專利名稱：消除激光顯示中散斑的裝置和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光顯示領(lǐng)域，更進(jìn)一步的，涉及一種消除激光顯示 中散斑的裝置。
背景技術(shù)：
在顯示系統(tǒng)中，以不同波長(zhǎng)的單色高亮度的照明光源作為基頻光，可 以使圖像的分辨率、對(duì)比度有明顯的提高，對(duì)顯示圖像的質(zhì)量的改善起著 非常重要的作用。激光作為一種單色性好、亮度高、方向性好的光源在顯 示領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用。
利用紅、綠、藍(lán)激光作為顯示光源基頻光，其色度三角形可以包括90 %的自然界中可見的顏色，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的顯示器的色度三角形，因而以 紅、綠、藍(lán)激光為光源基頻光，成像的飽和度更高，色彩更加鮮艷，圖像 更加逼真。但是由于激光具有很強(qiáng)的相干性，如不加以改進(jìn)，會(huì)在顯示圖 像的表面產(chǎn)生明顯的散斑，即在局部形成光場(chǎng)尖峰，影響圖像的質(zhì)量。
為了消除激光顯示中的散斑，人們采用了各種方法，比如有人用振屏 法。就是激光光束在經(jīng)過凹凸不平屏幕反射時(shí)，由于屏幕的振動(dòng)，反射后 屏幕上兩點(diǎn)之間的相位差不斷變化，所以在屏幕表面無法形成穩(wěn)定的散 斑，從而達(dá)到減弱甚至消除散斑的影響。有人通過復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，使激 光光束不斷的反射、擴(kuò)束，雖然可以達(dá)到勻場(chǎng)的效果，但仍無法消除屏幕 上的散斑。中國(guó)專利No.2555523Y中用打毛的光學(xué)材料安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上， 使激光在通過打毛光學(xué)材料時(shí)，光程發(fā)生不規(guī)則變化，這樣在出光時(shí)，光 學(xué)材料表面的任意兩點(diǎn)的相位差是不斷變化的，從而破壞了兩束光相干的 條件，消除激光顯示中的散斑，但激光通過打毛玻璃時(shí)，會(huì)影響激光的強(qiáng) 度，達(dá)不到既消斑又不影響光強(qiáng)的目的。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種既不影響光強(qiáng)，又能消除激光顯示中 散斑的裝置和設(shè)備。
根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種消除激光顯示中散斑的裝置，包括 一個(gè)高頻信號(hào)發(fā)生器， 一個(gè)起振片和一個(gè)腔體，其中所述腔體的一 對(duì)對(duì)稱的端面上各開有一個(gè)通光孔，兩個(gè)通光孔內(nèi)各裝有一個(gè)光學(xué)鏡片與 腔體密封連接，所述起振片固定在所述腔體的沒有通光孔的側(cè)壁上，腔體 內(nèi)裝有基本上透明的液體，高頻信號(hào)發(fā)生器提供頻率不斷變化的高頻信 號(hào)，并通過電連接將信號(hào)傳輸至起振片。
所述高頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)頻率變化范圍為2-10MHz。 所述高頻信號(hào)發(fā)生器的發(fā)出的信號(hào)頻率變化范圍為2-3MHz、4-6MHz 或7-9MHz。
所述高頻信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的信號(hào)波形為正弦波、方波、三角波、鋸齒 波及其結(jié)合而成的周期信號(hào)，或非周期信號(hào)。
所述腔體為硬質(zhì)材料制成的中空的長(zhǎng)方體或正方體。 所述光學(xué)鏡片為透明材料制成。
進(jìn)一步地，所述光學(xué)鏡片鍍有對(duì)通過激光波長(zhǎng)的增透膜。 所述液體為水或苯乙醇。
