CN101592784A

CN101592784A - 一种消相干装置及方法

Info

Publication number: CN101592784A
Application number: CNA2008101130613A
Authority: CN
Inventors: 许江珂; 成华; 房涛; 桂周琦
Original assignee: Optoelectronics Technology Co Ltd Of Beijing Zhongshida and Chinese Academy Of
Current assignee: Optoelectronics Technology Co Ltd Of Beijing Zhongshida and Chinese Academy Of
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2009-12-02

Abstract

本发明提供一种用于激光投影装置的消相干装置及方法。本发明的消相干装置包括振动装置、减震装置以及底座。本发明通过振动装置带动激光投影装置发生振动，使得投影屏幕上所产生的图像快速变化，从而由于视觉暂留效应，使人眼看不到由于激光相干造成的激光散斑，达到消相干的目的。

Description

一种消相干装置及方法

技术领域

本发明涉及激光显示领域，具体涉及一种消相干的装置及方法。

背景技术

激光显示由于其大色域、长寿命和低能耗等优点被认为是下一代显示技术的发展方向。由于激光是一种相干光，如果不对其进行处理直接作为光源进行投影，显示屏上会出现亮度分布不均的激光干涉斑纹图案，即所谓散斑，严重影响了图像质量。因此，在现有的激光显示技术中，消相干是一道必不可少的步骤。

现有技术中，公开号为CN1860411的专利采用在两个屏幕之间用气流吹动其中某个屏幕振动或采用超声波振动屏幕来扰乱投射光的相位，实现了消相干的目的，缺点是增加了气流吹动装置或超声波发生装置，增加了结构复杂性，降低了系统可靠性。

公开号为CN1665285的专利采用振动反射镜的方法，公开号为CN1734309的专利采用振动光学镜的方法，公开号为CN1820220的专利采用振动射束装置的方法，上述方法均为采用振动投影仪内部某光学元件的方法来消相干，缺点是设置了单独的部件，造成结构复杂，可靠性降低，成本增加。

发明内容

为了克服现有技术不足，本发明提出一种简易可行、效果明显的消相干装置及方法。

一方面，本发明提供一种用于激光投影装置的消相干装置，包括与所述激光投影装置连接的振动装置，所述振动装置用于带动激光投影装置振动。

上述的用于激光投影装置的消相干装置，其中，还包括用于固定所述激光投影装置的底座。

上述的用于激光投影装置的消相干装置，其中，还包括减震装置，所述底座与所述振动装置通过所述减震装置进行连接，并且所述减震装置使得所述底座较少或不接收来自于所述振动装置的振动。

上述的用于激光投影装置的消相干装置，其中所述振动装置的振动频率大于或等于60Hz。

上述的用于激光投影装置的消相干装置，其中所述振动装置的振幅小于投影屏幕上所显示的图像的单个像素的尺寸。

上述的用于激光投影装置的消相干装置，其中所述振动装置为振动电机或激光投影装置自带的音响。

上述的用于激光投影装置的消相干装置，其中所述减震装置为弹簧减震结构或液压减震结构或所述底座自带的橡皮减震结构。

另一方面，本发明提供一种用于激光投影装置的消相干方法，包括使所述激光投影装置以一定频率一定振幅振动。

上述的用于激光投影装置的消相干方法，其中所述振动频率大于或等于60Hz。

上述的用于激光投影装置的消相干方法，其中所述振动的振幅小于投影屏幕上所显示的图像的单个像素的尺寸。

采用本发明的消相干装置及方法，让投影仪振动达到减弱激光散斑的效果，在某些场合甚至可以利用投影仪既有的振动来减弱激光散斑，方法简易且效果好。此外，由于利用本发明的消相干装置使得激光投影装置省去了内置的消相干装置，激光投影装置内部部件得以精减，提高了激光利用率，提高了系统可靠性，降低了整机成本，并有助于紧凑激光投影装置整机的体积，实现微型化。

附图说明

下面，结合附图和实施例来对本发明进行详细说明，其中：

图1为激光散斑形成的原理示意图。

图2为本发明所述的激光投影仪发生振动时减弱散斑的原理示意图。

图3为本发明用于前投影显示的一个实施例的示意图。

具体实施方式

图1示出了激光散斑形成的原理示意图。如图所示激光投影仪101中未设置消相干装置，其发出的投影光为相干光，光束102和103为其中相隔较近的两束子光束。当激光投影仪101和屏幕104保持相对静止时，光束102和103经过屏幕粗糙表面漫反射后在屏幕前附近的点A发生干涉，如果在点A发生相长干涉，此时人眼看到点A为一亮点，如果在点A发生相消干涉，此时人眼看到点A为一暗点，同理，激光投影仪101发出的投影光中其他很多束相近的子光束在屏幕104表面发生漫反射后，也在屏幕前附近的空间发生相长或相消干涉，这些相长或相消干涉的点连成一片就形成亮暗无规则分布的散斑图案，并为人眼所见。

