王得喜，陈俊杰（康佳集团 多媒体研制中心，深圳 518053）
摘 要：介绍了激光显现散斑的产生原因、并评论了消除激光散斑的处理办法。
关键词：激光；显现；散斑；消除；电视
0 导言
激光是20世纪60年代鼓起的新的科学技能，激光电视最早是由前苏联科学物理研讨所提出，1965年美国TI公司研制成功首台单色激光显现器。1970年中科院物理所研制成功我国五颜六色激光电视。激光显现由于它的一些技能特性，是近来开展最快、作用最多、学科浸透广、使用规模大的归纳性高技能。使用包括医疗、出产、日子等各个方面，开展迅速。
比较非相干的一般光，激光具有高单色性、高方向性、高亮度的特色，一起具有色域规模广、寿命长、环保、节能等长处。所以激光显现是继是非显现、五颜六色显现和超高清显现后的第四代显现技能，更是第五代显现技能——全息显现的根底。激光显现在高技能科技上占有重要位置，是显现范畴的一次革新。
尽管激光光源的高相干性以及单色性拓宽了丈量方面的使用以及进步显现色域，可是这也带来了散斑这一扎手问题。由于在激光投影显现、全息显现方面，散斑的存在严峻下降了显现图画的质量，因而按捺散斑成为激光显现必需求处理的问题。
1 散斑产生原理
比较于一般光源发散角大、方向性欠好，激光具有高度单色性、相干性、方向性的特色。由于激光的光辐射会集在很小的立体角规模内，因而光线能在发射方向上会集起来。
光具有波动性，当两个光源的两列波在空间堆叠时，会呈现干与现象，每个点的振荡是两列波在该点轰动的组成。当激光照耀到投影屏幕外表时，依据惠更斯原理，粗糙外表能够理解为很多多个点（面源）组合，各个点（面源）对入射光进行反射或许透射，不同的点（面源）的反射光或许透射光会产生不同的相位，不同点（面源）光线相遇后就会产生干与。由于点（面源）数量巨大，且互相独立，各光线跟着空间改动而产生剧烈无规矩的强弱改动。干与后的光线就构成了无规矩的散斑（如图1）。经过反射或许透射，在自由空间传达下，将构成三维的散斑空间散布。散斑图样散布是由投影屏幕外表特性、激光照耀视点、激光波长以及用户观看视点决议的。
假如咱们在投影屏幕前放置一块高分辨率的平板让其散斑曝光，然后按惯例显影、定影处理。会看到显着的散斑图样（如图2）。
依据散斑的不同产生办法、性质，能够依照不同的分类规范分为不同的品种。首要取决于投影屏幕外表的结构性质和激光光源的相干性。依据屏幕外表的粗糙程度，分为强散射屏幕对应的高斯和弱散射屏幕对应的非高斯散斑。依据光源的相干性，分为彻底相干散斑和部分相干散斑。依据光线传达，分为远场散斑、近场散斑和镜面散斑。依据调查条件，分为片面散斑和客观散斑，片面散斑是镜面散斑，近场散斑和远场散斑是客观散斑。远场散斑的相干光线原点近似当作来自无限远处，归于夫琅和费衍射区，近场散斑的光线原点和屏幕的间隔相隔不远，坐落菲涅尔衍射区。咱们调查到的散斑强弱首要是散斑的强度巨细，而不是散斑的相位散布，因而咱们需求正确理解散斑强度。
在激光显现开展进程中，不少科研人员曾提出不同的按捺散斑的办法，如使用不同波长的光源，比如单光纤或许纤维束照明来下降激光光源的相干性，然后削弱散斑；使用脉冲激光的叠加，移动散射体，移动孔径光阑，屏幕的轰动等办法来削弱散斑。这些办法都是经过下降激光的时刻或空间相干性并且在近间隔情况下按捺散斑。
本文提出了现在削弱散斑的办法，在不改动激光束性质的前提下，能够有用按捺激光投影散斑。
2 散斑消除办法
2.1 消除散斑的原理办法
现在激光投影电视选用蓝色光源+荧光粉+色轮技能，并没有呈现显着的散斑呈现。这是由于这种规划计划的激光器只要蓝色一种色彩激光颗粒，而蓝光+荧光粉激宣布的绿光和红光，没有相干性，这种独自蓝色激光的散斑效应十分不显着，然后能够疏忽独自蓝色激光产生的散斑现象。
