TWI444748B - 使用空間與時間混合的雷射投影 - Google Patents

Description

使用空間與時間混合的雷射投影

本發明一般而言係關於一種用於投影一數位影像之裝置，且更特定而言係關於一種使用偏振雷射來為數位電影投影產生均勻且基本無斑點影像之經改良裝置及方法。

人們對顯示可匹配或超越膠片品質(尤其在大型會場中)之影像之高品質數位投影系統之興趣正在增長。用於多色彩數位電影投影之此等數位投影解決方案中最有希望之解決方案採用兩個基本類型之空間光調變器(SLM)中之一種來作為影像形成器件。第一類型之空間光調變器係由TX之Dallas之Texas Instruments,Inc.研發之數位光處理器(DLP)，其係一數位微鏡器件(DMD)。DLP已成功地用於數位投影系統中。諸多專利中皆對DLP器件有所闡述，舉例而言，美國專利第4,441,791號、第5,535,047號、第5,600,383號(所有該等專利皆歸屬於Hornbeck)。

圖1顯示一使用DLP空間光調變器之投影機裝置10之一簡化方塊圖。一光源12將多色未偏振光提供至一稜鏡總成14(例如一飛利浦稜鏡)中。稜鏡總成14將多色光分離為紅色、綠色及藍色分量波長帶，且將每一帶引導至對應之空間光調變器20r、20g或20b。然後稜鏡總成14重組來自每一SLM 20r、20g及20b之經調變光，且將此未偏振光提供至一投影透鏡30以供投影至一顯示器螢幕或其他合適表面上。

基於DLP之投影機展示為自桌面至大型電影之大多數投影應用提供必要之光通過量、反差比及色域之能力。然而，存在固有之解析度限制，其中現有器件通常提供不多於2048 x 1080個像素。另外，高組件及系統成本已限制DLP設計對於較高品質數位電影投影之適合性。此外，飛利浦稜鏡(Philips prism)或其他合適之組合稜鏡之成本、大小、重量及複雜性係重大製約。另外，因亮度要求而需要一具有一長工作距離之相對快投影透鏡負面地影響了此等器件之可接受性及可使用性。

用於數位投影之第二類型之空間光調變器係LCD(液晶器件)。LCD藉由針對每一對應像素選擇性地調變入射光之偏振狀態而將一影像形成為一像素陣列。LCD作為用於高品質數位電影投影系統之空間光調變器似乎具有某些優勢。此等優勢包含相對大之器件大小、良好之裝置良率及製造較高解析度器件(例如，可自索尼與JVC公司購得之解析度為4096 x 2160之器件)之能力。在利用LCD空間光調變器之電子投影裝置之實例中包括美國專利第5,808,795號(Shimomura等人)中及別處所揭示之彼等裝置。LCOS(矽上液晶)器件被認為係特別有希望用於大型影像投影。然而，藉助LCD組件可能難以維持數位電影之高品質要求，特別係對於色彩及反差而言，此乃因高亮度投影之高熱負載影響此等器件之偏振品質。

照明效率之一持續問題與光展量或類似地與拉格朗日不變量(Lagrange invariant)相關。如光學技術中眾所周知，光展量與一光學系統可處理之光之量相關。潛在地，光展量越大，影像便越亮。在數值上，光展量與兩個因子(即影像面積與數值孔徑)之乘積成比例。根據圖2中所呈現之具有光源12、光學器件18及一空間光調變器20之簡化光學系統，光展量係光源A1之面積與其輸出角度θ1之一乘積，且在一良好匹配之光學系統中，此等於調變器A2之面積與其接收角度θ2之乘積。為增加亮度，可需要自光源12之面積提供儘可能多之光。作為一一般原理，當該光源處之光展量與該調變器處之光展量最接近地匹配時，該光學設計係有利。

舉例而言，增加數值孔徑會增加光展量，以使得光學系統捕獲更多光。類似地，增加源影像大小以使得光始發於一較大面積上會增加光展量。為利用照明側上一增加之光展量，該光展量必須大於或等於該照明源之光展量。然而，較大之影像大小通常導致一較昂貴之系統。此對於諸如LCOS及DLP組件等器件尤其如此，其中矽基板及缺陷可能性隨大小而增加。作為一一般規則，增加之光展量導致一更複雜且更昂貴之光學設計。舉例而言，若使用一諸如美國專利第5,907,437號(Sprotbery等人)中所概述之習用方法，則必須將光學系統中之透鏡組件設計為大光展量。必須透過系統光學器件會聚之光的源影像面積係空間光調變器在紅色、綠色及藍色光路徑中之組合面積之和；明顯地，此係所形成之最終多色彩影像面積的三倍。亦即，對於此一習用方法中所揭示之組態，光學組件處理一相當大之影像面積且因此處理一高光展量，此乃因紅色、綠色及藍色路徑係分開的且必須以光學方式會聚。而且，雖然一諸如‘437 Sprotbery等人之發明中所揭示之組態處理來自三倍於所形成之最終多色彩影像之面積之光，但因每一色彩路徑僅含有總光位準之三分之一，所以此組態不提供增加亮度之任一益處。

當光源之光展量與空間光調變器之光展量良好匹配時效率得以改良。匹配不佳之光展量意味著光學系統或係光饋乏，不能向空間光調變器提供充足之光，或係低效率，實際上摒棄掉為調變所產生的相當大一部分光。

以一可接受系統成本為數位電影應用提供充足亮度之目標已使LCD與DLP兩個系統之設計者皆感到困惑。即使在使用偏振復原技術之處，基於LCD之系統亦已因對偏振光之要求而受到損害，從而降低效率且增加光展量。已證明不要求偏振光之DLP器件設計在某種程度上更有效，但仍需要昂貴、短壽命之燈及高成本光學引擎，從而使得其太昂貴而無法與習用電影投影設備相競爭。

為與習用高端基於膠片之投影系統相競爭且提供所謂電子或數位電影，數位投影機必須能夠達成可與此早期設備相競爭之電影亮度位準。作為比例之某一觀點，典型之影院需要大約10,000流明投影至對角線大約為40英尺之螢幕大小上。螢幕範圍需要大約自5,000流明至高達40,000流明。除此苛刻亮度要求之外，此等投影機必須亦遞送高解析度(2048×1080像素)且提供大約2000：1之反差及一寬色域。

已證明某些數位電影投影機設計能夠達到此效能位準。然而，高設備成本及運作成本已成為障礙。符合此等要求之投影裝置通常每一者花費超過50,000美元且利用高瓦特氙弧燈，該等高瓦特氙弧燈需要以500-2000小時之間的間隔替換，其中典型之替換花費通常超過1000美元。氙燈之大光展量對成本及複雜性具有相當大之影響，此乃因其使相對快之光學器件收集且投影來自此等源之光成為必要。

