基于李薩如圖像掃描的投影儀及投影方法與流程

本發明屬于微光機電系統技術領域，具體涉及一種基于李薩如圖像掃描的投影儀及投影方法。

背景技術：

投影儀是一種可以將圖像或視頻放大投射到幕布或者其他平面載體上的設備，目前市場上較為常見的是以數字微反射器(dmd)作為核心成像器件的數字光處理器投影儀，即dlp投影儀。dmd是由許多微小的反射鏡片(簡稱微鏡)按行列緊密排列地貼合在一塊硅晶片的電子接點上形成的，需要投影的圖像被轉化為數字信號后存儲在dmd中，每一個微鏡都對應著生成圖像的一個像素。光源發出的光束投射在dmd上，dmd中的存儲器根據投影圖像像素的位置及色彩的多少控制每個微鏡的打開或關閉，經dmd反射后的影像被鏡頭放大后便直接投射到屏幕上，形成投影圖像。公布于2016年2月24日的中國發明專利申請cn105353576a提供了一種小型化的dlp投影儀，根據其基本工作原理，可以被看作是由led供光光源、dmd芯片以及投影鏡頭組構成的簡單光路系統。該投影儀使用了光源效率較低的led作為供光光源，而且在投影儀的生產制造過程中需要進行嚴格且復雜的裝配調試工作，這導致其生產成本較高。另外，該投影儀需要經過手動對焦才能清楚地顯示圖像內容，因此使用過程繁瑣復雜、操作不便。

技術實現要素：

本發明目的是提供一種基于李薩如圖像掃描的投影儀及投影方法，解決了傳統的dlp投影儀存在的光源效率低、生產成本高且使用操作不便的技術問題。

本發明的技術解決方案是：一種基于李薩如圖像掃描的投影儀，其特殊之處在于：包括雙軸微扭轉鏡、主控系統和激光器；所述雙軸微扭轉鏡包括一個可在相互垂直的x軸和y軸上均做扭轉式簡諧振動的反射鏡面；所述主控系統用于存儲圖像數據并將存儲的圖像數據與反射鏡面的運動位置形成映射，所述激光器根據存儲的圖像數據發出激光并經反射鏡面反射后形成投影圖像。

進一步地，上述雙軸微扭轉鏡的反射鏡面繞x軸的運動軌跡為

其中，a1為圖像在水平方向的像素個數，f1為反射鏡面繞x軸的扭轉振動頻率，t為振動時間，為x軸相位偏差；

所述雙軸微扭轉鏡的反射鏡面繞y軸的運動軌跡為

其中，a2為圖像在豎直方向的像素個數，f2為反射鏡面繞y軸的扭轉振動頻率，為y軸相位偏差。

進一步地，上述主控系統包括一個以a1×a2的矩陣方式存儲圖像數據的數據緩沖區

進一步地，上述投影儀還包括反饋系統，所述反饋系統用于采集投影圖像光強度并根據投影圖像光強度調整激光器的光強度。

進一步地，上述激光器為紅、綠、藍三色激光器。

本發明還提供一種基于李薩如圖像掃描的投影方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

1)將圖像的rgb三色數據以a1×a2的矩陣方式存儲在數據緩沖區內；其中，a1為圖像在水平方向的像素個數，a2為圖像在豎直方向的像素個數；

2)控制雙軸微扭轉鏡的反射鏡面在相互垂直的x軸和y軸上均做扭轉式簡諧振動；

3)將雙軸微扭轉鏡的反射鏡面的運動位置與數據緩沖區內的數據存儲位置形成映射；

4)根據反射鏡面隨時間變化的運動位置依次讀取數據緩沖區內存儲的圖像的rgb三色數據；

5)按照依次讀取的rgb三色數據調整激光器發出的激光。

進一步地，步驟3)包括以下步驟：

3.1)將雙軸微扭轉鏡的反射鏡面的運動軌跡離散化，得到一組等時間間隔的運動位置；

3.2)按照固定時間間隔依次采集反射鏡面的運動位置，并將當前運動位置與步驟1)中的數據緩沖區內的數據存儲位置形成一一對應的映射關系。

進一步地，步驟5)包括以下步驟：

5.1)將依次讀取的rgb三色數據轉化為模擬電流；

5.2)以所述模擬電流作為激光器的輸入電流進行激光發射。

本發明的有益效果在于：本發明通過控制雙軸微扭轉鏡的反射鏡面振動頻率，合成李薩如軌跡，并將李薩如軌跡映射到數據緩沖區，得到每一個偏轉位置對應的圖像數據，再以該圖像數據調整激光器的發射激光，從而生成投影圖像。采用這種投影方式制造的投影儀不需要鏡頭等較大組件，結構簡單、生產成本低，而且不需要手動對焦，操作簡便。另外，本發明以激光器作為投影儀的供光光源，光源效率高，可搭載在較小型的便攜式設備上。

