[发明专利]基于场致形变类聚合物的散斑消除装置

说明书

技术领域

    本发明涉及以相干光为光源的显示技术领域，具体是一种基于场致形变类聚合物的散斑消除装置，主要针对激光显示技术及光学仪器中存在的光学散斑现象。

背景技术

以激光为光源照射屏幕时，由于激光的相干性及屏幕的粗糙，导致人眼看到被散斑覆盖的图像，严重影响图像显示质量，阻碍观察者从图像中提取有用信息。因此，如何消除散斑一直是以激光为光源的光学仪器领域和显示技术领域中的研发热点。而就目前的研究结果来看，为消除散斑所用的方法大致可以分为两大类：一、通过控制激光光源的时间相干性来降低散斑，其原理是通过调整激光波长(或者频率)及多波长光源产生沸腾散斑，目前通过控制激光时间相干性成功消除光斑达到实用要求的技术方案基本上以多光源叠加为主；目前通过控制激光时间相干性成功消除光斑达到实用要求的技术方案基本上以多光源叠加为主；二、通过控制激光光束空间相干性消除散斑，是目前消除散斑的主要方法，基本原理是调整激光光束中基元光波的相位分布，从而改变散斑的空间分布，将多个散斑图像在人眼积分时间内相叠加，得到一个光能分布均匀的图像，进而实现消除散斑的目的。具体的方法有：采用旋转散射体、振动屏幕、振动具有Hadamard图形散射体、高频振动光纤等。上述方法，或要借助机械振动，甚至需要高频或大幅振动，或要集成多光源，实现结构复杂、易损坏、成本高，更主要的是散斑消除效果不佳。 

也有未借助机械振动的技术方案，例如：专利号为200820122639.7的中国专利公开了“一种基于散射的消相干匀场装置”，要求使用含有直径必须小于入射光波长的十分之一的颗粒的散射媒体，以实现对入射激光形成瑞利散射。专利中利用无机盐或有机醇水溶液(如NaCl、KCl、KNO₃或ZnSO₄水溶液) 作为散射媒质，基于无机盐或有机醇水溶液的存在形式是水合离子或大分子，相对于激光波长小很多，会对入射激光形成瑞利散射，以此实现入射激光分束，并在光导管内传导，以期降低入射激光的相干性来消除散斑，同时利用光导管的混光作用，将上述分束光进行匀化来匀场消相干。但按该申请所述技术方法进行试验，在室温下，利用长度仅为50mm、充满饱和NaCl水溶液的光导管消除散斑，结果如图1所示，其散斑对比度为70%，几乎没有起到降低散斑的作用。

发明内容

本发明为了解决现有散斑消除方法存在的消除散斑效果不佳、实现结构复杂、易损坏、成本高等问题，提供了一种基于场致形变类聚合物的散斑消除装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：基于场致形变类聚合物的散斑消除装置，包括内壁为反射镜面的导光管、设置于导光管内的场致形变类聚合物（该类聚合物在相应外场驱动下，会发生形变，所述外场一般指电场和磁场）、用于产生驱动管内聚合物形变所需外场的致动装置；场致形变类聚合物与导光管内壁间留有空隙；所述致动装置包含至少两个设置于导光管内或管外的外场施加组件。

所述场致形变类聚合物为电致形变类聚合物，相应致动装置为电场发生装置，电场发生装置的外场施加组件-成对设置的电极板设置于导光管内或管外；

置于导光管内的电极板采用“镜面”电极板（即电极板表面具有高反射率特性，能“全反射”入射于导光管内的激光光束），沿导光管内壁固定设置； 

所述场致形变类聚合物为磁致形变类聚合物，相应致动装置为磁场发生装置，磁场发生器的外场施加组件-电磁铁设置于导光管外； 

应用时，如图2、3所示，将激光光束经光学透镜扩束，并由导光管一端入射管内，部分透射聚合物，在导光管内壁反射，再入射聚合物；部分在聚合物表面内反射，分束成多束强度不等的光束，经多次反射、透射后，由导光管另一端出射；在激光光束于导光管内传输的过程中，由致动装置产生相应外场，并控制其外场施加组件产生外场的顺序和强度大小，驱动导光管内的场致形变类聚合物发生丰富多样的连续形变，进而改变入射激光分束后在导光管内的传播方向和路径，使出射光的相位分布、出射角分布随机变化。经投影后，不同相位分布、出射角分布的出射光分别会对应产生一个散斑图像；在人眼积分时间（50ms）内，多个散斑图像相叠加，就会得到一个光能分布均匀的图像，进而实现了消除散斑现象的目的。