DLP及LCOS LCD空間光調變器(SLM)兩者所共有的一個缺點一直係其有限之使用雷射光源特別是雷射源之能力。雖然雷射光源在相對光譜純度及潛在高亮度位準方面優於其他類型之光源，但其需要不同方法以便有效使用此等優勢。與早期數位投影機設計一起使用之用於調節、重定向且組合來自色彩源之光之習用方法及器件可約束使用雷射光源之良好程度。

固態雷射有希望改良光展量、壽命及總體光譜及亮度穩定性，但直到最近，尚不能以充足位準且在數位電影可接受之成本下遞送可視光。在一較新之研發中，雷射陣列已商業化且顯示出作為潛在光源之某些希望。然而，亮度自身尚未足夠高；需要來自多達9個個別陣列之組合光以便為每一色彩提供必要之亮度。

對於投影應用尤其重要之雷射陣列包含各種類型之VCSEL陣列，其中包含：VECSEL(垂直擴展腔面發射雷射)及來自CA,Sunnyvale,Novalux之NECSEL(Novalux擴展腔面發射雷射)器件。然而，使用此等器件之習用解決方案易出現若干問題。一個限制係與器件良率相關。很大程度上由於關鍵組件之熱及封裝問題，已商業化之VECSEL陣列在長度上得以擴展，但在高度上受到限制；通常，一VECSEL陣列僅具有兩列發射組件。使用多於兩列往往急劇地增加良率困難。另外，習用VECSEL設計易於出現功率連接及散熱方面之困難。此等雷射具有高功率，舉例而言，頻率加倍為一來自Novalux之雙列器件之一單列雷射器件產生超過3 W之可用光。因此，可存在相當大之電流要求及來自未使用之電流之熱負載。壽命及光束品質高度相依於穩定之溫度維持。

將雷射源耦合至投影系統呈現使用習用方法尚未充分解決之另一困難。舉例而言，若使用Novalux NECSEL雷射，則每種色彩需要大約九個兩列×24雷射陣列以接近大多數影院10,000流明之要求。可需要將該等源以及電子遞送及連接及相關聯之熱與主要熱敏光學系統分離以允許投影引擎之最佳效能。其他雷射源係可能，例如習用邊緣發射雷射二極體。然而，此等雷射源較難以封裝成陣列形式，且傳統上在較高亮度位準時具有一較短壽命。

雷射源之使用一般而言呈現其自身之成像假像組。關係緊要之主要假像係有雷射斑點及照明均勻度之假像。

斑點係一精細標量之空間變化強度波動，其係由一光波長數量級上之隨機表面粗糙度所導致。所增加之雷射相干性在其中粗糙度產生相互干涉之隨機定相子源之投影系統中引入一相當大之影響。此隨機強度波動使一影像之有效MTF降低，尤其在較高頻率下，從而本質上詳細產生一「微光效應」，但亦產生一真正虛假之強度銳度。諸多研究者已詳細研究斑點現象且Joseph Goodman之Speckle Phenomena in Optics、Theory and Application ，Roberts and Company，Greenwood Village,CO(2007)已公開對知識之一全面總結。Goodman指示全框顯示應至少具有少於調變器件之強度解析度之最低有效位元之偏離強度變化的標準偏離強度變化。對於數位電影應用，此控制係12個位元且反差比通常係大約2000：1。其他電影標準傾向於指示斑點「不應為可見」之不同準則，可在數量上將此假定為具有與一白色光投影機在一普通螢幕上之斑點位準相等之斑點位準。此已經量測而在強度上係大約3%之峰至穀變化。

Goodman已特徵化在顯示應用中減少斑點之某些常用方法：「1.引入偏振分集；2.引入一移動螢幕；3.引入一可最小化斑點產生之特別設計螢幕；4.對於每一色彩，加寬源之光譜或以略微不同之頻率使用多個雷射，由此在照明中達成波長分集；5.對於每一色彩，使用空間上分離之多個獨立雷射，由此在照明中達成角度分集；6.與眼睛之解析度相比過度設計投影光學器件；7.使一具有隨機相位單元之改變的漫射器成像至該螢幕上；及8.使一具有確定性或正交相位碼之改變的漫射器成像至該螢幕上。」

此等方法中之每一者皆具有某些益處及負面屬性。此等方法中之某一些方法很適用於高端數位電影投影，而其餘方法並不適用。另外，在諸多情形中，一單個方法可能不係足夠有效以將斑點減少為低於可接受之臨限值。偏振分集在諸多情形中係不合意的，此乃因要求偏振調變光或產生立體成像之任一投影機不能允許不純狀態到達觀看者。特別設計之螢幕及螢幕搖動可係有效，然而，其需要不合意之會場修改，以能夠在任一螢幕上顯示一品質為較佳。類似地，若需要一偏振維持螢幕，則添加額外之製約或特徵可係相當昂貴或困難。大螢幕尤其難以修改製造過程，此乃因該設備大且昂貴。

可需要光譜加寬，然而，此在雷射製作中可係難以控制，此乃因產生顯示應用所需要之可見固態源之諸多方法使用將波長控制為約1 nm之雙倍頻率晶體。使用多個獨立雷射係一極好之方法，但此一方法相依於用於控制斑點之元件之數目。此在低光位準至高光位準投影系統之範圍上作用不佳，此乃因一1000流明之投影機需要像一10,000流明之投影機一樣無斑點，而源之數目可係10倍高。舉例而言，在2005年11月2日之日本東京微光學會議上，Mooradian等人之「High Power Extended Vertical Cavity Surface Emitting Diode Lasers and Arrays And Their Applications」揭示Novalux擴展腔面發射雷射(NECSELS)之經改良斑點效能。在此情形中，30至40個獨立(彼此不相干)發射器將斑點減少低至幾個百分點。儘管藉助較大量之發射器來減少斑點，但斑點不一定會減少至嚴格之數位電影要求所要求之白光位準。

改變漫射器極其有效，然而，此藉由產生額外之角度擴展來增加源之光展量且在一玻璃表面上要求一相對昂貴且受控之表面處理以耐用於高功率系統。

在Mooradian等人之美國專利7,296,987中，揭示與Goodman所闡述之彼等技術類似之用以減少雷射斑點之個別及組合技術。首先，使用增加相對於彼此大致不相干之雷射之數目。其次，可使用對雷射之光譜加寬。(Manni等人之US 6,975,294中亦闡述此後一技術。)再次，一陣列中之個別雷射可設計為以多個頻率、相位及方向(角度)分佈來運作。最後，可使用一光學元件來擾亂該方向、相位及偏振資訊。如先前所闡述，儘管增加雷射數目在減少斑點方面有效，然而其係一不完善之解決方案。此專利中所闡述之額外方法係難以實施、昂貴或光學上不合意。

