置される。具体的に第１マグネット２５ａは、第１フレーム２１の外側面２１ａのうち第１揺動軸Ｊ１上に位置する部位に設けられた第１マグネットホルダー２１ｂに配置される。マグネット保持プレート２７は鉄などの金属から構成されており、バックヨークとして機能する。第１マグネット２５ａに用いるマグネットとしてはネオジムマグネットの他、所定の磁力を有する永久マグネットであれば良く、サマリウムコバルトマグネット、フェライトマグネット、アルニコマグネットであっても良い。
【0068】
第１コイル２５ｂはコイルホルダー材３６を介して第２フレーム２２の内側面２２ａに配置されている。コイルホルダー材３６はベース２３に固定され、間隙を介して第１コイル２５ｂと第１マグネット２５ａとを対向配置させる。コイルホルダー材３６は鉄などの金属から構成されており、バックヨークとして機能する。第１コイル２５ｂはコイルホルダー材３６に巻回したコイル線により構成される。
【0069】
なお、第１マグネット２５ａおよび第１コイル２５ｂの位置は入れ替えてもよく、第１マグネット２５ａがベース２３から延びるマグネットホルダーに配置され、第１コイル２５ｂが第１フレーム２１の外側面２１ａに設けられたコイルホルダー材に配置されてもよい。
【0070】
一対の第２アクチュエーター２６の各々は、第２フレーム２２とベース２３との間で、ベース２３に対して第２フレーム２２を揺動させる装置である。
一対の第２アクチュエーター２６は、第１アクチュエーター２５と同様、第２フレーム２２が第１フレーム２１を介して保持する光学部材２０に対して第２揺動軸Ｊ２を中心として左右方向Ｘの両側に対称となるように配置することで各々の駆動力の伝達効率を高めることが望ましい。つまり、一対の第２アクチュエーター２６を第１揺動軸Ｊ１上に配置することが望ましい。
一対の第２アクチュエーター２６は、第１アクチュエーター２５と同様、第２フレーム２２が第１フレーム２１を介して保持する光学部材２０に対して第２揺動軸Ｊ２を中心として左右方向Ｘの両側に対称となるように配置することで各々の駆動力の伝達効率を高めることが望ましい。つまり、一対の第２アクチュエーター２６を第１揺動軸Ｊ１上に配置することが望ましい。
【0071】
ここで、本実施形態のプロジェクター１における画素シフトデバイス１０と画像生成部４との位置関係について説明する。
図５および図６は、画素シフトデバイス１０と画像生成部４との位置関係を示した図である。図５はＸＺ平面に沿う面による断面図であり、図６は－Ｙ側から＋Ｙ側に視た平面図である。
図５および図６は、画素シフトデバイス１０と画像生成部４との位置関係を示した図である。図５はＸＺ平面に沿う面による断面図であり、図６は－Ｙ側から＋Ｙ側に視た平面図である。
【0072】
図５に示すように、画像生成部４は光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂと光合成素子５とがフレーム部材Ｆを介して一体に保持されることでユニット化されている。
本実施形態のプロジェクター１では、光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂのうち光変調装置４Ｒ，４Ｂは画素シフトデバイス１０に対して接近した状態とされる。
本実施形態の画像生成部４では、光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの横幅が光合成素子５の横幅よりも大きくなっている。
本実施形態の画素シフトデバイス１０では、光変調装置４Ｇおよび投射光学系６が並ぶ前後方向Ｙにおいて、光変調装置４Ｒおよび光変調装置４Ｂの投射光学系６側に位置する前端部４Ｒ１，４Ｂ１がそれぞれ画素シフトデバイス１０と重なる。このため、光変調装置４Ｒおよび光変調装置４Ｂの前端部４Ｒ１，４Ｂ１は画素シフトデバイス１０と非常に近接している。より具体的に光変調装置４Ｒ，４Ｂの前端部４Ｒ１，４Ｂ１はそれぞれ画素シフトデバイス１０の第１フレーム２１、第２フレーム２２およびベース２３に近接して配置されている。
本実施形態のプロジェクター１では、光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂのうち光変調装置４Ｒ，４Ｂは画素シフトデバイス１０に対して接近した状態とされる。
本実施形態の画像生成部４では、光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの横幅が光合成素子５の横幅よりも大きくなっている。
本実施形態の画素シフトデバイス１０では、光変調装置４Ｇおよび投射光学系６が並ぶ前後方向Ｙにおいて、光変調装置４Ｒおよび光変調装置４Ｂの投射光学系６側に位置する前端部４Ｒ１，４Ｂ１がそれぞれ画素シフトデバイス１０と重なる。このため、光変調装置４Ｒおよび光変調装置４Ｂの前端部４Ｒ１，４Ｂ１は画素シフトデバイス１０と非常に近接している。より具体的に光変調装置４Ｒ，４Ｂの前端部４Ｒ１，４Ｂ１はそれぞれ画素シフトデバイス１０の第１フレーム２１、第２フレーム２２およびベース２３に近接して配置されている。
【0073】
本実施形態の画素シフトデバイス１０は、第１揺動軸形成部２４を備えることで第２フレーム２２の強度が高められているため、第２フレーム２２を大型化させる場合でも強度の向上を目的として厚みを厚くする必要が無い。このように本実施形態の画素シフトデバイス１０は、第２フレーム２２の厚さを薄くできるため、光変調装置４Ｒ，４Ｂの前端部４Ｒ１，４Ｂ１と画素シフトデバイス１０とを前後方向Ｙにおいて近づけて配置することで装置構成の小型化を図ることができる。
【0074】
一方、本実施形態のプロジェクター１では、光変調装置４Ｒ，４Ｂの前端部４Ｒ１，４Ｂ１が画素シフトデバイス１０のうち第２フレーム２２およびベース２３に対して近接して配置されるため、第１揺動軸Ｊ１上に第２アクチュエーターを配置することは難しい。
【0075】
そこで本実施形態の画素シフトデバイス１０では、第１揺動軸Ｊ１に対して第２揺動軸Ｊ２に沿う上下方向Ｚの一方側である下側（－Ｚ）に設けた一対のアクチュエーター保持部５５に各第２アクチュエーター２６をそれぞれ保持している。
【0076】
一対のアクチュエーター保持部５５は、第１アクチュエーター２５に対して第１揺動軸Ｊ１と反対側である下側（－Ｚ）に位置する。本実施形態の場合、一対の第２アクチュエーター２６は、光学部材２０の下側（－Ｚ）に位置する第１アクチュエーター２５よりもさらに下側（－Ｚ）に配置される。
【0077】
図６に示すように、本実施形態の画素シフトデバイス１０において、光変調装置４Ｒ，４Ｂの前端部４Ｒ１，４Ｂ１は、第２揺動軸Ｊ２に沿う上下方向Ｚにおいて、それぞれ画素シフトデバイス１０の第２アクチュエーター２６から離れた位置に配置される。このため、本実施形態の画素シフトデバイス１０では、光変調装置４Ｒ，４Ｂの前端部４Ｒ１，４Ｂ１と第２アクチュエーター２６とが干渉しないため、光変調装置４Ｒ，４Ｂの前端部４Ｒ１，４Ｂ１と画素シフトデバイス１０とを前後方向Ｙにおいて近づけて配置することで装置構成の小型化を図ることができる。
【0078】
一対のアクチュエーター保持部５５は、第２フレーム２２およびベース２３のうち、上下方向Ｚの下側（－Ｚ）に延出する部位に設けられる。一対のアクチュエーター保持部５５は、後述する下側ベース連結部材２９の一対の第２マグネットホルダー３５と、ベース２３の一対の第２コイルホルダー２３４とで構成される。すなわち、第２フレーム２２に設けられる一対のアクチュエーター保持部５５は、一対の第２揺動軸形成部５０の一部である下側ベース連結部材２９の第２マグネットホルダー３５で構成される。本実施形態の場合、アクチュエーター保持部５５が下側ベース連結部材２９の一部で構成されるため、部品点数の削減を図ることができる。
