專利名稱：激光掃描儀投影系統(tǒng)中的光斑減輕的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例涉及激光掃描儀投影系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明的實施例涉及通過使用周期性相位掩模減少在激光投影圖像中可見的光斑的出現(xiàn)的激光投影系統(tǒng)以及相關(guān)的方法。
背景技術(shù)：
每當(dāng)相干光源用來照亮例如屏幕的粗糙表面或產(chǎn)生漫反射或漫射透光的任何其它物體時，光斑可能產(chǎn)生。具體地，屏幕或其它反射物體的許多小區(qū)域?qū)⒐馍⑸涑稍S多反射光束，這些反射光束具有不同的始發(fā)點和不同的傳播方向。光斑造成投影圖像中的高空間頻率噪聲。在觀察點，例如在觀察者的眼睛里或者在照相機的傳感器處，這些光束相長地干涉來形成亮點，或者相消地干涉來形成暗點，產(chǎn)生隨機的粒狀強度圖案，稱作光斑。光斑可以由粒度大小和對比度來表征，所述對比度通常定義為在觀測平面內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差與平均光強度的比率。對于一個足夠大的照亮區(qū)域和一個足夠小的單獨散射點尺寸，光斑將被“充分地顯影”，其具有100%的亮度標(biāo)準(zhǔn)差。如果使用激光束將圖像形成在屏幕上， 該粒狀結(jié)構(gòu)將代表畫質(zhì)的噪聲或嚴(yán)重劣化。盡管該噪聲當(dāng)投影儀用來顯示圖像時可能不是重大問題，然而當(dāng)投影儀用來顯示例如文本的高空間頻率內(nèi)容時，它可能會是嚴(yán)重的問題。使用散射體最小化光斑的一般理念包括將中間激光圖像投影到小尺寸散射表面上，并使用投影光學(xué)器件來將中間激光圖像再次成像至最終屏幕上。通過迅速地移動散射體，電場的相位隨時間被置亂，這改變了觀察到的光斑圖案。如果散射體足夠快地移動或振動，則觀察到的光斑圖案也以高頻變化并且這類圖案變化將被眼睛作時間平均。為了高效率地工作，需要在眼睛的整合時間內(nèi)形成多個光斑幀，該整合時間通常以50Hz數(shù)量級出現(xiàn)。盡管快速移動散射體可提供光斑減少，然而它需要昂貴和復(fù)雜的機構(gòu)從而以相對高速橫向地移動相位掩模。

發(fā)明內(nèi)容
與背景技術(shù)相反，需要無需移動散射體的光斑減少系統(tǒng)和方法。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供一種激光投影系統(tǒng)。該激光投影系統(tǒng)包括可見光源，該可見光源進(jìn)一步包括至少一個激光器、掃描元件和系統(tǒng)控制器。系統(tǒng)控制器被編程以通過操作激光器光發(fā)射經(jīng)編碼的圖像數(shù)據(jù)并控制掃描元件跨多個圖像像素掃描可見光源的輸出光束來產(chǎn)生經(jīng)掃描的激光圖像。系統(tǒng)還包括聚焦經(jīng)掃描的輸出光束以形成中間激光圖像的第一透鏡。第二透鏡將中間圖像投影和再次成像到投影表面上。周期性相位掩模位于中間激光圖像處。周期性相位掩模具有大致等于或大于經(jīng)掃描的輸出光束在中間激光圖像處的束腰直徑的周期。周期性相位掩模的周期使掃描輸出光束的投影從一像素向另一像素漸進(jìn)地跳躍，由此產(chǎn)生由眼睛或傳感 器平均化的不同的光斑圖案。換句話說，隨著輸出光束在周期性相位掩模上掃描， 光束在屏幕上的形狀由于相位掩模所產(chǎn)生的快速強度調(diào)制而劇烈改變。激光投影系統(tǒng)也可包括光瞳相位掩模，該光瞳相位掩模被配置成在第二透鏡的光瞳附近引入相位變化。