專利名稱：被配置用于減少斑點(diǎn)偽影的帶光學(xué)反饋的激光顯示系統(tǒng)的制作方法
被配置用于減少斑點(diǎn)偽影的帶光學(xué)反饋的激光顯示系統(tǒng)
背景技術(shù)：
激光投影裝置促進(jìn)了利用鮮艷顏色形成的色彩斑斕的圖像的產(chǎn)生。與基于激光器的投影系統(tǒng)相關(guān)的圖像質(zhì)量是使用傳統(tǒng)投影裝置的系統(tǒng)不能相比的。例如激光二極管的半導(dǎo)體激光器的出現(xiàn)，使得能使用少量電力以合理的成本形成這些色彩繽紛的圖像。激光二極管小巧、緊湊和相對(duì)廉價(jià)。此外，激光二極管發(fā)出的光容易被調(diào)制以形成復(fù)雜的圖像。與在投影系統(tǒng)中使用激光器相關(guān)聯(lián)的一個(gè)實(shí)際缺陷是被稱作“斑點(diǎn)”的圖像偽影。 當(dāng)相干光源被投影到不良投影介質(zhì)上時(shí)，就發(fā)生斑點(diǎn)。因?yàn)楣馐歉叨认喔傻?，所以?dāng)它從粗糙表面反射出去時(shí)，光的分量與其它分量組合以形成較高強(qiáng)度的光和較低強(qiáng)度的光的斑塊。在例如人眼的具有有限孔徑的探測(cè)器中，這些變化強(qiáng)度的斑塊作為斑點(diǎn)出現(xiàn)，因?yàn)閳D像的一些小的部分看起來比其它小的部分更加明亮。此外，這種點(diǎn)與點(diǎn)之間的強(qiáng)度差異能夠變化，這使得斑點(diǎn)看起來是移動(dòng)的?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖1，在其中示出了現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)100，其中觀察者101可以察覺到斑點(diǎn)。 具體地，例如半導(dǎo)體型激光器的相干光源101將相干光束104遞送給調(diào)制裝置103。調(diào)制裝置103將相干光束104調(diào)制成能夠形成圖像的調(diào)制相干光束105。這個(gè)調(diào)制的相干光束 105然后被遞送給投影介質(zhì)，例如圖1所示的投影屏幕107。當(dāng)投影屏幕107是不良的，即，當(dāng)它包括微小的隆起和裂縫時(shí)，反射光108具有相組合的部分和相抵消的部分。結(jié)果，觀察者102觀看到看起來帶有斑點(diǎn)的圖像106。斑點(diǎn)的存在經(jīng)常趨向于以可察覺方式降低使用激光投影系統(tǒng)產(chǎn)生的圖像的質(zhì)量。已經(jīng)做出多種嘗試來控制斑點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)的斑點(diǎn)減少系統(tǒng)包括嘗試在相干光束中引入角度分集、嘗試在相干光束中引入偏振分集、嘗試在相干光束中引入波長(zhǎng)分集等等。另外的裝置采用散射器、圖像移位裝置和其它復(fù)雜系統(tǒng)。一些斑點(diǎn)減少系統(tǒng)，例如顯微鏡使用的那些，采用長(zhǎng)的光學(xué)纖維段以試圖在將其遞送給使用者之前拉伸投影光超過相應(yīng)相干長(zhǎng)度。與這些系統(tǒng)中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)的缺陷在于，它們對(duì)于總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)增加了大量成本和復(fù)雜度。例如，時(shí)變散射器要求不利地影響總體系統(tǒng)規(guī)模和復(fù)雜度的移動(dòng)或者振動(dòng)部件。此外，這種系統(tǒng)趨向于增加總體系統(tǒng)的功率要求，由此降低效率。因此需要一種用于與基于激光器的投影系統(tǒng)例如采用半導(dǎo)體型激光器的那些一起使用的、改進(jìn)的斑點(diǎn)減少系統(tǒng)。


附圖和下面的詳細(xì)說明一起地被結(jié)合在說明書中并且形成說明書一部分的附圖用于進(jìn)一步舉例說明各種實(shí)施例和解釋全部根據(jù)本發(fā)明的各種原理和優(yōu)點(diǎn)，其中在全部的各圖中同樣的參考標(biāo)號(hào)指代相同或者在功能上類似的元件。其中圖1示出表現(xiàn)出斑點(diǎn)特征的現(xiàn)有技術(shù)的基于激光器的投影系統(tǒng)。圖2示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的斑點(diǎn)減少系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。圖3示出適于與本發(fā)明的實(shí)施例一起使用的半導(dǎo)體型激光器的光譜視圖。圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的向其遞送第一數(shù)量光學(xué)反饋的半導(dǎo)體型激光
