CN202306112U - 设有恒定光源的激光crt投影系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及一种投影系统。设有恒定光源的激光CRT投影系统，包括光源、光学棱镜、投影光学系统、光源包括三个用于产生激光的激光CRT，三个激光CRT产生的激光光源颜色分别为三原色中的一种，三个激光CRT产生的激光分别通过光学棱镜形成一束三色合成光。还包括三个光调制器，光调制器设置在沿激光CRT到光学棱镜之间的光路上。由于采用上述技术方案，本实用新型综合了CRT和激光的优点，无需昂贵的调制设备，就能输出恒定的激光光源，具有能消除激光散斑、功率较大、可控性好等优点。

Description

设有恒定光源的激光CRT投影系统

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及一种投影系统。 

背景技术

随着小型化、便携式电子设备的兴起，现有的投影设备通常采用手持式、低耗电的投影设备，最适合于此类投影设备的光源为激光光源或是发光二极管光源。其中，激光光源是已被广泛认为低耗电、亮度高的高效光源。 

投影系统利用光调制器把从光源射出的光转换为影像画面。目前此种光调制器通常是利用液晶的投射型/反射型液晶显示器、硅基液晶，以及DLP技术中的数字微镜器件。为了表现影像画面，需要绿/蓝/红三种原色的激光。 

另外，液晶、DMD或者GLV等需要稳定、持续、均匀的光源以实现视频显示。现有的光源通常采用卤灯等图像生成光源设备，还需要高解析度视频放大器来迅速调制图像信号，上述设计导致结构复杂、成本较高。 

CRT是一种是用阴极射线管的显示器，其主要由玻璃罩、电子枪、偏转线圈、应激面板。应激面板上涂覆有荧光涂层。CRT的工作原理为：电子枪阴极发出电子束，经强度控制、聚焦和加速后变成细小的电子流，再经过偏转线圈的作用向正确目标偏离，轰击到涂覆有荧光涂层的应激面板上。这时荧光涂层被启动，就发出光线来。 

传统的CRT技术被用于电视机、电脑屏幕应用中。CRT技术也可被用于投影光机结构中，但往往效率不高，而且受亮度限制。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种设有恒定光源的激光CRT投影系统，解决以上技术问题。 

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现： 

设有恒定光源的激光CRT投影系统，包括光源、光学棱镜、投影光学系统、其特征在于，所述光源包括三个用于产生激光的激光CRT，三个所述激光CRT产生的激光光源颜色分别为三原色中的一种，三个所述激光CRT产生的激光分别通过光学棱镜形成一束三色合成光； 

还包括三个光调制器(SLM)，所述光调制器设置在沿所述激光CRT到所述光学棱镜之间的光路上。 

本实用新型将激光CRT光源作为投影系统的光源，具有能消除激光散斑、功率较大、可控性好等优点。另外，激光CRT产生的激光光源采用光调制器进行调制提供图像，因此激光CRT无需连接高解析度视频放大器，无需价格昂贵的电气设备，有效减少了成本。 

所述激光CRT包括一真空管，所述真空管包括一漏斗形的玻璃罩，所述玻璃罩的广角端设有一应激面板，所述应激面板采用一激光面板，所述激光面板包括至少两个激光腔，至少两个所述激光腔沿厚度方向排列成所述激光面板；所述激光腔包括一增益介质层、反射层，所述反射层分别设置在所述增益介质层的前方和后方； 

所述玻璃罩的另一端设有电子枪，所述电子枪包括一阴极，所述阴极与所述激光面板之间设有一G1电极；所述阴极加载负电压电源，所述激光面板加载正电压电源，所述负电压电源和所述正电压电源串联，且连接处接地； 

还包括一电子束电流控制系统，所述阴极和所述G1电极分别连接所述电子束电流控制系统。 

本实用新型的电子枪能发出高速电子束，足够强度的电子束射入激光面板上后，就会产生激光效应，进而产生激光。本实用新型的每个激光CRT都设有阴极、G1电极及电子束电流控制系统，这样每个激光CRT都可以单独控制，通过控制阴极和G1电极来控制电流强度，进而控制激光光源的强度，以便达到理想的投影图像的色平衡。 

所述G1电极与所述激光面板之间还设有一G2电极，所述G2电极连接所述电子束电流控制系统。通过电子束电流控制系统的控制，G2电极用来控制电子束电流，进而改变电流强度。G2电极处的电压决定了激光面板前方外界屏幕的亮度。 

