专利名称：一种光学系统和方法
技术领域：
本发明涉及使用空间和/或时间相干光源的照明系统，更具体地，本发明涉及减 少在使用相干光源所显示的图像、照明的区域以及采集的图像中观测到的散斑和/或其它 干涉图案，最特别的是，使用可变形反射镜来减小散斑。
背景技术：
空间和/或时间相干光经粗糙表面传输或者反射时，由相长和相消干涉产生散斑 和/或其他干涉图案。在本文中，将术语“散斑”视为与“干涉图案”同义。将术语“干涉”理 解为空间和/或时间干涉，将术语“相干体积”用来指在一束光内能产生散斑的相关区域。散斑表现为明暗颗粒状的和/或更为复杂的与图像内容无关的伪迹，这些伪迹会 降低图像质量。在如投影仪、背投电视、近眼显示器、头盔显示器和平视显示器等图像显示 系统中特别关注散斑的问题；同样，在如拉曼、共焦、荧光显微镜等图像采集系统中也关注 散斑的问题。一种减小散斑的公知方法是叠加N个无关联的散斑，以将散斑对比度(强度的标 准差除以强度平均值)减少N的平方根(sqrt (N))。照明光束中的光线在经具有适当反射、 折射或衍射特性的光学元件传输或反射期间遵循不同的光学路径，形成互不关联的散斑图 案。所使用的普通光学元件是一种扩大照明光束中光束角的扩散器(diffuser)。通过移动 光学元件或适当改变其特性，持续形成一系列不关联的散斑图案。如果移动或变化的频率 大于观察者的视觉时间分辨率或传感器的图像采集时间分辨率，则不关联的散斑图案被叠 加。US 2007/0223091的文件中公开了一种旋转穿过照明光束以扩大光束角的折射元 件。US 2007/0251916的文件中公开了一种照明光束中通过机械振动扩大光束角的扩散元 件(diffusing element)。US 4，155，630的文件中公开了一种反射镜，该反射镜具有翻转 /倾斜运动，用照明光束扫描通过扩散器，以扩大光束角。依赖光学元件旋转、移动和/或振动的解决方案的相关问题包括大小、比例、重 量、成本和功率消耗。与很多方法相关的一个问题是由于N个散斑间的一些余留关联关 系，无法实现散斑对比度的最大sqrt (N)减少量；另一个问题在于，如果存在时间和/或其 他限制，使可被叠加的图像数量N受限，则散斑对比度的最大sqrt (N)减小量可能不足以获 得所期望的图像或照明质量。WO 2007/049263的文件中公开了一种图像投影显示系统，包括一种如可变形反射 镜这样具有可变光学性质的元件，其中，观察者将该具有可变光学性质的元件用于校正或 引入像差或畸变，以提供改进的投影图像质量或提高的图像感知(image perception)。所 述反射镜由一个或多数个电子驱动器驱动，达到采用可控方式使所述反射镜变形的目的， 以改变反射镜的形状，从而改变反射光束的波阵面。例如在一个焦点校正光学部件(focus correction optic)的简单实例中，所述驱动器用于将反射镜拉至预定形状，以改变光束的 波阵面使焦点处于不同的位置。对于“自适应光学(adaptive optics) ”的校正操作，需要
4多数个同时在空间分布的电子驱动，通过对应地改变反射镜的形状来校正光束波阵面。CA 2，177，200的文件公开了一种照明系统和方法，采用可变形反射镜和用于光刻 的衍射光学元件，其中，所配置可变形反射镜用来改变激光束的波阵面，以获取均勻照明； 移动所配置的衍射或扩散光学元件，以减小散斑。
发明内容
根据本发明的一个方面，提出一种光学系统，包括相干光源；光学元件，用于将 来自光源的光投射至靶，所述光学元件包括至少一个用于减少光源发出的光的相干体积的 扩散元件和光学性质可变元件(variable optical propertyelement)；以及控制系统，用 于控制光学性质可变元件，以使不同的散斑图案持续形成在靶上，所述散斑图案形成的时 间频率大于照明传感器或观察者眼睛的时间分辨率，以减少观测照明中的散斑对比度。便利地，所述光学性质可变元件位于两个扩散元件之间。
