专利名称：大屏幕电视激光显示系统(b)的制作方法
技术领域：
本发明属于激光显示系统领域，特别涉及激光电视、激光电影以及户内或户外大屏幕激光显示系统。
背景技术：
电视、彩色显示器已成为现代生活必需品，由于该市场的巨大潜力和利润，各国都致力于发展高清晰度和大屏幕显示器以满足人们对该产品的不断更新的需求，例如大屏幕等离子体显示(PDP)，液晶显示(LCD)等。以激光作为彩色显示器的光源是激光技术发展的一种趋势，同时也一直是研究人员的梦想。随着红、绿、蓝三色光半导体激光器的相继研制成功和投放市场，使激光电视的问世成为可能，并成为21世纪显示器市场中最强有力的竞争者。激光的单色性好，在色泽方面，激光可以更准确地控制输出波长，与传统高画质显示器比较，激光所展现的颜色更加充足和逼真，不仅能保证重现图像的颜色，而且对自然界中难以看到的高饱和度也能显示出来。激光的方向性极强，光束的发散性很小，因而打在屏幕上仍然是一个非常清晰的小亮点，大大提高了图像的清晰度，激光显示可以准确地控制激光点打在屏幕上的位置，可以克服传统显示器存在的像变形问题。除了色泽、清晰度方面的显著优点之外，激光显示对环境要求低，通常无需任何光学聚焦系统，显示尺寸可以任意调整，可以发展成为超大屏幕显示、电影和投影一体化的多功能产品。
现有激光显示系统的组成包括源信号调制电路、激光器、合光装置和扫描装置。目前扫描控制的方法均采用机械方式。从源信号中分离出来的场同步信号、行同步信号分别经振镜控制电路、转镜控制电路，使振镜作垂直场扫描摆动，使转镜作水平行扫描转动，经调制的三色激光经合光器形成的彩色光，先射到水平扫描转镜上，再由转镜反射到振镜上，振镜将光反射到屏幕上形成彩色图像。转镜的结构是在定子外周有转子，转子的最外层是多面金属反射镜面，定子的绕组与转镜控制电路板上的电路相连，接受行同步信号的控制。振镜的结构是固定在箱体上的支架上固装着电磁震荡器，电磁震荡器的输出轴的一端固装着振镜，电磁震荡器与振镜控制电路板上的电路相连，接受场同步信号的控制。这种扫描控制方式对转镜的分割误差、转镜的转速及其稳定性要求极高，如Ketabehi Mehrdad et.al.Pougonal scannersubsystem for laser display[J].Proc.SPIE，1997，3131，20-29；Risse Stefan et.al.Design of a fast high precision polygonal scanner for HDTV[J].Proc.SPIE，1997，3131，11-19所报导的。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型大屏幕(电视)激光显示系统，在提高画质高清晰度的条件下，同时实现降低对组成电视激光显示系统的转镜的分割误差、转镜的转速及其稳定性极高的要求。
本发明的大屏幕(电视)激光显示系统包括扬声器、高频头、信号处理电路、信号分离电路、伴音电路、三基色调制电路、激光器、合光系统、扫描控制系统、行扫描信号调制电路、行扫描信号非线性调节补偿电路、场扫描信号调制电路、场扫描信号非线性调制补偿电路及屏幕一接收视频和音频信号的高频头1的信号输出端与一信号处理电路2的信号输入端连接，信号处理电路2的信号输出端与一信号分离电路3的信号输入端连接；一伴音电路4的信号输入端与信号分离电路3的一音频信号输出端连接，伴音电路4的信号输出端与一扬声器连接；一三基色调制电路的红、绿、蓝信号输入端5、6、7分别与信号分离电路3的红、绿、蓝信号输出端对应连接；一控制输出光强度大小的红8、绿9、蓝10三个激光器分别与三基色调制电路的红、绿、蓝信号输出端连接；一合光系统11的信号输入端分别与控制输出光强度大小的红8、绿9、蓝10三个激光器的信号输出端连接；一行扫描信号调制电路13的信号输入端与信号分离电路3分离出行扫描信号输出端连接，行扫描信号调制电路13的信号输出端与行扫描信号非线性调节补偿电路15的信号输入端连接；一场扫描信号调制电路14的信号输入端与信号分离电路3分离出场扫描信号输出端连接，场扫描信号调制电路14的信号输出端与场扫描信号非线性调制补偿电路16的信号输入端连接；一具有接收彩色激光信号、行扫描信号、场扫描信号并能输出图像的扫描控制系统12。扫描控制系统12中的扫描装置的信号输入端a与合光系统11的信号输出端连接；扫描装置的信号输入端b与行扫描信号非线性调节补偿电路15的信号输出端连接；扫描装置的信号输入端c与场扫描信号非线性调制补偿电路16的信号输出端接；扫描装置在行和场扫描信号驱动控制下对射入激光进行行扫描和场扫描，信号经扫描装置的信号输出端投射到前方屏幕17上形成图像。
