CN201804162U - 一种消散斑的激光投影显示系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及激光投影显示领域，尤其涉及一种消散斑的激光投影显示系统。本实用新型的消散斑的激光投影显示系统，至少包括设置于光路中的一激光光源模块，用于产生投影显示所需的单色或多色激光光束，一聚光透镜，将光束聚焦输出，以及一激光投影模块，用于对激光光束进行投影控制处理，其中设有一投影镜头用于将光束投影至屏幕上，系统光路中设置一消除散斑的光学结构，该消除散斑的光学结构至少包括一晶体楔角元件和一光导管。优选的，所述的晶体楔角元件上设有一振动驱动器。本实用新型的技术方案能够有效地减弱激光投影所产生的散斑，提高系统成像质量及图像分辨率。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光投影显示领域，尤其涉及一种消散斑的激光投影显示系统。
背景技术
激光光源作为投影显示光源与其它显示光源相比，具有单色性好、方向性好、亮度高且光束细腻柔和，色彩丰富，饱和度高，显示画面尺寸灵活可变，节能环保等优点。但是，由于激光的高度相干性，当激光照射到粗糙物体的表面时会形成激光散斑，激光散斑的存在将严重影响激光投影显示的成像质量，降低图像的对比度和分辨率，也成为制约和阻碍激光投影显示快速发展以及市场化的主要原因之一。
为了解决激光投影显示中的激光散斑问题，人们提出多种抑制散斑的方法，例如增加激光光源谱线宽度，这种方法虽然有望根除散斑，但是目前技术难度比较大，很难实现；利用旋转位相片，技术虽然简单，但是对于调偏振的微显示器件，旋转位相片速率过高，可能导致退偏，进而影响光能利用率；利用振动屏幕，振动显示芯片，振动投影仪等方法虽然也能消除散斑，但存在一定的技术难度，实用性也受到限制。美国专利号为US7379651 B2的技术方案采用带光孔的空心光导管来减弱散斑。此专利在光导管的入射端置一发散透镜有一定的难度；其次要求光导管为空心的，空心光导管需要镀金属或介质高反射膜，加大成本的同时也使得加工难度相应增加，并且此消散斑的结构对散斑的减弱程度有限。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、易于实现的应用于激光投影显示系统的消散斑的光学结构。
本实用新型采用的技术方案是：
本实用新型的消散斑的激光投影显示系统，至少包括设置于光路中的一激光光源模块，用于产生投影显示所需的单色或多色激光光束，一聚光透镜，将光束聚焦输出，以及一激光投影模块，用于对激光光束进行投影控制处理，其上设有一投影镜头用于将光束投影至屏幕上，系统光路中还设置一消除散斑的光学结构，该消除散斑的光学结构至少包括一晶体楔角元件和一光导管。
进一步的，所述的消除散斑的光学结构是一体型，一体设置于上述的聚光透镜与激光投影模块之间的光路中。
更进一步的，所述的消除散斑的光学结构包括依次设置于光路中的一晶体楔角元件、一聚焦透镜和一光导管。
进一步的，或者所述的消除散斑的光学结构是分离型，其中光导管设置在上述的聚光透镜与激光投影模块之间的光路中，晶体楔角元件设置在上述的激光投影模块与屏幕之间。
进一步的，所述的光导管是入射端镀高反膜且带一通光孔，出射端镀部分反射膜的空心光导管。
或者，所述的光导管是实心光导管。
进一步的，所述的晶体楔角元件是一个晶体楔角片或者由二个光轴呈一定角度的晶体楔角片构成的楔角片组或者由多个光轴呈不同角度的晶体楔角片构成的楔角片组。
优选的，所述的晶体楔角元件是二个光轴呈45°的晶体楔角片构成的楔角片组。
更进一步的，所述的晶体楔角元件上设有一振动驱动器。
优选的，所述的振动驱动器是压电陶瓷(PZT)驱动器。
进一步的，所述的激光光源模块包括：一红色激光光源、绿色激光光源及蓝色激光光源，并分别通过分色镜分色合成三色激光光束输出。
进一步的，所述的激光投影模块包括：
一中继透镜组，包括第一中继透镜和第二中继透镜，将光束中继后输出至LCD微显示器件；
一LCD微显示器件将处理后光束输出至投影镜头；
以及一投影镜头。
进一步的，或者所述的激光投影模块包括：
一中继透镜组，包括第一中继透镜和第二中继透镜，将光束中继后输出至偏振分束器；
一偏振分束器，将光束的S偏振光反射成像在LCOS微显示器件；
一LCOS微显示器件，将S偏振光调制为P偏振光，并透过上述的偏振分束器输出至投影镜头；
以及一投影镜头。
