一种散斑抑制方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光学技术领域，尤其涉及一种抑制激光显示散斑的散斑抑制方法及其
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【背景技术】
[0002]激光显示系统具有色域宽、亮度高、色彩好等诸多优点，因此被认为是下一代投影显示或电视产品的发展方向。但是由于激光的强相干性，作为光源的激光照射到屏幕上，光束间的干涉会导致投影像面产生一种无规则分布的亮暗斑点，称为激光散斑(LaserSpeckle)。图5为存在严重散斑的图像激光显示因为散斑的存在，将造成显示图像模糊、分辨率下降、对比度下降，并导致观察者易疲劳等现象，严重阻碍了当前激光显示市场的快速发展。在激光显示系统中，散斑必须要得到有效抑制。
[0003]散斑现象产生的原因在于激光的相干性，破坏或降低激光的相干性有助于抑制散斑，围绕抑制散斑问题已经提出了多种方法来消除散斑，如利用不同波长的光源增加谱带宽度，利用单光纤或纤维束照明等来降低激光相干性从而减弱散斑；利用脉冲激光的叠加、移动散射体、移动孔径光阑、屏幕振动等方法来减少散斑。图5为存在严重散斑的图像，所要显示的字母图像模糊不清。图6为图5的局部图，可以很明显地看到杂乱的、亮暗相间的图案，这种现象即为激光散斑。图7为散斑得到较好抑制的图像，图中所显示的字母清晰可辨。
[0004]从抑制散斑的原理上看，抑制激光散斑的方法可以分类归结为:运用空间迭加的方法将散斑细化；运用时间平均的方法将散斑叠加；利用短脉冲加宽频谱宽度降低光源的相干性；利用频率迭加减弱激光相干性。
[0005]在一定光源条件下，现有比较有效抑制散斑的技术之一是旋转散射片，其抑制散斑的原理是前述“运用空间迭加的方法将散斑细化”和“运用时间平均的方法将散斑叠加”的综合，散射片可以将光束拆散为多个子光束，将散斑细化，通过转动散射片将不同时点的散斑图像叠加匀化，从而达到抑制散斑的目的。现有技术中的一个重要特点在于散斑抑制元件是作周期性运动的，其对光束的影响也是周期性。如果对图像在一定时间内做积分(类似于一个拍照的过程)，就可以得到一个稳定的图像。
[0006]但是实际上，人眼观看图像的过程也是一个对时间取积分的过程。由于散斑抑制元件的振动频率是周期性的，所以其形成的干涉图像容易在一定程度上形成周期性显示，肉眼看到的图像中仍然存在散斑。所以，该技术能够在相当大程度上抑制散斑，但效果仍不十分理想。
[0007]为了克服现有技术中周期性振动导致散斑抑制效果不理想的缺陷，提出一种散斑抑制方法及其装置。
【发明内容】
[0008]本发明提出了一种散斑抑制方法，包括如下步骤:
[0009]步骤一:生成至少一个非周期性信号；
[0010]步骤二:由所述非周期性信号驱动被激光透射的界面做非周期性运动；
[0011]步骤三:所述激光透过所述界面后发生散射，生成与时间和空间关系上均为随机无序的光束；
[0012]步骤四:所述光束投影成非周期性抖动的图像，实现抑制散斑。
[0013]本发明提出的散斑抑制方法中，所述步骤二进一步包括，两个非周期性信号驱动所述界面沿两个方向同时做非周期性运动。
[0014]本发明提出的散斑抑制方法中，所述界面沿两个相互垂直的方向同时做非周期性运动。
[0015]本发明还提出了一种散斑抑制装置，包括散射部件、第一致动部件、第二致动部件和供电部件；所述第一致动部件和所述第二致动部件分别与所述散射部件连接；所述供电部件分别为所述第一致动部件和所述第二致动部件提供非周期性信号，使所述第一致动部件和所述第二致动部件驱使所述散射部件作非周期运动。
[0016]本发明提出的散斑抑制装置中，所述散射部件为可透射可见光的片状材料，所述散射部件的一面为抛光面，另一面为非抛光面；所述非抛光面用于使入射光束发生散射。
[0017]本发明提出的散斑抑制装置中，所述第一致动部件包括第一致动器和第一弹性簧片；所述第一致动器与所述供电部件电气连接，并通过所述第一弹性簧片与所述散射部件连接。