所述的合光系统11的结构是在盒体内装置两片互相垂直的光学镜片18、19；其中两个激光器输出激光光轴28与一个光学镜片成45度角入射，第三个激光器发出的激光光轴28与另一个光学镜片成45度角入射。三束激光经合光系统混合后同轴。
所述的扫描控制系统是以压电陶瓷双晶片为核心部件，由六个压电陶瓷双晶片组成的光反射装置。
所述的压电陶瓷双晶片是在两片相同的沿厚度方向极化的压电陶瓷片的中间加一金属电极23，且一端固定在一基板22上，构成悬臂结构。
所述的由六个压电陶瓷双晶片组成的光反射装置，是将其中两个相同的压电陶瓷双晶片的固定端固装在底座上，每个压电陶瓷双晶片的电极引线分别接行扫描信号电路13和行扫描信号非线性调节补偿电路15，两个压电陶瓷双晶片用弹簧片24连接，弹簧片中间粘一光学反射镜25；将余下的四个相同的压电陶瓷双晶片的固定端固装在底座上，每个压电陶瓷双晶片的电极引线分别接场扫描信号电路14和场扫描信号非线性调节补偿电路16，每两个压电陶瓷双晶片用弹簧片24连接，形成一组，在这样结构的两组压电陶瓷双晶片之间安装一光学反射镜27。
由电视信号调制的三色激光经合光器合成一束信号激光后，投射到光学反射镜25上，产生一激光点，所述的光学反射镜25，在位相相差π的两个行扫描信号电路13和行扫描信号非线性调节补偿电路15的驱动下，光学反射镜25可绕其横向中心轴转动，将投射其上的激光点扫描成一条直线，投射到前方的光学反射镜27的中心轴线位置，实现电视信号的行扫描；所述的光学反射镜27，在位相相差π的场扫描信号电路14和场扫描信号非线性调节补偿电路16的驱动下，光学反射镜27可绕其横向中心轴转动，其转动轴与前述光学反射镜25的转动轴垂直，光学反射镜27的转动将投射其中心位置的直线型激光信号扫描成一幅画面，投射到前方的屏幕上，实现电视信号的场扫描。
为达到匀速扫描的目的，即镜面摆动角度与扫描时间成线性关系，在行(场)扫描信号电路后加一由微处理器控制的非线性调节电路，经非线性调节电路修正后的输出信号直接驱动行(场)扫描装置，实现匀速扫描。
本发明提出的是一种全固态激光显示系统，在色泽方面，与传统高画质显示器相比较，其所展现的颜色更加充足和逼真，不仅能保证重现图像的颜色，而且对自然界中难以看到的高饱和度也能显示出来。激光方向性好的特点使本显示系统可以呈现完美的清晰度，同时也可以克服传统显示器普遍存在的像变形问题。整个系统是全固态的，具有体积小、分辨率高、对环境要求低等突出优点，适于产品化，必将成为超大屏幕显示、电影和投影一体化的多功能产品。
图1.本发明的激光显示系统；图2.本发明的合光系统；图3.本发明的压电陶瓷双晶片致动器；图4.本发明的行扫描装置；图5.本发明的场扫描装置。
附图标记1.高频头2.信号处理电路3.信号分离电路4.伴音电路5.三基色调制电路的红色信号输入端6.三基色调制电路的绿色信号输入端7.三基色调制电路的蓝色信号输入端8.红发光激光器 9.绿发光激光器 10.蓝发光激光器11.合光系统12.扫描控制系统13.行扫描信号调制电路14.场扫描信号调制电路
15.行扫描信号非线性调节补偿电路16.场扫描信号非线性调制补偿电路17.屏幕 18、19.光学镜片 20、21压电陶瓷片22.基板 23.金属电极 24.弹簧片25.光学反射镜26.场扫描反射装置27.光学反射镜28.激光光轴具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。
实施例.
