[發明專利]使用可調液態透鏡的斑點減弱

有效

• 申請號: 200880111793.7
• 申請日: 2008-10-15
• 公開（公告）號: CN101828132A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 羅伯特·尤金·弗拉姆;奧馬爾·丹尼爾·洛佩茲
• 申請（專利權）人: 朗訊科技公司
• 主分類號: G02B3/14
• 分類號: G02B3/14;G02B27/48
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明涉及激光投影系統。

背景技術

在投影系統中激光的使用使得可以產生具有大范圍顏色覆蓋的明快圖像，而采用傳統(非激光)光源是很難實現這一點的。然而，激光圖像投影的一個顯著障礙是斑點現象。當具有有限孔徑(例如，瞳孔)的強度檢測器(例如，人眼)檢測到從粗糙表面(如，屏幕)散射的相干光時，出現斑點。有限孔徑使得將檢測到的圖像量化成由點構成的馬賽克。如果從屏幕上的點散射的光在孔徑處造成相消干涉，則在感知到的圖像中該點表現為相對暗的點。另一方面，如果從點散射的光在孔徑處造成相長干涉，則在感知到的圖像中該點表現為相對亮的點。這種甚至在激光器均勻地照亮屏幕時也可見的明顯點到點強度變化稱作斑點。由于斑點在感知到的圖像上疊加了粒狀結構，這既使得圖像銳度變差又使用戶煩惱，所以非常需要斑點減弱。

發明內容

本發明的典型實施例提供了一種具有激光源的投影系統，所述激光源并入了可調液態透鏡和空間光調制器，所述空間光調制器適于對激光源產生的光進行調制以在觀看屏上投影圖像。該系統適于改變焦距、準直、光漫射能力和/或可調液態透鏡的光偏振特性，以弱化所投影的圖像中的斑點。

根據一個實施例，一種設備包括：(A)光源，具有可調液態透鏡；以及(B)空間光調制器(SLM)，適于對光源產生的光進行調制，使得調制后的光在成像表面上投影圖像。可調液態透鏡適于改變透鏡特性中的至少一個特性，以弱化所透射的圖像中的斑點。

根據另一實施例，本發明減弱斑點的方法包括以下步驟：(A)利用具有可調液態透鏡的光源所產生的光來照射空間光調制器(SLM)；(B)利用SLM來調制所述光，使得調制后的光將圖像投影到成像表面上；以及(C)改變至少一個透鏡特性，以弱化所投影的圖像中的斑點。

附圖說明

根據以下詳細描述、所附的權利要求以及附圖，本發明的其他方面、特征和優點將變得更完全顯而易見，附圖中：

圖1示出了根據本發明一個實施例的投影系統的框圖；

圖2示出了根據本發明一個實施例的可以用在圖1所示投影系統中的光源；

圖3示出了根據本發明一個實施例的可以用在圖2所示光源中的可調液態透鏡的側橫截面圖；

圖4示出了根據本發明一個實施例的可以用在圖3所示透鏡中的電極的配置；

圖5示出了根據本發明另一個實施例的可以用在圖3所示透鏡中的電極的配置；以及

圖6示出了根據本發明一個實施例的可以用在圖1所示投影系統中的可調激光器。

具體實施方式

本文中，斑點減弱典型地包括對檢測器(如，人眼)的空間和/或時間分辨率內的兩個或更多個獨立斑點配置求平均。對于人眼，平均時間與稱作閃光融合閾值或閃光融合速率的生理參數有關。更具體地，以低于閃光融合速率的速率進行脈動的光被人感知為閃爍的。相反，以高于閃光融合速率的速率進行脈動的光被感知為穩定的。閃光融合速率因人而異，并且還依賴于個人的疲勞水平、光源的強度以及用于觀察光源的視網膜區域。很少有人以高于大約75Hz的速率來感知閃光。在電影或電視中，通常使用在20到60Hz之間的幀傳遞速率。對于絕大多數人來說，這些速率高于他們的閃光融合速率。

可以使用照射激光束的傳播角、偏振、相位和/或波長的分集化來產生獨立的斑點配置。實現角分集的一種方法是使用時變(例如，振動的)漫射器，所述漫射器使得投影光學元件以高于閃光融合速率的速率來順序地照射檢測器分辨率點內部的子分辨率區域。順序照射有效地破壞了分辨率點中的子分辨率區域之間的空間相干性，這抑制了分辨率點中的干涉效應并減弱了斑點對比度。例如可以使用呈現良好去偏振特性的投影屏幕來實現偏振分集(diversity)。入射在去偏振表面上的偏振激光束因多重光散射而經歷去偏振。得到的斑點圖案可以被分解成與兩個正交的偏振狀態相對應的兩個圖案。由于正交的偏振狀態彼此獨立，所以出現相應的斑點對比度減弱。因為斑點是依賴于照射光的波長和相位的干涉現象，所以波長和/或相位分集減弱了斑點對比度。例如，如果使用兩個激光器來產生圖像，這兩個激光器的波長相差人眼不可區分的量，則圖像具有兩個獨立斑點配置的疊加，并且總體斑點對比度相應地減弱而不改變圖像的顏色感知。因為角度、偏振、相位和波長分集彼此獨立，所以斑點減弱技術依賴于可以同時和/或互補地組合和使用的獨立分集。得到的累積斑點對比度減弱因子可以與斑點減弱技術所采用的獨立分集的獨立斑點對比度減弱因子的乘積一樣大。