Govorkov等人之美國專利7,244,028闡述至少一個雷射之使用，該至少一個雷射將一雷射束遞送至一掃描構件，該掃描構件在時間上將該雷射束發散增加至一透鏡中，該透鏡將該光遞送至一光束均化器，該光束均化器照明一空間光調變器。當與一具有進一步減少斑點之至少一個特徵之螢幕組合時，此將雷射斑點減少至可接受之位準。儘管時間上改變雷射束發散一般係減少斑點之一良好手段，然而，其亦要求改良螢幕以完全減少斑點。此對於一般投影目的係不合意。

Ji等人之美國專利7,116,017闡述一由雷射與螢幕之間的光路徑中之一振動鏡構成之具體器件。單獨此器件不會將斑點減少至可接受之位準。儘管Roddy等人之美國專利6,445,487闡述使用雷射之頻率調變及/或結合一器件來使光束在角度上及時偏離之方法，但此方法要求並非對所有雷射源皆可行或可能之雷射調變。類似地，該申請案關注使用一聲光調變器以用於角度偏離。此等器件極其昂貴且僅可處理某些雷射類型及大小。

因此，可見尚未解決之挑戰為：提供一種在均勻度及亮度方面具有幾乎無斑點效能之電影品質之色彩雷射投影系統。需要一種實現用於高端投影系統之均勻無斑點成像之雷射照明解決方案。

本發明提供一種高品質數位投影系統，其具有最佳化成本、照明均勻度、效率及亮度、最佳光展量、減少之雷射斑點及一用於立體影像投影之偏振光源。

本發明之某些實施例係關於一種數位影像投影機，其包含一光總成，其經組態以自至少一個雷射陣列光源沿一光路徑投影光，該所投影之光在該光路徑之一遠場照明部分中具有一重疊遠場照明。該數位影像投影機亦包含：一時間變化光學相移器件，其經組態以在該光路徑中；及一光學積分器，其經組態以在該光路徑之遠場部分中。根據此等實施例，該投影機亦包含一空間光調變器，其位於該光路徑中該時間變化光學相移器件及該光學積分器之下游。該空間光調變器經組態以位於該光路徑之該遠場照明部分中。該投影機進一步包含若干投影光學器件，其位於該光路徑中該空間光調變器之下游，該等投影光學器件經組態以自該空間光調變器朝向一顯示器表面引導大致無斑點之光。

結合圖式閱讀以下詳細闡述，熟習此項技術者將明瞭本發明之此等及其他實施例、特徵及優點。

本闡述特定而言係關於形成根據本發明之裝置之一部分或更直接地與該裝置協同運作之元件。應理解，未具體顯示或闡述之元件可呈現熟習此項技術者所熟知之各種形式。

提供本文中所顯示及所闡述之圖式旨在圖解闡釋根據本發明之運作原理，且繪製該等圖式並非意欲顯示實際大小或比例。由於本發明雷射陣列之組成零件的相關尺寸，因此有必要做一些放大以強調基本結構、形狀及運作原理。

本發明之實施例解決對在影像中具有減少之斑點反差之雷射投影顯示之需要。本發明之實施例另外提供能夠實現可用於立體投影之交替正交偏振狀態之特徵。本發明之實施例利用光之固有偏振及自一VECSEL雷射陣列或其他類型之雷射光陣列發射之獨立相干光。

雷射陣列在使用於投影顯示應用中之許多方面係令人滿意的。多個雷射呈現優勢，此乃因光產生並非依賴於一單個器件功能而運作，由此增加器件之可靠性。獨立運作之雷射器件呈現光學分集之額外優勢。此分集之價值係在於在一顯示系統中減少斑點反差。在諸多投影系統中，如先前所論述，有可能為此目的而利用偏振及波長分集。在本文中所揭示之某些實施例中，存在一維持雷射之固有偏振狀態之需要。儘管少量之波長分集可係有用，但其亦係難以控制且控制成本高。該等實施例中可接受此波長分集作為斑點減少之一額外源，但不在一單個光譜範圍(紅色、綠色或藍色)內依賴於此波長分集來獲得所需要之斑點減少。

在投影顯示應用中，可由於雷射之光譜純度而利用該等雷射，從而提供增加之色域、固有之偏振及(最重要地)減少之光展量(源之角度及空間擴展)。圖2闡述一光學系統中之光展量匹配。光源12具有一經界定角度及空間範圍(光展量)。為有效地利用此光，光學器件18必須將該光遞送至光調變器20以使光展量匹配。若該光展量不匹配，則光將丟失或該光學器件之複雜性將不必要地增加。減少之雷射光展量使光學組件、光學調變器及光學塗層能夠在較小之角度範圍內起作用。此一般提高顯示之光學效率及反差比。另外，此等減少之要求簡化了光學元件，由此大致減少系統之成本及複雜性。雷射相干性(光波具有一特定相位特徵之性質)往往對優質影像之產生不利。相關相位之光束之間的干涉導致不希望之強度結構。單個相干雷射入射於一光學系統中之光學缺陷結構上導致稱為斑點之隨機干涉圖案。因此，應相當理解，使用具有獨立相位參數之多個雷射源之優勢在於此等源之組合減少所組合光束之固有相位。此本質上形成一不相干量測，由此減少斑點。增加雷射數目減少了相位結構且進一步減少斑點產生。儘管使用多個雷射往往減少該等雷射之大體相干性以大致減少斑點，但可存在殘留之相干性，尤其係在其中使用較少雷射之小螢幕之情形中。

根據本發明，藉助三個斑點減少階段來大致消除斑點。斑點減少之第一階段利用一將雷射束之角度、空間及繞射混合連同雷射源之獨立相位關係組合之多雷射光源之遠場照明。斑點減少之第二階段係將該遠場照明引導至一偏振維持光學積分器中。斑點減少之第三階段使用一時間變化光學相移器件。

