CN101349813A - 一种利用激光光源的微型投影机 - Google Patents

Abstract

一种利用激光光源的微型投影机，它涉及一种投影设备，具体涉及一种应用激光光源的微型投影设备。它还包含动态散射片(10)、散射马达(11)，动态散射片设置在三个分色镜(4)的后方，散射马达设置在动态散射片的上方并与散射片相连接；动态散射片增加光线入射角的可变性，增加任意性的方法，通过改变动态散射片的扩散角和振动频率，来增加其任意性。本发明在动态散射片表面形成含有多个扩散角的多个区域，可以显著减少成像的躁点。同时，在规定范围内，持续改变动态散射片的驱动频率，与现有技术相比能大幅减少银幕成像上的躁点，使肉眼无法识别。

Description

一种利用激光光源的微型投影机

技术领域：

本发明涉及一种投影设备，具体涉及一种应用激光光源的微型投影设备。

背景技术：

为了开发比手掌还要小的便携式微型投影机，或者直接可以嵌入笔记本电脑中投影机，需要研制出体积小且低功耗的投影机，而光效率很高的激光光源无疑是低功耗光源的首选。不过，激光虽然光效率很高，而且又是最适合的微型投影用光源，但是却因激光原来的光相干特性，而容易使投影带有躁点。

因为激光固有的相干特性，在成像一面上会出现或亮或暗的区域，这种区域反复出现的干涉模式就成为躁点。这种干涉模式降低了成像效果，成为使用微型投影机投影成像质量下降的主要原因。

因而，一直以来都在努力开发一种技术使这种躁点不为肉眼识别，但是成果甚微。

目前业界去除躁点的方法大致上有三种。

第一，增加光线入射角的可变性，增加任意性(Randomness)；

第二，增加激光位相的可变性，增加任意性；

第三，持续改变激光波长，将波长稍微有不同的多数激光合成在同一光轴，增加任意性；

目前常用的技术，使动态散射片(Moving diffuser)在光轴上周期性的垂直往返振动，增加任意性(Randomness)，可以减少躁点，但是不能完全去除，使人看起来很不舒服。

发明内容：

本发明的目的是提供一种利用激光光源的微型投影机，它是通过改良现有的动态散射片构造和驱动方法，使得肉眼无法识别银幕上所成像的躁点，从而向世人展示一种新的利用激光光源的微型投影机。。为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：

它包含红色光源1、蓝色光源2、绿色光源3、三个分色镜4、波束整形器5、场透镜6、偏光束分离器7、光调制器8、投影透镜9，它还包含动态散射片10、散射马达11，动态散射片10设置在三个分色镜4的后方，散射马达11设置在动态散射片10的上方并于散射片10相连接。本发明中使用动态散射片10增加光线入射角的可变性，增加任意性的方法，通过改变动态散射片10的扩散角和振动频率，来增加其任意性。从而达到消除躁点的目的。

动态散射片10的扩散角在0.5°-2°之间比较合适。

动态散射片10的振动频率在60Hz-360Hz之间持续改变，增强任意性。小马达和胶片构成的动态散射片10驱动到360Hz以上很难，而且对于再高的频率增加结果也没有什么变化。驱动采用random函数编程，以一秒为间隔，驱动频率就在60Hz-360Hz之间随意变化。

动态散射片10是在透明平整的投影胶片上由任意图案构成的光学器件，使光向图案方向折射，改变入射角；透过光接触的图案不同，折射方向也会随之改变，整体上会出现入射光散射的现象。散射片的图案决定扩散角的大小。

本发明在动态散射片10的表面形成含有多个扩散角的多个区域，可以显著减少成像的躁点。同时，在规定范围内，持续改变动态散射片的驱动频率，与现有技术相比能大幅减少银幕成像上的躁点，使肉眼无法识别。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图，图2是动态散射片10的示意图，图3是具体实施方式二的结构示意图，图4是具体实施方式三的结构示意图。