有利地，所述光学性质可变元件包括可变形反射镜系统。便利地，所述可变形反射镜系统通过气动或气流调节。可替代地，所述可变形反射镜通过静电、压电、电磁、声波(acoustic)、液压和/或 机械驱动来调节。便利地，所述相干光源装置包括多数个相干光源和不相干光源。便利地，所述靶为图像形成装置。有利地，所述图像形成装置形成的图像由光学投影系统放大并转投至另一个位置。有利地，所述光学系统包括光束均质器(homogeniser)。便利地，所述光束均质器为蝇眼透镜、隧道积分器或扩散器。根据本发明的另一个方面，提出一种可变形反射镜系统，该系统包括涂布的薄片 或薄层，用于反射预定波长的光；驱动器装置，用于将运动传送至薄片或薄层以弹性地连续 改变薄片或薄层的面形(surface shape)；以及控制系统，用于控制驱动器以引起一系列运 动和薄片或薄层面形变形，以在一段时间内改变薄片或薄层表面反射的相干光在靶上形成 的散斑图案，所述一段时间小于照明传感器的时间分辨率，以减小观测照明中的散斑对比 度。便利地，所述控制系统以系统的共振频率(resonant frequency)进行面形变形。可选地，所述控制系统以固定频率(fixed frequency)进行面形变形。可选地，所述控制系统以多种频率进行面形变形。便利地，所述可变形反射镜系统包括观测系统状态的传感装置。有利地，所述控制系统通过传感装置的观测来实现在闭环方式下工作，以维持所 期望期的系统状态。便利地，所述传感装置包括光敏元件。便利地，所述传感装置包括多数个传感器。便利地，所述驱动装置包括压电驱动器。可选地，所述驱动装置包括气动驱动器。可选地，所述驱动装置通过移动框架，将所述运动传送至薄片或薄层。
可选地，所述运动通过气流传送至薄片或薄层。便利地，所述驱动装置包括多数个驱动器。
参照所附附图，从下面描述的仅为本发明实例的一些具体实施方式
中将会更加清 楚地理解本发明。其中图1示出本发明实施例的投影显示系统100 ；图2示出所述系统的可变形反射镜200的各种元件；图3示出投影显示系统的元件，该投影显示系统使用照明强度均勻的蝇眼和光束 整形光学系统；图4示出投影显示系统的元件，该投影显示系统使用蝇眼光学系统以及三个形成 源图像色域的微型显示器；图5A、5B和5C示出本发明可变形反射镜传感系统的各种元件；图6示出投影显示系统的元件，该投影显示系统使用光束整形全息光学元件作为 扩散器，用来均勻光强分布；以及图7示出投影显示的元件，该投影显示使用光束整形反射隧道作为扩散器，用来 均勻光强分布。
具体实施例方式本发明提供一种系统和方法，用于减少在使用空间和/或时间相干光源所显示的 图像、采集的图像或照明的区域中观测到的散斑。所述系统包括至少一个光学性质可变元件，如可变形反射镜，该光学性质可变元 件用于改变照明光束中光线的光学路径，从而改变持续形成的散斑图案。另外，所述系统 可包括至少一个光学性质不变元件(constant optical propertyelement)，如扩散器或光 纤，用于减小照明光束中的相干体积的尺寸。图1示出本发明实施例的投影显示系统100，由一系列元件确定相干光源101、 102、103与图像投射平面1001之间的光学路径。相干光源101、102、103可以为红色、绿色 和蓝色半导体激光二极管，例如慧视有限责任公司(ArasorLtd. VNovalux公司的延伸空 穴表面发射激光(NECSEL)激光二极管，或Philips-Lumileds公司的丽讯(Luxeon)发光 二极管(LED)，或者半导体激光二极管和/或发光二极管与飞利浦电子有限公司(Philips Electronics N. V.)的超高压(UHP)弧光灯的组合。所述相干光源101、102、103可以是自 由光束光源(freebeam sources)或光纤耦合光源。多模光纤或一束光纤(未示出)可用 在光学路径中，以减少相干体积的尺寸。通过开和关、或选择性过滤光源101、102和103的任一组合，来照明源图像形成 装置181转而形成图像色域。所述源图像形成装置181为像素化微型显示器(pixellated microdisplay)，例如德州仪器公司(Texas Instruments Inc.)的数字微镜装置(DMD， Digital Micromirror Device)显示板，索尼公司(Sony Corp.)硅晶反射式显示器(SXRD)、 硅基液晶(LC0S,Liquid Crystal On Silicon)显示板，或者爱普生公司(Epson Inc.)