為更好地理解本發明，闡述本發明之裝置及方法可在其中運作之總體背景係有益。圖3之示意圖顯示併入本發明一實施例之投影裝置10之一基礎配置。圖中顯示三個光調變總成40r、40g及40b，其各自自一基於雷射之照明組合器42沿一光路徑49投影具有紅色、綠色或藍色三原色(RGB)中之一者之光41，該照明組合器可包含一或多個雷射陣列光源(例如，圖4中之44)。每一經投影之光41皆在光路徑49之一遠場照明部分47中具有一遠場照明100且由一可選透鏡50引導透過一時間變化光學相移器件110(下文將更全面地闡述)且隨後透過一偏振維持光學積分器51(例如小透鏡陣列)。此光由透鏡54傳遞至一光調變器60。光調變器60係一微機電系統(MEMS)器件、一LCD(液晶器件)或任一其他類型之光學調變組件。為簡潔起見，所闡述之例示性實施例將使用一MEMS空間光調變器，其中該等器件可被認為係「偏振狀態中性」。此意味著器件不藉由調變像素之偏振狀態來調變每一像素處之光。當自任一像素之MEMS表面反射時，入射光之偏振狀態對於彼像素之任一改變皆係無意的且隨其入射角度改變。光至MEMS空間光調變器之入射角度(箭頭B)可經調整以藉由使輸入及輸出偏振狀態定向在微鏡74之平面中或正交於微鏡74之平面來最小化任何不希望之偏振效應，如圖10中所示。對於此實施例，該調變器必須獲取兩個正交輸入偏振狀態之光(箭頭C1及C2)且輸出對應於相應輸入狀態之兩個正交偏振狀態之光。然而，輸出偏振狀態可相對於輸入狀態旋轉。

諸如DLP器件之大多數微機電結構(MEMS)使用一通常由鋁形成之金屬反射器。當處理來自一傾斜角度之光時，金屬鏡在反射時產生極小之相移。其中DLP器件維持反射之後的偏振狀態之較佳偏振定向使偏振軸與微鏡之鉸鏈樞轉傾斜一致(箭頭C1)或正交(箭頭C2)，如圖10中所示。軸A指示一DLP微鏡之鉸鏈樞轉線。然而，相對於該微鏡平面沿其他軸定向之偏振狀態可在殘留偏振之效應最小之情形下使用。

將要求當前之DLP封裝關於覆蓋板氣密封裝做出一修改。當前之封裝經設計以提供一環境密封及一無缺陷之表面以防止散射影響影像品質。如此，將窗口雷射焊接且熱熔為機械框之過程包含至每一封裝中之顯著且不一致之雙折射。已透過樣本器件觀察到超過3 nm之阻滯變化。此將負面地影響器件外偏振狀態之維持。因此，為恰當地利用具有偏振光之DLP器件，新窗口封裝將係有用。可藉由利用一具有一低係數壓力或熱誘發雙折射之玻璃(例如SF57玻璃)來改良封裝。一替代方法將係提供一窗口至一窗框之無壓力安裝，例如，使用RTV接合材料來將該窗口接合就位。將需要進一步之隔離以使該窗框之結構相對於該窗口係剛性，但相對於晶片框之接合表面係撓性。同樣地，可顛倒此方法。此外，若在謹慎控制之晶片運作溫度下執行此方法，則其將有益於用於將窗口接合至框及將框接合至晶片安裝之程序，從而避免來自一運作及封裝溫度差之壓力。

使用經組態以投影具有一共同偏振軸之光的偏振雷射光源為立體影像之投影提供顯著優勢。先前所論述之習用照明源上之效率增益允許投影機更容易地遞送具有可與習用2D投影之亮度相當之亮度之影像。

由於其諸多可能之實施例而於圖3中以一虛線輪廓大體指示之投影光學器件70隨後將經調變之光引導至一顯示器表面80。圖3中所示之總體配置隨後用於本發明之後續實施例，其中各種配置用於照明組合器42。光調變總成40r、40g及40b隨後將經偏振之光遞送至一偏振狀態中性之光調變器60且隨後遞送至投影透鏡70。

圖4顯示一個用於組合多個陣列44與44'以形成一較大陣列之方法。在圖4中，一或多個散置鏡46可用於放置與陣列44一致之額外陣列44'之光學軸。然而，可瞭解，熱反間隔要求可限定多少陣列44可以此方式堆疊。光學上可需要使雷射組合至最小之空間及角度組合中以便減小光展量且簡化光學系統。

在典型之雷射光學投影顯示設計中，所組合之雷射陣列將聚焦於一光學積分棒或波導中。近場或菲涅耳(Fresnel)條件組合光將由透鏡50聚焦至一較小源，隨後藉由此方法在空間及角度兩方面進一步混合。由於雷射之發散度通常小，因此將以此方式使所組合之光源保持相對小，從而減小聚焦光學器件及積分光學器件之大小以簡化封裝且減少成本。可需要此方法在大多數情形下減少雷射斑點，此乃因積分棒或光學波導(例如一光學纖維)藉由單獨混合偏振、相位、角度及空間內容而減少相干性。然而，在雷射之偏振狀態較佳得以維持之情形中，此方法可係不合意。普通光學纖維及積分棒並不固有地維持光之偏振狀態。另外，此方法不利用雷射束傳播之固有性質，亦即，雷射一般而言將由於自發射點之距離增加而穩定其繞射輸出圖案。此弗朗和費(Fraunhofer)或遠場繞射狀態在其中雷射強度之結構不再變化之間隔中提供一可控制之位置；僅圖案之大小將改變。此控制有助於確保一一致之斑點減少量。

圖7繪示其中利用自雷射源之光學路徑中之遠場位置100之一雷射組合器之一替代實施例。來自該等雷射中之每一者之指定為組合路徑長度x之光學路徑大致符合此遠場準則。藉由結合一陣列中每一源之固有小雷射發散及特定器件或器件線之間指向角度源自製造容差之所預料之正常變化來利用照明之此穩定繞射圖案，提供一本徵偽高斯(Gaussian)遠場影像。舉例而言，具有14個雷射之未調適之NECSEL(Novalux擴展腔面發射雷射)陣列已顯示為在距該源大約24英吋遠處之主光束中具有一大約2 cm之遠場圓形高斯光束外形。根據本發明，利用該等雷射之遠場照明提供一藉由組合角度、空間及雷射束之繞射混合連同該等源中每一者之獨立相位關係之斑點減少之固有第一階段。儘管此遠場距離相對於一典型投影系統之共同近場使用係大，但可能折疊此路徑以減少總體封裝大小。來自不同色彩路徑中之每一者之雷射亦可使其傳播路徑重疊以更有效地利用空氣間隔。另外，在高功率數位電影應用中，一小封裝大小並非係一嚴格要求，而此較長距離提供一在該顯示系統之易熱雷射源與熱敏光學成像部分之間產生一大致熱障之優點。

斑點減少之第二階段係將該遠場照明引導至一偏振維持光學積分器中。LCD投影機通常利用小透鏡陣列或「蠅眼(fly's eyes)」以用於此功能。與積分棒或桿不同，如圖4中所示之一小透鏡積分器52中不利用偏振擾亂反射。小透鏡積分器52僅係圖3中所示光學積分器51之一個實例。該小透鏡積分器通常由兩個小透鏡陣列52a及52b組成，其中第一透鏡陣列52a由多個透鏡元件以被照明器件(光學調變器)之縱橫比組成。第一小透鏡陣列52a係以雷射源42之遠場照明而加以照明。可選透鏡50可用於在角度上將該光(其通常幾乎係準直光)處理至第一小透鏡陣列52a中。第一小透鏡陣列52a將該光成像至第二小透鏡陣列52b上。以此方式，第二小透鏡陣列52b結合透鏡54充當一場透鏡且以一重疊式樣將第一小透鏡陣列52a中之透鏡中之每一者皆成像至光學調變器60上。陣列中透鏡愈多，輸出照明之混合及均勻度愈高，儘管由於小透鏡陣列之性質不盡完美而使得透鏡越多解譯為光學損失越多。在斑點減少之此第二階段中，與輸入照明不同，射中光學調變器60之照明更一般而言係在空間上混合、大致均勻且按照正確之縱橫比。

