相關申請的交叉引用

本申請要求于2016年2月18日提交的、題目為“despecklingdeviceformodifyingprojectedimagelight”的美國臨時申請序列號62/117,756的優先權，該臨時申請的全部內容通過引用并入本文。

本公開一般而言涉及光學系統，并且更具體地但不排他地涉及降低在相干或部分相干光投影到目標表面期間發生的斑點偽影的可見性。

背景技術：

激光投影技術正在從激光源的高成本和高復雜性(特別是在綠色和藍色光譜帶中)快速發展成為用于圖像顯示的成熟且具有成本競爭力的選項。正在不斷地實現從激光投影預期的潛在好處，這些好處包括更大的色域空間，更生動、飽和且明亮的顏色，高對比度以及低成本的光學件。

但是激光偽影的存在是一個持續的問題，激光斑點偽影是在從屏幕反射中相干光的干擾引起的，其是迅速變化的空間強度波動。尤其是，在具有斑點的情況下，入射的相干光與任意粗糙的光學表面以光的波長的數量級進行交互。當光線反射時，這種粗糙性產生一起干擾的隨機定相的子源。所產生的隨機強度波動是斑點噪聲，其降低了圖像的有效質量，特別是在較高頻率處，本質上產生可能分散注意力并降低投影儀有效分辨率的“閃爍效應”。雖然在使用激光以外的光源時也可能會出現斑點，但由于其高度的相干性，激光可能會產生最顯著的效果。

在電影院的情況下，斑點源自屏幕表面上光散射特征干擾多方向反射。用于減少斑點的策略包括修改照明的空間或時間相干性，將多個不相關的斑點圖案彼此疊加，或修改其偏振狀態。一種方法提供了顯示屏的振動或振蕩運動；并且通過高于閾值速度的振蕩，可以顯著減少感覺到的斑點。其他方法包括通過使用靜態和振蕩擴散器或振蕩纖維，或通過振動照明或成像光的路徑中的各種光學部件，來拓寬激光照明的光譜線寬度并減小空間相干性。減少斑點噪聲的一些方法包括增加極化分集，增加波長分集，提供增加的角度分集(例如，通過使用移動擴散器)，或通過提供增加的空間分集(例如通過屏幕抖動)。通常，組合使用多種技術以實現可接受地減少的斑點可見性。

例如，thompson等人的題目為“reduced-speckledisplaysystem”的美國專利5,272,473提供了一種相干光投影系統，其中換能器耦合到顯示屏以提供具有聲波的屏幕振動。由于屏幕振動通過在散射體間進行時間平均來減少斑點可見性，所以屏幕張力隨時間、溫度和位置的變化可能使斑點減少質量發生變化。

作為另一例子，ji等人的題目為“deviceforreducingdeteriorationofimagequalityindisplayusinglaser”的美國專利7,116,017提供了位于激光和屏幕之間的光路中的軸向振動鏡裝置。當鏡子軸向振動時，光向屏幕的入射位置發生變化，并增加了空間分集以減少斑點可見性，從而提高了圖像質量。然而，圖像跨屏幕的運動也會產生降低圖像分辨率的圖像抖動。

用于增加入射到顯示表面的光的空間或角度分集以減少斑點可見性的典型解決方案還會導致顯著的圖像分辨率損失。由于在激光投影系統中斑點呈現出反復出現的問題，所以仍然需要改進的斑點補償機制，其顯著降低斑點可見性，但還限制了伴隨的圖像質量的降低。

技術實現要素：

在一個例子中，提供了一種用于減少斑點偽影的系統。所述系統包括光源、透鏡和具有光軸的偏轉器子系統。所述光源被配置為發出至少部分相干的光。所述透鏡被配置為朝向目標表面上的位置輸出所述光，以作為會聚光束。所述偏轉器子系統可位于透鏡和目標表面之間。所述偏轉器子系統包括光學元件，所述光學元件可圍繞光軸旋轉以在時間上且有角度地通過角度定向使會聚光束朝向目標表面上的位置偏轉。

在另一例子中，提供了一種用于減少斑點偽影的設備。所述設備包括至少一個光學板、殼體和致動器。所述光學板具有內表面和外表面，通過所述內表面和外表面傳輸光。所述內表面和所述外表面通過楔角彼此不平行。所述致動器被配置為圍繞平行于所述光軸的軸以旋轉速度旋轉光學板，以有角度地且暫時偏轉光束，所述光束入射到所述內表面且從所述外表面出射并被定向到顯示表面上的給定位置。

在另一例子中，提供了一種用于減少斑點偽影的方法。通過透鏡將至少部分相干光作為會聚光束朝向目標表面上的位置定向。通過處于具有光軸的偏轉器子系統中的并且圍繞所述光軸旋轉的光學元件，暫時且有角度地通過角度定向來偏轉會聚光束，以針對角度定向保持朝向目標表面上的位置會聚，并減少斑點偽影。

附圖說明

圖1示意性地描繪了根據一個例子的具有折射斑點減少組件的投影系統的一部分。

圖2是示出根據一個例子的具有折射斑點減少組件的投影系統中的單色通道的例子性發射光譜的圖。

圖3示意性地描繪了根據另一例子的具有用于提供減少的斑點的折射斑點減少組件的投影系統的一部分。

圖4描繪了根據一個例子的包括具有折射斑點減少組件的投影系統的電影院的頂視圖和側視圖。

圖5示意性地描繪了根據另一例子的具有折射斑點減少組件的投影系統的一部分。

圖6描繪了根據一個例子的投影透鏡和折射斑點減少組件的側透視圖，其中圖像光通過透鏡和折射斑點減少組件進行傳播。

圖7描繪了根據一個例子的通過折射斑點減少組件修改的圖像光對顯示表面的入射的方面。

圖8描繪了根據一個例子的包括折射斑點減少組件的例子的投影儀子系統的透視圖。

圖9示意性地描繪了根據一個例子的彎月形折射斑點減少組件的例子。

圖10示意性地描繪了根據一個例子的用于折射斑點減少組件的投影透鏡和傾斜光學板。

圖11是示出根據一個例子的通過折射斑點減少組件的傾斜光學板的例子的光束傳播的方面的圖。

圖12描繪了根據一個例子的投影透鏡與折射斑點減少組件的傾斜光學板的組合的橫截面圖。

圖13是示出根據一個例子的投影透鏡的例子的圖像質量性能的圖，圖像質量性能由其mtf測量。

圖14描繪了根據一個例子的具有由折射斑點減少組件提供的最小抖動的表面的投影。

圖15描繪了根據一個例子的折射斑點減少組件的傾斜光學板的布置的細節。

圖16描繪了根據一個例子的折射斑點減少組件的傾斜光學板的側透視圖。

圖17和圖18分別描繪了根據一些例子針對折射斑點減少組件的傾斜光學板的、圖16中的例子的替代例子。

圖19是根據一個例子的由折射斑點減少組件提供的斑點減少的例子的圖表。

圖20描繪了根據一個例子的用于設計折射斑點減少組件的過程的例子。

具體實施方式

對于下面的詳細描述，未具體示出或描述的元件可以采取各種形式。本文所示和描述的附圖被提供用于說明根據本公開的某些例子的沿其相應光路的操作原理和部件關系，并且可能不示出實際的尺寸或規模。為了強調結構關系或操作原理可能需要一些放大。在一些情況下，為了更清楚地描述投影光學器件的操作，沒有示出通常位于投影裝置的光路中的部件。此外，除非上下文另有明確指出或要求，否則在本公開中以非排他性的方式使用詞語“或者”。

本公開的某些方面和特征涉及具有光學元件的偏轉器子系統，光學元件可以被旋轉以增加由偏轉器子系統偏轉的光的角度分集，并且當顯示光時減少斑點偽影。光學元件的例子是可以通過電動機或其他致動器圍繞軸旋轉的光學板。光學元件也可以是傾斜的。在投影系統的情況下，也可以由偏轉器子系統來控制圖像抖動，其是圖像光對目標表面的時間上變化的空間位移或位置偏差。偏轉器系統可以定位在投影透鏡和顯示表面之間的圖像空間中，以通過角度方向使會聚光束朝向顯示表面上的位置偏轉，這導致斑點減少。

如本文所使用的，“偏轉器子系統”也可以稱為“去斑設備”、“去斑系統”或者稱為“折射斑點減少組件”。在一個例子中，偏轉器子系統包括可以旋轉的光學板，其可以具有用于偏轉光以降低斑點的可見性或感知度的傾斜角、楔角或彎曲部分。例如，當光學板旋轉時，偏轉器子系統可以偏轉會聚光錐以產生入射到顯示表面的復合光束。由于增加的角度分集以及通過改變與屏幕上的散射體的相干交互產生的不同斑點圖案的時間平均，圖像光的空間相干性被調制，斑點在時間上被平均，并且降低了斑點對比度。可以使用諸如楔角的量和光學板的曲率之類的參數來控制由旋轉的光學板產生的圖像抖動，以限制來自圖像模糊的圖像分辨率損失。可以保留少量的圖像抖動，這可以通過調制圖像光的空間相干性并且在多個散射上進行時間平均來進一步減少斑點。旋轉光學板可以通過與旋轉位置相比引起光路差來改變圖像光的光路長度，以改變圖像光的時間相干性并減少斑點。

