一種消散斑的雷射投影顯示系統的製作方法
2023-12-09 23:31:26
專利名稱：一種消散斑的雷射投影顯示系統的製作方法
技術領域：
一種消散斑的雷射投影顯示系統技術領域[0001]本實用新型涉及雷射投影顯示領域，尤其涉及一種消散斑的雷射投影顯示系 統。
背景技術：
[0002]雷射光源作為投影顯示光源與其它顯示光源相比，具有單色性好、方向性好、 亮度高且光束細膩柔和，色彩豐富，飽和度高，顯示畫面尺寸靈活可變，節能環保等優 點。但是，由於雷射的高度相干性，當雷射照射到粗糙物體的表面時會形成雷射散斑， 雷射散斑的存在將嚴重影響雷射投影顯示的成像質量，降低圖像的對比度和解析度，也 成為制約和阻礙雷射投影顯示快速發展以及市場化的主要原因之一。[0003]為了解決雷射投影顯示中的雷射散斑問題，人們提出多種抑制散斑的方法，例 如增加雷射光源譜線寬度，這種方法雖然有望根除散斑，但是目前技術難度比較大，很 難實現；利用旋轉位相片，技術雖然簡單，但是對於調偏振的微顯示器件，旋轉位相片 速率過高，可能導致退偏，進而影響光能利用率；利用振動屏幕，振動顯示晶片，振動 投影儀等方法雖然也能消除散斑，但存在一定的技術難度，實用性也受到限制。美國專 利號為US7379651 B2的技術方案採用帶光孔的空心光導管來減弱散斑。此專利在光導管 的入射端置一發散透鏡有一定的難度；其次要求光導管為空心的，空心光導管需要鍍金 屬或介質高反射膜，加大成本的同時也使得加工難度相應增加，並且此消散斑的結構對 散斑的減弱程度有限。實用新型內容[0004]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、易於實現的應用於雷射 投影顯示系統的消散斑的光學結構。[0005]本實用新型採用的技術方案是[0006]本實用新型的消散斑的雷射投影顯示系統，至少包括設置於光路中的一雷射光 源模塊，用於產生投影顯示所需的單色或多色雷射光束，一聚光透鏡，將光束聚焦輸 出，以及一雷射投影模塊，用於對雷射光束進行投影控制處理，其上設有一投影鏡頭用 於將光束投影至屏幕上，系統光路中還設置一消除散斑的光學結構，該消除散斑的光學 結構至少包括一晶體楔角元件和一光導管。[0007]進一步的，所述的消除散斑的光學結構是一體型，一體設置於上述的聚光透鏡 與雷射投影模塊之間的光路中。[0008]更進一步的，所述的消除散斑的光學結構包括依次設置於光路中的一晶體楔角 元件、一聚焦透鏡和一光導管。[0009]進一步的，或者所述的消除散斑的光學結構是分離型，其中光導管設置在上述 的聚光透鏡與雷射投影模塊之間的光路中，晶體楔角元件設置在上述的雷射投影模塊與 屏幕之間。[0010]進一步的，所述的光導管是入射端鍍高反膜且帶一通光孔，出射端鍍部分反射 膜的空心光導管。[0011]或者，所述的光導管是實心光導管。[0012]進一步的，所述的晶體楔角元件是一個晶體楔角片或者由二個光軸呈一定角度 的晶體楔角片構成的楔角片組或者由多個光軸呈不同角度的晶體楔角片構成的楔角片組。[0013]優選的，所述的晶體楔角元件是二個光軸呈45°的晶體楔角片構成的楔角片組。[0014]更進一步的，所述的晶體楔角元件上設有一振動驅動器。[0015]優選的，所述的振動驅動器是壓電陶瓷(PZT)驅動器。[0016]進一步的，所述的雷射光源模塊包括一紅色雷射光源、綠色雷射光源及藍色 雷射光源，並分別通過分色鏡分色合成三色雷射光束輸出。[0017]進一步的，所述的雷射投影模塊包括[0018]一中繼透鏡組，包括第一中繼透鏡和第二中繼透鏡，將光束中繼後輸出至LCD 微顯示器件；[0019]一 LCD微顯示器件將處理後光束輸出至投影鏡頭；[0020]以及一投影鏡頭。[0021]進一步的，或者所述的雷射投影模塊包括[0022]一中繼透鏡組，包括第一中繼透鏡和第二中繼透鏡，將光束中繼後輸出至偏振 分束器；[0023]一偏振分束器，將光束的S偏振光反射成像在LCOS微顯示器件；[0024]一 LCOS微顯示器件，將S偏振光調製為P偏振光，並透過上述的偏振分束器輸 出至投影鏡頭；[0025]以及一投影鏡頭。