專利名稱:一種分區(qū)多行掃描式激光投影機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于激光投影顯示技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
在激光技術(shù)問(wèn)世不久,就出現(xiàn)了以飛點(diǎn)掃描器為核心的機(jī)械掃描式激光投影機(jī),但由于行偏轉(zhuǎn)多面鏡鼓轉(zhuǎn)速過(guò)高(每秒千轉(zhuǎn)以上),噪聲成了一大問(wèn)題。后來(lái)隨著技術(shù)的發(fā)展,采用了空氣軸承,但并未從根本上解決其進(jìn)一步發(fā)展的主要問(wèn)題圖像掃描線數(shù)的增加必須依賴行偏轉(zhuǎn)多面鏡鼓鏡面數(shù)量的增加和轉(zhuǎn)速提高。另外,像素顯示時(shí)間短(只有0.8nm),掃描線質(zhì)量差,像素存在陰影等都成為難以解決的問(wèn)題。隨著顯示技術(shù)的發(fā)展,電子束管CRT投影機(jī),液晶光閥投影機(jī),發(fā)光二極管LED大屏幕顯示屏群雄競(jìng)起,以各自優(yōu)勢(shì)占據(jù)了市場(chǎng),以飛點(diǎn)掃描器為核心的激光投影機(jī)漸無(wú)聲息。
發(fā)明內(nèi)容
所要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)圖像的多行分區(qū)掃描,方案是利用有分區(qū)行掃描功能的分區(qū)行偏轉(zhuǎn)鏡鼓對(duì)用數(shù)字技術(shù)驅(qū)動(dòng)的多個(gè)激光顯示單元形成的光束列進(jìn)行圖像的分區(qū)行掃描。
本發(fā)明公開(kāi)了一種分區(qū)多行掃描式激光投影機(jī),包括信號(hào)分配驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),激光顯示單元,光束列形成器,光束列透鏡組,分區(qū)行偏轉(zhuǎn)鏡鼓,光纖板(校正圖像,可不用),投影鏡頭(直接投影時(shí)可不用),其特征是(1)利用數(shù)字技術(shù)對(duì)圖像按行分區(qū),按列驅(qū)動(dòng),對(duì)n路顯示單元地址循環(huán)分配信號(hào);(2)系統(tǒng)中存在用于多行同時(shí)掃描的光束列,其光束排列方向與掃描方向垂直,由可調(diào)制激光器陣列,光閥陣列,或輸入各顯示單元光源的,有光纖功能的光通道輸出端按順序排列而成;(3)系統(tǒng)中存在各鏡面與端面(圖2-4)之間有相同夾角或夾角(圖2-a)按分區(qū)掃描的規(guī)律,以一定角度遞增或遞減的由多個(gè)鏡面組合排列而成的分區(qū)行偏轉(zhuǎn)鏡鼓。
有益效果(1)突破了已有方案的掃描極限,效率成倍提高;(2)行、場(chǎng)掃描在一個(gè)分區(qū)行偏轉(zhuǎn)鏡鼓上同時(shí)完成,并且可以在低轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)圖像掃描;(3)像素顯示時(shí)間長(zhǎng),采用條形掃描光點(diǎn)和以一定頻率顯示一個(gè)像素,可有效減少已有方案中掃描線中存在的陰影;(4)可采用多個(gè)小功率半導(dǎo)體激光器實(shí)現(xiàn)大功率顯示;(5)各行各列位置穩(wěn)定,各像素之間干擾少,容易實(shí)現(xiàn)高精度投影;(6)增加參與掃描線數(shù)和參與一幀分區(qū)掃描的鏡面,可有效提高圖像清晰度;(7)調(diào)整參與掃描路數(shù),光束列中光束之間的間隔和分區(qū)行偏轉(zhuǎn)多面鏡鼓中各鏡面的角度參數(shù),可實(shí)現(xiàn)幀掃描,分區(qū)幀掃描,分區(qū)隔、逐行掃描等多種掃描方式。
四
附圖一1、激光顯示單元,2、光纖,3、光束列形成器輸出端口,4、條形光束列透鏡組,5、條形圓柱面透鏡,6、反光鏡(為布局設(shè)置),7、分區(qū)行偏轉(zhuǎn)多面鏡鼓,8、光纖板,9、投影透鏡組,10、漫反射屏。
