CN201845132U - 一种消除二次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，尤其涉及一种利用消散斑的旋转楔角片及利用此楔角片消散斑来消除二次散斑的激光投影显示系统。本实用新型的消除二次散斑的激光投影显示系统，包括依次设置于光路上的一激光光源模块，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；一楔角片旋转器，包括一楔角片及连接于其上的微型电机，设置于所述的激光投影模块的投影镜头与屏幕之间；及一屏幕。本实用新型的优点是结构简单，易于实现，改变光束位相以减弱激光投影中的二次散斑。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光投影显示领域，尤其涉及一种利用消散斑的旋转楔角片及利用此楔角片消散斑来消除二次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，具有更大的色域、更高的亮度、对比度和色饱和度，颜色更加鲜艳亮丽，更能反映自然世界的真实色彩，显示画面尺寸灵活可变，节能环保等优点。另外，还具有偏振(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。
投影显示中的激光散斑可分为一次散斑和二次散斑，一次散斑一般是指直接在显示屏上体现的散斑；二次散斑是指激光经显示屏反射或透射后，光在空间发生干涉产生的散斑。
为了解决激光投影显示中的激光散斑问题，人们从光源、光路器件、显示芯片、显示屏幕等方面提出多种抑制散斑的方法。如增加激光光源谱线宽度，虽然有望根除散斑，但目前技术难度比较大，很难实现；利用振动屏幕，振动显示芯片，波前调制显示芯片等方法虽然也能消除散斑，但实用性也受到限制；利用光纤、棱镜、玻璃平板、双折射晶体等光路器件消散斑，技术简单，容易实现。中国专利公开号为“CN 100367079C”的“能够消除激光散斑的照明系 统及采用其的投影系统”的技术方案是：将旋转楔元件置于第一衍射光学元件之前或之后，周期性地改变光束路径来消除散斑。然而，此专利也只能消除一次散斑，系统中还存在二次散斑。
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、利用楔角片旋转器进行消除二次散斑的激光投影显示系统。
本实用新型的消除二次散斑的激光投影显示系统，包括依次设置于光路上的
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；
一楔角片旋转器，包括一楔角片及连接于其上的微型电机，设置于所述的激光投影模块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示器件；
一微显示器件，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。
更进一步的，所述的微显示器件是LCOS(硅基液晶显示)的微显示器件。
更进一步的，当采用如上所述的激光投影模块时，即，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示器件；一微显示器件，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。楔角片旋转器设置于所述的偏振分束器与微显示器件之间或者设置于所述的偏振分束器与投影镜头之间，以取代楔角片旋转器原来的光路位置。
或者，所述的激光投影模块是至少包括一投影镜头的激光扫描装置。
更进一步的，上述的投影镜头是MEMS微镜面，上述的激光扫描装置是MEMS微机电扫描装置。
进一步的，所述的所述的楔角片是玻璃楔角片或塑料楔角片或晶体楔角片。
本实用新型的技术方案是采用楔角片旋转器，通过微型电机旋转楔角片，形成位相混合变化的激光光源，以减弱激光投影中的散斑效应。楔角片旋转器楔角大小的选择以加入楔角片后不显著降低显示分辨率为标准。一般地，要求加入楔角片所致像素点的位移量为0.5至1个像素尺寸。
本实用新型的优点在于，结构简单，易于实现。将楔角片旋转器设置在微显示器件与投影镜头之间，或投影镜头与屏幕之间，改变光束位相以减弱激光投影中的二次散斑。
附图说明
图1是本实用新型的实施例1的结构示意图；
图2是本实用新型的实施例2的结构示意图；
图3是本实用新型的实施例3的结构示意图；
图4是本实用新型的实施例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。
实施例1：
参阅图1所示，第1实施例中激光光源模块1中的红色、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，出射后的光束通过经激光投影模块2，该激光投影模块2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，使其形成与微显示器件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反射成像在微显示器件107上，微显示器件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。所述的微显示器件是LCOS(硅基液晶显示)的微显示器件。
本实施例的楔角片旋转器，包括一楔角片111及连接于其上的微型电机112，设置于上述的投影镜头108与屏幕110之间。通过微型电机112旋转使得光束发生偏折，从而改变位相来消散斑。
实施例2：
参阅图2所示，第2实施例中激光光源模块1中的红色、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，出射后的光束通过经激光投影模块2，该激光投影模块2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，使其形成与微显示器件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反射成像在微显示器件107上，微显示器件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。所述的微显示器件是LCOS(硅基液晶显示)的微显示器件。
本实施例的楔角片旋转器，包括一楔角片111及连接于其上的微型电机112，设置于上述的偏振分束器106与微显示器件107之间。通过微型电机112旋转使得光束发生偏折，从而改变位相来消散斑。
实施例3：
参阅图3所示，第3实施例中激光光源模块1中的红色、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，出射后的光束通过经激光投影模块2，该激光投影模块2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，使其形成与微显示器件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反射成像在微显示器件107上，微显示器件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。所述的微显示器件是LCOS(硅基液晶显示)的微显示器件。
本实施例的楔角片旋转器，包括一楔角片111及连接于其上的微型电机112，设置于上述的偏振分束器106与投影镜头108之间。通过微型电机112旋转使 得光束发生偏折，从而改变位相来消散斑。
实施例4：
参阅图4所示，第4实施例中激光光源模块1中的红色、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，出射后的光束通过经激光投影模块2，该激光投影模块2是激光扫描装置109(优选的，如MEMS微机电扫描镜)，通过动态调制MEMS微镜面108a，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。楔角片旋转器，包括一楔角片111及连接于其上的微型电机112。楔角片旋转器，设置在激光扫描装置111的MEMS微镜面108a与投影屏幕110之间。通过微型电机112旋转使得光束发生偏折，从而改变位相来消散斑。
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 (9)
1.一种消除二次散斑的激光投影显示系统，其特征在于：包括依次设置于光路上的
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)；
一楔角片旋转器，包括一楔角片(111)及连接于其上的微型电机(112)，设置于所述的激光投影模块(2)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所示的消除二次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(1)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所示的消除二次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示器件(107)；
一微显示器件(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3所示的消除二次散斑的激光投影显示系统，其特征在于：所述的微显示器件(107)是硅基液晶显示的微显示器件。
5.根据权利要求1所示的消除二次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示器件(107)；
一微显示器件(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；
楔角片旋转器设置于上述的偏振分束器(106)与微显示器件(107)之间，以取代楔角片旋转器原来的光路位置。
6.根据权利要求1所示的消除二次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示器件(107)；
一微显示器件(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；
楔角片旋转器设置于所述的偏振分束器(106)与投影镜头(108)之间，以取代楔角片旋转器原来的光路位置。
7.根据权利要求1所示的消除二次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)是至少包括一投影镜头(108)的激光扫描装置(109)。
8.根据权利要求7所示的消除二次散斑的激光投影显示系统，其特征在于：所述的投影镜头(108)是MEMS微镜面，所述的激光扫描装置(109)是MEMS微机电扫描装置。
9.根据权利要求1所示的消除二次散斑的激光投影显示系统，其特征在于：所述的楔角片(111)是玻璃楔角片或塑料楔角片或晶体楔角片。
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