雷射投影儀的製作方法

2023-05-30 19:38:51 2

專利名稱：雷射投影儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及根據圖像信息被調製後的雷射光源發出的光在投影面上掃描而顯示圖像的雷射投影儀。
背景技術：
雷射投影儀通過MEMS鏡等偏轉元件使束狀光線二維地掃描，從而繪製圖像，投影顯示圖像。上述束狀光線能夠通過雷射和透鏡的組合實現，不必為嚴格的平行光束，可以在離目標一定距離聚焦。此外，上述偏轉元件有例如物理地使小型鏡片振動的元件。為了顯示二維圖像，組合高速動作的軸與低速動作的軸較為普遍。其中高速動作的軸通過使鏡片共振動作，實現低耗電下的大振幅。並且，低速動作的軸通過非共振動作，能夠使顯示期間變長，減少失真。專利文獻I公開了上述雷射投影儀的一個例子。專利文獻1:日本專利特表2005-526289號公報

發明內容
上述雷射投影儀中，鏡片在一個軸方向上以共振狀態高速動作，在左右方向(水平方向)上振動，同時，在另一個軸方向上以非共振狀態低速動作，在上下方向(垂直方向)上振動。通過該鏡片動作，進行與圖1所示的影像信息的一幀對應的投影畫面的雷射掃描。具體地，鏡片的共振動作對應構成影像信息的一幀的多行，反覆左方向的雷射掃描和右方向的雷射掃描進行顯示。如圖1所示，由於在 雷射掃描的左右方向(水平方向)的端部發生掃描光束的折返，光束間隔成不均勻的疏密狀態。另一方面，雷射掃描的中央，光束間隔均勻。如上所述，由於畫面中央部與端部的光束間隔不同，畫面中央部與端部上解析度不同，尤其的端部，存在縱向的解析度變低的問題。因此，現有技術中通過利用光束掃描的折返的影響較少的中央部分來迴避問題。然而，該方法中，由於掃描期間中顯示周期變少，存在掃描畫面尺寸變小、並且發光效率(Duty)降低的問題。本發明的目的是提供解決上述問題、在畫面端部抑制解析度降低的雷射投影儀。為了解決上述問題，本發明的雷射投影儀為基於高速動作的軸與低速動作的軸使束狀光線二維地掃描來構成畫面的顯示裝置，其掃描方法為:低速動作的軸以高速動作的軸的動作周期的2n+l倍的周期動作，構成顯示畫面的期間分割成兩個(種)場，在一個場中的高速動作的軸的第一次動作方向與另一個場中的高速動作的軸的第一次動作方向相反，其中，在設定的觀看距離，束狀光線的大小為上述低速動作的軸所表現的畫面範圍除以顯示線數所得的值的大致1.5倍以上的大小。此外，本發明的雷射投影儀為基於高速動作的軸與低速動作的軸使束狀光線二維地掃描來構成畫面的顯示裝置，其掃描方法為:低速動作的軸以高速動作的軸的動作周期的n+1/2倍的周期動作，構成顯示畫面的期間分割成四個(種)場，在第一和第三場中，高速動作的軸的第一次動作從端部開始，在第二和第三場中，高速動作的軸的第一次動作從中央開始，其中，在設定的觀看距離，束狀光線的大小為上述低速動作的軸所表現的畫面範圍除以顯示線數所得的值的大致1.5倍以上的大小。此外，本發明的雷射投影儀為基於高速動作的軸與低速動作的軸使束狀光線二維地掃描來構成畫面的顯示裝置，其中，低速動作的軸以高速動作的軸的動作周期的2n+l倍的周期動作，構成顯示畫面的期間分割成兩個(種)場，進一步將上述場分成兩個子(種)場，一個子場中的低速動作的軸的動作方向與另一個子場中的低速動作的軸的動作方向相反，一個場中的高速動作的軸的第一次動作方向與另一個場中的高速動作的軸的第一次動作方向相反，並且，相對於高速動作的軸，低速動作的軸比高速動作的軸的動作周期延遲I/4。此時，可使在設定的觀看距離，束狀光線的大小為上述低速動作的軸所表現的畫面範圍除以顯示線數所得的值的大致1.5倍以上的大小。