[发明专利]激光投影系统的激光光斑抑制装置及其抑制方法

说明书

技术领域

本发明有关一种激光光斑抑制装置及其抑制方法供应用于激光投影系统中，尤指一种在激光光源与屏幕之间的激光光束投射路径上设置至少一激光相位干扰元件，以使以反射方式或穿透方式经过该相位干扰元件的激光光束产生不均匀的空间相位变化，并使最后自屏幕出射的影像画面的成像光的光束截面的相干长度缩小，而达成抑制激光光斑的效果。

背景技术

请参考图1及图2所示，现有一激光投影系统1一般包含一激光投影器10及至少一屏幕20但不限制，其中该激光投影器10主要包含：至少一激光光源11如分别的R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)三色激光光源但不限制供出射激光光束110如R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)等三色激光光110；一合光模组12但不限制供可将前述的三色激光光110组成一激光光束111；及至少一影像产生元件13供将激光光束形成成像光束112并由该激光投影器10的机壳上至少一出光口101向外投射至该屏幕20上以形成影像画面。该影像产生元件13可依不同的成像方式概分为两种型态，一是使用光束偏折装置如图1所示，如：反射镜、微机电反射镜(Micro-Electronic Mechanical System vibratiom Mirror，简称MEMS mirror)、多角反射镜(polygon mirror)、超音波光栅(ultrasonic grating)中的一种或其组合但不限制，而此种型态激光投影器10一般设计包含：一激光光源模组、一激光讯号调变模组、一合光模组、一旋转平面镜模组、一旋转平面镜控制模组及一讯号转换模组但不限制；另一是使用二维光亮度调整阵列如图2所示，如：DLP(Digital Light Processor，数位光线处理器)、LCOS(Liquid Crystal On Silicon，矽基液晶)显像装置、全像(Hologram)显像装置中的一种但不限制。由于本发明主要是针对一激光投影系统1提供一激光光斑抑制装置及其抑制方法，因此图1及图2仅用以表示一激光投影系统1中激光投影器10及屏幕20的两种不同架构，至于该激光投影器10的详细结构及其成像方式的相关技术，如该影像产生元件13的成像方式及其技术等，在此不另作详细说明。

激光光束具有本质上良好的同调性(coherent)，其为波长一致、相位一致、单一频率且导向性佳的高能量光束，当其被应用为激光投影器的光源时，将会伴随产生激光光斑(laser speckle)现象。激光光斑乃是同调性光源照射在一粗糙表面上，如一投影用屏幕20或一半透明扩散板，所造成的不规则颗粒状亮度分布，其起因为散射光在不同点因粗糙表面而产生不规则的建设性或破坏性干涉。光强度较亮者乃是建设性干涉所造成；光强度较暗者乃是破坏性干涉的结果；激光光斑将导致投影影像的高度空间频率干扰(spatial frequency noise)问题，以人眼的解析度加上视觉暂留影响，这些来自投影屏幕上不同颗粒间的明暗散乱性光斑，即是对激光投影影像观赏上的最大的缺点。

针对激光光斑的问题，目前已有现有技术提出解决的方法，如在投影用屏幕20上增设一制动机构(actuator)如马达以驱使屏幕20不断地移动或转动，以破坏激光光束的同调性而减低干涉现象；或如我国发明公开第201019032号，其利用透镜将一影像产生模组所产生的影像聚焦于可移动或转动的一可随时间变更扩散器(Time-varying Diffuser)上，以破坏激光光的同调性，而缓和影像画面上的激光斑点现象，其原理以高频率的震动，造成相位差间的紊乱，使影像抵达人眼后不易察觉微小光点间的明暗差异，而降低甚至消除激光光斑。然，前述装置或方法皆利用制动机构以驱动屏幕20或扩散器(Time-varying Diffuser)相对于激光光产生移动或转动，因此整体机构较为复杂，产品制作成本也相对提高，且体积相对较大，不利于该激光投影器10的轻薄短小的设计要求。

另，尚有其他业者提出解决激光斑点的设备，如美国TI公司的旋转折射设备(refracting device with rotating)，美国Microvision公司的光学反馈设备(optical feedback devices)，美国Corning公司的周期阶段遮蔽物(periodic phase mask)等，其机构亦较为复杂，亦须付出较高的制作成本。因此如何采行较为简便且具低成本的装置与方法，以降低或乃至于消除激光光斑，是当前相关业界亟待努力的重要课题。

发明内容