斑纹减少装置和斑纹减少掩模制造方法及图纸

公开了一种斑纹减少装置和斑纹减少掩模。斑纹减少装置(1)包括：辐射路径；以及布置在辐射路径内的掩模(7)，掩模(7)包括被配置成在掩模上形成随时间变化的图案的电可控单元的阵列。斑纹减少掩模(7)包括：第一线性阵列，其包括被布置成改变入射辐射的相位的第一平行线；以及包括第二平行线的第二线性阵列，第二平行线被布置成改变入射辐射的相位并且还被布置成使得在第一平行线和第二平行线的相交处形成单元。斑纹减少掩模(7)包括：根据公式ATA＝βδk，l形成的N1×N2单元阵列A，其中，AT是A的转置，β是正实常数，δk，l是克罗内克符号，N1≠N2。

【技术实现步骤摘要】
斑纹减少装置和斑纹减少掩模
本专利技术涉及斑纹的减少，特别是用于激光照射，如激光显示系统。
技术介绍
斑纹由从屏幕出现的光干涉引起。如图1中所示，斑纹的存在导致颗粒状图案并且会遮蔽图像形成。此颗粒状图案的来源是在入射(例如光学)波长的尺度上非常粗糙的屏幕表面。在相干辐射(如激光)的照射下，从这种表面反射的波包括来自许多独立散射区域的成分。此反射光向远方观测点的传播导致具有相对延迟(可以从数个波长变化至许多波长)的这些各种散射分量的增加。这些相位移后但是相干的小波的干涉导致已知为斑纹(speckle)的颗粒状图案。具体地，相涨干涉小波导致亮斑；相消干涉小波导致暗斑；部分相涨干涉和部分相消干涉小波导致中间或灰斑。为了改进激光显示系统或者会遇到斑纹的任何其它系统中的图像质量，有必要减少斑纹效果。可以通过对比度(CR)来测量或计算斑纹的量：CR＝σ/I，其中，I是平均强度，σ是均方根强度波动。可以通过在观看图像的检测器(如人眼)的累积时间(integrationtime)内产生若干独立斑纹图案并且使它们达到平均来减少斑纹。可以通过在累积时间内叠加N个独立斑纹图案使斑纹对比度减少至可以通过使用振动筛来实现斑纹减少。然而，此技术由于需要高功率致动器而不会很实用。也可以例如通过使用诸如激光器阵列或宽带激光器的多个源，在照射源处减少斑纹。然而，特殊设计的激光器阵列会相应地增大成本。US2004/0008399描述了通过使用哈德马(Hadamard)矩阵(HM)相位掩模作为漫射器(位于中间成像平面上)产生N个独立斑纹图案来抑制斑纹的方法。在熔融石英板上蚀刻大HM相位掩模，并且随后使其机械地移动，以在激光束穿过时在屏幕处产生不同斑纹图案。然而，此途径中需要的机械部件限制了技术并且是不实用的，特别是当引入高阶HM以实现更高程度的斑纹减少时。使用机械振动，需要工作频率高、振动距离更大的致动器。因此，需要克服这些问题的斑纹减少技术。
技术实现思路
根据第一方面，提供了一种斑纹减少装置，其包括：辐射路径；以及布置在辐射路径内的掩模，掩模包括被配置成在掩模上形成随时间变化的图案的电可控单元的阵列。每个单元的电控制消除使得不需要通常以与检测器的累积时间相同或比之更快的速率机械地移动掩模，而是改变图案。换言之，掩模可以关于使用的辐射路径保持固定或静止。辐射可以是任何波长的光，包括例如无线电波、微波和紫外线波。具体地，斑纹可以从激光器或其它相干源出现。辐射还可以是声波并且例如是超声成像中使用的超声辐射。优选地，图案可以是相位图案和强度图案中的一个。由于斑纹是相位效应引起的，所以掩模上的相位图案会是特别有利的。优选地，掩模可以被布置成关于辐射路径固定。这进一步减少移动部件的需要。可选地，单元的阵列可以包括数目与列数目不同的行。换言之，掩模可以包括任何任意数目的单元并且可以为非正方形。