高温 多晶娃(HTPS,High-TemperaturePolysilicon)液晶显不(LCD,Liquid Crystal Display)板。光学系统111、112和113聚集来自光源101、102和103的光线，并将所述光线 投射至积分式光学系统或均质器131。光束均质器可为蝇眼透镜、隧道积分器(tunnel integrator)或扩散器。用适当的二向色反射器(dichroic reflectors) 121和122，如欧瑞康巴尔查斯 有限公司(Oerlikon Balzers Ltd)的二向色反射器，对光源102、103发出的光束进行准 直。积分式光学系统131有利于照明光束中的光强更加均勻地分布。所述积分式光学系统 131可包括积分反射隧道，如欧瑞康巴尔查斯有限公司(OerlikonBalzers Ltd.)的光隧道 (light tunnel)或蝇眼透镜阵列。光学系统141和161包括光学性质不变元件，用作在照明光束内扩大光束角的第 一、第二扩散器，该第一、第二扩散器包括单一扩散元件或一组复合扩散元件。光学系统141 和/或161可为全息光成型扩散器(light-shaping holographicdiffusers)或埃德蒙光学 公司(Edmunds Optics Inc)的衍射光学元件。扩散角的额定最大值是使照明系统损失的 光线尽可能少的扩散角。光学性质不变元件的其他可替代形式为蝇眼透镜和隧道积分器， 因此，光学元件141或161可为如蝇眼透镜或光隧道。光学性质可变元件151为可变形反射镜，位于扩散器141和161之间，由控制系统 1021进行控制。光学系统171将第二扩散器161发来的照明光束投射至源图像形成装置181。投 影光学系统191放大来自于微型显示器的源图像并在屏幕或其他平面1001上形成实像。观 察者通过眼睛1011可观察到所述实像。扩散器141和161的作用在于将照明光束内的相干体积减小到小于观察者眼睛 1011的空间分辨率。光学性质可变元件151的作用在于改变光线的光学路径获得相干体积 的不同空间范围，使相干体积内能产生不同的散斑图案。所述可变形反射镜不同于已有应用，在已有应用中，驱动使反射镜反射的子波之 间的相差基本上是“随机的(randomises) ”，而非基于给定输入光束的任何反馈“校正”它们 的波阵面。这通常由一个使薄片或薄层振动的驱动器完成，而非通过静电驱动改变薄片或 薄层的形状。尽管还会使用额外的驱动器以改进“随机化(randomisation)”，但他们都以 相同的方式工作，该方式是振动或扰动薄片或薄层，以持续形成多种面形变形。正是子波反 射率在方向和时间上的这种随机性，使散斑减少。大体上，薄片或薄层是以“类似鼓型”的 方式在振动，而不是被控制在更加低频率的状态。当系统运转以少于观察者眼睛1011时间 分辨率的持续时间改变散斑图案时，一系列散斑图案被叠加，从而减少了散斑对比度。观测到的散斑数量是观察者或照相机或其他传感器的时间积分函数。对于人的视 觉感知是迟缓的，如小于100Hz，而且在这种情况下，可变形反射镜的高速变形不是必须的。 然而，与使用如刚性反射镜来比较，这种反射镜表面的变形在减少散斑方面还是有所改进 的。在高速的情形下，在使用具有相对短的曝光时间(积分时间)的照相机或其他传 感器的系统中，对于减少散斑来说，可变形反射镜的高速变形是重要优势。潜在地，可通过 压电元件将所述反射镜调整至几百千赫，使高速观测系统中如具有较低散斑噪声的更快速 的图像采集成为可能。
7