4器的光譜視圖。圖5示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的向其遞送第二數(shù)量光學(xué)反饋的半導(dǎo)體型激光器的光譜視圖。圖6示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的被配置為減少斑點(diǎn)的成像系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。圖7示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的被配置為減少斑點(diǎn)的成像系統(tǒng)的替換實(shí)施例。圖8示出一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的減少斑點(diǎn)的方法。圖9示出圖8的方法的一子方法步驟。圖10示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像系統(tǒng)的一種應(yīng)用。技術(shù)人員可以理解，圖中的元件是為了簡(jiǎn)潔和清楚起見而被示意的，并且未必被按照比例繪制。例如，在圖中的一些元件的尺寸可能相對(duì)于其它元件被夸大以有助于改進(jìn)對(duì)于本發(fā)明實(shí)施例的理解。
具體實(shí)施例方式在詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例之前，應(yīng)該注意，實(shí)施例主要在于與被配置為減少被感知斑點(diǎn)的成像系統(tǒng)有關(guān)的方法步驟和設(shè)備構(gòu)件的組合。相應(yīng)地，已經(jīng)在適當(dāng)?shù)那闆r下在圖中利用傳統(tǒng)的符號(hào)表示出所述設(shè)備構(gòu)件和方法步驟，從而僅僅示出對(duì)于理解本發(fā)明的實(shí)施例有關(guān)的那些特殊細(xì)節(jié)，而不用那些對(duì)受益于這里說明的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言顯而易見的細(xì)節(jié)來使所公開的內(nèi)容更難理解。應(yīng)該理解，這里描述的本發(fā)明的實(shí)施例可以包括一個(gè)或者多個(gè)傳統(tǒng)處理器和唯一存儲(chǔ)的程序指令，所述程序指令控制該一個(gè)或者多個(gè)處理器以結(jié)合特定的非處理器電路來實(shí)現(xiàn)如在這里描述的一些、大多數(shù)或所有的減少斑點(diǎn)的功能。非處理器電路可以包括但是不限于微處理器、掃描鏡、圖像調(diào)制裝置、存儲(chǔ)器裝置、時(shí)鐘電路、功率電路等等。這樣，這些功能可以被解釋成用于執(zhí)行斑點(diǎn)減少的方法的步驟。可替代地，能夠利用沒有存儲(chǔ)程序指令的狀態(tài)機(jī)，或者用一個(gè)或者多個(gè)專用集成電路，來實(shí)現(xiàn)一些或者所有的功能。在所述專用集成電路中，每一個(gè)功能或者特定功能的一些組合是作為定制邏輯實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)然，能夠使用兩種途徑的組合。盡管可能存在由例如可用時(shí)間、當(dāng)前技術(shù)和經(jīng)濟(jì)考慮提供動(dòng)機(jī)的大工作量和很多設(shè)計(jì)選擇，可預(yù)期當(dāng)受到在這里所公開概念和原理的指導(dǎo)時(shí)，普通技術(shù)人員將易于能夠在最少的試驗(yàn)下產(chǎn)生這種程序和電路?，F(xiàn)在詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。參考附圖，在全部圖中同樣的數(shù)字指示同樣的部件。如在這里的說明和全部權(quán)利要求中使用的，以下術(shù)語采取在這里明確關(guān)聯(lián)的含義，除非上下文清楚地另有規(guī)定“一個(gè)(a) ”、“一個(gè)(an) ”和“該(the)，，的意義包括復(fù)數(shù)引用，“中 (in)”的含義包括“中(in)”和“上(on)”。關(guān)系術(shù)語例如第一和第二、頂部和底部等可以僅僅被用于將一個(gè)實(shí)體或者動(dòng)作與另一個(gè)實(shí)體或者動(dòng)區(qū)別開，而不是必要地要求或者暗示在這種實(shí)體或者動(dòng)作之間的任何實(shí)際的這種關(guān)系或者次序。而且，這里在括號(hào)中示出的參考標(biāo)記指示圖中示出的構(gòu)件而非討論中的那個(gè)圖。例如，在討論圖A時(shí)談到裝置(10)是指圖中示出的元件10而非圖A。本發(fā)明的實(shí)施例提供帶有斑點(diǎn)減少構(gòu)件的多激光投影系統(tǒng)。通過向激光光源遞送光學(xué)反饋，以簡(jiǎn)單、低成本和有效的方式執(zhí)行斑點(diǎn)減少。光學(xué)反饋首先擾動(dòng)每一個(gè)激光光源的最小線寬模式，并且最終當(dāng)光學(xué)反饋幅度達(dá)到閥值時(shí)導(dǎo)致相干崩潰(coherencecollapse)。