本發(fā)明涉及一種激光散斑消除方法和裝置。

背景技術(shù)：

在激光顯示領(lǐng)域和激光照明領(lǐng)域，激光因其具有亮度高、波長(zhǎng)寬度小、光學(xué)擴(kuò)展量小等特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。由于激光器出射的單?；蚨嗄８咚构馐墓鈭?chǎng)分布不均勻，需要把激光光束轉(zhuǎn)換成特定形狀(例如矩形或者方形)且強(qiáng)度均勻的光束。由于激光是相干光，經(jīng)粗糙表面(如銀幕)反射后，人眼看到的是具有散斑的圖像，這種散斑現(xiàn)象嚴(yán)重降低了銀幕圖像的顯示質(zhì)量。

為了消除激光散斑現(xiàn)象對(duì)銀幕圖像的影響，已有的解決方案有以下四種。方案一：多個(gè)偏心震動(dòng)電機(jī)等間距的直接粘貼在銀幕背面，供電后，偏心輪點(diǎn)擊旋轉(zhuǎn)引起銀幕的震動(dòng)，增加了激光的散射角度與相位多樣性，達(dá)到降低散斑的目的。方案二：使用電磁鐵固定在銀幕架上，對(duì)應(yīng)的銀幕背面粘貼磁性材料，使用電控箱控制電磁鐵的電流方向，使ns極性轉(zhuǎn)換，對(duì)銀幕背面的磁性材料有推拉的力作用，從而帶動(dòng)銀幕震動(dòng)。方案三：類似于方案二，將電磁鐵換成普通的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，電機(jī)表面粘貼ns磁鐵，銀幕背面對(duì)應(yīng)的位置粘貼n極性磁鐵，當(dāng)電機(jī)以一定的頻率旋轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)對(duì)銀幕造成推拉的力，使得銀幕以一定的頻率震動(dòng)。方案四：為銀幕架安裝多個(gè)次聲波音響，使用公放控制次聲波音響發(fā)出次聲波，對(duì)銀幕產(chǎn)生震動(dòng)作用。

前三種方案存在以下問(wèn)題：1、設(shè)備與銀幕直接接觸，容易造成銀幕損傷；2、當(dāng)電機(jī)與銀幕上粘貼的材料的相對(duì)位置發(fā)生偏移時(shí)，可能無(wú)消散效果，并產(chǎn)生較大噪音；3、與銀幕直接接觸的部件，在銀幕環(huán)境溫度和/或濕度變化的過(guò)程中，銀幕可能會(huì)發(fā)生張緊、松弛的變化，因此會(huì)造成銀幕的褶皺，形成凹凸點(diǎn)，影響觀影質(zhì)量。第四種方案存在以下問(wèn)題：1、大量的次聲波音響的電流噪音大；2、對(duì)銀幕的作用力有限，比較微弱，無(wú)法保證消散效果；3、設(shè)備與銀幕的間距很小，環(huán)境溫度的變化可能會(huì)加大間距導(dǎo)致無(wú)消散作用，縮小間距造成銀幕正面出現(xiàn)凸點(diǎn)。可見，現(xiàn)有的消相干技術(shù)在消除激光散斑方面存在散斑消除效果不佳、有噪音、造成銀幕損傷、凹凸點(diǎn)影響畫面質(zhì)量以及容易引起圖像模糊等諸多問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種激光散斑消除方案，該方案基于空氣湍流效應(yīng)，能夠改善由激光散斑現(xiàn)象導(dǎo)致的銀幕圖像質(zhì)量不佳的現(xiàn)象。

本發(fā)明提供一種激光散斑消除方法，所述激光散斑消除方法基于空氣湍流效應(yīng)，所述激光散斑消除方法包括：在銀幕后方布置空氣干擾裝置，令所述空氣干擾裝置與所述銀幕保持非接觸，所述空氣干擾裝置用于對(duì)該空氣干擾裝置與所述銀幕之間的空氣以及所述銀幕的前方的空氣實(shí)施干擾，以在所述銀幕的后方和前方均形成空氣湍流。

