具有减少的斑点噪声的图像投影屏幕制造技术

位于外壳中的图像投影模块用于使得在光栅图中的所选择的像素被照亮以在ＶＧＡ质量的显示屏幕上产生图像。所述屏幕设置有微透镜阵列，用于减少在图像中的斑点噪声。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及在显示屏幕上投影具有减少的斑点噪声的二 维图像，所述显示屏幕特别是激光束扫描经过的背投式屏幕。
技术介绍
一般已知基于一对扫描镜来在显示屏幕上投影二维图像，所述一 对扫描镜在相互正交的方向上振荡，以将激光束扫描在光栅图上。但 是，已知的图像投影系统投影分辨率有限并且具有斑点噪声的图像，所述有限分辨率通常小于640 x 480像素的视频图形阵列(VGA)质 量的1/4。因此，所述已知的投影系统和显示屏幕具有有限的通用性。 斑点噪声是在基于激光的投影系统中的固有问题，并且引起图像 质量的相当大的变差。单色(红色、蓝色或者绿色)激光器发出具有 相同频率的相干波并且也具有空间相干性的激光束，即所述波在空间 和时间上彼此具有固定的相位关系。当所述光束入射在粗糙的散射屏 幕上时，所述波通过从屏幕被反射和/或透过所述屏幕而被散射。被散 射的波具有任意的相位延迟，并且沿着不同的方向来传播，但是全部 具有同一频率。当这样的散射的波例如在人眼的视网膜相遇时，它们 产生相长干涉和相消干涉的静态分布，即干涉图，也被称为斑点噪声。 综合时间(integration time )在几十毫秒级上的人眼将所述斑点噪声 看作变差图像。如果激光束没有整体相干的波，则它们的相位延迟会 在散射波与屏幕交涉所需要的时间期间相当大地改变，结果，斑点噪 声图案也在人眼的综合时间期间改变，由此减少色斑对比。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个总的目的是提供一种图像投影系统，其将斑点噪声减少的、清晰清楚的二维图像投影在显示屏幕上，特别是背投 屏幕上。本专利技术的另一个目的是减少在所投影的图像上的斑点噪声。 本专利技术的另 一个目的是修改显示屏幕本身以减少其上投影的图 像的斑点噪声。与这些目的和其他目的(其将在以下变得清楚)一致，本专利技术的 一个特征简短而言在于一种投影具有减少的斑点噪声的二维图像的设备和方法，所述设备包括显示屏幕，其具有前后表面和微透镜阵 列；图像投影组件或者模块，用于将激光束引导在显示屏幕的后表面 上，并且用于将激光束在屏幕的后表面上扫描为多条扫描线的图案， 其中每条扫描线沿着扫描方向延伸并具有多个像素，图像投影组件用于使得所选择的像素被照亮和变为可见以产生图像，所述激光束具有 沿着所述扫描方向的光束尺寸；用于通过配置每个微透镜以具有沿着 所述扫描方向而测量的、至少等于且优选地大于所述光束尺寸的微透 镜尺寸而减少斑点噪声。按照本专利技术，在将激光束在屏幕上扫描期间，大多数时间，在每 个时刻，由激光束照亮仅仅单个微透镜。在通过所述阵列后，入射光 束的相位相干被保留。在相邻的微透镜的结合位置，激光束同时照射 这些相邻的微透镜的一部分，并且为了最小化这样的斑点噪声的可能 产生，向间隔的微透镜涂布极化旋转涂层。这产生了不互相干扰的不 同极化的光。极化旋转涂层的使用允许光束尺寸超过微透镜的尺寸。附图说明在所附的权利要求中具体给出了被考虑为本专利技术的特性的新颖 特征。但是，通过下面结合附图的具体实施例的描述，将在其构造和 其操作方法以及其另外的目的和优点上更好地理解本专利技术本身。 图l是在一个显示屏幕上投影图像的设备的透视图； 图2是用于在另一个显示屏幕上投影图像的图1的设备的透视图3是安装在图1的仪器中的图像投影组件或者模块的放大的、 顶视的透视图4是图2的模块的平面顶视图5是图2的模块的端部正视图6是在图4的线6-6上取得的模块的激光器/光学组件的放大 剖面图7是在图1的线7-7上取得的放大剖面图8是用于描述图3的模块的操作的电子示意方框图9是图2的模块的驱动器的前部透视图IO是图9的驱动器的后部透视图11是按照本专利技术的一个实施例的用于减少斑点噪声的背投显示屏幕的图示；图12是在激光束的扫描期间图11的屏幕的放大视图13是按照本专利技术的另一个实施例而修改的图11的屏幕的图示；以及图14是按照本专利技术的又一个实施例修改的、类似于图ll的视图。