專利名稱：采用環(huán)形電子束激發(fā)激光光源的投影系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種投影系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著小型化、便攜式電子設(shè)備的興起，現(xiàn)有的投影設(shè)備通常采用手持式、低耗電的投影設(shè)備，最適合于此類投影設(shè)備的光源為激光光源或是發(fā)光二級管光源。其中，激光光源是已被廣泛認(rèn)為低耗電、亮度高的高效光源。投影系統(tǒng)利用光調(diào)制器把從光源射出的光轉(zhuǎn)換為影像畫面。目前此種光調(diào)制器通常是利用液晶的投射型/反射型液晶顯示器、硅基液晶，以及DLP技術(shù)中的數(shù)字微鏡器件。 為了表現(xiàn)影像畫面，需要綠/藍(lán)/紅三種原色的激光。CRT可以通過電子束激發(fā)激光光源，來作為投影系統(tǒng)的光源。將CRT的電子槍產(chǎn)生的電子束轟擊半導(dǎo)體芯片產(chǎn)生激光光源，具有去相干、亮度高等優(yōu)點。但一般光源配備的電子束激發(fā)系統(tǒng)采用交叉電子槍，交叉式電子槍的電子束從半導(dǎo)體芯片的一側(cè)轟擊，半導(dǎo)體芯片的另一側(cè)發(fā)出激光。這種激光裝置中電子束的能量的束流強度往往較高，電子轟擊瞬間芯片處會產(chǎn)生大量的熱，必須配備設(shè)計良好的散熱冷卻系統(tǒng)。且現(xiàn)有用于激光裝置的散熱系統(tǒng)并不理想。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于，提供一種采用環(huán)形電子束激發(fā)激光光源的投影系統(tǒng)，解決以上技術(shù)問題。本實用新型所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)采用環(huán)形電子束激發(fā)激光光源的投影系統(tǒng)，包括光源系統(tǒng)、光學(xué)棱鏡、投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述光源系統(tǒng)包括三個用于產(chǎn)生激光的激光裝置，三個所述激光裝置產(chǎn)生的激光光源顏色分別為三原色中的一種，三個所述激光裝置產(chǎn)生的激光分別通過光學(xué)棱鏡形成一束三色合成光；所述激光裝置包括一真空管，所述真空管的一端設(shè)有一半導(dǎo)體芯片，所述真空管的另一端設(shè)有電子槍，所述電子槍采用一環(huán)形電子槍，所述環(huán)形電子槍的前方設(shè)有一聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，所述聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的前方設(shè)有所述半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片的反射面朝向所述環(huán)形電子槍；所述環(huán)形電子槍包括一陰極，所述陰極呈環(huán)狀，所述陰極的中部為激光透光區(qū)域； 所述真空管上設(shè)有一激光出射口，所述激光出射口位于所述激光透光區(qū)域的后方。本實用新型將激光裝置的光源作為投影系統(tǒng)的光源，具有能消除激光散斑、可控性好等優(yōu)點。本實用新型的電子槍能發(fā)出高速電子束，足夠強度的電子束射入半導(dǎo)體芯片上后，就會產(chǎn)生激光效應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生激光。另外，本實用新型的電子槍采用了環(huán)形電子槍發(fā)射電子束，使本實用新型生成的電子束為環(huán)形空心電子束。本實用新型的工作方式為反射式的激光裝置，即發(fā)出激光與電子束轟擊位置在半導(dǎo)體芯片的一側(cè)。還包括一散熱系統(tǒng)，所述散熱系統(tǒng)的熱交換機構(gòu)設(shè)置在所述半導(dǎo)體芯片的背部。 本實用新型可以將散熱系統(tǒng)的熱交換機構(gòu)緊密貼合在半導(dǎo)體芯片背部，增大熱交換面積， 降低了散熱系統(tǒng)實現(xiàn)的難度。同時仍然保持激光裝置中電子光學(xué)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)對稱性。