減少的斑點的量可以基于偏轉器子系統的多個參數。這些參數的例子包括傾斜光學板的有效f#、玻璃厚度、傾斜角度和折射率，傾斜光學板的擺動，電動機或傾斜光學板速度、以及圖像抖動量。剩余的圖像抖動的量也可以基于偏轉器子系統的多個參數。這種參數的例子包括在內部或外部光學表面上的楔形角度，內部或外部光學表面上的曲率，內部和外部光學表面的每個上的曲率，最小抖動的表面到顯示表面的定位，以及傾斜光學板的擺動。

本公開中使用的術語“f數”(或f#或f/#)是有效焦距與接受孔直徑的比(f#＝efl/d)。f數用于縮放收斂到發散的光錐的寬度，從而f#越小，光錐角度就越大，并且光錐的光承載能力越大。通常，相對于光學系統，所討論的f數是指由投影透鏡(例如，來自中間圖像平面)收集的光的f數或者入射到顯示表面的光的f數。還使用術語“數值孔徑”，其是f#的逆的兩倍(na＝1/(2*f#))。直接使用從對象的基底到限制孔徑(孔徑光闌)的邊緣的光所描述的角度(θ)直接計算數值孔徑[na＝sin(θ)≈θ(以弧度為單位)]。f數和數值孔徑共同定義了諸如投影透鏡的光學系統的速度。例如，na越大或者f#越小，錐體在角度上就越大，并且傳輸光錐的光學件的光承載能力或光速就越大。

斑點是可以用斑點對比度c來量化的空間噪聲，在等式(1)中以百分比(％)給出為：

其中istd是圍繞平均強度imean的強度波動的標準偏差。發展完全的斑點的斑點對比度是100％。斑點看起來是局部的、不規則的光亮點，其分布在黑色環繞中并由黑色環繞分開。斑點發生于相干或部分相干光與粗糙或結構化表面的局部相長和相消干涉。相對于解決由成像系統提供的細小空間細節的能力，突出的斑點可能顯著降低人類觀察者或照相機的投影圖像質量。斑點也可能導致圖像中的噪聲水平對于人類觀看者而言在視覺上是令人厭煩的。在沒有特定形式的校正的情況下，斑點可能是足以令人反感的，使得用相干照明產生的圖像不適合于顯示目的。

斑點減少技術的一個目標是降低激光斑點的可見性，或者減小等式1的斑點對比度。例如，當來自氙弧燈的非相干白光被引導到不光滑屏幕時，觀察者有意識地努力才能最低限度地可見斑點，并且通常測量到約0.5％至3.0％的斑點對比度，這取決于測量設置。對于非常相干的光源(例如指向獲得的屏幕的0.1nm帶寬激光)的斑點對比度可以為50％或以上。作為進一步的基準，當斑點被降低到約10％時，它可能是可見的，但是通常對許多觀看者而言不是令人反感的，并且當顯示圖像內容時通常被忽略。替代地，當斑點進一步被降低到約3％至6％的水平時，它可能是可見的，但可能不令人反感，并且對于大多數觀看者而言，一旦圖像內容被顯示，則可能會被遺忘。

斑點可見性直接取決于光源的相對相干性或不相干性。可以使用相干長度、相干間隔或相干體積(相干長度和相干間隔的乘積)來估計源相干性。例如，時間相干長度(lc)可以被估計為lc＝λc²/δλ，其中λc是中心波長，δλ是帶寬。在非相干或白光可見光源(例如氙氣燈)的情況下，估計出的相干長度為lc＝(550nm)²/300nm或約1微米。對于具有50nm帶寬的部分相干的綠色led源，lc可以為約6微米。相比之下，對于更相干的光源，例如具有5nm帶寬的綠色激光源，lc約為0.06mm，而具有0.01nm帶寬的綠色激光源具有約30mm的lc。盡管相干性可以是連續體，但是偏轉器子系統可以應用于帶寬δλ≤1.5nm的相干光源或帶寬δλ≤15nm的部分相干光源，但是它也可以應用于具有更大帶寬的部分相干光源的情況。

一般來說，斑點減少可能受到許多因素的影響，包括角度、極化和波長分集，如等式(2)所反映的，對于斑點減少因子r：

r＝rp·rω·rλ(2)

其中rp是通過操縱極化分集提供的減少，rω是通過操縱角度分集而提供的減少，并且rλ是通過操縱波長分集(增加帶寬δλ)而提供的減少。偏轉器子系統可用于操縱角度分集，盡管增加空間分集也可以是貢獻者。角度分集減少因子rω可以通過公式(3)來估計：

rω＝(ωproj/ωdet)^1/2(3)

其中ωproj表示投影或入射到屏幕的光的立體角(ω≈na²)，ωdet是由收集孔徑(其可以是光學檢測器(照相機)或眼睛)采樣的輸出光的立體角。取決于成像光學件的速度和觀察者的眼睛的適應或瞳孔直徑，可以獲得約2倍至8倍的角度分集對比度減少因子。斑點可見性也可以取決于其他因素，包括屏幕構造。通常，屏幕具有粗糙的顯示表面，其具有隨機定向的散射體以將光引導回觀眾。顯示表面可以是反射性的，并用于正面投影，或者顯示表面可以是穿透式(半透明)的，并用于背面投影。

在一個例子中，可以增加入射到屏幕或顯示表面的角度分集，以降低從該表面出射的光中的斑點的可見性。對于上下文，圖1的示意圖示出了根據一個例子的具有偏轉器子系統(其是折射斑點減少組件250)的第一類型的投影系統100。折射斑點減少組件250位于投影透鏡40和屏幕或顯示表面50之間。投影透鏡40可以將投影光46向下投影以在顯示表面50上形成圖像。顯示表面具有設置在襯底52上的反射層54。在一些例子中，襯底52由例如襯底的頂表面上的反射材料制成。位于投影光46下方的觀看者120可以觀看顯示表面50上的投影圖像。

投影系統100具有三個或更多個顏色通道10，其包括紅色(r)、綠色(g)和藍色(b)。顏色通道10具有各自的光源15r、15g，15b和相應的空間光調制器20r、20g、20b。在一個例子中，空間光調制器20r、20g、20b是數字微鏡設備(dmd)，例如可從dallas，tx的texasinstruments，inc.獲得的數字光處理器(dlp)空間光調制器。來自空間光調制器20r、20g、20b中的每個空間光調制器的已調出射光提供圖像光25，其隨后使用諸如二向色組合器30之類的組合元件一般沿著光軸35被組合到相同的光路上。如果空間光調制器20r、20g、20b具有其它技術，例如液晶設備(lcd)，硅基液晶(lcos)設備是其具體例子，則可以使用這種架構。

每個光源15r、15g、15b可以是具有可見波長帶的窄帶光源(例如激光源、led光源或超發光二極管(sled)光源)，該可見波長帶具有峰值波長以及在一個小范圍的附近波長上提供一定量的能量的帶寬。圖2的圖示出了與用作數字投影儀中的照明源的代表性激光的發射光譜對應的波長帶90的例子，如圖1所示的數字投影儀。在該例子中，激光被示為綠色激光，具有532nm的峰值波長λ1，但是還在稍微靠近該中心值的每一側的波長處具有能量。波長帶90的寬度具有帶寬δλ1(例如，全寬半(fwhm)最大帶寬)。這種相同的關系也可以應用于相應波長帶上的紅色和藍色激光。來自在激光投影儀中使用的各個激光的典型激光帶寬δλ1可以在0.05nm至1nm的范圍內，從而激光是相干源。圖2還描繪了當具有相似但不同的個體光譜的多個激光設備一起被組合使用以形成光源時，可能發生較大的復合光譜帶寬(δλgroup)。取決于所使用的激光，這種較大的復合帶寬可以具有4nm至10nm的fwhm帶寬δλgroup，從而聚集體是部分相干光源。然后例如，在綠光中，這些帶寬可以等于lc＝30-80微米的相干長度。替代地，如果一個或多個光源是led，則可以使用諸如二向色濾光器的光譜濾光器(未示出)將光譜窄化到該范圍。

返回到圖1，從相干或至少部分相干光源15r、15g、15b發出的光被接收到圖像形成系統中，在圖1的情況下，圖像形成系統包括寬度為“w”的空間光調制器20r、20g、20b、組合元件(例如，二向色組合器30)、以及投影光學件(例如，投影透鏡40)。雖然光源15r、15g、15b中的每個可以分別包括單個大功率激光光源，但是這些光源15r、15g、15b可以包括使用自由空間光學件或光纖組合到公共光路上的多個激光。每個空間光調制器20r、20g、20b分別位于投影系統100的元件(在這種情況下，是投影透鏡40)的對象平面60r、60g、60b處。此外，每個空間光調制器20r、20g、20b是與顯示的圖像平面(例如，顯示表面50處的圖像平面64)共軛的圖像。空間光調制器20r、20g、20b中的每個包括方形顯示像素的陣列(未示出)，其通過投影透鏡40被成像到顯示表面50以形成屏幕上投影的圖像像素的陣列。每個空間光調制器20r、20g、20b可以在給定的時間點上創建對應于輸入圖像數據的導通狀態或斷開狀態顯示像素的可變圖案。對于電影應用，dmd顯示像素可以具有7.5微米的寬度“w”。

