激光投影機(jī)消散斑裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種激光投影機(jī)消散斑裝置，其中：在紅、綠、藍(lán)三色半導(dǎo)體激光器的輸出端分別設(shè)有第一片復(fù)眼透鏡、復(fù)眼透鏡組件和消相干轉(zhuǎn)輪，所述消相干轉(zhuǎn)輪由電機(jī)驅(qū)動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)，所述復(fù)眼透鏡由金屬遮光板、復(fù)眼透鏡和PCS偏振分光棱鏡組成，從復(fù)眼透鏡組件出來(lái)的光高效轉(zhuǎn)化為S偏振光，S偏振光向前傳播經(jīng)過(guò)消相干轉(zhuǎn)輪，消相干轉(zhuǎn)輪高速旋轉(zhuǎn)，使激光光斑上各個(gè)位置的相位均不相同，達(dá)到消相干的目的，消相干后的三基色激光入射到相對(duì)應(yīng)的紅、綠、藍(lán)3個(gè)光閥中。消除了屏幕上的散斑現(xiàn)象，改善了激光顯示的畫面質(zhì)量，提升了觀眾的觀賞舒適度。
【專利說(shuō)明】激光投影機(jī)消散斑裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種激光投影機(jī)的前投影消散斑裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]使用激光作為光源的投影機(jī)是未來(lái)主流投影顯示設(shè)備的一個(gè)重要組成部分。利用激光做投影光源其優(yōu)點(diǎn)是:1、壽命長(zhǎng)，在室溫下壽命可達(dá)IOOOOOh ;2、由于激光的色純度好，激光投影機(jī)的色彩還原性好，激光顯示的色域比熒光粉發(fā)光顯示的大很多，激光顯示技術(shù)顯示的圖像色彩更豐富；3、使用激光作為投影光源時(shí)，其光學(xué)系統(tǒng)可以不需要分色系統(tǒng)，也不用透鏡聚焦，因此投影圖像不會(huì)產(chǎn)生失真或變形。但是，使用激光作為光源的缺點(diǎn)也十分明顯，這個(gè)缺點(diǎn)就是散斑現(xiàn)象。散斑現(xiàn)象是指當(dāng)人眼觀看屏幕上的圖像時(shí)，人眼會(huì)感覺(jué)屏幕上密密麻麻地遍布著小閃光點(diǎn)，并且會(huì)感到頭暈。這種現(xiàn)象本質(zhì)上是激光的干涉性質(zhì)導(dǎo)致的，散斑現(xiàn)象嚴(yán)重影響了激光投影機(jī)的性能。
[0003]在激光顯示長(zhǎng)期發(fā)展過(guò)程中，不少科研工作者都曾提出抑制散斑的很多方法，如利用不同波長(zhǎng)的光源，單光纖或纖維束照明等來(lái)降低激光相干性，從而減弱散斑；利用脈沖激光的疊加、移動(dòng)散射體、移動(dòng)孔徑光闌、超聲波、屏幕的振動(dòng)等方法來(lái)降低散斑。這些方法都是通過(guò)降低激光的時(shí)間或空間相干性，并且在近場(chǎng)條件下來(lái)抑制斑紋?？墒?，在激光顯示中，這些方法是很難在保證激光功率和光束質(zhì)量的前提下改變激光的時(shí)間或空間相干性的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種長(zhǎng)壽命，高亮度，色彩豐富，高清晰度，無(wú)散斑現(xiàn)象的激光投影機(jī)消散斑裝置。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:該激光投影機(jī)消散斑裝置，其特征在于:在紅、綠、藍(lán)三色半導(dǎo)體激光器的輸出端分別設(shè)有第一片復(fù)眼透鏡、復(fù)眼透鏡組件和消相干轉(zhuǎn)輪，所述消相干轉(zhuǎn)輪由電機(jī)驅(qū)動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)，所述復(fù)眼透鏡由金屬遮光板、復(fù)眼透鏡和PCS偏振分光棱鏡組成,從復(fù)眼透鏡組件出來(lái)的光高效轉(zhuǎn)化為S偏振光,S偏振光向前傳播經(jīng)過(guò)消相干轉(zhuǎn)輪，消相干轉(zhuǎn)輪高速旋轉(zhuǎn)，使激光光斑上各個(gè)位置的相位均不相同，達(dá)到消相干的目的，消相干后的三基色激光入射到相對(duì)應(yīng)的紅、綠、藍(lán)3個(gè)光閥中。
[0006]所述消相干轉(zhuǎn)輪由透光特性非常好的玻璃材料制成。
[0007]所述光閥為DMD、IXD面板或LCOS面板，光閥上加有彩色圖像調(diào)制信號(hào)電路。