此外，基於高速動作的軸與低速動作的軸使束狀光線二維地掃描來構成畫面的顯示裝置，其驅動方法為:構成顯示畫面的期間分割成兩個(種)以上的場或子場，上述場或子場中的光束軌跡不同，其中，在上述低速動作的軸方向上，使畫面周邊部的光束與畫面中央部相比為1.5倍以上。進一步，基於高速動作的軸與低速動作的軸使束狀光線二維地掃描來構成畫面的顯示裝置，其驅動方法為:構成顯示畫面的期間分割成兩個(種)以上的場或子場，上述場或子場中的光束軌跡不同，其中，具有高速動作的軸與低速動作的軸的兩個偏轉元件，在上述高速動作的軸的偏轉元件與低速動作的軸的偏轉元件之間，具有使光束形狀在周邊部比在中央部的低速動作的軸的方向上擴大的光學元件。根據本發明，能夠抑制畫面的水平端部的解析度降低、擴大可顯示周期，使得顯示畫面的擴大、發光效率的提高、畫面亮度的提高變得可能。


圖1是表示光束掃描軌跡的圖。圖2是實施例1的時序圖。圖3是表示實施例1的光束掃描軌跡的圖。圖4是表示為圓形光束的情況下的顯示狀態的圖。圖5是表示為橢圓形光束的情況下的顯示狀態的圖。圖6是說明實施例1的硬體結構的圖。圖7是實施例2的時序圖。圖8是表示實施例2的光束掃描軌跡的圖。圖9是實施例3的時序圖。圖10是表示實施例3的光束掃描軌跡的圖。圖11是表示實施例4的光束顯示狀態的圖。圖12是表示實施例4的其它光束顯示狀態的圖。圖13是說明實施例4的硬體結構的圖。圖14是說明實施例5的投影儀結構的圖。圖15 是表示實施例5的光束顯示狀態的圖。
符號說明:I……圖像數據2……圖像調整器3……處理後的圖像數據4......時序生成器5……掃描數據生成器6……光源數據轉換器7……掃描器用驅動器8……掃描器9......光源用驅 動器10......光源11......聚焦透鏡12......光源13......光束整形元件14......水平方向偏轉元件15......垂直方向偏轉元件16......顯示畫面
具體實施例方式下面根據

本發明的雷射投影儀的實施方式。實施例1如上所述，在現有的雷射掃描中，對每幀以相同的方向開始雷射掃描。在本實施例中，對每巾貞交替地改變光束掃描的開始方向。由此，在光束掃描的水平方向的端部，光束間隔的疏密每幀相反，因此能夠防止所看到的解析度降低。圖3是說明本實施例的光束掃描的圖。在本實施例中，將顯示面分為偶數幀與奇數幀兩種幀種類交替地顯示。在此，奇數幀中從左開始到右的掃描(左掃描)，偶數幀從右開始到左的掃描(右掃描)。如圖3所示，使水平方向的光束掃描線數為奇數，並且使偶數幀與奇數幀的垂直方向的開始位置相同，貝1J在偶數巾貞的光束掃描線較疏的地方，成為奇數巾貞的光束掃描線較密的地方。因此，光束掃描線的疏密互補，提高了水平方向端部所看見的解析度。圖6和圖2表不進行上述光束掃描的光束掃描控制電路的結構和時序。如圖6所示，實施例的光束掃描控制電路由如下部分構成:用於產生光的光源10 ；根據輸入數據使上述光源10發光的光源用驅動器9 ;根據光源的特性對輸入的圖像數據進行轉換，將數據輸出到上述光源用驅動器9的光源數據轉換器6 ;MEMS鏡等使上述光源10產生的光二維地掃描的掃描器8 ;根據輸入數據驅動上述掃描器8的掃描器用驅動器7 ;對於期望的畫面刷新率，生成與上述掃描器8的特性相應的驅動信號並輸出到上述掃描器用驅動器的掃描數據生成器5 ;進行上述光源數據轉換器與掃描數據生成器的同步的時序生成器4。此外，一般地具有進行圖像調整的圖像調整器2。此外，在本發明中所用的「驅動器」、「轉換器」、「掃描器」、「生成器」是要素的名稱，作為更具體的實施方式，可為分開的IC組，或者具有多個要素合一的複合功能的IC組。