特許 7543872 光学デバイスの駆動方法、光学システム、及び、表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-26

(45)【発行日】2024-09-03

(54)【発明の名称】光学デバイスの駆動方法、光学システム、及び、表示装置

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/14 20060101AFI20240827BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20240827BHJP

   G02B 26/08 20060101ALI20240827BHJP

   B06B 1/04 20060101ALI20240827BHJP

【ＦＩ】

G03B21/14 Z

G03B21/00 D

G02B26/08 D

B06B1/04 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020193280

(22)【出願日】2020-11-20

(65)【公開番号】P2022081999

(43)【公開日】2022-06-01

【審査請求日】2023-09-01

(73)【特許権者】

【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】110001081

【氏名又は名称】弁理士法人クシブチ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】若林 慎一

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 雅俊

【審査官】小野 博之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１７０７６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０００５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３７０５７５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２１０１９１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１１７６６６７３（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｂ ２１／００－２１／１０

２１／１２－２１／３０

２１／５６－２１／６４

３３／００－３３／１６

Ｈ０４Ｎ ５／６６－５／７４

Ｇ０２Ｂ ２６／００－２６／０８

Ｂ０６Ｂ １／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光学デバイスの駆動方法であって、
前記光学デバイスは、
平面視で矩形の光学領域に光が入射する光学部材と、
平面視における前記光学領域の中心を通り、前記光学領域の第１辺とのなす角が９０°未満である第１軸周りに、前記光学部材を変位させる第１アクチュエーターと、
前記光学領域の中心を通り、前記第１軸と直交する第２軸周りに、前記光学部材を変位させる第２アクチュエーターと、を含み、
前記光学デバイスの駆動方法は、
前記第１アクチュエーターに第１駆動信号を入力することによって前記第１アクチュエーターを励磁することと、
前記第２アクチュエーターに第２駆動信号を入力することによって前記第２アクチュエーターを励磁することと、
前記第１アクチュエーターを励磁している期間に、前記第２駆動信号の値を、前記第２アクチュエーターの励磁を実質的に停止する値とすることと、を含み、
前記第１駆動信号の立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングと、前記第２駆動信号の立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングとは、重なる、光学デバイスの駆動方法。

【請求項2】

前記第２アクチュエーターを励磁している期間に、前記第１駆動信号の値を、前記第１アクチュエーターの励磁を実質的に停止する値とすることと、を含む、請求項１記載の光学デバイスの駆動方法。

【請求項3】

前記第２駆動信号の値をＢとした場合に、
前記第２アクチュエーターの励磁を停止する値は、Ｂ＝０を含む、請求項１または２記載の光学デバイスの駆動方法。

【請求項4】

前記第２駆動信号の値をＢとし、ｂ１をｂ１＞０である定数とし、ｂ２をｂ２＜０である定数とした場合に、
Ｂ＝ｂ１である第１期間と、
Ｂ＝ｂ２である第２期間と、を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の光学デバイスの駆動方法。

【請求項5】

前記第１駆動信号の値をＡとした場合に、
前記第１期間と前記第２期間との間に、Ａ＞０かつＢ＝０である第３期間、および、Ａ＜０かつＢ＝０である第４期間のいずれかを含む、請求項４記載の光学デバイスの駆動方法。

【請求項6】

ａ１をａ１＞０である定数とし、ａ２をａ２＜０である定数とした場合に、
前記第３期間において、Ａ＝ａ１であり、
前記第４期間において、Ａ＝ａ２である、請求項５記載の光学デバイスの駆動方法。

【請求項7】

前記第１期間と前記第３期間との間、または前記第１期間と第４期間との間に、前記第１駆動信号の値Ａおよび前記第２駆動信号の値Ｂが変化する第５期間を含む、請求項５または６記載の光学デバイスの駆動方法。

【請求項8】

平面視で矩形の光学領域に光が入射する光学部材と、
平面視における前記光学領域の中心を通り、前記光学領域の第１辺とのなす角が９０°未満である第１軸周りに、前記光学部材を変位させる第１アクチュエーターと、
前記光学領域の中心を通り、前記第１軸と直交する第２軸周りに、前記光学部材を変位させる第２アクチュエーターと、を備える光学デバイスと、
駆動回路と、を有し、
前記駆動回路は、
前記第１アクチュエーターに第１駆動信号を出力することによって前記第１アクチュエーターを励磁することと、
前記第２アクチュエーターに第２駆動信号を出力することによって前記第２アクチュエーターを励磁することと、
前記第１アクチュエーターを励磁している期間に、前記第２駆動信号の値を、前記第２アクチュエーターの励磁を実質的に停止する値とすることと、を行い、
前記第１駆動信号の立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングと、前記第２駆動信号の立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングとは、重なる、光学システム。

【請求項9】

光源と、
前記光源から出射される光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光が、平面視で矩形の光学領域に入射する光学部材と、
平面視における前記光学領域の中心を通り、前記光学領域の第１辺とのなす角が９０°未満である第１軸周りに、前記光学部材を変位させる第１アクチュエーターと、
前記光学領域の中心を通り、前記第１軸と直交する第２軸周りに、前記光学部材を変位させる第２アクチュエーターと、
を含む光学デバイスと、
駆動回路と、
前記光学デバイスを透過した光を透過させる光学系と、を備え、
前記駆動回路は、
前記第１アクチュエーターに第１駆動信号を出力することによって前記第１アクチュエーターを励磁することと、
前記第２アクチュエーターに第２駆動信号を出力することによって前記第２アクチュエーターを励磁することと、
前記第１アクチュエーターを励磁している期間に、前記第２駆動信号の値を、前記第２アクチュエーターの励磁を実質的に停止する値とすることと、を行い、
前記第１駆動信号の立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングと、前記第２駆動信号の立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングとは、重なる、表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学デバイスの駆動方法、光学システム、及び、表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、光学部材を揺動させて、光学部材に入射される画像光の光路をずらすことにより、解像度を高める表示装置が知られている。例えば、特許文献１では、ガラス板を２つのアクチュエーターにより揺動させ、画像光の光路をずらす光路シフト動作を行う。この構成によれば、１つの画素を位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の４つの位置に移動させることで、見かけ上、１つの画素より小さいサイズの４つの画素を表示させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－０９１３４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１記載の構成では、第１アクチュエーターおよび第２アクチュエーターへ供給される駆動信号により、ガラス板の揺動を組み合わせた光路シフト動作が行われる。この構成では、２つのアクチュエーターに電圧を印加するので、消費電力が大きいという課題があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本適用例の一態様は、光学デバイスの駆動方法であって、前記光学デバイスは、平面視で矩形の光学領域に光が入射する光学部材と、平面視における前記光学領域の中心を通り、前記光学領域の第１辺とのなす角が９０°未満である第１軸周りに、前記光学部材を変位させる第１アクチュエーターと、前記光学領域の中心を通り、前記第１軸と直交する第２軸周りに、前記光学部材を変位させる第２アクチュエーターと、を含み、前記光学デバイスの駆動方法は、前記第１アクチュエーターに第１駆動信号を入力することによって前記第１アクチュエーターを励磁することと、前記第２アクチュエーターに第２駆動信号を入力することによって前記第２アクチュエーターを励磁することと、前記第１アクチュエーターを励磁している期間に、前記第２駆動信号の値を、前記第２アクチュエーターの励磁を実質的に停止する値とすることと、を含む、光学デバイスの駆動方法である。

【0006】

本適用例の別の一態様は、平面視で矩形の光学領域に光が入射する光学部材と、平面視における前記光学領域の中心を通り、前記光学領域の第１辺とのなす角が９０°未満である第１軸周りに、前記光学部材を変位させる第１アクチュエーターと、前記光学領域の中心を通り、前記第１軸と直交する第２軸周りに、前記光学部材を変位させる第２アクチュエーターと、を備える光学デバイスと、駆動回路と、を有し、前記駆動回路は、 前記第１アクチュエーターに第１駆動信号を出力することによって前記第１アクチュエーターを励磁することと、前記第２アクチュエーターに第２駆動信号を出力することによって前記第２アクチュエーターを励磁することと、前記第１アクチュエーターを励磁している期間に、前記第２駆動信号の値を、前記第２アクチュエーターの励磁を実質的に停止する値とすることと、を行う、光学システムである。

