CN111323933A - 消散斑装置、方法和投影显示设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种消散斑装置、方法和投影显示设备，消散斑装置包括：掺杂散射剂的电致变形材料薄膜、位于电致变形材料薄膜表面的透光导电膜和多个控制电路；其中，透光导电膜中可以包括多个独立的导电子区域，不同的导电子区域连接至不同的控制电路，任意控制电路用于向与对应的导电子区域施加电压信号。由于不同的控制电路施加的电压信号不同，使得电致变形材料薄膜中不同子薄膜区域会产生不同程度的形变，对透过透光导电膜照射到对应的子薄膜区域中的入射光进行不同程度的散射，实现了对激光散斑的抑制。本申请实施例解决了现有技术中机械件磨损和震动噪声的问题，同时结构简单，节省空间。
Description
技术领域
本申请涉及投影显示技术领域，尤其涉及一种消散斑装置、方法和投影显示设备。
背景技术
随着投影显示设备被广泛应用，人们对投影显示设备的显示要求也日益提高。目前，激光作为下一代投影显示设备的潜在光源。由于激光是高相干光源，因此，在显示过程中会产生非常严重的散射现象，形成激光散斑，从而严重影响了激光显示图像的质量。因此，如何实现对激光散斑的抑制是激光显示领域亟待解决的问题。
目前，消除激光散斑的方法从原理上可以分为两大类：降低激光光源的相干性和通过多幅独立非相关的散斑图像的动态叠加实现散斑的抑制。其中，通过多幅独立非相关的散斑图像的动态叠加实现散斑的抑制是目前市场上常用的方式。现有技术中，通过散射体的机械运动来产生多个散斑图像，从而通过多个散斑图像的叠加来实现对激光散斑的抑制。但机械运动存在机械件磨损、震动噪声或结构复杂等问题。
发明内容
本申请实施例提供一种消散斑装置、方法和投影显示设备，解决了现有技术中机械运动存在机械件磨损、震动噪声或结构复杂的问题。
第一方面，本申请实施提供一种消散斑装置，包括：掺杂散射剂的电致变形材料薄膜、位于所述电致变形材料薄膜表面的透光导电膜和多个控制电路；
其中，所述透光导电膜包括多个独立的导电子区域；不同的导电子区域连接至不同的控制电路；
任意控制电路用于向与所述控制电路连接的导电子区域施加电压信号，使得所述电致变形材料薄膜中与所述导电子区域对应的子薄膜区域产生形变，对透过所述导电子区域照射到所述子薄膜区域中的入射光进行散射；
其中，不同的控制电路施加到与所述控制电路连接的导电子区域的电压信号不同。
在一种可能的实现方式中，所述装置包括：位于所述电致变形材料薄膜的第一表面的第一透光导电膜，以及位于所述电致变形材料薄膜的第二表面的第二透光导电膜；
其中，所述第一透光导电膜包括多个独立的第一导电子区域，所述第二透光导电膜包括多个独立的第二导电子区域；所述第一导电子区域与所述第二导电子区域是一一对应的；
任意第一导电子区域和所述第一导电子区域对应的第二导电子区域连接至同一个控制电路；
任意控制电路用于向与所述控制电路连接的第一导电子区域和第二导电子区域施加电压信号，使得所述电致变形材料薄膜中与所述第一导电子区域和所述第二导电子区域对应的子薄膜区域产生形变，对透过所述第一导电子区域照射到所述子薄膜区域中的入射光进行散射。
在一种可能的实现方式中，任意所述控制电路包括：电源以及分别与所述电源连接的第一电极和第二电极；
其中，所述第一电极位于与所述控制电路连接的第一导电子区域中，所述第二电极位于与所述控制电路连接的第二导电子区域中，所述第一电极和所述第二电极的极性不同；
所述电源用于通过所述第一电极和所述第二电极向所述第一导电子区域和所述第二导电子区域施加电压信号。
在一种可能的实现方式中，每个所述第一导电子区域的形状、大小和/或分布为随机的；
对应地，任意所述第一导电子区域对应的第二导电子区域的形状、大小和/或分布，与所述第一导电子区域的形状、大小和/或分布相同。
在一种可能的实现方式中，所述消散斑装置还包括：在所述电致变形材料薄膜的出射光方向上与所述电致变形材料薄膜相对设置的准直单元；
所述准直单元用于汇聚和准直处理。
在一种可能的实现方式中，所述消散斑装置还包括：依次设置在产生所述入射光的激光光源与所述电致变形材料薄膜之间的阔束单元和分束单元，以及在所述电致变形材料薄膜的出射光方向上与所述准直单元相对设置的合束单元；
其中，所述阔束单元用于改变所述入射光的光束直径和发散角；
所述分束单元用于将所述阔束单元处理后的光束分成至少两束光；
所述合束单元用于将入射至所述合束单元的至少两束光合成一束光。
在一种可能的实现方式中，所述散射剂包括：氧化铝或二氧化钛。
在一种可能的实现方式中，所述电致变形材料薄膜包括：电活性聚合物EAP薄膜。
第二方面，本申请实施提供一种消散斑方法，所述方法应用于消散斑装置，所述消散斑装置包括：掺杂散射剂的电致变形材料薄膜、位于所述电致变形材料薄膜表面的透光导电膜和多个控制电路；
其中，所述透光导电膜包括多个独立的导电子区域；不同的导电子区域连接至不同的控制电路；
所述方法，包括：
当任意控制电路向与所述控制电路连接的导电子区域施加电压信号时，使得所述电致变形材料薄膜中与所述导电子区域对应的子薄膜区域产生形变，对透过所述导电子区域照射到所述子薄膜区域中的入射光进行散射；
其中，不同的控制电路施加到与所述控制电路连接的导电子区域的电压信号不同。
在一种可能的实现方式中，所述消散斑装置包括：位于所述电致变形材料薄膜的第一表面的第一透光导电膜，以及位于所述电致变形材料薄膜的第二表面的第二透光导电膜；
其中，所述第一透光导电膜包括多个独立的第一导电子区域，所述第二透光导电膜包括多个独立的第二导电子区域；所述第一导电子区域与所述第二导电子区域是一一对应的；
