專利名稱：一種光纖激光寬幅投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光投影裝置，尤其涉及一種光纖激光寬幅投影裝置。
背景技術(shù)：
激光投影裝置在當(dāng)前的生產(chǎn)、生活中有著日益廣泛的應(yīng)用。激光投影裝置可以應(yīng) 用在顯示領(lǐng)域中，可為觀眾提供大屏幕投影圖像，也可以應(yīng)用在照明領(lǐng)域中，諸如室外大型 彩燈，還可以應(yīng)用在印刷、排版打印領(lǐng)域中，諸如激光照排機(jī)等。 在現(xiàn)有技術(shù)中，存在著多種應(yīng)用于不同設(shè)備中的激光投影裝置。例如，在公開號(hào)為 JP2007140009的日本專利中公開了一種光纖傳導(dǎo)圖像的投影顯示裝置，如圖1所示，它包 括紅、綠、藍(lán)半導(dǎo)體激光器101R、101G和IOIB，第一掃描振鏡102和第二掃描振鏡103、光纖 105和屏幕110。在上述投影顯示裝置中，在屏幕110之前的各個(gè)部件可以看作是一個(gè)激光 投影裝置。在該激光投影裝置中，紅、綠、藍(lán)半導(dǎo)體激光器101R、101G和IOIB提供光源，第 一掃描振鏡102和第二掃描振鏡103分別完成水平方向(X軸向)和垂直方向(Y軸向)的 掃描，從第二掃描振鏡輸出的光束再通過光纖105傳導(dǎo)到屏幕110。 與傳統(tǒng)的激光顯示系統(tǒng)相比采用上述激光投影裝置的激光投影顯示裝置，雖然利 用了激光投影裝置中的直接發(fā)光特性解決了顯示畫面亮度低的問題，但是，它自身也存在 一定的缺陷。具體而言，包括以下缺陷 1、該半導(dǎo)體激光投影顯示裝置在投影過程中采用了先調(diào)制后耦合分光的方式，因 此，光束通過多個(gè)光學(xué)元件之后，由于散射、離焦等原因?qū)е鹿馐|(zhì)量降低，當(dāng)再進(jìn)行光學(xué) 耦合分光時(shí)就會(huì)導(dǎo)致其出射光的光學(xué)質(zhì)量變差，降低了光源利用率。 2、該半導(dǎo)體激光投影顯示裝置由于采用振鏡逐點(diǎn)掃描同一顯示屏的掃描方式，每
一個(gè)掃描點(diǎn)對(duì)其相鄰掃描點(diǎn)的亮度和色度均會(huì)有影響，造成屏幕對(duì)比度低。 3、該半導(dǎo)體激光投影顯示裝置由于采用振鏡掃描方式，屏幕邊緣的光束入射角
大，所以入射光斑面積增大，功率密度降低，導(dǎo)致屏幕邊緣的光亮度降低，致使整個(gè)屏幕的 亮度變得不均勻。 4、該半導(dǎo)體激光投影顯示裝置的光纖束耦合面為圓弧面，此種圓弧面制作時(shí)必須 保證每根光纖的軸線垂直于此圓弧面切面，而一臺(tái)投影裝置需要上萬根光纖，要保證每根 光纖軸線垂直于此圓弧切面的制作工藝難度非常大。 從該半導(dǎo)體激光投影顯示裝置的上述缺陷可以看出，激光投影顯示裝置的缺陷基 本上都與激光投影裝置的結(jié)構(gòu)有關(guān)，只有對(duì)激光投影裝置從結(jié)構(gòu)上做根本上的改進(jìn)，才能 使激光投影顯示裝置克服上述的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的光纖激光投影裝置由于自身結(jié)構(gòu)以及投影工作原理
所造成的投影質(zhì)量較差、屏幕對(duì)比度低等缺陷，從而提供一種投影質(zhì)量好、屏幕對(duì)比度高的 光纖激光寬幅投影裝置。
4
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種光纖激光寬幅投影裝置，包括光源、耦合透 鏡組、傳輸裝置、固定體以及調(diào)制器；其中，所述的耦合透鏡組對(duì)所述光源所發(fā)出的光做整 形耦合，然后將整形耦合后的光傳輸?shù)剿鰝鬏斞b置內(nèi)，由所述傳輸裝置的安裝在所述固 定體上的輸出端將光射出后，再由所述的調(diào)制器對(duì)光進(jìn)行調(diào)制。 上述技術(shù)方案中，還包括微耦合透鏡組，所述的微耦合透鏡組位于所述的固定體 與所述的調(diào)制器之間，用于將經(jīng)由傳輸裝置傳輸?shù)墓饩劢埂?上述技術(shù)方案中，所述光源包括至少三基色光源，所述光源滿足功率配比白平衡 原則。 上述技術(shù)方案中，所述光源采用固體激光器、半導(dǎo)體激光器、光纖激光器或氣體激 光器。 上述技術(shù)方案中，所述的耦合透鏡組包括用于分別傳輸所述光源的耦合透鏡，所 述耦合透鏡的個(gè)數(shù)與所述光源的個(gè)數(shù)相一致。 上述技術(shù)方案中，所述的耦合透鏡采用自聚焦透鏡、柱透鏡、非球面透鏡或球面透 鏡組。 上述技術(shù)方案中，所述的傳輸裝置包括多根光纖，所述光纖分成多扎光纖扎，所述 的光纖扎放置于所述的耦合透鏡后，并與所述的耦合透鏡一一對(duì)應(yīng)。 上述技術(shù)方案中，所述的一扎光纖扎傳輸同一顏色的光，同一扎所述的光纖扎中 的光纖所傳導(dǎo)的光功率相同。 上述技術(shù)方案中，由所述每扎光纖扎中的至少一根光纖組成一組光纖束，所述的 一組光纖束構(gòu)成一個(gè)像素單元，所述像素單元中的每根光纖傳導(dǎo)一種顏色的光，傳導(dǎo)一種 顏色的光纖至少為一根，所述的每個(gè)像素單元傳導(dǎo)的光滿足功率配比白平衡原則。
