一種雷射投影圖像顯示方法及系統的製作方法
2023-09-09 16:18:30
專利名稱：一種雷射投影圖像顯示方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及投影方法，更具體地說，涉及一種雷射投影圖像顯示方法及 系統。
背景技術：
目前使用的PDP、 LCD平板顯示器，雖然屏幕不斷地被擴大，但圖像亮度 以及圖像清晰度一直無法提高，並且顯示器的屏幕越大，圖像的亮度就越低。 原因是背投顯示器中沒有一個高效的光源，以及一種高效的光調製方式。另 外，LED顯示器雖然屏幕可以做得很大，但LED顯示器的清晰度很難提高。
發明內容
本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述缺陷，提供一種激 光投影圖像顯示方法及系統。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是構造一種雷射投影圖像顯 示方法，包括以下步驟
a、 用圖像信號，對雷射強度進行調製，並發送雷射信號；
b、 根據所述雷射信號的調製頻率，設置圓輪的旋轉速度；
c、 根據所述旋轉速度與像素點的數目，設置反射鏡數量，並將所述反射 鏡安裝在所述圓輪上；
d、 通過反射鏡的反射作用實現對雷射信號進行掃描，然後發送經掃描的 所述雷射信號；
e、 圖像顯示屏幕接收所述經掃描的所述雷射信號，並進行圖像顯示。 在本發明所述的雷射投影圖像顯示方法中，在步驟d中，包括一下步驟: dl、根據所述雷射信號調製頻率的相位，設置所述反射鏡的水平相位，
對所述雷射信號進行水平掃描；d2、設置所述反射鏡的俯仰角，對所述雷射信號進行垂直掃描。 根據本發明的一個方面，提供一種雷射投影圖像顯示系統，其包括 雷射發射裝置，用於發射強度經圖像信號調製的雷射信號； 雷射旋轉反射裝置，用於將所述雷射進行掃描反射；
圖像顯示屏幕，用於接收並顯示所述雷射旋轉反射裝置反射的雷射圖像 信號。
在本發明所述的雷射投影圖像顯示系統中，所述雷射發射裝置是用於發 射不同基色圖像信號的雷射發射器組件。
在本發明所述的雷射投影圖像顯示系統中，所述雷射發射器組件包括三 支雷射發射器，分別為紅信號雷射發射器、綠信號雷射發射器、及藍信號激 光發射器。
在本發明所述的雷射投影圖像顯示系統中，所述雷射旋轉反射裝置包括 用於與所述雷射發射裝置發射的雷射信號的調製頻率同步高速旋轉的圓輪和 粘貼在所述圓輪周邊的多個反射鏡。
在本發明所述的雷射投影圖像顯示系統中，所述圖像顯示屏幕是一個由 很多與像素點對應的聚光透鏡組成。
實施本發明的雷射投影圖像顯示方法及系統，具有以下有益效果由於 雷射的能量很集中，並且雷射的調製性能很好，可以實現高亮度、高清晰度、 大屏幕圖像顯示。
下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中 圖1是本發明雷射投影圖像顯示方法及系統的原理示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，在本發明的雷射投影圖像顯示方法中，其步驟為:a、使用 圖像信號，對雷射強度進行調製，並發送雷射信號；b、根據雷射信號的調製 頻率，設置圓輪的旋轉速度；c、根據旋轉速度與像素點的數目，設置反射鏡數量，並將反射鏡安裝在圓輪上；d、通過反射鏡的反射作用實現對雷射信號 進行掃描，然後發送經掃描的雷射信號；e、圖像顯示屏幕接收經掃描的所述 雷射信號，並進行圖像顯示。
特別地，在步驟d中，包括以下步驟dl、根據雷射信號的調製頻率相 位，設置反射鏡的水平相位，實現對雷射信號進行水平掃描；d2、設置所述 反射鏡的俯仰角，實現對雷射信號進行垂直掃描。
