[发明专利]一种基于光学衍射元件的激光散斑抑制方法

说明书

一种基于光学衍射元件的激光散斑抑制方法，该方法实现系统中，激光器射出的激光束通过所述调制透镜组件进行扩束、整形和校准，正入射所述二元光学衍射元件的平面，所述二元光学衍射元件可水平移动地安装在水平导轨上并与水平面呈夹角，根据数学模型的理论推导计算得到所述二元光学衍射元件运动速度和夹角，按照设定的运动速度和夹角，控制所述二元光学衍射元件运动；本发明提供一种散斑抑制效果好、结构简单、易于实现、且系统通用性、鲁棒性好、成本低廉的基于光学衍射元件的激光散斑抑制方法。

技术领域

本发明属于激光显示投影领域，尤其涉及一种散斑抑制方法。

背景技术

激光散斑是当用激光照射漫射体时，在粗糙物体表面观察到的一层颗粒状结构。散斑的本质是一种随机的相干叠加。散斑在成像和信息图像中属于噪声，通常会严重影响图像和信息的质量，因此在激光系统，特别是激光显示投影系统中，需要进行散斑抑制。

由于散斑抑制的重要性，前人进行了比较多的理论研究，已经提出的光学投影中散斑抑制的理论方法大致可以分为8种：1.引入偏振多样性；2.引入一个运动屏幕；3.引入专门设计的屏幕，使产生的散斑最小；4.对每种颜色，加宽光源的谱，或用频率稍有不同的多个激光器来获得照明波长的多样性；5.对每种颜色，用空间分离的多个激光器，从而获得照明角度的多样性；6.相对于人眼的分辨率，对光学投影系统进行的散斑容忍度设计；7.将一个具有随机相位元胞的变动漫射体成像到屏幕上；8.将一个具有确定性的正交相位代码的变动漫射体成像到屏幕上。基于上述理论研究，也提出了一些抑制散斑的技术方法，比如：福建中科晶创光电科技有限公司在专利《一种激光消散斑系统》中提出，利用一种激光散斑抑制器的色散特性，激光通过激光散斑抑制器中传播足够长距离后，其时间相干性得以减弱，再通过散射片的运动将激光散斑图样进行时间平均，从而减小激光散斑的影响。再比如，孙鸣捷等人在其论文《一种采用振动混光棒的散斑抑制技术》中提出了一种基于振动混光棒的散斑抑制方法，在保持原光束90％能量的前提下将图像的散斑对比度抑制到6％以下，且无需额外整形透镜光学件。梁传祥等人在其论文《基于硅基液晶实现激光投影显示系统均匀整形和散斑抑制》中提出利用硅基液晶空间光调制器抑制激光散斑。该方法可使照明光斑均匀性从74％提高到92.57％，屏幕上图样散斑对比度由0.991减小为0.2508。

然而，上述已有技术存在的共同缺陷是：系统结构十分复杂，实验精度要求很高，系统容错性、鲁棒性、通用性很差，无法将实验系统通用化、仪器化，以满足激光投影显示领域的实际应用需求。另外，上述已有技术的散斑抑制效果也不够理想，需要进一步提高。

发明内容

为了克服已有散斑抑制技术和系统结构复杂，实验精度要求高，实现困难，系统容错性、鲁棒性、通用性差，以及散斑抑制效果不够好的不足，本发明提供一种散斑抑制效果好、结构简单、易于实现、且系统通用性、鲁棒性好、成本低廉的基于光学衍射元件的激光散斑抑制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于光学衍射元件的激光散斑抑制方法，该方法实现系统中，激光器射出的激光束通过所述调制透镜组件进行扩束、整形和校准，正入射所述二元光学衍射元件的平面，所述二元光学衍射元件可水平移动地安装在水平导轨上并与水平面呈夹角；所述抑制方法包括如下步骤：

1)光学衍射元件的透射率函数设为t(x₀,y₀)，光学衍射元件后平面P′₀光场的复振幅表示为：

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