任意第一导电子区域和所述第一导电子区域对应的第二导电子区域连接至同一个控制电路；
当任意控制电路向与所述控制电路连接的第一导电子区域和第二导电子区域施加电压信号时，使得所述电致变形材料薄膜中与所述第一导电子区域和所述第二导电子区域对应的子薄膜区域产生形变，对透过所述第一导电子区域照射到所述子薄膜区域中的入射光进行散射。
在一种可能的实现方式中，任意所述控制电路包括：电源以及分别与所述电源连接的第一电极和第二电极；
其中，所述第一电极位于与所述控制电路连接的第一导电子区域中，所述第二电极位于与所述控制电路连接的第二导电子区域中，所述第一电极和所述第二电极的极性不同；
所述电源用于通过所述第一电极和所述第二电极向所述第一导电子区域和所述第二导电子区域施加电压信号。
在一种可能的实现方式中，每个所述第一导电子区域的形状、大小和/或分布为随机的；
对应地，任意所述第一导电子区域对应的第二导电子区域的形状、大小和/或分布，与所述第一导电子区域的形状、大小和/或分布相同。
在一种可能的实现方式中，在所述电致变形材料薄膜的出射光方向上与所述电致变形材料薄膜相对设置的准直单元；
所述准直单元用于汇聚和准直处理。
在一种可能的实现方式中，所述消散斑装置还包括：依次设置在产生所述入射光的激光光源与所述电致变形材料薄膜之间的阔束单元和分束单元，以及在所述电致变形材料薄膜的出射光方向上与所述准直单元相对设置的合束单元；
其中，所述阔束单元用于改变所述入射光的光束直径和发散角；
所述分束单元用于将所述阔束单元处理后的光束分成至少两束光；
所述合束单元用于将入射至所述合束单元的至少两束光合成一束光。
在一种可能的实现方式中，所述散射剂包括：氧化铝或二氧化钛。
在一种可能的实现方式中，所述电致变形材料薄膜包括：电活性聚合物EAP薄膜。
第三方面，本申请实施提供一种投影显示设备，包括：激光光源以及如上述第一方面中任一项所述的消散斑装置。
本申请实施例提供的消散斑装置、方法和投影显示设备中，所述消散斑装置包括：掺杂散射剂的电致变形材料薄膜、位于电致变形材料薄膜表面的透光导电膜和多个控制电路；其中，透光导电膜中可以包括多个独立的导电子区域，不同的导电子区域连接至不同的控制电路，任意控制电路用于向与所述控制电路连接的导电子区域施加电压信号。由于不同的控制电路施加的电压信号不同，使得电致变形材料薄膜中与不同导电子区域对应的不同子薄膜区域会产生不同程度的形变，对透过透光导电膜照射到对应的子薄膜区域中的入射光进行不同程度的散射，从而在电致变形材料薄膜的出射光方向可以产生多个独立的散斑场，以便进一步可以通过多个散斑场的叠加，实现了对激光散斑的抑制。可见，相比与现有技术中，通过散射体的机械运动来产生多个散斑图像的方式，本申请实施例提供的消散斑装置，由于采用电致变形材料薄膜的电致变形特性，解决了现有技术中机械件磨损、震动噪声的问题，同时结构简单，还可以节省空间。
附图说明
图1为本申请一实施例提供的消散斑装置的结构示意图；
图2A为本申请另一实施例提供的消散斑装置的结构示意图；
图2B为本申请实施例提供的掺杂散射剂的电致变形材料薄膜的最大形变量与最小散斑对比度的示意图；
图2C为本申请实施例提供的独立导电子区域个数与最小散斑对比度的示意图；
图3A为本申请实施例提供的透光导电膜的部分结构示意图一；
图3B为本申请实施例提供的透光导电膜的部分结构示意图二；
图4为本申请另一实施例提供的消散斑装置的结构示意图；
图5为本申请另一实施例提供的消散斑装置的结构示意图；
图6A为本申请一实施例提供的投影显示设备的结构示意图；
图6B为本申请实施例提供的消散斑装置的固定方式示意图。
具体实施方式
首先，对本申请实施例所涉及的应用场景和部分词汇进行介绍。
随着人们对投影显示设备的显示要求也日益提高(例如，高亮度、高饱和度和/或宽领域显示等)，激光作为下一代投影显示设备的潜在光源。由于激光是高相干光源，因此，在显示过程中会产生非常严重的散射现象，形成激光散斑，从而严重影响了激光显示图像的质量。因此，如何实现对激光散斑的抑制是激光显示领域亟待解决的问题。
本申请实施例提供的消散斑装置、方法和投影显示设备，消散斑装置可以包括：掺杂散射剂的电致变形材料薄膜、位于电致变形材料薄膜表面的透光导电膜和多个控制电路；其中，透光导电膜中可以包括多个独立的导电子区域，不同的导电子区域连接至不同的控制电路，任意控制电路用于向与所述控制电路连接的导电子区域施加电压信号。由于不同的控制电路施加的电压信号不同，使得电致变形材料薄膜中与不同导电子区域对应的不同子薄膜区域会产生不同程度的形变，对透过透光导电膜照射到对应的子薄膜区域中的入射光进行不同程度的散射，从而在电致变形材料薄膜的出射光方向可以产生多个独立的散斑场，以便进一步可以通过多个散斑场的叠加，实现了对激光散斑的抑制。
本申请实施例中涉及的电致变形材料可以包括但不限于电活性聚合(electroactivepolymer，EAP)，当然，还可以包括其它具有电致变形且透光的材料。对应地，本申请实施例中涉及的电致变形材料薄膜可以包括但不限于EAP薄膜。
本申请实施例中涉及的掺杂散射剂可以包括但不限于：氧化铝(AL2O3)或二氧化钛(TiO2)。例如，掺杂散射剂还可以为具有散射效应且粒径大小在100纳米到100微米之间的其它微粒，以便于可以实现很好的散射效果和散射角。
本申请实施例中涉及的掺杂散射剂的电致变形材料薄膜具有极高的透光率和延展率(例如厚度为2mm时，透光率>95％，延展率为300％-700％)。
本申请下述实施例中以掺杂散射剂的EAP薄膜为例，介绍其制备方式：
