專利名稱：設(shè)有恒定光源的激光crt投影系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種投影系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著小型化、便攜式電子設(shè)備的興起，現(xiàn)有的投影設(shè)備通常采用手持式、低耗電的投影設(shè)備，最適合于此類投影設(shè)備的光源為激光光源或是發(fā)光二極管光源。其中，激光光源是已被廣泛認為低耗電、亮度高的高效光源。投影系統(tǒng)利用光調(diào)制器把從光源射出的光轉(zhuǎn)換為影像畫面。目前此種光調(diào)制器通常是利用液晶的投射型/反射型液晶顯示器、硅基液晶，以及DLP技術(shù)中的數(shù)字微鏡器件。 為了表現(xiàn)影像畫面，需要綠/藍/紅三種原色的激光。另外，液晶、DMD或者GLV等需要穩(wěn)定、持續(xù)、均勻的光源以實現(xiàn)視頻顯示?，F(xiàn)有的光源通常采用鹵燈等圖像生成光源設(shè)備，還需要高解析度視頻放大器來迅速調(diào)制圖像信號，上述設(shè)計導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高。CRT是一種是用陰極射線管的顯示器，其主要由玻璃罩、電子槍、偏轉(zhuǎn)線圈、應(yīng)激面板。應(yīng)激面板上涂覆有熒光涂層。CRT的工作原理為電子槍陰極發(fā)出電子束，經(jīng)強度控制、聚焦和加速后變成細小的電子流，再經(jīng)過偏轉(zhuǎn)線圈的作用向正確目標偏離，轟擊到涂覆有熒光涂層的應(yīng)激面板上。這時熒光涂層被啟動，就發(fā)出光線來。傳統(tǒng)的CRT技術(shù)被用于電視機、電腦屏幕應(yīng)用中。CRT技術(shù)也可被用于投影光機結(jié)構(gòu)中，但往往效率不高，而且受亮度限制。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于，提供一種設(shè)有恒定光源的激光CRT投影系統(tǒng)，解決以上技術(shù)問題。本實用新型所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)設(shè)有恒定光源的激光CRT投影系統(tǒng)，包括光源、光學(xué)棱鏡、投影光學(xué)系統(tǒng)、其特征在于，所述光源包括三個用于產(chǎn)生激光的激光CRT，三個所述激光CRT產(chǎn)生的激光光源顏色分別為三原色中的一種，三個所述激光CRT產(chǎn)生的激光分別通過光學(xué)棱鏡形成一束三色合成光；還包括三個光調(diào)制器(SLM)，所述光調(diào)制器設(shè)置在沿所述激光CRT到所述光學(xué)棱鏡之間的光路上。本實用新型將激光CRT光源作為投影系統(tǒng)的光源，具有能消除激光散斑、功率較大、可控性好等優(yōu)點。另外，激光CRT產(chǎn)生的激光光源采用光調(diào)制器進行調(diào)制提供圖像，因此激光CRT無需連接高解析度視頻放大器，無需價格昂貴的電氣設(shè)備，有效減少了成本。所述激光CRT包括一真空管，所述真空管包括一漏斗形的玻璃罩，所述玻璃罩的廣角端設(shè)有一應(yīng)激面板，所述應(yīng)激面板采用一激光面板，所述激光面板包括至少兩個激光腔，至少兩個所述激光腔沿厚度方向排列成所述激光面板；所述激光腔包括一增益介質(zhì)層、反射層，所述反射層分別設(shè)置在所述增益介質(zhì)層的前方和后方；所述玻璃罩的另一端設(shè)有電子槍，所述電子槍包括一陰極，所述陰極與所述激光面板之間設(shè)有一 Gl電極；所述陰極加載負電壓電源，所述激光面板加載正電壓電源，所述負電壓電源和所述正電壓電源串聯(lián)，且連接處接地；還包括一電子束電流控制系統(tǒng)，所述陰極和所述Gl電極分別連接所述電子束電流控制系統(tǒng)。本實用新型的電子槍能發(fā)出高速電子束，足夠強度的電子束射入激光面板上后， 就會產(chǎn)生激光效應(yīng)，進而產(chǎn)生激光。本實用新型的每個激光CRT都設(shè)有陰極、Gl電極及電子束電流控制系統(tǒng)，這樣每個激光CRT都可以單獨控制，通過控制陰極和Gl電極來控制電流強度，進而控制激光光源的強度，以便達到理想的投影圖像的色平衡。