激光器系统及工作方法、投影系统 【技术领域】
本发明涉及一种投影系统及投影方法,尤其涉及激光器系统及工作方法、投影系统。
背景技术
随着光学科技及投影显示技术的发展,能够输出高分辨率及大画面的数字投影系统,已成为企业演示文稿、会议活动、教育训练、甚至成为家庭娱乐中,在提供视觉影像上的不可或缺的一环。因此,投影系统从诞生到现在,不断向高影像品质、高亮度、体积轻巧发展。
现有投影系统使用从光源发出的光在显示面板上形成图像,通过投影透镜单元放大图像并将该图像投影在屏幕上以满足观众对于大尺度屏幕的要求。具体如申请号为02802270的中国专利申请中公开的技术内容:如图1所示,投影系统100包括光源102,硅底板液晶(LCOS)显示板104和投影元件106。偏振器110配置在投影系统100上,位于光源102和LCOS显示板104之间的输入光路111上,而偏振器112配置在系统100中,位于LCOS显示板104和投影元件106之间的输出光路113上。投影系统100还包括一组薄膜晶体管(TFT)驱动器114,该驱动器114接收一个或多个从信号源116输入的电信号,并产生用于控制LCOS显示板104的相应信号。
在操作中,在信号源116中处理视频信号,由此产生相应的红、绿和蓝信号。该光源102将光分成红、绿和蓝组分的光,这些组分的光可以在偏振器110中形成适当的偏振光,随后,按照规定的扫描指令经输入光路111顺序作用在LCOS显示板上。使红、绿和蓝组分在整个LCOS显示板104上被扫描,该板上的液晶显示(LCD)元件由视频信号得到的红、绿和蓝信号控制,使得各个组分由其相应的红、绿或蓝信号调制。然后将最后调制的组分经输出光路113和偏振器112引导到投影元件106上,该投影元件106产生原始视频信号的可观看的彩色图像120。
然而,现有投影系统通常采用使用卤素灯作为光源,但是卤素灯的缺点是尺寸较大阻碍了投影系统往小体积的发展、并且制造单位价格昂贵、热辐射强并且平均寿命短。因此逐渐采用发光二极管(LED)代替卤素灯,作为投影系统的光源,但是LED的效率低,热辐射强,颜色不丰富。
【发明内容】
本发明解决的问题是提供一种激光器及工作方法、投影系统和投影方法,防止投影光源体积大、寿命短、效率低,热辐射强。
为解决上述问题,本发明提供一种激光器系统,包括:激光源,发射单色激光束;准直系统,对激光源发出的激光束进行准直;自聚焦系统,对准直系统出射的激光束进行聚焦。
可选的,所述激光源为半导体激光器。所述半导体激光器的波长为630纳米~670纳米。
可选的,所述准直系统为圆柱镜或至少三个透镜组合,直径为1mm~3mm。
可选的,所述自聚焦系统为自聚焦透镜,直径为1mm~3mm,长为5mm~6mm。
本发明还提供一种包括上述激光系统的投影系统。
本发明提供一种激光器系统的工作方法,包括:发射单色激光束;将单色激光束进行准直后发射;接收经过准直后的单色激光束进行聚焦,并发射。
可选的,所述半导体激光器的波长为630纳米~670纳米。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:采用激光源作为投影系统的光源,其寿命长,体积小功耗低,色域宽,亮度高且环保,能批量生产,成本低。另外,在激光系统中,采用自聚焦系统对激光束进行聚焦,聚焦能力更强,使光斑更小,能量更集中,激光效率更高。
【附图说明】
图1是现有投影系统的结构示意图;
图2为采用本发明激光器系统进行工作的具体实施方式流程图;
图3是本发明激光器系统的实施例结构示意图;
图4a至图4c是本发明激光器系统中准直系统的结构示意图;
图5是本发明投影系统的实施例结构示意图。
【具体实施方式】
现有投影系统通常采用使用卤素灯作为光源,但是卤素灯的缺点是尺寸较大阻碍了投影系统往小体积的发展、并且制造单位价格昂贵、热辐射强并且平均寿命短。因此逐渐采用发光二极管(LED)代替卤素灯,作为投影系统的光源,但是LED的效率低,热辐射强,颜色不丰富。因此,本发明采用激光源作为投影系统的光源,其寿命长,体积小功耗低,色域宽,亮度高且环保,能批量生产,成本低。另外,在激光系统中,采用自聚焦系统对激光束进行聚焦,聚焦能力更强,使光斑更小,能量更集中,激光效率更高。