根據(jù)本發(fā)明的激光散斑消除方法，優(yōu)選地，所述空氣干擾裝置的數(shù)量為至少1個(gè)。

根據(jù)本發(fā)明的激光散斑消除方法，優(yōu)選地，所述空氣干擾裝置的布置密度大于等于0.1個(gè)/m²，即每10平方米布置至少1個(gè)。作為優(yōu)選，空氣干擾裝置應(yīng)多個(gè)集成使用，例如，布置密度為0.5個(gè)/m²、1個(gè)/m²或4個(gè)/m²，布置密度越大，散斑抑制效果越明顯。

根據(jù)本發(fā)明的激光散斑消除方法，優(yōu)選地，所述空氣干擾裝置包括：圓筒和空氣干擾部；其中，所述圓筒為中空的圓柱體，所述圓筒的至少一個(gè)底面上具有開口，其中包括安裝時(shí)靠近銀幕的開口，所述空氣干擾部容納于所述圓筒內(nèi)或者安裝在所述圓筒的底面上；所述空氣干擾部能夠?qū)λ隹諝飧蓴_裝置與所述銀幕之間的空氣以及所述銀幕的前方的空氣實(shí)施干擾，以在所述銀幕的后方和前方均形成空氣湍流；并且，所述空氣干擾部的作用方向朝向所述安裝時(shí)靠近銀幕的開口。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述圓筒為金屬圓筒、工程塑料圓筒或聚丙烯酸酯圓筒。作為優(yōu)選，所述圓筒為金屬圓筒。這樣有利于提高激光散斑的消除效果。

本發(fā)明還提供一種與所述銀幕保持非接觸的激光散斑消除裝置，所述激光散斑消除裝置包括：圓筒和空氣干擾部；其中，所述圓筒為中空的圓柱體，所述圓筒的至少一個(gè)底面上具有開口，其中包括安裝時(shí)靠近銀幕的開口，所述空氣干擾部容納于所述圓筒內(nèi)或者安裝在所述圓筒的底面上；所述空氣干擾部用于對(duì)所述激光散斑消除裝置與所述銀幕之間的空氣以及所述銀幕的前方的空氣實(shí)施干擾，以在所述銀幕的后方和前方均形成空氣湍流；并且，所述空氣干擾部的作用方向朝向所述安裝時(shí)靠近銀幕的開口。

根據(jù)本發(fā)明的激光散斑消除裝置，優(yōu)選地，所述空氣干擾部包括直線式活塞和音圈電機(jī)，所述直線式活塞設(shè)置為能夠在所述音圈電機(jī)的帶動(dòng)下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明的激光散斑消除裝置，優(yōu)選地，所述空氣干擾部包括直線式活塞和直線式電機(jī)，所述直線式活塞設(shè)置為能夠在所述直線式電機(jī)的帶動(dòng)下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明的激光散斑消除裝置，優(yōu)選地，所述空氣干擾部包括風(fēng)扇。所述風(fēng)扇可以采用本領(lǐng)域已知的方式固定在所述圓筒內(nèi)或者安裝在所述圓筒的底面上。

根據(jù)本發(fā)明的激光散斑消除裝置，優(yōu)選地，所述空氣干擾部的工作頻率為20～40hz。作為優(yōu)選，所述空氣干擾部的工作頻率為25～35hz。

根據(jù)本發(fā)明的激光散斑消除裝置，優(yōu)選地，所述激光散斑消除裝置還包括驅(qū)動(dòng)電源，所述驅(qū)動(dòng)電源為所述空氣干擾部提供電源。作為優(yōu)選，所述空氣干擾部的電源線以總線方式、使用快插接頭連接在所述驅(qū)動(dòng)電源的主電源線上。

根據(jù)本發(fā)明的激光散斑消除裝置，優(yōu)選地，所述激光散斑消除裝置還包括銀幕架固定部，其用于將所述圓筒固定在銀幕架上，所述銀幕架固定部設(shè)置在所述圓筒的外部。

