CN105556371B - 减弱散斑的方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明,提供了用于减弱显示在显示面上的投影图像中的散斑效应的方法,其包括以下步骤:将输入光束传输至第一干涉仪,使用输入光束在第一干涉仪形成多个初级传输光束,使用所述多个初级传输光束以在显示面产生干涉条纹。

Description

减弱散斑的方法
技术领域
本发明涉及一种用于减弱散斑的方法,尤其但不排除地涉及一种通过多个光束的光斑叠加所产生的干涉条纹来减弱显示屏幕上投影像素(或多个像素)中的散斑的方法。
背景技术
散斑图案是由一组波前的相互干涉所产生的强度图案。在使用激光器的图像投影系统中,散斑图案由在粗糙显示面上发生的相干光干涉导致。因为投影图像的每个像素将具有不均匀的强度,因此散斑会降低投影图像的质量;对于投影图像的每个像素而言,像素的某些区域将会比像素的其它区域显得更亮。本领域将由散斑图案所导致的像素强度不均匀称作“散斑效应”。
为了减弱投影系统中的散斑效应,已知对于每个像素产生多个散斑图案;对于每个像素,所述多个散斑图案被布置成彼此部分重叠,因此,跨像素的亮度中的变化被减弱。对于每个像素所产生的散斑图案越多,能够获得的跨像素的亮度中变化的减少就越大。
此方案的其中一个困难是,对于一个像素,必须在投影系统投影下一个像素之前产生多个散斑图案;因此,多个散斑图案必须在非常短的时期内产生。因此,对于每个像素提供多个散斑图案的投影系统就要求较大的处理能力。
进一步地,对于每个像素而能够产生的散斑图像的数量受投影系统的处理能力的限制。因而,具有对能够获得的跨像素的亮度中变化的减少的限制。
此外,为了获得跨像素的亮度中变化的减少,多个散斑图案彼此间必须不完全重叠(多个散斑图案必须每个彼此部分重叠);而同时,多个散斑图案的每一个必须投影在像素的预先定义的区域内,否则像素将显得模糊。难以确保多个像素图案的每一个都被投影在像素的预先定义的区域内,并且还不彼此完全重叠。
减弱投影系统中的散斑效应的另一个解决方案是使用干涉条纹。干涉条纹是由光的干涉和衍射所生成的亮暗带。已知使用迈克尔逊(Michelson)干涉仪将光分成两个子光束,并将所述子光束在显示面重新组合。当子光束被重新合并时,干涉条纹生成,这是由于子光束之间的相长和相消干涉。干涉条纹减弱散斑是因为独立的散斑图案由每个单独的条纹在观察者的分辨点之内产生。观察者的分辨点是由观察者在特定的距离能够分辨的在屏幕上最小的特征尺寸。分辨点内的多个散斑图案不重叠且是独立的,因而它们被观察者的眼睛平均化而散斑的对比度被减弱。
不利地,此解决方案要求两个镜;第一个镜反射其中一个子光束到显示屏幕,而第二个镜使另一个子光束偏转至显示屏幕。
进一步地,因为只有两个光束能够被重新组合,作为结果,在观察者的分辨点内非常少的干涉条纹被提供,而因此具有散斑的较少的减弱。
此外,对于使用振荡镜而跨显示面扫描投影光束的投影系统,振荡镜必须总是被布置以使得它能够扫描从迈克尔逊干涉仪输出的光。如振荡镜被布置以使得它扫描输入至迈克尔逊干涉仪的光,那么子光束将不会在显示面上重新组合且没有干涉条纹将形成。不利地,因为振荡镜必须总是被布置以使得它扫描从迈克尔逊干涉仪输出的光,因此振荡镜必须足够大,以使得它能够接收两个子光束。
本发明的目的是避免或者减轻至少一些在上面所提及的不利之处。
发明内容
根据本发明,提供了一种减弱在显示面上显示的投影图像中的散斑效应的方法,其包括以下步骤:将输入光束传输至第一干涉仪,使用输入光束在第一干涉仪产生多个初级传输光束,使用所述多个初级传输光束在显示面产生干涉条纹。
使用输入光束在第一干涉仪产生多个初级传输光束的步骤可以包括使用输入光束在第一干涉仪处产生多于两个初级传输光束。
使用所述多个初级传输光束产生干涉条纹的步骤可以包括:将初级传输光束传输至显示面上的一个位置,使得由所述多个初级传输光束所产生的光斑至少部分重叠。
优选地,该方法包括使用多个初级传输光束产生干涉条纹的步骤,该步骤包括将初级传输光束传输至显示面上的一个位置,使得由所述多个初级传输光束所产生的光斑彼此完全重叠。