具体实施例方式在图1中的附图标号IO总地表示外壳，其中，安装了如图3中 所示的轻型的、紧凑的图像投影模块20。所述模块20在与模块一定 距离的不同的显示屏幕上投影二维图像。如下所述，所述图像由在模 块20中的扫描器扫描的扫描线的光栅图30上的被照亮的像素和未被 照亮的像素组成。外壳10的平行六面体形状仅仅表示其中可以包含模块20的一种 形态因子。在优选实施例中，所述模块20的尺寸为大约30 mm x 15 mm x 10 mm或者大约4.5立方厘米。这个紧凑的微型尺寸允许模块 20被安装在许多不同形状(大或者小的、便携或者固定的)的外壳中， 其中一些在下面被说明。参见图3，模块20包括支座16，诸如印刷电路板；以及激光器/光学外壳18，其中安装了激光器25 (参见图6)和透镜组件，所 述透镜组件包括一个或多个透镜，优选的是一对透镜22、 24，用于光 学地修改由激光器25发出的激光束。如在图6中最佳地所示，激光器25是固态激光器，优选地是半 导体激光器，其当被激发时发出具有椭圆横截面的激光束。透镜22 是具有大约2毫米的正焦距的双非球面的凸透镜，并且用于收集在光 束中的实际上所有能量，并且用于产生衍射受限制的光束。透镜24 是具有大约-20毫米的负焦距的凹透镜。通过在外壳18中间隔大约4 毫米的相应的透镜支架来固定透镜24、 26，并且通过在组配期间在填 塞孔29中引入粘合剂(为了清楚而未示出)而将透镜24、 26固定到 位。线圏弹簧27帮助定位激光器。激光器22、 24将光束轮廓整形。出自外壳18的激光束被引导到选用的静态反射镜32并且被从其 反射。 一个扫描器也被安装在板16上，并且包括第一扫描镜34， 其可以被惯性驱动器36以第一扫描率振荡以将从反射镜反射的激光 束在第一水平扫描角A上扫描(参见图7);以及，笫二扫描镜38， 其可以被电磁驱动器42以第二扫描率振荡以将从第一扫描镜34反射 的激光束在第二垂直扫描B上扫描(参见图7)。在另一个变化结构 中，可以将扫描镜34、 38替换为单个双轴镜。惯性驱动器36是高速的低电功耗的部件。可以在下文中找到惯 性驱动器的细节美国专利申请第10/387,878号，2003年3月13日 被提交，被转让给与本申请相同的受让方，并且通过引用而被并入在 此。惯性驱动器的使用将所述模块的功耗减少到小于1瓦特。电磁驱动器42包括永久磁体44，其结合地安装在第二扫描镜 38之上和之后；以及，电磁线圏46,用于响应于接收到定期驱动信 号而产生周期的磁场。线圏46与磁体44接近，以便周期磁场与磁体 44的永久磁场磁性地交互，并且使得所述磁体、继而第二扫描镜38 振荡。线圏46被连接到板16的直立壁48支撑。惯性驱动器36以最好大于5 kHz (特别是在18 kHz或者更大的 级上)的扫描率高速地振荡扫描镜34。这个高扫描率在非可听声频率，由此最小化噪声和振动。电磁驱动器42以在40kHz级上的更慢的扫 描率来振荡扫描镜38，所述扫描率足够快以使得图像驻留在人眼视网 膜上，而没有过大的闪烁。较快的镜34扫描水平扫描线，较慢的镜38垂直地扫描水平扫描 线，由此产生光栅图，其是大致平行的扫描线的网格或者序列，由其 来构造图像。每条扫描线具有多个像素。图像分辨率最好是640 x 4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于投影具有减少的斑点噪声的图像的设备，包括：ａ）显示屏幕，具有前后表面和微透镜阵列；ｂ）图像投影组件，用于将激光束引导在所述显示屏幕的后表面上，并且用于将所述激光束在所述显示屏幕的后表面上扫描为多条扫描线的图案，其中每 条扫描线沿着扫描方向延伸并具有多个像素，所述图像投影组件用于使得所选择的像素被照亮和变为可见以产生所述图像，所述激光束具有沿着扫描方向的光束尺寸；以及ｃ）用于通过将每个微透镜配置为具有沿着所述扫描方向测量的、不小于所述光束尺寸的微透 镜尺寸而减少斑点噪声的装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：德米特瑞雅维德，
申请(专利权)人：讯宝科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]