1、确定散射剂(或散射微粒)的掺杂浓度，并根据掺杂浓度确定出散射剂剂量；
2、将确定剂量的散射剂(例如AL2O3)掺入EAP薄膜的制备剂A(凝固剂)中混合均匀；
3、将混合有散射剂的制备剂A倒入制备剂B(薄膜主体材料，例如硅橡胶类物质)中，并按照薄膜制备方式得到具有弹性的掺杂散射剂的EAP薄膜。
可选地，可以根据掺杂散射剂的电致变形材料薄膜厚度和散射剂剂量调整固化时间和固化温度，以增强掺杂散射剂的电致变形材料薄膜的延展率、透光率和强度；例如，若掺杂散射剂的电致变形材料薄膜的厚度较厚或者散射剂剂量较大，则增加固化时间和固化温度。
本申请实施例中涉及的掺杂散射剂的EAP薄膜还可以采用其它制备方式，本申请实施例中对此并不作限制。
本申请实施例中涉及的掺杂散射剂的电致变形材料薄膜包括除EAP薄膜之外的其它电致变形且透光材料的薄膜时，其设备方式可以参考上述关于掺杂散射剂的EAP薄膜的设备方式，此处不再赘述。
本申请实施例中涉及的透光导电膜用于在控制电路的控制下对掺杂散射剂的电致变形材料薄膜中的部分或全部子薄膜区域施加电压，使得掺杂散射剂的电致变形材料薄膜中相应的子膜区域产生形变，对透过透光导电膜照射到相应的子膜区域中的入射激光进行散射，从而在掺杂散射剂的电致变形材料薄膜的出射光方向产生多个散斑场。
本申请实施例中涉及的透光导电膜可以包括多个独立的导电子区域(不同的导电子区域连接至不同的控制电路)，以便于当任意导电子区域被对应的控制电路(即所述导电子区域连接的控制电路)施加电压信号时，可以独立地控制电致变形材料薄膜中与所述导电子区域对应的子薄膜区域的形变。
需要说明的是，本申请实施例中涉及的透光导电膜中的不同导电子区域之间为绝缘的。
示例性地，本申请实施例中涉及的透光导电膜可以包括但不限于：位于电致变形材料薄膜的第一表面的第一透光导电膜，以及位于电致变形材料薄膜的第二表面的第二透光导电膜。
本申请实施例中涉及的第一透光导电膜和/或第二透光导电膜用于在控制电路的控制下对掺杂散射剂的电致变形材料薄膜中的部分或全部子薄膜区域施加电压，使得电致变形材料薄膜中相应的子薄膜区域产生形变，对透过第一透光导电膜照射到相应的子膜区域中的入射激光进行散射，从而在掺杂散射剂的电致变形材料薄膜的出射光方向产生多个散斑场。
本申请实施例中涉及的第一透光导电膜包括多个独立的第一导电子区域，第二透光导电膜包括多个独立的第二导电子区域(第一导电子区域与第二导电子区域是一一对应设置的)，以便于当任意第一导电子区域和所述第一导电子区域对应的第二导电子区域被施加电压信号时，可以独立地控制掺杂散射剂的电致变形材料薄膜中与所述第一导电子区域和所述第二导电子区域相对应的子薄膜区域的形变。
例如，假设第一透光导电膜包括相互独立的第一导电子区域1、第一导电子区域2和第一导电子区域3，第二透光导电膜相应地包括相互独立的第二导电子区域1’、第二导电子区域2’和第二导电子区域3’；其中，第一导电子区域1在第一透光导电膜中的位置与第二导电子区域1’在第二透光导电膜中的位置是相对应的，第一导电子区域2在第一透光导电膜中的位置与第二导电子区域2’在第二透光导电膜中的位置是相对应的，第一导电子区域3在第一透光导电膜中的位置与第二导电子区域3’在第二透光导电膜中的位置是相对应的。
需要说明的是，第一透光导电膜中不同第一导电子区域之间为绝缘的，和/或，第二透光导电膜中不同第二导电子区域之间为绝缘的。
本申请实施例中，任意第一导电子区域和所述第一导电子区域相对应的第二导电子区域连接至同一个控制电路。
本申请实施例中，任意控制电路用于向与所述控制电路连接的第一导电子区域和第二导电子区域施加电压信号，使得电致变形材料薄膜中与所述第一导电子区域和所述第二导电子区域所对应的子薄膜区域产生形变。
例如，第一导电子区域1和第二导电子区域1’连接至对应的控制电路1，第一导电子区域2和第二导电子区域2’连接至对应的控制电路2，第一导电子区域3和第二导电子区域3’连接至对应的控制电路3。
示例性地，不同的控制电路施加到与所述控制电路所连接的导电子区域的电压信号不同，使得掺杂散射剂的电致变形材料薄膜中与不同的第一导电子区域对应的子薄膜区域(或不同的第二导电子区域对应的子薄膜区域)所产生的形变不同，对透过第一透光导电膜照射到对应的子薄膜区域中的入射光进行不同程度的散射，从而在掺杂散射剂的电致变形材料薄膜的出射光方向可以产生多个不同的动态散斑场，从而提高了对激光散斑的抑制效果。
示例性地，本申请实施例中涉及的任意控制电路施加的电压信号，可以为周期性变化的电压信号，或者非周期性变化的电压信号(例如，频率在100Hz-1KHz的脉冲随机电压信号等)。
本申请实施例中，本申请实施例中涉及的任意控制电路可以包括但不限于：电源以及分别与电源连接的第一电极和第二电极；其中，第一电极位于与所述控制电路连接的第一导电子区域中，第二电极位于与所述控制电路连接的第二导电子区域中，第一电极和第二电极的极性不同，以便于电源通过第一电极和第二电极向对应的第一导电子区域和第二导电子区域施加电压信号，从而在第一导电子区域和第二导电子区域之间形成电压，使得电致变形材料薄膜中与所述第一导电子区域和所述第二导电子区域所对应的子薄膜区域产生形变。
例如，以控制电路1为例，控制电路1可以包括：电源11以及分别与电源11连接的第一电极12和第二电极13；其中，第一电极12位于与控制电路1连接的第一导电子区域1中，第二电极13位于与控制电路1连接的第二导电子区域1’中(第一电极12和第二电极13的极性不同)，当电源11通过第一电极12向第一导电子区域1施加电压信号以及通过第二电极13向第二导电子区域施加电压信号时，在第一导电子区域1和第二导电子区域1’之间便会形成电压。
