CN113031294A - 一种散斑抑制方法、装置及激光微投影模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种散斑抑制方法、装置及激光微投影模组。该方法包括：将入射的线偏振激光的S偏振分量反射出光学系统，使入射的所述线偏振激光中有且仅含有P偏振分量；对有且仅含有P偏振分量的线偏振激光进行分束，使其一部分被反射出光学系统，形成出射激光，另一部分在光学系统内继续传播；控制继续传播的线偏振激光偏振方向，并对其进行反射，使其偏振方向在P偏振和S偏振间反复变化；当继续传播的线偏振激光满足预设条件时，重复上述步骤，直至光能耗尽。该装置包括介质膜分束器、至少一个四分之一波片和至少一个反射镜，该激光微投影模组上述装置。本发明具有较好的散斑抑制效果、较小的光能损失、不增加系统功耗、制作工艺简单、性能稳定等优势。

Description

一种散斑抑制方法、装置及激光微投影模组

技术领域

本发明涉及激光显示技术领域，尤其涉及一种散斑抑制方法、装置及激光微投影模组。

背景技术

激光显示技术是新一代的显示技术，与其他传统的显示技术相比，具有色域广、颜色饱和度高、占用空间小等特点，因此特别适用于微投影技术等，拥有广阔的市场前景。尤其是近年来，随着消费类电子产品的发展，各类新型产品的出现，如微型激光投影仪和车载抬头显示器，进一步加强了激光显示技术的市场地位。但是，由于激光具有高度相干性，在利用激光进行成像显示时，不可避免地会产生一种名为散斑的现象。

散斑是相干光源，如激光光源，照射光学粗糙表面或通过不均匀媒质时出现的强度随机分布的颗粒状斑纹。在激光显示系统中，散斑会导致显示的图像信息部分缺少，降低显示的分辨率，不利于进行图像显示，是限制当前激光显示画质的重要因素之一。因此，散斑抑制，对于激光显示技术而言，具有相当重要的意义。

散斑对比度C，定义为：所有像素光强的标准差与光强的平均值之比，是衡量人眼对散斑的感受的参数，范围为0至1。散斑对比度越大，则人眼散斑的感受越明显。根据相关研究，对于激光显示系统所投影的图像，当散斑对比度被抑制到4％以下时，人类的视觉系统便无法在投影的图像中识别散斑。

从散斑的成因分析，散斑形成的根本原因是照射光束具有极好的相干性。因此，散斑抑制的根本方法在于降低照射光束的相干性。现有的散斑抑制技术大体可分为3类：从光源的入手，通过同时驱动多激光器形成低相干激光光源，以提升功耗为代价抑制散斑；从成像面的入手，通过振动屏幕，使散斑“沸腾”，在人类视觉上进行弥补，从而抑制散斑；从传播过程入手，通过在光路中添加具有特定功能的光学元件，从时间和/或空间上影响激光光束的光学性质。目前，第三类方法是最适用于激光微投影技术的。

在利用光学元器件进行散斑抑制的技术中，现阶段主要使用的光学元件包括各类散射片、衍射光学元件，微透镜阵列、偏振分束器和旋光器等。在光路中添加上述元器件，可以使得透过的激光光束分束成若干子光束，子光束产生的散斑在人眼的积分时间内相互叠加，从而对散斑进行抑制。但是，基于上述光学元器件的散斑抑制在实际使用时均存在明显缺陷。

散射片在静止状态下的散斑抑制效果相当有限，通常需要配置额外的驱动系统，使散射片旋转和/或振动，从而产生具有时变性随机相位的子光束。因此，基于散射片的散斑抑制技术，不仅光能损耗大，功耗高，系统稳定性差，而且不利于集成在微型模组中。衍射光学元件通过内部的微纳结构，使透过的光的强度和相位分布变化，从而实现光束均匀化。但是，特定的衍射光学元件只对特定波长的相干光光束有最佳的均匀化效果，所以，单一激光器通常需要配备单一衍射光学元件，使用时存在一定的限制。尤其是对于多激光器模组，使用衍射光学元件会增加额外的成本。微透镜阵列，或其他结构的光学积分器，在使用时会出现散射现象，造成光能损失。同时，微透镜阵列对加工工艺有较为严苛的要求，尤其是当模组的集成化与微型化程度提高时，微透镜阵列的加工难度与成本将进一步增加。偏振分束器和旋光器可以产生两束正交的线偏振光，正交的线偏振光产生独立的散斑图样，并在人眼积分时间内相互叠加，从而降低散斑对比度。但是，利用偏振分束器进行散斑抑制，其理论上也仅能降低散斑对比度至1/2，远远大于4％的目标值，不足以实现完全的散斑抑制。

综上所述，提出一种具有较好的散斑抑制效果、较小的光能损失、不增加系统功耗、制作工艺简单、性能稳定等优势的散斑抑制方法、装置及激光微投影模组显得格外重要。

发明内容

为了解决现有技术中的散斑抑制效果不明显、光能损耗大、功耗高、系统稳定性差、且不利于集成在微型模组中的问题，本发明提供了一种散斑抑制方法、装置及激光微投影模组。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种散斑抑制方法，包括：

步骤一.将入射的线偏振激光的S偏振分量反射出光学系统，使所述入射的所述线偏振激光中有且含仅有P偏振分量；

步骤二.按照一定的比例，对有且仅含有P偏振分量的线偏振激光进行分束，使其一部分被反射出光学系统，形成出射激光，另一部分在光学系统内继续传播；

步骤三.控制继续传播的线偏振激光的偏振方向，并对其进行反射，使其偏振方向在P偏振和S偏振间反复变化；

步骤四.当所述继续传播的线偏振激光满足预设条件时，重复步骤二到步骤三，直至光能耗尽，形成N条光路相同且互不相干的出射激光，其中，所述N条光路相同且互不相干的出射激光的能量按照其形成时间依次递减。

进一步地，所述将入射的线偏振激光的S偏振分量完全反射出光学系统，使所述入射的线偏振激光中有且仅含有P偏振分量，包括：

当所述入射的线偏振激光仅含有P偏振分量，使所述入射的线偏振激光完全透过，进入光学系统；

当所述入射的线偏振激光同时含有P偏振分量和S偏振分量，将所述S偏振分量完全反射出光学系统，并使所述P偏振分量完全透过，进入光学系统。

进一步地，所述按照一定的比例，对有且仅含有P偏振分量的线偏振激光进行分束，使其一部分被反射出光学系统，形成出射激光，另一部分在光学系统内继续传播，包括：

按照分光比为50:50，对有且仅含有P偏振分量的线偏振激光进行分束，使其一半被反射出光学系统，形成出射激光，另一半在光学系统内继续传播，其中，当所述入射的线偏振激光同时含有P偏振分量和S偏振分量时，第一次形成的所述出射激光中含有所述S偏振分量。

进一步地，所述控制继续传播的线偏振激光的偏振方向，并对其进行反射，使其偏振方向在P偏振和S偏振间反复变化，包括：

当有且仅含有P偏振分量的线偏振激光在光学系统内继续传播预定距离时，将有且仅含有P线偏振分量的线偏振激光转变为圆偏振激光，当该圆偏振激光继续传播预定距离时，对该圆偏振激光进行反射，使其按照原光路返回，并将该圆偏振激光转变为仅含有S偏振分量的线偏振激光；

当仅含有S偏振分量的线偏振激光继续传播预定距离时，将仅含有S偏振分量的线偏振激光转变为圆偏振激光，当该圆偏振激光继续传播预定距离时，对该圆偏振激光进行反射，使其按照原光路返回，并将该圆偏振激光转变为仅含有P偏振分量的线偏振激光。

进一步地，所述当所述继续传播的线偏振激光满足预设条件时，重复步骤二到步骤三，直至光能耗尽，形成N条光路相同且互不相干的出射激光，包括：

当所述继续传播的线偏振激光中有且仅含有P偏振分量，且其光程大于所述入射的偏振激光的相干长度时，重复步骤二到步骤三，直至光能耗尽，形成N条光路相同且互不相干的出射激光。

第二方面，本发明提供了一种散斑抑制装置，包括介质膜分束器、至少一个四分之一波片和至少一个反射镜；

所述介质膜分束器，用于将入射的线偏振激光的S偏振分量反射出散斑抑制装置，使所述入射的线偏振激光中有且仅含有P偏振分量；并用于按照一定的比例，对有且仅含有P偏振分量的线偏振激光进行分束，使其一部分被反射出散斑抑制装置，形成出射激光，另一部分在散斑抑制装置内继续传播；同时用于当继续传播的线偏振激光满足预设条件时，继续对所述继续传播的线偏振激光按照一定的比例进行分束，直至光能耗尽，形成N条光路相同且互不相干的出射激光，其中，所述N条光路相同且互不相干的出射激光的能量按照其形成时间依次递减；

