一种新型激光彩色显示装置
专利汇可以提供一种新型激光彩色显示装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种新型激光彩色显示装置，它具有时序 控制器 模 块 、红光 激光器 、绿光激光器、蓝光激光器、消相干器、 液晶 光 阀 、光阀驱动 电路 、透镜系统。三基色激光器腔内分别内置有光 调制器 ，由时序控制器模块控制三个激光器分时出光，在红光激光器的输出光路上放置反射镜、合束棱镜，在绿光激光器的输出光路上放置反射镜、合束棱镜，在蓝光激光器的输出光路上放置合束棱镜，经合束棱镜后的输出光路上顺序安装消相干器、扩束透镜、液晶光阀及光阀驱动电路、成像透镜系统、显示屏。该彩色激光显示装置系统简单，结合合理选择红绿蓝三种激光器的输出 波长 ，会使显示的色彩更鲜艳。，下面是一种新型激光彩色显示装置专利的具体信息内容。
1.一种新型激光彩色显示装置，它包括电源，其特征是：它还包括时序控制模块，该控制模块与脉冲激光发射模块连接，脉冲激光发射模块中各激光器在时序控制模块控制下在一个周期内的设定时隙分时出光；各路激光经棱镜模块合束后，依次进入消相干器、扩束棱镜，然后投向光阀控制模块；经光阀控制模块调制后的光束经成像模块形成图像；时序控制器模块和光阀控制模块由主控器控制，保持两者同步工作并对整个装置各模块的电源进行管理。
2.根据权利要求1所述的新型激光彩色显示装置，其特征是：所述时序控制模块发出与脉冲激光发射模块的各激光器相对应的三路PWM脉冲Pr、Pb、Pg，三路脉冲PWM的占空比分别可调，用来调整红、蓝、绿激光器的输出光强；三路激光器的出光时隙分别为Tr、Tb、Tg，T为一个循环发光周期；T的设置、时隙的分割及PWM的占空比由三个激光器所采用激光晶体的荧光寿命、激光器输出光强之间的比例关系及系统损耗确定，即三路激光器输出光强之间较大的差异可由增减时隙来控制，较小的差异由PWM的占空比来控制；Td为死区时间，Td应大于所采用的光调制器的延迟时间与时序控制模块的电路延迟时间之和，以避免在合束后的输出光路中产生频率混叠。
3.根据权利要求1所述的新型激光彩色显示装置，其特征是：所述脉冲激光发射模块至少包括红光激光器、蓝光激光器、绿光激光器的三基色脉冲激光器；红光激光器、蓝光激光器、绿光激光器的每个腔内均装有光调制器，该光调制器能对三基色脉冲激光器的时隙及输出光强进行调整，它包括声光开关、电光开关、主动锁模装置，或是其它可以由电信号进行控制的电光控制器件。
4.根据权利要求3所述的新型激光彩色显示装置，其特征是：所述红光激光器、蓝光激光器、绿光激光器的工作波长接近尽可能位于色度三角形的三个顶点；所采用的三基色脉冲激光器类型包括半导体激光器或半导体激光泵浦的固态激光器，亦可采用非线性晶体腔内/腔外频率变换方式获得的固态激光器或光学参量振荡激光器。
5.根据权利要求1所述的新型激光彩色显示装置，其特征是：所述棱镜模块包括反射镜I和反射镜II以及合束棱镜，其中两反射棱镜的角度调整到能将射向自己的激光束反射到合束棱镜位置，合束棱镜为X型棱镜。
6.根据权利要求1所述的新型激光彩色显示装置，其特征是：包括消相干器有一个，包括多模光纤、振转式反射镜、光束扫描器。
7.根据权利要求1所述的新型激光彩色显示装置，其特征是：所述光阀控制模块包括一个光阀及与之连接的光阀驱动模块；所述光阀是透射式液晶光阀LCD或反射式液晶光阀LCOS或数字微镜器件DMD；所述光阀驱动模块与所采用的光阀相匹配，它对图像信息进行译码并驱动光阀。
8.根据权利要求1所述的新型激光彩色显示装置，其特征是：所述时序控制模块和光阀驱动模块与主控器连接，使时序控制模块与光阀驱动模块两者保持同步工作。
9.根据权利要求1所述的新型激光彩色显示装置，其特征是：所述成像模块包括成像透镜系统及屏幕。
一种新型激光彩色显示装置