在本發明的雷射投影圖像顯示系統中，包括用於發射強度經調製的帶 圖像信號信息的雷射的雷射發射裝置10、用於將所述雷射進行掃描反射的激 光旋轉反射裝置、及用於接收並顯示所述雷射旋轉反射裝置反射的雷射圖像 信號的圖像顯示屏幕30。其中，雷射發射裝置10是用於發射不同基色圖像信 號的雷射發射器組件。雷射發射器組件包括三支雷射發射器，分別為紅信號 雷射發射器、綠信號雷射發射器、及藍信號雷射發射器。雷射旋轉反射裝置 包括用於與所述雷射發射裝置發射的光信號的調製頻率同步高速旋轉的圓輪 20和粘貼在所述圓輪周邊的多個反射鏡21。圖像顯示屏幕30是一個由很多 與像素點對應的聚光透鏡組成。
在實施中，雷射發射裝置IO發射出雷射101，雷射旋轉反射裝置工作時， 其圓輪20會高速旋轉，21是反射鏡；某一時刻，當雷射101正好射到反射鏡 21上，雷射101經反射鏡21反射後變成雷射201;圖像顯示屏幕30是一個
由很多與像素點對應的聚光透鏡組成，此透鏡可由菲涅爾透鏡組成，當雷射 201投影到菲涅爾透鏡屏幕上之後，被轉成平行光301 (與圖像顯示屏幕30 垂直)。
雷射發射裝置10和圖像顯示屏幕30的相對位置是不動的，只有反射鏡 21的相對位置在不停地轉動。根據光的入射角與反射角相等的原理，當反射 鏡21旋轉時，每改變一個角度，光的入射角與反射角的角度也要被改變。如 果雷射發射裝置10發出的光線是連續的，那麼，當反射鏡的旋轉角度也跟著 同步改變時，反射到圖像顯示屏幕30上的雷射所顯示出來的，將是一條亮度 連續的掃描線；如果雷射發射裝置10發出的光線是斷續的，並且斷續的頻率 及相位與反射鏡21的旋轉角度的角頻率及相位角同步變化，那麼當反射鏡21的旋轉角度改變時，反射到圖像顯示屏幕30上將是一個個斷續的亮點；如果 這些亮點的亮度與圖像信號同步變化，那麼這些亮點就表示圖像的像素。
反射鏡21被安裝在旋轉圓輪20上，當圓輪20旋轉時反射鏡21也跟著 一起旋轉；101是雷射發射裝置10發射出來的雷射射線，f為法線，在某一 時刻，雷射發射裝置10發射出來的雷射射線101在反射鏡21上的入射角正 好為"。，即射線101與法線f的夾角為"。；其反射角，即反射雷射201與
法線f的夾角為"。，根據光的入射角與反射角相等的原理，可以知道
由此可知，如果反射鏡21旋轉的速度與雷射發射裝置10發射雷射射線(調 制脈衝)嚴格同步，即每次雷射發射裝置10正好發射雷射射線的時候，反射 鏡21也正好旋轉到原來的位置，則雷射射線101在反射鏡上的入射角"。總是 不會改變，其反射角"。以及反射雷射201的方向也不會改變。
反射鏡21旋轉的角度比圖2超前了一個角度^ ，則雷射射線101在反射 鏡上的入射角變為^，其反射角變為A，而反射雷射201的方向與圖2相比 也改變了一個角度^。由於雷射發射器10發射的雷射射線方向以及相位沒有 改變，因此反射鏡21旋轉角度相位的改變，將意味著雷射射線101在反射鏡 上的入射角也要改變，即"^"。+^， ",A) + A，從而使反射雷射201的方 向也改變了一個角度A「 A^ = ^。如果A^所對應的弧長正好等於圖像顯示屏 上兩個像素點之間的距離，那麼我們就可以把A^或^定義為雷射射線的掃描 角(水平掃描)，即反射雷射201的方向每改變一個相位角A^ (A^ = ^)， 對應的反射雷射射線201正好也移動一個像素點的距離2， 2 = A/， /為掃描線
的長度。
由此可知，本發明的雷射投影圖像顯示系統的掃描是通過改變反射鏡21 旋轉角度的相位來進行的。下面我們舉例來說明，本發明是用什麼方法來改 變掃描角的大小，使得反射雷射射線201正好也移動一個像素點的距離。