为了避免由于周期结构导致在出射光方向引起固定模式的散斑图像，示例性地，每个第一导电子区域的形状、大小和/或分布为随机的；对应地，任意所述第一导电子区域对应的第二导电子区域的形状、大小和/或分布，与所述第一导电子区域的形状、大小和/或分布相同，使得在掺杂散射剂的电致变形材料薄膜的出射光方向可以产生多个非固定模式的动态散斑场，从而可以提高消散斑的效果。
例如，第一导电子区域1的形状、大小和/或分布为随机的，对应地，与所述第一导电子区域1对应的第二导电子区域1’的形状、大小和/或分布与所述第一导电子区域1的形状、大小和/或分布相同。
本申请实施例中涉及的任意透光导电膜(例如第一透光导电膜和/或第二透光导电膜等)可以采用物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)法(例如真空蒸镀、离子镀、溅射镀膜等)，或者，化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)法等直接镀到掺杂散射剂的电致变形材料薄膜的表面上；当然，任意透光导电膜还可通过其它方式，设置在掺杂散射剂的电致变形材料薄膜的表面上，本申请实施例中对此并不作限制。
示例性地，本申请实施例中涉及的任意透光导电膜(例如第一透光导电膜和/或第二透光导电膜等)可以参考现有的制备方式，具体如下：
以银纳米线柔性透光导电薄膜为例，可以将直径在预设直径(例如20nm)左右的纳米线分散于由黏度调节剂和表面张力调节剂组成的前驱液中，配制成水性涂布液；进一步地，将涂布液经自动涂膜机预设次数(例如1次)完成涂布，再干燥预设时长(例如2-5分钟)即可生成透光导电薄膜。
需要说明的是，纳米线直径越小越好。示例性地，当纳米线直径为20nm，涂布液的黏度在3.6mPa·s时，可使制得的透光导电膜在可见光范围内的透过率在95％以上。
当然，本申请实施例中涉及的任意透光导电膜(例如第一透光导电膜和/或第二透光导电膜等)还可以采用其它制备方式，本申请实施例中对此并不作限制。
本申请实施例中涉及的散斑对比度是指散斑图像中强度的涨落大小相对于平均强度的度量，用于评价图像消散斑情况的参量。例如，若散斑对比度越小，则消散斑情况越好，图像越清楚；若散斑对比度越大，则消散斑情况越差，图像越模糊。
本申请实施例中涉及的通光孔径是指光束在电致变形材料薄膜产生的照明区域的直径。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本申请一实施例提供的消散斑装置的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的消散斑装置可以包括：掺杂散射剂的电致变形材料薄膜1、位于电致变形材料薄膜1表面的透光导电膜2以及多个控制电路(图1中未示出)。
示例性地，本申请实施例中的透光导电膜可以包括但不限于：位于电致变形材料薄膜1任一侧表面上的透光导电膜(图1中以位于电致变形材料薄膜1中朝向用于产生入射光的激光光源的上表面的透光导电膜为例进行示出的)，或者，分别位于电致变形材料薄膜1两侧表面上的透光导电膜。
示例性地，本申请实施例中涉及的透光导电膜2中可以包括多个独立的导电子区域(不同的导电子区域连接至不同的控制电路，任意控制电路用于向与所述控制电路连接的导电子区域施加电压信号)，以便于当任意导电子区域被对应的控制电路(即所述导电子区域连接的控制电路)施加电压信号时，可以独立地控制电致变形材料薄膜中与所述导电子区域对应的子薄膜区域的形变，独立地对透过所述导电子区域照射到所述子薄膜区域中的入射光进行散射，从而在掺杂散射剂的电致变形材料薄膜的出射光方向产生多个散斑场。
可选地，不同的控制电路施加到与所述控制电路所连接的导电子区域的电压信号不同，使得电致变形材料薄膜1中与不同的导电子区域对应的子薄膜区域会产生不同程度的形变，对透过透光导电膜照射到对应的子薄膜区域中的入射光进行不同程度的散射，从而在电致变形材料薄膜1的出射光方向可以产生多个独立的散斑场。
例如，假设导电子区域1连接至对应的控制电路1，导电子区域2连接至对应的控制电路2，导电子区域3连接至对应的控制电路3，则控制电路1用于向导电子区域1施加电压信号1，使得电致变形材料薄膜中与导电子区域1所对应的子薄膜区域1产生形变；控制电路2用于向导电子区域2施加电压信号2，使得电致变形材料薄膜中与导电子区域所对应的子薄膜区域2产生形变；控制电路3用于向导电子区域3施加电压信号3，使得电致变形材料薄膜中与导电子区域3所对应的子薄膜区域3产生形变；其中，电压信号1、电压信号2与电压信号3之间互不相等。
示例性地，任意控制电路施加的电压信号，可以为周期性的电压信号，或者非周期性变化的电压信号(例如，频率在100Hz-1KHz的脉冲随机电压信号等)，使得电致变形材料薄膜1中与所述控制电路对应的导电子区域所对应的子薄膜区域产生不同程度的形变和/或恢复，引入掺杂散射剂的电致变形材料薄膜的震动，从而在电致变形材料薄膜的出射光方向可以产生多个不同的随机动态散斑场，进一步提高了对激光散斑的抑制效果。
本实施例中，当入射光透过透光导电膜2照射向电致变形材料薄膜1，且至少两个控制电路分别向对应的导电子区域施加电压信号(不同的控制电路所施加的电压信号不同)，使得电致变形材料薄膜1中与施加了电压信号的各导电子区域所对应的子薄膜区域便会产生不同程度的形变，对透过透光导电膜2照射到对应的子薄膜区域中的入射光进行不同程度的散射，从而在电致变形材料薄膜1的出射光方向可以产生多个独立的散斑场，以便进一步可以通过多个散斑场的叠加，实现了对激光散斑的抑制。