本实用新型的优点在于，与专利号为US7379651 B2的专利中所提到的消散斑的结构相比，结构简单，更容易实现，并且通过一个楔角，一束入射光会因双折射晶体的偏振分光作用产生不同出射角度的两束光，加上第二楔角又形成另一多层位相差分布，若这些元件再通过PZT移动会形成更大混乱度。若用N个空间适当排布的楔角棱镜，则在透镜焦点上形成2N个光斑，再经光导管多次反射，再次形成位相全部混合激光光束。从而更加有效地减弱激光投影显示系统的散斑效应，提高系统成像质量。
附图说明
图1是一体的消除散斑的光学结构示意图；
图2是另一种一体的消除散斑的光学结构示意图；
图3是消散斑的激光投影显示系统的实施例1的结构示意图；
图4是消散斑的激光投影显示系统的实施例2的结构示意图；
图5是消散斑的激光投影显示系统的实施例3的结构示意图；
图6是消散斑的激光投影显示系统的实施例4的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
参阅图1所示，是本实用新型的一体的消除散斑的光学结构示意图。其包括依次设置于光路上的一晶体楔角元件101、一聚焦透镜103和一光导管104。所述的晶体楔角元件可以是一个晶体楔角片或者由二个光轴呈一定角度的晶体楔角片构成的楔角片组或者由多个光轴呈不同角度的晶体楔角片构成的楔角片组。为使结构简单紧凑，本实施例优选的晶体楔角元件是一对轴光呈45°或45°附近的楔角片或楔角起偏器。本实施例的光导管104是入射端镀高反膜104A且带一通光孔1041，出射端镀部分反射膜104B的空心光导管。光束通过晶体楔角元件101后会形成多层偏振状态光，这些动态的不断变化的光斑，再经光导管104多次反射，再次形成位相全部混乱的光束，达到减弱激光散斑的目的。优选的，为了实现位相更加混乱的效果，所述的晶体楔角元件101上还设有一振动驱动器102，所述的振动驱动器102优选采用压电陶瓷(PZT)驱动器。
参阅图2所示，是本实用新型的另一种一体的消除散斑的光学结构示意图。其与图1的实施例1类似的，其包括依次设置于光路上的一晶体楔角元件101、一聚焦透镜103和一光导管105，晶体楔角元件101上还设有一振动驱动器102。不同的是，光导管104是采用实心光导管。这种实现方式简单，容易加工，但是同样可以减弱激光散斑。
参阅图3所示，本实用新型的实施例1的具体的结构是：消散斑的激光投影显示系统，至少包括设置于光路上的一激光光源模块20，用于产生投影显示所需的单色或多色激光光束，一聚光透镜30，将光束聚焦输出，以及一激光投影模块，用于对激光光束进行投影控制处理，其上设有一投影镜头60用于投影至屏幕上，且将图1中的一体的消除散斑的光学结构10一体插入于上述的聚光透镜30与激光投影模块之间的光路中。所述的激光光源模块包括：一红色激光光源、绿色激光光源及蓝色激光光源，并分别通过分色镜合成三色激光光束输出。所述的激光投影模块包括：一中继透镜组，包括第一中继透镜40A和第二中继透镜40B，将光束中继后输出至LCD微显示器件50，LCD微显示器件50将处理后光束输出至投影镜头60，然后经过投影镜头60放大成像。
参阅图4所示，本实用新型的实施例2的具体的结构与图3的实施例1类似的。不同的是，将图2中的另一种一体的消除散斑的光学结构10’一体插入于上述的聚光透镜30与激光投影模块之间的光路中。
参阅图5所示，本实用新型的实施例3的具体的结构是：消散斑的激光投影显示系统，至少包括设置于光路上的一激光光源模块20，用于产生投影显示所需的单色或多色激光光束，一聚光透镜30，将光束聚焦输出，以及一激光投影模块，用于对激光光束进行投影控制处理，其上设有一投影镜头60用于投影至屏幕上。该系统光路中还插入一消除散斑的光学结构。但消除散斑的光学结构是分离型，其中，光导管105插入于上述的聚光透镜30与激光投影模块之间的光路中，晶体楔角元件101插入于上述的激光投影模块与屏幕之间的光路中。即，插入于投影镜头60前。优选的，该晶体楔角元件101并通过PZT的振动驱动器102带动其上下振动。同样的，所述的激光光源模块包括：一红色激光光源、绿色激光光源及蓝色激光光源，并分别通过分色镜分色合成三色激光光束输出。所述的激光投影模块包括：一中继透镜组，包括第一中继透镜40A和第二中继透镜40B，将光束中继后输出至LCD微显示器件50，LCD微显示器件50将处理后光束输出至投影镜头60，然后经过投影镜头60放大成像。此实施例方式虽然对像质有一定的影响，但对散斑的减弱有明显的作用。
