JP6302811B2

JP6302811B2 - 投影装置

Info

Publication number: JP6302811B2
Application number: JP2014197940A
Authority: JP
Inventors: 小椋　直嗣; 直嗣小椋; 一将馬場; 宏充竹内
Original assignee: Casio Computer Co Ltd; Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd; Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2018-03-28
Anticipated expiration: 2034-09-29
Also published as: US9753359B2; CN105467735B; CN105467735A; JP2016071012A; US20160091728A1

Description

本発明は、投影装置に関する。

投影装置のひとつに、半導体レーザーを光源に用いたプロジェクターがある。このようなプロジェクターにおいて、レーザー光をそのまま投影すると、そのコヒーレントな特性のために、回折現象による回折縞が発生したり、投影面上の微細凹凸により反射されるために干渉をおこしてスペックルが発生したりする。このような回折縞やスペックルは、投影画像の画質を著しく低下させる。

回折縞やスペックルを低減する手法としては、特許文献１に示されるように、拡散板を回転させることによって、あるいは特許文献２に示されるように、拡散板を振動させることによって、レーザー光をインコヒーレントな光に変換する手法が知られている。

特開平６−２０８０８９号公報特許第４６８２５２８号

しかしながら、特許文献１のように、回転拡散板をレーザーの光路上に設置した場合には、拡散板の一部のみが使用されるだけで、そのほかの部分は使用されることが無く、無駄な実装体積を占有することになる。また特許文献１，２のように、拡散板を駆動するアクチュエータが、電磁力を用いたものである場合、電流駆動のために消費電力が増加するという問題がある。

本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、回折縞とスペックルを低減する新規な機構を備えた投影装置を提供することである。

本発明による投影装置は、光ビームを射出する光源と、前記光ビームに画像情報を与える画像表示素子と、前記光源と前記画像表示素子の間に配置されたノイズ低減機構と、前記ノイズ低減機構と前記画像表示素子の間に配置された、前記光ビームをほぼ均一な強度分布の光ビームに変換するマイクロレンズアレイを備えている。前記光源は、レーザー光源を含んでいる。前記ノイズ低減機構は、前記光源から射出された光ビームを透過する光学素子と、前記光学素子に固定された板状の誘電エラストマと、前記誘電エラストマの第一および第二の面にそれぞれ設けられた第一および第二の電極を備えている。前記誘電エラストマは、前記第一および第二の電極の間に対する電圧の印加に応じて伸長することで前記光学素子を動かす。
一実施形態に係る投影装置では、前記ノイズ低減機構は、前記光学素子に固定された二つの誘電エラストマと、前記二つの誘電エラストマにそれぞれ電圧を印加する二つの通電回路を有している。前記二つの誘電エラストマは、前記光学素子に対して対称性良く配置されている。前記二つの通電回路は同時に、前記二つの誘電エラストマに対する電圧印加のオンオフを繰り返し切り換えることにより、前記光学素子は、光軸に沿って繰り返し並進運動され、前記マイクロレンズアレイ上に形成されるビームスポットが拡大縮小される。
別の実施形態に係る投影装置では、前記ノイズ低減機構は、前記光学素子に固定された二つの誘電エラストマと、前記二つの誘電エラストマにそれぞれ電圧を印加する二つの通電回路を有している。前記二つの通電回路は交互に、前記二つの誘電エラストマに対する電圧印加のオンオフを繰り返し切り換えることにより、前記光学素子は、光軸に対して繰り返し傾斜運動され、前記マイクロレンズアレイ上に形成されるビームスポットが走査される。
また別の実施形態に係る投影装置では、前記ノイズ低減機構は、前記光学素子に固定された三つ以上の誘電エラストマと、前記三つ以上の誘電エラストマにそれぞれ電圧を印加する三つ以上の通電回路を有している。前記三つ以上の通電回路は順番に、前記三つ以上の誘電エラストマに対する電圧印加のオンオフを繰り返し切り換えることにより、前記光学素子は、光軸に対して繰り返し傾斜運動され、前記マイクロレンズアレイ上に形成されるビームスポットが閉曲線に沿って走査される。