根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面，所述消除激光顯示中散斑的裝置，還包 括第二高頻信號(hào)發(fā)生器和第二起振片，其中所述第二起振片固定在所述腔 體的頂壁上，所述第二高頻信號(hào)發(fā)生器與第二起振片電連接，提供頻率不 斷變化的高頻信號(hào)，并通過電連接將所述高頻信號(hào)傳輸至第二起振片。
根據(jù)本實(shí)用新型的第三方面，提供一種消除激光顯示中散斑的設(shè)備， 包括至少兩個(gè)上述的消除激光顯示中散斑的裝置，其中，所述裝置中各自 的腔體相互平行放置，以保證其通光方向基本上共線，并且所述裝置中各 自的起振片的振動(dòng)方向與通光方向垂直。
本實(shí)用新型提供的消除激光顯示中散斑的裝置和設(shè)備與現(xiàn)有的消除 散斑裝置相比，制作簡(jiǎn)單，成本低，消散斑過程中光能損耗小，而且可以 在不影響光強(qiáng)的前提下消I^lt斑，較好地改善了顯示效果，在激光顯示領(lǐng) 域具有一定的工業(yè)價(jià)值。


以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體內(nèi)容，其中 圖1是4艮據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的示意圖。 圖2是;f艮據(jù)本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的示意圖。 圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的示意圖。圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的第四實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出了本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的示意圖。
如圖1所示的消除激光顯示中散斑的裝置包括高頻信號(hào)發(fā)生器1、 起振片2、腔體4、通光孔5、通光孔6、光學(xué)鏡片7、光學(xué)鏡片8。
其中高頻信號(hào)發(fā)生器1產(chǎn)生強(qiáng)弱高頻變化的電信號(hào)，信號(hào)頻率為 2-10MHz,優(yōu)選為2-3MHz、 4-6MHz或7-9MHz并且信號(hào)頻率隨時(shí)間不 斷變化。高頻信號(hào)的波形可以是諸如正弦波，方波，三角波或鋸齒波等可 以驅(qū)動(dòng)起振片的信號(hào)波形。高頻信號(hào)發(fā)生器與起振片電連接，后者可以根 據(jù)前者輸入的電信號(hào)發(fā)生振動(dòng)。
起振片2可以為本領(lǐng)域中常用的任何一種，起振片2固定在腔體4的 沒有通光孔的側(cè)壁上，緊貼側(cè)壁放置。起振片2與腔體4的側(cè)壁的固定方 式要使起振片2的振動(dòng)能夠通過腔體4的側(cè)壁傳輸至腔體內(nèi)的液體。
腔體4由硬質(zhì)材料制成，優(yōu)選的，腔體4的材料為塑料、樹脂、金屬 或合金，更優(yōu)選的為鋁合金。
腔體4的兩個(gè)通光孔5、 6處各內(nèi)嵌有諸如石英、玻璃、氟化鋰、透 明有機(jī)材料等基本上透明的材料制成的光學(xué)鏡片7、 8，且光學(xué)鏡片7、 8 與腔體之間密封連接，光學(xué)鏡片表面涂覆對(duì)通過激光波長(zhǎng)透過的增透膜， 包括可見光波段(400nm-760imi)中的任意波長(zhǎng)或是任意波段。所述通光 孔5、 6的形狀可以是任何常用的平面幾何形狀，優(yōu)選的為圓形或者方形。 光學(xué)鏡片7、 8具有與通光孔的形狀相對(duì)應(yīng)的形狀，以使光學(xué)鏡片7、 8與 腔體4更好的連接。
腔體4內(nèi)充有部分基本上透明的液體，優(yōu)選的，腔體4內(nèi)的液體液面 高度高于通光孔5、 6，更優(yōu)選的液體充滿腔體。液體的成分為對(duì)激光光束 的相干性能夠產(chǎn)生影響的液體，優(yōu)選為水或苯乙醇等高分子材料。
所述消除激光顯示中散斑的裝置的原理是將所述腔體4置于用于顯 示的激光光路中，使激光傳輸方向基本上垂直通光孔中的光學(xué)鏡片，并且 要使激光能夠從其中一個(gè)通光孔5中的光學(xué)鏡片7入射進(jìn)入腔體4，隨后 從腔體4的另一個(gè)通光孔6中的光學(xué)鏡片8的相應(yīng)位置出射。
