CN103246078A - 随动分布式微扰屏幕二次散斑消除装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及散斑消除装置，具体为一种随动分布式微扰屏幕二次散斑消除装置，解决了现有的消除屏幕上形成的二次散斑的装置存在光损严重、结构复杂、成本高等一系列的问题。一种随动分布式微扰屏幕二次散斑消除装置，包括屏幕（101），所述屏幕（101）上中心位置设有一个具有周期或随机振动的激振源（103），或者屏幕（101）上四周或面积内均布有多个具有周期或随机振动的激振源（103），所述激振源（103）随机振动时的振幅A≥0.05mm或激振源（103）周期振动时的频率f≥10Hz、振幅A≥0.05mm。本发明设计合理、结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及散斑消除装置，具体为一种随动分布式微扰屏幕二次散斑消除装置。
背景技术
由于激光的亮度高、单色性好、方向性好，在显示及照明领域中拥有无可比拟的优势，可以实现色彩丰富、高对比度、高流明图像显示。但是由于激光的相干性，导致经粗糙表面反射后出现散斑现象。散斑现象严重影响画面信息显示，导致图像质量下降，已成为激光显示领域必须克服的技术难题。
传统的散斑消除装置采用多模光纤传输（US20050008290）、旋转散射片（EP0589179A1）、旋转散元件（EP0589179A1）等方法消除相干光产生的散斑图像。但上述办法的缺点在于光损严重，无法有效消除屏幕上所形成的二次散斑。另外，也有采用体散射改变波长或偏振态（US20050008290），该方法也是无法实现低光损散斑消除，结构复杂，只能有限的增宽激光半波宽，散斑消除效果差。多激光阵列消散斑技术对于小流明显示成本太高。屏幕震动消散斑（Goodman)是利用屏幕单方向运动或双向非中心对称运动，可实现无光损散班消除，但是由于单方向运动需要大行程运动，非中心对称旋转运动也需要带动整个屏幕，所以屏幕结构复杂，同样存在高功耗和噪音问题。
因此有必要研发一种结构简单、无光损的二次散斑消除装置。
发明内容
本发明为了解决现有的消除屏幕上形成的二次散斑的装置存在光损严重、结构复杂、成本高等问题，提供了一种随动分布式微扰屏幕二次散斑消除装置。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种随动分布式微扰屏幕二次散斑消除装置，包括屏幕，所述屏幕上中心位置设有一个具有周期或随机振动的激振源，或者屏幕上四周或面积内均布有多个具有周期或随机振动的激振源，所述激振源随机振动时的振幅A≥0.05mm或激振源周期振动时的频率f≥10Hz、振幅A≥0.05mm。
根据Goodman的“Speckle Phenomena in Optics theory and Applications”可知，当屏幕上的某一单元以某一轴线倾斜时，若人眼在该屏幕上的最小分辨单元的跨度上引入2 的相位变化时，即可引入一个独立散斑图像。若将散斑对比度降低到M -1/2 以下时，该最小分辨单元的倾斜角度需大于等于
，
式（1）中，Z e 是从人眼到屏幕的距离，
是人眼的角分辨率，
为入射激光波长，M为人眼积分时间内独立散斑图像的数量。
人眼在屏幕上的最小分辨单元，例如当人眼瞳孔直径3mm，距离屏幕10m处观察，则屏幕上的最小分辨单元大小为直径是3.5mm的圆斑，同一最小分辨单元在其圆心在一个振动时期内分别处于相邻波峰和波谷时刻的状态，即如图1所示005和007，形成的两种静态（两个曲面）相交后形成相交圆，即最小分辨单元的圆心在相交圆上同一相交点处总存在两个极限倾斜位置，那么定义在两个极限倾斜状态下的同一相交点处的两条曲面切线所形成的夹角即为状态交叉角β。
工作时，上述激振源引起屏幕发生随动波浪式振动后，由人眼在屏幕上的任一最小分辨单元的圆心在经历相邻的一个波峰和一个波谷的一个振动时期内分别处于波峰和波谷时刻下，任一最小分辨单元在两种极限状态下（如图1所示的005和007）形成的状态交叉角β≥
，所述
