[发明专利]一种三维空间扫描匀光投影显示装置

说明书

本发明提供一种三维空间扫描匀光投影显示装置，包括：红光半导体激光光源模组、绿光半导体激光光源模组、蓝光半导体激光光源模组、X合束棱镜、缩束准直模组、偏心旋转球透镜、积分方棒、中继透镜组、反射镜、准直透镜、DMD和投影镜头，通过X合束棱镜将红绿蓝激光进行合束，经过缩束，准直输入到偏心旋转球透镜，使得焦点位置不断变化，在焦平面处近似形成一个圆环的旋转扫描图像，进入积分方棒，得到均匀的矩形光斑，经中继透镜组、反射镜、准直透镜入射到DMD上进行调制，得到投影显示图像，最后输入到投影镜头，偏心旋转球透镜技术既提高了匀光效果又降低了散斑对比度，适用于激光投影显示技术领域。

技术领域

本发明涉及激光投影显示领域，具体为一种三维空间扫描匀光投影显示装置。

背景技术

激光显示技术是继黑白显示、彩色显示和数字显示之后的第四代显示技术，激光投影显示技术与传统显示技术具有下列显著优势：(1)色域宽广，其色域覆盖率是传统NTSC电视色域两倍多，可以更真实地表现自然界的色彩；(2)寿命长，所用的激光光源，其寿命可达10000小时以上，其衰退过程缓慢，可以长期保持高画质，降低成本；(3)高亮度，传统投影机(氙灯或汞灯)，单机最高可达到33000流明光通量，激光投影机可以使光通量达到10000-50000流明以上；(4)颜色饱和度高，分辨率高，激光具有很窄的光谱线宽，所以饱和度较高而且其方向性好，易获得高分辨显示；正是由于上述特点，在实现超大屏幕显示方面其具有其它显示技术所不能比拟的优势。

为了提高照明和显示亮度，目前多采用多个红、绿、蓝半导体激光器阵列排布作为显示或者相干照明光源，但由于排列的非对称性，入射的多束激光可能偏离光轴，导致合成色光时会出现其他颜色的边带，导致积分方棒匀光效果不好，影响照明和投影显示效果。

由于激光高相干性的特点，投射到屏幕上的激光相互干涉产生明暗相间的斑纹，这就是激光显示中常见的散斑现象，散斑会导致投影图像画面模糊不清，严重影响成像质量；因此消除散斑效应是激光显示技术必须克服的难点。

现有的激光消散斑技术有：利用激光波长的多样性、振动屏幕、振动光纤、使用运动的散射片，但是这些方法降低散斑对比度效果有限，而且会增加系统的复杂度和整机成本。

发明内容

针对现有技术方案的不足，本发明提供一种三维空间扫描匀光投影显示装置，利用偏心旋转球透镜技术，得到多幅图像叠加的效果，既提高了匀光效果又降低了散斑对比度，提高了激光投影显示的效果，适用于激光投影显示领域。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种三维空间扫描匀光投影显示装置，其特征在于：包括红光半导体激光光源模组、绿光半导体激光光源模组、蓝光半导体激光光源模组、X合束棱镜、缩束准直模组、偏心旋转球透镜、电机、积分方棒、中继透镜组、反射镜、准直透镜、数字式微镜器件(DMD)和投影镜头，所述X合束棱镜一侧设置有红光半导体激光光源模组、绿光半导体激光光源模组和蓝光半导体激光光源模组，所述X合束棱镜另一侧设置有缩束准直模组，所述缩束准直模组一侧设置有偏心旋转球透镜，所述偏心旋转透镜一侧设置有积分方棒，所述积分方棒一侧设置有中继透镜组，所述中继透镜组一侧设置有反射镜，所述反射镜一侧设置有准直透镜，所述准直透镜一侧设置有数字式微镜器件(DMD)，所述数字式微镜器件(DMD)一侧设置有投影镜头。

其中，所述偏心旋转球透镜的旋转轴偏离球透镜中心，并通过电机驱动高速旋转，且由机械夹具固定。

其中，所述的红光半导体激光光源模组、绿光半导体激光光源模组和蓝光半导体激光光源模组由单个红、绿、蓝半导体激光器或者多个红、绿、蓝半导体激光器排列组成。

其中，所述的X合束棱镜所镀的介质膜透射和反射波段与红、绿、蓝激光光源波长相匹配。

其中，所述的缩束准直模组用于获得准直平行光并且控制光束直径与球透镜直径相匹配。

其中，所述的积分方棒的种类有空心和实心两种，用于输出均匀的矩形光斑。