CN102292664A - 激光扫描投影仪的散斑去除 - Google Patents

Abstract

一种用于降低相干光中的散斑可见度的设备及方法，包括通过多模光波导106传播相干光，以利用模间色散减小相干光的相干长度。振动薄膜反射镜104设置为反射在通过多模光纤之前或之后的所述相干光，以通过在不同传播模式间分配波包来进一步减小相干长度，并通过平均模式间的能量分布来消除模态结构，从而实现更均匀的照度。本发明可用于去除激光扫描投影仪内的散斑。

Description

激光扫描投影仪的散斑去除

技术领域

本发明涉及一种用来降低散斑可见度的设备及方法，尤其涉及一种具有散斑去除的激光扫描投影仪。

背景技术

由波导例如平面波导或光纤引导的光辐射是众所周知的。尽管平面波导具有如图2a至图2f所示的多种结构和几何形状，但是如图3所示的光纤一般只具有圆形横截面。图2a至图2f为典型的“简单”平面波导几何形状的试样；几何形状更复杂的变化广泛用于执行集成光学功能，例如耦合及转换(switching)。光波导在不同折射率的两种介质之间的界面处依靠全内反射将光限制在其纤芯内。从二氧化硅至聚合物的大量材料已用来制造具有一系列特性的光波导。

参照图1中平面光波导的截面图，平面光波导10的总体结构包括位于折射率为n_s的基底12上的折射率为n_c的纤芯11，所述纤芯被折射率n_R、n_L低于所述纤芯折射率的一层或多层包层13、14包围，即n_s、n_R、n_L＜n_c。在适当情况下，主要由于折射率的差别，从所述光波导10的第一端注入所述纤芯11中的光被限制在沿着纤芯传播，并从与所述第一端相对的光波导10的第二端射出。

根据光波导的几何形状以及材料组成，射出的光将具有与注入光波导的光的特性不同的特性。一般，光波的强度、光谱分布以及偏振态通过在波导中传播而自动地或强制地被修改。

光纤是最常用的光波导。由于其低衰减和紧凑结构，以及不受周边环境电磁场变化的影响，在不重复使用电子器件的情况下光纤用于远距离传输光信号，以在无干扰的情况下同时对大量信号进行中短距离传输，以及制造多种传感器，例如应变传感器及温度传感器。

参照图3，光纤30通常由具有圆形横截面的单芯31组成，由折射率稍微低于纤芯31折射率的同心包层33覆盖。典型的近红外多模光纤具有直径为50μm、折射率为n₁的由锗掺杂二氧化硅制成的纤芯，以及直径为125μm、折射率n₂＝1.46的由未掺杂的二氧化硅制成的包层。典型的折射率差(n₁-n₂)在0.001至0.01的范围内。所述包层33可覆盖有保护层35。

在单模光纤中，光以单一模式进行传播。在多模光纤中，光按照给定的波长以有限的、离散数量的光学模式进行传播。当光纤为多模时，为每种传播模式提供数学表达式通常是很困难的。尽管如此，提供近似数量的模式是可能的。而且，还可能预测一些特性，例如脉冲的传播速度和衰减、以及经过传播后脉冲加宽范围。

用来描述光纤的非常有用的参数是其数值孔径(NA)，其根据公式NA＝n₁sinθ限定了光纤的接收角。

通过扩展分析，获得数值孔径的下列表达式：

$\mathrm{NA}=\sqrt{n_1^2-n_2^2}$

因此，该参数只取决于纤芯及包层的折射率。任何以大于接收角θ的入射角入射的光将耗散在包层及保护层中。

在已知数值孔径的情况下，可计算传播的归一化频率V，其中，a是纤芯半径，k₀是传播向量：V＝ak₀NA。

对于阶跃折射率光纤来说，当1＜V＜2.405时，引导单一模式(LP₀₁)。

当V＞＞1时，按照指定波长通过光纤传播的模式数量N近似为：N≈V²/2。

结果表明，在多模光纤上传播的每个导引模式的速度都稍有不同。这种现象被称为模间色散，通常会对光纤的带宽造成严重的限制。被模间色散使注入光纤的光脉冲随着距离而扩大。如果不考虑这种现象，这种现象会阻止连续脉冲的分辨率。