一种激光器系统,包括:激光源,发射单色激光束;准直系统,对激光源发出的单色激光束进行准直;自聚焦系统,对准直系统出射的激光束进行聚焦。
由上述激光器系统进行工作的方法如图2所示,执行步骤S101,发射单色激光束;执行步骤S102,将单色激光束进行准直后发射;执行步骤S103,接收经过准直后的单色激光束进行聚焦,并发射。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
图3是本发明激光器系统的实施例结构示意图。如图3所示,激光器系统包括:激光源200a,发射单色激光束;准直系统200b,对激光源200a发出的激光束进行准直;自聚焦系统200c,对准直系统200了出射的激光束进行聚焦。
本实施例中,激光源200a为半导体激光器,其波长为630纳米~670纳米,具体可以优选650纳米。
本实施例中,所述准直系统为圆柱镜或至少三个透镜组合,直径为1mm~3mm。
如果准直系统200b为透镜组合,那么如图4a所示,准直系统200b中包括至少三个双凸透镜200b1组合,其中,双凸透镜200b2的直径1mm~3mm,本实施例优选2mm。
如图4b所示,准直系统200b中包括至少三个平凸透镜200b2组合,其中,平凸透镜200b2地直径1mm~3mm,本实施例优选2mm。
如图4c所示,准直系统200b中包括至少三个透镜组合,其中可以一个为双凸透镜200b1,其余两个为平凸透镜200b2,其排列可以自由组合;还可以是两个双凸透镜200b1,其余一个为平凸透镜200b2。双凸透镜200b1和平凸透镜200b2的直径1mm~3mm,优选2mm。
上述透镜上可以镀制一层增透膜,增加激光的透过率。
本实施例中,所述自聚焦系统为自聚焦透镜,直径为1mm~3mm,长为5mm~6mm。
继续参考图3,上述激光器系统的工作方式为:通过激光源200a发射单色激光束;准直系统200b将激光源200a发出的激光束进行准直后发射;自聚焦系统200c接收经过准直系统200b准直后的单色激光束进行聚焦,并发射。
图5是本发明投影系统的实施例结构示意图。投影系统包括:红色激光器系统200,发射红色激光束;绿色光源201,发射绿色光束;蓝色光源202,发射蓝色光束;反射透射系统203,将红色激光束、绿色光束和蓝色光束合为彩色光;扩束准直系统208,对反射透射系统203发出的彩色光进行扩束准直;匀光系统210,将扩束准直后的彩色光进行调节,形成与投影芯片相同形状的均匀光斑;显示系统216,接收匀光系统210发出的彩色光进行调制形成彩色图像;投影元件218,接收显示系统216发出的彩色图像放大并投影至屏幕220上。
在本实施例中,如图3所示,所述红色激光器系统200包括:激光源200a,发射单色激光束;准直系统200b,对激光源200a发出的激光束进行准直;自聚焦系统200c,对准直系统200了出射的激光束进行聚焦。其中激光源发出的激光束的波长为630纳米~670纳米,具体可以优选650纳米。
本实施例中,所述蓝色光源202和绿色光源201可以是激光器,也可以是LED。
所述反射透射系统203包括:全反射镜206,接收蓝色光源202发出的蓝色光束进行全反射;第一半反半透镜205,接收绿色光源201发出的绿色光束并进行反射,接收全反射镜206发出的蓝色光束并进行透射,将输出的绿色光束与蓝色光束合并为一束光;第二半反半透镜204,接收红色激光器系统200发出的红色激光束并进行透射,接收第一半反半透镜205出射的绿色和蓝色合并光束并进行反射,且将各光束合并为彩色光。
除此以外,全反射镜206、第一半反半透镜205、第二半反半透镜204与蓝色光源202、绿色光源201和红色激光器系统200的配合使用不局限于上述实施例的方案,可以自由搭配。
所述显示系统216包括:驱动电源216b,输出电信号;LCOS显示板216a,接收驱动电源216b输出的电信号和匀光系统210发出的彩色光,经过调制,输出彩色图像。其中,驱动电源216b还包括:信号源216b1,输出电信号;驱动器216b2,接收一个或多个从信号源216b1输入的电信号,并产生用于控制LCOS显示板216a的电信号。