所述阴极采用浸渍式阴极，所述浸渍式阴极连接一加热器。浸渍式阴极能产生高密度电子电流，能比传统的阴极承载更高的负荷。另外，浸渍式阴极物理尺寸小、能提供低电容配置。因此浸渍式阴极能提供高带宽的视频和高负载，最终能提供更亮的屏幕亮度。 

所述G1电极采用一低电容电极，所述G1电极与所述阴极之间的距离为0.003～0.004英寸。即G1电极与阴极之间的距离为0.0762mm～0.1016mm。 

所述G2电极优选采用一低电容电极。 

所述G2电极与所述激光面板之间还设有一G3电极，所述G3电极前方设有一磁力聚焦线圈。G3电极也可采用一低电容电极。G3电极和磁力聚焦线圈结合运行将电子束进行预聚焦。另外，G3电极还能对真空管起到电弧防护作用。 

所述磁力聚焦线圈前方设有一偏转线圈。以便用于将电子束偏转到外界屏幕的理想位置。 

还包括一激光面板冷却系统，所述激光面板冷却系统包括设置在所述激光面板周边的歧管、热交换系统、冷却液，所述冷却液设置在所述歧管内，所述热交换系统连接所述歧管的入口和出口。冷却液通过歧管流经整个激光面板周边，激光面板被冷却，冷却液温度上升。升温的冷却液从出口离开歧管，从而进入热交换系统，进行冷却和冷却液重新循环。 

所述冷却液采用绝缘、透明的冷却液。以便激光面板冷却系统隔离高电压，省去了其他电隔离系统的设置。所述冷却液可以采用介质冷却液，如3M公司制造的Fluorinert，也可以采用全氟液体或其他非导电流体。 

所述激光面板周边可以设置至少两条歧管，至少两条所述歧管相互联通，至少两条所述歧管中的至少一条连接所述热交换系统。以便更加有效均匀的冷却激光面板。 

所述光学棱镜可以采用一X棱镜，三个所述激光CRT产生的激光分别通过所述X棱镜的合色形成三色合成光。 

所述光调制器可以采用硅基液晶(LCOS)。所述光调制器也可以采用光栅光阀(GLV)或者数字微反射镜(DMD)。以减小体积，降低能耗。 

所述光调制器与光学棱镜之间，存在用于固定所述光调制器的结构物， 该结构物与所述光调制器的接触面形成开口面，并且该结构物与所述光调制器的接触面涂有暗红色粗糙涂层。暗红色粗糙涂层吸收绿光、蓝光，可以削弱屏幕周围形成的蓝色光晕。 

所述投影光学系统还包括一光束整形器，所述光束整形器为一复眼透镜，所述复眼透镜的表面有以矩阵形式排列的透镜体，所述光束整形器位于投影光源与物镜之间。以使所述光源射出的光束发散，并转换成光调制器的有效区域的形状。 

所述光学棱镜与所述光束整形器之间还设有漫射体，所述漫射体采用振动式漫射体。以便消除激光散斑。 

有益效果：由于采用上述技术方案，本实用新型综合了CRT和激光的优点，无需昂贵的调制设备，就能输出恒定的激光光源，具有能消除激光散斑、功率较大、可控性好等优点。本实用新型投射到屏幕的画面，具有高分辨率、高亮度等显著优点。 

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图； 

图2为本实用新型激光CRT的结构示意图。 

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。 

参照图1，设有恒定光源的激光CRT投影系统，包括光源、光学棱镜2、投影光学系统3、光源包括三个用于产生激光的激光CRT1，三个激光CRT1产生的激光光源颜色分别为三原色中的一种，如，三个激光CRT1分别产生红色激光光源、绿色激光光源、蓝色激光光源。三个激光CRT1产生的激光分别通过光学棱镜2形成一束三色合成光。还包括三个光调制器4，光调制器4设置在沿激光CRT1到光学棱镜2之间的光路上。本实用新型将激光CRT1光源作为投影系统的光源，具有能消除激光散斑、功率较大、可控性好等优点。另外，激光CRT1产生的激光光源采用光调制器4进行调制提供图像，因此激 光CRT1无需连接高解析度视频放大器，无需价格昂贵的电气设备，有效减少了成本。 

参照图2，激光CRT1包括真空管，真空管包括漏斗形的玻璃罩11，玻璃罩11的广角端设有应激面板，应激面板采用激光面板12。激光面板12包括至少两个激光腔，至少两个激光腔沿厚度方向排列成激光面板12。激光腔包括一增益介质层、反射层，反射层分别设置在增益介质层的前方和后方。 