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)激光光源被配置用于產(chǎn)生多個(gè)光束。然后使用光學(xué)元件例如分色鏡(dichroic mirror)來將這些光束中的每一個(gè)定向成準(zhǔn)直的相干光束。例如微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)掃描鏡、數(shù)字光投影(DLP)系統(tǒng)的調(diào)制裝置或者其它調(diào)制裝置調(diào)制被準(zhǔn)直的相干光束，從而在投影介質(zhì)或者顯示表面上呈現(xiàn)圖像。在本發(fā)明的實(shí)施例中，經(jīng)由例如局部反射鏡、分光器-反射鏡組合(beam splitter-mirror combination)的光學(xué)反饋裝置或者能夠?qū)?zhǔn)直的相干光束分離成投影分量和反饋分量的其它裝置來減少斑點(diǎn)。光學(xué)反饋裝置被布置在激光光源和調(diào)制裝置之間，由此相對(duì)于每一個(gè)光源限定外部空腔。光學(xué)反饋裝置將反饋分量返回給激光光源，由此使得每一個(gè)激光光源在相干崩潰狀態(tài)中操作。相干崩潰狀態(tài)產(chǎn)生具有較寬光譜寬度的投影光束，這導(dǎo)致更少被感知的斑點(diǎn)。本發(fā)明的實(shí)施例是小巧和緊湊的，并且適于在便攜式電子裝置中用作投影系統(tǒng)?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，在其中示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的斑點(diǎn)減少激光成像系統(tǒng)200 的一般框圖。多個(gè)激光光源201被配置用于產(chǎn)生多個(gè)光束204。在一個(gè)實(shí)施例中，該多個(gè)激光光源201包括紅激光器、藍(lán)激光器和綠激光器。這些激光器能夠是邊緣發(fā)射激光器或者豎直空腔表面發(fā)射激光器。在一個(gè)實(shí)施例中，每一個(gè)激光器都是小的且有效的半導(dǎo)體激光器。通?？蓮牟煌闹圃焐太@得這種激光器。然后使用一個(gè)或者多個(gè)光學(xué)調(diào)準(zhǔn)裝置220把多個(gè)光束204定向成準(zhǔn)直光束205。 當(dāng)該多個(gè)激光光源201包括紅激光器、藍(lán)激光器和綠激光器時(shí)，該一個(gè)或者多個(gè)光學(xué)調(diào)準(zhǔn)裝置220能夠混合每一個(gè)激光器的輸出以形成白光的相干光束。在一個(gè)實(shí)施例中，能夠使用分色鏡把多個(gè)光束204定向成準(zhǔn)直光束205。分色鏡是包括分色濾光片的局部反射鏡，分色濾光片選擇性地透過窄帶寬的光而反射其它的光。分色鏡及其在基于激光器的投影系統(tǒng)中的使用在本技術(shù)領(lǐng)域中是已知的。光調(diào)制器203然后被配置為通過調(diào)制該準(zhǔn)直光束并且將其遞送給顯示表面207而產(chǎn)生圖像206。在一個(gè)實(shí)施例中，光調(diào)制器203包括MEMS掃描鏡。例如適于本發(fā)明實(shí)施例使用的掃描鏡的實(shí)例，在通過引用而在此并入的、名稱為“Substrate-Guided Relays for Use with Scanned Beam Light sources”、于2007年7月10日提交的共同轉(zhuǎn)讓的未決美國(guó)專利申請(qǐng)No. 11/775，511和在通過引用而在此并入的、名稱為“Substrate-guided Display with Improved Image Quality”的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 2007/0159673中描述。本發(fā)明的實(shí)施例很好地適合于與MEMS掃描鏡的使用，因?yàn)槟軌蛞苑浅Ｐ〉男螤钜蜃?form factor)設(shè)計(jì)總體系統(tǒng)，適合于在便攜式電子設(shè)備例如移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理、游戲裝置、音樂播放器、 多媒體裝置等等中使用。然而，受益于本公開，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會(huì)清楚同樣可以使用其它光調(diào)制器，例如數(shù)字光投影調(diào)制器。為了減少感知斑點(diǎn)，光學(xué)反饋裝置221被布置在多個(gè)激光光源201和光調(diào)制器203 之間。在一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)反饋裝置221被布置在光調(diào)制器203和一個(gè)或者多個(gè)光學(xué)調(diào)準(zhǔn)裝置220之間。從多個(gè)激光光源201和光學(xué)反饋裝置221延伸的光軸為每一個(gè)激光光源限定外部空腔224。光學(xué)反饋裝置221將反饋分量222遞送給所述多個(gè)激光光源201，而將投影分量223遞送給光調(diào)制器203。