[0026]本實用新型的優點在於，與專利號為US7379651 B2的專利中所提到的消散斑的 結構相比，結構簡單，更容易實現，並且通過一個楔角，一束入射光會因雙折射晶體的 偏振分光作用產生不同出射角度的兩束光，加上第二楔角又形成另一多層位相差分布， 若這些元件再通過PZT移動會形成更大混亂度。若用N個空間適當排布的楔角稜鏡，則 在透鏡焦點上形成光斑，再經光導管多次反射，再次形成位相全部混合雷射光束。 從而更加有效地減弱雷射投影顯示系統的散斑效應，提高系統成像質量。
[0027]圖1是一體的消除散斑的光學結構示意圖；[0028]圖2是另一種一體的消除散斑的光學結構示意圖；[0029]圖3是消散斑的雷射投影顯示系統的實施例1的結構示意圖；[0030]圖4是消散斑的雷射投影顯示系統的實施例2的結構示意圖；[0031]圖5是消散斑的雷射投影顯示系統的實施例3的結構示意圖；[0032]圖6是消散斑的雷射投影顯示系統的實施例4的結構示意圖。
具體實施方式
[0033]現結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步說明。[0034]參閱圖1所示，是本實用新型的一體的消除散斑的光學結構示意圖。其包括依 次設置於光路上的一晶體楔角元件101、一聚焦透鏡103和一光導管104。所述的晶體楔 角元件可以是一個晶體楔角片或者由二個光軸呈一定角度的晶體楔角片構成的楔角片組 或者由多個光軸呈不同角度的晶體楔角片構成的楔角片組。為使結構簡單緊湊，本實施 例優選的晶體楔角元件是一對軸光呈45°或45°附近的楔角片或楔角起偏器。本實施例 的光導管104是入射端鍍高反膜104A且帶一通光孔1041，出射端鍍部分反射膜104B的 空心光導管。光束通過晶體楔角元件101後會形成多層偏振狀態光，這些動態的不斷變 化的光斑，再經光導管104多次反射，再次形成位相全部混亂的光束，達到減弱雷射散 斑的目的。優選的，為了實現位相更加混亂的效果，所述的晶體楔角元件101上還設有 一振動驅動器102，所述的振動驅動器102優選採用壓電陶瓷(PZT)驅動器。[0035]參閱圖2所示，是本實用新型的另一種一體的消除散斑的光學結構示意圖。其 與圖1的實施例1類似的，其包括依次設置於光路上的一晶體楔角元件101、一聚焦透鏡 103和一光導管105，晶體楔角元件101上還設有一振動驅動器102。不同的是，光導管 104是採用實心光導管。這種實現方式簡單，容易加工，但是同樣可以減弱雷射散斑。[0036]參閱圖3所示，本實用新型的實施例1的具體的結構是消散斑的雷射投影顯示 系統，至少包括設置於光路上的一雷射光源模塊20，用於產生投影顯示所需的單色或多 色雷射光束，一聚光透鏡30，將光束聚焦輸出，以及一雷射投影模塊，用於對雷射光束 進行投影控制處理，其上設有一投影鏡頭60用於投影至屏幕上，且將圖1中的一體的消 除散斑的光學結構10 —體插入於上述的聚光透鏡30與雷射投影模塊之間的光路中。所 述的雷射光源模塊包括一紅色雷射光源、綠色雷射光源及藍色雷射光源，並分別通過 分色鏡合成三色雷射光束輸出。所述的雷射投影模塊包括一中繼透鏡組，包括第一中 繼透鏡40A和第二中繼透鏡40B，將光束中繼後輸出至LCD微顯示器件50，LCD微顯示 器件50將處理後光束輸出至投影鏡頭60，然後經過投影鏡頭60放大成像。[0037]參閱圖4所示，本實用新型的實施例2的具體的結構與圖3的實施例1類似的。 不同的是，將圖2中的另一種一體的消除散斑的光學結構10』 一體插入於上述的聚光透 鏡30與雷射投影模塊之間的光路中。