用于使屏幕振动以减少散斑的系统和方法
【专利说明】用于使屏幕振动以减少散斑的系统和方法
[0001]相关专利申请的交叉引用:本申请要求享有2013年6月6日提交的题为“Screenvibrat1n for reducing speckle”(用于减少散斑的屏幕振动)的美国临时专利申请N0.61/832，047(RealD Ref:363000)的优先权，所述专利申请整体以引用的方式并入本文。
技术领域
[0002]本发明整体涉及使用屏幕振动减少工程化屏幕中的散斑的系统和方法。
【背景技术】
[0003]相干或部分相干光源的使用在显示或照明方面可具有优于标准非相干源(灯)的优点，因为它们可实现更高亮度、更佳可靠性和更大色域。然而，在这种相干性增大的情况下，会出现散斑干涉的问题。散斑是由于从屏幕或目标反射的光发生干涉所引起，所述干涉会造成观察者或仪器可看到的强度变化。高空间频率、强度变化是显示或成像应用所特有的并且非常不利。
【发明内容】
[0004]根据本发明的一方面，用于减少投影屏幕上的散斑的方法可包括使投影屏幕在预定频谱内振动，其中预定频谱具有广泛散布于预定频谱内的功率。因此，可将投影屏幕上的散斑减轻到可接受水平内。可以利用至少一个主换能器来振动投影屏幕，所述至少一个主换能器可为例如音圈。预定频谱功率可主要在30-500赫兹的近似范围内。在离投影屏幕大约十五英尺处，散斑的可接受水平可为小于大约15%的对比度。投影屏幕可包括高弹性模量基板，其具有大于大约0.4GPa的弹性模量。振动元件可直接附接到投影屏幕，或作为另外一种选择，振动元件可安装到安装衬板，安装衬板可附接到投影屏幕。所述方法还可包括产生可接受水平的可听噪声，其可以小于大约40dBm。
[0005]继续该讨论，所述方法可包括通过测量投影屏幕振动来检测主换能器故障。可用至少一个加速度计来测量屏幕振动。除了主换能器之外，冗余换能器也可位于投影屏幕上。仅当检测到至少一个主换能器发生故障时，才可驱动冗余换能器。主换能器和冗余换能器可位于掩蔽物后方以减少从换能器的声传输。
[0006]在本公开的另一个方面，投影屏幕系统可包括投影屏幕以及附接到投影屏幕的至少一个主振动元件，其中振动元件使屏幕在预定频谱内振动。预定频谱可具有广泛分散于预定频谱内的功率。另外，使投影屏幕振动可将散斑减轻到可接受水平。投影屏幕可包括高弹性模量基板，其具有大于大约0.4GPa的弹性模量。所述至少一个主振动元件可为至少一个换能器，所述至少一个换能器可为音圈。预定频谱可在50-200HZ的近似范围内。在离投影屏幕大约十五英尺处，散斑的可接受水平可为小于大约15%对比度。所述至少一个主振动元件可安装到与投影屏幕直接相邻的地方。
[0007]继续该讨论，除所述至少一个主振动元件之外，投影屏幕系统还可包括冗余振动元件。仅当检测到主振动元件中的至少一个发生故障时，才可驱动冗余振动元件。可设置掩蔽物以减弱来自所述至少一个主振动元件的可听声传输。掩蔽物可位于投影屏幕的正面和背面并且可包括吸收材料。
【附图说明】
[0008]实施例通过举例的方式在附图中示出，其中类似的附图标号表示类似的组件，并且其中:
[0009]图1是根据本发明的示意图，其示出了用于减少散斑的屏幕系统；
[0010]图2是根据本发明的示意图，其示出了用于减少散斑的另一个屏幕系统；
[0011]图3是根据本发明的安装在安装条带上的机械换能器的图示；
[0012]图4是根据本发明的一个实施例的示意图，其示出了使用机械换能器时屏幕振动的频谱；
[0013]图5是根据本发明的示意图，其示出了被设计成使低频率和高频率两者减弱的噪声源的功率谱；
[0014]图6是根据本发明的音圈换能器的图示;并且
[0015]图7A和图7B是根据本发明的音圈和安装件的图示。
【具体实施方式】
[0016]根据本发明的一个方面，用于减少投影屏幕上的散斑的方法可包括使投影屏幕在预定频谱内振动，其中预定频谱具有广泛分散于预定频谱内的功率。因此，可将投影屏幕上的散斑减轻到可接受水平内。可用至少一个主换能器来振动投影屏幕，所述至少一个主换能器可为音圈。预定频谱功率可主要在30-500赫兹的近似范围内。在离投影屏幕大约十五英尺处，散斑的可接受水平可为小于大约15%对比度。投影屏幕可包括高弹性模量基板，其具有大于大约0.4GPa的弹性模量。振动元件可直接附接到投影屏幕，或作为另外一种选择，振动元件可安装到安装衬板，安装衬板可附接到投影屏幕。所述方法还可包括产生可接受水平的可听噪声，其可为小于大约40dBm。
[0017]继续该讨论，所述方法可包括通过测量投影屏幕振动来检测主换能器故障。可用至少一个加速度计来测量屏幕振动。除了主换能器之外，冗余换能器也可位于投影屏幕上。仅当检测到至少一个主换能器发生故障时，才可驱动冗余换能器。主换能器和冗余换能器可位于掩蔽物后方以减少从换能器的声传输。