【0007】

本適用例の別の一態様は、光源と、前記光源から出射される光を変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光が、平面視で矩形の光学領域に入射する光学部材と、平面視における前記光学領域の中心を通り、前記光学領域の第１辺とのなす角が９０°未満である第１軸周りに、前記光学部材を変位させる第１アクチュエーターと、前記光学領域の中心を通り、前記第１軸と直交する第２軸周りに、前記光学部材を変位させる第２アクチュエーターと、を含む光学デバイスと、駆動回路と、前記光学デバイスを透過した光を透過させる光学系と、を備え、前記駆動回路は、前記第１アクチュエーターに第１駆動信号を出力することによって前記第１アクチュエーターを励磁することと、前記第２アクチュエーターに第２駆動信号を出力することによって前記第２アクチュエーターを励磁することと、前記第１アクチュエーターを励磁している期間に、前記第２駆動信号の値を、前記第２アクチュエーターの励磁を実質的に停止する値とすることと、を行う、表示装置である。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態のプロジェクターの光学的な構成を示す説明図。

【図2】光路シフトデバイスによる光路シフトを示す説明図。

【図3】プロジェクターの機能ブロック図。

【図4】液晶表示素子の構成を示す平面図。

【図5】光路シフトデバイスの平面図。

【図6】光路シフトデバイスの部分断面図。

【図7】光路シフトデバイスの部分拡大断面図。

【図8】光変調装置と光路シフトデバイスの相対位置を示す説明図。

【図9】駆動信号の波形および画素の位置の変化を示すタイミングチャート。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［１．プロジェクターの全体構成］
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る表示装置の一例であるプロジェクター１の光学的な構成を示す説明図である。
プロジェクター１は、光源１０２と、外部から入力される画像信号に基づき光源１０２が出射する光を変調する光変調装置１０８とを備え、スクリーン１０１に投写画像１０１Ａを投写する。プロジェクター１の光変調装置は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等を用いることができる。本実施形態では、光変調装置１０８として液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂを備えるプロジェクター１を例として説明する。

【0010】

プロジェクター１は、ミラー１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、ダイクロイックミラー１０６ａ、１０６ｂ、ダイクロイックプリズム１１０、光路シフトデバイス２、および、投射光学系１１２を備える。

【0011】

光源１０２は、例えば、ハロゲンランプ、水銀ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザー光源等が挙げられる。また、光源１０２としては、白色光を出射するものが用いられる。光源１０２から出射された光は、例えば、ダイクロイックミラー１０６ａによって赤色光（Ｒ）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（Ｇ）と青色光（Ｂ）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。ダイクロイックミラー１０６ａ、１０６ｂは、光源１０２が出射する光を赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）に分離する分光素子に相当する。

【0012】

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る。液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂのそれぞれは、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液晶パネルを有する。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。このような液晶表示素子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で合成され、ダイクロイックプリズム１１０からフルカラーの画像光ＬＬが出射される。そして、出射された画像光ＬＬは、投射光学系１１２によって拡大されてスクリーン１０１に投射される。投射光学系１１２は、光学系の一例に対応する。

【0013】

投射光学系１１２は、液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂによって変調された光をスクリーン１０１に投射し、スクリーン１０１に投写画像１０１Ａを形成する。プロジェクター１が投写画像１０１Ａを形成する動作は、表示することに相当する。

【0014】

投射光学系１１２は、少なくとも１つのレンズを備える。投射光学系１１２は、少なくとも１つ以上のミラーを備えた光学系であってもよく、１つ以上のレンズ、および１つ以上のミラーを備えた光学系であってもよい。投射光学系１１２は、スクリーン１０１におけるフォーカスを調整する機構を備えてもよい。

【0015】

光路シフトデバイス２は、ダイクロイックプリズム１１０と投射光学系１１２との間に配置される。プロジェクター１は、光路シフトデバイス２によって画像光ＬＬの光路をシフトさせる、いわゆる光路シフトを行うことにより、液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂの解像度よりも高い解像度の画像をスクリーン１０１に表示することが可能である。例えば、上記のように１９２０ピクセル×１０８０ピクセルの画像を表示するフルハイビジョンに対応した液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂを用いる場合、スクリーン１０１に４Ｋ解像度相当の画像を表示できる。光路シフトデバイス２は、光学デバイスの一例に対応する。

【0016】

［２．光路シフトの態様］
光路シフトによる高解像度化について図２を参照して説明する。
図２は、光路シフトデバイス２による光路シフトを示す説明図である。後述するように、光路シフトデバイス２は、画像光ＬＬを透過させる透光性の光学部材であるガラス板３０を有する。光路シフトデバイス２は、ガラス板３０の姿勢を変更することで、光の屈折を利用して画像光ＬＬの光路をシフトさせる。

【0017】

図２には、互いに直交するＸ軸およびＹ軸を示す。Ｘ軸およびＹ軸は、液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂの表示領域における画素の配列方向に対応する。例えば、液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂは、それぞれ、Ｘ軸に沿って１９２０画素、Ｙ軸に沿って１０８０画素を有する。このＸ軸およびＹ軸は、それぞれ、スクリーン１０１に投影される投写画像１０１Ａの水平方向および垂直方向に対応する。ここで、Ｘ軸の一方向をＸ＋方向とし、逆方向をＸ－方向とする。また、Ｙ軸の一方向をＹ＋方向とし、逆方向をＹ－方向とする。

【0018】

光路シフトデバイス２がガラス板３０を変位させない状態におけるガラス板３０の位置を、基準位置とする。基準位置において、ガラス板３０はＸＹ平面に平行である。本実施形態の光路シフトデバイス２は、ガラス板３０を揺動させることにより、画像光ＬＬを所定の位置に導く。

【0019】

図２には、ガラス板３０を透過する画像光ＬＬに含まれる画素Ｐｘをシフトさせる様子を模式的に示す。ガラス板３０が基準位置にある場合の画素Ｐｘの位置を、位置Ｐ０とする。第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２、第３位置Ｐ３、及び、第４位置Ｐ４は、ガラス板３０の揺動により画素Ｐｘの画像光ＬＬが導かれる位置である。例えば、第１位置Ｐ１は、位置Ｐ０に対してＸ＋方向およびＹ＋方向に半画素分だけシフトした位置である。第２位置Ｐ２は、位置Ｐ０に対してＸ－方向およびＹ－方向に半画素分だけシフトした位置である。第３位置Ｐ３は、位置Ｐ０に対してＸ－方向およびＹ＋方向に半画素分だけシフトした位置であり、第４位置Ｐ４は、位置Ｐ０に対しＸ＋方向およびＹ－方向に半画素分だけシフトした位置である。図２は、ダイクロイックプリズム１１０からガラス板３０を見た図に相当する。

【0020】

第１位置Ｐ１は第３位置に相当し、第２位置Ｐ２は第４位置に相当する。逆に、第１位置Ｐ１が第４位置に相当し、第２位置Ｐ２が第３位置に相当する構成であってもよい。第３位置Ｐ３は、第１位置に相当し、第４位置Ｐ４は第２位置に相当する。逆に、第３位置Ｐ３が第２位置に相当し、第４位置Ｐ４が第１位置に相当する構成であってもよい。

【0021】

図２に示す第１軸Ｊ１および第２軸Ｊ２は、ガラス板３０の揺動の軸であり、光路シフトデバイス２がガラス板３０を揺動させる機構に設定される仮想の軸線である。

【0022】

基準位置において、ガラス板３０は、第１軸Ｊ１周り、および、第２軸Ｊ２周りのいずれにも傾いていない。
ガラス板３０は、後述する第１アクチュエーター６の動作によって、第１軸Ｊ１周りに変位する。ガラス板３０の変位の方向は、正方向、および、逆方向である。第１軸Ｊ１周りの正方向は、ガラス板３０のＸ－、Ｙ＋側の部分がＸＹ平面に対して手前に変位する方向である。ガラス板３０が第１軸Ｊ１周りに正方向に変位すると、画素Ｐｘは、第３位置Ｐ３に向けて第３方向Ｆ３に移動する。第１軸Ｊ１周りの逆方向は、ガラス板３０のＸ＋、Ｙ－側の部分がＸＹ平面に対して手前に変位する方向である。ガラス板３０が第１軸Ｊ１周りに逆方向に変位すると、画素Ｐｘは、第４位置Ｐ４に向けて第４方向Ｆ４に移動する。第３方向Ｆ３と第４方向Ｆ４は、第１軸Ｊ１に直交し、互いに反対方向である。