【0079】
各第２アクチュエーター２６は、第１揺動軸Ｊ１に沿う方向に所定の間隔をおいて配置されたマグネットとコイルとを有する。具体的に、各第２アクチュエーター２６は、第２揺動軸Ｊ２に交差する第１揺動軸Ｊ１に沿う方向において、アクチュエーター保持部５５を構成する第２フレーム２２の第２マグネットホルダー３５に配置された第２マグネット２６ａと、アクチュエーター保持部５５を構成するベース２３の第２コイルホルダー２３４に配置され第２マグネット２６ａに対向する第２コイル２６ｂと、を有する。
【0080】
第２マグネット２６ａはバックヨークとして機能するマグネット保持プレート２７を介して第２マグネットホルダー３５に配置される。第２コイル２６ｂを保持する第２コイルホルダー２３４はバックヨークとして機能する。
第２マグネット２６ａおよび第２コイル２６ｂは、第１アクチュエーター２５を構成する第１マグネット２５ａおよび第１コイル２５ｂと同様の構成を有するため、説明を省略する。
第２マグネット２６ａおよび第２コイル２６ｂは、第１アクチュエーター２５を構成する第１マグネット２５ａおよび第１コイル２５ｂと同様の構成を有するため、説明を省略する。
【0081】
なお、第２マグネット２６ａおよび第２コイル２６ｂの位置は入れ替えてもよく、第２マグネット２６ａがベース２３側に配置され、第２コイル２６ｂが第２フレーム２２側に配置されてもよい。
【0082】
このように本実施形態の画素シフトデバイス１０は、第２アクチュエーター２６が第２フレーム２２の第１アクチュエーター２５が配置される側の領域に設けられている。より具体的に本実施形態の画素シフトデバイス１０は、光学部材２０に対して第２揺動軸Ｊ２に沿う上下方向Ｚの下側（－Ｚ）に第１アクチュエーター２５および第２アクチュエーター２６を集約して配置した構造を採用している。
【0083】
本実施形態のプロジェクター１によれば、第２アクチュエーター２６を第１アクチュエーター２５の一方側に集約させたことで、前後方向Ｙにおいて画素シフトデバイス１０を画像生成部４に対して近接した状態で配置することが可能である。このため、本実施形態のプロジェクター１は前後方向Ｙの寸法を小型化することが可能である。また、画素シフトデバイス１０は、画像生成部４の投射光学系６から射出される画像光ＬＴを効率良く取り込むことができ、画像光ＬＴの光利用効率を向上できる。
【0084】
一方、本実施形態の画素シフトデバイス１０では上述のように第１アクチュエーター２５の下側（－Ｚ）に第２アクチュエーター２６を配置する必要がある。このため、本実施形態の第２フレーム２２は、図３および図６に示すように、第１アクチュエーター２５に対して第１揺動軸Ｊ１と反対側、かつ、第２揺動軸Ｊ２に沿う軸方向一方側（－Ｚ）に延出する延出部２２０を有し、延出部２２０に固定した下側ベース連結部材２９を介して第２アクチュエーター２６の構成部品であるマグネットを保持している。
【0085】
このように本実施形態の画素シフトデバイス１０では、第２アクチュエーター２６から光学部材２０までの距離が第１アクチュエーター２５から光学部材２０までの距離に比べて大きいため、第２アクチュエーター２６の駆動力を光学部材２０側に伝わり難い構造となっている。
【0086】
これに対して本実施形態の画素シフトデバイス１０は、第２アクチュエーター２６の駆動力を光学部材２０側へ効率良く伝わることで第２フレーム２２が容易に揺動可能とするため、第２フレーム２２を例えばアルミニウム等の軽量部材で構成するようにした。
【0087】
一般的にアルミニウム等の軽量部材は剛性が低い。このため、軽量部材で構成された第２フレーム２２は第１アクチュエーター２５および第２アクチュエーター２６の駆動力に伴って発生した応力が集中することで耐久性の低下や変形等を生じる恐れがある。
特に本実施形態のプロジェクター１では、上述のように明るい画像を表示するため、各光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの各液晶パネル４ＲＰ，４ＧＰ，４ＢＰとして大型パネルを用いるため、光学部材２０のサイズが大型化するため、結果的に第１フレーム２１や第２フレーム２２のサイズも大型化することになる。このような大型の第２フレーム２２を上述のような軽量部材で構成すると、上述した耐久性の低下や変形等のリスクがさらに高める恐れがある。
特に本実施形態のプロジェクター１では、上述のように明るい画像を表示するため、各光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの各液晶パネル４ＲＰ，４ＧＰ，４ＢＰとして大型パネルを用いるため、光学部材２０のサイズが大型化するため、結果的に第１フレーム２１や第２フレーム２２のサイズも大型化することになる。このような大型の第２フレーム２２を上述のような軽量部材で構成すると、上述した耐久性の低下や変形等のリスクがさらに高める恐れがある。
【0088】
本実施形態の画素シフトデバイス１０は、第２フレーム２２における第１アクチュエーター２５および第２アクチュエーター２６が集約して配置される側の領域、具体的には延出部２２０に下側ベース連結部材２９を設けることで、第２フレーム２２の剛性を高めるようにした。つまり、下側ベース連結部材２９は、第２フレーム２２の剛性を高めるフレーム補強部材としての機能を有している。
以下、下側ベース連結部材２９および下側ベース連結部材２９が設けられた第２フレーム２２の周辺構成について説明する。
以下、下側ベース連結部材２９および下側ベース連結部材２９が設けられた第２フレーム２２の周辺構成について説明する。
【0089】
図７は下側ベース連結部材２９が設けられた第２フレーム２２の要部構成を示した斜視図である。
図７に示すように、一対の第２揺動軸形成部５０の他方をなす下側ベース連結部材２９は、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼からなる板金部材で構成され、所定の剛性を有している。下側ベース連結部材２９は、第２フレーム２２の剛性を十分に高めるという目的を達成できるのであれば一枚の板材で構成されていてもよいし二枚の板材に分割されていてもよい。
図７に示すように、一対の第２揺動軸形成部５０の他方をなす下側ベース連結部材２９は、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼からなる板金部材で構成され、所定の剛性を有している。下側ベース連結部材２９は、第２フレーム２２の剛性を十分に高めるという目的を達成できるのであれば一枚の板材で構成されていてもよいし二枚の板材に分割されていてもよい。
【0090】
下側ベース連結部材２９は、第２フレーム２２の上下方向Ｚの下側（－Ｚ）に位置する延出部２２０にねじ部材６０を介して固定される。下側ベース連結部材２９は、平面視、略Ｕ字状の形状からなる本体部３１と、後述する第２アクチュエーター２６のマグネットを保持する第２マグネットホルダー３５と、ベース２３の第２の第２フレーム固定部２３２と連結されるベース連結部３４と、を含む。
【0091】
下側ベース連結部材２９の本体部３１は、第２フレーム２２の表面２２ｂに接する第１面３１ａと第１面３１ａと反対の第２面３１ｂとを有する。下側ベース連結部材２９の本体部３１は、左右方向Ｘに延びる第１壁部３２と、第１壁部３２の左右方向Ｘの両端から上下方向Ｚの下側（－Ｚ）に延びる一対の第２壁部３３と、を含む。
【0092】