上述技術(shù)方案中，所述的固定體包括有用于放置所述像素單元的多個(gè)孔洞，所述 孔洞與所述像素單元一一對(duì)應(yīng)，所有所述像素單元的輸出端在同一光輸出面內(nèi)。
上述技術(shù)方案中，所述像素單元采用纖心折射率大于包層折射率的常規(guī)光纖。
上述技術(shù)方案中，所述像素單元的輸出端由所述常規(guī)光纖的輸出端面集合而成一 個(gè)發(fā)光面，所述發(fā)光面安裝在所述的固定體內(nèi)。 上述技術(shù)方案中，所述像素單元采用包含有全反段和漏光段的光纖，其中所述全 反段的纖心折射率大于包層折射率，光束在光纖內(nèi)發(fā)生全反射；所述漏光段的纖心折射率 小于包層折射率，光束從光纖圓周面透射出去。 上述技術(shù)方案中，所述像素單元的輸出端采用所述漏光段，其余部分采用所述全 反段，每根所述光纖的漏光段在一個(gè)平面內(nèi)纏繞形成一個(gè)發(fā)光源，所述所有發(fā)光源安裝到 所述的固定體內(nèi)，形成一個(gè)所述發(fā)光面。 上述技術(shù)方案中，傳導(dǎo)同種顏色光的光纖間具有長(zhǎng)度差，所述傳導(dǎo)同種顏色光的 光纖內(nèi)所傳導(dǎo)的光所產(chǎn)生的光程差大于相干長(zhǎng)度。 上述技術(shù)方案中，所述的調(diào)制器包括多個(gè)微調(diào)制單元，所述的微調(diào)制單元與所述 像素單元一一對(duì)應(yīng)，所述的每個(gè)微調(diào)制單元包括多個(gè)微小調(diào)制器。
上述技術(shù)方案中，所述的微小調(diào)制器采用微小液晶調(diào)制器或體布拉格光柵。
上述技術(shù)方案中，所述的微耦合透鏡組包括多個(gè)微耦合透鏡，所述的每個(gè)微耦合 透鏡固定在所述像素單元的輸出端面上，并與所述像素單元一一對(duì)應(yīng)。
上述技術(shù)方案中，在所述的每個(gè)微耦合透鏡后安裝有所述的微調(diào)制單元，所述的 微耦合透鏡與所述的微調(diào)制單元一一對(duì)應(yīng)。 上述技術(shù)方案中，所述每個(gè)微調(diào)制單元內(nèi)的微小調(diào)制器的數(shù)量與所述像素單元內(nèi)
光纖的數(shù)量相一致或是與所述像素單元所傳導(dǎo)的光的顏色的數(shù)量相一致。 上述技術(shù)方案中，所述的一種光纖激光寬幅投影裝置還包括用于將所述調(diào)制器調(diào)
制后的光增大散射角并散射出去的散射透鏡。 上述技術(shù)方案中，所述的一種光纖激光寬幅投影裝置還包括用于顯示的顯示屏。
上述技術(shù)方案中，所述的散射透鏡采用菲涅爾透鏡、球面透鏡組或非球面透鏡。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于 1、本發(fā)明的光纖激光寬幅投影裝置采用了先耦合分光、后調(diào)制的方式，激光從光 源傳導(dǎo)到調(diào)制器的過程中除了耦合透鏡和光纖外沒有經(jīng)過其他的光學(xué)器件，所以在此過程 中激光的光束質(zhì)量較好，使得激光的耦合效率相應(yīng)提高、光能損耗小，因此激光光源利用率 提高。 2、本發(fā)明的光纖激光寬幅投影裝置對(duì)每根光纖使用單獨(dú)的微小液晶調(diào)制器進(jìn)行 單獨(dú)調(diào)制，使得調(diào)制系統(tǒng)的調(diào)制效率高，并且相鄰像素點(diǎn)之間不會(huì)發(fā)生相互影響，使得采用 該光纖激光寬幅投影裝置的顯示裝置具有更高的圖像對(duì)比度。 3、本發(fā)明的光纖激光寬幅投影裝置在不同的像素單元中傳導(dǎo)同色光的光纖長(zhǎng)度 不同，由此使得光束所經(jīng)歷的光程不等，通過對(duì)傳導(dǎo)同種顏色光的光纖長(zhǎng)度的調(diào)整，使得同 種顏色激光光束的光程各不相等且光程差均大于相干長(zhǎng)度，從而減弱了投影顯示中的散斑 效應(yīng)。 4、本發(fā)明的光纖激光寬幅投影裝置的光纖耦合面為平面，制作工藝簡(jiǎn)單。