本申请提供的消散斑装置可以包括：掺杂散射剂的电致变形材料薄膜1、位于电致变形材料薄膜1表面的透光导电膜2和多个控制电路；其中，透光导电膜2中可以包括多个独立的导电子区域；不同的导电子区域连接至不同的控制电路，任意控制电路用于向与所述控制电路连接的导电子区域施加电压信号。由于不同的控制电路施加的电压信号不同，使得电致变形材料薄膜1中与不同导电子区域对应的不同子薄膜区域会产生不同程度的形变，对透过透光导电膜照射到对应的子薄膜区域中的入射光进行不同程度的散射，从而在电致变形材料薄膜1的出射光方向可以产生多个独立的散斑场，以便进一步可以通过多个散斑场的叠加，实现对激光散斑的抑制。可见，相比与现有技术中，通过散射体的机械运动来产生多个散斑图像的方式，本申请实施例提供的消散斑装置，由于采用电致变形材料薄膜的电致变形特性，解决了现有技术中机械件磨损和震动噪声的问题，同时结构简单，还可以节省空间。进一步地，还可以通过优化独立导电子区域个数进一步提高消散斑的效果。
图2A为本申请另一实施例提供的消散斑装置的结构示意图。在上述实施例的基础上，本申请实施例对透光导电膜2的可实现方式进行介绍。如图2A所示，本实施例提供的消散斑装置还可以包括：位于电致变形材料薄膜1的第一表面的第一透光导电膜21、位于电致变形材料薄膜1的第二表面的第二透光导电膜22。
示例性地，第一表面可以为掺杂散射剂的电致变形材料薄膜1中朝向用于产生入射光的激光光源的表面，第二表面可以为掺杂散射剂的电致变形材料薄膜1中朝向出射光方向的表面。
示例性地，第一透光导电膜21中可以包括多个独立的第一导电子区域，第二透光导电膜22中可以包括多个独立的第二导电子区域(每个第一导电子区域与对应的第二导电子区域是一一对应设置的)，以便于当任意第一导电子区域和所述第一导电子区域所对应的第二导电子区域被施加电压信号时，可以独立地控制掺杂散射剂的电致变形材料薄膜1中与所述第一导电子区域和所述第二导电子区域相对应的子薄膜区域的形变，独立地对透过所述第一导电子区域照射到所述子薄膜区域中的入射光进行散射，从而在掺杂散射剂的电致变形材料薄膜的出射光方向产生多个散斑场。
示例性地，任意第一导电子区域和所述第一导电子区域相对应的第二导电子区域连接至同一个控制电路。
示例性地，任意控制电路用于向与所述控制电路连接的第一导电子区域和第二导电子区域施加电压信号，可以独立地控制电致变形材料薄膜1中与所述第一导电子区域和所述第二导电子区域所对应的子薄膜区域的形变，独立地对透过所述第一导电子区域照射到所述子薄膜区域中的入射光进行散射，从而在掺杂散射剂的电致变形材料薄膜的出射光方向产生多个散斑场。
可选地，不同的控制电路施加到与所述控制电路所连接的第一导电子区域和第二导电子区域的电压信号不同，使得电致变形材料薄膜1中与不同的第一导电子区域对应的子薄膜区域(或不同的第二导电子区域对应的子薄膜区域)会产生不同程度的形变，对透过第一透光导电膜照射到对应的子薄膜区域中的入射光进行不同程度的散射，从而在电致变形材料薄膜1的出射光方向可以产生多个独立的散斑场。
例如，假设第一导电子区域1和第二导电子区域1’连接至对应的控制电路1，第一导电子区域2和第二导电子区域2’连接至对应的控制电路2，第一导电子区域3和第二导电子区域3’连接至对应的控制电路3，则控制电路1用于向第一导电子区域1和第二导电子区域1’施加电压信号1，使得电致变形材料薄膜中与第一导电子区域1和第二导电子区域1’所对应的子薄膜区域1产生形变；控制电路2用于向第一导电子区域2和第二导电子区域2’施加电压信号2，使得电致变形材料薄膜中与第一导电子区域2和第二导电子区域2’所对应的子薄膜区域2产生形变；控制电路3用于向第一导电子区域3和第二导电子区域3’施加电压信号3，使得电致变形材料薄膜中与第一导电子区域3和第二导电子区域3’所对应的子薄膜区域3产生形变；其中，电压信号1、电压信号2与电压信号3之间互不相等。
示例性地，任意控制电路施加的电压信号，可以为周期性的电压信号，或者非周期性变化的电压信号(例如，频率在100Hz-1KHz的脉冲随机电压信号等)，使得电致变形材料薄膜1中与所述控制电路对应的第一导电子区域和第二导电子区域所对应的子薄膜区域产生不同程度的形变和/或恢复，引入掺杂散射剂的电致变形材料薄膜的震动，从而在电致变形材料薄膜的出射光方向可以产生多个不同的随机动态散斑场，进一步提高了对激光散斑的抑制效果。
本实施例中，当入射激光透过第一透光导电膜21射向电致变形材料薄膜1，且至少两个控制电路分别向对应的第一导电子区域和第二导电子区域施加电压信号(不同的控制电路所施加的电压信号不同)，使得电致变形材料薄膜1中与施加了电压信号的各第一导电子区域和各第二导电子区域所对应的子薄膜区域便会产生不同程度的形变，对透过第一透光导电膜21照射到对应的子薄膜区域中的入射光进行不同程度的散射，从而在电致变形材料薄膜1的出射光方向可以产生多个独立的散斑场，以便进一步可以通过多个散斑场的叠加，实现了对激光散斑的抑制。
本申请下述实施例对关于掺杂散射剂的电致变形材料薄膜的形变量、独立导电子区域个数和独立导电子区域大小，分别对消散斑效果的影响进行说明。
图2B为本申请实施例提供的掺杂散射剂的电致变形材料薄膜的最大形变量与最小散斑对比度的示意图。如图2B所示，假设变形时间一样的情况下，最小散斑对比度随着电致变形材料薄膜的最大形变量的增加而减小，即电致变形材料薄膜的最大形变量越大，则消散斑情况越好，图像越清楚。