技术领域
背景技术
而彩色激光显示装置是近年来发展起来的一种新型大屏幕全色显示技术。由于红、绿、蓝激光器的最新进展，使其显示的颜色所形成的色度三角形的面积比荧光粉或其它光源所形成的面积更大，因而显示的颜色更加鲜艳、更加真实，有更高的色饱和度。
随着半导体激光器和固体激光器及相关技术的发展，使得激光器作为显示光源已日益受到重视。国外一些公司和科研机构也提出了利用激光进行成像显示的课题，并对此作了许多相关的研究。而国内的相关机构对利用激光进行显示也作了大量的研究，但目前尚未见到系统简单，适合大范围应用的解决方案及相关报道。
发明内容
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种新型激光彩色显示装置，它包括电源，它还包括时序控制模块，该控制模块与脉冲激光发射模块连接，脉冲激光发射模块中各激光器在时序控制模块控制下在一个周期内的设定时隙分时出光；各路激光经棱镜模块合束后，依次进入消相干器、扩束棱镜，然后投向光阀控制模块；经光阀控制模块调制后的光束经成像模块形成图像；时序控制器模块和光阀控制模块由主控器控制，保持两者同步工作并对整个装置各模块的电源进行管理。
所述时序控制模块发出与脉冲激光发射模块的各激光器相对应的三路PWM脉冲Pr、Pb、Pg，三路脉冲PWM的占空比分别可调，用来调整红、蓝、绿激光器的输出光强；三路激光器的出光时隙分别为Tr、Tb、Tg，T为一个循环发光周期；T的设置、时隙的分割及PWM的占空比由三个激光器所采用激光晶体的荧光寿命、激光器输出光强之间的比例关系及系统损耗确定，即三路激光器输出光强之间较大的差异可由增减时隙来控制，较小的差异由PWM的占空比来控制；Td为死区时间，Td应大于所采用的光调制器的延迟时间与时序控制模块的电路延迟时间之和，以避免在合束后的输出光路中产生频率混叠。
所述脉冲激光发射模块至少包括红光激光器、蓝光激光器、绿光激光器的三基色脉冲激光器；红光激光器、蓝光激光器、绿光激光器的每个腔内均装有光调制器，该光调制器能对三基色脉冲激光器的时隙及输出光强进行调整，它包括声光开关、电光开关、主动锁模装置，或是其它可以由电信号进行控制的电光控制器件。
所述红光激光器、蓝光激光器、绿光激光器的工作波长接近尽可能位于色度三角形的三个顶点；所采用的三基色脉冲激光器类型包括半导体激光器或半导体激光泵浦的固态激光器，亦可采用非线性晶体腔内/腔外频率变换方式获得的固态激光器或光学参量振荡激光器。
所述棱镜模块包括反射镜I和反射镜II以及合束棱镜，其中两反射棱镜的角度调整到能将射向自己的激光束反射到合束棱镜位置，合束棱镜为X型棱镜。
所述消相干器，包括多模光纤、振转式反射镜、光束扫描器。
所述光阀控制模块包括一个光阀及与之连接的光阀驱动模块；所述光阀是透射式液晶光阀LCD或反射式液晶光阀LCOS或数字微镜器件DMD；所述光阀驱动模块与所采用的光阀相匹配，它对图像信息进行译码并驱动光阀。
所述时序控制模块和光阀驱动模块与主控器连接，使时序控制模块与光阀驱动模块两者保持同步工作。
所述成像模块包括成像透镜系统及屏幕。
本发明利用了时序控制模块来控制三个脉冲激光发生器在一个周期内分多个时隙分别出光，使得三束光在合束后分不同的时隙使用同一个光路，从而可以减少消相干器、光阀等部件的使用量，降低系统的复杂度和生产成本，保证了装置易于实现，易于同步，易于调整，具有较高的稳定性。
本发明的优点在于：装置结构简单，光电接口清晰，易于实现。电控制信号模块划分合理，且与主流的图像信号模式相对应，易于调整，比较适合于大规模生产，可用于彩色投影机、彩色投影式电视机、彩色投影式大屏幕显示系统等。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图；图2是本发明中时序控制模块输出信号的一个实例示意图。