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的激光投影裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為在一個(gè)實(shí)施例中采用本發(fā)明的光纖激光寬幅投影裝置的光纖激光大屏幕 顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明的光纖激光寬幅投影裝置中的像素單元放置在固定體上的示意圖； 圖4是本發(fā)明所使用的另一種結(jié)構(gòu)的光纖； 圖5是采用圖4所示的光纖纏繞而成的光纖輸出端示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。 圖2為在一個(gè)實(shí)施例中采用本發(fā)明的光纖激光寬幅投影裝置的光纖激光大屏幕 顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，光纖激光寬幅投影裝置包括紅光激光光源201a、綠光激光光源 201b、藍(lán)光激光光源201c、耦合透鏡組202、傳輸裝置203、固定體204、微耦合透鏡組205和 調(diào)制器206，其中耦合透鏡組202包括紅光耦合透鏡202a、綠光耦合透鏡202b和藍(lán)光耦合 透鏡202c。本發(fā)明的光纖激光寬幅投影裝置在實(shí)際應(yīng)用中可與現(xiàn)有技術(shù)結(jié)合成為用于顯 示、照明、打印等各種裝置，在本實(shí)施例中，以光纖激光寬幅投影顯示裝置與大屏幕顯示結(jié) 合為例，對(duì)采用本發(fā)明的光纖激光寬幅投影裝置的光纖激光投影顯示裝置進(jìn)行說明，這一光纖激光投影顯示裝置在本發(fā)明中被稱為光纖激光大屏幕顯示裝置。光纖激光大屏幕顯示 裝置除了上述部件外，還包括散射透鏡207和顯示屏208 。其中，紅光、綠光和藍(lán)光激光光源 201a、201b和201c所發(fā)出的激光分別由紅光、綠光和藍(lán)光耦合透鏡202a、202b和202c耦 合入用于傳輸激光的傳輸裝置203，傳輸裝置203的輸出端固定于固定體204上，傳輸裝置 203傳輸?shù)募す庖来谓?jīng)微耦合透鏡組205、調(diào)制器206以及散射透鏡207依次做聚焦、圖像 調(diào)制和擴(kuò)束后，投射到顯示屏208上成像。下面對(duì)上述部件的具體實(shí)現(xiàn)分別進(jìn)行說明。
紅光、綠光和藍(lán)光激光光源201a、201b和201c在本發(fā)明中用于提供顯示所需的光 源，本實(shí)施例中采用三個(gè)激光光源，其中紅光激光光源201a采用波長(zhǎng)為635nm的紅光固體 激光器，綠光激光光源201b采用波長(zhǎng)為532nm的綠光固體激光器，藍(lán)光激光光源201c采用 波長(zhǎng)為457nm的藍(lán)光固體激光器。為了提高顯示裝置的顯示效果，紅、綠、藍(lán)三色激光光源 應(yīng)滿足功率配比白平衡原則，具體在本實(shí)施例中，根據(jù)紅、綠、藍(lán)三色激光的波長(zhǎng)，紅、綠、藍(lán) 三色激光光源的功率配比為1.3634 : 1 : 0.7510，以滿足白平衡。紅光、綠光和藍(lán)光耦合 透鏡202a、202b和202c分別將紅光、綠光、藍(lán)光激光光源發(fā)出的激光整形并耦合到傳輸裝 置203內(nèi)。耦合透鏡組202的耦合透鏡的個(gè)數(shù)與激光光源的個(gè)數(shù)相等，本實(shí)施例中的耦合 透鏡組202采用3個(gè)自聚焦透鏡，分別對(duì)應(yīng)紅、綠、藍(lán)三個(gè)激光光源。 傳輸裝置203包括多根光纖，這些光纖分成多扎光纖扎，一扎光纖扎放置于一個(gè) 耦合透鏡后。從每扎光纖扎中抽取至少一根光纖組成一組光纖束，這組光纖束便構(gòu)成一個(gè) 像素單元209，像素單元209中的每根光纖傳導(dǎo)一種顏色的激光，每個(gè)像素單元209包含傳 導(dǎo)所有顏色的光纖并且傳導(dǎo)一種顏色的光纖至少為一根，每個(gè)像素單元209傳導(dǎo)的光滿足 功率配比白平衡原則。本實(shí)施例中所使用的光纖是纖心折射率高于包層折射率的常規(guī)光 纖。由圖2可見，紅、綠、藍(lán)三基色激光分別由紅光、綠光、藍(lán)光耦合透鏡202a、202b和202c 耦合入傳輸裝置203的光纖扎內(nèi)。紅、綠、藍(lán)耦合透鏡202a、202b和202c后各對(duì)應(yīng)一扎光 纖扎，每扎光纖扎由緊固環(huán)固定為一扎，三扎光纖扎內(nèi)的光纖數(shù)量均相等且同一扎光纖扎 中的光纖所傳導(dǎo)的激光功率相同，即傳導(dǎo)相同顏色的光的光纖所傳導(dǎo)的激光功率相同。