[發(fā)明專利]斑紋減少裝置和斑紋減少掩模

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110054854.4
• 申請(qǐng)日: 2011-03-07
• 公開（公告）號(hào): CN102193208A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 仝召民;高文宏;陳旭遠(yuǎn);穆罕默德·納迪姆·阿克拉姆;歐陽(yáng)光敏;王開鷹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西福爾德高等學(xué)院
• 主分類號(hào): G02B27/48
• 分類號(hào): G02B27/48;G03F1/00
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 杜誠(chéng);李春暉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及斑紋的減少，特別是用于激光照射，如激光顯示系統(tǒng)。

背景技術(shù)

斑紋由從屏幕出現(xiàn)的光干涉引起。如圖1中所示，斑紋的存在導(dǎo)致顆粒狀圖案并且會(huì)遮蔽圖像形成。

此顆粒狀圖案的來(lái)源是在入射(例如光學(xué))波長(zhǎng)的尺度上非常粗糙的屏幕表面。在相干輻射(如激光)的照射下，從這種表面反射的波包括來(lái)自許多獨(dú)立散射區(qū)域的成分。此反射光向遠(yuǎn)方觀測(cè)點(diǎn)的傳播導(dǎo)致具有相對(duì)延遲(可以從數(shù)個(gè)波長(zhǎng)變化至許多波長(zhǎng))的這些各種散射分量的增加。這些相位移后但是相干的小波的干涉導(dǎo)致已知為斑紋(speckle)的顆粒狀圖案。具體地，相漲干涉小波導(dǎo)致亮斑；相消干涉小波導(dǎo)致暗斑；部分相漲干涉和部分相消干涉小波導(dǎo)致中間或灰斑。

為了改進(jìn)激光顯示系統(tǒng)或者會(huì)遇到斑紋的任何其它系統(tǒng)中的圖像質(zhì)量，有必要減少斑紋效果。可以通過(guò)對(duì)比度(CR)來(lái)測(cè)量或計(jì)算斑紋的量：CR＝σ/I，其中，I是平均強(qiáng)度，σ是均方根強(qiáng)度波動(dòng)?？梢酝ㄟ^(guò)在觀看圖像的檢測(cè)器(如人眼)的累積時(shí)間(integration?time)內(nèi)產(chǎn)生若干獨(dú)立斑紋圖案并且使它們達(dá)到平均來(lái)減少斑紋?？梢酝ㄟ^(guò)在累積時(shí)間內(nèi)疊加N個(gè)獨(dú)立斑紋圖案使斑紋對(duì)比度減少至可以通過(guò)使用振動(dòng)篩來(lái)實(shí)現(xiàn)斑紋減少。然而，此技術(shù)由于需要高功率致動(dòng)器而不會(huì)很實(shí)用。也可以例如通過(guò)使用諸如激光器陣列或?qū)拵Ъす馄鞯亩鄠€(gè)源，在照射源處減少斑紋。然而，特殊設(shè)計(jì)的激光器陣列會(huì)相應(yīng)地增大成本。

US2004/0008399描述了通過(guò)使用哈德馬(Hadamard)矩陣(HM)相位掩模作為漫射器(位于中間成像平面上)產(chǎn)生N個(gè)獨(dú)立斑紋圖案來(lái)抑制斑紋的方法。在熔融石英板上蝕刻大HM相位掩模，并且隨后使其機(jī)械地移動(dòng)，以在激光束穿過(guò)時(shí)在屏幕處產(chǎn)生不同斑紋圖案。然而，此途徑中需要的機(jī)械部件限制了技術(shù)并且是不實(shí)用的，特別是當(dāng)引入高階HM以實(shí)現(xiàn)更高程度的斑紋減少時(shí)。使用機(jī)械振動(dòng)，需要工作頻率高、振動(dòng)距離更大的致動(dòng)器。

因此，需要克服這些問(wèn)題的斑紋減少技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)第一方面，提供了一種斑紋減少裝置，其包括：輻射路徑；以及布置在輻射路徑內(nèi)的掩模，掩模包括被配置成在掩模上形成隨時(shí)間變化的圖案的電可控單元的陣列。每個(gè)單元的電控制消除使得不需要通常以與檢測(cè)器的累積時(shí)間相同或比之更快的速率機(jī)械地移動(dòng)掩模，而是改變圖案。換言之，掩?？梢躁P(guān)于使用的輻射路徑保持固定或靜止。輻射可以是任何波長(zhǎng)的光，包括例如無(wú)線電波、微波和紫外線波。具體地，斑紋可以從激光器或其它相干源出現(xiàn)。輻射還可以是聲波并且例如是超聲成像中使用的超聲輻射。

優(yōu)選地，圖案可以是相位圖案和強(qiáng)度圖案中的一個(gè)。由于斑紋是相位效應(yīng)引起的，所以掩模上的相位圖案會(huì)是特別有利的。

優(yōu)選地，掩?？梢员徊贾贸申P(guān)于輻射路徑固定。這進(jìn)一步減少移動(dòng)部件的需要。

可選地，單元的陣列可以包括數(shù)目與列數(shù)目不同的行。換言之，掩模可以包括任何任意數(shù)目的單元并且可以為非正方形。這具有特別的益處，該更靈活的掩模可以利用單元狀態(tài)的有限步改變來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的理論斑紋抑制(可以由檢測(cè)器的成像透鏡和投影透鏡的數(shù)值孔徑確定)。

有利地，該裝置還可以包括：能夠在控制器與掩模中的每個(gè)單元之間連接的電極?？梢赃M(jìn)行其它類型的電連接。

優(yōu)選地，斑紋減少裝置還可以包括：將電極連接到控制器的控制總線。

可選地，斑紋減少裝置還可以包括：兩個(gè)或更多個(gè)掩模。例如，可以使用兩個(gè)、四個(gè)、六個(gè)、八個(gè)或更多個(gè)掩模。多個(gè)掩?？梢孕纬蓮?fù)合單掩模或者在輻射或光路徑中被串聯(lián)地放置，即，彼此疊加或覆蓋(部分地或完全地)。具有兩個(gè)或更多個(gè)掩?？梢詼p少單元的電控制以及電極的需求和數(shù)目。這多個(gè)掩模可以具有線性陣列或其它圖案類型。

可選地，掩模可以由第一線性陣列和第二線性陣列形成。這進(jìn)一步減少電控制以及電極的需求。還可以使用其它線性陣列，包括三個(gè)至八個(gè)或更多個(gè)，并且優(yōu)選地是四個(gè)、六個(gè)或八個(gè)陣列。線性陣列可以由緊密壓緊的線，或者具體地，之間沒有間隙的相同尺寸的相鄰線形成。

優(yōu)選地，第一陣列可以包括第一平行線，第二陣列可以包括布置成與第一平行線成非零角的第二平行線。因此，第一平行線將會(huì)與第二平行線交叉或相交(在輻射路徑中)。非零角可以在從0至90°的任何地方(例如，三個(gè)掩模在60°處或四個(gè)掩模在45°處，或者例如任何其它角度或掩模數(shù)目)，以形成不同形狀的掩模，但是優(yōu)選地是在90°處，以形成正方形或矩形掩模。

優(yōu)選地，每個(gè)平行線可以被布置成有選擇地改變?nèi)肷漭椛涞南辔弧Ｒ虼?，入射輻射遇到的最終相位改變將是每個(gè)相位板處相位改變的和。

優(yōu)選地，可以在第一平行線與第二平行線之間的相交處形成電可控單元。