由組合器30組合的圖像光25可以到達投影透鏡40，在這種情況下，投影透鏡40包括一對透鏡元件42a、42b，其在與顯示表面50一致的圖像平面64上投影圖像內容的圖像。圖像光25在從投影透鏡40出射時成為投射光46。這些投影圖像可以通過投影透鏡40以m＝w/w或m＝θ2/θ1的倍率來放大。圖像平面64是與投影到顯示表面上的整個圖像的高度和寬度相對應的薄體積，但其深度由景深來限定，在該景深處圖像是清晰的并具有足夠的圖像質量。通常，“最佳焦點平面”是彎曲“表面”，其具有可以遵循離軸像差的曲率(例如場曲率或像散)的輪廓。顯示表面50也可以是彎曲的(并且如果顯示表面曲率通常與最佳圖像質量“表面”曲率匹配，則可能出現優異的圖像質量)。投影圖像質量可以取決于許多因素，包括圖像分辨率、斑點可見性、顯色性和位變異構故障、調制器偽影(例如，紗門效應)、圖像渲染偽影、屏幕偽影、以及光源變化。

投影系統100可以用于電影院，例如在圖4中示意性描繪的電影院150。除了投影系統100外，電影院150還包括座位130、走道135和觀看者120。投影儀系統100將圖像光46向下引導到顯示表面50。為了支持該向下投影，可以以偏移方式通過圖1的投影透鏡40投影圖像光，或者可以傾斜投影儀系統100，或其組合。在使用垂直場相對于透鏡光軸的偏移的情況下，圖1中的投影透鏡40可被設計成對比對象(例如dmd)本身使用的區域大的區域進行成像。該垂直場偏移可以高達全場高度的27.5％。雖然顯示表面50可以是墻壁，但是其通常是正面投影屏幕，圖像光從該正面投影屏幕朝向觀看者120散射回去。屏幕也可以傾斜，底部邊緣更靠近或更遠離觀眾。屏幕表面屬性(屏幕增益)、屏幕傾斜度和屏幕曲率可以影響朝向觀眾引導光的方式。該屏幕具有寬度“w”，并且距投影儀的距離為“d”。在電影場中，距離“d”是“投射(throw)”，投射比(t)可以被定義為屏幕投射(距離d)與屏幕寬度(w)的比，從而t＝d/w。例如，電影院投射距離可以落在40-110英尺的范圍內，電影院投射比可以落在0.7≤t≤2.0的范圍內。

在相干光投影系統100的操作期間，如圖1所示，空間光調制器20r、20g、20b可以以與圖像數據(例如，表示電影或視頻中的圖像幀的圖像數據)一致的方式與從光源15r、15g、15b發出的至少部分相干光交互。在這方面，通過數據處理系統(未示出)將控制信號提供給空間光調制器20r、20g、20b。特別地，空間光調制器20r、20g、20b可以包括可尋址調制器像素的二維陣列(未示出)，其根據圖像數據信號調制入射光。光調制可以通過多種機制提供，包括通過傾斜微鏡(dlp)、偏振旋轉(lcos或lcd)、光散射、吸收或衍射的重定向。在入射光上操作空間光調制器20r、20g、20b可以產生至少部分相干的圖像光。

通常在這種投影系統100中，由于來自多個空間光調制器20r、20g、20b的光在通過投影透鏡40被投影到遠處的顯示表面50之前經由組合器30被組合，所以需要長的工作距離。為了提高光效率，使投影透鏡40以小的f#(例如，f/2.5)操作以捕獲從空間光調制器20r、20g、20b出射的圖像光25可能是有用的。然而，隨著投影透鏡40增加尺寸以捕獲這種光，其也變得越來越昂貴和復雜。此外，通常對于較慢的成像條件(例如,～f/5)發生峰值圖像質量(例如，針對通過調制傳遞函數(mtf)測量的分辨率)。激光系統(包括投影儀)通常相對于基于燈的系統是有利的，因為發出光的相干性和小的集光率意味著更容易將高光通量引導通過小孔徑或較大f#的成像系統。然而，也正是這種相同的相干性導致激光斑點，因為它允許在相干光與目標表面交互時發生光學干涉。

可以通過增加角度分集減少因子rω或投影立體角ωproj，來減少斑點可見性。關于圖1，可以以大的角寬(大的數值孔徑(ωproj＝nascreen²＝sin²(θ2)≈θ2²))將會聚光傳送到顯示表面50。然而，斑點減少則意味著光在調制器側的角寬也很大，或者具有低f#(例如，f/3或更低)。因此，減少潛在斑點可見性的愿望與降低投影透鏡復雜度、尺寸和成本的偏好相沖突。作為補救，投影儀系統100可裝備有折射斑點減少組件250，其可具有用于增加會聚光的角度分集的旋轉光學元件。

圖3示意性地描繪了替代投影系統100的也可以在圖4的電影院150中使用的投影系統101的另一例子。在該投影系統101中，將經過二向色組合器30的圖像光25引導通過包括至少一個中繼透鏡元件72a的中繼透鏡70。中繼透鏡70被定位成使每個空間光調制器20r、20g、20b作為對象，所述對象是與在中間圖像平面62處形成的中間圖像共軛的圖像。中繼透鏡70以由相對于光軸35的角度θ3描述的f#朝向中間圖像平面62聚焦圖像光25。所得到的中間圖像是空中實像，在屏幕或其它顯示結構被放置在中間圖像平面62時可以觀察到所述空中實像。可以容易地設計和制造以小的放大率(1x至2x)、長的工作距離wa操作的中繼透鏡70。類似地，使用中繼透鏡70還可以允許投影透鏡40具有小的工作距離wb，在給定典型的大的放大率時這可能是有用的。在該投影系統101中，投影光學件是具有孔徑光闌48的多元件投影透鏡40，其隨后將中間圖像重新成像到遠處的顯示表面。

空中中間圖像可以包括中間圖像像素的陣列，其是空間光調制器20r、20g、20b的調制器像素的像素圖像。特別地，中間圖像像素可以包括來自空間光調制器20r、20g、20b的對應像素圖像的重疊的和對齊的圖像。對應的成像的調制器像素可以在中間圖像平面62處跨整個中間圖像在四分之一像素誤差或更好的誤差內一起對齊。在一些例子中，移動擴散器可以位于中間圖像平面62處以幫助在將光傳播到角度>θ3的f數44時通過增加角度分集來減少斑點，但顯著降低了圖像分辨率(mtf)并增加了投影透鏡40的尺寸和成本。投影儀系統101可以裝備有折射斑點減少組件250，以提供改進的結構和性能，同時減少斑點。

根據一些例子的折射斑點減少組件可以位于投影透鏡和顯示表面之間的圖像空間中，并且可以結合時間平均來增加圖像光的角度分集，以減少斑點。斑點減少基于在檢測器(眼睛或測量照相機)的空間和時間分辨率內對n個獨立的斑點配置進行平均。圖5示意性地描繪了具有中繼透鏡70的投影系統102的例子，以對來自組合器30、一個或多個空間光調制器(例如，空間光調制器20g)以及光源(例如，光源15g)的至少部分相干的圖像光25成像，以在中間圖像平面處形成中間圖像。投影透鏡240可以被對準，使得中間圖像平面也是用于投影透鏡240的物平面220。然后，投影透鏡240可以將物平面220處的空中實像重新成像到遠處的目標表面或顯示表面50，其中圖像光的圖像光束246通常以“z”方向傳播并且聚焦以在顯示表面50上的給定場點處形成圖像像素。結果，對空間光調制器上的顯示像素進行成像以在顯示表面50處提供投影圖像像素(或屏幕像素)。如圖5所示，這些圖像光束246聚焦通過偏轉器子系統，例如位于投影透鏡240附近(例如，從其偏移5mm至20mm)的折射斑點減少組件250。折射斑點減少組件250是去斑設備，其位于投影透鏡240和顯示表面50之間的圖像空間225中的屏幕側圖像路徑位置處。折射斑點減少組件250可以包括光學元件，例如具有內表面和外表面的傾斜光學板，其中一個表面相對于另一個表面是楔形的或傾斜的。折射斑點減少組件250通過電動機機構圍繞與光軸210平行或共線的機械軸旋轉。傾斜光學板的旋轉軸可以是這樣的軸：其不與名義上垂直于內表面或外表面的軸平行或共線。

從中繼透鏡70的視點來看，空間光調制器(例如，空間光調制器20g)是物體的例子，針對所述物體，調節圖像光25以在作為物平面220的中間像平面處形成空中實像。例如，從投影透鏡240的視點來看，該空中實像現在是駐留在物平面220處的物體，并且顯示表面50處的遠處的顯示表面(未示出)駐留在圖像空間225中。圖像空間225是投影透鏡240與屏幕或顯示面50之間的距離(例如，投射“d”)。還如圖5所示，投影透鏡240包括投影透鏡元件242，其被布置在圍繞孔徑光闌248的三組透鏡元件244a、244b、244c中。去斑設備可以與各種類型的成像光學件或投影光學件組合使用。例如，與圖示相比，投影透鏡240可以具有透鏡元件和透鏡組的替代布置。盡管中繼透鏡70和投影透鏡240都被描繪為包括折射透鏡，但是在其它例子中，這些功能中的一個或兩個可以通過基于鏡像的系統(例如offner中繼器或三鏡去像散伸縮投影光學系統)來提供，或者通過使用具有折射和反射元件的折反射設計來提供。投影透鏡240還可以通過折射斑點減少組件250將一個或多個空間光調制器或某種其它類型的物體直接成像到顯示表面50，而不使用中繼光學件。