这具有特别的益处，该更灵活的掩模可以利用单元状态的有限步改变来实现更高的理论斑纹抑制(可以由检测器的成像透镜和投影透镜的数值孔径确定)。有利地，该装置还可以包括：能够在控制器与掩模中的每个单元之间连接的电极。可以进行其它类型的电连接。优选地，斑纹减少装置还可以包括：将电极连接到控制器的控制总线。可选地，斑纹减少装置还可以包括：两个或更多个掩模。例如，可以使用两个、四个、六个、八个或更多个掩模。多个掩模可以形成复合单掩模或者在辐射或光路径中被串联地放置，即，彼此叠加或覆盖(部分地或完全地)。具有两个或更多个掩模可以减少单元的电控制以及电极的需求和数目。这多个掩模可以具有线性阵列或其它图案类型。可选地，掩模可以由第一线性阵列和第二线性阵列形成。这进一步减少电控制以及电极的需求。还可以使用其它线性阵列，包括三个至八个或更多个，并且优选地是四个、六个或八个阵列。线性阵列可以由紧密压紧的线，或者具体地，之间没有间隙的相同尺寸的相邻线形成。优选地，第一阵列可以包括第一平行线，第二阵列可以包括布置成与第一平行线成非零角的第二平行线。因此，第一平行线将会与第二平行线交叉或相交(在辐射路径中)。非零角可以在从0至90°的任何地方(例如，三个掩模在60°处或四个掩模在45°处，或者例如任何其它角度或掩模数目)，以形成不同形状的掩模，但是优选地是在90°处，以形成正方形或矩形掩模。优选地，每个平行线可以被布置成有选择地改变入射辐射的相位。因此，入射辐射遇到的最终相位改变将是每个相位板处相位改变的和。优选地，可以在第一平行线与第二平行线之间的相交处形成电可控单元。优选地，可以将第二平行线布置成基本上与第一平行线垂直。可选地，第二线性阵列可以与第一线性阵列相接触并且叠加在第一线性阵列上。然而，可以使两个(或更多个)线性阵列分开。替选地，可以存在使线性阵列分开的一个或更多个额外光学元件。优选地，斑纹减少装置还可以包括：将第一平行线的每个线连接到控制器的第一控制总线以及将第二平行线的每个线连接到控制器的第二控制总线。替选地，单个控制器可以用于所有线或带。优选地，穿过掩模每个单元的辐射的总体相位改变是0或π弧度。在掩模由两个(或更多个)分立掩模形成的情况下，在相交或单元处，相位改变将是两个(或更多个)单独相位改变的和。例如，在各自具有π弧度的相位改变的两个线的相交处，所得相位改变将是2π(最终结果还是0)，或者透射辐射将会与入射辐射在相位上相背。在另一示例中，水平线可以具有π相位改变，但是与水平线相交的竖直线可以具有0相位改变。在此情形中，最终相位改变将会是π。可选地，掩模可以是透射掩模或反射掩模。优选地，电可控单元的阵列的单元具有两个状态。例如，以0和π弧度相位改变来透射或反射。优选地，随时间变化的掩模上的图案包括哈德马矩阵或正交阵列。由于它们比其它图案(特别是随机图案)每(检测器或眼睛的)累积时间需要更少的改变，所以这些是特别有效和有效率的图案。可选地，掩模可以由选自下组的材料形成，该组由陶瓷、顺电材料、石英和玻璃构成。其它材料也可以是合适的。优选地，斑纹减少装置还可以包括：布置在辐射路径内的扩束器。优选地，掩模可以基本上位于光学或辐射路径内的中间成像平面或焦点处。具体地，此焦点例如可以在显示系统的投影透镜内。根据第二方面，提供了一种斑纹减少掩模，其包括：第一线性阵列，其包括被布置成改变入射辐射的相位的第一平行线；以及第二线性阵列，其包括被布置成改变入射辐射的相位并且还被布置成使得在第一平行线和第二平行线的相交处形成单元的第二平行线。例如，第一平行线可以与第二平行线成非零角。