[0008]采用上述技術(shù)方案的有益效果:該激光投影機(jī)消散斑裝置由第一片復(fù)眼透鏡、第二片復(fù)眼透鏡、PCS偏振分光棱鏡、消相干轉(zhuǎn)輪組成,并配合反光鏡、光閥(紅光光閥、綠光光閥和藍(lán)光光閥)、合色棱鏡和投影鏡頭組成激光投影機(jī)消散斑投影系統(tǒng)。激光進(jìn)入投影機(jī)以后，經(jīng)過(guò)第一片復(fù)眼透鏡會(huì)聚在復(fù)眼透鏡組件上，從復(fù)眼透鏡組件出來(lái)的光高效轉(zhuǎn)化為S偏振光，與偏振片方式相比，光的能量利用率增加一倍。S偏振光向前傳播經(jīng)過(guò)消相干轉(zhuǎn)輪，消相干轉(zhuǎn)輪是該裝置的最重要的器件，他由厚度不均勻的透明材料制成，在電機(jī)的帶動(dòng)下，轉(zhuǎn)輪高速旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)激光光斑上各個(gè)位置的相位均不相同，達(dá)到消相干的目的。消相干后的三基色激光入射到相對(duì)應(yīng)的紅、綠、藍(lán)3個(gè)光閥中，光閥可以是DMD、LCD面板或LCOS面板，光閥上加有彩色圖像調(diào)制信號(hào)，紅、綠、藍(lán)三色激光經(jīng)過(guò)光閥(被光閥反射或透過(guò))后，光通量發(fā)生了變化，從而變成了紅、綠、藍(lán)圖像光信號(hào)，紅、綠、藍(lán)三色激光圖像光信號(hào)進(jìn)入X棱鏡合色后，入射到投影鏡頭，再通過(guò)投影透鏡投射到屏幕上得到激光顯示圖像。
[0009]光的干涉的產(chǎn)生條件為:只有兩列光波的頻率相同，位相差恒定，振動(dòng)方向一致的相干光源，才能產(chǎn)生光的干涉。所以破壞光的干涉只要破壞這三個(gè)條件中的一個(gè)就可以破壞光的干涉。激光器輸出的光，波長(zhǎng)分布范圍非常窄，光的頻率完全相同。以輸出紅光的氦氖激光器為例，其光的波長(zhǎng)分布范圍可以窄到2X10_9納米。由此可以看出一個(gè)激光器發(fā)出的激光，其頻率完全相同，并且無(wú)法改變激光的頻率，所以第一個(gè)條件無(wú)法破壞。激光器發(fā)射的激光，天生就是朝一個(gè)方向射出，光束的發(fā)散度極小，大約只有0.001弧度，接近平行，由于光是橫波，從而可以推導(dǎo)出激光的振動(dòng)方向一致，第三個(gè)條件也無(wú)法破壞。激光的位相差也是恒定的，本發(fā)明是通過(guò)光學(xué)器件來(lái)改變激光的位相差，所以第二個(gè)條件可以被破壞。本發(fā)明中所使用的核心消相干器件為消相干轉(zhuǎn)輪，該轉(zhuǎn)輪由透光特性非常好的玻璃材料制成，它的厚度不均勻分布。該轉(zhuǎn)輪由直流電機(jī)帶動(dòng)飛速旋轉(zhuǎn)。該消相干器件的工作原理為:當(dāng)轉(zhuǎn)輪飛速旋轉(zhuǎn)時(shí)，照射到轉(zhuǎn)輪上的激光在穿過(guò)轉(zhuǎn)輪的過(guò)程中，由于轉(zhuǎn)輪的厚度不均勻，并且玻璃材料的折射率大于I，所以激光光束的位相延遲程度均不相同，破壞了發(fā)生干涉的第二個(gè)條件，即位相差恒定，從而實(shí)現(xiàn)了消相干的目的，消除了屏幕上的散斑現(xiàn)象，改善了激光顯示的畫面質(zhì)量，提升了觀眾的觀賞舒適度。
[0010]與以往消相干方法相比該消相干裝置的顯著優(yōu)勢(shì)在于:
[0011]1.以往的消相干大多不是真正的消相干，而是利用人眼對(duì)光的積分效應(yīng)，使人感覺(jué)不到散斑的存在。該裝置從根本上破壞了激光發(fā)生干涉的條件，是名副其實(shí)的消相干。
[0012]2.從理論上分析，本裝置的消相干的效果非常好。從物理學(xué)來(lái)分析干涉條紋的性
質(zhì)由下面的公式?jīng)Q定。
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種激光投影機(jī)消散斑裝置，其特征在于:在紅、綠、藍(lán)三色半導(dǎo)體激光器的輸出端分別設(shè)有第一片復(fù)眼透鏡、復(fù)眼透鏡組件和消相干轉(zhuǎn)輪，所述消相干轉(zhuǎn)輪由電機(jī)驅(qū)動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)，所述復(fù)眼透鏡由金屬遮光板、復(fù)眼透鏡和PCS偏振分光棱鏡組成，從復(fù)眼透鏡組件出來(lái)的光高效轉(zhuǎn)化為S偏振光，S偏振光向前傳播經(jīng)過(guò)消相干轉(zhuǎn)輪，消相干轉(zhuǎn)輪高速旋轉(zhuǎn)，使激光光斑上各個(gè)位置的相位均不相同，達(dá)到消相干的目的，消相干后的三基色激光入射到相對(duì)應(yīng)的紅、綠、藍(lán)3個(gè)光閥中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光投影機(jī)消散斑裝置，其特征在于:所述消相干轉(zhuǎn)輪由透光特性非常好的玻璃材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光投影機(jī)消散斑裝置，其特征在于:所述光閥為DMD、LCD面板或LCOS面板，光閥上加有彩色圖像調(diào)制信號(hào)電路。
【文檔編號(hào)】G03B21/20GK103955068SQ201110461752
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月30日
【發(fā)明者】杜輝, 胡述濤, 蘇龍鐸, 龐士喆 申請(qǐng)人:南陽(yáng)首控光電有限公司