请参见图1-5。包括扬声器、高频头、信号处理电路、信号分离电路、伴音电路、三基色调制电路、激光器、合光系统、扫描控制系统、行扫描信号调制电路、行扫描信号非线性调节补偿电路、场扫描信号调制电路、场扫描信号非线性调制补偿电路及屏幕的大屏幕电视激光显示系统。
一接收视频和音频信号的高频头1，将接收到的信号经信号处理电路2后，输入到信号分离电路3，信号分离电路3分离出的声音信号输入到伴音电路4，经扬声器输出；信号分离电路3分离出的红，绿，蓝三基色信号，分别输入到红5，绿6，蓝7三基色调制电路，再分别驱动红8，绿9，蓝10三个激光器，控制它们输出光的强度大小；三色激光经合光系统11，合成一束激光射到扫描控制系统12中；信号分离电路3分离出行扫描信号输入到行扫描信号调制电路13，经行扫描信号非线性调节补偿电路15后，驱动扫描系统中行扫描装置，对射入激光进行行扫描；信号分离电路3分离出场扫描信号输入到场扫描信号调制电路14，经场扫描信号非线性调制补偿电路16后，驱动扫描系统中场扫描装置，对射入激光进行场扫描；扫描装置在行和场扫描信号驱动控制下对射入激光进行行扫描和场扫描，投射到前方屏幕17上形成图像。如图1所示。
合光系统11的结构是在一盒体内装置两片互相垂直的光学镜片18、19；其中两个激光器输出激光光轴28与一个光学镜片成45度角入射，第三个激光器发出的激光光轴28与另一个光学镜片成45度角入射，这样保证三束激光经合光系统混合后同轴。如图2所示。
本发明的扫描控制系统是以压电陶瓷双晶片为核心部件，由六个压电陶瓷双晶片组成的光反射装置，在场和行扫描信号电路及场和行扫描信号非线性调节补偿电路的驱动下，可以将激光反射并扫描成一幅画面。
压电陶瓷双晶片是由两片相同的沿厚度方向极化的压电陶瓷片粘接而成，结构是两片压电陶瓷片20、21的一端固定在一基板22上，构成悬臂结构，中间是一金属电极23，沿Z方向施加电场，其中一个压电陶瓷片收缩，另一片伸长，变形方向可以通过改变正负极连线来控制，压电陶瓷双晶片的自由端便可以发生弯曲形变。此结构中主要是横向压电常数d31起作用，自由端位移量为Z。如图3所示。
将相同的两个压电陶瓷双晶片的固定端固装在底座上，通过电极引线分别接行扫描信号电路13和行扫描信号非线性调节补偿电路15，两个压电陶瓷双晶片之间通过优质弹簧片24连接，优质弹簧片中间粘一光学反射镜25。在位相相差π的两个行扫描信号电路13和行扫描信号非线性调节补偿电路15的驱动下，光学反射镜25绕中心轴转动，由合光器11投射出的信号激光投射到光学反射镜中心位置，这样，信号激光经光学反射镜反射扫描成一条直线投射到另一侧的场扫描反射装置26上，进行下一步场扫描。如图4所示。
将相同的四个压电陶瓷双晶片的固定端固装在另一底座上，通过电极引线分别接场扫描信号电路14和场扫描信号非线性调节补偿电路16，两个压电陶瓷双晶片之间通过优质弹簧片24连接，形成一组，这样的两组(共四个压电陶瓷双晶片)压电陶瓷双晶片之间粘一条型光学反射镜27，在位相相差π的场扫描信号电路14和场扫描信号非线性调节补偿电路16的驱动下，光学反射镜27绕中心轴转动，这样，由行扫描系统反射过来的信号激光“直线”通过光学反射镜27的转动扫描成一幅画面，投射到前方的屏幕17上。合光器、行扫描系统、场扫描系统及屏幕之间严格满足几何光学关系。为达到匀速扫描的目的，所述的行扫描信号非线性调节补偿电路，或场扫描信号非线性调节补偿电路进一步加装一由微处理器控制的非线性调节电路，使镜面摆动角度与扫描时间成线性关系。如图5所示。
