CN101467091A - 方法和照明*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有激光器(3)的照明***(1)以及在这个***中实现的方法。照明***设置成改变输出光的相干性，优选是周期性地改变，以使当光投射到一个表面(7、33)时所述的光产生可变数量的斑点。这已经证明，作为吸引观察表面上投射光的用户的注意力的工具，是有用的。

Description

方法和照明***
技术领域
本发明涉及一种照明***，用于产生可见的输出光，所述的***包括至少一个激光器。本发明还涉及与这样一个***结合使用的方法。
背景技术
例如在WO2004/102258中公开了上述类型的照明***。
各种类型的照明***面临的普遍问题是在一定情况下寻求吸引用户注意的方法，所说的用户当天通常已经收到了大量的视觉信息。
例如在一个交通环境，必须要保证将汽车司机的注意力吸引到警告标记上。类似地，在一个激光显示器中，可能期望保证用户知道显示图像的变化内容。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种照明***，照明***具有吸引用户注意的改进装置。
这个目的是借助根据权利要求1所述的照明***实现的。更加具体地说，实现一种用于产生可见输出光的照明***。照明***包括至少一个激光器，并且将照明***设置成改变输出光的相干性，以使当光投射到一个表面时所述的光产生可变数量的斑点借此引吸观察者的注意。
所谓的相干性在这里指的是光束的时间相干性或空间相干性，或者指的是两者。
本发明人已经发现，“闪光”斑点图案的发生是吸引用户注意的极为有力的工具。闪光在这里不必指的是光的亮度变化，只是所产生的斑点的数量变化。
输出光的相干性是周期性地变化的。这增加了期望的效果。
利用一个激光器可能实现期望的效果，所述的激光器包括内置可控的相干性减小装置。这样一个激光器可以包括一个VCSEL阵列，这个阵列包括多个发光子元件。通过利用不同的相互距离激励子元件，可以改变输出光的相干性。这提供了一种低复杂性的设计，其中不需要活动部分。
作为另一种替换，激光器可以产生连续的高相干性的激光光束，所述的***进一步还包括一个可控的相干性减小器，激光光束通过可控的相干性减小器传播，可控地除去了所传播的激光光束的相干性。
作为另一种替换，所述的***包括第一和第二激光器，其中在高相干性模式，第一激光器连续产生输出光，而在低相干性模式，对于第一和第二激光器进行安排，以使第一和第二激光器接通和断开，交替地产生输出光，其中的照明***在高相干性模式和低相干性模式之间切换。
作为下一种替换，所述的***可以进一步包括一个非激光器光源，其中在高相干性模式，至少一个激光器产生输出光，在低相干性模式，非激光器光源产生输出光，其中的照明***在高相干性模式和低相干性模式之间切换。
可以将照明***安排成具有透明屏幕的灯，或者安排成一个显示设备，在显示表面上可以产生图像。在后一种情况下，可以将所述的***设置成在显示表面的有限区域上产生斑点图案。
还要考虑用于产生输出可见光的照明***中的方法。所述的***包括至少一个激光器，输出光的相干性是变化的，因此当光投射到一个表面时所述的光产生数量变化的斑点，借此吸引观察者的注意。
参照下面描述的实施例，本发明的这些和其它方面将是显而易见的并得到了说明。
附图说明
图1说明一个照明***；
图2示意地表示具有可控的相干性的一个激光器；
图3示意地表示一个激光器，激光器与用于减小激光光束的相干性的装置进行光连接；
图4表示两个激光器的***；
图5表示激光显示***。
具体实施方式
当高相干性激光光束受到粗糙表面如纸或织物的散射时产生斑点图案。光束的不同部分叠加成强度的峰和谷，导致斑点状的图案(mottled pattern)，看起来令人不愉快。
因此开发了一系列技术来减小激光光束中的斑点。在一般情况下，这样一些技术减小了激光光束的时间相干性和/或空间相干性。一个简单的例子可以是放在激光光束路径中的一个活动的例如旋转的漫射体，如在US.6154259B1中所公开的。这个漫射体减小了激光光束的相干性，因而减小了斑点假像的产生。