允许高速响应的结构特征是一种响应机械性刺激的弹性变形，该机械性刺激来自 压电或气动元件、或湍气流驱动器如旋转式鼓风机(rotating fan)。这样，可变形反射镜的 薄片或薄层可通过压电或气动驱动、或在薄片或薄层上的气流驱动，在高频下发生弹性变 形。对图像显示应用来讲，这种高速模式并不是必须。所述可变形反射镜在图像显示 应用必需的更低频率下提高散斑的减少量，其核心在于控制一系列动态变形避免现有技术 中周期性重复的能力，使改善的散斑对比度得以实现。相干体积的空间范围和所产生的散 斑图案是反射镜面形变形的函数，并且该面形变形能够通过驱动频率和振幅来控制，这与 其他技术(如旋转式扩散器、刚性反射镜)相比，是具有优势的，省去转动部件如反射镜轴 旋转次数的限制。将扩散器与薄片或薄层的振动相结合，可将在投影图像中可观测到的散斑减少至 其理论最小值。图2示出本发明实施例的可变形反射镜系统200的各种元件，涂布的用以反射 预定波长光的杜邦(DuPont)迈拉(Mylar)聚酯薄膜201，在拉力作用下安装在框架202 上。在框架202和底座205之间是压电驱动器203和一个或多数个被动调整垫(passive spacers) 204。电子控制系统1021向压电驱动器施加一系列电压，以使驱动器移动框架 202。来自框架的运动被传送给薄膜201，以使其表面弹性变形。一系列适当的驱动电压在 薄膜201内持续产生各种凸起和凹入的变形。所述可变形反射镜系统200动态扩大反射光 线的光束角，从而改变照明光束中光线的光学路径。在可替代实施例中，压电驱动器203以这些多种位置中的一种来安装连接于框 架202或底座205或薄膜201。在可替代实施例中，可在多数个位置设置一个以上的压电 驱动器203。在可替代实施例中，薄层或薄片或薄膜201为硝化纤维薄膜(nitrocellulose pellicle)或其他能充分弹性变形的材料，并被涂上反射相应波长光的涂层。可替代实施例图3示出本发明实施例的投影显示系统。相干光源光学系统301包括具有相关波 长转换和光束准直光学装置的半导体激光二极管，该半导体激光二极管发出可见的红光、 绿光和蓝光。所述相干光源可为自由光束光源或光纤耦合光源。多模光纤或一束光纤可用 来减少相干体积的尺寸。光束扩展光学系统311对相干光源光学系统301发出的照明光束 的直径进行扩展，以达到适合照明光学系统的尺寸。扩展光束也有助于避免对热敏光学元 件的损坏。光学性质不变元件341和361为在照明光束内扩大光束角的扩散器。透镜342 和362将扩散器发出的光束重定向至光学路径上的后续光学元件。扩散器341和361起到 减少照明光束内的相干体积的作用。光学性质可变元件351为可变形反射镜，该可变形反 射镜在照明光束内动态扩大光束角，使光束持续在多种不同位置入射到扩散器361上。蝇眼透镜阵列331和332包括积分式光学系统，该积分式光学系统产生具有均勻 光强分布的适当整形的照明区，这些照明区由场透镜371射出后叠加在源图像形成微型显 示器381上，本实施例中，叠加在数字微镜元件(DMD)上。将反射镜372定向在使光照入射 角适合于DMD像素偏转角的位置处。相干光源光学系统301可与图像形成微型显示器381 同步触发，这样，发射出的波长才适合于像素强度已调制的色域。采用场序制彩色技术，持 续形成彩色图像。透镜391、392和393包括投影光学系统，该投影光学系统将源图像放大并从微型显示器381中转至另一位置。图4示出本发明可替代实施例的投影显示系统，相干光源光学系统301同时并持 续发射可见红光、绿光和蓝光(或以周期短于积分时间的脉冲方式发光)。所述光学系统 301中的相干光源可为自由光束光源或耦合光纤光源。多模光纤或一束光纤可用于减小相 干体积的尺寸。二向色滤光片475和476，选择性地将光投向三个形成不同图像色域的高温 多晶硅(HTPS，High Temperature Polysilicon)LCD微型显示器481、482、483。利用反射镜 472、473和474将光束投向微型显示器481、482、483。欧瑞康巴尔查斯有限公司(Oerlikon Balzers Ltd.)的 X立方二向色滤光片棱镜(X-cube dichroic filter prism) 477，将来自 微型显示器481、482、483的色域图像投向透镜391、392和393，该透镜391、392和393包括 将源图像放大并中转至另一位置的投影显示系统。在一个具体实施例中，电子控制系统1021使用一系列电压以共振频率驱动可变 形反射镜系统200的反射镜，以便增加形变量并减少功率消耗。在可替代实施例中，使用的 是单一驱动电压频率、一定范围的频率、或在一定范围内的抽样频率。