CN116819865A - 一种基于导电溶液的投影显示*** - Google Patents
一种基于导电溶液的投影显示*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN116819865A CN116819865A CN202310191927.7A CN202310191927A CN116819865A CN 116819865 A CN116819865 A CN 116819865A CN 202310191927 A CN202310191927 A CN 202310191927A CN 116819865 A CN116819865 A CN 116819865A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- speckle
- beams
- pbs
- emitted
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 41
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims abstract description 24
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 19
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 11
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 6
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 108010001267 Protein Subunits Proteins 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 1
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000005311 autocorrelation function Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
- G03B21/2033—LED or laser light sources
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/30—Collimators
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/48—Laser speckle optics
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/04—Prisms
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/005—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto
- G03B21/006—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto using LCD's
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/142—Adjusting of projection optics
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/206—Control of light source other than position or intensity
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2066—Reflectors in illumination beam
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2073—Polarisers in the lamp house
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/208—Homogenising, shaping of the illumination light
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
本发明公开一种基于导电溶液的投影显示***，包括：激光器阵列，发出的三色激光光束射入X合束棱镜，从X合束棱镜射出的白色激光束射入偏振转换器，偏振转换器射出的P偏振态白光光束通过微镜阵列分散成多个子光束，每个子光束射入对应散斑抑制单元，散斑抑制单元射出的子光束进入积分方棒，对各个子光束进行整形合束后，经准直镜准直后进入偏振分光棱镜PBS，PBS透射至彩色LCOS芯片，对入射子光束进行调制，并将调制后的S偏振态的光束沿入射路线返回至PBS，S偏振态的光束经偏振分光棱镜PBS反射进入投影物镜成像，成像通过投影物镜进行显示。本发明提供的基于导电溶液的投影显示***对激光散斑进行有效抑制，提高了光能利用率；光路结构简单、使用元器件数少且体积小。
Description
技术领域
本发明属于激光投影技术领域，更具体地，本发明涉及一种基于导电溶液的投影显示***。
背景技术
显示技术是人与信息世界交互的主要途径，已应用在现代社会的各种领域，如军事、商业娱乐、教育、医疗及工业等，显示技术已彻底改变了人们的生活方式，人们的日常生活和社会活动中已经越来越离不开它。现阶段，主流的投影技术有两种，分别是液晶显示投影(LCD,Liquid Crystal Display)、数字光处理投影***(DLP,Digital LightProcessing)和硅基液晶投影显示技术(LCOS,Liquid Crystal on Silicon)。
LCOS投影***对偏振光的利用率比较低。主要由于使用普通光源作为照明光源，发出的光线为圆偏振光，并利用偏振分光棱镜(PBS,polarization beam splitter)改变光线的偏振态，在进入LCOS芯片前需要多次偏振极化过滤，这种方法不仅转化效率低，且会有大量光线被浪费。因此，增大照明光源输出功率是一种提高LCOS投影仪亮度的方法，同时还要提高对整个投影光学***的光能利用率。激光投影显示中以高相干性的激光作为照明光源时，不可避免会产生激光散斑，激光散斑会严重影响到显示成像的质量。传统投影***的散斑抑制方法主要有压电陶瓷法和散射体图案叠加法。压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料，压电陶瓷工作的原理决定了其在散斑抑制过程中，主要依靠压电陶瓷的弹性应力，有应力就容易产生工作疲劳，这就是压电材料最明显的缺点。同时，压电陶瓷造价也比较昂贵。在利用散射体对激光散斑图案的抑制过程中，散射体会吸收一部分能量，造成投影***的光能利用率降低，导致投影机的亮度下降。同时，散射体也会增加投影***整机的体积。
发明内容
本发明提供一种基于导电溶液的投影显示***，旨在改善上述问题。
本发明是这样实现的，一种基于导电溶液的投影显示***，该***包括：
激光器阵列、X合束棱镜、偏振转换器、微镜阵列、散斑抑制器、积分方棒、准直镜、偏振分光棱镜PBS、彩色LCOS芯片、投影物镜，其中，散斑抑制器由若干散斑抑制单元组成；
激光器阵列发出的红色激光光束、绿色激光光束、蓝色激光光束射入X合束棱镜，从X合束棱镜射出的白色激光束射入偏振转换器，偏振转换器射出的P偏振态白光光束通过微镜阵列分散成多个子光束，每个子光束射入对应散斑抑制单元的入射端面，散斑抑制单元射出的子光束进入积分方棒，对各个子光束进行整形合束，整形合束后的光束经准直镜准直后进入偏振分光棱镜PBS，偏振分光棱镜PBS透射至彩色LCOS芯片，彩色LCOS芯片对入射子光束进行调制，并将调制后的S偏振态的光束沿入射路线返回至偏振分光棱镜PBS，S偏振态的光束经偏振分光棱镜PBS反射进入投影物镜成像，成像通过投影物镜进行显示。
进一步的，散斑抑制器为散斑抑制单元的阵列，一个散斑抑制单元由两个散斑抑制子单元组成，散斑抑制子单元由柔性高透疏水层、驱电极、导电溶液、玻璃基底组成，其中，玻璃基底与柔性高透性疏水层相对设置，在玻璃基底与柔性高透性疏水层的两端设置两个驱电极，在玻璃基底、柔性高透性疏水层与驱电极围成的空间内填充导电液，两个散斑抑制子单元的柔性高透性疏水层相对设置，在相对设置的柔性高透性疏水层间填充绝缘溶液。
进一步的，微镜阵列由聚焦透镜排列组成，光束经过聚焦透镜将光线汇聚至散斑抑制单元的入射端面。
进一步的，偏振转换器包括：
第一反射镜，第二反射镜的两端分别与入射端面及出射端面连接，其中，第一反射镜与入射光成135度角，第二反射镜与入射光成45度角；
设于入射端面与出射端面内的第一PBS棱镜和第二PBS棱镜，第一PBS棱镜与第二PBS棱镜在出射端面上连接，第一PBS棱镜、第二PBS棱镜的另一端与入射端面的两端连接，且分别与第一反射镜，第二反射镜连接，在第一PBS棱镜与第二PBS棱镜之间设置1/2波片，1/2波片的两端分别与入射端面的中心、出射端面的中心连接，且1/2波片平行于入射光设置。
