專利名稱：圖像產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像產(chǎn)生裝置，特別是一種利用激光光源的投影裝置。
背景技術(shù)：
目前，在很多消費(fèi)裝置和電子儀器中，用于產(chǎn)生圖像和用于投影 圖像的裝置和設(shè)備以及它們的小型化都變得越來越重要。這些裝置和 設(shè)備的問題(特別是所使用的光源至少在一定程度上產(chǎn)生或者至少包 括相干光時(shí))在于，在圖像產(chǎn)生和圖像投影過程中，所產(chǎn)生的圖像包 含噪音和由于所包含的光的相干性質(zhì)而引起的其它不均勻性。這些不 均勻性一方面特別是由于在光學(xué)面、表面或界面處的干涉過程引起的。 噪音分量通常稱為斑紋，并主要由干涉過程產(chǎn)生，例如在漫射面或界 面處，例如在漫射屏幕處。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是提供一種圖像產(chǎn)生裝置，它能夠至少降低 在產(chǎn)生圖像中的不均勻性內(nèi)容和斑紋。本發(fā)明的目的通過根據(jù)權(quán)利要求1和2的圖像產(chǎn)生裝置來解決。本 發(fā)明的圖像產(chǎn)生裝置的實(shí)施例和變化形式在從屬權(quán)利要求的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種圖像產(chǎn)生裝置，它包括用于產(chǎn)生圖像的 裝置、用于照明產(chǎn)生圖像的所述裝置的裝置以及用于使得具有相干特 性的第 一 照明光的接收光束偏轉(zhuǎn)至用于照明的所述裝置的裝置。用于 照明的所述裝置有中間面。用于使得第 一照明光的所述接收光束偏轉(zhuǎn) 的所述裝置能夠照射所述中間面。根據(jù)本發(fā)明，用于偏轉(zhuǎn)的所述裝置 用于在照射所述中間面的過程中使得所述光束相繼照射所述中間面的 不同部分。因此，本發(fā)明的一個(gè)方面提供了用于使得具有相干特性的第一照 明光的所述接收光束偏轉(zhuǎn)的裝置，該裝置有使得第 一 照明光的所述偏 轉(zhuǎn)光束相繼照射用于照明的所述裝置的所述中間面的不同部分。由于時(shí)間的前進(jìn)，用于圖像產(chǎn)生的所述中間面的不同受照射部分至少在一 定程度上放松了它們的相干特性，并因此在一定程度上彼此不相干， 因?yàn)樗鼈兇嬖谟诓煌臅r(shí)間。因此，由于失去了相干性，它們不再有 助于斑紋現(xiàn)象。


下面將根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例和通過附圖介紹本發(fā)明。圖1A、 1B是本發(fā)明的圖像產(chǎn)生裝置實(shí)施例的示意方框圖。圖2是本發(fā)明的圖像產(chǎn)生裝置的另 一 實(shí)施例的示意透視側(cè)視圖，更 詳細(xì)地表示了結(jié)構(gòu)。圖3 -圖4C是用于表示在本發(fā)明的圖像產(chǎn)生裝置的實(shí)施例中的不 同子束相對于彼此并相對于斑紋圖案的關(guān)聯(lián)。圖5A -圖7C是本發(fā)明的圖像產(chǎn)生裝置的還一實(shí)施例的透視側(cè)視圖 和示意剖^L圖。圖8和圖9是表示本發(fā)明的圖像產(chǎn)生裝置的還一實(shí)施例的詳細(xì)情況 的透#見側(cè)-見圖。
具體實(shí)施方式
下文中，功能和結(jié)構(gòu)類似或等效的元件結(jié)構(gòu)將以相同參考標(biāo)號(hào)來 表示。且并不在各個(gè)示例中重復(fù)地詳細(xì)介紹它們。 下面首先參考附圖，總體上根據(jù)本發(fā)明，提供了一種圖像產(chǎn)生裝置l。所述圖像產(chǎn)生裝置l包 括圖像產(chǎn)生面板IP,作為用于產(chǎn)生圖像I的裝置30;照明光學(xué)裝置IO, 作為用于照明用于產(chǎn)生圖像I的所述裝置30的裝置20,該裝置20有中間 面21、 S，該中間面21、 S改變光束L，以便均勻地且用與所述面板IP的 形狀相適合(congruent )的光束形狀照明所述面板IP;用于偏轉(zhuǎn)的裝 置IO,該裝置10使具有相干特性的第一照明光L1的接收光束L偏轉(zhuǎn)至用 于照明的所述裝置20，以便用所述光束L照射所述中間面21、 S;以及 投影透鏡PL,作為用于投影的裝置40,該裝置40投影從用于產(chǎn)生所述 圖像I的所述裝置30接收的圖像I，該裝置40投影顯示在面板IP上的圖 像；其中，用于偏轉(zhuǎn)的所述裝置10適合于在照射所述中間面21、 S的過 程中使得所述光束L相繼照射所述中間面21、 S的不同部分Sj,其中，用于投影圖像I的所述裝置40具有孔徑光闌41、 AS，并且其中，用于照 明的所述裝置20的所述中間面21、 S定位成與所述孔徑光闌41、 AS光學(xué) 共軛。