本実施形態において、第１壁部３２には、第２フレーム２２の表面２２ｂに設けられた一対のピン２２Ｐを挿入する一対のピン孔３２ａが設けられている。なお、一対のピン孔３２ａの一方を長孔で形成することで、一対のピン２２Ｐ間の寸法ばらつきによらず、下側ベース連結部材２９と第２フレーム２２との位置決め時の作業性を向上させることができる。
【0093】
第２マグネットホルダー３５は、本体部３１の第２面３１ｂのうち各第２壁部３３の端部３３ａから前後方向Ｙの後側（－Ｙ）に立ち上がり、上下方向Ｚに延びる部位である。本実施形態の場合、第２マグネットホルダー３５の一部は第２壁部３３に対して上下方向Ｚの下側（－Ｚ）に突出する。つまり、第２マグネットホルダー３５の前後方向Ｙの長さは、第２壁部３３の前後方向Ｙの長さよりも長い。
このため、下側ベース連結部材２９の第２マグネットホルダー３５は、より大型のマグネットを保持可能である。
このため、下側ベース連結部材２９の第２マグネットホルダー３５は、より大型のマグネットを保持可能である。
【0094】
第２マグネットホルダー３５は、マグネットを支持する支持板３５ａと、支持板３５ａに支持されたマグネットを係止する係止爪３５ｂと、を有し、マグネットを安定して保持することが可能となっている。
本実施形態の場合、立ち上がり壁部として第２マグネットホルダー３５を設けることで下側ベース連結部材２９の大型化することなく、強度を向上させることができる。また、立ち上がり壁部をマグネットホルダーとして利用することでフレーム補強部材の大型化を抑制できる。
本実施形態の場合、立ち上がり壁部として第２マグネットホルダー３５を設けることで下側ベース連結部材２９の大型化することなく、強度を向上させることができる。また、立ち上がり壁部をマグネットホルダーとして利用することでフレーム補強部材の大型化を抑制できる。
【0095】
ベース連結部３４は、ベース固定部３４ａおよび下側連結軸部３４ｂを含む。すなわち、一対の第２揺動軸形成部５０の一つをなす下側ベース連結部材２９は、下側連結軸部３４ｂを含む。
ベース固定部３４ａは、下側ベース連結部材２９をベース２３の第２の第２フレーム固定部２３２に固定する部位である。第２の第２フレーム固定部２３２は、ベース固定部３４ａを支持する支持面２３２ａと、支持面２３２ａから突出する位置決めピン２３２ｂと、を有する。
下側連結軸部３４ｂは、第２揺動軸Ｊ２上に位置し、アクチュエーター保持部５５側において第２フレーム２２とベース２３との間を連結する。すなわち、下側連結軸部３４ｂは、上下方向Ｚの下側（－Ｚ）において第２フレーム２２とベース２３とを連結し、ベース２３に対して第２フレーム２２を第２揺動軸Ｊ２回りに揺動させる。本実施形態において、下側連結軸部３４ｂは「一方側連結軸部」に相当する。
ベース固定部３４ａは、下側ベース連結部材２９をベース２３の第２の第２フレーム固定部２３２に固定する部位である。第２の第２フレーム固定部２３２は、ベース固定部３４ａを支持する支持面２３２ａと、支持面２３２ａから突出する位置決めピン２３２ｂと、を有する。
下側連結軸部３４ｂは、第２揺動軸Ｊ２上に位置し、アクチュエーター保持部５５側において第２フレーム２２とベース２３との間を連結する。すなわち、下側連結軸部３４ｂは、上下方向Ｚの下側（－Ｚ）において第２フレーム２２とベース２３とを連結し、ベース２３に対して第２フレーム２２を第２揺動軸Ｊ２回りに揺動させる。本実施形態において、下側連結軸部３４ｂは「一方側連結軸部」に相当する。
【0096】
本実施形態において、ベース固定部３４ａには、第２の第２フレーム固定部２３２の支持面２３２ａに設けられた位置決めピン２３２ｂを挿通させる切欠き３４ａ１が設けられている。下側ベース連結部材２９は、ベース固定部３４ａの切欠き３４ａ１に位置決めピン２３２ｂを挿入することでベース２３に対する位置が規制される。
【0097】
また、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、上述のように、第２揺動軸Ｊ２に沿う上下方向Ｚの一方側である下側（－Ｚ）に第１アクチュエーター２５と第２アクチュエーター２６とを集約させて配置している。
【0098】
本発明者は、第２フレーム２２における上下方向Ｚの一方側に第１アクチュエーター２５および第２アクチュエーター２６を集約して配置した場合、一対の第２アクチュエーター２６の推力による第２フレーム２２の変位が伝わり難くなることを後述のシミュレーション結果から見出した。
【0099】
本発明者は、シミュレーション結果に基づき、本実施形態の画素シフトデバイス１０の構成を完成させた。本実施形態の画素シフトデバイス１０は、一対の第２アクチュエーター２６の推力による第２フレーム２２の変位を第２揺動軸Ｊ２に沿う方向にバランス良く伝達可能とするため、第２フレーム２２とベース２３とを連結する、下側ベース連結部材２９の下側連結軸部３４ｂおよび上側ベース連結部材２８の上側連結軸部２８ｂの剛性を異ならせている。
【0100】
上側連結軸部２８ｂおよび下側連結軸部３４ｂは、互いの形状、幅、長さおよび厚みの少なくとも１つが異なることで、各々の剛性を異ならせる。本実施形態において、上側連結軸部２８ｂの左右方向Ｘの幅Ｗ１は、図３に示すように、下側連結軸部３４ｂの左右方向Ｘの幅Ｗ２よりも小さい。本実施形態の場合、上側連結軸部２８ｂおよび下側連結軸部３４ｂの長さ、厚みは等しい。
このようにして、上側連結軸部２８ｂの剛性は下側連結軸部３４ｂの剛性よりも低くなっている。また、上側連結軸部２８ｂの断面二次モーメントは下側連結軸部３４ｂの断面二次モーメントよりも小さくなっている。つまり、上側連結軸部２８ｂの剛性は下側連結軸部３４ｂの剛性よりも低くなるので、上側連結軸部２８ｂは下側連結軸部３４ｂよりもねじれ易くなる。
このようにして、上側連結軸部２８ｂの剛性は下側連結軸部３４ｂの剛性よりも低くなっている。また、上側連結軸部２８ｂの断面二次モーメントは下側連結軸部３４ｂの断面二次モーメントよりも小さくなっている。つまり、上側連結軸部２８ｂの剛性は下側連結軸部３４ｂの剛性よりも低くなるので、上側連結軸部２８ｂは下側連結軸部３４ｂよりもねじれ易くなる。
【0101】
まず、発明者は、第２フレーム２２における上下方向Ｚの一方側に第１アクチュエーター２５および第２アクチュエーター２６を集約して配置した場合において、一対の第２アクチュエーター２６の推力による第２フレーム２２の変位について以下のシミュレーションを行った。
【0102】
本発明者は、第１のシミュレーションとして、本実施形態の画素シフトデバイス１０に相当するモデルを用いて第２アクチュエーターの推力による第２フレームへの変位の伝わり方を算出した。さらに、本発明者は、第２のシミュレーションとして、上側連結軸部および下側連結軸部の剛性が等しい構成を有する比較例の画素シフトデバイスに相当するモデルを用いて第２アクチュエーターの推力による第２フレームへの変位の伝わり方を算出した。
【0103】
図８Ａは本実施形態の画素シフトデバイス１０に対応する第１のシミュレーション結果を示す変位分布図であり、図８Ｂは比較例の画素シフトデバイス１００に対応する第２のシミュレーション結果を示す変位分布図である。
図８Ｂに示すように、比較例の画素シフトデバイス１００のように上側連結軸部１２８ｂおよび下側連結軸部１３４ｂの剛性が等しい場合、第２フレーム２２の変位分布の等値線Ｋがアクチュエーター保持部５５から離れるに従ってフレーム外側へ拡がることが確認できる。これは、第２フレーム２２は、第２アクチュエーター２６を配置するアクチュエーター保持部５５に近い位置においては第２アクチュエーター２６の推力が効率良く伝わり、アクチュエーター保持部５５から離れた位置においては第２アクチュエーター２６の推力が伝わり難くなるためである。
