CN105467735A - 投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种投影装置。该投影装置具备：光源，射出光束；图像显示元件，对上述光束赋予图像信息；以及噪声减少机构，配置在上述光源和上述图像显示元件之间。上述噪声减少机构具备：光学元件，使从上述光源射出的光束透过；介电弹性体，固定于上述光学元件；以及第一和第二电极，分别设于上述介电弹性体的第一和第二面。上述介电弹性体对应于对上述第一和第二电极之间的电压施加而变形，使上述光学元件进行动作。

Description

投影装置

技术领域

本发明涉及投影装置。

背景技术

投影装置之一有将半导体激光用作光源的投影仪。在这种投影仪中，如果原样投影激光，则会由于其相干的特性而产生衍射现象导致的衍射条纹，或者由于投影面上的微小凹凸反射而发生干涉，产生斑点。这种衍射条纹、斑点会显著降低投影图像的画质。

已知如下减少衍射条纹、斑点的方法：如特开平6-208089号公报所示的那样，通过使扩散板旋转来将激光变换为不相干的光，或者如日本专利第4682528号所示的那样，通过使扩散板振动来将激光变换为不相干的光。

然而，在如特开平6-208089号公报那样在激光的光路上设置有旋转扩散板的情况下，仅使用了扩散板的一部分，其余的部分未被使用，会占据不必要的安装体积。另外，如特开平6-208089号公报和专利第4682528号那样，驱动扩散板的驱动器使用电磁力的情况下，存在会由于电流驱动而增加功耗的问题。

发明内容

本发明是考虑到这种现状而完成的，其目的在于提供具备减少衍射条纹和斑点的新机构的投影装置。

本发明的投影装置具备：光源，射出光束；图像显示元件，对上述光束赋予图像信息；以及噪声减少机构，配置在上述光源与上述图像显示元件之间。上述噪声减少机构具备：光学元件，使从上述光源射出的光束透过；介电弹性体，固定于上述光学元件；以及第一和第二电极，分别设于上述介电弹性体的第一和第二面。上述介电弹性体对应于对上述第一和第二电极之间的电压施加而变形，使上述光学元件进行动作。

根据本发明，提供具备减少衍射条纹和斑点的新机构的投影装置。

附图说明

图1概略地示出了本实施方式的投影装置。

图2放大示出了图1所示的噪声减少机构。

图3示出了构成为单体的设备的第一实施方式的噪声减少机构。

图4a和4b示出了第一实施方式的噪声减少机构的动作。

图5a和5b示出了第一实施方式的噪声减少机构的投影装置内的动作。

图6a和6b示出了图5a和5b所示的形成在微透镜阵列上的电子束光点。

图7a、7b、7c示出了第二实施方式的噪声减少机构的动作。

图8a、8b、8c示出了第二实施方式的噪声减少机构的投影装置内的动作。

图9a、9b、9c示出了形成在图8a、8b、8c所示的微透镜阵列上的电子束光点。

图10示出了第三实施方式的噪声减少机构。

图11a、11b、11c、11d示出了在第三实施方式中形成在微透镜阵列上的电子束光点。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

〈第一实施方式〉

图1概略地示出了本实施方式的投影装置。投影装置具备：光源12，射出光束；微透镜阵列14，将从光源12射出的光束变换为大致均匀的强度分布的光束；聚光透镜16，使通过了微透镜阵列14的光束聚光；以及图像显示元件18，对光束赋予图像信息。

光源12由激光光源、例如半导体激光构成。图像显示元件18例如包括数字微镜器件(DegitalMicroMirrorDevice)(注册商标)。图像显示元件18具有矩形的反射区域，微透镜阵列14具有根据该反射区域成形光束的功能。

图像显示元件18具有按矩阵状排列的多个可偏转的反射元件，各反射元件能在沿着投影方向反射入射光束的接通(ON)状态和偏离投影方向地反射入射光束的关断(OFF)状态之间切换。图像显示元件18的反射元件根据所提供的图像信号在接通状态和关断状态之间切换，由此将显示图像的二值信息赋予反射光束。然后，在1帧内进行多次切换来将显示图像的灰度信息赋予反射光束。

在这种投影装置中，从光源12射出的光束通过微透镜阵列14变为具有大致均匀的强度分布的光束，通过聚光透镜16而聚光，入射到图像显示元件18。入射到图像显示元件18的光束被赋予图像信息并反射，投影。

