减少激光斑纹的方法、装置和漫射器制造方法及图纸

一种减少斑纹的装置（１４２）包括照射光学部件（１４８）、漫射器（１５４）和投影光学部件（１５６）。照射光学部件将激光照射（１７２）耦合到漫射器（１５４），该漫射器安置在第一图像平面（１６２）内。该漫射器（１５４）将激光照射分成相格（ｐｈａｓｅ　　ｃｅｌｌ），又将相格细分成相格间隔（ｃｅｌｌ　　ｐａｒｔｉｔｉｏｎ）。该漫射器（１５４）也将时间相位变化（１５５、１５７）施加到相格间隔上。投影光学部件（１５６）将第一图像平面的图像（１９４）投影到漫射面（１５８）上。显示装置将光调制器（１５０）加到用于减少斑纹的装置，并将光调制器放在位于激光源（１４６）和漫射器（１５４）之间的第三图像平面内。该漫射器（１５４）包括第一和第二漫射器相格（ｄｉｆｆｕｓｅｒ　　ｃｅｌｌ），每个相格包括第一和第二漫射器相格间隔（ｄｉｆｆｕｓｅｒ　　ｃｅｌｌ　　ｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ）。在使用中，第一漫射器相格间隔引起零的第一相对相位，而第二漫射器相格间隔引起π弧度的第二相对相位。第一漫射器相格的第一和第二漫射器相格间隔最好以第一哈达马德矩阵图样被安排。第二漫射器相格的第一和第二漫射器相格间隔最好以第二哈达马德矩阵图样被安排。一种减少斑纹的方法包括将激光照射区分成相格，将相格细分成相格间隔，并且在观察激光照射区的强度探测器的积分时间内加时间相位变化到相格间隔上。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光照射领域。更具体说，本专利技术涉及这样的激光照射领域，即，在这里，强度探测器观测由激光照射照亮的表面，并且希望减少由强度探测器观测到的斑纹。
技术介绍
人眼具有有限的分辨率。当眼睛观察一个物体时，眼睛将这个物体量化成一些析点(resolution spots)。这些析点中的每一个都是眼睛的点分散功能。例如，如果一个人站在距一个平面约3m处，眼睛将这个平面析解成一些析点，这些析点中的每一个都具有约1mm的直径。附图说明图1举例说明观察漫射表面14的眼睛12。激光照射16照射漫射面14。一个特定的析点18被成像到眼睛12的视网膜上。在析点18内的漫射面14特征是不能被眼睛12析解的。漫射面包括许多在析点18内的散射中心。散射中心散射是照射析点18的激光照射16。因为激光照射16是相干的，所以散射中心在眼睛12内产生干涉。干涉使眼睛12根据从亮点到暗点排列的亮度标度觉察到析点。每个散射中心形成光波源。这些光波相长干涉；或者，这些光波部分地相长干涉和部分地相消干涉；或者，这些光波相消干涉。如果这些光波相长干涉，析点18是亮点。如果这些光波部分地相长干涉和部分地相消干涉，析点18具有形成中等亮度点的中等亮度。如果这些光波相消干涉，析点18是暗点。因此，眼睛12使漫射面14成像成在亮点、中等亮度点和暗点的随机图形中的表面析点。这就是斑纹。更一般地说，一个利用强度探测器的光学系统也会探测到斑纹。对本专业技术人员来说会认识到，眼睛12是一个生物学的光学系统，其中，视网膜起强度探测器的作用。照相机利用一种类型的强度探测器，对于传统的照相机说是薄膜，或者，对于数字照相机典型地是电荷耦合装置。于是，漫射面14的照片将显示斑纹。图2是一个斑纹19的照片，显示亮点、中等亮度点和暗点的粒状图形。斑纹的量度是对比度(C)。对比度以百分比为单位，按C＝100*IRMS/I给出。在这里，I是平均强度，而IRMS是围绕该平均强度的均方根强度波动。在“斑纹的某些基本性质”，美国光学学会杂志，第六6卷，11期，1976年11月，1145-1150页中，古德曼教导，可以通过叠放N个不相关的斑纹图样来减少斑纹。只要N个不相关的斑纹图样具有相等的平均强度和对比度，这种情况就按 的斑纹减少倍数减小对比度。如果N个不相关的斑纹图样具有不相等的平均强度或不相等的对比度，斑纹减少倍数将比 小。因此， 的斑纹减少倍数是对于N个不相关斑纹图样的斑纹减少的最佳情况。古德曼还教导，可以用时间、空间、频率或偏振手段来获得这些不相关斑纹图样。现有技术的斑纹减少方法，通过按振荡运动移动视屏生成多个斑纹图样，利用古德曼教导的时间手段。典型地，振荡运动跟踪围绕光轴的小圆或小椭圆。这使斑纹图样相对观察视屏的眼睛12移动，由此形成多个在时间上的斑纹图样。只要振荡运动的速度在阈值速度以上，虽然在任何时间瞬间的斑纹数量不变，但眼睛12却觉察到减少的斑纹。另一个说明方式，如果眼睛12的积分时间足够长，使振荡运动在积分时间内产生不相关斑纹图样，眼睛12探测减少的斑纹。