專利名稱：投影顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及投影顯示裝置。
背景技術(shù)：
目前，基于波長轉(zhuǎn)換的投影顯示技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注。該技術(shù)方案由于其高亮度、長壽命的優(yōu)點被認(rèn)為代表了投影顯示技術(shù)未來發(fā)展的方向。美國專利7547114首次公開了該技術(shù)方案的整體光學(xué)架構(gòu)。在該技術(shù)方案中，一個激發(fā)光源被用來激發(fā)的一個旋轉(zhuǎn)的熒光粉色輪，該熒光粉色輪上涂覆有紅、綠、藍(lán)三種顏色的熒光粉；隨著該色輪的旋轉(zhuǎn)，不同顏色的熒光粉依次被激發(fā)光源發(fā)射的激發(fā)光所激發(fā)，并受激發(fā)射出不同顏色受激光。該紅、綠、藍(lán)基色光序列經(jīng)過一個光閥的調(diào)制后再經(jīng)過投影 鏡頭的投影可以在屏幕上得到各基色光的圖像，并經(jīng)過人眼的視覺暫留效應(yīng)在時域混合在一起而形成彩色圖像。應(yīng)用該技術(shù)方案制造的投影光源的效率取決于熒光粉的能量轉(zhuǎn)換效率。為了提高熒光粉的能量轉(zhuǎn)換效率，人們做了大量的實驗和嘗試。實驗結(jié)果表明，激發(fā)光源發(fā)出的激發(fā)光在熒光粉色輪表面形成的激發(fā)光斑的功率密度越低，則熒光粉的能量轉(zhuǎn)換效率越高。眾所周知，在相同光功率下激發(fā)光斑越均勻、激發(fā)光斑的面積越大則光斑的峰值功率密度越低，進(jìn)而越有利于熒光粉效率的提高?，F(xiàn)有技術(shù)中，通過使用復(fù)眼透鏡對可以將激發(fā)光的光斑變?yōu)榫鶆虻拈L方形，如圖Ia所示。其中，激發(fā)光源101發(fā)出的光經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡102準(zhǔn)直后，入射到復(fù)眼透鏡對103上，經(jīng)復(fù)眼透鏡對103整形和勻光后再經(jīng)聚光透鏡104會聚于突光粉110表面并形成激發(fā)光斑130。其中，復(fù)眼透鏡對103包括兩片相對的復(fù)眼透鏡103a和103b，復(fù)眼透鏡103a包括周期性排列的透鏡單元103al，復(fù)眼透鏡103b包括周期性排列的透鏡單元103bI，復(fù)眼透鏡103a和復(fù)眼透鏡103b的透鏡單元--對應(yīng)。圖Ib顯示了復(fù)眼透鏡103a的正視圖。當(dāng)入射光入射到復(fù)眼透鏡103a表面時，入射光束被多個透鏡單元103al分割成多個子光束，這多個子光束經(jīng)過其對應(yīng)的復(fù)眼透鏡103b上的透鏡單元103bl和聚光透鏡104的作用后，相互疊加地成像于熒光粉110表面并共同形成激發(fā)光斑130，其成像的形狀與復(fù)眼透鏡103a的透鏡單元103al的形狀相同，如圖Ic所示。然而，這樣的光源系統(tǒng)在應(yīng)用于實際的投影顯示系統(tǒng)中時存在問題。目前最常用的光閥是數(shù)字微鏡器件(DMD,Digital Micromirror Device),它的正視圖如圖2a所示。數(shù)字微鏡器件221的表面包括光調(diào)制區(qū)222，光調(diào)制區(qū)222內(nèi)包括多個光調(diào)制單元223，每一個光調(diào)制單元223都對應(yīng)于屏幕上的一個像素，通過光調(diào)制單元223的微鏡的翻轉(zhuǎn)可以決定這個像素的灰度和顏色，進(jìn)而通過同時控制多個光調(diào)制單元223的微鏡的翻轉(zhuǎn)可以得到完整的彩色圖像。光調(diào)制單元223的放大圖如圖2b所示，其微鏡的翻轉(zhuǎn)是以其對角線223a為軸進(jìn)行的；因此，它要求入射光以垂直于其翻轉(zhuǎn)軸223a的方向入射于其表面。在具體的投影顯示系統(tǒng)中，如圖3a所示，中繼系統(tǒng)351用于將從熒光粉色輪311上發(fā)出的光沿垂直于光閥的微鏡翻轉(zhuǎn)軸的方向投射到光閥321表面。