每 扎光纖扎傳導(dǎo)其相對(duì)應(yīng)的耦合透鏡所透射的激光，如紅光耦合透鏡202a后的一扎光纖扎 都用于傳導(dǎo)紅光耦合透鏡202a所透射的紅光。從三扎光纖扎中的每一扎光纖扎中分別選 取一根光纖重新組合為一組光纖束，這一組光纖束就構(gòu)成像素單元209。圖2中的像素單元 209就是由分別傳輸紅、綠、藍(lán)光的三根光纖所組成的光纖束。因?yàn)槿饫w扎內(nèi)的光纖數(shù) 量均相同且同一扎光纖扎中的光纖所傳導(dǎo)的激光功率相同，并且又因?yàn)榧t光、綠光和藍(lán)光 三色激光光源的功率配比已經(jīng)滿足白平衡原則，所以每一個(gè)像素單元209傳導(dǎo)的紅光、綠 光和藍(lán)光的光功率也是滿足白平衡配比的。 像素單元209中的光纖束的排布方式也存在多種實(shí)現(xiàn)方式，其中一種方式如圖3 所示，像素單元209中的三根光纖都以兩兩相切的方式排布成等邊三角形并整體呈圓形包 裹在一起。像素單元209的入射端(即光纖束的入射端)在耦合透鏡組后，像素單元209 的輸出端(即光纖束的輸出端)則固定在所述的固定體204上。固定體204上設(shè)置有和 像素單元209個(gè)數(shù)相等的孔洞，像素單元209的輸出端安裝在固定體204上的孔洞內(nèi)，且 所有像素單元209在固定體204上的輸出端在同一平面內(nèi)，并且構(gòu)成光輸出面。在本實(shí)施 例中，像素單元209在所述的固定體204上以圖3所示方式呈矩形排列，用于固定像素單 元209的固定體204也為矩形，固定體204的長(zhǎng)為L(zhǎng)、寬為K，固定體204根據(jù)像素單元的個(gè)數(shù)設(shè)置有MXN個(gè)孔洞(M和N均為正整數(shù)，行數(shù)為M，列數(shù)為N)，此MXN個(gè)孔洞用于安裝 像素單元209。每個(gè)孔洞中心橫向間距和縱向間距均為v， MXN個(gè)像素單元209——對(duì)應(yīng) 地安插在固定體204的MXN個(gè)孔洞內(nèi)，并用膠固定于固定體204上，其中孔洞的大小根據(jù) 像素單元209的大小而定，滿足可使像素單元209能夠排布在孔洞內(nèi)即可。本發(fā)明的顯示 裝置的顯示圖像的清晰度與像素單元209的間距與顯示屏到觀眾的距離的比例關(guān)系有關(guān)， 因?yàn)槿搜鄣淖钚》直娼鞘荗. 3mrad，若觀眾與顯示屏的距離為U，要使得觀眾能夠清晰地觀 看顯示裝置上的圖像，則相鄰像素單元209的間距v和顯示屏到觀眾的距離U應(yīng)滿足如下
絲《:"^ 2"gJ!(XK)15 ，所以相鄰像素單元209白勺艦必、,離翻纖白勺足隨，^
保證圖像的清晰度。當(dāng)然每個(gè)孔洞中心橫向間距和縱向間距也可以不等，但是橫向間距和 縱向間距也需滿足上述要求。固定體204上所需要固定的像素單元209的個(gè)數(shù)與本發(fā)明 的顯示裝置的像素要求有關(guān)，例如在本實(shí)施例中M取1024、N取1280，即顯示裝置的像素為 1024X 1280，則在固定體204上需要1024X 1280個(gè)孔洞放置1024X 1280個(gè)像素單元209， 即共需要3X1024X1280根光纖。 通過像素單元209實(shí)現(xiàn)對(duì)光束的傳輸后，再先后通過微耦合透鏡組205和調(diào)制 器206對(duì)光束做聚焦和圖像調(diào)制。微耦合透鏡組205包括多個(gè)微耦合透鏡，用于將像素單 元209的輸出光分別聚焦耦合到調(diào)制器上，微耦合透鏡與像素單元一一對(duì)應(yīng)，本實(shí)施例中， 微耦合透鏡采用球面透鏡組。調(diào)制器206包括多個(gè)微調(diào)制單元，微調(diào)制單元與微耦合透鏡 一一對(duì)應(yīng)，在本實(shí)施例中，即為1024X 1280個(gè)微調(diào)制單元。每個(gè)微調(diào)制單元包括多個(gè)微小 調(diào)制器，每個(gè)微調(diào)制單元內(nèi)的微小調(diào)制器數(shù)量與像素單元209內(nèi)的光纖數(shù)量相一致或者與 像素單元209內(nèi)傳導(dǎo)的光的顏色的數(shù)量相一致，本實(shí)施例中，微調(diào)制單元采用3個(gè)微小液晶 調(diào)制器。