図８Ｂに示すように、比較例の画素シフトデバイス１００のように上側連結軸部１２８ｂおよび下側連結軸部１３４ｂの剛性が等しい場合、第２フレーム２２の変位分布の等値線Ｋがアクチュエーター保持部５５から離れるに従ってフレーム外側へ拡がることが確認できる。これは、第２フレーム２２は、第２アクチュエーター２６を配置するアクチュエーター保持部５５に近い位置においては第２アクチュエーター２６の推力が効率良く伝わり、アクチュエーター保持部５５から離れた位置においては第２アクチュエーター２６の推力が伝わり難くなるためである。
【0104】
つまり、比較例の画素シフトデバイス１００では、アクチュエーター保持部５５から離れるにつれて第２フレーム２２の変位が小さくなる。このため、比較例の画素シフトデバイス１００では、上側連結軸部１２８ｂによる第２フレーム２２のねじれ角が下側連結軸部１３４ｂによる第２フレーム２２のねじれ角よりも小さくなる。
このように比較例の画素シフトデバイス１００では、上側連結軸部１２８ｂおよび下側連結軸部１３４ｂのねじれ角に差が生じるため、光学部材２０を第２揺動軸回りにバランス良く回転させることができず、画像光の光路を精度良くシフトさせることが難しい。また、比較例の画素シフトデバイス１００では、ねじれ角の差による各軸部材の負荷に差が生じ、各軸部材の耐久性に差が生じることで信頼性の低下を招く恐れがある。
このように比較例の画素シフトデバイス１００では、上側連結軸部１２８ｂおよび下側連結軸部１３４ｂのねじれ角に差が生じるため、光学部材２０を第２揺動軸回りにバランス良く回転させることができず、画像光の光路を精度良くシフトさせることが難しい。また、比較例の画素シフトデバイス１００では、ねじれ角の差による各軸部材の負荷に差が生じ、各軸部材の耐久性に差が生じることで信頼性の低下を招く恐れがある。
【0105】
これに対して本実施形態の画素シフトデバイス１０では、上述のように上側連結軸部２８ｂの幅を下側連結軸部３４ｂの幅よりも小さくすることで、上側連結軸部２８ｂの剛性を下側連結軸部３４ｂの剛性よりも低くしている。
この構成によれば、第２アクチュエーター２６の推力が伝わり易い第２フレーム２２におけるアクチュエーター保持部５５側（－Ｚ）をベース２３に連結する下側連結軸部３４ｂの剛性を相対的に高めつつ、第２アクチュエーター２６の推力が伝わり難い第２フレーム２２におけるアクチュエーター保持部５５と反対側（＋Ｚ）をベース２３に連結する上側連結軸部２８ｂの剛性を相対的に低下させることができる。
したがって、上側連結軸部２８ｂおよび下側連結軸部３４ｂの剛性を適切に調整することで、上側連結軸部２８ｂにおける第２フレーム２２のねじれを下側連結軸部３４ｂにおける第２フレーム２２のねじれよりも発生し易くすることができる。よって、上側連結軸部２８ｂによる第２フレーム２２のねじれ角と下側連結軸部３４ｂによる第２フレーム２２のねじれ角とを等しくすることができる。
この構成によれば、第２アクチュエーター２６の推力が伝わり易い第２フレーム２２におけるアクチュエーター保持部５５側（－Ｚ）をベース２３に連結する下側連結軸部３４ｂの剛性を相対的に高めつつ、第２アクチュエーター２６の推力が伝わり難い第２フレーム２２におけるアクチュエーター保持部５５と反対側（＋Ｚ）をベース２３に連結する上側連結軸部２８ｂの剛性を相対的に低下させることができる。
したがって、上側連結軸部２８ｂおよび下側連結軸部３４ｂの剛性を適切に調整することで、上側連結軸部２８ｂにおける第２フレーム２２のねじれを下側連結軸部３４ｂにおける第２フレーム２２のねじれよりも発生し易くすることができる。よって、上側連結軸部２８ｂによる第２フレーム２２のねじれ角と下側連結軸部３４ｂによる第２フレーム２２のねじれ角とを等しくすることができる。
【0106】
なお、本実施形態の画素シフトデバイス１０によれば、図８Ａに示すように、第２フレーム２２の変位分布の等値線Ｋが第２揺動軸Ｊ２と略平行に延びていることが確認できる。このように本実施形態の画素シフトデバイス１０によれば、アクチュエーター保持部５５からの距離によらず第２フレーム２２の変位がほぼ一定となり、上側連結軸部２８ｂおよび下側連結軸部３４ｂのねじれ角が略一致することがシミュレーション結果からも確認できた。
【0107】
また、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、第２フレーム２２における第１アクチュエーター２５および第２アクチュエーター２６が集約された延出部２２０に下側ベース連結部材２９を設けることで第２フレーム２２の剛性を高めることができる。
【0108】
これにより、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、第２揺動軸Ｊ２回りに揺動する第２フレーム２２の変形が抑制されるため、第１フレーム２１を介して保持する光学部材２０の姿勢を精度良く制御することができる。
また、第２フレーム２２の変形が生じ難いため、例えば、第２フレーム２２或いは第２フレーム２２に第１フレーム２１を介して保持する光学部材２０が前後方向Ｙにおいて動いて画像生成部４と接触することを抑制できる。よって、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、前後方向Ｙにおいて画素シフトデバイス１０を画像生成部４に対して近接した状態で配置可能となる。このため、実施形態のプロジェクター１は前後方向Ｙの寸法をより小型化することができる。よって、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、画像生成部４の投射光学系６から射出される画像光ＬＴを効率良く取り込むので、画像光ＬＴの光利用効率を向上できる。
また、第２フレーム２２の変形が生じ難いため、例えば、第２フレーム２２或いは第２フレーム２２に第１フレーム２１を介して保持する光学部材２０が前後方向Ｙにおいて動いて画像生成部４と接触することを抑制できる。よって、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、前後方向Ｙにおいて画素シフトデバイス１０を画像生成部４に対して近接した状態で配置可能となる。このため、実施形態のプロジェクター１は前後方向Ｙの寸法をより小型化することができる。よって、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、画像生成部４の投射光学系６から射出される画像光ＬＴを効率良く取り込むので、画像光ＬＴの光利用効率を向上できる。
【0109】
また、第２フレーム２２の変形が生じ難いため、第２アクチュエーター２６の駆動力を第２フレーム２２の回転に効率良く利用することができる。よって、光学部材２０を同じ角度だけ傾けるために第２アクチュエーター２６へ供給する電流が小さくなるので、第２アクチュエーター２６の消費電力を抑制できる。
【0110】
続いて、本実施形態の画素シフトデバイス１０の動作について説明する。
本実施形態の画素シフトデバイス１０は、各第１アクチュエーター２５において、不図示の回路基板を用いて第１コイル２５ｂに通電することで磁界を発生させて第１マグネット２５ａと反発または引き合わせることにより、第１マグネット２５ａおよび第１コイル２５ｂ間に第１揺動軸Ｊ１に交差する方向の力を生じさせる。これにより、第１フレーム２１は第１揺動軸Ｊ１回りに揺動する。第１フレーム２１は、上述のように第１揺動軸Ｊ１に沿う方向の両端に位置する一対の第１揺動軸形成部２４の連結軸部２４０が第２フレーム２２と連結されるため、第１フレーム２１に固定された光学部材２０は第１揺動軸Ｊ１回りに第２フレーム２２に対して揺動することができる。
