[发明专利]一种转动式激光显示用消除散斑的装置及其消除方法

说明书

技术领域

本发明属于激光显示领域，具体地说是一种转动式激光显示用消除散斑的装置及其消除方法。

背景技术

目前，由于激光光源的光电转换效率高，亮度高，色彩饱和度高，因而能表现更广泛的色域，激光显示技术已经开始逐渐普及。然而正是由于激光频率高度一致，因此当通过不同的路径到达显示屏幕时，容易在屏幕上产生干涉而形成干扰图像的斑纹(即散斑)。消除散斑是激光显示技术区别于其他显示技术的特殊问题。

目前，常用的消除散斑的方式主要有以下几种：

1.使用带有微型凸凹结构的透明转轮，激光束通过凹凸不平转轮表面借此来干扰激光束各子波之间相位使其产生随机的相位变化，致使干涉散斑产生快速移动；当移动速度使影像停留时间小于人的视网膜响应时间时，人的视觉就感觉不到散斑的存在，从而达到消除散斑的目的。

2.使用光纤传输的激光光源，可以驱动率小幅度地抖动光纤，通过不停地改变光纤的曲率，影响激光在光纤中的折返点，从而影响光程产生随机的变化，达到消除散斑的目的。

3.使用一种内部纤芯折射率分布不均匀的光纤，这些折射不均匀的区域对入射其上的激光束产生散射作用并附加上随机相位，从而减弱激光的相干性。

4.使用多个激光器及将多个激光器发射的激光合成一束的合光装置，由于多个激光器发射的激光之间具有多个不同相位，各个激光器出射的激光干涉并且散斑位置随机分布，随着独立激光器的数目增加，画面上散斑被匀化，从而有效抑制散斑效应。

5.使用超声波在液体中的传播导致液体的疏密变化形成的液体疏密栅，改变激光的相干性，并通过对不断变化散斑的叠加实现散斑的消除。

6.使用振屏法或振光源法，就是激光光束在经过凹凸不平的屏幕反射时，由于屏幕的振动或光源振动，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。

上述各种技术方式都能达到一定的消除散斑的效果，但存在激光损耗大，成本高，制造工艺复杂，可靠性差，设备体积大等缺点。

发明内容

为了解决上述激光投影现实中散斑的存在导致图像模糊的问题，本发明的目的在于提供一种转动式激光显示用消除散斑的装置及其消除方法。通过在匀光系统前放置本发明消除散斑的装置，通过该装置的高速运动导致投影像面散斑位置产生空间变化，使散斑以KHz的速度发生变化；而一般成像时，相机曝光时间在ms量级，至于人眼观察，反映也在几十ms的量级，这样通过上千次的积分，可以大大消弱散斑的影响，照明的均匀性接近白光。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明消除散斑的装置安装在显示设备内、在激光光路上位于匀光棒的前方，包括旋转棒、支撑组件、传动机构及电机，其中旋转棒可转动地安装在支撑组件上、通过传动机构与电机相连；所述旋转棒随支撑组件通过电机驱动旋转。

其中：所述旋转棒的一端为激光入射端，另一端通过传动机构与电机相连，在旋转棒另一端的外部设有安装在支撑组件上的偏振转换器；所述支撑组件为安装在显示设备的光学底座上的壳体，在壳体内设有可转动的旋转棒支架，旋转棒支架通过传动机构与位于旋转棒支架下方的电机相连；所述旋转棒设在旋转棒支架的内部、随旋转棒支架转动；壳体内设有轴承支架，旋转棒支架通过支撑轴承安装在轴承支架上，电机位于轴承支架的下方；所述旋转棒支架的外表面设有止口，支撑轴承通过旋转棒支架外表面上的止口轴向定位；传动机构包括主动带轮、皮带及从动带轮，其中主动带轮与电机的输出轴相连，从动带轮与旋转棒支架的一端连接，主动带轮通过皮带与从动带轮相连；壳体包括底板及安装在其两侧的第一盖板和第二盖板，在第一盖板上开有供激光入射的孔；所述旋转棒为空心棒，其垂直于激光光路的截面为多边形，空心棒的各个面为反射镜面；所述旋转棒为实心棒，实心棒的中间为晶体，各个面的外表面镀有反射膜。

本发明消除散班的方法，是在显示设备内的匀光棒前，采用旋转棒在电机带动下不断旋转，使入射激光在旋转棒入口处位置不断发生相对变化，同时入射光线在旋转棒内反射时，光程也不断发生变化，从而导致出射激光出射面各点相位不断发生改变，出射激光经成像系统在使屏幕及人眼中无法形成稳定的干涉条纹，消除散斑。

其中：激光的入射焦点在旋转棒内，经过焦点的发散光束通过旋转棒内壁的不断变化，从而导致出射激光出射面各点相位不断发生改变。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明的装置体积小，效率高，整体效果明显，成本低，采用旋转棒在电机带动下不断旋转，即可有效消除激光显示中散斑的影响，系统集成度高。