根據一些方面，圖6-10描繪了折射斑點減少組件250以及使用折射斑點減少組件250的某些例子。如圖6中的投影子系統200中所示，由出射圖像光束246表示的至少部分相干的圖像光可以被折射斑點減少組件250的例子的光學元件(例如，傾斜光學板255)截取并重定向。特別地，圖像光束246可以從投影透鏡240出射，并通過傾斜光學板255的內表面256進入傾斜光學板255，朝向光軸折射，然后經過玻璃厚度，并且離開外表面257。每個外出的圖像光束246然后照亮傾斜光學板255的外表面257(屏幕側)上的小的斑點狀區域。然后，每個圖像光束246傳播到遠處的目標表面(例如，圖5中的顯示表面50)，沿著幾乎與在不存在折射斑點減少組件250時的原始光路相同的光路行進。內表面256和外表面257可以用抗反射(ar)光學薄膜涂覆。

然后，隨著折射斑點減少組件250的傾斜光學板255的旋轉，在任何時間點或傾斜光學板255的任何給定的旋轉位置，指向給定屏幕位置的給定圖像光束246在不同的方向上被偏轉，以傳播通過板255的厚度。當傾斜光學板255的旋轉經歷了一周或旋轉時間周期時，任何給定的外出圖像光束246被旋轉移位，并在外表面257上描繪出封閉的路徑，其形狀(例如，圓形或橢圓形)根據外表面257上的光束位置而變化。在任何時間點或傾斜光學板255的任何給定的旋轉位置處，針對給定的屏幕位置的圖像光(如由圖像光束246表示)可以會聚到相同的名義上的屏幕位置，而不管光束在外表面257上的位置如何。

在光學上，圖像光束246可以是聚焦在顯示表面處或附近的圖像光的會聚椎體，顯示表面可以使散射體將光重定向回到觀眾。由于高放大率(例如，400x)，所以錐體可以以較低的速率(例如，f/3000)朝向屏幕會聚，以相對于傳播通過傾斜光學板255對其的像差影響而接近準直光束。如圖7所示，圖像光束的收斂椎體320大體上從折射斑點減少組件以“z”方向傳播，以形成圖像像素355，其是空間光調制器的給定的顯示像素的投影圖像像素(或屏幕像素)，在包括散射體56的顯示表面上的局部區域處可見。然而，當折射斑點減少組件的傾斜光學板旋轉并且圖像光束掃過封閉路徑時，對應的會聚椎體320被光學板偏轉，然后以不同的入射角325入射到顯示表面50上的給定圖像像素356。總體而言，光的會聚椎體320(作為會聚椎體320)被旋轉移位或掃過時間和角度，然后定義通常以“z”方向朝向屏幕位置或給定圖像像素356傳播的光的復合光束300。該錐體一般可以為環形，其中會聚錐體320的尺寸(na或f#)或相關聯的圖像光束確定在環形光路的中心中如何填充光。這些環形錐體和封閉路徑可以或多或少是圓形或橢圓形的，這取決于它們經過折射斑點減少組件的位置。

在存在折射斑點減少組件的情況下，復合光束300可以提供更快的有效f數(f#2)或更大的投影數值孔徑(nascreen)或立體角(ωproj)，在其處可以將光本地引導或對準屏幕表面。這可以等同于通過改變圖像光的角度定向或將圖像光的空間相干性調節到顯示表面50來增加角度分集，因此折射斑點減少組件的操作可以減少斑點對比度和感知度。假設檢測立體角ωdet是恒定的，則角度分集減小因子rω增加，因為投影的立體角ωproj增加。等效地，這可以被解釋為，隨著時間上被平均的獨立斑點配置的數目n的增加，斑點減少被增強，其中根據n≈rω＝nascreen²/nadet²，n測量增加的角度分集增加，其中nadet量化由眼睛或測量照相機收集到的椎體。

圖8描繪了投影子系統200的側視截面圖，該投影子系統200包括相對于物平面220的投影透鏡240以及作為折射斑點減少組件250的偏轉器子系統。圖8中的折射斑點減少組件250具有安裝在諸如電動機機構285的致動器中的光學元件，其作為傾斜光學板255，該電動機機構285可以繞著機械軸215在方向θz上旋轉傾斜光學板255。電動機機構285可以具有提供結構支撐的固定的外殼體290，以及旋轉并保持傾斜光學板255的內殼體295。電動機機構285的該例子可以包括軸承和直接安裝的驅動電動機(未示出)。例如，為此可以使用applimotion(loomis，ca)直接驅動、無框電動機，例如uth系列高輸出電動機，如具有8.0英寸的內轉子直徑的uth-355-a-83-a-x-000電動機，同時可以使用深溝槽或角接觸軸承。電動機機構285圍繞投影透鏡240(具有孔徑光闌248)和透鏡鏡筒230處的氣隙可以被密封以限制灰塵或其它污染物的進入。然而，電動機機構285可以不直接機械地耦合到透鏡鏡筒230，以減少機械震蕩或振動從電動機機構到透鏡鏡筒的傳遞，以便限制顯示表面50處的圖像運動。電動機機構285可以使傾斜光學板255以恒定的θz旋轉速率旋轉其轉數，該恒定的θz旋轉速率快得足以避免人們感知到顯示表面50上的旋轉運動。作為例子，工作旋轉速率或電動機速度可以超過40-60hz或2400-3600rpm，在這些頻率范圍之上，人們對閃爍的感知下降，盡管較低的旋轉速度也是可以接受的。外殼體290和內殼體295可能相對于投影透鏡240過大，從而投影透鏡240可以在其到折射斑點減少組件250的定向上偏移。傾斜光學板255的旋轉機械軸215可以偏離投影透鏡240的光軸并與其平行或共線。也可以使用其它電動機機構，包括只有一個殼體代替內殼體和外殼體的那些電動機。例如，小的高轉速電動機可以直接抵靠內殼體295安裝，其中兩個相對的軸承組件圍繞殼體直徑定位成120°。替代地，傾斜光學板255可以安裝在殼體中并由齒輪或帶驅動器旋轉驅動，其中任一種都可能是便宜的解決方案。也可以在電動機和傾斜光學板255之間使用減速，使得電動機和傾斜光學板255的轉速不必相同。

傾斜光學板255可以制造成具有與投影透鏡240的光軸、傾斜光學板255的旋轉軸、或內部殼體295的表面平行的側表面，這可以減少折射斑點減少組件250的部件計數。替代地，傾斜光學板255可以制造成具有垂直于內表面256(或外表面257)切割的側表面，如圖9所示。在該后一個例子中，具有用于保持折射斑點減少組件250的傾斜光學板255的內角凹槽的套筒(未示出)可以安裝在內殼體中。

折射斑點減少組件250的傾斜光學板255可以具有楔形表面。例如，傾斜光學板255可以是具有兩個非平行光學表面(內表面256和外表面257)的一個或兩個板，所述兩個非平行光學表面具有楔形、曲率或其組合。在傾斜光學板255的任何給定的旋轉位置處，傾斜光學板255將從(相對于物平面220定位的)投影透鏡240出射的圖像光束或會聚錐體320偏轉為在平行于原始光路的光路上向顯示表面行進。

具有非平行光學表面的傾斜光學板可以減少圖像抖動，其可以是光束與相關聯位置的平均偏差。例如，如圖10所示，折射斑點減少組件250位于圖像空間225中。傾斜光學板255可以圍繞與投影透鏡240的光軸平行的軸215旋轉。傾斜角φ1位于傾斜光學板255的內表面256和垂直于(即，正交于)光學板旋轉軸215的線之間。傾斜光學板255的外表面257與垂直于光學板旋轉軸215的線之間的角度可以是傾斜角φ1和楔形角φ2的和的角度(見插圖a)。楔形角φ2表示與傾斜角φ1相比，外表面257從垂直于軸215的線進一步傾斜的角度量。在該例子中，楔形角φ2是內表面平面和外表面平面相對于垂直于旋轉軸215的線之間的角度差，并表示內表面256不平行于外表面257的角度量。可以針對從投影儀到屏幕的目標投射距離d來選擇楔形角φ2的值，以重定向或重定位圖像光束。作為例子，傾斜光學板255可以具有17度的傾斜角φ1和4弧分的楔形角φ2。兩個表面可以是幾乎平行的，但是非平行性可以允許控制圖像抖動。雖然圖10描繪了作為傾斜光學板255的楔形表面的外表面257，但內表面256可以替代地具有楔形角φ2，以校正會聚錐體朝向期望的屏幕位置的方向性。當傾斜光學板255旋轉時，通過外表面257上描繪出的圖案(例如，環形)周圍的不同位置掃過形成圖像光束的射線叢，楔形物隨表面行進，并提供對產生的指向或瞄準目標表面(例如，圖8中的顯示表面50)的會聚錐體進行角度校正。改變傾斜角φ1的楔角φ2可以使得對應于給定圖像光束的會聚錐體被偏轉以朝向顯示表面上的給定圖像像素(例如，圖7中的顯示表面50上的圖像像素355)的公共位置聚焦，而不是提供偏移(至少部分重疊的)像素圖像。

