CN113219686A - 包括高速生成具有不同散斑图案的图像的散斑对比度降低 - Google Patents

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Abstract

提供了一种散斑减少系统，并且其包括散斑减少部件和控制模块。散斑减少部件包括电极层和液晶层。液晶层设置在电极层之间，并被配置成接收来自相干光源的光。控制模块被配置成（i）向电极层供应具有第一电压的第一电压信号以提供第一散斑图案输出，以及（ii）向电极层供应具有第二电压的第二电压信号以提供第二散斑图案输出，其中第一电压和第二电压大于零。控制模块被配置成在小于人眼积分时间的一半或8毫秒中的至少一者内，在提供第一电压信号和第二电压信号之间转换。

Description

包括高速生成具有不同散斑图案的图像的散斑对比度降低
引言
本节中提供的信息旨在概括介绍本公开的背景。在本节中描述的范围内，当前署名的发明人的工作，以及在提交时可能在其它方面不符合现有技术的描述方面，既不明确也不隐含地被认为是针对本公开的现有技术。
技术领域
本公开涉及包括相干光源的光学装置，诸如显示装置。
背景技术
显示装置用于各种应用中。一些示例显示装置是平板显示器、投影显示器和平视显示器。显示装置可以是透射型抑或反射型的。例如，车辆可以包括一个或多个显示器，诸如信息娱乐系统显示器或在车辆挡风玻璃上显示信息的平视显示器（HUD）。HUD可以显示车辆速度和其他车辆信息（例如，警告，如车道偏离警告和防撞警告）。许多显示系统包括液晶显示器（LCD）部件。
发明内容
提供了一种散斑减少系统，并且其包括第一散斑减少部件和控制模块。第一散斑减少部件包括第一电极层和第一液晶层。第一液晶层设置在第一电极层之间，并被配置成接收来自相干光源的光。控制模块被配置成（i）向第一电极层供应具有第一电压的第一电压信号以提供第一散斑图案输出，以及（ii）向第一电极层供应具有第二电压的第二电压信号以提供第二散斑图案输出，其中第一电压和第二电压大于零。控制模块被配置成在小于人眼积分时间的一半或8毫秒中的至少一者内，在提供第一电压信号和第二电压信号之间转换。
在其他特征中，散斑减少系统还包括第二散斑减少部件，包括：第二电极层；以及第二液晶层，其设置在第二电极层之间，并被配置成接收来自第一散斑减少部件的光。控制模块被配置成向第二电极层供应第三电压信号，以提供第三散斑图案输出。
在其他特征中，第一散斑减少部件和第二散斑减少部件中的每一者都包括基底。
在其他特征中，在第一液晶层和第二液晶层之间仅设置单个基底。
在其他特征中，第二散斑减少部件与第一散斑减少部件直接接触。
在其他特征中，第二液晶层包括与第一液晶层不同的材料。
在其他特征中，控制模块提供具有第一频率的第一电压信号和具有第二频率的第二电压信号。第二频率不同于第一频率。
在其他特征中，控制模块提供具有第一电流水平的第一电压信号和具有第二电流水平的第二电压信号。第二电流水平不同于第一电流水平。
在其他特征中，控制模块被配置成向第一电极层供应具有第三电压的第三电压信号，以提供第三散斑图案输出。第三电压大于零。控制模块还被配置成在小于人眼积分时间的至少一半或8毫秒内中的至少一者内，在提供第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号之间转换。
在其他特征中，提供了一种散斑减少系统，并且其包括散斑减少部件和控制模块。散斑减少部件包括第一散斑减少部件和第二散斑减少部件。第一散斑减少部件包括第一电极层和第一液晶层，第一液晶层设置在第一电极层之间并被配置成接收来自相干光源的光。第二散斑减少部件包括第二电极层和第二液晶层，第二液晶层被设置在第二电极层之间并且被配置成接收来自第一散斑减少部件的光。控制模块被配置成（i）向第一电极层供应具有第一电压的第一电压信号以提供第一散斑图案输出，以及（ii）向第二电极层供应具有第二电压的第二电压信号以提供第二散斑图案输出。第一电压和第二电压大于零。
在其他特征中，控制模块被配置成在小于人眼积分时间的一半或8毫秒中的至少一者内，在提供第一电压信号和第二电压信号之间转换。
在其他特征中，第一散斑减少部件和第二散斑减少部件中的每一者都包括多个基底。
在其他特征中，在第一液晶层和第二液晶层之间仅设置单个基底。
在其他特征中，第二散斑减少部件与第一散斑减少部件直接接触。
在其他特征中，第二液晶层包括与第一液晶层不同的材料。
在其他特征中，控制模块提供具有第一频率的第一电压信号和具有第二频率的第二电压信号。第二频率不同于第一频率。
在其他特征中，控制模块提供具有第一电流水平的第一电压信号和具有第二电流水平的第二电压信号。第二电流水平不同于第一电流水平。
在其他特征中，控制模块被配置成控制散斑减少部件，以在小于人眼积分时间的一半或8毫秒中的至少一者内提供三个或更多个散斑图案。
本发明提供了以下技术方案：
1． 一种散斑减少系统，包括：
第一散斑减少部件，包括
第一多个电极层，以及
第一液晶层，其设置在所述第一多个电极层之间，并被配置成接收来自相干光源的光；和
控制模块，其被配置成（i）向所述第一多个电极层供应具有第一电压的第一电压信号，以提供第一散斑图案输出，以及（ii）向所述第一多个电极层供应具有第二电压的第二电压信号，以提供第二散斑图案输出，其中，所述第一电压和所述第二电压大于零，
