CN201845131U - 消散斑的激光投影显示系统 - Google Patents

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，包括：一激光光源模块，产生投影显示所需的单色或多色激光光束；一激光投影模块，对激光光束进行投影控制处理，至少包括一投影镜头；一电光棱镜偏转器，设置于上述的投影镜头与屏幕之间；及一屏幕。将一外加电场施加在电光棱镜偏转器上，通过调节电压大小改变晶体折射率值，从而使光束偏转角度改变，进而使得投影到屏幕上的激光在一定范围内高速扫描，可有效地减弱激光投影所产生的散斑，提高投影显示系统的成像质量及图像对比度。因此，本实用新型是一种结构简单、易于实现的、利用电光棱镜偏转器进行消散斑的激光投影显示系统。

Description

消散斑的激光投影显示系统

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

激光显示技术是一种新型的显示技术，与传统的投影显示相比，具有高的亮度及高色彩再现。另外，偏振(声光调制)和相干(衍射调制)的特点，能获得高速率的影像信号调制。显示画面尺寸灵活，可实现任意形状屏幕投影。然而，激光的高度相干性使得显示屏幕中出现了散斑，散斑的存在严重影响激光投影显示的成像质量，降低图像的清晰度和分辨率，成为激光投影显示发展的关键制约因素之一。

针对激光投影显示中的激光散斑问题，人们根据散斑的形成原理，提出空间迭加、时间平均、时空一体化、频率迭加等散斑消除方法。其中，利用空间迭加或时间平均消散斑的方法被普遍采用，如振动散射体、振动孔径光阑、振动显示芯片、振动屏幕、振动投影仪等，尤其是振动屏幕可极大地消去甚至消除散斑(但存在实用性的问题)，但是以上振动装置大多数采用电机或压电陶瓷，或磁铁感应的方式，这样就使得投影显示的光路总长增加，体积变大，重量也相应增大，由此将带来光路复杂化等一系列问题。

实用新型内容

因此，针对上述问题，本实用新型提出一种结构简单、易于实现的、利用电光棱镜偏转器进行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，包括：

一激光光源模块，产生投影显示所需的单色或多色激光光束；

一激光投影模块，对激光光束进行投影控制处理，至少包括一投影镜头；

一电光棱镜偏转器，设置于上述的投影镜头与屏幕之间；

及一屏幕。

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：

一聚光透镜，将光束聚焦至光导管；

一光导管，将光束多次反射，进行匀光整形后输出；

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偏振光反射成像在微显芯片上；

一微显芯片，将S偏振光调制为P偏振光，并透过偏振分束器输出至投影镜头；

一投影镜头，将光束进行放大投影。

或者，所述的激光投影模块是至少包括一模块化的激光投影扫描装置。

更进一步的，所述的激光投影模块是至少包括一MEMS微镜面的MEMS微机电扫描装置。

进一步的，所述的电光棱镜偏转器是由复数个电光陶瓷晶体的三角楔角片及电场控制元件构成，所述的电光陶瓷晶体的三角楔角片的厚度方向d与晶体的光轴平行，相邻的电光陶瓷晶体的三角楔角片上下交错放置，且相邻的电光陶瓷晶体的三角楔角片的光轴方向相反，所述的电场控制元件的电场方向与晶体光轴平行，所述的激光光束的传播方向和电场方向垂直，激光光束的偏振方向与电光陶瓷晶体的三角楔角片的高度方向h平行。

更进一步的，所述的电光陶瓷晶体是掺镧的锆钛酸铅晶体或铌镁酸铅晶体。

本实用新型的技术方案是采用电光棱镜偏转器件，通过外加电压的作用，改变某些方向上的折射率，使得光束方向发生偏转，从而使投影到屏幕上的激光光束在允许的范围内高速扫描，达到减弱激光散斑的目的。本实用新型的优点在于：结构简单，易于实现，不需要另外增加电机等驱动振动装置，减小系统复杂程度。

附图说明

图1a是本实用新型的电光棱镜偏转器的立体示意图；

图1b是本实用新型的电光棱镜偏转器的光路原理示意图；

图2是本实用新型的实施例1的结构示意图；

图3是本实用新型的实施例2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1a和图1b所示，是本实用新型的消散斑的电光棱镜偏转器109的示意图。所述的电光棱镜偏转器109是由一组复数个电光陶瓷晶体的三角楔角片1091、1092、……、109n及电场控制元件构成。三角楔角片1091、1092、……、109n的厚度方向d与晶体z轴平行，前后相邻的二个三角楔角片的z轴方向相反，电场控制元件加载的电场沿z轴方向，光束沿y轴入射，偏振方向平行于h，波法线方向为x和y。由晶体的电光效应知，各三角楔角片棱镜的折射率交替地为(n_o+δ)和(n_o-δ)，因此，光束通过电光楔角棱镜组L之后，总的偏转角为每个单元(一对三角楔角片)偏转角的m倍，即总的偏转角为：

如，对于电光棱镜PLZT7/62/38(Pb0.93La0.07(Zr0.62Ti0.38)0.982503)的一次电光系数为γ₆₃＝4.43×10^-10m/V(在波长λ＝0.546μm下测定)，n＝2.5，长、宽、高分别为10mm的一对PLZT7/62/38棱镜，在最大电压80V下产生的偏转角为：

