CN102939762B

CN102939762B - 提供减少的散斑伪像的投影装置

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Publication number: CN102939762B
Application number: CN201180029092.0A
Authority: CN
Inventors: M·A·马克斯; B·D·西尔弗斯坦; A·F·库尔茨
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Image Elmar Co.,Ltd.; Imax Corp; Imax EMEA Ltd
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2011-06-13
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2031-06-13
Also published as: US20110310303A1; WO2011159594A1; CN102939762A; US8469519B2; EP2583467A1; BR112012030174A2

Abstract

一种用于产生具有减少的散斑伪像的彩色图像的投影装置，该装置包括：至少三个窄带光源，具有第一、第二和第三可见波段；数字图像源，提供彩色数字图像数据；至少一个空间光调制器，响应于彩色数字图像数据用于使用光形成彩色图像；投影显示表面，包括反射第一、第二和第三波段中的入射照明的反射层；以及荧光剂，吸收第一可见波段中的入射光的一部分并发射对应的第一发射可见波段中的光；以及投影透镜，将彩色图像投影到投影显示表面上；其中，来自投影显示表面的回光包含第一入射可见波段和第一发射可见波段两者中的光，从而减少了散斑伪像。

Description

提供减少的散斑伪像的投影装置

技术领域

本发明一般涉及数字图像投影，更具体地涉及一种具有包含荧光材料以减少被显示图像中的散斑噪声的投影屏幕的激光投影机。

背景技术

激光照明显示了提高数字投影装置的色域和实现数字投影装置所需亮度水平的一些前景，数字投影装置包括能够提供电影品质成像的数字投影机和提供便携式投影以更容易地共享图像的微型投影机。然而，使用窄带光源的投影系统的一个公认的问题涉及散斑。

散斑是光波长的量级的由光学表面的随机粗糙度引起的小尺度的空间变化的强度起伏。激光的增加的相干性在投影系统中引入显著影响，其中，在该投影系统中，粗糙度产生互相干扰的随机相位子源。该随机强度起伏降低了图像的有效质量，尤其是在较高频率基本产生使细节模糊的“闪光效应（shimmer effect）”，但也产生是真正伪像的强度清晰度。

许多研究人员详细研究了散斑现象，并且知识的全面总结已由JosephGoodman在《光学中的散斑现象:理论和应用》（“Speckle Phenomena in Optics,Theory and Application”）（科罗拉多州格林伍德村，罗伯茨和公司出版商（Robertsand Company Publishers,Greenwood Village,CO）,2007）一书中公开。Goodman提出全帧显示应当具有如下散斑水平：强度变化的标准偏差小于调制设备的强度分辨率的最低有效位的幅度。对于数字电影应用，12比特的强度分辨率和约2000:1的对比率是常见的。其他电影标准倾向于表明散斑“应当不可见”的不同的标准，这可定量假设具有相当于白光投影机在通用屏幕上的散斑水平的散斑水平。

散斑噪声可按照散斑对比度C被量化，C按百分比给出如下：

C = 100 (\frac{I_{std}}{I_{mean}}) - - - (1)

其中，I_std是关于平均强度I_mean的强度起伏的标准偏差。充分显影的散斑的散斑对比度是100%。散斑降低了成像系统分辨小空间细节的能力并且在图像中产生可高度视觉干扰的噪声水平。在最坏的情况下，没有某些形式的校正，散斑可能是十分令人反感的，以致相干照明不适合用于显示目的。

已存在很多用于降低在成像显示中的散斑效应的可见度的方法。用于散斑减少的传统策略包括修改照明的空间或时间相干性、将多个不相关的散斑图案互相叠加、或更改它的偏振状态。一种方法提供了显示屏幕的振动或振荡运动。随着振荡超过阈值速度，感知到的散斑可被显著减少。其他方法包括展宽激光照明的光谱线宽度和通过使用静态扩散器和振荡扩散器或振荡纤维或通过振动照明或成像光的路径中各种光学组件来降低空间相干性。

Goodman已表征一些常用方法来减少显示应用中的散斑：

1.引入偏振多样性；

2.引入移动屏幕；

3.引入使散斑生成最少的专门设计的屏幕；

4.针对每种颜色，展宽源的光谱或使用略微不同频率的多个激光器，从而实现照明中的波长多样性；

5.针对每种颜色，使用空间上分离的多个独立的激光器，从而实现照明中的角度多样性；

6.与眼睛的分辨率相比，超裕度设计（overdesign）投影光学器件；

7.将具有随机相位单元的变化扩散器成像到屏幕上；以及

8.将具有确定性或正交相位编码的变化扩散器成像到屏幕上。

这些方法中的每一个具有一些好处和负面属性。它们中的一些很好地应用于高端数字电影投影，而其他的则不然。此外，在很多情况下单一方法可能不够有效以将散斑减少到可接受的阈值。例如，由于需要偏振调制光或产生立体成像的任何投影机不允许不纯的状态到达观看者，因此偏振多样性在许多情况下是不需要的。能够使屏幕抖动的专门设计的屏幕可能有效，然而，它们需要显著修改演出地点，这是不符合需要的。由于设备大而且昂贵，大屏幕尤其难以修改以使屏幕能够抖动。

光源的光谱展宽能够充分地降低散斑的水平，然而，由于产生显示应用所需的可见固态源的许多方法使用将波长控制在约1nm的倍频晶体，因此这可能在激光器制备中难以控制。

多个独立的激光器可能是一个很好的方法，但是取决于用于控制散斑的元件的数量。由于1000流明的投影机需要和10,000流明的投影机一样无散斑，但是其源的数量可能是10,000流明的投影机的10倍，因此这不能在从低照度水平（low-light-level）到高照度水平（high-light-level）投影系统的整个范围上很好的工作。例如，在Mooradian等人的文章“高功率扩展的垂直腔表面发射二极管激光器和阵列及它们的应用（High power extended vertical cavity surface emitting diodelasers and arrays and their applications）”(《微光学会议》,日本东京,2005（Micro-Optics Conference,Tokyo,Japan,2005）)中公开了当使用Novalux扩展腔表面发射激光器(NECSELS)时改善的散斑性能。在该情况下30至40个独立的（互相不相干的）发射器将散斑减少至百分之几（several percent）。当通过较大数量的发射器来减少散斑时，它不总是被减少至严格的数字电影要求所要求的白光水平。

在Mooradian等人的题为“投影显示装置、系统和方法（Projection displayapparatus,system,and method）”的美国专利7,296,897中公开了单独的和组合的技术以减少类似于Goodman所述的那些的激光散斑。第一，增加相对于彼此基本不相干的激光器的数量。第二，可使用光谱展宽的激光。（在Manni等人的美国专利6,975,294中也描述了该技术。）第三，在阵列中的单独的激光器可被设计成按照多个频率、相位和方向（角度）分布工作。最后，光学元件可被用于扰乱方向、相位和偏振信息。如前所述，增加激光器的数量在减少散斑方面是有效的，然而该效果是不完整的。所描述的附加的方法一般是难以实现的、昂贵的或光学上不合乎需要的。

Govorkov等人的题为“激光照明的投影显示器（Laser illuminated projectiondisplays）”的美国专利7,244,028描述了使用传递至扫描装置的至少一个激光器在时间上增加到透镜里的激光光束发散度，该透镜将光传递到照明空间光调制器的光束均匀器。当与具有至少一个特征以进一步减少散斑的屏幕相结合时，这将激光散斑减少至可接受的水平。时间上改变激光光束发散度一般是减少散斑的好方法，然而，这也需要修改屏幕以彻底减少散斑。这是一般投影目的所不需要的。

Ji等人的题为“用于减少使用激光器的显示器中的图像质量退化的设备（Device for reducing deterioration of image quality in display using laser）”的美国专利7,116,017描述了由在激光器和屏幕之间的光路中的振动镜组成的特定设备。单独这样不能将散斑减少至可接受的水平。Roddy等人的题为“使用多波长多普勒频移光束的散斑抑制激光投影系统（Speckle suppressed laser projection system using amulti-wavelength Doppler shifted beam）”的共同转让的美国专利6,445,487描述了使用激光的频率调制协同在时间上角度地偏离光束的装置的方法。该方法需要激光调制，激光调制并非对所有激光光源都实用或可用。类似地应用集中在使用用于角度偏离的声光调制器。这些设备非常昂贵且仅可处理某些激光类型和尺寸。

现有技术中已描述了用于减少散斑的多个方法。Trisnadi等人的题为“用于减少激光散斑的方法、装置和扩散器（Method,apparatus,and diffuser for reducing laserspeckle）”的美国专利6,747,781公开了移动定位于中间图像平面的扩散元件，其中，扩散元件将图像像素细分为具有不同时间相位的更小单元。给Kurtz等人的题为“激光投影显示系统（Laser projection display system）”的共同转让的美国专利6,577,429公开了使用电子可控去斑调制器以为线性SLM提供可控的、局部随机的相位变化。Trisnadi等人的题为“用于减少激光散斑的方法和装置（Method andapparatus for reducing laser speckle）”的美国专利6,323,984公开了利用在图像平面中的波前调制器的散斑减少。Florence的题为“使用相干光的无散斑显示系统（Speckle-free display system using coherent light）”的美国专利5,313,479公开了通过旋转扩散器的光阀的照明。Briones的题为“全息显微镜的散斑抑制（Specklesuppression of holographic microscopy）”的美国专利4,256,363和Rawson的题为“背投屏幕系统（Rear projection screen system）”的美国专利4,143,943各公开了通过移动投影路径中的扩散组件减少散斑的装置。Silverstein等人的题为“使用时间和空间的混合的均匀散斑减少的激光投影（Uniform speckle reduced laserprojection using spatial and temporal mixing）”的共同转让的美国专利申请公开2009/0284713教示了在光路中使用时间上变化的光学相移设备以减少数字电影系统中的散斑。

