CN104950467A

CN104950467A - 一种激光投影消散斑装置及消散斑方法

Info

Publication number: CN104950467A
Application number: CN201510406662.3A
Authority: CN
Inventors: 王欢; 陈昱
Original assignee: Nanjing Institute of Advanced Laser Technology
Current assignee: Xuzhou hit Photoelectric Technology Co., Ltd.
Priority date: 2015-07-10
Filing date: 2015-07-10
Publication date: 2015-09-30

Abstract

一种激光投影消散斑装置，包括若干个薄片状的液晶偏转装置(1)，每个液晶偏转装置(1)由多个液晶偏转单元(2)沿二维平面密排组成，液晶偏转单元(2)为多层结构，由中间层向上、下表面依次为TN型液晶层(2-3)、ITO层(2-2)和玻璃基板(2-1)；通过在ITO层(2-2)施加电压可控制TN型液晶层(2-3)中的液晶偏转状态。激光投影机中的基色光经调制后成为线偏振光，调制光分别经过液晶偏转装置，通过外加电压控制相邻液晶偏转单元液晶偏转态，使调制光通过液晶偏转装置后产生偏振多样化，可以有效减小激光散斑，且基本不会对亮度和色彩有影响。本发明在激光投影时消散斑的技术方案，相比现有的消散斑技术具有结构简单、可操作性强的特点。

Description

一种激光投影消散斑装置及消散斑方法

技术领域

本发明涉及激光投影技术领域，特别是一种在激光投影中使用的基于液晶偏转的消散斑装置。本发明还涉及激光投影中使用该装置的消散斑方法。

背景技术

激光显示技术由于其超高的色域而被喻为第四代显示技术，但是激光显示技术也具有一个明显的缺点，由于激光具有高的相干性，所以激光照射在投影屏幕上会产生散斑，严重影响了成像质量，因此消散斑技术是激光显示中的一个重要课题。

目前有多种常用的消除激光散斑装置或方法，如利用不同波长的光源、利用脉冲激光的叠加，或通过移动散射体、移动孔径光阑、振动屏幕等，但以上技术方案均还存在结构复杂、可操作性低的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种用于激光投影的消散斑装置及消散斑方法。

本发明用于激光投影的消散斑装置的技术方案为：

包括与激光投影光源数量对应的若干个薄片状的液晶偏转装置，每个所述液晶偏转装置由多个液晶偏转单元沿二维平面密排组成；所述液晶偏转单元内部包含液晶，其内部液晶偏转状态由该液晶偏转单元所加外电压控制。

优选的，所述液晶偏转单元沿液晶偏转装置厚度方向为多层结构，其中间层为TN型液晶层，由中间层向外依次为ITO(导电玻璃)层和玻璃基板；所述ITO层可外加电压，所述TN型液晶层中的液晶偏转状态随ITO层的外加电压改变。

本发明一种使用上述激光投影消散斑装置的消散斑方法，其步骤为：

Ⅰ.使用多个激光器作为投影光源，每个激光器发出一种单色激光作为基色光，每束单色激光分别配置一个光调制装置和一个所述液晶偏转装置；

Ⅱ.所述单色激光先经光调制装置调制后输出携带投影图像信息的线偏振的调制光，使该调制光再入射液晶偏转装置；

Ⅲ.向液晶偏转装置中的液晶偏转单元施加电压以改变其中液晶的偏转状态，将相邻的两个液晶偏转单元控制在不同的液晶偏转状态，初始偏振方向相同的调制光通过相邻两个液晶偏转单元后，出射光的线偏振方向相互垂直；

Ⅳ.将液晶偏转装置出射的全部单色激光输入合束镜进行合束。

优选的，所述投影光源使用三个激光器，对应的三种基色光分别为红色激光、蓝色激光和绿色激光。

另一优选的，所述光调制装置为LCD调制装置。

另一优选的，所述光调制装置为LCoS(硅基液晶)调制装置。

本发明原理为，当激光投影机中的基色光经LCD或LCoS等调制装置调制后成为线偏振光，在各基色调制光到达合束镜前，光路中分别插入一个光束偏转装置；此光束偏转装置为多个单元拼合的液晶偏转装置，是一个液晶层(上下两面没有偏转片)，当线偏振光入射到光束偏转装置上时，组成光束偏转装置的部分小单元使通过的线偏振光发生偏转，这样就会使通过液晶偏转装置后合束投射到显示屏幕上的投影光具有偏振多样化，从而减少激光散斑。