玻璃罩11的另一端设有电子枪13，电子枪13包括阴极131，阴极131与激光面板12之间设有G1电极132；阴极131加载负电压电源，激光面板12加载正电压电源，负电压电源和正电压电源串联，且连接处接地。阴极131加载0～-20kv的高负电压电源，激光面板12加载0～+20kv的高正电压电源。还包括电子束电流控制系统14，阴极131和G1电极132分别连接电子束电流控制系统14。本实用新型的电子枪13能发出高速电子束，足够强度的电子束射入激光面板12上后，就会产生激光效应，进而产生激光。本实用新型的每个激光CRT1都设有阴极131、G1电极132及电子束电流控制系统14，这样每个激光CRT1都可以单独控制，通过控制阴极131和G1电极132来控制电流强度，进而控制激光光源的强度，以便达到理想的投影图像的色平衡。 

阴极131采用浸渍式阴极，浸渍式阴极连接一加热器。浸渍式阴极131能产生高密度电子电流，能比传统的阴极131承载更高的负荷。另外，浸渍式阴极131物理尺寸小、能提供低电容配置。因此浸渍式阴极131能提供高带宽的视频和高负载，最终能提供更亮的屏幕5亮度。G1电极132采用一低电容电极，G1电极132与阴极131之间的距离为0.003～0.004英寸。即G1电极132与阴极131之间的距离为0.0762mm～0.1016mm。在具体实施时，通过选择G1电极132与阴极131之间不同的间距就能得到不同的截止电压。 

G1电极132与激光面板12之间还设有一G2电极133，G2电极133连接电子束电流控制系统14。通过电子束电流控制系统14的控制，G2电极133用来控制电子束电流，进而改变电流强度。G2电极133处的电压决定了激光面板12前方外界屏幕5的亮度。G2电极133优选采用一低电容电极。 

G2电极133与激光面板12之间还设有一G3电极134，G3电极134前方设有一磁力聚焦线圈135。G3电极134也可采用一低电容电极。G3电极 134和磁力聚焦线圈135结合运行将电子束进行预聚焦。另外，G3电极134还能对真空管起到电弧防护作用。磁力聚焦线圈135前方设有一偏转线圈136。以便用于将电子束偏转到外界屏幕5的理想位置。 

还包括一激光面板冷却系统，激光面板冷却系统包括设置在激光面板周边的歧管、热交换系统、冷却液，冷却液设置在歧管内，热交换系统连接歧管的入口和出口。冷却液通过歧管流经整个激光面板周边，激光面板被冷却，冷却液温度上升。升温的冷却液从出口离开歧管，从而进入热交换系统，进行冷却和冷却液重新循环。冷却液采用绝缘、透明的冷却液。以便激光面板冷却系统隔离高电压，省去了其他电隔离系统的设置。冷却液可以采用介质冷却液，如3M公司制造的Fluorinert，也可以采用全氟液体或其他非导电流体。 

激光面板周边可以设置至少两条歧管，至少两条歧管相互联通，至少两条歧管中的至少一条连接热交换系统。以便更加有效均匀的冷却激光面板。 

光学棱镜2可以采用一X棱镜，三个激光CRT1产生的激光分别通过X棱镜的合色形成三色合成光。 

光调制器4可以采用硅基液晶。光调制器4也可以采用光栅光阀或者数字微反射镜。以减小体积，降低能耗。光调制器4与光学棱镜2之间，存在用于固定光调制器4的结构物，该结构物与光调制器4的接触面形成开口面，并且该结构物与光调制器4的接触面涂有暗红色粗糙涂层。暗红色粗糙涂层吸收绿光、蓝光，可以削弱屏幕5周围形成的蓝色光晕。 

投影光学系统3还包括一光束整形器，光束整形器为一复眼透镜，复眼透镜的表面有以矩阵形式排列的透镜体，光束整形器位于投影光源与物镜之间。以使光源射出的光束发散，并转换成光调制器4的有效区域的形状。光学棱镜2与光束整形器之间还设有漫射体，漫射体采用振动式漫射体。 

实施方式一：参照图1，三个激光CRT1分别提供红色、绿色和蓝色激光光源。三个激光CRT1分别通过光调制器4进行调制后，再通过适当的X棱镜2耦合整形，经过光学投影系统3再投射到屏幕4上，形成全彩图像。为了达到理想投影图像的色平衡，每个激光CRT1都可以单独通过电子束电流控制系统14进行调整。这种调整可以采用手工完成，如让使用者单独控制每个 激光CRT1。也可以通过感应器来自动反馈，以便电子束电流控制系统14自动调节期望的色平衡。 