所述四分之一波片，用于控制继续所述传播的线偏振激光的偏振方向，使其偏振方向在P偏振和S偏振间反复变化；

所述反射镜，用于反射偏振方向发生改变的所述继续传播的线偏振激光，并将其按照原光路返回所述四分之一波片。

进一步地，所述介质膜分束器包括第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜和所述第二棱镜耦接，所述第一棱镜与所述第二棱镜相耦接的表面上设置有偏振分束膜，所述第二棱镜与所述第一棱镜相耦接的表面上设置有非偏振分束膜；

所述第一棱镜，用于通过所述偏振分束膜，使线偏振激光中的S偏振分量完全反射出散斑抑制装置，并使P偏振分量完全透过，进入散斑抑制装置；

所述第二棱镜，用于当线偏振激光中仅含有P偏振分量时，通过所述非偏振分束膜对所述P偏振分量按照分光比为50:50进行分束，使其一半被反射出散斑抑制装置，形成出射激光，另一半继续在散斑抑制装置内传播，并用于当线偏振激光仅含有S偏振分量时，通过所述非偏振分束膜对所述S偏振分量按照分光比为50:50进行分束，同时与所述偏振分束膜相配合，使仅含有S偏振分量的线偏振激光继续在散斑抑制装置内传播，其中，当所述入射的线偏振激光同时含有P偏振分量和S偏振分量时，第一次形成的所述出射激光中含有所述S偏振分量。

进一步地所述反射镜与所述四分之一波片相互独立设置，，且所述反射镜与所述四分之一波片之间具有一定间距；

或者，所述反射镜为设置在所述四分之一波片表面的金属反射层。

进一步地，所述装置还包括一个或多个光学玻璃棱柱，所述光学玻璃棱柱设置在所述第二棱镜和至少一个所述四分之一波片之间，所述光学玻璃棱柱分别与所述第二棱镜和至少一个所述四分之一波片耦接，

所述光学玻璃棱柱，用于为所述继续传播的线偏振激光的传播提供光学通道，当所述继续传播的线偏振激光中有且仅含有P偏振分量，且其光程大于所述入射的偏振激光的相干长度时，所述第二光学棱镜继续对其进行分束处理，直至光能耗尽，形成N条光路相同且互不相干的出射激光。

第三方面，本发明还提供了一种激光微投影模组，该激光微投影模组包括上述所述的散斑抑制装置。

本发明提供的一种散斑抑制方法、装置及激光微投影模组具有如下有益效果：

(1)本发明在静止状态下即可实现较好的散斑抑制效果，工作时无需额外配置驱动系统，具有无噪声、不增加额外功耗的优点。同时，本发明的结构更为紧凑，集成度更高，更加适用于包括激光微投影模组在内的微型激光显示设备。

(2)本发明适用的波长范围更广，对入射的激光光束波长要求更小。只需使用本发明中的一个散斑抑制装置就可适用于几乎整个可见光波长范围。因此，应用在基于多激光器的多色激光显示系统中时，只需使用本发明中的一个散斑抑制装置，便可完成多个衍射光学元件才能完成的散斑抑制功能。因此，本发明的制作流程更统一、应用成本更低。

(3)本发明所含元器件的主面均为平面，无需进行曲面加工，此外，本发明仅有三个核心光学元器件(介质膜分束器、四分之一波片和反射镜)，且元器件间的距离要求更低，仅需满足光在离开装置前的光程大于入射光的相干长度即可。因此，本发明的加工难度和加工精度较低，本发明的尺寸较小，符合当前模组微型化发展的要求。

(4)本发明的散斑抑制效果更好，可明显降低散斑对比度。

(6)本发明的适用性更好，使用时的限制条件更少，更便捷。同时，本发明并不排斥其他的散斑抑制技术，可同时与其他的散斑抑制技术相配合，进一步提升散斑抑制效果。即本发明具有更好的兼容性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的散斑抑制方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的散斑抑制方法的工作原理图；

图3是本发明实施例提供的散斑抑制方法的另一种工作原理图；

图4是本发明实施例提供的散斑抑制装置的结构框图；

图5是本发明实施例提供的散斑抑制装置的第一种具体结构的透视图；

图6是图5的俯视图；

图7是本发明实施例提供的散斑抑制装置的第二种具体结构的透视图；

图8是图7的俯视图；

图9是本发明实施例提供的散斑抑制装置的第三种具体结构的透视图；

图10是图9的俯视图；

图11是本发明实施例提供的激光微投影模组的第一种结构的透视图；

图12是图11的俯视图；

图13是本发明实施例提供的激光微投影模组的第二种结构的透视图；

图14是图13的俯视图；

图15是本发明实施例提供的激光微投影模组的第三种结构的透视图；

图16是图15的俯视图；

图17是本发明实施例提供的激光微投影模组的第四种结构的透视图；

图18是图17的俯视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明实施例提供了一种散斑抑制方法，图1所示为本发明实施例提供的散斑抑制方法的流程图，图2所示为本发明实施例提供的散斑抑制方法的工作原理图，所述方法包括：

S110.将入射的线偏振激光的S偏振分量反射出光学系统，使所述入射的所述线偏振激光中有且仅含有P偏振分量；

该步骤具体为：线性偏振激光101垂直入射介质膜分束器110后，当所述入射的线偏振激光101仅含有P偏振分量，使所述入射的线偏振激光101完全透过第一棱镜111上的偏振分束膜113，进入光学系统；

当所述入射的线偏振激光101同时含有P偏振分量和S偏振分量，将所述S偏振分量完全反射出光学系统，并使所述P偏振分量完全透过第一棱镜111上的偏振分束膜113，进入光学系统。

S120.按照一定的比例，对有且仅含有P偏振分量的线偏振激光进行分束，使其一部分被反射出光学系统，形成出射激光，另一部分在光学系统内继续传播；

该步骤具体为：按照分光比为50:50，对有且仅含有P偏振分量的线偏振激光101进行分束，使其一半被第二棱镜112上的非偏振分束膜114反射出光学系统，形成第一出射激光102，另一半激光103在光学系统内继续传播，其中，当所述入射的线偏振激光101仅含有P偏振分量时，在光学系统内继续传播的另一半激光103的能量为所述入射的线偏振激光101的能量的一半，且在光学系统内继续传播的另一半激光103的偏振方向与所述入射的线偏振激光101的偏振方向相同，均为水平偏振光(线偏振光)。

S130.控制继续传播的线偏振激光的偏振方向，并对其进行反射，使其偏振方向在P偏振和S偏振间反复变化；

为便于表示，在图2中，水平偏振光用横线表示，垂直偏振光用实心圆(点)标示，圆偏振光用空心圆圈标示；

该步骤具体为：当有且仅含有P偏振分量的另一半激光103在光学系统内继续传播预定距离D1时，垂直入射四分之一波片Ⅰ120，四分之一波片Ⅰ120被设计为，能使入射的线偏振激光(水平偏振光)出射后变为第一圆偏振激光104，当该第一圆偏振激光104继续传播预定距离D2时，垂直入射第一反射镜140，第一反射镜140对该第一圆偏振激光104进行反射，使其按照原光路返回四分之一波片Ⅰ120，该第一圆偏振激光104从四分之一波片Ⅰ120再次出射后变为仅含有S偏振分量的垂直偏振激光105；

当仅含有S偏振分量的垂直偏振激光105入射介质膜分束器110后，一半被非偏振分束膜114反射，一半透过非偏振分束膜114，而透过非偏振分束膜114的垂直偏振激光105又被偏振分束膜113完全反射，因此，垂直偏振激光105被介质膜分束器110完全反射；需要特别说明的是，垂直偏振激光105被偏振分束膜113完全反射后，仅有部分光透过非偏振分束膜114，剩余的光再次被反射至偏振分束膜113，重复上述过程，直至光能忽略不计。由于介质膜之间的间距极短，由介质膜造成的光束间的差异可忽略不计。因此，可认为，垂直偏振激光105被介质膜分束器完全反射；

当仅含有S偏振分量的垂直偏振激光105从介质膜分束器110出射后，继续传播预定距离D3时，垂直入射第二四分之一波片Ⅱ130，第二四分之一波片Ⅱ130被设计为能使入射的垂直偏振激光105，出射后变为第二圆偏振激光106，当该第二圆偏振激光106继续传播预定距离D4时，垂直入射第二反射镜150，第二反射镜150对该第二圆偏振激光106进行反射，使其按照原光路返回第二四分之一波片Ⅱ130，该第二圆偏振激光106从第二四分之一波片Ⅱ130再次出射后变为仅含有P偏振分量的线偏振激光107(水平偏振光)。

