專利名稱：激光投影顯示系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種激光投影系統(tǒng)，具體地講包括激光投影系統(tǒng)和光纖顯示屏幕，屬于激光投影顯示技術領域。
背景技術：
傳統(tǒng)投影顯示設備普遍使用的是金屬鹵素燈、UHE燈泡、UHP燈泡等光源。這些光源由于其固有的發(fā)光機理，其壽命通常只有幾千小時，輻射光譜中含有紫外(UV)和紅外 (IR)光，因此需要紫外和紅外濾光片，增加光路系統(tǒng)設計的復雜性。近年來采用LED光源替代傳統(tǒng)燈泡光源，用于投影顯示系統(tǒng)，具有使用壽命長、體積小，響應速度快，無紫外或紅外輻射等優(yōu)點。然而，由于其屬于朗伯發(fā)光光源，在高亮度、大屏幕顯示方面顯得不足，大大影響了 LED在投影顯示技術上的應用空間，此外，LED波長一般為幾十納米，在色域空間上仍然無法完全真實還原自然空間的顏色。采用激光作為投影系統(tǒng)的光源具有很多優(yōu)勢激光單色性好，為線光譜，有很高的飽和度，其色域覆蓋率可以達到人眼所能識別色彩空間的90%以上，即NTSC標準的2倍以上，突破現有顯示技術色域空間的不足，實現更加真實的色彩還原。由于激光光線的波長是固定的，因而看上去更舒服，沒有那種燈泡刺眼的不舒服感覺。更重要的是，沒有傳統(tǒng)光源的紫外線，使得眼睛看畫面的時候很放松。同時激光的電光轉換效率高，方向性好，易于實現高亮度投影顯示。激光器出射光束通常為線偏振光，對于基于微型硅基液晶顯示器 (LOCS)或者液晶顯示屏(LCD)光調制器的投影系統(tǒng)來說，偏振光源將減少偏振片數量的使用，增加光透過率，減小光路系統(tǒng)設計的復雜性，提高激光顯示的亮度。此外，激光顯示技術還具有對比度高、壽命長、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點，必將成為下一代顯示即全色顯示時代的主流顯示技術。由于激光的相干特性使得當一束激光照射到具有漫射特性的粗糙表面時，屏幕顯示中出現了斑點，即激光散斑，這大大影響了活動影像再現的清晰度，要解決這個問題，必然使得光學和屏幕系統(tǒng)變得復雜。要消除激光散斑，其本質是降低激光的空間和時間相干性。目前較常用的方法是采用空間位相調制技術來降低激光的相干性，通過周期性振動激光傳輸路徑中的元器件或顯示屏幕，利用時間上的平均效應，降低激光散斑效應，提高圖像的清晰度。申請?zhí)枮?0051011M72.2的中國專利采用衍射光學元件，用于將從激光源發(fā)出的激光束分為多個子光束，并且周期性地運動，以將激光束的散斑時間平均。申請?zhí)枮?200820108219. 3的中國專利通過振動裝置帶動激光投影裝置發(fā)生振動，使得投影屏幕上所產生的圖像快速變化，利用視覺停留達到減少散斑的目的。申請?zhí)枮?00910110896. 8的中國專利采用電壓調制信號控制PZT調制元件，通過PZT元件的變化來快速移動微透鏡，使通過微透鏡后進入多模光纖的光纖的入射角快速發(fā)生變化，從而使出射激光產生偏振及位相的無序，來降低光源的相干性，達到降低散斑的目的
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的是提供一種激光投影顯示系統(tǒng)，克服現有技術的缺陷，實現大屏幕、高亮度清晰顯示，提高系統(tǒng)的可靠性和使用壽命，并降低系統(tǒng)噪音。本實用新型的技術方案如下—種激光投影顯示系統(tǒng)，包括有激光光源，其特征在于所述激光光源的前方光路上依次設有擴束、整形及勻化器件，空間調制器，投影透鏡和光纖顯示屏；所述的擴束、整形及勻化器件由二塊平凸型柱透鏡膠合組成的雙凸型微透鏡陣列，所述的二塊平凸型柱透鏡正交放置，所述二塊平凸型柱透鏡的平面部分相對且膠合在一起。所述的激光投影顯示系統(tǒng)，其特征在于所述的空間調制器為IXD、LC0S或數字微鏡顯示屏(DMD)。所述的激光投影顯示系統(tǒng)，其特征在于所述光纖顯示屏的輸入、出端分別是由多模光纖密集排列而成的光纖陣列，每一根多模光纖的端面為一個像素點，所述光纖顯示屏輸出端的像素點與光纖顯示屏輸入端的像素點一一對應。所述的激光投影顯示系統(tǒng)，其特征在于所述的數根多模光纖為石英光纖和塑料光纖。所述激光光源經擴束、整形及勻化變換后，照射到空間調制器上，圖像加載在空間調制器上，由投影透鏡投射到光纖顯示屏的輸入端面，再通過多模光纖傳輸到輸出端顯示。 所述的整形變換器件為一對平凸柱面透鏡光柵，通過將兩片柱面透鏡光柵放置于垂直光軸的平面內，使它們的柱面透鏡單元正交取向，兩平面相對膠合在一起，形成雙凸形微透鏡陣列。所述的空間調制器可以是IXD、LC0S或者DMD。