[发明专利]用于散斑减少的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于减少所感觉到的由激光束产生的散斑(speckle)的设备和方法。

背景技术

例如在US 5,313,479中描述了这样的设备，所述US 5,313,479公开了使用相干光的显示系统，其中通过旋转或振动的散射体(diffuser)来减少散斑。

然而，由于机械可移动部件的使用，这类设备往往复杂并且因此价格昂贵。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够在不使用可移动部件的情况下减少所感觉到的散斑的设备和方法。

该目的通过如权利要求1中定义的用于减少所感觉到的由激光束产生的散斑的设备、以及通过如权利要求9中定义的对应方法来实现。

更具体地，所述设备包括：光束扩展器，其被布置为从入射光束产生扩展光束，所述扩展光束与所述入射光束相比具有增加的截面积；可变光学元件，其被布置在所述扩展光束的路径中，其中所述光学元件被布置为对所述扩展光束的至少子部分应用衍射函数，从而产生衍射光束，其中所述衍射函数随时间变化；以及光束准直器，其被布置为从所述衍射光束产生准直光束，所述准直光束与所述衍射光束相比具有减少的截面积。

所述设备能够对光束应用衍射函数，所述衍射函数发生变化使得散斑图案被快速改变。这并未移除散斑图案，但是使得其较不可见，并且对人眼造成较少干扰。不需要机械可移动部件。

所述光学元件可包括第一液晶单元，所述第一液晶单元包含液晶材料和影响所包含的液晶材料的电极，并具有光栅结构。由于光栅结构，LC分子将被布置为提供强衍射效应，并且所述电极可以在很大程度上影响该效应。所述光学元件还可包括第二单元，并且所述第一单元和所述第二单元可被单独控制。这使得可能更快速地改变所述光学元件的衍射效应。

如果使用两个单元，则这些单元的光栅周期和/或光栅取向可相互不同，以便更充分地改变衍射效应。

作为第一可选方案，所述光学元件可包括液晶单元，所述液晶单元包含液晶材料以及按组互连以影响所包含的液晶材料的多个电极，并具有光栅结构。这使得可能在使用单个单元的同时以具有多于一个光栅周期的结构布置LC分子。

作为第二可选方案，所述光学元件可包括多个液晶单元，每个单元包含液晶材料以及影响所包含的液晶材料的电极，并具有光栅结构，其中每个单元影响所述扩展光束的子部分。

所述设备可包括在激光投影系统或照明系统中。

所述方法可包括下述步骤：从入射光束产生扩展光束，所述扩展光束与所述入射光束相比具有增加的截面积；对所述扩展光束的至少子部分应用衍射函数，从而产生衍射光束，其中所述衍射函数随时间变化；以及从所述衍射光束产生准直光束，所述准直光束与所述衍射光束相比具有减少的截面积。所述方法提供了各种优点并且可以依照设备改变。

根据下面描述的实施例本发明的这些和其他方面将变得显而易见，并且将参照所述实施例对其进行说明。

附图说明

图1示意性示出用于减少所感觉到的由激光束产生的散斑的设备。

图2示出用于在图1的设备中使用的可变光学元件。

图3示出用于在图1的设备中使用的第一可选可变光学元件。

图4示出用于在图1的设备中使用的第二可选可变光学元件。

具体实施方式

现在将描述用于减少所感觉到的由激光束产生的散斑的方法和设备。

散斑是当高度相干的光束(如激光束)被具有随机表面性质的粗糙表面(如纸张、织物或粉刷的墙)散射时出现的现象。由于干扰导致强度峰值和谷值，散射光的不同部分累积成强烈波动的光图案。例如，如果在激光投影系统中使用激光束，则可能觉得这种散斑现象非常令人讨厌。投影的图像可能因而具有“颗粒状”外观。

图1示意性示出用于减少所感觉到的由激光束产生的散斑的设备。

设备1接收通过激光光源5产生的入射光束3，所述激光光源5例如为激光二极管、VCSEL(垂直空穴表面发射激光器)、变频固态激光器、气体激光器等。注意，光源5不是设备1的一部分。在时间上和空间上，入射光束3是高度相干的，并且如果所述入射光束3被投射到粗糙表面上，则它将产生令人讨厌的散斑图案。

入射光束3被馈送到大体由单个凹透镜示出的光束扩展器7。然而，本领域技术人员将了解能够扩展光束(即，增加其截面)并且通常包括若干透镜和/或反射镜的不同光学系统。从光束扩展器输出的光束9因而可称为扩展光束。