。由于激振源的振动导致屏幕上任一最小分辨单元均发生微扰，在整个屏幕上形成随动分布式微扰，如图3所示。当相干激光光束经随动分布式微扰屏幕反射后，所形成的散斑图像在空间位置上随时间不断发生变化，形成沸腾散斑，在人眼积分时间内多个散斑图像实现强度上的叠加平均，有效降低了二次散斑对比度，即当状态交叉角β≥
时，即可达到散斑对比度降低到M -1/2 以下。例如，当人眼的瞳孔直径3mm，距离屏幕10m处观察，屏幕上一个最小分辨单元大小为直径是3.5mm的圆斑，当状态交叉角β≥1.6度时，散斑对比度可小于4%（4%= M -1/2 ，则M=625）。
本发明设计合理、结构简单，具有功耗小、体积小、噪音低、无光损、散斑消除效果优良的有益效果，可广泛应用在画框幕、支架幕、电动幕、地拉幕等多种屏幕结构中，解决了现有的消除屏幕上形成的二次散斑的装置存在光损严重、结构复杂、成本高等一系列的问题。
附图说明
图1是随动分布式微扰屏幕的扰动过程示意图。
图2是本发明一实施例的结构示意图。
图3是随动分布式微扰屏幕的扰动仿真示意图。
图4是本发明的具体应用示意图。
图中，101-屏幕，102-弹簧，103-激振源，401-投影仪，404-观察者。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
一种随动分布式微扰屏幕二次散斑消除装置，包括屏幕101，所述屏幕101上中心位置设有一个具有周期或随机振动的激振源103，或者屏幕101上四周或面积内均布有多个具有周期或随机振动的激振源103，所述激振源103随机振动时的振幅A≥0.05mm或激振源103周期振动时的频率f≥10Hz、振幅A≥0.05mm。
具体实施时，所述屏幕101四周均布有弹簧102（如图2所示），屏幕通过所述弹簧固定张紧在支架上，或者通过其它方式固定幕布。
所述激振源103沿屏幕101的四周均布。
所述屏幕101是由玻珠、白塑、PET、PVC、玻纤或机织材料制成的幕布。
所述激振源103为振动马达或由压电晶体、磁场变化材料、场致形变材料制成的振动装置。
具体实施时，本领域技术人员根据实际人眼在屏幕上的最小分辨单元的大小具体调节激振源的振幅A和频率f，不存在技术上的难度。理论上来讲，屏幕的振动越剧烈越好，使得越能够满足状态交叉角β≥
，但实际应用不可能这样，故根据实际情况调整。
如图4所示，应用于支架幕结构，以相干光为光源的投影仪401将相干光光束照射到屏幕101上，屏幕101的上边缘设有一个或多个激振源103，在激振源103的驱动下，屏幕101做随动分布式微扰运动，相干光光束经随动分布式微扰屏幕101反射后，被观察者404接收。由于屏幕101的随动分布式微扰运动，相干光光束在空间上形成的散斑图像不断变换空间位置，因此观察者404在人眼积分时间内接收到多个独立散斑图像在强度上的叠加，有效降低了屏幕上的二次散斑现象。
Claims (6)
1.一种随动分布式微扰屏幕二次散斑消除装置，其特征在于：包括屏幕（101），所述屏幕（101）上中心位置设有一个具有周期或随机振动的激振源（103），或者屏幕（101）上四周或面积内均布有多个具有周期或随机振动的激振源（103），所述激振源（103）随机振动时的振幅A≥0.05mm或激振源（103）周期振动时的频率f≥10Hz、振幅A≥0.05mm。
2.根据权利要求1所述的随动分布式微扰屏幕二次散斑消除装置，其特征在于：所述屏幕（101）四周均布有弹簧（102），屏幕通过所述弹簧固定张紧在支架上。
3.根据权利要求1或2所述的随动分布式微扰屏幕二次散斑消除装置，其特征在于：所述激振源（103）沿屏幕（101）的四周均布。
4.根据权利要求1或2所述的随动分布式微扰屏幕二次散斑消除装置，其特征在于：所述屏幕（101）是由玻珠、白塑、PET、PVC、玻纤或机织材料制成的幕布。
5.根据权利要求3所述的随动分布式微扰屏幕二次散斑消除装置，其特征在于：所述屏幕（101）是由玻珠、白塑、PET、PVC、玻纤或机织材料制成的幕布。
6.根据权利要求5所述的随动分布式微扰屏幕二次散斑消除装置，其特征在于：所述激振源（103）为振动马达或由压电晶体、磁场变化材料、场致形变材料制成的振动装置。
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