投影装置还在光源12与微透镜阵列14之间具备减少衍射条纹、斑点等噪声的噪声减少机构20。图2中放大示出了图1所示的噪声减少机构20。

噪声减少机构20具备：光学元件22，使从光源12射出的光束透过；两个介电弹性体24A、24B，固定于光学元件22，由于电场而发生大的应变；第一电极26A、26B，设于介电弹性体24A、24B的第一面；以及第二电极28A、28B，设于介电弹性体24A、24B的第二面。

在介电弹性体24A、24B中，被第一电极26A、26B和第二电极28A、28B夹着的区域与不被这些电极夹着而向光学元件22侧凸出的区域的构成是不同的。

介电弹性体24A、24B中的被第一电极26A、26B和第二电极28A、28B夹着的区域为在绝缘橡胶层的两面层叠有在硅酮橡胶等中混合有碳等的导电性粉体的导电橡胶层的结构。并且，介电弹性体24A、24B中的不被第一电极26A、26B和第二电极28A、28B夹着而是向光学元件22侧突出的区域仅由绝缘橡胶层构成。在光学元件22上粘接有绝缘橡胶层。

光学元件22可以是透镜、扩散板、玻璃平板等。介电弹性体24A、24B例如可以由交联点变动的高分子化合物构成。这种高分子化合物例如可以是聚轮烷(polyrotaxane)。介电弹性体24A、24B例如可以为具有相互相对的一对平行的平面的板状。介电弹性体24A、24B的一个平行平面与光学元件22的面相接而固定于光学元件22的缘部，突出延伸到光学元件22的外部。设有第一电极26A、26B和第二电极28A、28B的介电弹性体24A、24B的第一面和第二面可以分别是介电弹性体24A、24B的一对平行的平面。

两个介电弹性体24A、24B相对于光学元件22对称性良好，例如相对于光学元件22的光学中心对称配置。在光学元件22的另一个面的一端侧与另一端侧也可以用双面胶带等分别粘接有介电弹性体24A、24B。

例如，可以是第一电极26A、26B被用作GND电极，第二电极28A、28B被用作正电极。各介电弹性体24A、24B具有对应于对第一电极26A、26B与第二电极28A、28B之间的电压施加的而变形的特性，更详细地说，具有在厚度方向上缩减并在与厚度方向正交的面方向上伸张的特性。

噪声减少机构20也可以直接装配到投影装置的箱体等，但是也可以构成为独立的单体器件。图3示出了构成为单体器件的本实施方式的噪声减少机构20。在该构成例中，噪声减少机构20具有分别保持第一电极26A、26B和第二电极28A、28B的第一框架30和第二框架32。第一和第二框架30、32与第一电极26A、26B和第二电极28A、28B直接接触，因此可以由树脂等绝缘体构成。或者，第一和第二框架30、32也可以由在与第一电极26A、26B和第二电极28A、28B接触的表面形成有绝缘覆膜的金属构成。

图4a和4b示出了本实施方式的噪声减少机构20的动作。在第一电极26A、26B与第二电极28A、28B之间分别以串联的方式电连接有电源34A、34B和开关36A、36B。换言之，噪声减少机构20还具有对介电弹性体24A、24B适当地施加电压的通电电路38A、38B。

在图4a所示的状态下，开关36A、36B打开，换言之，通电电路38A、38B为关断状态，不对介电弹性体24A、24B施加电压。以下将该状态称为初始状态。如图4b所示，当开关36A、36B闭合时，对介电弹性体24A、24B施加电压，因此介电弹性体24A、24B在平面方向上伸长，其结果是与初始状态相比，光学元件22沿着光轴移动。以下将该状态称为位移状态。

图5a和5b示出了本实施方式的噪声减少机构20的投影装置内的动作。另外，图6a和6b示出了形成在微透镜阵列14上的电子束光点。在图5a和5b中，光学元件22是具有光功率的光学元件，例如具有正的光功率的光学元件例如表现为平凸透镜。另外，为了辅助对动作的理解，对光学元件22的位置变化带来的光束径的变化进行了夸张的描绘。

如图5a和图6a所示，在未对介电弹性体24A、24B施加电压的初始状态下，通过了光学元件22的光束在微透镜阵列14上形成电子束光点B1。而如图5b和图6b所示，在对介电弹性体24A、24B施加了电压的状态下，光学元件22沿着光轴向微透镜阵列14移动，因此通过了光学元件22的光束在微透镜阵列14上形成比电子束光点B1小的电子束光点B2。