[0018]本发明提出的散斑抑制装置中，所述第二致动部件包括第二致动器和第二弹性簧片；所述第二致动器与所述供电部件电气连接，并通过所述第二弹性簧片与所述散射部件连接。
[0019]本发明提出的散斑抑制装置中，所述第一致动部件和所述第二致动部件的致动方向相互垂直。
[0020]本发明提出的散斑抑制装置中，所述第一致动器或所述第二致动器的运动频率在1-100赫兹之间，运动幅度为0.1-3毫米之间。
[0021]本发明的有益效果包括:散射片通过两个相互垂直的弹性簧片分别连接到相应的致动器上，每个致动器由相互独立的随机信号驱动，并通过相应的弹性簧片带动散射片做无规则运动，且两个弹性簧片的运动方向相互垂直，因此散射片在相互垂直的两个运动方向所形成的的二维平面内做无规则运动。通过散射片的激光束经过投影系统投射到屏幕上，由于散射片是非周期性二维无规运动的，在屏幕上就不会形成稳定的散斑图样，由于人眼的时间积分效应，人眼就不会观察到散斑现象，从而起到提高图像分辨率、改善图像清晰度、提高人眼观察图像舒适度的效果。
【附图说明】
[0022]图1为本发明散斑抑制方法的流程图。
[0023]图2为本发明散斑抑制装置的结构示意图。
[0024]图3为采用本发明散斑抑制装置的激光投影装置的光学系统图。
[0025]图4是采用现有技术与本发明的散斑抑制后的图像对比；其中，图4a表示利用现有技术散斑抑制后的图像，图4b表示利用本发明散斑抑制后的图像。
[0026]图5为【背景技术】中存在严重散斑的图像。
[0027]图6为【背景技术】中存在严重散斑图像的局部放大图。
[0028]图7为【背景技术】中散斑得到较好抑制的图像。
【具体实施方式】
[0029]结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
[0030]参阅图1，本发明散斑抑制方法包括如下步骤:
[0031]步骤SI，生成至少一个非周期性信号。该非周期性信号的电压值在时间先后上不存在关联。
[0032]步骤S2，由非周期性信号驱动被激光透射的界面做非周期性运动。该界面是由具有一定透光性的晶体或材料的表面所形成的，其对于入射的激光产生散射作用。
[0033]步骤S3，激光透过界面后发生散射，生成与时间和空间关系上均为随机无序的光束；
[0034]步骤S4:光束投影成非周期性抖动的图像，实现抑制散斑。
[0035]如图2所示，本发明的散斑抑制装置包括散射部件1、第一致动部件2、第二致动部件3和供电部件4。第一致动部件2与散射部件I的侧边连接，第二致动部件3与散射部件I的底部连接。供电部件4生成两路非周期性信号分别输送至第一致动部件2和第二致动部件3，分别为第一致动部件2和第二致动部件3提供非周期性信号，非周期性信号(即，随机电压)是一种在幅度和相位前后不相关的电压信号，使第一致动部件2和第二致动部件3驱使散射部件I在二维平面内作非周期运动。该非周期运动是指散射部件I在二维平面内、在一定幅度内的运动是无规律的。
[0036]散射部件I是用于实现光的散射，采用对可见光透明的材料制成，常用的材料包括玻璃、石英和光学塑料等。散射部件I 一般为片状，其一面为良好的平面，另一面做成可以使光束散射的非平面结构，比如磨砂、或者一些特殊结构。使用时散射部件I 一般以垂直于光束主光线方向放置，具有非平面结构的表面形成激光散射的界面，激光经该界面散射后再经投影系统投射至屏幕上。
[0037]第一致动部件2包括第一致动器21和第一弹性簧片22。第一致动器21与供电部件4电气连接，并通过第一弹性簧片22与散射部件I连接。第二致动部件3包括第二致动器31和第二弹性簧片32。第二致动器31与供电部件4电气连接，并通过第二弹性簧片32与散射部件I连接。
[0038]以上第一致动器21和第二致动器31为压电陶瓷致动器，其分别根据不同的输入电压产生振动，其振动频率为1-100赫兹随机变化，振动的幅度在0.1-3毫米之间随机变化。
[0039]第一弹性簧片22与第二弹性簧片32是一种可以在一个方向弯曲的、在弯曲方向具有弹性的、扁平状的片材，一般由金属材料制成，也有采用塑料或其他材料制作。本实施例中第一弹性簧片22与第二弹性簧片