專利名稱：一種新型激光彩色顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯示裝置，尤其涉及一種利用紅、綠、藍(lán)三基色激光經(jīng)調(diào)制后分時(shí)通過(guò)同一光路輸出，最后形成彩色顯示的新型激光彩色顯示裝置。
背景技術(shù)：
電視機(jī)、計(jì)算機(jī)的顯示器包括液晶、等離子、CRT顯示器等，由于其成像機(jī)理的限制，均存在圖像顯色區(qū)域不夠，不能最大程度接近原物本身絢爛色彩的問(wèn)題。
而彩色激光顯示裝置是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型大屏幕全色顯示技術(shù)。由于紅、綠、藍(lán)激光器的最新進(jìn)展，使其顯示的顏色所形成的色度三角形的面積比熒光粉或其它光源所形成的面積更大，因而顯示的顏色更加鮮艷、更加真實(shí)，有更高的色飽和度。
隨著半導(dǎo)體激光器和固體激光器及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，使得激光器作為顯示光源已日益受到重視。國(guó)外一些公司和科研機(jī)構(gòu)也提出了利用激光進(jìn)行成像顯示的課題，并對(duì)此作了許多相關(guān)的研究。而國(guó)內(nèi)的相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)利用激光進(jìn)行顯示也作了大量的研究，但目前尚未見(jiàn)到系統(tǒng)簡(jiǎn)單，適合大范圍應(yīng)用的解決方案及相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，易于調(diào)整，具有較高的穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)的新型激光彩色顯示裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案一種新型激光彩色顯示裝置，它包括電源，它還包括時(shí)序控制模塊，該控制模塊與脈沖激光發(fā)射模塊連接，脈沖激光發(fā)射模塊中各激光器在時(shí)序控制模塊控制下在一個(gè)周期內(nèi)的設(shè)定時(shí)隙分時(shí)出光；各路激光經(jīng)棱鏡模塊合束后，依次進(jìn)入消相干器、擴(kuò)束棱鏡，然后投向光閥控制模塊；經(jīng)光閥控制模塊調(diào)制后的光束經(jīng)成像模塊形成圖像；時(shí)序控制器模塊和光閥控制模塊由主控器控制，保持兩者同步工作并對(duì)整個(gè)裝置各模塊的電源進(jìn)行管理。
所述時(shí)序控制模塊發(fā)出與脈沖激光發(fā)射模塊的各激光器相對(duì)應(yīng)的三路PWM脈沖Pr、Pb、Pg，三路脈沖PWM的占空比分別可調(diào)，用來(lái)調(diào)整紅、藍(lán)、綠激光器的輸出光強(qiáng)；三路激光器的出光時(shí)隙分別為T(mén)r、Tb、Tg，T為一個(gè)循環(huán)發(fā)光周期；T的設(shè)置、時(shí)隙的分割及PWM的占空比由三個(gè)激光器所采用激光晶體的熒光壽命、激光器輸出光強(qiáng)之間的比例關(guān)系及系統(tǒng)損耗確定，即三路激光器輸出光強(qiáng)之間較大的差異可由增減時(shí)隙來(lái)控制，較小的差異由PWM的占空比來(lái)控制；Td為死區(qū)時(shí)間，Td應(yīng)大于所采用的光調(diào)制器的延遲時(shí)間與時(shí)序控制模塊的電路延遲時(shí)間之和，以避免在合束后的輸出光路中產(chǎn)生頻率混疊。
所述脈沖激光發(fā)射模塊至少包括紅光激光器、藍(lán)光激光器、綠光激光器的三基色脈沖激光器；紅光激光器、藍(lán)光激光器、綠光激光器的每個(gè)腔內(nèi)均裝有光調(diào)制器，該光調(diào)制器能對(duì)三基色脈沖激光器的時(shí)隙及輸出光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)整，它包括聲光開(kāi)關(guān)、電光開(kāi)關(guān)、主動(dòng)鎖模裝置，或是其它可以由電信號(hào)進(jìn)行控制的電光控制器件。
所述紅光激光器、藍(lán)光激光器、綠光激光器的工作波長(zhǎng)接近盡可能位于色度三角形的三個(gè)頂點(diǎn)；所采用的三基色脈沖激光器類型包括半導(dǎo)體激光器或半導(dǎo)體激光泵浦的固態(tài)激光器，亦可采用非線性晶體腔內(nèi)/腔外頻率變換方式獲得的固態(tài)激光器或光學(xué)參量振蕩激光器。
