CN1719303A

CN1719303A - 一种用柱面镜校正转镜塔差方法及其激光大屏幕显示***

Info

Publication number: CN1719303A
Application number: CN200410062710.3A
Authority: CN
Inventors: 林妩媚; 邢廷文; 廖志远; 赵新亮
Original assignee: Institute of Optics and Electronics of CAS
Current assignee: Institute of Optics and Electronics of CAS
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2006-01-11

Abstract

一种用柱面镜校正转镜塔差的方法，在光束入射到扫描转镜的光路中，放置一片柱面镜；同时，在光束从转镜反射的光路中放置另一片柱面镜，两片柱面镜的母线应与转镜的旋转面平行。采用此方法实现的一种激光大屏幕显示***由包括三基色激光光源、加载调制信号后调制激光光强的光调制器、激光混合的耦合装置、光偏转装置、用于转镜塔差校正的柱面镜组及信号调制控制电路。本发明通过采用柱面镜校正转镜塔差，不仅可以消除因转镜塔差引起的扫描图像行间重叠，提高显示图像质量，还可以降低转镜的加工对塔差的要求，从而降低整机成本。

Description

一种用柱面镜校正转镜塔差方法及其激光大屏幕显示***

技术领域

本发明涉及一种用柱面镜校正转镜塔差方法及其采用该方法实现的激光大屏幕显示***。

背景技术

目前，视频信号的大屏幕显示多采用电子显示技术实现，以LCD和LCOS作为显示介质的技术非常成熟。LCD即液晶显示器，主要由偏振片、液晶盒、彩色滤光膜、背投光源组成。它一般采用高压汞灯、UHE金属卤化物灯做光源。LCD电压低，耗电省，体积小，重量轻，无辐射，无闪烁，可拼接成大屏幕液晶显示器。LCOS反射式液晶投影机一般采用UHP100W超高性能光源，达到高能量输出。光源产生的白光，被分为红、绿、蓝三基色，分别入射到三片芯片上，经LCOS芯片调制的反射三基色光，由同一棱镜组再组合成彩色图像，由投影***放大，投射到显示屏上。这两种类型显示***相同缺点是采用白光光源作为图像显示的光媒介，显示装置的温度特性限制了光源输出，图像亮度低；另外，白光光源的三基色对视频信号的色彩表达不是太理想。

同传统的显示用光源相比，激光具有很好的单色性、方向性，使用激光三基色作为显示光源所表示的颜色，包含了人眼所能分辨颜色的90％。用激光显示色彩丰富、饱和度高、对比度强、与各种视频信号都有好的匹配性。激光作为光源的大屏幕显示***也得到越来越多的关注。

专利CN1257220A提出了一种激光成像显示方法，视频信号经视频通道和信号分离电路后成为三基色信号，三基色信号经调制器加至激光发生器，调制激光器的发光特性，产生的激光信号经压缩/扩束器后进行光混合会聚，之后由侍服***控制进行行扫描和场扫描，在屏幕上成像显示。其缺点是激光器的发光特性难以做到高速调制，***的实现有困难。

另一种常用的激光大屏幕显示***，其原理如图1所示。包括大功率激光器10，激光修正装置20，将白光激光分离为红、绿、蓝的光学分离子***25，以及将分离的R、G、B的单色光束的激光分别聚焦在各声光调制器61、62、63上的聚焦透镜64a、65a、66a。声光调制器61、62、63依据图像信号调制聚焦的激光束。准直透镜64b、65b、66b使调制后的激光束恢复为平行光的形式。光学合色子***65将三路被调制后的激光进行合色，转镜80实现图像的行扫描，检流计70用于垂直的场扫描，fθ透镜装置34放置在转镜80和投影屏90之间。此原理也被专利CN1098601C和CN1211780A所应用，并公开了发明的激光投影显示***。

然而，如上所述的激光显示***存在的问题是它必须使用高速扫描转镜，实现图像的行扫描。扫描转镜的转速每分钟高达30000-50000转，具体转速由显示的图像行数和转镜的面数决定。由于转镜加工工艺的影响，转镜的每一面不可避免存在塔差，而且每面的塔差呈随机分布。由于塔差的存在，扫描显示的图像会出现行间重叠现象，从而导致显示图像质量的下降。