此夕卜，多個要素由多個IC組實現的情況也不脫離本發明的範圍。下面，利用圖2的時序圖說明實施例的光束掃描控制電路的動作。通過實施例的光束掃描控制電路使光束掃描顯示的圖像數據1，被圖像調整器2進行圖像調整，生成處理後的圖像數據3。時序生成器4與圖像數據I同步，將圖像數據I(處理後的圖像數據3)分類成奇數幀和偶數幀兩種幀。此外，時序生成器4控制作為與光源數據同步的掃描器8的驅動波形的水平掃描驅動波形和垂直掃描驅動波形的時序。光源數據轉換器6根據時序生成器4的奇數/偶數幀的分割信息，交替地改變水平掃描的圖像數據的排列，使得奇數幀時從左掃描開始。同樣地，交替地改變水平掃描的圖像數據的排列，使得偶數幀時從右掃描開始。本實施例中，也可以改變雷射束徑。圖4是表不圓形光束的情況的圖。為了使垂直方向的掃描光束的連續性良好，如圖5所不,可以使光束的垂直方向的長度比垂直方向的畫面長度除以垂直方向的顯示線的條數所得的值更大，設置有重疊。更具體地，通過為1.5倍左右，防止閃爍。實施例2實施例1中展示了改善水平方向的端部的解析度降低的例子。然而，水平方向的端部與中央部的解析度顯得不同。本實施例中表示改善其的方法。實施例2中，將構成顯示畫面的4個幀期間分類成4幀，分別稱為第一場、第二場、第三場、第四場。圖8中表示本實施例的光束掃描軌跡。如圖8所示，第 一和第三場中，從畫面的右端或者左端開始畫面繪製，第二和第四場中，從畫面中央開始使用右掃描或者左掃描開始繪製。由於增加了水平方向的端部的折返點，並在中央部增加了掃描光束的交叉點，減小了水平方向的端部與中央部的視覺差異。本實施例的光束掃描控制電路的動作在圖7的時序圖中表示。與實施例1同樣地由時序生成器4進行時序控制。通過進行本實施例的掃描，能夠不增加水平方向的掃描速度而增加垂直方向所看到的線數，並且減少端部與中央部的視覺差異。此外，在本實施例中，可與實施例1同樣地，能夠使光束的垂直方向的長度比垂直方向的畫面長度除以顯示線的條數所得的值更大，設置有重疊。實施例3通過圖9、圖10說明其它光束掃描的實施例。在本實施例中，將構成顯示畫面的2個幀期間分類成2種場，一種為偶數場，另一種為奇數場。進一步地，將上述偶數場和奇數場分別分類成2種子場。其中一種子場作為在畫面垂直的從上往下方向繪製的期間，稱為下子場(Down-subf ieId)。另一種作為在畫面垂直的從下往上方向繪製的期間，稱為上子場(Up-subfield)。場期間所包含的水平同步的個數為奇數個。由此，如果使奇數場從右掃描開始，則偶數場變成從左掃描開始。進一步地，使各場的開始位置延遲各掃描的掃描期間的1/4。在此掃描期間是指進行右掃描或左掃描的一系列的期間。如圖10所示，奇數場-下子場中，以從畫面右上端偏移水平掃描期間的1/4的位置為掃描基點，進行光束掃描，偶數場-下子場中，以從畫面左上端偏移水平掃描期間的1/4的位置為掃描基點，進行光束掃描。奇數場-上子場中，以從畫面右下端偏移水平掃描期間的1/4的位置為掃描基點，在畫面垂直的從下往上方向進行光束掃描。偶數場-上子場中，以從畫面左下端偏移水平掃描期間的1/4的位置為掃描基點，在畫面垂直的從下往上方向進行光束掃描。由於如圖10所不的光束軌跡進行光束掃描,水平方向的中央部之外也產生掃描光束的交叉點，所以能夠使畫面的解析度變化均勻。本實施例的光束掃描控制電路的動作表示在圖9的時序圖中。與實施例1相同，通過時序生成器4控制時序。在此，在實施例3中，畫面垂直的從下往上方向的光束掃描與實施例1、2的垂直回掃的動作相同地進行。