S140.当所述继续传播的线偏振激光满足预设条件时，重复S120-S130，直至光能耗尽，形成N条光路相同且互不相干的出射激光，其中，所述N条光路相同且互不相干的出射激光的能量按照其形成时间依次递减，且当所述入射的线偏振激光同时含有P偏振分量和S偏振分量时，第一次形成的所述出射激光中含有所述S偏振分量，但以后形成的出射激光中均不含有S偏振分量。

该步骤具体为：当所述继续传播的线偏振激光107中有且仅含有P偏振分量，且其光程大于所述入射的偏振激光的相干长度时，重复S120-S130，即再次入射介质膜分束器110，线偏振激光107一半被非偏振分束膜114反射，沿另一半激光103的光路传播，重复上述过程，一半透过非偏振分束膜114和偏振分束膜113，并从介质膜分束器110的出光面115出射，形成第二出射激光108，以此类推，直至光能耗尽，形成N(N为大于1的整数)条光路相同且互不相干的出射激光，其中，当所述入射的线偏振激光仅含有P偏振分量时，第N条出射激光的能量为第N-1条出射激光的能量的一半，当所述入射的线偏振激光同时含有P偏振分量和S偏振分量时，因第一次形成的所述出射激光中含有所述S偏振分量，而第二次形成的所述出射激光、第三次形成的所述出射激光，第N次形成的所述出射激光均不含有所述S偏振分量，所以第三次及其以后形成的出射激光的能量均为前一次形成的出射激光的能量的一半；

其中，第N条出射激光的波长与第N-1条出射激光的波长相同，且二者之间存在光程差，以第一出射激光102与第二出射激光108为例进行说明，第一出射激光102与第二出射激光108波长相同，且两者之间存在光程差，且第二出射激光108的能量为第一出射激光102的一半，光程差ΔD＝2(p₁D₁+p₂D₂+p₃D₃+p₄D₄)，其中，D为传播路程，p为传播介质的折射率，当传播介质相同时，p₁、p₂、p₃、p₄均相等，此时光程差ΔD＝2p(D₁+D₂+D₃+D₄)。光程差ΔD的要求为大于所述入射的线偏振激光101的相干长度，此处的光程差其实就相当于留在光学系统内的另一半激光103在光学系统内继续传播的光程。因此，包括第一出射激光102和第二出射激光108在内，由散斑抑制装置出射的N束激光之间相互独立，即一束激光脉冲入射散斑抑制装置后，被散斑抑制装置分束成了若干光路相同但能量递减的不相干的子光束。

S150.对所述由N条光路相同且互不相干的子光束构成的出射激光进行成像处理。

该步骤包括：通过MEMS微镜扫描投影至成像面后，各子光束产生独立的散斑图样，并在人眼积分时间内相互叠加，从而降低散斑对比度，实现了散斑抑制。

此外，需要说明的是，本实施例中的介质膜分束器110还可以用一个代替，如图3所示，该平板介质分光器的两面分别镀有非偏振分束膜和偏振分束膜，其工作原理与方法与本实施例完全相同，在此不再累赘。

与基于诸如微透镜阵列等光学元器件的散斑抑制方法相比，本方法所用光学元器件均为平面结构，因此，在具有良好的散斑抑制效果的同时，不会发生额外的散射而造成大量的光能损失。同时，实现本发明所述散斑抑制方法，不需要配置额外的驱动装置，不会增加模组的尺寸，也不会造成额外的功耗。另外，本发明所述散斑抑制方法，基于当前常见的光学元器件，制作工艺简单稳定，具有良好的可行性。

实施例2

本实施例提供了一种散斑抑制装置，如图4所示为本实施例提供的散斑抑制装置的结构框图，该散斑抑制装置包括介质膜分束器、至少一个四分之一波片和至少一个反射镜，所述反射镜与所述四分之一波片相互独立设置或所述反射镜为设置在所述四分之一波片表面的金属反射层当所述反射镜与所述四分之一波片相互独立设置时，且所述反射镜与所述四分之一波片之间具有一定间距。

需要说明的是，在实际应用中，除了上述结构外，该散斑抑制还应该包括一个或多个光学玻璃棱柱，所述光学玻璃棱柱设置在所述第二棱镜和至少一个所述四分之一波片之间，所述光学玻璃棱柱分别与所述第二棱镜和至少一个所述四分之一波片耦接。

所述介质膜分束器，用于将入射的线偏振激光的S偏振分量反射出散斑抑制装置，使所述入射的线偏振激光中有且含仅有P偏振分量；并用于按照一定的比例，对有且仅含有P偏振分量的线偏振激光进行分束，使其一部分被反射出散斑抑制装置，形成出射激光，另一部分在散斑抑制装置内继续传播；同时用于当继续传播的线偏振激光满足预设条件时，继续对所述继续传播的线偏振激光按照一定的比例进行分束，直至光能耗尽，形成N条光路相同且互不相干的出射激光，其中，所述N条光路相同且互不相干的出射激光的能量按照其形成时间依次递减，且当所述入射的线偏振激光同时含有P偏振分量和S偏振分量时，第一次形成的所述出射激光中含有所述S偏振分量，但以后形成的出射激光中均不含有S偏振分量；

所述介质膜分束器包括第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜和所述第二棱镜耦接，所述第一棱镜与所述第二棱镜相耦接的表面上设置有偏振分束膜，所述第二棱镜与所述第一棱镜相耦接的表面上设置有非偏振分束膜；

所述第一棱镜，用于通过所述偏振分束膜，将线偏振激光中的S偏振分量完全反射出散斑抑制装置，并使P偏振分量完全透过，进入散斑抑制装置；

所述第二棱镜，用于当线偏振激光中仅含有P偏振分量时，通过所述非偏振分束膜对所述P偏振分量按照分光比为50:50进行分束，使其一半被反射出散斑抑制装置，形成出射激光，另一半继续在散斑抑制装置内传播，并用于当线偏振激光仅含有S偏振分量时，通过所述非偏振分束膜对所述S偏振分量按照分光比为50:50进行分束，同时与所述偏振分束膜相配合，使仅含有S偏振分量的线偏振激光继续在散斑抑制装置内传播。

所述四分之一波片，用于控制所述继续传播的线偏振激光的偏振方向，使其偏振方向在P偏振和S偏振间反复变化；

所述反射镜，用于反射偏振方向发生改变的所述继续传播的线偏振激光，并将其按照原光路返回所述四分之一波片，通过所述四分之一波片继续控制其偏振方向，使其偏振方向在再一次被介质膜分束器分束之前，满足预设条件；

所述光学玻璃棱柱，用于为所述继续传播的线偏振激光的传播提供光学通道，当所述继续传播的线偏振激光中有且仅含有P偏振分量，且其光程大于所述入射的偏振激光的相干长度时，所述第二棱镜继续对其进行分束处理，直至光能耗尽，形成N条光路相同且互不相干的出射激光。

本实施例中的散斑抑制装置的工作原理如下，其中，以四分之一波片的个数为两个，反射镜的个数为两个，且反射镜设置在距离相应的四分之一波片一定的距离为例进行说明：

a.线性偏振激光垂直入射介质膜分束器后，当所述入射的线偏振激光仅含有P偏振分量，使所述入射的线偏振激光完全透过第一棱镜上的偏振分束膜，进入散斑抑制装置，当所述入射的线偏振激光同时含有P偏振分量和S偏振分量，将所述S偏振分量完全反射出散斑抑制装置，形成出射激光，并使所述P偏振分量完全透过第一棱镜上的偏振分束膜，进入散斑抑制装置；

b.按照分光比为50:50，对有且仅含有P偏振分量的线偏振激光进行分束，使其一半被第二棱镜上的非偏振分束膜反射出散斑抑制装置，形成第一出射激光(当入射的线偏振激光含有S偏振分量时，第一出射激光含有S偏振分量)，另一半激光在光学系统内继续传播，其中，当所述入射的线偏振激光仅含有P偏振分量时，在光学玻璃棱柱内继续传播的另一半激光的能量为所述入射的线偏振激光的能量的一半，且在光学玻璃棱柱内继续传播的另一半激光的偏振方向与所述入射的线偏振激光的偏振方向相同，均为水平偏振光(线偏振光)；