实施方式二：参照图2，阴极131加载-20kv的负电压电源，激光面板加载+20kv的正电压电源，使得轰击到激光面板12的电子总电压为40kv。两个电压电源之间有接地装置。则： 

1)阴极131的-20kv接在靠近真空管壁一侧，在阴极131的-20kv电压电源定义为电子枪段的电压。 

2)G1电极132用来调节和控制电流或输出强度。由于阴极131为-20kv，G1电极132可以在-120v～0v范围调制。-120v是真空管的切断电压，即将G1电极132调制-120v时，没有电子可以发射。 

3)和阴极131、G1电极132相关联，G2电极133电压设置为+1200v。 

4)和阴极132关联，G3电极134是预聚焦电极，电压约为+5000v。 

因此，要电子枪端及阴极131要维持在-20kv，电流密度和数量需要通过G1来调节。 

另外，在电子枪端的高电压可以为任意值，电子枪中的电极上的电压也可以根据需要设计。还可以将激光面板上的电压设计为-20kv，电子枪段电压为+20kv。 

以激光CRT1为基础的投影系统，可以有效应用于光栅光阀(GLV)投影机和其他投影显示灯设备。例如，激光CRT可以单独与SLM对接应用，也可以在其他领域应用，如应用于光纤交换机、光纤路由器、激光医疗设备等。 

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。 

Claims (10)

1.设有恒定光源的激光CRT投影系统，包括光源、光学棱镜、投影光学系统、其特征在于，所述光源包括三个用于产生激光的激光CRT，三个所述激光CRT产生的激光光源分别为三原色中的一种，三个所述激光CRT产生的激光分别通过光学棱镜形成一束三色合成光；

还包括三个光调制器，所述光调制器设置在沿所述激光CRT到所述光学棱镜之间的光路上。

2.根据权利要求1所述的设有恒定光源的激光CRT投影系统，其特征在于：所述激光CRT包括一真空管，所述真空管包括一漏斗形的玻璃罩，所述玻璃罩的广角端设有一应激面板，所述应激面板采用一激光面板，所述激光面板包括至少两个激光腔，至少两个所述激光腔沿厚度方向排列成所述激光面板；所述激光腔包括一增益介质层、反射层，所述反射层分别设置在所述增益介质层的前方和后方；

所述玻璃罩的另一端设有电子枪，所述电子枪包括一阴极，所述阴极与所述激光面板之间设有一G1电极；所述阴极加载负电压电源，所述激光面板加载正电压电源，所述负电压电源和所述正电压电源串联，且连接处接地；

还包括一电子束电流控制系统，所述阴极和所述G1电极分别连接所述电子束电流控制系统。

3.根据权利要求2所述的设有恒定光源的激光CRT投影系统，其特征在于：所述G1电极采用一低电容电极，所述G1电极与所述阴极之间的距离为0.0762mm～0.1016mm。

4.根据权利要求2所述的设有恒定光源的激光CRT投影系统，其特征在于：所述G1电极与所述激光面板之间还设有一G2电极，所述G2电极连接所述电子束电流控制系统。

5.根据权利要求4所述的设有恒定光源的激光CRT投影系统，其特征在于：所述G2电极与所述激光面板之间还设有一G3电极，所述G3电极前方设有一磁力聚焦线圈；

所述磁力聚焦线圈前方设有一偏转线圈。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的设有恒定光源的激光CRT投影系统，其特征在于：还包括一激光面板冷却系统，所述激光面板冷却系统包括设置在所述激光面板周边的歧管、热交换系统、冷却液，所述冷却液设置在所述歧管内，所述热交换系统连接所述歧管的入口和出口。

7.根据权利要求1所述的设有恒定光源的激光CRT投影系统，其特征在于：所述光学棱镜采用一X棱镜，三个所述激光CRT产生的激光分别通过所述X棱镜的合色形成三色合成光。

8.根据权利要求1至5中任意一项所述的设有恒定光源的激光CRT投影系统，其特征在于：所述光调制器与光学棱镜之间，存在用于固定所述光调制器的结构物，该结构物与所述光调制器的接触面形成开口面，并且该结构物与所述光调制器的接触面涂有暗红色粗糙涂层。

9.根据权利要求8所述的设有恒定光源的激光CRT投影系统，其特征在于：所述投影光学系统还包括一光束整形器，所述光束整形器为一复眼透镜，所述复眼透镜的表面有以矩阵形式排列的透镜体，所述光束整形器位于投影光源与物镜之间。

10.根据权利要求9所述的设有恒定光源的激光CRT投影系统，其特征在于：所述光学棱镜与所述光束整形器之间还设有漫射体，所述漫射体采用振动式漫射体。