专利名称：消除激光显示中散斑的装置和设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光显示领域，更进一步的，涉及一种消除激光显示 中散斑的装置。
背景技术：
在显示系统中，以不同波长的单色高亮度的照明光源作为基频光，可 以使图像的分辨率、对比度有明显的提高，对显示图像的质量的改善起着 非常重要的作用。激光作为一种单色性好、亮度高、方向性好的光源在显 示领域中获得广泛应用。
利用红、绿、蓝激光作为显示光源基频光，其色度三角形可以包括90 %的自然界中可见的颜色，远远大于传统的显示器的色度三角形，因而以 红、绿、蓝激光为光源基频光，成像的饱和度更高，色彩更加鲜艳，图像 更加逼真。但是由于激光具有很强的相干性，如不加以改进，会在显示图 像的表面产生明显的散斑，即在局部形成光场尖峰，影响图像的质量。
为了消除激光显示中的散斑，人们采用了各种方法，比如有人用振屏 法。就是激光光束在经过凹凸不平屏幕反射时，由于屏幕的振动，反射后 屏幕上两点之间的相位差不断变化，所以在屏幕表面无法形成稳定的散 斑，从而达到减弱甚至消除散斑的影响。有人通过复杂的光学系统，使激 光光束不断的反射、扩束，虽然可以达到匀场的效果，但仍无法消除屏幕 上的散斑。中国专利No.2555523Y中用打毛的光学材料安装在发动机上， 使激光在通过打毛光学材料时，光程发生不规则变化，这样在出光时，光 学材料表面的任意两点的相位差是不断变化的，从而破坏了两束光相干的 条件，消除激光显示中的散斑，但激光通过打毛玻璃时，会影响激光的强 度，达不到既消斑又不影响光强的目的。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种既不影响光强，又能消除激光显示中 散斑的装置和设备。
根据本实用新型的一个方面，提供一种消除激光显示中散斑的装置，包括 一个高频信号发生器， 一个起振片和一个腔体，其中所述腔体的一 对对称的端面上各开有一个通光孔，两个通光孔内各装有一个光学镜片与 腔体密封连接，所述起振片固定在所述腔体的没有通光孔的側壁上，腔体 内装有基本上透明的液体，高频信号发生器提供频率不断变化的高频信 号，并通过电连接将信号传输至起振片。
所述高频信号发生器产生的信号频率变化范围为2-10MHz。 所述高频信号发生器的发出的信号频率变化范围为2-3MHz、4-6MHz 或7-9MHz。
所述高频信号发生器发出的信号波形为正弦波、方波、三角波、锯齿 波及其结合而成的周期信号，或非周期信号。
所述腔体为硬质材料制成的中空的长方体或正方体。 所述光学镜片为透明材料制成。
进一步地，所述光学镜片镀有对通过激光波长的增透膜。 所述液体为水或苯乙醇。
根据本实用新型的第二方面，所述消除激光显示中散斑的装置，还包 括第二高频信号发生器和第二起振片，其中所述第二起振片固定在所述腔 体的顶壁上，所述第二高频信号发生器与第二起振片电连接，提供频率不 断变化的高频信号，并通过电连接将所述高频信号传输至第二起振片。
根据本实用新型的第三方面，提供一种消除激光显示中散斑的设备， 包括至少两个上述的消除激光显示中散斑的装置，其中，所述装置中各自 的腔体相互平行放置，以保证其通光方向基本上共线，并且所述装置中各 自的起振片的振动方向与通光方向垂直。
本实用新型提供的消除激光显示中散斑的装置和设备与现有的消除 散斑装置相比，制作简单，成本低，消散斑过程中光能损耗小，而且可以 在不影响光强的前提下消I^lt斑，较好地改善了显示效果，在激光显示领 域具有一定的工业价值。
