一種抑制激光散斑的方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抑制激光散斑的方法和裝置，包括：將激光光源進行準直、擴束處理；將準直、擴束后的激光光源轉(zhuǎn)換成線偏振光；根據(jù)一幅或一幅以上隨機相位圖對線偏振光進行相位調(diào)制。本發(fā)明簡單地實現(xiàn)了對激光散斑的抑制。
【專利說明】
一種抑制激光散斑的方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及激光投影技術(shù)，尤指一種抑制激光散斑的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光具有單色性好、方向性強、亮度高、色度三角域大等優(yōu)點，用其作為投影顯示 的光源，畫面色彩飽和度高、圖像清晰，能夠?qū)崿F(xiàn)大屏幕和小型便攜投影的高質(zhì)量圖像。這 些使得激光顯示具有其他光源顯示技術(shù)所不可比擬的優(yōu)勢。
[0003] 對于顯示系統(tǒng)，觀察面某一點的強度由屏幕表面各處反射光疊加而成，由于屏幕 表面的粗糙程度大于光波波長，因此激光在屏幕表面形成漫反射，物體各點發(fā)出的子波到 達觀察點的相位是隨機分布的，但是由于激光的高相干性，各子波相干疊加后形成激光散 斑，該激光散斑為空間強度起伏的顆粒狀散斑圖樣。
[0004] 激光散斑是成像光場上的噪聲，造成了能量損失；并且屏幕上強烈的顆粒散斑圖 樣降低了圖像的分辨率和對比度，嚴重影響了成像質(zhì)量；同時激光散斑的存在使觀眾看到 刺眼的閃爍，造成觀眾的不適感。這些缺點都成為制約激光顯示技術(shù)發(fā)展的瓶頸。因此，抑 制激光散斑已經(jīng)成為激光顯示技術(shù)進一步發(fā)展的關(guān)鍵。
[0005] 現(xiàn)有的抑制激光散斑的方法大致可分為兩類：
[0006] -種是，改造激光光源以降低其時間或空間相干性的方法，包括利用不同波長的 光源照明、利用溫度效應(yīng)造成激光波長漂移等降低時間相干性的方法；或者，利用相同波 長的激光器陣列照明，利用脈沖激光的疊加以降低其空間相干性方法。但是，這些方法都 需要對激光光源進行較為復(fù)雜的設(shè)計與改造。例如，利用相同波長的激光器陣列照明來減 弱激光散斑的方法中，采用Μ個互不相干的激光光源（即激光光源陣列）分別以不同的入 射角入射到屏幕上，各激光光源的入射角大于成像角時才能將散斑的對比度降低到原來的 這樣，在設(shè)計激光光源陣列時就需要考慮投影顯示系統(tǒng)，不同的投影顯示系統(tǒng)可能 需要不同的激光光源陣列，顯然導(dǎo)致了激光光源陣列的設(shè)計比較復(fù)雜。
[0007] 另一種是，基于統(tǒng)計光學(xué)原理在屏幕上形成沸騰的散斑圖樣的方法，又包括移動 散射體，移動孔徑光闌，振動屏幕，旋轉(zhuǎn)光纖等利用機械運動裝置帶動光學(xué)器件快速移動在 屏幕上形成散斑沸騰圖樣的方法。但是因為需要機械裝置進行機械操作，在器件的制造和 維護方面都存在一定的問題。例如，采用振動屏幕來減弱激光光斑的方法中，振動屏幕需要 專門定制，需要提供電機之類的驅(qū)動裝置，而驅(qū)動裝置需要配置相應(yīng)的電源，且需要具有機 械臂與振動屏幕固定。振動屏幕需要選擇合適的振動幅度與振動頻率，才能使得減弱激光 散斑的效果比較好，又不影響圖像的正常觀看。然而，對于不同的圖像源，可能需要不同的 振動幅度與振動頻率，對于動態(tài)圖像源，就需要振動幅度和振動頻率能夠?qū)崟r調(diào)節(jié)，從而使 得驅(qū)動裝置的實現(xiàn)比較復(fù)雜，同時驅(qū)動裝置的體積也會較大，這與投影系統(tǒng)微型化、便攜化 背道而馳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種抑制激光散斑的方法和裝置，能夠簡單地 實現(xiàn)對激光散斑的抑制。
[0009] 為了達到上述目的，本發(fā)明提出了一種抑制激光散斑的方法，包括：
[0010] 將激光光源進行準直、擴束處理；
[0011] 將準直、擴束后的激光光源轉(zhuǎn)換成線偏振光；
[0012] 根據(jù)一幅或一幅以上隨機相位圖對線偏振光進行相位調(diào)制。
[0013] 優(yōu)選地，該方法還包括：將所述調(diào)制后的線偏振光作為投影顯示系統(tǒng)的光源進行 投影顯示。