优选地,该方法进一步包括使用传输至显示面上的一个位置的初级传输光束来定义图像像素的步骤。优选地,该方法包括将所述多个初级传输光束聚焦至显示面上的一个点的步骤,使得,由所述多个初级传输光束所产生的光斑在所述的点定义一个图像像素。
使用所述多个初级传输光束产生干涉条纹的步骤可以包括以下步骤:将初级传输光束传输至第二干涉仪,使用初级传输光束中的每一个在第二干涉仪处产生多个次级传输光束,将次级传输光束传送至显示面上的一个位置,使得,由所述多个次级传输光束所产生的光斑至少部分重叠。
优选地,该方法包括将次级传输光束传输至显示面上的一个位置的步骤,使得由所述多个次级传输光束所产生的光斑完全重叠。
优选地,该方法进一步包括使用传输至显示屏幕上的一个位置的次级传输光束来定义图像像素的步骤。优选地,该方法包括将所述多个次级传输光束聚焦到显示面上的一个点的步骤,使得由多个次级传输光束所产生的光斑在所述点定义一个图像像素。
优选地,所述多个初级传输光束的每一个沿着第一平面传输。优选地,从每个初级传输光束产生的次级传输光束的每一个沿着第二平面传输。优选地,第一和第二平面彼此垂直。
将输入光束传输至第一干涉仪的步骤可以包括:使用MEMS镜将来自光源的光束引导至第一干涉仪,该MEMS镜围绕至少一个振荡轴振荡来扫描该输入光束。
优选地,MEMS镜沿着光源和第一干涉仪之间的光路来安置。有利地,在干涉仪之前提供MEMS镜将会确保要求更小的MEMS镜,因为MEMS镜仅被要求扫描输入光束,相对而言,如果在干涉仪之后提供MEMS镜,在此情况下MEMS镜将需要足够更大以接收和扫描所述多个初级传输光束的每一个。
优选地,该方法进一步包括测量在提供输入光束的光源与显示面上的点之间的距离的步骤。优选地,该方法进一步包括使用致动器移动分束器和/或镜的步骤,使得初级或者次级传输光束将被聚焦于在所测量的距离处的显示面上的上述一个点上。使用所测量的距离,该系统,该致动器能够确定与分束器镜之间所要求的角度,以使传输光束聚焦到显示面上的一个点。如果,例如,将本发明的方法在投影系统中实施,如果用户移动投影系统以改变光源和显示面上的点之间的距离,则该方法可以包括根据改变的距离自动地适应聚焦的步骤,使得图像保持尖锐;换句话说,系统将自动聚焦。例如,如果投影仪和投影面之间的距离增加,那么第一和/或第二镜与第一和/或第二分束器之间的夹角可以减小。本发明的方法可包括调整第一和/第二干涉仪的镜和分束器之间的角度的步骤。
优选地,该方法进一步包括测量用于提供输入光束的光源和显示面上的多个点之间的距离的步骤。使用致动器调整第一和/或第二干涉仪的镜和分束器之间的夹角,以改变对于每个像素的初级或次级传输光束聚焦在显示面上的点。
第一干涉仪可包括布置成与第一镜光学通信的第一分束器,其中该方法可以进一步包括移动第一干涉仪的第一镜和/或移动第一干涉仪的第一分束器的步骤。第一镜和/或第一分束器可围绕支点振荡。
第二干涉仪可包括布置成与第二镜光学通信的第二分束器,其中该方法可以进一步包括移动第二干涉仪的第二镜和/或移动第二干涉仪的第二分束器的步骤。第二镜和/或第二分束器可围绕支点振荡。
第一干涉仪可包括配置为通过部分内反射来提供多个初级传输光束的第一分束器。该方法可以进一步包括移动第一干涉仪的第一分束器的步骤。第一分束器可围绕支点振荡。
第二干涉仪可包括配置为通过初级传输光束的部分内反射来提供多个次级传输光束的第二分束器。该方法进一步可包括移动第一干涉仪的第二分束器的步骤。第二分束器可围绕支点振荡。
第一干涉仪可包括布置为与第一镜光学通信的第一分束器,在第一干涉仪处产生多个初级传输光束的步骤可以包括以下步骤:将输入光束传输至第一分束器;使用第一分束器将该光束分束以形成第一光束和第二光束,所述第一光束从第一分束器反射以形成第一初级传输光束,所述第二光束传输通过第一分束器;将第二光束传送至第一镜并使用第一镜将该第二光束反射回第一分束器;使用第一分束器将第二光束分束以形成第三光束和第四光束,所述第三光束形成第二初级传输光束;使用第一分束器将第四光束反射回所述第一镜;使用第四光束形成多个初级传输光束,其中所述多个初级传输光束的每一个是通过将从第一镜反射至第一分束器的光束分束从而形成初级传输光束和被反射回第一镜的反射光束而生成的。
