专利名称：一种带有分离式微型激光投影装置的平板电脑的制作方法
技术领域：
本专利涉及一种带有分离式微型激光投影装置的平板电脑。该平板电脑采用分离式微型激光投影装置代替传统的液晶显示屏。该分离式微型激光投影装置的激光光源模块和控制电路与微型扫描器件相分离。激光光源模块产生的红绿蓝三色激光用过光纤传导至微型扫描器件并投射将二维图像投射于平板电脑表面或外部屏幕上。
背景技术：
平板电脑通常指将带触控模块的液晶显示屏与平板电脑主机集成在一起，无内置键盘的小型便携电脑，最近已广泛用于个人娱乐和信息处理。例如，美国苹果公司的ipad， 作为典型的平板电脑，采用9. 7寸，分辨率为10MX768的带触控模块的IPSan-Plane Switching，平面转换)液晶显示屏。由于平板电脑采用液晶显示屏作为主要信息显示部件，造成平板电脑的重量比较重，而且液晶显示屏的可视显示范围仍有局限。最近开始发展的微型激光投影装置由于采用红绿蓝三色激光器作光源，与基于传统的白光LED (Light Emitting Diode，发光二极管)和红绿蓝三色LED光源的投影装置相比，具有色域宽广(大约200%于NTSC标准色域范围)，高对比度，高饱和度，低功耗等优点，因此非常适合嵌入于手机，平板电脑，数码相机和笔记本电脑等电子产品。为了取代目前平板电脑上广泛采用的液晶显示屏，进一步减轻主机重量以提高便携性，可以将微型激光投影装置的微型扫描器件单独外置(通过可伸缩/折叠/旋转的机械连杆与平板电脑相连)，而微型激光投影装置的其余部分，如激光光源模块和控制电路内置于平板电脑内。激光光源模块产生的红绿蓝三色激光用过光纤传导至微型扫描器件并在平板电脑表面或外部屏幕上投射为二维图像。用户可以通过平板电脑表面集成的触控模块进行输入操作。本实用新型提出了一种带有分离式微型激光投影装置的平板电脑。该平板电脑采用分离式微型激光投影装置代替传统的液晶显示屏。该分离式微型激光投影装置的激光光源模块和控制电路与微型扫描器件相分离。激光光源模块产生的红绿蓝三色激光用过光纤传导至微型扫描器件并投射将二维图像投射于平板电脑表面或外部屏幕上。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是实现带有分离式微型激光投影装置的平板电脑。该平板电脑采用分离式微型激光投影装置代替传统的液晶显示屏。该分离式微型激光投影装置的激光光源模块和控制电路与微型扫描器件相分离。激光光源模块产生的红绿蓝三色激光用过光纤传导至微型扫描器件并投射将二维图像投射于平板电脑表面或外部屏眷上ο为实现上述目的，本实用新型采用技术方案是平板电脑包括提供基本电脑功能的主机，代替液晶显示屏的分离式微型激光投影装置，集成于平板电脑表面的触控模块。分离式微型激光投影装置包括内置于平板电脑内的激光光源模块和控制电路，外置于平板电脑的微型扫描器件，用于机械连接平板电脑和外置的微型扫描器件的连杆，用于向外置的微型扫描器件传输内置的激光光源模块产生的红绿蓝三色激光的光纤及附属光学系统。由内置于平板电脑内的激光光源模块产生红绿蓝三色激光，通过光纤及附属光学系统传输到外置的微型扫描器件，并反射到屏幕上。控制电路接受平板电脑的视频信号并将其转换为 RGB数字信号和行/场同步信号以高速调制激光光源模块和控制外置的微型扫描器件进行高速二维扫描。高速二维扫描产生的二维图像被投射于平板电脑表面或外部屏幕上。用户通过平板电脑表面集成的触控模块进行输入操作所述的主机提供基本电脑功能，包括相应的软件和硬件系统，能够处理用户的输入，完成计算/存储控制功能。所述的激光光源模块包括可以高速调制(亮度调制速度为OMHz至200MHz)的红 /绿/蓝色激光器各一个和准直/合束光学系统。