RU2332694C1 - Device for suppressing speckles (versions) - Google Patents
Device for suppressing speckles (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2332694C1 RU2332694C1 RU2007102019/28A RU2007102019A RU2332694C1 RU 2332694 C1 RU2332694 C1 RU 2332694C1 RU 2007102019/28 A RU2007102019/28 A RU 2007102019/28A RU 2007102019 A RU2007102019 A RU 2007102019A RU 2332694 C1 RU2332694 C1 RU 2332694C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wedges
- wedge
- alternating voltage
- laser beam
- optical
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Projection Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области освещения и формирования изображения, а именно к устройствам подавления спеклов, и может быть использовано в лазерных системах отображения оптической информации.The invention relates to the field of lighting and image formation, and in particular to speckle suppression devices, and can be used in laser optical information display systems.
Основной проблемой осветительных систем, основанных на лазерных источниках, является спекловый шум на освещенной поверхности.The main problem of lighting systems based on laser sources is the speckle noise on the illuminated surface.
Существует ряд устройств подавления спеклов.There are a number of speckle suppression devices.
В опубликованной международной заявке WO 0065401 [1] описано устройство уменьшения спеклов с механическим приводом части осветительной системы, в котором спекловые эффекты размываются и становятся невидимы пользователю за счет колебательного возмущения подвижного зеркала. В одном из вариантов зеркало, направляющее пучок света по ломаной траектории, может перемещаться механически с помощью нескольких пьезоэлектрических приводов.The published international application WO 0065401 [1] describes a speckle reduction device with a mechanical drive of a part of a lighting system, in which speckle effects are washed out and become invisible to the user due to vibrational disturbances of the moving mirror. In one embodiment, a mirror directing a beam of light along a broken path can be moved mechanically using several piezoelectric drives.
В выложенной заявке США №2005195508 [2] для улучшения качества изображения и устранения спеклового шума между источником света и экраном расположено вибрирующее зеркало, за счет вибрации которого происходит смазывание картины спеклов.In US Patent Application Laid-Open No. 2005195508 [2], to improve image quality and eliminate speckle noise, a vibrating mirror is located between the light source and the screen, due to the vibration of which the speckle pattern is smeared.
Недостатком данных устройств является наличие движущихся частей, что снижает их надежность.The disadvantage of these devices is the presence of moving parts, which reduces their reliability.
В опубликованной международной заявке WO 2004008225 [3] описано устройство уменьшения спеклов без движущихся частей, которое основано на идее разделения лазерного пучка на несколько пучков с разностью оптического пути большей, чем длина когерентности входящего лазерного пучка. Данная идея реализована с помощью наклонной пластины с полуотражающей и отражающей поверхностями.The published international application WO 2004008225 [3] describes a speckle reduction device without moving parts, which is based on the idea of dividing a laser beam into several beams with an optical path difference greater than the coherence length of the incoming laser beam. This idea was implemented using an inclined plate with semi-reflective and reflective surfaces.
Недостатком этого устройства является необходимость наличия дополнительных гомогенизирующих элементов для выходящих пучков, что увеличивает габариты устройства.The disadvantage of this device is the need for additional homogenizing elements for the output beams, which increases the dimensions of the device.
Наиболее близкой к заявленному изобретению является система уменьшения спеклов для оптоволоконной подсветки, описанная в публикации USH2045H (US Statutory Invention Registration) [4], которая отклоняет начальный пучок света таким образом, что его путь и распределение спеклов меняется со временем. Данное решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.Closest to the claimed invention is a speckle reduction system for fiber optic illumination described in USH2045H (US Statutory Invention Registration) [4], which deflects the initial light beam so that its path and speckle distribution changes with time. This solution is selected as a prototype of the claimed invention.
Недостатком конструкции прототипа [4] является то, что она не достаточно компактна из-за наличия большого числа составляющих элементов.The disadvantage of the design of the prototype [4] is that it is not compact enough due to the presence of a large number of constituent elements.
Задачей заявляемого изобретения является создание устройства подавления спеклов малого размера с повышенной надежностью.The task of the invention is to provide a device for suppressing speckles of small size with increased reliability.
Поставленная задача решена путем создания трех вариантов устройства подавления спеклового шума, объединенных единым изобретательским замыслом.The problem is solved by creating three versions of a device for suppressing speckle noise, combined by a single inventive concept.