根據(jù)另一實施例，提供一種激光投影系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括可見光源、掃描元件、系統(tǒng)控制器和周期性相位掩模。系統(tǒng)控制器被編程以通過操作激光器光發(fā)射經(jīng)編碼的圖像數(shù)據(jù)來產(chǎn)生中間激光圖像，并控制掃描元件跨多個圖像像素掃描可見光源的輸出光束。周期性相位掩模具有大致等于或大于經(jīng)掃描的輸出光束在中間激光圖像處的束腰直徑的周期。一種減少激光投影系統(tǒng)的經(jīng)投影圖像中的光斑的方法，包括使包含經(jīng)編碼圖像數(shù)據(jù)的掃描激光束通過第一透鏡，該第一透鏡聚焦激光束以形成中間激光圖像；使包含中間激光圖像的掃描激光束通過周期性相位掩模，該周期性相位掩模具有等于或大于掃描激光束在中間激光圖像處的束腰直徑的周期；產(chǎn)生掃描激光束的多個衍射級；將中間激光圖像投影通過第二透鏡并隨后通過光瞳相位掩模以在一表面上形成經(jīng)投影的圖像，其中經(jīng)投影的中間激光圖像包括從一像素向另一像素漸進(jìn)地跳躍以減小投影圖像中的光斑對比度的投影掃描輸出光束。附圖簡述以下對本發(fā)明的特定實施例的詳細(xì)描述可在結(jié)合下列附圖閱讀時得到最好的理解，其中相同的結(jié)構(gòu)使用相同的附圖標(biāo)記表示，在附圖中

圖1是根據(jù)一個或多個實施例的示例性激光投影系統(tǒng)的示意圖；圖2a_e是根據(jù)一個或多個實施例聚焦在周期性相位掩模上的示例性輸出光束的示意圖；以及圖3a_e是根據(jù)一個或多個實施例的作為可見光源的輸出光束跨投影表面掃描的示例性束斑的示意圖。
具體實施例方式可以激光投影系統(tǒng)為背景描述具體實施例，該激光投影系統(tǒng)配置成跨投影表面掃描輸出信號或光束以產(chǎn)生二維圖像(例如光柵掃描)。通過迅速地在投影表面上形成許多不同的光斑圖案，可減少光斑在經(jīng)掃描的激光圖像中的出現(xiàn)。人眼或傳感器整合和平均化不同的光斑圖案，并因此減少了光斑的出現(xiàn)。根據(jù)一些實施例，周期性相位掩模位于通過投影光學(xué)器件形成的中間激光圖像附近，并配置成通過在光束投影到屏幕或表面上之前快速改變光束的形狀和尺寸而減少光斑在屏幕或表面中的出現(xiàn)。相位掩模的周期大致等于或大于用來在中間圖像平面形成中間圖像的激光束的束腰直徑。隨著光束跨周期性相位掩模掃描，所選的周期在輸出光束經(jīng)過掩模時使輸出光束改變。具體地說，當(dāng)光束被聚焦在相位掩模內(nèi)的特定周期的中央部分上時， 產(chǎn)生單個子光束，并且當(dāng)輸出光束在特定周期之間聚焦時，產(chǎn)生兩個或更多個子光束。在經(jīng)過周期性相位掩模后，光束經(jīng)由透鏡投射到最終屏幕上，以使相位掩模的相位調(diào)制在屏幕位置轉(zhuǎn)換成高空間頻率強度調(diào)制改變的子光束由此照亮投影表面上的不同區(qū)域。隨著光束掃描，投射到投影表面的單束斑因此逐漸變形成兩個或更多束斑，并隨后回歸成另一個單束斑。如本文中詳細(xì)描述的，快速變化的束斑和相修正導(dǎo)致可被眼睛或傳感器平均化的多個光斑圖案的產(chǎn)生，由此減輕圖像中光斑的出現(xiàn)。參見圖1，一種示例性激光掃描儀投影系統(tǒng)100包括可見光源20 ；掃描元件30， 例如能沿至少一個水平和垂直方向掃描的掃描鏡；以及系統(tǒng)控制器10。具體地說，可見光源20可包括一個或多個激光器，例如半導(dǎo)體激光器、光泵運固態(tài)激光器、光纖激光器或任何類似的激光器，并配置成產(chǎn)生一個或多個輸出光束22 (例如配置成發(fā)出紅、藍(lán)或綠色輸出光束的激光器)。系統(tǒng)控制器10可配置成控制一個或多個激光器20和掃描元件30?？