顯而易見的，當(dāng)其投射光斑323剛好覆蓋光閥321的光調(diào)制區(qū)時，投影顯示系統(tǒng)的整體效率最高。根據(jù)光路可逆原理，光斑330發(fā)出的光經(jīng)過中繼系統(tǒng)351后投射于光閥321的光斑323剛好覆蓋光閥321的調(diào)制區(qū)，則光閥321的光調(diào)制區(qū)在中繼系統(tǒng)351的光入口處的共軛面就在熒光粉色輪311上，且其在共軛面上的像被光斑330所覆蓋(需要解釋的是，一個成像光學(xué)系統(tǒng)的物面及其像面互為共軛面)。因此光斑330的具體形狀由光閥321的光調(diào)制區(qū)在中繼系統(tǒng)351的光入口處的共軛面上的像的形狀所決定。具體來說，在實際應(yīng)用中，光閥321的光調(diào)制區(qū)在中繼系統(tǒng)351的光入口處的共軛面上的像的形狀往往是一個經(jīng)過扭轉(zhuǎn)的長方形，因此光斑330就需要在圖Ic所示的形狀的基礎(chǔ)上扭轉(zhuǎn)一個角度。光斑330沿圖3a中的a方向的側(cè)視圖如圖3b所示。為了實現(xiàn)如圖3b所示的光斑的扭轉(zhuǎn)，一般的做法是直接扭轉(zhuǎn)激發(fā)光源300本身以使其激發(fā)光斑330扭轉(zhuǎn)，但是這樣做會使光源300的一部分翹起，進(jìn)而使整個系統(tǒng)的厚度變 大。因此需要一種投影顯示裝置，在激發(fā)光斑扭轉(zhuǎn)以匹配光閥的光調(diào)制區(qū)的同時，不增大系統(tǒng)的厚度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的主要技術(shù)問題是從熒光粉色輪上發(fā)出的光與光閥的光調(diào)制區(qū)的形狀匹配，與投影顯示系統(tǒng)的厚度之間的矛盾。本發(fā)明提出一種投影顯示裝置，包括用于發(fā)射激發(fā)光的激發(fā)光源和波長轉(zhuǎn)換層，該波長轉(zhuǎn)換層包括至少一種波長轉(zhuǎn)換材料，激發(fā)光入射于該波長轉(zhuǎn)換層并形成激發(fā)光斑，該波長轉(zhuǎn)換層吸收入射的激發(fā)光并發(fā)射受激光。還包括位于激發(fā)光源與波長轉(zhuǎn)換層的光路之間的極性導(dǎo)光裝置，用于對激發(fā)光斑進(jìn)行整形使其形狀具有一極性方向；還包括用于接收并調(diào)制受激光或激發(fā)光和受激光的混合光的光閥，該光閥具有光調(diào)制區(qū)，該光調(diào)制區(qū)的外形為長方形；還包括位于波長轉(zhuǎn)換層與光閥的光路之間的用于將從波長轉(zhuǎn)換層出射的光投射到光閥的光調(diào)制區(qū)的中繼系統(tǒng)，該中繼系統(tǒng)包括用于接收波長轉(zhuǎn)換層發(fā)出的光的光入口。光閥的光調(diào)制區(qū)在中繼系統(tǒng)的光入口端的共軛面上的像的長邊方向，與激發(fā)光斑的極性方向平行。在本發(fā)明的投影顯示裝置中，利用極性導(dǎo)光裝置對激發(fā)光斑進(jìn)行整形使其形狀具有一極性方向，且該極性方向與光閥的光調(diào)制區(qū)在中繼系統(tǒng)的光入口端的共軛面上的像的長邊方向平行，進(jìn)而有效保證了從熒光粉色輪上發(fā)出的光與光閥的光調(diào)制區(qū)的形狀匹配，同時并不增大投影顯示裝置的厚度。


圖Ia是現(xiàn)有的投影顯示用的光源的結(jié)構(gòu)示意圖；圖Ib是現(xiàn)有的投影顯示用的光源中的復(fù)眼透鏡的正視圖；圖Ic是現(xiàn)有的投影顯示用的光源中波長轉(zhuǎn)換層的激發(fā)光斑的形狀；圖2a和2b是光閥的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a和3b是現(xiàn)有的投影顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4a是本發(fā)明第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖4b是本發(fā)明第一實施例中的第一透鏡單元的工