[发明专利]一种光扫描显示和交互装置

说明书

技术领域

本发明属于光学信息显示与交互的技术领域，尤其是涉及一种用于扫描显示、并可交互的装置。

背景技术

激光电视是利用半导体泵浦固态激光工作物质，产生红、绿、蓝三种波长的连续激光作为彩色激光电视的光源，通过电视信号控制三基色激光扫描图像。其色域覆盖率理论上可以高达人眼色域范围的90%以上。这比目前LED电视最高的62%色域覆盖率又提高了一个档次。不仅如此，激光电视还有诸多优点如实现旋转式屏幕，3D效果，但是其关键技术层面扫描偏转仍是个难题，所以迟迟未能商业化。目前光束偏转扫描技术主要有机械扫描方式、电光扫描方式和声光扫描方式。电光扫描是电光效应来改变光束在空间的传播方向；声光扫描就是通过改变声波的频率而使声光晶体来改变激光的衍射方向进而达到激光偏转扫描的目的。它们可获得很高的工作频率，但扫描偏转角度较小，光损耗较大，工作效率很低，难以满足大屏幕的需要。在三种扫描方式中，机械扫描技术最成熟，一般机械扫描系统由转镜和振镜组成，扫描角度大，受温度影响小、适用于各类波长的光波。目前二维激光扫描系统主要采用机械扫描形式，用多面体转镜实现光束水平扫描，用平面振镜实现光束垂直扫描。机械扫描系统由于行、场扫描都是由电机带动，为了保证扫描的位置精度，对电机扫描的同步和稳定性要求极高。但是，机械扫描速度低，难以满足将来高清晰度电视的扫描要求，结构复杂，在工作频率很高时，带动转镜和振镜的高速电机会带动周围空气旋转而产生噪声，而且高速电机的价格也比较昂贵，不仅如此，寿命问题等都是目前难以投放市场实用的原因。

另外，传统的设计思路仅仅只是为了显示，没有考虑到未来用户对交互等其他功能的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可以用于光扫描显示且具有交互能力的光学装置。

上述的技术问题通过以下的技术方案实现：

一种光扫描显示和交互装置，其结构有：提供线偏振细平行光束的光源1和接收屏5；其特征在于：在光源1和接收屏5之间还有沿着光路依次放置的沃拉斯顿分光模块、光线微平移模块和短焦距透镜4；所述沃拉斯顿分光模块，由沃拉斯顿棱镜21、1/4波片22和感光器23构成；所述的光线微平移模块，是由两个控制装置31分别带动的两个镜元32构成，两镜元32的法线与光路确定的两个平面互相垂直，镜元32在控制装置31的作用力下沿着光线所在直线进行一维运动；所述的短焦距透镜4是一个焦距在毫米数量级的凸透镜。

在光线微平移模块中所述的控制装置31，是一个根据所加的控制信号来带动镜元32，从而改变镜元32位置的装置。可以是如下两种具体的结构。

①控制装置31由可伸缩基底构成，可伸缩基底可以是电致伸缩材料，变化的电信号加在电致伸缩材料上，镜元32固定在可伸缩基底上。通过改变施加在可伸缩基底上的电信号改变基底的长度，从而改变镜元32的位置（使镜元32平移）。

②控制装置31可以是一个电磁铁和衔铁片之间夹着一层弹性材料的结构，变化的电信号加在电磁铁线圈上，镜元32固定在衔铁片上。通过电信号改变电磁铁的电流就可以改变电磁铁对衔铁片的引力，从而实现对镜元32位置的控制（使镜元32平移）。

所述的镜元32，是边长为1um～1dm的正方形平面反射镜。优选1mm～1cm。

所述的感光器23，可以是光电二极管，CCD感光单元，光电管。

一种光扫描显示和交互装置的应用，用于彩色激光电视显示；所述的光源1需要用三个光源，分别提供三基色细平行光束；所述的控制装置31上所加的电信号是电视信号。

本发明的“一种光扫描显示和交互装置”有以下有益效果：

与传统方式对比的明显优势：

1、成本低，本发明采用的元件都是很容易得到的元件，所以成本会比较低，有利于大规模商业生产。

2、能耗低，本发明不需要直流电机来驱动扫描装置，而是采用电磁力、静电力等方式进行小幅度驱动，所以能耗相对低很多。

3、精度高、稳定性好，本发明可以使光线与电信号建立起一一对应关系，所以光线的定位精度很高。

4、方便实现人机交互，并可使显示屏具有扫描功能。

5、与相关的发明专利申请相比，本发明也有明显的优势：

比如，相关的发明专利申请使用的大离心率椭球反射镜没有现成的产品，而且椭球反射镜的非球面曲面很难以磨制，磨制精度难以保证，所以制作起来比较困难，相应的成本也会较高，本发明中使用的短焦距透镜在现有电子产品中应用非常普及，所以很容易得到，成本会低很多；