蓪崿F(xiàn)為微控制器或其它類似器件的系統(tǒng)控制器10能控制一個或多個激光器20 以發(fā)出經(jīng)編碼的圖像數(shù)據(jù)的光發(fā)射，所述經(jīng)編碼的圖像數(shù)據(jù)可用來形成投影圖像。此外，系統(tǒng)控制器10控制掃描元件30以使輸出光束可跨例如投影儀屏幕的投影平面80上的多個像素被掃描(例如光柵化)。因此，系統(tǒng)控制器10、激光器20和掃描元件30配合以在投影表面80上產(chǎn)生二維掃描激光圖像。根據(jù)圖1所示的實施例，激光掃描儀投影系統(tǒng)100包括第一和第二透鏡40、70、周期性相位掩模60和光瞳相位掩模72。第一透鏡40聚焦經(jīng)掃描的輸出光束22并在周期性相位掩模60附近位置的中間平面形成中間激光圖像50。周期性相位掩模60的周期近似地等于或大于輸出光束22在中間激光圖像50處的束腰直徑(即該周期使光束隨著掃描而改變)。輸出光束22產(chǎn)生跨周期性相位掩模60掃描的束斑。第二透鏡70隨后將疊加至相位掩模的中間激光圖像50再次成像到投影表面80上。示例的周期性相位掩模60可包括透鏡陣列、全息分束器、正弦光柵等。另外，如下面本文描述的那樣，可通過第二相位掩模 72或通過引入到第二透鏡70中的散焦或像差元件在投影透鏡后引入相位變化。第二相位掩模72可以是光瞳相位掩模。圖1所示實施例的周期性相位掩模60配置成與其它系統(tǒng)元件一起照亮投影表面 80上的束斑，該束斑隨著輸出光束22跨掩模60掃描而從一像素向另一像素漸進(jìn)地跳躍。 隨著輸出光束22經(jīng)過掩模60，周期性相位掩模60形成多個衍射級。盡管這對于實現(xiàn)靜態(tài)周期性相位掩模60來說是合需的，然而一些實施例也可實現(xiàn)側(cè)向移動或振動的周期性相位掩模60。周期性相位掩模60可以是周期等于聚焦在掩模上的束斑尺寸的任何類型掩模。圖2a_e示出其中周期性相位掩模60配置成二維透鏡陣列的實施例。特定附圖描述聚焦在透鏡陣列60不同位置上的輸出光束22。第一透鏡40(如圖1所示)和透鏡陣列 60設(shè)計成使陣列60中的透鏡的直徑等于或大于陣列60水平(例如中間激光圖像50)上的束腰直徑。在圖2a中，輸出光束22居中在透鏡65b上，即陣列60中的一個特定透鏡。如圖所示，在通過第二透鏡70(圖1所示)再次成像后，全部光投影到投影表面上的單個束斑90a 上。在這個位置，平均照射角是垂直入射角?，F(xiàn)在參見圖2b，隨著輸出光束22向下掃描周期性相位掩模60 (即所示實施例的透鏡陣列60)，輸出光束22移動至透鏡65b和65c之間的一個位置。由于輸出光束22聚焦在兩透鏡之間，因此輸出光束22被分成兩個子光束，這兩個子光束聚焦在投影表面80上并形成以某一入射角照射的兩個更小束斑90b和92a。由于一部分輸出光束22隨著光束掃描而跳躍進(jìn)入束斑92a，圖2a中的束斑90a現(xiàn)在是圖2b中的更小的照射束斑90b。換句話說， 當(dāng)輸出光束22在兩透鏡之間時，照亮兩個更小的束斑。隨著輸出光束22繼續(xù)掃描，束斑90b變得更小而束斑92a變得更大，直到如圖2c 所示輸出光束22在透鏡65b、65c之間均等地分束為止，這產(chǎn)生兩個相等尺寸的束斑90c、 92b。隨著輸出光束22進(jìn)一步向下掃描周期性相位掩模60，在某一入射角照亮兩個束斑 90d、92c (圖2d)。束斑90d小于束斑90c，而束斑92c大于束斑92b。最后，圖2e 示出當(dāng)輸出光束22居中在透鏡65c上時，輸出光束22的所有光聚焦在束斑92d上并且束斑90 (即束斑90a-d)如今已被消滅。如此，透鏡陣列的周期和第一透鏡40的客觀特性使經(jīng)掃描的輸出光束22的投影從一像素向另一像素漸進(jìn)地跳躍。