CN202306115U - 基于层流电子束激发的激光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。基于层流电子束激发的激光CRT投影系统，包括光源系统、光学棱镜、投影光学系统，光源系统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。由于采用上述技术方案，本实用新型投射光源综合了CRT和激光的优点，具有能消除激光散斑、可控性好等优点。

Description

基于层流电子束激发的激光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级管光源。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。

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、应激面板组成。传统的CRT技术被用于电视机、电脑屏幕应用中，另外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。

CRT也可以通过电子束激发激光光源，将CRT的电子枪产生的电子束轰击激光面板产生激光光源，具有去相干、亮度高等优点。但一般光源配备的电子束激发系统采用交叉电子枪，这种电子枪发射的电子束在像面的电流密度分布为类高斯型，从发光机理上来说存在缺陷，转化为热的能量比重大，且发光区域功耗也不均匀，降低了芯片的平均寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种基于层流电子束激发的激光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：

基于层流电子束激发的激光CRT投影系统，包括光源系统、光学棱镜、投影光学系统，其特征在于，所述光源系统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；

所述激光CRT包括一真空管，所述真空管的一端设有一激光面板，所述真空管的另一端设有电子枪，所述电子枪采用一层流电子枪，所述层流电子枪的前方设有一聚焦偏转系统，所述聚焦偏转系统的前方设有所述激光面板；

所述层流电子枪包括一阴极，所述阴极和所述激光面板分别加载正电压。

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、可控性好等优点。且本实用新型的电子枪采用了层流电子枪发射电子束，激光面板的电流密度具有比较均匀的分布，平均了激光面板功耗，降低了转化为热的能量。

所述聚焦偏转系统包括一设置在所述电子枪前方的聚焦线圈、一设置在所述聚焦线圈前方的偏转线圈，所述偏转线圈的前方设有所述激光面板。为了保持电子束的层流性，偏转线圈的偏转角度必须很小，必须处于偏转线圈的线性偏转区域。

所述电子枪还包括一设置在所述阴极前方的控制电极，所述控制电极连接一电子束电流控制系统。通过电子束电流控制系统的控制，控制电极用来控制电子束电流，进而改变电流强度。控制电极处的电压决定了激光面板前方外界屏幕的亮度。

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所述激光面板，所述玻璃罩的另一端设有所述层流电子枪。真空管和层流电子枪的结构设计可以根据实际应用而改变。

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。

所述激光腔包括部分反射层和完全反射层，所述部分反射层设置在所述增益介质层的前方，所述完全反射层设置在所述增益介质层的后方。以便光子在激光腔内多次激发。

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。以使所述光源系统射出的光束发散，并转换成光调制器的有效区域的形状。

有益效果：由于采用上述技术方案，本实用新型投射光源综合了CRT和激光的优点，具有能消除激光散斑、可控性好等优点。电子枪采用了层流电子枪发射电子束，激光面板的电流密度具有比较均匀的分布，平均了激光面板功耗，降低了转化为热的能量。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

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，基于层流电子束激发的激光CRT投影系统，包括光源系统、光学棱镜4、投影光学系统5，投影光学系统5的前方设有屏幕6。光源系统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，三个激光CRT1产生的激光分别通过光学棱镜4形成一束三色合成光。

参照图2，激光CRT1包括一真空管，真空管包括一漏斗形的玻璃罩11，玻璃罩11的广角端设有激光面板12，玻璃罩11的另一端设有电子枪，电子枪采用一层流电子枪13。真空管和层流电子枪13的结构设计可以根据实际应用而改变。层流电子枪13的前方设有一聚焦偏转系统，聚焦偏转系统的前方设有激光面板12。层流电子枪13包括一阴极131，阴极131和激光面板12分别加载正电压。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、可控性好等优点。且本实用新型的电子枪采用了层流电子枪13发射电子束，激光面板12的电流密度具有比较均匀的分布，平均了激光面板12功耗，降低了转化为热的能量。

