專利名稱：層流電子束采用恒定電壓激發(fā)的激光crt投影系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
層流電子束采用恒定電壓激發(fā)的激光CRT投影系統(tǒng)技術(shù)領域[0001]本實用新型涉及電子技術(shù)領域，具體涉及一種投影系統(tǒng)。
技術(shù)背景[0002]隨著小型化、便攜式電子設備的興起，現(xiàn)有的投影設備通常采用手持式、低耗電的投影設備，最適合于此類投影設備的光源為激光光源或是發(fā)光二級管光源。其中，激光光源是已被廣泛認為低耗電、亮度高的高效光源。[0003]投影系統(tǒng)利用光調(diào)制器把從光源射出的光轉(zhuǎn)換為影像畫面。目前此種光調(diào)制器通常是利用液晶的投射型/反射型液晶顯示器、硅基液晶，以及DLP技術(shù)中的數(shù)字微鏡器件。 為了表現(xiàn)影像畫面，需要綠/藍/紅三種原色的激光。[0004]CRT是一種是用陰極射線管的顯示器，其主要由玻璃罩、電子槍、偏轉(zhuǎn)線圈、應激面板組成。傳統(tǒng)的CRT技術(shù)被用于電視機、電腦屏幕應用中，另外CRT技術(shù)也可被用于投影光機結(jié)構(gòu)中，但往往效率不高，而且受亮度限制。[0005]CRT也可以通過電子束激發(fā)激光光源，將CRT的電子槍產(chǎn)生的電子束轟擊激光面板產(chǎn)生激光光源，具有去相干、亮度高等優(yōu)點。但一般光源配備的電子束激發(fā)系統(tǒng)采用交叉電子槍，這種電子槍發(fā)射的電子束在像面的電流密度分布為類高斯型，從發(fā)光機理上來說存在缺陷，轉(zhuǎn)化為熱的能量比重大，且發(fā)光區(qū)域功耗也不均勻，降低了芯片的平均壽命。實用新型內(nèi)容[0006]本實用新型的目的在于，提供一種層流電子束采用恒定電壓激發(fā)的激光CRT投影系統(tǒng)，解決以上技術(shù)問題。[0007]本實用新型所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)[0008]層流電子束采用恒定電壓激發(fā)的激光CRT投影系統(tǒng)，包括光源系統(tǒng)、光學棱鏡、投影光學系統(tǒng)、其特征在于，所述光源系統(tǒng)包括三個用于產(chǎn)生激光的激光CRT，三個所述激光 CRT產(chǎn)生的激光光源顏色分別為三原色中的一種，三個所述激光CRT產(chǎn)生的激光分別通過光學棱鏡形成一束三色合成光；[0009]所述激光CRT包括一真空管，所述真空管的一端設有一激光面板，所述真空管的另一端設有電子槍所述電子槍采用一層流電子槍，所述層流電子槍的前方設有一聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，所述聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的前方設有所述激光面板；[0010]所述層流電子槍包括一陰極，所述陰極加載負電壓電源，所述激光面板加載正電壓電源，所述負電壓電源和所述正電壓電源串聯(lián)，且連接處接地。[0011]本實用新型將激光CRT光源作為投影系統(tǒng)的光源，具有能消除激光散斑、可控性好等優(yōu)點。且本實用新型的電子槍采用了層流電子槍發(fā)射電子束，激光面板的電流密度具有比較均勻的分布，平均了激光面板功耗，降低了轉(zhuǎn)化為熱的能量。[0012]所述陰極加載0 _20kv的高負電壓電源，所述激光面板加載0 +20kv的高正電壓電源。本實用新型中通過激光CRT的高電壓可被分割，使負電位適用于陰極，正電位適用于陽極，所以在激光面板上的總電位接近正電位與負電位的電勢差。[0013]還包括一電子束電流控制系統(tǒng)，所述電子束電流控制系統(tǒng)連接所述陰極。電子束電流控制系統(tǒng)是用于控制電子槍中的陰極和其他電極，來產(chǎn)生所需電子束，電子束在激光面板上掃描后產(chǎn)生所需的激光輸出強度。電子束電流控制系統(tǒng)通過控制電子槍，來調(diào)節(jié)和控制電流，進而控制激光的輸出強度。