Вариант 1. Заявляемое устройство подавления спеклового шума содержит генератор переменного напряжения, а также расположенные последовательно вдоль пути распространения лазерного пучка контроллер поляризации, соединенный с генератором переменного напряжения, и два двулучепреломляющих оптических клина, причем внешние поверхности оптических клиньев параллельны одна другой, скошенные внутренние поверхности также параллельны одна другой и расположены на расстоянии одна от другой с образованием зазора, при этом контроллер поляризации выполнен с возможностью изменения поляризации лазерного пучка в зависимости от частоты изменения напряжения генератора, первый оптический клин выполнен с возможностью разделения лазерного пучка на два ортогонально поляризованных пучка, интенсивность которых меняется в зависимости от направления поляризации входящего в клин лазерного пучка, а второй клин выполнен с возможностью параллелизации выходящих из первого клина пучков.
Для функционирования устройства по варианту 1 важно, чтобы контроллер поляризации был выполнен в виде элемента, выбранного из группы элементов, которая включает в себя жидкокристаллическую ячейку, электрооптический и акустооптический кристалл.For the operation of the device according to
Вариант 2. Заявляемое устройство подавления спеклового шума содержит генератор переменного напряжения, а также расположенные последовательно вдоль пути распространения лазерного пучка два двулучепреломляющих оптических клина, каждый из которых соединен с генератором переменного напряжения, причем внешние поверхности оптических клиньев параллельны одна другой, скошенные внутренние поверхности также параллельны одна другой и расположены на расстоянии одна от другой с образованием зазора, при этом первый оптический клин выполнен с возможностью разделения лазерного пучка на два ортогонально поляризованных пучка (далее упоминаемые как «обыкновенный» и «необыкновенный» пучки) и изменения угла отклонения «необыкновенного» пучка за счет изменения показателя преломления под действием напряжения с генератора переменного напряжения, а второй клин выполнен с возможностью параллелизации выходящих из первого клина пучков за счет изменения показателя преломления под действием напряжения с генератора переменного напряжения.Option 2. The inventive device for suppressing speckle noise includes an alternating voltage generator, as well as two birefringent optical wedges arranged in series along the laser beam propagation path, each of which is connected to an alternating voltage generator, the outer surfaces of the optical wedges being parallel to one another, the beveled inner surfaces are also parallel one another and are located at a distance from one another with the formation of a gap, while the first optical wedge is made in the possibility of dividing the laser beam into two orthogonally polarized beams (hereinafter referred to as “ordinary” and “extraordinary” beams) and changing the deflection angle of the “extraordinary” beam due to a change in the refractive index under the action of the voltage from the alternating voltage generator, and the second wedge is made with the possibility of parallelization Beams emerging from the first wedge due to a change in the refractive index under the action of voltage from an alternating voltage generator.
Для функционирования устройства по варианту 2 важно, чтобы зазор между клиньями был заполнен материалом с показателем преломления, величина которого находится между высшей и низшей величинами показателя преломления для «необыкновенного» пучка клиньев.For the operation of the device according to option 2, it is important that the gap between the wedges is filled with a material with a refractive index, the value of which is between the highest and lowest values of the refractive index for the "unusual" beam of wedges.
Вариант 3. Заявляемое устройство подавления спеклового шума содержит генератор переменного напряжения, расположенные последовательно вдоль пути распространения лазерного пучка два оптических клина, внешние поверхности которых параллельны одна другой, а скошенные внутренние поверхности параллельны одна другой и расположены на некотором расстоянии друг от друга с образованием зазора, а также, по меньшей мере, один привод, соединенный с генератором переменного напряжения и выполненный с возможностью изменения величины зазора между скошенными поверхностями клиньев в соответствии с изменением напряжения генератора, при котором происходит смещение лазерного пучка, выходящего из данного клина.
Для функционирования устройства по варианту 3 важно, чтобы привод был выполнен в виде пьезоэлектрического элемента.For the operation of the device according to
Для функционирования устройства по варианту 3 важно также, чтобы оно содержало привод, расположенный в зазоре между скошенными внутренними поверхностями клиньев и выполненный с возможностью смещения клиньев параллельно направлению распространения пучка в соответствии с изменением напряжения генератора переменного напряжения.For the operation of the device according to
Для функционирования устройства по варианту 3 важно также, чтобы оно содержало один привод, расположенный на одном из клиньев и выполненный с возможностью смещения клина перпендикулярно направлению распространения пучка в соответствии с изменением напряжения генератора переменного напряжения.For the operation of the device according to
Техническим результатом заявляемого изобретения является уменьшение размеров и повышение надежности за счет применения компактной и простой конструкции, которая содержит простые и двулучепреломляющие оптические клинья, соединенные с генератором переменного напряжения, и позволяет смещать лазерный пучок с большой частотой для размывания спеклов.The technical result of the claimed invention is to reduce the size and increase reliability through the use of a compact and simple design, which contains simple and birefringent optical wedges connected to an alternating voltage generator, and allows the laser beam to be shifted with a high frequency for speckle erosion.