附圖二a、光束列形成器輸出端口側(cè)視圖,b、光束列形成器輸出端口正視圖,c、激光顯示單元,d、分區(qū)行偏轉(zhuǎn)多面鏡鼓側(cè)視圖,e、直接將光輸入光纖,f、將光聚焦輸入光纖,g、條形圓柱面透鏡正視圖,h、條形透鏡組正視圖。其中1、孤線,2、扁圓形輸出端口,3、光導(dǎo)體激光顯示單元,4、端面,5、中線,6、錐形輸入端口,7、光纖,8、錐形輸出端口。
附圖三分區(qū)行偏轉(zhuǎn)多面鏡鼓分區(qū)原理圖附圖四多路驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配示意圖五、
具體實(shí)施例方式
以我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)全電視信號(hào)為例,將一幀圖像分成12區(qū),參與一幀掃描的鏡面為12面,每區(qū)參與掃線數(shù)為625÷12≈52線。
1、視頻信號(hào)分配(如圖4),從視頻信號(hào)中分離的R、G、B信號(hào),經(jīng)ADC轉(zhuǎn)換成八位二進(jìn)制數(shù)字信號(hào),然后根據(jù)各顯示單元的顯示特征運(yùn)用數(shù)學(xué)算法進(jìn)行色彩平衡,并按1-n(1-52)的地址將信號(hào)分配至各個(gè)由移位寄存器或動(dòng)態(tài)存貯器構(gòu)成的行存儲(chǔ)器單元,其色彩衡過(guò)程和尋址過(guò)程受行同步信號(hào)控制,在一個(gè)行同步信號(hào)控制下,行存貯器一次并行存入一行視頻數(shù)字信號(hào),各信號(hào)存入和ADC采樣時(shí)鐘同步,采用循環(huán)分配方法,即第一路行存貯器在第一個(gè)分配周期內(nèi)存入第1行,在第二個(gè)分配周期內(nèi)存入第n+1行,即第53行,在第三分配周期內(nèi)存入第2n+1行,即105行,第二路行存貯器按分配周期存入第2行,第54行(n+2),第106(2n+2),依次類推,受顯示時(shí)鐘(250KHZ)控制,在第一個(gè)周期完成后,各路行存儲(chǔ)器同時(shí)讀出1-52行第一個(gè)信號(hào),輸入各自八位二進(jìn)制DAC,轉(zhuǎn)換成有效電壓,同時(shí)驅(qū)動(dòng)各半導(dǎo)體激光顯示單元顯示??衫矛F(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)將多個(gè)行存儲(chǔ)器和DAC集中在一個(gè)芯片上,形成列驅(qū)動(dòng)器,以降低成本。
2、光束列形成器由52根光纖組成,其輸入端呈現(xiàn)圓錐形,輸出端呈扁圓形(如圖2-2),各輸出端光輸出方向一致,并在一定的圓弧面(圖2-1)上呈直線排列(圖2-b),圓弧的弧度以光束列縮小聚焦后焦點(diǎn)列的圓弧度和分區(qū)掃描形成的弧度(如圖3中a1、c3弧)相適應(yīng)為準(zhǔn),將52個(gè)半導(dǎo)體激光顯示單元(圖2-3)發(fā)出的光分別直接輸入各路光纖(圖2-e)或者經(jīng)透鏡聚焦后輸入各路光纖(圖2-f),這樣,R、G、B三元色激光在光纖中混合后,從輸出端(圖1-3)輸出,形成光束列。
3、分區(qū)行偏轉(zhuǎn)多面鏡鼓的設(shè)置將有24個(gè)反射鏡面的行偏轉(zhuǎn)多面鏡鼓的鏡面分成兩組,每組12面,其各鏡面與端面的夾角按如下理想角度設(shè)置A84.84375°B85.78125°C86.71875°D87.65625°E88.59375°F89.53125°G90.46875°H91.40625°I92.34375°J93.28125°K94.21875°L95.15625°,其中A+L=180°,其余按0.9375°遞增,其各鏡面的中線(即兩端面之間的中線,如圖2-5)在正24邊形的邊上,以上是形成一幀掃描的12個(gè)鏡面的設(shè)置,其余12面鏡按同樣要求和順序設(shè)置(如第二組與第一組的各鏡相差掃描一行的角度,可形成隔行掃描),于是得到行偏轉(zhuǎn)角為30°,分區(qū)反射角(場(chǎng)偏轉(zhuǎn)角)為22.5°的分區(qū)行偏轉(zhuǎn)多面鏡鼓。其旋轉(zhuǎn)一周可實(shí)現(xiàn)對(duì)兩幀圖像的掃描。
