CN101950087A - 一种消除激光散斑效应的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学和激光领域，尤其涉及激光显示领域的，特别是消除激光散斑效应方面。本发明的消除激光散斑效应的方法，具体是：通过一振动源驱使激光光路中的可通光的液体发生振动，从而使该液体的界面产生随机无序分布的波面，进而破坏透射的激光的输出波阵面的位相，实现消除激光散斑效应。本发明的优点是通过简单可行的方案实现了消除激光散斑效应的目的。
Description
技术领域
本发明涉及光学和激光领域，尤其涉及激光显示领域的，特别是消除激光散斑效应方面。
背景技术
激光光源作为投影显示光源与其它显示光源相比，具有单色性好、方向性好、亮度高且光束细腻柔和，色彩丰富，饱和度高，显示画面尺寸灵活可变，节能环保等优点。但是，由于激光的高度相干性，当激光照射到粗糙物体的表面时会形成激光散斑，激光散斑的存在将严重影响激光投影显示的成像质量，降低图像的对比度和分辨率，也成为制约和阻碍激光投影显示快速发展以及市场化的主要原因之一。
为了消除激光散斑，人们已提出了多种方法，例如利用不同波长的光源；利用脉冲激光的叠加；移动散射体；移动孔径光阑或振动屏幕等。其中采用破坏激光输出波阵面的位相是消除激光散斑效应的一种重要方法。
发明内容
本发明正是基于上述方式，而提出一种简单可行的，用于消除激光散斑效应的方法。
本发明的技术方案是：
一种消除激光散斑效应的方法，具体是：通过一振动源驱使激光光路中的可通光的液体发生振动，从而使该液体的界面产生随机无序分布的波面，进而破坏透射的激光的输出波阵面的位相，实现消除激光散斑效应。
进一步的实施方式一：所述的液体是二种互不相溶且折射率不同的可通光的液体，形成液体分层，上述的振动源使该二层液体的分隔界面产生随机无序分布的波面。
更进一步优选的，所述的二层液体内或者其中的任意一层液体内分布有气泡或者空气间隙。
进一步的实施方式二：所述的液体是二种折射率不同的可通光的液体，在该二种液体间设置一弹性通光隔膜，形成液体分层，上述的振动源使该二层液体的分隔界面产生随机无序分布的波面。
更进一步优选的，所述的二层液体内或者其中的任意一层液体内分布有气泡或者空气间隙。
进一步的，所述的二种液体是置于一密封外壳内，该密封外壳的二个通光的限制层界面是由可通光的材料制成。
更进一步的，所述的限制层界面的二个或者其中的一个是由柔软而具有弹性的可通光的材料制成。
进一步的实施方式三：所述的液体是一种可通光的液体，上述的振动源使该液体的限制层界面产生随机无序分布的波面。
更进一步优选的，所述的液体内分布有气泡或者空气间隙。
进一步的，所述的液体是置于一密封外壳内，该密封外壳的二个通光的限制层界面的二个或者其中的一个是由柔软而具有弹性的可通光的材料制成。
更进一步的，所述的液体的其中一个限制层界面上镀有反射膜层。或者，所述的液体的其中一个限制层界面下方设有反射镜。
本发明采用上述技术方案，通过一种简单且可行的方式，使激光光路中的可通光的液体发生振动，从而使该液体的界面产生随机无序分布的波面，进而破坏透射的激光的输出波阵面的位相，实现消除激光散斑效应。
附图说明
图1a是本发明的实施例1的示意图；
图1b是本发明的实施例2的示意图；
图2a是本发明的实施例5的示意图；
图2b是本发明的实施例6的示意图；
图3a是本发明的实施例9的示意图；
图3b是本发明的实施例10的示意图；
图4a是本发明的实施例11的示意图；
图4b是本发明的实施例12的示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明中消除激光散斑效应的方法是：通过一振动源使激光光路中的可通光的液体发生振动，从而使该液体的界面产生随机无序分布的波面，进而破坏透射的激光的输出波阵面的位相，实现消除激光散斑效应。该界面可以是二层液体的间隔层界面的振动，可以是一层液体外的限制层界面的振动，也可以是二者兼具。优选的，还可以在液体内增加气泡或者空气间隙以获得更佳的效果。如果没有气泡或空气空隙，则振动时，液体分界面的振动很小；有气泡或空气隙时，振动将较大。
实施例1：
参阅图1a所示，将可通光的第一液体102和第二液体103按一定比例，如1∶1、1∶2或其他比例充入一限制液体的密封外壳101内。其中，该密封外壳101的上下二个限制层界面1011和1012是可通光的材料制成，以保证激光可透射通过。该第一液体102和第二液体103为二种互不相溶且折射率不同的可通光的液体，例如，第一液体102是油，第二液体103是水。因此，二种液体会自然形成一个液体分层界面的间隔层界面106。该密封外壳101上设置有一个用于产生振动的振动源104，该振动源104可以是一微型电机或者低频驱动的PZT等，通过该振动源104可以带动密封外壳101内的第一液体102和第二液体103发生振动，从而使该第一液体102和第二液体103的间隔层界面106产生随机无序分布的波面，当入射激光1071经过该装置后，出射激光1072就可以获得产生随机的位相分布，以实现消除激光散斑效应的目的。