c.当有且仅含有P偏振分量的另一半激光在光学玻璃棱柱内继续传播预定距离D1时，垂直入射四分之一波片Ⅰ，使入射的线偏振激光(水平偏振光)出射后变为第一圆偏振激光，当该第一圆偏振激光继续在光学玻璃棱柱内传播预定距离D2时，垂直入射第一反射镜，第一反射镜、对该第一圆偏振激光进行反射，使其按照原光路返回四分之一波片Ⅰ，该第一圆偏振激光从四分之一波片Ⅰ再次出射后变为仅含有S偏振分量的垂直偏振激光；当仅含有S偏振分量的垂直偏振激光从介质膜分束器出射后，继续在光学玻璃棱柱内传播预定距离D3时，垂直入射第二四分之一波片Ⅱ，使入射的垂直偏振激光，出射后变为第二圆偏振激光，当该第二圆偏振激光继续在光学玻璃棱柱内传播预定距离时，垂直入射第二反射镜，第二反射镜对该第二圆偏振激光进行反射，使其按照原光路返回第二四分之一波片Ⅱ，该第二圆偏振激光从第二四分之一波片Ⅱ再次出射后变为仅含有P偏振分量的线偏振激光(水平偏振光)；

d.当所述继续传播的线偏振激光中有且仅含有P偏振分量，且其在光学玻璃棱柱内传播的光程大于所述入射的偏振激光的相干长度时，重复b-c，即再次入射介质膜分束器，该线偏振激光中的一半被非偏振分束膜反射，并沿步骤C中的“有且仅含有P偏振分量的另一半激光”的光路在光学玻璃棱柱内传播，该线性偏振激光中的另一半非透过偏振分束膜和偏振分束膜，并从介质膜分束器的出光面出射，形成第二出射激光，以此类推，直至光能耗尽，形成N(N为大于1的整数)条光路相同且互不相干的出射激光，其中，当入射的线偏振激光仅含有P偏振分量时，第N条出射激光的能量为第N-1条出射激光的能量的一半。

实施例3

本发明实施例提供了一种散斑抑制装置的具体结构，图5所示为该散斑抑制装置的透视图，图6所示为该散斑抑制装置的俯视图。

本实施例提供的散斑抑制装置500，由两个四分之一波片(第一四分之一波片540和第二四分之一波片550)和三个光学玻璃棱柱构成。三个光学玻璃棱柱包括第一光学玻璃棱柱510、第二光学玻璃棱柱520和第三光学玻璃棱柱530，其中，第一光学玻璃棱柱510(相当于实施例2中的第一棱镜)和第二光学玻璃棱柱520(相当于实施例2中的第二棱镜)组成一个介质膜分束器，第三光学玻璃棱柱530相当于实施例2中的光学玻璃棱柱，其为经过第二光学玻璃棱柱520分束后、且继续在散斑抑制装置内传播的线偏振激光的传播提供光学通道。

本实施例中的反射镜的个数与四分之一波片相同，为两个，且为设置在所述第一四分之一波片540上的第一反射层和设置在所述第二四分之一波片550上的第二反射层。

第一光学玻璃棱柱510(相当于实施例2中的第一棱镜)为三棱柱，第一光学玻璃棱柱的第一主面511镀有增透膜，为散斑抑制装置500的入光面；第一光学玻璃棱柱的第二主面512也镀有增透膜，为散斑抑制装置500的出光面；第一光学玻璃棱柱的第三主面513与第二光学玻璃棱柱的第三主面523直接耦接，且镀有偏振分束膜，可完全反射入射光的S偏振分量，并使入射光的P偏振分量完全透过。第一光学玻璃棱柱的第一主面511和第一光学玻璃棱柱的第二主面512所成角度优选为90度，第一光学玻璃棱柱的第一主面511与第一光学玻璃棱柱的第三主面513所成角度为45度。

第二光学玻璃棱柱520(相当于实施例2中的第二棱镜)为三棱柱，其第二光学玻璃棱柱的第一主面521镀有增透膜，且与第三光学玻璃棱柱530直接耦接；第二光学玻璃棱柱的第二主面522镀有增透膜，且与第二四分之一波片550直接耦接；第二光学玻璃棱柱的第三主面523与第一光学玻璃棱柱的第三主面513直接耦接，且镀有非偏振分束膜，可以无视入射光的偏振类型，使部分的入射光透过，部分的入射光反射，即，光的S偏振分量和P偏振分量，入射第二光学玻璃棱柱5的第三主面523时，均按一定的比例透射或反射出分束介质膜，此处为便于理解和说明，选为50：50。第二光学玻璃棱柱的第一主面521和第二光学玻璃棱柱的第二主面522所成角度优选为90度，第二光学玻璃棱柱的第一主面521与第二光学玻璃棱柱的第三主面523所成角度为45度。

第三光学玻璃棱柱530为四棱柱，所述第三光学玻璃棱柱530为经所述第二光学玻璃棱柱520分束后形成的、且继续在散斑抑制装置内传播的线偏振激光的继续传播提供光学通道，其第三光学玻璃棱柱的第一主面531镀有增透膜，且与第二光学棱柱的第一主面521直接耦接；第三光学玻璃棱柱的第二主面532镀有增透膜，且与第一四分之一波片540直接耦接。光进入第二光学玻璃棱柱520后，在第三光学玻璃棱柱530中的传播距离为l，在其与介质或元件中传播的距离为l₀，所述其余介质或元件包括第二光学玻璃棱柱520、第一四分之一波片540、第二四分之一波片550以及到达各四分之一波片对应的反射镜的距离，且满足l+l₀＝L/2，L为入射的线偏振激光的相干长度乘以所用光学玻璃的介质折射率。对第三光学玻璃棱柱530的长度做该特殊设计，是为了使继续在散斑抑制装置内传播的线偏振激光，在进入第二光学玻璃棱柱520继续分束处理时的光程大于入射的线偏振激光的相干长度。

第一四分之一波片的第一主面与第三光学玻璃棱柱530直接耦接，第一四分之一波片的第二主面541镀有金属反射层。垂直入射第一四分之一波片540的光束经过第一四分之一波片的第二主面541的第一反射层反射，将沿原光路返回。

第二四分之一波片的第一主面与第二光学玻璃棱柱520直接耦接，第二四分之一波片的第二主面551镀有金属反射层。垂直入射第二四分之一波片550的光束经过第二四分之一波片的第二主面551的反射层反射，将沿原光路返回。

上述由光学玻璃制成的光学元器件，均由相同的光学玻璃材料制成，拥有相同的光学性能，如折射率等。可选的光学玻璃材料为N-SF1、BK7、H-LaK67等。

上述直接耦接的光学元器件，如第一光学玻璃棱柱510和第二光学玻璃棱柱520、第二光学玻璃棱柱520和第三光学玻璃棱柱530，可通过光学胶直接粘合成整体。其中，第二光学玻璃棱柱520和第三光学玻璃棱柱530可直接用一个五棱柱替代。

为尽可能的减少光能损耗，可取消第三光学玻璃棱柱530，第一四分之一波片540与构成散斑抑制装置500的其他元件的相对位置可通过模组的光学框架确定。若取消第三光学玻璃棱柱530，需要根据光学玻璃与空气间的介质折射率差异，重新设计第一四分之一波片540与第二光学玻璃棱柱的第一主面521间的距离L。

工作时，经过合束的混合激光束从第一光学玻璃棱柱的第一主面511的中心垂直入射，进入散斑抑制装置500。混合激光束抵达第一光学玻璃棱柱的第三主面513时，激光束的S偏振分量被第一光学玻璃棱柱的第三主面513上的偏振分束膜完全反射，并由第一光学玻璃棱柱的第二主面512垂直出射；P偏振分量透过第一光学玻璃棱柱的第三主面513并抵达第二光学玻璃棱柱的第三主面523。激光束的一半的P偏振分量被第二光学玻璃棱柱的第三主面523上的非偏振分束膜反射，再次完全透过第一光学玻璃棱柱的第三主面513后，由第一光学玻璃棱柱的第二主面512垂直出射，形成第一出射激光；剩余一半的激光光束，即仅含有P偏振分量透过第二光学玻璃棱柱的第三主面523上的非偏振分束膜，透过第二光学玻璃棱柱的第一主面521后，由第二光学玻璃棱柱的第一主面521进入第三光学玻璃棱柱530。剩余一半的激光光束(仅含有P偏振分量)继续在第三光学玻璃棱柱530内传播，传播距离为l，然后透过第三光学玻璃棱柱的第二主面532进入第一四分之一波片540。激光光束垂直入射第一反射层541，并被反射，沿原光路返回，再次通过第一四分之一波片540后，激光光束的偏振变为S偏振。激光光束(仅含有S偏振分量)透过第三光学玻璃棱柱的第一主面531、第二光学玻璃棱柱的第一主面521后，被第二光学玻璃棱柱的第三主面523上的非偏振分束膜、第一光学玻璃棱柱的第三主面513上的偏振分束膜共同完全反射至第二光学玻璃棱柱的第二主面522，并由第二光学玻璃棱柱的第二主面522垂直入射第二四分之一波片550。激光光束继续传播，垂直入射第二反射层551，并被反射，沿原光路返回，再次通过第二四分之一波片550后，激光光束的偏振变为P偏振。激光光束(仅含有P偏振分量)透过第二光学玻璃棱柱的第二主面522后再次入射第二光学玻璃棱柱的第三主面523，其中一部分P分量先透过第二光学玻璃棱柱的第三主面523上的非偏振分束膜，再完全透过第一光学玻璃棱柱的第三主面513上的分束介质膜，最后从第一光学玻璃棱柱的第二主面512出射，形成第二出射激光；剩余的P分量被第二光学玻璃棱柱的第三主面523上的非偏振分束膜反射，重复上述过程，直至光能忽略不计，形成N条光路相同且互不相干的出射激光，其中，所述N条光路相同且互不相干的出射激光的能量按照其形成时间依次递减，即第N条出射激光的能量为第N-1条出射激光的能量的一半，第N条出射激光的波长与第N-1条出射激光的波长相同，且二者之间存在光程差，所谓的光程差可以理解为，经第二光学玻璃棱柱分束后，继续在光学系统内传播的线偏振激光再一次被第二光学玻璃棱柱分束时所走的光程。