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，在每一個(gè)像素單元209的輸出端面上分別固定一個(gè)球面透鏡組，可 以通過機(jī)械套筒或焊接等方法實(shí)現(xiàn)，每一個(gè)球面透鏡組的輸出光路上分別放置3個(gè)微小液 晶調(diào)制器，球面透鏡組將對(duì)應(yīng)的像素單元209傳導(dǎo)的3束紅、綠、藍(lán)光分別聚焦到3個(gè)微小 液晶調(diào)制器后，由3個(gè)微小液晶調(diào)制器分別對(duì)紅、綠、藍(lán)光進(jìn)行調(diào)制，所需的球面透鏡組數(shù) 量與像素單元209的數(shù)量相等，S卩1024X1280個(gè)，而微小液晶調(diào)制器的的數(shù)量與傳輸裝置 203內(nèi)光纖的數(shù)量相等，即1024X 1280X3個(gè)。本實(shí)施例中，由于像素單元209的三根光纖 緊密排布并且光纖直徑較小，所以像素單元209的輸出光束可近似為三束近軸光束入射到 一個(gè)微耦合透鏡，并得到三束光輸出，當(dāng)然也可以采用三個(gè)微耦合透鏡分別對(duì)應(yīng)一個(gè)像素 單元209中的三根光纖，如果像素單元209內(nèi)的光纖數(shù)量大于三根，微耦合透鏡的數(shù)量也可 相應(yīng)調(diào)整。 在實(shí)現(xiàn)對(duì)光束的調(diào)制后，可通過散射透鏡207增大光束發(fā)散角。所述的散射透鏡 207設(shè)置在調(diào)制器206的輸出光路上，本實(shí)施例中該散射透鏡207為菲涅爾透鏡，經(jīng)過每個(gè) 微小液晶調(diào)制器調(diào)制后的圖像再經(jīng)過菲涅爾透鏡散射后投射到顯示屏208。
在上述實(shí)施例中，像素單元209中所采用的光纖為纖心折射率大于包層折射率的 常規(guī)光纖，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，采用一種特殊結(jié)構(gòu)的光纖。例如圖4所示，此類光 纖包括兩段全反段401和漏光段402，其中的全反段401的纖心折射率大于包層折射率， 光束在光纖的全反段401內(nèi)發(fā)生全反射；漏光段402的纖心折射率小于包層折射率，光束會(huì) 從光纖的漏光段402的圓周面透射出去。像素單元209中的光纖束只有靠近固定體204 —端的才采用漏光段402，其余部分都采用全反段401。當(dāng)像素單元209中的光纖束固定在所 述的固定體204上時(shí)，并非像使用常規(guī)光纖束一樣將光纖端頭直接安裝在所述固定體204 內(nèi)，而是在同一平面內(nèi)將光纖束的漏光段402纏繞成如圖5所示的蛇盤狀，蛇盤狀的漏光段 402形成一個(gè)發(fā)光面，然后再將這一發(fā)光面安裝到所述的固定體204內(nèi)，三種顏色的光纖盤 成的發(fā)光面以等邊三角形放置，形成如圖5所示的像素單元。與前述實(shí)施例中只將光纖端 頭安裝到固定體204內(nèi)相比，此種方法所形成的發(fā)光點(diǎn)大，而且可以有效地減小像素單元 209的相互間隔，使顯示的畫面更加細(xì)膩。當(dāng)然，漏光段402纏繞的形狀不限于圖5所示的 形狀，圖5只是作為示例，實(shí)際使用時(shí)，可以改變漏光段402的纏繞間距和纏繞形狀，只要滿 足顯示需要的形狀和間距均可。采用本實(shí)施例中所述的上述光纖后，光纖激光大屏幕顯示 裝置中的其他部件以及裝置的整個(gè)結(jié)構(gòu)都可保持不變。 在上述兩個(gè)實(shí)施例中，傳導(dǎo)同一種顏色激光的光纖扎內(nèi)的光纖長(zhǎng)度都不相等，使 得光纖內(nèi)所傳導(dǎo)的光束產(chǎn)生光程差，當(dāng)光纖長(zhǎng)度差滿足使所傳導(dǎo)的光束產(chǎn)生的光程差不等 且光程差大于相干長(zhǎng)度時(shí)，此種顏色的各個(gè)光束之間的干涉得到削弱。因此通過調(diào)整光纖 長(zhǎng)度，使得傳導(dǎo)的每種顏色的光束之間的干涉都得到削弱，從而可以減弱投影顯示中的散 斑效應(yīng)。 以上是對(duì)采用了本發(fā)明的光纖激光寬幅投影裝置的光纖激光大屏幕顯示裝置的 說明，這一顯示裝置可以有進(jìn)一步的應(yīng)用，例如將兩組或兩組以上的光纖激光顯示裝置組 合在一起構(gòu)成更大面積的顯示裝置。而本發(fā)明中所采用的光源的類型也不局限于固體激光 器，其它形式的激光器，如半導(dǎo)體激光器、光纖激光器或氣體激光器等都可應(yīng)用于本發(fā)明， 而紅、綠、藍(lán)三色激光光源除各有一個(gè)激光器的情況外，也可以在滿足三色激光光源的前提 下改變光源的數(shù)量，例如，有兩個(gè)紅光光源，而綠光和藍(lán)光光源各有一個(gè)，此時(shí)只要三基色 光源總體上滿足功率配比白平衡原則即可。