进一步的，激光阵列由若干数量的激光器排列而成，宽谱激光器的数量为1～6。
进一步的，激光阵列中各个激光器的中心波长存在偏差。
进一步的，所述激光器为宽谱激光器。
进一步的，彩色LCOS芯片为单片式彩色LCOS芯片。
进一步的，激光器阵列包括：红色激光器阵列、绿色激光器阵列及蓝色激光器阵列，其中，红色激光器的光谱展宽为635nm-650nm，蓝色激光器的光谱展宽为455nm-470nm，绿色激光器的光谱展宽为535nm-550nm。
本发明提供的基于导电溶液的投影显示***对激光散斑进行有效抑制，提高了光能利用率；光路结构简单、使用元器件数少且体积小。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于导电溶液的投影显示***结构示意图；
图2为本发明实施例提供的偏振转换器的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的散斑抑制器的结构示意图，其中，(a)是散斑抑制器的初始状态，(b)是散斑抑制器通电后的状态；
图4为本发明实施例提供的散斑抑制子单元的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的散斑抑制子单元的通电工作示意图；
图6为本发明实施例提供的散斑抑制单元组成的光束通道，其中，(a)为两端不加电压，(b)为下散斑抑制子单元增加电压，上散斑抑制子单元不加电压；
图7为本发明实施例提供的透射漫射体的光传播示意图，其中，(a)为透射漫射体时的光传播方向，(b)为矢量方向。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
图1为本发明实施例提供的基于导电溶液的投影显示***结构示意图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分，该***包括：
激光器阵列、X合束棱镜、偏振转换器、微镜阵列、散斑抑制器、积分方棒、准直镜、偏振分光棱镜PBS、彩色LCOS芯片、投影物镜，其中，散斑抑制器由若干散斑抑制单元组成；
激光器阵列发出的红色激光光束、绿色激光光束、蓝色激光光束射入X合束棱镜，从X合束棱镜射出的白色激光束射入偏振转换器，偏振转换器射出的P偏振态白光光束通过微镜阵列分散成多个子光束，每个子光束射入对应散斑抑制单元的入射端面，散斑抑制单元射出的子光束进入积分方棒，对各个子光束进行整形合束，整形合束后的光束经准直镜准直后进入偏振分光棱镜PBS，PBS透射至彩色LCOS芯片，彩色LCOS芯片对入射子光束进行调制，并将调制后的S偏振态的光束沿入射路线返回至偏振分光棱镜PBS，S偏振态的光束经偏振分光棱镜PBS反射进入投影物镜成像，成像通过投影物镜进行显示。
(1)激光器阵列；
宽谱激光器阵列由三个宽谱激光阵列组成，包括：红色宽谱激光器阵列、绿色宽谱激光器阵列及蓝色宽谱激光器阵列，三个宽谱激光阵列的中线交汇在X合束棱镜的中心；
激光作为光源具有色域宽、寿命长、亮度高、图像对比度高等优点，但激光光源的高度相干性会导致激光散斑的出现，影响成像质量。红色激光器的光谱展宽为635nm-650nm，蓝色激光器的光谱展宽为455nm-470nm，绿色激光器的光谱展宽为535nm-550nm。
宽谱激光阵列由若干数量的宽谱激光器排列而成，宽谱激光器的数量一般为1～6，每个单色宽谱激光器在正常工作时激光器产生的激光束存在一定的波长差，为***提供多个中心波长不同的入射波长，给***一定的散斑抑制能力，因此，选择激光器阵列作为光源能降低激光的相干性，在一定程度上抑制激光散斑，同时也能提高整体投影显示***的亮度。为了进一步抑制激光散斑，宽谱激光阵列中各个激光器的中心波长存在微偏，以红色宽谱激光器阵列为例进行说明，红色激光阵列由3个宽谱激光器组成，这三个宽谱激光器的中心波长存在1nm的偏差。
(2)偏振转换器；
图2为本发明实施例提供的偏振转换器的结构示意图，结合图2对偏振转换器进行说明，偏振转换器由反射镜、PBS棱镜、1/2波片组成。
第一反射镜，第二反射镜的两端分别与入射端面及出射端面连接，其中，第一反射镜与入射光成135度角，第二反射镜与入射光成45度角；
设于入射端面与出射端面内的第一PBS棱镜和第二PBS棱镜，第一PBS棱镜与第二PBS棱镜在出射端面上相接，第一PBS棱镜、第二PBS棱镜的另一端与入射端面的两端相接，且分别与第一反射镜，第二反射镜连接，在第一PBS棱镜与第二PBS棱镜之间设置1/2波片，1/2波片的两端分别与入射端面的中心、出射端面的中心连接，且1/2波片平行于入射光设置。