作原理示意圖；圖4c是本發(fā)明第一實施例中的第一透鏡陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4d是本發(fā)明第一實施例中的激發(fā)光斑的示意圖；圖5a和5b是本發(fā)明第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7a和7b是本發(fā)明第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明第五實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為了解決從熒光粉色輪上發(fā)出的光與光閥的光調(diào)制區(qū)的形狀匹配，與投影顯示系 統(tǒng)的厚度之間的矛盾，在本發(fā)明的投影顯示裝置中，利用極性導(dǎo)光裝置對激發(fā)光斑進(jìn)行整形使其形狀具有一極性方向，且該極性方向與光閥的光調(diào)制區(qū)在中繼系統(tǒng)的光入口端的共軛面上的像的長邊方向平行，進(jìn)而有效保證了從熒光粉色輪上發(fā)出的光與光閥的光調(diào)制區(qū)的形狀匹配，同時并不增大投影顯示裝置的厚度。具體來說，本發(fā)明的第一實施例的投影顯示裝置的光源的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4a所示。其中，光源400包括用于發(fā)射激發(fā)光的激發(fā)光源401，和波長轉(zhuǎn)換層410，該波長轉(zhuǎn)換層410包括至少一種波長轉(zhuǎn)換材料。激發(fā)光入射于該波長轉(zhuǎn)換層410并形成激發(fā)光斑430，該波長轉(zhuǎn)換層410吸收入射的激發(fā)光并發(fā)射受激光(圖中未畫出)。光源400還包括位于激發(fā)光源401與波長轉(zhuǎn)換層410的光路之間的極性導(dǎo)光裝置403，用于對激發(fā)光斑430進(jìn)行整形使其形狀具有一極性方向。光斑形狀的極性方向的定義是若光斑形狀在某方向U上的長度與垂直于該方向u上的長度的比值定義為該光斑在該方向u的縱橫比，則極性方向指的是光斑形狀的縱橫比最大的方向?？梢哉f，只要光斑形狀不是各向同性的，該光斑形狀就具有一極性方向。例如長方形光斑的極性方向為其長邊方向，此時該光斑在極性方向上的長度為其長邊長度，在垂直于極性方向上的長度為其短邊長度，二者比值為該長方形的長寬比。又例如橢圓形光斑，其極性方向是其長軸方向，此時該光斑在極性方向上的長度為其長軸長度，在垂直于極性方向上的長度為其短軸長度。如前所述，由于光閥的光調(diào)制區(qū)的形狀往往為長方形，同時由于受激光的發(fā)光光斑與激發(fā)光斑430的形狀幾乎相同，因此優(yōu)選的激發(fā)光斑430的形狀為長方形或橢圓形。在本實施例中，激發(fā)光源401包括至少一顆激光二極管401a，該激光二極管發(fā)射藍(lán)色或紫外的激發(fā)光。為了提高激光二極管光路后端的光學(xué)系統(tǒng)的性能，優(yōu)選的，該激發(fā)光源401還包括至少一個準(zhǔn)直透鏡402b，如圖4a所示，該至少一個準(zhǔn)直透鏡402b與至少一個激光二極管401a —一對應(yīng)，用于準(zhǔn)直至少一個激光二極管401a發(fā)出的光。在實際應(yīng)用中，一個激光二極管的能量往往是不足的，所以在本實施例中使用了激光二極管陣列，該激光二極管陣列中包括多顆激光二極管，同時需要包括多個準(zhǔn)直透鏡的準(zhǔn)直透鏡陣列與激光二極管陣列相對應(yīng)。在本實施例中，極性導(dǎo)光裝置403包括用于接收激發(fā)光的極性散光層403a，該極性散光層403a的出射光的光強(qiáng)分布具有一極性方向；極性導(dǎo)光裝置403還包括位于極性散光層403a的光路后端的聚光透鏡403c,用于將從極性散光層403a出射的光匯聚于波長轉(zhuǎn)換層410并形成激發(fā)光斑430。出射光的光強(qiáng)分布的極性方向的定義是若光強(qiáng)分布在某方向U上的角度與垂直于該方向u上的角度的比值定義為該光強(qiáng)分布在該方向u的縱橫比,貝U光強(qiáng)分布的極性方向指的是光強(qiáng)分布的縱橫比最大的方向。