图6示出本发明可替代实施例中投影显示系统，相干光源光学系统307包括具有 相关波长转换及光束准直光学装置的半导体激光二极管，这种二极管半导体激光能发出可 见的红光、绿光和蓝光。光学系统307中的相干光源可为自由光束源或光纤耦合光源。在 源于光源的光学路径上的多模光纤或一束光纤，可用来减小相干体积的尺寸。包含有平凹负透镜3111和平凸正透镜3112的光束扩展光学系统，对相干光源光 学系统301发出的照明光束的直径进行扩展，以达到适合照明光学系统的尺寸。扩展光束 也有助于避免对热敏光学元件的损坏。光学性质不变元件347和761为在照明光束内扩大 光束角的扩散器。透镜342和362将扩散器发出的光束重定向至光学路径上的后续光学元 件。扩散器347和761起到减少照明光束内的相干体积的作用。光学性质可变元件351为 可变形反射镜，该可变形反射镜在照明光束内动态扩大光束角，使光束持续在多种不同位 置入射到扩散器761上。光学性质不变扩散器元件761为埃德蒙光学公司(Edmunds Optics Inc)的包括 积分式光学系统的平顶光束整形(top hat beam-shaping)衍射光学元件。该光学性质不 变扩散器元件扩展具有规定发散角的照明光束，以控制所述光束的强度分布和空间分布， 以便所述光束有效均勻地照亮矩形的形成源图像或色域硅基液晶(LC0S，Liquid Crystal On Silicon)微型显示器381。单一光束整形平顶扩散器、光强均勻分布以及扩散的利用， 与使用多个光学元件相比，可使光更高效地传输通过系统。可变形反射镜351通过对分布 在微型显示器381上的光强进行动态再分布及滤波，来消除残留的不均勻的光强分布。图5A示出本发明实施例的可变形反射镜传感系统的各种元件，光源611通过框架 202中的孔径206照亮可变形反射镜201的背部。光源611为带有透镜的LED，这样通过透 镜对光进行定向。在可替代实施例中，所述光源为激光二级管；所述光源为自由光源或耦合 光纤光源。可变形反射镜201通过小孔613将部分光线反射到光敏元件612上。可变形反 射镜201面形的变形影响持续射向光敏元件612的光线数量。图5B示出当可变形反射镜201振动以致出现凸凹面形时的一种情况，这种情况可 调节光敏元件612记录的光强。所述面形的振幅越高，光强的调制深度越大。图5C示出小 孔613挡住来自可变形反射镜201其他位置的光线的情况。
光敏元件612的表面面积是对到达光敏元件612的光强与决定测量所需精度的小 孔613的面积的最佳折中权衡而定的。当振动可变形反射镜201以避免感兴趣区域对应固 定位置的情况时，光敏元件612和小孔613的面积大于可变形反射镜201的半周期面形变形。在另一个实施中，没有小孔613，光源611的光强分布不均勻。因此，感兴趣区域附 近的面积被照亮的范围较小。这样，光敏元件612主要测量感兴趣区域由可变形反射镜201 振动引起的光强变化。其他区域将连贯数量的光线射向探测器。该实施例引入直流元件输 出信号，因此减少测量动态。然而，光敏元件具有足够高的分辨率来追踪振动的共振模，仍 可测量到振动薄片或薄层的波动(oscillations)。在可替代实施例中，可变形反射镜传感系统600可使用压电、声波、电磁、电容、电 流或电压传感器。本发明实施例的电子控制系统实现了对可变形反射镜系统200的闭环控制，利用 来自可变形反射镜传感系统的输入观测数据，来维持所期望的持续状态。图7示出了本发明可替代实施例的投影显示系统。相干光源系统301包括具有相 关波长转换和光束准直光学装置的半导体激光二极管，该半导体激光二极管发出可见的红 光、绿光和蓝光。所述相干光源可为自由光束光源或光纤耦合光源。多模光纤或一束光纤 可用来减少相干体积的尺寸。包含有平凹负透镜3111和平凸正透镜3112的光束扩展光学系统，对相干光源光 学系统301发出的照明光束的直径进行扩展，以达到适合照明光学系统的尺寸。扩展光束 也有助于避免对热敏光学元件的损坏。光学性质不变元件341、8611和8612为在照明光束 内扩大光束角的扩散器。透镜342和862将扩散器发出的光束重定向至光学路径上的后续 光学元件。扩散器341、8611和8612起到减少照明光束内的相干体积的作用。