為了能夠更好的控制空心電子束，所述聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)采用一復(fù)合磁聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。所述復(fù)合磁聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括一設(shè)置在所述電子槍前方的陰極透鏡聚焦系統(tǒng)和設(shè)置在所述陰極透鏡聚焦系統(tǒng)前方的聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。為了保證高的透過率，所述陰極中間的激光透光區(qū)域采用藍(lán)寶石玻璃。所述真空管的長度與所述激光透光區(qū)域的半徑之間的關(guān)系如下
Γ π T ^ θ SLxtan—+ —<r ；其中，L為所述真空管的長度；Θ為激光發(fā)散角度；S為所述半導(dǎo)體芯片的直徑；r 為所述激光透光區(qū)域的半徑。本實用新型真空管的長度和激光透光區(qū)域的半徑需要根據(jù)激光發(fā)散角進(jìn)行匹配，以便保證芯片邊緣發(fā)出的激光能夠不受阻礙的通過透光區(qū)域。所述半導(dǎo)體芯片采用一激光面板，所述激光面板包括至少兩個激光腔，至少兩個所述激光腔沿厚度方向排列；所述激光腔包括一增益介質(zhì)層、反射層，所述反射層分別設(shè)置在所述增益介質(zhì)層的前方和后方。所述激光腔包括部分反射層和完全反射層，所述部分反射層設(shè)置在所述增益介質(zhì)層的前方，所述完全反射層設(shè)置在所述增益介質(zhì)層的后方。以便光子在激光腔內(nèi)多次激發(fā)。所述光學(xué)棱鏡可以采用一 X棱鏡，三個所述激光裝置產(chǎn)生的激光分別通過所述X 棱鏡的合色形成三色合成光。有益效果由于采用上述技術(shù)方案，本實用新型產(chǎn)生的激光光源，具有能消除激光散斑、可控性好等優(yōu)點。電子槍采用了環(huán)形電子槍，發(fā)射電子束為空心電子束，發(fā)出的激光與電子束轟擊位置在半導(dǎo)體芯片的同一側(cè)，有利于散熱系統(tǒng)的設(shè)置，增大熱交換面積，降低散熱實現(xiàn)的難度。

圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型激光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型電子槍的陰極的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示進(jìn)一步闡述本實用新型。參照圖1，采用環(huán)形電子束激發(fā)激光光源的投影系統(tǒng)，包括光源系統(tǒng)、光學(xué)棱鏡6、 投影光學(xué)系統(tǒng)7，光源系統(tǒng)包括三個用于產(chǎn)生激光的激光裝置8，三個激光裝置8產(chǎn)生的激光光源顏色分別為三原色中的一種，三個激光裝置8產(chǎn)生的激光分別通過光學(xué)棱鏡6形成一束三色合成光。[0028]參照圖2，激光裝置8包括一真空管1，真空管1的一端設(shè)有一半導(dǎo)體芯片，真空管 1的另一端設(shè)有電子槍，電子槍采用一環(huán)形電子槍，環(huán)形電子槍的前方設(shè)有一聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 3，聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)3的前方設(shè)有半導(dǎo)體芯片4，半導(dǎo)體芯片4的反射面朝向環(huán)形電子槍。環(huán)形電子槍包括一陰極21，陰極21呈環(huán)狀，陰極21的中部為激光透光區(qū)域22。為了保證高的透過率，陰極21中間的激光透光區(qū)域22采用藍(lán)寶石玻璃。真空管1上設(shè)有一激光出射口， 激光出射口位于激光透光區(qū)域22的后方。本實用新型將激光裝置8光源作為投影系統(tǒng)的光源，具有能消除激光散斑、可控性好等優(yōu)點。本實用新型的電子槍能發(fā)出高速電子束，足夠強度的電子束射入半導(dǎo)體芯片 4上后，就會產(chǎn)生激光效應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生激光。另外，本實用新型的電子槍采用了環(huán)形電子槍發(fā)射電子束，使本實用新型生成的電子束為環(huán)形空心電子束。本實用新型的工作方式為反射式的激光裝置8，即發(fā)出激光與電子束轟擊位置在半導(dǎo)體芯片4的一側(cè)。