投影芯片位于投影元件218中,其面积为12mm×9mm。
本实施例中,匀光系统210的材料可以是石英或玻璃等,其长度为30mm,截面为4mm×3mm。匀光系统210能使接收到的彩色光在预定范围内能量、光强达到均匀分布。
如图5所示,红色激光器系统200发射红色激光束,绿色光源201发射绿色光束,蓝色光源202发射蓝色光束;反射透射系统203中的全反射镜206接收蓝色光源202发出的蓝色光束进行全反射后输出;反射透射系统203中的第一半反半透镜205接收绿色光源201发出的绿色光束并进行反射,同时接收全反射镜206发出的蓝色光束并进行透射,将反射的绿色光束与透射的蓝色光束合并为一束光输出;反射透射系统203中的第二半反半透镜204接收红色激光器系统200发出的红色激光束并进行透射,同时接收第一半反半透镜205出射的绿色和蓝色合并光束并进行反射,且将各光束合并为彩色光输出;扩束准直系统208接收第一半反半透镜205发出的彩色光进行扩束准直并输出;匀光系统210接收扩束准直后的彩色光并进行调节,形成与投影芯片相同形状的均匀光斑;显示系统216中的信号源216b1输出电信号;显示系统216中的驱动器216b2接收信号源216b1发出的电信号并进行处理形成用于控制显示系统216中的LCOS显示板216a的信号;LCOS显示板216a接收到驱动器216b2的电信号及匀光系统210发出的彩色光,进行调制形成彩色图像并输出;投影元件218将显示系统216发出的彩色图像放大并投影至屏幕220上。
继续参考图5,另一实施例的方案为:在上述投影系统中放置有会聚系统212,接收匀光系统210发出的彩色光进行会聚,形成与投影芯片大小一致的光斑;偏振分光系统214,接收会聚系统212发出的彩色光,反射至显示系统216;再接收显示系统216沿接收方向出射的彩色图像,改变偏振方向后进行透射。
本实施例中,会聚系统212至少包括一个透镜,所述透镜可以是双凸透镜,直径为6mm~12mm。
如图5所示,红色激光器系统200发射红色激光束,绿色光源201发射绿色光束,蓝色光源202发射蓝色光束;反射透射系统203中的全反射镜206接收蓝色光源202发出的蓝色光束进行全反射后输出;反射透射系统203中的第一半反半透镜205接收绿色光源201发出的绿色光束并进行反射,同时接收全反射镜206发出的蓝色光束并进行透射,将反射的绿色光束与透射的蓝色光束合并为一束光输出;反射透射系统203中的第二半反半透镜204接收红色激光器系统200发出的红色激光束并进行透射,同时接收第一半反半透镜205出射的绿色和蓝色合并光束并进行反射,且将各光束合并为彩色光输出;扩束准直系统208接收第一半反半透镜205发出的彩色光进行扩束准直并输出;匀光系统210接收扩束准直后的彩色光并进行调节,形成与投影芯片相同形状的均匀光斑;会聚系统212接收匀光系统210发出的彩色光进行会聚,形成与投影芯片大小一致的光斑后输出;偏振分光系统214接收会聚系统210发出的彩色光,反射输出;显示系统216中的信号源216b1输出电信号;显示系统216中的驱动器216b2接收信号源216b1发出的电信号并进行处理形成用于控制显示系统216中的LCOS显示板216a的信号;LCOS显示板216a接收到驱动器216b2的电信号及偏振分光系统214发出的彩色光,进行调制形成彩色图像并输出;偏振分光系统214接收显示系统216沿接收方向出射的彩色图像,改变偏振方向后进行透射输出;投影元件218将偏振分光系统214发出的彩色图像放大并投影至屏幕220上。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定本发明,任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,都可以做出可能的变动和修改,因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。