发明内容

本发明技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种用柱面镜校正转镜塔差的方法及其采用该方法实现的的激光大屏幕显示***，不仅可以消除因转镜塔差引起的扫描图像行间重叠，提高显示图像质量，还可以降低转镜的加工对塔差的要求，从而降低整机成本。

本发明的技术解决方案是：用柱面镜校正转镜塔差的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)在光束入射到扫描转镜的光路中，放置一片柱面镜，将光束入射到该柱面镜上，经会聚后聚焦到转镜上；

(2)在光束从转镜反射的光路中放置另一片柱面镜，光束再从转镜反射，反射光入射到该柱面镜出射，还原为初始形状。

上述两片柱面镜的母线与转镜的旋转面平行，柱面镜的曲率半径根据放置位置而定。

本发明的原理是：第一片柱面镜将入射的圆形光束聚焦到转镜上成一条细线，因此，对于转镜和第二片柱面镜而言，反射的光束在垂直于旋转面的方向为一点光源，从转镜上反射的光线不受转镜各面塔差的影响，通过第二片柱面镜将光束还原。

采用柱面镜校正转镜塔差方法实现的激光大屏幕显示***，其特征在于：它包括三基色激光光源、加载调制信号后调制激光光强的光调制器、激光混合的耦合装置、光偏转装置(包括实现行扫描的转镜和场扫描的摆镜，投影用fθ镜头)及用于转镜塔差校正的柱面镜组和信号调制控制电路。红、绿、蓝三基色激光光源对应的光路相互独立，每一光路中，激光光源与光调制器之间放置一个聚焦透镜，将激光会聚到光调制器上；从光调制器出射的光被准直透镜准直后变为平行光；经准直透镜准直后的红、绿、蓝三色激光通过耦合装置合色，合色装置包括反射激光的反射镜，二向分色镜以及用于改变光路的镀宽带介质膜的反射镜。经合色的三基色激光通过一片柱面镜聚焦入射到扫描转镜，从扫描转镜反射的光通过另一片柱面镜，最后光通过扫描摆镜和投影用fθ镜头将光束投影到投影屏上。

所述的信号调制控制电路主要包括解码器，色矩阵修正电路，光调制器驱动电路，信号分离电路。输入的视频信号经解码器被分解为红、绿、蓝三色信号；同时，视频信号由信号分离电路分解为行、场同步信号分别控制扫描转镜和扫描摆镜实现光束的行扫描和场扫描。分解后的红、绿、蓝信号由色矩阵修正电路修正，在信号分离电路和行扫描反馈信号的触发下，修正后的三色信号经过光调制器驱动分别作用于光调制器对R、G、B激光进行强度调制。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.***采用柱面镜组校正转镜塔差，提高显示图像质量，还可以降低转镜的加工对塔差的要求，从而降低整机成本。

2.采用三基色(红、绿、蓝)激光作为光源，各自的入射光强可以根据显示***的性能要求分别调节。

3.在信号调制转换电路中，加入色矩阵修正电路，用于修正因输入的视频信号三基色与作为光源的激光三基色的色差，以实现色彩的完全再现。

附图说明

图1为现有技术的激光大屏幕显示原理图；

图2为本发明的用柱面镜组校正转镜塔差的方法示意图；

图3为本发明的采用柱面镜校正转镜塔差的激光大屏幕显示***光学总体结构图；

图4为本发明的激光大屏幕显示***的信号调制转换控制电路原理框图。

具体实施例

如图2所示，用柱面镜校正转镜塔差的方法包括如下步骤：

(1)在光束入射到扫描转镜的光路中，放置柱面镜42，将圆形或其他形状的光束入射到柱面镜42上，经会聚后聚焦到转镜43上；

(2)在光束从转镜反射的光路中放置另一片柱面镜43，光束再从转镜反射，反射光入射到该柱面镜43出射，还原为初始形状。

两片柱面镜的母线应与转镜43的旋转面平行，柱面镜的曲率半径根据放置位置而定。柱面镜的尺寸根据入射光束的光斑大小确定，特别地，柱面镜44的尺寸要考虑到转镜扫描的效果，即改变光束在柱面镜44上的入射位置，从而要求柱面镜44有更大的尺寸。柱面镜42必须将入射的圆形光束聚焦到转镜43上成一条细线，柱面镜44的焦点必须与柱面镜42的焦点重合。因此，对于转镜43和柱面镜44而言，反射的光束在垂直于旋转面的方向为一点光源，从转镜43上反射的光线不受转镜各面塔差的影响，通过柱面镜44将光束还原为圆形。