所述Gl電極與所述激光面板之間還設(shè)有一 G2電極，所述G2電極連接所述電子束電流控制系統(tǒng)。通過電子束電流控制系統(tǒng)的控制，G2電極用來控制電子束電流，進而改變電流強度。G2電極處的電壓決定了激光面板前方外界屏幕的亮度。所述陰極采用浸漬式陰極，所述浸漬式陰極連接一加熱器。浸漬式陰極能產(chǎn)生高密度電子電流，能比傳統(tǒng)的陰極承載更高的負荷。另外，浸漬式陰極物理尺寸小、能提供低電容配置。因此浸漬式陰極能提供高帶寬的視頻和高負載，最終能提供更亮的屏幕亮度。所述Gl電極采用一低電容電極，所述Gl電極與所述陰極之間的距離為0.003 0. 004英寸。即Gl電極與陰極之間的距離為0. 0762mm 0. 1016mm。所述G2電極優(yōu)選采用一低電容電極。所述G2電極與所述激光面板之間還設(shè)有一 G3電極，所述G3電極前方設(shè)有一磁力聚焦線圈。G3電極也可采用一低電容電極。G3電極和磁力聚焦線圈結(jié)合運行將電子束進行預(yù)聚焦。另外，G3電極還能對真空管起到電弧防護作用。 所述磁力聚焦線圈前方設(shè)有一偏轉(zhuǎn)線圈。以便用于將電子束偏轉(zhuǎn)到外界屏幕的理想位置。還包括一激光面板冷卻系統(tǒng)，所述激光面板冷卻系統(tǒng)包括設(shè)置在所述激光面板周邊的歧管、熱交換系統(tǒng)、冷卻液，所述冷卻液設(shè)置在所述歧管內(nèi)，所述熱交換系統(tǒng)連接所述歧管的入口和出口。冷卻液通過歧管流經(jīng)整個激光面板周邊，激光面板被冷卻，冷卻液溫度上升。升溫的冷卻液從出口離開歧管，從而進入熱交換系統(tǒng)，進行冷卻和冷卻液重新循環(huán)。所述冷卻液采用絕緣、透明的冷卻液。以便激光面板冷卻系統(tǒng)隔離高電壓，省去了其他電隔離系統(tǒng)的設(shè)置。所述冷卻液可以采用介質(zhì)冷卻液，如3M公司制造的Fluorinert， 也可以采用全氟液體或其他非導(dǎo)電流體。所述激光面板周邊可以設(shè)置至少兩條歧管，至少兩條所述歧管相互聯(lián)通，至少兩條所述歧管中的至少一條連接所述熱交換系統(tǒng)。以便更加有效均勻的冷卻激光面板。所述光學(xué)棱鏡可以采用一 X棱鏡，三個所述激光CRT產(chǎn)生的激光分別通過所述X 棱鏡的合色形成三色合成光。所述光調(diào)制器可以采用硅基液晶(LCOS)。所述光調(diào)制器也可以采用光柵光閥 (GLV)或者數(shù)字微反射鏡(DMD)。以減小體積，降低能耗。所述光調(diào)制器與光學(xué)棱鏡之間，存在用于固定所述光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)物，該結(jié)構(gòu)物與所述光調(diào)制器的接觸面形成開口面，并且該結(jié)構(gòu)物與所述光調(diào)制器的接觸面涂有暗紅色粗糙涂層。暗紅色粗糙涂層吸收綠光、藍光，可以削弱屏幕周圍形成的藍色光暈。所述投影光學(xué)系統(tǒng)還包括一光束整形器，所述光束整形器為一復(fù)眼透鏡，所述復(fù)眼透鏡的表面有以矩陣形式排列的透鏡體，所述光束整形器位于投影光源與物鏡之間。以使所述光源射出的光束發(fā)散，并轉(zhuǎn)換成光調(diào)制器的有效區(qū)域的形狀。所述光學(xué)棱鏡與所述光束整形器之間還設(shè)有漫射體，所述漫射體采用振動式漫射體。以便消除激光散斑。有益效果由于采用上述技術(shù)方案，本實用新型綜合了 CRT和激光的優(yōu)點，無需昂貴的調(diào)制設(shè)備，就能輸出恒定的激光光源，具有能消除激光散斑、功率較大、可控性好等優(yōu)點。本實用新型投射到屏幕的畫面，具有高分辨率、高亮度等顯著優(yōu)點。

圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型激光CRT的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示進一步闡述本實用新型。參照圖1，設(shè)有恒定光源的激光CRT投影系統(tǒng)，包括光源、光學(xué)棱鏡2、投影光學(xué)系統(tǒng)3、光源包括三個用于產(chǎn)生激光的激光CRT1，三個激光CRTl產(chǎn)生的激光光源顏色分別為三原色中的一種，如，三個激光CRTl分別產(chǎn)生紅色激光光源、綠色激光光源、藍色激光光源。三個激光CRTl產(chǎn)生的激光分別通過光學(xué)棱鏡2形成一束三色合成光。