本发明在激光投影时消散斑的技术方案，相比现有的消散斑技术具有结构简单、可操作性强的特点。

附图说明

图1为液晶偏转单元结构排列示意图；

图2为液晶偏转单元多层结构示意图；

图3为实施例1用于LCD激光投影的消散斑结构示意图；

图4为实施例2用于LCoS激光投影的消散斑结构示意图。

其中：

1：液晶偏转装置；1-1：第一偏转装置；1-2：第二偏转装置；1-3：第三偏转装置；2：液晶偏转单元；2-1：玻璃基板；2-2：ITO层；2-3：TN型液晶层；3-1：第一LCD调制装置；3-2：第二LCD调制装置；3-3：第三LCD调制装置；4-1：第一LCoS调制装置；4-2：第二LCoS调制装置；4-3：第三LCoS调制装置；5-1：第一偏振分束器；5-2：第二偏振分束器；5-3：第三偏振分束器；6：合束镜；L1：红色激光；L2：蓝色激光；L3：绿色激光；S1：红色调制光；S2：蓝色调制光；S3：绿色调制光；L0：合束光。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明做进一步说明，以便更好地理解本发明。

实施例1

如图3所示，投影仪采用RGB三基色激光光源，因此对应的消散斑装置包括三个液晶偏转装置，其中红色激光L1对应第一LCD调制装置3-1和第一偏转装置1-1，蓝色激光L2对应第二LCD调制装置3-2和第二偏转装置1-2，绿色激光L3对应第三LCD调制装置3-3和第三偏转装置1-3，各LCD调制装置分别调制对应的单色激光，红色调制光S1、蓝色调制光S2和绿色调制光S3分别透过对应的偏转装置后入射到合束镜6上，合为一束合束光L0出射形成图像。

液晶偏转装置1的结构如图1和图2所示。

整个液晶偏转装置1由一个个小的单元组成，小单元即为液晶偏转单元2；每个液晶偏转单元2为层状结构，最外层上、下表面为玻璃基板2-1，上、下的次外层为ITO层2-2，最中间层为液晶层，其中液晶层使用TN型液晶层2-3，该液晶层2-3的上下表面并不设置偏转片。每个液晶偏转单元2中液晶的偏转态通过向这个单元中的ITO层施加外电压实现单独控制；液晶偏转单元2可以小至一个像素，也可以大至整个液晶偏转装置1的二分之一。

红、绿、蓝三色激光经过LCD调制装置后都形成线偏振光，且线偏振方向相同，通过对液晶偏转装置1的各个液晶偏转单元2施加或者不施加电压，可以使得相邻两个单元出射的线偏振光相互垂直，这样就实现了偏振多样化，可以有效减小激光散斑，且基本不会对亮度和色彩有影响。

实施例2

图4所示是本实施例的基本结构图。本实施例与实施例1不同之处在于，采用了LCoS作为调制装置，因为LCoS是反射式投影技术，与实施例1中使用LCD调制装置的穿透式投影技术在装置结构上存在区别，需要使用偏振分束器，其余偏转装置的结构与实施例1所述基本相同。

具体的，红色激光L1对应第一LCoS调制装置4-1、第一偏振分束器5-1和第一偏转装置1-1，蓝色激光L2对应第二LCoS调制装置4-2、第二偏振分束器5-2和第二偏转装置1-2，绿色激光L3对应第三LCoS调制装置4-3、第三偏振分束器5-3和第三偏转装置1-3，各LCoS调制装置分别调制对应的单色激光，红色调制光S1、蓝色调制光S2和绿色调制光S3分别透过对应的偏转装置后入射到合束镜6上，合为一束合束光L0出射形成图像。

应理解，上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于供本领域技术人员了解本发明的内容并据以实施，并非具体实施方式的穷举，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种激光投影消散斑装置，其特征在于：包括与激光投影光源数量对应的若干个薄片状的液晶偏转装置(1)，每个所述液晶偏转装置(1)由多个液晶偏转单元(2)沿二维平面密排组成；所述液晶偏转单元(2)内部包含液晶，其内部液晶偏转状态由该液晶偏转单元(2)所加外电压控制。

2.根据权利要求1所述的激光投影消散斑装置，其特征在于：所述液晶偏转单元(2)沿液晶偏转装置(1)厚度方向为多层结构，其中间层为TN型液晶层(2-3)，由中间层向外依次为ITO层(2-2)和玻璃基板(2-1)；所述ITO层(2-2)可外加电压，所述TN型液晶层(2-3)中的液晶偏转状态随ITO层(2-2)的外加电压改变。

3.一种使用权利要求1或2所述激光投影消散斑装置的消散斑方法，其特征在于包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的消散斑方法，其特征在于：所述投影光源使用三个激光器，对应的三种基色光分别为红色激光、蓝色激光和绿色激光。

5.根据权利要求3所述的消散斑方法，其特征在于：所述光调制装置为LCD调制装置。

6.根据权利要求3所述的消散斑方法，其特征在于：所述光调制装置为LCoS调制装置。