图中：1-时序控制器模块；2-红光激光器；3-反射镜I；4-蓝光激光器；5-绿光激光器；6-反射镜II；7-合束棱镜；8-消相干器；9-扩束透镜；10-液晶光阀；11-光阀驱动模块；12-成像透镜装置；13-屏幕，14-主控器。
具体实施方式
实施例：图1中，时序控制模块1为脉宽调制信号PWM发生器，它与脉冲激光发射模块中的红光激光器2、蓝光激光器4和绿光激光器5连接。它发出与各激光器相应的三路PWM脉冲Pr、Pb、Pg，三路PWM信号的占空比分别可调，用来调整红、蓝、绿激光器的输出光强，以保证在装置的输出端得到均衡的色彩还原；Tr、Tb、Tg分别为三路激光器的出光时隙，T为一个循环发光周期。T的设置、时隙的分割及PWM的占空比由三个激光器所采用激光晶体的荧光寿命、激光器的输出光强之间的比例关系及系统损耗确定，即三路激光器输出光强之间较大的差异可由增减时隙来控制，较小的差异由PWM信号的占空比来控制；Td为死区时间或称为延迟时间，Td应大于所采用的激光器的延迟时间与时序控制模块的电路延迟时间之和，以避免在输出光路中产生频率混叠。例如：假定三个激光器的输出光强基本一致时，则可采用图2所示的输出波形，即将一个出光周期均分为三个相等的时隙，每个激光器占有一个时隙。通过调整每个时隙的PWM信号的占空比来调整输出光强之间的比例关系，以补偿系统对不同波长激光损耗的差异，或满足特定的显示要求。该模块可由FPGA/CPLD为核心实现。
脉冲激光发射模块由红光激光器2、蓝光激光器4和绿光激光器5组成三基色脉冲激光器，各激光器中的腔内均装有光调制器，该光调制器应具有对相应激光器的时隙及输出光强进行调整的能力。包括：声光开关、电光开关，主动锁模装置，或是其它可以由电信号进行控制的电光控制器件。所选择的脉冲三基色激光器的工作波长应尽可能位于色度三角形的三个顶点。所采用的激光器包括：半导体激光器、半导体激光器泵浦的固态激光器，亦可采用非线性晶体腔内/腔外频率变换方式获得的固态激光器以及光学参量振荡激光器。
棱镜模块置于激光发射模块之后，它由两块反射镜和一个合束棱镜组成，其中反射镜I3与红光激光器2相对应，反射镜II6与绿光激光器5相对应，两反射镜均将射向自己的激光束反射到合束棱镜7上，蓝光激光器4的输出直接进入合束棱镜7，这样三束激光能在合束后分不同的时隙使用同一个光路，合束棱镜为X棱镜。
在合束棱镜7的后依次设置有一个消相干器8和扩束透镜9，用以消除屏幕图像上的干涉条纹及光斑、提高成像质量。其中，消相干器8包括：多模光纤、振转式反射镜、光束扫描器等。
在扩束透镜9的后一级为光阀控制模块，它包括一个液晶光阀10及与之连接的光阀驱动模块11。液晶光阀10将激光束反射到成像透镜系统，通过成像透镜12，最终在屏幕13上形成图像。液晶光阀10可为透射式液晶光阀LCD或反射式液晶光阀LCOS，还可为数字微镜器件DMD。光阀驱动模块11完成图像信息的译码及光阀10的驱动。
为使时序控制模块1和光阀驱动模块11能共用一个时钟源，并同步工作，两者都与主控器14连接。主控器14主要完成如下功能：(1)按照预设的屏幕显示参数及激光器的特性参数形成控制数据发送给时序控制器模块；(2)提供与外部信号源的数据接口(如计算机、视频、流媒体等)，即完成图像数据的译码，并根据译码结果中的亮度及色度信息形成光阀的控制数据；(3)根据特殊需求(如切换、分屏、图像叠加、窗口移动等)，完成对图像数据的变换及处理；(4)保持时序控制器模块与光阀驱动模块二者同步；(5)提供与其余外设(包括人机界面)的控制接口；(6)实现装置中各部分的电源控制。该模块可以由DSP或ARM单片机为核心实现，亦可根据功能模块的划分形成一个多CPU系统，并应配置足够的缓存空间。
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