高頻信號(hào)發(fā)生器l發(fā)出頻率不斷變化的高頻電信號(hào)，并通過所述電連 接傳輸至起振片2,使起振片2根據(jù)所述高頻電信號(hào)發(fā)生振動(dòng)。振動(dòng)通過腔體4傳至腔內(nèi)的液體，液體由于振動(dòng)而在腔內(nèi)形成相應(yīng)頻率的超聲波， 超聲波在液體中的傳播導(dǎo)致了液體密度的疏密變化，進(jìn)而形成了液體疏密 柵。
由于起振片2放置在側(cè)壁上與通光孔5和6基本上垂直，所以液體疏 密柵的方向與激光方向基本上垂直，當(dāng)激光進(jìn)入腔體4后，要在距離相同 但疏密程度不同的液體中傳輸，由于激光的傳播速度遠(yuǎn)大于超聲波，當(dāng)激 光沿+x方向穿過通光孔5內(nèi)的光學(xué)鏡片7入射到液體疏密柵上時(shí)，可以 認(rèn)為激光通過靜止的液體疏密柵。從而激光通過疏密柵后，發(fā)生衍射，形 成許多衍射條紋，散斑被分散到衍射條紋中。又因?yàn)橐后w的疏密柵是不斷 運(yùn)動(dòng)變化的，從而在屏幕表面形成的運(yùn)動(dòng)的衍射條紋，這樣在人眼的響應(yīng) 范圍內(nèi)，進(jìn)入人眼的是散斑尖峰被積分均勻的光場(chǎng)，使人覺察不到散斑的 存在，并且本發(fā)明人通過使高頻信號(hào)發(fā)生器輸出頻率不斷變化的高頻信號(hào) 實(shí)現(xiàn)對(duì)起振片的振動(dòng)頻率的調(diào)制，效果更加明顯。
另夕卜，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員從下面的其他實(shí)施例的描述中，可以看 到可以利用兩個(gè)或三個(gè)的上述裝置從不同方向?qū)σ皇す膺M(jìn)行調(diào)制，由于 散斑被分散到更多的運(yùn)動(dòng)的衍射條紋中，因此進(jìn)入人眼的光場(chǎng)被積分得更 加均勻，效果會(huì)更好。
圖2示出了本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的示意圖。
實(shí)施例2采用兩套與例1中相同的消相干裝置消相干裝置100、消 相干裝置200。其中，消相干裝置100中產(chǎn)生的超聲波沿-y方向傳播，消 相干裝置200中產(chǎn)生的超聲波沿-z方向傳播，兩者的腔體4、 14平行放置， 并保證通光方向大體上共線。兩個(gè)高頻信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的信號(hào)頻率不斷變 化，消相干裝置100中的高頻信號(hào)發(fā)生器1發(fā)出的頻率變化范圍為 2-3MHz,消相干裝置200中的高頻信號(hào)發(fā)生器11發(fā)出的頻率變化范圍為 4-6MHz。
與實(shí)施例1中類似，當(dāng)激光通過消相干裝置100內(nèi)的液體疏密柵后， 形成許多運(yùn)動(dòng)的衍射條紋，散斑被分散到衍射條紋中，柵條形激光繼續(xù)穿 過200內(nèi)的液體疏密柵，同樣產(chǎn)生更多的運(yùn)動(dòng)的衍射條紋，散斑被分散到 更多的衍射條紋中。又因?yàn)橄喔裳b置IOO、 200的腔體4、 14中的液體 疏密柵也是不斷變化的，光束先后通過消相干裝置100的腔體中向-y方 向傳播的疏密柵和消相干裝置200的腔體中向-z方向傳播的疏密柵后，在屏幕表面形成運(yùn)動(dòng)的衍射條紋，這樣在人眼的響應(yīng)范圍內(nèi)，進(jìn)入人眼的 是散斑尖峰被積分均勻的光場(chǎng)，使人覺察不到散斑的存在，并且本發(fā)明人 通過使高頻信號(hào)發(fā)生器1和11輸出頻率不斷變化的高頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)起振片2和12的振動(dòng)頻率的調(diào)制，效果更加明顯。并且在這種消散斑的過程 中，沒有光線被損失掉，所以不會(huì)影響畫面的亮度。圖3示出了本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的示意圖。實(shí)施例3采用三套與例1中相同的消相干裝置消相干裝置100、消 相干裝置200、消相干裝置300。