优选地，每个平行线的相位改变可以是独立且电可控的。优选地，第一平行线可以与第二平行线成90°的角。然而，可以使用其它角度。优选地，穿过掩模每个单元的辐射的总体相位改变可以是0或π弧度中的一个。可选地，单元可被布置成形成从正交阵列生成的相位图案。哈德马矩阵可以是正交阵列的一个特定形式。可选地，第二线性阵列可以与第一线性阵列相接触并且叠加在第一线性阵列上。优选地，斑纹减少掩模还可以包括：到每个平行线的电连接。平行线或带的使用相比于具有许多单个单元的二维掩模的需要而言减少了电连接的总需要。根据第三方面，提供了一种斑纹减少掩模，其包括：根据如下公式形成的N1×N2单元阵列AATA＝βδk，l，其中，AT是A的转置，β是本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种斑纹减少装置，包括：辐射路径；以及布置在所述辐射路径内的掩模，所述掩模包括被配置成在所述掩模上形成随时间变化的图案的电可控单元的阵列。

【技术特征摘要】
2010.03.08 GB 1003822.21.一种斑纹减少装置，包括：辐射路径；以及布置在所述辐射路径内的斑纹减少掩模，所述掩模包括被配置成在所述掩模上形成随时间变化的图案的单元阵列，其中所述斑纹减少掩模由在所述辐射路径内串联地布置的第一相位掩模和第二相位掩模形成，并且其中所述第一相位掩模包括M1个电可控平行线，所述第二相位掩模包括被布置成与所述第一相位掩模的平行线成非零角的M2个电可控平行线；以及控制器，被配置成分别将第一电信号或第二电信号应用于所述第一相位掩模和所述第二相位掩模的每个平行线，以在第一相位与第二相位之间有选择地改变入射到每个平行线的辐射的相位；其中，所述控制器被配置成根据级数因子2的N1×M1正交阵列A和级数因子2的N2×M2正交阵列B应用第一输出信号或第二输出信号，所述控制器被配置成：对所述第一相位掩模的M1个平行线中的每个平行线应用对应于正交阵列A的M1列中的每个列的电压，其中根据正交阵列A的N1行中的每个行顺序改变在所述第一相位掩模的平行线处应用的电压；以及对于在所述第一相位掩模的平行线处应用的电压的每次顺序改变，对所述第二相位掩模的M2个平行线中的每个平行线应用对应于正交阵列B的M2列中的每个列的电压，其中根据正交阵列B的N2行中的每个行顺序改变在所述第二相位掩模的平行线处应用的电压。2.如权利要求1所述的斑纹减少装置，其中，所述图案是相位图案和强度图案中的一个。3.如权利要求1或权利要求2所述的斑纹减少装置，其中，所述掩模被布置成关于所述辐射路径固定。4.如权利要求1所述的斑纹减少装置，其中，所述单元阵列包括数目与列数目不同的行。5.如权利要求1所述的斑纹减少装置，还包括：能够在控制器与所述第一相位掩模和所述第二相位掩模的每个平行线之间连接的电极。6.如权利要求5所述的斑纹减少装置，还包括：将所述电极连接到所述控制器的控制总线。7.如权利要求1所述的斑纹减少装置，其中，在所述第一相位掩模的平行线与所述第二相位掩模的平行线之间的相交处形成电可控单元。8.如权利要求1所述的斑纹减少装置，其中，所述第二平行线被布置成基本上与所述第一平行线垂直。9.如权利要求1所述的斑纹减少装置，其中，所述第二相位掩模与所述第一相位掩模相接触并且叠加在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：仝召民，高文宏，陈旭远，穆罕默德·纳迪姆·阿克拉姆，欧阳光敏，王开鹰，
申请(专利权)人：西福尔德高等学院，
类型：发明
国别省市：NO