虽然用于散斑减少的传统方法对基于激光的投影系统具有一定适用性，但是这些方法也有限制图像质量和降低整体的对比度以及增加投影装置的成本和复杂度的缺点。例如，对成像路径中组件的任何类型的修改，可能需要大量重新设计、可能使组件封装变得复杂、以及带来将噪声或振动引入投影机组件的光路和信号路径的风险。

由于不同类型的空间光调制器（SLM）被用于数字投影，因此散斑减少的问题进一步复杂化。三种类型的SLM可在实际中使用：点扫描SLM、线扫描SLM和逐帧SLM。点扫描投影机通过一次光栅扫描单个像素来显示图像。许多投影机使用利用衍射光栅生成图像的光栅光阀（GLV）或光栅机电系统（GEMS），衍射光栅具有可变驱动以形成图像的微小的机械部件。来自这样的设备的图像被扫描到显示表面上，一次一行。这些调制器就简单和成本而言是有利的并因此合意地用于电子消费设备（例如，微型投影机）。然而，它们存在由于可被传递的能量密度限制了可安全投影的发光量而引起的问题。其他投影机使用反射式或穿透式液晶设备（LCD）。这些SLM一次投影一个完整的图像帧。但是，其他投影装置使用具有二维阵列的微机电反射器的数字微镜设备，例如，来自德克萨斯达拉斯的德州仪器公司（Texas Instruments,Inc.,Dallas,TX）的数字光处理器（DLP）。DLP设备同样一次形成一个完整的图像帧。这些区域型设备在将较少的能量密度传递至提供更安全操作的屏幕的方面是有利的。由于图像使用这些不同的SLM和投影技术以不同方式形成，当用于使用不同类型的SLM以形成图像的投影机时，采用一种类型的SLM来补偿散斑的解决方案可能不一定有效。

已开发多种不同的方法，这些方法使用专门设计的屏幕以减少散斑。Chen等人的题为“无散斑液晶投影显示（Non-speckle liquid crystal projection display）”的美国专利6,122,023公开了包括液晶材料的投影屏幕。在被AC电压驱动时，液晶材料轻微振动，使得散斑图案快速变化，从而使得观看者所观测到的散斑噪声减少。

Yavid和Stern的题为“具有减少的散斑噪声的图像投影（Image Projection withReduced Speckle Noise）”的美国专利7,304,795公开了包括多个光学谐振腔的投影屏幕，多个光学谐振腔限制入射激光达到大于相干时间的一段时间并用于产生其中的散斑噪声被减少的时变的干扰图案。

Magocs和Baker的题为“具有透镜状前表面的前投影屏幕（Front projectionscreen with lenticular front surface）”的美国专利5,473,469公开了用于和激光投影机一起使用的前投影屏幕，该前投影屏幕包括其前表面上的柱状透镜阵列和其后表面上的反射器，其中，该柱状透镜阵列包含用以形成扩散区域的光散射微粒。由于入射光线在不同方向穿过扩散区域的不同部分，增加了光线将包含散射微粒的可能性，因此散斑噪声被减少。

以下现有技术中描述了包含颜色变化材料的投影屏幕的使用。Yavid等人的题为“用于可控产生激光显示的方法和装置（Method and Apparatus for ControllablyProducing a Laser Display）”的美国专利7,414,621公开了光栅扫描激光显示，用于将图像投影到包含在屏幕上的至少一个磷光体的屏幕上，磷光体用于反射具有与入射激光光束的波长不同的波长的光，入射激光光束发射在光谱的紫外线或IR波长区域中的光。磷光体需要完全吸收激光光束以充分利用该方法。

Piehl的题为“投影屏幕（Projection Screen）”的美国专利6,987,610公开了包括在其上具有一种或多种荧光材料的基板和一种或多种吸收材料的投影屏幕，一种或多种荧光材料以一个或多个范围的可见光的入射角发射可见光并吸收不包括在该一个或多个范围中的至少一个其他范围的波长的可见光，一种或多种吸收材料设置在基板和该一种或多种荧光材料之间，该一种或多种吸收材料反射该一个或多个范围中的波长的光并吸收不包括在该至少一个其他范围中也不包括在该一个或多个范围中的波长的光。

Skipor等人的题为“具有量子点屏幕的单激光器多色投影显示（Single lasermulti-color projection display with quantum dot screen）”的美国专利申请公开2008/0172197公开了包括采用不同颜色的量子点的图案印染的被动式屏幕，不同颜色的量子点通过对屏幕上的单个UV激光光束进行光栅扫描激发。

Hajar等人的题为“使用发射可见彩色光的UV可激发的磷光体的激光显示器（Laser Displays using UV-Excitable Phosphors Emitting Visible Colored Light）”的美国专利7,474,286公开了使用至少一个扫描激光光束的显示系统，以激发屏幕上的以平行磷光体条的形式的一种或多种荧光材料，平行磷光体条发射光以形成图像。还需要对准验证传感器以在屏幕表面上的激光的光栅扫描期间，验证激光光调制定时与磷光体条正确地对准。在相关的公开中，Kent等人的题为“具有采用光学荧光材料的屏幕的显示系统（Display Systems Having Screens with OpticalFluorescent Materials）”的美国专利申请公开2008/0291140进一步教示了荧光材料可包括磷光体材料或量子点。

Powell等人的题为“配置用于波长转换的显示器和显示屏幕（Display anddisplay screen configured for wavelength conversion）”的美国专利申请公开2008/0048936公开了包括包含波长转换材料的联接器（couplet）的阵列的显示屏幕。联接器被配置为接收第一波长的光并优先在一个方向响应地发射第二波长的光。

Ogawa的题为“光源单元和投影机（Light source unit and projector）”的美国专利申请公开2009/0262308公开了包括第一和第二光源以及第三光源的投影机，第一和第二光源包括用于发射在两个预定的波段中的每一个预定波段的光的光发射二极管或固态光发射设备，第三光源通过传输第一光源的光并吸收从第二光源发射的光的磷光体形成。在该情况下，屏幕上没有磷光体材料。

因此，应当理解，当使用激光照明时，散斑存在在投影装置设计中必须被解决的反复出现的问题。传统的散斑补偿方法增加了投影机设计的成本和复杂度，而且一般降低了有关投影机输出的图像质量。因此，需要能够用于大范围成像技术并且不影响投影机设计的散斑补偿机制。

发明内容

本发明的目标是推进数字图像投影技术。基于该目标，本发明的实施例的特征在于，投影显示表面，用于减少来自具有入射可见波段的至少一个窄带光源的投影机的散斑伪像，其中，入射可见波段具有入射峰值波长和入射带宽，包括：

a)基板，具有反射层，该反射层至少在入射可见波段上反射入射光；以及

b)荧光剂，分布在反射层之上，其中荧光剂吸收入射可见波段中的光的一部分并发射具有发射峰值波长和发射带宽的发射可见波段中的光；其中发射带宽比入射带宽宽并且宽度为至少5纳米；

其中，当入射可见波段中的入射光入射在投影显示表面上时，从投影显示表面产生的回光包含在入射可见波段和发射可见波段两者中的光，从而通过光谱展宽的机制来减少散斑伪像。

本发明的装置的优点在于它与在投影机中使用的成像技术无关。它同样非常适合用于使用将线性图像扫描到显示表面上的空间光调制器的投影系统，也适合用于一次形成完整二维图像的投影系统。

它的附加的优点在于，它不增加投影装置本身的任何成本和复杂度。

本发明的进一步优点在于，它在对图像质量几乎没有可感知的影响的情况下减少散斑。

通过查看优选实施例的以下详细描述和所附权利要求以及通过参考附图，将更清楚地理解本发明的这些和其他方面、目的、特征和优点。

附图说明

图1是使用本发明的投影显示表面的数字投影装置的简化框图；

图2是示出了数字投影装置中的单色通道的示例发射光谱的曲线图；

图3是示出了通过吸收入射波段中的光所产生的荧光发射波段的理想化示例的曲线图；

图4是示出了由小斯托克斯（Stokes）位移造成的理想化的回光光谱的曲线图；

图5是示出了采用稀疏分布的荧光剂来调整的显示表面的放大的前视图和侧视图的图示；

图6A示出了在没有荧光剂的情况下所产生的示例散斑图案的图像；

图6B示出了根据本发明所产生的具有减少的散斑的图像；

图7是绘制出测得的作为若丹明6G荧光剂的光密度的函数的绿色激光的散斑对比度和平均码值的曲线图；

图8是绘制出测得的作为若丹明6G荧光剂的光密度的函数的红色、绿色和蓝色激光的散斑对比度和平均码值的曲线图；

图9是测得的入射在无涂层的屏幕样本上的绿色激光的光谱辐射相对于波长的曲线图；

图10是测得的入射在具有OD=0.04的若丹明6G荧光剂的涂层的屏幕样本上的绿色激光的光谱辐射相对于波长的曲线图；

图11是测得的入射在具有OD=0.30的若丹明6G荧光剂的涂层的屏幕样本上的绿色激光的光谱辐射相对于波长的曲线图；

图12是测得的入射在无涂层的屏幕样本上的红色、绿色和蓝色激光的光谱辐射相对于波长的曲线图；

图13是测得的入射在具有OD=0.04的若丹明6G荧光剂的涂层的屏幕样本上的红色、绿色和蓝色激光的光谱辐射相对于波长的曲线图；

图14是测得的入射在具有OD=0.30的若丹明6G荧光剂的涂层的屏幕样本上的红色、绿色和蓝色激光的光谱辐射相对于波长的曲线图；

图15示出了CIE19312°颜色匹配函数的曲线图；以及

图16示出了根据本发明的用于对数字投影系统进行颜色校准的流程图。

具体实施方式

对于以下详细信息，应当理解，未具体示出或描述的元件可采用本领域技术人员所熟知的各种形式。提供本文中所示出和描述的附图以说明根据本发明的实施例的操作的关键原理和沿着它们各自的光路的组件关系，且附图可能未示出实际尺寸或比例。某些夸大可能是必要的以强调基本结构关系或操作原理。

