專利名稱：方法和照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照明系統(tǒng)，用于產(chǎn)生可見(jiàn)的輸出光，所述的系統(tǒng) 包括至少一個(gè)激光器。本發(fā)明還涉及與這樣一個(gè)系統(tǒng)結(jié)合使用的方法。
背景技術(shù)：
例如在W02004 / 102258中公開(kāi)了上述類型的照明系統(tǒng)。 各種類型的照明系統(tǒng)面臨的普遍問(wèn)題是在一定情況下尋求吸引用
戶注意的方法，所說(shuō)的用戶當(dāng)天通常已經(jīng)收到了大量的視覺(jué)信息。
例如在一個(gè)交通環(huán)境，必須要保證將汽車司機(jī)的注意力吸引到警
告標(biāo)記上。類似地，在一個(gè)激光顯示器中，可能期望保證用戶知道顯
示圖像的變化內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種照明系統(tǒng)，照明系統(tǒng)具有吸 引用戶注意的改進(jìn)裝置。
這個(gè)目的是借助根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。更加具 體地說(shuō)，實(shí)現(xiàn)一種用于產(chǎn)生可見(jiàn)輸出光的照明系統(tǒng)。照明系統(tǒng)包括至 少一個(gè)激光器，并且將照明系統(tǒng)設(shè)置成改變輸出光的相干性，以使當(dāng) 光投射到一個(gè)表面時(shí)所述的光產(chǎn)生可變數(shù)量的斑點(diǎn)借此引吸觀察者的 注意。
所謂的相干性在這里指的是光束的時(shí)間相干性或空間相干性，或 者指的是兩者。
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，"閃光"斑點(diǎn)圖案的發(fā)生是吸引用戶注意的 極為有力的工具。閃光在這里不必指的是光的亮度變化，只是所產(chǎn)生 的斑點(diǎn)的數(shù)量變化。
輸出光的相干性是周期性地變化的。這增加了期望的效果。 利用一個(gè)激光器可能實(shí)現(xiàn)期望的效果，所述的激光器包括內(nèi)置可 控的相干性減小裝置。這樣一個(gè)激光器可以包括一個(gè)VCSEL陣列，這 個(gè)陣列包括多個(gè)發(fā)光子元件。通過(guò)利用不同的相互距離激勵(lì)子元件，
4可以改變輸出光的相干性。這提供了一種低復(fù)雜性的設(shè)計(jì)，其中不需 要活動(dòng)部分。
作為另一種替換，激光器可以產(chǎn)生連續(xù)的高相干性的激光光束， 所述的系統(tǒng)進(jìn)一步還包括一個(gè)可控的相干性減小器，激光光束通過(guò)可 控的相干性減小器傳播，可控地除去了所傳播的激光光束的相干性。
作為另一種替換，所述的系統(tǒng)包括第一和第二激光器，其中在高 相干性模式，第一激光器連續(xù)產(chǎn)生輸出光，而在低相干性模式，對(duì)于 笫一和第二激光器進(jìn)行安排，以使第一和第二激光器接通和斷開(kāi)，交
替地產(chǎn)生輸出光，其中的照明系統(tǒng)在高相干性模式和低相干性模式之 間切換。
作為下一種替換，所述的系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括一個(gè)非激光器光源， 其中在高相干性模式，至少一個(gè)激光器產(chǎn)生輸出光，在低相干性模式， 非激光器光源產(chǎn)生輸出光，其中的照明系統(tǒng)在高相干性模式和低相干 性模式之間切換。
可以將照明系統(tǒng)安排成具有透明屏幕的燈，或者安排成一個(gè)顯示 設(shè)備，在顯示表面上可以產(chǎn)生圖像。在后一種情況下，可以將所述的 系統(tǒng)設(shè)置成在顯示表面的有限區(qū)域上產(chǎn)生斑點(diǎn)圖案。
還要考慮用于產(chǎn)生輸出可見(jiàn)光的照明系統(tǒng)中的方法。所述的系統(tǒng) 包括至少一個(gè)激光器，輸出光的相干性是變化的，因此當(dāng)光投射到一 個(gè)表面時(shí)所述的光產(chǎn)生數(shù)量變化的斑點(diǎn)，借此吸引觀察者的注意。
參照下面描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其它方面將是顯而易見(jiàn)
的并得到了說(shuō)明。


圖l說(shuō)明一個(gè)照明系統(tǒng)；
圖2示意地表示具有可控的相干性的一個(gè)激光器； 圖3示意地表示一個(gè)激光器，激光器與用于減小激光光束的相干 性的裝置進(jìn)行光連接；