第一PBS棱镜将入射光束分成两束相互垂直的P偏振光和S偏振光，P偏振光经第一PBS棱镜透射后射入微镜阵列，S偏振光经第一PBS棱镜调制后发生反射，反射后的S偏振光束经1/2波片，S偏振光的相位角旋转了π/2，从而将S偏振光调制成了P偏振光，P偏振光沿着原光路方向继续传播，经过第二PBS棱镜透射，透射的P偏振光经过第二反射镜反射后直接射入微镜阵列；第二PBS棱镜将入射光束分成两束相互垂直的P偏振光和S偏振光，P偏振光经第二PBS棱镜透射后射入微镜阵列，S偏振光经第二PBS棱镜调制后发生反射，反射后的S偏振光束经1/2波片，S偏振光的相位角旋转了π/2，从而将S偏振光调制成了P偏振光，P偏振光沿着原光路方向继续传播，经过第一PBS棱镜透射，透射的P偏振光经过第一反射镜反射后直接射入微镜阵列。第一反射镜和第二反射镜的反射面均蒸镀有高反射膜，高反射膜的设计可以极大的提高光束的利用率，进一步提高整机***的照明亮度。
(3)微镜阵列；
微镜阵列由n个聚焦透镜排列组成，当光束经过微镜阵列中的聚焦透镜时，每个聚焦透镜将光线汇聚至指定位置，该位置即为散斑抑制单元的入射端面。
(4)散斑抑制器；
该散斑抑制单元的阵列与微镜阵列一一对应，微镜阵列由多个聚焦透镜排列组成，当光束经过微镜阵列后，单个聚焦透镜将光线汇聚后直接入射到散斑抑制单元的入射端面。若微镜阵列将P偏振态白光光束分散成n个子光束，则散斑抑制器由n个散斑抑制单元组成，一个散斑抑制单元对应一个子光束通道，一个散斑抑制单元由两个散斑抑制子单元组成，散斑抑制子单元由柔性高透疏水层、驱电极、导电溶液、玻璃基底组成，其中，玻璃基底与柔性高透性疏水层相对设置，在玻璃基底与柔性高透性疏水层的两端设置两个驱电极，在玻璃基底、柔性高透性疏水层与驱电极围成的空间内填充导电液，如图4所示，两个散斑抑制子单元的柔性高透性疏水层相对设置，在相对设置的柔性高透性疏水层间填充绝缘溶液，在如图3(a)所示，图3(b)为散斑抑制单元同电压时的状态。
给散斑抑制单元的导电溶液通电后，电压会使得导电溶液的端面产生起伏，不同电压对应的起伏程度不同，如图5所示。通过电湿润原理对导电溶液附加电压进行控制，在附加电压的情况下，液体表面张力发生改变，使液体表面的凸起程度发生一定程度的改变，在液面上方由柔性的疏水层覆盖。
如图6为两个相对设置的散斑抑制子单元组成的一个光束通道示意图。同一时刻给各散斑抑制单元施加不同的电压，电压值存在微差，光束经过微镜阵列后分成多个子光束，这些子光束可以看作相干子光束，子光束在对应的散斑抑制单元内传播时，通过液体中的微粒，光子发生了体散射，当体散射改变的时间延迟等于或大于光源相干时间时就可以对散斑进行抑制。由于电压的不同，导电溶液引起的液面高低也不同，入射的各子光束的传播路径变化也不同，而对立的两个抑制子单元液面起伏可以在更大程度上改变光束的路径情况，导致出射光束产生多角度散射，从而进一步抑制散斑。
(5)彩色LCOS芯片：
该发明采用单片式LCOS投影显示，选用的芯片是彩色LCOS芯片，也称为CF-LCOS(Color Filter LCOS)，相对于传统三片式LCOS投影显示***选用的CS-LCOS(ColorSequence LCOS)多了一层彩色滤光片，使其可以在白光作为光源驱动光路时得到彩色显示图像。整体设计采用单片式显示芯片，很大程度上简化了光路结构，从而减小了***尺寸。
本发明中使用的彩色LCOS芯片与传统的时序投影显示技术相比，时序投影显示技术一般采用白光作为照明光源，使用白光作为光源时不可避免需要采用色轮这类分色器件，导致元器件增多，体积较大；另一方面，色轮也会导致整机***散热困难等问题。该方案中提到的单色显示芯片很好的规避了这些缺陷，更重要的是单片显示芯片也大幅度降低了整体光学***的制造成本，减轻了组装制造的工艺复杂程度。
散斑抑制原理与分析；该本发明的投影***光路中散斑抑制器最终的散斑对比度进行理论推导，假设用C表示散斑对比度，散斑充分显影的值定为1，将N个具有相等平均强度的独立散斑图进行叠加后，散斑对比度降低成：
散斑抑制器是利用波长多样性结合角度多样性共同来抑制激光散斑。根据约瑟夫·古德曼(Joseph W.Goodman)关于光学中散斑现象的整理与总结，可以得到，当同色激光器发出的光满足波长相差Δλ时形成的散斑是相互独立的。Δλ的值与照明光源的中心波长和光路中的形变漫射体α面的表面粗糙程度有关。
当波长为λ的光束在自由空间(折射率为1)通过由折射率为n的透明材料构成的一块漫射体表面时，照明光波的k矢量表示为距离漫射体法相距离为z的平面定位观察方向/>该方向上的k矢量为/>光束进入漫射体产生的折射波k矢量为/>如图7(a)、(b)所示。设漫射体在(α,β)位置点的表面高度为h(α,β)，可以得到散射场的相移φ(α,β)：