其中，消相干裝置100中產(chǎn)生的超聲波 沿-y方向傳播，消相干裝置200中產(chǎn)生的超聲波沿-z方向傳播，消相干裝 置300中產(chǎn)生的超聲波沿+y方向傳播，三者的腔體4、 14、 24平行放置， 并保證通光方向大體上共線。三個(gè)高頻信號(hào)發(fā)生器l、 11、 21發(fā)出的信號(hào) 頻率均不斷變化，消相干裝置100的高頻信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的頻率變化范圍 為2-3MHz，消相干裝置200的高頻信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的頻率變化范圍為 4-6MHz,消相干裝置300的高頻信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的頻率變化范圍為 7-9MHz。與實(shí)施例1中類似，當(dāng)激光通過消相干裝置100內(nèi)的運(yùn)動(dòng)液體疏密柵 后，形成許多運(yùn)動(dòng)的衍射條紋，散斑被分散到衍射條紋中，柵條形激光繼 續(xù)穿過消相干裝置200中的運(yùn)動(dòng)的液體疏密柵，產(chǎn)生更多的運(yùn)動(dòng)的衍射條 紋，散斑被分散到更多的衍射條紋中，激光繼續(xù)傳輸穿過消相干裝置300 中的運(yùn)動(dòng)的液體疏密柵，又再次被衍射。又因?yàn)橄喔裳b置100、 200、 300 各自腔體中的液體疏密柵也是不斷變化的，光束先后通過消相干裝置100 中向-y方向傳播的疏密柵、消相干裝置200中向-z方向傳播的疏密柵 和消相干裝置300中向+y方向傳播的疏密柵后，在屏幕表面形成了運(yùn)動(dòng) 的衍射條紋，這樣在人眼的響應(yīng)范圍內(nèi)，進(jìn)入人眼的是散斑尖峰被積分均 勻的光場(chǎng)，使人覺察不到散斑的存在，并且本發(fā)明人通過使高頻信號(hào)發(fā)生 器輸出頻率不斷變化的高頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)起振片的振動(dòng)頻率的調(diào)制，效果更 加明顯。并且在這種消散斑的過程中，沒有光線被損失掉，所以不會(huì)影響 畫面的亮度。圖4示出了本實(shí)用新型的第四實(shí)施例的示意圖。實(shí)施例4在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)信號(hào)發(fā)生器11和一個(gè)起振片12，兩者電連接。信號(hào)發(fā)生器ll發(fā)出信號(hào)的頻率在4-6MHz范圍內(nèi)不 斷變化。起振片12固定在腔體4的頂壁上，其在z軸向上振動(dòng)。消相干裝置工作時(shí)，信號(hào)發(fā)生器1和11分別發(fā)出頻率在2-3MHz、 4-6MHz范圍內(nèi)不斷變化的電信號(hào)，分別驅(qū)動(dòng)起振片2、 12發(fā)生振動(dòng)，產(chǎn) 生的振動(dòng)傳輸至腔內(nèi)的液體并在液體中傳播。起振片2引起沿-y方向傳播 的超聲波，進(jìn)而在y方向形成液體疏密柵；起振片12引起沿-z方向傳播 的超聲波，進(jìn)而在z方向形成液體疏密柵，兩者交織在一起，在yz平面 形成液體疏密柵格。當(dāng)激光通過液體疏密柵格時(shí)，發(fā)生衍射，形成衍射條 紋，由于液體疏密柵是不斷變化的，從而在屏幕表面形成了運(yùn)動(dòng)的衍射條 紋，這樣在人眼的響應(yīng)范圍內(nèi)，進(jìn)入人眼的是散斑尖峰被積分均勻的光場(chǎng)， 使人覺察不到散斑的存在，并且本發(fā)明人通過使高頻信號(hào)發(fā)生器l、 11輸 出頻率不斷變化的高頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)起振片2、 12的振動(dòng)頻率的調(diào)制，效果 更加明顯。并且在這種消散斑的過程中，沒有光線被損失掉，所以不會(huì)影 響畫面的亮度。應(yīng)該理解，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的消除激光顯示中散斑 的裝置，并非限制。也應(yīng)該理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型的基礎(chǔ) 上進(jìn)行的任何修改或者同等替換，都不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和 范圍，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍中。