圖4表示兩個(gè)激光器的系統(tǒng)； 圖5表示激光顯示系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
當(dāng)高相干性激光光束受到粗糙表面如紙或織物的散射時(shí)產(chǎn)生斑點(diǎn)圖案。光束的不同部分疊加成強(qiáng)度的峰和谷，導(dǎo)致斑點(diǎn)狀的圖案
(mottled pattern)，看起來(lái)令人不愉快。
因此開(kāi)發(fā)了一系列技術(shù)來(lái)減小激光光束中的斑點(diǎn)。在一般情況下，這樣 一 些技術(shù)減小了激光光束的時(shí)間相干性和/或空間相干性。 一 個(gè)簡(jiǎn)單的例子可以是放在激光光束路徑中的一個(gè)活動(dòng)的例如旋轉(zhuǎn)的漫射體，如在US. 6154259B1中所公開(kāi)的。這個(gè)漫射體減小了激光光束的相干性，因而減小了斑點(diǎn)假像的產(chǎn)生。
但是本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，斑點(diǎn)圖案在照明和顯示系統(tǒng)中在有的情況下還是有用的。因?yàn)榘唿c(diǎn)圖案看起來(lái)令人不愉快，所以這些斑點(diǎn)圖案還可以用作為引起用戶注意的強(qiáng)有力工具，例如使用戶知道在顯示系統(tǒng)中顯示的新信息和由激光驅(qū)動(dòng)燈提供的報(bào)警信號(hào)。
于是，本發(fā)明，不管是表示成方法還是表示成設(shè)備，都涉及由照明系統(tǒng)輸出的光的相干性變化，從而出現(xiàn)變化的斑點(diǎn)圖案，吸引用戶的注意。通過(guò)改變斑點(diǎn)數(shù)量，減小和增加斑點(diǎn)的數(shù)量。
在不同的應(yīng)用場(chǎng)合使用下面進(jìn)一步描述的不同裝置都可以實(shí)現(xiàn)這
個(gè)總體的發(fā)明構(gòu)思。
圖1示意地表示一個(gè)照明系統(tǒng)1。照明系統(tǒng)包括一個(gè)激光光源3，它例如可以是頻率轉(zhuǎn)換的固體激光器、激光二極管、或氣體激光器。照明系統(tǒng)1產(chǎn)生激光光束5，激光光束5傳播到一個(gè)屏幕表面7。光可以通過(guò)一個(gè)擴(kuò)束器(未示出)，擴(kuò)束器在這個(gè)屏幕表面7上均勻地分配所述的光。將這個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成一個(gè)燈。屏幕可以是透明的，因此在用標(biāo)號(hào)11表示的用戶的位置可以看見(jiàn)所述的光。
屏幕表面散射所述的光，并且具有如下的表面性質(zhì)如果光束5是合理相干的，在屏幕上將出現(xiàn)斑點(diǎn)圖案并且可由用戶ll觀察到。照明系統(tǒng)進(jìn)一步還包括裝置13，用于控制照明系統(tǒng)l，以使光束5的相干性并且因此還有斑點(diǎn)的數(shù)量都是可變的。
通過(guò)改變斑點(diǎn)的數(shù)量，例如周期性地改變，極其有力地將用戶的注意力吸引到照明設(shè)備。在各種各樣的照明應(yīng)用中都可以利用這個(gè)效果。 一種可能的應(yīng)用就是不同種類的道路標(biāo)記，例如警告標(biāo)記。在這樣的標(biāo)記中使用變化的斑點(diǎn)圖案，使大量的警告更加有效。 一個(gè)重要的方面還有，在觀看這樣一種標(biāo)記時(shí)體驗(yàn)的斑點(diǎn)數(shù)量事實(shí)上隨著距觀察者的距離的增加而增加，這在交通環(huán)境中被認(rèn)為是很有趣的。當(dāng)然， 還可以考慮這樣一種激光照明系統(tǒng)的許多其它的應(yīng)用。
可以切換斑點(diǎn)圖案使之接通和斷開(kāi)，或者可以更加連續(xù)地改變斑 點(diǎn)的數(shù)目。讓斑點(diǎn)圖案以閃光的方式出現(xiàn)也是可能的，在這里例如以 幾個(gè)赫茲的切換頻率使斑點(diǎn)變?yōu)榻油ê蛿嚅_(kāi)。
圖2示意地表示具有激光器3，的照明系統(tǒng)，激光器具有可控的相 干性。在這種情況下激光器本身是可控的，因此當(dāng)控制裝置13施加不 同的控制信號(hào)時(shí)就可以改變輸出光束15的相干性。在這里，來(lái)自激光 器3，的輸出光束15構(gòu)成了由照明系統(tǒng)1輸出的光。
激光器3，例如可以由一個(gè)VCSEL (垂直腔表面發(fā)光激光器)陣列構(gòu) 成，這個(gè)陣列包括多個(gè)子元件，可以逐個(gè)地控制這些子元件。輸出光 的相干性取決于所使用的子元件之間的距離。因此，通過(guò)激活陣列中 分組在一起的元件，就可以輸出高相干性光束。另一方面，通過(guò)激活 陣列中布置的元件，就可以獲得具有低相干性的光束。