参阅图6所示，本实用新型的实施例4的具体的结构是依然是在该激光投影显示系统光路中还插入一消除散斑的光学结构。消除散斑的光学结构也是分离型，其中，光导管105插入于上述的聚光透镜30与激光投影模块之间的光路中，晶体楔角元件101插入于上述的激光投影模块与屏幕之间的光路中。但是，所述的激光投影模块选用另一种LCOS类型的。其包括：一中继透镜组，包括第一中继透镜40A和第二中继透镜40B，将光束中继后输出至偏振分束器90；该偏振分束器90将光束的S偏振光反射成像在LCOS微显示器件80；该LCOS微显示器件80将S偏振光调制为P偏振光，并透过上述的偏振分束器90输出至投影镜头60，投影镜头60与屏幕70之间的晶体楔角元件101并通过PZT的振动驱动器102带动其上下振动，晶体楔角元件101来减弱散斑。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
Claims (17)
1.一种消散斑的激光投影显示系统，至少包括设置于光路中的一激光光源模块，用于产生投影显示所需的单色或多色激光光束，一聚光透镜，将光束聚焦输出，以及一激光投影模块，用于对激光光束进行投影控制处理，其上设有一投影镜头用于将光束投影至屏幕上，其特征在于：系统光路中还设置一消除散斑的光学结构，该消除散斑的光学结构至少包括一晶体楔角元件和一光导管。
2.根据权利要求1所述的消散斑的激光投影显示系统，其特征在于：所述的消除散斑的光学结构是一体型，一体设置在上述的聚光透镜与激光投影模块之间的光路中。
3.根据权利要求2所述的消散斑的激光投影显示系统，其特征在于：所述的消除散斑的光学结构包括依次设置于光路中的一晶体楔角元件、一聚焦透镜和一光导管。
4.根据权利要求1所述的消散斑的激光投影显示系统，其特征在于：所述的消除散斑的光学结构是分离型，其中光导管设置在上述的聚光透镜与激光投影模块之间的光路中，晶体楔角元件设置在上述的激光投影模块与屏幕之间。
5.根据权利要求1或3或4所述的消散斑的激光投影显示系统，其特征在于：所述的光导管是入射端镀高反膜且带一通光孔，出射端镀部分反射膜的空心光导管。
6.根据权利要求1或3或4所述的消散斑的激光投影显示系统，其特征在于：所述的光导管是实心光导管。
7.根据权利要求1或3或4所述的消散斑的激光投影显示系统，其特征在于：所述的晶体楔角元件是一个晶体楔角片或者由二个光轴呈一定角度的晶体楔角片构成的楔角片组或者由多个光轴呈不同角度的晶体楔角片构成的楔角片组。
8.根据权利要求7所述的消散斑的激光投影显示系统，其特征在于：所述的晶体楔角元件是二个光轴呈45°的晶体楔角片构成的楔角片组。
9.根据权利要求1或3或4所述的消散斑的激光投影显示系统，其特征在于：所述的晶体楔角元件上设有一振动驱动器。
10.根据权利要求9所述的消散斑的激光投影显示系统，其特征在于：所述的振动驱动器是压电陶瓷驱动器。
11.根据权利要求7所述的消散斑的激光投影显示系统，其特征在于：所述的晶体楔角元件上设有一振动驱动器。
12.根据权利要求11所述的消散斑的激光投影显示系统，其特征在于：所述的振动驱动器是压电陶瓷驱动器。
13.根据权利要求8所述的消散斑的激光投影显示系统，其特征在于：所述的晶体楔角元件上设有一振动驱动器。
14.根据权利要求13所述的消散斑的激光投影显示系统，其特征在于：所述的振动驱动器是压电陶瓷驱动器。
15.根据权利要求1所述的消散斑的激光投影显示系统，其特征在于：所述的激光光源模块包括：一红色激光光源、绿色激光光源及蓝色激光光源，并分别通过分色镜分色合成三色激光光束输出。
16.根据权利要求1所述的消散斑的激光投影显示系统，其特征在于：所述的激光投影模块包括：
一中继透镜组，包括第一中继透镜和第二中继透镜，将光束中继后输出至LCD微显示器件；
一LCD微显示器件将处理后光束输出至投影镜头；
以及一投影镜头。
17.根据权利要求1所述的消散斑的激光投影显示系统，其特征在于：所述的激光投影模块包括：
一中继透镜组，包括第一中继透镜和第二中继透镜，将光束中继后输出至偏振分束器；
一偏振分束器，将光束的S偏振光反射成像在LCOS微显示器件；
一LCOS微显示器件，将S偏振光调制为P偏振光，并透过上述的偏振分束器输出至投影镜头；
以及一投影镜头。
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