[發明專利]投影光的去斑系統

在審

• 申請號: 201680008832.5
• 申請日: 2016-02-18
• 公開（公告）號: CN107250877A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: J·R·貝特里;A·F·庫爾茨
• 申請（專利權）人: 圖像影院國際有限公司
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08;G02B27/48
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華

相關申請的交叉引用

本申請要求于2016年2月18日提交的、題目為“Despeckling Device for Modifying Projected Image Light”的美國臨時申請序列號62/117,756的優先權，該臨時申請的全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本公開一般而言涉及光學系統，并且更具體地但不排他地涉及降低在相干或部分相干光投影到目標表面期間發生的斑點偽影的可見性。

背景技術

激光投影技術正在從激光源的高成本和高復雜性(特別是在綠色和藍色光譜帶中)快速發展成為用于圖像顯示的成熟且具有成本競爭力的選項。正在不斷地實現從激光投影預期的潛在好處，這些好處包括更大的色域空間，更生動、飽和且明亮的顏色，高對比度以及低成本的光學件。

但是激光偽影的存在是一個持續的問題，激光斑點偽影是在從屏幕反射中相干光的干擾引起的，其是迅速變化的空間強度波動。尤其是，在具有斑點的情況下，入射的相干光與任意粗糙的光學表面以光的波長的數量級進行交互。當光線反射時，這種粗糙性產生一起干擾的隨機定相的子源。所產生的隨機強度波動是斑點噪聲，其降低了圖像的有效質量，特別是在較高頻率處，本質上產生可能分散注意力并降低投影儀有效分辨率的“閃爍效應”。雖然在使用激光以外的光源時也可能會出現斑點，但由于其高度的相干性，激光可能會產生最顯著的效果。

在電影院的情況下，斑點源自屏幕表面上光散射特征干擾多方向反射。用于減少斑點的策略包括修改照明的空間或時間相干性，將多個不相關的斑點圖案彼此疊加，或修改其偏振狀態。一種方法提供了顯示屏的振動或振蕩運動；并且通過高于閾值速度的振蕩，可以顯著減少感覺到的斑點。其他方法包括通過使用靜態和振蕩擴散器或振蕩纖維，或通過振動照明或成像光的路徑中的各種光學部件，來拓寬激光照明的光譜線寬度并減小空間相干性。減少斑點噪聲的一些方法包括增加極化分集，增加波長分集，提供增加的角度分集(例如，通過使用移動擴散器)，或通過提供增加的空間分集(例如通過屏幕抖動)。通常，組合使用多種技術以實現可接受地減少的斑點可見性。

例如，Thompson等人的題目為“Reduced-Speckle Display System”的美國專利5,272,473提供了一種相干光投影系統，其中換能器耦合到顯示屏以提供具有聲波的屏幕振動。由于屏幕振動通過在散射體間進行時間平均來減少斑點可見性，所以屏幕張力隨時間、溫度和位置的變化可能使斑點減少質量發生變化。

作為另一例子，Ji等人的題目為“Device for reducing deterioration of image quality in display using laser”的美國專利7,116,017提供了位于激光和屏幕之間的光路中的軸向振動鏡裝置。當鏡子軸向振動時，光向屏幕的入射位置發生變化，并增加了空間分集以減少斑點可見性，從而提高了圖像質量。然而，圖像跨屏幕的運動也會產生降低圖像分辨率的圖像抖動。

用于增加入射到顯示表面的光的空間或角度分集以減少斑點可見性的典型解決方案還會導致顯著的圖像分辨率損失。由于在激光投影系統中斑點呈現出反復出現的問題，所以仍然需要改進的斑點補償機制，其顯著降低斑點可見性，但還限制了伴隨的圖像質量的降低。

發明內容

在一個例子中，提供了一種用于減少斑點偽影的系統。所述系統包括光源、透鏡和具有光軸的偏轉器子系統。所述光源被配置為發出至少部分相干的光。所述透鏡被配置為朝向目標表面上的位置輸出所述光，以作為會聚光束。所述偏轉器子系統可位于透鏡和目標表面之間。所述偏轉器子系統包括光學元件，所述光學元件可圍繞光軸旋轉以在時間上且有角度地通過角度定向使會聚光束朝向目標表面上的位置偏轉。

在另一例子中，提供了一種用于減少斑點偽影的設備。所述設備包括至少一個光學板、殼體和致動器。所述光學板具有內表面和外表面，通過所述內表面和外表面傳輸光。所述內表面和所述外表面通過楔角彼此不平行。所述致動器被配置為圍繞平行于所述光軸的軸以旋轉速度旋轉光學板，以有角度地且暫時偏轉光束，所述光束入射到所述內表面且從所述外表面出射并被定向到顯示表面上的給定位置。