导引模式m的传播常数β_m，在波长为λ₀时，可表示为满足条件：

$k_0^2{n}_2^2<{\mathrm{\&beta;}}_m^2<k_0^2{n}_1^2$

忽略通常比模间色散小得多的导引及材料色散情况下，可表明模间色散D可表示为：

$D\&cong;\frac{{\mathrm{NA}}^2}{{2n}_{1}c}$

因此，经过距离为L时，“最快”及“最慢”模式间的最大延迟可表示为：

$\mathrm{\&Delta;\&tau;}\&cong;\frac{{\mathrm{NA}}^2}{{2n}_{1}c}L$

相干时间(coherence time)通常定义为波列的平均持续时间，即波列传播相干长度L的时间。如图4所示，相干时间的一个体现是在迈克尔逊型干涉机构(Michelson-like interferometric setup)中加长基准臂(reference arm)时获得的条纹对比度(fringe contrast)变化。

WO 2007/072335公开了一种结合用于降低人眼对散斑可见度的摆镜的多模波导，所述摆镜的时间少于眼睛的积分时间(integration time)。光调制面板接收通过多模光纤从镜处传输的光并调制图像的每个像素的强度。投影透镜从所述光调制面板将图像投射到屏幕上，利用保持在其上的摆镜进行角度扫描。在WO 2007/072335公开的第二实施例中，多模光纤位于激光源和摆镜之间，取代多模光纤位于摆镜和光调制面板之间的情况。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于降低相干光中的散斑可见度的设备，该设备包括：多模光波导装置，其设置为传播通过其中的相干光以利用模间色散减小相干光的相干长度；以及，可振动薄膜反射镜装置，其设置为反射在通过多模光纤装置之前或之后的所述相干光，以通过在不同的传播模式间分配波包以进一步减小相干长度，并通过平均各模式间的能量分布来消除模态结构，从而产生更为均匀的照度。

正如权利要求1所述的设备，其中，所述可振动薄膜反射镜装置被设置为以多个不同角度反射相干光的平行光线，使得在光波导元件内传播的多个模式的功率和相位的分布随着时间而改变。

便利地，通过光纤将激光器耦合到准直透镜元件，所述准直透镜元件设置为使相干光入射到所述可振动薄膜反射镜装置上。

有利地，所述设备设置为使得来自所述准直透镜元件的光以大致45度入射到所述可振动薄膜反射镜装置上。

优选地，所述设备进一步包括耦合光学元件，所述耦合光学元件设置为将所述可振动薄膜反射镜装置反射的相干光耦合到所述多模光波导装置。

有利地，所述设备包括光学器件，所述光学器件设置为投射所述多模光波导装置的光。

优选地，所述可振动薄膜反射镜装置包括配置来驱动所述薄膜的压电致动器元件。

优选地，所述多模光波导装置为阶跃折射率多膜光纤。

有利地，所述设备包括激光线产生装置。

根据本发明的第二方面，提供了一种用来降低相干光中的散斑可见度的方法，该方法包括：通过多模光波导装置传播相干光，所述多模光波导装置设置为利用模间色散减小相干光的相干长度；以及，反射在通过多模光波导装置之前或之后、来自所述可振动薄膜反射镜装置的相干光，以通过在不同的传播模式间分配波包来进一步减小相干长度，并通过平均各模式间的能量分布以消除模态结构，从而产生更为均匀的照度。