本実施形態の画素シフトデバイス１０は、各第１アクチュエーター２５において、不図示の回路基板を用いて第１コイル２５ｂに通電することで磁界を発生させて第１マグネット２５ａと反発または引き合わせることにより、第１マグネット２５ａおよび第１コイル２５ｂ間に第１揺動軸Ｊ１に交差する方向の力を生じさせる。これにより、第１フレーム２１は第１揺動軸Ｊ１回りに揺動する。第１フレーム２１は、上述のように第１揺動軸Ｊ１に沿う方向の両端に位置する一対の第１揺動軸形成部２４の連結軸部２４０が第２フレーム２２と連結されるため、第１フレーム２１に固定された光学部材２０は第１揺動軸Ｊ１回りに第２フレーム２２に対して揺動することができる。
【0111】
また、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、各第２アクチュエーター２６において、不図示の回路基板を用いて第２コイル２６ｂに通電することで磁界を発生させて第２マグネット２６ａと反発または引き合わせることにより、第２マグネット２６ａおよび第２コイル２６ｂ間に第２揺動軸Ｊ２に交差する方向の力を生じさせる。これにより、第２フレーム２２は第２揺動軸Ｊ２回りに揺動する。第２フレーム２２は、上述のように第２揺動軸Ｊ２に沿う方向の両端に位置する上側連結軸部２８ｂおよび下側連結軸部３４ｂがベース２３と連結されるため、第１フレーム２１および第１揺動軸形成部２４を介して第２フレーム２２に固定された光学部材２０は第２揺動軸Ｊ２回りにベース２３に対して揺動することができる。
【0112】
このようにして本実施形態の画素シフトデバイス１０は、一対の第１アクチュエーター２５および一対の第２アクチュエーター２６による駆動力を利用して光学部材２０の姿勢を２軸で制御することができる。画素シフトデバイス１０は、光学部材２０の姿勢を変化させることで画像生成部４から射出した画像光ＬＴの光路を２軸に沿う方向にシフトさせることができる。
【0113】
本実施形態の場合、第１フレーム２１が第１揺動軸Ｊ１周りに揺動すると、光学部材２０に対する画像光ＬＴの入射角度が変化し、画像光ＬＴの光路が第２方向Ｆ２（図２参照）に移動する。また、第１フレーム２１を保持する第２フレーム２２が第２揺動軸Ｊ２周りに揺動すると、第１揺動軸Ｊ１周りに揺動した場合とは異なる方向で、光学部材２０に対する画像光ＬＴの入射角度が変化し、画像光ＬＴの光路が第１方向Ｆ１（図２参照）に移動する。
【0114】
以上のように本実施形態の画素シフトデバイス１０は、光学部材２０と、光学部材２０を保持し、第１揺動軸Ｊ１回りに揺動する第１フレーム２１と、第１フレーム２１の周囲に配置されるとともに第１フレーム２１と連結し、第１揺動軸Ｊ１と直交する第２揺動軸Ｊ２回りに揺動する第２フレーム２２と、第２フレーム２２の周囲に配置されるとともに第２フレーム２２と連結するベース２３と、第１揺動軸Ｊ１上に位置し第１フレーム２１および第２フレーム２２を連結する一対の第１揺動軸形成部２４と、第２揺動軸Ｊ２上に位置し第２フレーム２２とベース２３とを連結する一対の第２揺動軸形成部５０と、第２揺動軸Ｊ２上に配置され、第１フレーム２１と第２フレーム２２との間で、第２フレーム２２に対して第１フレーム２１を揺動させる第１アクチュエーター２５と、第２フレーム２２およびベース２３の第１アクチュエーター２５が配置される側に設けられ第２揺動軸Ｊ２を挟んで配置される一対のアクチュエーター保持部５５にそれぞれ保持され、ベース２３に対して第２フレーム２２を揺動させる一対の第２アクチュエーター２６と、を備え、一対の第２揺動軸形成部５０は、アクチュエーター保持部５５側において第２フレーム２２とベース２３との間を連結する下側連結軸部３４ｂと、アクチュエーター保持部５５と反対側において第２フレーム２２とベース２３との間を連結する上側連結軸部２８ｂと、を含み、上側連結軸部２８ｂの剛性は下側連結軸部３４ｂの剛性よりも低い。
【0115】
本実施形態の画素シフトデバイス１０によれば、第２アクチュエーター２６の推力が伝わり易い下側連結軸部３４ｂの剛性を相対的に高めつつ、第２アクチュエーター２６の推力が伝わり難い上側連結軸部２８ｂの剛性を相対的に低下させることで、第２フレーム２２の第２揺動軸Ｊ２に沿う上下方向Ｚに第２アクチュエーター２６の推力を均等に伝達させることができる。これにより、上側連結軸部２８ｂおよび下側連結軸部３４ｂのねじれ角を略一致させることで、光学部材２０を第２揺動軸Ｊ２回りにバランス良く回転させて画像光ＬＴの光路を精度良くシフトすることができる。また、本実施形態の画素シフトデバイス１０では、ねじれ角の差による各連結軸部２８ｂ、３４ｂの負荷に差が生じ難いため、上側連結軸部２８ｂおよび下側連結軸部３４ｂの耐久性を向上させることでより信頼性の高いデバイスを提供できる。
本実施形態の画素シフトデバイス１０では、第２アクチュエーター２６が第２揺動軸Ｊ２に沿う方向の一方側に集約して配置されるので、第２アクチュエーター２６が第１揺動軸Ｊ１上に配置される場合に比べて第２アクチュエーター２６との干渉を考慮する必要が無い領域が増えるため、画素シフトデバイス１０に対する画像生成部４のレイアウトがし易くなる。
本実施形態の画素シフトデバイス１０では、第２アクチュエーター２６が第２揺動軸Ｊ２に沿う方向の一方側に集約して配置されるので、第２アクチュエーター２６が第１揺動軸Ｊ１上に配置される場合に比べて第２アクチュエーター２６との干渉を考慮する必要が無い領域が増えるため、画素シフトデバイス１０に対する画像生成部４のレイアウトがし易くなる。
【0116】
また、本実施形態の画素シフトデバイス１０によれば、第１フレーム２１と第２フレーム２２とを連結する一対の第１揺動軸形成部２４の一対の梁２４１が第２フレーム２２の表面２２ｂに沿って形成されるため、第２フレーム２２の強度を高めることができる。このため、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、例えば、運搬時の振動や落下による衝撃による負荷が加わった場合でも、一対の第１揺動軸形成部２４によって第２フレーム２２における第１フレーム２１との連結部分の強度を高めることで、第２フレーム２２の変形や破損を抑制することができる。
よって、画素シフトデバイス１０の光学部材２０のサイズを大きくすることで第２フレーム２２として大型かつ軽量部材で構成されたものを採用する場合でも、第２フレーム２２の強度を高めることで衝撃の負荷に対する耐性を持たせることができる。したがって、本実施形態の画素シフトデバイス１０によれば、軽量かつ大型の第２フレーム２２の一方側に第１アクチュエーター２５および第２アクチュエーター２６を集約した構造を採用する場合でも、第２フレーム２２に衝撃の負荷に対する耐性を持たせた信頼性の高いデバイスを提供できる。
よって、画素シフトデバイス１０の光学部材２０のサイズを大きくすることで第２フレーム２２として大型かつ軽量部材で構成されたものを採用する場合でも、第２フレーム２２の強度を高めることで衝撃の負荷に対する耐性を持たせることができる。したがって、本実施形態の画素シフトデバイス１０によれば、軽量かつ大型の第２フレーム２２の一方側に第１アクチュエーター２５および第２アクチュエーター２６を集約した構造を採用する場合でも、第２フレーム２２に衝撃の負荷に対する耐性を持たせた信頼性の高いデバイスを提供できる。
【0117】
また、本実施形態の画素シフトデバイス１０において、第１アクチュエーター２５および第２アクチュエーター２６が第１揺動軸Ｊ１に対して第２フレーム２２の片側に集約され、第２フレーム２２に第１アクチュエーター２５および第２アクチュエーター２６の駆動力に伴って発生した応力が集中し易くなる。これに対して、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、下側ベース連結部材２９により剛性を高めることで第２フレーム２２の変形が抑制されるため、第１フレーム２１を介して保持する光学部材２０の姿勢を精度良く制御することができる。