例如長方形光錐的極性方向為其長邊方向，橢圓形光錐的極性方向是其長軸方向。根據(jù)光學(xué)原理可知,合理設(shè)計的聚光透鏡403c可以將光強(qiáng)分布轉(zhuǎn)變?yōu)榫劢构獍叩拿娣植?，也就是說從極性散光層403a出射的光強(qiáng)分布具有一極性方向的出射光,經(jīng)過聚光透鏡403c后可以在波長轉(zhuǎn)換層410形成具有相同極性方向的激發(fā)光斑430。因此通過對極性散光層403a出射的光強(qiáng)分布的極性方向的控制，就可以控制激發(fā)光斑430的極性方向。極性散光層具有多種實現(xiàn)方式,在本實施例中，極性散光層403a的具體實現(xiàn)方式是第一透鏡陣列403a，該第一透鏡陣列403a包括多個第一透鏡單元403al。為了第一透鏡陣列403a的出射光的光強(qiáng)分布具有一極性方向，第一透鏡單元403al的外形具有一極性方向，如圖4c所示。如圖4b所示，當(dāng)準(zhǔn)直入射光入射于第一透鏡單元403al時，入射于第一透鏡單元表面不同位置的入射光由于入射角不同而發(fā)生的折射不同，也就是說，不同的入射位置對應(yīng)于不同的發(fā)射角度，因此入射位置的分布就對應(yīng)于光強(qiáng)分布。由于第一透鏡陣列403a包括多個第一透鏡單元403al，所以入射光入射位置的分布近似的等于第一透鏡單元403al的外形。也就是說，第一透鏡單元403al的外形決定了出射光的光強(qiáng)分布。綜上所述，在本實施例中，第一透鏡單元403al的外形具有一極性方向決定了從第一透鏡陣列403a出射的光的光強(qiáng)分布具有相同的極性方向，再通過聚光透鏡403c的作用使激發(fā)光斑430具有相同的極性方向。除了上述的透鏡陣列，極性散光層還存在其它的實現(xiàn)方式。例如經(jīng)過設(shè)計的具有特定微觀形貌的散光片，只要在該散光片表面形成不同斜率分布的微觀結(jié)構(gòu)，利用不同斜率與出射光角度的對應(yīng)關(guān)系，就可以形成不同的出射光角度的分布，也就是不同的光強(qiáng)分布。極性散光層還可以是衍射光學(xué)元件，利用其表面的微觀結(jié)構(gòu)所引起的入射光的干涉和衍射，實現(xiàn)特定的光強(qiáng)分布。這是現(xiàn)有技術(shù)，此處不贅述。本實施例的投影顯示裝置還包括用于接收并調(diào)制從波長轉(zhuǎn)換層410發(fā)出的光的光閥，該光閥具有光調(diào)制區(qū)，該光調(diào)制區(qū)的外形為長方形。光閥的光調(diào)制區(qū)的外形決定了投影顯示的外形，常用的有兩種，分別是4 3和16 9的長方形。從波長轉(zhuǎn)換層410發(fā)出的光包括受激光，也可能是沒有被波長轉(zhuǎn)換層410吸收的剩余的激發(fā)光和受激光的混合光。本實施例的投影顯示裝置還包括位于波長轉(zhuǎn)換層410與光閥的光路之間的用于將從波長轉(zhuǎn)換層410出射的光投射到光閥的光調(diào)制區(qū)的中繼系統(tǒng)，該中繼系統(tǒng)包括用于接收波長轉(zhuǎn)換層發(fā)出的光的光入口。結(jié)合圖3a和3b的描述可知，通過調(diào)節(jié)激發(fā)光斑的極性方向，使其與光閥的光調(diào)制區(qū)在中繼系統(tǒng)的光入口端的共軛面上的像的長邊方向平行，可以最大限度的提高系統(tǒng)效率。同時，由于激發(fā)光斑的極性方向由極性導(dǎo)光裝置決定，因此不必要扭轉(zhuǎn)整個光源，進(jìn)而不會增大投影顯示裝置的厚度。在實際操作中，由于誤差的存在，激發(fā)光斑的極性方向可能與光閥的光調(diào)制區(qū)在中繼系統(tǒng)的光入口端的共軛面上的像的長邊方向存在一個夾角；一般來說只要這個夾角小、于20度就是可以接受的。當(dāng)然，這個夾角越接近于零度越好，因此，為了調(diào)節(jié)方便，優(yōu)選的，本實施例的投影顯示裝置還包括第一調(diào)節(jié)裝置，用于旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)極性散光層403a出射光的光強(qiáng)分布的極性方向。