[發明專利]基于正交偏振合成的散斑消除裝置

無效

• 申請號: 201310249340.3
• 申請日: 2013-06-22
• 公開（公告）號: CN103323958A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 高文宏;趙鵬飛;陳海洋;吳光;徐美芳
• 申請（專利權）人: 夏云
• 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: 朱源

技術領域

本發明涉及激光散斑的消除方法，具體為基于正交偏振合成的散斑消除裝置。

背景技術

由于激光的亮度高、單色性好、方向性好，在顯示及照明領域中擁有無可比擬的優勢，可以實現色彩豐富、高對比度、高流明圖像顯示。但是由于激光的相干性，導致經粗糙表面反射后出現散斑現象。散斑現象嚴重影響畫面信息顯示，導致圖像質量下降，已成為激光顯示領域必須克服的技術難題。

激光散斑消除方法包括波長多樣化、角度多樣化和偏振多樣化三類。具體的形式包括采用旋轉散射片實現光波相位的時間平均（US4035068）、通過波前調制改變光波波前相位（US6323984）等方法消除相干光產生的散斑圖像。上述辦法在一定的程度上抑制了一次散斑，但是這類基于時間平均的方法對光波的相干性影響不大，無法有效消除屏幕上所形成的二次散斑。另外，通過對激光光源的脈沖驅動增加光源的模態（US6191887）、采用體散射改變波長（US20050008290）和采用多模光纖傳輸（US20050008290）等散斑抑制方案，該類方法結構復雜，對相干光源的退相干有一定的效果，可以部分消除二次散斑。

通過單一的方式很難實現對一次、二次散斑的抑制，要完全消除散斑，需采用多種方式共同作用，本發明提出了一種基于正交偏振合成方法實現對一次、二次散斑的同時抑制。

發明內容

本發明為了解決現有的相干光散斑消除效果不佳的問題，提供了一種通過正交偏振合成消除散斑的裝置。

本發明是采用如下技術方案實現的：

一種基于正交偏振合成的散斑消除裝置，包括對應入射激光波長的半波片和電機，所述電機驅動半波片旋轉，電機的轉速為人眼積分頻率1/4的整數倍。

或者，一種基于正交偏振合成的散斑消除裝置，包括對應入射激光波長的四分之一波片和電機，所述四分之一波片的一側鍍有反射膜，所述電機置于四分之一波片鍍有反射膜的一側、并驅動四分之一波片旋轉，電機的轉速為人眼積分頻率1/4的整數倍。

因為線偏振光垂直入射到半波片，透射光仍為線偏振光。當光法向入射透過半波片時，入射時振動面和半波片晶體主截面之間的夾角為θ，則透射出來的線偏振光的振動面從原來的方位轉過2θ角。當半波片在人眼積分時間（33ms）內旋轉????????????????????????????????????????????????/4的整數倍時，即轉速為人眼的積分頻率（約為30HZ）1/4的整數倍時（如225rpm），在人眼積分時間內的散斑圖樣可分解為兩幅正交的獨立散斑圖樣。

類似的，線偏光入射到單側鍍膜的四分之一波片結構，在相同的轉速下，同樣可以實現前述的旋轉半波片透射結構的功能。

根據Goodman的“Speckle?Phenomena?in?Optics?theory?and?Applications”可知，如果照明屏幕的偏振光源在兩個正交狀態之間交替變化時，所得到的散斑圖樣的偏振態也在兩個反射的正交偏振態之間交替變化。而兩個正交偏振散斑圖樣疊加可以使散斑對比度降低至2^-1/2，與屏幕退偏（散斑對比度降低2^-1/2）共同作用，最終散斑對比度可降低至1/2。?

當本申請散斑消除裝置應用于投影成像光路上時，方法如下：激光光源的出射激光投射到被電機驅動旋轉的、入射激光波長的半波片后經透射或者被電機驅動旋轉的、入射激光波長的四分之一波片后經反射，通過第一匯聚透鏡匯聚到勻光管實現勻光和整形，整形后的光斑通過第二匯聚透鏡匯聚到成像器件，成像器件將像通過成像物鏡放大后，投影到退偏屏幕上。

工作時，上述半波片或者四分之一波片均通過可調速有刷電機驅動（例如電機驅動軸可直接驅動波片旋轉），以人眼的積分頻率1/4的整數倍的速度旋轉，如圖1、2所示，在屏幕上形成的多個在時間先后順序上高度相關的散斑圖樣，但在人眼的積分時間總可以找到與任意一個散斑圖像相互正交，且獨立的散斑圖樣，從而使兩個獨立的散斑圖樣實現對比度2^-1/2的降低。

本發明設計合理、結構簡單，具有功耗小、體積小、無光損、不增加光束光學擴展量，一次散斑與二次散斑均有優良的消除效果，容易移植到光路中，實現了無光損的屏幕反射光場的相干性抑制，從而降低了相干光的散斑。

附圖說明

圖1是利用半波片的激光散斑消除示意圖。

圖2是利用四分之一波片的激光散斑消除示意圖。

圖3是四分之一波片的結構示意圖。