激光放映散斑，早已是老生常談的問題。前段時間，關(guān)于散斑的理論在放映行業(yè)中產(chǎn)生了一些分歧。盡管在產(chǎn)品的使用中，實際效果已經(jīng)告訴客戶爸爸們什么樣的激光放映技術(shù)呈現(xiàn)的效果是看不見散斑的，但是對于一向追求真理的我們，還是想從專業(yè)的角度，用科學(xué)武器來捍衛(wèi)真理，讓大家不被文字游戲迷惑!讓大家對激光散斑有更全面和正確的認(rèn)識。

　　關(guān)于光學(xué)干涉

　　光的特性：在19世紀(jì)，光的干涉現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)對于光的波動學(xué)說起到了極大的促進(jìn)作用，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)光既能像波一樣向前傳播，有時又表現(xiàn)出粒子的特征。

?。?科學(xué)家首次拍到光的二象性）

　　雖然“無論什么光源都可以產(chǎn)生光學(xué)干涉現(xiàn)象”這句話聽起來似乎沒什么問題，但光的穩(wěn)定干涉是需要相干光才能實現(xiàn)的?，F(xiàn)代物理光學(xué)指出，只有兩列光波的頻率相同、相位差恒定、振動方向一致的相干光源，才能產(chǎn)生光的干涉。對于普通的光源，若想產(chǎn)生相干，是如何實現(xiàn)的呢?簡單來說，就是通過光學(xué)裝置將同一個光源發(fā)出的源波分為若干個子波，它們具有相同的頻率、相位差和偏振方向，從而可以產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。所以小編想強(qiáng)調(diào)的是：普通的光源想要產(chǎn)生光學(xué)干涉，是沒那么容易的。以大家熟知的牛頓環(huán)和楊氏雙縫干涉實驗為例進(jìn)行說明。

　　牛頓環(huán)是牛頓在1675年首先觀察到的，其示意圖如圖2所示，將一塊曲率半徑較大的平凸透鏡放在一塊玻璃平板上，用單色光照射透鏡和玻璃板，就可以觀察到一些明暗相間的同心圓環(huán)。在日光下或用白光照射時，可以看到接觸點為一暗點，其周圍為一些明暗相間的彩色圓環(huán)。它們是由球面上和平面上反射的光線相互干涉而形成的干涉條紋。牛頓環(huán)是通過分振幅法獲得相干光的，即當(dāng)一束光投射到兩種透明媒質(zhì)的分界面上，光能一部分反射，另一部分折射，因此，牛頓環(huán)中的球面和平面反射的是同一入射光的兩部分，只是經(jīng)歷不同的路徑而有恒定的相位差，故而這兩個反射光是相干的。

　圖 2 牛頓環(huán)示意圖

　　楊氏雙縫干涉實驗是一個著名的光學(xué)實驗，托馬斯•楊把一支蠟燭放在一張開了一個小孔的紙前面，這樣就形成了一個點光源，然后在紙后面再放一張開了兩道平行狹縫的紙，從小孔中射出的光穿過兩道狹縫投到屏幕上，就會形成一系列明暗交替的條紋。楊氏雙縫干涉實驗獲得相干光的方法叫做分波陣面法，其原理示意圖如圖3所示，通過在雙縫b、c之前加一個小孔a，根據(jù)惠更斯原理，經(jīng)小孔a衍射的光為一個球面波，其波陣面上任一部分都可看作是具有相同頻率、相同相位的新光源，因此在雙縫b和c處衍射的光波為相干光，進(jìn)而在屏幕處形成明暗交替的干涉條紋。

　圖3  楊氏雙縫干涉原理示意圖

　　所以小編想再次強(qiáng)調(diào)：普通的光源想要產(chǎn)生光學(xué)干涉，是沒那么容易的。直到激光器的出現(xiàn)，讓人們可以更好的研究和應(yīng)用光的干涉現(xiàn)象了，因為激光本身就擁有很好的相干性，是理想的相干光源。例如，目前在進(jìn)行雙縫干涉實驗時，一般直接將激光照射在雙縫上即可獲得干涉圖樣，不再需要利用小孔獲得相干光。

　　得出結(jié)論

　　并不是什么光源都可以產(chǎn)生相干，只有兩列光波的頻率相同、相位差恒定、振動方向一致的相干光源，才能產(chǎn)生光的干涉。對于普通的光源，則需要一定的方法和措施來滿足一定的條件，進(jìn)而產(chǎn)生相干光。而激光本身是理想的相干光!

　　這部分請謹(jǐn)記，因為接下來我們將了解到，相干光是產(chǎn)生散斑的一大前提!

　　還能耐心看，佩服你。

　　關(guān)于散斑

　　下面我們來談?wù)勆?，即在相干光的照射下，光?jīng)粗糙表面反射或透射后會形成無數(shù)獨立的散射子波，這些子波在空間傳播過程中發(fā)生干涉現(xiàn)象，形成顆粒狀的斑紋圖樣，即散斑。雖然，從牛頓時代起一些科學(xué)家就觀察到了散斑現(xiàn)象，但直到1960年激光器問世之后，人們對散斑現(xiàn)象才有了大量的深入研究和應(yīng)用。

　　形成條件

　　因為形成散斑的兩個條件：1. 相干光。2.平均起伏大于波長數(shù)量級的光學(xué)粗糙表面(這個條件很容易滿足)。

　　而目前常見的相干光源只有激光，所以在沒有特指的情況下，散斑一般指的就是激光散斑。

　　所以對于“任何光源都可以產(chǎn)生散斑現(xiàn)象，并不是激光的專有屬性，激光不背散斑這個鍋!”是不成立的。

　　1. 并不是“任何光源”都能形成散斑，只有特定條件下才會形成散斑。

　　2.直接用RGB激光照射電影銀幕符合特定條件，會形成散斑。然而電影放映是不需要散斑的，需要特定的技術(shù)去消除散斑。

　　為了讓大家對激光散斑有一個直觀認(rèn)識，圖4給出了有散斑和消散斑后的激光投影圖像，可以看到，影像中有散斑的話會極大地影響觀看感受。

　圖 4  散斑投影圖像示例（a）有散斑

　　（b）基本無散斑 [1]

　　在電影行業(yè)，對于激光散斑，人們主要研究如何減弱散斑的影響，因為其對相干成像系統(tǒng)來說是一種很討厭的“噪聲”。但在其他領(lǐng)域，研究發(fā)現(xiàn)，散斑攜帶了光束和光束所通過的物體的許多信息，于是產(chǎn)生了許多積極的應(yīng)用。例如用散斑的對比度測量反射表面的粗糙度，利用散斑的動態(tài)情況測量物體運動的速度，利用散斑進(jìn)行光學(xué)信息處理，甚至利用散斑驗光等等。

　　現(xiàn)今，激光顯示技術(shù)迅猛發(fā)展，如何消除激光散斑又成為了科學(xué)家們研究的熱點，目前有著各種各樣的技術(shù)手段去減弱激光散斑，這些技術(shù)手段大致可以分為兩類：

　　1.從產(chǎn)生散斑的根源入手，減弱光源的相干性，如采用弱相干的光源、脈沖驅(qū)動、相位延遲、多模光纖等。

　　2.將不相關(guān)的多個散斑在空間或時間域里疊加，從而降低對比度，如偏振疊加、波長疊加、多照明角度、散射片、抖動屏幕等。需要指出的是，一般通過單純一種方法很難完全將散斑對比度降低到視覺無法察覺的程度，通常需要采用多種方式復(fù)合來實現(xiàn)。[2]