以下，结合附图来详细说明本实用新型的具体内容，其中 图1是4艮据本实用新型的第一实施例的示意图。 图2是;f艮据本实用新型的第二实施例的示意图。 图3是根据本实用新型的第三实施例的示意图。图4是根据本实用新型的第四实施例的示意图。
具体实施方式
图1示出了本实用新型的第一实施例的示意图。
如图1所示的消除激光显示中散斑的装置包括高频信号发生器1、 起振片2、腔体4、通光孔5、通光孔6、光学镜片7、光学镜片8。
其中高频信号发生器1产生强弱高频变化的电信号，信号频率为 2-10MHz,优选为2-3MHz、 4-6MHz或7-9MHz并且信号频率随时间不 断变化。高频信号的波形可以是诸如正弦波，方波，三角波或锯齿波等可 以驱动起振片的信号波形。高频信号发生器与起振片电连接，后者可以根 据前者输入的电信号发生振动。
起振片2可以为本领域中常用的任何一种，起振片2固定在腔体4的 没有通光孔的侧壁上，紧贴侧壁放置。起振片2与腔体4的侧壁的固定方 式要使起振片2的振动能够通过腔体4的側壁传输至腔体内的液体。
腔体4由硬质材料制成，优选的，腔体4的材料为塑料、树脂、金属 或合金，更优选的为铝合金。
腔体4的两个通光孔5、 6处各内嵌有诸如石英、玻璃、氟化锂、透 明有机材料等基本上透明的材料制成的光学镜片7、 8，且光学镜片7、 8 与腔体之间密封连接，光学镜片表面涂覆对通过激光波长透过的增透膜， 包括可见光波段(400nm-760imi)中的任意波长或是任意波段。所述通光 孔5、 6的形状可以是任何常用的平面几何形状，优选的为圆形或者方形。 光学镜片7、 8具有与通光孔的形状相对应的形状，以使光学镜片7、 8与 腔体4更好的连接。
腔体4内充有部分基本上透明的液体，优选的，腔体4内的液体液面 高度高于通光孔5、 6，更优选的液体充满腔体。液体的成分为对激光光束 的相干性能够产生影响的液体，优选为水或苯乙醇等高分子材料。
所述消除激光显示中散斑的装置的原理是将所述腔体4置于用于显 示的激光光路中，使激光传输方向基本上垂直通光孔中的光学镜片，并且 要使激光能够从其中一个通光孔5中的光学镜片7入射进入腔体4，随后 从腔体4的另一个通光孔6中的光学镜片8的相应位置出射。
高频信号发生器l发出频率不断变化的高频电信号，并通过所述电连 接传输至起振片2,使起振片2根据所述高频电信号发生振动。振动通过腔体4传至腔内的液体，液体由于振动而在腔内形成相应频率的超声波， 超声波在液体中的传播导致了液体密度的疏密变化，进而形成了液体疏密 栅。
由于起振片2放置在侧壁上与通光孔5和6基本上垂直，所以液体疏 密栅的方向与激光方向基本上垂直，当激光进入腔体4后，要在距离相同 但疏密程度不同的液体中传输，由于激光的传播速度远大于超声波，当激 光沿+x方向穿过通光孔5内的光学镜片7入射到液体疏密栅上时，可以 认为激光通过静止的液体疏密栅。从而激光通过疏密栅后，发生衍射，形 成许多衍射条紋，散斑被分散到衍射条紋中。又因为液体的疏密栅是不断 运动变化的，从而在屏幕表面形成的运动的衍射条紋，这样在人眼的响应 范围内，进入人眼的是散斑尖峰被积分均勻的光场，使人觉察不到散斑的 存在，并且本发明人通过使高频信号发生器输出频率不断变化的高频信号 实现对起振片的振动频率的调制，效果更加明显。
另夕卜，本领域的普通技术人员从下面的其他实施例的描述中，可以看 到可以利用两个或三个的上述装置从不同方向对一束激光进行调制，由于 散斑被分散到更多的运动的衍射条紋中，因此进入人眼的光场被积分得更 加均匀，效果会更好。
图2示出了本实用新型的第二实施例的示意图。