圖4中所示之配置可經略微修改以允許使用具有不同偏振狀態之偏振光，如圖5A及5B中所示。光調變總成40r、40g及40b中之任一者可在兩個正交偏振狀態之間迅速交替以為立體觀察提供左眼及右眼影像。此處存在兩組偏振雷射。對於此實例，使用固態雷射陣列44a及44b。經偏振之雷射陣列44a及44b提供具有正交偏振狀態之光，例如針對此等陣列組中之一者44b使用半波板64。在交替照明循環之一半中，對陣列44a通電，如圖5A中所示。此光自一偏振分光器60反射。在該交替照明循環之另一半中，對陣列44b通電，如圖5B中所示。此光透射過偏振分光器62。對 於非立體應用，來自偏振雷射44a及44b兩者之光可一起用於提供一較亮之影像，或在半功率下用於平衡每一雷射源之壽命。

此配置有利地將具有其中任一偏振之光放至同一照明軸上。使用此方法之光展量保持與先前圖4中針對一單個通道所示之組態中所示相同。因此，在其中兩個偏振狀態皆成像之非立體應用中，源之亮度有效地加倍。然而，在需要立體顯示之情形中，在一個特定時刻僅及時利用一單個源，以使有效亮度保持與圖4中相同。儘管此配置因其簡單而係較佳且向空間光調變器60(圖3)提供交替正交偏振狀態，但其要求雷射在所需之頻率範圍內一致地運作，以使每一正交組合雷射陣列導通及關斷。對於數位電影應用，此當前相依於設置而為120hz或144hz。然而，諸多雷射可展現熱穩定困難，由此在此頻域中導致不穩定之功率波動。因此，在某些情形中，要求在到達調變器之前間接(亦即，不透過源調變器)交替光之正交狀態或在調變器之後隨即變更此狀態。

圖6之示意性方塊圖顯示多個光重定向稜鏡30可如何用於在使用交替偏振狀態之一實施例中提供增加之亮度。如先前參照圖5A及5B所闡述，來自光陣列44a及44b之交替照明透過偏振分光器62、將正交偏振狀態之光引導至空間光調變器60以用於提供一立體影像。

圖7之剖面側視圖顯示照明組合器42中光重定向稜鏡30之另一實施例，該實施例提供一比圖5A及6中所示之實施例更緊湊之使用雷射陣列之照明配置。在此實施例中，光重定向稜鏡具有兩個重定向表面36，從而接收來自面向彼此之陣列44之具有相反發射方向D1及D1'之光。每一重定向表面36皆具有兩個類型之小平面：一光重定向小平面38；及一入射小平面28，其與來自對應陣列44之入射光垂直。此允許各種雷射模組藉由一小殘留光自小平面28上之一抗反射塗佈面回射回至該等雷射中之每一者來較容易地與光重定向稜鏡30對準。此折反射可用作一產生一微小外部空腔之手段，該外部空腔可誘發雷射中之模式不穩定性。雖然在典型應用下此模式跳躍可被認為係雜訊，但此雜訊可藉由進一步減小雷射相干性(及雷射間相干性)從而減少影像平面處之可視斑點而在投影中添加價值。另外，藉助此雙側方法，雷射模組與來自彼此相鄰之不同模組之光交錯，從而當在光學系統中進一步光學整合光時提供一進一步空間混合之源。此藉由產生一隨機雷射雜訊而可能有助於減少斑點。然而，不可依賴於此，此乃因如此斑點減少之一一致源不係包含為一正式階段。圖8顯示一對稜鏡30(如圖7中所示)可如何用於自分光器62朝向透鏡50引導正交偏振狀態之光。

儘管可見稜鏡30對雷射44之此定向較佳，但不要求相對於輸入或輸出面之垂直入射光用於組合照明源。然而，要求在表面38處出射稜鏡30之重定向光束彼此大致平行。欲達成此，要求謹慎考量諸多因素。此等因素包含：每一側上之雷射44(因其可係不同)至每一側上輸入小平面之入射角度與稜鏡中基於材料折射係數之折射之組合。另外，必須考量來自每一側之重定向小平面(其亦可在每一側上不同)之反射且其與稜鏡折射之組合必須協同運作以使來自出射面之輸出光束平行。

圖9之示意性方塊圖顯示在每一色彩通道中使用光重定向稜鏡30之投影機裝置10之一實施例。每一光調變總成40r、40g及40b皆具有一對光重定向稜鏡30，該稜鏡對具有一與圖8中所闡述之偏振定向組件配置類似之偏振定向組件配置。在每一光調變總成中，將來自一個或另一個光重定向稜鏡30之偏振光透過偏振分光器62引導至透鏡50及光學積分器51。空間光調變器60係一數位微鏡或調變光同時維持與輸入光之正交定向相關之輸出光之兩個正交定向之其他MEMS器件。在所示之經設計以使用一微鏡器件之角度調變之實施例中，經薄膜塗佈之表面68經處理以根據入射光之入射角度來反射或透射該入射光，以使得將經調變之光引導至一二向色組合器82。二向色組合器82具有二向色表面84之一配置，該等二向色表面根據波長選擇性地反射或透射光，從而透過投影光學器件70將來自每一光調變總成40r、40g及40b之經調變光組合至一單個光學路徑上。對於此一實施例，小透鏡陣列將提供用於均勻化照明之優點，此乃因偏振狀態得以維持。

本發明允許對本文中所闡述之該等例示性實施例做出諸多變化。舉例而言，多種偏振雷射光源可用作VECSEL及其他雷射陣列之替代物。光定向稜鏡30可由諸多高透射性材料製成。對於低功率應用，可選擇塑膠。對於較高功率應用，玻璃可更適合。