其中，所述控制模块被配置成在小于人眼的积分时间的一半或8毫秒中的至少一者内，在提供所述第一电压信号和所述第二电压信号之间转换。
2. 根据技术方案1所述的散斑减少系统，还包括第二散斑减少部件，其包括：
第二多个电极层；和
第二液晶层，其设置在所述第二多个电极层之间，并被配置成接收来自所述第一散斑减少部件的光，
其中，所述控制模块被配置成向所述第二多个电极层供应第三电压信号，以提供第三散斑图案输出。
3. 根据技术方案2所述的散斑减少系统，其中，所述第一散斑减少部件和所述第二散斑减少部件中的每一者包括多个基底。
4. 根据技术方案2所述的散斑减少系统，其中，在所述第一液晶层和所述第二液晶层之间仅设置有单个基底。
5. 根据技术方案2所述的散斑减少系统，其中，所述第二散斑减少部件与所述第一散斑减少部件直接接触。
6. 根据技术方案2所述的散斑减少系统，其中，所述第二液晶层包括与所述第一液晶层不同的材料。
7. 根据技术方案1所述的散斑减少系统，其中：
所述控制模块提供具有第一频率的第一电压信号和具有第二频率的第二电压信号；并且
所述第二频率不同于所述第一频率。
8. 根据技术方案1所述的散斑减少系统，其中：
所述控制模块提供具有第一电流水平的第一电压信号和具有第二电流水平的第二电压信号；并且
所述第二电流水平不同于所述第一电流水平。
9. 根据技术方案1所述的散斑减少系统，其中：
所述控制模块被配置成向所述第一多个电极层供应具有第三电压的第三电压信号，以提供第三散斑图案输出；
所述第三电压大于零；并且
所述控制模块被配置成在小于人眼积分时间的一半或8毫秒中的至少一者内，在提供所述第一电压信号、所述第二电压信号和所述第三电压信号之间转换。
10． 一种散斑减少系统，包括：
多个散斑减少部件，包括
第一散斑减少部件，包括
第一多个电极层，以及
第一液晶层，其设置在所述第一多个电极层之间，并被配置成接收来自相干光源的光，
第二散斑减少部件，包括
第二多个电极层，以及
第二液晶层，其设置在所述第二多个电极层之间，并被配置成接收来自所述第一散斑减少部件的光，以及
控制模块，其被配置成（i）向所述第一多个电极层供应具有第一电压的第一电压信号以提供第一散斑图案输出，以及（ii）向所述第二多个电极层供应具有第二电压的第二电压信号以提供第二散斑图案输出，
其中，所述第一电压和所述第二电压大于零。
11. 根据技术方案10所述的散斑减少系统，其中，所述控制模块被配置成在小于人眼积分时间的一半或8毫秒中的至少一者内，在提供所述第一电压信号和所述第二电压信号之间转换。
12. 根据技术方案10所述的散斑减少系统，其中，所述第一散斑减少部件和所述第二散斑减少部件中的每一者包括多个基底。
13. 根据技术方案10所述的散斑减少系统，其中，在所述第一液晶层和所述第二液晶层之间仅设置有单个基底。
14. 根据技术方案10所述的散斑减少系统，其中，所述第二散斑减少部件与所述第一散斑减少部件直接接触。
15. 根据技术方案10所述的散斑减少系统，其中，所述第二液晶层包括与所述第一液晶层不同的材料。
16. 根据技术方案10所述的散斑减少系统，其中：
所述控制模块提供具有第一频率的第一电压信号和具有第二频率的第二电压信号；并且
所述第二频率不同于所述第一频率。
17. 根据技术方案10所述的散斑减少系统，其中：
所述控制模块提供具有第一电流水平的第一电压信号并且所述第二电压信号具有第二电流水平；并且
所述第二电流水平不同于所述第一电流水平。
18. 根据技术方案10所述的散斑减少系统，其中，所述控制模块被配置成控制所述多个散斑减少部件，以在小于人眼积分时间的一半或8毫秒中的至少一者内提供三个或更多个散斑图案。
从详细描述、权利要求和附图中，本公开的其他应用领域将变得显而易见。详细描述和具体示例仅旨在说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
从详细描述和附图将会更全面地理解本公开，其中：
图1是根据本公开的实施例的包括间隔开的散斑减少部件（SRC）的散斑减少系统的示例的功能框图；
图2是根据本公开的实施例的包括堆叠的SRC的散斑减少系统的另一个示例的功能框图；
图3图示了根据本公开实施例的示例散斑减少方法；
图4A是散斑减少系统的一部分的功能图，其包括根据本公开的实施例的包括处于关闭状态的掺杂纳米颗粒的液晶层的SRC的示例结构的横截面侧视图；
图4B是图4A的散斑减少系统的一部分的功能图和处于打开状态的图4A的SRC的横截面侧视图；
图5A是根据本公开的实施例的散斑减少系统的一部分的功能图，其包括处于关闭状态的包含掺杂微粒的液晶层的SRC的示例结构的横截面侧视图；
图5B是图5A的散斑减少系统的一部分的功能图和处于打开状态的图5A的SRC的横截面侧视图。；
图6是根据本公开实施例的结合了散斑减少系统的平视显示系统的功能框图；
图7是根据本公开实施例的结合了准直和成像光学器件以及散斑减少系统的投影系统的功能框图；和
图8是根据本公开的实施例的投影系统的功能框图，该投影系统结合了没有准直和成像光学器件的散斑减少系统。
在附图中，附图标记可以重复使用来标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