图2示出了本发明采用振动激光投影仪方式减弱散斑的原理示意图。激光投影仪101从原来的位置振动到现在激光投影仪201所处的位置，投影仪101发出的光束102和103的位置变换到光束202和203所处的位置。由于此时屏幕的粗糙表面形状相对于之前有所变化，所以光束202和203经过屏幕粗糙表面漫反射后在屏幕前发生干涉的点从点A变换到屏幕前附近另一点B，相应地，激光投影仪201发出的投影光中其他很多束相近的子光束在屏幕104表面发生漫反射后形成的相长相消点的位置也发生变化，这些相长相消干涉点连成一片形成的散斑图案也区别于此前激光投影仪101所形成的散斑图案，当激光投影仪101发生无规则的随机振动时，带动屏幕附近空间形成的散斑图像也发生无规则的随机变化，这样虽然散斑不会消失，但由于人眼的视觉暂留效应，观察者察觉到的是一段时间内叠加的散斑图案，如果投影仪的振动频率选择适当，观察者会感觉到散斑似乎消失。

以上仅对前投影显示系统的散斑形成原理和散斑减弱原理做了详细说明，本技术领域人员应该了解，上述原理同样适用于背投影显示系统。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

图3为本发明用于前投影显示的示意图。包括激光投影仪301、振动装置302、减震装置303、底座304、投影光305以及屏幕306。其中激光投影仪301固定在振动装置302上，由振动装置302带动激光投影仪301进行随机振动，振动装置302通过减震装置303连接到底座304，减震装置303的作用是减缓振动装置302传递给支承投影仪的底座304的振动，以免令使用者感到不适。减震装置可以是弹簧减震结构或液压减震结构，也可以是机械上可行的其他减震结构。激光投影仪301内部未设置消相干装置，其投射出来的投影光305为相干光，本实施例中投影仪301投射的图像分辨率选为1024×768，当激光投影仪301与屏幕306之间距离选择合适时，可以使屏幕306上的图像大小为1024cm×768cm，此时屏幕306上每个像素的大小为1cm×1cm。实验表明，激光投影仪301振动频率应至少为60Hz才能使消散斑效果较好，低于60Hz会造成画面闪烁，而高于100Hz的振动频率对大多数观察者而言并没有大幅度的感观效果上的提升，相反只会增加振动装置302的耗电量，因此本实施例中激光投影仪301的振动频率优选为60～100Hz。由于投影图像整体随着投影仪振动而振动，为了不至于使人眼看到的投影图像发生像素重叠造成模糊，投影仪的振幅应不大于屏幕306上一个像素的大小，因此本实施例中激光投影仪301应以不大于1cm的振幅振动；容易理解，随着投影距离的减小，投影图像也更小，要在较小的投影图像上实现消散斑，投影仪的振幅也要相应减小，所以本实施例中振动装置302的振幅设置成1～2mm，以使其在较宽范围的投影距离内均有不错的消散斑效果。对于振动装置302而言，要求其振动频率为60～100Hz、振动幅度为1～2mm从技术上讲很容易实现。因此本发明采用的消散斑方法简单易行、成本低。另外，由于本发明中的激光投影仪301内部无需设置精密的装置实现消相干功能，因此可以有效提高激光的利用率，同时提高系统可靠性，减小投影仪体积。

除了上述实施例中采用振动装置带动投影仪发生无规则随机振动以外，还可以利用投影仪自身的振动来消相干，例如在投影仪上加装音响装置，音响在投影仪投影的同时发出伴音，利用音响发出的声波带动投影仪振动也可以达到减弱散斑的效果。上述实施例中减震装置303和底座304为非必须装置，可以在某些场合去掉，例如当桌面表面由减震性很好的橡胶制成时，可直接将安装有振动装置的投影仪放在桌面上使用。此外，还需说明的是，本发明装置并不局限于在前投影场合使用，还可以使用在背投影场合。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种用于激光投影装置的消相干装置，包括与所述激光投影装置连接的振动装置，所述振动装置用于带动激光投影装置振动。

2.如权利要求1所述的用于激光投影装置的消相干装置，其中，还包括用于固定所述激光投影装置的底座。

3.如权利要求2所述的用于激光投影装置的消相干装置，其中，还包括减震装置，所述底座与所述振动装置通过所述减震装置进行连接，并且所述减震装置使得所述底座较少或不接收来自于所述振动装置的振动。

4.如权利要求1-3之一所述的用于激光投影装置的消相干装置，其中所述振动装置的振动频率大于或等于60Hz。

5.如权利要求1-4之一所述的用于激光投影装置的消相干装置，其中所述振动装置的振幅小于投影屏幕上所显示的图像的单个像素的尺寸。

6.如权利要求1-5之一所述的用于激光投影装置的消相干装置，其中所述振动装置为振动电机或激光投影装置自带的音响。

7.如权利要求1-6之一所述的用于激光投影装置的消相干装置，其中所述减震装置为弹簧减震结构或液压减震结构或所述底座自带的橡皮减震结构。

8.一种用于激光投影装置的消相干方法，包括使所述激光投影装置以一定频率一定振幅振动。

9.如权利要求8所述的用于激光投影装置的消相干方法，其中所述振动频率大于或等于60Hz。

10.如权利要求8或9所述的用于激光投影装置的消相干方法，其中所述振动的振幅小于投影屏幕上所显示的图像的单个像素的尺寸。