另一方面，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種圖像產(chǎn)生裝置l,它包括用 于產(chǎn)生圖像I的裝置30;用于照明的裝置20，該裝置20用于照明產(chǎn)生圖 像I的所述裝置30,該裝置20有中間面21、 S;用于偏轉(zhuǎn)的裝置IO,該 裝置10用于使具有相干特性的第一照明光L1的接收光束L偏轉(zhuǎn)至用于 照明的所述裝置20,以便用所述光束L照射所述中間面21、 S,其中， 用于偏轉(zhuǎn)的所述裝置10適合于在照射所述中間面21、 S的過程中使得所 述光束L相繼照射所述中間面21、 S的不同部分Sj。用于偏轉(zhuǎn)的所述裝置10可適合于在照射所述中間面21、 S的所述過 程中使得所述光束L處在所述中間面21 、 S上的不同位置。用于偏轉(zhuǎn)的所述裝置10可適合于在照射所述中間面21、 S的所述過 程中使得所述光束L掃過所述中間面21、 S。用于偏轉(zhuǎn)的所述裝置10可適合于在照射所述中間面21、 S的所述過 程中使得所述光束連續(xù)移動(dòng)橫跨過所述中間面21、 S。所述中間面21 、 S可以是用于照明的所述裝置2 0的表面。 所述中間面21、 S可以是在用于照明的所述裝置20內(nèi)的虛擬面。 所述中間面21 、 S可以是用于照明的所述裝置2O的屏幕的面。 所述中間面21 、 S可以是用于照明的所述裝置2 0的漫射體的面。 所述圖像產(chǎn)生裝置還可以包括用于投影的裝置40,該裝置40用于 投影從用于產(chǎn)生所述圖像I的所述裝置30接收的圖像I。 用于投影圖像I的所述裝置40有孔徑光闌41、 AS。 用于照明的所述裝置20的所述中間面21、 S可以布置成與所述孔徑 光闌41、 AS光學(xué)共軛。用于照明的所述裝置20或者所述照明光學(xué)裝置IO可以包括積分器 板和聚光透鏡。所述中間面21、 S可以在所述第二積分器板24-2附近。 用于照明的所述裝置20或者所述照明光學(xué)裝置IO可以包括光導(dǎo)管 和中繼透鏡系統(tǒng)，其中，中間面21、 S在該中繼透鏡系統(tǒng)的孔徑光闌附 近。用于照明的所述裝置20或者所述照明光學(xué)裝置IO可以包括附加漫射體，該附加漫射體位于該偏轉(zhuǎn)裝置io之前或之后。所述圖像產(chǎn)生裝置1還可以包括用于產(chǎn)生第一照明光L1的裝置50, 該裝置50適合于將所述第一照明光L1引向用于使所述第一照明光L1偏 轉(zhuǎn)的所述裝置IO。用于產(chǎn)生第一照明光L1的所述裝置可以有至少一個(gè)激光光源51。 用于產(chǎn)生第 一照明光L1的所述裝置5 0可以有激光光源陣列51 ，該述第 一 照明光L1偏轉(zhuǎn)的所述裝置1 0 。用于產(chǎn)生第 一照明光的所述裝置50可以有焦距和焦平面，用于偏 轉(zhuǎn)的所述裝置10可以位于所述焦平面中。用于偏轉(zhuǎn)的所述裝置10可以是或者可以包括反射鏡11。所述反射鏡ll可適合于被機(jī)械旋轉(zhuǎn)或傾斜，以便因此使得所述接 收光束L偏轉(zhuǎn)橫跨過所述中間面21、 S。所述反射鏡ll可以以萬向節(jié)方式安裝，以便繞兩個(gè)垂直軸線傾斜， 并使得所述接收光束在兩維上偏轉(zhuǎn)橫跨過所述中間面21 、 S。所述反射鏡11可適合于使所述被偏轉(zhuǎn)的光束L以圓形方式、直線方 式、循環(huán)方式和無序方式中的一種方式移動(dòng)橫跨過所述中間面21、 S。用于產(chǎn)生圖像I的所述裝置30可以是或者可以包括圖像調(diào)制器。用于產(chǎn)生圖像I的所述裝置30可以是或者可以包括至少一個(gè)液晶 顯示元件LCD。用于照明的所述裝置2 0可以是或者可以包括照明單元。下面將進(jìn)一步介紹本發(fā)明的這些和其它方面。本發(fā)明特別涉及一種使用激光光源的投影裝置。本發(fā)明介紹了使用激光作為光源的投影系統(tǒng)的光學(xué)部分。激光照 明投影儀通常由于激光的相干特性而產(chǎn)生不均勻性和噪音圖形。不均勻性(我們也稱為"客觀斑紋")是由相干光在光學(xué)系統(tǒng)內(nèi) 的粗糙表面、表面缺陷和孔徑光闌處的干涉而引起的。在屏幕上出現(xiàn) 的斑紋圖案與觀察者的觀看情況無關(guān)，例如它與觀察者的位置、觀看 角度或光瞳尺寸無關(guān)。噪音(我們也稱為"主觀斑紋")是由相干光通過粗糙表面或通 過屏幕的漫射粒子產(chǎn)生的干涉而引起的。當(dāng)相干光散射到不同方向時(shí)， 該相干光進(jìn)行有助益的或破壞性的千涉，從而在觀察者的圖像平面(例如人眼的視網(wǎng)膜)中產(chǎn)生粒狀的斑紋圖案。