附圖說明

圖1為本發明基于李薩如圖像掃描的投影儀較佳實施例結構示意圖。

圖2為驅動雙軸微扭轉鏡的反射鏡面繞x軸進行扭轉振動的波形示意圖。

圖3為驅動雙軸微扭轉鏡的反射鏡面繞y軸進行扭轉振動的波形示意圖。

圖4為雙軸微扭轉鏡的反射鏡面在x、y兩個軸向上扭轉振動形成的李薩如掃描圖像。

圖5為雙軸微扭轉鏡的反射鏡面運動軌跡離散化采集示意圖。

圖6為雙軸微扭轉鏡的反射鏡面運動位置與數據緩沖區內數據存儲位置的映射關系示意圖。

圖7為圖像數據在數據緩沖區內的矩陣式存儲示意圖。

其中，附圖標記如下：1-x軸，2-激光器，3-y軸，4-反射鏡面，5-雙軸微扭轉鏡，6-李薩如掃描圖像，7-數據緩沖區，8-x軸時域軌跡，9-y軸時域軌跡。

具體實施方式

本發明提供了一種基于李薩如圖像掃描的投影儀，參見圖1，其較佳實施例的結構包括主控系統、雙軸微扭轉鏡5和激光器2。雙軸微扭轉鏡5上設置有反射鏡面4，反射鏡面4可分別以相互垂直的x軸1和y軸3為轉軸做扭轉式簡諧振動。主控系統用于存儲圖像數據并將存儲的圖像數據與反射鏡面4的運動位置形成映射，激光器2根據存儲的圖像數據發出激光并經反射鏡面4反射后形成基于李薩如掃描圖像6的投影圖像。在投射圖像時，圖像數據進入主控系統，在主控系統內形成映射后，將反射鏡面4的當前運動位置轉換為對應的圖像數據，并通過對激光器2的電流控制，來達到不同像素顏色值的顯示。下面結合附圖對本實施例的技術方案進行詳細說明。

參見圖2，反射鏡面繞x軸的運動軌跡為

其中，a1為圖像在水平方向的像素個數(本實施例中取1024)，f1為反射鏡面繞x軸的扭轉振動頻率，t為振動時間，為x軸相位偏差；

參見圖3，反射鏡面繞y軸的運動軌跡為

其中，a2為圖像在豎直方向的像素個數(本實施例中取768)，f2為反射鏡面繞y軸的扭轉振動頻率，為y軸相位偏差。

本實施例分別采用以上兩個正弦波分別來表示二維數據的兩個維度，疊加后便可繪制形成如圖4所示的對應顯示畫面分辨率的李薩如掃描圖像。

參見圖5，將反射鏡面的李薩如運動軌跡離散化，得到一組等時間間隔的運動位置，即離散的正弦波數據(dx，dy)，其中dx和dy分別是反射鏡面在x軸和y軸上的運動幅值。

參見圖6，將待投影圖像的rgb三色數據以a1×a2的矩陣方式存儲在主控系統的數據緩沖區內。例如，第一行按照原始數據排列順序存儲，預留地址為0x000～0x7ff，假設每行數據小于0x800個數據，則存儲完最后一個輸入數據后，直接跳轉到0x800，開始等待接收，并存儲第二行數據。重復該過程直至完成全部圖像數據的存儲。

參見圖7，按照固定時間間隔依次采集反射鏡面的運動位置，并將在x軸時域軌跡8以及y軸時域軌跡9上采集到的離散的運動位置與數據緩沖區7內的數據存儲位置形成一一對應的映射關系。在投影過程中，讀取每個存儲位置內的圖像數據便可以得到反射鏡面當前運動位置對應的像素值。

將依次讀取的rgb三色數據轉化為模擬電流，再以該模擬電流作為激光器的輸入電流進行激光發射，通過雙軸微扭轉鏡的反射后便形成明暗、顏色不一的二維投影圖像。另外，本實施例也可以在投影儀內設置反饋系統，用于采集投影圖像光強度并根據投影圖像光強度對激光器的發射強度進行實時反饋調整，改善投影圖像顯示效果。