优选地，所述方法包括：利用通过光纤耦合到激光器的准直透镜元件，使准直相干光束入射至可振动薄膜反射镜装置。

有利地，来自所述准直透镜的光以大致45度入射到所述可振动薄膜反射镜装置上。

优选地，所述方法包括：利用所述耦合光学元件将准直的相干光束耦合到所述多模光波导装置。

优选地，所述方法包括：利用投影光学装置投射来自所述多模光波导装置的光。

优选地，所述方法包括：利用压电致动器元件驱动所述可振动薄膜反射镜装置的薄膜。

优选地，所述多模光波导装置为阶跃折射率多膜光纤。

附图说明

参照附图对本发明实施例进一步描述如下，其中：

图1为已知平面光波导的横截面图；

图2a-图2f为已知类型的平面光波导的立体图；

图3为已知光纤的立体图；

图4为在迈克尔逊型干涉实验中变换参考镜(X轴)时在条纹对比度(Y轴)图表上相干长度的叠加；

图5a为未充满光纤耦合的示意图；

图5b为过满光纤耦合的示意图；

图6为根据本发明的由振动薄膜反射镜反射并聚焦在多模光纤一端的准直光束的示意图；

图7为根据本发明实施例由从1μm波峰向波谷具有500μm空间周期的波动在振动薄膜反射镜上的反射而产生的一系列入射光线的模拟；

图8为由位于距耦合光学器件10mm处的+/-0.2度倾斜镜(tip/tilt mirror)反射产生的一系列入射光线的模拟；

图9为由位于距耦合光学器件3mm处的几毫米厚的旋转BK7棱镜反射产生的一系列入射光线的模拟；

图10为旋转相移片(phase plate)及其对入射准直激光束的作用示意图；

图11根据本发明实施例显示了当可变形反射镜稳定(上排)和共振(下排)时光纤长度对散斑的影响；

图12为根据本发明的一方面用于生成无散斑激光线的光学装置的示意图；

图13为用于权利要求12所述的光学装置的光谱线投影光学器件的CAD图；

图14a为未采取任何防散斑措施的记录在图12的CMOS矩阵上的扫描线的图像；

图14b为采取由共振的可变形反射镜提供的防散斑措施的、记录在图12的CMOS矩阵上的扫描线的图像；

图15a和图15b分别为横截图14a和图14b的扫描线的两个位置的截面图的叠加，显示了去除或不去除散斑时投影线上的强度分布。

具体实施方式

根据本发明，波列能量以这样的方式分布在多模光纤的多个模式上，即模间色散在这些模式间产生足够的时间延迟以减小散斑对比度，其中散斑对比度被定义为标准强度偏差与相干发光区域内的强度平均值的比值。

通常可接受的是，对于具有光谱线宽度Δv或以

为中心的Δλ的光发射，，相干时间t_c大约为：

$t_c\&cong;\frac{1}{\mathrm{\&Delta;v}}=\frac{\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&lambda;}}^2}}{\mathrm{c\&Delta;\&lambda;}}$

下表记录不同激光技术的典型线宽值及相关的相干时间。

	线宽	相干时间
			锁模气体激光器	3MHz	300ns
多纵模气体激光器	0.5GHz	2ns
			DPSS激光器	0.1nm(～0.1THz532nm)	10ps
二极管激光器	1nm(～1THz532nm)	1ps

FT400EMT是InnovaQuartz提供的商业光纤，其特点如下：半径a＝200μm，数值孔径NA＝0.39。本实例中所用的波长λ为532nm。

利用前述结果V＝ak₀NA，用于传播的归一化频率为V＝920，对应于数量为N＝V²/2的大约425,000种模式。

这些结果产生模间色散的D值：D≈173ps/m。换句话说，如果光源为线宽为1nm的激光二极管，根据上表，几厘米的这种光纤对减小发射光的相干性与散斑对比度的比值应该是足够的。

需要注意的是，与阶跃折射率光纤相比，梯度折射率光纤已明确形成，以最大程度减少模间色散。因此，梯度折射率光纤一般不适合去斑。

上文描述了阶跃折射率光纤对相干光的影响。尽管如此，单一光纤的使用通常都不足以有效去除散斑。一个原因是，光纤光导在传播模式中总是保持高度相干性。因此，沿着稍微不同方向或角度根据其耦合的模式进行的光传播会产生高对比度散斑，在将光投射到屏幕上时，所述高对比度散斑通常局部可观察到。另一个原因是，传播模式的速度没有均匀分布在[n₁.c，n₂.c]的范围内。这趋于将光纤模间色散对相干长度的影响降至最低。