此外，在本實施例中，與實施例1相同，能夠使光束的垂直方向的長度比畫面的垂直方向的長度除以顯示線數所得的值大，設置有重疊。實施例4如實施例1至3可知，通過將畫面分割成多個場，對每個場使顯示位置偏移，能夠不提高水平掃描速度而增大顯示線數，非常有效。然而，另一方面，在光束的重疊較少的情況下，存在意識到畫面的閃爍(flicker)的問題。在實施例1至3中，該問題通過設置光束重疊來迴避。然而，在該方法中，本來沒有設置重疊的必要的畫面中央部分也發生重疊，導致畫面的銳利度的劣化。因此，在實施例4中，如圖11所示，使得在畫面中央部與畫面周邊部的光束形狀以及大小不同。即，在畫面中央部，使光束大小與畫面垂直方向的長度除以線數所得的值大致相同，在畫面的周邊部，使光束的垂直方向的長度比畫面的垂直方向的長度除以線數所得的值大。更具體地，利用畫面中央部與周邊部的光束傳播距離的不同。如圖12所示，畫面周邊部與中央部相比，到屏幕的光束傳播距離長。因此，通過將光束設計為具有合適的擴展，使其為如圖11所記·載的光束。進一步地，如圖13所示，在光源與掃描器之間配製聚焦透鏡，通過時序生成器控制其聚焦。由此，能夠適當地調整畫面中央部與周邊部的聚焦大小。實施例5下面，說明控制畫面中央部與周邊部的光束直徑的其它實施例。在實施例5中也與實施例4相同，使畫面中央部與畫面左右的周邊部的光束形狀和大小不同。S卩，在畫面中央部，使光束大小與畫面垂直方向的長度除以線數所得的值大致相同，在畫面周邊部，使光束的垂直方向的長度比畫面的垂直方向的長度除以線數所得的值大。本實施例的結構如圖14所示。具體地，將偏轉元件分割成水平方向與垂直方向，首先通過水平方向的偏轉元件將束狀光線變為線狀，通過垂直方向的偏轉元件變為面狀。上述水平方向的偏轉元件和垂直方向的偏轉元件之間配置調整光束形狀的光學元件(光束整形元件)。更具體地，配置不擴大線中央部、在周邊部的與上述線正交的方向上擴大的光學元件。圖15表不通過光束整形兀件後,在垂直方向偏轉兀件上的光束軌跡。通過垂直方向偏轉元件使該光束軌跡在垂直方向上掃描，能夠在畫面中央部抑制光束重疊，在周邊部設置重疊。在本實施例中所使用的光束整形元件不需要主動控制，使系統簡化變得可能。本實施例中，對垂直方向的線間隔為一定的情況進行了說明，例如在傾斜地投影等情形的垂直方向的線間隔不是一定的 情況下也有效。
權利要求
1.一種雷射投影儀，其特徵在於，包括: 雷射光源，其輸出根據影像信息調製的雷射； 掃描器，其在水平方向和垂直方向上2軸驅動,將所述雷射二維地掃描； 掃描鏡驅動部，其輸出所述掃描器的驅動信號； 光源數據轉換部，其進行輸入到所述雷射光源的數據的水平方向的排序；和 時序生成部，其使所述掃描鏡驅動部和光源數據轉換部同步動作， 按所述影像信息的每一幀改變水平方向的雷射掃描的開始方向。
2.如權利要求1所述的雷射投影儀，其特徵在於: 按所述影像信息的每一幀改變水平方向的雷射掃描的開始方向和水平方向的雷射掃描開始位置。
3.如權利要求2所述的雷射投影儀，其特徵在於: 所述水平方向的雷射掃描開始位置為水平方向的中央部或水平方向的兩端部。
4.如權利要求2所述的雷射投影儀，其特徵在於: 按所述影像信息的每一幀改變水平方向的雷射掃描的開始方向、水平方向的雷射掃描開始位置和垂直方向的雷射掃描開始位置。
5.如權利要求4所述的雷射投影儀，其特徵在於: 所述水平方向的激 光掃描開始位置為比水平方向的兩端部更靠中央的內側，所述垂直方向的雷射掃描開始位置為垂直方向的端部。
6.如權利要求1至5中任一項所述的雷射投影儀，其特徵在於: 使掃描的雷射的垂直方向的光束長度大於垂直方向的畫面長度除以垂直方向的顯不線的條數所得的值。