4、光束列透鏡組選擇入射焦距短,輸出焦距長(zhǎng),并能對(duì)光束列縮小聚焦的透鏡組。光束列經(jīng)透鏡組和圓柱面透鏡聚焦后,經(jīng)反光鏡(圖1-6)的反射和分區(qū)行偏轉(zhuǎn)多面鏡鼓的分區(qū)掃描,在光纖板(1-8)的入射面形成焦點(diǎn)列,焦點(diǎn)列的弧長(zhǎng)(如圖3a1a3弧)等于分區(qū)掃描時(shí)形成弧長(zhǎng)(如圖3a1c3弧)的1/12。由于只對(duì)光束列進(jìn)行聚焦,采用條形透鏡組(如圖2g·h)以節(jié)省空間。
5、光纖板其作用是改變光運(yùn)行方向,同時(shí)校正圖像,各區(qū)掃描焦點(diǎn)列在光纖板入射面處形成銜接,其入射面的弧度參數(shù),根據(jù)分區(qū)行掃描中焦點(diǎn)列形成的弧度設(shè)置。光纖板根據(jù)需要設(shè)置,可省略。
視頻信號(hào)經(jīng)信號(hào)分配驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分配,驅(qū)動(dòng)52路激光顯示單元,通過(guò)光纖對(duì)R、G、B三元色激光的混合,從光束列形成器端口輸出,經(jīng)光束列透鏡組聚焦,反光鏡的反射,投射到轉(zhuǎn)速為12.5轉(zhuǎn)/秒的,每轉(zhuǎn)掃描兩幀的12分區(qū)行偏轉(zhuǎn)多面鏡鼓上,在光纖板入射面形成一幅有一千六百萬(wàn)種色彩,垂直清晰度為624線,水平清晰度不低于825線,每秒25幀的分區(qū)掃描圖像,其透過(guò)的光,經(jīng)投影鏡頭的投射,將圖像投影于漫反射屏上。
權(quán)利要求
一種分區(qū)多行掃描式激光投影機(jī)。包括信號(hào)分配驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),激光顯示單元,光束列形成器,光束列透鏡組,分區(qū)行偏轉(zhuǎn)多面鏡鼓,光纖板,投影鏡頭。其特征是1、系統(tǒng)中存在用于多行同時(shí)掃描的光束列,其排列方向與掃描方向垂直或與分區(qū)行偏轉(zhuǎn)多面鏡鼓端面(圖2-4)在空間上垂直,由可調(diào)制激光器陣列,光閥陣列,或輸入各顯示單元光源的,有光纖功能的光通道輸出端排列而成。2、系統(tǒng)中存在分區(qū)行偏轉(zhuǎn)多面鏡鼓,其各鏡面與端面之間的夾角(圖2-a)按分區(qū)掃描要求以一定角度遞增或遞減,其各鏡面的中線(如圖2-5)在一個(gè)正多邊形的邊上(如圖1-7)或每個(gè)鏡面中至少有一條邊在正多邊形的邊上。3、光束列形成器,其特征是由n個(gè)光通道組成,光通道的輸出端呈扁圓形(圖2-2),各輸出端光輸出方向一致,并在一定的圓孤面(圖2-1)上呈直線排列(圖2-b)。4、視頻信號(hào)分配驅(qū)動(dòng)方法,其特征是按行分區(qū),按列驅(qū)動(dòng),按顯示順序?qū)路顯示單元地址循環(huán)分配信號(hào),n路按列同時(shí)驅(qū)動(dòng)顯示。5、光束列透鏡組,其特征是長(zhǎng)條形,只保留光線通過(guò)部分(如圖2-g·h),并存在圓柱面透鏡(圖1-5)。
全文摘要
本發(fā)明屬于激光投影技術(shù)領(lǐng)域。已有方案受行掃描速度限制,存在掃描效率低,掃描線質(zhì)量差等缺點(diǎn),不能滿足現(xiàn)實(shí)要求。本發(fā)明利用數(shù)字技術(shù)分別調(diào)制并驅(qū)動(dòng)多個(gè)激光顯示單元組成的光束列,并通過(guò)與端面之間有不同角度設(shè)置,能進(jìn)行分區(qū)行掃描的行偏轉(zhuǎn)多面鏡鼓,進(jìn)行圖像的分區(qū)多行掃描。本方案立足現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展,為實(shí)現(xiàn)大功率,高清晰,高色彩表現(xiàn)力的電子影院投影機(jī)提供了有效解決方案。
文檔編號(hào)H04N1/113GK1438510SQ0310137
公開(kāi)日2003年8月27日 申請(qǐng)日期2003年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月8日
發(fā)明者王青山 申請(qǐng)人:王青山