由电视信号调制的三色激光经合光器合成一束信号激光后，投射到光学反射镜25上，产生一激光点，所述的光学反射镜25，在位相相差π的两个行扫描信号电路13和行扫描信号非线性调节补偿电路15的驱动下，光学反射镜25可绕其横向中心轴转动，将投射其上的激光点扫描成一条直线，投射到前方的光学反射镜27的中心轴线位置，实现电视信号的行扫描；所述的光学反射镜27，在位相相差π的场扫描信号电路14和场扫描信号非线性调节补偿电路16的驱动下，光学反射镜27可绕其横向中心轴转动，其转动轴与前述光学反射镜25的转动轴垂直，光学反射镜27的转动将投射其中心位置的直线型激光信号扫描成一幅画面，投射到前方的屏幕上，实现电视信号的场扫描。
本发明用激光器作为光源，以压电陶瓷双晶片作为扫描系统的核心部件。输入的视频信号经分离电路分离出音频信号、三基色信号、行扫描信号和场扫描信号，音频信号经伴音电路调制后驱动扬声器，产生声音。三基色信号分别经过各自的调制电路后，分别驱动对应的激光器，使输出的三基色光强度发生变化，由三个激光器输出的三基色光经合光系统合光后形成一束信号激光投射到扫描控制系统中。分离出来的行扫描信号经行扫描信号调制电路和行扫描信号非线性调节补偿电路后驱动行扫描装置，在位相相差π的行扫描信号的驱动下，光学反射镜绕中心轴转动，使反射信号激光扫描成一条直线，投射到场扫描装置上。分离出来的场扫描信号经场扫描信号调制电路和场扫描信号非线性调节补偿电路后驱动场扫描装置，在位相相差π的场扫描信号的驱动下，条形光学反射镜绕中心轴转动，使投射到其表面的直线形信号激光扫描并投射到前方的屏幕上，形成一幅激光视频图像。
权利要求
1.一种大屏幕电视激光显示系统包括扬声器、高频头、信号处理电路、信号分离电路、伴音电路、三基色调制电路、激光器、合光系统、扫描控制系统、行扫描信号调制电路、行扫描信号非线性调节补偿电路、场扫描信号调制电路、场扫描信号非线性调制补偿电路及屏幕，其特征是一接收视频和音频信号的高频头(1)的信号输出端与一信号处理电路(2)的信号输入端连接，信号处理电路(2)的信号输出端与一信号分离电路(3)的信号输入端连接；一伴音电路(4)的信号输入端与信号分离电路(3)的一音频信号输出端连接，伴音电路(4)的信号输出端与一扬声器连接；一三基色调制电路的信号红、绿、蓝输入端(5、6、7)分别与信号分离电路(3)的红、绿、蓝信号输出端对应连接；一控制输出光强度大小的红(8)、绿(9)、蓝(10)三个激光器分别与三基色调制电路的红、绿、蓝信号输出端连接；一合光系统(11)的信号输入端分别与控制输出光强度大小的红(8)、绿(9)、蓝(10)三个激光器的信号输出端连接；一行扫描信号调制电路(13)的信号输入端与信号分离电路(3)分离出行扫描信号输出端连接，行扫描信号调制电路(13)的信号输出端与行扫描信号非线性调节补偿电路(15)的信号输入端连接；一场扫描信号调制电路(14)的信号输入端与信号分离电路(3)分离出场扫描信号输出端连接，场扫描信号调制电路(14)的信号输出端与场扫描信号非线性调制补偿电路(16)的信号输入端连接；一具有接收彩色激光信号、行扫描信号、场扫描信号并能输出图像的扫描控制系统(12)，所述的扫描控制系统(12)中的扫描装置的信号输入端a与合光系统(11)的信号输出端连接；扫描装置的信号输入端b与行扫描信号非线性调节补偿电路(15)的信号输出端连接；扫描装置的信号输入端c与场扫描信号非线性调制补偿电路(16)的信号输出端接；扫描装置在行和场扫描信号驱动控制下对射入激光进行行扫描和场扫描，信号经扫描装置的信号输出端投射到前方屏幕(17)上形成图像。