圖3示意地表示一個(gè)激光器3，它與裝置17進(jìn)行光連接，裝置17
用于減小激光光束的相干性。于是，激光器輸出具有高相干性的初級(jí) 射束19。初級(jí)射束傳播通過(guò)可控的相干性減小器17，減小器17可控 地減小光束的相干性，從而可以產(chǎn)生次級(jí)射束21。次級(jí)射束H在這里 構(gòu)成了由照明系統(tǒng)l輸出的光?？刂蒲b置13控制相干性減小器17。可 控的相干性減小器17可以包括例如在US2005/0248849中公開(kāi)的微透 鏡陣列。通過(guò)移動(dòng)微透鏡陣列，例如借助一個(gè)電磁裝置，可以改變輸 出光束的相干性。
圖4表示一個(gè)兩個(gè)激光器的系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括第一激光器23 和第二激光器25。例如可以使用半透明的反射鏡27從激光束交會(huì)點(diǎn) (lasers coincide)產(chǎn)生輸出光束，以此作為復(fù)合的激光光束29。這 個(gè)系統(tǒng)可以在高相干性模式和低相干性模式之間切換。在高相干性模 式，第一激光器23連續(xù)產(chǎn)生輸出光，這就意味著，將產(chǎn)生大量的斑點(diǎn)。 在低相干性模式，將第一和第二激光器設(shè)置成在接通和斷開(kāi)之間進(jìn)行 切換，以便交替地產(chǎn)生輸出光29。切換的頻率例如可以是200赫茲。 由于第一和第二激光器相互之間是不相干的，這可以從輸出復(fù)合光束 中分解出空間相干性。斑點(diǎn)的數(shù)量將是較低的。
再一次參見(jiàn)圖1，可以為照明系統(tǒng)1提供一個(gè)非激光器光源31，例如一個(gè)發(fā)光二極管，通過(guò)補(bǔ)充激活激光器3或者非激光器光源31， 可以在高相干性模式和低相干性模式之間切換照明系統(tǒng)。
圖5示意地表示一個(gè)激光顯示系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，使用來(lái)自照 明系統(tǒng)1的輸出光在顯示表面33上顯示信息。激光顯示系統(tǒng)包括投影 裝置35，用于在顯示表面33上沿預(yù)定的路徑投射激光光束37，從而 在其上顯示信息，如文本?？梢允褂昧硗獾耐队把b置沿著表面上的路 線掃描激光光束，并且調(diào)制光流以便在表面33上顯示圖像，這與陰極 射線管(CRT)類似。然后，在投影裝置35中例如使用一個(gè)快速調(diào)制 器(如聲-光調(diào)制器)或者借助激光光源的直接幅度調(diào)制，調(diào)制所述 的光流。
使用控制裝置13在激光光束37中控制相干性的水平，并且控制 在顯示表面33上產(chǎn)生的斑點(diǎn)數(shù)量。于是，可以產(chǎn)生變化的斑點(diǎn)圖案。
這可以影響整個(gè)顯示表面33或其上的有限部分39。當(dāng)激光光束 37在有限部分39內(nèi)正在照明一個(gè)點(diǎn)時(shí)，通過(guò)按時(shí)間周期切換斑點(diǎn)可以 實(shí)現(xiàn)上述的后一種效果。因此有可能在一般情況下將用戶的注意力吸 引到顯示表面上，或者，如果特別期望將用戶的注意力吸引到顯示表 面的某個(gè)部分上顯示的信息上，有可能將用戶的注意力吸引到顯示表 面的某個(gè)部分上。
在通用的顯示設(shè)備也可以使用照明系統(tǒng)，在這里為照明系統(tǒng)提供 具有可變相干性的光，例如作為背光照明。在這樣的情況下，圖1中 的屏幕7例如可以由一個(gè)液晶顯示器板組成。
總之，本發(fā)明涉及具有激光器的照明系統(tǒng)以及在這樣 一 個(gè)系統(tǒng)中 實(shí)現(xiàn)的方法。所述的系統(tǒng)用于改變輸出光的相干性，優(yōu)選是周期性地 改變，從而當(dāng)光投影到一個(gè)表面的時(shí)候，所述的光產(chǎn)生變化的斑點(diǎn)數(shù) 量。這已經(jīng)證明，作為吸引觀察表面上投射光的用戶的注意力的工具 是有用的。
本發(fā)明不限于所述的實(shí)施例。在所附的權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)可以 按不同的方式改變本發(fā)明。
權(quán)利要求