所述棱鏡模塊包括反射鏡I和反射鏡II以及合束棱鏡，其中兩反射棱鏡的角度調(diào)整到能將射向自己的激光束反射到合束棱鏡位置，合束棱鏡為X型棱鏡。
所述消相干器，包括多模光纖、振轉(zhuǎn)式反射鏡、光束掃描器。
所述光閥控制模塊包括一個(gè)光閥及與之連接的光閥驅(qū)動(dòng)模塊；所述光閥是透射式液晶光閥LCD或反射式液晶光閥LCOS或數(shù)字微鏡器件DMD；所述光閥驅(qū)動(dòng)模塊與所采用的光閥相匹配，它對(duì)圖像信息進(jìn)行譯碼并驅(qū)動(dòng)光閥。
所述時(shí)序控制模塊和光閥驅(qū)動(dòng)模塊與主控器連接，使時(shí)序控制模塊與光閥驅(qū)動(dòng)模塊兩者保持同步工作。
所述成像模塊包括成像透鏡系統(tǒng)及屏幕。
本發(fā)明利用了時(shí)序控制模塊來(lái)控制三個(gè)脈沖激光發(fā)生器在一個(gè)周期內(nèi)分多個(gè)時(shí)隙分別出光，使得三束光在合束后分不同的時(shí)隙使用同一個(gè)光路，從而可以減少消相干器、光閥等部件的使用量，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度和生產(chǎn)成本，保證了裝置易于實(shí)現(xiàn)，易于同步，易于調(diào)整，具有較高的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，光電接口清晰，易于實(shí)現(xiàn)。電控制信號(hào)模塊劃分合理，且與主流的圖像信號(hào)模式相對(duì)應(yīng)，易于調(diào)整，比較適合于大規(guī)模生產(chǎn)，可用于彩色投影機(jī)、彩色投影式電視機(jī)、彩色投影式大屏幕顯示系統(tǒng)等。


圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中時(shí)序控制模塊輸出信號(hào)的一個(gè)實(shí)例示意圖。
圖中1-時(shí)序控制器模塊；2-紅光激光器；3-反射鏡I；4-藍(lán)光激光器；5-綠光激光器；6-反射鏡II；7-合束棱鏡；8-消相干器；9-擴(kuò)束透鏡；10-液晶光閥；11-光閥驅(qū)動(dòng)模塊；12-成像透鏡裝置；13-屏幕，14-主控器。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例圖1中，時(shí)序控制模塊1為脈寬調(diào)制信號(hào)PWM發(fā)生器，它與脈沖激光發(fā)射模塊中的紅光激光器2、藍(lán)光激光器4和綠光激光器5連接。它發(fā)出與各激光器相應(yīng)的三路PWM脈沖Pr、Pb、Pg，三路PWM信號(hào)的占空比分別可調(diào)，用來(lái)調(diào)整紅、藍(lán)、綠激光器的輸出光強(qiáng)，以保證在裝置的輸出端得到均衡的色彩還原；Tr、Tb、Tg分別為三路激光器的出光時(shí)隙，T為一個(gè)循環(huán)發(fā)光周期。T的設(shè)置、時(shí)隙的分割及PWM的占空比由三個(gè)激光器所采用激光晶體的熒光壽命、激光器的輸出光強(qiáng)之間的比例關(guān)系及系統(tǒng)損耗確定，即三路激光器輸出光強(qiáng)之間較大的差異可由增減時(shí)隙來(lái)控制，較小的差異由PWM信號(hào)的占空比來(lái)控制；Td為死區(qū)時(shí)間或稱為延遲時(shí)間，Td應(yīng)大于所采用的激光器的延遲時(shí)間與時(shí)序控制模塊的電路延遲時(shí)間之和，以避免在輸出光路中產(chǎn)生頻率混疊。例如假定三個(gè)激光器的輸出光強(qiáng)基本一致時(shí)，則可采用圖2所示的輸出波形，即將一個(gè)出光周期均分為三個(gè)相等的時(shí)隙，每個(gè)激光器占有一個(gè)時(shí)隙。通過(guò)調(diào)整每個(gè)時(shí)隙的PWM信號(hào)的占空比來(lái)調(diào)整輸出光強(qiáng)之間的比例關(guān)系，以補(bǔ)償系統(tǒng)對(duì)不同波長(zhǎng)激光損耗的差異，或滿足特定的顯示要求。該模塊可由FPGA/CPLD為核心實(shí)現(xiàn)。