但是本发明的发明人已经发现，斑点图案在照明和显示***中在有的情况下还是有用的。因为斑点图案看起来令人不愉快，所以这些斑点图案还可以用作为引起用户注意的强有力工具，例如使用户知道在显示***中显示的新信息和由激光驱动灯提供的报警信号。
于是，本发明，不管是表示成方法还是表示成设备，都涉及由照明***输出的光的相干性变化，从而出现变化的斑点图案，吸引用户的注意。通过改变斑点数量，减小和增加斑点的数量。
在不同的应用场合使用下面进一步描述的不同装置都可以实现这个总体的发明构思。
图1示意地表示一个照明***1。照明***包括一个激光光源3，它例如可以是频率转换的固体激光器、激光二极管、或气体激光器。照明***1产生激光光束5，激光光束5传播到一个屏幕表面7。光可以通过一个扩束器(未示出)，扩束器在这个屏幕表面7上均匀地分配所述的光。将这个***设计成一个灯。屏幕可以是透明的，因此在用标号11表示的用户的位置可以看见所述的光。
屏幕表面散射所述的光，并且具有如下的表面性质：如果光束5是合理相干的，在屏幕上将出现斑点图案并且可由用户11观察到。照明***进一步还包括装置13，用于控制照明***1，以使光束5的相干性并且因此还有斑点的数量都是可变的。
通过改变斑点的数量，例如周期性地改变，极其有力地将用户的注意力吸引到照明设备。在各种各样的照明应用中都可以利用这个效果。一种可能的应用就是不同种类的道路标记，例如警告标记。在这样的标记中使用变化的斑点图案，使大量的警告更加有效。一个重要的方面还有，在观看这样一种标记时体验的斑点数量事实上随着距观察者的距离的增加而增加，这在交通环境中被认为是很有趣的。当然，还可以考虑这样一种激光照明***的许多其它的应用。
可以切换斑点图案使之接通和断开，或者可以更加连续地改变斑点的数目。让斑点图案以闪光的方式出现也是可能的，在这里例如以几个赫兹的切换频率使斑点变为接通和断开。
图2示意地表示具有激光器3’的照明***，激光器具有可控的相干性。在这种情况下激光器本身是可控的，因此当控制装置13施加不同的控制信号时就可以改变输出光束15的相干性。在这里，来自激光器3’的输出光束15构成了由照明***1输出的光。
激光器3’例如可以由一个VCSEL(垂直腔表面发光激光器)阵列构成，这个阵列包括多个子元件，可以逐个地控制这些子元件。输出光的相干性取决于所使用的子元件之间的距离。因此，通过激活阵列中分组在一起的元件，就可以输出高相干性光束。另一方面，通过激活阵列中布置的元件，就可以获得具有低相干性的光束。
图3示意地表示一个激光器3，它与装置17进行光连接，装置17用于减小激光光束的相干性。于是，激光器输出具有高相干性的初级射束19。初级射束传播通过可控的相干性减小器17，减小器17可控地减小光束的相干性，从而可以产生次级射束21。次级射束21在这里构成了由照明***1输出的光。控制装置13控制相干性减小器17。可控的相干性减小器17可以包括例如在US2005/0248849中公开的微透镜阵列。通过移动微透镜阵列，例如借助一个电磁装置，可以改变输出光束的相干性。
图4表示一个两个激光器的***，所述的***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镜27从激光束交会点(lasers coincide)产生输出光束，以此作为复合的激光光束29。这个***可以在高相干性模式和低相干性模式之间切换。在高相干性模式，第一激光器23连续产生输出光，这就意味着，将产生大量的斑点。在低相干性模式，将第一和第二激光器设置成在接通和断开之间进行切换，以便交替地产生输出光29。切换的频率例如可以是200赫兹。由于第一和第二激光器相互之间是不相干的，这可以从输出复合光束中分解出空间相干性。斑点的数量将是较低的。
再一次参见图1，可以为照明***1提供一个非激光器光源31，例如一个发光二极管，通过补充激活激光器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间切换照明***。