反饋構(gòu)件222具有足夠的幅度以引起所述多個(gè)激光光源 201中的每一個(gè)在相干崩潰的狀態(tài)中操作。相干崩潰引起多個(gè)激光光源201中的每一個(gè)的激光發(fā)射模式的光譜線寬顯著變寬。這減少了當(dāng)在顯示表面207上顯示來自光調(diào)制器203 的圖像206時(shí)出現(xiàn)的斑點(diǎn)。實(shí)際上，本發(fā)明的實(shí)施例利用相干崩潰現(xiàn)象來抑制激光投影系統(tǒng)中的斑點(diǎn)效應(yīng)。用來引起每一個(gè)激光光源的相干崩潰的外部空腔2M是由在該多個(gè)激光光源201 的每一個(gè)的復(fù)小面(facet)到光學(xué)反饋裝置221之間的光學(xué)路徑長(zhǎng)度限定的?？梢赃x擇這個(gè)外部空腔224的長(zhǎng)度，使得每一個(gè)激光光源的期望線寬加寬對(duì)于外部空腔相態(tài)即外部空腔長(zhǎng)度中的子波長(zhǎng)變化不敏感。在一個(gè)實(shí)施例中，外部空腔224的長(zhǎng)度被選擇為大于一定長(zhǎng)度，在該長(zhǎng)度以下沒有觀察到相干崩潰效果。在一個(gè)實(shí)施例中，外部空腔224的長(zhǎng)度被選擇為大于每一個(gè)激光光源的空腔長(zhǎng)度并且小于每一個(gè)激光器的特征相干長(zhǎng)度的量級(jí)。例如，當(dāng)使用紅激光器、藍(lán)激光器和綠激光器作為該多個(gè)激光光源201時(shí)，紅激光器可以具有大致1毫米的空腔長(zhǎng)度，藍(lán)激光器也是這樣。綠激光器通常具有更長(zhǎng)的空腔長(zhǎng)度，例如3-4毫米。每一個(gè)激光器的相干長(zhǎng)度范圍能夠從幾厘米到幾百米，但是將經(jīng)常處于幾十厘米到一米的量級(jí)上。因此，外部空腔2M的長(zhǎng)度可以被選擇為例如大約10毫米長(zhǎng)，這大于每一個(gè)激光光源的空腔長(zhǎng)度但是小于不帶反饋的激光光源的相干長(zhǎng)度。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，外部空腔的長(zhǎng)度在0. 1和100毫米之間。反饋分量222的幅度被選擇為大于為了擾動(dòng)每一個(gè)激光器的最小線寬模式所需要的幅度。這種反饋開始在每一個(gè)激光光源中激發(fā)多個(gè)模式，使得這多個(gè)模式中的每一個(gè)利用相應(yīng)于該激光器的馳豫振蕩頻率(relaxation oscillation frequency)而被分離。當(dāng)反饋分量222的幅度達(dá)到閥值，每一個(gè)激光光源被驅(qū)動(dòng)至相干崩潰，由此顯著地加寬每一個(gè)激光光源的光譜線寬。這種加寬減少了觀察者看到的斑點(diǎn)。在實(shí)踐中，通過采用可變光學(xué)反饋裝置將光學(xué)反饋調(diào)節(jié)為足以將該多個(gè)激光光源 201中的每一個(gè)驅(qū)動(dòng)至相干崩潰的數(shù)量，能夠?yàn)榫唧w系統(tǒng)或者具體制造商的激光二極管確定反饋數(shù)量。一旦正確的反饋數(shù)量已知，便能夠利用具有所期望反射性的固定光學(xué)反饋裝置來設(shè)計(jì)系統(tǒng)。反饋的數(shù)量至少足以擾動(dòng)每一個(gè)激光光源的最小線寬模式。基于研究的試驗(yàn)計(jì)算表明，由于相干崩潰現(xiàn)象，具有準(zhǔn)直光束204的大致百分之五的幅度的反饋將引起該多個(gè)激光光源201中的每一個(gè)的線寬急劇變寬。將在圖3-5中更加詳細(xì)地示意相干崩潰現(xiàn)象?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3，在其中示出了激光光源301和當(dāng)沒有施加任何光學(xué)反饋時(shí)它的特征輸出330的曲線圖。激光光源301具有內(nèi)部空腔長(zhǎng)度和與之相關(guān)聯(lián)的相干長(zhǎng)度。當(dāng)激光光源是紅激光器時(shí)，空腔長(zhǎng)度可以在1毫米的量級(jí)，而相干長(zhǎng)度可以在10和100厘米之間。激光光源的特征輸出330以弛豫振蕩頻率331為中心并且具有光譜線寬332。對(duì)于可從給定廠商獲得的典型半導(dǎo)體激光器，這個(gè)光譜線寬332可以為大致10MHz?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4，在其中示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有光學(xué)反饋裝置421的激光光源301，光學(xué)反饋裝置421被配置為向激光光源301遞送反饋分量422，而向光調(diào)制器 403遞送投影分量423。反饋分量422的幅度較小，例如是激光光源輸出幅度的百分之幾。 反饋分量422的幅度足以擾動(dòng)激光光源401的最小線寬模式。這樣，系統(tǒng)的輸出430是利用激光光源301的馳豫振蕩頻率分離的多個(gè)激發(fā)模式?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5，在其中示出了圖4的系統(tǒng)，其中反饋分量422的幅度增加至激光光