第一干涉仪可包括布置为光学通信的第一镜和第一分束器,其中所述第一分束器可以具有平面,且所述第一镜可以具有平面反射面,且其中该方法可以进一步包括布置第一干涉仪的第一分束器和/或第一镜的步骤,使得第一镜的平面反射面偏离与第一分束器的平面平行的位置。
优选地,该方法包括布置第一干涉仪的第一分束器和/或第一镜的步骤,使得第一镜的平面反射面被定向成与第一分束器的平面之间的夹角在0.001°-90°之间。最优选的是,该方法包括布置第一干涉仪的第一分束器和/或第一镜的步骤,使得第一镜的平面反射面被定向成与第一分束器的平面之间的夹角在0.01°-2°之间。
第一干涉仪可包括布置为光学通信的第一镜和第一分束器,其中第一分束器可以具有平面,且第一镜可以具有平面反射面,且其中该方法可以进一步包括布置第一干涉仪的第一分束器和/或第一镜的步骤,使得第一镜的平面反射面平行于第一分束器的平面。
第二干涉仪可包括布置为与第二镜光学通信的第二分束器,以及其中使用初级传输光束在第二干涉仪产生多个次级传输光束的步骤可包括以下步骤:将所述多个初级传输光束的每一个传输至第二分束器,该第二分束器被布置以使得它偏离与所述第一分束器平行的位置;对于所述多个初级传输光束的每一个,使用第二分束器将初级传输光束分束以形成第一光束和第二光束,所述第一光束被第二分束器反射以形成第一次级传输光束,所述第二光束传输通过第二分束器,将第二光束传送至第二镜并使用第二镜将第二光束反射回第二分束器;使用第二分束器将第二光束分束以形成第三光束和第四光束,所述第三光束形成第二次级传输光束;使用第二分束器将第四光束反射回所述第二镜,使用第四光束产生多个次级传输光束,其中所述多个次级传输光束的每一个是通过将从第二镜反射至第二分束器的光束分束从而形成次级传输光束和被反射回所述镜的反射光束而生成的。
第二干涉仪可包括布置成光学通信的第二镜和第二分束器,其中第二分束器可以具有平面,第二镜可以具有平面反射面,且其中该方法可进一步包括布置第二干涉仪的第二分束器和/或第二镜的步骤,使得第二镜的平面反射面偏离与第二分束器的平面平行的位置。
优选地,该方法包括布置第二干涉仪的第二分束器和/或第二镜的步骤,使得第二镜的平面反射面被定向成与第二分束器的平面之间的夹角在0.001°-90°之间。最优选的是,该方法包括布置第二干涉仪的第二分束器和/或第二镜的步骤,使得第二镜的平面反射面被定向向与第二分束器的平面之间的夹角在0.01°-2°之间。
第二干涉仪可以包括布置成光学通信的第二镜和第二分束器,其中第二分束器可以具有平面,第二镜可以具有平面反射面,且其中该方法可以进一步包括布置第二干涉仪的第二分束器和/或第二镜的步骤,使得第二镜的平面反射面与第二分束器的平面平行。
第二分束器可以具有平面,且第二镜可以具有平面反射面,且该方法可以进一步包括布置第二镜以使得它的平面反射面与第二分束器的平面平行的步骤。
该方法可以进一步包括布置第一和第二分束器的步骤,使得它们偏离彼此平行的位置。优选地,该方法进一步包括布置第一和第二分束器的步骤,使得它们被定向成彼此间的夹角为45°。
有利地,对第一和第二分束器进行布置以使得它们偏离彼此平行的位置的步骤将会确保所述多个初级传输光束的每一个沿着第一平面传输,而由初级传输光束产生的次级传输光束的每一个沿着第二平面传输。有利地,对第一和第二分束器进行布置以使得它们被定向为彼此成45°角将会确保所述多个初级传输光束的每一个沿着第一平面传输,而由初级传输光束产生的次级传输光束的每一个沿着第二平面传输,其中第一和第二平面相互垂直。
优选地,第一和第二分束器每一个都具有平面轮廓。
优选地,第一和第二镜每一个都具有平面轮廓。
附图说明
借助于以示例的方式所给出的和由附图所示的实施例的描述,将会更好地理解本发明,在附图中:
图1示出执行根据本发明一个实施例的方法的投影系统;