显示系统常常采用相干光（诸如激光）源与其他显示部件（诸如LCD部件）结合使用。相干光可以指在空间和时间上同相的光。当相干光从漫射表面反射时，会产生大量的“散斑”。当相干光从漫射表面反射时，表面上的各个点每个都发出光波。典型地，反射的光波具有相同的频率，但是从表面上的不同点反射的光的相位可以变化，从而由于准随机干涉而导致颗粒状的、不均匀的强度。反射光相长干涉和相消干涉，以产生明暗斑点或条纹的随机图案。整个非均匀图案被称为“散斑”。当由反射光形成图像时，散斑给图像增加了噪声。
本文阐述的示例包括散斑减少部件（SRC），其减少散斑对比度的量。散斑对比度是被定义为强度分布的标准偏差与强度分布的平均值之比的值。如果屏幕在任何地方都有相同的亮度，那么与平均值的标准偏差为零，并且因此散斑为零。然而，由于激光光束的相干性和窄光谱，会出现随机干涉图案。因此，来自用激光照射的表面的反射光看起来具有暗区域和亮区域或激光散斑。这些激光散斑图案会随着观看者观看位置的轻微移动而在视觉上改变，这对于观看者来说会相当麻烦。此外，具有高度相干激光源（例如，激光）的显示器会由于高散斑对比度而受到粒状图像的影响。
本文阐述的示例包括一个或多个SRC，其被控制以在人眼积分时间的一半内提供至少一个散斑图案，以便产生散斑图案的平均效应并最小化闪烁。在一些实施例中，这些SRC被堆叠以提供许多可能的散斑图案。在人眼积分时间的一半内提供的散斑图案的数量越大，散斑对比度越小。
图1示出了包括间隔开的散斑减少部件（SRC）102的散斑减少系统100。尽管示出了四个SRC，但是任何数量的SRC可以被包括在内并如图所示串联布置，使得由箭头104表示的相干光（例如，激光）穿过SRC 102。相干光104以连续的方式穿过SRC 102。相干光可以在可见光范围、紫外范围或红外范围内。每个SRC 102包括至少一对基底106（示出了对106A-106D）、一对电极层108（示出了对108A-108D）和液晶层110。基底106和电极层108是透明的。
控制模块120连接到电极层108，并将从电源122接收的功率供应给每对电极层108中的一个电极层。其他电极层连接到接地参考端子124。由控制模块120提供给液晶层110的电压信号被表示为V1(t)-V4(t)。
液晶层110可以处于关闭（或透明）状态和打开（相位变化和/或不透明）状态。透明量和/或液晶层中的一个的不透明程度取决于施加到该液晶层的电压信号的电压、电流水平和频率。控制模块120通过控制电压信号V1(t)-V4(t)的电压、电流水平、频率和/或定时来控制所生成的散斑图案、所生成的不同散斑图案的数量以及提供不同散斑图案的频率。
为了激活液晶层110，控制模块120供应电压信号V1(t)-V4(t)。电压信号V1(t)-V4(t)可以处于相同的电压、电流水平和/或频率，或者处于不同的电压、电流水平和/或频率。每个电压信号V1(t)-V4(t)的电压、电流水平和/或频率可以由控制模块120调节，以提供不同的散斑图案。液晶层110的材料组成可以不同，使得当相同的电压、电流水平和频率在相应的时间处被施加到每个液晶层110时，每个SRC 102提供不同的散斑图案。由散斑减少系统100输出的散射低相干光由箭头130表示，并且具有经由控制模块120生成的散斑图案。
散斑减少系统100可以在摄像机和/或人眼的积分时间期间投影N个不同的散斑配置。测量的和/或感知的散斑对比度减少了
Figure 59918DEST_PATH_IMAGE001
，其中N是在积分时间期间提供的差异散斑图案的数量。在一个实施例中，N大于1。SRC 102是可切换的光学部件，其被配置成在积分时间内提供N个不同的散斑图案，积分时间可以小于16毫秒（ms）。通过在小于8 ms内在不同的散斑图案之间切换，即，在16毫秒内提供至少两种不同的散斑图案，避免了闪烁。如果每个SRC的响应时间足够小，则至少包括一个SRC，并且调节施加到SRC的电压、电流水平和/或频率，以在小于积分时间的时间内提供多个散斑图案。如果每个SRC的响应时间不够短，那么包括两个或更多SRC以在小于积分时间的时间内提供多个散斑图案。包括的SRC越多，可以生成的散斑减少图案就更有可能。
可切换光学部件响应于外部施加的电压，从而产生具有变化和/或随机光学相位调制分布的电场，这产生变化的散斑配置。在实施例中，改变一个或多个液晶层110上的光学相位调制，以在液晶层110的不同区域中诱导光相位的变化。在任何时刻，光学部件中的至少一个被切换到相位变化状态。在任何时刻，光学部件中的一个或多个可以保持在高透射率状态（即，透射率的量大于预定量）。在某些情况下，没有一个光学部件可以保持在高透射率状态。相位变化状态中的一种是不透明的。散斑减少系统没有机动部分并且，例如，不包括旋转和/或振动漫射器。
例如，在SCR 102之间可能存在间隙G1-G3。间隙的大小可以相同或者可以不同。在一个实施例中，间隙的大小被最小化。在一个实施例中，SRC 102彼此接触，使得SRC 102之间没有间隙。
图2示出了包括堆叠的SRC 202的散斑减少系统200，其与图1的SRC 102操作类似。尽管示出了四个SRC，但是任何数量的SRC可以被包括在内并如图所示串联布置，使得由箭头204表示的相干光（例如，激光）连续地穿过SRC 202。相干光可以在可见光范围、紫外范围或红外范围内。每个SRC 202包括对应的一对基底206（示出了对208A-208D）、一对电极层208（示出了对208A-208D）和液晶层210。基底206和电极层208是透明的。基底206A、B、206B、C和206CD中的每一者由SRC 202中的两个邻近的SRC共享。在SRC 202之间不存在间隙。通过共享基底并且在SRC之间没有间隙，提供了紧凑的SRC结构。
