一種消除二次散斑的雷射投影顯示系統的製作方法

2023-12-09 21:34:41 1

專利名稱：一種消除二次散斑的雷射投影顯示系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及雷射投影顯示領域，尤其涉及一種利用消散斑的旋轉楔角片及利 用此楔角片消散斑來消除二次散斑的雷射投影顯示系統。
背景技術：
雷射顯示技術是一種新型的顯示技術，與傳統的投影顯示相比，具有更大的色域、 更高的亮度、對比度和色飽和度，顏色更加鮮豔亮麗，更能反映自然世界的真實色彩，顯示 畫面尺寸靈活可變，節能環保等優點。另外，還具有偏振(聲光調製)和相干(衍射調製) 的特點，能獲得高速率的影像信號調製。顯示畫面尺寸靈活，可實現任意形狀屏幕投影。然 而，雷射的高度相干性使得顯示屏幕中出現了散斑，散斑的存在嚴重影響雷射投影顯示的 成像質量，降低圖像的清晰度和解析度，成為雷射投影顯示發展的關鍵制約因素之一。投影顯示中的雷射散斑可分為一次散斑和二次散斑，一次散斑一般是指直接在顯 示屏上體現的散斑；二次散斑是指雷射經顯示屏反射或透射後，光在空間發生幹涉產生的 散斑。為了解決雷射投影顯示中的雷射散斑問題，人們從光源、光路器件、顯示晶片、顯 示屏幕等方面提出多種抑制散斑的方法。如增加雷射光源譜線寬度，雖然有望根除散斑，但 目前技術難度比較大，很難實現；利用振動屏幕，振動顯示晶片，波前調製顯示晶片等方法 雖然也能消除散斑，但實用性也受到限制；利用光纖、稜鏡、玻璃平板、雙折射晶體等光路器 件消散斑，技術簡單，容易實現。中國專利公開號為「CN 100367079C」的「能夠消除雷射散 斑的照明系統及採用其的投影系統」的技術方案是將旋轉楔元件置於第一衍射光學元件 之前或之後，周期性地改變光束路徑來消除散斑。然而，此專利也只能消除一次散斑，系統 中還存在二次散斑。

實用新型內容因此，針對上述問題，本實用新型提出一種結構簡單、易於實現的、利用楔角片旋 轉器進行消除二次散斑的雷射投影顯示系統。本實用新型的消除二次散斑的雷射投影顯示系統，包括依次設置於光路上的—雷射光源模塊，產生投影顯示所需的單色或多色雷射光束；一雷射投影模塊，對雷射光束進行投影控制處理，至少包括一投影鏡頭；一楔角片旋轉器，包括一楔角片及連接於其上的微型電機，設置於所述的雷射投 影模塊的投影鏡頭與屏幕之間；及一屏幕。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。進一步的，所述的雷射投影模塊包括一聚光透鏡，將光束聚焦至光導管；[0014]一光導管，將光束多次反射，進行勻光整形後輸出；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偏振光反射成像在微顯示器件；一微顯示器件，將S偏振光調製為P偏振光，並透過偏振分束器輸出至投影鏡頭；一投影鏡頭，將光束進行放大投影。更進一步的，所述的微顯示器件是IX0S(矽基液晶顯示)的微顯示器件。更進一步的，當採用如上所述的雷射投影模塊時，即，所述的雷射投影模塊包括 一聚光透鏡，將光束聚焦至光導管；一光導管，將光束多次反射，進行勻光整形後輸出；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 偏振光反射成像在微顯示器件；一微顯示器件，將S偏振光調製為P偏振光，並透過偏振分 束器輸出至投影鏡頭；一投影鏡頭，將光束進行放大投影。楔角片旋轉器設置於所述的偏振 分束器與微顯示器件之間或者設置於所述的偏振分束器與投影鏡頭之間，以取代楔角片旋 轉器原來的光路位置。或者，所述的雷射投影模塊是至少包括一投影鏡頭的雷射掃描裝置。更進一步的，上述的投影鏡頭是MEMS微鏡面，上述的雷射掃描裝置是MEMS微機電 掃描裝置。進一步的，所述的所述的楔角片是玻璃楔角片或塑料楔角片或晶體楔角片。本實用新型的技術方案是採用楔角片旋轉器，通過微型電機旋轉楔角片，形成位 相混合變化的雷射光源，以減弱雷射投影中的散斑效應。楔角片旋轉器楔角大小的選擇以 加入楔角片後不顯著降低顯示解析度為標準。一般地，要求加入楔角片所致像素點的位移 量為0.5至1個像素尺寸。本實用新型的優點在於，結構簡單，易於實現。將楔角片旋轉器設置在微顯示器件 與投影鏡頭之間，或投影鏡頭與屏幕之間，改變光束位相以減弱雷射投影中的二次散斑。

圖1是本實用新型的實施例1的結構示意圖；圖2是本實用新型的實施例2的結構示意圖；圖3是本實用新型的實施例3的結構示意圖；圖4是本實用新型的實施例4的結構示意圖。
具體實施方式