本発明によれば、回折縞とスペックルを低減する新規な機構を備えた投影装置が提供される。

図１は、本実施形態による投影装置を概略的に示している。図２は、図１に示されたノイズ低減機構を拡大して示している。図３は、単体のデバイスとして構成された第一実施形態によるノイズ低減機構を示している。図４は、第一実施形態によるノイズ低減機構の動作を示している。図５は、第一実施形態によるノイズ低減機構の投影装置内における動作を示している。図６は、図５に示されたマイクロレンズアレイ上に形成されるビームスポットを示している。図７は、第二実施形態によるノイズ低減機構の動作を示している。図８は、第二実施形態によるノイズ低減機構の投影装置内における動作を示している。図９は、図８に示されたマイクロレンズアレイ上に形成されるビームスポットを示している。図１０は、第三実施形態によるノイズ低減機構を示している。図１１は、第三実施形態においてマイクロレンズアレイ上に形成されるビームスポットを示している。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

〈第一実施形態〉
本実施形態による投影装置を概略的に図１に示す。投影装置は、光ビームを射出する光源１２と、光源１２から射出された光ビームをほぼ均一な強度分布の光ビームに変換するマイクロレンズアレイ１４と、マイクロレンズアレイ１４を通過した光ビームを集光する集光レンズ１６と、光ビームに画像情報を与える画像表示素子１８と、を備えている。

光源１２は、レーザー光源、例えば半導体レーザーで構成される。画像表示素子１８は、例えばデジタルマイクロミラーデバイス（登録商標）で構成される。画像表示素子１８は、矩形の反射領域を有しており、マイクロレンズアレイ１４は、その反射領域に合わせて光ビームを成形する機能を有している。

画像表示素子１８は、マトリックス状に配列された多数の偏向可能な反射素子を有しており、各反射素子は、入射ビームを投影方向に沿って反射するオン状態と、入射ビームを投影方向から反らして反射するオフ状態との間で切り換え可能である。画像表示素子１８の反射素子は、供給される画像信号に従ってオン状態とオフ状態の間で切り換えられることにより、表示画像の二値情報を反射光ビームに与える。さらには、１フレーム内において多数回切り換えられることにより、表示画像の階調情報を反射光ビームに与える。

このような投影装置において、光源１２から射出された光ビームは、マイクロレンズアレイ１４によってほぼ均一な強度分布をもつ光ビームになり、集光レンズ１６によって集光され、画像表示素子１８に入射する。画像表示素子１８に入射した光ビームは、画像情報が与えられるとともに反射され、投影される。

投影装置はさらに、光源１２とマイクロレンズアレイ１４の間に、回折縞やスペックルなどのノイズを低減するノイズ低減機構２０を備えている。図１に示されたノイズ低減機構２０を図２に拡大して示す。

ノイズ低減機構２０は、光源１２から射出された光ビームを透過する光学素子２２と、光学素子２２に固定された、電場により大きな歪を生成する二つの誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂと、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂの第一の面に設けられた第一の電極２６Ａ，２６Ｂと、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂの第二の面に設けられた第二の電極２８Ａ，２８Ｂと、を備えている。

誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂは、第一の電極２６Ａ，２６Ｂ、及び第二の電極２８Ａ，２８Ｂに挟まれた領域と、これらの電極に挟まれておらずに光学素子２２側に凸出した領域と、で構成が異なる。

誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂのうち、第一の電極２６Ａ，２６Ｂ、及び第二の電極２８Ａ，２８Ｂに挟まれた領域は、絶縁ゴム層の両面に、シリコーンゴム等にカーボン等の導電性粉体が混合された導電ゴム層が、積層された構造となっている。そして、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂのうち、第一の電極２６Ａ，２６Ｂ、及び第二の電極２８Ａ，２８Ｂに挟まれておらずに光学素子２２側に突出した領域は、絶縁ゴム層のみで構成されている。光学素子２２には、絶縁ゴム層が接着している。