在激光照射显示系统的技术中知道，可以将有源漫射器加到激光照射成像系统以便减少激光斑纹。有源漫射器被放在中间成像平面或接近中间成像平面。在中间成像平面中以围绕显示系统光轴的旋转或圆环图形移动有源漫射器，以便在显示屏处产生偏移相位。偏移相位产生在时间上不相关的斑纹图样，如此利用古德曼教导的时间手段。在“用衍射光学元件的激光投影系统中的斑纹减少”，应用光学，第三7卷，10期，1998年4月，1770-1775页中，王等人教导了一个在如激光电视系统这样的激光投影系统中激光斑纹减少的方法。在激光投影系统中，用光栅扫描，类似电子束如何形成CRT(阴极射线管)显示器上的图像那样地，激光光点形成显示屏上的图像。这样实现王等人教的方法，即，扩展激光束；在扩展的激光束中放置衍射光学元件以形成多个小光束；然后，聚焦这些小光束以形成显示屏上的激光光点。随着每个像素在显示屏上形成多个小光束稍微移位。这就提供了时间变化的斑纹图样，并因此造成斑纹减少。王等人还教导，可以旋转衍射光学元件以稍加改进斑纹减少。在(作为参考文献被特此引入的)1999年11月9日公布的美国专利No.5,982,533中，布鲁姆等人教导了一个显示系统，它包括格栅光阀，红、绿和蓝激光，各种透镜装置，扫描镜，显示屏以及电子线路。电子线路控制格栅光阀、激光和扫描镜以形成显示屏上的二维图像。在布鲁姆等人教的显示系统中，格栅光阀形成显示屏上的包括直线像素阵列的直线图像。当格栅光阀调制直线像素阵列时，扫描镜以与直线图像垂直方向横跨显示屏重复地扫描直线图像，借此形成二维图像。因为布鲁姆等人教导的二维图像是用激光照射形成的，所以二维图像呈现激光斑纹，其降低了图像质量。通过减少激光斑纹来改进图像质量会是所希望的。需要的是，减少其中在显示屏上形成二维图像的激光照射显示系统中激光斑纹的方法。需要的是，减少其中激光照射照射漫射表面的光学系统中激光斑纹的方法。专利技术概要本专利技术是一种减少斑纹的方法、一种用于减少斑纹的装置、以减少的斑纹为特征的显示装置以及用于减少斑纹的漫射器。本专利技术的方法包括将激光照射区分成相格，将相格细分成若干相格间隔，以及在观察激光照射区的强度探测器的积分时间内将时间相位变化加到相格间隔上。如果最佳地加时间相位变化，强度探测器探测到与相格间隔数的平方根相对应的最佳斑纹减少。为了强度探测器探测到最佳斑纹减少，强度探测器必须把激光照射区析解成具有大于或约等于相格尺寸的析点尺寸的析点。换句话说，为了强度探测器探测到最佳斑纹减少，强度探测器必须是不比强度探测器把析点析解成与相格尺寸对应的析点尺寸的距离近。如果强度探测器比强度探测器析解具有小于相格尺寸的析点尺寸的析点的距离近，强度探测器将探测到斑纹减少，但探测不到最佳斑纹减少。用于减少斑纹的装置包括照射光学器件、漫射器和投影光学器件。照射光学器件将激光照射耦合到漫射器。漫射器被安置在第一成像面中。漫射器将激光照射分成相格，再将相格细分成相格间隔。漫射器也将时间相位变化加到相格间隔上。投影光学器件将第一成像面的图像投影到漫射表面上，并如此将相格和相格间隔成像到漫射表面上。只要在又观察漫射表面的强度探测器的积分时间内施加时间相位变化，强度探测器就探测到减少的斑纹。本专利技术的显示装置装有用于减少斑纹的装置。在漫射器处显示装置产生包括像素的激光照射显示图像，并且，投影光学器件将激光照射显示图像投影到显示屏上。漫射器将像素分成子像素，并将时间相位变化加到子像素上，这样情况减少显示屏上激光照射显示图像中的斑纹。本专利技术的漫射器包括第一和第二漫射器相格。第一和第二漫射器相格中的每一个包括第一和第二漫射器相格间隔。在使用时，第一漫射器相格间隔诱导第一零相对相位，而第二漫射器相格间隔诱导第二π弧度相对相位。第一漫射器相格的第一和第二漫射器相格间隔最好按第一哈达马德(Hadamard)矩阵图样安排。第二漫射器相格的第一和第二漫射器相格间隔最好按第二哈达马德矩阵图样安排。第一和第二哈达马德矩阵图样与满足抗相关条件的第一和第二哈达马德矩阵对应。附图的简要说明图1说明照射表面的激光照射和观察该表面的人眼。图2是一个斑纹照片。图3说明本专利技术的第一备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减少斑纹的方法，包括：ａ．将激光照射区分成相格；ｂ．将该相格细分成许多相格间隔；以及ｃ．在观察该激光照射区的强度探测器的积分时间内，将时间相位变化加到相格间隔上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JI特里斯纳蒂，
申请(专利权)人：硅光机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]