本发明的实施例通过使显示屏幕或其他类型的显示表面的响应适应于来自投影机的入射窄带光来解决散斑减少的问题。本发明的实施例通过将入射光能量的一部分重新分配给显示屏幕表面上的发射材料来有效地扩展被显示图像的光谱带宽，从而在对亮度和颜色质量几乎没有或没有可感知的影响的情况下减少散斑伪像。

图1的简化示意图示出了具有投影透镜20的一种类型的投影装置10，投影透镜20投影光束22以在显示表面30上形成图像，显示表面30具有设置在基板25上的反射层26。在一些实施例中，基板25由反射材料制成。在该情况下，反射层26可以是基板的顶表面。位于光束22下面的观看者150可观看显示表面30上的投影图像。根据他们到屏幕的距离和其他因素，他们还可能感知散斑伪像和例如同色异谱失败伪像（metameric failure artifact）的其他图像伪像。

投影装置10具有三个或多个颜色通道，一般为红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）。每个颜色通道具有窄带光源16r、16g和16b，以及分别对应的空间光调制器12r、12g和12b。在优选的实施例中，空间光调制器12r、12g和12b是数字微镜设备，例如，可从德克萨斯州达拉斯的德州仪器公司（Texas Instruments,Inc.ofDallas,TX）获得的已知的数字光处理器（DLP）空间光调制器。

利用例如二色组合器14的组合元件，来自三个或多个颜色通道中的每一个的经调制的光被组合到同一光路上（光轴O）。这种相同的基本模型还应用于与此类系统一起使用的LCD或其他类型的空间光调制器，其中LCD调制器相对于其相干光源的取向不同。

每个光源16r、16g和16b是具有通过峰值波长和带宽表征的可见波段的窄带光源（例如，激光光源或LED光源），该带宽在小范围的附近波长上提供一些能量。图2的曲线图示出了对应于例如在图1中所示出的数字投影机中用作照明光源的代表性的激光的发射光谱的波段40。在该示例中，激光被示为峰值波长λ1为532nm的绿色激光，但具有以稍偏移至该中心值每侧的波长的能量。波段40的宽度通过带宽Δλ1（例如，半峰全宽带宽）表征。这种相同的基本关系还适用于它们的对应波段上的红色和蓝色激光。激光投影机中所使用的典型的激光带宽在0.05-0.50nm范围内。

在非常窄波段上的这种高浓度的光对提供宽色域是有利的。然而，由于激光是高度相干的，这种相同的窄带特性也是有助于被显示图像中的可感知的散斑的形成的因素。可通过增加光谱上的光能的传播来减少散斑。本发明的方法试图以可控的方式展宽这种能量分布，而不过度损害图像质量。

在本发明中，通过调节显示屏幕（图1的系统中的显示表面30）对入射光的响应来实现能量分布的这种展宽。可以以多种方式实现屏幕的这种调节。在一个实施例中，荧光剂27（例如，荧光染料）分布在提供这种光谱展宽功能的显示表面30的反射层26之上，补充反射层26的反射性质。

荧光染料是吸收第一波长的光能量并且响应于该吸收的能量而发射从第一波长光谱移动的第二波长的光能量的材料。例如，荧光染料对定位和跟踪分子成像应用中的各种生化物质是有用的。这些应用使用被称为斯托克斯位移的荧光染料响应。斯托克斯位移涉及以λ1被传输并部分地被吸收的第一光能量和被发射的第二光能量λ2之间的荧光响应中的波长上的差异。

对于生物医学成像应用，使用高选择性的滤波器以将激发光的入射光波长从荧光波长中分离。为了有助于进一步促进该分离，研究者使用在明显大于激发波长的波长下发荧光的材料。然而，为了本发明的目的，由斯托克斯位移而产生的稍微位移是符合需要的。

参照图3，示出了一种类型的荧光染料的低斯托克斯位移现象。在入射波段42中的入射可见光由荧光染料吸收，其中入射波段42具有入射峰值波长λ1和入射带宽Δλ1。然后，荧光染料发射发射波段44中的光，其中发射波段44具有发射峰值波长λ2和发射带宽Δλ2。发射峰值波长λ2通过斯托克斯位移Δλs相对于入射峰值波长λ1移动。根据本发明，入射波段42和发射波段44两者通常都处于从约400-700nm延伸的可见波长范围内。

在例如图3中所示的低斯托克斯位移条件下，在λ1和λ2之间的斯托克斯位移Δλs的量可以低至几nm。在本发明的背景下，为了展宽所感知的光的能量分布以减少散斑，小于约40nm的位移效果很好。更优选的斯托克斯位移为更小值，例如小于约20nm的位移或小于约10nm的位移。引起的这个量的颜色位移对投影图像的观看者是不可感知的。进一步，由于发射波段44通常具有延伸的尾部，因此使光谱位移保持更小减少了可重叠到邻近的颜色光谱中的不需要的余光。但是，由于在原始激光和被激发的发射光之间的轻微的频率差异，屏幕上的图像中的散斑伪像被减少。

优选地，发射带宽Δλ2比入射带宽Δλ1宽，并且宽度至少为5nm且不超过约50nm。较宽的带宽有助于通过光谱展宽来提供散斑减少。

可用于本发明的示例性的染料包括来自加利福尼亚州卡尔斯巴德的生命技术公司（Life Technologies Corporation,Carlsbad,CA.）的Alexa染料。例如，对于绿色通道，Alexa Fluor 532染料具有532nm的吸收峰值波长λ1和约555nm的发射峰值波长λ2。

可调整分布在反射层26之上的荧光剂27的量以控制在入射波段42中的被吸收并产生在发射波段中的发射光的光的量。一般而言，使用相对低量的荧光剂27是符合需要的，以使仅一部分的入射光被吸收，从而来自显示表面30的回光包含从反射层26反射的入射波段42中的光和由荧光剂27发射的发射波段44中的光两者。

虽然Piehl(美国专利6,987,610)、Skipor等人（美国专利申请公开2008/0172197）、Hajjar等人（美国专利7,474,286）、Kent等人（美国专利申请公开2008/0291140）以及Powell等人（美国专利申请公开Publication 2008/0048936）的上述参考文献各教示了使用包括荧光剂的显示屏幕，但是本发明和现有技术结构之间存在多个重要差异。在这些参考文献中的每一篇中，荧光剂的目的是为了将入射光的颜色变成新的颜色。在某些情况下，不可见的紫外线辐射被转变为可见光。相反，本发明的方法提供相对于入射光的仅被移动小间隔的回光。优选地，位移的大小足够小以使得入射光和回光将被人类观测者感知为具有相同的颜色名称（例如，“红色”、“绿色”或“蓝色”）。

此外，在现有技术参考文献中，荧光剂被设计成大体上吸收所有入射激光使得回光仅包含发射光。相反，本发明中的回光包含入射波段42和发射波段44两者中的光。该特征有助于产生光谱展宽以降低散斑伪像的可见度。现有技术的投影屏幕都没有教示提供散斑减少的结构。

图3的示例示出了应用本发明的方法以为具有绿色窄带光源的绿色通道提供散斑减少。在某些结构中，可通过利用单种荧光剂以提供仅单个颜色通道的光谱展宽（即，绿色通道或一些其他颜色通道）来实现散斑伪像的可见度的显著降低。例如，散斑伪像常常在一个颜色通道里比在其他颜色通道更加明显。因此，减少在那个颜色通道里的散斑伪像可提供显著的图像质量改进，即使没有为其他颜色通道提供散斑减少。

在其他结构中，相同的散斑减少原理可通过在反射层上分布多种荧光剂来应用于多个颜色通道。例如，吸收红色入射波段中的光并发射对应的红色发射波段中的光的红色荧光剂可与绿色荧光剂一起分布在反射层上。替代地，多种荧光剂27可分布在在给定的颜色通道上操作的显示表面30上。例如，两种荧光剂27，能够提供在入射波段42的两侧上的光谱展宽，其中一种具有小的正斯托克斯位移，以及另一种具有小的负（反斯托克斯）位移。

图3中所示的特性响应是理想化的并且表示在近似等于初始激发波束水平的水平上被激发的荧光能量的功率。实际上，不需要这样的平衡关系；有用的是获得足够的荧光以稍微展宽色光的光谱分布，以便消除散斑伪像，或将散斑伪像至少降低至不可感知的水平。

回光不一定如图3的示例所示那样具有两个不同的峰值波长。例如，图4示出了理想化的示例，其中入射波段42激励发射波段44，具有相对小的斯托克斯位移。此外，发射波段中的回光的功率小于入射波段42中的回光的功率。在这种情况下，所产生的回光波段46具有与入射波段42相同的峰值波长λ1，但是具有展宽带宽为Δλ_B的展宽光谱。这种安排的优点是回光的颜色位移将远小于图3的示例的颜色位移。

荧光剂（例如，荧光染料）可以多种方式应用于投影屏幕的表面。例如，荧光染料可分散或悬浮在所应用的涂层中。多个实际观测应用于以如下这种方式的荧光染料的使用：

(i)染料分子一般远小于（nm级）显示屏幕上的像素的尺寸（mm级）。因此，作为微粒的荧光染料分子的分散或悬浮使得荧光染料以合适的浓度应用到显示屏幕表面上，而不影响图像的分辨率。

(ii)在一个实施例中，针对每个颜色通道（例如，红色、绿色和蓝色）向投影屏幕表面应用单独的荧光染料。可将不同的荧光染料组合并应用作为同一涂层的部分。替代地，它们可应用于单独的涂层中。在替代的实施例中，荧光染料仅应用于单个颜色通道（例如，绿色）并且没有为其他颜色通道（例如，蓝色和红色）提供投影屏幕的调节。应当理解，可使用为了该目的的多种组合的调节，包括用于任何一个、任何两个或所有三个颜色通道的处理。对于四色投影系统，甚至更多的排列是可能的。

