本文關(guān)鍵詞：激光投影系統(tǒng)中典型非成像光路器件對散斑的影響

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【摘要】：激光投影系統(tǒng)中,當(dāng)相干的激光照射到粗糙的屏幕上時,在屏幕上會形成人眼可以識別的激光散斑。散斑會嚴(yán)重的降低圖像質(zhì)量,因此應(yīng)當(dāng)予以消除。而不考慮投影系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),位置、方法單一的散斑抑制方案很難兼顧散斑抑制效果、光能利用率和系統(tǒng)尺寸。本課題從投影系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本身出發(fā),以投影系統(tǒng)中非成像光路典型結(jié)構(gòu)和器件對激光光源特性(如,偏振特性、相干性)的影響為研究對象,進(jìn)而探討相應(yīng)的散斑抑制方法。首先,針對投影系統(tǒng)中的光通管結(jié)構(gòu)對于激光偏振特征以及相應(yīng)的偏振激光散斑的影響開展研究,首次發(fā)現(xiàn)和定量分析了光通管結(jié)構(gòu)對入射的線偏振激光的偏振態(tài)的影響。在ZEMAX中建立了線偏振光在三種光通管結(jié)構(gòu)(實(shí)心光通管、鍍金屬膜的空心光通管、鍍多層介質(zhì)膜的空心光通管)中傳輸?shù)姆抡婺Ｐ?并對仿真結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。仿真分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致表明:入射光的偏振角是影響輸出光偏振態(tài)的關(guān)鍵參數(shù),當(dāng)入射光的偏振角為45°時會得到最佳的退偏振和散斑抑制效果。另外,文章對于非成像光路中的其他器件,如:光源驅(qū)動電流、非保偏光纖、非保偏散射片對于激光偏振態(tài)的影響開展了研究,并提出和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了一種正交偏振的散斑抑制方案。本部分研究結(jié)果對于通過投影機(jī)固有器件對激光偏振態(tài)和散斑的影響研究具有價(jià)值。其次,針對非成像光路中的散射器件的結(jié)構(gòu)特征對散斑的影響開展研究。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了散射片表面形貌對運(yùn)動散射片抑制散斑的影響以及引入的驅(qū)動散斑對屏幕散斑對比度的影響,提出一種在非成像光路中采用運(yùn)動的NOA73材料的微透鏡陣列結(jié)構(gòu)的散斑抑制方案并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該方案在獲得較高的透光率的同時,可有效的降低散斑對比度。第三,通過對現(xiàn)有的光源照明角度多樣化實(shí)現(xiàn)不相關(guān)散斑圖樣的二維模型的局限性進(jìn)行分析。首次提出了基于球坐標(biāo)系的照明角度多樣化的三維空間模型。在該模型下,任意具有確定照明方向的散射矢量可以通過三個參量:r,θ和Δ?完全表示,一個新的參量Δ?被引入,用以描述任意兩散射場映射在在散射面上的矢量差Δqt。在三維空間模型中通過理論計(jì)算和數(shù)值仿真分析計(jì)算了任意兩光源實(shí)現(xiàn)獨(dú)立散斑圖樣所需最小夾角。本研究結(jié)果可應(yīng)用于散斑抑制,特別是數(shù)字全息領(lǐng)域中角度多樣化散斑抑制。最后,基于以上三維空間模型,推導(dǎo)了考慮投影鏡頭放大倍數(shù)的實(shí)際投影系統(tǒng)中多獨(dú)立光源角度多樣化散斑抑制的條件公式,并基于公式推導(dǎo),仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了投影系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)散斑抑制所需的光源最小夾角。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41;O436.3

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本文編號：1272991