光学素子２２は、レンズ、拡散板、ガラス平板などであってよい。誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂは、例えば、架橋点の動く高分子化合物で構成され得る。そのような高分子化合物は、例えば、ポリロタキサンであってよい。誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂは、例えば、互いに対向する一対の平行な平面を有している板状であってよい。誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂは、一方の平行な平面が光学素子２２の面に接して光学素子２２の縁部に固定されており、光学素子２２の外部に突出して延びている。第一の電極２６Ａ，２６Ｂおよび第二の電極２８Ａ，２８Ｂが設けられている誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂの第一の面および第二の面は、それぞれ、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂの一対の平行な平面であってよい。

二つの誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂは、光学素子２２に対して対称性良く、例えば、光学素子２２の光学中心に対して対称的に配置されている。光学素子２２の他方の面の一端側と他端側に、それぞれ誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂが、両面テープ等で接着されていてもよい。

例えば、第一の電極２６Ａ，２６ＢはＧＮＤ電極として使用され、第二の電極２８Ａ，２８Ｂはプラス電極として使用されてよい。各誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂは、第一の電極２６Ａ，２６Ｂと第二の電極２８Ａ，２８Ｂの間に対する電圧の印加に応じて、変形する特性、より詳しくは、厚さ方向に縮むとともに厚さ方向に直交する面方向に伸びる特性を有している。

ノイズ低減機構２０は、投影装置の筐体等に直に取り付けられてもよいが、独立した単体のデバイスとして構成されてもよい。単体のデバイスとして構成された本実施形態によるノイズ低減機構２０を図３に示す。この構成例においては、ノイズ低減機構２０は、第一の電極２６Ａ，２６Ｂと第二の電極２８Ａ，２８Ｂをそれぞれ保持している第一のフレーム３０と第二のフレーム３２を有している。第一および第二のフレーム３０，３２は、第一の電極２６Ａ，２６Ｂと第二の電極２８Ａ，２８Ｂと直接接触するため、樹脂などの絶縁体で構成されてよい。あるいは、第一および第二のフレーム３０，３２は、第一の電極２６Ａ，２６Ｂと第二の電極２８Ａ，２８Ｂと接触する表面に絶縁被膜が形成された金属で構成されてもよい。

本実施形態によるノイズ低減機構２０の動作を図４に示す。第一の電極２６Ａ，２６Ｂと第二の電極２８Ａ，２８Ｂとの間には、それぞれ、電源３４Ａ，３４Ｂとスイッチ３６Ａ，３６Ｂとが直列に電気的に接続されている。別の言い方をすれば、ノイズ低減機構２０はまた、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂに対して電圧を適宜印加する通電回路３８Ａ，３８Ｂを有している。

図４（ａ）に示された状態では、スイッチ３６Ａ，３６Ｂは開かれており、言い換えれば、通電回路３８Ａ，３８Ｂはオフ状態にあり、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂには電圧が印加されていない。以下では、この状態を初期状態と呼ぶことにする。図４（ｂ）に示されるように、スイッチ３６Ａ，３６Ｂが閉じられると、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂに電圧が印加されるため、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂが平面方向に伸長し、その結果、初期状態に比べて、光学素子２２が光軸に沿って移動される。以下では、この状態を変位状態と呼ぶことにする。

本実施形態によるノイズ低減機構２０の投影装置内における動作を図５に示す。また、マイクロレンズアレイ１４上に形成されるビームスポットを図６に示す。図５では、光学素子２２は、光学パワーを有する光学素子、例えば、正の光学パワーを有する光学素子、例えば平凸レンズとして表現されている。また、動作の理解を助けるために、光学素子２２の位置変化に伴うビーム径の変化は誇張して描かれている。

図５（ａ）と図６（ａ）に示されるように、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂに電圧が印加されていない初期状態では、光学素子２２を通過した光ビームは、マイクロレンズアレイ１４上にビームスポットＢ１を形成する。これに対して、図５（ｂ）と図６（ｂ）に示されるように、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂに電圧が印加された状態では、光学素子２２が光軸に沿ってマイクロレンズアレイ１４の方に移動されるため、光学素子２２を通過した光ビームは、マイクロレンズアレイ１４上に、ビームスポットＢ１よりも小さいビームスポットＢ２を形成する。