[0014] 優(yōu)選地，所述將準直、擴束后的激光光源轉(zhuǎn)換成線偏振光包括：采用起偏器將所述 準直、擴束后的激光光源轉(zhuǎn)換成所述線偏振光。
[0015] 優(yōu)選地，所述起偏器為線偏振片。
[0016] 優(yōu)選地，所述對線偏振光進行相位調(diào)制包括：采用空間光調(diào)制器對所述線偏振光 進行相位調(diào)制。
[0017] 優(yōu)選地，所述準直、擴束后的激光光源的直徑大于或等于空間光調(diào)制器的窗口直 徑。
[0018] 優(yōu)選地，所述線偏振光的偏振方向和不加電壓時空間光調(diào)制器的偏振方向相同。
[0019] 優(yōu)選地，所述空間光調(diào)制器為反射式空間光調(diào)制器；
[0020] 在所述將準直、擴束后的激光光源轉(zhuǎn)換成線偏振光之后，在所述根據(jù)一幅或一幅 以上隨機相位圖采用空間光調(diào)制器對線偏振光進行相位調(diào)制之前還包括：
[0021] 改變所述線偏振光的傳播方向；
[0022] 所述根據(jù)一幅或一幅以上隨機相位圖采用空間光調(diào)制器對線偏振光進行相位調(diào) 制包括：
[0023] 根據(jù)一幅或一幅以上隨機相位圖采用所述反射式空間光調(diào)制器對改變傳播方向 后的線偏振光進行相位調(diào)制。
[0024] 優(yōu)選地，所述改變線偏振光的傳播方向包括：米用分光棱鏡改變所述線偏振光的 傳播方向。
[0025] 本發(fā)明還提出了一種抑制激光散斑的裝置，至少包括：
[0026] 準直擴束模塊，用于將激光光源進行準直、擴束處理；
[0027] 轉(zhuǎn)換模塊，用于將準直、擴束后的激光光源轉(zhuǎn)換成線偏振光；
[0028] 調(diào)制模塊，用于根據(jù)一幅或一幅以上隨機相位圖對線偏振光進行相位調(diào)制。
[0029] 優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)換模塊為起偏器。
[0030] 優(yōu)選地，所述起偏器為線偏振片。
[0031] 優(yōu)選地，所述調(diào)制模塊為空間光調(diào)制器。
[0032] 優(yōu)選地，所述空間光調(diào)制器為反射式空間光調(diào)制器。
[0033] 還包括：
[0034] 改變模塊，用于改變所述線偏振光的傳播方向。
[0035] 優(yōu)選地，所述改變模塊為分光棱鏡。
[0036] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包括：將激光光源進行準直、擴束處理；將準直、擴束后 的激光光源轉(zhuǎn)換成線偏振光；根據(jù)一幅或一幅以上隨機相位圖對線偏振光進行相位調(diào)制。 本發(fā)明的方案中，根據(jù)隨機相位圖對改變傳播方向后的線偏振光進行調(diào)制，使得調(diào)制后的 線偏振光的相位隨機分布，降低了激光光源的相干性，在使用調(diào)制后的線偏振光作為投影 顯示系統(tǒng)的光源時，簡單地實現(xiàn)了對激光散斑的抑制。
[0037] 進一步地，線偏振光的偏振方向與不加電壓時空間光調(diào)制器的偏振方向相同，使 得改變傳播方向后的線偏振光入射到空間調(diào)制器后只進行相位調(diào)制，保證了圖像質(zhì)量。
【附圖說明】
[0038] 下面對本發(fā)明實施例中的附圖進行說明，實施例中的附圖是用于對本發(fā)明的進一 步理解，與說明書一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限制。
[0039] 圖1為本發(fā)明抑制激光散斑的方法的流程圖；
[0040] 圖2為本發(fā)明抑制激光散斑的裝置的結(jié)構(gòu)組成示意圖；
[0041] 圖3為本發(fā)明第一實施例抑制激光散斑的裝置的結(jié)構(gòu)組成示意圖；
[0042] 圖4為本發(fā)明第二實施例抑制激光散斑的裝置的結(jié)構(gòu)組成示意圖；
[0043] 圖5為本發(fā)明第三實施投影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成示意圖；
[0044] 圖6為本發(fā)明第四實施例投影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
【具體實施方式】