事实上，有效的散斑去除需要薄膜反射镜的振动以产生高达30μm或更高的峰谷值的偏差(取决于许多标准，例如薄膜直径、弹性、厚度、以及致动器组件方式的位置及带宽)。

图7为根据本发明实施例，由从1μm波峰向波谷具有500μm空间周期的波动在振动薄膜反射镜52上的反射而产生的一系列入射光线的模拟示意图。相干光束51被振动薄膜反射镜52反射，并将反射光通过投影光学器件53聚焦到图像检测器54上，在图像检测器54上检测到扩大的斑点55。

图8为由位于与耦合光学器件63相距10mm处的+/-0.2度倾斜镜62反射产生的一系列入射光线的模拟示意图。相干光束61被倾斜镜62反射，反射光通过投影光学器件63聚焦到图像检测器64上，图像检测器64上检测到扩大的斑点65、651、652，其中斑点651及652表示在保持耦合效率与光纤数值孔径一致时可由单轴倾斜镜实现的最大及最小偏移。

图9为由旋转BK7棱镜76反射而产生的一系列入射光线的模拟示意图，几毫米厚(但与厚度无关)的旋转BK7棱镜76位于与耦合光学器件73相距3mm处，以在倾斜面倾斜3度时在光纤入口平面提供+/-150μm的斑点位移，并在倾斜面倾斜1度时提供+/-50μm的位移。相干光束71被反射镜72反射，并通过旋转棱镜76反射，将出射光通过光学器件73聚焦到图像检测器74上，在图像检测器74上检测到扩大的斑点75、751、752。

图10为旋转相移片76及其对入射准直激光束71的作用的示意图。

应理解的是，在原则上，图8至图10的部件中的任一个都可与多模光纤一起使用，以进一步减少散斑。但是，这些装置的移动元件移动得比图7的薄膜反射镜的薄膜要慢，且其光束偏移是重复的。因此，所引入的时间非相干性效果不如以高频率操作并以更随机的方式偏转光束的可变形薄膜反射镜。提高时间非相干性的影响多于散斑的减少。此外，利用高频率驱动可变形反射镜，无散斑的高频率成像是可能的。图8至图10可替代的配置在频率上有限制。

图11为如同记录在市售的多模光纤(FT400EMT)的各种斑纹长度的输出处的散斑图。第一排示出了薄膜反射镜52在不振动的情况下保持稳定时，光纤长度对散斑/条纹对比度的影响。第二排示出了通过以其共振频率激发薄膜反射镜来进一步改善散斑的去除。图11的照片以300μs的曝光时间进行记录。曝光时间少于大约10μs时，散斑会再现。

尽管大型多模光纤如FT400EMT中，最快和最慢模式之间的速度的差值非常大，但是在极短时间内超过70％的大部分光都是TEM₀₀模式。因此，以高频率共振引入动态耦合反射镜52有两个目的：首先，动态耦合反射镜以不同传播模式连续分配波包，最大化了模间色散的影响。此外，共振动态耦合反射镜52通过平均不同模式下的能量分布以消除光纤发出的光锥的模态结构，从而形成更加均匀的照度。

再次参考上述图5a和图5b，多模光纤50利用模间色散在不同传播模式间引入延迟。如果与光源相干时间近似的延迟可在最快模式及最慢模式间引入，这个作用有益于散斑去除。

遗憾的是，假如稳定优质的耦合激光射入光纤中，大部分能量将会以接近最快模式的速度传播，且只有小部分输入光会以理论上的最大延迟到达。因此，输出光在很大程度上都是相干的。这种现象可通过引入与原模间延迟Δσ_th的能量加权等效对应的“有效”模间延迟Δσ_eff来构造。

图5a和图5b分别为未充满光纤耦合的示意图和过满光纤耦合的示意图。过满光纤耦合允许更好的高阶模式耦合，最大化了模间色散的影响。

当Δσ_eff→Δσ_th时实现了最大化的相干时间缩短效果。如图6所示，在不考虑搅模器(mode scrambler)的模式耦合后果的情况下，可变形反射镜通过平均传播模式间的功率分配来协助满足这个要求。