若最初入射的线偏振激光的激光束仅含有P偏振分量，则每次由第一光学玻璃棱柱的第二主面512出射的激光束均含有当前光学系统内激光的一半的能量，且相邻两个出射激光间的光程差均大于入射的线偏振激光的相干长度。因此，一束入射散斑抑制装置500的激光脉冲，被散斑抑制装置500分束成了若干光路相同但能量递减的不相干的子光束。

激光光束由第一光学玻璃棱柱的第二主面512出射后，可经由其他光学元器件，入射MEMS微镜装置。从第一光学玻璃棱柱的第二主面512出射的激光光束由若干不相干的子光束构成，通过MEMS微镜扫描投影至成像面后，产生独立的散斑图样，并在人眼积分时间内相互叠加，从而降低散斑对比度，实现了散斑抑制。

此外，本实施例中的第一金属反射层可以用距离第一四分之一波片540一段距离的第一反射镜替代，第二金属反射层可以用距离第二四分之一波片550一段距离的第二反射镜替代。

实施例4

本发明实施例提供了另一种散斑抑制装置500的具体结构，图7所示为该散斑抑制装置的透视图，图8为该散斑抑制装置的俯视图。

本实施例中的散斑抑制装置500，由两个四分之一波片(第一四分之一波片540和第二四分之一波片550)和六个光学玻璃棱柱构成。六个光学玻璃棱柱包括第一光学玻璃棱柱510、第二光学玻璃棱柱520、第四光学玻璃棱柱560、第五光学玻璃棱柱570、第六光学玻璃棱柱580和第七光学玻璃棱柱590，其中，第一光学玻璃棱柱510相当于实施例2中的第一棱镜，第二光学玻璃棱柱520相当于实施例2中的第二棱镜，第一光学玻璃棱柱510与第二光学玻璃棱柱520组成介质膜分束器，而第四光学玻璃棱柱560、第五光学玻璃棱柱570、第六光学玻璃棱柱580和第七光学玻璃棱柱590相当于实施例2中的光学玻璃棱柱，其为经过第二光学玻璃棱柱520分束后、且继续在散斑抑制装置内传播的线偏振激光的传播提供光学通道。本实施例中的反射镜的个数与四分之一波片不相同，具体为所述反射镜的个数为四个，其包设置在第一四分之一波片540表面上的第一反射层、设置在第二四分之一波片550表面上的第二反射层、设置在第四光学玻璃棱柱的第三主面563上的第三反射层和设置在六光学玻璃棱柱的的第三主面583上的第四反射层。

第一光学玻璃棱柱510(相当于实施例2中的第一棱镜)为三棱柱，第一光学玻璃棱柱的第一主面511镀有增透膜，为散斑抑制装置500的入光面；第一光学玻璃棱柱的第二主面512也镀有增透膜，为散斑抑制装置500的出光面；第一光学玻璃棱柱的第三主面513与第二光学玻璃棱柱的第三主面523直接耦接，且镀有偏振分束膜，可完全反射入射光的S偏振分量，并使入射光的P偏振分量完全透过。第一光学玻璃棱柱的第一主面511和第一光学玻璃棱柱的第二主面512所成角度优选为90度，第一光学玻璃棱柱的第一主面511与第一光学玻璃棱柱的第三主面513所成角度为45度。

第二光学玻璃棱柱520(相当于实施例2中的第二棱镜)为三棱柱，第二光学玻璃棱柱的第一主面521镀有增透膜，且与第四光学玻璃棱柱560直接耦接；第二光学玻璃棱柱的第二主面522镀有增透膜，且与第六光学玻璃棱柱580直接耦接；第二光学玻璃棱柱的第三主面523与第一光学玻璃的第三主面513直接耦接，且镀有非偏振分束膜，可以无视入射光的偏振类型，使部分的入射光透过，部分的入射光反射，即，光的S偏振分量和P偏振分量，入射第二光学玻璃棱柱的第三主面523时，均按一定的比例透射或反射出分束介质膜，此处为便于理解和说明，选为50：50。第二光学玻璃棱柱的第一主面521和第二光学玻璃棱柱的第二主面522所成角度优选为90度，第二光学玻璃棱柱的第一主面521与第二光学玻璃棱柱的第三主面523所成角度为45度。

第四光学玻璃棱柱560为三棱柱，第四光学玻璃棱柱的第一主面561镀有增透膜，且与第二光学棱柱的第一主面521直接耦接；第四光学玻璃棱柱的第二主面562镀有增透膜，且与第五光学玻璃棱柱570直接耦接；第四光学玻璃棱柱的第三主面563镀有所述第三反射层，与另外两个主面分别成45度。

第五光学玻璃棱柱570为四棱柱，第五光学玻璃棱柱的第二主面572镀有增透膜，且与第四光学玻璃棱柱560直接耦接；第五光学玻璃棱柱的第一主面镀有增透膜，且与第一四分之一波片540直接耦接。

第六光学玻璃棱柱580为三棱柱，第六光学玻璃棱柱的第二主面582镀有增透膜，且与第二光学玻璃棱柱520直接耦接；第六光学玻璃棱柱的第一主面581镀有增透膜，且与第七光学玻璃棱柱590直接耦接；第六光学玻璃棱柱的第三主面583镀有所述第四反射层，与另外两个主面分别成45度。

第七光学玻璃棱柱590为四棱柱，第七光学玻璃棱柱的第一主面591镀有增透膜，且与第六光学玻璃棱柱580直接耦接；第七光学玻璃棱柱的第二主面镀有增透膜，且与第二四分之一波片550直接耦接。

第一四分之一波片的第一主面与第五光学玻璃棱柱570直接耦接，第一四分之一波片的第二主面镀有第一金属反射层。垂直入射第一四分之一波片540的光束经过反射层反射，沿原光路返回，再次通过第一四分之一波片540，并入射第五光学玻璃棱柱570。

第二四分之一波片550的第一主面与第七光学玻璃棱柱590直接耦接，第二四分之一波片的第二主面镀有第二金属反射层。垂直入射第二四分之一波片550的光束经过反射层反射，沿原光路返回，再次通过第二四分之一波片550，并入射第七光学玻璃棱柱590。

上述由光学玻璃制成的光学元器件，均由相同的光学玻璃材料制成，拥有相同的光学性能，如折射率等。可选的光学玻璃材料为N-SF1、BK5、H-LaK65等。

上述直接耦接的光学元器件，如第一光学玻璃棱柱510和第二光学玻璃棱柱520，第二光学玻璃棱柱520和第四光学玻璃棱柱560，可通过光学胶直接粘合成整体。本实施例中，各光学棱柱可在保留关键光学特征(镀膜情况)和几何特征(尺寸)的前提下，被各类其他几何结构的棱柱替代。例如，在一些实施例中，第四光学玻璃棱柱560和第五光学玻璃棱柱570可被替换为一个俯视图为直角梯形的光学玻璃棱柱。类似的简单的改动，均应包含在本发明的保护范围内。

为尽可能的减少光能损耗，可取消光学第四光学玻璃棱柱560、第五光学玻璃棱柱570、第六光学玻璃棱柱580、第七光学玻璃棱柱590，对应的主面可通过其他方式实现，诸如添加额外的反射镜等。同时，对于其他保留的构成散斑抑制装置的元件，其位置关系可通过模组的光学框架实现对准和定位。取消所述光学玻璃棱柱后，需要通过改变装置中对应元件间的距离，保证光程依旧满足设计需要。

此外，本实施例中的第一金属反射层可以用距离第一四分之一波片540一段距离的第一反射镜替代，第二金属反射层可以用距离第二四分之一波片550一段距离的第二反射镜替代。