Для лучшего понимания настоящего изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими чертежами.For a better understanding of the present invention, the following is a detailed description thereof with corresponding drawings.
Фиг.1. Схема варианта 1 устройства подавления спеклов с вращателем поляризации, выполненного согласно изобретению.Figure 1. Scheme of
Фиг.2. Схема варианта 2 устройства подавления спеклов с двулучепреломляющими клиньями, соединенными с общим генератором переменного напряжения, выполненного согласно изобретению: вид 2.1 - с незаполненным зазором между клиньями, вид 2.2 - с зазором между клиньями, заполненным оптическим материалом.Figure 2. Scheme of variant 2 of the speckle suppression device with birefringent wedges connected to a common alternating voltage generator, made according to the invention: view 2.1 - with an empty gap between the wedges, view 2.2 - with a gap between the wedges filled with optical material.
Фиг.3. Схема варианта 3 устройства подавления спеклов с оптическими клиньями, перемещаемыми электроуправляемым приводом, выполненного согласно изобретению: вид 3.1 - с приводом, расположенным в зазоре между клиньями, вид 3.2 - с приводом, расположенным на одном из клиньев.Figure 3. Scheme of
В варианте с вращателем поляризации (Фиг.1) устройство подавления спеклов содержит генератор 1 переменного напряжения, а также расположенные последовательно вдоль пути распространения лазерного пучка вращатель 2 поляризации, соединенный с генератором 1 переменного напряжения, и два двулучепреломляющих оптических клина 3, 4. Внешние поверхности 5, 6 оптических клиньев параллельны одна другой, скошенные внутренние поверхности 7, 8 также параллельны одна другой и расположены на расстоянии одна от другой с образованием зазора. Управляющий сигнал в виде переменного напряжения подают на вращатель 2 поляризации и, таким образом, меняют во времени состояние поляризации лазерного пучка 9. Оптический клин 3 разделяет лазерный пучок 9 на два ортогонально поляризованных пучков 10 и 11, интенсивность которых зависит от состояния поляризации входящего лазерного пучка 12, а клин 4 направляет их параллельно один другому (пучки 13 и 14).In the embodiment with the polarization rotator (Fig. 1), the speckle suppression device includes an
Каждый из выходящих пучков 13 и 14 имеет свое собственное распределение спеклов. Контролируя интенсивность выходящих пучков, изменяют яркость распределения спеклов. Если частота управляющего сигнала (частота изменения напряжения генератора 1) выше 25 Гц, то результирующее распределение спеклов будет размытым для человеческого глаза.Each of the emerging
Вращатель 2 поляризации может быть выполнен, например, в виде жидкокристаллической ячейки, которая вращает направление поляризации исходящего пучка 9, или в виде электро- или акусто-оптического кристалла, который перераспределяет интенсивности ортогонально поляризованных компонентов пучка 9.The polarization rotator 2 can be made, for example, in the form of a liquid crystal cell that rotates the polarization direction of the
Второй вариант заявляемого устройства подавления спеклов с двулучепреломляющими клиньями 3 и 4, соединенными с общим генератором 1 переменного напряжения (Фиг.2), не содержит вращателя поляризации, но клинья 2 и 3 имеют изменяемый напряжением генератора показатель преломления. При изменении напряжения, подаваемого на клинья 3, 4 с генератора 1, происходит изменение показателя преломления клиньев, при этом «необыкновенный» пучок 11 отклоняется относительно «обыкновенного» пучка 10 на выходе из первого клина 3, а во втором клине происходит параллелизация пучков 10 и 11. Контролируя амплитуду и частоту управляющего сигнала (напряжения генератора 1) изменяют размытие распределения спеклов.The second embodiment of the inventive speckle suppression device with
Если направление поляризации входящего пучка 9 параллельно или перпендикулярно оптической оси клина 3, то присутствует только один выходной пучок, и этот пучок сдвигают изменением управляющего сигнала генератора 1.If the polarization direction of the
Зазор 15 между клиньями 3 и 4 во втором варианте заявленного изобретения предпочтительно заполняется материалом с показателем преломления, величина которого находится между высшей и низшей величинами показателя преломления для «необыкновенного» пучка в клиньях 3 и 4 (Фиг.2, вид 2.2).The
В третьем варианте заявленного устройства подавления спеклов (Фиг.3) оптические клинья 3 и 4 изготовлены из обычного оптического материала, который не меняется под действием напряжения. В данном варианте сдвиг входящего лазерного пучка происходит за счет перемещения клиньев, по меньшей мере, одним механическим приводом 15, который соединен с генератором 1 переменного напряжения.In a third embodiment of the claimed speckle suppression device (Figure 3), the
Устройство содержит привод 16, расположенный в зазоре между клиньями 3, 4 и взаимно перемещающий клинья в продольном направлении (Фиг.3, вид 3.1). В эквивалентной альтернативе, устройство содержит привод 15, взаимно перемещающий клинья в поперечном направлении (Фиг.3, вид 3.2).The device comprises a
Привод 15, 16 выполняется преимущественно в виде пьезоэлектрического элемента.The
Заявляемое устройство подавления спеклов может быть использовано в осветительных и изображающих системах с лазерным источником, а именно в карманных устройствах отображения, проекторах, проекционных дисплеях и т.д.The inventive speckle suppression device can be used in lighting and imaging systems with a laser source, namely in handheld display devices, projectors, projection displays, etc.