其中，表示表示入射光线进入漫射体进行第一次折射的方向矢量，/>表示表示漫射体横截面的水平方。定义一个散射矢量/>
散射矢量的横向分量和z方向分量为：
其中，θo、θi分别表示光束的出射角、入射角。
散斑抑制器使用了波长多样性来抑制散斑，单色激光器的波长会发生改变，设初始量为λ1，最终量为λ2，可以得到Δqz：
对于表面高度波动呈现高斯形式的路径长度波动的特征函数Mh(Δqz)：
其中，σh表示h(α,β)的方差。归一化功率谱密度函数随着光波的频率差Δν的变换，其自相干函数/>可以确定为：
对于一个呈现高斯型谱的表面高度可以得到它的散斑对比度C：
其中，δν表示1/e谱宽，ν为谱中心频率的负值的高斯形谱；
当表面产生的平均相移大于等于2π时，就可以形成亮度独立不相干的激光散斑图，波长差满足：
由于单个激光器的中心波长存在飘移，λ1为激光器的最大中心波长，λ2为激光器的最小中心波长，Δλ＝|λ2-λ1|。激光光源是中心波长在工作过程中会发生一定程度改变的激光二极管，结合动态的导电液体构成的散斑抑制单元可以更高程度上对激光散斑进行一个抑制，主要体现出了波长多样性的特性，而激光光源在工作过程中产生的激光波长的波长差及散斑抑制器中的各散斑抑制单元起伏高度的方差σh满足公式(10)后，就可以实现独立散斑的形成，独立散斑的叠加也是本方案抑制散斑的重要原理。
本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于导电溶液的投影显示***，其特征在于，所述***包括：
激光器阵列、X合束棱镜、偏振转换器、微镜阵列、散斑抑制器、积分方棒、准直镜、偏振分光棱镜PBS、彩色LCOS芯片、投影物镜，其中，散斑抑制器由若干散斑抑制单元组成；
激光器阵列发出的红色激光光束、绿色激光光束、蓝色激光光束射入X合束棱镜，从X合束棱镜射出的白色激光束射入偏振转换器，偏振转换器射出的P偏振态白光光束通过微镜阵列分散成多个子光束，每个子光束射入对应散斑抑制单元的入射端面，散斑抑制单元射出的子光束进入积分方棒，对各个子光束进行整形合束，整形合束后的光束经准直镜准直后进入偏振分光棱镜PBS，偏振分光棱镜PBS透射至彩色LCOS芯片，彩色LCOS芯片对入射子光束进行调制，并将调制后的S偏振态的光束沿入射路线返回至偏振分光棱镜PBS，S偏振态的光束经偏振分光棱镜PBS反射进入投影物镜成像，成像通过投影物镜进行显示。
2.如权利要求1所述基于导电溶液的投影显示***，其特征在于，散斑抑制器为散斑抑制单元的阵列，一个散斑抑制单元由两个散斑抑制子单元组成，散斑抑制子单元由柔性高透疏水层、驱电极、导电溶液、玻璃基底组成，其中，玻璃基底与柔性高透性疏水层相对设置，在玻璃基底与柔性高透性疏水层的两端设置两个驱电极，在玻璃基底、柔性高透性疏水层与驱电极围成的空间内填充导电液，两个散斑抑制子单元的柔性高透性疏水层相对设置，在相对设置的柔性高透性疏水层间填充绝缘溶液。
3.如权利要求1所述基于导电溶液的投影显示***，其特征在于，微镜阵列由聚焦透镜排列组成，光束经过聚焦透镜将光线汇聚至散斑抑制单元的入射端面。
4.如权利要求1所述基于导电溶液的投影显示***，其特征在于，偏振转换器包括：
第一反射镜，第二反射镜的两端分别与入射端面及出射端面连接，其中，第一反射镜与入射光成135度角，第二反射镜与入射光成45度角；
设于入射端面与出射端面内的第一PBS棱镜和第二PBS棱镜，第一PBS棱镜与第二PBS棱镜在出射端面上连接，第一PBS棱镜、第二PBS棱镜的另一端与入射端面的两端连接，且分别与第一反射镜，第二反射镜连接，在第一PBS棱镜与第二PBS棱镜之间设置1/2波片，1/2波片的两端分别与入射端面的中心、出射端面的中心连接，且1/2波片平行于入射光设置。
5.如权利要求1所述基于导电溶液的投影显示***，其特征在于，激光阵列由若干数量的激光器排列而成，宽谱激光器的数量为1～6。
6.如权利要求5所述基于导电溶液的投影显示***，其特征在于，激光阵列中各个激光器的中心波长存在偏差。
7.如权利要求5所述基于导电溶液的投影显示***，其特征在于，所述激光器为宽谱激光器。
8.如权利要求1所述基于导电溶液的投影显示***，其特征在于，彩色LCOS芯片为单片式彩色LCOS芯片。
9.如权利要求6或7所述基于导电溶液的投影显示***，其特征在于，激光器阵列包括：红色激光器阵列、绿色激光器阵列及蓝色激光器阵列，