这样，同时切换开关36A、36B的开闭，由此通电电路38A、38B同时切换对介电弹性体24A、24B的电压施加的接通关断，由此光学元件22进行运动，例如进行平移运动，供投影光束通过的微透镜阵列14的区域发生变化，换言之，供投影光束通过的微透镜14a的个数发生变化。

通过反复同时切换开关36A、36B的开闭，换言之，通过通电电路38A、38B同时反复切换对介电弹性体24A、24B施加电压的接通关断，从而初始状态和位移状态交替重复，供投影光束通过的微透镜阵列14的区域放大缩小，因此衍射条纹、斑点均匀化，目视观察的识别减少。即，衍射条纹、斑点等噪声减少。优选开关36A、36B的开闭的切换周期为60赫兹以上。

〈第二实施方式〉

在第二实施方式中，投影装置的构成与第一实施方式相同，但是噪声减少机构20的动作与第一实施方式不同。在本实施方式中，固定有介电弹性体24A、24B的光学元件22的面不同，另外，通电电路38A、38B的动作不同。图7a、7b、7c示出了本实施方式的噪声减少机构20的动作。

在图7a所示的状态下，开关36A、36B打开，换言之，通电电路38A、38B为关断状态，不对介电弹性体24A、24B施加电压。以下将该状态称为初始状态。

如图7b所示，从初始状态仅将开关36A闭合时，仅对介电弹性体24A施加电压。因此，介电弹性体24B保持原样，而介电弹性体24A在平面方向上伸长，结果是与初始状态相比，光学元件22从截面观察向左旋转例如3°左右地倾斜。以下将该状态称为正倾斜状态。

相反，如图7c所示，从初始状态仅将开关36B闭合时，仅对介电弹性体24B施加电压。因此，介电弹性体24A保持原样，但是介电弹性体24B在平面方向上伸长，结果是与初始状态相比，光学元件22从截面观察向右旋转例如3°左右地倾斜。以下将该状态称为负倾斜状态。

图8a、8b、8c示出了本实施方式的噪声减少机构20的投影装置内的动作。另外，图9a、9b、9c示出了形成在微透镜阵列14上的电子束光点。在图8a、8b、8c中，光学元件22是具有正功率的光学元件，例如表现为平凸透镜。另外，为了辅助动作的理解，对光学元件22的倾斜变化带来的光束方向的变化进行了夸张描绘。

如图8a和图9a所示，在未对介电弹性体24A、24B施加电压的初始状态下，通过了光学元件22的光束在微透镜阵列14的大致中央形成电子束光点B。

如图8b和图9b所示，在对介电弹性体24A施加电压的正倾斜状态下，光学元件22向左旋转倾斜，因此通过了光学元件22的光束与初始状态相比在微透镜阵列14的下方位置形成电子束光点B。

另外，如图8c和图9c所示，在对介电弹性体24B施加电压的负倾斜状态下，光学元件22向右旋转倾斜，因此通过了光学元件22的光束与初始状态相比在微透镜阵列14的上方位置形成电子束光点B。

这样，通过闭合开关36A、36B中的一方来对对应的一方的介电弹性体24A、24B施加电压，光学元件22进行运动，例如进行倾斜运动，供投影光束通过的微透镜阵列14的位置发生了变化，换言之，供投影光束通过的微透镜14a发生了变化。

交替反复闭合开关36A、36B，换言之，通电电路38A、38B交替对介电弹性体24A、24B间断地反复施加电压，由此光学元件22反复出现向左旋转倾斜的正倾斜状态和光学元件22向右旋转倾斜的负倾斜状态，光学元件22相对于光轴在上下方向上摆动。由此，在微透镜阵列14上，电子束光点B在上下方向上扫描。其结果是，供投影光束通过的微透镜阵列14的位置连续变化，因此衍射条纹、斑点均匀化，目视观察的识别减少。即，衍射条纹、斑点等噪声减少。

在本实施方式中，与第一实施方式相比，供投影光束通过的微透镜14a的变化大，容易得到衍射条纹、斑点等噪声减少的更高效果。

在此将光学元件22作为平凸透镜进行了说明，但是不具有光功率的光学元件例如透明的平行的平板也能得到同样的效果。

另外，说明了通电电路38A、38B交替切换对介电弹性体24A、24B施加电压的通断的动作例，但是也可以是仅有通电电路38A、38B中的一方切换对对应的一方的介电弹性体24A、24B施加电压的通断的构成，在这种情况下也能得到同样的噪声减少效果。换言之，噪声减少机构20并不一定必须具备两组介电弹性体24A、24B和第一电极26A、26B和第二电极28A、28B，只要具备两组介电弹性体24A、24B和第一电极26A、26B和第二电极28A、28B中的至少一方即可。也就是说，噪声减少机构20也可以是如下构成：将两组介电弹性体24A、24B和第一电极26A、26B和第二电极28A、28B中的一方被替换为弹性地支撑光学元件22的树脂等支撑体。