(iii)通常需要相对低量的荧光染料以提供所需效果。例如，已发现足以吸收入射波段中的约10%的光的染料浓度，能在典型的结构中提供大量散斑减少。一般而言，应当选择荧光染料的浓度以吸收入射波段中2%到40%之间的光。用于每个颜色通道的荧光染料的最优浓度是多个因素的函数，其中该多个因素包括针对特定荧光染料的颜色通道的散斑可见度和通过斯托克斯位移所提供的光谱展宽的程度。

(iv)在荧光染料应用于现有屏幕配方的情况下，某些类型的增加的涂层保护对于提供耐用度可能是有用的。在一个实施例中，在荧光剂27（图1）的顶部上设置护膜层（例如，聚合物护膜）以提供对荧光剂的保护。优选地，用于护膜层的材料不应呈现可感知的双折射。在替代的实施例中，荧光剂27可悬浮在护膜层中。护膜层一般用于保护荧光染料不受环境问题影响。在某些情况下，也可采用紫外光阻断剂掺杂或涂覆护膜层以为荧光染料提供进一步保护。

一般而言，荧光剂发射比激发能量更低能量（即，更长波长）的光。例如，图3中示出了这种关系。也存在对于其而言发射的能量处于更低波长的荧光材料。这种类型的响应被称为“反斯托克斯”位移。呈现这种类型响应的材料可替代地用于本发明的实施例。

适合用于红色颜色通道中的投影光的荧光染料的示例包括在表1中给定的那些。一般而言，应当选择峰值吸收波长与窄带光源的发射峰值波长接近匹配的荧光染料。类似地，适合用于绿色颜色通道的荧光染料的示例包括在表2中给定的那些，以及适合用于蓝色颜色通道的荧光染料的示例包括在表3中给定的那些。

表1：用于红色颜色通道的示例荧光染料

表2：用于绿色颜色通道的示例荧光染料

表3：用于蓝色颜色通道的示例荧光染料

图5是示出了根据替代的实施例的采用荧光剂27来调整的显示表面30的放大前视图和侧视图的图示。在这种情况下，荧光剂以稀疏且随机分布的荧光点24的图案化样式分布在基板25上的反射层26上。替代地，荧光点24也可以以更均匀有序的矩阵排列。反射层26反射入射光，就像传统的电影投影表面那样。还示出了封装有荧光点24的可选保护涂层28。在本发明的背景下，荧光点的稀疏分布是在其中单个荧光点24彼此不相互作用的排列。这意味着荧光点24覆盖不超过约40%的显示表面30。（类似地，当荧光剂27应用于均匀涂层时，荧光剂27的稀疏涂层将被限定为其中不存在荧光剂分子聚合的那个。）

可选择荧光点24的数量和密度以实现入射波段中的光的吸收的所需水平（一般在2%和40%之间）。例如，如果荧光点24足够密集以吸收入射波段中的几乎所有的光，并且如果它需要吸收9%的入射光，那么应当选择荧光点24的数量以覆盖显示表面30的9%的表面区域。

对于多种荧光剂被用于为多个颜色通道提供光谱展宽的结构，每个荧光点24可具有单种荧光剂。替代地，每个荧光点24可包括荧光剂的组合。一般而言，希望荧光点24的尺寸相对于投影像素的尺寸小，以便每个像素将产生具有反射的入射光和发射光两者的回光。在该示例中，荧光点24被示为圆点，但是它们可采用任何方便的形状形成。

可调整荧光点24的尺寸和数量以及荧光点24中的荧光剂的浓度以控制回光中的反射的入射光和发射光的相对量。在图5结构的一个实施例中，应用较高浓度的荧光剂27以使得落在荧光点24上的入射波段中的大部分的光被吸收并被用于激励发射波段中的发射光。

为了测试根据本发明的方法所形成的投影屏幕的散斑减少特性，基于赫尔利（Hurley）屏幕MW-16屏幕材料形成样本屏幕。赫尔利屏幕MW-16材料是大尺寸的二氧化钛着色的乙烯薄膜。它具有采用微观压印的用于最大光分布的平滑表面，以及在50度视角的情况下具有1.0的增益。

如下将若丹明6G涂覆到赫尔利屏幕MW-16屏幕材料上。将若丹明6G染料溶解于1-丁醇并稀释以制造具有各种光密度的涂层。将方形样本的赫尔利屏幕MW-16切成2×2的大小并采用经稀释的若丹明6G染料溶液以2000RPM旋转涂覆。然后，在测试前将样本加热到50°C并烘干30分钟。所制备的样本对于峰值波长为532nm的入射光具有0.0,0.04,0.12,0.30,0.60的光密度。

将五个不同的屏幕样本安装到广告板上，并且在均匀照明的条件下使用激光投影系统同时照射所有样本。激光投影系统使用波长为532nm的绿色激光、波长为465nm的蓝色激光和波长为637nm的红色激光。

利用具有28-135mm变焦镜头的Canon-EOS Rebel XSi 12.2兆像素相机(4272×2848像素)同时执行对五个不同的屏幕样本的散斑对比度测量，变焦镜头的焦距设置为135mm。在测量期间，将相机安装在位于距离屏幕10英尺处的三角架上。在整个过程中使用原始相机图像，并将其转化成16比特的TIFF文件以用于分析。

所采集的数字图像文件中的每个像素对应于175×175微米的屏幕区域。作为比较，正常的20/20视力的眼睛的角分辨率为约1.0角分，具有更好视敏度的某些个体的角分辨率降至0.3角分。对于1.0角分的角分辨率和10英尺视距，正常眼分辨率约为880微米，最好视敏度的眼分辨率为约260微米。因此，可以看出，所采集的数字图像包含足够的空间细节以充分地表征散斑图案的可见度。

通过将安装在广告板上的五个屏幕贴片中的每一个定位在所采集的数码相机图像中来计算散斑对比度。利用从每个屏幕贴片中选择的200×200的相机像素区域进行计算。测量在所有三个颜色通道中的原始线性相机码值（code value）的平均偏差和标准偏差以计算每个波段中的散斑对比度。因为在这些样本中我们仅具有绿色发射器，因此仅绿色颜色通道是活动的以通过光谱展宽机制提供散斑减少。这在表4中被说明，表4示出了白光、绿光、红和蓝入射光的数据。

表4：若丹明6G涂覆的屏幕的测得的散斑对比度

表4中的第一列示出了测量条件编号。测量条件包括在列2中示出的单位为秒的相机曝光时间,在列3中示出的相机F/#，以及在列4中示出的用于照明屏幕的入射激光的颜色。表4的列5-9示出了根据等式（1）计算的下列屏幕样本的测得散斑对比度：无涂层的屏幕样本（OD 0）以及具有光密度分别为0.04,0.12,0.30和0.60的若丹明6G染料层的经涂覆的屏幕样本。对于仅利用绿色激光的条件1-4，和利用组合的红色、绿色和蓝色激光的条件5-9，仅使用绿色颜色通道数据报告散斑对比度数据。对于仅利用红色激光的条件#10，使用红色颜色通道数据报告散斑对比度数据；以及对于仅利用蓝色激光的条件#11，使用蓝色颜色通道数据报告散斑对比度数据。表4的最后一列示出了OD 0.04数据与OD 0.00数据之比。

该数据示出了最好的散斑减少一般发生在OD 0.04的样本，其中当绿色激光入射在屏幕样本上时，无涂层的样本上存在14-20%的散斑减少。虽然数字似乎表明该改进按百分比相当小，但是改进的视觉印象实际上比这些数字揭示重要得多。虽然OD 0.00样本的采用绿色激光的可见散斑水平是相当令人反感的，但是对于OD 0.04样本的可见散斑已极大地降低。散斑对比度的大小和对于人类观测者的散斑伪像的可见度之间的这种不一致大概反映了散斑对比度计量中不足之处，散斑对比度计量没有考虑散斑的频率组成或人类视觉系统的频率响应。

从表4也可以看出，条件#10和#11的散斑水平保持基本不变。这与若丹明6G荧光剂仅对吸收绿色激光有效的事实相符。因此，不存在红色颜色通道和蓝色颜色通道的光谱展宽，且不存在散斑伪像的对应减少。

表5示出了对应于表4中所示的数据的各种经涂覆的屏幕样本的测得的平均相机码值。表5中的列1-4与表4中的一样。表5的列5-9示出了对应于表4中的散斑对比度测量值的分别采用光密度为0.00、0.04、0.12、0.30和0.60的若丹明6G的屏幕样本的平均相机码值。（数码相机在计数值为65535时达到饱和。在测量期间，还测量每个颜色通道的最大相机计数。选择在表4和表5中所示的曝光时间和F/#的组合，以使得具有饱和码值的像素不被任何报告的数据观测到。可以看出，对于较高的染料密度（由于荧光染料吸收的光比它发射的光更多这一事实，因此反映了较低的屏幕亮度水平），在相机码值中存在可观测的降低。

表5：若丹明6G涂覆的屏幕的测得的平均码值

图6A和6B分别示出了未采用若丹明6G荧光染料的低光密度涂层（染料光密度=0.00）和采用若丹明6G荧光染料的低光密度涂层（染料光密度=0.04）的赫尔利屏幕MW-16材料样本的200×200像素区域的绿色彩色平面（color plane）的图像。这两幅图像利用根据表4的照明和相机设定条件2获得，其中仅采用532nm绿色入射激光。虽然不确定差异在打印图形中是否清晰，但是在用于产生这些图形的原始图像中，图6B的散斑伪像的可见度相对于图6A极大降低。

图7示出了作为用于照明和相机设定条件#2的若丹明6G的屏幕光密度的函数的测得的散斑对比度的曲线图52。注意，对于低光密度涂层，散斑对比度有改善。发现在OD为0.3及以上的散斑对比度比没有任何若丹明6G涂层的屏幕的散斑对比度更差。虽然这些样本的光谱展宽的量将更大，并且因光谱展宽而产生的散斑减少的量的应当更好，但是明显存在在高染料浓度时出现的散斑伪像的其他源，这些其他源开始主导由于光谱展宽而可预期的减少的散斑水平。