控制模块220连接到电极层208，并将从电源222接收的功率供应给每对电极层208中的一个电极层。其他电极层连接到接地参考端子224。由控制模块220提供给液晶层210的电压信号被表示为V1(t)-V4(t)。
液晶层210可以处于关闭（或透明）状态和打开（相位变化和/或不透明）状态。透明量和/或液晶层中的一个的不透明程度取决于施加到该液晶层的电压信号的电压、电流水平和频率。控制模块220通过控制电压信号V1(t)-V4(t)的电压、电流水平、频率和/或定时来控制所生成的散斑图案、所生成的不同散斑图案的数量以及提供不同散斑图案的频率。
为了激活液晶层210，控制模块220供应电压信号V1(t)-V4(t)。电压信号V1(t)-V4(t)可以处于相同的电压、电流水平和/或频率，或者处于不同的电压、电流水平和/或频率。控制模块220可以调节每个电压信号V1(t)-V4(t)的电压、电流水平和/或频率，以提供不同的散斑图案。液晶层210的材料组成可以不同，使得当相同的电压、电流水平和频率在相应的时间处被施加到每个液晶层210时，每个SRC 202提供不同的散斑图案。由散斑减少系统200输出的散射低相干光由箭头230表示，并且具有经由控制模块220生成的散斑图案。
SRC 202是可电切换的光学装置。液晶层210的空间相位调制分布随着施加的电压而变化。当相干光穿过具有空间变化相位调制分布的SRC 202时，SRC 202的散斑配置随着不同的施加的电压而变化。每个SRC 202具有在高透射率下的至少一个电压状态。SRC 202可以是呈堆叠阵列，并且控制模块220可以被编程为以时序方式向每个SRC 202施加电压。
图1-2的液晶层110、210可以包括掺杂纳米颗粒的液晶、掺杂微粒的液晶、具有聚合物网络的液晶、具有手性掺杂剂的液晶和/或它们的组合。液晶层110、210和SRC的其他层的其他示例在图4A-5B中示出。
控制模块120、220可以时序方式和/或时分复用方式驱动SRC 110、210。控制模块120、220可以被预编程以根据在多个可用驱动方案中选择的所选驱动方案发送所选驱动信号（或一组驱动信号，诸如电压信号V1(t)-V4(t)，以诱导对应的散斑图案。不同的所选驱动信号（或驱动信号组）之间的定时差小于人眼和/或摄像机的积分时间的一半，以便在积分时间内投影两个或更多个散斑图案。作为简化示例，当在空间变化相位调制分布状态下操作时，驱动信号可以是高的或“1”，并且当在透明状态下操作时，驱动信号可以是“0”。举例来说，当实施具有不同透明度级别的“灰度级”时，三个或更多个状态值和对应的电压可以是可用的。灰度级指的是在0到1之间的值，其中0被完全禁用，并且1被完全激活。在这种实施方式中，两个或更多个不完全透明的状态可用，并在特定时间处被选择。
表1示出了针对不同时间的不同激活状态的示例，其中每个激活状态提供不同的散斑图案。在二进制实施方式中，其中，每个SRC仅接收两个不同电压信号中的一个；可以提供“1”抑或“0”、2N（或如果N是4，则是16）种可能的散斑图案。
t1 t2 t3 t4 t5 ……
V1(t) 1 0 0 0 0 ……
V2(t) 0 1 0 0 0 ……
V3(t) 0 0 1 0 1 ……
V4(t) 0 0 0 1 1 ……
。
表1–不同时间处的电压信号状态示例。
在一个示例实施例中，每毫米包括多个SRC，且SRC之间没有空气间隙。举例来说，每毫米可包括7个SRC，其中每个基底的厚度为100微米，并且每个SRC的其它层的厚度集体为24微米。在另一个示例实施例中，每毫米包括3个SRC。每毫米包括的SRC数量取决于SRC层的厚度。
图3示出了散斑减少方法。尽管下面的操作主要是关于图1-2的实施方式来描述的，但是可以容易地修改操作以应用于本公开的其他实施方式。这些操作可以迭代地执行。该方法可以在300处开始。在302处，控制模块（例如，图1-2的控制模块120、220中的一者）选择第一组一个或多个SRC（例如，一个或多个SRC 102、202）来激活。在一个实施例中，控制模块作为随机数发生器操作，并生成整数m，其中1≤m≤K，其中K是可能的散斑图案和/或驱动方案的总数。生成的数m指的是SRC中的一个或多个的激活。
在304处，控制模块根据第一组或默认的一组参数来设置第一组一个或多个SRC的参数。这些参数可以包括施加到第一组一个或多个SRC的一个或多个电压信号的电压、电流水平和/或频率。在306处，控制模块激活（或寻址）所选的第一组一个或多个SRC，并根据所选的参数操作SRC，以提供散斑图案。所选的第一组一个或多个SRC可以被激活历时预定的时间段，并且然后被停用。可在执行以下操作308、312、314、316和/或318之前或随后停用这些SRC。
在308处，控制模块确定是否生成另一个散斑图案。作为示例，如上所述，控制模块可操作以在一半积分时间内生成预定数量的散斑图案。如果已经生成了预定数量的散斑图案，则该方法可以在310处结束。如果要生成另一个散斑图案，则可以执行操作312。可以实施计数器来对生成的散斑图案的数量进行计数。当计数器达到预定数时，该方法可以在310处结束。
在312处，控制模块确定是否激活不同于先前在最后激活状态期间生成的一个或多个SRC。如果要激活相同的一组SRC，则可以执行操作314。如果要激活一组不同的SRC，则可以执行操作316。