現結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步說明。實施例1 參閱圖1所示，第1實施例中雷射光源模塊1中的紅色、綠色、藍色雷射光源101A、 101B、101C，分別通過分色鏡102A、102B、102C分色合成三色雷射光束，出射後的光束通過 經雷射投影模塊2，該雷射投影模塊2包括一聚光透鏡103，光導管104及中繼透鏡105A和 105B，聚光透鏡103將光束聚焦在光導管104的入射端，光束在光導管104內多次反射，進 行勻光整形，使其形成與微顯示器件107具有相同或相近長寬比的矩形光束。光導管出射 端的光束經中繼透鏡105A和105B，其中S偏振光經偏振分束器(PBQ 106反射成像在微顯
5示器件107上，微顯示器件107將S偏振光調製為P偏振光，透過偏振分束器(PBQ 106，將 攜帶圖像信息的P偏振光投射到投影鏡頭108上，經投影鏡頭108放大投影在屏幕110上。 所述的微顯示器件是LCOS (矽基液晶顯示)的微顯示器件。本實施例的楔角片旋轉器，包括一楔角片111及連接於其上的微型電機112，設置 於上述的投影鏡頭108與屏幕110之間。通過微型電機112旋轉使得光束髮生偏折，從而 改變位相來消散斑。實施例2 參閱圖2所示，第2實施例中雷射光源模塊1中的紅色、綠色、藍色雷射光源101A、 101B、101C，分別通過分色鏡102A、102B、102C分色合成三色雷射光束，出射後的光束通過 經雷射投影模塊2，該雷射投影模塊2包括一聚光透鏡103，光導管104及中繼透鏡105A和 105B，聚光透鏡103將光束聚焦在光導管104的入射端，光束在光導管104內多次反射，進 行勻光整形，使其形成與微顯示器件107具有相同或相近長寬比的矩形光束。光導管出射 端的光束經中繼透鏡105A和105B，其中S偏振光經偏振分束器(PBQ 106反射成像在微顯 示器件107上，微顯示器件107將S偏振光調製為P偏振光，透過偏振分束器(PBQ 106，將 攜帶圖像信息的P偏振光投射到投影鏡頭108上，經投影鏡頭108放大投影在屏幕110上。 所述的微顯示器件是LCOS (矽基液晶顯示)的微顯示器件。本實施例的楔角片旋轉器，包括一楔角片111及連接於其上的微型電機112，設置 於上述的偏振分束器106與微顯示器件107之間。通過微型電機112旋轉使得光束髮生偏 折，從而改變位相來消散斑。實施例3 參閱圖3所示，第3實施例中雷射光源模塊1中的紅色、綠色、藍色雷射光源101A、 101B、101C，分別通過分色鏡102A、102B、102C分色合成三色雷射光束，出射後的光束通過 經雷射投影模塊2，該雷射投影模塊2包括一聚光透鏡103，光導管104及中繼透鏡105A和 105B，聚光透鏡103將光束聚焦在光導管104的入射端，光束在光導管104內多次反射，進 行勻光整形，使其形成與微顯示器件107具有相同或相近長寬比的矩形光束。光導管出射 端的光束經中繼透鏡105A和105B，其中S偏振光經偏振分束器(PBQ 106反射成像在微顯 示器件107上，微顯示器件107將S偏振光調製為P偏振光，透過偏振分束器(PBQ 106，將 攜帶圖像信息的P偏振光投射到投影鏡頭108上，經投影鏡頭108放大投影在屏幕110上。 所述的微顯示器件是LCOS (矽基液晶顯示)的微顯示器件。本實施例的楔角片旋轉器，包括一楔角片111及連接於其上的微型電機112，設置 於上述的偏振分束器106與投影鏡頭108之間。通過微型電機112旋轉使得光束髮生偏 折，從而改變位相來消散斑。實施例4 參閱圖4所示，第4實施例中雷射光源模塊1中的紅色、綠色、藍色雷射光源101A、 101B、101C，分別通過分色鏡102A、102B、102C分色合成三色雷射光束，出射後的光束通過 經雷射投影模塊2，該雷射投影模塊2是雷射掃描裝置109 (優選的，如MEMS微機電掃描 鏡)，通過動態調製MEMS微鏡面108a，將光束反射到投影屏110上，利用人眼視覺暫留效 應，不同時間、不同位置的反射光斑在投影屏幕上形成完整的圖像。楔角片旋轉器，包括一 楔角片111及連接於其上的微型電機112。楔角片旋轉器，設置在雷射掃描裝置111的MEMS微鏡面108a與投影屏幕110之間。通過微型電機112旋轉使得光束髮生偏折，從而改變位 相來消散斑。 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1.一種消除二次散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於包括依次設置於光路上的 一雷射光源模塊(1)，產生投影顯示所需的單色或多色雷射光束；一雷射投影模塊O)，對雷射光束進行投影控制處理，至少包括一投影鏡頭(108)； 一楔角片旋轉器，包括一楔角片(111)及連接於其上的微型電機(112)，設置於所述的 雷射投影模塊⑵的投影鏡頭(108)與屏幕(110)之間；及一屏幕(110)。