由荧光染料涂层的厚度或密度中不均匀性产生增加的散斑水平是可能的。在较高的光密度，荧光染料分子倾向于聚合，该聚合可导致荧光淬灭。若丹明6G在高光密度溶液中形成导致荧光淬灭的二聚物、三聚物和更高聚合物是已知的。（欲了解更多信息请参见F.López Arbeloa等人在“Photochemistry and Photobiology A:Chemistry,Vol.45,Pages 313-323,1988”上发表的文章“The fluorescence quenchingmechanisms of Rhodamine 6G in concentrated ethanolic solution”）。因此，可预期用于将荧光剂27提供至显示表面30的改进的沉积或涂覆方法允许使用更高的染料密度而不会观察到散斑对比度的回升。在A.Barranco和P.Groening在“Langmuir,Vol.22,pp 6719–6722(2006)”上发表的文章“Fluorescent PlasmaNanocomposite Thin Films Containing Nonaggregated Rhodamine 6G Laser DyeMolecules”中描述了此类改进的涂覆方法的示例。

在图7中还示出了绘制作为用于照明的若丹明6G的屏幕光密度的函数的绿色颜色通道中的测得的平均码值的曲线图54。可以观察到屏幕反射的绿光的量是随着若丹明6G涂层的光密度的增加而单调递减的。

图8示出了作为用于相机设定条件#6的若丹明6G的屏幕光密度的函数的绿色颜色通道中的测得的散斑对比度和测得的平均码值的类似曲线图62、64。虽然条件#2仅利用入射绿色激光，但是条件#6利用通过启动红色、绿色和蓝色激光光源所形成的白入射光。图8的白光条件呈现了与图7的仅绿光条件具有相同的散斑减少和平均相机计数的趋势。注意，因为计算出了仅使用数码相机图像的绿色颜色通道的该曲线图的散斑对比度，因此它将不提供可存在于红色和蓝色颜色通道中的任何散斑的可见度的指示。

对于仅使用红色激光照明的条件#10，仅红色颜色通道与散斑对比度的计算值有关。在该情况下，仅使用红色颜色通道数据来确定表4和5中的散斑对比度和平均码值。同样，对于仅使用蓝色激光照明的条件#11，仅蓝色颜色通道与散斑对比度和平均码值的计算值有关。在这两种情况下，可以看出，如预期地，在红色和绿色颜色通道中的散斑相对地不受若丹明6G荧光剂的影响。

采用Photo Research PR 650光谱色度计获得颜色测量值。测量绿色激光和通过组合红色、绿色和蓝色激光制造的“白色激光”的光谱辐射，光谱辐射的单位为W/(sr·m²)。图9示出了入射在无涂层的屏幕样本上的532nm的绿色激光的测得的光谱辐射相对于波长的曲线图。因为在投影机中仅存在一个打开的激光器，因此在光谱辐射图中在532nm处仅存在单个绿色反射峰值72。尽管激光的带宽小于0.5nm，但是由于仪器的光谱带宽，因此测得的光谱看起来更宽，约为10nm。

图10示出了入射在光密度OD=0.04的若丹明6G涂覆的屏幕样本上的532nm的绿色激光的光谱辐射相对于波长的曲线图。如图9中，可观察到对应于532nm激光的绿色反射峰值82。然而，可以看出在绿色反射峰值82处的光谱辐射的大小比无涂层的薄膜测量的光谱辐射的大小略有减少，以及如绿色荧光带84的出现所示，一些光已移动至更长波长。如以下将讨论的，从绿色反射峰值82到绿色荧光带84的回光的移动造成x和y色度坐标的位移。

图11示出了入射在光密度OD=0.3的若丹明6G涂覆的屏幕样本上的532nm的绿色激光的光谱辐射相对于波长的曲线图。在图10中，可观察到绿色反射峰值92和绿色荧光带94两者。对于这种更高光密度的涂层，绿色反射峰值92的峰值强度进一步减少很多并且集中在560nm处的绿色荧光带94更为明显。

图12示出了入射在无涂层的屏幕样本上的通过组合来自465nm的蓝色激光光源、532nm的绿色激光光源和637nm的红色激光光源的光所形成的白光屏幕照明的光谱辐射相对于波长的曲线图。现在在光谱辐射数据中观察到三个峰值：在465nm处的蓝色反射峰值102，在532nm处的绿色反射峰值104和在637nm处的红色反射峰值106。（尽管每个激光的带宽都小于0.5nm，但是由于仪器的光谱带宽，它们看起来更宽。）

图13示出了与图12中相同的白光屏幕照明入射在采用光密度OD=0.04的若丹明6G涂覆的屏幕样本上的情况下的光谱辐射相对于波长的曲线图。在图12中，可观察到蓝色反射峰值112、绿色反射峰值114和红色反射峰值116，但是在绿色反射峰值114处的光谱辐射的大小比图12所示的无涂层的屏幕的光谱辐射大小略有下降。此外，可以看出该光中的一些已移动到在绿色荧光带128中的532和575nm之间的更长波长中。蓝色反射峰值112和红色反射峰值116的大小是相对于图12中所示的无涂层屏幕测量值基本不变的。

优选地，绿色荧光带128的峰值波长更接近于绿色反射峰值114，而不是蓝色反射峰值112或红色反射峰值116。为了保持不同原色之间的间距，一般需要绿色荧光带128延伸至与蓝色反射峰值112和红色反射峰值116的峰值波长相距不少于约30nm处。产生绿色荧光带118的荧光剂一般应当吸收绿色入射光的一部分，但不应当吸收任何可感知量的红色和蓝色入射光（例如，少于10%）。

类似地，图14示出了与图12中相同的白光屏幕照明入射在采用光密度OD=0.12的若丹明6G涂覆的屏幕样本上的情况下的光谱辐射相对于波长的曲线图。在图13中，光谱辐射包括蓝色反射峰值122、绿色反射峰值124、红色反射峰值126和绿色荧光带128。此外，蓝色反射峰值122和红色反射峰值126的大小与图12中所示的无涂层屏幕中的蓝色反射峰值和红色反射峰值的大小相等。图14中所示的绿色反射峰值124的大小的减少甚至大于图13中所示的绿色反射峰值的大小的减少。在图14中的绿色荧光带128的大小也大于图13中的绿色荧光带的大小。这些观察结果确认绿色激光对由采用若丹明6G染料涂覆的屏幕产生的荧光负主要责任。

PR650光谱色度计还测量亮度和CIE色度坐标x和y。基于1931CIE 2°颜色匹配函数和通过以下步骤计算色度和亮度。图15是示出了绘制作为波长的函数的颜色匹配函数136、颜色匹配函数134和颜色匹配函数132的曲线图。首先，CIE XYZ三色值计算如下：

X = \underset{λ}{Σ} S (λ) \overset{&OverBar;}{x} (λ) Δλ

Y = \underset{λ}{Σ} S (λ) \overset{&OverBar;}{y} (λ) Δλ - - - (2)

Z = \underset{λ}{Σ} S (λ) \overset{&OverBar;}{z} (λ) Δλ

其中，S（λ）是光谱功率分布以及Δλ是波长采样之间的波长间隔。CIE 1931颜色匹配函数通常按1nm增量制表，并且在该情况下波长间隔为1nm。在图9-14中所示的测得的光谱辐射分布相当于光谱功率分布。等式（2）中的Y项相当于屏幕上的测得的颜色的亮度并且一般以尺兰伯特（foot lamberts）（fl）或每平米烛光（candelas per meter²）(cd/m²)为单位来报告。通过以下关系来计算色度坐标x,y,z：

x = \frac{X}{X + Y + Z}

y = \frac{Y}{X + Y + Z} - - - (3)

z = \frac{Z}{X + Y + Z} = 1 - x - y

表6-9示出了各种照明条件下在无涂层屏幕样本和选择的若丹明6G涂覆的薄膜样本上的测量的色度学数据（亮度Y和色度值x,y）。表6示出了在采用532nm的绿色激光照射屏幕的情况下的色度学数据。可以看出在光密度OD=0.04时存在小颜色位移和小亮度降低。随着染料的光密度增加，屏幕上的颜色位移和屏幕亮度的降低越来越大。因此，增加光密度降低了光学效率，这是不合需要的。

表6：在若丹明6G染料涂覆的屏幕上的绿色激光照明的测得的色度学

OD	Y(fl)	x	y
				0.00	456.0	0.1799	0.783
0.04	443.7	0.2173	0.7504
				0.12	402.8	0.276	0.6994
0.30	287.2	0.3356	0.643

表7示出了在采用由组合的蓝色(465nm)、绿色(532nm)和红色(637nm)激光组成的“白色”激光照射屏幕样本的情况下的色度学数据。在光密度OD=0.04时，颜色位移和亮度降低较小。然而，随着染料的光密度增加，可以看出颜色位移和整个屏幕亮度的降低越来越大。

表7：在若丹明6G染料涂覆的屏幕上的“白色”激光照明的测得的色度学

OD	Y(fl)	x	y
				0.00	655.0	0.2996	0.3177
0.04	648.8	03125	0.3094
				0.12	602.9	0.3352	0.2999

表8示出了在采用637nm的红色激光照射屏幕样本的情况下的色度学数据。可以发现，虽然增加了若丹明6G染料的光密度，但是对红色激光照明的亮度和颜色没有显著影响。相同的观察结果对表9也适用，其中图9示出了在采用465nm的蓝色激光照射屏幕样本的情况下的色度学数据。

表8：在若丹明6G染料涂覆的屏幕上的红色激光照明的测得的色度学

OD	Y(fl)	x	y
				0.00	159.5	0.7089	0.2857
0.04	158.8	0.7089	0.2858
				0.12	157.9	0.7089	0.2859

表9：在若丹明6G染料涂覆的屏幕上的蓝色激光照明的测得的色度学

OD	Y(fl)	x	y
				0.00	48.1	0.1378	0.0441
0.04	47.4	0.1397	0.0482
				0.12	45.7	0.1449	0.0572