7.如權利要求4所述的雷射投影儀，其特徵在於: 在水平方向上掃描的雷射的光束截面形狀，在中央部為圓形，在兩端部為橢圓形。
8.一種雷射投影儀，其特徵在於，包括: 雷射光源，其輸出根據影像信息調製的雷射； 掃描器，其在水平方向和垂直方向上2軸驅動,將所述雷射二維地掃描； 掃描鏡驅動部，其輸出所述掃描器的驅動信號； 光源數據轉換部，其進行輸入到所述雷射光源的數據的水平方向的排序；和 時序生成部，其使所述掃描鏡驅動部和光源數據轉換部同步動作， 所述影像信息被分類為多種巾貞，在第一種巾貞中，從水平方向的一個端部開始雷射掃描，在第二種幀中，從與所述第一種幀相反的另一個端部開始雷射掃描，二維地掃描影像信息的一幀。
9.一種雷射投影儀，其特徵在於，包括: 雷射光源，其輸出根據影像信息調製的雷射； 掃描器，其在水平方向和垂直方向上2軸驅動,將所述雷射二維地掃描； 掃描鏡驅動部，其輸出所述掃描器的驅動信號； 光源數據轉換部，其進行輸入到所述雷射光源的數據的水平方向的排序；和 時序生成部，其使所述掃描鏡驅動部和光源數據轉換部同步動作， 所述影像信息被分類為多種幀，在第一種幀中，從水平方向的一個端部向另一個端部開始雷射掃描， 在第二種幀中，從水平方面的中央端部向水平方向的一個端部開始雷射掃描， 在第三種幀中，從與所述第一種幀相反的端部，在與所述第一種幀相反的方向開始雷射掃描， 在第四種幀中，從水平方向的中央端部向與所述第二種幀不同的端部開始雷射掃描， 二維地掃描影像信息的一幀。
10.一種雷射投影儀，其特徵在於，包括: 雷射光源，其輸出根據影像信息調製的雷射； 掃描器，其在水平方向和垂直方向上2軸驅動,將所述雷射二維地掃描； 掃描鏡驅動部，其輸出所述掃描器的驅動信號； 光源數據轉換部，其 進行輸入到所述雷射光源的數據的水平方向的排序；和 時序生成部，其使所述掃描鏡驅動部和光源數據轉換部同步動作， 所述影像信息被分類為多種幀， 在第一種幀中，從垂直方向上部且為水平方向的一個端部，在相當於1/4水平時間內以內側為基點，向垂直方向的下方開始雷射掃描， 在第二種幀中，從垂直方向上部且為與所述第一種幀相反的端部，在相當於1/4水平時間內以內側為基點，向垂直方向的下方開始雷射掃描， 在第三種幀中，從垂直方向下部且為水平方向的一個端部，在相當於1/4水平時間內以內側為基點，向垂直方向的上方開始雷射掃描， 在第四種幀中，從垂直方向下部且為與所述第三種幀相反的端部，在相當於1/4水平時間內以內側為基點，向垂直方向的上方開始雷射掃描， 二維地掃描影像信息的一幀。
全文摘要
基於MEMS鏡等的二維掃描的雷射投影儀中，通過光束的來回掃描，在畫面的水平端部由於光束折返，光束間隔變成不等間隔。因此，存在畫面解析度降低的問題。本發明的雷射投影儀包括雷射光源，其輸出根據影像信息調製的雷射；掃描器，其在水平方向和垂直方向上2軸驅動，將所述雷射二維地掃描；掃描鏡驅動部，其輸出所述掃描器的驅動信號；光源數據轉換部，其進行輸入到所述雷射光源的數據的水平方向的排序；和時序生成部，其使所述掃描鏡驅動部和光源數據轉換部同步動作，按所述影像信息的每一幀改變水平方向的雷射掃描的開始方向。
文檔編號H04N5/74GK103246140SQ201310047458
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月6日 優先權日2012年2月8日
發明者瀬尾欣穗, 小堀智生, 大內敏, 平田浩二, 橫山淳一, 池田英博, 福井雅千, 谷津雅彥, 石川達也 申請人:日立民用電子株式會社