[0038]參閱圖5所示，本實用新型的實施例3的具體的結構是消散斑的雷射投影顯示 系統，至少包括設置於光路上的一雷射光源模塊20，用於產生投影顯示所需的單色或多 色雷射光束，一聚光透鏡30，將光束聚焦輸出，以及一雷射投影模塊，用於對雷射光束 進行投影控制處理，其上設有一投影鏡頭60用於投影至屏幕上。該系統光路中還插入一 消除散斑的光學結構。但消除散斑的光學結構是分離型，其中，光導管105插入於上述 的聚光透鏡30與雷射投影模塊之間的光路中，晶體楔角元件101插入於上述的雷射投影 模塊與屏幕之間的光路中。即，插入於投影鏡頭60前。優選的，該晶體楔角元件101 並通過PZT的振動驅動器102帶動其上下振動。同樣的，所述的雷射光源模塊包括一 紅色雷射光源、綠色雷射光源及藍色雷射光源，並分別通過分色鏡分色合成三色雷射光 束輸出。所述的雷射投影模塊包括一中繼透鏡組，包括第一中繼透鏡40A和第二中繼 透鏡40B，將光束中繼後輸出至LCD微顯示器件50，LCD微顯示器件50將處理後光束輸出至投影鏡頭60，然後經過投影鏡頭60放大成像。此實施例方式雖然對像質有一定的 影響，但對散斑的減弱有明顯的作用。[0039]參閱圖6所示，本實用新型的實施例4的具體的結構是依然是在該雷射投影顯示 系統光路中還插入一消除散斑的光學結構。消除散斑的光學結構也是分離型，其中，光 導管105插入於上述的聚光透鏡30與雷射投影模塊之間的光路中，晶體楔角元件101插 入於上述的雷射投影模塊與屏幕之間的光路中。但是，所述的雷射投影模塊選用另一種 LCOS類型的。其包括一中繼透鏡組，包括第一中繼透鏡40A和第二中繼透鏡40B，將 光束中繼後輸出至偏振分束器90 ；該偏振分束器90將光束的S偏振光反射成像在LCOS 微顯示器件80;該LCOS微顯示器件80將S偏振光調製為P偏振光，並透過上述的偏 振分束器90輸出至投影鏡頭60，投影鏡頭60與屏幕70之間的晶體楔角元件101並通過 PZT的振動驅動器102帶動其上下振動，晶體楔角元件101來減弱散斑。[0040]儘管結合優選實施方案具體展示和介紹了本實用新型，但所屬領域的技術人員 應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本實用新型的精神和範圍內，在形式上和 細節上可以對本實用新型做出各種變化，均為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種消散斑的雷射投影顯示系統，至少包括設置於光路中的一雷射光源模塊，用 於產生投影顯示所需的單色或多色雷射光束，一聚光透鏡，將光束聚焦輸出，以及一激 光投影模塊，用於對雷射光束進行投影控制處理，其上設有一投影鏡頭用於將光束投影 至屏幕上，其特徵在於系統光路中還設置一消除散斑的光學結構，該消除散斑的光學 結構至少包括一晶體楔角元件和一光導管。
2.根據權利要求1所述的消散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的消除散 斑的光學結構是一體型，一體設置在上述的聚光透鏡與雷射投影模塊之間的光路中。
3.根據權利要求2所述的消散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的消除散 斑的光學結構包括依次設置於光路中的一晶體楔角元件、一聚焦透鏡和一光導管。
4.根據權利要求1所述的消散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的消除散 斑的光學結構是分離型，其中光導管設置在上述的聚光透鏡與雷射投影模塊之間的光路 中，晶體楔角元件設置在上述的雷射投影模塊與屏幕之間。
5.根據權利要求1或3或4所述的消散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的 光導管是入射端鍍高反膜且帶一通光孔，出射端鍍部分反射膜的空心光導管。