【0023】

ガラス板３０は、後述する第２アクチュエーター７の動作によって、第２軸Ｊ２周りに変位する。ガラス板３０の変位の方向は、正方向、および、逆方向である。
第２軸Ｊ２周りの正方向は、ガラス板３０のＸ－、Ｙ―側の部分がＸＹ平面に対して手前に変位する方向である。ガラス板３０が第２軸Ｊ２周りに正方向に変位すると、画素Ｐｘは、第２位置Ｐ２に向けて第２方向Ｆ２に移動する。第２軸Ｊ２周りの逆方向は、ガラス板３０のＸ＋、Ｙ＋側の部分がＸＹ平面に対して手前に変位する方向である。ガラス板３０が第２軸Ｊ２周りに逆方向に変位すると、画素Ｐｘは、第１位置Ｐ１に向けて第１方向Ｆ１に移動する。第１方向Ｆ１と第２方向Ｆ２は、第２軸Ｊ２に直交する方向であり、互いに反対方向である。

【0024】

プロジェクター１は、第１方向Ｆ１、第３方向Ｆ３、第２方向Ｆ２、および、第４方向Ｆ４の光路のシフトを順に実行することによって、見かけ上の画素数を増加させ、スクリーン１０１に投影される投写画像１０１Ａを高解像度化できる。例えば、プロジェクター１は、画素Ｐｘにより、第１位置Ｐ１で画像ＰＡを表示させ、第３位置Ｐ３で画像ＰＢを表示させ、第２位置Ｐ２で画像ＰＤを表示させ、第４位置Ｐ４で画像ＰＣを表示させる。この一連の表示によって、投写画像１０１Ａは、１つの画素Ｐｘによって半画素分だけずれた４つの位置に４つの画像ＰＡ、ＰＢ、ＰＤ、ＰＣを表示する。これにより、投写画像１０１Ａは、画素Ｐｘより小さい画素で構成される、より高解像度の画像として視認される。

【0025】

投写画像１０１Ａを全体として６０Ｈｚの周波数で表示する場合、プロジェクター１は、液晶表示素子に４倍の速度である２４０Ｈｚで表示を実行させ、この表示の更新に合わせて画素Ｐｘをシフトさせる。図２に示すように、画像ＰＡ、ＰＢ、ＰＤ、ＰＣの順に画素Ｐｘに表示をさせる場合、画素Ｐｘを第１方向Ｆ１に移動させる動作と、第３方向Ｆ３に移動させる動作と、第２方向Ｆ２に移動させる動作と、第４方向Ｆ４に移動させる動作とを順に実行する。

【0026】

上記の動作は一例であり、画素Ｐｘのずれ量は、半画素分に限定されず、例えば、画素Ｐｘの長さの１／４であってもよいし、３／４であってもよい。また、図には画素Ｐｘが正方形である例を示したが、画素Ｐｘは矩形であればよい。この場合、画素ＰｘのＸ軸におけるずれ量は、例えば、Ｘ軸に平行な画素Ｐｘの辺の長さの半分や１／４とすることができる。また、画素ＰｘのＹ軸におけるずれ量は、Ｙ軸に平行な画素Ｐｘの辺の長さの半分や１／４であってもよい。

【0027】

［３．プロジェクターの機能的構成］
図３は、図１のプロジェクター１のブロック図である。プロジェクター１は、制御回路１２０と、駆動信号処理回路１２１と、画像信号処理回路１２２を備える。
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、光路シフトデバイス２における光路シフト動作、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。駆動信号処理回路１２１は、画像信号処理回路１２２が出力する同期信号ＳＡに基づいて、光路シフトデバイス２に駆動信号ＤＳを供給する駆動回路である。駆動信号処理回路１２１と、光路シフトデバイス２とを組み合わせた構成は、光学システムの一例に対応する。

【0028】

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、Ｇ、Ｂ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。そして、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が画像を描画する。光源１０２が出射した光は、上述のように赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）に分光され、各色光は液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂに描画された画像により変調される。

【0029】

光路シフトデバイス２は、ガラス板３０を駆動する駆動源として、第１アクチュエーター６および第２アクチュエーター７を備える。駆動信号処理回路１２１は、第１アクチュエーター６および第２アクチュエーター７に駆動信号ＤＳを出力する。駆動信号ＤＳは、第１アクチュエーター６を駆動する第１駆動信号ＤＳ１と、第２アクチュエーター７を駆動する第２駆動信号ＤＳ２とを含む。第１アクチュエーター６には第１駆動信号ＤＳ１が入力され、第２アクチュエーター７には第２駆動信号ＤＳ２が入力される。

【0030】

［４．液晶表示素子の構成］
図４は、液晶表示素子１０８Ｒの構成を示す平面図である。液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂはいずれも共通の構成を有するので、液晶表示素子１０８Ｇおよび液晶表示素子１０８Ｂについては図示および説明を省略する。

【0031】

液晶表示素子１０８Ｒは、透過型の液晶表示パネル１８１Ｒを有する。液晶表示パネル１８１Ｒは、赤色光（Ｒ）を変調する液晶パネルである。液晶表示パネル１８１Ｒはフレーム１８２に嵌め込まれ、不図示の駆動回路に接続されている。

【0032】

フレーム１８２は、ブラケット１８３により支持される。ブラケット１８３は、フレーム１８２をベース部材１８４に固定する治具である。ブラケット１８３をベース部材１８４に固定する位置は調整可能であり、ブラケット１８３の取り付け位置を調整することにより、液晶表示パネル１８１Ｒの位置を調整可能である。

【0033】

液晶表示パネル１８１Ｒは、画像を表示する表示領域１８０Ｒを有する。表示領域１８０Ｒは、液晶表示パネル１８１Ｒにおいて画像が形成される領域であり、光源１０２が発した光を分光した赤色光（Ｒ）は表示領域１８０Ｒを透過して変調される。本実施形態では、液晶表示パネル１８１Ｒに矩形の表示領域１８０Ｒが形成される。従って、液晶表示素子１０８Ｒが変調した画像光は、矩形の表示領域１８０Ｒを透過し、矩形の投写画像１０１Ａを形成する光となる。

【0034】

図４には、表示領域１８０Ｒにおいて軸ＡＸおよび軸ＡＹを図示する。軸ＡＸ、ＡＹは、仮想の軸線である。軸ＡＸは表示領域１８０ＲにおけるＸ軸に沿っており、軸ＡＹは表示領域１８０ＲにおけるＹ軸に沿っている。
上述したように、液晶表示素子１０８Ｇ、１０８Ｂにおいても、液晶表示素子１０８Ｒと同様に、不図示の表示領域に画像が形成される。表示領域の形状、および、表示領域とＸ軸、Ｙ軸との対応は、表示領域１８０Ｒと共通である。

【0035】

［５．光路シフトデバイスの構成］
図５は、光路シフトデバイス２の平面図である。図６は光路シフトデバイス２の部分断面図である。図７は、光路シフトデバイス２の部分拡大断面図である。

【0036】

光路シフトデバイス２は、ガラス板３０を有し、ガラス板３０は第１フレーム３１により支持される。第１フレーム３１は金属製または合成樹脂製の枠形状の部材である。

【0037】

ガラス板３０は、光透過性を有する透光性基板であり、画像光ＬＬが入射する光学部材である。図４に示したように、画像光ＬＬの赤色成分は表示領域１８０Ｒを透過することにより矩形の画像を形成する光に変調されている。画像光ＬＬの緑色成分および青色成分も同様である。従って、ガラス板３０に入射する画像光ＬＬは、ガラス板３０において矩形の光学領域３０Ａを透過する。光学領域３０Ａの中心ＣＥは、基準位置において画像光ＬＬが透過する領域の平面視における重心である。本実施形態では、光学領域３０Ａの中心ＣＥは、ガラス板３０の中心に一致する。中心ＣＥは、ガラス板３０から出射される画像光ＬＬの中心軸とガラス板３０とが交差する位置であってもよい。

【0038】

ガラス板３０は、少なくとも光学領域３０Ａを含む大きさおよび形状であればよく、例えば、ガラス板３０の平面形状が円形であってもよいし、矩形を含む各種の多角形であってもよい。

