[發明專利]一種基于光學衍射元件的激光散斑抑制方法

有效

• 申請號: 201710043075.1
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN106896520B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 樂孜純;熊啟源;董文;付明磊
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G02B27/48
• 分類號: G02B27/48;G03B21/14
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種基于光學衍射元件的激光散斑抑制方法，該方法實現系統中，激光器射出的激光束通過所述調制透鏡組件進行擴束、整形和校準，正入射所述二元光學衍射元件的平面，所述二元光學衍射元件可水平移動地安裝在水平導軌上并與水平面呈夾角，根據數學模型的理論推導計算得到所述二元光學衍射元件運動速度和夾角，按照設定的運動速度和夾角，控制所述二元光學衍射元件運動；本發明提供一種散斑抑制效果好、結構簡單、易于實現、且系統通用性、魯棒性好、成本低廉的基于光學衍射元件的激光散斑抑制方法。

技術領域

本發明屬于激光顯示投影領域，尤其涉及一種散斑抑制方法。

背景技術

激光散斑是當用激光照射漫射體時，在粗糙物體表面觀察到的一層顆粒狀結構。散斑的本質是一種隨機的相干疊加。散斑在成像和信息圖像中屬于噪聲，通常會嚴重影響圖像和信息的質量，因此在激光系統，特別是激光顯示投影系統中，需要進行散斑抑制。

由于散斑抑制的重要性，前人進行了比較多的理論研究，已經提出的光學投影中散斑抑制的理論方法大致可以分為8種：1.引入偏振多樣性；2.引入一個運動屏幕；3.引入專門設計的屏幕，使產生的散斑最?。?.對每種顏色，加寬光源的譜，或用頻率稍有不同的多個激光器來獲得照明波長的多樣性；5.對每種顏色，用空間分離的多個激光器，從而獲得照明角度的多樣性；6.相對于人眼的分辨率，對光學投影系統進行的散斑容忍度設計；7.將一個具有隨機相位元胞的變動漫射體成像到屏幕上；8.將一個具有確定性的正交相位代碼的變動漫射體成像到屏幕上?；谏鲜隼碚撗芯?，也提出了一些抑制散斑的技術方法，比如：福建中科晶創光電科技有限公司在專利《一種激光消散斑系統》中提出，利用一種激光散斑抑制器的色散特性，激光通過激光散斑抑制器中傳播足夠長距離后，其時間相干性得以減弱，再通過散射片的運動將激光散斑圖樣進行時間平均，從而減小激光散斑的影響。再比如，孫鳴捷等人在其論文《一種采用振動混光棒的散斑抑制技術》中提出了一種基于振動混光棒的散斑抑制方法，在保持原光束90％能量的前提下將圖像的散斑對比度抑制到6％以下，且無需額外整形透鏡光學件。梁傳祥等人在其論文《基于硅基液晶實現激光投影顯示系統均勻整形和散斑抑制》中提出利用硅基液晶空間光調制器抑制激光散斑。該方法可使照明光斑均勻性從74％提高到92.57％，屏幕上圖樣散斑對比度由0.991減小為0.2508。

然而，上述已有技術存在的共同缺陷是：系統結構十分復雜，實驗精度要求很高，系統容錯性、魯棒性、通用性很差，無法將實驗系統通用化、儀器化，以滿足激光投影顯示領域的實際應用需求。另外，上述已有技術的散斑抑制效果也不夠理想，需要進一步提高。

發明內容

為了克服已有散斑抑制技術和系統結構復雜，實驗精度要求高，實現困難，系統容錯性、魯棒性、通用性差，以及散斑抑制效果不夠好的不足，本發明提供一種散斑抑制效果好、結構簡單、易于實現、且系統通用性、魯棒性好、成本低廉的基于光學衍射元件的激光散斑抑制方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于光學衍射元件的激光散斑抑制方法，該方法實現系統中，激光器射出的激光束通過所述調制透鏡組件進行擴束、整形和校準，正入射所述二元光學衍射元件的平面，所述二元光學衍射元件可水平移動地安裝在水平導軌上并與水平面呈夾角；所述抑制方法包括如下步驟：

1)光學衍射元件的透射率函數設為t(x₀,y₀)，光學衍射元件后平面P′₀光場的復振幅表示為：

U′₀(x₀,y₀)＝t(x₀,y₀)U₀(x₀,y₀)＝t(x₀,y₀) (1)