Хотя указанный выше вариант выполнения изобретения был изложен с целью иллюстрации настоящего изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла настоящего изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.Although the above embodiment of the invention has been set forth to illustrate the present invention, it is clear to those skilled in the art that various modifications, additions and substitutions are possible without departing from the scope and meaning of the present invention disclosed in the attached claims.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007102019/28A RU2332694C1 (en) | 2007-01-19 | 2007-01-19 | Device for suppressing speckles (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007102019/28A RU2332694C1 (en) | 2007-01-19 | 2007-01-19 | Device for suppressing speckles (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2332694C1 true RU2332694C1 (en) | 2008-08-27 |
Family
ID=46274632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007102019/28A RU2332694C1 (en) | 2007-01-19 | 2007-01-19 | Device for suppressing speckles (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2332694C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU187526U1 (en) * | 2018-10-23 | 2019-03-12 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Speckle suppression device in coherent backscatter recording systems |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1425566A1 (en) * | 1986-12-25 | 1988-09-23 | Институт кристаллографии им.А.В.Шубникова | Light polarizer |
| USH2045H1 (en) * | 1997-04-29 | 2002-09-03 | United States Of America | Narrow band laser speckle suppression |
| WO2004008225A1 (en) * | 2002-07-11 | 2004-01-22 | Sony Corporation | Lluminating optical device in image display device andimage display device |
| CN1622406A (en) * | 2003-11-27 | 2005-06-01 | 中国科学院半导体研究所 | Integrated device of semiconductor laser and wedge shaped waveguide modular speckle converter |
-
2007
- 2007-01-19 RU RU2007102019/28A patent/RU2332694C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1425566A1 (en) * | 1986-12-25 | 1988-09-23 | Институт кристаллографии им.А.В.Шубникова | Light polarizer |
| USH2045H1 (en) * | 1997-04-29 | 2002-09-03 | United States Of America | Narrow band laser speckle suppression |
| WO2004008225A1 (en) * | 2002-07-11 | 2004-01-22 | Sony Corporation | Lluminating optical device in image display device andimage display device |
| CN1622406A (en) * | 2003-11-27 | 2005-06-01 | 中国科学院半导体研究所 | Integrated device of semiconductor laser and wedge shaped waveguide modular speckle converter |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU187526U1 (en) * | 2018-10-23 | 2019-03-12 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Speckle suppression device in coherent backscatter recording systems |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI872142B (en) | Laser-illuminated displays with enhanced uniformity and/or eye safety | |
| US7653097B2 (en) | Systems and methods for polarization modulation of an optical signal | |
| US6577429B1 (en) | Laser projection display system | |
| JP4987708B2 (en) | Two-dimensional image display device, illumination light source, and exposure illumination device | |
| CN102016692B (en) | image display device | |
| JP5673544B2 (en) | Laser projection device | |
| JP5482789B2 (en) | Projection type image display apparatus and control method thereof | |
| CN1952772B (en) | Lighting device and image display device | |
| US9335558B2 (en) | Illumination device and display device | |
| WO2020150753A1 (en) | An image device with a compact homogenizer | |
| EP2738602A1 (en) | Optical device, projector, production method, and production support device | |
| US20150070659A1 (en) | Method for reducing speckles and a light source used in said method | |
| EP3857284A1 (en) | Method of and apparatus for forming and shifting a light intensity distribution in a focal area of an objective lens | |
| US9182595B2 (en) | Image display devices | |
| JP5633570B2 (en) | Laser projection apparatus and image projection system | |
| JP2010224311A (en) | Laser light source device | |
| RU2332694C1 (en) | Device for suppressing speckles (versions) | |
| JP2008294108A (en) | Laser light source device | |
| JP6011850B2 (en) | Image display device | |
| KR20100010137A (en) | Projection display apparatus | |
| EP4655638A1 (en) | Optical device | |
| IL303770A (en) | Image projector with laser scanning over a spatial light modulator | |
| JPH11224061A (en) | Video display device | |
| JP2008135838A (en) | Light source device and image display device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200120 |