【0039】

光路シフトデバイス２が備える光学部材は、実質的に無色透明であることが好ましい。本実施形態では光学部材の一例としてガラス板３０を用いる例を説明する。ガラス板３０は、例えば、白板ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスのような各種ガラス材料を用いることができる。光学部材は、画像光ＬＬを透過する透光性を有していればよく、ガラスのほか、水晶やサファイアのような各種結晶材料、ポリカーボネート系樹脂やアクリル系樹脂等の樹脂材料で構成されたものであってもよい。光学部材の材料としてガラスを採用する場合、光学部材の剛性が高いため、画像光ＬＬの光路をずらす際の光路のシフト量のばらつきを抑制できるという利点がある。
また、ガラス板３０において、画像光ＬＬが入射する入射面および画像光ＬＬが出射する出射面に、反射防止膜が形成されていてもよい。

【0040】

図５には、ガラス板３０の光学領域３０ＡにおけるＸ方向、およびＹ方向を示す軸ＢＸおよび軸ＢＹを図示する。軸ＢＸ、ＢＹは、液晶表示素子１０８Ｒの表示領域１８０Ｒ、および、液晶表示素子１０８Ｇ、１０８Ｂの不図示の表示領域の軸ＡＸ、ＡＹに対応する仮想の軸線である。

【0041】

光路シフトデバイス２は、第１軸Ｊ１、および、第２軸Ｊ２を有する。第１軸Ｊ１および第２軸Ｊ２は、ガラス板３０の回動の中心となる仮想の軸線であり、第１軸Ｊ１は、光学領域３０Ａの中心ＣＥを通る。第２軸Ｊ２は、中心ＣＥを通り、第１軸Ｊ１と交差する。本実施形態では、第１軸Ｊ１と第２軸Ｊ２とは中心ＣＥにおいて互いに直交する。

【0042】

光路シフトデバイス２は、第１フレーム３１を揺動可能に支持する第２フレーム４と、第２フレーム４を揺動可能に支持するベース部材５と、ガラス板３０を変位させる第１アクチュエーター６および第２アクチュエーター７と、を備える。

【0043】

ベース部材５は、第１フレーム３１の外側を囲むように配置される環状の部材である。第２フレーム４は、環状の部材であり、第１フレーム３１の外側を囲むように配置されている。第２フレーム４は、ベース部材５に形成された不図示の溝に収容される。

【0044】

第１フレーム３１は、矩形の光学領域３０Ａの４つの角に対応する方向に突出する突出部３２、３３、３４、３５を有する。突出部３２、３３は第２軸Ｊ２に重なり、突出部３４、３５は第１軸Ｊ１に重なる位置にある。突出部３２は、支持部材３６を介して第２フレーム４に連結される。突出部３３は、光学領域３０Ａの中心ＣＥに対して突出部３２の反対側に突出する。突出部３３は、支持部材３７を介して第２フレーム４に連結される。

【0045】

支持部材３６、３７は、第２軸Ｊ２上に配置される。支持部材３６は、第２フレーム４と突出部３３との間をつなぐ軸部３６Ａを有する。支持部材３７は、第２フレーム４と突出部３２との間をつなぐ軸部３７Ａを有する。軸部３６Ａ、３７Ａは、ねじれ方向における弾性を有する。支持部材３６と支持部材３７は、それぞれ、第２軸Ｊ２方向における第１フレーム３１の両端部を支持する。第１フレーム３１は、弾性を有する軸部３６Ａ、３７Ａによって、第２軸Ｊ２を中心として所定範囲で回転可能に第２フレーム４に支持される。

【0046】

突出部３４は、第２フレーム４の内側に形成される空間４２に位置し、自由に移動可能である。ベース部材５には、第１軸Ｊ１上に、支持部材４５、４６が取り付けられる。支持部材４６は、中心ＣＥに対して支持部材４５の反対側に位置する。支持部材４５と支持部材４６を介して、第１軸Ｊ１上の第２フレーム４の両端部が、ベース部材５によって支持される。

【0047】

支持部材４５は、第２フレーム４とベース部材５との間をつなぐ軸部４５Ａを有する。支持部材４６は、第２フレーム４とベース部材５との間をつなぐ軸部４６Ａを有する。軸部４５Ａ、４６Ａは、ねじれ方向における弾性を有する。第２フレーム４は、支持部材４５、４６によって、第１軸Ｊ１を中心として所定範囲で回転可能に、ベース部材５に支持される。

【0048】

ガラス板３０は、第１フレーム３１とともに第２軸Ｊ２周りに揺動可能であり、さらに、第２フレーム４とともに第１軸Ｊ１周りに揺動可能に支持される。

【0049】

第１軸Ｊ１と第２軸Ｊ２とは互いに直交し、第１軸Ｊ１と矩形の光学領域３０Ａの辺とがなす角度は９０°未満であり、例えば、図に示す角度θは４５°である。このため、本実施形態のガラス板３０は、中心ＣＥを中心として、光学領域３０Ａのいずれの辺とも平行でない２方向に、揺動可能に支持されている。ガラス板３０の揺動方向は、光学領域３０Ａの辺、軸ＢＸ、軸ＢＹのいずれとも平行でない方向が好ましく、より好ましくは、軸ＢＸ、軸ＢＹに対して９０°未満の傾きを有する方向である。最も好ましい例として、ガラス板３０の揺動方向は、図２に示した画素Ｐｘの位置Ｐ０に対する第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２、第３位置Ｐ３、第４位置Ｐ４の各位置の方向と一致する。具体的には、ガラス板３０の揺動方向は軸ＢＸと軸ＢＹのいずれに対しても４５°の方向である。

【0050】

第１アクチュエーター６は、第２軸Ｊ２上において、第２フレーム４の一端部とベース部材５との間に配置される。第２軸Ｊ２における第２フレーム４の他端部は、ベース部材５に形成された切欠部５１に納められ、自由に移動可能である。なお、第１アクチュエーター６は、第２軸Ｊ２と重なっていなくてもよい。

【0051】

第１アクチュエーター６は、磁石６１と、コイル６２と、磁石保持板６３と、コイル保持板６４と、を有する振動アクチュエーターである。

【0052】

磁石保持板６３は、第２フレーム４に固定される。コイル保持板６４は、ベース部材５に固定される。磁石６１は磁石保持板６３に取り付けられ、コイル６２は、磁石６１に対向する位置で、コイル保持板６４によって保持される。磁石６１とコイル６２とは互いに連結されていない。磁石６１とコイル６２との間には、磁石６１とコイル６２とが相互に移動可能な程度に間隙が設けられている。

【0053】

第２アクチュエーター７は、第１軸Ｊ１上において突出部３５と第２フレーム４との間に配置される。突出部３５とは反対側に位置する突出部３４は、上述のように空間４２に納められ、自由に移動可能である。なお、第２アクチュエーター７は、第１軸Ｊ１と重なっていなくてもよい。
第２アクチュエーター７は、磁石７１と、コイル７２と、磁石保持板７３と、コイル保持板７４と、を有する振動アクチュエーターである。

【0054】

磁石保持板７３は、第１フレーム３１の突出部３５に固定される。コイル保持板７４は、第２フレーム４に固定される。磁石７１は磁石保持板７３に取り付けられ、コイル７２は、磁石７１に対向する位置で、コイル保持板７４によって保持される。磁石７１とコイル７２とは互いに連結されていない。磁石７１とコイル７２との間には、磁石７１とコイル７２とが相互に移動可能な程度に間隙が設けられている。

【0055】

図６は、図５に示した光路シフトデバイス２を第１軸Ｊ１に沿って切断した要部断面図である。図６および後述する図７には、ガラス板３０が基準位置にあるときのガラス板３０の法線方向をＺ軸として示す。Ｚ軸は第１軸Ｊ１および第２軸Ｊ２のそれぞれに対して直交する。画像光ＬＬは、Ｚ軸に沿ってガラス板３０に入射する。

【0056】

第２アクチュエーター７において、磁石７１とコイル７２は対向して配置される。コイル７２は長円形状の空芯コイルであり、第２軸Ｊ２と略平行に延びる２本の有効辺７２１、７２２を備える。コイル７２は、２本の有効辺７２１、７２２がＺ軸に沿って並ぶように位置決めされて、コイル保持板７４に保持される。

【0057】

磁石７１のＳ極７１１とＮ極７１２は、コイル７２と対向する対向面において、Ｚ軸に沿って並んでいる。磁石７１は永久磁石であり、例えば、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、フェライト磁石、アルニコ磁石等を用いることができる。ガラス板３０が基準位置に位置するとき、第２アクチュエーター７は、磁石７１のＳ極７１１とＮ極７１２の一方が有効辺７２１と対向し、他方が有効辺７２２と対向する。