脈沖激光發(fā)射模塊由紅光激光器2、藍(lán)光激光器4和綠光激光器5組成三基色脈沖激光器，各激光器中的腔內(nèi)均裝有光調(diào)制器，該光調(diào)制器應(yīng)具有對(duì)相應(yīng)激光器的時(shí)隙及輸出光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)整的能力。包括聲光開(kāi)關(guān)、電光開(kāi)關(guān)，主動(dòng)鎖模裝置，或是其它可以由電信號(hào)進(jìn)行控制的電光控制器件。所選擇的脈沖三基色激光器的工作波長(zhǎng)應(yīng)盡可能位于色度三角形的三個(gè)頂點(diǎn)。所采用的激光器包括半導(dǎo)體激光器、半導(dǎo)體激光器泵浦的固態(tài)激光器，亦可采用非線性晶體腔內(nèi)/腔外頻率變換方式獲得的固態(tài)激光器以及光學(xué)參量振蕩激光器。
棱鏡模塊置于激光發(fā)射模塊之后，它由兩塊反射鏡和一個(gè)合束棱鏡組成，其中反射鏡I3與紅光激光器2相對(duì)應(yīng)，反射鏡II6與綠光激光器5相對(duì)應(yīng)，兩反射鏡均將射向自己的激光束反射到合束棱鏡7上，藍(lán)光激光器4的輸出直接進(jìn)入合束棱鏡7，這樣三束激光能在合束后分不同的時(shí)隙使用同一個(gè)光路，合束棱鏡為X棱鏡。
在合束棱鏡7的后依次設(shè)置有一個(gè)消相干器8和擴(kuò)束透鏡9，用以消除屏幕圖像上的干涉條紋及光斑、提高成像質(zhì)量。其中，消相干器8包括多模光纖、振轉(zhuǎn)式反射鏡、光束掃描器等。
在擴(kuò)束透鏡9的后一級(jí)為光閥控制模塊，它包括一個(gè)液晶光閥10及與之連接的光閥驅(qū)動(dòng)模塊11。液晶光閥10將激光束反射到成像透鏡系統(tǒng)，通過(guò)成像透鏡12，最終在屏幕13上形成圖像。液晶光閥10可為透射式液晶光閥LCD或反射式液晶光閥LCOS，還可為數(shù)字微鏡器件DMD。光閥驅(qū)動(dòng)模塊11完成圖像信息的譯碼及光閥10的驅(qū)動(dòng)。
為使時(shí)序控制模塊1和光閥驅(qū)動(dòng)模塊11能共用一個(gè)時(shí)鐘源，并同步工作，兩者都與主控器14連接。主控器14主要完成如下功能(1)按照預(yù)設(shè)的屏幕顯示參數(shù)及激光器的特性參數(shù)形成控制數(shù)據(jù)發(fā)送給時(shí)序控制器模塊；(2)提供與外部信號(hào)源的數(shù)據(jù)接口(如計(jì)算機(jī)、視頻、流媒體等)，即完成圖像數(shù)據(jù)的譯碼，并根據(jù)譯碼結(jié)果中的亮度及色度信息形成光閥的控制數(shù)據(jù)；(3)根據(jù)特殊需求(如切換、分屏、圖像疊加、窗口移動(dòng)等)，完成對(duì)圖像數(shù)據(jù)的變換及處理；(4)保持時(shí)序控制器模塊與光閥驅(qū)動(dòng)模塊二者同步；(5)提供與其余外設(shè)(包括人機(jī)界面)的控制接口；(6)實(shí)現(xiàn)裝置中各部分的電源控制。該模塊可以由DSP或ARM單片機(jī)為核心實(shí)現(xiàn)，亦可根據(jù)功能模塊的劃分形成一個(gè)多CPU系統(tǒng)，并應(yīng)配置足夠的緩存空間。
權(quán)利要求
1.一種新型激光彩色顯示裝置，它包括電源，其特征是它還包括時(shí)序控制模塊，該控制模塊與脈沖激光發(fā)射模塊連接，脈沖激光發(fā)射模塊中各激光器在時(shí)序控制模塊控制下在一個(gè)周期內(nèi)的設(shè)定時(shí)隙分時(shí)出光；各路激光經(jīng)棱鏡模塊合束后，依次進(jìn)入消相干器、擴(kuò)束棱鏡，然后投向光閥控制模塊；經(jīng)光閥控制模塊調(diào)制后的光束經(jīng)成像模塊形成圖像；時(shí)序控制器模塊和光閥控制模塊由主控器控制，保持兩者同步工作并對(duì)整個(gè)裝置各模塊的電源進(jìn)行管理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型激光彩色顯示裝置，其特征是所述時(shí)序控制模塊發(fā)出與脈沖激光發(fā)射模塊的各激光器相對(duì)應(yīng)的三路PWM脈沖Pr、Pb、Pg，三路脈沖PWM的占空比分別可調(diào)，用來(lái)調(diào)整紅、藍(lán)、綠激光器的輸出光強(qiáng)；三路激光器的出光時(shí)隙分別為T(mén)r、Tb、Tg，T為一個(gè)循環(huán)發(fā)光周期；T的設(shè)置、時(shí)隙的分割及PWM的占空比由三個(gè)激光器所采用激光晶體的熒光壽命、激光器輸出光強(qiáng)之間的比例關(guān)系及系統(tǒng)損耗確定，即三路激光器輸出光強(qiáng)之