图2a和2b示出如何形成干涉条纹;
图3提供第一干涉仪的透视图;
图4提供第一干涉仪的侧视图,并示出在第一干涉仪如何产生多个初级传输光束;
图5提供了具有备选的配置的第一干涉仪的侧视图;
图6提供了备选的第一干涉仪的侧视图;
图7提供了实施根据本发明的另一实施例的方法的投影系统的透视图;
图8提供了用在图7中所示出的投影系统中的第一和第二干涉仪的透视图;
图9提供了第二干涉仪的侧视图,并示出在第二干涉仪如何产生多个次级传输光束;
图10提供了第一和第二干涉仪的透视图,示出多个初级和次级传输光束如何相对于彼此进行定向;
图11提供了对于第一和第二干涉仪的备选的布置的透视图。
具体实施方式
图1示出配置成执行根据本发明的实施例的方法的投影系统1,其在显示屏幕2上投影具有减弱的散斑的像素3。
输入光束10经由MEMS镜9从激光光源5传输至第一干涉仪7。MEMS镜9配置为围绕振荡轴8振荡以在1-维内扫描输入光束10。将理解,MEMS微镜9可备选地被布置为围绕两个正交的振荡轴振荡以在2-维内扫描输入光束10。可选地,MEMS镜9可以具有曲线轮廓。
在图中,可以理解的是,MEMS镜9能够是任意类型的反射元件,诸如数字微镜(DMD)阵列或者硅基液晶单元阵列(LCOS)或者液晶显示单元(LCD)。
使用输入光束10在第一干涉仪7处生成多个初级传输光束11a-e。尽管图1示出使用输入光束10产生5条初级传输光束11a-e,但是,将理解,使用输入光束10可以在第一干涉仪7产生多于两条的任意数量的初级传输光束11a-e。
接着,所述多个初级传输光束11a-e被用于产生干涉条纹,以减弱显示屏幕2的像素3中的散斑。为了产生干涉条纹,初级传输光束11a-e每一个都被投影至显示面上的一个位置,以使得初级传输光束11a-e的每一个的光斑至少部分重叠。图2a示出初级传输光束11a-e的两束11a、b如何从第一干涉仪7投影到显示屏幕2上的相同位置,以使得两个初级传输光束11a、b中的每一个的光斑12a、b至少部分重叠。在该示例中,两个初级传输光束11a、b中的每一个的光斑12a、b在显示屏幕2完全重叠,因此,第一干涉仪7还将初级传输光束11a、b中的每一个聚焦到显示屏幕2上的一个点。为了清楚的目的,在图2a中仅示出了两个初级传输光束11a、b,将理解,实际上,所有初级传输光束11a-e的光斑将会在显示屏幕2完全重叠(或者至少部分重叠)。
图2b示出由初级传输光束11的光斑12a-e在显示屏幕2重叠所产生的干涉条纹15。在显示屏幕2产生干涉条纹15是因为当初级传输光束11的光斑12a-e在显示屏幕2重叠时,在初级传输光束11a-e之间的相长和相消干涉造成的。将理解,如果初级传输光束11a-e的光斑12a-e在显示屏幕2仅部分重叠,那么,将只在光斑12a-e重叠的区域中将产生干涉条纹15。
在显示屏幕2上在初级传输光束11a-e同相的位置处产生亮条纹15a,且在显示屏幕2初级传输光束11a-e在显示屏幕2异相的位置处产生暗条纹15b。初级传输光束11a-d的每一个重叠的光斑12-a-e在显示屏幕2上定义像素3。
图3提供了用在投影系统1中的第一干涉仪7的透视图。第一干涉仪7包括布置成与第一镜31光学通信的第一分束器30。第一分束器30包括平面34。第一镜31包括平面反射面35。在此示例中,第一分束器30和第一镜31每一个都具有平面轮廓。
致动器33可操作地连接至第一镜31,使得致动器33能够可选择地用于移动第一镜31。致动器33可以被可选择地操作以使得第一镜31围绕支点(未示出)而振荡。有利地,移动第一镜31将导致干涉条纹15移动;使得进一步增强在显示屏幕2的散斑的减弱。备选地,或者此外,致动器33可以操作地连接至第一分束器30,使得在移动第一镜31之外,或者作为备选,第一分束器30能够被移动。
如图2中所示,初级传输光束11a-e被聚焦在显示屏幕2上的一个点,使得初级传输光束11a-e的光斑12a-e在显示屏幕2上重叠以定义像素3。为了获得初级传输光束11a-e聚焦,将第一镜31和第一分束器30定向,以使得第一镜31的平面反射面35偏离与第一分束器30的平面34的平行位置。图4提供了第一干涉仪7的第一镜31和第一分束器30的侧视图;第一镜31和第一分束器30被定向,使得第一镜31的平面反射面35和第一分束器30的平面34之间存在非零夹角α。优选地,角度α将在0.01°-2°之间。