6.根據權利要求1或3或4所述的消散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的 光導管是實心光導管。
7.根據權利要求1或3或4所述的消散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的 晶體楔角元件是一個晶體楔角片或者由二個光軸呈一定角度的晶體楔角片構成的楔角片 組或者由多個光軸呈不同角度的晶體楔角片構成的楔角片組。
8.根據權利要求7所述的消散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的晶體楔 角元件是二個光軸呈45°的晶體楔角片構成的楔角片組。
9.根據權利要求1或3或4所述的消散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的 晶體楔角元件上設有一振動驅動器。
10.根據權利要求9所述的消散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的振動驅 動器是壓電陶瓷驅動器。
11.根據權利要求7所述的消散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的晶體楔 角元件上設有一振動驅動器。
12.根據權利要求11所述的消散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的振動 驅動器是壓電陶瓷驅動器。
13.根據權利要求8所述的消散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的晶體楔 角元件上設有一振動驅動器。
14.根據權利要求13所述的消散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的振動 驅動器是壓電陶瓷驅動器。
15.根據權利要求1所述的消散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的雷射光 源模塊包括一紅色雷射光源、綠色雷射光源及藍色雷射光源，並分別通過分色鏡分色 合成三色雷射光束輸出。
16.根據權利要求1所述的消散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的雷射投 影模塊包括一中繼透鏡組，包括第一中繼透鏡和第二中繼透鏡，將光束中繼後輸出至LCD微顯一 LCD微顯示器件將處理後光束輸出至投影鏡頭； 以及一投影鏡頭。
17.根據權利要求1所述的消散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的雷射投 影模塊包括一中繼透鏡組，包括第一中繼透鏡和第二中繼透鏡，將光束中繼後輸出至偏振分束器；一偏振分束器，將光束的S偏振光反射成像在LCOS微顯示器件； 一 LCOS微顯示器件，將S偏振光調製為P偏振光，並透過上述的偏振分束器輸出至 投影鏡頭；以及一投影鏡頭。
專利摘要本實用新型涉及雷射投影顯示領域，尤其涉及一種消散斑的雷射投影顯示系統。本實用新型的消散斑的雷射投影顯示系統，至少包括設置於光路中的一雷射光源模塊，用於產生投影顯示所需的單色或多色雷射光束，一聚光透鏡，將光束聚焦輸出，以及一雷射投影模塊，用於對雷射光束進行投影控制處理，其中設有一投影鏡頭用於將光束投影至屏幕上，系統光路中設置一消除散斑的光學結構，該消除散斑的光學結構至少包括一晶體楔角元件和一光導管。優選的，所述的晶體楔角元件上設有一振動驅動器。本實用新型的技術方案能夠有效地減弱雷射投影所產生的散斑，提高系統成像質量及圖像解析度。
文檔編號G02B6/00GK201804162SQ201020286809
公開日2011年4月20日 申請日期2010年8月3日 優先權日2010年8月3日
發明者代會娜, 吳礪, 林磊, 黃富泉 申請人:福州高意通訊有限公司