在激光投影显现中，RGB三色激光投影的色域更高，简直100%到达BT.2020规范，能够复原天然界70%以上的色彩。因而跟着产品升级，三色激光逐步成为高阶激光电视的代表。可是由于RGB三色激光光源都有相干性，散斑在RGB三色激光光源投影体系表现得特别显着。因而尽管RGB激光电视作用最好，可是散斑问题的处理却是最难的。
从原理上归纳来讲，一种是经过改动激光波长、改动激光照耀视点等办法来下降激光光源相干性，另一种是经过多幅独立非相关的散斑图样的动态叠加完成散斑的按捺。第1种办法是依据散斑构成进程处理，便是激光电视屏幕散射光线相干产生散斑，所以可经过下降激光的相干性来按捺散斑的产生，首要从激光的波长、照耀视点方面来下降激光的时刻相干性和空间相干性。第2种使用人眼特性，人眼对图画的呼应时刻大约为24 ms，在呼应时刻内助眼接收到的图画会进行叠加。这便是人眼的视觉残留效应。当多幅独立非相关的散斑图样在这段时刻内产生叠加时就会到达视觉均匀的作用，然后减轻了人眼调查到的散斑。独立非相关散斑图样能够经过动态改动光源入射角、改动激光偏振态，或许能够在光路中参加动态散射器材、随机相位板等办法来取得。
2.2 消除散斑的实践使用
而RGB激光投影散斑问题的实践使用处理办法首要是两种。
一种是荧幕轰动干与，经过电动马达对激光电视投影屏幕的轰动，然后改动激光照耀在屏幕的不同散射点，消除在激光光源下的屏幕块状散斑，使激光投影屏幕反射的图画色彩看起来天然、丰厚、亮度均匀、画面明晰。这种办法的特色是激光光源的光电转化功率不受影响，没有激光模组散热的特殊要求。投影屏幕轰动结构为机械设备，保护直观简略，技能门槛低，这种消除散斑的使用较多。还有一品种似屏幕轰动的衍生办法是轰动光源，同样是经过激光器的轰动来完成光源不用电照耀视点的改动，然后改动当时的散斑图画。可是由于不管屏幕轰动仍是光源轰动，在某个时刻点都会存在散斑，此办法仅仅使用人眼视觉特性。这种还不能底子处理激光散斑问题。
第2种办法是激光波长干与。依据三色激光的各自特性，并经过以上剖析了解到，散斑的首要产生是在绿光（绿色激光）波长环境下，所以咱们对绿光波长进行干与，经过分化绿光接连波长来完成散斑的消除。可是这种计划由于规划杂乱，要求设备精度高，技能门槛低，因而并没有大面积的使用。
其实轰动屏幕的办法也耗费电量，全体来看消除散斑的问题现在还没有一个完美的答案，更完美的RGB激光光源还需求进一步的针对散斑问题进行优化。
3 结束语
尽管投影产品中，RGB三色激光最先进，显现作用最好，可是RGB三色光源投影的散斑也是最难处理的。激光投影业界一直在投入研讨处理散斑这个问题。现在关于散斑已经有了很不错的办法，取得了必定的作用。可是单一办法还没有彻底彻底处理散斑，实践需求从多个方面以及归纳使用不同的办法来最大极限地处理散斑问题。
作者简介:
王得喜（1982— ），男，首席规划师，研讨方向：投影技能研讨及使用；
陈俊杰（1990— ），男，硬件工程师，研讨方向：整机规划、无线通信。
参考文献
[1] 许祖彦.激光显现——新一代的显现技能[J].激光与红外,2006,36:737-741
[2] GOODMAN J W.光学中的散斑现象：理论与使用[M].北京：科学出版社,2009
[3] REDDING B,CHOMA A M,CAO H. Speckle-free laserimaging using random laser illumination[J].LETTERS,2012,6(10),355-359
[4] 惠更斯.惠更斯光论[M].蔡勖,译.北京：北京大学出版社,2012.
本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第11期第34页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