根據(jù)本發(fā)明的方法，本發(fā)明的裝置作用在銀幕背面，與銀幕非接觸式的安裝結(jié)構(gòu)，不會(huì)對(duì)銀幕造成損傷，采取多點(diǎn)布置，可進(jìn)一步提高散斑抑制效果。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)噪音，消散效果良好，可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定的工作，性能穩(wěn)定，安全可靠，維修方面，裝置的陣列組合提升整體的容錯(cuò)率，某一個(gè)裝置損壞不會(huì)影響整體的性能。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一種激光散斑消除裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的一種激光散斑消除裝置的安裝狀態(tài)示意圖。

圖3是本發(fā)明的一種散斑消除裝置的安裝狀態(tài)側(cè)視圖。

圖4是本發(fā)明的一種激光散斑消除裝置的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明的一種激光散斑消除裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6未使用本發(fā)明的激光散斑消除裝置采集的散斑圖像效果圖。

圖7使用本發(fā)明的激光散斑消除裝置采集的散斑圖像效果圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：

1-圓筒，2-直線式運(yùn)動(dòng)活塞，3-直線式推桿電機(jī)，4-電源線，5-固定螺絲，6-風(fēng)扇，7-金屬連接件，8-尼龍固定桿，9-金屬轉(zhuǎn)接件，21-銀幕架，22-激光散斑消除裝置，24-主電源線，25-驅(qū)動(dòng)電源。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

激光散斑是由激光的相干性導(dǎo)致觀眾看到銀幕表面以及附近空間產(chǎn)生無(wú)規(guī)則分布的亮暗斑紋。本發(fā)明將結(jié)合空氣湍流效應(yīng)的原理來(lái)消除激光散斑。

本發(fā)明利用空氣干擾裝置在銀幕前后形成湍流效應(yīng)，通過(guò)銀幕的透聲孔形成眾多的隨機(jī)不規(guī)則的漩渦，空氣分子在激光通過(guò)時(shí)受光電場(chǎng)影響產(chǎn)生極化現(xiàn)象，發(fā)出次波，導(dǎo)致光在各個(gè)方向上發(fā)生散射，由于大氣分子線度非常小(約10^-8m)，它引起的散射一般遵循瑞利分布，其體散射系數(shù)為：

式中，n為介質(zhì)折射率；n為粒子束密度(cm^-3)；λ為激光波長(zhǎng)(nm)；δ為散射的退偏振因子，空氣中常取為0.035。

空氣湍流是在不同速度移動(dòng)的氣流層交界處常發(fā)生的一種強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)，它使大氣局部溫度、壓強(qiáng)隨機(jī)變化，造成大氣折射率隨機(jī)變化。當(dāng)光束在這種隨機(jī)變化著的氣流層中傳輸時(shí)，會(huì)引起突然的閃爍、彎曲甚至分裂、擴(kuò)展，引起空間相干性降低、偏振態(tài)起伏等現(xiàn)象。當(dāng)湍流漩渦的直徑與激光光束直徑相當(dāng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生到達(dá)角起伏現(xiàn)象，這是因?yàn)楣馐龅酵牧麂鰷u時(shí)截面隨機(jī)偏轉(zhuǎn)，各點(diǎn)的波前相位也隨機(jī)變化。造成空間相干性降低，偏振態(tài)起伏等現(xiàn)象，從而達(dá)到散斑消除的效果，從而實(shí)現(xiàn)散斑的降低。

本發(fā)明利用空氣湍流效應(yīng)的原理，人為地在銀幕的表面附近制造空氣湍流，具體方式是對(duì)銀幕表面附近的空氣實(shí)施干擾，在銀幕表面附近形成多個(gè)不規(guī)則的人眼不可見的大氣漩渦，從而降低激光的空間相干性，實(shí)現(xiàn)消除散斑；對(duì)于例如高增益金屬銀幕，銀幕表面具有透聲孔，銀幕一側(cè)的一束氣流通過(guò)透聲孔后可在另一側(cè)分散成多束小直徑的氣流，各透聲孔出射的氣流又形成干涉、疊加的效應(yīng)，形成雜亂無(wú)章的空氣湍流，可降低銀幕上的散斑現(xiàn)象，從而達(dá)到在激光放映中進(jìn)行散斑消除的目的，將散斑對(duì)比度降低至人眼可接受的范圍內(nèi)。