图4还示出如何使用输入光束10在第一干涉仪7产生多个初级传输光束11a-e。输入光束10被传输至第一分束器30。使用第一分束器将输入光束10进行分束以形成第一光束11a和第二光束13a,所述第一光束11a被第一分束器30反射以形成第一初级传输光束11a,所述第二光束13a则传输通过第一分束器30。第二光束13a传送至第一镜31并被第一镜31反射,返回至第一分束器30。第二光束13a被第一分束器30分束,用于形成第三光束11b和第四光束13b,所述第三光束11b形成第二初级传输光束11b。第四光束13b被第一分束器30反射回所述第一镜31。之后第四光束13b被用于产生多个初级传输光束11c-11e,其中所述多个初级传输光束11c-11e的每一个是通过将光束14a-c分束而产生,所述光束14a-c从第一镜31反射至第一分束器30以形成初级传输光束11c-e和反射光束13c-e,所述反射光束13c-e被反射回第一镜31。
将理解,在不要求将初级传输光束11a-e聚焦在显示屏幕2上的一个点的情况中,则第一镜31和第一分束器30可以被定向以使得第一镜31的平面反射面35和第一分束器30的平面34相互平行,如在图5中所示。在这种情况中,初级传输光束11a-e将是平行的。
图6提供了可以备选地用于投影系统1中的另一个第一干涉仪17的侧视图。第一干涉仪17包括第一分束器60,其被配置成通过输入光束10沿着第一分束器60而部分内反射来提供多个初级传输光束11a-e。在部分内反射的每个瞬间被传输出第一分束器60的部分输入光束定义初级传输光束11a-e。初级传输光束11a-e在显示屏幕是重叠的,至少部分重叠,使得形成减弱投影像素中的散斑的干涉条纹。致动器33可操作地连接至分束器,使得分束器60能够可选择地移动,以移动干涉条纹;这将导致进一步减弱散斑。
图7示出实施根据本发明另一实施例的方法的投影系统100。投影系统100具有许多与图1中所示的投影系统1相同的特征,类似的特征采用相同的附图标记。在投影系统100中,初级传输光束11a-d从第一干涉仪7传输至第二干涉仪107,而不是直接至显示屏幕2。
第二干涉仪107可具有上面讨论的第一干涉仪7、17的一些或者全部特征。在这个示例中,第二干涉仪107具有图3和4中所示的第一干涉仪相同的特征;特别地,第二干涉仪107包括第二分束器和第二镜。
从初级传输光束11a-e的每一个在第二干涉仪107产生多个次级传输光束111a-d、121a-d、131a-d、141a-d、151a-d。图7示出第二干涉仪107从初级传输光束11a-e的每一个产生四个次级传输光束111a-d、121a-d、131a-d、141a-d、151a-d;次级传输光束111a-d从初级传输光束11a产生,次级传输光束121a-d由初级传输光束11b产生,次级传输光束131a-d由初级传输光束11c产生,次级传输光束141a-d由初级传输光束11d产生,次级传输光束151a-d由初级传输光束11e产生。但是,将理解,从初级传输光束11a-e的每一个在第二干涉仪107可以产生大于两束的任何数量的次级传输光束111a-d、121a-d、131a-d、141a-d、151a-d。
图8提供了投影系统100中的第一和第二干涉仪7、107的透视图。如所讨论的,第二干涉仪107具有与第一干涉仪7相同的特性;因此,第二干涉仪7包括布置成与第二镜331光学通信的第二光分束器330。第二分束器330包括平面334。第二镜331包括平面反射面335。在这个示例中,第二分束器330和第二镜331每个都具有平面轮廓。致动器333可操作地连接至第二镜331,使得它就能够可选择地用于移动第二镜331。致动器333可以可选择地被操作以使得第二镜331围绕支点(未示出)振荡。有利地,移动第二镜331将导致干涉条纹15移动;这样会进一步增强显示屏幕2上的散斑的减弱。备选地,或者此外,致动器333可以操作地连接至第二分束器330,使得在移动第一镜331之外,或者作为备选,第二分束器330能够被移动。