參照圖2，還包括一散熱系統(tǒng)，散熱系統(tǒng)的熱交換機構(gòu)5設(shè)置在半導(dǎo)體芯片4的背部。本實用新型可以將散熱系統(tǒng)的熱交換機構(gòu)5緊密貼合在半導(dǎo)體芯片4背部，增大熱交換面積，降低了散熱系統(tǒng)實現(xiàn)的難度。同時仍然保持激光裝置8中電子光學(xué)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)對稱性。為了能夠更好的控制空心電子束，聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)3采用一復(fù)合磁聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)3。 復(fù)合磁聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)3包括一設(shè)置在電子槍前方的陰極透鏡聚焦系統(tǒng)和設(shè)置在陰極透鏡聚焦系統(tǒng)前方的聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)3。真空管1的長度與激光透光區(qū)域22的半徑之間的關(guān)系如下+ 其中，L為真空管1的長度；θ為激光發(fā)散角度；s為半導(dǎo)體芯
片4的直徑；r為激光透光區(qū)域22的半徑。本實用新型真空管的長度和激光透光區(qū)域22的半徑需要根據(jù)激光發(fā)散角進(jìn)行匹配，以便保證芯片邊緣發(fā)出的激光能夠不受阻礙的通過透光區(qū)域。半導(dǎo)體芯片4采用一激光面板，激光面板包括至少兩個激光腔，至少兩個激光腔沿厚度方向排列。激光腔包括一增益介質(zhì)層、反射層，反射層分別設(shè)置在增益介質(zhì)層的前方和后方。激光腔包括部分反射層和完全反射層，部分反射層設(shè)置在增益介質(zhì)層的前方，完全反射層設(shè)置在增益介質(zhì)層的后方。以便光子在激光腔內(nèi)多次激發(fā)。光學(xué)棱鏡6可以采用一 X棱鏡，三個激光裝置8產(chǎn)生的激光分別通過X棱鏡的合色形成三色合成光。參照圖2，環(huán)形電子槍還可以包括控制電極23，控制電極23設(shè)置在陰極21的前方，控制電極23可以包括Gl電極、G2電極、G3電極等電極?？刂齐姌O23與控制系統(tǒng)連接后可調(diào)節(jié)陰極21發(fā)出的電子束的強度、聚焦性能等控制。實施方式一參照圖1，三個激光裝置8分別提供紅色、綠色和藍(lán)色激光光源。每個激光裝置8都有一個電子束電流控制系統(tǒng)M來控制控制電極23，再通過適當(dāng)?shù)腦棱鏡將每個激光裝置8產(chǎn)生的激光光源進(jìn)行耦合整形，經(jīng)過光學(xué)投影系統(tǒng)7再投射到屏幕9上，形成全彩圖像。為了達(dá)到理想投影圖像的色平衡，每個激光裝置8的控制電極23都可以單獨通過電子束電流控制系統(tǒng)M進(jìn)行控制。這種調(diào)整可以采用手工完成，如讓使用者單獨控制每個激光CRT1。也可以通過感應(yīng)器來自動反饋，以便電子束電流控制系統(tǒng)M自動調(diào)節(jié)期望的色平衡。 以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.采用環(huán)形電子束激發(fā)激光光源的投影系統(tǒng)，包括光源系統(tǒng)、光學(xué)棱鏡、投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述光源系統(tǒng)包括三個用于產(chǎn)生激光的激光裝置，三個所述激光裝置產(chǎn)生的激光光源顏色分別為三原色中的一種，三個所述激光裝置產(chǎn)生的激光分別通過光學(xué)棱鏡形成一束三色合成光；所述激光裝置包括一真空管，所述真空管的一端設(shè)有一半導(dǎo)體芯片，所述真空管的另一端設(shè)有電子槍，所述電子槍采用一環(huán)形電子槍，所述環(huán)形電子槍的前方設(shè)有一聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，所述聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的前方設(shè)有所述半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片的反射面朝向所述環(huán)形電子槍；所述環(huán)形電子槍包括一陰極，所述陰極呈環(huán)狀，所述陰極的中部為激光透光區(