[實用新型]基于米氏散射及光學器件的散斑消除裝置

無效

• 申請號: 201120030740.1
• 申請日: 2011-01-29
• 公開（公告）號: CN202075495U
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 陳旭遠;高文宏;石云波;張文棟
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G02B27/48
• 分類號: G02B27/48
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 駱洋

技術領域

本實用新型涉及以相干光為光源的顯示技術領域，具體是一種基于米氏散射及光學器件的散斑消除裝置，主要針對激光顯示技術及光學儀器中存在的光學散斑現象。?

背景技術

以激光為光源照射屏幕時，由于激光的相干性及屏幕的粗糙，導致人眼看到被散斑覆蓋的圖像，嚴重影響圖像顯示質量，阻礙觀察者從圖像中提取有用信息。因此，如何消除散斑一直是以激光為光源的光學儀器領域和顯示技術領域中的研發熱點。而就目前的研究結果來看，為消除散斑所用的方法大致可以分為兩大類：一、通過控制激光光源的時間相干性來降低散斑，其原理是通過調整激光波長(或者頻率)及多波長光源產生沸騰散斑，目前通過控制激光時間相干性成功消除光斑達到實用要求的技術方案基本上以多光源疊加為主；二、通過控制激光光束空間相干性消除散斑，是目前消除散斑的主要方法，基本原理是調整激光光束中基元光波的相位分布，從而改變散斑的空間分布，將多個散斑圖像在人眼積分時間內相疊加，得到一個光能分布均勻的圖像，進而實現消除散斑的目的。具體的方法有：采用旋轉散射體、振動屏幕、振動具有Hadamard圖形散射體、高頻振動光纖等。上述方法，或要借助機械振動，甚至需要高頻或大幅振動，或要集成多光源，實現結構復雜、易損壞、成本高，更主要的是散斑消除效果不佳。?

也有未借助機械振動的技術方案，例如：專利號為200820122639.7的中國專利公開了“一種基于散射的消相干勻場裝置”，要求使用含有直徑必須小于入射光波長十分之一的顆粒的散射介質，以實現對入射激光形成瑞利散射。專利中利用無機鹽或有機醇水溶液(如NaCl、KCl、KNO₃或ZnSO₄水溶液)作為散射介質，基于無機鹽或有機醇水溶液的存在形式是水合離子或大分子，相對于激光波長小很多，會對入射激光形成瑞利散射，以此實現入射激光分束，并在光導管內傳導，以期降低入射激光的相干性來消除散斑，同時利用光導管的混光作用，將上述分束光進行勻化來勻場消相干。但按該申請所述技術方法進行試驗，在室溫下，利用長度為50mm、充滿飽和NaCl水溶液的光導管消除散斑，結果的散斑對比度為70%，幾乎沒有起到降低散斑的作用。?

發明內容

本實用新型為了解決現有散斑消除方法存在的消除散斑效果不佳、實現結構復雜、易損壞、成本高等問題，提供了一種基于米氏散射及光學器件的散斑消除裝置。?

本實用新型是采用如下技術方案實現的：基于米氏散射及光學器件的散斑消除裝置，包括其上設有入射光耦合裝置和透射出射面的光學反射腔、正對光學反射腔入射光耦合裝置設置的光學器件；所述光學器件為能改變光束入射光學反射腔入射光耦合裝置時的入射角度的光學器件；光學反射腔除透射出射面內壁之外的內壁皆為“鏡面”內壁（即內壁具有高反射率特性，能“全反射”入射于光學反射腔內的激光光束），光學反射腔內設有填滿整個光學反射腔的透明固態物質，且透明固態物質內散布有其線度能引起入射激光發生米氏散射的介質粒子。?

所述光學器件可以采用掃描微鏡、或者可變焦微透鏡。?

應用時，如圖4、5、6、7所示，由激光光源發射的激光光束經光學器件（掃描微鏡或者可變焦微透鏡）調制后，以不同入射角穿過光學反射腔上入射光耦合裝置入射到光學反射腔內的透明固態物質中，與透明固態物質中散布的介質粒子作用發生米氏散射（如圖3所示，當入射激光101照射介質粒子402發生米氏散射時，入射激光101散射后的散射光光強分布于一個很寬的角度范圍內，主要集中于前向散射光104、105、106，一般占總散射90%以上；后向散射光102只占很小部分，通常小于10%；沿入射激光前進方向的散射光105光強最強，垂直方向的散射光103、107最弱，因此入射激光經介質粒子402散射后，分束成多個強度不等的散射光，同時散射光散射角分布擴大），分束成多個強度不等的散射光，或經光學反射腔內壁反射，或再次與透明固態物質中散布的介質粒子作用發生米氏散射，散射光分束為更多的散射光，經多次米氏散射后，由光學反射腔的透射出射面出射；而光學器件使激光光束入射光學反射腔時的入射角連續變化，導致各時刻入射激光光束經散射得到的散射光在透明固態物質中傳播方向、路徑變化，最終在光學反射腔出射面出射的散射光的相位分布、散射角分布隨機變化。而不同時刻的出射散射光具有不同的相位分布、散射角分布，經投影后，分別會對應產生一個散斑圖像；在人眼積分時間（50ms）內，多個散斑圖像相疊加，會得到一個光能分布均勻的圖像，進而實現了消除散斑現象的目的。?