照亮屏幕上每個束斑的入射角以時間為函數(shù)恒定地變化，由此導(dǎo)致光斑的大量減少。盡管圖2a_d示出透鏡陣列實施例，具有必備周期的其它周期性相位掩模產(chǎn)生相同或相似的結(jié)果。圖3提供根據(jù)一些實施例在時間間隔T1-T5照射兩個像素時周期性相位掩模60的漸進(jìn)效果的解說。不是僅將單束斑投影到被線性掃描的投影表面80上，而是周期性相位掩模60提供束斑從一像素向另一像素漸進(jìn)地跳躍。要注意，圖3僅示出5個周期，并且該具體實施例隨著輸出光束22跨周期性相位掩模60掃描可具有更多或更少的時間周期。像素區(qū)82、84是在投影表面80上的多個照射像素區(qū)的示例性采樣，所述投影表面80可以是屏幕、墻或其它表面。正方形像素區(qū)82、84只是圖形表達(dá)，因為投影表面80可以具有定義的像素區(qū)也可以不那樣。此外，投影表面80可包括平坦或基本平坦表面，例如顯示屏或墻，或者投影表面可包括帶輪廓的表面。盡管束斑圖示為處于固定、靜止位置，但在實際布置中， 一些實施例的束斑可隨著輸出光束22跨周期性相位掩模60掃描而具有一些移動。在T1，束斑90a照射整個像素區(qū)82，由于輸出光束22居中在周期性相位掩模60的一個周期上，所述周期性相位掩模60可以是透鏡陣列、全息分束器、正弦光柵等。像素區(qū)84 在T1不由輸出光束22照射。在T2，輸出光束22已移動以使其部分地位于周期性相位掩模 60的兩個周期之間，并因此已被分割成兩個子光束。結(jié)果，一部分輸出光束22已作為束斑 92a跳躍而照射像素區(qū)84，并且束斑90a (在T2如今為90b)略小于它在T1時的大小。兩個束斑90b、92a以某一入射角照射投影表面80。根據(jù)其它實施例，周期性相位掩模60也可配置成將輸出光束22分成兩個以上的子光束以在投影表面80上照射兩個以上的束斑。在T3,輸出光束22均等地位于周期性相位掩模60的兩個周期之間，結(jié)果束斑90c 和92b具有相等尺寸。在T4,隨著束斑90繼續(xù)變形成束斑92，束斑90d小于束斑92c，直到最終束斑92d完全照亮像素區(qū)84并且束斑90在T5消失為止。再次參見圖1，根據(jù)一些實施例，在投影透鏡70之后引入第二相位掩模72以進(jìn)一步減少光斑的出現(xiàn)。包含多個像素的該第二相位掩?？杀环Q為光瞳相位掩模72，它與周期性相位掩模60相對。光瞳相位掩模72配置成通過引入相位修正而改變周期性相位掩模60 在屏幕80上成像的方式。光瞳相位掩模72的一個理想位置是第二透鏡的傅立葉平面，其中周期性相位掩模60的衍射級是空間分離的，如圖1示意性解說的那樣。光瞳相位掩模72 優(yōu)選地配置成使衍射級的相位相等，由此導(dǎo)致屏幕上光斑直徑的減小。根據(jù)一些實施例，光瞳相位掩模72可以要么是靜態(tài)相位掩模要么是作為時間的函數(shù)調(diào)制的動態(tài)相位掩模。根據(jù)另一實施例，光瞳相位掩模的作用也可通過將像差或相位變化引入第二透鏡 70來獲得。這可例如通過略微偏離第二透鏡70的焦點(例如使投影圖像散焦)或通過將例如散焦或球面像差的受控像差引入透鏡設(shè)計來實現(xiàn)。根據(jù)該實施例，經(jīng)修正的第二透鏡 70通過改變由周期性相位掩模60產(chǎn)生的衍射級的相對相位來實現(xiàn)光瞳相位掩模72的功能。