基于上述方法，本發(fā)明提供一種激光散斑消除裝置，該裝置在工作過(guò)程中不與銀幕發(fā)生接觸。該裝置包含圓筒和空氣干擾部。圓筒為中空的圓柱體，直徑介于50～200mm，高度介于200～300mm，所述的空氣干擾部容納于所述的圓筒內(nèi)。其中，所述的空氣干擾部用于對(duì)空氣實(shí)施干擾，所述的圓筒的至少一個(gè)底面上具有開口，空氣干擾部的作用方向朝向該開口，安裝時(shí)應(yīng)使圓筒的開口朝向銀幕，且不與銀幕接觸。當(dāng)激光散斑消除裝置工作時(shí)，空氣干擾部能夠?qū)Ρ炯す馍呦b置與銀幕之間的空氣實(shí)施干擾，同時(shí)，空氣通過(guò)透聲孔到達(dá)銀幕前方，因此實(shí)際上空氣干擾部也對(duì)銀幕前方的空氣實(shí)施干擾，從而在銀幕后方和銀幕前方均形成空氣湍流，實(shí)現(xiàn)激光散斑的消除。

在實(shí)際應(yīng)用中，銀幕的面積較大，可按照布置密度大于等于1個(gè)/m²、數(shù)量為至少2個(gè)的方式，將上述激光散斑消除裝置布置在銀幕后方。這里，由于激光散斑消除裝置與銀幕為非接觸，在觀影過(guò)程中，非接觸方式不會(huì)在銀幕上造成凹凸點(diǎn)，保證觀影效果良好；此外，隨著環(huán)境溫濕度的變化，銀幕有可能發(fā)生不同程度的張緊松弛，本發(fā)明的激光散斑消除裝置與銀幕為非接觸方式可避免裝置直接接觸對(duì)銀幕造成損傷。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述的空氣干擾部可以利用直線式活塞和直線式推桿電機(jī)相配合實(shí)現(xiàn)空氣干擾，或者利用直線式活塞和音圈電機(jī)相配合實(shí)現(xiàn)空氣干擾，也可以利用風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)空氣干擾。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)采用上述方式設(shè)計(jì)能達(dá)到消除散斑的要求，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的激光散斑消除裝置還包括銀幕架固定組件，其用于將圓筒固定在銀幕架上。

實(shí)施例1

圖1示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的激光散斑消除裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其采用直線式活塞2和直線式推桿電機(jī)3相配合，直線式活塞2設(shè)置在圓筒1內(nèi)，直線式活塞2的頭部朝向圓筒1的開口。直線式推桿電機(jī)3通過(guò)兩個(gè)固定螺絲5與圓筒1固定。直線式推桿電機(jī)3的電源線4與驅(qū)動(dòng)電源25的主電源線24相連(參見圖2)。

工作時(shí)，直線式推桿電機(jī)3帶動(dòng)直線式活塞2進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，直線式活塞2在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中擠壓空氣，空氣在圓筒1內(nèi)形成瞬間的高壓，并向銀幕方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)氣流到達(dá)銀幕后，銀幕表面的透聲孔，將一束氣流分散成多束小直徑的氣流，各透聲孔出射的氣流又形成干涉、疊加的效應(yīng)，在銀幕的前方形成雜亂無(wú)章的空氣湍流，從而降低銀幕上的散斑現(xiàn)象。在直線式活塞2向遠(yuǎn)離銀幕方向運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)在圓筒1的通道內(nèi)形成負(fù)壓，使得銀幕的透聲孔附近再次形成多束氣流，并干涉、疊加形成雜亂無(wú)章的空氣湍流，再次降低銀幕上的散斑現(xiàn)象。