当实现如图5b所示的过满耦合时可实现最好的高阶模式耦合，但此时必须注意大量过满会在通过光纤的光损失方面产生瞬时后果。

光在每个传播模式中进行相干传播，从光纤输出自由脱离后自所定位的表面散射的观察光显示散斑，尽管可振动反射镜的作用，即在光纤输出处没有汇集或聚焦光学器件，散斑将会被观察到，即需要投影光学器件。

这种现象可通过将光纤的输出构造为环形分布的去相关准单色光源的总和来进行解释。

所考虑表面(如果位于距离d处)上的相干区域A_c的大小被证明满足

其中，λ是相干或部分相干光源的波长，a是光纤的纤芯半径。该区域随距离进行线性增加。如果以米为单位测量可见波长及200纤芯半径，相干区域大约几毫米。

考虑观察照明区域的观测系统：位于一米处(为了简便起见)的正视眼具有约300μm(A_r)的分辨率。具有f#5透镜的C型托架机器视觉相机(C-mountmachine vision camera)(仍位于1m处)分辨率大约为360μm。

现在按照“分辨率单位”定义照明区域内的相干区域(统计)密度为： ${\mathrm{\&rho;}}_c=\frac{A_c}{A_r}$

在ρ_c＞＞1及观察散斑对比度为K＝1的情况下，通过在该阶段之前的任意前述相干减少过程的作用将散斑对比度限制在一个较低值。

在光纤输出及散射表面之间增设直径为D的聚光透镜，使从光纤射出的光锥充满聚光透镜的整个孔径，且散射表面位于与聚光器相距z的位置处，可显示

且每个“分辨率单位”的相干区域的新密度变为：

对于z＝1m，D＝1”的情况，此时，A′_c大约为10-20μm且ρ′_c≤1

相关散斑对比度可证明为

参照图6，由于波纹间的低空间距离(通常为1-2mm)以及高振幅10-30μm，可振动薄膜反射镜52能在其表面上以多种角度连续反射入射平行光线。因此，在光纤中的传播模式的空间及其相的耦合的功率(振幅)的分配是不断变化的。

因此，均匀或切趾准直光束54由可振动反射镜52以45度入射角进行反射。以多个入射角反射的光线形成发散波束，该发散波束的强度分配随时间而变化。而且，该波束通过耦合透镜53耦合到多模阶跃折射率光纤50的纤芯501。

单是光纤及透镜的贡献还不足以实现彻底的散斑减少，除非结合在一组光纤导引模式中进行传播的由可振动薄膜反射镜引入的辐射的振幅和相位的高频调制。

综上所述，可振动薄膜反射镜用光的角度及功率引起时间及空间变化，所述光穿过输入耦合透镜后照射在光纤表面上的点上。

这种变化的影响是耦合到波导模式的功率随时间变化，并且，当与刚性反射镜或图8至图10中另一种可替代的反射镜进行比较时，由于可变形反射镜的作用，在所述模式下具有更广泛功率传播。

光纤之后，从光纤出来的光进行耦合并投射到表面。空间上具有与表面上的光分布相关的“相干区域”。散斑的观测结果与相干区域的密度以及观测者的取样分辨率成比例。散斑的观测结果也与该表面上的光的时间相干性成比例。更强的光的去相关性会减少散斑。

反射镜及光纤的作用是改变传播模式间的相对相位及振幅。如果平均时间延迟由于波导的模间色散而大约为或大于相干时间，这些则可被视为去相关准单色光源。

本发明提供一种可振动薄膜反射镜、多模光纤以及光学投影系统，使得时间相干性的去相关等级大幅提高。尤其是，与刚性反射镜相比，应用相同的逻辑，可变形反射镜及光纤的组合对离开光纤的各种模式的“去相关”作用比刚性反射镜大。