【0058】

コイル７２に通電すると、磁石７１が、Ｚ軸に沿って、コイル７２に対して相対的に移動する。これにより、磁石７１に固定された第１フレーム３１に対し、第２軸Ｊ２周りの駆動力が加えられ、第１フレーム３１がガラス板３０とともに第２軸Ｊ２周りに回動する。

【0059】

駆動信号処理回路１２１は、コイル７２に流れる電流の方向、すなわち第２駆動信号ＤＳ２の極性を切り替えることが可能である。コイル７２に流れる電流の方向により、第１フレーム３１の回動方向が変化する。例えば、コイル７２に順方向に電流が流れた場合に磁石７１がＺ軸に沿って一方側に変位する構成であれば、コイル７２に逆方向に電流が流れると、磁石７１はＺ軸に沿って他方側に変位する。このため、駆動信号処理回路１２１が第２アクチュエーター７に入力する第２駆動信号ＤＳ２の極性に応じて、第２アクチュエーター７は、第１フレーム３１をＺ軸に沿って一方側、および、その逆側に回動させる。

【0060】

図７は、図５に示した光路シフトデバイス２を第２軸Ｊ２に沿って切断した要部断面図であり、特に、第１アクチュエーター６およびその近傍の構成を拡大して示す。

【0061】

磁石６１とコイル６２は、第２軸Ｊ２に沿って、互いに対向して配置される。コイル６２は長円形状の空芯コイルであり、第１軸Ｊ１と略平行に延びる２本の有効辺６２１、６２２を備える。コイル６２は、２本の有効辺６２１、６２２がＺ軸に沿って並ぶように位置決めされて、コイル保持板６４に固定される。

【0062】

磁石６１のＳ極６１１とＮ極６１２は、コイル６２と対向する面に、Ｚ軸に沿って並んでいる。磁石６１は永久磁石であり、磁石７１と同様に、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、フェライト磁石、アルニコ磁石等を用いることができる。ガラス板３０が基準位置に位置するとき、第１アクチュエーター６は、磁石６１のＳ極６１１とＮ極６１２の一方が有効辺６２１と対向し、他方が有効辺６２２と対向する。

【0063】

コイル６２に通電すると、磁石６１が、Ｚ軸に沿って、コイル６２に対して相対的に移動する。これにより、磁石６１を保持する第２フレーム４に対し、第１軸Ｊ１周りの駆動力が加えられ、第２フレーム４がガラス板３０とともに第１軸Ｊ１周りに回動する。

【0064】

駆動信号処理回路１２１は、コイル６２に流れる電流の方向、すなわち第１駆動信号ＤＳ１の極性を切り替えることが可能である。コイル６２に流れる電流の方向により、第２フレーム４の回動方向が変化する。例えば、コイル６２に順方向に電流が流れた場合に磁石６１がＺ軸に沿って一方側に変位する構成であれば、コイル６２に逆方向に電流が流れると、磁石６１はＺ軸に沿って他方側に変位する。このため、駆動信号処理回路１２１が第１アクチュエーター６に入力する第１駆動信号ＤＳ１の極性に応じて、第１アクチュエーター６は、第２フレーム４をＺ軸に沿って一方側、および、その逆側に回動させる。

【0065】

第１アクチュエーター６において、磁石保持板６３およびコイル保持板６４は、鉄などの金属からなり、バックヨークとして機能する。第２アクチュエーター７においても同様に、磁石保持板７３およびコイル保持板７４は、鉄などの金属からなり、バックヨークとして機能する。これらのバックヨークは、漏れ磁束を少なくし、磁気効率を上げる効果を奏する。

【0066】

第１アクチュエーター６および第２アクチュエーター７の動作によって、ガラス板３０に対する画像光ＬＬの入射角度が基準位置から傾くことにより、ガラス板３０は、ガラス板３０に入射した画像光ＬＬを屈折させつつ透過させる。従って、目的とする入射角度になるように、ガラス板３０の姿勢を変化させることにより、画像光ＬＬの偏向方向や偏向量を制御できる。

【0067】

図８は、光変調装置１０８と光路シフトデバイス２の相対位置を示す説明図である。図８には、図５に示した光路シフトデバイス２の各部に、光変調装置１０８の構成を重ねて示す。図８は、画像光ＬＬの光路において投射光学系１１２の位置から光路シフトデバイス２及び光変調装置１０８を見た状態を示している。

【0068】

ダイクロイックプリズム１１０は、Ｚ軸に沿った平面視、すなわちガラス板３０の平面視において光路シフトデバイス２のガラス板３０に重なる位置にある。ダイクロイックプリズム１１０に対向して、液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂが配置される。液晶表示素子１０８Ｇは、ガラス板３０の平面視において、ダイクロイックプリズム１１０及びガラス板３０に重なる位置にあり、液晶表示素子１０８Ｒおよび液晶表示素子１０８Ｂはダイクロイックプリズム１１０に対してＢＸ軸に沿って反対側に位置する。
液晶表示素子１０８Ｒは、液晶フレーム１６１Ｒに取り付けられる。液晶表示素子１０８Ｇの位置は、ダイクロイックプリズム１１０に対してガラス板３０の反対側である。

【0069】

液晶表示素子１０８Ｒとダイクロイックプリズム１１０との間には、偏光素子１７０Ｒが配置される。偏光素子１７０Ｒは、液晶表示素子１０８Ｒに対応する矩形の光学部材である。液晶表示素子１０８Ｒにより変調された赤色光は、偏光素子１７０Ｒにより偏光を整えられ、ダイクロイックプリズム１１０に入射する。
偏光素子１７０Ｒには、偏光素子１７０Ｒの周囲を囲む偏光素子フレーム１７１Ｒが取り付けられ、偏光素子フレーム１７１Ｒは液晶フレーム１６１Ｒに固定される。また、液晶表示素子１０８Ｒには、液晶表示素子１０８Ｒの周囲を囲む固定フレーム１７２Ｒが取り付けられ、固定フレーム１７２Ｒを介して液晶フレーム１６１Ｒに固定される。

【0070】

液晶表示素子１０８Ｒ、および、偏光素子１７０Ｒは、偏光素子フレーム１７１Ｒおよび固定フレーム１７２Ｒによって、ダイクロイックプリズム１１０に対して適切な位置で保持される。

【0071】

液晶表示素子１０８Ｂは、液晶フレーム１６１Ｂに取り付けられる。
液晶表示素子１０８Ｂとダイクロイックプリズム１１０との間には、偏光素子１７０Ｂが配置される。偏光素子１７０Ｂは、液晶表示素子１０８Ｂに対応する矩形の光学部材である。液晶表示素子１０８Ｂにより変調された青色光は、偏光素子１７０Ｂにより偏光を整えられ、ダイクロイックプリズム１１０に入射する。
偏光素子１７０Ｂには、偏光素子１７０Ｂの周囲を囲む偏光素子フレーム１７１Ｂが取り付けられ、偏光素子フレーム１７１Ｂは液晶フレーム１６１Ｂに固定される。また、液晶表示素子１０８Ｂには、液晶表示素子１０８Ｂの周囲を囲む固定フレーム１７２Ｂが取り付けられ、固定フレーム１７２Ｂを介して液晶フレーム１６１Ｂに固定される。

【0072】

液晶表示素子１０８Ｂ、および、偏光素子１７０Ｂは、偏光素子フレーム１７１Ｂおよび固定フレーム１７２Ｂによって、ダイクロイックプリズム１１０に対して適切な位置で保持される。

【0073】

また、図示はしないが、液晶表示素子１０８Ｇは、液晶表示素子１０８Ｒおよび液晶表示素子１０８Ｂと同様に、偏光素子１７０Ｇと連結され、ダイクロイックプリズム１１０に対して適切な位置で固定される。

【0074】

液晶フレーム１６１Ｒ、１６１Ｂ、偏光素子フレーム１７１Ｒ、１７１Ｂ、および、固定フレーム１７２Ｒ、１７２Ｂは、液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｂや偏光素子１７０Ｒ、１７０Ｂを確実に固定可能な剛性を有する。これら液晶フレーム１６１Ｒ、１６１Ｂ、偏光素子フレーム１７１Ｒ、１７１Ｂ、および、固定フレーム１７２Ｒ、１７２Ｂの少なくとも一部は、固定部材を構成する。これら固定部材は、高い剛性を有し、重量を抑えることが可能な構成であることが望まれるため、金属製とすることが好ましい。一方、固定部材を金属製とした場合、光路シフトデバイス２の第１アクチュエーター６および第２アクチュエーター７の磁力に対する影響が懸念される。なお、液晶表示素子１０８Ｇの固定部材は、光路シフトデバイス２との距離が液晶表示素子１０８Ｒ、１０８Ｂの固定部材よりも遠いため、第１アクチュエーター６および第２アクチュエーター７への影響はない。