旋轉的傾斜光學板255的有效旋轉速率可以是導致具有減少的斑點的圖像的任何速率。傾斜光學板255能夠旋轉的速率范圍的例子是200rpm至3600rpm或更高。旋轉速率的公差可以是嚴格的或可以是不嚴格的。例如，預期旋轉速率和實際旋轉速率之間的25rpm變化可能不會導致可察覺的差異。此外，可以平衡負擔有傾斜光學板255、外殼體、內殼體以及其它部件的電動機機構。電動機平衡可以提供電動機機構的穩定的長時間運行，并且有助于限制振動耦合到投影儀系統，而不是光學要求。機械隔離也可用于限制耦合到投影儀的振動。可以限制的電動機不平衡，電動機不平衡可以部分地受到傾斜光學板的重量的影響，這可以取決于玻璃厚度和玻璃密度。然而，可以使用小的電動機不平衡或電動機擺動來引起傾斜光學板255的擺動(例如，圖10中的擺動δφ1)，其可以暫時改變傾斜角度φ1。例如，將傾斜角度改變擺動δφ1可以改變顯示表面上的被采樣的散射體，這潛在地增加空間分集并輔助減少斑點，盡管存在增加圖像抖動的潛在代價。這些影響可能取決于這種擺動δφ1的幅度以及擺動δφ1如何與旋轉同步。擺動δφ1的例子可以是±0.05度或±3弧分。

圖11示意性地描繪了傾斜光學板255的幾何結構的例子和通過其傳播光的各方面。光束246或光射線入射到內表面256，折射到厚度為t且折射率為n的傾斜光學板255中，傳播到外表面257，并朝向顯示表面50折射。根據等式(4)，在給定厚度t、折射率n以及傾斜角φ1的情況下，可以使用初始沿著或平行于光軸212(其可以沿著或平行于機械軸)傳播的光射線的折射來確定位移d：

圖11所示的傾斜角φ1是在光學板255的旋轉軸與正交于內表面256的線之間的角，其是內表面平面和正交于旋轉軸的線之間的相同角。為了減少或消除圖像抖動，在傾斜光學板255的外表面257處示出了楔形，由楔形角φ2所描述的。在圖11中，α是將光重定向回與傾斜光學板255平移距離d(投射或投射距離)的平面(顯示表面50)上的原始點的角度。重定向光相對于與具有楔形角φ2的外表面正交的線的角度是傾斜角φ1、楔形角φ2和重定向角α之和。假定知道投射距離d和位移d，通過小角度近似，重定向角α是d/d。然后可以根據等式(5)計算傾斜光學板255的初始楔形角φ2：

因此，根據圖11和等式4和5，如果光束246入射到內表面256并被傾斜光學板255偏轉，則其根據折射率、光學厚度、楔形角以及傾斜角的組合從外表面257出射，從而出射光束指向距離光學設備給定距離的遠處平面上的相同位置。當傾斜光學板255隨著時間旋轉時，圖像光前進通過有角體積(例如，如圖7所示)，并且產生更大的時間平均數值孔徑或更小的f#，指向空間中的基本固定的位置(與傾斜光學板255的距離為d的屏幕)。當圖像光穿過傾斜光學板并跨越顯示表面時，圖像抖動可以是圖像光到達平面或顯示表面50的光路長度差，其相對視野變化，其中圖像抖動可以是在顯示表面的平面中穿過的距離。

如圖10所示，傾斜光學板255例如可以被制造成具有指定的玻璃厚度262、直徑、側表面258切割以及楔形角φ2。也可以確定和應用表面平整度、劃痕、玻璃均勻性和抗反射(ar)涂層性能的適當規范。一旦制造了傾斜光學板255，其就可以在圖8的內殼體295內對準。例如，如果傾斜光學板255相對于與投影透鏡240的光軸平行的機械軸215的傾斜圍繞x軸，則楔形角φ2(前表面和后表面之間的非平行性或與平行性的差異)可以圍繞相同的軸旋轉。設置傾斜角或制造楔形的誤差可以通過另一個來補償。例如，如果以適度的幅度誤差制造板的楔形角φ2，則可以調整傾斜角φ1以控制圖像抖動。類似地，在極限內，也可以通過改變傾斜光學板255的傾斜角φ1來調整或補償投射距離的變化。

具有傾斜光學板255的折射斑點減少組件250可位于投影透鏡240的外部，位于屏幕側上的圖像空間225中(例如，圖5、圖8)。在一個方面，傾斜光學板255可以位于準直的空間中，而不是會聚或發散的光束空間，以減少諸如像散的光學像差的影響。在其他例子中，傾斜光學板255可以被插入到投影透鏡240內，例如在孔徑光闌248處或附近，或者在一組或多組投影透鏡元件之間的光學空間中，例如圖5中的透鏡元件244b和透鏡元件244c之間。如果傾斜光學板255被放置在投影透鏡240的內部，則與投影透鏡240外部的位置相比，其尺寸(直徑和厚度)可以更小。在這種情況下，下游(屏幕側)投影透鏡元件242可以增加尺寸以支持更大的有效數值孔徑。另外，相對于考慮來自dmd或平面處給定場點或像素的圖像光束246，透鏡內的空間(無論是在孔徑光闌248處或附近還是在另一光學空間中(例如，透鏡元件244b和透鏡元件244c之間的空間))可能不足以近似準直空間。特別地，在投影透鏡240內，這樣的場點圖像光束246可能顯著偏離準直，并且軸外光學像差(例如當通過傾斜光學板進行成像時發生的像散和彗差)可能隨后變得顯著并進一步降低圖像質量。

在另一方面，當圖像光傳播通過傾斜光學板時，在圖像空間225中，可以在投影透鏡240外部的折射斑點減少組件250不需要引起顯著的光學像差(例如，像散和彗差)。特別地，各個圖像光束246可以是會聚錐體，其可以以相對較慢的速率(例如f/400-f/7000，這取決于投射距離或放大率)會聚到屏幕上的局部區域(例如，由一個至多個像素占據的區域)，光束246可以在傾斜光學板255的傳送期間在單個的基礎上近似準直光束。各個圖像光束246的這種近似或標稱準直可以發生，即使投影透鏡240是廣角透鏡，圖像空間225中的來自廣角透鏡的出射圖像光束246總體上可以高度發散以照亮大屏幕。結果，可以實現對屏幕更快的有效f#(f2)。然而，由于在投影透鏡240之后而不是在投影透鏡之前或之內創建更快的f#，所以可以減小投影透鏡240的速度，這又可以減小投影透鏡元件242的尺寸和成本，并提高圖像質量。

圖20是根據一個例子的用于提供或設計用于特定電影院中的偏轉器子系統應用的傾斜光學板的過程500的流程圖。在框510中，定義電影院幾何結構，包括電影院的投射距離和投射比。通常，屏幕投射距離比屏幕寬度長。然而，在寬屏幕電影院中，屏幕寬度可以大于投射距離。另外，當已知物體(例如，dmd或中間圖像)的尺寸時，在框520中可以識別投影透鏡，連同標稱橫向放大率(m)和到屏幕的視野(例如，用于將dmd成像到40英尺的屏幕，m≈400x)。可以使用實際的光學慣例來識別或定義投影透鏡，或者替代地可以使用一階屬性或輸出射線追蹤數據作為輸入來建模透鏡。

在框530中，根據創建會聚錐體的復合光束相對于到屏幕的更快的有效f#(f2)，來定義期望折射斑點減少組件帶來的角度分集的增加，如f#的變化(即，δf#)或數值孔徑的變化(即，δna)。在框540中，通過平移并使用到屏幕的有效f#作為初始定義傾斜光學板的參數，來定義傾斜光學板。例如，可以使用等式4和5來定義傾斜光學板，這兩個等式一起取決于由板引起的光束位移或偏移、板厚度(垂直于表面)、折射率n(λ)和傾斜角。折射率可以由玻璃選擇偏好來定義，并且板厚度和傾斜角的選擇可以取決于在運動時相對于其質量和平衡的機械偏好。根據步驟550在隨后的設計優化期間，板設計可以偏離使用等式4和5定義的初始參數，包括確定替代的楔形角或者向表面增加曲率。由于這種潛在的迭代設計方法，可以減少到屏幕的有效f#。這種改變可能不是很大，但是可以等同于更明顯地改變由投影透鏡從物平面收集到的f#，從而在框560中，使用易于設計和制造的系統來指定傾斜光學板。