當(dāng)觀察者的位置或視角改 變時(shí)，該斑紋圖案變化("移動(dòng)，，)。斑紋現(xiàn)象在"J. W， Goodman. J. Opt. Soc. Am. Vol. 66. No. 11, November 1976，，中介紹，Goodman還介紹了 4卬制J趕纟丈的方法。已經(jīng)知道，在光路中，在圖像形成裝置之前聚焦激光的點(diǎn)處或者 在光學(xué)系統(tǒng)中形成圖像的平面處引入運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)漫射體或隨機(jī)相位延 遲器，可以降低激光斑紋。(見Trisnadi inProcSPIE 4657, 2002 )。本發(fā)明介紹了減少客觀和主觀斑紋的光學(xué)結(jié)構(gòu)情況。如圖所示，特別是如圖1和2所示，激光束L或一組多個(gè)重合的激光束或者激光束陣列例如通過使用機(jī)械旋轉(zhuǎn)或傾斜的反射鏡ll而進(jìn)行偏 轉(zhuǎn)，以便掃過位于投影儀1的照明單元20中的中間面S,該投影儀l在本 發(fā)明中作為圖像產(chǎn)生裝置。激光束L能夠以圓形方式或以直線方式或者 任意其它軌跡T掃過中間面或表面S。該運(yùn)動(dòng)圖案可以周期性地重復(fù)， 或者它可以無序地掃過?？蛇x地，漫射體22可以用于模糊激光點(diǎn)，以 便獲得更好的均勻性。中間面S的圖像形成于投影透鏡42的孔徑光闌AS附近，因?yàn)镾和AS 相互共輒。照明單元20照明用于圖像產(chǎn)生的裝置30的圖像調(diào)制器31 (例如LCD 面板)。圖像I以通常方式利用投影透鏡而投影至屏幕上。從投影透鏡42出來的各子束(bearalet) Bi在觀察者的眼睛視網(wǎng)膜 上產(chǎn)生特定斑紋圖案，如圖3中所示。需要在各兩個(gè)子束B^、 Bn之間有一定的最小角度分隔A由，以便保 證由各子束產(chǎn)生的斑紋圖案彼此不相關(guān)。A^取決于波長帶寬、屏幕的類型、觀察者和屏幕之間的距離以及觀察者的光瞳尺寸。經(jīng)驗(yàn)得出的典型值為AminN).59Eye。但是根據(jù)具體情況(帶寬，...)也可以有其它值。由于△ in的限制，只有有限數(shù)目N的不相關(guān)子束可以填充投影圓錐角0Proj °如圖4A至4C所示，子束Bi ( i=[l， ...N])彼此不相干，因?yàn)樗鼈兇?在(出現(xiàn))于不相連的時(shí)間。因?yàn)橛勺邮a(chǎn)生的斑紋圖案彼此不相關(guān)(A^的情況)，且子束彼此不相干(不相連的時(shí)間)，因此，所有各子束的疊加導(dǎo)致圖案的斑紋對比度減少系數(shù)《N。在圖5A和5B的實(shí)施例中，積分器板24-1、 24-2共同用于投影儀1的 照明部分20中，以便均勻地且以矩形形狀來照明該圖像調(diào)制器31 。激光束L或一組多個(gè)重合激光束或者激光束陣列以這樣的方式掃 過準(zhǔn)直透鏡23-1,即，使得第一積分器板24-l的有效區(qū)域被局部地或 完全被覆蓋。布置在反射鏡11和第一積分器板24-l之間的可選漫射體 22能夠用于模糊激光點(diǎn)，以便提高均勻性。第二積分器板24-2處于與投影透鏡42的孔徑光闌41、 AS共軛的位 置。因此，光以類似于它掃過第二積分器板24-2 (但是反轉(zhuǎn))的方式掃 過孔徑光闌41、 AS。在圖6A和6B的實(shí)施例中，使用了利用光導(dǎo)管25的光導(dǎo)管照明，以 便均勻地且以矩形形狀來照明該圖像調(diào)制器31 。激光束L或一組多個(gè)重合激光束或者激光束陣列掃過光導(dǎo)管25的 進(jìn)口，使得該進(jìn)口區(qū)域被局部地或完全地覆蓋。在光導(dǎo)管25前面的可 選漫射體22可以用于模糊激光點(diǎn)，并用于提高均勻性。光導(dǎo)管25的出 口表面通過中繼透鏡23-3而成像于圖像調(diào)制器31上。中繼透鏡23-3處 在與投影透鏡42的孔徑光闌41、 AS共軛的位置。因此，光以類似于它 掃過中繼透鏡23-3<旦反轉(zhuǎn)的方式掃過孔徑光闌41 、 AS。由于在光導(dǎo)管25內(nèi)部的多次內(nèi)部反射，橫跨中繼透鏡23-3的光點(diǎn) 的光軌跡T與橫跨光導(dǎo)管25的進(jìn)口的光點(diǎn)的軌跡不同。在圖7A至7C的實(shí)施例中，包括矩形光束漫射體22-1,該漫射體22-1 將準(zhǔn)直光束散射成錐形立體角?，F(xiàn)，這是現(xiàn)有技術(shù)已知的。矩形光束漫射體2 2 -1用于均勻地且以矩形形狀來照射該圖像調(diào)制 器31。