7源輸出幅度的大約百分之五。圖4的多模式輸出(430)現(xiàn)在已經(jīng)變成在相干崩潰狀態(tài)中的輸出530。IOMHz的初始光譜線寬(332)現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)展成在10和20GHz之間的光譜線寬。 光譜線寬的這個(gè)加寬減少了從顯示表面(207)反射的光的組合效果，由此減少了斑點(diǎn)。在工業(yè)中經(jīng)常避免相干崩潰的操作狀態(tài)，因?yàn)檫@種狀態(tài)引起相對(duì)強(qiáng)度噪聲急劇增加。然而，雖然相對(duì)強(qiáng)度噪聲的增加在應(yīng)用例如光學(xué)通信系統(tǒng)中可能是有害的，但是它并不降低本發(fā)明的實(shí)施例的性能。用于本發(fā)明的實(shí)施例的應(yīng)用，例如投影顯示應(yīng)用，并不受害于相對(duì)強(qiáng)度噪聲的增加，因?yàn)槔缛搜鄣奶綔y(cè)器將這種增加的噪聲均衡化。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的投影圖像并不遭受增加的相對(duì)強(qiáng)度噪聲引起的任何不利的圖像質(zhì)量效果。此外，任何增加的噪聲均可以使得由激光自加熱和其它操作特性引起的圖像偽影被均衡。另外，一些現(xiàn)有技術(shù)的斑點(diǎn)減少系統(tǒng)已經(jīng)嘗試了使用圖4所示的“多模式”操作狀態(tài)來減少斑點(diǎn)。然而，這種現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)通常要求后調(diào)制器輻射變更(post modulator radiation alteration)。例如，在顯微鏡的現(xiàn)有技術(shù)方案中采用單一激光光源并且然后使用大長(zhǎng)度的光纜以試圖按距激光光源超過激光光源相干長(zhǎng)度的距離來處遞送光。本發(fā)明的實(shí)施例不僅能夠使用多個(gè)激光光源，而且無需后調(diào)制器輻射變更，因?yàn)槊恳粋€(gè)激光器被驅(qū)動(dòng)至相干崩潰?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖6，在其中示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光投影源600的一個(gè)實(shí)施例。三個(gè)激光光源661、662、663被定向，使得產(chǎn)生多個(gè)光束604。每一個(gè)激光光源661、662、663均具有特征最小線寬模式和與之相關(guān)聯(lián)的相干長(zhǎng)度。在一個(gè)實(shí)施例中，激光光源661、662、663 包括綠激光光源、紅激光光源，和藍(lán)激光光源。在一個(gè)實(shí)施例中，每一個(gè)激光光源661、662、 663均包括適于在印刷電路板或者其它基板上安裝的半導(dǎo)體激光光源。多個(gè)光學(xué)調(diào)準(zhǔn)裝置664、665、666被配置用于沿著光軸667把激光光源661、662、 663中每一個(gè)的輸出光引導(dǎo)為相干準(zhǔn)直的光束。在圖6的示意性實(shí)施例中，多個(gè)光學(xué)調(diào)準(zhǔn)裝置664、665、666的每一個(gè)均包括分色鏡。對(duì)受益于本公開的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，很清楚，還可以使用被配置為把多個(gè)光束引導(dǎo)成單一準(zhǔn)直光束的其它光學(xué)調(diào)準(zhǔn)裝置。光調(diào)制器603接收準(zhǔn)直的光并對(duì)其調(diào)制，從而產(chǎn)生適于投影到顯示表面(207)上的圖像。在圖6的示意性實(shí)施例中，光調(diào)制器603包括MEMS掃描鏡668。局部反射鏡669 把準(zhǔn)直的光引導(dǎo)到MEMS掃描鏡668。如上所述，替代MEMS掃描鏡668，可使用其它光調(diào)制裝置，例如數(shù)字光投影系統(tǒng)。MEMS掃描鏡668的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，它有助于非常小的、有效率的光投影源600。光學(xué)反饋構(gòu)件621然后被配置為沿著光軸667把光的反饋分量反射到該三個(gè)激光光源661、662、663，由此引起每一個(gè)最小線寬模式失穩(wěn)和擴(kuò)展。在一個(gè)實(shí)施例中，反饋分量的幅度被選擇為把三個(gè)激光光源661、662、663的每一個(gè)驅(qū)動(dòng)至相干崩潰狀態(tài)。在圖6的示意性實(shí)施例中，光學(xué)反饋構(gòu)件621包括具有局部反射涂層的反射鏡。 局部反射涂層是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常已知的。這種涂層能夠被用于反射入射光的一些分量并且透射其它分量。此外，能夠使用這種涂層來透射或者反射特定水平的光，或者依賴于偏振的光數(shù)量。這些涂層能夠是金屬層例如薄的銀層。可替代地，它們可以是通過氣相沉積過程或其它適當(dāng)?shù)闹圃旃に嚦练e的多層結(jié)構(gòu)?？梢栽?006年11月21日提交、名稱為 “Substrate-guided Display with Improved Image Quality，，并且通過弓|用整體并入的的申請(qǐng)序列號(hào)11/603,964中看到關(guān)于適當(dāng)?shù)木植糠瓷渫繉拥臉?gòu)造另外的細(xì)節(jié)。