实施例2采用两套与例1中相同的消相干装置消相干装置100、消 相干装置200。其中，消相干装置100中产生的超声波沿-y方向传播，消 相干装置200中产生的超声波沿-z方向传播，两者的腔体4、 14平行放置， 并保证通光方向大体上共线。两个高频信号发生器发出的信号频率不断变 化，消相干装置100中的高频信号发生器1发出的频率变化范围为 2-3MHz,消相干装置200中的高频信号发生器11发出的频率变化范围为 4-6MHz。
与实施例1中类似，当激光通过消相干装置100内的液体疏密栅后， 形成许多运动的衍射条紋，散斑被分散到衍射条紋中，栅条形激光继续穿 过200内的液体疏密栅，同样产生更多的运动的衍射条紋，散斑被分散到 更多的衍射条紋中。又因为消相干装置IOO、 200的腔体4、 14中的液体 疏密栅也是不断变化的，光束先后通过消相干装置100的腔体中向-y方 向传播的疏密栅和消相干装置200的腔体中向-z方向传播的疏密栅后，在屏幕表面形成运动的衍射条紋，这样在人眼的响应范围内，进入人眼的 是散斑尖峰被积分均匀的光场，使人觉察不到散斑的存在，并且本发明人 通过使高频信号发生器1和11输出频率不断变化的高频信号实现对起振片2和12的振动频率的调制，效果更加明显。并且在这种消散斑的过程 中，没有光线被损失掉，所以不会影响画面的亮度。图3示出了本实用新型的第三实施例的示意图。实施例3采用三套与例1中相同的消相干装置消相干装置100、消 相干装置200、消相干装置300。其中，消相干装置100中产生的超声波 沿-y方向传播，消相干装置200中产生的超声波沿-z方向传播，消相干装 置300中产生的超声波沿+y方向传播，三者的腔体4、 14、 24平行放置， 并保证通光方向大体上共线。三个高频信号发生器l、 11、 21发出的信号 频率均不断变化，消相干装置100的高频信号发生器发出的频率变化范围 为2-3MHz，消相干装置200的高频信号发生器发出的频率变化范围为 4-6MHz,消相干装置300的高频信号发生器发出的频率变化范围为 7-9MHz。与实施例1中类似，当激光通过消相干装置100内的运动液体疏密栅 后，形成许多运动的衍射条紋，散斑被分散到衍射条紋中，栅条形激光继 续穿过消相干装置200中的运动的液体疏密栅，产生更多的运动的衍射条 紋，散斑被分散到更多的衍射条紋中，激光继续传输穿过消相干装置300 中的运动的液体疏密栅，又再次被衍射。又因为消相干装置100、 200、 300 各自腔体中的液体疏密栅也是不断变化的，光束先后通过消相干装置100 中向-y方向传播的疏密栅、消相干装置200中向-z方向传播的疏密栅 和消相干装置300中向+y方向传播的疏密栅后，在屏幕表面形成了运动 的衍射条紋，这样在人眼的响应范围内，进入人眼的是散斑尖峰被积分均 匀的光场，使人觉察不到散斑的存在，并且本发明人通过使高频信号发生 器输出频率不断变化的高频信号实现对起振片的振动频率的调制，效果更 加明显。并且在这种消散斑的过程中，没有光线被损失掉，所以不会影响 画面的亮度。图4示出了本实用新型的第四实施例的示意图。实施例4在实施例1的基础上增加了一个信号发生器11和一个起振片12，两者电连接。信号发生器ll发出信号的频率在4-6MHz范围内不 断变化。起振片12固定在腔体4的顶壁上，其在z轴向上振动。消相干装置工作时，信号发生器1和11分别发出频率在2-3MHz、 4-6MHz范围内不断变化的电信号，分别驱动起振片2、 12发生振动，产 生的振动传输至腔内的液体并在液体中传播。起振片2引起沿-y方向传播 的超声波，进而在y方向形成液体疏密栅；起振片12引起沿-z方向传播 的超声波，进而在z方向形成液体疏密栅，两者交织在一起，在yz平面 形成液体疏密栅格。