各實施例不局限于圖1描述的系統(tǒng)并可包括附加組件，例如使輸出光束22的天然波長加倍的波長轉(zhuǎn)換器件(例如二次諧波發(fā)生晶體)。另外，為了進(jìn)一步減小光斑的幅度， 可采用具有與由光瞳相位掩模72或第二透鏡70提供的衍射級數(shù)那樣多的像素的調(diào)相器 (未示出)來動態(tài)地改變衍射級的相對相位。這可導(dǎo)致在屏幕上形成高空間頻率干涉帶，其形狀作為時間的函數(shù)而改變。不同區(qū)域的照度、束斑的尺寸或形狀的變化以及投影表面上變化的照射入射角形成被肉眼或傳感器平均化的不同光斑圖案。對于實質(zhì)的光斑減小結(jié)果，周期性相位掩模60 應(yīng)當(dāng)提供大于視角廣度(即在觀察距離上的眼瞳孔直徑)的入射角變化。此外，如果周期性相位掩模60被配置成透鏡陣列，則透鏡陣列的間距乘以第二透鏡70的放大倍數(shù)應(yīng)當(dāng)小于人眼的分辨率(即人眼分辨單元)以使觀察者當(dāng)觀察經(jīng)掃描的激光圖像時無法感測個別的像素。激光掃描投影儀的一些實施例可包括跨投影表面的快速掃描方向，用來形成圖像的行(例如水平方向)，以及較慢掃描方向，用來形成多個行(例如垂直方向)。例如，一旦激光器完成跨快速掃描方向的一次掃描，則激光器被關(guān)閉以允許重置掃描鏡30的位置。一般來說，為了保持要求的圖像分辨率，輸出光束22沿慢軸方向的位置在每幀基礎(chǔ)的幀上保持恒定。結(jié)果是輸出光束22與周期性相位掩模60在每個幀在慢軸幀內(nèi)的相同位置與周期性相位掩模60相交。掃描鏡30的角可基于逐幀地略微偏離于慢軸方向以改變各個行相對于周期性相位掩模60的位置。如果該圖像變換的幅度小于相位掩模60的周期，則光斑對比度可進(jìn)一步降低而不會顯著損害圖像分辨率。例如，掃描鏡可平移周期性相位掩模60的周期的四分之一或一半。為了描述和定義本發(fā)明，注意在本文中采用術(shù)語“近似”來表示可歸因于任何定量比較、數(shù)值、測量值、或其它表示的固有不確定程度。本文還采用術(shù)語“近似”來表示一定量表示從規(guī)定參考值的變化程度，該變化程度不會導(dǎo)致所討論發(fā)明主題的基本功能改變。還要注意，在這里對本發(fā)明的組件以特定方式“編程為”、“配置”或“編程”來使特定屬性具體化、或者以特定方式起作用的敘述都是結(jié)構(gòu)性的敘述，而與期望用途的敘述不同。更具體地，這里組件被“編程”或“配置”的方式的引用指該組件的已有物理條件，并且同樣地被作為該組件的結(jié)構(gòu)特征的明確敘述。已詳細(xì)地并參照其具體實施例描述了本發(fā)明，顯然在不背離所附權(quán)利要求書中所限定的本發(fā)明范圍的情況下多種修改和變化是可能的。更具體地，盡管本發(fā)明的某些方面在此可被認(rèn)為是優(yōu)選的或尤為有利的，但應(yīng)預(yù)見到本發(fā)明不一定限于本發(fā)明的這些優(yōu)選方面。
權(quán)利要求
1.一種激光投影系統(tǒng)，包括包含至少一個激光器的可見光源；系統(tǒng)控制器，所述系統(tǒng)控制器被編程以通過操縱激光器光發(fā)射經(jīng)編碼的圖像數(shù)據(jù)并控制掃描元件跨多個圖像像素掃描可見光源的輸出光束來產(chǎn)生經(jīng)掃描的激光圖像；第一透鏡，所述第一透鏡配置成聚焦經(jīng)掃描的輸出光束以形成中間激光圖像；第二透鏡，所述第二透鏡配置成將所述中間激光圖像投影到投影表面上；周期性相位掩模，所述周期性相位掩模位于比第一和第二透鏡更靠近中間激光圖像的位置并包括近似等于或大于中間激光圖像處的經(jīng)掃描輸出光束的束腰直徑的周期，其中所述周期性相位掩模產(chǎn)生多個衍射級；以及光瞳相位掩模，所述光瞳相位掩模包括位于所述第二透鏡之后的光路上并配置成修正由所述周期性相位掩模產(chǎn)生的衍射級的相對相位的多個像素，其中所述經(jīng)掃描的輸出光束的投影從一個像素至另一個像素漸進(jìn)地跳躍，由此降低投射到投影表面上的經(jīng)掃描激光圖像的光斑對比度。