[0045] 為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述，并不 能用來限制本發(fā)明的保護范圍。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實 施例中的各種方式可以相互組合。
[0046] 參見圖1，本發(fā)明提出了一種抑制激光散斑的方法，包括：
[0047] 步驟100、將激光光源進行準直、擴束處理。
[0048] 本步驟中，如何將激光光源進行準直、擴束處理屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識， 并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，這里不再贅述。
[0049] 本步驟中，為了提高空間光調(diào)制器的利用效率，可以使準直、擴束后的激光光源的 直徑大于或等于空間光調(diào)制器的窗口直徑。
[0050] 步驟101、將準直、擴束后的激光光源轉(zhuǎn)換成線偏振光。
[0051] 本步驟中，為了保證圖像質(zhì)量，可以使線偏振光的偏振方向與不加電壓時空間光 調(diào)制器的偏振方向（如液晶分子排列方向）相同。
[0052] 本步驟中，可以采用起偏器（如線偏振片）將準直、擴束的激光光源轉(zhuǎn)換成線偏振 光。
[0053] 步驟102、根據(jù)一幅或一幅以上隨機相位圖對線偏振光進行相位調(diào)制。
[0054] 本步驟中，可以采用空間光調(diào)制器對線偏振光進行相位調(diào)制。
[0055] 其中，空間光調(diào)制器可以是反射式空間光調(diào)制器（如液晶純相位空間光調(diào)制器）、 或透射式空間光調(diào)制器。
[0056] 當空間光調(diào)制器為反射式空間光調(diào)制器時，步驟101和步驟102之間還包括：改變 線偏振光的傳播方向。
[0057] 其中，可以米用分光棱鏡改變線偏振光的傳播方向。
[0058] 步驟102中根據(jù)一幅或一幅以上隨機相位圖采用反射式空間光調(diào)制器對改變傳 播方向后的線偏振光進行相位調(diào)制。
[0059] 當空間光調(diào)制器為透射式空間光調(diào)制器時，則不需要改變線偏振光的傳播方向。
[0060] 其中，采用計算設(shè)備（如計算機等）生成一幅或一幅以上隨機相位圖，將生成的 隨機相位圖加載到空間光調(diào)制器中從而改變空間光調(diào)制器的偏振態(tài)，當改變傳播方向后的 線偏振光入射到空間光調(diào)制器時，空間光調(diào)制器對改變傳播方向后的線偏振光進行相位調(diào) 制。
[0061] 其中，計算設(shè)備如何生成一幅或一幅以上隨機相位圖屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知 常識，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，這里不再贅述。
[0062] 該方法還包括：
[0063] 步驟103、將調(diào)制后的線偏振光作為投影顯示系統(tǒng)的光源進行投影顯示。
[0064] 本發(fā)明的方法中，根據(jù)隨機相位圖對改變傳播方向后的線偏振光進行調(diào)制，使得 調(diào)制后的線偏振光的相位隨機分布，降低了激光光源的相干性，在使用調(diào)制后的線偏振光 作為投影顯示系統(tǒng)的光源時，簡單地實現(xiàn)了對激光散斑的抑制。
[0065] 參見圖2,本發(fā)明還提出了一種抑制激光散斑的裝置，至少包括：
[0066] 準直擴束模塊，用于將激光光源進行準直、擴束處理；
[0067] 轉(zhuǎn)換模塊，用于將準直、擴束后的激光光源轉(zhuǎn)換成線偏振光；
[0068] 調(diào)制模塊，用于根據(jù)一幅或一幅以上相同的隨機相位圖對線偏振光進行相位調(diào) 制。
[0069] 本發(fā)明的裝置中，轉(zhuǎn)換模塊為起偏器。
[0070] 本發(fā)明的裝置中，起偏器為線偏振片。
[0071] 本發(fā)明的裝置中，調(diào)制模塊為空間光調(diào)制器。
[0072] 本發(fā)明的裝置中，空間光調(diào)制器為反射式空間光調(diào)制器。
[0073] 還包括：
[0074] 改變模塊，用于改變線偏振光的傳播方向。