還包括三個光調(diào)制器4，光調(diào)制器4設(shè)置在沿激光CRTl到光學(xué)棱鏡2之間的光路上。本實用新型將激光 CRTl光源作為投影系統(tǒng)的光源，具有能消除激光散斑、功率較大、可控性好等優(yōu)點。另外，激光CRTl產(chǎn)生的激光光源采用光調(diào)制器4進行調(diào)制提供圖像，因此激光CRTl無需連接高解析度視頻放大器，無需價格昂貴的電氣設(shè)備，有效減少了成本。參照圖2，激光CRTl包括真空管，真空管包括漏斗形的玻璃罩11，玻璃罩11的廣角端設(shè)有應(yīng)激面板，應(yīng)激面板采用激光面板12。激光面板12包括至少兩個激光腔，至少兩個激光腔沿厚度方向排列成激光面板12。激光腔包括一增益介質(zhì)層、反射層，反射層分別設(shè)置在增益介質(zhì)層的前方和后方。玻璃罩11的另一端設(shè)有電子槍13，電子槍13包括陰極131，陰極131與激光面板 12之間設(shè)有Gl電極132 ；陰極131加載負電壓電源，激光面板12加載正電壓電源，負電壓電源和正電壓電源串聯(lián)，且連接處接地。陰極131加載0 -20kv的高負電壓電源，激光面板12加載0 +20kv的高正電壓電源。還包括電子束電流控制系統(tǒng)14，陰極131和Gl電極132分別連接電子束電流控制系統(tǒng)14。本實用新型的電子槍13能發(fā)出高速電子束，足夠強度的電子束射入激光面板12上后，就會產(chǎn)生激光效應(yīng)，進而產(chǎn)生激光。本實用新型的每個激光CRTl都設(shè)有陰極131、G1電極132及電子束電流控制系統(tǒng)14，這樣每個激光CRTl 都可以單獨控制，通過控制陰極131和Gl電極132來控制電流強度，進而控制激光光源的強度，以便達到理想的投影圖像的色平衡。陰極131采用浸漬式陰極，浸漬式陰極連接一加熱器。浸漬式陰極131能產(chǎn)生高密度電子電流，能比傳統(tǒng)的陰極131承載更高的負荷。另外，浸漬式陰極131物理尺寸小、能提供低電容配置。因此浸漬式陰極131能提供高帶寬的視頻和高負載，最終能提供更亮的屏幕5亮度。Gl電極132采用一低電容電極，Gl電極132與陰極131之間的距離為0. 003 0. 004英寸。即Gl電極132與陰極131之間的距離為0. 0762mm 0. 1016mm。在具體實施時，通過選擇Gl電極132與陰極131之間不同的間距就能得到不同的截止電壓。Gl電極132與激光面板12之間還設(shè)有一 G2電極133，G2電極133連接電子束電流控制系統(tǒng)14。通過電子束電流控制系統(tǒng)14的控制，G2電極133用來控制電子束電流，進而改變電流強度。G2電極133處的電壓決定了激光面板12前方外界屏幕5的亮度。G2電極133優(yōu)選采用一低電容電極。G2電極133與激光面板12之間還設(shè)有一 G3電極134，G3電極134前方設(shè)有一磁力聚焦線圈135。G3電極134也可采用一低電容電極。G3電極134和磁力聚焦線圈135結(jié)合運行將電子束進行預(yù)聚焦。另外，G3電極134還能對真空管起到電弧防護作用。磁力聚焦線圈135前方設(shè)有一偏轉(zhuǎn)線圈136。以便用于將電子束偏轉(zhuǎn)到外界屏幕5的理想位置。還包括一激光面板冷卻系統(tǒng)，激光面板冷卻系統(tǒng)包括設(shè)置在激光面板周邊的歧管、熱交換系統(tǒng)、冷卻液，冷卻液設(shè)置在歧管內(nèi)，熱交換系統(tǒng)連接歧管的入口和出口。冷卻液通過歧管流經(jīng)整個激光面板周邊，激光面板被冷卻，冷卻液溫度上升。升溫的冷卻液從出口離開歧管，從而進入熱交換系統(tǒng)，進行冷卻和冷卻液重新循環(huán)。冷卻液采用絕緣、透明的冷卻液。以便激光面板冷卻系統(tǒng)隔離高電壓，省去了其他電隔離系統(tǒng)的設(shè)置。冷卻液可以采用介質(zhì)冷卻液，如3M公司制造的Fluorinert，也可以采用全氟液體或其他非導(dǎo)電流體。激光面板周邊可以設(shè)置至少兩條歧管，至少兩條歧管相互聯(lián)通，至少兩條歧管中的至少一條連接熱交換系統(tǒng)。以便更加有效均勻的冷卻激光面板。光學(xué)棱鏡2可以采用一 X棱鏡，三個激光CRTl產(chǎn)生的激光分別通過X棱鏡的合色形成三色合成光。光調(diào)制器4可以采用硅基液晶。光調(diào)制器4也可以采用光柵光閥或者數(shù)字微反射鏡。