このように、スイッチ３６Ａ，３６Ｂの開閉を同時に切り換えることによって、通電回路３８Ａ，３８Ｂが同時に、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂに対する電圧印加のオンオフを切り換えることによって、光学素子２２が運動、例えば並進運動され、投影光ビームが通過するマイクロレンズアレイ１４の領域、言い換えれば、投影光ビームが通過するマイクロレンズ１４ａの個数が変化する。

スイッチ３６Ａ，３６Ｂの開閉の同時の切り換えが繰り返しおこなわれることによって、言い換えれば、通電回路３８Ａ，３８Ｂが同時に、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂに対する電圧印加のオンオフを繰り返し切り換えることによって、初期状態と変位状態が交互に繰り返され、投影光ビームが通過するマイクロレンズアレイ１４の領域が拡大縮小されるため、回折縞やスペックルが均一化されて、目視による認識が低減される。すなわち、回折縞やスペックルなどのノイズが低減される。スイッチ３６Ａ，３６Ｂの開閉の切り換えの周期は、好ましくは、６０ヘルツ以上であるとよい。

〈第二実施形態〉
第二実施形態は、投影装置の構成は第一実施形態と同じであるが、ノイズ低減機構２０の動作が第一実施形態と相違している。本実施形態では、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂが固定されている光学素子２２の面が相違しており、また、通電回路３８Ａ，３８Ｂの動作が相違している。本実施形態におけるノイズ低減機構２０の動作を図７に示す。

図７（ａ）に示された状態では、スイッチ３６Ａ，３６Ｂは開かれており、言い換えれば、通電回路３８Ａ，３８Ｂはオフ状態にあり、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂには電圧が印加されていない。以下では、この状態を初期状態と呼ぶことにする。

初期状態から、図７（ｂ）に示されるように、スイッチ３６Ａだけが閉じられると、誘電エラストマ２４Ａだけに電圧が印加される。このため、誘電エラストマ２４Ｂはそのままだが、誘電エラストマ２４Ａが平面方向に伸長する結果、初期状態に比べて、光学素子２２が断面から見て左回りに例えば３°程度傾斜される。以下では、この状態を正傾斜状態と呼ぶことにする。

反対に、初期状態から、図７（ｃ）に示されるように、スイッチ３６Ｂだけが閉じられると、誘電エラストマ２４Ｂだけに電圧が印加される。このため、誘電エラストマ２４Ａはそのままだが、誘電エラストマ２４Ｂが平面方向に伸長する結果、初期状態に比べて、光学素子２２が断面から見て右回りに例えば３°程度傾斜される。以下では、この状態を負傾斜状態と呼ぶことにする。

本実施形態によるノイズ低減機構２０の投影装置内における動作を図８に示す。また、マイクロレンズアレイ１４上に形成されるビームスポットを図９に示す。図８では、光学素子２２は、正のパワーを有する光学素子、例えば平凸レンズとして表現されている。また、動作の理解を助けるために、光学素子２２の傾斜変化に伴うビームの方向の変化は誇張して描かれている。

図８（ａ）と図９（ａ）に示されるように、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂに電圧が印加されていない初期状態では、光学素子２２を通過した光ビームは、マイクロレンズアレイ１４のほぼ中央にビームスポットＢを形成する。

図８（ｂ）と図９（ｂ）に示されるように、誘電エラストマ２４Ａに電圧が印加された正傾斜状態では、光学素子２２が左回りに傾斜されるため、光学素子２２を通過した光ビームは、初期状態と比較して、マイクロレンズアレイ１４の下方位置にビームスポットＢを形成する。