また、第２フレーム２２の変形が生じ難いため、例えば、第２フレーム２２或いは第２フレーム２２に第１フレーム２１を介して保持された光学部材２０が前後方向Ｙにおいて動いて画像生成部４と接触することを抑制できる。よって、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、前後方向Ｙにおいて画素シフトデバイス１０を画像生成部４に対して近接した状態で配置できる。このため、実施形態のプロジェクター１は前後方向Ｙの寸法を小型化できる。
また、第２フレーム２２の変形が生じ難いため、例えば、第２フレーム２２或いは第２フレーム２２に第１フレーム２１を介して保持された光学部材２０が前後方向Ｙにおいて動いて画像生成部４と接触することを抑制できる。よって、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、前後方向Ｙにおいて画素シフトデバイス１０を画像生成部４に対して近接した状態で配置できる。このため、実施形態のプロジェクター１は前後方向Ｙの寸法を小型化できる。
【0118】
また、本実施形態の画素シフトデバイス１０は、下側ベース連結部材２９により剛性を高めることで第２フレーム２２の応力による歪量が低減され、第２アクチュエーター２６の振動の減衰を抑制して第２フレーム２２を効率的に揺動させることができる。このため、第２アクチュエーター２６の駆動力を第２フレーム２２の回転に効率良く利用できるので、第２アクチュエーター２６を省エネルギーで駆動させることができる。
【0119】
本実施形態のプロジェクター１によれば、耐久性に優れた画素シフトデバイス１０を備えるため、長期に亘って良質な画像を投射することができる。
【0120】
また、本実施形態のプロジェクター１によれば、上記画素シフトデバイス１０を備えるので、運搬時の振動や落下による衝撃による負荷に耐性に優れたものとなる。また、画素シフトデバイス１０の光学部材２０としてサイズの大きいものを採用できるので、各液晶パネル４ＲＰ，４ＧＰ，４ＢＰとして大型パネルを用いることができ、明るい画像をスクリーンＳＣＲに投射することができる。
また、本実施形態のプロジェクター１は、第２フレーム２２を省エネルギーで駆動できる画素シフトデバイス１０を備えるので、プロジェクターの消費電力を小さく抑えることができる。
また、本実施形態のプロジェクター１は、第２フレーム２２を省エネルギーで駆動できる画素シフトデバイス１０を備えるので、プロジェクターの消費電力を小さく抑えることができる。
【0121】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
その他、光源装置を構成する各種構成要素の数、配置、形状および材料等の具体的な構成は、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
その他、光源装置を構成する各種構成要素の数、配置、形状および材料等の具体的な構成は、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
【0122】
上記実施形態の画素シフトデバイス１０は、一対の第１アクチュエーター２５を備える場合を例に挙げたが、第１アクチュエーター２５を１つのみ備える構成を採用してもよい。この場合においても、第２アクチュエーター２６は第１アクチュエーター２５が配置される側に配置される。
【0123】
上記実施形態において、上側連結軸部２８ｂおよび下側連結軸部３４ｂは互いの幅Ｗ１，Ｗ２を異ならせることで、各々の剛性を異ならせていたが、上側連結軸部２８ｂおよび下側連結軸部３４ｂの剛性を異なる手段はこれに限られない。
【0124】
（変形例）
図９Ａおよび図９Ｂは変形例の画素シフトデバイスの要部構成を示す拡大図である。図９Ａはベース２３および第２フレーム２２間を連結する下側ベース連結部材２９の要部を示し、図９Ｂはベース２３および第２フレーム２２間を連結する上側ベース連結部材２８の要部を示している。
図９Ａおよび図９Ｂは変形例の画素シフトデバイスの要部構成を示す拡大図である。図９Ａはベース２３および第２フレーム２２間を連結する下側ベース連結部材２９の要部を示し、図９Ｂはベース２３および第２フレーム２２間を連結する上側ベース連結部材２８の要部を示している。
【0125】
図９Ａに示すように、本変形例の画素シフトデバイス１０Ａにおいて、下側ベース連結部材２９は第２フレーム２２の上下方向Ｚの下側（－Ｚ）において、ベース２３と第２フレーム２２とを連結する。下側ベース連結部材２９は第１ねじ部材６１を介してベース２３および第２フレーム２２に固定される。
また、図９Ｂに示すように、本変形例の画素シフトデバイス１０Ａにおいて、上側ベース連結部材２８は第２フレーム２２の上下方向Ｚの上側（＋Ｚ）において、ベース２３と第２フレーム２２とを連結する。上側ベース連結部材２８は第２ねじ部材６２を介してベース２３および第２フレーム２２に固定される。
また、図９Ｂに示すように、本変形例の画素シフトデバイス１０Ａにおいて、上側ベース連結部材２８は第２フレーム２２の上下方向Ｚの上側（＋Ｚ）において、ベース２３と第２フレーム２２とを連結する。上側ベース連結部材２８は第２ねじ部材６２を介してベース２３および第２フレーム２２に固定される。
【0126】
図９Ａおよび図９Ｂに示すように、本変形例において、下側連結軸部３４ｂおよび上側連結軸部２８ｂは、第１ねじ部材６１の頭部６１ａから下側連結軸部３４ｂまでの第１距離Ｄ１と第２ねじ部材６２の頭部６２ａから上側連結軸部２８ｂまでの第２距離Ｄ２とを調整することで、各々の剛性を異ならせている。なお、本変形例の場合、下側連結軸部３４ｂおよび上側連結軸部２８ｂは同じ太さを有している。
【0127】
具体的に、第１ねじ部材６１の頭部６１ａから下側連結軸部３４ｂまでの第１距離Ｄ１は、第２ねじ部材６２の頭部６２ａから上側連結軸部２８ｂまでの第２距離Ｄ２よりも短い。なお、ねじ部材の頭部と連結軸部との距離とは、ねじ部材の頭部の外形と連結軸部の外形との最短距離を意味する。
【0128】
本変形例の場合、第１ねじ部材６１および第２ねじ部材６２は同じ部材で構成される。すなわち、第１ねじ部材６１の頭部６１ａと第２ねじ部材６２の頭部６２ａとは同じ大きさを有する。また、第１ねじ部材６１を締結するねじ穴から下側連結軸部３４ｂまでの距離は、第２ねじ部材６２を締結するねじ穴から上側連結軸部２８ｂまでの距離よりも短い。なお、２つのねじ穴の距離とは各ねじ穴の中心間距離を意味する。
【0129】
この構成によれば、上側連結軸部２８ｂは、下側連結軸部３４ｂに比べてねじ部材による締結部までの距離が長くなることで相対的に剛性が低下する。よって、本変形例の画素シフトデバイス１０Ａにおいても、上側連結軸部２８ｂの剛性を下側連結軸部３４ｂの剛性よりも低くできる。
【0130】
なお、第１ねじ部材６１を締結するねじ穴から下側連結軸部３４ｂまでの距離と第２ねじ部材６２を締結するねじ穴から上側連結軸部２８ｂまでの距離とが同じでもよい。
この場合において、第１ねじ部材６１の頭部６１ａを第２ねじ部材６２の頭部６２ａよりも大きくする。これにより、第１ねじ部材６１の頭部６１ａから下側連結軸部３４ｂまでの第１距離Ｄ１が第２ねじ部材６２の頭部６２ａから上側連結軸部２８ｂまでの第２距離Ｄ２よりも短くなるため、上側連結軸部２８ｂの剛性を下側連結軸部３４ｂの剛性よりも低くすることができる。