实施例5

本发明实施例提供了另一种散斑抑制装置500的具体结构，如图9所示为该散斑抑制装置的透视图，图10为该散斑抑制装置的俯视图。该散斑抑制装置的工作原理与实施例3基本一致。

所述散斑抑制装置500包含两个四分之一波片(第一四分之一波片540和第二四分之一波片550)和五个光学玻璃棱柱。该五个光学玻璃棱柱包括第一光学玻璃棱柱510、第二光学玻璃棱柱520、第八光学玻璃棱柱5100、第九光学玻璃棱柱5110和第十光学玻璃棱柱5120，其中，第一光学玻璃棱柱510相当于实施例2中的第一棱镜，第二光学玻璃棱柱520相当于实施例2中的第二棱镜，第八光学玻璃棱柱5100、第九光学玻璃棱柱5110和第十光学玻璃棱柱5120相当于实施例2中的光学玻璃棱柱，其为经过第二光学玻璃棱柱520分束后、且继续在散斑抑制装置内传播的线偏振激光的传播提供光学通道。

第一光学玻璃棱柱510为三棱柱，第一光学玻璃棱柱的第一主面511镀有增透膜，为散斑抑制装置500的入光面；第一光学玻璃棱柱的第二主面512镀有增透膜，为散斑抑制装置500的出光面；第一光学玻璃棱柱的第三主面513镀有偏振分束膜，与第二光学玻璃棱柱的第三主面523直接耦接。所述偏振分束膜可完全反射入射光的S偏振分量，并使入射光的P偏振分量完全透过。第一光学玻璃棱柱的第一主面511和第一光学玻璃棱柱的第二主面512所成角度优选为90度，第一光学玻璃棱柱的第一主面511与第一光学玻璃棱柱的第三主面513所成角度优选为45度。

第二光学玻璃棱柱520为三棱柱，第二光学玻璃棱柱的第一主面521镀有增透膜，且与第八光学玻璃棱柱5100直接耦接；第二光学玻璃棱柱的第二主面522镀有增透膜，且与第九光学玻璃玻璃棱柱5110直接耦接；第二光学玻璃棱柱的第三主面523镀有非偏振分束膜，且与第一光学玻璃棱柱的第三主面513直接耦接。所述非偏振分束膜无视入射光的偏振类型，按一定比例使部分入射光透过，部分入射光反射，此处为便于理解和说明，反射与透过的比例选为50：50。第二光学玻璃棱柱的第一主面521和第二光学玻璃棱柱的第二主面522所成角度优选为90度，第二光学玻璃棱柱的第一主面521与第二光学玻璃棱柱的第三面523所成角度优选为45度。

第八光学玻璃棱柱5100为四棱柱，第八光学玻璃棱柱的第一主面5101镀有增透膜，且与第二光学棱柱的第一主面521直接耦接；第八光学玻璃棱柱的第二主面5102镀有增透膜，且与第一四分之一波片540直接耦接。光束由第八光学玻璃棱柱的第一主面5101垂直入射第八光学玻璃棱柱5100后，沿X方向传播，从第八光学玻璃棱柱的第二主面5102出射并进入至第一四分之一波片540。入射光在第八光学玻璃棱柱5100中的传播距离为l₁。

第九光学玻璃棱柱5110为三棱柱，第九光学玻璃棱柱的第一主面5111镀有增透膜，且与第十光学玻璃棱柱5120直接耦接；第九光学玻璃棱柱的第二主面5112镀有增透膜，且与第二光学玻璃棱柱的第二主面522直接耦接；第九光学玻璃棱柱的第三主面5113镀有金属反射层，可将由第九光学玻璃棱柱的第二主面5112入射的光反射至第九光学玻璃棱柱的第一主面5111。第九光学玻璃棱柱的第一主面5111与第九光学玻璃棱柱的第二主面5112所成角度优选为90度，第九光学玻璃棱柱的第一主面5111与第九光学玻璃棱柱的第三主面5113所成角度优选为45度。

第十光学玻璃棱柱5120为四棱柱，第十光学玻璃棱柱的第一主面5121镀有增透膜，且与第九光学棱柱的第一主面5111直接耦接；第十光学玻璃棱柱的第二主面5122镀有增透膜，且与第二四分之一波片550直接耦接。光束由第十光学玻璃棱柱的第一主面5121垂直入射第十光学玻璃棱柱5120后，沿X方向传播，从第十光学玻璃棱柱的第二主面5122出射并进入至第二四分之一波片550。入射光在第十光学玻璃棱柱5120中的传播距离为l₂。

第一四分之一波片540的其中一个主面与第八光学玻璃棱柱5100直接耦接，另一个主面镀有金属反射层或相隔一段距离放置一面反射镜。垂直入射第一四分之一波片540的光束经过反射层反射，沿原光路返回，再次通过第一四分之一波片540，并入射第八光学玻璃棱柱5100。

第二四分之一波片550的其中一个主面与第十光学玻璃棱柱5120直接耦接，另一个主面镀有金属反射层或相隔一段距离放置一面反射镜。垂直入射第二四分之一波片550的光束经过反射层反射，沿原光路返回，再次通过第二四分之一波片550，并入射第十光学玻璃棱柱5120。

在另外的实施例中，第一四分之一波片540和第二四分之一波片550可由一块尺寸合适的四分之一波片替代。

上述由光学玻璃制成的光学元器件，均由相同的光学玻璃材料制成，拥有相同的光学性能，如折射率等。可选的光学玻璃材料为N-SF1、BK7、H-LaK67等。

上述直接耦接的光学元器件，如第一光学玻璃棱柱510和第二光学玻璃棱柱520、第二光学玻璃棱柱520和第八光学玻璃棱柱5100，可通过光学胶直接粘合成整体。

光进入第二光学玻璃棱柱520后，在第八光学玻璃棱柱5100中的传播距离为l₁，在第十光学玻璃棱柱5120中的传播距离为l₂，在其余介质或元件中的传播距离为l₀，所述其余介质或元件包括：第二光学玻璃棱柱520、第九光学玻璃棱柱5110、第一四分之一波片540、第二四分之一波片550以及到达各四分之一波片对应的反射镜的距离。且满足：l₁+l₂+l₀＝L/2，L为入射激光的相干长度乘以所用光学玻璃的介质折射率。

本实施例中，各光学棱柱可在保留关键光学特征(镀膜情况)和几何特征(尺寸)的前提下，被各类其他几何结构的棱柱替代。例如，在一些实施例中，第二光学玻璃棱柱520和第八光学玻璃棱柱5100可被替换为一个俯视图为直角梯形的光学玻璃棱柱。在另一些实施例中，第二光学玻璃棱柱520、第八光学玻璃棱柱5100、第九光学玻璃棱柱5110、第十光学玻璃棱柱5120可被替换为一个五棱柱。类似的简单的改动，均应包含在本发明的保护范围内。

为尽可能的减少光能损耗，可取消第八光学玻璃棱柱5100、第九光学玻璃棱柱5110和第十光学玻璃棱柱5120，对应的反射面可通过其他方式实现，诸如添加额外的反射镜等。同时，对于其他保留的构成散斑抑制装置的元件，其位置关系可通过模组的光学框架实现对准和定位。取消所述光学玻璃棱柱后，需要通过改变装置中对应元件间的距离，保证光程依旧满足设计需要。

实施例6

本实施例提供了一种激光微投影模组的结构示意图，图11是应用实施例3中的散斑抑制装置的透视图，图12是应用实施例3中的散斑抑制装置的俯视图。

如图11所示，激光微投影模组600的主要部件包括：光源610，准直透镜620，束合成器630，散斑抑制装置500，反射棱柱组650，MEMS微镜660构成。上述主要部件在模组中的位置排布由光学框架确定。光学框架除了作为模组的外部封装结构外，还作为对准框架，确定了模组中各主要部件的位置排布。因此，光学框架既包括了模组600的外壁结构，又包括了模组内各主要部件的固定结构。

光学框架可由金属通过采用压铸件工艺制造，所用金属包括铝等常见廉价金属。同时，光学框架670根据实际的设计需求，可能还需要对其进行二次加工，从而提供更为精细的尺寸，以满足其他设计参数的要求。

激光微投影模组中的主要功能性部件，如束合成器、散斑抑制装置和MEMS微镜等，其性能均会受到环境因素的影响，如温度等。而激光微投影模组长时间工作时，由于激光光束的高能量，模组内各主要部件的表面温度必然会发生变化，从而导致模组的性能下降。为避免上述因模组长时间工作而造成的温升，光学框架在保护和固定各主要功能性部件的同时，还具有良好的导热性能，以维持模组内各部件的温度长时间稳定，从而保障模组长时间工作时的性能稳定。为实现上述功能，光学框架优选金属铝作为材料，并通过压铸件工艺，制造一体化的光学框架。