具体实施方式：

具体实施方式一，参看图1-2，本具体实施方式采用以下技术方案：它由红色光源1、蓝色光源2、绿色光源3、三个分色镜4、波束整形器5、场透镜6、偏光束分离器7、光调制器8、投影透镜9、动态散射片10、散射马达11组成，动态散射片10设置在三个分色镜4的后方，散射马达11设置在动态散射片10的上方并于散射片10相连接。本发明中使用动态散射片10增加光线入射角的可变性，增加任意性的方法，通过改变动态散射片10的扩散角和振动频率，来增加其任意性。从而达到消除躁点的目的。

动态散射片10的扩散角在0.5°~70°范围之内，非常多样。动态散射片10的扩散角太大的话，通过动态散射片10的激光损失太大，光效率降低，因而扩散角定在0.5°~2°之间比较合适。

动态散射片10的振动频率在60Hz-360Hz之间持续改变，增强任意性。小马达和胶片构成的动态散射片10驱动到360Hz以上很难，而且对于再高的频率增加结果也没有什么变化。驱动采用random函数编程，以一秒为间隔，驱动频率就在60Hz-360Hz之间随意变化。

动态散射片10是在透明平整的投影胶片上由任意图案构成的光学器件，使光向图案方向折射，改变入射角；透过光接触的图案不同，折射方向也会随之改变，整体上会出现入射光散射的现象。散射片的图案决定扩散角的大小。

参看图2，确定散射片胶片表面的区域，各区域设置不同的扩散角。因此，散射片表面区域内就有两个以上的扩散角。如图2(a)所示，散射片表面的区域可以形成垂直振动方向上的区分。如图2(b)所示，多个圆形可以形成多重重叠形状。如图2(c)所示，振动方向按照射线方向来区分区域。关键是，区域区分必须使光通过领域的扩散角在散射片振动或者回转运动的同时，根据散射片的运动能够随时改变。

因此，让散射片作回转或者振动运动时，随着光的图案和扩散角度可以改变，任意性(Randomness)增强，躁点能大幅度减少，直至肉眼无法分辨。

本具体实施方式改变动态散射片频率(Frequency)的方法如下：通过光调制器呈现的影像帧速率(Frame rate)一般在60Hz以上。因为人类能连续辨别出的频率(frequency)是60Hz以上。因而因应色序显示(field sequential color display)的情况，将帧速率(Framerate)定为60Hz，再次三等分，三个区间分别为红色/绿色/蓝色。所以，考虑到3个sub-frame区间，实际上要驱动180Hz。但是，无论是何种情况，输入的image数据为60Hz进行驱动。所以，散射片的振动频率(frequency)也要驱动为60Hz以上。

现有技术上，虽定在180Hz左右振动，但是无法完全去除躁点。本具体实施方式中，使散射片的振动频率(Frequency)在60Hz-360Hz之间持续改变，增强任意性(Randomness)。散射片马达11和胶片构成的散射片驱动制360Hz以上很难，而且对于再高的频率(Frequency)增加结果也没有什么变化。

驱动采用random函数编程，以一秒为间隔，驱动频率(frequency)就在60Hz-360Hz之间随意变化。

本具体实施方式的工作原理如下：

三个激光光源红色光源1、蓝色光源2、绿色光源3，分别利用三个分色镜4反射或直接透过，射进动态散射片10。

动态散射片10在光轴上垂直振动，通过散射片增加光的任意性(Randomness)。

透过动态散射片10的光经过波束整形器光束5变形。之所以要变形光束，是为了符合光调制器8的入射面，提高光效率。波束整形器5的典型代表为复眼透镜，导光管。图1便是由板面上很多球面或者非球面的微型透镜体组成的波束整形器5的典型代表复眼透镜示意图。

复眼透镜即波束整形器5透明板上有很多微型透镜体构成的形状。例如，四角凸起透镜、六角凸起透镜、圆形等等，但是应该采用和光调制器一致的形状。例如，若光调制器8的有效画面形状是四角形，也要把微型透镜调整成四角形，才能最大限度降低光损失。