在314处，控制模块调节最后的先前激活的SRC的参数。这可以包括调节对应电压信号的电压、电流水平和/或频率。在315处，控制模块根据调节后的参数激活最后先前激活的SRC，以提供另一个散斑图案。可在执行以下操作308、312、314、316和/或318之前或随后停用这些SRC。操作308可以在操作315之后执行。
在316处，控制模块选择另一组一个或多个SRC来激活，该组SRC不同于先前所选的一个或多个SRC。在318处，控制模块设置另一组一个或多个SRC的参数。这些参数可以是用于最后激活的一组SRC的相同参数，也可以是不同的一组参数。在320处，控制模块激活另一组一个或多个SRC，并根据在318处设置的参数组操作SRC，以提供另一个散斑图案。可在执行以下操作308、312、314、316和/或318之前或随后停用这些SRC。操作308可以在操作320之后执行。
上述操作意在为说明性的示例。这些操作可以顺序地、同步地、同时地、连续地、在重叠的时间段期间或者以不同的顺序执行，这取决于应用。此外，取决于实施方式和/或事件的顺序，可以不执行或跳过任何操作。
在上述方法的实施期间，可以在一半积分时间内生成N个不同的散斑图案，其中N大于或等于2。执行该方法的散斑减少系统可以具有M个SRC，其中M大于或等于1且小于或等于N。M和N之间的关系基于SRC在当处于激活状态下时的不透明程度。例如，如果当所有SRC处于不透明（或完全激活）状态时，有通过SRC的足够的透射率，则M可以等于N。然而，如果当所有SRC都处于不透明状态时，没有足够量的光穿过SRC，则一个或多个SRC会在任何时候被停用。可用散斑图案（或液晶层配置）和对应驱动方案的总数可以由等式1表示，其中K是不同散斑图案和驱动方案的数量，并且C是多个可能的组合（或选定数量的激活的SRC的数个可能的散斑图案）。例如，如果利用了4个SRC并且选择了2个，那么当4个SRC中的2个被激活时，
Figure 711479DEST_PATH_IMAGE002
是可能的散斑图案的数量。如果这是一个二进制实施方式，其中每个SRC都处于两种可能的状态中的一个中，那么C等于6。在这个二进制实施方式中，K等于24。
Figure 225637DEST_PATH_IMAGE003
（1）
例如，如果对于每一个SRC有3种可能的状态，那么就有3N数量的可能的散斑图案。一般来说，如果对于每个SRC有P个可能的状态，那么就有PN数量的可能的散斑图案。
作为另一个简化示例，如果使用两个SRC，并且有三种可能的配置状态可供在其间进行切换，则提供47%的散斑减少。表2示出了针对三种状态中每一种的散斑对比度、平均散斑对比度和散斑对比度降低百分比。
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表2–针对三种可能的散斑图案的示例散斑对比度和散斑对比度降低值。
作为另一个示例，可以使用等式3或4来确定在积分时间内要投影的散斑图案的总数N'，其中SC是单个散斑图案的散斑对比度，并且SDL是散斑检测极限。
Figure 89688DEST_PATH_IMAGE005
（3）
Figure 638481DEST_PATH_IMAGE006
（4）。
作为另一个示例，如果SC是0.7且SDL是0.03，那么N'大约是545。作为又一个示例，如果SC是0.35且SDL是0.03，那么N'是136。结果，可以提供宽范围的可能散斑图案（例如，2到大约545个可能的散斑图案）。取决于处于激活状态的每个SRC的散斑对比度，该范围可以减小（例如，2到大约140个可能的散斑图案）。通过改变上述参数，可以使用单个SRC来提供多个不同的散斑图案。每个SRC可以具有两个或更多可能的散斑图案。提供上述值作为示例；取决于SRC的数量、SRC的液晶层的组成、施加到被调节的SRC的电压信号的参数数量、SRC之间的间距等，可以提供其他值。
图4A和4B示出了散斑减少系统400的一部分，该系统包括具有处于关闭和打开状态的掺杂纳米颗粒的液晶层403的SRC 402。SRC 402被配置成接收并在某些操作状态下透射由相干光源或激光器（如图6中的激光器676）生成的相干光束410。
SRC 402可以包括第一取向层430和第二取向层440、第一电极432和第二电极442。取向层430、440是平面的。电极432、442可以对相干光束410透明。电极432、442邻近于相应的第一和第二取向层430、440（每个取向层具有在向其施加电流时诱导液晶的预定取向的表面形态）设置。取向层430、440是任选的部件，并且可以在面对液晶的每个相应电极的表面被图案化时与电极432、442结合。电极432、442可以由氧化铟锡（ITO）、金属纳米线、金属颗粒、镓锌氧化物、铝镓锌氧化物、聚（3,4-亚乙基二氧噻吩）（PEDOT）和/或它们的组合形成。电极432、442可以被图案化。
第一电极432设置在第一透明基底434上。第一电极432和第一基底434被配置成透射相干光束410的至少一部分。第二电极442设置在第二透明基底444上。第二电极442和第二基底444被配置成透射相干光束410的至少一部分。基底434、444可以对相干光束410透明，并且可以由玻璃（例如，二氧化硅或硼硅酸盐）或聚合物（诸如塑料形成）。
