[發明專利]一種結合多模光波導和衍射光學器件的靜態激光散斑抑制系統

在審

• 申請號: 201910006803.0
• 申請日: 2019-01-04
• 公開（公告）號: CN109557680A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 樂孜純;董文
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G02B27/48
• 分類號: G02B27/48;G02B27/42;G02B5/18;G03B15/02
• 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

一種結合多模光波導和衍射光學器件的靜態激光散斑抑制系統，包括沿著光路依次布置的激光器、準直透鏡、衍射光學器件、聚焦透鏡、多模光波導、成像透鏡、投影屏幕和數字相機，所述激光器、準直透鏡、衍射光學器件、聚焦透鏡、多模光波導、成像透鏡位于同一光軸上；所述衍射光學器件將入射激光束分解為不同衍射級的衍射光束輸出，所述不同衍射級的衍射光束被所述聚焦透鏡聚焦并輸入到所述多模光波導中，所述多模光波導輸出的光脈沖間隔大于所述激光器的時間相干長度，并通過成像透鏡投影到投影屏幕上。本發明可靠性高、不需要電能供應、響應時間快、無機械運行機構、系統簡單、尺寸小、成本低廉。

技術領域

本發明屬于激光顯示投影領域，尤其涉及一種結合多模光波導和衍射光學器件的全靜態空間/時間混合的激光散斑抑制實現系統。

背景技術

激光投影顯示系統因其所具備的色彩豐富、畫面質量高、壽命長、可靠性高、功效高、能耗低等優點，受到越來越廣泛的關注和歡迎。然而由于激光是高相干光，不可避免地會產生一種稱為激光散斑的畫面噪聲，激光散斑由信號的隨機相干疊加形成，嚴重影響圖像的質量。在激光投影顯示領域，散斑會使投影顯示的畫面質量下降，導致觀看者產生疲倦和頭暈眼花等癥狀，嚴重影響激光投影儀使用者的體驗，是制約激光投影顯示系統和儀器發展的核心因素。已有技術中對激光散斑的抑制，主要采用降低偏振相干、降低時間相干和降低空間相干等技術方法，其中以對隨機激光散斑模式進行時間平均的運動衍射光學器件的技術方法最為常見。運動衍射光學器件的方法屬于動態激光散斑抑制方法，雖然能夠降低激光散斑，但其需要機械運行機構、電學控制系統，所以可靠性差、能耗高、系統復雜、結構龐大、成本高。因此，亟須研究靜態(即無需電能供應、無運動部件)的散斑抑制方法和系統。

迄今為止，靜態散斑抑制技術主要有基于電光、磁光、聲光等調制技術(A.L.Andreev，N.V.Zalyapin，T.B.Andreeva，I.N.Kompanets，Electrooptic despecklerbased on helix-free ferroelectric liquid crystal，Quantum Electronics，2017，47(11):1064-1068)和基于多模光纖(J.Manni，J.Goodman，Versatile method forachieving 1％speckle contrast in large-venue laser projection displays usinga stationary multimode optical fiber，Optics Express，2012，20(10):11288-11315)兩種技術方案。前一種技術方案目前有理論和初步實驗報道，因響應速度太慢，短期內無法實際應用，同時該技術方案還是需要電能供應的。后一種方案只有理論分析，尚未提出具體技術方案和實現系統，且散斑抑制效果也不理想。

發明內容

為了克服已有技術散斑抑制效果不夠好、可靠性差、系統復雜、響應時間慢、需要電能供應、尺寸龐大、成本高等缺陷，本發明提供一種可靠性高、不需要電能供應、響應時間快、無機械運行機構、系統簡單、尺寸小、成本低廉的結合多模光波導和衍射光學器件的靜態激光散斑抑制系統，采用衍射光學器件形成不同角度的衍射光束，采用多模光波導對不同的衍射光束進行時延調制，達到同時降低空間和時間相干性的目的。本發明的激光散斑抑制系統無需電能供應和機械運行機構，能實現完全靜態的激光散斑抑制。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種結合多模光波導和衍射光學器件的靜態激光散斑抑制系統，包括沿著光路依次布置的激光器、準直透鏡、衍射光學器件、聚焦透鏡、多模光波導、成像透鏡、投影屏幕和數字相機，所述激光器、準直透鏡、衍射光學器件、聚焦透鏡、多模光波導、成像透鏡位于同一光軸上；

所述衍射光學器件將入射激光束分解為不同衍射級的衍射光束輸出，所述不同衍射級的衍射光束被所述聚焦透鏡聚焦并輸入到所述多模光波導中，所述多模光波導輸出的光脈沖間隔大于所述激光器的時間相干長度，并通過成像透鏡投影到投影屏幕上。