[发明专利]使用平面光波导阵列作为光调制器的激光显示装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光显示技术，尤其是涉及一种使用平面光波导阵列作为一维平面结构的光调制器的激光显示装置及方法。

背景技术

激光由于其色饱和度高和方向性好，非常适合用于彩色显示，这方面的尝试也一直在进行。早期的装置都采用直接扫描型的结构，用二个转镜分别在水平和垂直方向转动，使激光束在屏幕上扫描形成一幅完整的图像，如图1所示。但对于高清晰度数字电视而言，直接扫描激光显示的水平转镜要求的转速太高，目前的转动系统还无法满足其机械特性的要求。

目前比较成熟的技术是各种微显示器件，如DLP、LCD和LCoS等二维光强调制阵列，每个像素单独调制，不需要扫描。但这些器件存在制造工艺复杂、成本较高的缺点。

因此有人又提出了一维结构的光强调制器，如由美国硅光机公司(Silicon LightMachines)发明的带状结构的栅状光阀(Grating Light Valve，GLV)所构成的激光显示系统，其可以一次成像一行或一列，然后单一方向扫描形成一幅图像，这样可以兼顾家用投影电视所要求的高分辨率和低成本。这是一种利用光的衍射效应的MEMS器件，需要用到三维微细加工工艺，可能会遇到生产效率和良品率的问题。

因此，如何设计一种结构简单、成本较低且制造效率较高的激光显示装置，以适合目前诸如高清数字电视等高分辨率图像显示的需要，成为当前急需解决的技术难题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种使用平面光波导阵列作为光调制器的激光显示装置及方法，将激光通讯领域的平面光波导引入激光显示领域，以获得高分辨率和低成本及高生产效率的激光显示装置。

为解决本发明的技术问题，本发明公开一种使用平面光波导阵列作为光调制器的激光显示装置，包括：

信号处理电路：用于从输入的视频信号分离出行扫描信号和场扫描信号，以及每行/列周期内对应行/列的各像素(包括红、绿、蓝三个子像素)的灰度等级；

驱动电路：用于按顺序逐行/列扫描视频信号每行/列的各像素(包括红、绿、蓝三个子像素)的灰度等级，输出对应于各像素(包括红、绿、蓝三个子像素)灰度等级的模拟控制电压；

激光器：用于输出相互独立的R、G、B三色激光光源；

激光整形和输入偶合单元：用于分别将激光器输出为光斑的三色光源整形成条形光并耦合至平面光波导阵列；

平面光波导阵列：用于根据驱动电路输出的模拟控制电压分别对R、G、B三色激光作相位控制和光强调制处理；

激光输出耦合单元：用于将对应于每行/列的视频信号且经过光强调制处理的R、G、B三色激光合成为一个光束；

激光输出控制单元：用于根据信号处理电路从视频信号中分离出的场扫描信号的控制，将激光输出耦合单元输出对应于视频信号每行/列的光束按顺序逐行/列反射输出。

较优的，所述激光输出控制单元包括：

扫描控制单元，包括：电机以及用于根据视频信号的场扫描信号控制匀速地转动电机的电机控制电路；

其转轴连接电机的扫描转镜，用于由电机带动匀速转动，将激光输出耦合单元输出对应于视频信号每行的光束按顺序逐行反射输出。

较优的，所述扫描转镜为平面反射镜。

较优的，所述平面光波导阵列包括平行设置且用于对一行或一列视频信号对应的激光信号作同时光强调制处理的若干个光调制器，所述光调制器为马赫-曾德尔干涉仪型调制器、定向耦合器或电吸收调制器。

较优的，所述马赫-曾德尔干涉仪型调制器的结构包括：

激光输入接口；

将输入的激光信号一分为二的分束器；

两个干涉臂，单个或每个干涉臂设置控制电极，由控制电极根据驱动电路输出的模拟控制电压控制干涉臂分别对两路激光信号作相位控制和光强调制处理；

将经过干涉臂作调制处理的两路激光信号合二为一的合束器；

将激光信号输出的激光输出接口。

较优的，所述平面光波导阵列包括采用埋藏式、脊梁式或扩散型的铌酸锂渡钛光波导、硅基沉积二氧化硅光波导、绝缘层上镀硅光波导或聚合物光波导。

较优的，所述激光整形和输入偶合单元包括：

将激光器输出为光斑的R、G、B三色光源整形成条形光的柱面镜；

采用光纤耦合或端面直接耦合方式将R、G、B三色条形光分别耦合至平面光波导阵列的激光耦合器。

另外，本发明还公开一种使用平面光波导阵列作为光调制器的激光显示方法，包括：