[0014]在本實用新型不需要快速調(diào)制電子束電流，在陰極段只需加載一個恒定電壓產(chǎn)生電子束電流轟擊激光面板從而生成激光光源，不需要在陰極處使用昂貴的調(diào)制電極。因此電子束控制系統(tǒng)和電子槍的配置較為簡化和便宜。電子束電流控制系統(tǒng)可以單獨調(diào)整陰極或其他電極上控制電流的電壓。本實用新型通過電子束電流控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)電子槍中電極的電壓，可以達到要求單位的恒定輸出。[0015]所述聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括一設置在所述電子槍前方的聚焦線圈、一設置在所述聚焦線圈前方的偏轉(zhuǎn)線圈，所述偏轉(zhuǎn)線圈的前方設有所述激光面板。為了保持電子束的層流性， 偏轉(zhuǎn)線圈的偏轉(zhuǎn)角度必須很小，必須處于偏轉(zhuǎn)線圈的線性偏轉(zhuǎn)區(qū)域。[0016]所述真空管包括一漏斗形的玻璃罩，所述玻璃罩的廣角端設有所述激光面板，所述玻璃罩的另一端設有所述層流電子槍。真空管和層流電子槍的結(jié)構(gòu)設計可以根據(jù)實際應用而改變。[0017]所述激光面板包括至少兩個激光腔，至少兩個所述激光腔沿厚度方向排列成所述激光面板；所述激光腔包括一增益介質(zhì)層、反射層，所述反射層分別設置在所述增益介質(zhì)層的前方和后方。[0018]所述激光腔包括部分反射層和完全反射層，所述部分反射層設置在所述增益介質(zhì)層的前方，所述完全反射層設置在所述增益介質(zhì)層的后方。以便光子在激光腔內(nèi)多次激發(fā)。[0019]還包括一激光面板冷卻系統(tǒng)，所述激光面板冷卻系統(tǒng)包括設置在所述激光面板周邊的歧管、熱交換系統(tǒng)、冷卻液，所述冷卻液設置在所述歧管內(nèi)，所述熱交換系統(tǒng)連接所述歧管的入口和出口。冷卻液通過歧管流經(jīng)整個激光面板周邊，激光面板被冷卻，冷卻液溫度上升。升溫的冷卻液從出口離開歧管，從而進入熱交換系統(tǒng)，進行冷卻和冷卻液重新循環(huán)。[0020]所述冷卻液采用絕緣、透明的冷卻液。以便激光面板冷卻系統(tǒng)隔離高電壓，省去了其他電隔離系統(tǒng)的設置。所述冷卻液可以采用介質(zhì)冷卻液，如3M公司制造的Fluorinert， 也可以采用全氟液體或其他非導電流體。[0021]所述激光面板周邊可以設置至少兩條歧管，至少兩條所述歧管相互聯(lián)通，至少兩條所述歧管中的至少一條連接所述熱交換系統(tǒng)。以便更加有效均勻的冷卻激光面板。[0022]還包括三個光調(diào)制器(SLM)，所述光調(diào)制器設置在沿所述激光CRT到所述光學棱鏡之間的光路上。[0023]所述光學棱鏡可以采用一 X棱鏡，三個所述激光CRT產(chǎn)生的激光分別通過所述X 棱鏡的合色形成三色合成光。[0024]所述光調(diào)制器可以采用硅基液晶(LC0Q。所述光調(diào)制器也可以采用光柵光閥 (GLV)或者數(shù)字微反射鏡(DMD)。以減小體積，降低能耗。[0025]有益效果由于采用上述技術(shù)方案，本實用新型綜合了 CRT和激光的優(yōu)點，無需昂貴的調(diào)制設備，就能輸出激光光源，具有能消除激光散斑、可控性好等優(yōu)點。電子槍采用了層流電子槍發(fā)射電子束，激光面板的電流密度具有比較均勻的分布，平均了激光面板功耗，降低了轉(zhuǎn)化為熱的能量。

[0026]圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；[0027]圖2為本實用新型激光CRT的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0028]為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示進一步闡述本實用新型。[0029]參照圖1，層流電子束采用恒定電壓激發(fā)的激光CRT投影系統(tǒng)，包括光源系統(tǒng)、光學棱鏡2、投影光學系統(tǒng)3，投影光學系統(tǒng)3的前方設有屏幕5。