红色激光器的波长为635nm至642nm，绿色激光器的波长为515nm至532nm，蓝色激光器的波长为515nm至532η ；以上激光器为基于二次谐波(Second Harmonic Generation, SHG)技术的倍频激光器或激光二极管。准直/ 合束光学系统包括对应红/绿/蓝色激光器的准直透镜各一组，二向色镜滤光片2片或3X1 光纤耦合器一个(Fiber Coupler或Combiner)用于将准直后的红/绿/蓝色激光合成一束激光。所述的控制电路可以接受主机的视频信号并将其转换为RGB数字信号和行/场同步信号以高速调制激光光源模块和控制外置的微型扫描器件进行高速二维扫描。所述的微型扫描器件为用于二维激光扫描的MEMS (Microelectromechanical Systems，微机电系统)微扫描镜，它包括可动的反射镜和使反射镜绕X轴和Y轴高速转动的致动器(Actuator) 0其结构为(1)单个有万向节(Gimbal)或无万向节(Gimbal-Iess) 的双轴微扫描镜，包括一个快扫描轴(X轴)用于行扫描和一个慢扫描轴(Y轴)用于场扫描，两个轴相互正交；或(2)两个单轴微扫描镜，其中一个扫描镜负责行扫描(即X轴扫描)，它是由快速驱动器来实现完成的；另一个正交放置的单轴微扫描镜完成较慢的场扫描(Y轴扫描)。MEMS微扫描镜的扫描方式为双向逐行扫描，即在奇数行由左向右扫描，偶数行由右向左扫描；或双向隔行扫描，即在第一行由左向右扫描，第三行由右向左扫描，第五行由左向右扫描，以此类推，当完成奇数场扫描之后开始在第二行由左向右扫描，第四行由右向左扫描，第六行由左向右扫描，以此类推，以完成偶数场扫描。所述的连杆用于建立平板电脑和外置的微型扫描器件之间的机械连接。连杆的材料为轻质金属或高强度塑料。所述的光纤及附属光学系统用于向外置的微型扫描器件传输内置的激光光源模块产生的经过准直/合束的红绿蓝三色激光。所用光纤为单模可见光光纤，如Corning RGB 400光纤。附属光学系统包括1.在平板电脑内用于将经过准直/合束的红绿蓝三色激光耦合进可见光光纤的透镜组；2.在平板电脑外用于将从可见光光纤发出的红绿蓝三色激光进行准直的透镜组。经过准直透镜组的红绿蓝三色激光投射到外置的微型扫描器件上的反射镜并反射到屏幕上。所述的触控模块用于集成在平板电脑表面供用户进行输入操作，可以采用基于红外或电容薄膜原理的多点触控模块。由于触控模块已有商业产品，故此处无须赘述。本实用新型由于采用了上述技术方案，具有如下优点[0016]1、显示色域广，对比度高，饱和度高，功耗低；2、体积小、重量轻、结构简单、易于实现；
图1为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的结构框图。图3为激光光源模块和准直/合束光学系统(自由光学)的结构示意图。图4为激光光源模块和准直/合束光学系统(光纤)的结构示意图。图5为光纤及附属光学系统和微型扫描器件的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明如图1-5所示，它包括主机 1，激光光源模块2，控制电路3，微型扫描器件4，连杆5和光纤及附属光学系统6。主机1 的输出端与控制电路3的输入端相连，为其提供视频信号。激光光源模块2的输入端与控制电路3的一个输出端相连，接收控制电路3发出的高速调制信号。激光光源模块2的输出端与光纤及附属光学系统6的输入端相连，用于将激光光源模块2产生的高速调制过的并经过准直/合束的红绿蓝三色激光耦合入光纤及附属光学系统6。光纤及附属光学系统 6的输出端与微型扫描器件4相连，经过光纤及附属光学系统6传输并准直的红绿蓝三色激光被投射在高速扫描的微型扫描器件4的反射镜上，并反射到屏幕上。