根據圖20的過程500設計傾斜光學板可以涉及定義圖像光速的偏移，其能夠提供從組合光束到顯示表面的期望的有效f數(f#2)，以增加角度分集。圖像光束的偏移或位移可以由玻璃的折射率、厚度和傾斜角確定。楔形角的選擇可以確定圖像光束被引導回初始標稱屏幕位置的程度。也可以使用投射、視野(fov)和有效f#的增益作為輸入來定義折射斑點減少組件的一階屬性或參數(在框540中)。例如，圖12描繪了投影子系統200，其具有相對于物平面220的投影透鏡240，并且具有可以投影到半視角的焦距，其與用于將光偏轉為光束246的傾斜光學板255組合。投影透鏡可以支持具有長投射的電影院。傾斜光學板255的使用可以將到屏幕的f數轉換成用于復合光束的較低f數，或者使投影子系統200看起來以到物平面220的特定f數操作，以用于斑點減少的目的，即使投影透鏡240為了成像目的而以到物平面220的不同f數進行操作。

可以在框555中檢查圖像質量。例如，光學設計軟件可以可選地用于分析傾斜光學板在圍繞光軸旋轉時的成像，以評估對圖像質量的影響。在傾斜光學板的任何給定的旋轉定向處，通過經過傾斜光學板的圖像光束提供的瞬時mtf圖像質量可以與圖12中的子系統200的性能基本上不變，如圖13所示，由于圖像光束幾乎或標稱地準直或非常緩慢地向屏幕會聚，并且諸如像散的傾斜板像差可以是最小的(例如，≤λ/20)。類似地，具有和不具有傾斜光學板255的成像的比較光學分析顯示：由于添加傾斜光學板255，橫向顏色可以由透鏡性能主導，而幾乎不增加。

圖像質量還可以取決于具有由電動機機構旋轉的傾斜光學板的折射斑點減少組件是否引起顯著的圖像抖動。再次考慮圖7，平面與顯示表面50的該局部區域平行，并且在“z”軸方向向后朝著投影儀遠離定位，會聚錐體320的質心描繪出圓形圖案。如果顯示表面50位于與最佳聚焦位置(會聚椎體320針對最佳聚焦位置旨在會聚到一個點)偏移的位置，，則折射斑點減少組件250的旋轉運動可以使得會聚錐體320旋轉通過顯示表面50上的空間位置，其創建圖像運動或抖動(例如，顯示表面50處的圖像位置中的δx和δy變化)。圖像抖動可以是不期望的剩余光束轉向效應，其中傾斜光學板的運動導致圖像光束在目標表面上偏離在不使用傾斜光學板光束的情況下光束將被引導到的位置。由此得到的空間位移或位置偏差可能降低圖像分辨率(mtf)。然而，可以設計偏轉器子系統(例如具有傾斜光學板的偏轉器子系統)以減少或消除該光束轉向效應，并將得到的運動或殘余圖像抖動減少到在視覺上不會被觀看者察覺到的水平，可用像素寬度的分數測量。可以使用空間光調制器(參見圖5)的區域投影而不是通過掃描的投影來創建投影圖像，并且來自去斑設備的圖像抖動可能僅對投影圖像像素造成小的分辨率損失，其影響可以被故意減少以保留圖像質量。

特別地，殘余圖像抖動可以具有相對于給定圖像像素描繪局部位置(δx和δy)與時間的特征幅度和形狀，其最大幅度可被設計為小于二分之一像素寬度。通常，沿著光軸被定向通過傾斜光學板的并被定向到中心屏幕的圖像光具有圓形圖像抖動輪廓。投影圖像光到中心屏幕像素的瞬時聚焦位置在傾斜光學板的一轉期間經歷圖像抖動環兩次。概括而言，圖像抖動曲線包圍偏移區域，并且偏移區域的外邊界定義在給定場點處在顯示器或目標表面上經歷的圖像抖動區域。隨著場位置增加，離軸投影圖像光所經歷的圖像抖動曲線圖案通常變得越來越不對稱。另外，隨著場位置增加，圖像抖動曲線圖案傾向于與其自身重疊，從而圖像焦點位置也在偏移區域內轉變。例如，這些圖像抖動曲線中的許多可以被描述為特定類型的轉盤，例如圓形、橢圓形、蝸牛線和玫瑰線。注意，在給定像素位置處的圖像抖動曲線圖案隨著顏色或波長在形狀或幅度上變化較小，但是橫向顏色可能導致這些曲線圖案在空間上彼此偏移。事實上，這些圖像抖動圖案是連續的和可預測的，并且可以被特征化為數學描述的曲線，例如轉盤，即使當它們在形狀上非常不對稱時，這意味著圖像抖動在折射斑點減少組件的操作期間確定地保持在已知范圍內。然后，可以利用公差來定義圖像抖動，包括所有場點的最大公差，或者作為對具有投影視野的不同場點定義的一系列最大公差。

該殘余圖像抖動可以具有在圖20的框550中建模和優化的特性幅度和形狀。特別地，可以在不同的場位置計算不同場位置的圖像抖動曲線或者其最大值或平均值。然后，例如，在設計優化期間，可以提高離軸性能(降低的圖像抖動)，同時增加更接近屏幕中心的圖像抖動幅度。此外，在優化期間，像素寬度分數可以被等價地計算為顯示像素(在空間光調制器或中間圖像處)或計算為圖像像素或屏幕像素(在顯示表面處)。另外，給定可能發生的各種復雜圖像抖動曲線圖案，在設計期間使用最大圖像抖動作為基準，可能會夸大出現的有效圖像抖動。因此，利用時間上平均的圖像抖動的幅度來對圖像抖動進行基準化或優化可能更合適。

無論圖像抖動是否遍歷圓形圖案或更復雜的圖案，圖像抖動通常可以針對傾斜光學板的一轉完成兩轉，這可以改善斑點的時間平均。一般而言，部分地取決于屏幕結構和散射體，殘余圖像抖動可以通過增加在顯示表面上的距離(δx,δy)或空間位置上圖像光/散射體交互的有效空間分集，來改變圖像光的空間相干性而幫助減少斑點。作為另一點，即使圖像光正在以不同的光路長度經過傾斜光學板(這取決于場)，使用折射斑點減少組件也不會引起顯著的附加像差，包括橫向顏色誤差。

限制圖像抖動的另一因素是考慮其三維性質。圖14示意性地描繪了由配備有折射斑點減少組件的投影儀系統100提供的展開的投影光46，其創建最小抖動420的弧形表面輪廓。如果最小抖動420的表面輪廓的中心與顯示表面50在屏幕中心處相交，則可以在屏幕中心處發生最小的抖動，并且抖動將逐步增加以遠離屏幕中心。例如，在這種情況下，可以將屏幕中心處的殘余圖像抖動控制為≤投影像素寬度的1/100。

在圖20的框540中可以定義傾斜光學板的初始參數，包括傾斜、厚度、折射率以及屏幕投射，例如利用等式4和5來確定初始楔形角。在框550中可以在設計期間調整這些參數，以調整圖14中的最小抖動420的表面輪廓相對顯示表面50的位置，以提供在視野上減少抖動的加權平均。等式5可以提供對應于屏幕中心處的用于規定的投射距離的零圖像抖動的楔形角。隨著相對于提供加權平均而發生優化，在視野上減少圖像抖動(例如，偏好中心50％屏幕區域)，或者相對于將最小抖動420的表面輪廓定位到顯示表面50，優化的楔形角偏離根據等式5提供的初始標稱楔形角。更詳細地，如圖14的插圖所示，最小抖動420的表面輪廓可以落在屏幕之前、恰好與屏幕在某點相交、被推過屏幕、或者位于與屏幕部分相交的中間位置。例如，最小抖動420的表面輪廓可以平分顯示表面50，從而在圓形區域中發生最小抖動，其中靠近屏幕中心和屏幕邊緣處抖動較大。通過這種方法，通常可以跨屏幕平衡殘余圖像抖動，盡管屏幕中心處的圖像抖動可以被控制到比屏幕邊緣處更低的水平。在一方面，由于圖像內容通常以進行的基礎將觀看者的注意力引導到屏幕中心，所以在屏幕中心處或附近具有來自殘余圖像抖動的較少分辨率損失可能是有價值的。在另一方面，由于圖像抖動有助于空間分集以及因此有助于斑點減少，所以接近屏幕中心的殘余抖動可能是有價值的。因此，可以使用跨投影的fov不平均地平衡或不平均地平均殘余圖像抖動的設計方法，其中屏幕中心抖動處于有限水平(例如，≤1/10^th像素寬度)而不是可忽略的水平(例如，≤1/50^th像素寬度)。屏幕上任何其他位置(如屏幕邊緣)的最大抖動可以是投影圖像像素寬度或更小。

電影院幾何結構的其他方面可能會影響性能。如圖4所示，投影儀系統100可以向下投影到觀眾之上，這通過使投影透鏡投影偏移圖像、或者通過傾斜投影儀或者其組合來實現。如圖14所示，最小抖動420的表面輪廓可以不對稱地定位到屏幕，并且可以在底部比在頂部更遠離屏幕，導致在屏幕的底部比在頂部更大的殘余圖像抖動。顯示表面50的傾斜可以改善或惡化屏幕對最小抖動420的該表面輪廓的對準，改變跨屏幕表面存在的有效抖動。屏幕可以傾斜，其底部邊緣更靠近或更遠離觀眾。替代或另外，電影院屏幕可以例如以圓柱形或球形的方式朝向觀眾彎曲(例如參見圖4)。雖然相對于控制跨屏幕的分辨率和失真，這種屏幕曲率可以幫助圖像質量，但是對于配備有折射斑點減少組件的投影儀系統，彎曲的屏幕表面可以朝向最小抖動420的表面輪廓彎曲。根據框550，優化傾斜光學板255的設計，來減少圖像抖動可以顧及顯示表面幾何形狀，包括圖像光46的向下傾斜以及屏幕的傾斜和曲率，作為設計因素。一般而言，可以在由投影透鏡提供的最佳圖像焦點的顯示表面或平面上計算殘余圖像抖動的設計和相關聯的幅度，其中最小抖動420的表面輪廓與顯示表面50相交。在一些情況或場地中，可以通過相對屏幕移動投影儀位置，或者替代地相對投影儀位置調整屏幕，來優化殘余圖像抖動。