また、図８（ｃ）と図９（ｃ）に示されるように、誘電エラストマ２４Ｂに電圧が印加された負傾斜状態では、光学素子２２が右回りに傾斜されるため、光学素子２２を通過した光ビームは、初期状態に比べて、マイクロレンズアレイ１４の上方位置にビームスポットＢを形成する。

このように、スイッチ３６Ａ，３６Ｂの一方が閉じられることによって、対応する一方の誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂに電圧が印加され、光学素子２２が運動、例えば傾斜運動され、投影光ビームが通過するマイクロレンズアレイ１４の位置、言い換えれば、投影光ビームが通過するマイクロレンズ１４ａが変化する。

スイッチ３６Ａ，３６Ｂが交互に繰り返し閉じられることによって、言い換えれば、通電回路３８Ａ，３８Ｂが交互に、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂに電圧を間欠的に繰り返し印加することによって、光学素子２２が左回りに傾斜される正傾斜状態と光学素子２２が右回りに傾斜される負傾斜状態が繰り返し現れ、光軸に対して光学素子２２が上下方向にあおられる。これにより、マイクロレンズアレイ１４上において、ビームスポットＢが上下方向に走査される。その結果、投影光ビームが通過するマイクロレンズアレイ１４の位置が連続的に変化するため、回折縞やスペックルが均一化されて、目視による認識が低減される。すなわち、回折縞やスペックルなどのノイズが低減される。

本実施形態では、第一実施形態に比べて、投影光ビームが通過するマイクロレンズ１４ａの変化が大きく、回折縞やスペックルなどのノイズ低減のより高い効果が得られやすい。

ここでは、光学素子２２は、平凸レンズであるとして説明されたが、光学パワーをもたない光学素子、例えば透明な平行な平板であっても同様の効果が得られる。

また、通電回路３８Ａ，３８Ｂが交互に、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂに対する電圧印加のオンオフを切り換える動作例が説明されたが、通電回路３８Ａ，３８Ｂの一方だけが、対応する一方の誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂに対する電圧印加のオンオフを切り換える構成であってもよく、この場合にも同様のノイズ低減効果を得ることができる。言い換えれば、ノイズ低減機構２０は、必ずしも二組の誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂと第一の電極２６Ａ，２６Ｂと第二の電極２８Ａ，２８Ｂを備えている必要はなく、二組の誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂと第一の電極２６Ａ，２６Ｂと第二の電極２８Ａ，２８Ｂの少なくとも一方を備えていればよい。つまり、ノイズ低減機構２０は、二組の誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂと第一の電極２６Ａ，２６Ｂと第二の電極２８Ａ，２８Ｂの一方が、光学素子２２を弾性的に支持する樹脂等の支持体に置き換えられた構成であってもよい。

〈第三実施形態〉
第三実施形態は、図１に示されたノイズ低減機構に代替可能な別のノイズ低減機構に関する。第三実施形態によるノイズ低減機構２０を図１０に示す。

本実施形態によるノイズ低減機構２０は、光学素子２２と、光学素子２２に固定された四つの誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄと、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄの一方の面に設けられた第一の電極２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄと、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄの他方の面に設けられた第二の電極２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄを備えている。

誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄは、例えば、光学素子２２の光学中心に対して対称性良く配置されている。例えば、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂと誘電エラストマ２４Ｄ，２４Ｃは光学素子２２の中心に対して線対称に配置され、また、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｄと誘電エラストマ２４Ｂ，２４Ｃは光学素子２２の中心に対して線対称に配置されている。第一の電極２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６ＤはＧＮＤ電極として使用され、第二の電極２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄはプラス電極として使用されてよい。各誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄは、第一の電極２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄと第二の電極２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄとの間に対する電圧の印加に応じて、変形する特性、より詳しくは、厚さ方向に縮むとともに厚さ方向に直交する面方向に伸びる特性を有している。

第一の電極２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄと第二の電極２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄには、それぞれ、第一実施形態で説明されものと同様な通電回路３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄが接続されていてよい。すなわち、ノイズ低減機構２０は、四つの誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄにそれぞれ電圧を適宜印加する四つの通電回路３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄを有していてよい。