この場合において、第１ねじ部材６１の頭部６１ａを第２ねじ部材６２の頭部６２ａよりも大きくする。これにより、第１ねじ部材６１の頭部６１ａから下側連結軸部３４ｂまでの第１距離Ｄ１が第２ねじ部材６２の頭部６２ａから上側連結軸部２８ｂまでの第２距離Ｄ２よりも短くなるため、上側連結軸部２８ｂの剛性を下側連結軸部３４ｂの剛性よりも低くすることができる。
【0131】
なお、図９Ａおよび図９Ｂに示した構成において、第１ねじ部材６１の頭部６１ａの大きさと第２ねじ部材６２の頭部６２ａの大きさとを異ならせることで、上側連結軸部２８ｂおよび下側連結軸部３４ｂの剛性をそれぞれ微調整してもよい。これにより、上側連結軸部２８ｂおよび下側連結軸部３４ｂの剛性の調整をより容易に行うことができる。
【0132】
以下、本開示のまとめを付記する。
（付記１）
光学部材と、
前記光学部材を保持し、第１揺動軸回りに揺動する第１フレームと、
前記第１フレームの周囲に配置されるとともに前記第１フレームと連結し、前記第１揺動軸と直交する第２揺動軸回りに揺動する第２フレームと、
前記第２フレームの周囲に配置されるとともに前記第２フレームと連結するベースと、
前記第１揺動軸上に位置し前記第１フレームおよび前記第２フレームを連結する一対の第１揺動軸形成部と、
前記第２揺動軸上に位置し前記第２フレームと前記ベースとを連結する一対の第２揺動軸形成部と、
前記第２揺動軸上に配置され、前記第１フレームと前記第２フレームとの間で、前記第２フレームに対して前記第１フレームを揺動させる第１アクチュエーターと、
前記第２フレームおよび前記ベースの前記第１アクチュエーターが配置される側に設けられ前記第２揺動軸を挟んで配置される一対のアクチュエーター保持部にそれぞれ保持され、前記ベースに対して前記第２フレームを揺動させる一対の第２アクチュエーターと、を備え、
前記一対の第２揺動軸形成部は、前記アクチュエーター保持部側において前記第２フレームと前記ベースとの間を連結する一方側連結軸部と、前記アクチュエーター保持部と反対側において前記第２フレームと前記ベースとの間を連結する他方側連結軸部と、を含み、
前記他方側連結軸部の剛性は前記一方側連結軸部の剛性よりも低い、
ことを特徴とする画素シフトデバイス。
（付記１）
光学部材と、
前記光学部材を保持し、第１揺動軸回りに揺動する第１フレームと、
前記第１フレームの周囲に配置されるとともに前記第１フレームと連結し、前記第１揺動軸と直交する第２揺動軸回りに揺動する第２フレームと、
前記第２フレームの周囲に配置されるとともに前記第２フレームと連結するベースと、
前記第１揺動軸上に位置し前記第１フレームおよび前記第２フレームを連結する一対の第１揺動軸形成部と、
前記第２揺動軸上に位置し前記第２フレームと前記ベースとを連結する一対の第２揺動軸形成部と、
前記第２揺動軸上に配置され、前記第１フレームと前記第２フレームとの間で、前記第２フレームに対して前記第１フレームを揺動させる第１アクチュエーターと、
前記第２フレームおよび前記ベースの前記第１アクチュエーターが配置される側に設けられ前記第２揺動軸を挟んで配置される一対のアクチュエーター保持部にそれぞれ保持され、前記ベースに対して前記第２フレームを揺動させる一対の第２アクチュエーターと、を備え、
前記一対の第２揺動軸形成部は、前記アクチュエーター保持部側において前記第２フレームと前記ベースとの間を連結する一方側連結軸部と、前記アクチュエーター保持部と反対側において前記第２フレームと前記ベースとの間を連結する他方側連結軸部と、を含み、
前記他方側連結軸部の剛性は前記一方側連結軸部の剛性よりも低い、
ことを特徴とする画素シフトデバイス。
【0133】
この構成の画素シフトデバイスによれば、第２アクチュエーターの推力が伝わり易い一方側連結軸部の剛性を相対的に高めつつ第２アクチュエーターの推力が伝わり難い他方側連結軸部の剛性を相対的に低下させることで、第２フレームの第２揺動軸に沿う方向に第２アクチュエーターの推力を均等に伝達させることができる。これにより、他方側連結軸部および一方側連結軸部のねじれ角を略一致させることで、光学部材を第２揺動軸回りにバランス良く回転させて画像光の光路を精度良くシフトできる。
また、この構成の画素シフトデバイスは、ねじれ角の差による各連結軸部の負荷に差が生じ難いため、各連結軸部の耐久性を向上させることでより信頼性の高いデバイスを提供できる。
また、この画素シフトデバイスでは、第２アクチュエーターが第２揺動軸に沿う方向の一方側に集約して配置されることで、第２アクチュエーターを第１揺動軸上に配置する構成に比べて第２アクチュエーターとの干渉を考慮する必要が無い領域が増えるため、画素シフトデバイスに対する他の部品レイアウトがし易くなる。
また、この構成の画素シフトデバイスは、ねじれ角の差による各連結軸部の負荷に差が生じ難いため、各連結軸部の耐久性を向上させることでより信頼性の高いデバイスを提供できる。
また、この画素シフトデバイスでは、第２アクチュエーターが第２揺動軸に沿う方向の一方側に集約して配置されることで、第２アクチュエーターを第１揺動軸上に配置する構成に比べて第２アクチュエーターとの干渉を考慮する必要が無い領域が増えるため、画素シフトデバイスに対する他の部品レイアウトがし易くなる。
【0134】
（付記２）
前記一対の第１揺動軸形成部の各々は、前記第１フレームおよび前記第２フレームを連結する連結軸部をそれぞれ有し、
前記連結軸部の各々の剛性は等しい、
ことを特徴とする付記１に記載の画素シフトデバイス。
前記一対の第１揺動軸形成部の各々は、前記第１フレームおよび前記第２フレームを連結する連結軸部をそれぞれ有し、
前記連結軸部の各々の剛性は等しい、
ことを特徴とする付記１に記載の画素シフトデバイス。
【0135】
この構成によれば、第１アクチュエーターの推力が一対の連結軸部に均等に伝わるため、第１フレームが第１揺動軸回りに回転する際のねじれの発生を抑制することもできる。
【0136】
（付記３）
前記他方側連結軸部の断面二次モーメントは、前記一方側連結軸部の断面二次モーメントよりも小さい、
ことを特徴とする付記１または付記２に記載の画素シフトデバイス。
前記他方側連結軸部の断面二次モーメントは、前記一方側連結軸部の断面二次モーメントよりも小さい、
ことを特徴とする付記１または付記２に記載の画素シフトデバイス。
【0137】
この構成によれば、他方連結軸部の剛性が一方側連結軸部の剛性よりも低くなるので、他方側連結軸部が一方側連結軸部よりもねじれ易くなる。よって、第２アクチュエーターの推力が第２フレームの第２揺動軸に沿う方向に均等に伝達し、他方側連結軸部および一方側連結軸部のねじれ角を一致させることができる。
【0138】
（付記４）
前記第２フレームに設けられる前記一対のアクチュエーター保持部は、前記一対の第２揺動軸形成部の一部で構成され、前記第２アクチュエーターを構成するマグネットおよびコイルの一方を保持する、
ことを特徴とする付記１から付記３のうちのいずれか一つに記載の画素シフトデバイス。
前記第２フレームに設けられる前記一対のアクチュエーター保持部は、前記一対の第２揺動軸形成部の一部で構成され、前記第２アクチュエーターを構成するマグネットおよびコイルの一方を保持する、
ことを特徴とする付記１から付記３のうちのいずれか一つに記載の画素シフトデバイス。
【0139】
この構成によれば、第２揺動軸形成部が第２アクチュエーターを構成するマグネットおよびコイルの一方を保持する保持部を兼ねるため、構造の簡略化を図ることができる。
【0140】
（付記５）
前記他方側連結軸部および前記一方側連結軸部は、互いの形状、幅、長さおよび厚みの少なくとも１つが異なることで、各々の剛性を異ならせる、
ことを特徴とする付記１から付記３のうちのいずれか一つに記載の画素シフトデバイス。