下表记录了针对图11的图片计算的散斑对比度及条纹可见度值。表达式为

的散斑对比率是“噪声”导向测量，其精确度取决于：

●用于计算的斑纹的大小；

●进行比值测量的照明斑纹(patch)的均匀性；

●散斑的空间频率；以及

●相机噪音/背景粗糙度。

散斑对比率是估算大面积照明区域的散斑的最常用方法，但是按照所需的精确度测量散斑对比率是非常精细的过程。

相反地，条纹可见度是测量暗斑和亮斑的对比度的手段。

$V=\frac{I_{\max }-I_{\min }}{I_{\max }+I_{\min }}$

该手段不需要均匀强度的大型照明斑纹，并与散斑的空间频率无关。尽管如此，当用于扩展区域时，精确度将随着背景(无散斑)强度、粗糙度及伪迹的巨大变化而迅速降低。

对超过10个的100×100像素的不同子集进行计算，每个像素位于图片的手动选择区域，保证了最小的因设置本身而非散斑引起的光强度变化。该测量具有5％的不确定度。

该表清楚显示了拉长光纤和/或添加动态耦合反射镜时散斑对比度以及条纹可见度的持续改善。对每张图片来说，向散斑对比度以及条纹可见度赋值的动机在于防散斑装置的不同应用具有不同价值标准。

参照图12，根据本发明的一方面的激光线产生装置100包括650nm的Roithner激光二极管101，激光二极管101通过光纤102耦合到准直透镜103。从准直透镜103射出的源自激光器101的光以大约45度角入射到直径为25mm的压电致动薄膜反射镜104。由薄膜反射镜104反射的光通过耦合光学器件105进入纤芯200μm多模光纤106。由纤芯200μm多模光纤106射出的光通过SMA连接器107传播至投影光学器件108，图13中更为详细描述了投影光学器件108。投影光学器件108将光线投射到CMOS矩阵图像检测器109上，CMOS矩阵图像检测器109的像素尺寸为7.5μm。

参照图13，投影光学器件108包括连续的四个透镜。四透镜变形物镜在大约150mm的距离处投射出100μm宽、30mm长的光谱线。第一透镜181(f＝-20mm)，第三透镜183(f＝-50mm)及第四透镜184(f＝60mm)是Linos提供的球面透镜。第二透镜182是Thorlabs提供的曲面透镜(fy＝30mm)。

激光线产生装置生成13个像素的线宽，在FWHM(半最大值全波)处宽100μm；17个像素，共130μm宽，线长大约为30mm。激光线轮廓在X和Y方向上为高斯型曲线(例如与“礼帽(top hat)”型完全不同)。

图14显示了所记录的投影线上的强度分布。光的高对比度“米粒”式分布在图14a中是清晰可见的。这个轮廓有可能导致任何光谱线拟合算法在估读误差中引入大量错误。图14b显示了当可变形反射镜104以其共振频率振动时所述轮廓会变得多么清晰。

图15a和图15b为分别横截图14a和图14b的扫描线的两个位置的截面图的叠加，示出了在未去除散斑的投影线上的强度分布的第一痕迹131和未去除散斑的投影线上的强度分布的第二痕迹132。显而易见的是，本发明提供的散斑去除为投影线提供了更光滑的截面。

可以理解的是，所述设备和方法比现有技术更具优势。现有技术在有效性方面取决于对应于50ms人眼积分时间以超过20Hz的频率操作刚性摆镜，本发明可在相当短的300μm的曝光时间内记录该图像，因为薄膜反射镜以高于摆镜摆动时间较多的频率共振。

在刚性摆镜中，在光纤入口以时间重复的模式并沿椭圆轨道扫描由反射镜反射的光。该方法提供的入射角度的变化及由此而引发的光纤内的模激发确实减少了散斑对比度。然而，利用本发明中的可变形反射镜，通过可实现的更快的频率变化以及由反射镜反射的波的空间角度的更广的分布，会有更多的施加在反射波包上的角度变化。

在光纤表面增加的角变化的结果是耦合到波导或光纤模式的光的更广的分布。

此外，本发明提供的优点在于能够利用所述技术生成低噪音光谱线或光栅点来构建图像。

尽管已对本发明的优选实施例进行了描述，在该优选实施例中，由可振动薄膜反射镜反射的光随后穿过多模光波导，应理解的是，本发明的元件可以采用不同的顺序。例如，相干光可先穿过多模光纤波导，然后再由可振动薄膜反射镜反射，可使用额外的扩散器(diffuser)或其他的光散射器(scatterer)。