SRC 400还可以包括设置在第一取向层430和第二取向层440之间的间隔物450。间隔物450限定液晶层460的周边452的一部分。液晶层460包括液晶462和纳米颗粒470。纳米颗粒470的直径可以在1纳米和100纳米之间。1-10重量%的液晶层460可以是纳米颗粒470。液晶层460的折射率可以是1.48-2.0。液晶462可以是负向列液晶或铁电液晶。铁电液晶具有快速切换特性。
电极432、442经由开关486和导线482、484连接到电源480。开关486可以由控制模块控制，诸如上述控制模块中的一个。第一电极432可以经由第一导线482电连接到电源480。第二电极442可以经由第二导线484电连接到电源480。
在图4A所示的第一操作状态下，开关486处于断开或非激活位置，使得没有电压施加到第二导线484。如图4A所示，电场关闭，并且相干光束410作为第一输出490离开SRC400。第一输出490是透射穿过液晶层460的相干光束，并呈现散斑对比度。
在图4B所示的第二操作状态下，开关486处于闭合或激活位置，使得电压被施加到第一导线482和第二导线484。通过向液晶462施加电场，液晶462不稳定并被诱导移动。液晶462在第二操作状态下的不稳定性降低了激光散斑对比度。利用纳米颗粒470，可以调谐电光性质，例如前向散射强度。在第二操作状态期间生成的第二输出492具有低相干性和降低的散斑对比度。
图5A-5B示出了散斑减少系统500的一部分，该系统包括具有处于关闭和打开状态的掺杂微粒的液晶层503的SRC 502。SRC 502被配置成接收并在某些操作状态下透射由相干光源或激光器（如图6中的激光器676）生成的相干光束510。
SRC 502可以包括第一取向层530和第二取向层540、第一电极532和第二电极542。取向层530、540是平面的。电极532、542可以对相干光束510透明。电极532、542分别邻近于第一和第二取向层530、540（每个取向层具有在向其施加电流时诱导液晶的预定取向的表面形态）设置。取向层530、540是任选的部件，并且可以在面对液晶的每个相应电极的表面被图案化时与电极532、542结合。电极532、542可以由氧化铟锡（ITO）、金属纳米线、金属颗粒、镓锌氧化物、铝镓锌氧化物、聚（3,4-亚乙基二氧噻吩）（PEDOT）和/或它们的组合形成。电极532、542可以被图案化。
第一电极532设置在第一透明基底534上。第一电极532和第一基底534被配置成透射相干光束510的至少一部分。第二电极542设置在第二透明基底544上。第二电极542和第二基底544被配置成透射相干光束510的至少一部分。基底534、544可以对相干光束510透明，并且可以由玻璃（例如，二氧化硅或硼硅酸盐）或聚合物（诸如塑料）形成。
SRC 500还可以包括设置在第一取向层530和第二取向层540之间的间隔物550。间隔物550限定液晶层560的周边552的一部分。液晶层460包括液晶562和微粒570。微粒可以由二氧化硅形成。微粒570的直径可以在1微米和单元厚度之间。液晶562可以是正介电各向异性（包括图案电极）液晶或负各向异性（可以不包括图案电极）液晶。
电极532、542经由开关586和导线582、584连接到电源580。开关586可以由控制模块控制，诸如上述控制模块中的一个。第一电极532可以经由第一导线582电连接到电源580。第二电极542可以经由第二导线584电连接到电源580。施加到电极532、542的电压诱导液晶562的不稳定性，并因此以随机方式移动微粒570。由于来自移动微粒570的平均效应，散斑对比度降低。
在图5A所示的第一操作状态下，开关586处于断开或非激活位置，使得没有电压施加到第二导线584。如图5A所示，电场关闭，并且相干光510作为第一输出590离开SRC 500。第一输出590是透射穿过液晶层560的相干光束，并呈现散斑对比度。
在图5B所示的第二操作状态下，开关586处于闭合或激活位置，使得电压被施加到第一导线582和第二导线584。通过向液晶562施加电场，液晶562不稳定并被诱导移动。液晶562的移动诱导微粒570移动。微粒570在第二操作状态下的移动降低了激光散斑对比度。在第二操作状态期间生成的第二输出592是非相干的，并且具有降低的散斑对比度。
图6示出了包含散斑减少系统602的平视显示系统600。图像源670基于来自HUD控制模块674的信号672生成（例如，投影）图像652。作为示例，图像源670可以包括相干光源，该相干光源生成波长在可见范围内的相干光束。因此，图像源670可以包括一个或多个激光器676。举例来说，激光器676可以产生红光、绿光和蓝光。图像源670中还包括准直和成像光学器件677和一组SRC 678。SRC 678可包括本文所述的任何SRC。HUD控制模块674可向SRC供应电压信号，如本文所述。HUD控制模块674基于从车辆接收的车辆数据680生成发送到图像源670的信号672。信号672包括电压信号。
HUD控制模块674可以例如从车辆的通信总线获得车辆数据680。车辆数据680可以包括例如车辆的当前速度、警告、车辆变速器的当前档位、发动机速度、车辆的方向航向、当前信息娱乐系统设置和/或其他车辆信息。
SRC 678的输出指向屏幕679，以在屏幕679上提供图像。任选的反射器682通过开口658将由图像源670生成的图像652反射到挡风玻璃654上。观看者可以在图像652被投影到挡风玻璃654上的区域中观看图像652。在各种实施方式中，可以省略反射器682，并且图像源670可以替代地被配置成将图像652直接投影到挡风玻璃654上。