$\mathrm{\θ}=\frac{{\mathrm{Ln}}_o^3{\mathrm{\γ}}_{63}}{\mathrm{hd}}{V}_z=\frac{10\×{10}^{-3}\×{2.5}^3\×4.43\×{10}^{-10}}{10\×{10}^{-3}\×10\×{10}^{-3}}\×80=5.54\×{10}^{-5}\left(\mathrm{rad}\right)$

两对PLZT7/62/38所产生的偏转角即为1.10×10^-4rad，依次可知更多的PLZT7/62/38组合将产生足够大小的光束偏转，因此，在光路中适当加入电光棱镜偏转器可使光束在一定范围内高速角度变化，进而达到高速扫描，减弱激光散斑的目的。

优选的，电光棱镜偏转器109是PLZT(掺镧的锆钛酸铅晶体)或PMN-PT(铌镁酸铅晶体)等一次电光系数比较大的电光陶瓷晶体。

本实用新型的消散斑的激光投影显示系统，包括：

一激光光源模块1，产生投影显示所需的单色或多色激光光束；

一激光投影模块2，对激光光束进行投影控制处理，至少包括一投影镜头108；

一电光棱镜偏转器109，设置于上述的投影镜头108与屏幕110之间；

及一屏幕110。

实施例1：如图2所示，红色、绿色、蓝色激光光源101A、101B、101C，分别通过分色镜102A、102B、102C分色合成三色激光光束，出射后的光束通过投影照明系统，包括一聚光透镜103，光导管104及中继透镜105A和105B，聚光透镜103将光束聚焦在光导管104的入射端，光束在光导管104内多次反射，进行匀光整形，使其形成与微显芯片(LCOS)107具有相同或相近长宽比的矩形光束。光导管出射端的光束经中继透镜105A和105B，其中S偏振光经偏振分束器(PBS)106反射成像在微显芯片(LCOS)107上，微显芯片(LCOS)107将S偏振光调制为P偏振光，透过偏振分束器(PBS)106，将携带图像信息的P偏振光投射到投影镜头108上，经投影镜头108放大投影在屏幕110上。消散斑的电光棱镜偏振器109设置在投影镜头108与屏幕110之间，通过加压来使得光束发生偏转，角度高速变化，使得投影到屏幕上的光束在一定范围内高速扫描，从而减弱激光散斑。

实施例2：如图3所示，红色、绿色、蓝色激光光源101A、101B、101C，，分别通过分色镜102A、102B、102C分色合成三色激光光束，出射后的激光光束，经激光扫描装置111(优选的，如MEMS微机电扫描镜)，通过动态调制MEMS微镜面108，将光束反射到投影屏110上，利用人眼视觉暂留效应，不同时间、不同位置的反射光斑在投影屏幕上形成完整的图像。消散斑的电光棱镜偏转器109设置在激光扫描装置111与投影屏幕110之间，从激光扫描装置111出射的光束，经加压的电光棱镜偏转器实现光束偏转，从而使得光束高频颤动，达到消除散斑的目的。

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 (7)

1.消散斑的激光投影显示系统，其特征在于：包括

一激光光源模块(1)，产生投影显示所需的单色或多色激光光束；

一激光投影模块，对激光光束进行投影控制处理，至少包括一投影镜头(108)；

一电光棱镜偏转器(109)，设置于上述的投影镜头(108)与屏幕(110)之间；及一屏幕(110)。

2.根据权利要求1所示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(101A)、绿色激光光源(101B)及蓝色激光光源(101C)，并分别通过第一分色镜(102A)、第二分色镜(102B)、第三分色镜(102C)分色合成三色激光光束输出。

3.根据权利要求1所示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(2)包括：

一聚光透镜(103)，将光束聚焦至光导管(104)；

一光导管(104)，将光束多次反射，进行匀光整形后输出；

第一中继透镜(105A)和第二中继透镜(105B)，将光束中继后输出至偏振分束器(106)；

一偏振分束器(106)，将光束的S偏振光反射成像在微显芯片(107)；

一微显芯片(107)，将S偏振光调制为P偏振光，并透过偏振分束器(106)输出至投影镜头(108)；

一投影镜头(108)，将光束进行放大投影。

4.根据权利要求1所示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(2)是至少包括一个模块化的激光投影扫描装置(111)。

5.根据权利要求4所示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(2)是至少包括一MEMS微镜面的MEMS微机电扫描装置。

6.根据权利要求1所示的消散斑的激光投影显示系统，其特征在于：所述的电光棱镜偏转器(109)是由复数个电光陶瓷晶体的三角楔角片(1091、1092、……、109n)及电场控制元件构成，所述的电光陶瓷晶体的三角楔角片的厚度方向（d）与晶体的光轴平行，相邻的电光陶瓷晶体的三角楔角片上下交错放置，且相邻的电光陶瓷晶体的三角楔角片的光轴方向相反，所述的电场控制元件的电场方向与晶体光轴平行，所述的激光光束的传播方向和电场方向垂直，激光光束的偏振方向与电光陶瓷晶体的三角楔角片的高度方向（h）平行。

7.根据权利要求6所示的消散斑的激光投影显示系统，其特征在于：所述的电光陶瓷晶体是掺镧的锆钛酸铅晶体或铌镁酸铅晶体。 

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