优选的，在第一液体102内注入有气泡105或者空气间隙，气泡105或者空气间隙可以使振动时液面的振动幅度加大，可以获得更佳的位相分布的效果。
实施例2：
参阅图1b所示，在如图1a所示的实施例结构的基础上，也在第二液体103内注入气泡105或者空气间隙，可以获得相比实施例1中更佳的位相分布的效果。需要注意的，此时该装置必须纵向分布设置于光路中，否则气泡105或者空气间隙将因浮力的原因，而挤压入密度较低的液体层中。当然，如果横向分布也可以实现本发明的目的，只是气泡105或者空气间隙仅分布于其中的任意一层密度较小的液体内而已，则转变成实施例1的结构。
实施例3：
在如图1a和图1b所示的实施例1和实施例2的结构中，密封外壳101的上下二个限制层界面1011和1012一般是可通光的硬性材料制成，当振动源104带动密封外壳101内的第一液体102和第二液体103发生振动时，仅其间隔层界面106或者气泡105发生振动，而限制层界面1011和1012不发生振动形变。而本实施例3则是在实施例1或者实施例2的基础上，将一个限制层界面1011选用柔软而具有弹性的可通光的材料制成，当振动源104带动密封外壳101内的第一液体102和第二液体103发生振动时，不仅其间隔层界面106或者气泡105发生振动，其中的一个柔软而具有弹性的可通光的材料制成的限制层界面1011也发生振动形变，可以获得相比上述2个实施例更佳的位相分布的效果。
实施例4：
相比上述的实施例3，该实施例是将二个限制层界面1011和1012均采用柔软而具有弹性的可通光的材料制成，则振动源104振动时，限制层界面1011和1012同时均发生振动形变，可以获得相比上述实施例3还更佳的位相分布的效果。
实施例5：
参阅图2a所示，将可通光的第一液体102和第二液体103，充入一限制液体的密封外壳101内。其中，该密封外壳101的上下二个限制层界面1011和1012是可通光的材料制成，以保证激光可透射通过。该第一液体102和第二液体103为二种折射率不同的可通光的液体，可以是可互溶的或者同上述实施例一样的互不相溶的且折射率不同的2种液体，或者是同种类液体但掺入其他物质以产生不同折射率的液体，如一层为蒸馏水，一层为加入一定量食盐的水溶液。二种液体间设置一弹性通光隔膜108，用于将两种液体分隔开，形成不相混合的液体分层。同样的，该密封外壳101上设置有一个用于产生振动的振动源104，该振动源104可以是一微型电机或者低频驱动的PZT等，通过该振动源104可以带动密封外壳101内的第一液体102和第二液体103发生振动，从而使该第一液体102和第二液体103之间间隔的弹性通光隔膜108振动，而使这2种液体的分隔界面产生随机无序分布的波面，当入射激光经过该装置后，出射激光就可以获得产生随机的位相分布，以实现消除激光散斑效应的目的。
优选的，在第一液体102内注入有气泡105或者空气间隙，气泡105或者空气间隙可以使振动时液面的振动幅度加大，可以获得更佳的位相分布的效果。
实施例6：
参阅图2b所示，类似于图1b的实施例2的，在如图2a所示的实施例结构的基础上，也在第二液体103内注入气泡105或者空气间隙，可以获得相比实施例5中更佳的位相分布的效果。由于有弹性通光隔膜108的存在，此时该装置可以任意方向设置于光路中，而不会像图1b的实施例2中的气泡105或者空气间隙将因浮力的原因而全部挤入密度较低的液体层中。
实施例7：
在上述图2a和图2b所示的实施例5和实施例6的结构中，密封外壳101的上下二个限制层界面1011和1012一般是可通光的硬性材料制成，当振动源104带动密封外壳101内的第一液体102和第二液体103发生振动时，仅其间隔层界面106或者气泡105发生振动，而限制层界面1011和1012不发生振动形变。而本实施例7则是在实施例5或者实施例6的基础上，将一个限制层界面1011选用柔软而具有弹性的可通光的材料制成，当振动源104带动密封外壳101内的第一液体102和第二液体103发生振动时，不仅其间隔层界面106或者气泡105发生振动，其中的一个柔软而具有弹性的可通光的材料制成的限制层界面1011也发生振动形变，可以获得相比上述2个实施例更佳的位相分布的效果。
实施例8：
相比上述的实施例7，该实施例是将二个限制层界面1011和1012均采用柔软而具有弹性的可通光的材料制成，则振动源104振动时，限制层界面1011和1012同时均发生振动形变，可以获得相比上述实施例7还更佳的位相分布的效果。
实施例9：
参阅图3a所示，将可通光的液体109充入一限制液体的密封外壳101内。其中，该密封外壳101的上下二个限制层界面1011和1012是可通光的材料制成，以保证激光可透射通过。并且必要的，该密封外壳的二个通光的限制层界面的二个均是或者其中的一个是由柔软而具有弹性的可通光的材料制成。同样的，该密封外壳101上设置有一个用于产生振动的振动源104，该振动源104可以是一微型电机或者低频驱动的PZT等，通过该振动源104可以带动密封外壳101内的液体109，通光液体109的振动力，从而迫使限制层界面1011和1012的一个或者二个发生振动形变，而使该液体的通光的限制层界面产生随机无序分布的波面，当入射激光经过该装置后，出射激光就可以获得产生随机的位相分布，以实现消除激光散斑效应的目的。
