[发明专利]一种基于柔性变角度阵列衍射光学器件的激光散斑抑制方法

说明书

一种基于柔性变角度阵列衍射光学器件的激光散斑抑制方法，包括以下步骤：步骤1：将柔性变角度阵列衍射光学器件安装在履带式传送装置上，作为激光散斑抑制系统的机械模块；所述柔性变角度阵列衍射光学器件制作在柔性材料上，由N组一维二元衍射光学结构首尾连接而成；步骤2：步骤1的履带式传送装置，由一个电学控制模块控制；所述电学控制模块，由步进电机驱动来控制柔性变角度阵列衍射光学器件进行连续的履带式运动；步骤3：将由电学控制模块驱动的机械模块置于激光散斑抑制系统中，结合光学模块，实现激光散斑抑制功能。本发明全波段散斑抑制效果好、运动方式简单、易于实现、且系统通用性、鲁棒性好、成本低廉。

技术领域

本发明属于激光显示投影领域，尤其涉及一种基于柔性变角度阵列衍射光学器件的激光散斑抑制方法。

背景技术

激光投影显示系统因其所具备的色彩丰富、画面质量高、寿命长、可靠性高、功效高、能耗低等优点，受到越来越广泛的关注和欢迎。然而由于激光是高相干光，不可避免地会产生一种称为激光散斑的画面噪声。散斑表现为随机分布在激光光斑中的黑色斑点，其实质为信号的随机相干叠加，散斑的存在严重影响图像和信息的质量。在激光投影显示领域，散斑会使投影显示的画面质量下降，导致观看者产生疲倦和头晕眼花等症状，严重影响激光投影仪使用者的体验，成为制约激光投影显示系统和仪器发展的核心因素。因此，研发激光散斑抑制技术和器件十分必要。

已有技术中对激光散斑的抑制，采用过如下技术方案，包括：使用运动的衍射光学器件；使用特制投影屏幕；使用多角度照明光；使用特殊光纤/光管；使用内部结构可动态变化的新材料。迄今为止，基于新材料的技术方案只有理论和初步实验报道，因响应速度太慢短期内将无法实际应用。其他几种技术方案，虽然都已不同程度试用，但均存在如下缺点：散斑抑制效果不够好、采用器件个数和种类多、运动部件复杂并对仪器有冲击损害、尺寸大、仪器结构复杂、能耗高，亟待改进。上述已有技术中与本发明最接近的是运动的衍射光学器件，比如在《Hadamard speckle contrast reduction》(2004，Opt.Lett.29,11-13)一文中Jahja I.Trisnadi第一次采用了基于Hadamard矩阵结构的衍射光学器件；在《Fullspeckle suppression in laser projectors using two Barker code-typediffractive optical elements》(2013，J.Opt.Soc.Am.A 30,22-31)一文中，Lapchuk等人采用两个基于Barker码结构的衍射光学器件，对全波段(既包括红、绿、蓝)激光进行了散斑抑制实验；乐孜纯、熊启源、董文和付明磊在中国发明专利《一种基于光学衍射元件的激光散斑抑制方法》(CN 106896520A)中提出使用运动的二元光学衍射元件来抑制激光散斑。

然而上述基于运动的衍射光学器件的现有技术方法，均存在缺陷。或是散斑抑制程度不够；或是不能进行全波段散斑抑制；或是结构设计的精度要求太高，系统容错性、鲁棒性、通用性很差，只适合实验室，不能满足实际应用需求；或是需要往复式机械运动，在运动过程中改变速度导致散斑抑制效果不佳等。

发明内容

为了克服已有技术散斑抑制效果不够好、不能进行全波段散斑抑制、系统采用器件个数和种类多、运动部件复杂并对仪器有冲击损害、尺寸大、仪器结构复杂、能耗高等不足，本发明提供一种全波段散斑抑制效果好、运动方式简单、易于实现、且系统通用性、鲁棒性好、成本低廉的基于柔性变角度阵列衍射光学器件的激光散斑抑制方法，采用柔性材料制作、通过变角度阵列衍射结构、构建可以无限匀速循环的履带式传动代替往复式机械运动实现红、绿、蓝全波段激光散斑抑制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于柔性变角度阵列衍射光学器件的激光散斑抑制方法，所述方法包括以下步骤：