2.如权利要求1所述的系统，其特征是所述的合光系统(11)的结构是在一盒体内装置两片互相垂直的光学镜片(18、19)；其中两个激光器输出激光光轴(28)与一个光学镜片成45度角入射，第三个激光器发出的激光光轴(28)与另一个光学镜片成45度角入射。
3.如权利要求2所述的系统，其特征是所述的三个激光器发出的激光经合光系统(11)后同轴。
4.如权利要求1所述的系统，其特征是所述的扫描控制系统是以压电陶瓷双晶片为核心部件，由六个压电陶瓷双晶片组成的光反射装置。
5.如权利要求4所述的系统，其特征是所述的由六个压电陶瓷双晶片组成的光反射装置，是将其中两个相同的压电陶瓷双晶片的固定端固装在一底座上，每个压电陶瓷双晶片的电极引线分别接行扫描信号电路(13)和行扫描信号非线性调节补偿电路(15)，两个压电陶瓷双晶片用弹簧片(24)连接，弹簧片中间粘一光学反射镜(25)；另四个相同的压电陶瓷双晶片的固定端固装在另一底座上，每个压电陶瓷双晶片的电极引线分别接场扫描信号电路(14)和场扫描信号调节补偿电路(16)，每两个压电陶瓷双晶片用弹簧片(24)连接，形成一组，在这样结构的两组压电陶瓷双晶片之间安装一光学反射镜(27)。
6.如权利要求4或5所述的系统，其特征是所述的压电陶瓷双晶片是由两片相同的沿厚度方向极化的压电陶瓷片粘接而成，并且两片压电陶瓷片的一端固定在一基板上，构成悬臂结构，中间是一金属电极。
7.如权利要求5所述的系统，其特征是所述的光学反射镜(25)，在位相相差π的两个行扫描信号电路(13)和行扫描信号非线性调节补偿电路(15)的驱动下，光学反射镜(25)可绕其横向中心轴转动；所述的光学反射镜(27)，在位相相差π的场扫描信号电路(14)和场扫描信号非线性调节补偿电路(16)的驱动下，光学反射镜(27)可绕其横向中心轴转动。
8.如权利要求4或5所述的系统，其特征是所述的光反射装置在场和行扫描信号电路及场和行扫描信号非线性调节补偿电路的驱动下，将激光反射并扫描成一幅画面。
9.如权利要求1、5或7所述的系统，其特征是所述的行扫描信号非线性调节补偿电路，或场扫描信号非线性调节补偿电路进一步加装一由微处理器控制的非线性调节电路，使镜面摆动角度与扫描时间成线性关系。
全文摘要
本发明属于激光显示系统领域，特别涉及激光电视、激光电影以及户内或户外大屏幕激光显示系统。本发明用激光器作为光源，以压电陶瓷双晶片作为扫描系统的核心部件。输入的视频信号经分离电路分离出音频信号、三基色信号、行扫描信号和场扫描信号，音频信号经伴音电路调制后驱动扬声器，产生声音。三基色信号分别经过各自的调制电路后，由三个激光器输出的三基色光经合光系统合光后形成一束信号激光投射到扫描控制系统中。分离出来的行扫描信号投射到场扫描装置上；分离出来的场扫描信号经场扫描信号调制电路和场扫描信号非线性调节补偿电路后驱动场扫描装置，使投射到其表面的直线形信号激光扫描并投射到前方的屏幕上，形成一幅激光视频图像。
文档编号H04N5/44GK1581928SQ0315327
公开日2005年2月16日 申请日期2003年8月13日 优先权日2003年8月13日
发明者刘新厚, 阎石, 甄珍, 贺光潜 申请人:中国科学院理化技术研究所