【0075】

本実施形態では、図８に示したように、第１アクチュエーター６および第２アクチュエーター７が光路シフトデバイス２の角部に配置される。詳細には、第１アクチュエーター６は第２軸Ｊ２に沿った方向における第２フレーム４の端部に配置され、第２アクチュエーター７は、第１軸Ｊ１に沿った方向における第１フレーム３１の端部に配置される。このため、ガラス板３０を含む面内において、第１アクチュエーター６および第２アクチュエーター７がそれぞれ第１フレーム３１および第２フレーム４の辺上にある場合と比較して、第１アクチュエーター６および第２アクチュエーター７はガラス板３０から離れた位置にある。仮に、第１アクチュエーター６および第２アクチュエーター７がこれらの辺上にある場合、固定部材と対向してしまう恐れがある。光路シフトデバイス２全体のＸ軸に沿った長さを長くすれば、第１アクチュエーター６または第２アクチュエーター７と固定部材とを対向しない位置に配置できるが、装置全体が大型化してしまう。

【0076】

これに対し、第１アクチュエーター６および第２アクチュエーター７が光路シフトデバイス２の角部に配置されていると、光路シフトデバイス２の大きさが、光路シフトデバイス２の辺と固定部材とが平面視で重なる大きさであっても、第１アクチュエーター６と第２アクチュエーター７との間の距離が固定部材の長さよりも大きければ、角部にある第１アクチュエーター６および第２アクチュエーター７は固定部材と重ならない。従って、第１アクチュエーター６および第２アクチュエーター７の磁力と、ダイクロイックプリズム１１０の周囲に配置される各種金属製部材との相互の影響について、懸念は解消されている。

【0077】

［６．光路シフトデバイスの駆動方法］
光路シフトデバイス２は、駆動信号処理回路１２１から供給される駆動信号ＤＳにより、ガラス板３０を第１軸Ｊ１周りの第１揺動方向、および、第２軸Ｊ２周りの第２揺動方向の２方向に揺動させる。第１アクチュエーター６では、駆動信号処理回路１２１から入力する第１駆動信号ＤＳ１に基づいてコイル６２に電流が流れ、磁石６１が変位する。第２アクチュエーター７では、第２駆動信号ＤＳ２に基づいてコイル７２に電流が流れ、磁石７１が変位する。

【0078】

図９は、駆動信号ＤＳの波形および画素Ｐｘの位置の変化を示すタイミングチャートである。図９のタイミングチャートにおいて、（ａ）は第１駆動信号ＤＳ１の波形を示し、（ｂ）は第２駆動信号ＤＳ２の波形を示し、（ｃ）は画素Ｐｘの位置を示す。図９における符号ｔ１－ｔ９はそれぞれ特定の時刻を示している。図９に示す符号ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤは、画素Ｐｘにより表示される画像を指している。画像ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤは、それぞれ、図２に示した第１位置Ｐ１、第３位置Ｐ３、第４位置Ｐ４、第２位置Ｐ２に表示される画像である。

【0079】

図９には、第１駆動信号ＤＳ１の信号レベルＡ、および、第２駆動信号ＤＳ２の信号レベルＢを示す。
この例では、プロジェクター１が画像ＰＢ、ＰＤ、ＰＣ、ＰＡの順に画像を表示する。光路シフトデバイス２が光路を移動させる方向は、第３方向Ｆ３、第２方向Ｆ２、第４方向Ｆ４、第１方向Ｆ１の順で変化する。第１駆動信号ＤＳ１および第２駆動信号ＤＳ２は、正の信号レベル、負の信号レベル、および０のレベルの間を変化する。すなわち、第１駆動信号ＤＳ１および第２駆動信号ＤＳ２の電流値は、それぞれ、正の値、負の値、および０の間を変化する。第１駆動信号ＤＳ１の信号レベル、及び、第２駆動信号ＤＳ２の信号レベルは、値と言い換えることができる。

【0080】

第１アクチュエーター６は、第１駆動信号ＤＳ１が正の値である場合に、ガラス板３０を第１軸Ｊ１周りに正方向に回動させ、第１駆動信号ＤＳ１が負の値である場合に、ガラス板３０を第１軸Ｊ１周りに逆方向に回動させる。第２アクチュエーター７は、第２駆動信号ＤＳ２が正の値である場合に、ガラス板３０を第２軸Ｊ２周りに正方向に回動させ、第２駆動信号ＤＳ２が負の値である場合に、ガラス板３０を第２軸Ｊ２周りに逆方向に回動させる。

【0081】

第１駆動信号ＤＳ１の信号レベルＡ＝０の状態は、第１駆動信号ＤＳ１が第１アクチュエーター６を実質的に励磁していない状態である。この状態で、信号レベルＡは完全に０でなくてもよい。また、信号レベルＡ＝０の区間において、信号レベルＡは０であってもよい。また、信号レベルＡ＝０の区間において、第１アクチュエーター６の磁力がガラス板３０を変位させない程度の磁力であって、信号レベルＡが０でない状態であってもよい。言い換えれば、ガラス板３０の変位が実質的に無く、信号レベルＡが０でない状態であってもよい。

【0082】

同様に、第２駆動信号ＤＳ２の信号レベルＢ＝０の状態は、第２駆動信号ＤＳ２が第２アクチュエーター７を実質的に励磁していない状態である。この状態で、信号レベルＢは完全に０でなくてもよい。信号レベルＢ＝０の区間において、信号レベルＢは０であってもよい。また、信号レベルＢ＝０の区間において、第２アクチュエーター７の磁力がガラス板３０を変位させない程度の磁力であって信号レベルＢが０でない状態であってもよい。言い換えれば、ガラス板３０の変位が実質的に無く信号レベルＢが０でない状態であってもよい。

【0083】

信号レベルＡの値ａ１は正の所定値であり、値ａ２は負の所定値である。信号レベルＢの値ｂ１は正の所定値であり、値ｂ２は負の所定値である。
図９では、動作開始から時刻ｔ１にかけて第１駆動信号ＤＳ１が立ち上がり、信号レベルＡがａ１に達する。第１駆動信号ＤＳ１の信号レベルＡが正であり、第２駆動信号ＤＳ２の信号レベルＢが０であるとき、光路シフトデバイス２は、図２に示す第３方向Ｆ３に光路をシフトさせる。これにより、プロジェクター１は画像ＰＢを表示する。

【0084】

時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけて第１駆動信号ＤＳ１が立ち下がるとともに第２駆動信号ＤＳ２が立ち上がり、信号レベルＡが０、信号レベルＢがｂ１に達する。光路シフトデバイス２は、信号レベルＢが正であり、信号レベルＡが０であるとき、図２に示す第２方向Ｆ２に光路をシフトさせる。これにより、プロジェクター１は画像ＰＤを表示する。

【0085】

時刻ｔ４から時刻ｔ５にかけて第１駆動信号ＤＳ１が立ち下がるとともに第２駆動信号ＤＳ２が立ち下がり、信号レベルＡがａ２、信号レベルＢが０に達する。光路シフトデバイス２は、信号レベルＡが負であり、信号レベルＢが０であるとき、図２に示す第４方向Ｆ４に光路をシフトさせる。これにより、プロジェクター１は画像ＰＣを表示する。

【0086】

時刻ｔ６から時刻ｔ７にかけて第１駆動信号ＤＳ１が立ち上がるとともに第２駆動信号ＤＳ２が立ち下がり、信号レベルＡが０、信号レベルＢがｂ２に達する。光路シフトデバイス２は、信号レベルＢが負であり、信号レベルＡが０であるとき、図２に示す第１方向Ｆ１に光路をシフトさせる。これにより、プロジェクター１は画像ＰＡを表示する。

【0087】

時刻ｔ８から時刻ｔ９にかけて第１駆動信号ＤＳ１が立ち上がるとともに第２駆動信号ＤＳ２が立ち上がり、信号レベルＡがａ１、信号レベルＢが０に達すると、プロジェクター１は画像ＰＢを表示する。