第一和第二干涉仪7、107的第一和第二分束器30、330被定向以使得每个分束器30、330的平面34、334偏离彼此相互平行的位置。特别地,第一和第二干涉仪7、107的第一和第二分束器30、330被定向以使得分束器30、330的平面34、334之间具有的夹角为45°。
图9提供了第一干涉仪7的第二分束器330和第二镜331的侧视图;第二镜331和第二分束器330被定向以使得在第二镜31的平面反射面335和第二分束器30的平面334之间存在非零夹角α。优选地,角度α将在0.01°-2°之间。
所述多个次级传输光束111a-d、121a-d、131a-d、141a-d、151a-d的每一个在第二干涉仪107,以与从输入光束10在第一干涉仪7产生初级传输光束11a-e的相同方式,而产生。为了清楚起见,图9仅示出了如何从初级传输光束11a产生次级传输光束111a-d;但是,将理解,对于初级传输光束11a-e的每一个,发生同样的情况,以产生所有次级传输光束111a-d、121a-d、131a-d、141a-d、151a-d。
参考图9,初级传输光束11a从第一干涉仪7传输至第二干涉仪107的第二分束器330。初级传输光束11a由第二分束器330分束以形成第一光束111a和第二光束113a,所述第一光束111a从第二分束器330被反射以形成第一次级传输光束111a,所述第一次级传输光束111a被传输至显示面2,第二光束113a传输通过第二分束器330。第二光束113a传送至第二镜331并被第二镜反射回第二分束器330。接下来,第二光束113a被第二分束器330分束以形成第三光束111b和第四光束113b,所述第三光束111b形成第二次级传输光束111b,所述第二次级传输光束111b被传输至显示面2。第四光束113b被第二分束器330反射回所述的第二镜331。第四光束113b被用于生成多个次级传输光束111c,111d,其中所述多个次级传输光束111c、111d的每一个都通过将从第二镜331反射至第二分束器330的光束114a、b分束形成,以形成次级传输光束111c、111d以及被反射回第二镜331的反射光束113c。
所有的次级传输光束111a-d、121a-d、131a-d、141a-d、151a-d被投影至显示面2上的一个位置,使得所有次级传输光束111a-d的光斑112a-d、122a-d、132a-d、142a-d在显示面2上至少部分重叠,使得创建减弱像素3中的散斑的干涉条纹15(以与上面所描述的之前的实施例相同的方式)。在这个示例中,次级传输光束111a-d、121a-d、131a-d、141a-d、151a-d的每一个的光斑112a-d、122a-d、132a-d、142a-d在显示屏幕2完全重叠,因此,第一和第二干涉仪7、107也将次级传输光束111a-d的每一个聚焦至显示屏幕2上的一个点。优选地,第一干涉仪7沿着第一个轴聚焦光束,第二干涉仪107沿着第二个轴聚焦光束,其中,第一个和第二个轴相互垂直;结果,次级传输光束111a-d、121a-d、131a-d、141a-d、151a-d沿着二维聚焦至显示屏幕上的一个点。第一和第二干涉仪7、107每一个都能够配置成通过布置每个干涉仪7、107的分束器30和镜31来聚焦光束,以使得分束器30和镜31之间具有非零夹角(如以上图4中所示)。