光学性质可 变元件351为可变形反射镜，该可变形反射镜在照明光束内动态扩大光束角，使光束持续 在多种不同位置入射到扩散器8611上。光学性质不变元件8612为包括积分式光学系统的光束整形反射隧道 (beam-shaping reflective tunnel)。元件8611用作扩散器，向微型显示器381提供均勻、 有效的照明。光学元件862通过扩散器8611将光射向反射隧道8612入口孔径内。扩散器 8611放置在反射隧道8612入口孔径附近，以将光损失减至最低。通过全内反射(TIR，TotalInternal Reflection)棱镜 772，光学系统 8711 和 8712将照明光束射到源图像形成DMD微型显示器381上。光束整形反射隧道8612可为欧瑞康巴尔查斯有限公司(Oerlikon BalzersLtd.) 的光隧道，或任何具有矩形出口孔径的波导。光束整形反射隧道8612足够长可减小相干体 积，增加光线间的相移。本发明的另一个实施例中，利用鼓风机来生成湍流气压，以实现可变形反射镜表 面的运动。如果没有持续扩散光学元件(constant diffusing optical element)，则会导致 相干体积的尺寸相对眼睛的空间分辨率大，散斑图案相对眼睛观察到的图像大。光学性质 可变元件用于改变光线的光学路径，致使持续产生连续变化的不同的散斑图案。在本发明的另一个实施例中，具有持续扩散光学元件，放置在光学性质可变元件之前，而在光学性质可变元件之后没有放置持续扩散光学元件。这导致相干体积的尺寸比 眼睛的空间分辨率小，散斑图案比眼睛观察到的图像小。光学性质可变元件用于改变光线 的光学路径，致使持续产生连续变化的不同的散斑图案。由于相干体积更小，光学性质可变 元件能够产生更不关联的散斑图案，以减小散斑对比度。在本发明的另一个实施例中，具有持续扩散光学元件，放置在光学性质可变元件 之后，而在光学性质可变元件之前没有放置持续扩散光学元件。这导致相干体积的尺寸比 眼睛的空间分辨率小，散斑图案比眼睛观察到的图像小。光学性质可变元件用于改变光线 的光学路径，致使持续产生连续变化的不同的散斑图案。由于所述扩散光学元件放置在光 学性质可变元件之后，增强了光束角的扩大效果，这会产生更不关联的散斑图案，以减小散 斑对比度。然而，可以理解的是，优选地，在光学性质可变元件之前放置一个持续扩散光学元 件，并在光学性质可变元件之后放置一个持续扩散光学元件。在本发明的另一个实施例中，在光学性质不变元件之前、中间、或之后放置积分式 光学系统。适当设计积分式光学系统，允许其在照明光束内充分地扩大光束角，以便减小相 干体积的尺寸。通过设置具有足够数量的微型透镜的蝇眼阵列来实现。由此，光学性质不 变元件被视为积分式光学系统中的元件。在其他实施例中，扩散光学元件可由磨砂玻璃或其他表面粗糙的玻璃、或乳色玻 璃或其他不均勻介质来制造。在另一实施例中，操作控制器可使光学性质可变元件产生一系列不同的面形、或 折射率、或衍射特性。在另一实施例中，在照明光源和微型显示器之间的光学路径上，可能存在一个以 上的光学性质可变元件。在其他实施例中，光学性质可变元件为可变形反射镜，该可变形反 射镜由静电、电磁、声波、液压和/或机械驱动。在其他实施例中，光学性质可变元件为液晶 透镜(liquid crystal lens)、液晶才匿位器(liquid crystal phase modulator)、或其 他具有动态可控折射率或表面衍射特性的透镜(可使用电光、声光、光电(photo-optic)、 磁光或其他“固态(solid-state)”的材料)。在其他实施例中，光学性质可变元件为可变 反射镜(fluid mirror)或具有动态可控面形的透镜。可以理解的是，本发明应用于高速探伤和显微镜中。本发明并非局限于上述实施例，而可在结构或细节上有所改变。
权利要求
一种光学系统，其特征在于，该系统包括相干光源；光学元件，用于将来自光源的光投射至靶，所述光学元件包括至少一个用于减少光源发出的光的相干体积的扩散元件和光学性质可变元件；以及控制系统，用于控制光学性质可变元件，以使不同的散斑图案持续形成在靶上，所述散斑图案形成的时间频率大于照明传感器或观察者眼睛的时间分辨率，以减少观测照明中的散斑对比度。
