激光投影显示中静态复合散斑的表征与建模

对激光投影显示系统中形成散斑的光学系统进行了简化。采用理论与实验相结合的方式,用简化的光学系统分析了复合散斑的形成机理和有效表征方法。基于散斑对比度分析法,对影响复合散斑对比度的4个重要因素,即入射光束的光斑直径,散射片与屏幕之间的距离,屏幕上粗糙散斑颗粒和屏幕表面的精细散斑颗粒进行了系统实验分析,并通过实验数据确定了这些因素与复合散斑对比度的函数关系。基于统计分析,研究了复合散斑的构成成份,提出了粗糙散斑颗粒与精细散斑颗粒对复合散斑的贡献模型,并通过实验验证了其可行性。实验结果为有效抑制激光投影显示中的复合散斑提供了实验依据。

激光投影显示屏表面粗糙度的测量

显示屏是激光投影显示系统的一部分,其表面粗糙度直接影响着基于角度多样性的激光散斑抑制效果。在角度多样性散斑抑制原理的基础上,建立了被测显示屏表面粗糙度与散斑图样之间的相关性之间的联系。对显示屏表面粗糙度对照射角度和角度变化的敏感程度权衡,实验中将入射角和角度变化量分别固定在1°和0.0038°。为避免外界微扰和测试屏表面不平度对测试结果的影响,通过对被测显示屏5cm×5cm测试区域中选择9个子区域的测试结果进行平均,有效提高了测试精度。运用提出的方法确定4种材质显示屏的表面粗糙度分别为235.80,209.57,132.24和137.60μm,为设计有效降低激光散斑的投影显示屏提供了参考。

级联散射片引入多重散射机制的激光散斑抑制

散斑抑制是阻碍以激光为光源的显示技术发展的技术瓶颈。通过实验分析了散射片的发散角、级联散射片的数量和它们之间的间距对散射光束相关面积宽度的影响。在级联散射片和光通管构成的散射体的基础上,利用多重散射理论解释了级联散射片减弱激光相干性的现象。基于积分散斑的统计学理论,推导了CCD积分时间T内捕获的散斑图样的强度自协方差函数与散斑对比度之间的关系,并明确了级联散射片对运动散射片位移的影响,从而达到抑制散斑的目的。实验结果表明,将散射体与运动散射片相结合不仅提高了整体光能利用率,在检测器积分时间1/30s内还能将散斑对比度从0.753降低到0.069。