实施例10：
参阅图3b所示，在如图3a所示的实施例结构的基础上，在液体109内注入气泡105或者空气间隙，气泡105或者空气间隙可以使振动时液面的振动幅度加大，可以获得更佳的位相分布的效果。
实施例11：
参阅图4a所示，类似于实施例9的，将可通光的液体109充入一限制液体的密封外壳101内。其中，该密封外壳101的上下二个限制层界面1011和1012是可通光的材料制成，以保证激光可透射通过。并且必要的，该密封外壳的二个通光的限制层界面的二个均是或者其中的一个是由柔软而具有弹性的可通光的材料制成。同样的，该密封外壳101上设置有一个用于产生振动的振动源104，该振动源104可以是一微型电机或者低频驱动的PZT等，通过该振动源104可以带动密封外壳101内的液体109，通光液体109的振动力，从而迫使限制层界面1011和1012的一个或者二个发生振动形变，而使该液体的通光的限制层界面产生随机无序分布的波面。并且，在其中的一个限制层界面1012镀有反射膜层110，或者在限制层界面1012下方设有反射镜。此时激光以一定倾角入射，入射激光1071穿过限制层界面1011及液体109，在限制层界面1012的反射膜层110表面或者限制层界面1012下方的反射镜发生反射，并再次穿过液体109及限制层界面1011透射而出，出射激光1072就可以获得产生随机的位相分布，以实现消除激光散斑效应的目的。
实施例12：
参阅图4b所示，在如图4a所示的实施例结构的基础上，在液体109内注入气泡105或者空气间隙，气泡105或者空气间隙可以使振动时液面的振动幅度加大，可以获得更佳的位相分布的效果。
利用本发明的方法制成的任一结构的消除激光散斑效应的装置，可以放在任何激光投影仪镜头前，用于消除或减少激光散斑效应。优选的，本发明通光的液体可以用透明软质胶状体的液体。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种消除激光散斑效应的方法，其特征在于：通过一振动源驱使激光光路中的可通光的液体发生振动，从而使该液体的界面产生随机无序分布的波面，进而破坏透射的激光的输出波阵面的位相，实现消除激光散斑效应。
2.根据权利要求1所述的消除激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的液体是二种互不相溶且折射率不同的可通光的液体，形成液体分层，上述的振动源使该二层液体的分隔界面产生随机无序分布的波面。
3.根据权利要求2所述的消除激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的二层液体内或者其中的任意一层液体内分布有气泡或者空气间隙。
4.根据权利要求1所述的消除激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的液体是二种折射率不同的可通光的液体，在该二种液体间设置一弹性通光隔膜，形成液体分层，上述的振动源使该二层液体的分隔界面产生随机无序分布的波面。
5.根据权利要求4所述的消除激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的二层液体内或者其中的任意一层液体内分布有气泡或者空气间隙。
6.根据2至5任一权利要求所述的消除激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的二种液体是置于一密封外壳内，该密封外壳的二个通光的限制层界面是由可通光的材料制成。
7.根据权利要求6所述的消除激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的限制层界面的二个或者其中的一个是由柔软而具有弹性的可通光的材料制成。
8.根据权利要求1所述的消除激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的液体是一种可通光的液体，上述的振动源使该液体的限制层界面产生随机无序分布的波面。
9.根据权利要求8所述的消除激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的液体内分布有气泡或者空气间隙。
10.根据权利要求8或9所述的消除激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的液体是置于一密封外壳内，该密封外壳的二个通光的限制层界面的二个或者其中的一个是由柔软而具有弹性的可通光的材料制成。
11.根据权利要求8所述的消除激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的液体的其中一个限制层界面上镀有反射膜层。
12.根据权利要求8所述的消除激光散斑效应的方法，其特征在于：所述的液体的其中一个限制层界面下方设有反射镜。
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