【0088】

光路シフトデバイス２は、第１アクチュエーター６によって光路を第３方向Ｆ３および第４方向Ｆ４にシフトさせる。また、第２アクチュエーター７によって光路を第１方向Ｆ１および第２方向Ｆ２にシフトさせる。つまり、第１方向Ｆ１～第４方向Ｆ４の４つの方向に光路をシフトさせる過程で、第１アクチュエーター６と第２アクチュエーター７とが同時に励磁された状態を必要としない。

【0089】

従って、図９に示すように、画像を表示している期間において、信号レベルＡと信号レベルＢが同時に正の値に維持される期間、および、同時に負の値に維持される期間がないことから、駆動信号処理回路１２１が出力する駆動信号ＤＳの電流値を抑えることができ、光路シフトデバイス２を駆動するための消費電力を抑制できる。

【0090】

また、区間ｔ２－ｔ３、ｔ４－ｔ５等に示すように、光路をシフトさせる方向が切り替わるときは、第１アクチュエーター６と第２アクチュエーター７を個別に動作させることができる。具体的には、第１駆動信号ＤＳ１の立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングと、第２駆動信号ＤＳ２の立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングとが重なってもよい。このため、短時間で光路のシフト方向を切り替えることができる。

【0091】

投写画像１０１Ａが不鮮明になることを防ぐため、光路のシフト方向を切り替える間は、画像を表示しないことが望ましい。図９に示したように、光路シフトデバイス２は、短時間で光路のシフト方向を切り替えることが可能であるため、画像を表示しない期間が短く、画像を表示できる時間の割合が大きい。これにより、解像感が高く、表示品位の高い投写画像１０１Ａを投写できる。

【0092】

以上説明したように、光路シフトデバイス２の駆動方法において、光路シフトデバイス２は、平面視で矩形の光学領域３０Ａに光が入射するガラス板３０と、第１アクチュエーター６と、第２アクチュエーター７とを含む。第１アクチュエーター６は、平面視における光学領域３０Ａの中心ＣＥを通り、光学領域３０Ａの第１辺とのなす角が９０°未満である第１軸Ｊ１周りに、ガラス板３０を変位させる。第２アクチュエーター７は、光学領域３０Ａの中心ＣＥを通り、第１軸Ｊ１と直交する第２軸Ｊ２周りに、ガラス板３０を変位させる。光路シフトデバイス２の駆動方法は、第１アクチュエーター６に第１駆動信号ＤＳ１を入力することによって第１アクチュエーター６を励磁することと、第２アクチュエーター７に第２駆動信号ＤＳ２を入力することによって第２アクチュエーター７を励磁することと、第１アクチュエーター６を励磁している期間に、第２駆動信号ＤＳ２の値を、第２アクチュエーター７の励磁を実質的に停止する値とすることを含む。
光路シフトデバイス２において、第１アクチュエーター６を動作させることにより、光学領域３０Ａの第１辺とのなす角が９０°未満である第１軸Ｊ１周りにガラス板３０を揺動させることができる。また、第２アクチュエーター７を動作させることにより、第１軸Ｊ１と直交する第２軸Ｊ２周りに、ガラス板３０を揺動させることができる。

【0093】

光路シフトデバイス２の駆動方法は、第１アクチュエーター６と第２アクチュエーター７のいずれか一方を動作させ、複数の異なる方向であって、光学領域３０Ａの辺に平行でない方向に、画像光ＬＬをシフトさせることができる。この駆動方法では、光路シフトデバイス２を駆動し、第１アクチュエーター６を励磁する間に、第２アクチュエーター７の励磁を実質的に停止させる。例えば、図９に示す駆動方法において、期間ｔ１－ｔ２、期間ｔ５－ｔ６では、第１駆動信号ＤＳ１により第１アクチュエーター６を励磁する一方、第２駆動信号ＤＳ２の信号レベルは０であり、第２アクチュエーター７を実質的に停止させる。これにより、画像光ＬＬをシフトさせて表示画像を高解像度化する動作を、低い消費電力によって実行できる。

【0094】

上記駆動方法は、第２駆動信号ＤＳ２により第２アクチュエーター７を励磁することと、第２アクチュエーター７を励磁している期間に、第１駆動信号ＤＳ１の値を、第１アクチュエーター６の励磁を実質的に停止する値とすることと、を含む。
例えば、図９に示す期間ｔ３－ｔ４、および、期間ｔ７－ｔ８において、第２駆動信号ＤＳ２は第２アクチュエーター７を励磁する状態である一方、第１駆動信号ＤＳ１の信号レベルは０であり、第１アクチュエーター６の励磁を実質的に停止する。これにより、画像光ＬＬをシフトさせて表示画像を高解像度化する動作を、低い消費電力によって実行できる。

【0095】

上記の駆動方法において、第２駆動信号ＤＳ２の値をＢとした場合、第２アクチュエーター７の励磁を停止する値は、Ｂ＝０を含む。この場合、第２駆動信号ＤＳ２の値ＢをＢ＝０とすることで、第２アクチュエーター７の励磁を確実に、実質的に停止した状態とすることができ、光路シフトデバイス２の消費電力を、より一層、低減できる。

【0096】

上記の駆動方法は、第２駆動信号ＤＳ２の値をＢとし、ｂ１をｂ１＞０である定数とし、ｂ２をｂ２＜０である定数とした場合に、Ｂ＝ｂ１である第１期間と、Ｂ＝ｂ２である第２期間と、を含む。例えば、図９において、期間ｔ３－ｔ４は第１期間の一例であり、期間ｔ７－ｔ８は第２期間の一例である。これらの期間において、第１駆動信号ＤＳ１の値Ａを、第１アクチュエーター６の励磁を実質的に停止させる値とすることにより、光路シフトデバイス２の消費電力を、より一層、低減できる。

【0097】

上記の駆動方法は、第１駆動信号ＤＳ１の値をＡとした場合に、第１期間と第２期間との間に、Ａ＞０かつＢ＝０である第３期間、および、Ａ＜０かつＢ＝０である第４期間のいずれかを含む。例えば、図９において、期間ｔ５－ｔ６は第４期間の一例である。また、時刻ｔ９を起点として時刻ｔ１以降と同じ動作を行う場合に、第２期間に相当する期間ｔ７－ｔ８に続いて、Ａ＞０かつＢ＝０とする期間ｔ１－ｔ２を含んでもよい。この場合、期間ｔ１－ｔ２は第３期間の一例に対応する。これらの期間において、第１駆動信号ＤＳ１および第２駆動信号ＤＳ２の値のいずれかを、アクチュエーターの励磁を実質的に停止させる値とすることにより、光路シフトデバイス２の消費電力を、より一層、低減できる。

【0098】

上記の駆動方法において、ａ１をａ１＞０である定数とし、ａ２をａ２＜０である定数とした場合に、第３期間においてＡ＝ａ１であり、第４期間においてＡ＝ａ２であってもよい。上述のように、期間ｔ１－ｔ２は第３期間の一例に対応し、期間ｔ５－ｔ６は第４期間の一例に対応する。これらの期間では、第１駆動信号ＤＳ１により第１アクチュエーター６を励磁し、第２アクチュエーター７の励磁を実質的に停止させることにより、光路シフトデバイス２の消費電力を、より一層、低減できる。

【0099】

上記の駆動方法は、第１期間と第３期間との間、または第１期間と第４期間との間に、第１駆動信号ＤＳ１の値Ａおよび第２駆動信号ＤＳ２の値Ｂが変化する第５期間を含む。例えば、図９において、期間ｔ２－ｔ３、期間ｔ４－ｔ５、期間ｔ６－ｔ７、及び、期間ｔ８－ｔ９では、第１駆動信号ＤＳ１および第２駆動信号ＤＳ２の値が変化する。これらの期間は第５期間の一例に対応する。この駆動方法によれば、第１駆動信号ＤＳ１の値と第２駆動信号ＤＳ２の値とを同時に変化させることにより、画像光ＬＬをシフトさせる動作を短時間で完了できる。

【0100】

例えば、光路シフトデバイス２は、第２アクチュエーター７を動作させることにより、第１フレーム３１４とともにガラス板３０を揺動させ、第１アクチュエーター６を動作させることにより、第２フレーム４とともにガラス板３０を揺動させることができる。この構成によれば、第１アクチュエーター６の動作と第２アクチュエーター７の動作とが互いに干渉することがないので、第１アクチュエーター６と第２アクチュエーター７とを同時に動作させて、画像光ＬＬをシフトさせる動作を短時間で完了できる。従って、ガラス板３０を短時間で移動させることができ、ガラス板３０の移動中に表示を停止した場合であっても、投写画像１０１Ａの解像感を損なわないという利点がある。

