[发明专利]使用可调液态透镜的斑点减弱

说明书

技术领域

本发明涉及激光投影系统。

背景技术

在投影系统中激光的使用使得可以产生具有大范围颜色覆盖的明快图像，而采用传统(非激光)光源是很难实现这一点的。然而，激光图像投影的一个显著障碍是斑点现象。当具有有限孔径(例如，瞳孔)的强度检测器(例如，人眼)检测到从粗糙表面(如，屏幕)散射的相干光时，出现斑点。有限孔径使得将检测到的图像量化成由点构成的马赛克。如果从屏幕上的点散射的光在孔径处造成相消干涉，则在感知到的图像中该点表现为相对暗的点。另一方面，如果从点散射的光在孔径处造成相长干涉，则在感知到的图像中该点表现为相对亮的点。这种甚至在激光器均匀地照亮屏幕时也可见的明显点到点强度变化称作斑点。由于斑点在感知到的图像上叠加了粒状结构，这既使得图像锐度变差又使用户烦恼，所以非常需要斑点减弱。

发明内容

本发明的典型实施例提供了一种具有激光源的投影系统，所述激光源并入了可调液态透镜和空间光调制器，所述空间光调制器适于对激光源产生的光进行调制以在观看屏上投影图像。该系统适于改变焦距、准直、光漫射能力和/或可调液态透镜的光偏振特性，以弱化所投影的图像中的斑点。

根据一个实施例，一种设备包括：(A)光源，具有可调液态透镜；以及(B)空间光调制器(SLM)，适于对光源产生的光进行调制，使得调制后的光在成像表面上投影图像。可调液态透镜适于改变透镜特性中的至少一个特性，以弱化所透射的图像中的斑点。

根据另一实施例，本发明减弱斑点的方法包括以下步骤：(A)利用具有可调液态透镜的光源所产生的光来照射空间光调制器(SLM)；(B)利用SLM来调制所述光，使得调制后的光将图像投影到成像表面上；以及(C)改变至少一个透镜特性，以弱化所投影的图像中的斑点。

附图说明

根据以下详细描述、所附的权利要求以及附图，本发明的其他方面、特征和优点将变得更完全显而易见，附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的投影系统的框图；

图2示出了根据本发明一个实施例的可以用在图1所示投影系统中的光源；

图3示出了根据本发明一个实施例的可以用在图2所示光源中的可调液态透镜的侧横截面图；

图4示出了根据本发明一个实施例的可以用在图3所示透镜中的电极的配置；

图5示出了根据本发明另一个实施例的可以用在图3所示透镜中的电极的配置；以及

图6示出了根据本发明一个实施例的可以用在图1所示投影系统中的可调激光器。

具体实施方式

本文中，斑点减弱典型地包括对检测器(如，人眼)的空间和/或时间分辨率内的两个或更多个独立斑点配置求平均。对于人眼，平均时间与称作闪光融合阈值或闪光融合速率的生理参数有关。更具体地，以低于闪光融合速率的速率进行脉动的光被人感知为闪烁的。相反，以高于闪光融合速率的速率进行脉动的光被感知为稳定的。闪光融合速率因人而异，并且还依赖于个人的疲劳水平、光源的强度以及用于观察光源的视网膜区域。很少有人以高于大约75Hz的速率来感知闪光。在电影或电视中，通常使用在20到60Hz之间的帧传递速率。对于绝大多数人来说，这些速率高于他们的闪光融合速率。

可以使用照射激光束的传播角、偏振、相位和/或波长的分集化来产生独立的斑点配置。实现角分集的一种方法是使用时变(例如，振动的)漫射器，所述漫射器使得投影光学元件以高于闪光融合速率的速率来顺序地照射检测器分辨率点内部的子分辨率区域。顺序照射有效地破坏了分辨率点中的子分辨率区域之间的空间相干性，这抑制了分辨率点中的干涉效应并减弱了斑点对比度。例如可以使用呈现良好去偏振特性的投影屏幕来实现偏振分集(diversity)。入射在去偏振表面上的偏振激光束因多重光散射而经历去偏振。得到的斑点图案可以被分解成与两个正交的偏振状态相对应的两个图案。由于正交的偏振状态彼此独立，所以出现相应的斑点对比度减弱。因为斑点是依赖于照射光的波长和相位的干涉现象，所以波长和/或相位分集减弱了斑点对比度。例如，如果使用两个激光器来产生图像，这两个激光器的波长相差人眼不可区分的量，则图像具有两个独立斑点配置的叠加，并且总体斑点对比度相应地减弱而不改变图像的颜色感知。因为角度、偏振、相位和波长分集彼此独立，所以斑点减弱技术依赖于可以同时和/或互补地组合和使用的独立分集。得到的累积斑点对比度减弱因子可以与斑点减弱技术所采用的独立分集的独立斑点对比度减弱因子的乘积一样大。