這裡我們以PAL電視制式的圖像掃描格式為例，PAL電視的圖像掃描格式 是每幀625行(包括場逆程)，每行的像素點為450個(標準清晰度)，如果 我們把逆程掃描的時間也算進去，那麼每行的像素點大約為550個， 一幀像 素點的總數大約就是343750個。現在我們把旋轉圓輪的周長分成343750等分，在每等分的圓弧上鑲上一塊反射鏡，並且對這些反射鏡進行分組，每550 個為一組，即按行像素點來分組，然後我們對每組反射鏡的相位角進行分配。 首先，我們對每組550個反射鏡逐一進行編號，並把序號正好為中間的 一個相位角定義為0相位，即把550個中的第275個反射鏡的相位角定義為0 相位，那麼序號小於275的反射鏡，其相位角均為負值，並且序號越小，其 相位角負值的絕對值就越大；而序號大於275的反射鏡，其相位角均為正值， 並且序號越大，其相位角的值就越大。例如如果把序號分別為275、 274、 273、 272'對應的相位角定義為0、 一^、 一^、 一^'貝'J: (K^〈^〈^;同理，如果把序號分別為275、 276、 277、 278 *對應的
相位角定義為0、 "、 ％、外'則同樣有0〈仍〈^〈A。
反射鏡的相位角w處於不同值時，反射雷射射線在顯示屏幕上照射的位置
也不同；當反射鏡被轉動一個位置，並且前、後位置產生的相位差A^均相等 時，反射雷射射線201在顯示屏幕30上對應移動的距離A/也相等，g卩％
兩個序號相鄰反射鏡之間相位角的差，所對應的雷射射線的位移正好是 一個像素點的距離。由此可知，如果在旋轉圓輪的周邊安裝很多與像素點對 應的反射鏡，反射鏡的數目與圖像顯示像素點的數目相等或與圖像顯示像素 點的倍數相對應。那麼，每次R、 G、 B雷射發射器發出的，強度被圖像信號 調製過的雷射，正好射到旋轉圓輪上對應的某個反射鏡時，通過反射鏡的反 射作用，就可以把帶有圖像信息的雷射投射到圖像顯示屏幕上。
如果一組反射鏡的數目(例如550個)正好與一行圖像信號的像素點數 目相等(例如也是550個)，並且旋轉圓輪上的反射鏡相位與雷射發射器10 發射的雷射射線101的相位嚴格同步時，那麼，當旋轉圓輪每轉過550個反 射鏡時，對應的圖像信號正好是一行，反射到圖像顯示屏幕上的雷射也正好 掃描了 550個像素點，這一過程我們可以稱之為雷射圖像顯示器的水平掃描。 下面我們再來討論雷射圖像顯示器垂直掃描的工作原理。
在雷射旋轉反射裝置中，垂直掃描的原理與水平掃描的原理是很相似的, 水平掃描的原理是讓一組組水平相位各不相同的反射鏡與雷射發射器發射雷射射線的相位嚴格同步旋轉；如果我們把反射鏡在旋轉的同時，也向上或向 下傾斜一個角度A^ (即俯仰角的相位)，則反射鏡反射的雷射的方向也要向 上或向下傾斜一個角度A^;如果傾斜的角度A^所對應的弧長正好等於圖像 顯示屏上兩行掃描線之間的距離，那麼我們就可以把A^定義為雷射射線的垂 直掃描角，即反射鏡反射的雷射的方向每向上或向下改變一個相位角A^， 反射雷射射線在圖像顯示屏幕上的像素點正好也移動一行掃描線的距離^， A = A、々為垂直掃描的寬度或幅度。這樣，不斷地改變每組反射鏡的俯仰角， 就可以實現雷射圖像顯示器的圖像垂直掃描。
根據上面分析，在雷射旋轉反射裝置中， 一行掃描線正好對於一組反射 鏡，因此，當一幀圖像需要顯示625行圖像信號時， 一共需要625組(每組 550個)反射鏡。與行掃描的工作原理基本相同，場掃描只需把某一行掃描線 所對於的一組(每組550個)反射鏡的俯仰角改變一個角度A^，行掃描線就 會對應往上或往下移動一段距離乂 。
為此，我們也同樣要對反射鏡的組進行編號，並把序號正好為中間一組 俯仰角的相位定義為0相位，即把625組別中的第312組(或313組)反射 鏡俯仰角的相位定義為0相位，那麼組別序號小於312的反射鏡，其俯仰角 的相位均為負值，並且序號越小，其相位角負值的絕對值就越大；而組別序 號大於312的反射鏡，其相位角均為正值，並且序號越大，其相位角的值也 越大。例如如果把組別序號分別為312、 311、 310、 309 對應的相
位角定義為0、 一^、 一^、 .貝lj: 0〈"<%<^;同理，如果把組
別序號分別為312、 313、 314、 315'對應的相位角定義為0、仍、％、
% 則同樣有0<^〈％〈％。
由此可知，上面分析的雷射旋轉反射裝置，圖像顯示屏幕上有多少個圖
像顯示像素點，那麼，它就需要有多少個反射鏡；以及圖像顯示屏幕上有多
少行掃描線，它就有多少組反射鏡。而所有的這些反射鏡都被安裝在雷射旋 轉反射裝置中的旋轉圓輪的周圍，因此，旋轉圓輪每轉一圈，就相對於掃描 顯示一幀或一場圖像。