[0018]在本发明的另一个方面，投影屏幕系统可包括投影屏幕以及附接到投影屏幕的至少一个主振动元件，其中振动元件使屏幕在预定频谱内振动。预定频谱可具有广泛分散于预定频谱内的功率。另外，使投影屏幕振动可将散斑减轻到可接受水平。投影屏幕可包括高弹性模量基板，其具有大于大约0.4GPa的弹性模量。所述至少一个主振动元件可为至少一个换能器，所述至少一个换能器可为音圈。预定频谱可在50-200HZ的近似范围内。在离投影屏幕大约十五英尺处，散斑的可接受水平可为小于大约15%对比度。所述至少一个主振动元件可安装到与投影屏幕直接相邻的地方。
[0019]继续该讨论，除所述至少一个主振动元件之外，投影屏幕系统还可包括冗余振动元件。仅当检测到主振动元件中的至少一个发生故障时，才可驱动冗余振动元件。可设置掩蔽物以减弱从所述至少一个主振动元件的可听声传输。掩蔽物可位于投影屏幕的正面和背面并且可包扩吸收材料。
[0020]虽然散斑干涉或散斑的问题是已知的问题，但仅存在一些部分解决方案。散斑的测量和表征也是已知的。通过测量光强度的对比度来测量散斑，并且散斑可被定义为相比于强度平均值的标准偏差。如何测量散斑的一个说明可见如下参考文献:Corning，Inc.的Jacques Gollier于2010年5月7日内华达州拉斯维加斯举办的“Pro jector Summit 2010”(2010年投影仪峰会)会议上发表的题为“Speckle Measurement Procedure”(散斑测量程序)的文献。
[0021 ]下文将讨论试图减小散斑可见度的各种方法。
[0022]—个系列的解决方案利用移动一个或多个漫射器来实现局部光相位的改变，以使一些散斑在观察者/检测器的积分周期内在时间上平均化从而消失。在美国专利N0.5，313，479“Speckle-free display system using coherent light”(使用相干光的无散斑显不系统)以及美国专利N0.7，585，078 “11 luminat1n system capable of eliminatinglaser speckle and project1n system employing the same”(能够消除激光散斑的照明系统和采用该照明系统的投影系统)中大致论述了这种方案。漫射器也可以足够大的振幅振动以覆盖若干衍射元件，从而同样实现一定的平均化。在美国专利N0.7,922,333“Projector,screen,projector system,and scintillat1n removing apparatus forremoving scintillat1n on an image”(投影仪、屏幕、投影仪系统以及用于消除图像上的闪烁的闪烁消除设备)中大致论述了这种方案。
[0023]另一个系列的减少散斑的解决方案使用移动反射镜或相位调制器来实现时间平均化。在美国专利公开N0.2011/0102748 “Optical system and method”(光学系统和方法)、美国专利公开N0.2010/0053476 “Systems and methods for despeckling a laserlight source”(用于使激光光源降斑的系统和方法)、美国专利N0.4，155，630 “Speckleeliminat1n by random spatial phase modulat1n”(通过随机空间相位调制实现的散斑消除)以及美国专利N0.7，489，714 “Speckle reduct1n laser and laser displayapparatus having the same”(散斑减少激光器以及具有该散斑减少激光器的激光显示设备)中大致论述了这种情况。这些方案使用昂贵的移动部件或相位调制器。
[0024]另一解决方案使用大芯、长、极高数值孔径(NA)的多模光纤使激光束“退相干”。在美国专利公开N0.2009/0168025“Decohered laser light product1n system”(退相干的激光产生系统)中大致论述了这种方案。本系统讨论了 NA为0.65的12mm直径芯光纤的使用。这种大光纤可提供散斑的某种减少，但会破坏系统的亮度，因为光学扩展量过大。虽然使用极长多模光纤可能有一些有益效果，但如一般讨论于美国专利公开N0.2010/0079848“Speckle reduct1n in display systems that employ coherent light sources，，(米用相干光源的显示系统中的散斑减少)中，使用这样的长多模光