間較大的差異可由增減時(shí)隙來(lái)控制，較小的差異由PWM的占空比來(lái)控制；Td為死區(qū)時(shí)間，Td應(yīng)大于所采用的光調(diào)制器的延遲時(shí)間與時(shí)序控制模塊的電路延遲時(shí)間之和，以避免在合束后的輸出光路中產(chǎn)生頻率混疊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型激光彩色顯示裝置，其特征是所述脈沖激光發(fā)射模塊至少包括紅光激光器、藍(lán)光激光器、綠光激光器的三基色脈沖激光器；紅光激光器、藍(lán)光激光器、綠光激光器的每個(gè)腔內(nèi)均裝有光調(diào)制器，該光調(diào)制器能對(duì)三基色脈沖激光器的時(shí)隙及輸出光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)整，它包括聲光開(kāi)關(guān)、電光開(kāi)關(guān)、主動(dòng)鎖模裝置，或是其它可以由電信號(hào)進(jìn)行控制的電光控制器件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型激光彩色顯示裝置，其特征是所述紅光激光器、藍(lán)光激光器、綠光激光器的工作波長(zhǎng)接近盡可能位于色度三角形的三個(gè)頂點(diǎn)；所采用的三基色脈沖激光器類型包括半導(dǎo)體激光器或半導(dǎo)體激光泵浦的固態(tài)激光器，亦可采用非線性晶體腔內(nèi)/腔外頻率變換方式獲得的固態(tài)激光器或光學(xué)參量振蕩激光器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型激光彩色顯示裝置，其特征是所述棱鏡模塊包括反射鏡I和反射鏡II以及合束棱鏡，其中兩反射棱鏡的角度調(diào)整到能將射向自己的激光束反射到合束棱鏡位置，合束棱鏡為X型棱鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型激光彩色顯示裝置，其特征是包括消相干器有一個(gè)，包括多模光纖、振轉(zhuǎn)式反射鏡、光束掃描器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型激光彩色顯示裝置，其特征是所述光閥控制模塊包括一個(gè)光閥及與之連接的光閥驅(qū)動(dòng)模塊；所述光閥是透射式液晶光閥LCD或反射式液晶光閥LCOS或數(shù)字微鏡器件DMD；所述光閥驅(qū)動(dòng)模塊與所采用的光閥相匹配，它對(duì)圖像信息進(jìn)行譯碼并驅(qū)動(dòng)光閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型激光彩色顯示裝置，其特征是所述時(shí)序控制模塊和光閥驅(qū)動(dòng)模塊與主控器連接，使時(shí)序控制模塊與光閥驅(qū)動(dòng)模塊兩者保持同步工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型激光彩色顯示裝置，其特征是所述成像模塊包括成像透鏡系統(tǒng)及屏幕。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種新型激光彩色顯示裝置，它具有時(shí)序控制器模塊、紅光激光器、綠光激光器、藍(lán)光激光器、消相干器、液晶光閥、光閥驅(qū)動(dòng)電路、透鏡系統(tǒng)。三基色激光器腔內(nèi)分別內(nèi)置有光調(diào)制器，由時(shí)序控制器模塊控制三個(gè)激光器分時(shí)出光，在紅光激光器的輸出光路上放置反射鏡、合束棱鏡，在綠光激光器的輸出光路上放置反射鏡、合束棱鏡，在藍(lán)光激光器的輸出光路上放置合束棱鏡，經(jīng)合束棱鏡后的輸出光路上順序安裝消相干器、擴(kuò)束透鏡、液晶光閥及光閥驅(qū)動(dòng)電路、成像透鏡系統(tǒng)、顯示屏。該彩色激光顯示裝置系統(tǒng)簡(jiǎn)單，結(jié)合合理選擇紅綠藍(lán)三種激光器的輸出波長(zhǎng)，會(huì)使顯示的色彩更鮮艷。
文檔編號(hào)G02F1/01GK1811573SQ20061004244
公開(kāi)日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2006年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者楊濟(jì)民, 劉杰, 符秋麗 申請(qǐng)人:山東師范大學(xué)