激光束L或一組多個(gè)重合激光束或者激光束陣列掃過矩形光束漫 射體22-l，使得它被局部地或完全地覆蓋。矩形光束漫射體處在與投 影透鏡的孔徑光闌AS共軛的位置。因此，光以類似于它掃過矩形光束 漫射體(但反轉(zhuǎn))的方式掃過孔徑光闌。根據(jù)圖8，具有線性截面的激光束陣列或激光束L或一組這種類型的多個(gè)重合激光通過透鏡或軸線垂直于該線性截面的柱形透鏡52聚焦在反射鏡ii上，該反射鏡n繞平行于該線性截面的軸線旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn) 軸線處于反射鏡平面中。反射鏡ii繞該軸線從左向右旋轉(zhuǎn)少許角度，從而使線性激光束掃過第一積分器板24-1?？蛇x擇地，漫射體22可以布置在準(zhǔn)直透鏡23-l和第一積分器板 24-1之間，或者在反射鏡11和準(zhǔn)直透鏡23-l之間，以便提高均勻性。根據(jù)圖9，激光束L或一組多個(gè)重合激光束或者激光束陣列由透鏡 聚焦在反射鏡ll上，該反射鏡ll繞軸線旋轉(zhuǎn)，該軸線經(jīng)過反射鏡ll的 中心。該軸線從反射鏡平面的法線軸傾斜幾度，因此，反射鏡在繞軸 線旋轉(zhuǎn)時(shí)搖擺，并使激光束沿錐形表面偏轉(zhuǎn)。該幾何尺寸適合于使得 第一積分器板24-l的表面由循環(huán)激光束l局部或完全覆蓋?？蛇x的漫射 體22優(yōu)選是可以布置在反射鏡11和準(zhǔn)直透鏡23-l之間，以便模糊激光 點(diǎn)，并以更均勻的方式覆蓋第一積分器24-l。根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明將激光光源集成至微型顯示類型投影儀的 已知光學(xué)照明結(jié)構(gòu)中。本發(fā)明還特別涉及一種圖像產(chǎn)生裝置l，它包括照明單元20,該 照明單元20有中間面21、 S;以及圖像調(diào)制器30，用于產(chǎn)生圖像I。此 外，還提供用于使第一照明光L1的接收光束L偏轉(zhuǎn)至所述照明單元20上 的偏轉(zhuǎn)裝置IO，以便照射所述中間面21、 S。所述偏轉(zhuǎn)裝置10適合于在 照射所述中間面21 、 S的過程中使得所述光束L相繼照射所述中間面21 的不同部分，以^更因此降j氐斑紋效應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例， 一個(gè)或多個(gè)以下方面對于投影類型的 圖像產(chǎn)生裝置來說是主要的，即提供有— 一圖像產(chǎn)生面板；一一投影透鏡，該投影透鏡將顯示在面板上的圖像投影至屏幕上； ——光源，該光源照明該面板；以及一一照明光學(xué)裝置，該照明光學(xué)裝置改變該光源的光束，以便均 勻地且用適合面板形狀(通常為矩形形狀)的光束形狀照明面板。根據(jù)本發(fā)明的 一些實(shí)施例，為了使得使用激光的圖像產(chǎn)生裝置降 低斑紋而提供的基本裝置和采取的措施可以基于以下幾點(diǎn)各投影透鏡或光學(xué)PJ具有一定直徑的光瞳。該直徑與至屏幕的距離 一起確定了投影點(diǎn)的最大錐形角。當(dāng)保證在該錐體內(nèi)的任意兩個(gè)位 置處的光都彼此不相干時(shí)，投影點(diǎn)的該錐形角對于降低斑紋是主要的。 當(dāng)為激光光源時(shí)，在激光束掃過光瞳，從而在一定時(shí)間內(nèi)覆蓋光瞳的 僅僅一部分區(qū)域或整個(gè)區(qū)域時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)該不相干。這保證在光瞳內(nèi) 的任意兩個(gè)位置處的光不能相互干涉，因?yàn)楣獠荒茉谙嗤瑫r(shí)間點(diǎn)在任 意兩個(gè)不相連的位置處存在。根據(jù)本發(fā)明的 一些實(shí)施例，在投影裝置中的照明光學(xué)裝置可以有中間表面s,該中間表面s處在與透鏡的光瞳共軛的位置。術(shù)語光學(xué)共 軛的意思是光瞳的任意位置與在中間表面s中的位置——映射。因此， 掃過中間表面s的激光束也掃過投影透鏡的光瞳。另 一方面，本發(fā)明實(shí)施例的其它方面的關(guān)4定特征可以概括如下 為了降低斑紋，它在這些示例中主要是有(a)合適的較大錐形角以及 (b)形成和投影該要顯示圖像的光的不相干性。特征(a)可以通過合適選擇和設(shè)置孔徑光闌的有限尺寸(相對于 且相關(guān)于孔徑光闌和中間面之間的有限距離)來實(shí)現(xiàn)。下面將詳細(xì)參考附圖。圖1 A和1 B是用于說明本發(fā)明的圖像產(chǎn)生裝置1的實(shí)施例的基本方 面的示意方框圖。在圖1A中，本發(fā)明的圖像產(chǎn)生裝置1的實(shí)施例包括用于產(chǎn)生第 一照 明光L1的裝置50。