控制电路3的另一个输出端与微型扫描器件4的输入端相连，控制电路3产生的电子控制信号控制微型扫描器件4完成高速扫描。连杆5用于建立平板电脑和外置的微型扫描器件之间的机械连接。所述的激光光源模块2包括可以高速调制(亮度调制速度为OMHz至200MHz)的红色激光器7，绿色激光器8，蓝色激光器9各一个和准直/合束光学系统。红色激光器7 的波长为635nm至642nm，绿色激光器8的波长为515nm至532nm，蓝色激光器9的波长为 515nm至53&ι ；以上激光器为基于二次谐波(Second Harmonic Generation, SHG)技术的倍频激光器或激光二极管。如图3所示，激光光源模块和准直/合束光学系统(自由光学)的结构示意图准直/合束光学系统(自由光学)包括对应红/绿/蓝色激光器的准直透镜10各一组，二向色镜滤光片11两片用于将准直后的红/绿/蓝色激光合成一束激光。如图4所示，激光光源模块和准直/合束光学系统(光纤)的结构示意图准直 /合束光学系统(自由光学)包括对应红/绿/蓝色激光器的准直透镜10各一组，3X1光纤耦合器12 —个用于将准直后的红/绿/蓝色激光合成一束激光。所述的控制电路3可以接受主机1的视频信号并将其转换为RGB数字信号和行/场同步信号以高速调制激光光源模块和控制外置的微型扫描器件进行高速二维扫描。控制电路3通常包括模拟前端芯片 (Analog Front End，AFE，如果接收模拟RGB信号)，数字视频处理电路和微控制器。模拟前端芯片可以采用现有的商业芯片，此处不赘述。数字视频处理电路可以采用FPGA(Field Programmable Gates Array，现场可编程逻辑器件)实现。微控制器可以采用独立的商业芯片或集成在FPGA内的IP (Intellectual Property)软件核。所述的微型扫描器件4为用于二维激光扫描的MEMS(MicroelectromechanicalSystems，微机电系统)微扫描镜，它包括可动的反射镜和使反射镜绕X轴和Y轴高速转动的致动器(Actuator)。其结构有两种(1)单个有万向节(Gimbal)或无万向节 (Gimbal-Iess)的双轴微扫描镜，包括一个快扫描轴(X轴)用于行扫描和一个慢扫描轴 (Y轴)用于场扫描，两个轴相互正交；(2)两个单轴微扫描镜，其中一个扫描镜负责行扫描 (即X轴扫描)，它是由快速驱动器来实现完成的；另一个正交放置的单轴微扫描镜完成较慢的场扫描(Y轴扫描)。MEMS微扫描镜的扫描方式可以为双向逐行扫描，即在奇数行由左向右扫描，偶数行由右向左扫描；或双向隔行扫描，即在第一行由左向右扫描，第三行由右向左扫描，第五行由左向右扫描，以此类推，当完成奇数场扫描之后开始在第二行由左向右扫描，第四行由右向左扫描，第六行由左向右扫描，以此类推，以完成偶数场扫描。所述的连杆5用于建立平板电脑和外置的微型扫描器件之间的机械连接。连杆的材料为轻质金属或高强度塑料，连杆5与平板电脑之间的连接方式为伸缩或折叠或旋转。所述的光纤及附属光学系统6用于向外置的微型扫描器件传输内置的激光光源模块产生的经过准直/合束的红绿蓝三色激光。如图5所示，光纤及附属光学系统和微型扫描器件的结构示意图所用光纤14为单模可见光光纤，如Corning RGB 400光纤。附属光学系统包括1.在便携电子系统内用于将经过准直/合束的红绿蓝三色激光耦合进可见光光纤的透镜组13 ；2.在便携系统外用于将从可见光光纤发出的红绿蓝三色激光进行准直的透镜组14。经过准直透镜组14的红绿蓝三色激光投射到外置的微型扫描器件4上的反射镜并反射到屏幕上。