涂覆在赫尔利MW-16屏幕材料上的若丹明6G染料的数据示出了在0.04和0.12之间的低光密度处散斑对比度存在15-20%的减少。在某些实施例中，可通过测量一系列的样本来确定对应于最低散斑可见度的染料浓度，以确定使散斑对比度（或某些其他的散斑可见度的测度）最小的结构。在其他实施例中，当确定最佳染料浓度时，可能需要考虑其他因素，例如颜色位移和亮度降低的量。在光密度为0.12时，在测得的屏幕反射的亮度中存在显著的降低。相对于0.04光密度情况，还存在更大颜色位移。因此，在某些应用中，优选地选择该范围的较低端的光密度以提供最佳性能。

用于特定应用的适当的荧光染料的选择应当考虑上述讨论的性能属性（散斑对比度减少、屏幕亮度降低、颜色位移（斯托克斯位移Δλs）和发射带宽Δλ2），以及例如成本、可用性、染料褪色特性、物理耐用性和毒性的其他因素。

即使在相对低染料浓度，也可观察到如从表6和7可看出的可测量的颜色位移。为了获得最佳图像质量，需要对由荧光剂的使用所引入的任何此类颜色位移进行补偿以减少散斑伪像。这可通过使用颜色处理器应用适当的颜色校正变换以考虑回光的光谱特性来完成，回光包括反射的入射光和由荧光剂发射的光。

当安装投影机时，通常向其中编码归一化的原色矩阵，该归一化的原色矩阵基于投影机光源的光谱分布。为了校正由观看条件所引起的任何颜色位移（其中将包括由屏幕引起的颜色位移），有必要在正常观看条件下将投影机和屏幕一起作为一个系统来进行校准。图16示出了根据优选的实施例的描述可用于校准在正常观看条件下的投影机和屏幕的步骤的颜色校准过程流程图200。本领域普通技术人员将认识到可使用根据本发明的该颜色校准过程的许多其他变型。

首先，执行测量原色的光谱响应步骤202。这涉及采用例如分光光度计或光谱辐射计的光谱测量仪器测量每个单独的原色光源的光谱响应。为了校正由观看条件所引起的任何颜色位移（其中包括由屏幕引起的颜色位移），有必要通过测量来自观看屏幕的回光来测量在预期观看环境背景下的每个单独的原色光源，而不是直接测量光源本身的光谱。作为本发明的示例，假定激光投影机具有红色、绿色和蓝色原色，但是该方法可以通用化为应用于具有其他原色组的激光投影机。通过S_i(λ)给出第i个原色光源的测得的光谱响应，其中，i=R,G,B分别代表红色、绿色和蓝色原色光源。

下一步，利用计算原色的色度学步骤204来确定原色三色值和色度坐标。第i个原色光源的三色值X_i,Y_i,和Z_i计算如下：

X_{i} = \underset{λ}{Σ} S_{i} (λ) \overset{&OverBar;}{x} (λ) Δλ

Y_{i} = \underset{λ}{Σ} S_{i} (λ) \overset{&OverBar;}{y} (λ) Δλ - - - (4)

Z_{i} = \underset{λ}{Σ} S_{i} (λ) \overset{&OverBar;}{z} (λ) Δλ

其中，这些等式改写自等式（2）。根据以下关系计算原色光源中的每一个的色度坐标x_i,y_i,z_i：

x_{i} = \frac{X_{i}}{X_{i} + Y_{i} + Z_{i}}

y_{i} = \frac{Y_{i}}{X_{i} + Y_{i} + Z_{i}} - - - (5)

z_i=1-x_i-y_i

接着，利用确定原色矩阵步骤206来确定原色矩阵P。该步骤根据原色光源的色度坐标形成的原色矩阵P如下：

P = [\begin{matrix} x_{R} & x_{G} & x_{B} \\ y_{R} & y_{G} & y_{B} \\ z_{R} & z_{G} & z_{B} \end{matrix}] \cdot - - - (6)

然后，使用确定归一化的原色矩阵步骤208以确定适当的归一化原色矩阵。对于该步骤，假定投影机系统的所需目标白点的x和y色度坐标给出为x_w,y_w,z_w。白色参考向量W_ref定义为：

W_{ref} = [\begin{matrix} x_{W} / y_{W} \\ 1 \\ z_{W} / y_{W} \end{matrix}] - - - (7)

作为示例，DCI参考白点色度值为x_W=0.314,y_W=0.351和z_W=0.335。现使用以下关系计算颜色系数对角矩阵C：

C=I₃·(P^-1·W_ref)(8)

其中，I₃为3×3单位矩阵，以及P^-1为原色矩阵P的逆矩阵。则归一化的原色矩阵NPM由下式给出：

NPM=P·C (9)

接着，使用存储归一化原色矩阵步骤210将归一化原色矩阵NPM储存到存储器中以用于对被显示图像进行颜色校正。在一些实施例中，归一化的原色矩阵NPM被编码到投影机的固件中。归一化的原色矩阵NPM可与和输入图像的颜色编码相关联的矩阵组合以确定原色转换矩阵，原色转换矩阵可用于将线性的输入RGB值转换为适合在投影机/显示屏幕系统上显示的线性的RGB值。在某些实施例中，经组合的原色转换矩阵而不是归一化的原色矩阵NPM可被存储在存储器中。

然后，使用确定原色功率调节因子步骤212计算用于实现所需白点和亮度水平的每个原色光源的功率调节因子。功率调节因子可如下地计算。白点的三色值等于单独的原色光源的三色值之和。在一组初始源功率水平P_R0,P_G0,P_B0条件下测量在计算原色的色度学步骤204中所确定的三色值（X_R,Y_R,Z_R代表红色原色光源、X_G,Y_G,Z_G代表绿色原色光源以及X_B,Y_B,Z_B代表蓝色原色光源），其中P_R0是红色原色光源的初始功率水平、P_G0是绿色原色光源的初始功率水平，以及P_B0是蓝色原色光源的初始功率水平。一般而言，以瓦（Watts）为单位测量功率水平，但是根据本发明也可使用其他的计量单位。随着三原色之间的相对功率变化，白点的颜色将随之变化。

系数A_R,A_G和A_B被定义为新功率水平与它们的初始功率水平P_R0,P_G0和P_B0之比。当调节功率水平时，通过以下关系计算新白点三色值X_n,Y_n和Z_n：

X_n=A_RX_R+A_GX_G+A_BX_B

Y_n=A_RY_R+A_GY_G+A_BY_B (10)

Z_n=A_RZ_R+A_GZ_G+A_BZ_B

通过下式计算新白点色度值x_n和y_n：

x_{n} = \frac{A_{R} X_{R} + A_{G} X_{G} + A_{B} X_{B}}{A_{R} (X_{R} + Y_{R} + Z_{R}) + A_{G} (X_{G} + Y_{G} + Z_{G}) + A_{B} (X_{B} + Y_{B} + Z_{B})}

y_{n} = \frac{A_{R} Y_{R} + A_{G} Y_{G} + A_{B} Y_{B}}{A_{R} (X_{R} + Y_{R} + Z_{R}) + A_{G} (X_{G} + Y_{G} + Z_{G}) + A_{B} (X_{B} + Y_{B} + Z_{B})}

然后，通过求解满足以下条件的值来确定三个功率比系数A_R,A_G和A_B：

x_n＝x_w

y_n=y_w (12)

Y_n=Y_d

其中，Y_d为从屏幕测量的所需的亮度水平。可使用本领域已知的用于求解方程组的任何方法来确定功率比系数A_R,A_G和A_B。例如，可使用例如Matlab或Mathematica的软件包中的非线性求解器来求解所需值。

一旦确定了功率比系数A_R,A_G和A_B，使用调节原色功率水平步骤214确定将产生特定的白点色度和亮度水平的每个原色光源的新功率水平。通过下式计算原色的新功率水平:

P_R=A_RP_R0

P_G=A_GP_G0(13)

P_B=A_BP_B0

其中，P_R,P_G和P_B是红色、绿色和蓝色原色的新功率水平。

图16的示例性颜色校准过程等同地可应用于在其中在显示表面30上使用不止一种荧光剂27的本发明的变型。例如，可用于在其中针对每个颜色通道使用不同荧光剂27的情况。也可用于在其中在至少一个颜色通道上使用斯托克斯荧光剂和反斯托克斯两种荧光剂的情况。

除荧光染料和相关化合物之外，其他类型的材料也可应用于显示表面30（图1）作为用于提供等效的低斯托克斯位移效果的荧光剂27。例如，量子点可用作荧光剂27。量子点是其荧光响应特性是晶体大小的因子的半导体纳米晶体，荧光响应特性包括光谱位移。一般地，量子点材料使用微粒尺寸小于约40nm的无机半导体的小微粒来制造。有关量子点的更多信息可在Kahen的题为“Quantum dot lightemitting device”的美国专利申请公开2008/0217602中找到。

示例性的量子点材料包括但不限于CdS,CdSe,ZnSe,InAs,GaAs和GaN的小微粒。类似于参照图3所描述的荧光染料，当被第一波长λ1的光辐射激发时，量子点发射第二波长λ2的荧光响应辐射。然而，与荧光染料不同，发射的波长取决于量子点微粒尺寸、微粒表面性质，和所使用的无机半导体材料。有利地，由于它们的尺寸较小，分散在主材料中的量子点材料呈现低光后向散射。

在过去的几十年，许多研究人员已制造出高度发光核（highly luminescent core）/壳量子点的胶态分散体（例如，参见B.O.Dabbousi等人的发表在“J.Phys.Chem.B 1997,Vol.101,9463-9475,1997”上的“(CdSe)ZnS Core-Shell QuantumDots:Synthesis and characterization of a size series of highly luminescentnanocrystallites”）。光发射核可由IV(Si),III-V(InAs)或II-VI(CdTe)型的半导体材料组成。对于在光谱的可见部分中的发射，由于通过在1.9到6.7nm范围内改变CdSe核的半径，发射波长可从465nm调整到640nm，因此CdSe是优选的核材料。