图2C为本申请实施例提供的独立导电子区域个数与最小散斑对比度的示意图。可选地，独立导电子区域个数可以为第一导电子区域的个数或者第二导电子区域的个数。如图2C所示，假设所有独立导电子区域的最大变形量均为1mm，最小散斑对比度随着独立导电子区域个数的增加而减小，即增加独立导电子区域个数，可以增强消散斑效果。
假设在通光孔径不变的情况下，独立导电子区域(可选地，独立导电子区域可以为第一导电子区域或第二导电子区域)大小对最小消散斑对比度影响不大。
本申请提供的消散斑装置可以包括：掺杂散射剂的电致变形材料薄膜1、分别位于电致变形材料薄膜1的两个表面的第一透光导电膜21和第二透光导电膜22，以及多个控制电路；其中，第一透光导电膜21中可以包括多个独立的第一导电子区域，第二透光导电膜22中可以包括多个独立的第二导电子区域，且第一导电子区域与第二导电子区域是一一对应的。任意第一导电子区域和所述第一导电子区域相对应的第二导电子区域连接至同一个控制电路，上述控制电路用于向对应的第一导电子区域和第二导电子区域施加电压信号。由于不同的控制电路施加的电压信号不同，使得电致变形材料薄膜1中与不同的第一导电子区域和第二导电子区域所对应的不同的子薄膜区域会产生不同程度的形变，对透过第一透光导电膜照射到对应的子薄膜区域中的入射光进行不同程度的散射，从而在电致变形材料薄膜1的出射光方向可以产生多个独立的散斑场，以便进一步可以通过多个散斑场的叠加，实现对激光散斑的抑制。
在上述实施例的基础上，为了避免由于周期结构导致在出射光方向引起固定模式的散斑图像，示例性地，本申请实施例中提供的消散斑装置中，每个第一导电子区域的形状、大小和/或分布为随机的；对应地，任意第一导电子区域对应的第二导电子区域的形状、大小和/或分布，与所述第一导电子区域的形状、大小和/或分布相同，使得在电致变形材料薄膜1的出射光方向可以产生多个非固定模式的动态散斑场，从而可以进一步提高消散斑的效果。
例如，第一导电子区域1的形状、大小和/或分布为随机的，对应地，与所述第一导电子区域1对应的第二导电子区域1’的形状、大小和/或分布与所述第一导电子区域1的形状、大小和/或分布相同。
图3A为本申请实施例提供的透光导电膜的部分结构示意图一。如图3A所示，本实施例中的透光导电膜(例如第一透光导电膜或第二透光导电膜)中每个导电子区域的形状、大小和/或分布为随机的。
图3B为本申请实施例提供的透光导电膜的部分结构示意图二。如图3B所示，本实施例中的透光导电膜(例如第一透光导电膜或第二透光导电膜)中每个导电子区域的形状可以均为六边形，且大小也相同。
当然，本申请实施例中涉及的任意透光导电膜中每个导电子区域的形状、大小和/或分布还可以为其它方式，本申请实施例中对此并不作限制。
在上述实施例的基础上，本申请实施例中对上述控制电路的可实现方式进行介绍。
本申请实施例中的任意控制电路可以包括但不限于：电源以及分别与电源连接的第一电极和第二电极，其中，第一电极位于与所述控制电路连接的第一导电子区域中，第二电极位于与所述控制电路连接的第二导电子区域中，第一电极和第二电极的极性不同，以便于电源通过第一电极和第二电极向对应的第一导电子区域和第二导电子区域施加电压信号，从而在第一导电子区域和第二导电子区域之间形成电压，使得电致变形材料薄膜中与所述第一导电子区域和所述第二导电子区域所对应的子薄膜区域产生形变。
示例性地，任意第一导电子区域对应的第一电极可以沿着第一导电子区域的边缘进行设置；和/或，任意第二导电子区域对应的第二电极可以沿着第二导电子区域的边缘进行设置。因此，若每个导电子区域(例如第一导电子区域或者第二导电子区域)的形状和大小均相同，则可以便于设置对应的电极。
当然，第一电极和/或第二电极还可以采用其它的设置方式，本申请实施例中对此并不作限制。
当然，上述控制电路还可以采用其它的可实现方式，本申请实施例中对此并不作限制。
本申请实施例中，每个控制电路可以包括：电源以及分别与电源连接的第一电极和第二电极，其中，第一电极位于与所述控制电路连接的第一导电子区域中，第二电极位于与所述控制电路连接的第二导电子区域中，第一电极和第二电极的极性不同，以便于电源可以通过第一电极和第二电极向对应的第一导电子区域和第二导电子区域施加电压信号，从而在第一导电子区域和第二导电子区域之间形成电压，使得电致变形材料薄膜中与第一导电子区域和第二导电子区域所对应的子薄膜区域产生形变。由于不同的控制电路施加的电压信号不同，使得电致变形材料薄膜中不同的子薄膜区域会产生不同程度的形变，对透过第一透光导电膜照射到对应的子薄膜区域中的入射光进行不同程度的散射，从而在电致变形材料薄膜的出射光方向可以产生多个独立的散斑场，以便进一步可以通过多个散斑场的叠加，实现对激光散斑的抑制。
考虑到掺杂散射剂的电致变形材料薄膜的出射光比较发散，图4为本申请另一实施例提供的消散斑装置的结构示意图，如图4所示，在上述实施例的基础上，本实施例提供的消散斑装置还可以包括：在电致变形材料薄膜1的出射光方向上与电致变形材料薄膜1相对设置的准直单元3；其中，准直单元3用于对电致变形材料薄膜1的出射光方向上的多个散斑场进行汇聚和准直处理，以便后续进入投影显示设备中的成像单元进行显示。
示例性地，准直单元3可以包括但不限于：至少一个准直透镜。例如，若透光导电膜中的导电子区域(例如第一透光导电膜中的第一导电子区域个数和/或第二透光导电膜中的第二导电子区域)个数较多，则准直单元3中可以包括较多数量个准直透镜，以便于每个准直透镜可以对较少数量个导电子区域对应的出射光进行汇聚和准直。