qū)域；所述真空管上設(shè)有一激光出射口，所述激光出射口位于所述激光透光區(qū)域的后方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用環(huán)形電子束激發(fā)激光光源的投影系統(tǒng)，其特征在于還包括一散熱系統(tǒng)，所述散熱系統(tǒng)的熱交換機構(gòu)設(shè)置在所述半導(dǎo)體芯片的背部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用環(huán)形電子束激發(fā)激光光源的投影系統(tǒng)，其特征在于所述聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)采用一復(fù)合磁聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用環(huán)形電子束激發(fā)激光光源的投影系統(tǒng)，其特征在于所述復(fù)合磁聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括一設(shè)置在所述電子槍前方的陰極透鏡聚焦系統(tǒng)和設(shè)置在所述陰極透鏡聚焦系統(tǒng)前方的聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用環(huán)形電子束激發(fā)激光光源的投影系統(tǒng)，其特征在于所述陰極中間的激光透光區(qū)域采用藍(lán)寶石玻璃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用環(huán)形電子束激發(fā)激光光源的投影系統(tǒng)，其特征在于所述真空管的長度與所述激光透光區(qū)域的半徑之間的關(guān)系如下j , θ SLxtan-+ —< r ； 2 2其中，L為所述真空管的長度；θ為激光發(fā)散角度；S為所述半導(dǎo)體芯片的直徑；r為所述激光透光區(qū)域的半徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的采用環(huán)形電子束激發(fā)激光光源的投影系統(tǒng)， 其特征在于所述半導(dǎo)體芯片采用一激光面板，所述激光面板包括至少兩個激光腔，至少兩個所述激光腔沿厚度方向排列；所述激光腔包括一增益介質(zhì)層、反射層，所述反射層分別設(shè)置在所述增益介質(zhì)層的前方和后方。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的采用環(huán)形電子束激發(fā)激光光源的投影系統(tǒng)，其特征在于所述激光腔包括部分反射層和完全反射層，所述部分反射層設(shè)置在所述增益介質(zhì)層的前方， 所述完全反射層設(shè)置在所述增益介質(zhì)層的后方。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用環(huán)形電子束激發(fā)激光光源的投影系統(tǒng)，其特征在于所述光學(xué)棱鏡采用一 X棱鏡，三個所述激光裝置產(chǎn)生的激光分別通過所述X棱鏡的合色形成三色合成光。
專利摘要本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種投影系統(tǒng)。采用環(huán)形電子束激發(fā)激光光源的投影系統(tǒng)，包括光源系統(tǒng)、光學(xué)棱鏡、投影光學(xué)系統(tǒng)，光源系統(tǒng)包括三個激光裝置，三個激光裝置產(chǎn)生的激光光源顏色分別為三原色中的一種，三個激光裝置產(chǎn)生的激光分別通過光學(xué)棱鏡形成一束三色合成光。激光裝置包括真空管，真空管的一端設(shè)有半導(dǎo)體芯片，真空管的另一端設(shè)有電子槍，電子槍采用環(huán)形電子槍，環(huán)形電子槍包括陰極，陰極呈環(huán)狀，陰極的中部為激光透光區(qū)域。由于采用上述技術(shù)方案，本實用新型產(chǎn)生的激光光源，具有能消除激光散斑、可控性好等優(yōu)點。電子槍采用了環(huán)形電子槍，有利于散熱系統(tǒng)的設(shè)置，增大熱交換面積，降低散熱實現(xiàn)的難度。
文檔編號H01S5/40GK202339469SQ20112042448
公開日2012年7月18日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者夏忠平, 張學(xué)淵, 趙健, 鐘偉杰 申請人:上海顯恒光電科技股份有限公司