在本说明书的整个说明及权利要求里，词语“包括”，“包含”及其变体指的是“包括但不限于”，且它们并不有意(也不)排除其他部分、添加物、部件、整数或步骤。在本说明书的整个说明及权利要求里，单数涵盖多个，除非上下文另有规定。特别是在使用不定冠词时，本说明书应理解为考虑复数以及单数，除非上下文另有规定。

结合本发明的某一方面、实施例或实例描述的特征、整数、特点、化合物、化学单元或基团应理解为适用于本文所述的其他方面、实施例或实例，除非与此不相容。本说明书(包括任何所附的权利要求，摘要及附图)公开的所有特点，和/或所公开的任何方法或过程的所有步骤都以任何组合形式组合在一起，除至少一些互相排斥的特点和/或步骤的组合之外。本发明不局限于任何上述实施例的细节。本发明延伸至本说明书(包括任何所附的权利要求，摘要及附图)公开的特点的任何新颖发明或任何新颖组合，或所公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖发明或任何新颖组合。

读者注意到的和本申请有关的与本说明书同时提交或先于本说明书提交的、并通过本说明书向公众查阅公开的所有文件及文献上，所有文件及文献的内容通过引用并入本文。

Claims (17)

1.一种用于降低相干光中的散斑可见度的设备，其特征在于，包括：多模光波导装置，其设置为传播通过其中的相干光以利用模间色散减小相干光的相干长度；以及，可振动薄膜反射镜装置，其设置为反射在通过多模光波导装置之前或之后的所述相干光，以通过在不同的传播模式间分配波包来进一步减小相干长度，并通过平均模式间的能量分布来消除模态结构，以实现更均匀的照度。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述可振动薄膜反射镜装置设置为以多个不同角度反射相干光的平行光线，使在光波导元件内传播的多个模式上的功率和相位的分布随时间改变。

3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，通过光纤将激光器耦合到准直透镜元件，所述准直透镜元件设置为使相干光入射到所述可振动薄膜反射镜装置上。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述准直透镜元件射出的光以大致45度入射到所述可振动薄膜反射镜装置上。

5.如前述权利要求任一项所述的设备，其特征在于，进一步包括：耦合光学元件，其配置为将所述可振动薄膜反射镜装置反射的相干光耦合到所述多模光波导装置。

6.如前述权利要求任一项所述的设备，其特征在于，包括：光学器件，其配置为投射来自所述多模光波导装置的光。

7.如前述权利要求任一项所述的设备，其特征在于，所述可振动薄膜反射镜装置包括配置为驱动所述薄膜的压电致动器元件。

8.如前述权利要求任一项所述的设备，其特征在于，所述多模光波导为阶跃折射率多膜光纤。

9.如前述权利要求任一项所述的设备，其特征在于，包括：激光线产生装置。

10.一种用于降低相干光中的散斑可见度的方法，其特征在于，包括：

a.通过多模光波导装置传播相干光，所述多模光波导装置配置为利用模间色散减小相干光的相干长度；以及

b.反射在通过多模光波导装置之前或之后、来自所述可振动薄膜反射镜装置的相干光，以通过在不同的传播模式间分配波包来进一步减小相干长度，并通过平均模式间的能量分布来消除模态结构以实现更均匀的照度。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，包括：通过所述可振动薄膜反射镜装置以多个不同角度反射相干光的平行光线，使在光波导元件内传播的多个模式上的功率和相位分布随着时间而改变。

12.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，采用通过光纤耦合到激光器上的准直透镜元件，使所述相干光入射至所述可振动薄膜反射镜装置。

13.如权利要求10至12任一项所述的方法，其特征在于，来自所述准直透镜的光以大致45度入射到所述可振动薄膜反射镜装置上。

14.如权利要求10至13中任一项所述的方法，其特征在于，包括：利用所述耦合光学元件将相干光耦合到所述多模光波导装置。

15.如权利要求10至14中任一项所述的方法，其特征在于，包括：利用投影光学装置投射来自所述多模光波导装置的光。

16.如权利要求10至15中任一项所述的方法，其特征在于，包括：利用压电致动器元件驱动所述可振动薄膜反射镜装置的薄膜。

17.如权利要求10至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述多模光波导装置为阶跃折射率多膜光纤。

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