通過該第一調(diào)節(jié)裝置，可以調(diào)節(jié)激發(fā)光斑430的極性方向使其與光閥的光調(diào)制區(qū)在中繼系統(tǒng)的光入口端的共軛面上的像的長邊方向平行，如圖4d所示。在第一調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)過程中，可以通過測量投影顯示系統(tǒng)在屏幕上的圖像的亮度來判斷該調(diào)節(jié)是否達(dá)到最優(yōu)值。在優(yōu)選的情況下，激發(fā)光斑430的形狀與光閥的光調(diào)制區(qū)的外形相同，因此在本實施例中，第一透鏡單元的外形為長方形，且該長方 形的長寬比等于光閥的光調(diào)制區(qū)的長寬比。本發(fā)明的第二實施例的投影顯示裝置的光源的結(jié)構(gòu)示意圖如圖5a所示。與第一實施例不同的是，本實施例還包括驅(qū)動裝置514，波長轉(zhuǎn)換層511與該驅(qū)動裝置514固定連接；該驅(qū)動裝置用于帶動波長轉(zhuǎn)換層511與激發(fā)光斑530按照預(yù)定的軌跡發(fā)生周期性相對運動。具體的在本實施例中，驅(qū)動裝置514是一個馬達(dá)，波長轉(zhuǎn)換層511被加工成具有圓形的外形，馬達(dá)514可以帶動波長轉(zhuǎn)換層511以一個旋轉(zhuǎn)軸為軸心旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)軸過波長轉(zhuǎn)換層511的圓形外形的圓心。這種旋轉(zhuǎn)運動可以使局部的波長轉(zhuǎn)換材料在被激發(fā)光激發(fā)后立刻離開激發(fā)光斑的范圍，進(jìn)而避免了連續(xù)激發(fā)造成的局部溫度過高，進(jìn)而大幅度的提高了波長轉(zhuǎn)換材料的轉(zhuǎn)換效率。實際上，波長轉(zhuǎn)換層511沿運動方向可以分布有一個以上的區(qū)，如圖5b所示的波長轉(zhuǎn)換層511包括了三個區(qū)511a、511b和511c。其中第一區(qū)511a包括第一波長轉(zhuǎn)換材料，第二區(qū)511b包括第二波長轉(zhuǎn)換材料，第三區(qū)包括散光材料或激發(fā)光透明。在本實施例中，第一波長轉(zhuǎn)換材料為綠光波長轉(zhuǎn)換材料，第二波長轉(zhuǎn)換材料為紅光波長轉(zhuǎn)換材料，激發(fā)光為藍(lán)光激光。藍(lán)光激光激發(fā)綠光波長轉(zhuǎn)換材料和紅波長轉(zhuǎn)換材料后分別產(chǎn)生綠光和紅光，而藍(lán)光直接由激發(fā)光在第三區(qū)產(chǎn)生，散光材料的作用是消除激發(fā)光的相干性。這樣，隨著波長轉(zhuǎn)換層511的轉(zhuǎn)動，不同的區(qū)依次的被激發(fā)光照射，進(jìn)而從波長轉(zhuǎn)換層511發(fā)出的光是紅、綠、藍(lán)得基色光序列，通過光閥的調(diào)制和投影系統(tǒng)的投射可以在屏幕上生成彩色圖像?？梢岳斫獾氖?，當(dāng)激發(fā)光為紫外光是，第三區(qū)也可以包括藍(lán)光波長轉(zhuǎn)換材料，該藍(lán)光波長轉(zhuǎn)換材料可以被激發(fā)光激發(fā)而產(chǎn)生藍(lán)光受激光。值得說明的是，在本發(fā)明的所有實施例中，波長轉(zhuǎn)換層都可以相對于激發(fā)光斑運動而提聞波長轉(zhuǎn)化材料的效率和生成基色光序列。本發(fā)明的第三實施例的投影顯示裝置的光源的結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示。與第一實施例不同的是，在本實施例中，極性導(dǎo)光裝置603還包括位于第一透鏡陣列603a與聚光透鏡603c的光路之間的第二透鏡陣列603b，該第二透鏡陣列603b包括多個第二透鏡單元603bI ;第一透鏡單兀603al與第二透鏡單兀603bl在光路上對應(yīng)。第二透鏡陣列603b的加入有助于激發(fā)光斑的成像質(zhì)量和均勻性的提高，優(yōu)選的，第二透鏡陣列603b位于第一透鏡陣列603a的焦平面上。