—些涂層能夠被配置為優(yōu)先反射特定角度范圍內(nèi)的入射射線。例如，局部反射材料的幾個(gè)單層能夠被配置為表現(xiàn)偏振優(yōu)先性和角度優(yōu)先性或其組合。可替代地，可以使用獨(dú)立的角度優(yōu)先和偏振優(yōu)先局部反射層，其中每一個(gè)層貢獻(xiàn)反射能量的一個(gè)部分。在一個(gè)實(shí)施例中，在光學(xué)反饋構(gòu)件621上/中的局部反射涂層被配置為在來自多個(gè)光學(xué)調(diào)準(zhǔn)裝置664、665、666的組合的光束的百分之一和十之間反射。在一個(gè)實(shí)施例中， 局部反射涂層包括多層涂層。例如，局部反射涂層能夠被配置為遞送與每一個(gè)激光光源 661、662、663的各自的光譜寬度相對(duì)應(yīng)的反饋。通過遞送光學(xué)反饋，每一個(gè)激光光源661、 662,663被驅(qū)動(dòng)至相干崩潰，由此減少來自光投影源600的感知斑點(diǎn)?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖7，其中示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光投影源700的可替代實(shí)施例。 在圖7中，光學(xué)反饋構(gòu)件721包括分光器771和反射鏡772組合。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的分光器(beam splitter)是把光束分裂成多個(gè)分量的裝置。在本發(fā)明的實(shí)施例中，分光器771被配置為把接收的光束分裂成反饋分量和投影分量。分光器771向反射鏡772遞送反饋分量，反饋分量可以在所接收的準(zhǔn)直光束的百分之一和十之間。反饋分量從反射鏡 772反射出去并且被返回到激光光源761、762、763，由此引起相干崩潰。投影分量被遞送給光調(diào)制器703從而能夠在顯示表面(207)上形成圖像。適合于本發(fā)明使用的分光器771能夠采取很多形式，包括立方棱鏡、半鍍銀鏡和分色鏡棱鏡組件。現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖8，其中示出了適于與本發(fā)明實(shí)施例一起使用的用來減少與在顯示表面上的圖像呈現(xiàn)相關(guān)聯(lián)的斑點(diǎn)的一種方法800。在步驟801，多個(gè)光源產(chǎn)生至少兩個(gè)光束。 在步驟802，一個(gè)或者多個(gè)光學(xué)調(diào)準(zhǔn)裝置把所述至少兩個(gè)光束定向成準(zhǔn)直光束。在步驟 803，光學(xué)反饋裝置把準(zhǔn)直光束分離成投影分量805和反饋分量804。在一個(gè)實(shí)施例中，投影分量幅度在準(zhǔn)直光束的幅度的百分之一和十之間。這個(gè)步驟803可包括沿著從激光光源延伸到光學(xué)反饋裝置的光軸在距激光光源0. 1毫米和100毫米之間布置反饋分量的步驟。在步驟806，光學(xué)反饋裝置把投影分量遞送給調(diào)制裝置從而能夠在步驟807為使用者投影圖像。調(diào)制裝置形成圖像呈現(xiàn)并且將圖像呈現(xiàn)遞送給顯示表面來觀看。在步驟 808，光學(xué)反饋裝置將反饋分量804遞送給激光光源，由此在步驟809使得每一個(gè)激光光源在相干崩潰狀態(tài)中操作。現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖9，在其中示意了能夠執(zhí)行圖8的步驟803的兩種可選的方式。具體地， 把準(zhǔn)直光束分離成投影分量和反饋分量的步驟803能夠包括提供局部反射鏡的步驟901或者提供包含有分光器和反射鏡的系統(tǒng)的步驟902。受益于本公開的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)清楚，圖9的步驟僅僅是示意性的，因?yàn)榭梢源婢植糠瓷溏R或者分光器/反射鏡組合地提供其它類型的光學(xué)反饋裝置?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖10，在其中示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像系統(tǒng)O00)的一種示例性應(yīng)用。