当激光通过液体疏密栅格时，发生衍射，形成衍射条 紋，由于液体疏密栅是不断变化的，从而在屏幕表面形成了运动的衍射条 紋，这样在人眼的响应范围内，进入人眼的是散斑尖峰被积分均匀的光场， 使人觉察不到散斑的存在，并且本发明人通过使高频信号发生器l、 11输 出频率不断变化的高频信号实现对起振片2、 12的振动频率的调制，效果 更加明显。并且在这种消散斑的过程中，没有光线被损失掉，所以不会影 响画面的亮度。应该理解，以上实施例仅用以说明本实用新型的消除激光显示中散斑 的装置，并非限制。也应该理解，本领域的技术人员在本实用新型的基础 上进行的任何修改或者同等替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和 范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。
权利要求1.一种消除激光显示中散斑的装置，其特征在于包括一个高频信号发生器，一个起振片和一个腔体，其中所述腔体的一对对称的端面上各开有一个通光孔，两个通光孔内各装有一个光学镜片与腔体密封连接，所述起振片固定在所述腔体的没有通光孔的侧壁上，腔体内装有基本上透明的液体，高频信号发生器提供频率不断变化的高频信号，并通过电连接将信号传输至起振片。
2. 如权利要求1所述的消除激光显示中散斑的装置，其特征在于所述 高频信号发生器产生的信号频率变化范围为2-10MHz。
3. 如权利要求2所述的消除激光显示中散斑的装置，其特征在于所述 高频信号发生器的发出的信号频率变化范围为2-3MHz、 4-6MHz或 7-9MHz'
4. 如权利要求l、 2或3所述的消除激光显示中散斑的装置，其特征 在于所述高频信号发生器发出的信号波形为正弦波、方波、三角波、锯 齿波或者其结合而成的周期信号，或非周期信号。
5. 如权利要求1所述的消除激光显示中散斑的装置，其特征在于所述 腔体为硬质材料制成的中空的长方体或正方体。
6. 如权利要求1或5所述的消除激光显示中散斑的装置，其特征在于 所述光学镜片为透明材料制成。
7. 如权利要求1或5所述的消除激光显示中散斑的装置，其特征在于 所述光学镜片镀有对通过的激光波长的增透膜。
8. 如权利要求1所述的消除激光显示中散斑的装置，所述液体为水或 苯乙醇。
9. 如权利要求1所述的消除激光显示中散斑的装置，还包括第二高 频信号发生器和第二起振片，其中所述第二起振片固定在所述腔体的顶壁 上，所述第二高频信号发生器与第二起振片电连接，提供频率不断变化的 高频信号，并通过电连接将所述高频信号传输至第二起振片。
10. —种消除激光显示中散斑的设备，包括至少两个根据权利要求1 -8之一的装置，其中，所述装置中各自的腔体相互平行放置，以保证其 通光方向基本上共线，并且所述装置中各自的起振片的振动方向与通光方 向垂直。
专利摘要本实用新型提供一种消除激光显示中散斑的装置，包括高频信号发生器，起振片和腔体，其中腔体的一对对称的端面上各开有一个通光孔、每个通光孔内嵌有光学镜片，并且腔体内装有的基本上透明的液体。高频信号发生器提供频率不断变化的高频信号以驱动起振片发生振动，从而在腔体内的液体中形成变化的液体疏密栅。变化的液体疏密栅改变激光的相干性，并通过对不断变化的散斑的叠加实现散斑的消除。
文档编号G02B27/48GK201133971SQ20072019090
公开日2008年10月15日 申请日期2007年12月26日 优先权日2007年12月26日
发明者岩 亓, 涛 房, 勇 毕, 贾中达, 光 郑 申请人:北京中视中科光电技术有限公司;中国科学院光电研究院