專利名稱：一種分區多行掃描式激光投影機的制作方法
技術領域：
本發明屬于激光投影顯示技術領域。
背景技術：
在激光技術問世不久，就出現了以飛點掃描器為核心的機械掃描式激光投影機，但由于行偏轉多面鏡鼓轉速過高(每秒千轉以上)，噪聲成了一大問題。后來隨著技術的發展，采用了空氣軸承，但并未從根本上解決其進一步發展的主要問題圖像掃描線數的增加必須依賴行偏轉多面鏡鼓鏡面數量的增加和轉速提高。另外，像素顯示時間短(只有0.8nm)，掃描線質量差，像素存在陰影等都成為難以解決的問題。隨著顯示技術的發展，電子束管CRT投影機，液晶光閥投影機，發光二極管LED大屏幕顯示屏群雄競起，以各自優勢占據了市場，以飛點掃描器為核心的激光投影機漸無聲息。
發明內容
所要解決的技術問題是如何實現圖像的多行分區掃描，方案是利用有分區行掃描功能的分區行偏轉鏡鼓對用數字技術驅動的多個激光顯示單元形成的光束列進行圖像的分區行掃描。
本發明公開了一種分區多行掃描式激光投影機，包括信號分配驅動系統，激光顯示單元，光束列形成器，光束列透鏡組，分區行偏轉鏡鼓，光纖板(校正圖像，可不用)，投影鏡頭(直接投影時可不用)，其特征是(1)利用數字技術對圖像按行分區，按列驅動，對n路顯示單元地址循環分配信號；(2)系統中存在用于多行同時掃描的光束列，其光束排列方向與掃描方向垂直，由可調制激光器陣列，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)按分區掃描的規律，以一定角度遞增或遞減的由多個鏡面組合排列而成的分區行偏轉鏡鼓。
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、場掃描在一個分區行偏轉鏡鼓上同時完成，并且可以在低轉速下實現圖像掃描；(3)像素顯示時間長，采用條形掃描光點和以一定頻率顯示一個像素，可有效減少已有方案中掃描線中存在的陰影；(4)可采用多個小功率半導體激光器實現大功率顯示；(5)各行各列位置穩定，各像素之間干擾少，容易實現高精度投影；(6)增加參與掃描線數和參與一幀分區掃描的鏡面，可有效提高圖像清晰度；(7)調整參與掃描路數，光束列中光束之間的間隔和分區行偏轉多面鏡鼓中各鏡面的角度參數，可實現幀掃描，分區幀掃描，分區隔、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(為布局設置)，7、分區行偏轉多面鏡鼓，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、分區行偏轉多面鏡鼓側視圖，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。
附圖三分區行偏轉多面鏡鼓分區原理圖附圖四多路驅動信號分配示意圖五、
具體實施例方式
以我國標準全電視信號為例，將一幀圖像分成12區，參與一幀掃描的鏡面為12面，每區參與掃線數為625÷12≈52線。
1、視頻信號分配(如圖4)，從視頻信號中分離的R、G、B信號，經ADC轉換成八位二進制數字信號，然后根據各顯示單元的顯示特征運用數學算法進行色彩平衡，并按1-n(1-52)的地址將信號分配至各個由移位寄存器或動態存貯器構成的行存儲器單元，其色彩衡過程和尋址過程受行同步信號控制，在一個行同步信號控制下，行存貯器一次并行存入一行視頻數字信號，各信號存入和ADC采樣時鐘同步，采用循環分配方法，即第一路行存貯器在第一個分配周期內存入第1行，在第二個分配周期內存入第n+1行，即第53行，在第三分配周期內存入第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，受顯示時鐘(250KHZ)控制，在第一個周期完成后，各路行存儲器同時讀出1-52行第一個信號，輸入各自八位二進制DAC，轉換成有效電壓，同時驅動各半導體激光顯示單元顯示。可利用現代大規模集成電路技術將多個行存儲器和DAC集中在一個芯片上，形成列驅動器，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列的圓弧度和分區掃描形成的弧度(如圖3中a1、c3弧)相適應為準，將52個半導體激光顯示單元(圖2-3)發出的光分別直接輸入各路光纖(圖2-e)或者經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、分區行偏轉多面鏡鼓的設置將有24個反射鏡面的行偏轉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個鏡面的設置，其余12面鏡按同樣要求和順序設置(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)，于是得到行偏轉角為30°，分區反射角(場偏轉角)為22.5°的分區行偏轉多面鏡鼓。其旋轉一周可實現對兩幀圖像的掃描。
4、光束列透鏡組選擇入射焦距短，輸出焦距長，并能對光束列縮小聚焦的透鏡組。光束列經透鏡組和圓柱面透鏡聚焦后，經反光鏡(圖1-6)的反射和分區行偏轉多面鏡鼓的分區掃描，在光纖板(1-8)的入射面形成焦點列，焦點列的弧長(如圖3a1a3弧)等于分區掃描時形成弧長(如圖3a1c3弧)的1/12。由于只對光束列進行聚焦，采用條形透鏡組(如圖2g·h)以節省空間。
5、光纖板其作用是改變光運行方向，同時校正圖像，各區掃描焦點列在光纖板入射面處形成銜接，其入射面的弧度參數，根據分區行掃描中焦點列形成的弧度設置。光纖板根據需要設置，可省略。
視頻信號經信號分配驅動系統分配，驅動52路激光顯示單元，通過光纖對R、G、B三元色激光的混合，從光束列形成器端口輸出，經光束列透鏡組聚焦，反光鏡的反射，投射到轉速為12.5轉/秒的，每轉掃描兩幀的12分區行偏轉多面鏡鼓上，在光纖板入射面形成一幅有一千六百萬種色彩，垂直清晰度為624線，水平清晰度不低于825線，每秒25幀的分區掃描圖像，其透過的光，經投影鏡頭的投射，將圖像投影于漫反射屏上。
權利要求
一種分區多行掃描式激光投影機。包括信號分配驅動系統，激光顯示單元，光束列形成器，光束列透鏡組，分區行偏轉多面鏡鼓，光纖板，投影鏡頭。其特征是1、系統中存在用于多行同時掃描的光束列，其排列方向與掃描方向垂直或與分區行偏轉多面鏡鼓端面(圖2-4)在空間上垂直，由可調制激光器陣列，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、系統中存在分區行偏轉多面鏡鼓，其各鏡面與端面之間的夾角(圖2-a)按分區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)在一個正多邊形的邊上(如圖1-7)或每個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、視頻信號分配驅動方法，其特征是按行分區，按列驅動，按顯示順序對n路顯示單元地址循環分配信號，n路按列同時驅動顯示。5、光束列透鏡組，其特征是長條形，只保留光線通過部分(如圖2-g·h)，并存在圓柱面透鏡(圖1-5)。
全文摘要
本發明屬于激光投影技術領域。已有方案受行掃描速度限制，存在掃描效率低，掃描線質量差等缺點，不能滿足現實要求。本發明利用數字技術分別調制并驅動多個激光顯示單元組成的光束列，并通過與端面之間有不同角度設置，能進行分區行掃描的行偏轉多面鏡鼓，進行圖像的分區多行掃描。本方案立足現有技術的發展，為實現大功率，高清晰，高色彩表現力的電子影院投影機提供了有效解決方案。
文檔編號H04N1/113GK1438510SQ0310137
公開日2003年8月27日 申請日期2003年1月8日 優先權日2003年1月8日
發明者王青山 申請人:王青山