本実施形態においてマイクロレンズアレイ上に形成されるビームスポットを図１１に示す。

誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄのいずれにも電圧が印加されていない状態では、光学素子２２を通過した投影光ビームは、図１１（ａ）に示されるように、マイクロレンズアレイ１４のほぼ中央にビームスポットＢを形成する。

一例では、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｃに交互に電圧が印加されてよい。この場合、光軸に対して光学素子２２が図１０において右下がり斜め方向にあおられる。このため、図１１（ｂ）に示されるように、マイクロレンズアレイ１４上において、ビームスポットＢが右下がり斜め方向に直線的に往復走査される。

別の例では、誘電エラストマ２４Ｂ，２４Ｄに交互に電圧が印加されてよい。光軸に対して光学素子２２が図１０において右上がり斜め方向にあおられる。このため、図１１（ｃ）に示されるように、マイクロレンズアレイ１４上において、ビームスポットＢが右上がり斜め方向に直線的に往復走査される。

いずれの場合も、投影光ビームが通過するマイクロレンズアレイ１４の位置が連続的に変化するため、回折縞やスペックルが均一化されて、目視による認識が低減される。すなわち、回折縞やスペックルなどのノイズが低減される。

また、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄに順番に電圧が印加されてよい。
例えば、同一の電圧信号が誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄに等しい時間間隔で印加されてよい。つまり、誘電エラストマ２４Ａに対して、誘電エラストマ２４Ｂには９０度遅れた位相で、誘電エラストマ２４Ｃには１８０度遅れた位相で、誘電エラストマ２４Ｄには２７０度遅れた位相で、同一の電圧信号が印加されてよい。この場合、
図１１（ｄ）に示されるように、マイクロレンズアレイ１４上において、ビームスポットＢが閉曲線、例えば円周に沿って走査される。

その結果、投影光ビームが通過するマイクロレンズアレイ１４の位置が連続的に変化するため、回折縞やスペックルが均一化されて、目視による認識が低減される。すなわち、回折縞やスペックルなどのノイズが低減される。さらに、直線的な往復走査のようにビームスポットＢの移動が一時的に停止するようなことはなく、ビームスポットＢは移動され続けるので、回折縞やスペックルなどのノイズ低減の効果が向上される。

ここでは、ノイズ低減機構２０は、光学素子２２に固定された四つの誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄを有し、これらの誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄに電圧を順番に印加することによって、ビームスポットＢの連続的な移動を達成する例を述べたが、ノイズ低減機構は、光学素子に固定された三つ以上の誘電エラストマと、これらの誘電エラストマにそれぞれ電圧を印加する通電回路を有し、これらの誘電エラストマに電圧を順番に印加する構成であってもよく、この場合にも同様に、一時的に停止することのないビームスポットの閉曲線に沿った走査を達成することができる。このように、円を描くようにビームスポットＢを移動させると、より回折縞やスペックルなどのノイズ低減の効果が向上される。

これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。ここにいう様々な変形や変更は、上述した実施形態を適当に組み合わせた実施も含む。

上述した実施形態の説明において、特に明言していないが、誘電エラストマに印加される電圧の大きさは適宜変更されてよい。また、誘電エラストマに電圧が印加されるタイミングも適宜変更されてよい。例えば、誘電エラストマに印加される電圧の大きさと時間間隔がランダムに変更されてよい。このように印加電圧の大きさと時間間隔をランダムに変更することにより、マイクロレンズアレイ１４上におけるビームスポットの走査の規則性が低減され、回折縞やスペックルなどのノイズ低減の効果の向上が期待される。

更に、第一実施形態においては、光学素子２２は上下均等に光軸方向に移動するとしたため、光学素子２２の平面側が誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂに接着されている構成としたが、これに限らず、第二実施形態及び第三実施形態における光学素子２２のように、曲面側が誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂに接着されている構成としても良い。