以減小體積，降低能耗。光調(diào)制器4與光學(xué)棱鏡2之間，存在用于固定光調(diào)制器4的結(jié)構(gòu)物，該結(jié)構(gòu)物與光調(diào)制器4的接觸面形成開口面，并且該結(jié)構(gòu)物與光調(diào)制器4的接觸面涂有暗紅色粗糙涂層。暗紅色粗糙涂層吸收綠光、藍光，可以削弱屏幕5周圍形成的藍色光投影光學(xué)系統(tǒng)3還包括一光束整形器，光束整形器為一復(fù)眼透鏡，復(fù)眼透鏡的表面有以矩陣形式排列的透鏡體，光束整形器位于投影光源與物鏡之間。以使光源射出的光束發(fā)散，并轉(zhuǎn)換成光調(diào)制器4的有效區(qū)域的形狀。光學(xué)棱鏡2與光束整形器之間還設(shè)有漫射體，漫射體采用振動式漫射體。實施方式一參照圖1，三個激光CRTl分別提供紅色、綠色和藍色激光光源。三個激光CRTl分別通過光調(diào)制器4進行調(diào)制后，再通過適當(dāng)?shù)腦棱鏡2耦合整形，經(jīng)過光學(xué)投影系統(tǒng)3再投射到屏幕4上，形成全彩圖像。為了達到理想投影圖像的色平衡，每個激光CRTl 都可以單獨通過電子束電流控制系統(tǒng)14進行調(diào)整。這種調(diào)整可以采用手工完成，如讓使用者單獨控制每個激光CRT1。也可以通過感應(yīng)器來自動反饋，以便電子束電流控制系統(tǒng)14 自動調(diào)節(jié)期望的色平衡。實施方式二 參照圖2，陰極131加載_20kv的負電壓電源，激光面板加載+20kv的正電壓電源，使得轟擊到激光面板12的電子總電壓為40kv。兩個電壓電源之間有接地裝置。則1)陰極131的-20kv接在靠近真空管壁一側(cè)，在陰極131的_20kv電壓電源定義為電子槍段的電壓。2)Gl電極132用來調(diào)節(jié)和控制電流或輸出強度。由于陰極131為_20kv，Gl電極 132可以在-120v Ov范圍調(diào)制。-120v是真空管的切斷電壓，即將Gl電極132調(diào)制_120v 時，沒有電子可以發(fā)射。3)和陰極131、Gl電極132相關(guān)聯(lián)，G2電極133電壓設(shè)置為+1200v。4)和陰極132關(guān)聯(lián)，G3電極134是預(yù)聚焦電極，電壓約為+5000v。因此，要電子槍端及陰極131要維持在_20kv，電流密度和數(shù)量需要通過Gl來調(diào)節(jié)。另外，在電子槍端的高電壓可以為任意值，電子槍中的電極上的電壓也可以根據(jù)需要設(shè)計。還可以將激光面板上的電壓設(shè)計為_20kv，電子槍段電壓為+20kv。以激光CRTl為基礎(chǔ)的投影系統(tǒng)，可以有效應(yīng)用于光柵光閥(GLV)投影機和其他投影顯示燈設(shè)備。例如，激光CRT可以單獨與SLM對接應(yīng)用，也可以在其他領(lǐng)域應(yīng)用，如應(yīng)用于光纖交換機、光纖路由器、激光醫(yī)療設(shè)備等。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.設(shè)有恒定光源的激光CRT投影系統(tǒng)，包括光源、光學(xué)棱鏡、投影光學(xué)系統(tǒng)、其特征在于，所述光源包括三個用于產(chǎn)生激光的激光CRT，三個所述激光CRT產(chǎn)生的激光光源分別為三原色中的一種，三個所述激光CRT產(chǎn)生的激光分別通過光學(xué)棱鏡形成一束三色合成光；還包括三個光調(diào)制器，所述光調(diào)制器設(shè)置在沿所述激光CRT到所述光學(xué)棱鏡之間的光路上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)有恒定光源的激光CRT投影系統(tǒng)，其特征在于所述激光 CRT包括一真空管，所述真空管包括一漏斗形的玻璃罩，所述玻璃罩的廣角端設(shè)有一應(yīng)激面板，所述應(yīng)激面板采用一激光面板，所述激光面板包括至少兩個激光腔，至少兩個所述激光腔沿厚度方向排列成所述激光面板；所述激光腔包括一增益介質(zhì)層、反射層，所述反射層分別設(shè)置在所述增益介質(zhì)層的前方和后方；所述玻璃罩的另一端設(shè)有電子槍，所述電子槍包括一陰極，所述陰極與所述激光面板之間設(shè)有一 Gl電極；所述陰極加載負電壓電源，所述激光面板加載正電壓電源，所述負電壓電源和所述正電壓電源串聯(lián)，且連接處接地；還包括一電子束電流控制系統(tǒng)，所述陰極和所述Gl電極分別連接所述電子束電流控制系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)有恒定光源的激光CRT投影系統(tǒng)，其特征在于所述Gl電極采用一低電容電極，所述Gl電極與所述陰極之間的距離為0. 