所述光纖顯示屏的輸入端由陣列多模光纖緊密排列，一根光纖的端面即為一像素點，輸出端按顯示比例被固定在一透明基板的一側。多模光纖陣列對投射到其輸入端面上的激光束進行分割，每一像素點的光纖經由不同的多模光纖傳輸至輸出端面，降低了激光的相干性，從而減小了激光散斑效應。本實用新型的有益效果本實用新型采用激光投影技術與光纖顯示屏相結合的方式來減少激光顯示中的散斑效應，通過多模光纖陣列傳輸和顯示激光圖像，在輸入端對激光束進行分割，耦合進入每一根光纖的子光束又由于入射角的不同，在光纖內經過不同的光程，使得在出射端降低了激光的相干性，減小了散斑效應，同時利用光纖端面直接作為顯示的像素點，避免了照射到漫反射表面所產生的二次散斑效應；此外由于光纖的柔韌性，使得此類投影顯示系統(tǒng)能夠實現大屏幕超薄顯示。

圖1為本實用新型結構示意圖。圖2為擴束、整形及勻化器件的結構示意圖。圖3為光纖顯示屏輸出端的結構示意圖。
具體實施方式
參見圖1、2、3，一種激光投影顯示系統(tǒng)，包括有激光光源1，激光光源1的前方光路上依次設有擴束、整形及勻化器件2，空間調制器3，投影透鏡4和光纖顯示屏5 ；擴束、整形及勻化器件2由二塊平凸型柱透鏡6、7膠合組成的雙凸型微透鏡陣列，二塊平凸型柱透鏡6、7正交放置，二塊平凸型柱透鏡6、7的平面部分相對且膠合在一起?？臻g調制器3為LCD、LCOS或DMD。光纖顯示屏5的輸入、出端分別具有由數根多模光纖8密集排列而成的光纖陣列， 每一根多模光纖的端面為一個像素點，光纖顯示屏5輸出端的像素點與光纖顯示屏5輸入端的像素點一一對應；數根多模光纖8為石英光纖和塑料光纖。以下將結合附圖闡述本實用新型的實施例參見圖1，激光光源1發(fā)出的激光束(一般為圓形或者橢圓形光斑，且光強分布不均勻，通常為高斯分布)經擴束后，入射到擴束、整形及勻化器件2變換成強度均勻分布的矩形光束，照射到矩形的空間調制器3，圖像加載在空間調制器上，由投影透鏡4投射到光纖顯示屏5的入射端，再經多模光纖陣列傳輸至出射端顯示。多模光纖陣列對投射到其輸入端面上的激光束進行分割，每一像素點的光纖經由不同的多模光纖傳輸至輸出端面，降低了激光的相干性，減小了激光散斑效應。參見圖2，擴束、整形及勻化器件2由一對柱面透鏡正交放置膠合而成。實施時，可將兩塊柱面透鏡裁剪成正方形，使其兩平面相對放置，并且它們的柱面透鏡單元取向正交排列。所形成的網格單元可看成nXn的雙凸形二維透鏡陣列，實現對激光光束進行變換整形及光束的均勻化分布。參見圖3，光纖陣列的輸出端被固定在透明基板的一側，行列間距根據圖像放大倍數及所使用的光纖數量決定。上面實施方案為單片的激光投影照明系統(tǒng)，在三片的激光投影系統(tǒng)中，紅、綠、藍三基色激光器分別通過正交光柵對，投射到三片光調制器上，經合色裝置合色后，形成投影像源，由投影透鏡投射到光纖顯示屏上。多模光纖為塑料光纖時，利用其柔韌性好的優(yōu)點， 可實現超薄大屏幕、高亮度、高清晰度顯示，應用在廣場、商店、車站、碼頭等公共場所。盡管已經示出和描述了本實用新型的實施例，對于本領域的普通技術人員而言， 可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由所附權利要求及其等同物限定。
權利要求1.一種激光投影顯示系統(tǒng)，包括有激光光源，其特征在于所述激光光源的前方光路上依次設有擴束、整形及勻化器件，空間調制器，投影透鏡和光纖顯示屏；所述的擴束、整形及勻化器件由二塊平凸型柱透鏡膠合組成的雙凸型微透鏡陣列，所述的二塊平凸型柱透鏡正交放置，所述二塊平凸型柱透鏡的平面部分相對且膠合在一起。
2.根據權利要求1所述的激光投影顯示系統(tǒng)，其特征在于所述光纖顯示屏的輸入、輸出端是由多模光纖密集排列而成的陣列，每一根多模光纖的端面為一個像素點，所述光纖顯示屏輸出端的像素點與光纖顯示屏輸入端的像素點一一對應。
3.根據權利要求2所述的激光投影顯示系統(tǒng)，其特征在于所述的多模光纖為石英光纖和塑料光纖。
專利摘要本實用新型公開了一種激光投影顯示系統(tǒng)，包括有激光光源，激光光源的前方光路上依次設有擴束、整形及勻化器件，空間調制器，投影透鏡和光纖顯示屏；擴束、整形及勻化器件由二塊平凸型柱透鏡膠合組成的雙凸型微透鏡陣列，二塊平凸型柱透鏡正交放置，二塊平凸型柱透鏡的平面部分相對且膠合在一起。本實用新型減少了激光顯示中的散斑效應，降低了激光的相干性，同時避免了照射到漫反射表面所產生的二次散斑效應；此外由于光纖的柔韌性，使得此類投影顯示系統(tǒng)能夠實現大屏幕超薄顯示。
文檔編號G03B21/00GK202083837SQ201020594410
公開日2011年12月21日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權日2010年11月3日
發(fā)明者張濤, 鄭榮升 申請人:中航華東光電有限公司