所述第一照明光L1由一個(gè)或多個(gè)激光光源51或其它 光源產(chǎn)生，該光源能夠至少部分產(chǎn)生至少在一定程度上有相干特性的 第一照明光L1。產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)光束L。所述第一照明光L1產(chǎn)生并被引 導(dǎo)向用于使所述第一照明光Ll偏轉(zhuǎn)的裝置lO。用于偏轉(zhuǎn)的所述裝置IO 包括至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)元件ll。所述偏轉(zhuǎn)元件ll例如可以是反射鏡或者任 意其它偏轉(zhuǎn)實(shí)體，例如衍射光柵等。用于偏轉(zhuǎn)的所述裝置10和所述偏 轉(zhuǎn)元件ll適合于改變所述反射元件ll的反射面、界面、表面或平面的 方位關(guān)系，并且包括用于改變該方位關(guān)系的裝置(該方位關(guān)系的改變 是在時(shí)間上與第 一照明光L1的入射光束l的方位和方向相比較)。因此， 用于偏轉(zhuǎn)的所述裝置10能夠使得所述第一照明光L1的所述入射光束L 在反射后離開用于偏轉(zhuǎn)的所述裝置IO，并在時(shí)間上改變角度或方位關(guān) 系或方向。因此，用于偏轉(zhuǎn)的所述裝置10和所述偏轉(zhuǎn)元件11適合于使得第一 照明光L1的偏轉(zhuǎn)光束L連續(xù)地來回移動(dòng)，或者通過跳至一組離散的角度 位置或方位和/或在一組離散的角度位置或方位之間跳躍而來回移動(dòng)。用于偏轉(zhuǎn)的所述裝置10和所述偏轉(zhuǎn)元件11的偏轉(zhuǎn)被控制和選擇， 以便使第一照明光Ll的所述光束L照射照明單元20的不同位置和/或部 分，該照明單元20作為用于照明圖像產(chǎn)生裝置30的裝置20，該圖像產(chǎn) 生裝置30作為用于產(chǎn)生圖像的裝置30，且特別是，中間面、表面、界 面或平面21、 S包含在所述照明單元20或用于照明的裝置20中。沖艮據(jù)圖1B,作為用于照明的所述裝置20的所述照明單元20可以包 括其它光學(xué)元件，例如透鏡23-1、 23-2和一些光積分/積分器裝置24-1、 24-2。入射的第一照明光L1的光束L因此被改變，并在時(shí)間上沿橫向分 離成一捆子束Bj,該子束Bj在各個(gè)瞬時(shí)產(chǎn)生圖像。只要在各子束之間的橫向距離足夠大，則由這些子束產(chǎn)生的斑紋 圖案彼此無關(guān)。另外，這些子束的光彼此不相千，因?yàn)樗⒉淮嬖谟?同一時(shí)間點(diǎn)。因此，由各子束產(chǎn)生的各個(gè)斑紋圖案在強(qiáng)度基礎(chǔ)上疊加， 從而降低了疊加圖像的斑紋對比度。在圖1A和1B中還表示了漫射屏幕或面22、 S'。該漫射屏幕22、 S' 可以用于進(jìn)一步增加均勻性。該漫射屏幕還可以位于在10和20之間的任意位置。在與該照明單元相互作用后，入射的第一照明光L1作為第二照明 光L2而離開照明單元20,以便被引導(dǎo)向用于圖像產(chǎn)生的裝置30,該裝 置30包括圖像調(diào)制器31,例如LCD元件，它可以以透射或反射方式工作。在與用于圖像產(chǎn)生的所述裝置30相互作用后，特別是與所述圖像 調(diào)制器31相互作用后，所述入射第二照明光L2離開所述圖像產(chǎn)生裝置 30而作為第三成像光L3，以便被引導(dǎo)向圖像投影裝置40或各投影光學(xué) 裝置40，在圖l的實(shí)施例中，該圖像投影裝置40包括投影透鏡42,該投 影透鏡42具有它的孔徑光闌41，以便由所述入射的第三成像光L3產(chǎn)生 投影光L3',該投影光L3'將要投影的圖像I投影至屏幕上和/或觀察者 的眼睛中。根據(jù)圖1A和1B，所述孔徑光闌41、 AS可以是投影透鏡42的一部分，或者是與投影透鏡分離的實(shí)體。圖2是本發(fā)明的圖像產(chǎn)生裝置l的另一實(shí)施例的示意透視側(cè)視圖。它也提供了用于偏轉(zhuǎn)第 一照明光L1的光束L的裝置10、具有中間表 面S、 21和可選的漫射體屏幕22、 S'的照明單元20、用于產(chǎn)生圖像I并 有圖像調(diào)制器31的裝置30、以及用于將所述圖像I投影成投影圖像I'并 有孔徑光闌AS、 41和投影透鏡42的裝置40,這些裝置以該順序沿光傳 播的方向(即圖2中從左向右)布置在一公共光路中。另外，圖2表示 了中間面S、 21和孔徑光闌AS、 41的面相互光學(xué)共軛，即，照射在所述 中間面S、 21上的各部分是成像在孔徑光闌AS、 41的面的相應(yīng)部分上。圖3是本發(fā)明的圖像產(chǎn)生裝置1實(shí)施例的、用于投影圖像I的所述裝 置40的詳細(xì)示意透^見側(cè)—見圖。