〈第三实施方式〉

第三实施方式涉及能代替图1所示的噪声减少机构的其它噪声减少机构。图10示出了第三实施方式的噪声减少机构20。

本实施方式的噪声减少机构20具备：光学元件22；固定于光学元件22的四个介电弹性体24A、24B、24C、24D；设于介电弹性体24A、24B、24C、24D的一个面的第一电极26A、26B、26C、26D；以及设于介电弹性体24A、24B、24C、24D的另一个面的第二电极28A、28B、28C、28D。

介电弹性体24A、24B、24C、24D例如相对于光学元件22的光学中心对称性良好地配置。例如，介电弹性体24A、24B和介电弹性体24D、24C相对于光学元件22的中心线对称地配置，另外，介电弹性体24A、24D和介电弹性体24B、24C相对于光学元件22的中心线对称地配置。第一电极26A、26B、26C、26D可以被用作GND电极，第二电极28A、28B、28C、28D可以被用作正电极。各介电弹性体24A、24B、24C、24D具有对应于对第一电极26A、26B、26C、26D和第二电极28A、28B、28C、28D之间的电压的施加而变形的特性，更详细地说，是在厚度方向上缩减并且在与厚度方向正交的面方向上伸张的特性。

第一电极26A、26B、26C、26D和第二电极28A、28B、28C、28D可以分别连接有与第一实施方式中所说明的同样的通电电路38A、38B、38C、38D。即，噪声减少机构20可以具有分别对四个介电弹性体24A、24B、24C、24D适当地施加电压的四个通电电路38A、38B、38C、38D。

图11a、11b、11c、11d示出了在本实施方式中形成在微透镜阵列上的电子束光点。

在未对介电弹性体24A、24B、24C、24D中的任一个施加电压的状态下，如图11a所示，通过了光学元件22的投影光束在微透镜阵列14的大致中央形成电子束光点B。

在一个例子中，可以对介电弹性体24A、24C交替施加电压。在这种情况下，光学元件22相对于光轴在图10中向右下方倾斜的方向上摆动。因此，如图11b所示，在微透镜阵列14上，电子束光点B在向右下方倾斜的方向上直线地往复扫描。

在其它的例子中，可以对介电弹性体24B、24D交替施加电压。光学元件22相对于光轴在图10中向右上方倾斜的方向上摆动。因此，如图11c所示，在微透镜阵列14上，电子束光点B在向右上方倾斜的方向上直线地往复扫描。

在任一情况下，供投影光束通过的微透镜阵列14的位置都会连续变化，因此衍射条纹、斑点均匀化，目视观察的识别减少。即，衍射条纹、斑点等噪声减少。

另外，可以对介电弹性体24A、24B、24C、24D依次施加电压。例如，可以按相等的时间间隔对介电弹性体24A、24B、24C、24D施加相同的电压信号。也就是说，可以对介电弹性体24B按相对于介电弹性体24A延迟90度的相位施加相同的电压信号，对介电弹性体24C按相对于介电弹性体24A延迟180度的相位施加相同的电压信号，对介电弹性体24D按相对于介电弹性体24A延迟270度延迟施加相同的电压信号。在这种情况下，如图11d所示，在微透镜阵列14上，电子束光点B沿着闭合曲线例如圆周进行扫描。

其结果是，供投影光束通过的微透镜阵列14的位置连续变化，因此衍射条纹、斑点均匀化，目视观察的识别减少。即，衍射条纹、斑点等噪声减少。而且，不会如直线往复扫描那样电子束光点B的移动暂时停止，而是电子束光点B持续移动，因此衍射条纹、斑点等噪声减少的效果提高。