图7示出了结合散斑减少系统702和相干光源704的第一投影系统700。散斑减少系统702包括一个或多个SRC 706（在图1的示例配置中示出了四个）。SRC 706可以用图2的示例配置和/或本文公开的另一种配置来代替。SRC 706包括控制模块708、准直和成像光学器件709和投影屏幕710。控制模块708可与本文公开的其他控制模块类似地操作，并生成电压信号，诸如电压信号V1(t)-V4(t)。
图8示出了包含散斑减少系统802和光源（示为基于激光的投影仪804）的第二投影系统800。散斑减少系统802包括一个或多个SRC 806（在图1的示例配置中示出了四个）。SRC806可以用图2的示例配置和/或本文公开的另一种配置来代替。SRC 806包括控制模块808和投影屏幕810。控制模块808可与如本文公开的其他控制模块类似地操作，并生成电压信号，诸如电压信号V1(t)-V4(t)。
以上描述本质上仅是说明性的并且决不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以多种形式实施。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真正范围不应该限制于此，因为当研究附图、说明书、和以下权利要求书之后其它修改将变得显而易见。应当理解的是，在方法内的一个或多个步骤可以不同次序（或同时）执行而不改变本公开的原理。另外，虽然以上将实施例中的每一者描述为具有某些特征，但是关于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一个或多个均可在任何其它实施例的特征中实施和/或结合任何其它实施例的特征实施，即使该结合没有明确描述。换句话来说，所描述实施例不是相互排斥的，并且一个或多个实施例彼此的置换仍保留在本公开的范围内。
使用各种术语描述了在元件之间（例如，在模块、电路元件、半导体层等之间）的空间和功能关系，这些术语包括“连接”、“接合”、“联接”、“相邻”、“紧靠”、“在……顶上”、“在……上方”、“在……下方”和“设置”。除非明确描述为“直接”，否则当在以上公开中描述在第一元件与第二元件之间的关系时，该关系可为其中在第一元件与第二元件之间不存在其它介入元件的直接关系，但是也可为其中在第一元件与第二元件之间（不论空间上或功能上）存在一个或多个介入元件的间接关系。如在本文中使用的，短语A、B、和C中的至少一个应被解释为意味着使用非排它性逻辑“或”的逻辑（A或B或C），且不应被解释为“A中的至少一个、B中的至少一个、和C中的至少一个”。
在图中，由箭头指示的箭头方向大体表示说明所关注的信息（诸如数据或指令）的流。例如，当元件A和元件B交换多种信息，但从元件A传输到元件B的信息与图示相关时，则箭头可从元件A指向元件B。该单向箭头并不暗示不存在从元件B传输到元件A的其它信息。此外，对于从元件A发送到元件B的信息，元件B可向元件A发送该信息的请求或者该信息的接收确认。
在包括以下定义的本申请中，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”代替。术语“模块”可指代以下项、是以下项的一部分、或包括以下项：专用集成电路（ASIC）；数字、模拟、或混合式模拟/数字离散电路；数字、模拟、或混合式模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器电路（共享、专用或成组）；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路（共享、专用或成组）；提供所描述功能的其它合适的硬件部件；或上述中的一些或所有的组合，诸如在系统芯片中。
模块可包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可包括连接到局域网（LAN）、因特网、广域网（WAN）、或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能都可在经由接口电路连接的多个模块中分布。例如，多个模块可允许负载平衡。在进一步的示例中，服务器（又称为远程服务器、或云服务器）模块可代表客户端模块完成某些功能。
如上文使用的，术语代码可包括软件、固件、和/或微代码，并且可指代程序、例程、功能、类别、数据结构、和/或对象。术语共享处理器电路涵盖执行来自多个模块的一些或所有代码的单个处理器电路。术语成组处理器电路涵盖结合另外的处理器电路来执行来自一个或多个模块的一些或所有代码的处理器电路。对多个处理器电路的指代涵盖离散裸片上的多个处理器电路、单个裸片上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个核、单个处理器电路的多个线程、或上述的组合。术语共享存储器电路涵盖存储来自多个模块的一些或所有代码的单个存储器电路。术语成组存储器电路涵盖结合另外的存储器来存储来自一个或多个模块的一些或所有代码的存储器电路。