優(yōu)選的,第二透鏡單元603bl的外形為長方形，且該長方形的長寬比等于光閥的光調(diào)制區(qū)的長寬比。為了方便調(diào)節(jié)，與第一實施例相似的，在本實施例中還包括第二調(diào)節(jié)裝置，用于同步旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)第一透鏡陣列和第二透鏡陣列；同步的原因使使第一透鏡單元603al和第二透鏡單元603a2在調(diào)節(jié)過程中保持對應(yīng)關(guān)系不變。
本發(fā)明的第四實施例的投影顯示裝置的光源的結(jié)構(gòu)示意圖如圖7a所示。與第一實施例不同的是，本實施例中的極性導(dǎo)光裝置703包括積分棒703b，該積分棒703b包括光入口 703bl和光出口 703b2，該積分棒的光出口 703b2的形狀具有一極性方向。極性導(dǎo)光裝置703還包括位于激發(fā)光源與積分棒703b的光路之間的用于將激發(fā)光匯聚于積分棒703b的光入口 703bl的聚光透鏡703a。激發(fā)光被聚光透鏡703a導(dǎo)入到積分棒703b的光入口 703bl后，在積分棒內(nèi)壁發(fā)生不斷地反射同時沿著積分棒703b傳播，當(dāng)激發(fā)光到達(dá)積分棒703b的光出口 703b2后由于多次的反射和疊加可以形成均勻光分布，其光斑形狀與積分棒703b的光出口 703b2的形狀相同，故而也具有一極性方向。在本實施例中，從光出口 703b2出射的激發(fā)光直接入射于波長轉(zhuǎn)換層710，因此積分棒的光出口 703b2的形狀及其極性方向就決定了激發(fā)光斑的極性方向。圖7b顯示了在本實施例中光出口 703b2的形狀。優(yōu)選的，積分棒的光出口 703b2的形狀為長方形，且該長方形的長寬比等于光閥的光調(diào)制區(qū)的長寬比。、在本實施例中，積分棒的光出口 703b2和光入口 703bl的形狀相同，均勻長方形。實際上，這兩者的形狀可以不同，例如光出口的尺寸大于光入口，或光入口的尺寸大于光出口，甚至還可能兩者中一個是正方形，另一個是長方形。為了實現(xiàn)更好的勻光效果，優(yōu)選的，本實施例極性導(dǎo)光裝置703還包括位于積分棒703b的光入口 703bl的散光片703d。當(dāng)激發(fā)光被聚光透鏡703a導(dǎo)入到積分棒703b的光入口 703bl前，先經(jīng)過散光片703d的散射，使激發(fā)光的發(fā)散角度擴(kuò)大，這有助于激發(fā)光在積分棒光出口 703b2的均勻性。為了方便調(diào)節(jié)，與第一實施例相似的，在本實施例中還包括第三調(diào)節(jié)裝置，用于旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)積分棒光出口 703b2的極性方向，進(jìn)而調(diào)節(jié)激發(fā)光斑的極性方向。在本實施例中，激發(fā)光從積分棒的光出口 703b2出射后直接入射于波長轉(zhuǎn)換層710，這就要求積分棒的光出口 703b2與波長轉(zhuǎn)換層710的間距很近，否則激發(fā)光在兩者的空隙中會快速的擴(kuò)散進(jìn)而使激發(fā)光斑的尺寸變大。而積分棒的光出口 703b2與波長轉(zhuǎn)換層710的間距存在一定限制，尤其是當(dāng)波長轉(zhuǎn)換層710與激發(fā)光斑發(fā)生相對運動時，由于運動速度往往很快，因此積分棒的光出口 703b2與波長轉(zhuǎn)換層710的間距不能太小，否則有相互碰撞的危險。為了解決這個問題，與第四實施例不同的是，如圖8所示，本發(fā)明的第五實施例的投影顯示裝置的光源的極性導(dǎo)光裝置803還包括位于積分棒803b和波長轉(zhuǎn)換層810的光路之間的中繼透鏡或透鏡組803c，用于將從積分棒803b的光出口出射的光投射到波長轉(zhuǎn)換層810并形成激發(fā)光斑。這樣積分棒的光出口與波長轉(zhuǎn)換層的間距不需要太小，但缺點在于系統(tǒng)較復(fù)雜。