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，光源除了為 紅、綠、藍(lán)三基色激光光源，還可以為四基色、五基色或更多基色的光源，只要這些光源滿足 多基色功率配比白平衡原則即可。此外，還可以使用能夠同時(shí)發(fā)出多種顏色激光的激光器， 對(duì)于此類激光器，可根據(jù)其發(fā)出激光的路徑個(gè)數(shù)確定其光源個(gè)數(shù)，例如一個(gè)光源裝置由兩 臺(tái)激光器組成，其中的一臺(tái)激光器發(fā)射兩路激光，分別提供紅光和藍(lán)光，另一臺(tái)激光器只發(fā) 射一路綠光，則此光源裝置則視為具有三個(gè)激光光源。耦合透鏡組202的耦合透鏡除了為 自聚焦透鏡外，還可以為柱透鏡、非球面透鏡或球面透鏡組，耦合透鏡的數(shù)量和光源的個(gè)數(shù) 相等且一一對(duì)應(yīng)，并且耦合透鏡的數(shù)量可根據(jù)光源數(shù)量做適應(yīng)性的調(diào)整，例如一個(gè)光源裝 置有兩個(gè)紅光光源、一個(gè)綠光光源和一個(gè)藍(lán)光光源，則需要將所述耦合透鏡的個(gè)數(shù)調(diào)整為4 個(gè)，以分別對(duì)應(yīng)4個(gè)光源，相應(yīng)地光纖扎也調(diào)整為4扎，像素單元內(nèi)的光纖的數(shù)量也調(diào)整為4 根，2根光纖傳導(dǎo)紅光、1根光纖傳導(dǎo)藍(lán)光和1根光纖傳導(dǎo)綠光，相應(yīng)地微調(diào)制單元內(nèi)的微小 調(diào)制器可以為4個(gè)，也可以為3個(gè)，在用3個(gè)的情況下即兩束紅光共用一個(gè)微小調(diào)制器。像 素單元209的光纖束包含的光纖數(shù)量可以根據(jù)光源數(shù)量和光纖的總數(shù)量做適應(yīng)性調(diào)整。例 如，當(dāng)紅、綠、藍(lán)三色光源的數(shù)量為3個(gè)，但是傳導(dǎo)綠光激光光源和藍(lán)光激光光源的光纖數(shù) 量相等，而傳導(dǎo)紅光激光光源的光纖數(shù)量是傳導(dǎo)綠光激光光源光纖數(shù)量的二倍時(shí)，像素單 元209的光纖束的光纖數(shù)量也相應(yīng)地調(diào)整為4根，其中2根用來傳導(dǎo)紅光，相應(yīng)地后續(xù)光路 上的每個(gè)微調(diào)制單元內(nèi)的微小調(diào)制器可調(diào)整為4個(gè)，也可以用3個(gè)，在用3個(gè)的情況下，兩 根傳導(dǎo)紅光的光纖共用一個(gè)微小調(diào)制器。當(dāng)然隨著條件的變化，像素單元209的光纖束的
9光纖數(shù)量也可相應(yīng)地調(diào)整為5根或6根，甚至更多的數(shù)量。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理 解，隨著像素單元209的光纖束的光纖數(shù)量的變化，包裹光纖的像素單元209的整體形狀還 可以為正方形、梯形或圓環(huán)形等，像素單元209的光纖束的光纖可排布為"一"、"1 "或"田" 字形等其它形狀，并且光纖的間距也可根據(jù)實(shí)際需要發(fā)生變化。所有像素單元209的輸出 端除在同一平面外，還可以在同一平滑凹面或同一平滑凸面內(nèi)或在其它能夠滿足投影成像 需求的一個(gè)相對(duì)平滑的光輸出面內(nèi)，并且像素單元209的排布方式除了如圖3所示的方式 外，還可以采用其它的排布方式，例如兩兩相鄰的像素單元209以等邊三角形的形狀排布， 總之，排布的方式只要能夠滿足成像的需求即可。 微耦合透鏡組205中的微耦合透鏡除采用球面透鏡組外，還可以采用非球面透 鏡，也可以通過將像素單元209的輸出端燒蝕為球面，從而具有增大發(fā)散角的功能，從而可 以省卻微耦合透鏡組205。調(diào)制器206除使用微小液晶調(diào)制器外，還可以采用體布拉格光柵 (Volume Bragg Grating)，它們都可以達(dá)到相應(yīng)的調(diào)制效果。所述的散射透鏡207除采用 菲涅爾透鏡外，還可以采用球面透鏡組或非球面透鏡。顯示屏208也可以取消不用。當(dāng)然 散射透鏡207和顯示屏208也可以由具有散射特性的顯示屏所代替。 本發(fā)明的光纖激光寬幅投影裝置除了可以應(yīng)用于上述實(shí)施例中的光纖激光大屏 幕顯示裝置外，還可以應(yīng)用于其它領(lǐng)域，如采用激光投影方式實(shí)現(xiàn)照明的照明裝置、激光照 排機(jī)等。 