2.根據權利要求1所示的消除二次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(1)包括一紅色雷射光源(101A)、綠色雷射光源(101B)及藍色雷射光源 (101C)，並分別通過第一分色鏡(102A)、第二分色鏡(102B)、第三分色鏡(102C)分色合成 三色雷射光束輸出。
3.根據權利要求1所示的消除二次散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的激 光投影模塊( 包括一聚光透鏡(103)，將光束聚焦至光導管(104)； 一光導管(104)，將光束多次反射，進行勻光整形後輸出；第一中繼透鏡(105A)和第二中繼透鏡(105B)，將光束中繼後輸出至偏振分束器 (106)；一偏振分束器(106)，將光束的S偏振光反射成像在微顯示器件(107)； 一微顯示器件(107)，將S偏振光調製為P偏振光，並透過偏振分束器(106)輸出至投 影鏡頭(108)；一投影鏡頭(108)，將光束進行放大投影。
4.根據權利要求3所示的消除二次散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的微 顯示器件(107)是矽基液晶顯示的微顯示器件。
5.根據權利要求1所示的消除二次散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的激 光投影模塊( 包括一聚光透鏡(103)，將光束聚焦至光導管(104)； 一光導管(104)，將光束多次反射，進行勻光整形後輸出；第一中繼透鏡(105A)和第二中繼透鏡(105B)，將光束中繼後輸出至偏振分束器 (106)；一偏振分束器(106)，將光束的S偏振光反射成像在微顯示器件(107)； 一微顯示器件(107)，將S偏振光調製為P偏振光，並透過偏振分束器(106)輸出至投 影鏡頭(108)；一投影鏡頭(108)，將光束進行放大投影；楔角片旋轉器設置於上述的偏振分束器(106)與微顯示器件(107)之間，以取代楔角 片旋轉器原來的光路位置。
6.根據權利要求1所示的消除二次散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的激 光投影模塊( 包括一聚光透鏡(103)，將光束聚焦至光導管(104)； 一光導管(104)，將光束多次反射，進行勻光整形後輸出；第一中繼透鏡(105A)和第二中繼透鏡(105B)，將光束中繼後輸出至偏振分束器 (106)；一偏振分束器(106)，將光束的S偏振光反射成像在微顯示器件(107)； 一微顯示器件(107)，將S偏振光調製為P偏振光，並透過偏振分束器(106)輸出至投 影鏡頭(108)；一投影鏡頭(108)，將光束進行放大投影；楔角片旋轉器設置於所述的偏振分束器(106)與投影鏡頭(108)之間，以取代楔角片 旋轉器原來的光路位置。
7.根據權利要求1所示的消除二次散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的激 光投影模塊( 是至少包括一投影鏡頭(108)的雷射掃描裝置(109)。
8.根據權利要求7所示的消除二次散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的投 影鏡頭(108)是MEMS微鏡面，所述的雷射掃描裝置(109)是MEMS微機電掃描裝置。
9.根據權利要求1所示的消除二次散斑的雷射投影顯示系統，其特徵在於所述的楔 角片(111)是玻璃楔角片或塑料楔角片或晶體楔角片。
專利摘要本實用新型涉及雷射投影顯示領域，尤其涉及一種利用消散斑的旋轉楔角片及利用此楔角片消散斑來消除二次散斑的雷射投影顯示系統。本實用新型的消除二次散斑的雷射投影顯示系統，包括依次設置於光路上的一雷射光源模塊，產生投影顯示所需的單色或多色雷射光束；一雷射投影模塊，對雷射光束進行投影控制處理，至少包括一投影鏡頭；一楔角片旋轉器，包括一楔角片及連接於其上的微型電機，設置於所述的雷射投影模塊的投影鏡頭與屏幕之間；及一屏幕。本實用新型的優點是結構簡單，易於實現，改變光束位相以減弱雷射投影中的二次散斑。
文檔編號G02B27/48GK201845132SQ20102028681
公開日2011年5月25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