专利名称：激光投影显示系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种激光投影系统，具体地讲包括激光投影系统和光纤显示屏幕，属于激光投影显示技术领域。
背景技术：
传统投影显示设备普遍使用的是金属卤素灯、UHE灯泡、UHP灯泡等光源。这些光源由于其固有的发光机理，其寿命通常只有几千小时，辐射光谱中含有紫外(UV)和红外 (IR)光，因此需要紫外和红外滤光片，增加光路系统设计的复杂性。近年来采用LED光源替代传统灯泡光源，用于投影显示系统，具有使用寿命长、体积小，响应速度快，无紫外或红外辐射等优点。然而，由于其属于朗伯发光光源，在高亮度、大屏幕显示方面显得不足，大大影响了 LED在投影显示技术上的应用空间，此外，LED波长一般为几十纳米，在色域空间上仍然无法完全真实还原自然空间的颜色。采用激光作为投影系统的光源具有很多优势激光单色性好，为线光谱，有很高的饱和度，其色域覆盖率可以达到人眼所能识别色彩空间的90%以上，即NTSC标准的2倍以上，突破现有显示技术色域空间的不足，实现更加真实的色彩还原。由于激光光线的波长是固定的，因而看上去更舒服，没有那种灯泡刺眼的不舒服感觉。更重要的是，没有传统光源的紫外线，使得眼睛看画面的时候很放松。同时激光的电光转换效率高，方向性好，易于实现高亮度投影显示。激光器出射光束通常为线偏振光，对于基于微型硅基液晶显示器 (LOCS)或者液晶显示屏(LCD)光调制器的投影系统来说，偏振光源将减少偏振片数量的使用，增加光透过率，减小光路系统设计的复杂性，提高激光显示的亮度。此外，激光显示技术还具有对比度高、寿命长、环保、节能等优点，必将成为下一代显示即全色显示时代的主流显示技术。由于激光的相干特性使得当一束激光照射到具有漫射特性的粗糙表面时，屏幕显示中出现了斑点，即激光散斑，这大大影响了活动影像再现的清晰度，要解决这个问题，必然使得光学和屏幕系统变得复杂。要消除激光散斑，其本质是降低激光的空间和时间相干性。目前较常用的方法是采用空间位相调制技术来降低激光的相干性，通过周期性振动激光传输路径中的元器件或显示屏幕，利用时间上的平均效应，降低激光散斑效应，提高图像的清晰度。申请号为20051011M72.2的中国专利采用衍射光学元件，用于将从激光源发出的激光束分为多个子光束，并且周期性地运动，以将激光束的散斑时间平均。申请号为 200820108219. 3的中国专利通过振动装置带动激光投影装置发生振动，使得投影屏幕上所产生的图像快速变化，利用视觉停留达到减少散斑的目的。申请号为200910110896. 8的中国专利采用电压调制信号控制PZT调制元件，通过PZT元件的变化来快速移动微透镜，使通过微透镜后进入多模光纤的光纤的入射角快速发生变化，从而使出射激光产生偏振及位相的无序，来降低光源的相干性，达到降低散斑的目的
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是提供一种激光投影显示系统，克服现有技术的缺陷，实现大屏幕、高亮度清晰显示，提高系统的可靠性和使用寿命，并降低系统噪音。本实用新型的技术方案如下—种激光投影显示系统，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设有扩束、整形及勻化器件，空间调制器，投影透镜和光纤显示屏；所述的扩束、整形及勻化器件由二块平凸型柱透镜胶合组成的双凸型微透镜阵列，所述的二块平凸型柱透镜正交放置，所述二块平凸型柱透镜的平面部分相对且胶合在一起。所述的激光投影显示系统，其特征在于所述的空间调制器为IXD、LC0S或数字微镜显示屏(DMD)。所述的激光投影显示系统，其特征在于所述光纤显示屏的输入、出端分别是由多模光纤密集排列而成的光纤阵列，每一根多模光纤的端面为一个像素点，所述光纤显示屏输出端的像素点与光纤显示屏输入端的像素点一一对应。所述的激光投影显示系统，其特征在于所述的数根多模光纤为石英光纤和塑料光纤。所述激光光源经扩束、整形及勻化变换后，照射到空间调制器上，图像加载在空间调制器上，由投影透镜投射到光纤显示屏的输入端面，再通过多模光纤传输到输出端显示。 所述的整形变换器件为一对平凸柱面透镜光栅，通过将两片柱面透镜光栅放置于垂直光轴的平面内，使它们的柱面透镜单元正交取向，两平面相对胶合在一起，形成双凸形微透镜阵列。所述的空间调制器可以是IXD、LC0S或者DMD。所述光纤显示屏的输入端由阵列多模光纤紧密排列，一根光纤的端面即为一像素点，输出端按显示比例被固定在一透明基板的一侧。多模光纤阵列对投射到其输入端面上的激光束进行分割，每一像素点的光纤经由不同的多模光纤传输至输出端面，降低了激光的相干性，从而减小了激光散斑效应。本实用新型的有益效果本实用新型采用激光投影技术与光纤显示屏相结合的方式来减少激光显示中的散斑效应，通过多模光纤阵列传输和显示激光图像，在输入端对激光束进行分割，耦合进入每一根光纤的子光束又由于入射角的不同，在光纤内经过不同的光程，使得在出射端降低了激光的相干性，减小了散斑效应，同时利用光纤端面直接作为显示的像素点，避免了照射到漫反射表面所产生的二次散斑效应；此外由于光纤的柔韧性，使得此类投影显示系统能够实现大屏幕超薄显示。