光调制器8是将入射的光选择性透过，阻挡或者变更光路形成影像的光学器件。DMD(Digital Micromirror Device)、液晶显示器(LCD)、LCOS等是其典型代表。DMD是采用Field Sequential的驱动方法，利用的是状如矩形，数量和像素一样多的Digital Mirror，是一种采用Field Sequential的驱动方法。DLP是通过DigitalMirror调节从光源发出光的光路，反射到银幕上来成像的投影机。液晶显示器(LCD)通过选择性的打开或者关闭液晶来成像。利用液晶显示器(LCD)的投影机有直视型、投射型和反射型。直视型投影机是直接观察液晶显示器后面的后向光通过液晶板时产生影像的方式。投射型投影机是利用投影透镜把通过液晶显示器时的成像扩大之后投射在银幕上，我们看见的从银幕反射回来的影像。反射型和投射型结构基本相同，只不过是利用在下端的板上形成反射膜，将反射的光扩大投射在银幕上。LCOS(Liquid Crystal on Silicon)是反射型液晶显示器的一种，将现有的液晶显示器下面那块透明玻璃板换成硅基板，从而变成反射型光学显示器。然后是利用反射型光学系的偏光束分离器7将光调制器8内的成像传输至投影透镜9。投影透镜9由多个透镜组成，将光调制器8产生的影像扩大投射在银幕上。

具体实施方式二，参看图3，本具体实施方式与具体实施方式一的不同点在于绿色光源3和红色光源1采用激光，但是蓝色光源2采用LED，因而蓝色光源2和蓝色分色镜4-1在两张场透镜6之间的位置有所区别；绿色光源3和红色光源1利用两张分色镜4，调节在同一光轴之上。在调节成同一光轴光的光路上，安装动态散射片10，使其在光轴上垂直振动。随时调整激光通过的图案。接下来，光经过波束整形器7，通过两张场透镜6聚焦。蓝色分色镜把蓝色光也调节在同一光轴之上，经过偏光束分离器7射入光调制器8。其它组成、连接关系、应用方案与具体实施方式一相同。

具体实施方式三，参看图4，本具体实施方式与具体实施方式一的不同点在于光调制器8使用投射型液晶显示器，不经过偏光束分离器7，通过场透镜6的光直接传输到光调制器8。其它组成、连接关系、应用方案与具体实施方式一相同。

Claims (6)

1、一种利用激光光源的微型投影机，它包含红色光源(1)、蓝色光源(2)、绿色光源(3)、三个分色镜(4)、波束整形器(5)、场透镜(6)、偏光束分离器(7)、光调制器(8)、投影透镜(9)，其特征在于它还包含动态散射片(10)、散射马达(11)，动态散射片(10)设置在三个分色镜(4)的后方，散射马达(11)设置在动态散射片(10)的上方并于散射片(10)相连接；动态散射片(10)增加光线入射角的可变性，增加任意性的方法，通过改变动态散射片(10)的扩散角和振动频率，来增加其任意性。

2、根据权利要求1所述的一种利用激光光源的微型投影机，其特征在于动态散射片(10)的扩散角在0.5°-2°之间比较合适。

3、根据权利要求1所述的一种利用激光光源的微型投影机，其特征在于动态散射片(10)的振动频率在60Hz-360Hz之间持续改变，增强任意性；驱动采用random函数编程，以一秒为间隔，驱动频率在60Hz-360Hz之间随意变化。

4、根据权利要求1所述的一种利用激光光源的微型投影机，其特征在于所述动态散射片(10)是在透明平整的投影胶片上由任意图案构成的光学器件，使光向图案方向折射，改变入射角；透过光接触的图案不同，折射方向也会随之改变，整体上会出现入射光散射的现象。

5、根据权利要求1所述的一种利用激光光源的微型投影机，其特征在于绿色光源(3)和红色光源(1)采用激光，但是蓝色光源(2)采用LED，因而蓝色光源(2)和蓝色分色镜(4-1)在两张场透镜(6)之间的位置有所区别；绿色光源(3)和红色光源(1)利用两张分色镜(4)，调节在同一光轴之上。在调节成同一光轴光的光路上，安装动态散射片(10)，使其在光轴上垂直振动。

6、根据权利要求1所述的一种利用激光光源的微型投影机，其特征在于光调制器(8)使用投射型液晶显示器，不经过偏光束分离器(7)，通过场透镜(6)的光直接传输到光调制器(8)。

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