在此，说明了如下例子：噪声减少机构20具有固定于光学元件22的四个介电弹性体24A、24B、24C、24D，对这些介电弹性体24A、24B、24C、24D依次施加电压，由此实现电子束光点B的连续移动；但是也可以是如下构成：噪声减少机构具有：固定于光学元件的3个以上的介电弹性体以及对这些介电弹性体分别施加电压的通电电路，依次对这些介电弹性体施加电压，在这种情况下也同样能实现不暂时停止地沿着电子束光点的闭曲线进行的扫描。这样，使电子束光点B以描绘圆形的方式移动，衍射条纹、斑点等噪声减少的效果进一步提高。

至此，参照附图说明了本发明的实施方式，但是本发明不限于这些实施方式，也可以在不脱离其要旨的范围内实施各种变形、变更。在此所说的各种变形、变更也包括将上述实施方式适当组合的实施。

在上述实施方式的说明中，虽然没有特别明言，但是也可以适当地变更施加到介电弹性体的电压的大小。另外，也可以适当地变更对介电弹性体施加电压的定时。例如，也可以使施加到介电弹性体的电压的大小和时间间隔随机变更。通过这样随机地变更施加电压的大小和时间间隔，减少了微透镜阵列14上的电子束光点的扫描的规则性，有望提高减少衍射条纹、斑点等噪声的效果。

而且，在第一实施方式中，为了使光学元件22上下均等地在光轴方向上移动，采用了光学元件22的平面侧粘接于介电弹性体24A、24B的构成，但是不限于此，也可以如第二实施方式和第三实施方式的光学元件22那样，采用曲面侧粘接于介电弹性体24A、24B的构成。

同样，在第二实施方式中，为了实现使介电弹性体24A、24B上下分别动作的构成，第三实施方式中，为了实现使介电弹性体24A、24B、24C、24D上下左右分别动作的构成，采用了光学元件22的曲面侧粘接于介电弹性体24A、24B的构成，但是不限于此，也可以如第一实施方式的光学元件22那样，采用平面侧粘接于介电弹性体24A、24B的构成。

而且，也可以使用扩散板来代替光学元件22。

另外，在上述实施方式中，说明了介电弹性体24A、24B、24C、24D为2和和4个的情况，但是不限于此，也可以设为1个、3个或者5个以上。

Claims (6)

1.一种投影装置，其特征在于，

具备：光源，射出光束；

图像显示元件，对上述光束赋予图像信息；以及

噪声减少机构，配置在上述光源与上述图像显示元件之间，

上述噪声减少机构具备：

光学元件，使从上述光源射出的光束透过；

介电弹性体，固定于上述光学元件；以及

第一和第二电极，分别设于上述介电弹性体的第一和第二面，

上述介电弹性体对应于对上述第一和第二电极之间的电压施加而变形，使上述光学元件进行动作。

2.根据权利要求1所述的投影装置，

上述光源包括激光光源，

上述投影装置还具有微透镜阵列，上述微透镜阵列配置在上述噪声减少机构与上述图像显示元件之间，将上述光束变换为大致均匀的强度分布的光束。

3.根据权利要求2所述的投影装置，

上述噪声减少机构具有：一个介电弹性体，固定于上述光学元件；以及通电电路，对上述一个介电弹性体施加电压，

上述通电电路反复切换对上述一个介电弹性体的电压施加的通断，由此，形成在上述微透镜阵列上的电子束光点进行扫描。

4.根据权利要求2所述的投影装置，

上述噪声减少机构具有：两个介电弹性体，固定于上述光学元件；以及两个通电电路，对上述两个介电弹性体分别施加电压，

上述两个介电弹性体相对于上述光学元件对称性良好地配置，

上述两个通电电路同时反复切换对上述两个介电弹性体的电压施加的通断，由此上述光学元件沿着光轴反复平移运动，形成在上述微透镜阵列上的电子束光点被放大缩小。

5.根据权利要求2所述的投影装置，

上述噪声减少机构具有：两个介电弹性体，固定于上述光学元件；以及两个通电电路，对上述两个介电弹性体分别施加电压，

上述两个通电电路交替反复切换对上述两个介电弹性体的电压施加的通断，由此上述光学元件相对于光轴反复倾斜运动，形成在上述微透镜阵列上的电子束光点进行扫描。

6.根据权利要求2所述的投影装置，

上述噪声减少机构具备：3个以上的介电弹性体，固定于上述光学元件；以及3个以上的通电电路，对上述3个以上的介电弹性体分别施加电压，

上述3个以上的通电电路依次反复切换对上述3个以上的介电弹性体的电压施加的通断，由此上述光学元件相对于光轴反复倾斜运动，形成在上述微透镜阵列上的电子束光点沿着闭合曲线进行扫描。