[0075] 本發(fā)明的裝置中，改變模塊為分光棱鏡。
[0076] 下面通過具體實施例詳細說明本發(fā)明的裝置。
[0077] 第一實施例，圖3為采用反射式空間光調(diào)制器的抑制激光散斑的裝置的結(jié)構(gòu)組成 示意圖。如圖3所示，準直、擴束后的激光光源1經(jīng)過線偏振片2,線偏振光的偏振方向與不 加電壓時反射式空間光調(diào)制器4的液晶分子排列方向相同。線偏振光經(jīng)過分光棱鏡5偏轉(zhuǎn) 入射到反射式空間光調(diào)制器4上。計算機3生成一系列隨機相位圖，隨時間變化加載到反 射式空間光調(diào)制器4上。反射式空間光調(diào)制器4對偏轉(zhuǎn)后的線偏振光進行相位調(diào)制，調(diào)制 后的線偏振光的相位隨機分布，從而降低了激光光源的相干性。
[0078] 第二實施例，圖4為采用透射空間光調(diào)制器的抑制激光散斑的裝置的結(jié)構(gòu)組成示 意圖。如圖4所示，準直、擴束后的激光光源1經(jīng)過線偏振片2,線偏振光的偏振方向與不 加電壓時透射式空間光調(diào)制器6的液晶分子排列方向相同。線偏振光入射到透射式空間光 調(diào)制器6上。計算機3生成一系列隨機相位圖，隨時間變化加載到透射式空間光調(diào)制器6 上。透射式空間光調(diào)制器4對線偏振光進行相位調(diào)制，調(diào)制后的線偏振光的相位隨機分布， 從而降低了激光光源的相干性。
[0079] 第三實施例，圖5為調(diào)制后的線偏振光直接作為光源的投影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成示意 圖。如圖5所示，準直、擴束后的激光光源1經(jīng)過線偏振片2,線偏振光的偏振方向與不加電 壓時反射式空間光調(diào)制器4的液晶分子排列方向相同。線偏振光經(jīng)過分光棱鏡5偏轉(zhuǎn)入射 到反射式空間光調(diào)制器4上。計算機3生成一系列隨機相位圖，隨時間變化加載到反射式 空間光調(diào)制器4上。反射式空間光調(diào)制器4對偏轉(zhuǎn)后的線偏振光進行相位調(diào)制，調(diào)制后的 線偏振光的相位隨機分布，從而降低了激光光源的相干性。
[0080] 調(diào)制后的線偏振光經(jīng)過分光棱鏡8入射到投影儀7上。投影儀7將圖像投影到屏 幕9上。因為反射式空間光調(diào)制器4對激光光源進行了隨機相位調(diào)制，所以屏幕9上的散 斑圖樣隨時間變化，當相鄰兩次加載到反射式空間光調(diào)制器人眼看到的是散斑疊加的時間 平均效果，從而實現(xiàn)了激光散斑的減弱。
[0081] 第四實施例，圖6是將調(diào)制后的線偏振光經(jīng)過空間濾波后作為光源的投影的結(jié)構(gòu) 組成示意圖。如圖6所示，準直、擴束后的激光光源1經(jīng)過線偏振片2,線偏振光的偏振方向 與不加電壓時反射式空間光調(diào)制器4的液晶分子排列方向相同。線偏振光經(jīng)過分光棱鏡5 偏轉(zhuǎn)入射到反射式空間光調(diào)制器4上。計算機3生成一系列隨機相位圖，隨時間變化加載 到反射式空間光調(diào)制器4上。
[0082] 調(diào)制后的線偏振光經(jīng)過透鏡10成為球面波，再經(jīng)過放置于透鏡10后焦面上的小 孔11進行空間濾波。出射光經(jīng)過分光棱鏡8入射到投影儀7上。投影儀7將圖像投影到 屏幕9上。反射式空間光調(diào)制器4對線偏振光進行了隨機相位調(diào)制，激光經(jīng)過透鏡10成為 發(fā)散球面波，空間相干性進一步降低。光束在透鏡10的后焦面上會聚為一點，經(jīng)過小孔11， 進行空間濾波，經(jīng)過分光棱鏡8入射到投影儀7上進行投影，抑制了屏幕9的散斑效應(yīng)。
[0083] 第三實施例和第四實施例中投影儀7可以是一般激光投影儀或激光全息投影儀。
[0084] 在本說明書的描述中，參考術(shù)語"一個實施例"、"一些實施例"、"示例"、"具體示 例"、或"一些示例"等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點包含 于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指 的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個 或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0085] 盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不 脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本 發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項】