如本领域所周知的，可从例如掺杂的ZnS的其他材料系统制造可见发射量子点。可通过本领域已知的化学方法制造光发射核。用于该制造的典型的合成路线包括在高温条件下在配位溶剂（coordinating solvent）中分解分子前驱体、溶剂热方法和抑制性沉淀。围绕核的半导体壳通常由例如CdS或ZnSe的II-VI型半导体材料组成。壳半导体典型地被选择成与核材料几乎晶格匹配并且具有价带（valenceband）和导带（conduction band）水平，以使得核空穴和电子主要局限于量子点的核区。优选的用于CdSe核的壳材料为ZnSe_xS_1-x，其中X在0.0~0.5之间变化。围绕光发射核的半导体壳的形成通常经由在高温条件下在配位溶剂中分解分子前驱体或使用反胶团技术来实现。

前驱体、有机表面活性剂、和溶剂的三分量系统被用于半导体纳米晶体（例如量子点）的胶体合成。在反应介质被加热到足够高温度后，前驱体化学地转化为单体。一旦单体到达足够高的过饱和水平，纳米晶体生长则开始于成核过程。在该生长过程中的温度是确定对于纳米晶体生长的最佳条件的一个因素并且必须足够高以允许在合成过程期间重新排列并退火原子，同时足够低以促进晶体生长。在纳米晶体生长期间，严格控制的另一重要因素是单体浓度。

纳米晶体的生长过程可按照两个不同的制度（regime）“聚焦”和“散焦”发生。在高单体浓度，临界尺寸（纳米晶体既不生长也不收缩的尺寸）相当小，导致几乎所有微粒生长。在该制度中，较小的微粒比大微粒生长更快（由于较大的晶体比小晶体需要更多的原子来生长），导致产生几乎单分散微粒的尺寸分布的“聚焦”。当保持单体浓度以使得当前的平均纳米晶体尺寸总是稍大于临界尺寸时，尺寸聚焦是最佳的。当生长期间单体浓度耗尽时，临界尺寸变得大于平均尺寸并且分布“散焦”。

存在适合包括硒化镉，硫化镉，砷化铟，磷化铟的许多不同半导体的胶体法。这些量子点可在直径为10到50个原子的量子点体积中包含的多达100到100,000个原子。这对应于约2到10nm的直径。也可形成尺寸超过100nm的更大的量子点。

如上所述，可通过控制纳米晶体结构的几何尺寸来设计量子点的光谱响应。通过改变量子点形状和变化涉及它的量子限制势（quantum confinement potential）的其他性能可进行进一步控制。如本发明的实施例中的荧光剂，特定量子点材料可被形成并按一定尺寸制作，以使它相对于入射色光（color light）在有利的波长下发荧光，如图3和4的示例中针对荧光染料所示的。在一个实施例中，相同的半导体材料用于多个颜色通道的量子点形成，且适当地调整用于每个颜色通道的量子点的配方和尺寸。在替代的实施例中，不同颜色通道的量子点来自不同的半导体材料。

如上所述，散斑减少对于能够在数码相机投影和消费者投影（consumerprojection）两者中的高图像质量成像是重要的。在数码相机应用中，可接受的散斑水平可能低于消费者空间的水平。在这种观看环境下，房间很暗，这样一般打开了观看者的瞳孔，减少了所生成的到达眼睛的散斑。然而，图像质量必须比较高以不转移故事。然而，在消费者空间中，例如在办公室环境中或更糟的户外日光中，环境光水平可能明显更高。在这种情况下，观看者的瞳孔明显较小，增加了激光散斑的可见度。虽然在这些观看环境下对激光散斑的容忍度可能高于电影院，但产生散斑的条件更糟糕。一种帮助改善消费者观看体验的方法是将具有环境光抑制（ambient light rejection）的屏幕与散斑减少相结合。环境光抑制可通过许多方法来实现。一种方法是创建表面结构，该表面结构将来自不同于直接同轴投影的方向的光以光学方式重定向为远离观看者位置。这可通过在屏幕顶部上定位物理透镜或全息光学元件来实现。

替代实施例是纳入除荧光剂27之外的另外的染料或颜料。如之前提到的激光光谱是窄的，而且也期望保持相对窄带的经光谱展宽并散斑减少的光。因此，初始入射激光照明波段和发射波段之间的大量波段未被投影系统使用。但是，通过传统的屏幕材料反射相对宽带的环境光。选择的用于吸收在未使用的可见波段中的光的光吸收剂（例如，染料或颜料）明显有益于这些屏幕的可用性。优选地，应当选择光吸收颜料以使得它们的吸收带大体上不与任何入射激光照明波段或任何对应于荧光剂27的发射可见波段重叠。通过该环境光的一些消除来充分提高对比率。此外，将通过增加与较低环境光相符的瞳孔尺寸进一步降低散斑可见度。该增加的瞳孔尺寸与降低的散斑可见度直接相关联。光吸收剂优选地以与荧光剂27相同的方式分布在反射层26上。在另一个实施例中，光吸收剂包括在与荧光剂相同的涂层中。在另一实施例中，光吸收点与荧光点24一起分布在反射层上。

使用本发明的方法和装置的实施例有助于通过采用具有低斯托克斯位移的荧光剂调节投影显示表面来补偿散斑，低斯托克斯位移优选在峰值激光频率的约25nm范围内。有利地，本发明投影表面可用于在一个或多个颜色通道中使用激光照明的多个类型的数字投影装置中的任何一个。投影表面30还可有利地用于具有窄带光源的其他类型的投影系统中的散斑减少，窄带光源包括LED或可见波长超级发光二极管。

作为本发明的另一个方面和优点，应该认识到，具有稀疏沉积的、小斯托克斯位移的荧光剂27的显示表面30还可以降低与观测者光谱灵敏度相关联的同色异谱失败伪像的影响。在色彩学领域中，同色异谱是具有不同的光谱功率分布的颜色刺激的颜色匹配的视觉感知。所述另一方式，即使颜色具有非常不同的光谱，如果它们对于人眼看起来相同，则颜色被认为是条件等色（metamer）的。因为重现的颜色光谱一般不匹配初始场景的颜色光谱，因此彩色成像系统依赖于同色异谱现象以产生具有所需颜色外观的彩色图像。然而，可调整彩色成像系统使用的染色剂的量以产生看起来匹配初始场景颜色的颜色。

同色异谱的视觉现象依赖于光源光谱与从其上反射光的材料的光学性能的相互作用以及观测者的眼睛的颜色感知。当不同观测者对于相同颜色刺激感知不同颜色时，出现同色异谱失败伪像。同色异谱失败伪像存在各种分类，包括发光体同色异谱失败伪像（当在一个光源下观看时两种材料样本具有匹配颜色外观，但在另一光源下则不然）和观测者同色异谱失败伪像（当观测者颜色视觉差异导致不同颜色或色相的报告）。

像图1那样的激光投影显示器为图像投影领域带来各种潜在优势，重要地包括与其他技术相比大大扩展的色域。然而，当使用激光使颜色通道光谱变窄（图12）以及色域被扩展时，观测者同色异谱失败伪像的程度变得更加明显，以致不同的观测者可能感知具有显著差异的被显示的颜色。

可通过考虑图15中所示的1931 CIE 2°标准观测者颜色匹配函数来更好地理解观测者同色异谱失败伪像。这些曲线示出了通过对少量观测者进行颜色匹配试验经验地得到的人类的代表性的颜色感知预期。图15的颜色匹配函数(CMF)表示被称为CIE 1931标准观测者的“平均”或“标准”的颜色正常的人类观测者。虽然后续研究已解决了1931结果中的问题和缺陷并且改进的CMF已被公开，但是图15的1931 CMF仍然是恰当的并广泛使用的。

然而，每个单独的人类观测者具有它们自己的独特的CMF，导致观测者在颜色感知方面的差异。例如，由Rajeev Ramanath发表的文章“Minimizing observermetamerism in display systems”（Color Research & Application,Vol.34,pp.391-398,2009）提供了采用建模的观测者和单独的观测者的采样的比较CMF的图形，其中数据可以从各个公开的研究报告获得。图形示出了作为波长的函数的颜色响应度中的显著的局部变化（多达5-10%）。Ramanath探索当采用不同的电子显示设备观测观看颜色内容时对观测者同色异谱失败伪像的比较敏感性，不同的电子显示设备包括CRT显示器、基于LCD、DLP和LED的显示器、基于CCFL（冷阴极荧光灯）的显示器和激光显示器。Ramanath推断随着显示光谱变窄（更小的FWHM）或显示光谱的模式的数量增加，观测者同色异谱失败伪像可更频繁地出现。因此，具有狭窄或多模式光谱的激光显示器和CCFL显示器最具有观测者同色异谱失败伪像倾向。通过对比，分别具有~73nm和~28nm带宽的CRT显示器和LED显示器分别呈现了低和中等观测者同色异谱失败伪像潜力。

从Ramanath的考虑，可以看出，因为在颜色通道中的展宽的光谱，本发明的具有稀疏沉积的、小斯托克斯位移的荧光剂27的显示屏幕30除具有减少通过激光投影机10显示在屏幕上的图像内容中的散斑伪像的好处外还具有降低观测者同色异谱失败伪像的程度的好处。

再次考虑图10和11的示例性的荧光展宽绿色光谱，可以看出绿色荧光带84和94可展宽光谱40nm或更多。相比于图10的示例性的荧光展宽绿色光谱，图11的具有更高相关能量的绿色荧光带94，对降低由投影机10的观看者150所观测到的观测者同色异谱失败伪像的程度更有价值。在一般情况下，荧光带变得越宽和越强（更高强度），观测者同色异谱失败伪像将减少得越多。

在这基础上扩展，图7的示例性数据表明用以减少观测者同色异谱失败伪像的光谱展宽可超过降低散斑感知力所需的光谱展宽，以获得通过采用OD 0.3的荧光剂涂层的屏幕所产生的图11的光谱展宽。此外，由荧光剂27所提供的光谱展宽将具有降低投影系统色域的效果。因此，一般需要选择最佳的荧光剂浓度以平衡观测者同色异谱失败伪像的改进和散斑的改进以及色域的降低。优选地，需要一种平衡方法，在使用荧光剂27的屏幕的荧光展宽有助于散斑减少和观测者同色异谱失败伪像减少，但不会导致投影机色域的显著降低。