2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学性质可变元件位于两个扩散 元件之间。
3.如此前任一项权利要求所述的光学系统，其特征在于，所述光学性质可变元件包括 可变形反射镜系统。
4.如权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述可变形反射镜系统通过气动或气 流调节。
5.如权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述可变形反射镜通过静电、压电、电 磁、声波、液压和/或机械驱动进行变形。
6.如此前任一项权利要求所述的光学系统，其特征在于，所述相干光源装置包括多数 个相干光源和不相干光源。
7.如此前任一项权利要求所述的光学系统，其特征在于，所述靶为图像形成装置。
8.如权利要求7所述的光学系统，其特征在于，所述图像形成装置形成的图像由光学 投影系统放大并转投至另一个位置。
9.如此前任一项权利要求所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统包括光束均质
10.如权利要求9所述的光学系统，其特征在于，所述光束均质器为蝇眼透镜、隧道积 分器或扩散器。
11.一种可变形反射镜系统，其特征在于，该系统包括涂布的薄片或薄层，用于反射预定波长的光；驱动器装置，用于将运动传送至薄片或薄层以弹性地连续改变薄片或薄层的面形；以及控制系统，用于控制驱动器以引起一系列运动和薄片或薄层面形变形，以在一段时间 内改变薄片或薄层表面反射的相干光在靶上形成的散斑图案，所述一段时间小于照明传感 器的时间分辨率，以减小观测照明中的散斑对比度。
12.如权利要求11所述的可变形反射镜系统，其特征在于，所述控制系统以系统的共 振频率进行面形变形。
13.如权利要求11或12所述的可变形反射镜系统，其特征在于，所述控制系统以固定 频率进行面形变形。
14.如权利要求11所述的可变形反射镜系统，其特征在于，所述控制系统以多种频率 进行面形变形。
15.如权利要求11至14任一项所述的可变形反射镜系统，其特征在于，该系统包括观 测系统状态的传感装置。
16.如权利要求15所述的可变形反射镜系统，其特征在于，所述控制系统通过传感装 置的观测来实现在闭环方式下工作，以维持所期望期的系统状态。
17.如权利要求11或16所述的可变形反射镜系统，其特征在于，所述传感装置包括光 敏元件。
18.如权利要求11至17任一项所述的可变形反射镜系统，其特征在于，所述传感装置 包括多数个传感器。
19.如权利要求15至18任一项所述的可变形反射镜系统，其特征在于，所述驱动装置 包括压电驱动器。
20.如权利要求11至19任一项所述的可变形反射镜系统，其特征在于，所述驱动装置 包括气动驱动器。
21.如权利要求11至20任一项所述的可变形反射镜系统，其特征在于，所述驱动装置 通过移动框架，将所述运动传送至薄片或薄层。
22.如权利要求11至18任一项所述的可变形反射镜系统，其特征在于，所述运动通过 气流传送至所述薄片或薄层。
23.如权利要求11至22任一项所述的可变形反射镜系统，其特征在于，所述驱动装置 包括多数个驱动器。
全文摘要
本发明公开了一种光学系统(100)，包括相干光源(101)和用于将来自光源的光投射至靶(1001)的光学元件，该光学元件包括至少一个用于减少光源发出的光的相干体积的扩散元件(141，161)和光学性质可变元件(151)；控制系统(1021)，用于控制光学性质可变元件，以使不同的散斑图案持续形成在靶(1001)上，该散斑图案形成的时间频率大于照明传感器或观察者眼睛(1011)的时间分辨率，以减少观测照明中的散斑对比度。光学性质可变元件(151)可为具有振动薄片或薄层的可变形反射镜。
文档编号H04N9/31GK101903821SQ200880122317
公开日2010年12月1日 申请日期2008年12月18日 优先权日2007年12月19日
发明者奥马尔·斯库利, 尼古拉斯·德沙尔姆, 费尔盖尔·帕特里克·谢夫林 申请人:欧普蒂卡有限公司