图10中示出了初级传输光束11a-d和次级传输光束111a-d、121a-d、131a-d、141a-d、151a-d的方向。在本示例中,从输入光束10在第一干涉仪7产生的初级传输光束11a-e将位于第一平面90上;从初级传输光束11a-e在第二干涉仪107产生的次级传输光束111a-d、121a-d、131a-d、141a-d、151a-d的每一个将位于第二平面91a-d上(次级传输光束111a-d将位于第二平面91a上,次级传输光束121a-d将位于第二平面91b上,次级传输光束131a-d将位于第二平面91c上,次级传输光束141a-d将位于第二平面91d上,次级传输光束151a-d将位于第二平面91e上)。为了确保初级传输光束11a-d和次级传输光束111a-d、121a-d、131a-d、141a-d、151a-d位于不同的平面上,第一和第二干涉仪7、107的第一和第二分束器30、330应该被布置以使得它们偏离彼此互相平行的位置。在图10中所示的示例中,第二平面91a-d中的每一个都与第一平面90垂直,而第二平面91a-d中的每一个之间相互平行;为了获得初级传输光束11a-d和次级传输光束111a-d、121a-d、131a-d、141a-d、151a-d的所此希望的方向,第一和第二分束器30、330应该被定向以使得它们彼此成45°角。此类安排提供二维干涉条纹,因而每个光斑将包括二维的干涉条纹。分束器30、330之间的45°角确保二维干涉条纹将包括彼此垂直的干涉条纹。
有利地,因为多个次级传输光束被用于定义图像的像素,其减小如果用户进入投影装置1、100的投影锥而眼睛损伤的风险。例如,如果用户进入投影装置1、100的投影锥,用户的眼睛将只会暴露在定义像素3的光束的一部分中,使得减小眼睛损伤的风险。
图11提供了对于第一和第二干涉仪7、107的备选布置的透视图。第一和第二干涉仪7、107每一个都包括分束器30、330以及共享一个镜231。否则,第一和第二干涉仪7、107以与上面所描述的相同的方式来操作以产生初级和次级传输光束。
将理解,上面所描述的方法和投影系统能够用在许多不同的应用中;例如,光学相干层析成像、抬头式显示仪(head up display)、头戴式显示仪、微透镜阵列、电影院的激光投影系统、后投影显示仪、光刻机、DMD或者LCOS或者GLV光学引擎、激光照明(显微镜、全息仪)以及LIDAR。
作为进一步的选择,二进制相码能够被提供给第一和/或第二干涉仪中的镜31、331。二进制相码是在镜31、331的反射面上被提供的简单投影。二进制相码可以被用于引入垂直于条纹的线,使得点而不是线将被扫描。
对本领域技术人员,对本发明所描述的实施例的各种修改和变化将是显而易见的,而没有超出如在所附权利要求中所限定的本发明的范围。尽管本发明连同特定的优选的实施例而被描述,但是,应该理解,如请求保护的本发明不应该不适当地限制于此类的特定的实施例。

Claims (15)

1.一种减弱显示在显示面上的投影图像内的散斑效应的方法,包括以下步骤:
将输入光束传输至第一干涉仪,使用所述输入光束在所述第一干涉仪生成多个初级传输光束,使用所述多个初级传输光束在显示面生成干涉条纹,其中所述多个初级传输光束的数目大于2。
2.根据权利要求1所述的方法,其中使用所述多个初级传输光束来生成干涉条纹的步骤包括:将所述初级传输光束传输至显示面上的位置,以使得由所述多个初级传输光束生成的光斑至少部分重叠。
3.根据权利要求1所述的方法,其中使用所述多个初级传输光束来生成干涉条纹的步骤包括以下步骤:将所述初级传输光束传输至第二干涉仪,使用所述初级传输光束中的每一个在所述第二干涉仪生成多个次级传输光束,将所述次级传输光束传输至显示面上的位置,以使得由所述多个次级传输光束产生的光斑至少部分重叠。
4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的方法,其中将输入光束传输至所述第一干涉仪的步骤包括:使用围绕至少一个振荡轴来振荡以扫描所述输入光束的MEMS镜将来自光源的光束引导至所述第一干涉仪。
5.根据权利要求1至3中的任何一项所述的方法,其中将输入光束传输至所述第一干涉仪的步骤包括:使用数字微镜阵列将来自光源的光束引导至所述第一干涉仪。
6.根据权利要求1至3中的任何一项所述的方法,其中将输入光束传输至所述第一干涉仪的步骤包括:使用硅基液晶单元阵列或者液晶显示单元阵列将来自光源的光束引导至所述第一干涉仪。