圖15和16描繪了包括折射斑點減少組件250的傾斜光學板255的成像系統的一部分。傾斜光學板255包括相對于投影透鏡240定位的兩個可調楔形光學板280a、280b。板280a、280b每個可以具有指定楔形的一部分以使圖像抖動最小化，并且可以具有由可由墊片或膠帶保持的小氣隙282分離的內部光學表面。替代地，可以用粘性光學折射率匹配流體填充該小氣隙282(例如，100微米厚)。也可以增加該氣隙282的寬度以修改由雙楔形板組件提供的位移。

兩個板280a、280b可以被制造成具有相同類型的玻璃、玻璃厚度、傾斜φ1和目標楔形的一半(φ2/2)。可以使用自動準直儀來完成對板280a、280b中楔形的角度和幅度的測量。一旦被制造，兩個板280a、280b就可以彼此旋轉對準(參見圖16)，以在可能的楔形值范圍內可控地提供給定的聚集楔形角φ2。這可以涉及通過使得板280a、280b中的一個板相對于另一個板圍繞其局部z軸或局部光軸旋轉，來調整楔形以適應已安裝的投影儀的投射距離。例如，θz旋轉范圍可以跨越0-120度的范圍。

然后可以將兩個可調楔形光學板280a、280b固定在彼此的旋轉位置并作為一個單元一起安裝在內殼體的套筒內。如果傾斜光學板255的傾斜發生在x軸周圍，則兩個楔形的矢量和可以圍繞x軸旋轉以產生凈總楔形角φ2。可以通過使板280a、280b相對于彼此(參見圖16)并未圍繞軸215(參見圖15)旋轉來改變板楔形的矢量和的幅度，只要所得到的和保持圍繞x軸旋轉。例如，如果每個板都具有相等量的楔形，則調整傾斜光學板255的總楔形可以包括一個板進行順時針旋轉，而另一個板進行相等的逆時針旋轉。這種可調整性可以支持屏幕距離變化的可調整校正，以及補償在楔形和傾斜中的制造誤差。

包括兩個可調楔形光學板280a、280b的傾斜光學板255隨后可以由折射斑點減少組件250的電動機機構旋轉。因此，這種雙楔形板可以提供與單楔形板方案基本相同的斑點減少和圖像抖動控制性能，但具有更大的靈活性。例如，可以為電影院范圍調整有效的楔形角，從而減少物流和成本。

雖然描繪了圖16的傾斜光學板255具有兩個板280a、280b，但在另一例子中，可以使用多于兩個的板。在任一種情況下，可以向板提供楔形的適當量，以減少傾斜板否則可能給圖像光導致的光束轉向運動效應。

在一些例子中，單曲率楔形板可用于傾斜光學板。圖17描繪了使外表面257的彎曲部分275(為了可見性而進行了夸大)是楔形的且彎曲的傾斜光學板255的例子。具有彎曲部分275的傾斜光學板255可以圍繞軸215旋轉。提供具有大半徑(例如5米至50米)的彎曲部分275可以向傾斜光學板255引入少量光學功率，并且對投影透鏡240的圖像形成特性的影響可以忽略不計。然而，這種類型的表面彎曲部分可以提供與fov相對的可變楔形，并且可以改善偏轉的會聚錐體對屏幕的瞄準，使得圖像抖動進一步減小，特別是跨屏幕而更好的優化。

在一些例子中，圖17的傾斜光學板255可以是彎月形透鏡，在內表面256和外表面257上都具有彎曲部分275，但是具有或不具有附加的楔形角φ2。圖18示出了一個這樣的例子，其中傾斜光學板255相對于投影透鏡240定位并且可以圍繞軸215旋轉。內表面256和外表面257中的每一個都具有彎曲部分275和指定寬度262。這可以通過在兩個表面上提供可變楔形與fov，而提供對投影fov上的圖像抖動的更大的控制。彎月形透鏡也可以以與圖15的替代例子類似的方式分成兩個或更多個板，其中內部光學表面是平面的或彎曲的，并且在適當時由間隙隔開。彎月形傾斜光學板255可以在至少幾英尺的投射范圍內使用。可調版本提供了更大的靈活性和更低的成本。

總之，如果指定了電影院和屏幕(例如，在圖20的框510和545中)，并且已知給定的投影透鏡模型和fov，則可以定義折射斑點減少組件以減少斑點可見性并控制跨場的圖像抖動。可以通過(在圖20的框530中)指定屏幕(或物平面)處的有效f#(f1→f2)或數值孔徑的變化，或者確定由傾斜光學板創建的、成像光的偏移，來確定斑點減少，傾斜光學板反過來可以通過選擇傾斜光學板的玻璃或折射率(n(λ))以及其厚度、氣隙和傾斜角來定義。為傾斜光學板指定其他變量(例如楔形角以及一個或兩個表面的曲率，其反過來控制最小抖動的表面的定位和三維形狀)可以控制圖像抖動。在優化(例如，在圖20的框550中)可以顧及的以控制圖像抖動或減少斑點可見性的其他參數或變量還可以包括屏幕傾斜和曲率(如圖20的框545)，最小抖動的表面的定位(其影響圖像抖動)，電動機旋轉，旋轉速度或rpm(其也可能影響斑點)，以及傾斜光學板擺動(其可影響圖像抖動和斑點)。保留少量圖像抖動(例如5-10％)還可以幫助斑點減少，因為入射到圖像像素的光束或會聚錐體穿過增加的角度空間以提供復合光束并穿過屏幕表面上的散射體的本地時間變化集合，從而增加了角度和空間分集。去斑設計過程中還可以包括可選的圖像質量檢查(例如，在圖20的框555中)以檢查由去斑設計引起的圖像質量損失(例如，mtf)。

用于提供或設計用于給定電影院中的折射斑點減少組件的傾斜光學板的過程500可以重復以覆蓋多種電影院配置，包括不同的投射比、投射距離和屏幕形狀。例如，對于較短的投射(例如，<50英尺)，圖18的彎月形傾斜光學板255可以提供處于<1/2像素寬度的最大圖像抖動目標閾值之下的殘余圖像抖動值，而雙板設計(圖15)具有甚至更大的值。然而，對于超過50英尺的屏幕投射距離，雙板設計可以提供最大的殘余圖像抖動值(<1/2像素寬度)，而來自彎月形類型的值可以較低。不同類型的傾斜光學板可以用于不同的電影院配置，這取決于投射距離。例如，對于投射距離小于50-60英尺的電影院，彎月形設備由于其降低圖像抖動的性能可以被使用。然而，對于距離大于50-60英尺的投射距離的電影院，單板或雙板式設備由于其減少的成本可以被使用。

可以提供一套預制的傾斜光學板，以支持用于不同電影院配置的不同配置(例如，雙板或彎月形)。在已經預先設計一套或多套傾斜光學板255以利用電動機機構285安裝而形成折射斑點減少組件250的情況下，當指定電影院、屏幕和透鏡時，預先設計的傾斜光學板255可以被定義和指定，而不必重新訪問優化過程。通過使用雙板類型的傾斜光學板(例如，圖15所示具有兩個可調楔形光學板280a和280b的那種傾斜光學板)，可以改善這種物流和成本問題。例如，取決于投射比、屏幕幾何結構(曲率或傾斜)以及殘余圖像抖動的規范，可能僅需要一個或兩個雙板設計來跨越投射范圍。盡管不是最佳地，但被設計為在給定投射范圍和給定投射比下工作的傾斜光學板255也可以用于(例如，更少的圖像抖動)較不極端的視野或更大的投射比。然而，隨著投射比變得更加極端，設計傾斜光學板來將圖像抖動減少到低于目標水平(例如，少于1/2或者7/10像素寬度)可能變得更困難。由于像素尺寸也增加，所以圖像抖動的小幅增加不是很大。因此，例如，即使在屏幕邊緣，針對70英尺投射的0.74投射比投影設計的楔形傾斜光學板仍能提供小于1/2像素寬度的最大抖動。利用該去斑設備，可以將圖像抖動限制為跨整個屏幕小于或等于1/3像素寬度，但對于最極端的電影院(例如，小于40英尺的短投射或小于0.80的小投射比t)，可以容忍更大的值(例如，1/2到3/4像素寬度)，特別是在屏幕邊緣附近。例如，朝向顯示表面偏轉的光束的空間位移可以具有最大極限，該最大極限基于傾斜光學板的楔形角、傾斜光學板的曲率、以及圍繞光軸旋轉時傾斜光學板的擺動量。可以從一套傾斜光學板中選擇用于給定的電影院配置的傾斜光學板255，所述一套傾斜光學板包括用于單楔形板、雙楔形板、單曲率楔形板和彎月形板的設計。