【0101】

上記の駆動方法において、光路シフトデバイス２は、第１期間において入射光をガラス板３０から第２位置Ｐ２に導光させ、第３期間において入射光をガラス板３０から第３位置Ｐ３に導光させる。また、第４期間において入射光をガラス板３０から第４位置Ｐ４に導光させ、第２期間において入射光をガラス板３０から第１位置Ｐ１に導光させる。
この方法によれば、Ｂ＝ｂ１かつＡ＝０とする第１期間と、Ｂ＝ｂ２かつＡ＝０とする第２期間と、Ａ＞０かつＢ＝０とする第３期間と、Ａ＜０かつＢ＝０とする第４期間とのそれぞれで、画像光ＬＬを異なる位置に導く。このため、第１アクチュエーター６と第２アクチュエーター７とを実質的に１個ずつ励磁させて、画像光ＬＬを４つの異なる位置にシフトさせることができ、より低い消費電力で、投写画像１０１Ａの高解像度化を実現できる。

【0102】

光路シフトデバイス２に駆動信号処理回路１２１を組み合わせた光学システムは、ガラス板３０と、第１アクチュエーター６と、第２アクチュエーター７と、を備える光路シフトデバイス２と、駆動信号処理回路１２１とを備える。ガラス板３０は、平面視で矩形の光学領域３０Ａに光が入射する。第１アクチュエーター６は、平面視における光学領域３０Ａの中心ＣＥを通り、光学領域３０Ａの第１辺とのなす角が９０°未満である第１軸Ｊ１周りに、ガラス板３０を変位させる。第２アクチュエーター７は、光学領域３０Ａの中心ＣＥを通り、第１軸Ｊ１と直交する第２軸Ｊ２周りに、ガラス板３０を変位させる。駆動信号処理回路１２１は、第１アクチュエーター６に第１駆動信号ＤＳ１を出力することによって第１アクチュエーター６を励磁することと、第２アクチュエーター７に第２駆動信号ＤＳ２を出力することによって第２アクチュエーター７を励磁することと、第１アクチュエーター６を励磁している期間に、第２駆動信号ＤＳ２の値を、第２アクチュエーター７の励磁を実質的に停止する値とすることと、を行う。

【0103】

プロジェクター１は、光源１０２と、光源１０２から出射される光を変調する光変調装置１０８と、を備える。プロジェクター１は、ガラス板３０と、第１アクチュエーター６と、第２アクチュエーター７とを含む光路シフトデバイス２と、駆動信号処理回路１２１と、投射光学系１１２と、を備える。ガラス板３０は、光変調装置１０８により変調された光が、平面視で矩形の光学領域３０Ａに入射する。第１アクチュエーター６は、平面視における光学領域３０Ａの中心ＣＥを通り、光学領域３０Ａの第１辺とのなす角が９０°未満である第１軸Ｊ１周りに、ガラス板３０を変位させる。第２アクチュエーター７は、光学領域３０Ａの中心ＣＥを通り、第１軸Ｊ１と直交する第２軸Ｊ２周りに、ガラス板３０を変位させる。駆動信号処理回路１２１は、第１アクチュエーター６に第１駆動信号ＤＳ１を出力することによって第１アクチュエーター６を励磁することと、第２アクチュエーター７に第２駆動信号ＤＳ２を出力することによって第２アクチュエーター７を励磁することと、第１アクチュエーター６を励磁している期間に、第２駆動信号ＤＳ２の値を、第２アクチュエーター７の励磁を実質的に停止する値とすることと、を行う。

【0104】

光路シフトデバイス２において、第１アクチュエーター６を動作させることにより、光学領域３０Ａの第１辺とのなす角が９０°未満である第１軸Ｊ１周りにガラス板３０を揺動させることができる。また、第２アクチュエーター７を動作させることにより、第１軸Ｊ１と直交する第２軸Ｊ２周りに、ガラス板３０を揺動させることができる。

【0105】

上記の光学システム、および、プロジェクター１によれば、第１アクチュエーター６と第２アクチュエーター７のいずれか一方を動作させ、複数の異なる方向であって、光学領域３０Ａの辺に平行でない方向に、画像光ＬＬをシフトさせることができる。この光路シフトデバイス２を駆動し、第１アクチュエーター６を励磁する間に、第２アクチュエーター７の励磁を実質的に停止させる。例えば、図９において、期間ｔ１－ｔ２、期間ｔ５－ｔ６では、第１駆動信号ＤＳ１により第１アクチュエーター６を励磁する一方、第２駆動信号ＤＳ２の値は０であり、第２アクチュエーター７の励磁を実質的に停止させる。これにより、画像光ＬＬをシフトさせて表示画像を高解像度化する動作を、低い消費電力によって実行できる。

【0106】

［７．その他の実施形態］
上述した実施形態は本発明の好適な実施の形態である。但し、上述の実施形態は限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形実施が可能である。

【0107】

例えば、第１アクチュエーター６は、磁石６１を第２フレーム４に固定し、コイル６２をベース部材５に固定し、コイル６２に通電することによって磁石６１とともに第２フレーム４を変位させる構成として説明したが、これは一例である。変形例として、第２フレーム４にコイル６２を固定し、ベース部材５に磁石６１を固定し、コイル６２に通電することにより第２フレーム４を変位させる構成としてもよい。同様に、第２アクチュエーター７は、磁石７１を第１フレーム３１に固定し、コイル７２を第２フレーム４に固定し、コイル７２に通電することによって磁石７１とともに第１フレーム３１を変位させる構成として説明したが、これは一例である。変形例として、第１フレーム３１にコイル７２を固定し、第２フレーム４に磁石７１を固定し、コイル７２に通電することにより第１フレーム３１を変位させる構成としてもよい。

【0108】

また、上記実施形態では、第１アクチュエーター６、および、第２アクチュエーター７として、磁石とコイルを対向させてローレンツ力により駆動力を発生させる振動アクチュエーターを用いる構成を説明した。本発明はこれに限定されず、他の原理で動作するアクチュエーターを用いることもできる。例えば、ピエゾアクチュエーターを採用することができる。

【0109】

上記実施形態において、プロジェクター１は、ガラス板３０の変位の方向や変位量を検出するセンサーを備える構成であってもよい。この場合、制御回路１２０は、センサーの検出結果に基づいて駆動信号ＤＳを補正する機能を備えていてもよい。

【0110】

図９に例示した第１駆動信号ＤＳ１および第２駆動信号ＤＳ２の波形は典型的な例であって、現実の信号波形が図９と一致することを限定する意図はない。また、図１の光学系の説明図、および、図３の機能ブロック図は、プロジェクター１の構成例を模式化して示す図であって、本発明を適用する対象の装置を限定するものではない。

【符号の説明】

【0111】

１…プロジェクター（表示装置）、２、２Ａ…光路シフトデバイス（光学デバイス）、４…第２フレーム、５…ベース部材、６…第１アクチュエーター、７…第２アクチュエーター、８…第３アクチュエーター、９…第４アクチュエーター、３０…ガラス板（光学部材）、３０Ａ、３０Ｂ…光学領域、３１…第１フレーム、３２、３３、３４、３５…突出部、３６、３７…支持部材、３６Ａ、３７Ａ…軸部、４０…第２フレーム本体、４１…張出部、４５、４６…支持部材、４５Ａ、４６Ａ…軸部、６１、７１、８１、９１…磁石、６２、７２、８２、９２…コイル、６３、７３、８３、９３…磁石保持板、６４、７４、８４、９４…コイル保持板、１０１…スクリーン、１０１Ａ…投写画像、１０２…光源、１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ…ミラー、１０６ａ、１０６ｂ…ダイクロイックミラー、１０８…光変調装置、１０８Ｂ、１０８Ｇ、１０８Ｒ…液晶表示素子、１１０…ダイクロイックプリズム、１１２…投射光学系（光学系）、１２０…制御回路、１２１…駆動信号処理回路（駆動回路）、１２２…画像信号処理回路、６２１、６２２…有効辺、７２１、７２２…有効辺、ＣＥ…中心、ＤＳ１…第１駆動信号、ＤＳ２…第２駆動信号、Ｊ１…第１軸、Ｊ２…第２軸、ＬＬ…画像光。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】