以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種投影顯示裝置，其特征在于，包括 用于發(fā)射激發(fā)光的激發(fā)光源； 包括至少一種波長轉(zhuǎn)換材料的波長轉(zhuǎn)換層，所述激發(fā)光入射于該波長轉(zhuǎn)換層并形成激發(fā)光斑，該波長轉(zhuǎn)換層吸收入射的激發(fā)光并發(fā)射受激光； 位于所述激發(fā)光源與所述波長轉(zhuǎn)換層的光路之間的極性導(dǎo)光裝置，用于對所述激發(fā)光斑進(jìn)行整形使其形狀具有一極性方向； 用于接收并調(diào)制所述受激光或所述激發(fā)光和所述受激光的混合光的光閥，該光閥具有光調(diào)制區(qū)，該光調(diào)制區(qū)的外形為長方形； 位于所述波長轉(zhuǎn)換層與所述光閥的光路之間的用于將從波長轉(zhuǎn)換層出射的光投射到所述光閥的光調(diào)制區(qū)的中繼系統(tǒng)，該中繼系統(tǒng)包括用于接收波長轉(zhuǎn)換層發(fā)出的光的光入Π ； 所述光閥的光調(diào)制區(qū)在所述中繼系統(tǒng)的光入口端的共軛面上的像的長邊方向，與所述激發(fā)光斑的極性方向平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的投影顯示裝置，其特征在于，所述激發(fā)光源包括至少一顆激光二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影顯示裝置，其特征在于，所述激發(fā)光源還包括至少一個準(zhǔn)直透鏡，該至少一個準(zhǔn)直透鏡與所述至少一顆激光二極管一一對應(yīng)，用于準(zhǔn)直所述至少一個激光二極管發(fā)出的光。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的投影顯示裝置，其特征在于，所述激發(fā)光斑的形狀為長方形或橢圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的投影顯示裝置，其特征在于，還包括驅(qū)動裝置，所述波長轉(zhuǎn)換層與該驅(qū)動裝置固定連接；該驅(qū)動裝置用于帶動波長轉(zhuǎn)換層與所述激發(fā)光斑按照預(yù)定的軌跡發(fā)生周期性相對運動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的投影顯示裝置，其特征在于，所述波長轉(zhuǎn)換層沿運動方向分布有至少兩個區(qū)，其中至少一個區(qū)包括第一波長轉(zhuǎn)換材料，同時至少一個區(qū)包括第二波長轉(zhuǎn)換材料或包括散光材料或?qū)ぐl(fā)光透明。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中的任意一項所述的投影顯示裝置，其特征在于，所述極性導(dǎo)光裝置包括 用于接收所述激發(fā)光的極性散光層，該極性散光層的出射光的光強(qiáng)分布具有一極性方向； 位于所述極性散光層的光路后端的聚光透鏡，用于將從所述極性散光層出射的光匯聚于所述波長轉(zhuǎn)換層并形成激發(fā)光斑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的投影顯示裝置，其特征在于，還包括第一調(diào)節(jié)裝置，用于旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)所述極性散光層的出射光光強(qiáng)分布的極性方向。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的投影顯示裝置，其特征在于，所述極性散光層包括衍射光學(xué)元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的投影顯示裝置，其特征在于，所述極性散光層包括第一透鏡陣列，該第一透鏡陣列包括多個第一透鏡單元，所述第一透鏡單元的外形具有一極性方向。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的投影顯示裝置，其特征在于，所述第一透鏡單元的外形為長方形，且該長方形的長寬比等于所述光閥的光調(diào)制區(qū)的長寬比。