通過調整在折射斑點減少組件250中使用的傾斜光學板255的設計屬性，去斑設備可用于控制或減少圖像抖動。圖19示出了根據一個例子的通過具有旋轉傾斜板的去斑設備完成的投影測試的結果。顯示了通過屏幕前的數碼照相機收集的、針對不同屏幕和光源的經測量的斑點水平。特別地，作為基準，示出了在具有不同增益的三個屏幕上由不相干的白光燈源產生的不相干源斑點450，其中經測量的斑點基本上與屏幕類型無關。作為另一基準，圖19描繪了在相同的三個屏幕上針對相干綠色激光源測量的相干源斑點460，其中隨著屏幕增益下降，斑點下降。此外，示出部分相干源斑點470具有從作為部分不相干源的四個綠色激光聚集的照明，其中隨著屏幕增益下降，斑點下降。最后，圖19描繪了去斑設備結合涉及相同的四個聚集的綠色激光的照明產生的旋轉板斑點480。在這種情況下，圖19描繪了當屏幕增益下降時，經測量的旋轉板斑點480從約9.8％下降到約4.0％。去斑設備可以在相干光(光譜帶寬δλ～0.05-1nm)上操作，或者在具有帶寬δλ～2-10nm的部分相干光上操作，但也可以在具有較大帶寬(例如，δλ～20-50nm)的部分相干光上操作。雖然圖19的結果示出了光學去斑設備的優點，但所描繪的結果還表明斑點可見性的相對減小，而不是絕對減小。在給定的斑點測量中獲得的經測量的值可以變化幾個百分比，這可以取決于光源、顯示表面結構、照相機設置、以及去斑設備的操作。

當傾斜光學板旋轉時，去斑設備可以以可變光路差(opd)操作。通過旋轉，指向目標表面處的給定場位置的給定圖像光束或會聚錐體經過傾斜光學板不同的厚度。例如，當對于給定的圖像光束將板定向為最靠近投影透鏡的傾斜位置時，該圖像光束通過去斑設備的玻璃而經過第一光學長度，其是最短的光路長度。相比之下，當對于相同的給定圖像光束將板定向成最遠離投影透鏡的傾斜位置時，該圖像光束通過去斑設備的玻璃經過第二光學長度，其是最長光路長度。這些光路長度的差或opd是發生的最大opd。對于中間旋轉位置，出現中間opd值。對于指向顯示表面的不同部分的不同圖像光束發生不同的opd值，改變至少部分相干圖像光的聚焦位置。由于這些opd與光源的預期相干長度相比較大，所以去斑設備還可以改變圖像光束的時間相干性，并且通過在時間上平均在時間上不相干的斑點圖案來提供進一步的斑點減少。

當傾斜光學板旋轉時，所產生的opd隨時間的變化可導致至少部分相干的圖像光穿過不同距離的范圍并且朝著諸如目標表面的平面或表面聚焦。該光路長度差可以是聚焦位置的變化，±δz(參見圖8)。雖然調制時間相干性可能會影響斑點可見性，但光路長度的這些變化相對于到顯示表面的焦深可能較小，并且不會導致圖像分辨率的顯著損失。

附加實現方式的例子

雖然已經相對于降低斑點偽影的可見性討論了去斑設備，但是可以使用根據某些方面的去斑設備來改變其他投影圖像偽影的可見性。作為一個例子，殘余圖像抖動可以根據對顯示像素之間的間隙(例如dmd微鏡之間的間隙)進行成像，來掩蔽調制器偽影(例如紗窗效應)的可見性。作為另一例子，可以減少閃光，其是對光的亮點的隨機圖案的感知，光的亮點隨著觀看者的位置而變化。可以具有對投影系統的特別關注。由折射斑點減少組件的有限圖像抖動提供的增加的空間和角度分集可以使得圖像像素的多個部分在屏幕本地偏移，并且如果圖像抖動相對于引起閃光的屏幕子結構較大，則時間平均可以減少閃光可見性。

在另一例子中，還可以使用去斑設備來降低莫爾條紋(moiré)的可見性。莫爾條紋是例如在兩個相似的圖案疊加在平面或曲面上并且彼此平移或旋轉少量時被創建的次要的且視覺上明顯的圖案。在電影投影的情況下，屏幕可以具有穿孔的圖案，以使音頻聲音能夠通過屏幕進行傳播。穿孔可能非常小，觀眾無法察覺。然而，當使用數字投影儀時，具有規則的像素陣列的空間光調制器的放大圖像通過光學投影被疊加到屏幕的穿孔圖案上，并且可能創建莫爾條紋圖案，其可以是屏幕上光強度的可見的圖案化陰影。莫爾條紋也可以是調制器偽影(紗窗結構)與屏幕穿孔圖案的交互，以創建混合的調制器-屏幕圖像偽影。投影莫爾條紋的可見性可以取決于屏幕穿孔相對于圖像像素的間距和布置的間距和布置。可能容易發生視覺上令人反感級別的莫爾條紋。尤其是，兩個圖案相對于彼此的小位移可能顯著降低莫爾條紋的可見性。由一些去斑設備提供的殘余圖像抖動還相對于穿孔調制瞬時圖像像素位置，并且可以提供莫爾條紋可見性的時間平均減小以提高圖像質量。

可以管理關于折射斑點減少組件的機構的其他機械問題(例如噪聲和灰塵)，而對投影儀或觀眾幾乎沒有影響。例如，可以通過除了龐大的光學板的機械擺動之外的機構跨出射圖像光來調制傾斜光學板的楔形厚度。可以使用等效的機構，其中外表面上的薄膜光學流體的厚度和位置由離心力或壓電致動器來操縱以調節楔形角度。

根據一些例子的傾斜光學板可以由除了玻璃之外的替代光學材料制成，包括可以幫助減少去斑設備的重量的光學質量塑料。傾斜光學板也可以由雙折射的塑料或結晶材料(例如caf2或藍寶石)制成。使板旋轉可以貢獻極化分集，這進一步減少了斑點可見性。去斑設備也可以與其他去斑方法結合使用，例如屏幕搖動或激光源調制。

此外，根據一些例子的去斑設備可以替代地使用其他技術來提供期望的圖像光束的時間調制偏轉。例如，利用諸如鈮酸鋰或鉭酸鋰的電光材料、液晶材料或電光聚合物構造的類似設備可以提供期望的偏轉。由于這些設備可以定位在圖像空間中，所以這些設備可以具有可尋址的控制，并且光束偏轉可以不限于由旋轉的傾斜光學板提供的圓形圖案，并且可以使用更復雜的圖案。作為替代，去斑設備可以包括具有兩個反向旋轉的平面鏡的基于鏡的偏轉元件。第一鏡可以從投影光學件接收光，并將該光重定向到第二鏡子，該第二鏡子反過來將光重定向到屏幕。投影儀和兩個鏡子可以相對于彼此傾斜，從而圖像光可以以隨著旋轉被定向到給定的屏幕位置，同時具有增加的角度分集。

在一些例子中，去斑設備可以用于除了用于投影(無論是前投影還是后投影)之外的成像系統應用中，其中需要減少斑點，同時控制和減小圖像抖動。例如，去斑設備可以用于圖像捕獲系統、表面檢查系統、或者用于印刷、光刻或其它曝光系統，以對部分相干進行操作并減少斑點可見性。在打印應用中，物體不需要是空間光調制器，而是可以是圖像或圖案承載部件，例如分劃板、分辨率目標、或者光掩模。去斑設備可以將從成像光學件出射的圖像光可變地進行偏轉。所得到的可變偏轉圖像光然后可以朝向目標平面聚焦，其中介質、襯底、材料(例如，光刻膠)、傳感器或其他接收器可以被圖像光曝光或照亮，從而受益于由去斑設備提供的斑點減少和減少的圖像抖動。類似地，去斑設備可用于通過修改輸出的部分相干的照明光來改善照明系統，以在照明光入射到目標表面時展現減少的斑點可見性。減少斑點結構或可見性可以改善表面處的照明均勻性。在檢查系統中，改善的均勻性可導致檢查照相機能夠看到與表面相關的強度差異，而不是由于部分相干光的干涉(例如，斑點)。類似地，雖然已經關于可見光應用(例如，圖像顯示)討論了去斑設備，但是它還適用于在紫外線(uv)或紅外(ir)光學系統中使用。

本公開的各個方面和特征包括本文所述的例子的組合。對特定例子等的引用涉及在至少一個例子中存在的特征。對“一個例子”或“特定例子”等的單獨引用不一定指的是相同的一個或多個例子；然而，這樣的例子不是相互排斥的，除非如此指出或對于本領域技術人員來說是顯而易見的。在引用“一種方法”或“多種方法”等時使用單數或復數并不意圖進行限制。此外，包括所示例子的例子的前述描述僅僅為了說明和描述的目的而被呈現，并不旨在窮舉或將主題限制為所公開的精確形式。在不脫離本公開的范圍的情況下，對本領域技術人員而言，許多修改、適應和使用將是顯而易見的。給出上述說明性例子以向讀者介紹本文討論的一般主題，并不旨在限制所公開的概念的范圍。