图1为本实用新型结构示意图。图2为扩束、整形及勻化器件的结构示意图。图3为光纤显示屏输出端的结构示意图。
具体实施方式
参见图1、2、3，一种激光投影显示系统，包括有激光光源1，激光光源1的前方光路上依次设有扩束、整形及勻化器件2，空间调制器3，投影透镜4和光纤显示屏5 ；扩束、整形及勻化器件2由二块平凸型柱透镜6、7胶合组成的双凸型微透镜阵列，二块平凸型柱透镜6、7正交放置，二块平凸型柱透镜6、7的平面部分相对且胶合在一起。空间调制器3为LCD、LCOS或DMD。光纤显示屏5的输入、出端分别具有由数根多模光纤8密集排列而成的光纤阵列， 每一根多模光纤的端面为一个像素点，光纤显示屏5输出端的像素点与光纤显示屏5输入端的像素点一一对应；数根多模光纤8为石英光纤和塑料光纤。以下将结合附图阐述本实用新型的实施例参见图1，激光光源1发出的激光束(一般为圆形或者椭圆形光斑，且光强分布不均勻，通常为高斯分布)经扩束后，入射到扩束、整形及勻化器件2变换成强度均勻分布的矩形光束，照射到矩形的空间调制器3，图像加载在空间调制器上，由投影透镜4投射到光纤显示屏5的入射端，再经多模光纤阵列传输至出射端显示。多模光纤阵列对投射到其输入端面上的激光束进行分割，每一像素点的光纤经由不同的多模光纤传输至输出端面，降低了激光的相干性，减小了激光散斑效应。参见图2，扩束、整形及勻化器件2由一对柱面透镜正交放置胶合而成。实施时，可将两块柱面透镜裁剪成正方形，使其两平面相对放置，并且它们的柱面透镜单元取向正交排列。所形成的网格单元可看成nXn的双凸形二维透镜阵列，实现对激光光束进行变换整形及光束的均勻化分布。参见图3，光纤阵列的输出端被固定在透明基板的一侧，行列间距根据图像放大倍数及所使用的光纤数量决定。上面实施方案为单片的激光投影照明系统，在三片的激光投影系统中，红、绿、蓝三基色激光器分别通过正交光栅对，投射到三片光调制器上，经合色装置合色后，形成投影像源，由投影透镜投射到光纤显示屏上。多模光纤为塑料光纤时，利用其柔韧性好的优点， 可实现超薄大屏幕、高亮度、高清晰度显示，应用在广场、商店、车站、码头等公共场所。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言， 可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
权利要求1.一种激光投影显示系统，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设有扩束、整形及勻化器件，空间调制器，投影透镜和光纤显示屏；所述的扩束、整形及勻化器件由二块平凸型柱透镜胶合组成的双凸型微透镜阵列，所述的二块平凸型柱透镜正交放置，所述二块平凸型柱透镜的平面部分相对且胶合在一起。
2.根据权利要求1所述的激光投影显示系统，其特征在于所述光纤显示屏的输入、输出端是由多模光纤密集排列而成的阵列，每一根多模光纤的端面为一个像素点，所述光纤显示屏输出端的像素点与光纤显示屏输入端的像素点一一对应。
3.根据权利要求2所述的激光投影显示系统，其特征在于所述的多模光纤为石英光纤和塑料光纤。
专利摘要本实用新型公开了一种激光投影显示系统，包括有激光光源，激光光源的前方光路上依次设有扩束、整形及匀化器件，空间调制器，投影透镜和光纤显示屏；扩束、整形及匀化器件由二块平凸型柱透镜胶合组成的双凸型微透镜阵列，二块平凸型柱透镜正交放置，二块平凸型柱透镜的平面部分相对且胶合在一起。本实用新型减少了激光显示中的散斑效应，降低了激光的相干性，同时避免了照射到漫反射表面所产生的二次散斑效应；此外由于光纤的柔韧性，使得此类投影显示系统能够实现大屏幕超薄显示。
文档编号G03B21/00GK202083837SQ201020594410
公开日2011年12月21日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者张涛, 郑荣升 申请人:中航华东光电有限公司