維持雷射偏振狀態之一個原因係利用偏振產生一模擬3D影像，其中每一眼睛皆成像有一透過偏振濾光玻璃選擇性地遞送之正交偏振狀態。為產生一立體觀察體驗而形成正交偏振之一個方式係在組合雷射總成之兩個正交狀態之間機械地關閉光閘，如圖11中所示。在一照明組合器43中，雷射44b經組合以產生一線性偏振狀態，亦即，一共同偏振軸；而雷射44a結合½波板64形成具有一正交於44b之偏振狀態之線性偏振狀態之光。可係一旋轉光閘65之一偏振旋轉器係放置於合併於該等正交偏振狀態之間的光學軸路徑中。旋轉光閘65之位置由一控制邏輯處理器90(例如，一同步化器件)控制，該控制邏輯處理器控制一馬達66以使該偏振旋轉器與影像資料同步化。旋轉光閘65及馬達66僅提供圖3中時間變化光學相移器件110之一個實例。

圖12A及12B中之平面圖及側視圖中所分別顯示之旋轉光閘65較佳地具有一帶有至少兩個扇段之玻璃圓盤。第一扇段65a經設計以大致透射所有入射於其上之光。交替扇段65b經設計以大致反射所有入射於其上之光。當透射扇段65a處於沿該光學軸之位置時，雷射44b透射直至系統，而雷射44a由一光束收集器69吸收。另一選擇為，當反射扇段65b係沿該光學軸時，來自雷射44a之光反射直至該系統，且來自44b之光被引導至光束收集器69。以此方式，交替正交偏振之光遞送至空間光調變器以藉由旋轉由一馬 達66所致動之光閘65來產生與該空間光調變器上之立體影像同步化之立體影像。應注意，偏振狀態之間存在一過渡區域73，如圖12A中所示。此處，照明光67可係在兩個區域65a與65b之間。在此情形中，兩個狀態之偏振無意地遞送至空間光調變器。此情形導致兩眼影像之間的串擾，亦稱作重影。可接受某些量之串擾。若串擾過量，則空間光調變器可在此過渡週期期間轉至關斷狀態，從而以損失某些光為代價消除該串擾。因此，可需要最小化此過渡區域。此可藉由最小化照明光之點大小或藉由擴大光閘輪盤來達成，從而在實踐中儘可能遠離朝向外徑放置該照明光。

儘管圖11之實施例用於交替引導至空間光調變器之光之偏振狀態，但50%以上之光損失至光束收集器69。對習用方法之系統效率而言，此本質上減少系統效率。

可實施斑點減少方法利用之第三階段，但不限於圖11中所示之實施例。該方法使得使用一器件以在時間上平均一經移位相移、空間及/或角度照明成為必要。此時間移位器件可放置於光學積分器之前或之後之光學路徑中。在較佳實施例中，該器件出現在小透鏡陣列之前。以此方式，該器件對最終照明之任何影響皆在整個空間面積上平均，從而防止影像中之空間假像。可考量用於此階段之器件可係一振動光學元件，例如一鏡或板。亦可使用隨機液晶相位圖案產生器或聲光調變器。在較佳實施例中，使用一諸如圖11中之旋轉光閘65之旋轉光學元件。該旋轉光學元件可係楔形、可漫射或畸形。在每一情形中，照明中皆產生一時間變化光學路徑差，此再次改變殘留斑點而無需一所要求之去偏振。此出現於其間眼睛能夠達到平均之一週期上。可藉由改變光束之光學路徑來誘發相移。旋轉之楔形光學器件藉由沿該光學路徑在空間上誘發一固定之空間距離改變來實施此步驟。為詳細闡述，諸如一非平坦表面之一畸形表面將依據該表面形狀將該光學路徑移位於一較隨機之圖案中。諸如由一不良拋光或表面蝕刻產生之表面之漫射表面亦將以一較規則式樣提供一隨機相移。該表面品質將使所誘發之相移之類型及量發生變化。經蝕刻之表面往往具有一較不清晰之表面品質且因此減少來自此過程之散射損失。此類型之經蝕刻玻璃通常被稱作「抗牛頓」玻璃。需要最小化表面降級且因此最小化所誘發之相位，此乃因將存在與此方法相關聯之某些光損失。

隨後可使用此旋轉光學元件(例如，旋轉光閘65)來幫助產生交替正交偏振狀態。而此又可用於產生立體影像。可接受以產生立體影像之時間頻率同樣係足夠快以平均斑點。在任一情形中，根據一閃爍或斑點減少方法，較快之時間平均一般將提供較少假像。

此實施例係顯示於圖13中且使用旋轉光閘65來復原先前遞送至光束收集器69之光。在一照明組合器45中，之前在此路徑中之光使其偏振狀態由一波板64轉換。亦可藉由簡單地旋轉兩個源中之每一者來使該兩個照明源呈正交偏振狀態，以使得輸出正交。在任一情形中，此將該光轉換至與藉由旋轉光閘65直接遞送至空間光調變器之偏振狀態相同之偏振狀態。然後，此所轉換之光由鏡71引導至一與來自旋轉光閘65之光毗鄰之路徑。現在具有相同偏振狀態之兩個雷射陣列之組合光係遞送至小透鏡52且遞送至該空間光調變器。此外，藉由使用馬達66旋轉光閘65，以正交偏振狀態交替地遞送光。

對於圖13之實施例，可觀察到，光源之光展量與其在圖11中遞送時之狀態相比已加倍。可將此光展量提供至具有雙倍面積之光學積分器51中，其中原始及所轉換之光束並排且係在相同角度間隔中。另一選擇為，該光可具有來自每一雷射源之某一量之重疊。由於將更容易地藉由在此空間中混合而達成所有像素之一均勻照明，故角度重疊可更為合意，此乃因投影透鏡通常係遠心的。儘管遵循照明路徑之光學器件需要處理此大光展量以便有效，但由於雷射源之低開始光展量之性質，此並不係一極困難之問題。

圖14顯示使用此經復原之偏振光但要求較少組件之一替代實施例。圖14中所示之鏡71由具有一半波板64之稜鏡72取代。緊靠旋轉光閘65放置稜鏡72以簡化光學折疊且最小化兩個光路徑之間的間隔。

圖15顯示一併入圖15中所示之交替正交偏振照明系統45r、45g、45b、直接在每一色彩通道中照明空間光調變器60且與二向色板84重組以由透鏡總成70投影之投影系統。

此同一方法亦適當地用於非立體投影且無額外之光損失，甚至係在過渡區域期間。因此，與習用解決方案不同，沒有必要移除光閘輪盤或偏振開關以改良習用成像之通過量效率。在此情形中，可關閉馬達66以在非立體成像期間節省壽命或功率消耗(較佳地在光閘之透射區域係在光學路徑之情形中)以使得可最小化不必要之塗佈損傷及熱累積。