實際上，由於雷射旋轉反射裝置進行圖像掃描時，掃過兩個像素點所對應反射鏡改變的相位角非常之小，對應於雷射發射器兩次發射雷射掠過旋轉 圓輪的弧長也非常短，因此，只要滿足反射鏡的水平寬度大於雷射發射器發
射n (n為1、 2、 3…等)次雷射所掠過旋轉圓輪的弧長，和滿足掃描線性的 要求，那麼，就可以用一個反射鏡同時對應幾個像素點。
另外，為了降低旋轉圓輪的轉速，也可以把兩幀(或場)以上的反射鏡 同時安裝在同一個旋轉圓輪上，這樣，旋轉圓輪每轉一圈，其掃描顯示的圖 像就不是一幀(或場)，而是兩幀(或場)以上。在旋轉圓輪上安裝的反射鏡 越多，旋轉圓輪的轉速就越低；反射鏡的數目增加一倍，旋轉圓輪的轉速就 可以降低一倍(與單幀掃描相比)。
最後還需指出，由於圖像掃描顯示有行逆程和場(或幀)逆程，而在逆 程掃描期間圖像是不顯示的，因此，在旋轉圓輪上，代表行逆程和場(或幀) 逆程的反射鏡可以不安裝。
本發明是通過幾個具體實施例進行說明的，本領域技術人員應當明白， 在不脫離本發明範圍的情況下，還可以對本發明進行各種變換及等同替代。 另外，針對特定情形或具體情況，可以對本發明做各種修改，而不脫離本發 明的範圍。因此，本發明不局限於所公幵的具體實施例，而應當包括落入本 發明權利要求範圍內的全部實施方式。
權利要求
1、一種雷射投影圖像顯示方法，其特徵在於，包括以下步驟a、用圖像信號，對雷射強度進行調製，並發送雷射信號；b、根據所述雷射信號的調製頻率，設置圓輪的旋轉速度；c、根據所述旋轉速度與像素點的數目，設置反射鏡數量，並將所述反射鏡安裝在所述圓輪上；d、通過反射鏡的反射作用實現對雷射信號進行掃描，然後發送經掃描的所述雷射信號；e、圖像顯示屏幕接收所述經掃描的所述雷射信號，並進行圖像顯示。
2、 根據權利要求1所述的雷射投影圖像顯示方法，其特徵在於，在步驟 d中，包括以下步驟dl、根據所述雷射信號調製頻率的相位，設置所述反射鏡的水平相位， 對所述雷射信號進行水平掃描；d2、設置所述反射鏡的俯仰角，對所述雷射信號進行垂直掃描。
3、 一種雷射投影圖像顯示系統，其特徵在於，包括 雷射發射裝置，用於發射強度經圖像信號調製的雷射信號； 雷射旋轉反射裝置，用於將所述雷射進行掃描反射；圖像顯示屏幕，用於接收並顯示所述雷射旋轉反射裝置反射的雷射圖像 信號。
4、 根據權利要求3所述的雷射投影圖像顯示系統，其特徵在於，所述激 光發射裝置是用於發射不同基色圖像信號的雷射發射器組件。
5、 根據權利要求4所述的雷射投影圖像顯示系統，其特徵在於，所述激 光發射器組件包括三支雷射發射器，分別為紅信號雷射發射器、綠信號雷射 發射器、及藍信號雷射發射器。
6、 根據權利要求3 5任一所述的雷射投影圖像顯示系統，其特徵在於， 所述雷射旋轉發射裝置包括用於與所述雷射發射裝置發射的雷射信號的調製 頻率同步高速旋轉的圓輪和粘貼在所述圓輪周邊的多個反射鏡。
7、根據權利要求3 5任一所述的雷射投影圖像顯示系統，其特徵在於， 所述圖像顯示屏幕是一個由很多與像素點對應的聚光透鏡組成。
全文摘要
本發明涉及一種雷射投影圖像顯示方法及系統，該方法包括以下步驟a.用圖像信號對雷射強度進行調製，並發送雷射信號；b.根據所述雷射信號的調製頻率，設置圓輪的旋轉速度；c.根據所述旋轉速度，設置反射鏡數量，並將所述反射鏡安裝在所述圓輪上；d.通過反射鏡的反射作用實現對雷射信號進行掃描，然後發送經掃描的所述雷射信號；e.圖像顯示屏幕接收所述經掃描的所述雷射信號，並進行圖像顯示。實施本發明的雷射投影圖像顯示方法及系統，由於雷射的能量很集中，並且雷射的調製性能很好，可以實現高亮度、高清晰度、大屏幕圖像顯示。
文檔編號H04N9/31GK101441323SQ20071012476
公開日2009年5月27日 申請日期2007年11月23日 優先權日2007年11月23日
發明者陶顯芳 申請人:康佳集團股份有限公司