通常情况下，光对物质的损害主要来自于物质吸收光子能量转变成热量造成的热损害。由于电致变形材料薄膜的透光率很好(例如，厚度为2mm的电致变形材料薄膜透过率>95％)，吸收光子能量较少。况且在实际应用中，通常只采用几百微米厚度的电致变形材料薄膜，因此几乎全透明，电致变形材料薄膜表面能承受120度的温度。对于较低功率(例如2W)的入射光照射到电致变形材料薄膜不会对电致变形材料薄膜造成损坏，但是对于较高功率(例如60W)的入射光照射到电致变形材料薄膜可能会对电致变形材料薄膜造成损坏。
考虑到入射激光的功率较大，可能会损坏掺杂散射剂的电致变形材料薄膜，图5为本申请另一实施例提供的消散斑装置的结构示意图，如图5所示，在上述实施例的基础上，本实施例提供的消散斑装置还可以包括：依次设置在产生入射光的激光光源与电致变形材料薄膜1之间的阔束单元4和分束单元5，以及在电致变形材料薄膜1的出射光方向上与准直单元3相对设置的合束单元6。
示例性地，阔束单元4用于改变入射光的光束直径和发散角，从而可以降低照射到掺杂散射剂的电致变形材料薄膜中单位面积上的功率，实现了对掺杂散射剂的电致变形材料薄膜的保护。
示例性地，分束单元5用于将阔束单元4处理后的光束分成至少两束光，以便于可以将不同光束照射到掺杂散射剂的电致变形材料薄膜中的不同子薄膜区域，从而不仅可以降低照射到掺杂散射剂的电致变形材料薄膜中单位面积上的功率，实现了对掺杂散射剂的电致变形材料薄膜的保护，而且还可以合理地使用掺杂散射剂的电致变形材料薄膜，提高了掺杂散射剂的电致变形材料薄膜的利用率。
需要说明的是，具体地分束单元5需要将阔束单元4处理后的光束所分成的光束个数根据入射光的功率、入射光的光束直径和入射到电致变形材料薄膜上的光功率要求等参数确定。例如，以入射光的功率为30W、入射光的光束直径2mm和子薄膜区域的形状为圆形为例，若保证入射到掺杂散射剂的电致变形材料薄膜上的光功率为2W，则电致变形材料薄膜的通光孔径直径需大于等于8mm，此时通过先将入射光通过阔束单元4扩束，从直径2mm扩至8mm直径，再通过分束单元5将光束分为7束，每束光直径可以为3mm，电致变形材料薄膜的独立控制子区域(即子薄膜区域)也对应为7个，这样使得照射到电致变形材料薄膜的光功率可以降至2W。
示例性地，合束单元6用于将入射至合束单元6的至少两束光(即沿电致变形材料薄膜的出射光方向透过准直单元3的光束)合成一束光，以便于后续进入投影显示设备中的成像单元进行显示。
示例性地，合束单元6可以包括但不限于：第一透镜组和第二透镜组；其中，第一透镜组用于将入射至第一透镜组的至少两束光进行汇聚，第二透镜组用于将第一透镜组汇聚后的光束进行准直，从而合成一束光。
本申请实施例还提供一种消散斑方法，方法应用于本申请上述任意实施例提供的消散斑装置，消散斑装置包括：掺杂散射剂的电致变形材料薄膜、位于所述电致变形材料薄膜表面的透光导电膜和多个控制电路；
其中，所述透光导电膜包括多个独立的导电子区域；不同的导电子区域连接至不同的控制电路；
所述方法，包括：
当任意控制电路向与所述控制电路连接的导电子区域施加电压信号时，使得所述电致变形材料薄膜中与所述导电子区域对应的子薄膜区域产生形变，对透过所述导电子区域照射到所述子薄膜区域中的入射光进行散射；
其中，不同的控制电路施加到与所述控制电路连接的导电子区域的电压信号不同。
在一种可能的实现方式中，所述消散斑装置包括：位于所述电致变形材料薄膜的第一表面的第一透光导电膜，以及位于所述电致变形材料薄膜的第二表面的第二透光导电膜；
其中，所述第一透光导电膜包括多个独立的第一导电子区域，所述第二透光导电膜包括多个独立的第二导电子区域；所述第一导电子区域与所述第二导电子区域是一一对应的；
任意第一导电子区域和所述第一导电子区域对应的第二导电子区域连接至同一个控制电路；
当任意控制电路向与所述控制电路连接的第一导电子区域和第二导电子区域施加电压信号时，使得所述电致变形材料薄膜中与所述第一导电子区域和所述第二导电子区域对应的子薄膜区域产生形变，对透过所述第一导电子区域照射到所述子薄膜区域中的入射光进行散射。
在一种可能的实现方式中，任意控制电路包括：电源以及分别与电源连接的第一电极和第二电极；
其中，第一电极位于与控制电路连接的第一导电子区域中，第二电极位于与控制电路连接的第二导电子区域中，第一电极和第二电极的极性不同；
电源用于通过第一电极和第二电极向第一导电子区域和第二导电子区域施加电压信号。
在一种可能的实现方式中，每个第一导电子区域的形状、大小和/或分布为随机的；
对应地，任意所述第一导电子区域对应的第二导电子区域的形状、大小和/或分布，与所述第一导电子区域的形状、大小和/或分布相同。
在一种可能的实现方式中，消散斑装置还包括：在电致变形材料薄膜的出射光方向上与电致变形材料薄膜相对设置的准直单元；
准直单元用于汇聚和准直处理。
在一种可能的实现方式中，消散斑装置还包括：依次设置在产生入射光的激光光源与电致变形材料薄膜之间的阔束单元和分束单元，以及在电致变形材料薄膜的出射光方向上与准直单元相对设置的合束单元；
其中，阔束单元用于改变入射光的光束直径和发散角；
分束单元用于将阔束单元处理后的光束分成至少两束光；
合束单元用于将入射至合束单元的至少两束光合成一束光。
在一种可能的实现方式中，散射剂包括：氧化铝或二氧化钛。
在一种可能的实现方式中，电致变形材料薄膜包括：电活性聚合物EAP薄膜。
本申请实施例提供的消散斑方法，可以应用于本申请上述消散斑装置实施例中的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图6A为本申请一实施例提供的投影显示设备的结构示意图。如图6A所示，本申请实施例提供的投影显示设备60可以包括：激光光源601以及消散斑装置602。其中，消散斑装置602可以采用本申请上述消散斑装置实施例中的结构，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