同様に、第二実施形態においては、誘電エラストマ２４Ａ、２４Ｂは上下別々に動く構成とし、第三実施形態においては、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄは上下左右別々に動く構成としたため、光学素子２２の曲面側が誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂに接着されている構成としたが、これに限らず、第一実施形態における光学素子２２のように、平面側が誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂに接着されている構成としても良い。

更に、光学素子２２の代わりに拡散板を用いても良い。

また、上記実施形態においては、誘電エラストマ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄが、２つ及び４つの場合について説明したが、これに限らず、一つ、三つ、或いは五つ以上設けられていても良い。

〈付記〉
本願の明細書および図面に開示されている発明の一部を以下に列記する。
［１］
光ビームを射出する光源と、
前記光ビームに画像情報を与える画像表示素子と、
前記光源と前記画像表示素子の間に配置されたノイズ低減機構を備えており、
前記ノイズ低減機構は、
前記光源から射出された光ビームを透過する光学素子と、
前記光学素子に固定された誘電エラストマと、
前記誘電エラストマの第一および第二の面にそれぞれ設けられた第一および第二の電極を備えており、
前記誘電エラストマは、前記第一および第二の電極の間に対する電圧の印加に応じて変形して前記光学素子を動かす、ことを特徴とする投影装置。
［２］
前記光源は、レーザー光源を含み、
さらに、前記ノイズ低減機構と前記画像表示素子の間に配置された、前記光ビームをほぼ均一な強度分布の光ビームに変換するマイクロレンズアレイを有している、ことを特徴とする［１］に記載の投影装置。
［３］
前記ノイズ低減機構は、前記光学素子に固定された一つの誘電エラストマと、前記一つの誘電エラストマに電圧を印加する通電回路を有しており、
前記通電回路は、前記一つの誘電エラストマに対する電圧印加のオンオフを繰り返し切り換えることにより、前記マイクロレンズアレイ上に形成されるビームスポットが走査される、ことを特徴とする［２］に記載の投影装置。
［４］
前記ノイズ低減機構は、前記光学素子に固定された二つの誘電エラストマと、前記二つの誘電エラストマにそれぞれ電圧を印加する二つの通電回路を有しており、
前記二つの誘電エラストマは、前記光学素子に対して対称性良く配置されており、
前記二つの通電回路は同時に、前記二つの誘電エラストマに対する電圧印加のオンオフを繰り返し切り換えることにより、前記光学素子は、光軸に沿って繰り返し並進運動され、前記マイクロレンズアレイ上に形成されるビームスポットが拡大縮小される、ことを特徴とする［２］に記載の投影装置。
［５］
前記ノイズ低減機構は、前記光学素子に固定された二つの誘電エラストマと、前記二つの誘電エラストマにそれぞれ電圧を印加する二つの通電回路を有しており、
前記二つの通電回路は交互に、前記二つの誘電エラストマに対する電圧印加のオンオフを繰り返し切り換えることにより、前記光学素子は、光軸に対して繰り返し傾斜運動され、前記マイクロレンズアレイ上に形成されるビームスポットが走査される、ことを特徴とする［２］に記載の投影装置。
［６］
前記ノイズ低減機構は、前記光学素子に固定された三つ以上の誘電エラストマと、前記三つ以上の誘電エラストマにそれぞれ電圧を印加する三つ以上の通電回路を有しており、
前記三つ以上の通電回路は順番に、前記三つ以上の誘電エラストマに対する電圧印加のオンオフを繰り返し切り換えることにより、前記光学素子は、光軸に対して繰り返し傾斜運動され、前記マイクロレンズアレイ上に形成されるビームスポットが閉曲線に沿って走査される、ことを特徴とする［２］に記載の投影装置。

１２…光源、１４…マイクロレンズアレイ、１４ａ…マイクロレンズ、１６…集光レンズ、１８…画像表示素子、２０…ノイズ低減機構、２２…光学素子、２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ２４Ｄ…誘電エラストマ、２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄ…第一の電極、２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄ…第二の電極、３０…第一のフレーム、３２…第二のフレーム、３４Ａ，３４Ｂ…電源、３６Ａ，３６Ｂ…スイッチ、３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ…通電回路、Ｂ，Ｂ１，Ｂ２…ビームスポット。