2.如權(quán)利要求1所述的激光投影系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述經(jīng)掃描輸出光束聚焦在周期性相位掩模的各周期的中央部分時，所述周期性相位掩模產(chǎn)生單個子光束，并當(dāng)經(jīng)掃描的輸出光束聚焦在所述周期性相位掩模的至少兩個周期之間時形成至少兩個子光束。
3.如權(quán)利要求1所述的激光投影系統(tǒng)，其特征在于，投射到投影表面上的平均入射角隨著經(jīng)掃描的輸出光束掃描周期性相位掩模而變化。
4.如權(quán)利要求1所述的激光投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡配置成聚焦經(jīng)掃描的輸出光束以使所述束腰直徑小于或等于中間激光圖像處的周期性相位掩模的周期。
5.如權(quán)利要求1所述的激光投影系統(tǒng)，其特征在于，所述周期性相位掩模包括透鏡陣列，每個透鏡具有近似等于或大于中間激光圖像處的經(jīng)掃描輸出光束的束腰直徑的直徑。
6.如權(quán)利要求5所述的激光投影系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡陣列的間距乘以所述第二透鏡的放大倍數(shù)小于或近似等于人眼分辨單元。
7.如權(quán)利要求1所述的激光投影系統(tǒng)，其特征在于，所述周期性相位掩模包括至少一個全息分束器。
8.如權(quán)利要求1所述的激光投影系統(tǒng)，其特征在于，所述周期性相位掩模包括正弦光柵。
9.如權(quán)利要求1所述的激光投影系統(tǒng)，其特征在于，所述光瞳相位掩模包括位于所述第二透鏡的傅立葉平面內(nèi)的靜態(tài)相位掩模，并配置成改變由所述周期性相位掩模產(chǎn)生的衍射級的相對相位以使多個衍射級的相位相等。
10.如權(quán)利要求1所述的激光投影系統(tǒng)，其特征在于，所述光瞳相位掩模包括位于所述第二透鏡的傅立葉平面內(nèi)的動態(tài)相位掩模，并被調(diào)制以使所述動態(tài)相位掩模的每個像素因變于時間改變每個衍射級的相位。
11.如權(quán)利要求1所述的激光投影系統(tǒng)，其特征在于，所述光瞳相位掩模包含在所述第二透鏡中。
12.如權(quán)利要求11所述的激光投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第二透鏡配置成修正由所述周期性相位掩模產(chǎn)生的衍射級的相對相位。
13.如權(quán)利要求1所述的激光投影系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)控制器被編程以控制所述掃描元件以使所述掃描元件在快速掃描方向工作以形成經(jīng)掃描的激光圖像的行，并以慢掃描方向工作以形成經(jīng)掃描激光圖像的多個行；以及在逐幀頻率下使所述掃描元件的角度偏移，由此使沿慢軸方向的經(jīng)掃描激光圖像平移小于周期性相位掩模的周期的幅度。
14.一種激光投影系統(tǒng)，包括包含至少一個激光器的可見光源；系統(tǒng)控制器，所述系統(tǒng)控制器被編程以通過操縱激光器光發(fā)射經(jīng)編碼的圖像數(shù)據(jù)并控制掃描元件跨多個圖像像素掃描可見光源的輸出光束而在中間平面上形成中間激光圖像； 以及周期性相位掩模，所述周期性相位掩模位于中間平面，所述中間平面包括近似等于或大于在中間平面的經(jīng)掃描輸出光束的束腰直徑的周期，所述周期性相位掩模配置成產(chǎn)生多個衍射級。
15.如權(quán)利要求14所述的激光投影系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述經(jīng)掃描輸出光束聚焦在周期性相位掩模的各周期的中央部分時，所述周期性相位掩模產(chǎn)生單個子光束，并當(dāng)經(jīng)掃描的輸出光束聚焦在所述周期性相位掩模的至少兩個周期之間時形成至少兩個子光束。