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的投影顯示裝置，其特征在于，所述極性導(dǎo)光裝置還包括 位于所述第一透鏡陣列與所述聚光透鏡的光路之間的第二透鏡陣列，該第二透鏡陣列包括多個第二透鏡單元；所述第一透鏡單元與第二透鏡單元在光路上一一對應(yīng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的投影顯示裝置，其特征在于，所述第二透鏡陣列位于第一透鏡陣列的焦平面上。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的投影顯示裝置，其特征在于，所述第二透鏡單元的外形為長 方形，且該長方形的長寬比等于所述光閥的光調(diào)制區(qū)的長寬比。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的投影顯示裝置，其特征在于，還包括第二調(diào)節(jié)裝置，用于同步旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)所述第一透鏡陣列和第二透鏡陣列。
16.根據(jù)權(quán)利要求I至6中的任意一項所述的投影顯示裝置，其特征在于，所述極性導(dǎo)光裝置包括 包括光入口和光出口的積分棒，該積分棒的光出口的形狀具有一極性方向； 位于所述激發(fā)光源與所述積分棒的光路之間的用于將激發(fā)光匯聚于所述積分棒的光入口的聚光透鏡。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的投影顯示裝置，其特征在于，所述積分棒的光出口的形狀為長方形，且該長方形的長寬比等于所述光閥的光調(diào)制區(qū)的長寬比。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的投影顯示裝置，其特征在于，所述極性導(dǎo)光裝置還包括位于所述積分棒和所述波長轉(zhuǎn)換層的光路之間的中繼透鏡，用于將從所述積分棒的光出口出射的光投射到所述波長轉(zhuǎn)換層并形成激發(fā)光斑。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的投影顯示裝置，其特征在于，所述極性導(dǎo)光裝置還包括位于所述積分棒的光入口的散光片。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的投影顯示裝置，其特征在于，還包括第三調(diào)節(jié)裝置，用于旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)所述積分棒的光出口的極性方向。
全文摘要
本發(fā)明提出一種投影顯示裝置，包括用于發(fā)射激發(fā)光的激發(fā)光源和波長轉(zhuǎn)換層，激發(fā)光入射于該波長轉(zhuǎn)換層并形成激發(fā)光斑。還包括位于激發(fā)光源與波長轉(zhuǎn)換層的光路之間的極性導(dǎo)光裝置，用于對激發(fā)光斑進(jìn)行整形使其形狀具有一極性方向；還包括用于將從波長轉(zhuǎn)換層出射的光投射到光閥的光調(diào)制區(qū)的中繼系統(tǒng)。光閥的光調(diào)制區(qū)在中繼系統(tǒng)的光入口端的共軛面上的像的長邊方向，與激發(fā)光斑的極性方向平行。利用極性導(dǎo)光裝置對激發(fā)光斑進(jìn)行整形使其形狀具有一極性方向，且該極性方向與中繼系統(tǒng)的光入口端的共軛面上的像的長邊方向平行，進(jìn)而有效保證了從熒光粉色輪上發(fā)出的光與光閥的光調(diào)制區(qū)的形狀匹配，同時并不增大投影顯示裝置的厚度。
文檔編號G03B21/00GK102722072SQ20121002643
公開日2012年10月10日 申請日期2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月25日
發(fā)明者楊毅, 胡飛 申請人:深圳市光峰光電技術(shù)有限公司