1、一種用于產(chǎn)生可見(jiàn)輸出光的照明系統(tǒng)(1)，照明系統(tǒng)包括至少一個(gè)激光器(3、3’、23、25)，其中將照明系統(tǒng)設(shè)置成改變輸出光的相干性，以使當(dāng)光投射到一個(gè)表面(7、33)時(shí)所述的光產(chǎn)生可變數(shù)量的斑點(diǎn)，借此引吸觀察者的注意。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其中輸出光的相干性是周期 性地變化的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的照明系統(tǒng)，其中所述的至少一個(gè)激 光器(3，)包括可控的相干性減小裝置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明系統(tǒng)，其中激光器包括一個(gè)VCSEL 陣列，這個(gè)陣列包括多個(gè)發(fā)光子元件。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的照明系統(tǒng)，其中所述的至少一個(gè)激 光器(3)產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)的高相干性激光光束，所述的系統(tǒng)進(jìn)一步還包 括一個(gè)可控的相干性減小器(17)，通過(guò)所述可控的相干性減小器傳 播激光光束，所述可控的相干性減小器可控地消除傳播的激光光束的 相干性。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的照明系統(tǒng)，其中所述的系統(tǒng)包括第 一激光器(23)和第二激光器(25)，并且其中，在高相干性模式， 所述的第一激光器連續(xù)地產(chǎn)生輸出光，而在低相干性模式，第一激光 器和第二激光器設(shè)置成切換接通和斷開(kāi)，從而可以交替地產(chǎn)生輸出光， 其中的照明系統(tǒng)在高相干性模式和低相干性模式之間進(jìn)行切換。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的照明系統(tǒng)，其中所述的系統(tǒng)進(jìn)一步 還包括一個(gè)非激光器光源(31)，并且其中在高相干性模式，所述的 至少一個(gè)激光器(3)產(chǎn)生輸出光，而在低相干性模式，非激光器光源 產(chǎn)生輸出光，其中照明系統(tǒng)在高相干性模式和低相干性模式之間進(jìn) 行切換。
8、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的照明系統(tǒng)，將所述的照明 系統(tǒng)設(shè)置為具有透明屏幕(7)的燈。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任何一個(gè)所述的照明系統(tǒng)，其中將照明 系統(tǒng)設(shè)置為一個(gè)顯示設(shè)備，用于在顯示平面(33)上產(chǎn)生圖像。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的照明系統(tǒng)，其中將系統(tǒng)設(shè)置成在顯示 表面的有限部分(39)上產(chǎn)生斑點(diǎn)圖案。
11、在照明系統(tǒng)中用于產(chǎn)生可見(jiàn)的輸出光的方法，所述的系統(tǒng)包括至少一個(gè)激光器，其中輸出光的相干性是變化的，因此當(dāng)光投射 到一個(gè)表面上時(shí)所述的光產(chǎn)生可變數(shù)量的斑點(diǎn)，借此吸引觀察者的注
全文摘要
本發(fā)明涉及具有激光器(3)的照明系統(tǒng)(1)以及在這個(gè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的方法。照明系統(tǒng)設(shè)置成改變輸出光的相干性，優(yōu)選是周期性地改變，以使當(dāng)光投射到一個(gè)表面(7、33)時(shí)所述的光產(chǎn)生可變數(shù)量的斑點(diǎn)。這已經(jīng)證明，作為吸引觀察表面上投射光的用戶的注意力的工具，是有用的。
文檔編號(hào)G02B27/48GK101467091SQ200780022065
公開(kāi)日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2007年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月12日
發(fā)明者C·多布魯斯金, W·霍溫 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司