1. 一種抑制激光散斑的方法，其特征在于，包括： 將激光光源進行準直、擴束處理； 將準直、擴束后的激光光源轉(zhuǎn)換成線偏振光； 根據(jù)一幅或一幅以上隨機相位圖對線偏振光進行相位調(diào)制。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括：將所述調(diào)制后的線偏振光 作為投影顯示系統(tǒng)的光源進行投影顯示。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述將準直、擴束后的激光光源轉(zhuǎn)換 成線偏振光包括：采用起偏器將所述準直、擴束后的激光光源轉(zhuǎn)換成所述線偏振光。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述起偏器為線偏振片。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述對線偏振光進行相位調(diào)制包括： 采用空間光調(diào)制器對所述線偏振光進行相位調(diào)制。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述準直、擴束后的激光光源的直徑大于 或等于空間光調(diào)制器的窗口直徑。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述線偏振光的偏振方向和不加電壓時 空間光調(diào)制器的偏振方向相同。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述空間光調(diào)制器為反射式空間光調(diào)制 器； 在所述將準直、擴束后的激光光源轉(zhuǎn)換成線偏振光之后，在所述根據(jù)一幅或一幅以上 隨機相位圖采用空間光調(diào)制器對線偏振光進行相位調(diào)制之前還包括： 改變所述線偏振光的傳播方向； 所述根據(jù)一幅或一幅以上隨機相位圖采用空間光調(diào)制器對線偏振光進行相位調(diào)制包 括： 根據(jù)一幅或一幅以上隨機相位圖采用所述反射式空間光調(diào)制器對改變傳播方向后的 線偏振光進行相位調(diào)制。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述改變線偏振光的傳播方向包括：采用 分光棱鏡改變所述線偏振光的傳播方向。10. -種抑制激光散斑的裝置，其特征在于，至少包括： 準直擴束模塊，用于將激光光源進行準直、擴束處理； 轉(zhuǎn)換模塊，用于將準直、擴束后的激光光源轉(zhuǎn)換成線偏振光； 調(diào)制模塊，用于根據(jù)一幅或一幅以上隨機相位圖對線偏振光進行相位調(diào)制。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換模塊為起偏器。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述起偏器為線偏振片。13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)制模塊為空間光調(diào)制器。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述空間光調(diào)制器為反射式空間光調(diào) 制器； 還包括： 改變模塊，用于改變所述線偏振光的傳播方向。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述改變模塊為分光棱鏡。
【文檔編號】G02B27/48GK106033148SQ201510125977
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月20日
【發(fā)明人】夏軍, 楊磊, 張曉兵, 夏歡林
【申請人】中興通訊股份有限公司