光源610为集成在同一载体上的三个单色激光二极管。三个单色激光二极管分别产生红、绿、蓝三色激光。在其他的实施例中，光源610可能还含有额外的红外激光二极管，用于实现高级别的反馈控制和交互功能，如手势识别等。

准直透镜620可以是自聚焦透镜或由至少三个微透镜构成的透镜阵列。所述微透镜可以为球状透镜，菲涅尔透镜或成对的柱状透镜。若所述透镜阵列由柱状透镜组成，则成对的正交排布的柱状透镜分别排布在透镜基底的两侧，以实现从两个正交方向上对激光束的束型进行控制。对于由至少三个微透镜构成的透镜阵列，各微透镜与各激光二极管对准、同轴。

束合成器630可由二向色滤光片等元器件构成，含有对应三色激光波段的三层二向色滤光膜。三色激光分别入射对应的二向色滤光膜后，分别被反射并透过其余的二向色滤光膜。本实施例，束合成器630由六个几何结构相同的光学玻璃三棱柱构成，而且为了便于设计，所选用三棱柱为等腰直角三棱柱。其中三个棱柱上分别镀有3种不同波段的二向色滤光膜，且镀有二向色滤光膜的主面均垂直于XY面并与XZ平面成45度。除了镀有二向色滤光膜的主面外，模组中激光经过的三棱柱的其他主面均镀有增透膜。所述光学玻璃三棱柱间通过光学胶直接粘合成整体。另外三个棱柱上共面的3个主面共同构成束合成器630的入光面。束合成器630与散斑抑制装置500耦接。

散斑抑制装置500与实施例3中的散斑抑制装置的结构与工作原理均相同，故不在此赘述。

反射棱柱组650有两个相对设置的镀有反射面的棱柱构成。其中，第一棱柱的反射面放置在偏振分束立方的出光面处，接收由散斑抑制装置550出射的激光，并反射至第二棱柱的反射面652。第二棱柱的反射面652放置在MEMS微镜装置660的镜面前，并将入射的激光反射至MEMS微镜装置660。

MEMS微镜装置660放置并固定在导热性能良好的金属基台上。金属基台的几何形状为等腰直角三棱柱，微镜被固定在倾斜面上，相对于XY面成45度。金属基台属于光学框架的一部分，与光学框架为一体化结构。MEMS微镜装置660可以是静电驱动式MEMS微镜，也可以是电磁驱动式MEMS微镜，也可以是热驱动式MEMS微镜，还可以是压电驱动式MEMS微镜。MEMS微镜660的驱动方式多种多样，不限于以上所述驱动方式。

本实施例中，MEMS微镜装置660为单个二维微镜，含有两个扫描轴，分别称为快扫描轴和慢扫描轴。慢扫描轴的扫描频率为60～6000Hz，快扫描轴的扫描速率在8～36kHz之间，具体的扫描频率要求取决于成像的分辨率，而实际工作时的扫描频率取决于MEMS结构、驱动方式等，并受到环境因素影响。

工作时，光源610产生具有一定发散角的红绿蓝三色激光，激光光束均为P偏振光。激光光束通过放置在出光口附近的准直透镜620后，被准直成三束束型相同的准直激光。准直激光由束合成器的入光面入射束合成器630，并在束合成器630中合束成一束混合激光束。混合激光束入射散斑抑制装置500后，被分束成若干光路相同的能量递减的不相干的子光束。通过散斑抑制装置500后形成的新激光光束被反射棱柱组改变光路，并垂直入射MEMS微镜装置660。MEMS微镜装置660的两个扫描轴被电信号驱动，使微镜镜面在两个正交的维度上振动。入射的激光光束被运动的微镜镜面反射至视场方向，通过光学窗口(未示出)后，在成像面(屏幕)上扫描成像。

实施例7

本实施例提供了一种激光微投影模组的另一种结构示意图，图13是应用实施例4中的散斑抑制装置的透视图，图14是应用实施例4中的散斑抑制装置的俯视图。

本实施例中的激光微投影模组的结构与实施例6相似，将反射棱柱组650调整为一个反射棱柱。激光光束从散斑抑制装置500出射后，被反射棱柱反射，透过散斑抑制装置500的第五光学玻璃棱柱，入射MEMS微镜装置660。

实施例8

本实施例提供了一种激光微投影模组的另一种结构示意图，图15是应用实施例5中的散斑抑制装置的透视图，图16是应用实施例5中的散斑抑制装置的俯视图。

激光微投影模组600的主要部件包括：光源610，准直透镜620，束合成器630，光电探测器阵列640，散斑抑制装置500，反射棱柱组650，MEMS微镜660构成。上述主要部件在模组中的位置排布由光学框架确定。

光学框架除了作为模组的外部封装结构外，还作为对准框架，确定了模组中各主要部件的位置排布。因此，光学框架既包括了激光微投影模组600的外壁结构，又包括了模组内各主要部件的固定结构。

光学框架可由金属通过采用压铸件工艺制造，所用金属包括铝等常见廉价金属。同时，光学框架还可以由塑性材料通过注射成型等工艺制造。另外，在某些实施例中，根据实际的设计需求，可能还需要对光学框架进行二次加工，从而提供更为精细的尺寸，以满足其他设计参数的要求。

激光微投影模组中的主要功能性部件，如束合成器、散斑抑制装置和MEMS微镜等，其性能均会受到环境因素的影响，如温度等。而激光微投影模组长时间工作时，由于激光光束的高能量，模组内各主要部件的表面温度必然会发生变化，从而导致模组的性能下降。为避免上述因模组长时间工作而造成的温升，光学框架在保护和固定各主要功能性部件的同时，还具有良好的导热性能，以维持模组内各部件的温度长时间稳定，从而保障模组长时间工作时的性能稳定。为实现上述功能，光学框架优选金属铝作为材料，并通过压铸件工艺，制造一体化的光学框架。

光源610为集成在同一载体上的三个单色激光二极管。三个单色激光二极管分别产生红、绿、蓝三色激光。在其他的实施例中，光源610可能还含有额外的红外激光二极管，用于实现高级别的反馈控制和交互功能，如手势识别等。

准直透镜620可以是自聚焦透镜或由至少三个微透镜构成的透镜阵列。所述微透镜可以为球状透镜，菲涅尔透镜或成对的柱状透镜。若所述透镜阵列由柱状透镜组成，则成对的正交排布的柱状透镜分别排布在透镜基底的两侧，以实现从两个正交方向上对激光束的束型进行控制。对于由至少三个微透镜构成的透镜阵列，各微透镜与各激光二极管对准、同轴。

束合成器630由六个几何结构相同的光学玻璃三棱柱构成，优选等腰直角三棱柱。其中三个棱柱上分别镀有3种二向色滤光膜，分别对应光源610的3个波段。所述二向色滤光膜的另一特征在于，所述二向色滤光膜被调整为，能透过少量(10％)的对应波段的光束，反射大部分(90％)对应波段的光束，透过全部非对应波段的光束。镀有二向色滤光膜的三个主面均垂直于XY面，并与XZ面成45度。除了镀有二向色滤光膜的主面外，激光经过的构成合束器的三棱柱的其他主面均镀有增透膜。所述光学玻璃三棱柱通过光学胶直接粘合成整体。

光电探测器阵列640被放置在束合束器630后，与光源610、准直透镜620、束合束器630位于同一轴线。光电探测器阵列640正上方放置有1个由光学玻璃制成的等腰三棱柱641。等腰三棱柱641的其中一个主面镀有金属反射层，并与XY面成45度。各激光光束分别入射对应的二向色滤光膜，大部分激光，被反射并透过其他二向色滤光膜，完成合束；少部分激光(10％)，透过对应的二向色滤光膜，并被等腰三棱柱641的反射层反射至光电探测器阵列640。光电探测器阵列640将探测的光信号转换为电信号，并作为反馈信号对光源610的光输出进行调节。

散斑抑制装置500为实施例5中所示的散斑抑制装置，其结构与工作原理均与实施例5中的相同，故不在此赘述。

反射棱柱组650有两个相对设置的镀有反射面的棱柱构成。其中，第一棱柱的反射面放置在散斑抑制装置500的出光面处，接收由散斑抑制装置500出射的激光，并反射至第二棱柱的反射面。第二棱柱的反射面放置在MEMS微镜装置660的镜面前，并将入射的激光反射至MEMS微镜装置660。