本实用新型的工作原理是这样的用户首先将平板电脑的机械连杆展开至固定位置。在平板电脑的内，主机1的输出端与控制电路3的输入端相连，为其提供视频信号。激光光源模块2的输入端与控制电路3的一个输出端相连，接收控制电路3发出的高速调制信号。激光光源模块2的输出端与光纤及附属光学系统6的输入端相连，用于将激光光源模块2产生的高速调制过的并经过准直/合束的红绿蓝三色激光耦合入光纤及附属光学系统6。光纤及附属光学系统6的输出端与微型扫描器件4相连，经过光纤及附属光学系统6 传输并准直的红绿蓝三色激光被投射在高速扫描的微型扫描器件4的反射镜上，并反射到平板电脑表面或屏幕上。控制电路3的另一个输出端与微型扫描器件4的输入端相连，控制电路3产生的电子控制信号控制微型扫描器件4完成高速二维扫描。
权利要求1.一种带有分离式微型激光投影装置的平板电脑，其特征在于它包括提供电脑功能的主机，分离式微型激光投影装置和集成于平板电脑表面的触控模块。
2.如权利要求1所述的一种带有分离式微型激光投影装置的平板电脑，其特征在于 所述的分离式微型激光投影装置包括激光光源模块，控制电路，微型扫描器件，连杆和光纤及附属光学系统。
3.如权利要求2所述的一种带有分离式微型激光投影装置的平板电脑，其特征在于 所述的激光光源模块包括红/绿/蓝色激光器；红色激光器的波长为635nm至642nm，绿色激光器的波长为515nm至532nm，蓝色激光器的波长为515nm至532η;以上激光器为基于二次谐波技术的倍频激光器或激光二极管。
4.如权利要求2所述的一种带有分离式微型激光投影装置的平板电脑，其特征在于 所述的激光光源模块包括准直/合束光学系统，包括对应红/绿/蓝色激光器的准直透镜各一组，二向色镜滤光片2片或3X1光纤耦合器一个。
5.如权利要求2所述的一种带有分离式微型激光投影装置的平板电脑，其特征在于 所述的激光光源模块包括红/绿/蓝色激光器。
6.如权利要求2所述的一种带有分离式微型激光投影装置的平板电脑，其特征在于 所述的控制电路包括模拟前端芯片，数字视频处理电路和微控制器。
7.如权利要求2所述的一种带有分离式微型激光投影装置的平板电脑，其特征在于 所述的微型扫描器件，基于微机电系统技术，包括可动的反射镜和使反射镜绕X轴和Y轴高速转动的致动器。
8.如权利要求2所述的一种带有分离式微型激光投影装置的平板电脑，其特征在于 所述的微型扫描器件的扫描方式为双向逐行扫描或双向隔行扫描。
9.如权利要求2所述的一种带有分离式微型激光投影装置的平板电脑，其特征在于 所述的连杆的材料为轻质金属或高强度塑料，连杆与便携电子产品之间的连接方式为旋转或伸缩或折叠。
10.如权利要求2所述的一种带有分离式微型激光投影装置的平板电脑，其特征在于 所述的光纤及附属光学系统包括单模可见光光纤，在便携电子系统内的耦合透镜组和在便携系统外的准直透镜组。
专利摘要一种带有分离式微型激光投影装置的平板电脑。该平板电脑采用分离式微型激光投影装置取代了传统的液晶显示屏。分离式微型激光投影装置包括激光光源模块，控制电路，微型扫描器件，连杆和光纤及附属光学系统。激光光源模块和控制电路与微型扫描器件相分离。激光光源模块和控制电路集成于平板电脑内部；微型扫描器件位于平板电脑的外部，通过可旋转的机械连杆与平板电脑相连。激光光源模块产生的红绿蓝三色激光用过光纤传导至微型扫描器件并投射为二维图像。本实用新型具有体积小，重量轻，色域广，对比度高，可视范围较大等优点。
文档编号G03B29/00GK202205125SQ20112026355
公开日2012年4月25日 申请日期2011年7月25日 优先权日2011年7月25日
发明者徐英舜 申请人:凝辉(天津)科技有限责任公司