光源系統(tǒng)包括三個用于產(chǎn)生激光的激光CRT1，三個激光CRTl產(chǎn)生的激光光源顏色分別為三原色中的一種，三個激光 CRTl產(chǎn)生的激光分別通過光學棱鏡2形成一束三色合成光。本實用新型將激光CRTl光源作為投影系統(tǒng)的光源，具有能消除激光散斑、可控性好等優(yōu)點。[0030]參照圖2，激光CRTl包括一真空管，真空管包括一漏斗形的玻璃罩11，玻璃罩11 的廣角端設有激光面板12，玻璃罩11的另一端設有電子槍，電子槍采用一層流電子槍13。 真空管和層流電子槍13的結(jié)構(gòu)設計可以根據(jù)實際應用而改變。層流電子槍13的前方設有一聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的前方設有激光面板12。層流電子槍13包括一陰極131， 陰極131加載負電壓電源，激光面板12加載正電壓電源，負電壓電源和正電壓電源串聯(lián)，且連接處接地。陰極131加載0 -20kv的高負電壓電源，激光面板12加載0 +20kv的高正電壓電源。本實用新型中通過激光CRT 1的高電壓可被分割，使負電位適用于陰極131，正電位適用于陽極，所以在激光面板12上的總電位接近正電位與負電位的電勢差。本實用新型的電子槍采用了層流電子槍13發(fā)射電子束，激光面板12的電流密度具有比較均勻的分布，平均了激光面板12功耗，降低了轉(zhuǎn)化為熱的能量。[0031]還包括一電子束電流控制系統(tǒng)14，電子束電流控制系統(tǒng)14連接陰極131。電子束電流控制系統(tǒng)14是用于控制電子槍中的陰極131和其他電極，來產(chǎn)生所需電子束，電子束在激光面板12上掃描后產(chǎn)生所需的激光輸出強度。電子束電流控制系統(tǒng)14通過控制電子槍，來調(diào)節(jié)和控制電流，進而控制激光的輸出強度。在本實用新型不需要快速調(diào)制電子束電流，在陰極131段只需加載一個恒定電壓產(chǎn)生電子束電流轟擊激光面板12從而生成激光光源，不需要在陰極131處使用昂貴的調(diào)制電極。因此電子束控制系統(tǒng)和電子槍的配置較為簡化和便宜。電子束電流控制系統(tǒng)14可以單獨調(diào)整陰極131或其他電極上控制電流的電壓。本實用新型通過電子束電流控制系統(tǒng)14來調(diào)節(jié)電子槍中電極的電壓，可以達到要求單位的恒定輸出。[0032]電子槍還可以包括一 Gl電極132、一 G2電極133、一 G3電極134，Gl電極132、 G2電極133、G3電極134依次設置在陰極131與聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)之間。Gl電極132、G2電極 133、G3電極134分別連接電子束電流控制系統(tǒng)14，電子束電流控制系統(tǒng)14控制各電極來控制激光的輸出強度。[0033]聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括一設置在電子槍前方的聚焦線圈135、一設置在聚焦線圈135 前方的偏轉(zhuǎn)線圈136，偏轉(zhuǎn)線圈136的前方設有激光面板12。為了保持電子束的層流性，偏5轉(zhuǎn)線圈136的偏轉(zhuǎn)角度必須很小，必須處于偏轉(zhuǎn)線圈136的線性偏轉(zhuǎn)區(qū)域。[0034]激光面板12包括至少兩個激光腔，至少兩個激光腔沿厚度方向排列成激光面板 12。激光腔包括一增益介質(zhì)層、反射層，反射層分別設置在增益介質(zhì)層的前方和后方。激光腔包括部分反射層和完全反射層，部分反射層設置在增益介質(zhì)層的前方，完全反射層設置在增益介質(zhì)層的后方。以便光子在激光腔內(nèi)多次激發(fā)。[0035]還包括一激光面板冷卻系統(tǒng)，激光面板冷卻系統(tǒng)包括設置在激光面板12周邊的歧管、熱交換系統(tǒng)、冷卻液，冷卻液設置在歧管內(nèi)，熱交換系統(tǒng)連接歧管的入口和出口。冷卻液通過歧管流經(jīng)整個激光面板12周邊，激光面板12被冷卻，冷卻液溫度上升。