本申请下述实施例对消散斑装置602的固定方式进行介绍。
图6B为本申请实施例提供的消散斑装置的固定方式示意图。如图6B所示，消散斑装置602可以通过固定架603进行固定。示例性地，消散斑装置602可以通过固定架603上设置的自紧式夹头604进行固定。当然，消散装置602还可以通过其它方式进行固定，本申请实施例中对此并不作限制。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
可以理解的是，上述装置中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种消散斑装置，其特征在于，包括：掺杂散射剂的电致变形材料薄膜、位于所述电致变形材料薄膜表面的透光导电膜和多个控制电路；
其中，所述透光导电膜包括多个独立的导电子区域；不同的导电子区域连接至不同的控制电路；
任意控制电路用于向与所述控制电路连接的导电子区域施加电压信号，使得所述电致变形材料薄膜中与所述导电子区域对应的子薄膜区域产生形变，对透过所述导电子区域照射到所述子薄膜区域中的入射光进行散射；
其中，不同的控制电路施加到与所述控制电路连接的导电子区域的电压信号不同。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，包括：位于所述电致变形材料薄膜的第一表面的第一透光导电膜，以及位于所述电致变形材料薄膜的第二表面的第二透光导电膜；
其中，所述第一透光导电膜包括多个独立的第一导电子区域，所述第二透光导电膜包括多个独立的第二导电子区域；所述第一导电子区域与所述第二导电子区域是一一对应的；
任意第一导电子区域和所述第一导电子区域对应的第二导电子区域连接至同一个控制电路；
任意控制电路用于向与所述控制电路连接的第一导电子区域和第二导电子区域施加电压信号，使得所述电致变形材料薄膜中与所述第一导电子区域和所述第二导电子区域对应的子薄膜区域产生形变，对透过所述第一导电子区域照射到所述子薄膜区域中的入射光进行散射。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，任意所述控制电路包括：电源以及分别与所述电源连接的第一电极和第二电极；
其中，所述第一电极位于与所述控制电路连接的第一导电子区域中，所述第二电极位于与所述控制电路连接的第二导电子区域中，所述第一电极和所述第二电极的极性不同；
所述电源用于通过所述第一电极和所述第二电极向所述第一导电子区域和所述第二导电子区域施加电压信号。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，还包括：在所述电致变形材料薄膜的出射光方向上与所述电致变形材料薄膜相对设置的准直单元；
所述准直单元用于汇聚和准直处理。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：依次设置在产生所述入射光的激光光源与所述电致变形材料薄膜之间的阔束单元和分束单元，以及在所述电致变形材料薄膜的出射光方向上与所述准直单元相对设置的合束单元；
其中，所述阔束单元用于改变所述入射光的光束直径和发散角；
所述分束单元用于将所述阔束单元处理后的光束分成至少两束光；
所述合束单元用于将入射至所述合束单元的至少两束光合成一束光。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述散射剂包括：氧化铝或二氧化钛。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述电致变形材料薄膜包括：电活性聚合物EAP薄膜。
8.一种消散斑方法，其特征在于，所述方法应用于消散斑装置，所述消散斑装置包括：掺杂散射剂的电致变形材料薄膜、位于所述电致变形材料薄膜表面的透光导电膜和多个控制电路；
其中，所述透光导电膜包括多个独立的导电子区域；不同的导电子区域连接至不同的控制电路；
所述方法，包括：
当任意控制电路向与所述控制电路连接的导电子区域施加电压信号时，使得所述电致变形材料薄膜中与所述导电子区域对应的子薄膜区域产生形变，对透过所述导电子区域照射到所述子薄膜区域中的入射光进行散射；
其中，不同的控制电路施加到与所述控制电路连接的导电子区域的电压信号不同。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述消散斑装置包括：位于所述电致变形材料薄膜的第一表面的第一透光导电膜，以及位于所述电致变形材料薄膜的第二表面的第二透光导电膜；
其中，所述第一透光导电膜包括多个独立的第一导电子区域，所述第二透光导电膜包括多个独立的第二导电子区域；所述第一导电子区域与所述第二导电子区域是一一对应的；
任意第一导电子区域和所述第一导电子区域对应的第二导电子区域连接至同一个控制电路；
当任意控制电路向与所述控制电路连接的第一导电子区域和第二导电子区域施加电压信号时，使得所述电致变形材料薄膜中与所述第一导电子区域和所述第二导电子区域对应的子薄膜区域产生形变，对透过所述第一导电子区域照射到所述子薄膜区域中的入射光进行散射。
10.一种投影显示设备，其特征在于，包括：激光光源以及如权利要求1-7中任一项所述的消散斑装置。
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