其中，红色激光器的光谱展宽为635nm-650nm，蓝色激光器的光谱展宽为455nm-470nm，绿色激光器的光谱展宽为535nm-550nm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310191927.7A CN116819865A (zh) | 2023-03-02 | 2023-03-02 | 一种基于导电溶液的投影显示*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310191927.7A CN116819865A (zh) | 2023-03-02 | 2023-03-02 | 一种基于导电溶液的投影显示*** |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116819865A true CN116819865A (zh) | 2023-09-29 |
Family
ID=88113433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310191927.7A Pending CN116819865A (zh) | 2023-03-02 | 2023-03-02 | 一种基于导电溶液的投影显示*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116819865A (zh) |
-
2023
- 2023-03-02 CN CN202310191927.7A patent/CN116819865A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11500205B2 (en) | Wearable AR system, AR display device and its projection source module | |
| KR100431426B1 (ko) | 프로젝터 | |
| US9551917B2 (en) | Light source unit and projection display system using same | |
| US8870383B2 (en) | Incoherence device and optical apparatus using same | |
| US9448415B2 (en) | Spatially interleaved polarization converter for LCOS display | |
| US20110037953A1 (en) | Micro-projector | |
| US10288774B2 (en) | Illumination device and display unit | |
| JP4631308B2 (ja) | 画像表示装置 | |
| TWI255349B (en) | Optical system of a projector display and a projector device equipped with this optical system | |
| WO2012014797A1 (ja) | 照明装置および表示装置 | |
| JP2009058594A (ja) | 照明装置および画像表示装置 | |
| US9151956B2 (en) | Light source system for stereoscopic projection | |
| TW201327012A (zh) | 反射式液晶投影系統 | |
| CN114114700B (zh) | 一种混色装置 | |
| CN110794644B (zh) | 光学装置及其制造方法 | |
| CN116819864A (zh) | 一种lcos激光投影显示*** | |
| CN111323997A (zh) | 一种lcos投影显示*** | |
| CN113031294A (zh) | 一种散斑抑制方法、装置及激光微投影模组 | |
| CN116819865A (zh) | 一种基于导电溶液的投影显示*** | |
| KR100254335B1 (ko) | 액정표시장치 | |
| CN211506154U (zh) | 一种lcos投影显示*** | |
| JP5043520B2 (ja) | 光学素子、画像投射光学系および画像投射装置 | |
| CN111399328A (zh) | 一种照明装置和投影显示*** | |
| JP2008112623A (ja) | 光源装置、プロジェクタ | |
| JPH0561129A (ja) | 投射型表示装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |