採用環形電子束激發雷射光源的投影系統的製作方法
2023-10-05 22:50:19 5
專利名稱：採用環形電子束激發雷射光源的投影系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子技術領域，具體涉及一種投影系統。
背景技術：
隨著小型化、可攜式電子設備的興起，現有的投影設備通常採用手持式、低耗電的投影設備，最適合於此類投影設備的光源為雷射光源或是發光二級管光源。其中，雷射光源是已被廣泛認為低耗電、亮度高的高效光源。投影系統利用光調製器把從光源射出的光轉換為影像畫面。目前此種光調製器通常是利用液晶的投射型/反射型液晶顯示器、矽基液晶，以及DLP技術中的數字微鏡器件。 為了表現影像畫面，需要綠/藍/紅三種原色的雷射。CRT可以通過電子束激發雷射光源，來作為投影系統的光源。將CRT的電子槍產生的電子束轟擊半導體晶片產生雷射光源，具有去相干、亮度高等優點。但一般光源配備的電子束激發系統採用交叉電子槍，交叉式電子槍的電子束從半導體晶片的一側轟擊，半導體晶片的另一側發出雷射。這種雷射裝置中電子束的能量的束流強度往往較高，電子轟擊瞬間晶片處會產生大量的熱，必須配備設計良好的散熱冷卻系統。且現有用於雷射裝置的散熱系統並不理想。
實用新型內容本實用新型的目的在於，提供一種採用環形電子束激發雷射光源的投影系統，解決以上技術問題。本實用新型所解決的技術問題可以採用以下技術方案來實現採用環形電子束激發雷射光源的投影系統，包括光源系統、光學稜鏡、投影光學系統，其特徵在於，所述光源系統包括三個用於產生雷射的雷射裝置，三個所述雷射裝置產生的雷射光源顏色分別為三原色中的一種，三個所述雷射裝置產生的雷射分別通過光學稜鏡形成一束三色合成光；所述雷射裝置包括一真空管，所述真空管的一端設有一半導體晶片，所述真空管的另一端設有電子槍，所述電子槍採用一環形電子槍，所述環形電子槍的前方設有一聚焦偏轉系統，所述聚焦偏轉系統的前方設有所述半導體晶片，所述半導體晶片的反射面朝向所述環形電子槍；所述環形電子槍包括一陰極，所述陰極呈環狀，所述陰極的中部為雷射透光區域； 所述真空管上設有一雷射出射口，所述雷射出射口位於所述雷射透光區域的後方。本實用新型將雷射裝置的光源作為投影系統的光源，具有能消除雷射散斑、可控性好等優點。本實用新型的電子槍能發出高速電子束，足夠強度的電子束射入半導體晶片上後，就會產生雷射效應，進而產生雷射。另外，本實用新型的電子槍採用了環形電子槍發射電子束，使本實用新型生成的電子束為環形空心電子束。本實用新型的工作方式為反射式的雷射裝置，即發出雷射與電子束轟擊位置在半導體晶片的一側。還包括一散熱系統，所述散熱系統的熱交換機構設置在所述半導體晶片的背部。 本實用新型可以將散熱系統的熱交換機構緊密貼合在半導體晶片背部，增大熱交換面積， 降低了散熱系統實現的難度。同時仍然保持雷射裝置中電子光學系統的旋轉對稱性。為了能夠更好的控制空心電子束，所述聚焦偏轉系統採用一複合磁聚焦偏轉系統。所述複合磁聚焦偏轉系統包括一設置在所述電子槍前方的陰極透鏡聚焦系統和設置在所述陰極透鏡聚焦系統前方的聚焦偏轉系統。為了保證高的透過率，所述陰極中間的雷射透光區域採用藍寶石玻璃。所述真空管的長度與所述雷射透光區域的半徑之間的關係如下
Γ π T ^ θ SLxtan—+ —<r ；其中，L為所述真空管的長度；Θ為雷射發散角度；S為所述半導體晶片的直徑；r 為所述雷射透光區域的半徑。本實用新型真空管的長度和雷射透光區域的半徑需要根據雷射發散角進行匹配，以便保證晶片邊緣發出的雷射能夠不受阻礙的通過透光區域。所述半導體晶片採用一雷射面板，所述雷射面板包括至少兩個雷射腔，至少兩個所述雷射腔沿厚度方向排列；所述雷射腔包括一增益介質層、反射層，所述反射層分別設置在所述增益介質層的前方和後方。所述雷射腔包括部分反射層和完全反射層，所述部分反射層設置在所述增益介質層的前方，所述完全反射層設置在所述增益介質層的後方。以便光子在雷射腔內多次激發。所述光學稜鏡可以採用一 X稜鏡，三個所述雷射裝置產生的雷射分別通過所述X 稜鏡的合色形成三色合成光。有益效果由於採用上述技術方案，本實用新型產生的雷射光源，具有能消除雷射散斑、可控性好等優點。電子槍採用了環形電子槍，發射電子束為空心電子束，發出的雷射與電子束轟擊位置在半導體晶片的同一側，有利於散熱系統的設置，增大熱交換面積，降低散熱實現的難度。
圖1為本實用新型的整體結構示意圖；圖2為本實用新型雷射裝置的結構示意圖；圖3為本實用新型電子槍的陰極的結構示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體圖示進一步闡述本實用新型。參照圖1，採用環形電子束激發雷射光源的投影系統，包括光源系統、光學稜鏡6、 投影光學系統7，光源系統包括三個用於產生雷射的雷射裝置8，三個雷射裝置8產生的雷射光源顏色分別為三原色中的一種，三個雷射裝置8產生的雷射分別通過光學稜鏡6形成一束三色合成光。[0028]參照圖2，雷射裝置8包括一真空管1，真空管1的一端設有一半導體晶片，真空管 1的另一端設有電子槍，電子槍採用一環形電子槍，環形電子槍的前方設有一聚焦偏轉系統 3，聚焦偏轉系統3的前方設有半導體晶片4，半導體晶片4的反射面朝向環形電子槍。環形電子槍包括一陰極21，陰極21呈環狀，陰極21的中部為雷射透光區域22。為了保證高的透過率，陰極21中間的雷射透光區域22採用藍寶石玻璃。真空管1上設有一雷射出射口， 雷射出射口位於雷射透光區域22的後方。本實用新型將雷射裝置8光源作為投影系統的光源，具有能消除雷射散斑、可控性好等優點。本實用新型的電子槍能發出高速電子束，足夠強度的電子束射入半導體晶片 4上後，就會產生雷射效應，進而產生雷射。另外，本實用新型的電子槍採用了環形電子槍發射電子束，使本實用新型生成的電子束為環形空心電子束。本實用新型的工作方式為反射式的雷射裝置8，即發出雷射與電子束轟擊位置在半導體晶片4的一側。參照圖2，還包括一散熱系統，散熱系統的熱交換機構5設置在半導體晶片4的背部。本實用新型可以將散熱系統的熱交換機構5緊密貼合在半導體晶片4背部，增大熱交換面積，降低了散熱系統實現的難度。同時仍然保持雷射裝置8中電子光學系統的旋轉對稱性。為了能夠更好的控制空心電子束，聚焦偏轉系統3採用一複合磁聚焦偏轉系統3。 複合磁聚焦偏轉系統3包括一設置在電子槍前方的陰極透鏡聚焦系統和設置在陰極透鏡聚焦系統前方的聚焦偏轉系統3。真空管1的長度與雷射透光區域22的半徑之間的關係如下+ 其中，L為真空管1的長度；θ為雷射發散角度；s為半導體芯
片4的直徑；r為雷射透光區域22的半徑。本實用新型真空管的長度和雷射透光區域22的半徑需要根據雷射發散角進行匹配，以便保證晶片邊緣發出的雷射能夠不受阻礙的通過透光區域。半導體晶片4採用一雷射面板，雷射面板包括至少兩個雷射腔，至少兩個雷射腔沿厚度方向排列。雷射腔包括一增益介質層、反射層，反射層分別設置在增益介質層的前方和後方。雷射腔包括部分反射層和完全反射層，部分反射層設置在增益介質層的前方，完全反射層設置在增益介質層的後方。以便光子在雷射腔內多次激發。光學稜鏡6可以採用一 X稜鏡，三個雷射裝置8產生的雷射分別通過X稜鏡的合色形成三色合成光。參照圖2，環形電子槍還可以包括控制電極23，控制電極23設置在陰極21的前方，控制電極23可以包括Gl電極、G2電極、G3電極等電極。控制電極23與控制系統連接後可調節陰極21發出的電子束的強度、聚焦性能等控制。實施方式一參照圖1，三個雷射裝置8分別提供紅色、綠色和藍色雷射光源。每個雷射裝置8都有一個電子束電流控制系統M來控制控制電極23，再通過適當的X稜鏡將每個雷射裝置8產生的雷射光源進行耦合整形，經過光學投影系統7再投射到屏幕9上，形成全彩圖像。為了達到理想投影圖像的色平衡，每個雷射裝置8的控制電極23都可以單獨通過電子束電流控制系統M進行控制。這種調整可以採用手工完成，如讓使用者單獨控制每個雷射CRT1。也可以通過感應器來自動反饋，以便電子束電流控制系統M自動調節期望的色平衡。 以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特徵和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型範圍內。本實用新型要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求1.採用環形電子束激發雷射光源的投影系統，包括光源系統、光學稜鏡、投影光學系統，其特徵在於，所述光源系統包括三個用於產生雷射的雷射裝置，三個所述雷射裝置產生的雷射光源顏色分別為三原色中的一種，三個所述雷射裝置產生的雷射分別通過光學稜鏡形成一束三色合成光；所述雷射裝置包括一真空管，所述真空管的一端設有一半導體晶片，所述真空管的另一端設有電子槍，所述電子槍採用一環形電子槍，所述環形電子槍的前方設有一聚焦偏轉系統，所述聚焦偏轉系統的前方設有所述半導體晶片，所述半導體晶片的反射面朝向所述環形電子槍；所述環形電子槍包括一陰極，所述陰極呈環狀，所述陰極的中部為雷射透光區域；所述真空管上設有一雷射出射口，所述雷射出射口位於所述雷射透光區域的後方。
2.根據權利要求1所述的採用環形電子束激發雷射光源的投影系統，其特徵在於還包括一散熱系統，所述散熱系統的熱交換機構設置在所述半導體晶片的背部。
3.根據權利要求1所述的採用環形電子束激發雷射光源的投影系統，其特徵在於所述聚焦偏轉系統採用一複合磁聚焦偏轉系統。
4.根據權利要求3所述的採用環形電子束激發雷射光源的投影系統，其特徵在於所述複合磁聚焦偏轉系統包括一設置在所述電子槍前方的陰極透鏡聚焦系統和設置在所述陰極透鏡聚焦系統前方的聚焦偏轉系統。
5.根據權利要求3所述的採用環形電子束激發雷射光源的投影系統，其特徵在於所述陰極中間的雷射透光區域採用藍寶石玻璃。
6.根據權利要求1所述的採用環形電子束激發雷射光源的投影系統，其特徵在於所述真空管的長度與所述雷射透光區域的半徑之間的關係如下j , θ SLxtan-+ —< r ； 2 2其中，L為所述真空管的長度；θ為雷射發散角度；S為所述半導體晶片的直徑；r為所述雷射透光區域的半徑。
7.根據權利要求1至6中任意一項所述的採用環形電子束激發雷射光源的投影系統， 其特徵在於所述半導體晶片採用一雷射面板，所述雷射面板包括至少兩個雷射腔，至少兩個所述雷射腔沿厚度方向排列；所述雷射腔包括一增益介質層、反射層，所述反射層分別設置在所述增益介質層的前方和後方。
8.根據權利要求7所述的採用環形電子束激發雷射光源的投影系統，其特徵在於所述雷射腔包括部分反射層和完全反射層，所述部分反射層設置在所述增益介質層的前方， 所述完全反射層設置在所述增益介質層的後方。
9.根據權利要求1所述的採用環形電子束激發雷射光源的投影系統，其特徵在於所述光學稜鏡採用一 X稜鏡，三個所述雷射裝置產生的雷射分別通過所述X稜鏡的合色形成三色合成光。
專利摘要本實用新型涉及電子技術領域，具體涉及一種投影系統。採用環形電子束激發雷射光源的投影系統，包括光源系統、光學稜鏡、投影光學系統，光源系統包括三個雷射裝置，三個雷射裝置產生的雷射光源顏色分別為三原色中的一種，三個雷射裝置產生的雷射分別通過光學稜鏡形成一束三色合成光。雷射裝置包括真空管，真空管的一端設有半導體晶片，真空管的另一端設有電子槍，電子槍採用環形電子槍，環形電子槍包括陰極，陰極呈環狀，陰極的中部為雷射透光區域。由於採用上述技術方案，本實用新型產生的雷射光源，具有能消除雷射散斑、可控性好等優點。電子槍採用了環形電子槍，有利於散熱系統的設置，增大熱交換面積，降低散熱實現的難度。
文檔編號H01S5/40GK202339469SQ20112042448
公開日2012年7月18日 申請日期2011年10月31日 優先權日2011年10月31日
發明者夏忠平, 張學淵, 趙健, 鍾偉傑 申請人:上海顯恆光電科技股份有限公司