具體地，如在這里敘述的成像系統(tǒng)(200)可以被結(jié)合到裝置1000中。裝置1000可以是移動(dòng)電話、便攜式DVD播放器、便攜式電視裝置、膝上型、便攜式電子郵件裝置、便攜式音樂播放器、個(gè)人數(shù)字助理或其任何組合中的任何一種。裝置1010可以包括結(jié)合前面的斑點(diǎn)減少設(shè)備中的任何一個(gè)或者多個(gè)設(shè)備并且被配置為執(zhí)行前面的斑點(diǎn)減少方法的任何一個(gè)或者多個(gè)方法的投影儀1001。在一個(gè)實(shí)施例中，投影儀1001被耦接到處理器1002，處理器1002被編程以控制投影儀1001。投影儀1001 包括激光光源O01)和光學(xué)反饋構(gòu)件021)和在這里描述的其它斑點(diǎn)減少構(gòu)件。
處理器1002可以被耦接到存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)1004的存儲(chǔ)器1003，圖像數(shù)據(jù)1004可以包括靜止圖像或視頻數(shù)據(jù)。處理器1002可以被編程以處理圖像數(shù)據(jù)從而產(chǎn)生控制信號(hào)， 用于使得投影儀1001在顯示表面1007上形成相應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)1004的圖像。處理器1007 還可以被耦接到一個(gè)或者多個(gè)輸入和輸出裝置。例如顯示器1005可以使得使用者能夠察看處理器1002的操作狀態(tài)并且可以用作用于顯示圖像數(shù)據(jù)1004的替代裝置。處理器1002 還可以被耦接到鍵盤1006以接收使用者輸入和控制指令。在前面的說明中，已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，在不偏離如在權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明范圍的情況下能夠做出各種修改和改變。 因此，雖然已經(jīng)示意和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是很顯然本發(fā)明不受限于此。在不偏離如由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到多個(gè)修改、改變、變化、替代和等價(jià)形式。相應(yīng)地，說明書和附圖應(yīng)該被視為是示意性的而不是限制性的含義，并且期望在本發(fā)明的范圍內(nèi)包括所有的這些修改?？梢砸饘⒁l(fā)生或者變得更加顯著的任何利益、優(yōu)點(diǎn)或者方案的益處、優(yōu)點(diǎn)、問題方案和任何元件(一個(gè)或者多個(gè)) 不應(yīng)該被理解為任何或者全部權(quán)利要求的關(guān)鍵性的、必要的或者基本的特征或者元件。
權(quán)利要求
1.一種成像系統(tǒng)，包括多個(gè)激光光源，被配置用于產(chǎn)生多個(gè)光束；一個(gè)或者多個(gè)光學(xué)調(diào)準(zhǔn)裝置，被配置用于把所述多個(gè)光束定向成準(zhǔn)直光束； 光調(diào)制器，被配置為利用所述準(zhǔn)直光束產(chǎn)生圖像；和光學(xué)反饋裝置，被布置在所述一個(gè)或者多個(gè)光學(xué)調(diào)準(zhǔn)裝置和所述光調(diào)制器之間，所述光學(xué)反饋裝置被配置為引起所述多個(gè)激光光源的每一個(gè)在相干崩潰狀態(tài)中操作，從而減少當(dāng)在顯示表面上顯示所述圖像時(shí)出現(xiàn)的斑點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的成像系統(tǒng)，其中所述多個(gè)激光光源的每一個(gè)具有內(nèi)部空腔長(zhǎng)度和與之相關(guān)聯(lián)的相干長(zhǎng)度，其中多個(gè)外部空腔由從所述多個(gè)激光光源的每一個(gè)延伸到所述光學(xué)反饋裝置的多個(gè)光軸限定，其中所述多個(gè)外部空腔的每一個(gè)具有在該內(nèi)部空腔長(zhǎng)度和所述相干長(zhǎng)度之間的外部空腔長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的成像系統(tǒng)，其中所述外部空腔長(zhǎng)度在0.1毫米和100毫米之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的成像系統(tǒng)，其中所述光學(xué)反饋裝置被配置為向所述多個(gè)激光光源遞送一定數(shù)量的光學(xué)反饋從而擾動(dòng)所述多個(gè)激光光源的每一個(gè)的最小線寬模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的成像系統(tǒng)，其中所述光學(xué)反饋裝置包括具有局部反射涂層的反射^Mi O
