CN1721910A - 一种ld(激光二极管)线阵列激光投影系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于激光投影显示技术领域。已有方案存在系统制造难度高、寿命短的特点。本发明以半导体激光二极管及其光强度调制器以及光纤阵列构成图象象素显示线阵列的方法，立足于现有的成熟技术，可实现制造难度低、寿命长、可商品化的高饱和度、高亮度和高对比度的激光投影系统。

Description

一种LD(激光二极管)线阵列激光投影系统
一、技术领域：本发明属于激光投影显示技术领域。
二、技术背景：激光技术问世以后，就出现了飞点扫描器为核心的机械扫描式激光投影机，由于其核心部件的行偏转多面镜转速过高，其制造难度、使用寿命等问题一直阻碍其商品化。在其后的许多改进方案，如李维刚的发明专利申请号NO.00119157.8题目为“一种多行同步扫描式激光投影显示系统”、王青山的发明专利申请号NO.03101375.9题目为“一种分区多行扫描式激光投影机”等都提出了一些改进，但未根本解决上述制造难度和使用寿命问题。
近来在数字成像方面的发展，出现了用一维空间光调制器的线性阵列，其图象每次生成一行，然后将其在一表面扫描以供显示图象。线性阵列已经被认为具有一些内在的优点，优于使用空间光调制器的二维液晶显示装置(LCD)和数字微镜显示装置(DMD)，其中包括获得更高分辨率、降低成本、简化照明光学部件的能力。目前出现的一维空间光调制器的线性阵列技术，集中在光栅光阀(GLV)线性阵列、机电共形光栅装置(GEMS)、有机垂直腔面发射激光(OVCSEL)等方向上(见美国专利NO.5311360、NO.6307663、NO.6396860等)以及对其的应用，如中国专利申请号NO.200310112882.4(“使用具有机电光栅装置的垂直腔面激光阵列的光调制装置”)等。这些方案均存在加工工艺难度较高的问题。
三、发明内容：本发明的目的是：应用新颖的线阵列成像原理，彻底去除原激光投影系统中核心部分制造难度高、寿命短的部件，基于现有的成熟技术实现易制造、高寿命、可商品化的激光投影系统。
本发明公开了一种LD(激光二极管)线阵列激光投影系统，包括图象控制逻辑电路，半导体激光二极管(LD)器件(含聚焦准直透镜组)及其光强度调制器(可为电源直接调制也可为电控衰减器件)阵列，光纤象素显示线阵列，场偏转镜(可为振镜，也可为多面转镜)，投影镜头组，投影屏(可为墙面等)其特征是：
(1)利用数字技术将二维图象分割为多条象素列，由图象控制逻辑电路每次驱动形成一列象素；
(2)用数量与每列的象素数量相等的激光半导体二极管(LD)器件及其光强度调制器作为光源阵列，每个LD器件及其光强度调制器对应一个象素，光强度调制器由象素信号控制；
(3)每束调制后的激光光束聚焦准直后经一根光纤传导，且所有光纤呈一字顺序紧密排开形成象素显示线阵列；
(4)以转动轴平行于光纤线阵列的场偏转镜(可为转镜，亦可为振镜)将线阵列象素光束经投影镜头组在一平面上扫描形成图象投影系统。
本发明的有益效果是：
(1)彻底去除了原有方案中加工难度高、寿命短的部件，使高性能的激光投影系统能基于现有的制造加工技术得以实现。
(2)象素显示时间长，解决了飞点扫描系统中亮度不够和虚影等固有的问题。
(3)所成像的象素位置稳定，容易实现高精度投影
(4)光强度、对比度高，特别适合应用在要求高饱和度、高亮度和对比度的场合，如公共场所(车站、体育场等)需要室外大屏幕显示的地方。
四、附图说明
图1是本发明的系统原理图。其中1是半导体激光二极管(LD)器件及其光强度调制器阵列，2是光纤，3是光纤象素显示线阵列，4是场偏转镜，5是投影镜头组，6是投影屏。
图2显示的是半导体激光二极管(LD)器件及其光强度调制器阵列1和光纤2形成象素显示线阵列3的结构示意图，图中的a1-an为单个的LD器件及其光强度调制器，2是单根光纤。
图3是图象象素显示线阵列3的正视图，端面上光纤紧密平行排列成一条线状。
五、具体实现方式
以显示象素为1024×768的XGA图象为例：
1、图象控制逻辑电路将二维图象分割为1024列，每列象素为768个，在1/1024的场扫描时间内为一列像素的显示时间(如场频为70Hz，则每列的显示时间为1/(1024×70)秒≈14微秒)，图象控制逻辑电路提供列象素的驱动，分别驱动768个LD器件和光强度调制器显示一列图象象素。
2、每束调制后的激光光束经一根光纤传导，且所有光纤呈一字顺序紧密排列，由表面开有直径与光纤直径相同的细槽的平板夹持固定，形成图象象素显示线阵列，以每根光纤直径0.1mm计算，该光纤象素显示线阵列的宽度为768×0.1mm＝76.8mm(约为3英寸)。
3、该线阵列发射的线阵光束被转动轴平行于光纤线阵列的场偏转镜(可为多面转镜，亦可为振镜，该场偏转镜被场控制信号同步)偏转扫描，形成二维图象。
4、该二维图象经投影镜头组投射在一平面上形成放大后的投影图象。
5、为叙述方便，前面只描述了单色图象显示系统。要显示彩色图象，只需每个象素用三色(红、蓝、绿)LD及其其光强度调制器分别调制，然后用光纤藕合的方式合成到一根光纤中，作为彩色单个象素，然后所有彩色像素光纤顺序紧密排列成彩色象素显示线阵列即可。

Claims (2)

1、一种LD(激光二极管)线阵列激光投影系统，其特征是：用数字技术将二维图象分割为多条象素列，每次驱动形成一条阵列象素；用数量与每列的象素数量相等的激光半导体二极管(LD)器件及其光强度调制器作为光源阵列，每个LD器件及其光强度调制器对应一个象素，光强度调制器由象素信号控制；
2、由权利要求1所叙的LD(激光二极管)线阵列激光投影系统，其特征在于：每束经象素信号调制后的激光光束经一根光纤传导，且所有光纤呈一字顺序紧密排列形成图象象素显示线阵列。
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