术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如在本文中使用的，术语计算机可读介质并不涵盖（诸如在载波上）通过介质传播的暂时性电或电磁信号；术语计算机可读介质可因此视为是有形且非暂时性的。非暂时性的有形计算机可读介质的非限制示例为：非易失性存储器电路（诸如快闪存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路、或掩码只读存储器电路）、易失性存储器电路（诸如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路）、磁性存储介质（诸如模拟或数字磁带或硬盘驱动）、以及光学存储介质（诸如CD、DVD、或蓝光光盘）。
在本申请中描述的设备和方法可部分地或完全地由专用计算机实施，该计算机是通过配置通用计算机以执行在计算机程序中体现的一个或多个特定功能而创建的。上文描述的功能框、流程图部件、和其它元件用作为软件规范，其可以通过本领域技术人员或程序员的常规作业而转译为计算机程序。
计算机程序包括存储在至少一个非暂时性、有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包括或依赖于所存储的数据。计算机程序可涵盖与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统（BIOS）、与专用计算机的特定装置交互的装置驱动器、一个或多个操作系统、用户应用程序、背景服务、背景应用程序等。
计算机程序可包括：（i）待解析的描述性文本，诸如HTML（超文本标记语言）、XML（可扩展标记语言）、或JSON（JavaScript对象表示法），（ii）汇编代码，（iii）由编译器从源代码生成的目标代码，（iv）用于由解释器执行的源代码，（v）用于由即时编译器编译和执行的源代码等。仅作为示例，源代码可使用来自以下语言的语法编写，所述语言包括：C、C++、C#、Objective-C、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Java®、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、Javascript®、HTML5（超文本标记语言第五版）、Ada、ASP（动态服务器网页）、PHP（PHP：超文本预处理器）、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash®、Visual Basic®、Lua、MATLAB、SIMULINK、和Python®。

Claims (10)

1.一种散斑减少系统，包括：
第一散斑减少部件，包括
第一多个电极层，以及
第一液晶层，其设置在所述第一多个电极层之间，并被配置成接收来自相干光源的光；和
控制模块，其被配置成（i）向所述第一多个电极层供应具有第一电压的第一电压信号，以提供第一散斑图案输出，以及（ii）向所述第一多个电极层供应具有第二电压的第二电压信号，以提供第二散斑图案输出，其中，所述第一电压和所述第二电压大于零，
其中，所述控制模块被配置成在小于人眼的积分时间的一半或8毫秒中的至少一者内，在提供所述第一电压信号和所述第二电压信号之间转换。
2.根据权利要求1所述的散斑减少系统，还包括第二散斑减少部件，其包括：
第二多个电极层；和
第二液晶层，其设置在所述第二多个电极层之间，并被配置成接收来自所述第一散斑减少部件的光，
其中，所述控制模块被配置成向所述第二多个电极层供应第三电压信号，以提供第三散斑图案输出。
3.根据权利要求2所述的散斑减少系统，其中，所述第一散斑减少部件和所述第二散斑减少部件中的每一者包括多个基底。
4.根据权利要求2所述的散斑减少系统，其中，在所述第一液晶层和所述第二液晶层之间仅设置有单个基底。
5.根据权利要求2所述的散斑减少系统，其中，所述第二散斑减少部件与所述第一散斑减少部件直接接触。
6.根据权利要求2所述的散斑减少系统，其中，所述第二液晶层包括与所述第一液晶层不同的材料。
7.根据权利要求1所述的散斑减少系统，其中：
所述控制模块提供具有第一频率的第一电压信号和具有第二频率的第二电压信号；并且
所述第二频率不同于所述第一频率。
8.根据权利要求1所述的散斑减少系统，其中：
所述控制模块提供具有第一电流水平的第一电压信号和具有第二电流水平的第二电压信号；并且
所述第二电流水平不同于所述第一电流水平。
9.根据权利要求1所述的散斑减少系统，其中：
所述控制模块被配置成向所述第一多个电极层供应具有第三电压的第三电压信号，以提供第三散斑图案输出；
所述第三电压大于零；并且
所述控制模块被配置成在小于人眼积分时间的一半或8毫秒中的至少一者内，在提供所述第一电压信号、所述第二电压信号和所述第三电压信号之间转换。
10.一种散斑减少系统，包括：
多个散斑减少部件，包括
第一散斑减少部件，包括
第一多个电极层，以及
第一液晶层，其设置在所述第一多个电极层之间，并被配置成接收来自相干光源的光，
第二散斑减少部件，包括
第二多个电极层，以及
第二液晶层，其设置在所述第二多个电极层之间，并被配置成接收来自所述第一散斑减少部件的光，以及
控制模块，其被配置成（i）向所述第一多个电极层供应具有第一电压的第一电压信号以提供第一散斑图案输出，以及（ii）向所述第二多个电极层供应具有第二电压的第二电压信号以提供第二散斑图案输出，
其中，所述第一电压和所述第二电压大于零。
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