7.根据权利要求1至3中的任何一项所述的方法,其中所述第一干涉仪包括布置为与第一镜光学通信的第一分束器,以及其中所述方法进一步包括移动所述第一干涉仪的所述第一镜和/或移动所述第一干涉仪的所述第一分束器的步骤。
8.根据权利要求3所述的方法,其中所述第二干涉仪包括布置为与第二镜光学通信的第二分束器,以及其中所述方法进一步包括移动所述第二干涉仪的所述第二镜和/或移动所述第二干涉仪的所述第二分束器的步骤。
9.根据权利要求1至3中的任何一项所述的方法,其中所述第一干涉仪包括布置为与第一镜光学通信的第一分束器,并且在所述第一干涉仪生成多个初级传输光束的步骤包括:
将输入光束传输至第一分束器;
使用所述第一分束器将所述光束分束以形成第一光束和第二光束,所述第一光束从所述第一分束器被反射以形成第一初级传输光束,所述第二光束传输通过所述第一分束器;
将所述第二光束传送至所述第一镜,并且使用所述第一镜将所述第二光束反射回到所述第一分束器;
使用所述第一分束器将所述第二光束分束以形成第三光束和第四光束,所述第三光束形成第二初级传输光束;
使用所述第一分束器将所述第四光束反射回到所述第一镜;
使用所述第四光束来生成多个初级传输光束,其中通过将已从所述第一镜被反射至所述第一分束器的光束分束以形成初级传输光束和被反射回到所述第一镜的反射光束来生成所述多个初级传输光束中的每一个。
10.根据权利要求1至3中的任何一项所述的方法,其中所述第一干涉仪包括布置为光学通信的第一分束器和第一镜,并且其中所述第一分束器具有平面,所述第一镜具有平面反射面,以及其中所述方法进一步包括布置所述第一干涉仪的所述第一镜和/或所述第一分束器,以使得所述第一镜的所述平面反射面偏离与所述第一分束器的所述平面平行的步骤。
11.根据权利要求3所述的方法,其中所述第一干涉仪包括布置为与第一镜光学通信的第一分束器,以及其中所述第二干涉仪包括布置为与第二镜光学通信的第二分束器,以及其中使用所述初级传输光束在所述第二干涉仪生成多个次级传输光束的步骤包括以下步骤:
将所述多个初级传输光束中的每一个传输至第二分束器,所述第二分束器被布置以使得所述第二分束器偏离与所述第一分束器平行;
以及对于所述多个初级传输光束中的每一个,使用所述第二分束器将所述初级传输光束分束以形成第一光束和第二光束,所述第一光束从所述第二分束器反射以形成第一次级传输光束,所述第二光束传输通过所述第二分束器;
将所述第二光束传送至所述第二镜,并且使用所述第二镜将所述第二光束反射回到所述第二分束器;
使用所述第二分束器将所述第二光束分束以形成第三光束和第四光束,所述第三光束形成第二次级传输光束;
使用所述第二分束器将所述第四光束反射回到所述第二镜;
使用所述第四光束来生成多个次级传输光束,其中通过将从所述第二镜被反射至所述第二分束器的光束分束以形成次级传输光束和被反射回到所述第二镜的反射光束来生成所述多个次级传输光束中的每一个。
12.根据权利要求3所述的方法,其中所述第二干涉仪包括布置为光学通信的第二分束器和第二镜,以及其中所述第二分束器具有平面,并且所述第二镜具有平面反射面,其中所述方法进一步包括布置所述第二干涉仪的所述第二镜和/或第二分束器,以使得所述第二镜的所述平面反射面偏离与所述第二分束器的所述平面平行的步骤。
13.根据权利要求3所述的方法,其中所述第一干涉仪包括第一分束器,以及所述第二干涉仪包括第二分束器,以及其中所述方法进一步包括布置所述第一分束器和第二分束器以使得它们偏离彼此平行的步骤。
14.根据权利要求1至3的任何一项所述的方法,进一步包括以下步骤:测量提供所述输入光束的光源与所述显示面上的点之间的距离,以及使用致动器移动分束器和/或镜,以使得所述初级或者次级传输光束将被聚焦于在所述测量距离处的所述显示面上的所述点。
15.根据权利要求14所述的方法,进一步包括以下步骤:测量提供所述输入光束的光源和所述显示面上的多个点之间的距离,并且针对多个像素中的每一个,使用致动器来调整分束器和镜之间的角度,以便改变初级或者次级传输光束将被聚焦在所述显示面上的点。
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