權(quán)利要求1.一種消除激光顯示中散斑的裝置，其特征在于包括一個(gè)高頻信號(hào)發(fā)生器，一個(gè)起振片和一個(gè)腔體，其中所述腔體的一對(duì)對(duì)稱的端面上各開有一個(gè)通光孔，兩個(gè)通光孔內(nèi)各裝有一個(gè)光學(xué)鏡片與腔體密封連接，所述起振片固定在所述腔體的沒有通光孔的側(cè)壁上，腔體內(nèi)裝有基本上透明的液體，高頻信號(hào)發(fā)生器提供頻率不斷變化的高頻信號(hào)，并通過電連接將信號(hào)傳輸至起振片。
2. 如權(quán)利要求1所述的消除激光顯示中散斑的裝置，其特征在于所述 高頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)頻率變化范圍為2-10MHz。
3. 如權(quán)利要求2所述的消除激光顯示中散斑的裝置，其特征在于所述 高頻信號(hào)發(fā)生器的發(fā)出的信號(hào)頻率變化范圍為2-3MHz、 4-6MHz或 7-9MHz'
4. 如權(quán)利要求l、 2或3所述的消除激光顯示中散斑的裝置，其特征 在于所述高頻信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的信號(hào)波形為正弦波、方波、三角波、鋸 齒波或者其結(jié)合而成的周期信號(hào)，或非周期信號(hào)。
5. 如權(quán)利要求1所述的消除激光顯示中散斑的裝置，其特征在于所述 腔體為硬質(zhì)材料制成的中空的長(zhǎng)方體或正方體。
6. 如權(quán)利要求1或5所述的消除激光顯示中散斑的裝置，其特征在于 所述光學(xué)鏡片為透明材料制成。
7. 如權(quán)利要求1或5所述的消除激光顯示中散斑的裝置，其特征在于 所述光學(xué)鏡片鍍有對(duì)通過的激光波長(zhǎng)的增透膜。
8. 如權(quán)利要求1所述的消除激光顯示中散斑的裝置，所述液體為水或 苯乙醇。
9. 如權(quán)利要求1所述的消除激光顯示中散斑的裝置，還包括第二高 頻信號(hào)發(fā)生器和第二起振片，其中所述第二起振片固定在所述腔體的頂壁 上，所述第二高頻信號(hào)發(fā)生器與第二起振片電連接，提供頻率不斷變化的 高頻信號(hào)，并通過電連接將所述高頻信號(hào)傳輸至第二起振片。
10. —種消除激光顯示中散斑的設(shè)備，包括至少兩個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1 -8之一的裝置，其中，所述裝置中各自的腔體相互平行放置，以保證其 通光方向基本上共線，并且所述裝置中各自的起振片的振動(dòng)方向與通光方 向垂直。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種消除激光顯示中散斑的裝置，包括高頻信號(hào)發(fā)生器，起振片和腔體，其中腔體的一對(duì)對(duì)稱的端面上各開有一個(gè)通光孔、每個(gè)通光孔內(nèi)嵌有光學(xué)鏡片，并且腔體內(nèi)裝有的基本上透明的液體。高頻信號(hào)發(fā)生器提供頻率不斷變化的高頻信號(hào)以驅(qū)動(dòng)起振片發(fā)生振動(dòng)，從而在腔體內(nèi)的液體中形成變化的液體疏密柵。變化的液體疏密柵改變激光的相干性，并通過對(duì)不斷變化的散斑的疊加實(shí)現(xiàn)散斑的消除。
文檔編號(hào)G02B27/48GK201133971SQ20072019090
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者巖 亓, 濤 房, 勇 畢, 賈中達(dá), 光 鄭 申請(qǐng)人:北京中視中科光電技術(shù)有限公司;中國(guó)科學(xué)院光電研究院