圖3表示了不同子束Bn和Bm之間的幾何關(guān)系，這些子束的形成是由 于第一照明光L1的入射光束L的移動(dòng)。它表示了由用于投影圖像的所述 裝置40投影的各子束Bj可以在觀察者的眼睛中產(chǎn)生的特定斑紋圖案。 不過，當(dāng)兩個(gè)相鄰子束Bm和Bn之間的最小角度分隔Amin導(dǎo)致在中間面 S、 21 (因此在孔徑光闌AS、 41的面上)上分開或至少不交疊關(guān)系(與 其相應(yīng)的受照明或受照射部分相比)時(shí)，由投影子束Bm和Bn產(chǎn)生的斑 紋圖案變得在觀察者的眼睛中彼此不相關(guān)。另外，這些子束的光彼此不相干，因?yàn)樗⒉辉谕粫r(shí)間點(diǎn)存在。 因此，由各子束產(chǎn)生的各個(gè)斑紋圖案在強(qiáng)度基礎(chǔ)上疊加，從而降低了 疊加圖像的斑紋對比度。圖4A至4C再次演示了子束Bj的不相關(guān)過程。特別是，圖4B表示了 用于投影圖像I的所述裝置40的孔徑光闌AS、 41的面的正視圖。當(dāng)?shù)谝?照明光L1的入射光束L偏轉(zhuǎn)并因此掃過照明單元20或用于照明的所述 裝置20的中間面S、 21，從而使光束L按照特定軌跡T移動(dòng)時(shí)，在孔徑光闌AS、 41的面上產(chǎn)生無關(guān)且相應(yīng)的軌跡。當(dāng)所示子束B1、 B2.....Bi.....Bn相對于它們在相應(yīng)中間面S、 21或者孔徑光闌AS、 41的面的照射部分并不交疊時(shí)，所示子束B1、 B2..... Bi..... Bn產(chǎn)生不相關(guān)的斑紋圖案，并當(dāng)相互比較時(shí)放松了它們的相應(yīng)相干特性。圖4C也表示了子束Bi的時(shí)間關(guān)系和隨時(shí)間前進(jìn)對于時(shí)間tl..... ti..... tN的非交疊特性。在圖5 A和5B中，通過透視側(cè)視圖和示意側(cè)剖圖表示了本發(fā)明的圖 像產(chǎn)生裝置l的還一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，用于照明的所述裝置20或所述照明單元20由第一準(zhǔn)直透鏡23-1、第一積分器板24-1、第二積分器板24-2和聚光透鏡23-2 的順序形成。在本例中，所述中間面S、 21形成為第二積分器板24-2的 一部分或表面。用于圖像產(chǎn)生的所述裝置30包括物鏡32和相應(yīng)圖像調(diào)制器31 (LCD),該圖像調(diào)制器以透射方式工作。在圖6A和6B中，分別通過示意透視側(cè)視圖和示意側(cè)視剖視圖表示了本發(fā)明的圖像產(chǎn)生裝置l的另一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，用于照明的所述裝置20或所述照明單元20包括可 選的漫射體22、 S'、光導(dǎo)管25、第一透鏡23-4和中繼透鏡23-3。在本 例中，所述中間面S、 21形成為所述中繼透鏡23-3的一部分或表面。圖7A和7B分別通過示意透視側(cè)視圖和示意側(cè)視剖視圖表示了本發(fā) 明的圖像產(chǎn)生裝置1的還一實(shí)施例。在本例中，用于照明的裝置2 0或所述照明單元20由矩形光束漫射 體22-l、 S'和聚光透鏡23-2形成。在本例中，所述中間面S、 21形成為 所述矩形光束漫射體22、 S'的表面或一部分。圖8通過示意透視側(cè)視圖來表示，根據(jù)本發(fā)明，激光單元陣列與用 于聚焦從激光器陣列照射的多個(gè)光束的柱形透鏡一起可以用作光源。 在本例中，用于照明的所述裝置20或所述照明單元20包括準(zhǔn)直透鏡 23-1、漫射體22以及第一和第二積分器板24-1和24-2。圖9通過示意透視側(cè)視圖表示了旋轉(zhuǎn)反射鏡11用作用于偏轉(zhuǎn)的所 述裝置10的一部分。參考標(biāo)號(hào)1本發(fā)明的圖像產(chǎn)生裝置10用于使入射光束偏轉(zhuǎn)的裝置、光束偏轉(zhuǎn)裝置11偏轉(zhuǎn)元件、反射鏡ir處于傾斜位置的偏轉(zhuǎn)元件20用于照明的裝置、照明單元21中間面、中間表面、中間交界面22漫射體、漫射體屏幕22-1矩形光束漫射體2 3--1準(zhǔn)直透鏡2 3--2聚光透鏡2 3--3中繼透鏡2 3--4透鏡24積分器板24--1第一積分器板24--2第二積分器板25光導(dǎo)管、光集中裝置30用于圖像產(chǎn)生的裝置31圖像調(diào)制器32物鏡40用于投影的裝置、投影光學(xué)裝置41孔徑光闌42投影透鏡50用于產(chǎn)生第一照明光的裝置、光源單元51光源、激光光源52柱形透鏡AS孔徑光闌Bl、, 、Bj、...子束10照明光學(xué)裝置IP圖像產(chǎn)生面板光束LCD 液晶顯示元件Ll 第一照明光L2 第二照明光L3 第三照明光L3' 投影光PL 投影透鏡、投影光學(xué)裝置S 中間面、中間表面、中間交界面S' 孔徑光闌