前記他方側連結軸部および前記一方側連結軸部は、互いの形状、幅、長さおよび厚みの少なくとも１つが異なることで、各々の剛性を異ならせる、
ことを特徴とする付記１から付記３のうちのいずれか一つに記載の画素シフトデバイス。
【0141】
この構成によれば、他方連結軸部および一方側連結軸部の互いの剛性を調整することで、他方連結軸部の剛性を一方側連結軸部の剛性よりも低くする構成を容易に実現できる。
【0142】
（付記６）
前記一対の第２揺動軸形成部は、前記一方側連結軸部を有し前記第２フレームおよび前記ベースを第１ねじ部材により連結する一方側連結部と、前記他方側連結軸部を有し前記第２フレームおよび前記ベースを第２ねじ部材により連結する他方側連結部と、を含み、
前記一方側連結部および前記他方側連結部は、前記第１ねじ部材の頭部から前記一方側連結軸部までの距離と前記第２ねじ部材の頭部から前記他方側連結軸部までの距離とを調整することで、各々の剛性を異ならせる、
ことを特徴とする付記１から付記３のうちのいずれか一つに記載の画素シフトデバイス。
前記一対の第２揺動軸形成部は、前記一方側連結軸部を有し前記第２フレームおよび前記ベースを第１ねじ部材により連結する一方側連結部と、前記他方側連結軸部を有し前記第２フレームおよび前記ベースを第２ねじ部材により連結する他方側連結部と、を含み、
前記一方側連結部および前記他方側連結部は、前記第１ねじ部材の頭部から前記一方側連結軸部までの距離と前記第２ねじ部材の頭部から前記他方側連結軸部までの距離とを調整することで、各々の剛性を異ならせる、
ことを特徴とする付記１から付記３のうちのいずれか一つに記載の画素シフトデバイス。
【0143】
この構成によれば、一方側連結軸部のねじ部による締結部までの距離に比べて他方側連結軸部のねじ部材による締結部までの距離を長くすることで他方側連結軸部の剛性を一方側連結軸部の剛性よりも低下させることができる。
【0144】
（付記７）
前記一対の第２揺動軸形成部は、前記一方側連結軸部を有し前記第２フレームおよび前記ベースを第１ねじ部材により連結する一方側連結部と、前記他方側連結軸部を有し前記第２フレームおよび前記ベースを第２ねじ部材により連結する他方側連結部と、を含み、
前記一方側連結部および前記他方側連結部は、前記第１ねじ部材のねじ穴から前記一方側連結軸部までの距離と前記第２ねじ部材のねじ穴から前記他方側連結軸部までの距離とを調整することで、各々の剛性を異ならせる、
ことを特徴とする付記１から付記３のうちのいずれか一つに記載の画素シフトデバイス。
前記一対の第２揺動軸形成部は、前記一方側連結軸部を有し前記第２フレームおよび前記ベースを第１ねじ部材により連結する一方側連結部と、前記他方側連結軸部を有し前記第２フレームおよび前記ベースを第２ねじ部材により連結する他方側連結部と、を含み、
前記一方側連結部および前記他方側連結部は、前記第１ねじ部材のねじ穴から前記一方側連結軸部までの距離と前記第２ねじ部材のねじ穴から前記他方側連結軸部までの距離とを調整することで、各々の剛性を異ならせる、
ことを特徴とする付記１から付記３のうちのいずれか一つに記載の画素シフトデバイス。
【0145】
この構成によれば、一方側連結軸部を締結するねじ穴までの距離に比べて他方側連結軸部を締結するねじ穴までの距離を長くすることで他方側連結軸部の剛性を一方側連結軸部の剛性よりも低下させることができる。
【0146】
（付記８）
画像光を生成する画像生成部と、
前記画像光を投射する投射光学系と、
前記画像生成部と前記投射光学系との間に配置され、前記画像生成部からの前記画像光の光路をシフトさせる、付記１から付記７のうちのいずれか一項に記載の画素シフトデバイスと、を備える、
ことを特徴とするプロジェクター。
画像光を生成する画像生成部と、
前記画像光を投射する投射光学系と、
前記画像生成部と前記投射光学系との間に配置され、前記画像生成部からの前記画像光の光路をシフトさせる、付記１から付記７のうちのいずれか一項に記載の画素シフトデバイスと、を備える、
ことを特徴とするプロジェクター。
【0147】
この構成のプロジェクターによれば、耐久性に優れた画素シフトデバイスを備えるため、長期に亘って良質な画像を投射することができる。
【0148】
（付記９）
前記画像生成部は、
第１光射出面を有し、前記第１光射出面を前記投射光学系側に向けて配置された第１光変調装置と、
第２光射出面を有し、前記第２光射出面を前記第１光変調装置と前記投射光学系とが並ぶ方向に直交する方向に向けて配置された第２光変調装置と、
第３光射出面を有し、前記第３光射出面を前記第２光変調装置の前記第２光射出面と対向させるように配置された第３光変調装置と、
前記第１光変調装置、前記第２光変調装置および前記第３光変調装置から射出された光を合成して前記画像光を生成し、前記画像光を前記投射光学系に向けて射出する光合成素子と、
を備え、
前記画素シフトデバイスの前記光学部材は、前記投射光学系と前記光合成素子との間の前記画像光の光路上に配置され、
前記第２揺動軸に沿う方向において、前記第２光変調装置および前記第３光変調装置の前記投射光学系側の端部は、それぞれ前記画素シフトデバイスの前記第２アクチュエーターから離れた位置に配置される、
ことを特徴とする付記８に記載のプロジェクター。
前記画像生成部は、
第１光射出面を有し、前記第１光射出面を前記投射光学系側に向けて配置された第１光変調装置と、
第２光射出面を有し、前記第２光射出面を前記第１光変調装置と前記投射光学系とが並ぶ方向に直交する方向に向けて配置された第２光変調装置と、
第３光射出面を有し、前記第３光射出面を前記第２光変調装置の前記第２光射出面と対向させるように配置された第３光変調装置と、
前記第１光変調装置、前記第２光変調装置および前記第３光変調装置から射出された光を合成して前記画像光を生成し、前記画像光を前記投射光学系に向けて射出する光合成素子と、
を備え、
前記画素シフトデバイスの前記光学部材は、前記投射光学系と前記光合成素子との間の前記画像光の光路上に配置され、
前記第２揺動軸に沿う方向において、前記第２光変調装置および前記第３光変調装置の前記投射光学系側の端部は、それぞれ前記画素シフトデバイスの前記第２アクチュエーターから離れた位置に配置される、
ことを特徴とする付記８に記載のプロジェクター。
【0149】
この構成によれば、第２光変調装置および第３光変調装置は、第２揺動軸に沿う方向において、それぞれ画素シフトデバイスの第２アクチュエーターから離れた位置に配置されるため、第２光変調装置および第３光変調装置を画素シフトデバイスに近づけて配置することで装置構成のさらなる小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【0150】
１…プロジェクター、４…画像生成部、４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ…光変調装置、５…光合成素子、６…投射光学系、１０，１０Ａ，１００…画素シフトデバイス、２０…光学部材、２１…第１フレーム、２２…第２フレーム、２３…ベース、２４…第１揺動軸形成部、２５…第１アクチュエーター、２６…第２アクチュエーター、２８ｂ，２４０…連結軸部、３３ａ，２４１ａ…端部、４０Ｂ…第３光射出面、４０Ｇ…第１光射出面、４０Ｒ…光射出面、４０Ｒ…第２光射出面、５０…第２揺動軸形成部、５５…アクチュエーター保持部、６０…ねじ部材、６１…第１ねじ部材、６１ａ，６２ａ…頭部、６２…第２ねじ部材、Ａ，Ｐｘ…画素、Ｊ１…第１揺動軸、Ｊ２…第２揺動軸、Ｌ３，Ｌ４…距離、ＬＴ…画像光、Ｗ１，Ｗ２…幅。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】