MEMS微镜装置660放置并固定在导热性能良好的金属基台上。金属基台的几何形状为等腰直角三棱柱，微镜被固定在倾斜面上，相对于XY面成45度。金属基台属于光学框架的一部分，与光学框架为一体化结构。MEMS微镜装置660可以是静电驱动式MEMS微镜，也可以是电磁驱动式MEMS微镜，也可以是热驱动式MEMS微镜，还可以是压电驱动式MEMS微镜。MEMS微镜60的驱动方式多种多样，不限于以上所述驱动方式。

本实施例中，MEMS微镜装置660为单个二维微镜，含有两个个扫描轴，分别称为快扫描轴和慢扫描轴。慢扫描轴的扫描频率为60～6000Hz，快扫描轴的扫描速率在8～36kHz之间，具体的扫描频率要求取决于成像的分辨率，而实际工作时的扫描频率取决于MEMS结构、驱动方式等，并受到环境因素影响。

工作时，光源610产生具有一定发散角的红绿蓝三色激光，激光光束均为P偏振光。激光光束通过放置在出光口附近的准直透镜620后，被准直成三束束型相同的准直激光。准直激光由束合成器的入光面入射束合成器630，并大部分光在束合成器630中合束成一束混合激光束，用于投影；小部分透过束合成器630并被反射至光电探测器阵列640，用于实现反馈调节。混合激光束入射散斑抑制装置500后，被分束成若干光路相同的能量递减的不相干的子光束。通过散斑抑制装置500后形成的新激光光束被反射棱柱组650改变光路，并垂直入射MEMS微镜装置660。MEMS微镜装置1060的两个扫描轴被电信号驱动，使微镜镜面在两个正交的维度上振动。入射的激光光束被运动的微镜镜面反射至视场方向，通过光学窗口(未示出)后，在成像面(屏幕)上扫描成像。

实施例9

本实施例提供了一种激光微投影模组的另一种结构示意图，图17是应用实施例5中的散斑抑制装置的透视图，图18是应用实施例5中的散斑抑制装置的俯视图。

与实施例8不同的是，本实施例由两个垂直放置的一维微镜661、662构成二维扫描器系统。为配合所述扫描器系统，反射棱柱组650不再优选等腰直角三棱柱。

与其他实施例不同的是，本实施例集成在诸如手机等手持式消费类电子产品中时，更适用于从产品的侧面进行投影，而之前的实施例则更适用于从背面进行投影。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种散斑抑制方法，其特征在于，包括：

步骤一.将入射的线偏振激光的S偏振分量反射出光学系统，使所述入射的所述线偏振激光中有且含仅有P偏振分量；

步骤二.按照一定的比例，对有且仅含有P偏振分量的线偏振激光进行分束，使其一部分被反射出光学系统，形成出射激光，另一部分在光学系统内继续传播；

步骤三.控制继续传播的线偏振激光的偏振方向，并对其进行反射，使其偏振方向在P偏振和S偏振间反复变化；

步骤四.当所述继续传播的线偏振激光满足预设条件时，重复步骤二和步骤三，直至光能耗尽，形成N条光路相同且互不相干的出射激光，其中，所述N条光路相同且互不相干的出射激光的能量按照其形成时间依次递减。

2.根据权利要求1所述的散斑抑制方法，其特征在于，所述将入射的线偏振激光的S偏振分量完全反射出光学系统，使所述入射的线偏振激光中有且仅含有P偏振分量，包括：

当所述入射的线偏振激光仅含有P偏振分量，使所述入射的线偏振激光完全透过，进入光学系统；

当所述入射的线偏振激光同时含有P偏振分量和S偏振分量，将所述S偏振分量完全反射出光学系统，并使所述P偏振分量完全透过，进入光学系统。

3.根据权利要求2所述的散斑抑制方法，其特征在于，所述按照一定的比例，对有且仅含有P偏振分量的线偏振激光进行分束，使其一部分被反射出光学系统，形成出射激光，另一部分在光学系统内继续传播，包括：

按照分光比为50:50，对有且仅含有P偏振分量的线偏振激光进行分束，使其一半被反射出光学系统，形成出射激光，另一半在光学系统内继续传播，其中，当所述入射的线偏振激光同时含有P偏振分量和S偏振分量时，第一次形成的所述出射激光中含有所述S偏振分量。

4.根据权利要求1所述的散斑抑制方法，其特征在于，所述控制继续传播的线偏振激光的偏振方向，并对其进行反射，使其偏振方向在P偏振和S偏振间反复变化，包括：

当有且仅含有P偏振分量的线偏振激光在光学系统内继续传播预定距离时，将有且仅含有P线偏振分量的线偏振激光转变为圆偏振激光，当该圆偏振激光继续传播预定距离时，对该圆偏振激光进行反射，使其按照原光路返回，并将该圆偏振激光转变为仅含有S偏振分量的线偏振激光；

当仅含有S偏振分量的线偏振激光继续传播预定距离时，将仅含有S偏振分量的线偏振激光转变为圆偏振激光，当该圆偏振激光继续传播预定距离时，对该圆偏振激光进行反射，使其按照原光路返回，并将该圆偏振激光转变为仅含有P偏振分量的线偏振激光。

5.根据权利要求1所述散斑抑制方法，其特征在于，所述当所述继续传播的线偏振激光满足预设条件时，重复步骤二和步骤三，直至光能耗尽，形成N条光路相同且互不相干的出射激光，包括：

当所述继续传播的线偏振激光中有且仅含有P偏振分量，且其光程大于所述入射的偏振激光的相干长度时，重复步骤二和步骤三，直至光能耗尽，形成N条光路相同且互不相干的出射激光。

6.一种散斑抑制装置，其特征在于，包括介质膜分束器、至少一个四分之一波片和至少一个反射镜；

所述介质膜分束器，用于将入射的线偏振激光的S偏振分量反射出散斑抑制装置，使所述入射的线偏振激光中有且仅含有P偏振分量；并用于按照一定的比例，对有且仅含有P偏振分量的线偏振激光进行分束，使其一部分被反射出散斑抑制装置，形成出射激光，另一部分在散斑抑制装置内继续传播；同时用于当继续传播的线偏振激光满足预设条件时，继续对所述继续传播的线偏振激光按照一定的比例进行分束，直至光能耗尽，形成N条光路相同且互不相干的出射激光，其中，所述N条光路相同且互不相干的出射激光的能量按照其形成时间依次递减；

所述四分之一波片，用于控制所述继续传播的线偏振激光的偏振方向，使其偏振方向在P偏振和S偏振间反复变化；

所述反射镜，用于反射偏振方向发生改变的所述继续传播的线偏振激光，并将其按照原光路返回所述四分之一波片。

7.根据权利要求6所述的散斑抑制装置，其特征在于，所述介质膜分束器包括第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜和所述第二棱镜耦接，所述第一棱镜与所述第二棱镜相耦接的表面上设置有偏振分束膜，所述第二棱镜与所述第一棱镜相耦接的表面上设置有非偏振分束膜；

所述第一棱镜，用于通过所述偏振分束膜，使线偏振激光中的S偏振分量完全反射出散斑抑制装置，并使P偏振分量完全透过，进入散斑抑制装置；

所述第二棱镜，用于当线偏振激光中仅含有P偏振分量时，通过所述非偏振分束膜对所述P偏振分量按照分光比为50:50进行分束，使其一半被反射出散斑抑制装置，形成出射激光，另一半继续在散斑抑制装置内传播，并用于当线偏振激光仅含有S偏振分量时，通过所述非偏振分束膜对所述S偏振分量按照分光比为50:50进行分束，同时与所述偏振分束膜相配合，使仅含有S偏振分量的线偏振激光继续在散斑抑制装置内传播，其中，当所述入射的线偏振激光同时含有P偏振分量和S偏振分量时，第一次形成的所述出射激光中含有所述S偏振分量。

8.根据权利要求6所述的散斑抑制装置，其特征在于，

所述反射镜与所述四分之一波片相互独立设置，且所述反射镜与所述四分之一波片之间具有一定间距；

或者，所述反射镜为设置在所述四分之一波片表面的金属反射层。

9.根据权利要求6所述的散斑抑制装置，其特征在于，所述装置还包括一个或多个光学玻璃棱柱，所述光学玻璃棱柱设置在所述第二棱镜和至少一个所述四分之一波片之间，所述光学玻璃棱柱分别与所述第二棱镜和至少一个所述四分之一波片耦接，

所述光学玻璃棱柱，用于为所述继续传播的线偏振激光的传播提供光学通道，当所述继续传播的线偏振激光中有且仅含有P偏振分量，且其光程大于所述入射的偏振激光的相干长度时，所述第二棱镜继续对其进行分束处理，直至光能耗尽，形成N条光路相同且互不相干的出射激光。

10.一种激光微投影模组，其特征在于，包括如权利要求6-9中任意一项权利要求所述的散斑抑制装置。

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