图5示意地表示一个激光显示***。在这个***中，使用来自照明***1的输出光在显示表面33上显示信息。激光显示***包括投影装置35，用于在显示表面33上沿预定的路径投射激光光束37，从而在其上显示信息，如文本。可以使用另外的投影装置沿着表面上的路线扫描激光光束，并且调制光流以便在表面33上显示图像，这与阴极射线管(CRT)类似。然后，在投影装置35中例如使用一个快速调制器(如声-光调制器)或者借助激光光源的直接幅度调制，调制所述的光流。
使用控制装置13在激光光束37中控制相干性的水平，并且控制在显示表面33上产生的斑点数量。于是，可以产生变化的斑点图案。
这可以影响整个显示表面33或其上的有限部分39。当激光光束37在有限部分39内正在照明一个点时，通过按时间周期切换斑点可以实现上述的后一种效果。因此有可能在一般情况下将用户的注意力吸引到显示表面上，或者，如果特别期望将用户的注意力吸引到显示表面的某个部分上显示的信息上，有可能将用户的注意力吸引到显示表面的某个部分上。
在通用的显示设备也可以使用照明***，在这里为照明***提供具有可变相干性的光，例如作为背光照明。在这样的情况下，图1中的屏幕7例如可以由一个液晶显示器板组成。
总之，本发明涉及具有激光器的照明***以及在这样一个***中实现的方法。所述的***用于改变输出光的相干性，优选是周期性地改变，从而当光投影到一个表面的时候，所述的光产生变化的斑点数量。这已经证明，作为吸引观察表面上投射光的用户的注意力的工具是有用的。
本发明不限于所述的实施例。在所附的权利要求书的范围内可以按不同的方式改变本发明。

Claims (11)

1、一种用于产生可见输出光的照明***(1)，照明***包括至少一个激光器(3、3’、23、25)，其中将照明***设置成改变输出光的相干性，以使当光投射到一个表面(7、33)时所述的光产生可变数量的斑点，借此引吸观察者的注意。
2、根据权利要求1所述的照明***，其中输出光的相干性是周期性地变化的。
3、根据权利要求1或2所述的照明***，其中所述的至少一个激光器(3’)包括可控的相干性减小装置。
4、根据权利要求3所述的照明***，其中激光器包括一个VCSEL阵列，这个阵列包括多个发光子元件。
5、根据权利要求1或2所述的照明***，其中所述的至少一个激光器(3)产生一个连续的高相干性激光光束，所述的***进一步还包括一个可控的相干性减小器(17)，通过所述可控的相干性减小器传播激光光束，所述可控的相干性减小器可控地消除传播的激光光束的相干性。
6、根据权利要求1或2所述的照明***，其中所述的***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，所述的第一激光器连续地产生输出光，而在低相干性模式，第一激光器和第二激光器设置成切换接通和断开，从而可以交替地产生输出光，其中的照明***在高相干性模式和低相干性模式之间进行切换。
7、根据权利要求1或2所述的照明***，其中所述的***进一步还包括一个非激光器光源(31)，并且其中在高相干性模式，所述的至少一个激光器(3)产生输出光，而在低相干性模式，非激光器光源产生输出光，其中：照明***在高相干性模式和低相干性模式之间进行切换。
8、根据前述权利要求中任何一个所述的照明***，将所述的照明***设置为具有透明屏幕(7)的灯。
9、根据权利要求1-6中任何一个所述的照明***，其中将照明***设置为一个显示设备，用于在显示平面(33)上产生图像。
10、根据权利要求9所述的照明***，其中将***设置成在显示表面的有限部分(39)上产生斑点图案。
11、在照明***中用于产生可见的输出光的方法，所述的***包括至少一个激光器，其中：输出光的相干性是变化的，因此当光投射到一个表面上时所述的光产生可变数量的斑点，借此吸引观察者的注意。
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