權(quán)利要求
1.一種圖像產(chǎn)生裝置(1)，包括圖像產(chǎn)生面板(IP)；照明光學(xué)裝置(IO)，該照明光學(xué)裝置有中間面(21、S)，所述照明光學(xué)裝置(IO)構(gòu)造成改變光束(L)，以便均勻地且用適合所述面板(IP)形狀的光束形狀照明所述面板(IP)；用于偏轉(zhuǎn)的裝置(10)，該裝置(10)用于使具有相干特性的第一照明光(L1)的接收光束(L)偏轉(zhuǎn)至用于照明的所述裝置(20)，以便用所述光束(L)照射所述中間面(21、S)；以及投影透鏡(PL)，該投影透鏡構(gòu)造成投影從所述圖像產(chǎn)生面板(IP)接收的圖像(I)；其中，用于偏轉(zhuǎn)的所述裝置(10)構(gòu)造成在照射所述中間面(21、S)的過程中使得所述光束(L)相繼照射所述中間面(21、S)的不同部分(Sj)；以及其中，所述照明光學(xué)裝置(IO)的所述中間面(21、S)定位成與所述投影透鏡(PL)的孔徑光闌(41、AS)光學(xué)共軛。
2. —種圖像產(chǎn)生裝置(1 ),包括 用于產(chǎn)生圖像(I )的裝置(30);用于照明用于產(chǎn)生圖像(I)的所述裝置(30)的裝置(20),該 裝置(20)有中間面(21、 S);用于偏轉(zhuǎn)的裝置(10)，該裝置(10)用于使具有相干特性的第 一照明光(LI)的接收光束(L)偏轉(zhuǎn)至用于照明的所述裝置(20), 以便用所述光束(L)照射所述中間面(21、 S);以及用于投影從用于產(chǎn)生所述圖像(I)的所述裝置(30)接收的圖像 (I)的裝置(40);其中，用于偏轉(zhuǎn)的所述裝置(10)適合于在照射所述中間面(21、 S)的過程中使得所述光束(L)相繼照射所述中間面(21、 S)的不同 部分(Sj);其中，用于投影圖像U)的所述裝置(40)有孔徑光闌(41、 AS);以及用于照明的所述裝置(20)的所述中間面(21、 S)定位成與所述 孔徑光闌(41、 AS)光學(xué)共輒。
3. 根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其中，用于偏轉(zhuǎn)的所 述裝置(10)適合于在照射所述中間面(21、 S)的所述過程中使得所 述光束(L)處在所述中間面(21、 S)上的不同位置。
4. 根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其中，用于偏轉(zhuǎn)的所 述裝置(10)適合于在照射所述中間面(21、 S)的所述過程中使得所 述光束(L)掃過所述中間面(n、 S)。
5. 根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其中，用于偏轉(zhuǎn)的所 述裝置(10)適合于在照射所述中間面(21、 S)的所述過程中使得所 述光束(L)連續(xù)地移動(dòng)橫跨過所述中間面(21、 S)。
6. 根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述中間面(21、 S)是用于照明的所述裝置(20)或所述照明光學(xué)裝置(10)的表面。
7. 根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述中間面(21、 S)是用于照明的所述裝置(20)或所述照明光學(xué)裝置(10)的交界面。
8. 根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述中間面(21、 S)是用于照明的所述裝置(20)或所述照明光學(xué)裝置(10)的虛擬面。
9. 根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述中間面(21、 S)是用于照明的所述裝置(20)或所述照明光學(xué)裝置(10)的漫射體 的面。
10. 根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其中，用于產(chǎn)生第 一照明光的所述裝置(50)可以有焦平面，并且，用于偏轉(zhuǎn)的所述裝 置(10)位于所述焦平面附近。
11. 根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其中，用于照明的 所述裝置(20)或者所述照明光學(xué)裝置(10)包括積分器板和聚光透 鏡，并且，所述中間面(21、 S)在所述第二積分器板(24-2)附近。
