消散斑LSR中斑點對比度的計算

時間：2023-06-10作者：深圳維爾克斯光電有限公司瀏覽：139

激光的相干性在許多科學(xué)系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用，但這種干涉過程在光學(xué)檢測器應(yīng)用來說是一種缺點。在粗糙的光學(xué)表面上，例如電影屏幕，會出現(xiàn)局部的干擾，例如照相機或人眼可以觀察到顆粒狀的光斑圖案。這種光斑圖案降低了測量系統(tǒng)的分辨率，也導(dǎo)致投影圖像的噪音。圖1是斑點圖案和斑點中心測量的強度曲線，這種非均勻的強度分布對表現(xiàn)出局部飽和點的光檢測器造成了很大的限制，此外，這種圖案可能會干擾人眼。減少斑點會提高激光投影的質(zhì)量，因為任何斑點都會嚴重降低投影圖像的質(zhì)量。使用激光散斑衰減器可以有效的抑制斑點。




圖1 (a) CCD相機上的斑點圖案的圖像，(b) 通過斑點中心的水平軸上測量的強度曲線。

斑點對比度

斑點對比度S被定義為某一區(qū)域內(nèi)強度的標準偏差，并以其平均值Imean為標準，其平均值Imean，如下所示。






散斑對比度取決于0和1，其中零代表沒有斑點的均質(zhì)光束。使用激光散斑減少器（LSR）所產(chǎn)生的斑點對比度會降低。




斑點對比度的減少效率

在微觀層面上，斑點的減少取決于：

- 激光的波長和帶寬

- 激光的偏振狀態(tài)

這兩個參數(shù)由激光器很好地定義，并與被照射表面的質(zhì)量一起，對斑點過程做出貢獻。在一個固定的波長和偏振狀態(tài)下，可以通過提高表面的質(zhì)量來減少斑點對比度。

在宏觀層面上，斑點的減少取決于：

- LSR的擴散角

- 探測系統(tǒng)的數(shù)值孔徑

在這種情況下，通過角度多樣性的潛在減少系數(shù)等于√（?/?）是激光散斑減少器LSR的擴散角，?是探測系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，比較使用LSR的斑點對比度（SLSR）,與沒有使用LSR的斑點對比度（S），減少效率被定義如下：

R[dB]=10㏒₁₀(S/S_LSR)

舉一個例子，將斑點對比度從0.5降低到0.2，可提供4dB的降低效率。




組合擴散器：

消散斑鏡片LSR由一個或兩個后續(xù)擴散器組成，分別標記為LSR- 3000-XS和LSR3000-XD。一般情況下，**個擴散器是振蕩的，而*二個擴散器是靜態(tài)的，這就減少了生成的隨機圖案的相關(guān)長度。我們建議使用兩個擴散器，因為減少斑點的效果較好，如果兩個擴散器結(jié)合使用，總的擴散角的計算方法是：

?組合角=√（?1²+ ?2²）

斑點減少的測量









圖2參考裝置

圖2顯示了測量斑點減少的實驗裝置方案，激光被擴大到d3=5毫米的光束直徑，由擴束器準直光束。在擴束器的輸入端有一個消散斑鏡片LSR，控制激光功率。同樣，在擴束器的輸出端也可以使用一個光圈d4，以精確控制照明。擴束器來精確控制LSR的照明光束大小，并盡量減少屏幕上的雜散光。在工作臺的較末端。LSR被放置在光圈后的準直光束中，屏幕上的激光光斑圖像被攝像機記錄下來。圖3中的面板顯示了典型的斑點圖像，這些圖像是在沒有任何LSR的情況下獲得的（a），LSR處于靜態(tài)模式（b），以及動態(tài)模式下的LSR（c）。彩色的線條顯示了水平切割面， 圖4中描述了測量的強度曲線。





















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