[发明专利]激光投影机消散斑装置

说明书

技术领域

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种激光投影机的前投影消散斑装置。

背景技术

使用激光作为光源的投影机是未来主流投影显示设备的一个重要组成部分。利用激光做投影光源其优点是：1、寿命长，在室温下寿命可达100000h；2、由于激光的色纯度好，激光投影机的色彩还原性好，激光显示的色域比荧光粉发光显示的大很多，激光显示技术显示的图像色彩更丰富；3、使用激光作为投影光源时，其光学系统可以不需要分色系统，也不用透镜聚焦，因此投影图像不会产生失真或变形。但是，使用激光作为光源的缺点也十分明显，这个缺点就是散斑现象。散斑现象是指当人眼观看屏幕上的图像时，人眼会感觉屏幕上密密麻麻地遍布着小闪光点，并且会感到头晕。这种现象本质上是激光的干涉性质导致的，散斑现象严重影响了激光投影机的性能。

在激光显示长期发展过程中，不少科研工作者都曾提出抑制散斑的很多方法，如利用不同波长的光源，单光纤或纤维束照明等来降低激光相干性，从而减弱散斑；利用脉冲激光的叠加、移动散射体、移动孔径光阑、超声波、屏幕的振动等方法来降低散斑。这些方法都是通过降低激光的时间或空间相干性，并且在近场条件下来抑制斑纹。可是，在激光显示中，这些方法是很难在保证激光功率和光束质量的前提下改变激光的时间或空间相干性的。

发明内容

为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种长寿命，高亮度，色彩丰富，高清晰度，无散斑现象的激光投影机消散斑装置。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：该激光投影机消散斑装置，其特征在于：在红、绿、蓝三色半导体激光器的输出端分别设有第一片复眼透镜、复眼透镜组件和消相干转轮，所述消相干转轮由电机驱动高速旋转，所述复眼透镜由金属遮光板、复眼透镜和PCS偏振分光棱镜组成，从复眼透镜组件出来的光高效转化为S偏振光，S偏振光向前传播经过消相干转轮，消相干转轮高速旋转，使激光光斑上各个位置的相位均不相同，达到消相干的目的，消相干后的三基色激光入射到相对应的红、绿、蓝3个光阀中。

所述消相干转轮由透光特性非常好的玻璃材料制成。

所述光阀为DMD、LCD面板或LCOS面板，光阀上加有彩色图像调制信号电路。

采用上述技术方案的有益效果：该激光投影机消散斑装置由第一片复眼透镜、第二片复眼透镜、PCS偏振分光棱镜、消相干转轮组成，并配合反光镜、光阀(红光光阀、绿光光阀和蓝光光阀)、合色棱镜和投影镜头组成激光投影机消散斑投影系统。激光进入投影机以后，经过第一片复眼透镜会聚在复眼透镜组件上，从复眼透镜组件出来的光高效转化为S偏振光，与偏振片方式相比，光的能量利用率增加一倍。S偏振光向前传播经过消相干转轮，消相干转轮是该装置的最重要的器件，他由厚度不均匀的透明材料制成，在电机的带动下，转轮高速旋转，从而实现激光光斑上各个位置的相位均不相同，达到消相干的目的。消相干后的三基色激光入射到相对应的红、绿、蓝3个光阀中，光阀可以是DMD、LCD面板或LCOS面板，光阀上加有彩色图像调制信号，红、绿、蓝三色激光经过光阀(被光阀反射或透过)后，光通量发生了变化，从而变成了红、绿、蓝图像光信号，红、绿、蓝三色激光图像光信号进入X棱镜合色后，入射到投影镜头，再通过投影透镜投射到屏幕上得到激光显示图像。

光的干涉的产生条件为：只有两列光波的频率相同，位相差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉。所以破坏光的干涉只要破坏这三个条件中的一个就可以破坏光的干涉。激光器输出的光，波长分布范围非常窄，光的频率完全相同。以输出红光的氦氖激光器为例，其光的波长分布范围可以窄到2×10^-9纳米。由此可以看出一个激光器发出的激光，其频率完全相同，并且无法改变激光的频率，所以第一个条件无法破坏。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行，由于光是横波，从而可以推导出激光的振动方向一致，第三个条件也无法破坏。激光的位相差也是恒定的，本发明是通过光学器件来改变激光的位相差，所以第二个条件可以被破坏。本发明中所使用的核心消相干器件为消相干转轮，该转轮由透光特性非常好的玻璃材料制成，它的厚度不均匀分布。该转轮由直流电机带动飞速旋转。该消相干器件的工作原理为：当转轮飞速旋转时，照射到转轮上的激光在穿过转轮的过程中，由于转轮的厚度不均匀，并且玻璃材料的折射率大于1，所以激光光束的位相延迟程度均不相同，破坏了发生干涉的第二个条件，即位相差恒定，从而实现了消相干的目的，消除了屏幕上的散斑现象，改善了激光显示的画面质量，提升了观众的观赏舒适度。