16.如權(quán)利要求14所述的激光投影系統(tǒng)，其特征在于，所述周期性相位掩模包括全息分束器或正弦光柵。
17.如權(quán)利要求14所述的激光投影系統(tǒng)，其特征在于，所述激光投影系統(tǒng)還包括第一透鏡，所述第一透鏡配置成聚焦經(jīng)掃描的輸出光束以形成中間激光圖像；以及第二透鏡，所述第二透鏡配置成將所述中間激光圖像投影到投影表面上。
18.如權(quán)利要求17所述的激光投影系統(tǒng)，其特征在于，所述經(jīng)掃描的輸出光束的投影從一像素至另一像素漸進(jìn)地跳躍，由此形成多個光斑圖案。
19.如權(quán)利要求17所述的激光投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第二透鏡配置成修正由所述周期性相位掩模產(chǎn)生的衍射級的相對相位。
20.如權(quán)利要求19所述的激光投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第二透鏡配置成將投射到投影表面上的經(jīng)掃描激光圖像散焦。
21.一種激光投影系統(tǒng)，包括包含至少一個激光器的可見光源；系統(tǒng)控制器，所述系統(tǒng)控制器被編程以通過操縱激光器光發(fā)射經(jīng)編碼的圖像數(shù)據(jù)并控制掃描元件跨多個圖像像素掃描可見光源的輸出光束而在中間平面上形成中間激光圖像； 以及位于中間平面的周期性相位掩模，所述周期性相位掩模配置成當(dāng)所述經(jīng)掃描輸出光束聚焦在周期性相位掩模的各周期的中央部分時產(chǎn)生單個子光束，并當(dāng)經(jīng)掃描的輸出光束聚焦在所述周期性相位掩模的至少兩個周期之間時形成至少兩個子光束。
22.—種減小激光掃描儀投影系統(tǒng)的投影圖像中的光斑的方法，所述方法包括使包含經(jīng)編碼圖像數(shù)據(jù)的掃描激光束經(jīng)過第一透鏡，所述第一透鏡聚焦所述激光束以形成中間激光圖像；使包含中間激光圖像的掃描激光束經(jīng)過周期性相位掩模，所述周期性相位掩模具有等于或大于中間激光圖像處的掃描激光束的束腰直徑的周期；產(chǎn)生所述掃描激光束的多個衍射級；使所述中間激光圖像透過第二透鏡投影并隨后透過光瞳相位掩模以在表面上形成經(jīng)投影的圖像，其中所述經(jīng)投影的中間激光圖像包括從一個像素至另一像素漸進(jìn)地跳躍以減小投影圖像中的光斑對比度的經(jīng)投影的掃描輸出光束。
全文摘要
提供減少掃描激光圖像中的光斑出現(xiàn)的激光掃描儀投影系統(tǒng)。該激光投影系統(tǒng)包括可見光源，該可見光源具有至少一個激光器、掃描元件和系統(tǒng)控制器。該系統(tǒng)控制器被編程以產(chǎn)生經(jīng)掃描的激光圖像。該系統(tǒng)還包括將經(jīng)掃描的輸出光束聚焦到中間圖像上的第一透鏡以及將中間圖像投射到投影表面上的第二透鏡。具有大致等于或大于經(jīng)掃描的輸出光束的束腰直徑的周期的周期性相位掩模被定位在中間激光圖像處。周期性相位掩模的周期使經(jīng)掃描的輸出光束的投影從一個像素至另一像素漸進(jìn)地跳躍，由此減小經(jīng)掃描的激光圖像中的光斑對比度。
文檔編號G03B21/00GK102227679SQ200980148810
公開日2011年10月26日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日
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