6.根據(jù)權(quán)利要求5的成像系統(tǒng)，其中所述局部反射涂層被配置為在所述準(zhǔn)直光束的百分之一和十之間反射。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的成像系統(tǒng)，其中所述局部反射涂層包括多層局部反射涂層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的成像系統(tǒng)，其中所述多個(gè)激光光源包括三個(gè)激光光源，每個(gè)激光光源產(chǎn)生具有三個(gè)預(yù)定光譜寬度的光，其中所述多層局部反射涂層被配置為遞送對(duì)應(yīng)所述三個(gè)預(yù)定光譜寬度的反饋。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的成像系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或者多個(gè)光學(xué)調(diào)準(zhǔn)裝置包括三個(gè)分色^Mi O
10.根據(jù)權(quán)利要求9的成像系統(tǒng)，其中所述光調(diào)制器包括MEMS掃描鏡。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的成像系統(tǒng)，其中所述光學(xué)反饋裝置包括分光器和反射鏡，其中所述分光器被配置為把所述準(zhǔn)直光束的一部分引導(dǎo)到所述反射鏡。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的成像系統(tǒng)，其中所述部分包括所述準(zhǔn)直光束的百分之一和十之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的成像系統(tǒng)，其中所述光調(diào)制器被配置為利用所述準(zhǔn)直光束產(chǎn)生所述圖像，而無需后調(diào)制器輻射變更。
14.一種減少與顯示表面上的圖像呈現(xiàn)相關(guān)聯(lián)的斑點(diǎn)的方法，所述方法包括以下步驟從激光光源產(chǎn)生至少兩個(gè)光束； 把所述至少兩個(gè)光束定向成準(zhǔn)直光束； 把所述準(zhǔn)直光束分離成投影分量和反饋分量； 把所述投影分量遞送給調(diào)制裝置；和把所述反饋分量遞送給所述激光光源，由此使得所述激光光源的每一個(gè)在相干崩潰狀態(tài)中操作。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步包括使得所述調(diào)制裝置形成所述圖像呈現(xiàn)并且將所述圖像呈現(xiàn)遞送給所述顯示表面的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述反饋分量包括所述準(zhǔn)直光束的百分之一和十之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述的把所述準(zhǔn)直光束分離成投影分量和反饋分量的步驟包括提供局部反射鏡或包含分光器和反射鏡的系統(tǒng)之一的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述的把所述準(zhǔn)直光束分離成投影分量和反饋分量的步驟包括沿著從所述激光光源延伸到所述反饋分量的光軸在距離所述激光光源0. 1毫米和100毫米之間布置所述反饋分量。
19.一種光投影源，包括三個(gè)激光光源，每個(gè)激光光源具有與之關(guān)聯(lián)的特征最小線寬模式； 多個(gè)光學(xué)調(diào)準(zhǔn)構(gòu)件，被配置為沿著光軸引導(dǎo)來自所述三個(gè)激光光源的每一個(gè)的輸出光；和光學(xué)反饋構(gòu)件，被配置為沿著所述光軸把光的反饋分量反射到所述三個(gè)激光光源，由此使得每個(gè)最小線寬模式失穩(wěn)和擴(kuò)展。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的光投影源，其中所述三個(gè)激光光源包括紅激光光源、綠激光光源和藍(lán)激光光源，其中所述光學(xué)反饋構(gòu)件包括局部反射鏡或者分光器與反射鏡組合之一。
全文摘要
一種成像系統(tǒng)(200)包括被配置用于產(chǎn)生多個(gè)光束(204)的多個(gè)激光光源(201)。一個(gè)或者多個(gè)光學(xué)調(diào)準(zhǔn)裝置(220)把光束(204)定向成準(zhǔn)直光束(205)。光調(diào)制器(203)調(diào)制準(zhǔn)直光束(205)從而能夠在顯示表面(207)上呈現(xiàn)圖像(206)。利用引起激光光源(201)在相干崩潰狀態(tài)中操作的光學(xué)反饋裝置(221)減少斑點(diǎn)。光學(xué)反饋裝置(221)的實(shí)例包括局部反射鏡和分光器-反射鏡組合。
文檔編號(hào)G03B21/00GK102171608SQ200980138747
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月30日
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