12. 根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其中，用于照明的 所述裝置(20)或者所述照明光學(xué)裝置(10)包括光導(dǎo)管和中繼透鏡 系統(tǒng)，并且，該中間面(21、 S)在該中繼透鏡系統(tǒng)的孔徑光闌附近。
13. 根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其中，用于照明的 所述裝置(20)或者所述照明光學(xué)裝置(10)包括附加漫射體，該附 加漫射體位于該偏轉(zhuǎn)裝置(10)之前或之后。
14. 根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其中，用于偏轉(zhuǎn)的 所述裝置(10)是或者包括反射鏡(11 )。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述反射鏡(ll)適合 于被機(jī)械旋轉(zhuǎn)，以便由此使得所述接收光束(L)偏轉(zhuǎn)橫跨過所述中間 面(21、 S)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述反射鏡(ll)以萬 向節(jié)方式安裝，以便繞兩個(gè)垂直軸線傾斜并且在兩維上使得所述接收 光束偏轉(zhuǎn)橫跨過所述中間面(21、 S)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14至16中任意一個(gè)所述的裝置，其中，所述反 射鏡(11 )適合于使所述偏轉(zhuǎn)的光束(L)以圓形方式、線性方式、循 環(huán)方式和無序方式中的一種方式移動(dòng)橫跨過所述中間面(21、 S)。
18. 根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，還包括用于產(chǎn)生第 一照明光(Ll )的裝置(50)，該裝置(50)適合于將所述第一照明 光(Ll )引導(dǎo)向用于使所述第一照明光(Ll )偏轉(zhuǎn)的所述裝置(10)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，用于產(chǎn)生第一照明光(L1 ) 的所述裝置有至少一個(gè)激光光源(51)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18或19中任意一個(gè)所述的裝置，其中，用于產(chǎn) 生第一照明光(Ll)的所述裝置(50)有激光光源陣列(51),激光 光源陣列(51)適合于產(chǎn)生相應(yīng)的激光光束陣列(L),并將該激光光 束陣列(L)引導(dǎo)向用于使所述第一照明光(L1 )偏轉(zhuǎn)的所述裝置(10)。
21. 根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其中，用于產(chǎn)生圖 像(I)的所述裝置(30)或者所述圖像產(chǎn)生面板(IP)是或者包括圖 像調(diào)制器。
22. 根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其中，用于產(chǎn)生圖 像(I)的所述裝置(30)或者所述圖像產(chǎn)生面板(IP)是或者包括至 少一個(gè)液晶顯示元件(LCD)。
23. 根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其中，用于照明的 所述裝置(20)或者所述照明光學(xué)裝置(10)是或者包括照明單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種圖像產(chǎn)生裝置(1)，它包括具有中間面(21、S)的照明單元(20)以及用于產(chǎn)生圖像(I)的圖像調(diào)制器(30)。此外，還提供有用于使得第一照明光(L1)的接收光束(L)偏轉(zhuǎn)至所述照明單元(20)的偏轉(zhuǎn)裝置(10)，以便照射所述中間面(21、S)。所述偏轉(zhuǎn)裝置(10)用于在照射所述中間面(21、S)的過程中使得所述光束(L)相繼照射所述中間面(21、S)的不同部分，以便降低斑紋效應(yīng)。
文檔編號(hào)G02B7/182GK101276063SQ20081009004
公開日2008年10月1日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月31日
發(fā)明者M·卡姆, N·羅斯勒, O·里波爾, S·哈斯莫托, Z·法西厄斯 申請人:索尼德國有限責(zé)任公司