图7-14中所示的结果表明可产生的荧光展宽光谱的范围取决于涂层参数。然而，如上所述，这些结果表示使用特定屏幕材料（赫尔利MW-16）、特定染料（若丹明6G）和非最佳的旋转涂覆过程的初始的试验。屏幕材料、荧光剂和涂覆或图案化过程的其他组合将产生不同的结果。涉及其斯托克斯位移Δλs和荧光带宽Δλ2的荧光剂27的选择将显著地确定对色域、散斑减少和观测者同色异谱失败伪像减少的影响。然而，这些光谱性能还可受到通过涂覆过程荧光剂27所获得的组织结构和屏幕表面结构的影响。此外，应当注意，针对给定颜色通道涂覆两种或三种荧光剂27（例如，一种具有小斯托克斯位移，以及一种具有小负（反斯托克斯）位移）可提供在原色光谱的两侧上的光谱展宽，可将光谱展宽扩展以加强散斑减少和观测者同色异谱失败伪像减少两者，而不需要改变在显示表面30上的荧光剂27的浓度或填充因子。对本领域普通技术人员来说显而易见的是，所有这些因素可共同优化以平衡对色域、散斑减少和观测者同色异谱失败伪像减少的影响，以及以解决其他系统设计标准。

对于某些应用，通过投影装置10投影到显示表面30上的光束22使用偏振光。例如，许多立体投影系统以两种不同正交偏振状态交替地投影光束。观看者150佩戴具有偏振滤光器的眼镜，以使得一个眼睛观看一种偏振状态的光而另一个眼睛观看其他偏振状态的光。在此类情况下，重要的是显示屏幕30应当保持光的偏振状态，以使回光的偏振大体上与入射光的偏振相同。众所周知，可使用大体上保持入射光偏振的材料和制造技术来构造显示表面。本发明可应用于通过在大体上偏振保持的反射层26上分布荧光剂27来投影偏振光束的投影装置10。在该情况下，重要的是，荧光剂27或保护涂层28不引入任何显著程度的去偏振。在上述显示屏幕样本上进行的测量显示出它们大体上偏振保持。

元件清单：

10 投影装置

12r,12g,12b 空间光调制器

14 二色组合器

16r,16g,16b 光源

20 投影透镜

22 光束

24 荧光点

25 基板

26 反射层

27 荧光剂

28 保护涂层

30 显示表面

40 波段

42 入射波段

44 发射波段

46 回光波段

52 测得的散斑对比度

54 平均码值

62 测得的散斑对比度

64 平均码值

72 绿色反射峰值

82 绿色反射峰值

84 绿色荧光带

92 绿色反射峰值

94 绿色荧光带

102 蓝色反射峰值

104 绿色反射峰值

106 红色反射峰值

112 蓝色反射峰值

114 绿色反射峰值

116 红色反射峰值

118 绿色荧光带

122 蓝色反射峰值

124 绿色反射峰值

126 红色反射峰值

128 绿色荧光带

132颜色匹配函数

134颜色匹配函数

136颜色匹配函数

150 观看者

200 颜色校准过程流程图

202 测量原色的光谱响应步骤

204 计算原色的色度学步骤

206 确定原色矩阵步骤

208 确定归一化的原色矩阵步骤

210 存储归一化的原色矩阵步骤

212 确定原色功率调节因子步骤

214 调节原色功率水平步骤

O 光轴

λ1,λ2 峰值波长

Δλ1,Δλ2 带宽

Δλs 斯托克斯位移

Claims

1.一种用于产生具有减少的散斑伪像的彩色图像的投影装置，包括：

a)至少三个窄带光源，分别具有第一、第二和第三可见波段，其中每个可见波段具有相关联的峰值波长和相关联的带宽；

b)数字图像源，提供彩色数字图像数据；

c)至少一个空间光调制器，响应于所述彩色数字图像数据而使用来自所述至少三个窄带光源的光来形成彩色图像；

d)投影显示表面，包括：

i)反射层，反射第一、第二和第三可见波段中的入射照明；以及

ii)荧光剂，吸收所述第一可见波段中的入射光的一部分并发射在对应的第一发射可见波段中的光，所述第一发射可见波段具有第一发射峰值波长和第一发射带宽，其中，由所述荧光剂吸收的在第一可见波段中的入射光的一部分在2％和40％之间；以及

e)投影透镜，将所述彩色图像投影到所述投影显示表面上；

其中，当第一可见波段中的入射光入射在所述投影显示表面上时所产生的来自所述投影显示表面的回光包含第一可见波段中的没有被所述荧光剂吸收并且从所述投影显示表面反射的反射光和在所述第一发射可见波段中的由所述荧光剂发射的光两者。

2.如权利要求1所述的投影装置，其中，显示在所述投影显示表面上的投影图像相对于在不包括荧光剂的投影显示表面上形成的投影图像提供减少的散斑伪像或观测者同色异谱失败伪像。

3.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述第一发射带宽比第一可见波段的带宽宽，并且所述第一发射带宽的宽度为至少5纳米。

4.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述第一发射带宽不超过50纳米。

5.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述第一发射峰值波长相对于与所述第一可见波段相关联的峰值波长移动。

6.如权利要求5所述的投影装置，其中，所述第一发射峰值波长相对于与所述第一可见波段相关联的峰值波长移动不超过40纳米。

7.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述第一发射峰值波长比与所述第一可见波段相关联的峰值波长长，并且其中，所述投影显示表面进一步包括第二荧光剂，所述第二荧光剂吸收所述第一可见波段中的入射光的一部分并且发射对应的第二发射可见波段中的光，所述第二发射可见波段具有第二发射峰值波长和第二发射带宽，所述第二发射峰值波长比与所述第一可见波段相关联的峰值波长短。

8.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述荧光剂是荧光染料。

9.如权利要求8所述的投影装置，其中，所述荧光染料是若丹明6G、Alexa Fluor 532或氟硼二吡咯530/550。

10.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述荧光剂是量子点。

11.如权利要求10所述的投影装置，其中，所述量子点使用CdS,CdSe,ZnSe,InAs,GaAs或GaN制造。

12.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述荧光剂均匀分布在所述投影显示表面上。

13.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述荧光剂稀疏分布在所述投影显示表面上。

14.如权利要求1所述的投影装置，其中，分布在所述反射层上的所述荧光剂的量经过调整以最小化散斑可见度。

15.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述投影显示表面包括由反射材料制成的基板，以及其中，所述反射层对应于所述基板的顶表面。

16.如权利要求1所述的投影装置，进一步包括保护所述投影显示表面的保护涂层。

17.如权利要求14所述的投影装置，其中，所述荧光剂包括在保护涂层中。

18.如权利要求14所述的投影装置，其中，保护涂层涂覆于所述荧光剂的顶部上。

19.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述投影显示表面是偏振保持的，以使得回光的偏振与入射光的偏振相同。

20.如权利要求1所述的投影装置，其中，第一可见波段和所述第一发射可见波段中的光被人类观测者感知为具有相同的颜色名称。

21.如权利要求1所述的投影装置，其中，通过光谱展宽机制减少散斑伪像。

22.如权利要求1所述的投影装置，进一步包括用于对所述彩色数字图像数据进行颜色校正以考虑由所述荧光剂所发射的光的光谱特性的颜色处理器。

23.如权利要求22所述的投影装置，其中，所述颜色处理器将颜色校正矩阵应用于所述彩色数字图像数据，其中，颜色校正矩阵考虑所述彩色数字图像数据的颜色特性和来自所述投影显示表面的包括由所述荧光剂所发射的光的回光的颜色特性之间的差异。

24.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述投影装置为数字电影投影装置。

25.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述投影装置为数字微型投影装置。

26.如权利要求1所述的投影装置，其中，窄带光源为激光光源。

27.如权利要求1所述的投影装置，其中，窄带光源为红色、绿色和蓝色光源。

28.如权利要求1所述的投影装置，进一步包括吸收在一个或多个波段中的环境光的一种或多种光吸收剂，所述一个或多个波段不与可见波段或发射可见波段重叠。

29.一种用于投影彩色图像的方法，所述方法包括：

a)通过调制来自至少三个窄带光源的窄带光形成彩色图像，所述至少三个窄带光源分别具有第一、第二和第三可见波段，其中每个可见波段具有相关联的峰值波长和相关联的带宽；

b)将来自彩色图像的经调制的窄带光投影到投影显示表面上，其中所述投影显示表面包括：

ii)荧光剂，吸收所述第一可见波段中的入射光的一部分并发射接近所述第一可见波段的波长的荧光，其中，由所述荧光剂吸收的在所述第一可见波段中的入射光的一部分在2％和40％之间；以及

c)提供来自投影显示表面的可见的回光，所述回光包含所述第一可见波段中的从所述反射层反射的反射光和由所述荧光剂发射的荧光，从而提供相对于在不包括荧光剂的投影显示表面上形成的投影图像具有减小的散斑对比度的投影图像。

30.一种用于投影彩色图像的方法，所述方法包括：

a)通过调制至少第一、第二和第三波段的激光来形成经调制的彩色图像；

b)将所述经调制的彩色图像投影到投影显示表面上；

c)从所述投影显示表面反射经调制的光的一部分；以及

d)通过分布在所述投影显示表面上的荧光剂吸收所述第一波段中的经调制的光的一部分，并从所述投影显示表面发射接近所述第一波段的波长的荧光，其中，由所述荧光剂吸收的在所述第一波段中的入射光的部分在2％和40％之间；以及

e)提供来自投影显示表面的可见的回光，所述回光包含所述经调制的光的反射部分和由所述荧光剂发射的荧光两者，从而提供相对于在不包括荧光剂的投影显示表面上形成的投影图像具有减小的散斑对比度的投影图像。