0762mm 0. 1016mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)有恒定光源的激光CRT投影系統(tǒng)，其特征在于所述Gl電極與所述激光面板之間還設(shè)有一 G2電極，所述G2電極連接所述電子束電流控制系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)有恒定光源的激光CRT投影系統(tǒng)，其特征在于所述G2電極與所述激光面板之間還設(shè)有一 G3電極，所述G3電極前方設(shè)有一磁力聚焦線圈；所述磁力聚焦線圈前方設(shè)有一偏轉(zhuǎn)線圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的設(shè)有恒定光源的激光CRT投影系統(tǒng)，其特征在于還包括一激光面板冷卻系統(tǒng)，所述激光面板冷卻系統(tǒng)包括設(shè)置在所述激光面板周邊的歧管、熱交換系統(tǒng)、冷卻液，所述冷卻液設(shè)置在所述歧管內(nèi)，所述熱交換系統(tǒng)連接所述歧管的入口和出口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)有恒定光源的激光CRT投影系統(tǒng)，其特征在于所述光學(xué)棱鏡采用一 X棱鏡，三個所述激光CRT產(chǎn)生的激光分別通過所述X棱鏡的合色形成三色合成光。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的設(shè)有恒定光源的激光CRT投影系統(tǒng)，其特征在于所述光調(diào)制器與光學(xué)棱鏡之間，存在用于固定所述光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)物，該結(jié)構(gòu)物與所述光調(diào)制器的接觸面形成開口面，并且該結(jié)構(gòu)物與所述光調(diào)制器的接觸面涂有暗紅色粗糙涂層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)有恒定光源的激光CRT投影系統(tǒng)，其特征在于所述投影光學(xué)系統(tǒng)還包括一光束整形器，所述光束整形器為一復(fù)眼透鏡，所述復(fù)眼透鏡的表面有以矩陣形式排列的透鏡體，所述光束整形器位于投影光源與物鏡之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)有恒定光源的激光CRT投影系統(tǒng)，其特征在于所述光學(xué)棱鏡與所述光束整形器之間還設(shè)有漫射體，所述漫射體采用振動式漫射體。
專利摘要本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種投影系統(tǒng)。設(shè)有恒定光源的激光CRT投影系統(tǒng)，包括光源、光學(xué)棱鏡、投影光學(xué)系統(tǒng)、光源包括三個用于產(chǎn)生激光的激光CRT，三個激光CRT產(chǎn)生的激光光源顏色分別為三原色中的一種，三個激光CRT產(chǎn)生的激光分別通過光學(xué)棱鏡形成一束三色合成光。還包括三個光調(diào)制器，光調(diào)制器設(shè)置在沿激光CRT到光學(xué)棱鏡之間的光路上。由于采用上述技術(shù)方案，本實用新型綜合了CRT和激光的優(yōu)點，無需昂貴的調(diào)制設(shè)備，就能輸出恒定的激光光源，具有能消除激光散斑、功率較大、可控性好等優(yōu)點。
文檔編號H01J29/48GK202306112SQ201120326638
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者伯納德·K·凡塞爾, 夏忠平, 張學(xué)淵, 趙健, 邁克爾·D·田伯瑞, 鐘偉杰 申請人:上海顯恒光電科技股份有限公司