聚焦偏转系统包括一设置在电子枪前方的聚焦线圈135、一设置在聚焦线圈135前方的偏转线圈136，偏转线圈136的前方设有激光面板12。为了保持电子束的层流性，偏转线圈136的偏转角度必须很小，必须处于偏转线圈136的线性偏转区域。

电子枪还包括一设置在阴极131前方的控制电极133，控制电极133连接一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，控制电极133用来控制电子束电流，进而改变电流强度。控制电极133处的电压决定了激光面板12前方外界屏幕6的亮度。

电子枪还可以包括一G1电极132、一G3电极134，控制电极133作为G2电极，G1电极132设置在阴极131与G2电极之间，G1电极132加载有负电压。G3电极134设置在G2电极与聚焦线圈135之间。还包括一双驱动器调制系统3，双驱动器调制系统3分别连接阴极和G1电极132。双驱动器调制系统3用于调制阴极131和G1电极132响应控制信号，双驱动器调制系统3通过从高到低调整电压来调制阴极131，并通过G1电极132来调节低电压。双驱动器调制系统3能实现高分辨率。

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。激光腔包括部分反射层和完全反射层，部分反射层设置在增益介质层的前方，完全反射层设置在增益介质层的后方。以便光子在激光腔内多次激发。

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12周边的歧管21、热交换系统22、冷却液，冷却液设置在歧管21内，热交换系统22连接歧管21的入口和出口。冷却液通过歧管21流经整个激光面板12周边，激光面板12被冷却，冷却液温度上升。升温的冷却液从出口离开歧管21，从而进入热交换系统22，进行冷却和冷却液重新循环。激光面板12周边可以设置至少两条歧管21，至少两条歧管21相互联通，至少两条歧管21中的至少一条连接热交换系统22。以便更加有效均匀的冷却激光面板12。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。

参照图1，光学棱镜4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。投影光学系统5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。以使光源系统射出的光束发散，并转换成光调制器的有效区域的形状。

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。每个激光CRT1都有一个电子束电流控制系统14来控制控制电极133，再通过适当的X棱镜将每个激光CRT1产生的激光光源进行耦合整形，经过光学投影系统5再投射到屏幕6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的控制电极133都可以单独通过电子束电流控制系统14进行控制。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。

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.基于层流电子束激发的激光CRT投影系统，包括光源系统、光学棱镜、投影光学系统，其特征在于，所述光源系统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；

所述激光CRT包括一真空管，所述真空管的一端设有一激光面板，所述真空管的另一端设有电子枪，所述电子枪采用一层流电子枪，所述层流电子枪的前方设有一聚焦偏转系统，所述聚焦偏转系统的前方设有所述激光面板；

所述层流电子枪包括一阴极，所述阴极和所述激光面板分别加载正电压。

2.根据权利要求1所述的基于层流电子束激发的激光CRT投影系统，其特征在于：所述聚焦偏转系统包括一设置在所述电子枪前方的聚焦线圈、一设置在所述聚焦线圈前方的偏转线圈，所述偏转线圈的前方设有所述激光面板。

3.根据权利要求1所述的基于层流电子束激发的激光CRT投影系统，其特征在于：所述电子枪还包括一设置在所述阴极前方的控制电极，所述控制电极连接一电子束电流控制系统。

4.根据权利要求3所述的基于层流电子束激发的激光CRT投影系统，其特征在于：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所述激光面板，所述玻璃罩的另一端设有所述层流电子枪。

5.根据权利要求1所述的基于层流电子束激发的激光CRT投影系统，其特征在于：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。

6.根据权利要求5所述的基于层流电子束激发的激光CRT投影系统，其特征在于：所述激光腔包括部分反射层和完全反射层，所述部分反射层设置在所述增益介质层的前方，所述完全反射层设置在所述增益介质层的后方。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的基于层流电子束激发的激光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。

8.根据权利要求7所述的基于层流电子束激发的激光CRT投影系统，其特征在于：所述激光面板周边设置至少两条歧管，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。

9.根据权利要求1所述的基于层流电子束激发的激光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。

10.根据权利要求9所述的基于层流电子束激发的激光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。

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