最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參 照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方 案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種光纖激光寬幅投影裝置，其特征在于，包括光源、耦合透鏡組(202)、傳輸裝置(203)、固定體(204)以及調(diào)制器(206)；其中，所述的耦合透鏡組(202)對(duì)所述光源所發(fā)出的光做整形耦合，然后將整形耦合后的光傳輸?shù)剿鰝鬏斞b置(203)內(nèi)，由所述傳輸裝置(203)的安裝在所述固定體(204)上的輸出端將光射出后，再由所述的調(diào)制器(206)對(duì)光進(jìn)行調(diào)制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖激光寬幅投影裝置，其特征在于，還包括微耦合透鏡組 (205)，所述的微耦合透鏡組(205)位于所述的固定體(204)與所述的調(diào)制器(206)之間， 用于將經(jīng)由傳輸裝置(203)傳輸?shù)墓饩劢埂?br> 3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖激光寬幅投影裝置，其特征在于，所述光源包括至少 三基色光源，所述的光源滿足功率配比白平衡原則。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖激光寬幅投影裝置，其特征在于，所述光源采用固體激 光器、半導(dǎo)體激光器、光纖激光器或氣體激光器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖激光寬幅投影裝置，其特征在于，所述的耦合透鏡 組(202)包括用于分別傳輸所述光源的耦合透鏡，所述耦合透鏡的個(gè)數(shù)與所述光源的個(gè)數(shù) 相一致。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光纖激光寬幅投影裝置，其特征在于，所述的耦合透鏡采用 自聚焦透鏡、柱透鏡、非球面透鏡或球面透鏡組。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖激光寬幅投影裝置，其特征在于，所述的傳輸裝置包 括多根光纖，所述光纖分成多扎光纖扎，所述的光纖扎放置于所述的耦合透鏡后，并與所述 的耦合透鏡一一對(duì)應(yīng)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖激光寬幅投影裝置，其特征在于，所述的一扎光纖扎傳 輸同一顏色的光，同一扎所述的光纖扎中的光纖所傳導(dǎo)的光功率相同。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的光纖激光寬幅投影裝置，其特征在于，由所述每扎光纖扎中 的至少一根光纖組成一組光纖束，所述的一組光纖束構(gòu)成一個(gè)像素單元(209)，所述像素單 元(209)中的每根光纖傳導(dǎo)一種顏色的光，傳導(dǎo)一種顏色的光纖至少為一根，所述的每個(gè) 像素單元(209)傳導(dǎo)的光滿足功率配比白平衡原則。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光纖激光寬幅投影裝置，其特征在于，所述的固定體(204) 包括有用于放置所述像素單元(209)的多個(gè)孔洞，所述孔洞與所述像素單元(209) —一對(duì) 應(yīng)，所有所述像素單元(209)的輸出端在同一光輸出面內(nèi)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光纖激光寬幅投影裝置，其特征在于，所述像素單元(209) 采用纖心折射率大于包層折射率的常規(guī)光纖。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的光纖激光寬幅投影裝置，其特征在于，所述像素單元(209) 的輸出端由所述常規(guī)光纖的輸出端面集合而成一個(gè)發(fā)光面，所述發(fā)光面安裝在所述的固定 體(204)內(nèi)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光纖激光寬幅投影裝置，其特征在于，所述像素單元(209) 采用包含有全反段(401)和漏光段(402)的光纖，其中所述全反段(401)的纖心折射率大 于包層折射率，光束在光纖內(nèi)發(fā)生全反射；所述漏光段(402)的纖心折射率小于包層折射 率，光束會(huì)從光纖圓周面透射出去。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的光纖激光寬幅投影裝置，其特征在于，所述像素單元(209)的輸出端采用所述漏光段(402)，其余部分采用所述全反段(401)，每根所述光纖的漏光段 (402)在一個(gè)平面內(nèi)纏繞形成一個(gè)發(fā)光源，所述所有發(fā)光源安裝到所述的固定體(204)內(nèi)， 形成一個(gè)所述發(fā)光面。
15. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的光纖激光寬幅投影裝置，其特征在于，傳導(dǎo)同種顏色激光的 光纖間具有長(zhǎng)度差，所述傳導(dǎo)同種顏色激光的光纖內(nèi)所傳導(dǎo)的光所產(chǎn)生的光程差大于相干 長(zhǎng)度。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光纖激光寬幅投影裝置，其特征在于，所述的調(diào)制器(206) 包括多個(gè)微調(diào)制單元，所述的微調(diào)制單元與所述像素單元一一對(duì)應(yīng)，所述的每個(gè)微調(diào)制單 元包括多個(gè)微小調(diào)制器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的光纖激光寬幅投影裝置，其特征在于，所述的微小調(diào)制器 采用微小液晶調(diào)制器或體布拉格光柵。
18. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光纖激光寬幅投影裝置，其特征在于，所述的微耦合透鏡組 (205)包括多個(gè)微耦合透鏡，所述的每個(gè)微耦合透鏡固定在所述像素單元(209)的輸出端 面上，并與所述像素單元一一對(duì)應(yīng)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的光纖激光寬幅投影裝置，其特征在于，在所述的每個(gè)微耦 合透鏡后安裝有所述的微調(diào)制單元，所述的微耦合透鏡與所述的微調(diào)制單元一一對(duì)應(yīng)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的光纖激光寬幅投影裝置，其特征在于，所述每個(gè)微調(diào)制單 元內(nèi)的微小調(diào)制器的數(shù)量與所述像素單元(209)內(nèi)光纖的數(shù)量相一致或是與所述像素單 元所傳導(dǎo)的光的顏色的數(shù)量相一致。
21. —種光纖激光大屏幕顯示裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1-19之一所述的光纖 激光寬幅投影裝置。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的光纖激光大屏幕顯示裝置，其特征在于，還包括用于將所 述調(diào)制器(206)調(diào)制后的光增大散射角并散射出去的散射透鏡(207)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的光纖激光大屏幕顯示裝置，其特征在于，還包括用于 顯示的顯示屏(208)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的光纖激光大屏幕顯示裝置，其特征在于，所述的散射透鏡 (207)采用菲涅爾透鏡、球面透鏡組或非球面透鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光纖激光寬幅投影裝置，包括光源、耦合透鏡組、傳輸裝置、固定體以及調(diào)制器；其中，所述耦合透鏡組對(duì)所述光源所發(fā)出的光做整形耦合，然后將整形耦合后的光傳輸?shù)剿鰝鬏斞b置內(nèi)，由所述傳輸裝置的安裝在所述固定體上的輸出端將光射出后，再由所述的調(diào)制器對(duì)光進(jìn)行調(diào)制。所述傳輸裝置包括多根光纖，所述光纖分成多扎光纖扎，由所述每扎光纖扎中的至少一根光纖組成一組光纖束即像素單元，所述像素單元的輸出端固定于固定體上，并在同一光輸出面內(nèi)輸出光。本發(fā)明提高了光源利用率、耦合效率以及圖像對(duì)比度，并可消除散斑效應(yīng)。
文檔編號(hào)H04N9/31GK101750854SQ20081022798
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者葉成偉, 畢勇, 王斌 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