Claims

光ビームを射出する光源と、
前記光ビームに画像情報を与える画像表示素子と、
前記光源と前記画像表示素子の間に配置されたノイズ低減機構と、
前記ノイズ低減機構と前記画像表示素子の間に配置された、前記光ビームをほぼ均一な強度分布の光ビームに変換するマイクロレンズアレイを備えており、
前記光源は、レーザー光源を含み、
前記ノイズ低減機構は、
前記光源から射出された光ビームを透過する光学素子と、
前記光学素子に固定された板状の誘電エラストマと、
前記誘電エラストマの第一および第二の面にそれぞれ設けられた第一および第二の電極を備えており、
前記誘電エラストマは、前記第一および第二の電極の間に対する電圧の印加に応じて伸長することで前記光学素子を動かし、
前記ノイズ低減機構は、前記光学素子に固定された二つの誘電エラストマと、前記二つの誘電エラストマにそれぞれ電圧を印加する二つの通電回路を有しており、
前記二つの誘電エラストマは、前記光学素子に対して対称性良く配置されており、
前記二つの通電回路は同時に、前記二つの誘電エラストマに対する電圧印加のオンオフを繰り返し切り換えることにより、前記光学素子は、光軸に沿って繰り返し並進運動され、前記マイクロレンズアレイ上に形成されるビームスポットが拡大縮小される、投影装置。
光ビームを射出する光源と、
前記光ビームに画像情報を与える画像表示素子と、
前記光源と前記画像表示素子の間に配置されたノイズ低減機構と、
前記ノイズ低減機構と前記画像表示素子の間に配置された、前記光ビームをほぼ均一な強度分布の光ビームに変換するマイクロレンズアレイを備えており、
前記光源は、レーザー光源を含み、
前記ノイズ低減機構は、
前記光源から射出された光ビームを透過する光学素子と、
前記光学素子に固定された板状の誘電エラストマと、
前記誘電エラストマの第一および第二の面にそれぞれ設けられた第一および第二の電極を備えており、
前記誘電エラストマは、前記第一および第二の電極の間に対する電圧の印加に応じて伸長することで前記光学素子を動かし、
前記ノイズ低減機構は、前記光学素子に固定された二つの誘電エラストマと、前記二つの誘電エラストマにそれぞれ電圧を印加する二つの通電回路を有しており、
前記二つの通電回路は交互に、前記二つの誘電エラストマに対する電圧印加のオンオフを繰り返し切り換えることにより、前記光学素子は、光軸に対して繰り返し傾斜運動され、前記マイクロレンズアレイ上に形成されるビームスポットが走査される、投影装置。
光ビームを射出する光源と、
前記光ビームに画像情報を与える画像表示素子と、
前記光源と前記画像表示素子の間に配置されたノイズ低減機構と、
前記ノイズ低減機構と前記画像表示素子の間に配置された、前記光ビームをほぼ均一な強度分布の光ビームに変換するマイクロレンズアレイを備えており、
前記光源は、レーザー光源を含み、
前記ノイズ低減機構は、
前記光源から射出された光ビームを透過する光学素子と、
前記光学素子に固定された板状の誘電エラストマと、
前記誘電エラストマの第一および第二の面にそれぞれ設けられた第一および第二の電極を備えており、
前記誘電エラストマは、前記第一および第二の電極の間に対する電圧の印加に応じて伸長することで前記光学素子を動かし、
前記ノイズ低減機構は、前記光学素子に固定された三つ以上の誘電エラストマと、前記三つ以上の誘電エラストマにそれぞれ電圧を印加する三つ以上の通電回路を有しており、
前記三つ以上の通電回路は順番に、前記三つ以上の誘電エラストマに対する電圧印加のオンオフを繰り返し切り換えることにより、前記光学素子は、光軸に対して繰り返し傾斜運動され、前記マイクロレンズアレイ上に形成されるビームスポットが閉曲線に沿って走査される、投影装置。