本发明的用柱面镜校正转镜塔差的激光大屏幕显示***的光学总体结构图在图3中示出。根据本发明的一个实施例，激光光源11、21、31为红、绿、蓝三个独立的激光器。把各色激光聚焦到声光调制器上的聚焦透镜12、22、32；使来自各声光调制器的光变为平行光的准直透镜13、23、33；将经准直透镜准直后的红、绿、蓝三色激光合色的耦合装置，包括反射蓝光的反射镜35，二向分色镜25、15以及用于改变光路的镀宽带介质膜的反射镜41。在光束入射到扫描转镜的光路中，放置柱面镜42；同时，在光束从转镜43反射的光路中放置另一片柱面镜44。两片柱面镜的母线应与转镜43的旋转面平行，柱面镜的曲率半径根据放置位置而定。柱面镜42必须将入射的圆形光束聚焦到转镜43上成一条细线，因此，对于转镜43和柱面镜44而言，反射的光束在垂直于旋转面的方向为一点光源，从转镜43上反射的光线不受转镜各面塔差的影响，通过柱面镜44将光束还原为圆形。最后通过扫描摆镜45和投影用fθ镜头46将光束投影到投影屏47上。

本发明的激光大屏幕显示***的信号调制控制电路原理如图4所示，包括解码器，色矩阵修正电路，光调制器驱动电路，信号分离电路。输入的视频信号经解码器被分解为红、绿、蓝三色信号；同时，视频信号由信号分离电路分解为行、场同步信号分别控制扫描转镜和扫描摆镜实现光束的行扫描和场扫描。分解后的红、绿、蓝信号由色矩阵修正电路修正，在信号分离电路和行扫描反馈信号的触发下，修正后的三色信号分别作用于声光调制器对R、G、B激光进行强度调制。

本发明可以进行各种变形和替换，具体的实施例作为例子被展示在图中，同时将被详细的描述。无论如何，本发明并不限于公开的特定形式，相反地，本发明覆盖包括在由所附权利要求书限定的本发明精神和范围内的各种变形、等效物和替换物。

Claims

1、用柱面镜校正转镜塔差的方法，其特征在于包括如下步骤：

2、根据权利要求1所述的用柱面镜校正转镜塔差的方法，其特征在于：所述的两片柱面镜的母线与转镜的旋转面平行，柱面镜的曲率半径根据放置位置而定，两柱面镜的焦面重合于转镜上。

3、一种采用权利要求1所述用柱面镜校正转镜塔差方法实现的激光大屏幕显示***，其特征在于：其光学***包括三基色激光光源、加载调制信号后调制激光光强的光调制器、激光混合的耦合装置、光偏转装置、用于转镜塔差校正的柱面镜组和信号调制控制电路，其中光偏转装置包括实现行扫描的转镜和场扫描的摆镜、投影用fθ镜头，红、绿、蓝三基色激光光源对应的光路相互独立，每一光路中，激光光源与光调制器之间放置一个聚焦透镜，将激光会聚到光调制器上；从光调制器出射的光被准直透镜准直后变为平行光；经准直透镜准直后的红、绿、蓝三色激光通过激光混合的耦合装置合色，经合色的三基色激光通过一片柱面镜聚焦入射到扫描转镜，从扫描转镜反射的光通过另一片柱面镜，最后光通过扫描摆镜和投影用fθ镜头将光束投影到投影屏上。

4、根据权利要求3所述激光大屏幕显示***，其特征在于：所述的信号调制控制电路包括解码器，色矩阵修正电路，光调制器驱动电路，信号分离电路，输入的视频信号经解码器被分解为红、绿、蓝三色信号；同时，视频信号由信号分离电路分解为行、场同步信号分别控制扫描转镜和扫描摆镜实现光束的行扫描和场扫描，分解后的红、绿、蓝信号由色矩阵修正电路修正，在信号分离电路和行扫描反馈信号的触发下，修正后的三色信号经过光调制器驱动分别作用于光调制器对R、G、B激光进行强度调制。

5、根据权利要求4所述激光大屏幕显示***，其特征在于：所述的合色装置包括反射激光的反射镜、二向分色镜以及用于改变光路的镀宽带介质膜的反射镜。