圖12A及12B之旋轉光閘機構除提供一交替正交偏振方法之外亦起到第三斑點減少作用。可將一相干破壞塗層塗施至該光閘之一個或兩個側。圖12B顯示旋轉光閘65，其中一個側65c係由一研磨表面製造，而相對側65d含有拋光表面，該拋光表面在一個扇段中具有抗反射塗層且在交替扇段中具有一鏡塗層。表面粗糙度應係足夠高以消除可見斑點，但足夠低以不實質增加源之角度範圍。自實際缺陷誘發額外繞射之此相對粗糙表面藉由旋轉輪盤(空間移動)移動斑點產生點且藉由時間平均顯現以具有較少斑點來本質上誘發隨機變化之斑點高位準。另一選擇為，如先前所闡述，可拋光兩個側65c及65d，然而該等表面可在光學上不平坦，以使得具有光學路徑差之多個波可係誘發至以旋轉頻率變化之光束中。此在一非拋光表面上方為較佳，此乃因其不實質增加照明光之角度容量且因此增加光展量。

可使用其他時間變化相移器件或構件。舉例而言，有可能及時移位或改變位置、傾斜或一光學元件(例如一鏡)之位置及傾斜以產生一光學相移。類似地，可對一光學元件之表面實施此移位或傾斜。另一實施例將係利用一大致隨機適應性光學表面作為此一光學相移器件。

結合藉助光學整合(空間混合)而組合之遠場雷射照明利用一時間變化光學相移技術之一替代實施例係替代地利用一將光學光展量時間上改變至空間光調變器上之時間變化光學光展量移位器件。以此方式，空間光照明在角度(量值或位置)、空間(量值或位置)或角度與空間屬性之一組合上略微移位，而非改變光學路徑長度。此可藉由各種手段達成，但最簡單地係藉由使用經移位或傾斜之光學元件來調整照明光展量。藉助此方法，光亦將損失，此乃因其要求過度填充角度或空間光以計及時間上移位之光展量。維持空間光調變器上之照明均勻度或以一頻率在時間上移位係重要，眼睛由此平均經移位之照明而無任何閃爍。後者係較佳，因其在減少雷射斑點方面將具有最佳結果。

三階段斑點減少手段囊括：在遠場中使用組合雷射陣列、藉由一偏振保持光學積分器(例如一小透鏡陣列或具有最小光學反彈之積分棒)在空間上均勻化及在時間上平均獨立或組合地移位之相位或光展量(角度、空間或兩者)。已相對於一白色光源做出此技術之量測。白色光源(如一在數位電影應用中通常實施之與小透鏡陣列光學整合之鎢源)在一白色模型板螢幕上提供大約2%之斑點變化。具有頻率加倍以在近場條件下提供48個光束之24個雷射之一綠色Novalux 3瓦特陣列具有大約11%之斑點。在遠場條件下，斑點降低至9%。當與小透鏡陣列光學整合時，斑點降低至8%左右。使用一以500 rpm旋轉之畸形或楔形輪盤使殘留斑點降至3%。若不使用該小透鏡陣列，則此旋轉圓盤對斑點影響不大。已發現斑點減少不受旋轉光學圓盤位置之影響。要求組裝成一10,000流明之數位電影投影機之額外雷射(每個色彩大約8至10個3瓦特雷射)將提供一顯著位準之額外斑點減少，此乃因較多之獨立定相雷射進一步降低相干性。

10．．．投影機裝置

12．．．光源

14．．．稜鏡總成

16．．．位置

18．．．光學器件

20．．．光調變器

20r．．．光調變器

20g．．．光調變器

20b．．．光調變器

26．．．雷射

28．．．入射小平面

30．．．光重定向稜鏡

32．．．入射面

34．．．輸出面

36．．．重定向表面

38．．．光重定向小平面

40r．．．光調變總成

40g．．．光調變總成

40b．．．光調變總成

42．．．照明組合器

43．．．具有光閘總成之照明組合器

44．．．雷射光陣列

44'．．．雷射光陣列

44a．．．雷射光陣列

44b．．．雷射光陣列

45'．．．照明組合器

45r．．．照明組合器

45g．．．照明組合器

45b．．．照明組合器

46．．．鏡

48．．．偏振分光器

56．．．偏振分光器

50．．．透鏡

51．．．光學積分器

52．．．小透鏡陣列

52a．．．第一小透鏡陣列

52b．．．第二小透鏡陣列

54．．．透鏡

60．．．光調變器

62．．．偏振分光器

64．．．半波板

65．．．旋轉光閘

65a．．．透明扇段

65b．．．反射扇段

65c．．．漫射側

65d．．．拋光側(經塗佈)

66．．．馬達

67．．．輸出光

68．．．二向色表面

69．．．光束收集器

70．．．投影光學器件

71．．．鏡

72．．．反射稜鏡

73．．．過渡區域

74．．．微鏡

75．．．電子偏振旋轉器

76．．．四分之一波板

80．．．顯示器表面

82．．．二向色組合器

84．．．二向色表面

90．．．控制邏輯處理器

100．．．遠場照明

110．．．時間變化光學相移器件

A．．．軸

B．．．入射光

C1．．．偏振軸

C2．．．偏振軸

D1．．．發射方向

D1'．．．發射方向

D2．．．輸出方向

X．．．遠場距離

雖然本說明書係藉由特別指出並明確主張本發明標的物之申請專利範圍而得出結論，但據信，結合附圖並依據以上闡述將更好地理解本發明，其中：圖1係一將一組合稜鏡用於不同色彩光路徑之一習用投影裝置之示意性方塊圖；圖2係一圖解闡釋一光學系統中之光展量匹配之示意圖；圖3係一顯示使用併入本發明之用於立體影像投影之照明組合器之一投影裝置之大體配置的示意性方塊圖；圖4係一顯示用於組合多個光陣列以形成一較大陣列之一個方法之示意圖；圖5A及5B係顯示使用具有不同偏振狀態之偏振光之投影裝置之示意性方塊圖；圖6係一顯示各自提供來自雷射光陣列之光、各自具有不同偏振之兩個光重定向稜鏡之使用之示意性側視圖；圖7係一顯示一自兩側接收光之光重定向稜鏡的一實施例之使用之示意性側視圖；圖8係一針對每一偏振之光使用圖7之光重定向稜鏡之一照明裝置之示意性側視圖；圖9係一使用具有圖7之光重定向稜鏡而無光導之偏振照明之一替代投影裝置之示意圖；圖10係一顯示一單個像素調變器及其旋轉軸之透視圖；圖11係一交替地選擇每一正交偏振之光之光閘系統之示意圖；圖12A及12B分別顯示一自一側反射光且自另一側透射光之光閘之前視及側視圖；圖13係一交替地將光轉換為兩個正交偏振狀態之一循環照明系統之實施例之示意圖；圖14係圖13中所示之循環照明系統之一替代實施例；及圖15係一使用由圖14中所闡述之照明系統所提供之交替正交偏振狀態之立體投影裝置之示意圖。應理解，該等附圖係出於圖解闡釋本發明概念之目的且可不按比例繪製。

10．．．投影機裝置

40b．．．光調變總成

40r．．．光調變總成

40g．．．光調變總成

41．．．光

42．．．照明組合器

47．．．遠場照明部分

49．．．光路徑

50．．．透鏡

51．．．光學積分器

54．．．透鏡

60．．．光調變器

70．．．投影光學器件

80．．．顯示器表面

100．．．遠場照明

110．．．時間變化光學相移器件

Claims (20)

1. 一種數位影像投影機，其包括：a)一特定色彩通道之光總成，其經組態以自至少一個包含多雷射之雷射陣列光源沿一光路徑投影光，來自該多雷射之該所投影之光重疊於該光路徑之一遠場照明部分中，以形成一組合的光束，該光路徑之該遠場照明部分係在一遠場距離之外的一部份，其中來自一個別雷射之一雷射強度圖案符合一僅使該雷射強度圖案尺寸大小改變但該雷射強度圖案之結構不改變之遠場準則；b)一時間變化光學相移器件，其經組態以在該遠場距離下游之該光路徑中；c)一光學積分器，其在時間變化光學相移器件之下游；d)一空間光調變器，其位於該光路徑中該光學積分器之下游；及e)若干投影光學器件，其位於該光路徑中該空間光調變器之下游，該等投影光學器件經組態以自該空間光調變器朝向一顯示器表面引導減少斑點之光。
2. 如請求項1之數位影像投影機，其中該空間光調變器包括一微鏡器件或一基於液晶顯示之器件。
3. 如請求項1之數位影像投影機，其中該等雷射陣列光源中之至少一者包括至少一個垂直空腔雷射。
4. 如請求項1之數位影像投影機，其中該時間變化相移器件包括一旋轉元件，該旋轉元件(a)係光學楔形、(b)係畸 形、(c)具有一漫射表面或(d)具有其組合。
5. 如請求項1之數位影像投影機，其中該時間變化相移器件包括一空間上傾斜或移置之光學元件。
6. 如請求項1之數位影像投影機，其中該雷射陣列光源或該等雷射陣列光源經組態以致使該所投影之光具有一共同偏振軸，且其中該光學積分器係一偏振維持光學積分器。
7. 如請求項6之數位影像投影機，其中該空間光調變器包括一微鏡器件或一基於液晶顯示器之器件。
8. 如請求項6之數位影像投影機，其中該等雷射陣列光源中之至少一者包括至少一個垂直空腔雷射。
9. 如請求項6之數位影像投影機，其中該時間變化相移器件包括一旋轉元件，該旋轉元件(a)係光學楔形、(b)係畸形、(c)具有一漫射表面或(d)具有其組合。
10. 如請求項6之數位影像投影機，其中該時間變化相移器件包括一空間上傾斜或移置之光學元件。
11. 一種立體數位影像投影機，其包括：a)一光總成，其經組態以自至少一個雷射陣列光源沿一光路徑投影具有一共同第一偏振狀態之偏振光，該所投影之偏振光在該光路徑之一遠場照明部分中具有一重疊遠場照明；b)一偏振旋轉器，其經組態以在該所投影之偏振光之該光路徑中且係可致動以將該所投影之偏振光之該偏振狀態自該第一偏振狀態以可控制之方式旋轉至一第二 偏振狀態；c)一時間變化光學相移器件，其經組態以在該光路徑中；d)一偏振維持光學積分器，其經組態以在該光路徑之該遠場部分中；e)一微機電空間光調變器，其位於該光路徑中該偏振旋轉器、時間變化光學相移器件及該光學積分器下游，該空間光調變器經組態以自該第一偏振狀態之光形成一第一調變光且自該第二偏振狀態之光形成一第二調變光；f)一同步化器件，其經組態以使該偏振旋轉器與影像資料同步化；及g)若干投影光學器件，其位於該光路徑中該空間光調變器之下游，該等投影光學器件經組態自該空間光調變器朝向一顯示器表面引導大致無斑點之光。
12. 如請求項11之立體數位影像投影機，其中該空間光調變器係一微鏡器件。
13. 如請求項11之立體數位影像投影機，其中該偏振旋轉器係一分扇段圓盤，該圓盤具有至少一個反射扇段及至少一個透射扇段。
14. 如請求項13之立體數位影像投影機，其中該偏振旋轉器係該時間變化相移器件。
15. 如請求項11之立體數位影像投影機，其中該時間變化相移器件具有一光學楔形、畸形、漫射表面元件或其組 合。
16. 一種數位影像投影機，其包括：a)一特定色彩通道之光總成，其經組態以自至少一個包含多雷射之雷射陣列光源沿一光路徑投影光，來自該多雷射之該所投影之光重疊於該光路徑之一遠場照明部分中，該光路徑之該遠場照明部分係在一遠場距離之外的一部份，其中來自一個別雷射之一雷射強度圖案符合一僅使該雷射強度圖案尺寸大小改變但該雷射強度圖案之結構不改變之遠場準則；b)一時間變化光學光展量移位器件，其經組態以在該遠場距離下游之該光路徑中；c)一光學積分器，其在時間變化光學相移器件之下游；d)一空間光調變器，其位於該光路徑中該光學積分器之下游；及e)若干投影光學器件，其位於該光路徑中該空間光調變器之下游，該等投影光學器件經組態以自該空間光調變器朝向一顯示器表面引導減少斑點之光。
17. 如請求項16之數位影像投影機，其中該時間變化光學光展量移位器件經組態以改變該所投影之光之一角度位置、一角度大小或該角度位置與該角度大小兩者。
18. 如請求項16之數位影像投影機，其中該時間變化光學光展量移位器件經組態以改變該所投影之光之一角度或空間位置、一角度或空間大小、或其任何組合。
19. 如請求項16之數位影像投影機，其中該光學積分器經組態以大致維持該所投影之光之一偏振狀態。
20. 一種在一雷射顯示影像中減少雷射斑點之方法，該方法包括：a)自一個包含在一特定色彩通道之多雷射之雷射陣列光源沿一光路徑投影光，來自該多雷射之該所投影之光重疊於該光路徑之一遠場照明部分中，該光路徑之該遠場照明部分係在一遠場距離之外的一部份，其中來自一個別雷射之一雷射強度圖案符合一僅使該雷射強度圖案尺寸大小改變但該雷射強度圖案之結構不改變之遠場準則；b)使用一被組構在該遠場距離下游之該光路徑中之一時間變化光學相移器件或一時間變化光學光展量移位器件，以在時間上改變該所投影之光；c)在時間上改變該所投影之光之後光學整合該所投影之光；d)在光學整合該所投影之光之後，空間上調變該所投影之光；及e)在空間上調變該所投影之光之後朝向一顯示器表面以光學方式投影減少斑點之光。