升溫的冷卻液從出口離開歧管，從而進入熱交換系統(tǒng)，進行冷卻和冷卻液重新循環(huán)。激光面板12周邊可以設置至少兩條歧管，至少兩條歧管相互聯(lián)通，至少兩條歧管中的至少一條連接熱交換系統(tǒng)。以便更加有效均勻的冷卻激光面板12。冷卻液采用絕緣、透明的冷卻液。以便激光面板冷卻系統(tǒng)隔離高電壓，省去了其他電隔離系統(tǒng)的設置。冷卻液可以采用介質(zhì)冷卻液，如 3M公司制造的Fluorinert，也可以采用全氟液體或其他非導電流體。[0036]參照圖1，還包括三個光調(diào)制器4，光調(diào)制器4設置在沿激光CRTl到光學棱鏡2之間的光路上。光調(diào)制器4可以采用硅基液晶(LC0S)。光調(diào)制器4也可以采用光柵光閥(GLV) 或者數(shù)字微反射鏡(DMD)。以減小體積，降低能耗。光學棱鏡2可以采用一 X棱鏡，三個激光CRTl產(chǎn)生的激光分別通過X棱鏡的合色形成三色合成光。[0037]實施方式一參照圖1，三個激光CRTl分別提供紅色、綠色和藍色激光光源。三個激光CRTl分別通過光調(diào)制器4進行調(diào)制后，再通過適當?shù)腦棱鏡2耦合整形，經(jīng)過光學投影系統(tǒng)3再投射到屏幕5上，形成全彩圖像。為了達到理想投影圖像的色平衡，每個激光 CRTl都可以單獨通過電子束電流控制系統(tǒng)14進行調(diào)整。這種調(diào)整可以采用手工完成，如讓使用者單獨控制每個激光CRT1。也可以通過感應器來自動反饋，以便電子束電流控制系統(tǒng) 14自動調(diào)節(jié)期望的色平衡。[0038]實施方式二 參照圖2，陰極131加載_20kv的負電壓電源，激光面板加載+20kv的正電壓電源，使得轟擊到激光面板12的電子總電壓為40kv。兩個電壓電源之間有接地裝置。則[0039]1)陰極131的-20kv接在靠近真空管壁一側(cè)，在陰極131的_20kv電壓電源定義為電子槍段的電壓。[0040]2)Gl電極132用來調(diào)節(jié)和控制電流或輸出強度。由于陰極131為_20kv，Gl電極 132可以在-120v Ov范圍調(diào)制。-120v是真空管的切斷電壓，即將Gl電極132調(diào)制_120v 時，沒有電子可以發(fā)射。[0041]3)和陰極131、Gl電極132相關聯(lián)，G2電極133電壓設置為+1200v。[0042]4)和陰極132關聯(lián)，G3電極134是預聚焦電極，電壓約為+5000v。[0043]因此，要電子槍端及陰極131要維持在_20kv，電流密度和數(shù)量需要通過Gl來調(diào)節(jié)。[0044]另外，在電子槍端的高電壓可以為任意值，電子槍中的電極上的電壓也可以根據(jù)需要設計。還可以將激光面板上的電壓設計為_20kv，電子槍段電壓為+20kv。[0045]以激光CRTl為基礎的投影系統(tǒng)，可以有效應用于光柵光閥(GLV)投影機和其他投影顯示燈設備。例如，激光CRT可以單獨與SLM對接應用，也可以在其他領域應用，如應用于光纖交換機、光纖路由器、激光醫(yī)療設備等。[0046] 以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.層流電子束采用恒定電壓激發(fā)的激光CRT投影系統(tǒng)，包括光源系統(tǒng)、光學棱鏡、投影光學系統(tǒng)、其特征在于，所述光源系統(tǒng)包括三個用于產(chǎn)生激光的激光CRT，三個所述激光 CRT產(chǎn)生的激光光源顏色分別為三原色中的一種，三個所述激光CRT產(chǎn)生的激光分別通過光學棱鏡形成一束三色合成光；所述激光CRT包括一真空管，所述真空管的一端設有一激光面板，所述真空管的另一端設有電子槍所述電子槍采用一層流電子槍，所述層流電子槍的前方設有一聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，所述聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的前方設有所述激光面板；所述層流電子槍包括一陰極，所述陰極加載負電壓電源，所述激光面板加載正電壓電源，所述負電壓電源和所述正電壓電源串聯(lián)，且連接處接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層流電子束采用恒定電壓激發(fā)的激光CRT投影系統(tǒng)，其特征在于所述陰極加載0 -20kv的高負電壓電源，所述激光面板加載0 +20kv的高正電壓電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層流電子束采用恒定電壓激發(fā)的激光CRT投影系統(tǒng)，其特征在于還包括一電子束電流控制系統(tǒng)，所述電子束電流控制系統(tǒng)連接所述陰極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的層流電子束采用恒定電壓激發(fā)的激光CRT投影系統(tǒng)，其特征在于所述聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括一設置在所述電子槍前方的聚焦線圈、一設置在所述聚焦線圈前方的偏轉(zhuǎn)線圈，所述偏轉(zhuǎn)線圈的前方設有所述激光面板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的層流電子束采用恒定電壓激發(fā)的激光CRT投影系統(tǒng)，其特征在于所述真空管包括一漏斗形的玻璃罩，所述玻璃罩的廣角端設有所述激光面板，所述玻璃罩的另一端設有所述層流電子槍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層流電子束采用恒定電壓激發(fā)的激光CRT投影系統(tǒng)，其特征在于所述激光面板包括至少兩個激光腔，至少兩個所述激光腔沿厚度方向排列成所述激光面板；所述激光腔包括一增益介質(zhì)層、反射層，所述反射層分別設置在所述增益介質(zhì)層的前方和后方。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的層流電子束采用恒定電壓激發(fā)的激光CRT投影系統(tǒng)，其特征在于所述激光腔包括部分反射層和完全反射層，所述部分反射層設置在所述增益介質(zhì)層的前方，所述完全反射層設置在所述增益介質(zhì)層的后方。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的層流電子束采用恒定電壓激發(fā)的激光CRT投影系統(tǒng)，其特征在于還包括一激光面板冷卻系統(tǒng)，所述激光面板冷卻系統(tǒng)包括設置在所述激光面板周邊的歧管、熱交換系統(tǒng)、冷卻液，所述冷卻液設置在所述歧管內(nèi)，所述熱交換系統(tǒng)連接所述歧管的入口和出口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的層流電子束采用恒定電壓激發(fā)的激光CRT投影系統(tǒng)，其特征在于還包括三個光調(diào)制器，所述光調(diào)制器設置在沿所述激光CRT到所述光學棱鏡之間的光路上。
專利摘要本實用新型涉及電子技術(shù)領域，具體涉及一種投影系統(tǒng)。層流電子束采用恒定電壓激發(fā)的激光CRT投影系統(tǒng)，包括光源系統(tǒng)、光學棱鏡、投影光學系統(tǒng)、其特征在于，光源系統(tǒng)包括三個用于產(chǎn)生激光的激光CRT，三個激光CRT產(chǎn)生的激光光源顏色分別為三原色中的一種，三個激光CRT產(chǎn)生的激光分別通過光學棱鏡形成一束三色合成光。激光CRT的電子槍采用一層流電子槍。由于采用上述技術(shù)方案，本實用新型綜合了CRT和激光的優(yōu)點，無需昂貴的調(diào)制設備，就能輸出激光光源，具有能消除激光散斑、可控性好等優(yōu)點。
文檔編號H01J29/89GK202306118SQ20112042508
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者嚴瑗, 夏忠平, 張學淵, 趙健, 鐘偉杰 申請人:上海顯恒光電科技股份有限公司