參考圖2和圖3，將若干本發(fā)明的激光散斑消除裝置22整體布置在銀幕后方，固定在銀幕架21上，盡量均勻地排列布置，需令圓筒1的開口方向朝向銀幕。直線式推桿電機(jī)3由驅(qū)動(dòng)電源25整體控制，直線式推桿電機(jī)3的電源線4與驅(qū)動(dòng)電源25的主電源線24相連。驅(qū)動(dòng)電源25可以實(shí)現(xiàn)對(duì)直線式推桿電機(jī)3的頻率調(diào)試，可實(shí)現(xiàn)20～40hz的頻率調(diào)整。激光散斑消除裝置22以陣列的形式在銀幕后方均勻安裝排布，安裝量可為1個(gè)/m²，每個(gè)激光散斑消除裝置22負(fù)責(zé)消除其周圍區(qū)域的散斑，疊加后實(shí)現(xiàn)整塊銀幕散斑的消除。

本實(shí)施例中，所有激光散斑消除裝置22中的直線式推桿電機(jī)3并聯(lián)于驅(qū)動(dòng)電源25的主電源線24上。驅(qū)動(dòng)電源25可以輸出固定頻率的電流，恒壓48v；進(jìn)一步地，驅(qū)動(dòng)電源25輸出頻率設(shè)置為可調(diào)節(jié)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況可以調(diào)整。驅(qū)動(dòng)電源25輸出的主電源線24應(yīng)選用阻抗＜0.8ω/100m，減小壓降對(duì)激光散斑消除裝置頻率的影響。

安裝時(shí)，參考圖4，圓筒1通過(guò)金屬連接件7與尼龍固定桿8的一端固定，尼龍固定桿8的另一端通過(guò)金屬轉(zhuǎn)接件9固定到銀幕架上。金屬轉(zhuǎn)接件9固定的一端卡在銀幕架上，另一端中間連接尼龍固定桿8，使用螺釘緊固，尼龍固定桿8前段的金屬連接件7分別將尼龍固定桿8與激光散斑消除裝置22固定。這里增加的尼龍固定桿8起到調(diào)節(jié)激光散斑消除裝置22與銀幕之間距離的作用，也可以換成其他材質(zhì)或其他形態(tài)。

除上述具體結(jié)構(gòu)之外，也可采用其他能夠?qū)A筒1安裝固定在銀幕架上的安裝方式。

實(shí)施例2

圖5示出了采用風(fēng)扇作為激光散斑消除裝置22中的空氣干擾部的結(jié)構(gòu)示意圖，風(fēng)扇6固定在圓筒1的底面上，圓筒1的兩個(gè)底面上都有開口。其余設(shè)置與實(shí)施例1相同。工作時(shí)，風(fēng)扇6以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，風(fēng)量經(jīng)過(guò)圓筒1涌向銀幕，當(dāng)氣流到達(dá)銀幕后，銀幕表面的透聲孔可將一束氣流分散成多束小直徑的氣流，各透聲孔出射的氣流又形成干涉、疊加的效應(yīng)，在銀幕的前方形成雜亂無(wú)章的空氣湍流，從而降低銀幕上的散斑現(xiàn)象。

如圖6和圖7分別示出了未使用本發(fā)明和使用了本發(fā)明實(shí)施例1的裝置所采集的激光散斑效果圖。經(jīng)散斑對(duì)比度測(cè)試，在距離銀幕4m處布置ccd相機(jī)，進(jìn)行固定區(qū)域的圖像采集，使用散斑對(duì)比度分析程序進(jìn)行計(jì)算，得出使用本發(fā)明裝置與不使用本發(fā)明裝置的散斑對(duì)比度區(qū)別：散斑對(duì)比度由24％降低至8％，達(dá)到了人眼可接受的范圍。

本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的任何變形、改進(jìn)、替換均落入本發(fā)明的范圍。