CN101093284A - 利用激光器的显示装置及利用激光器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用激光器通过减小散斑噪声来实现清晰图像的显示装置。该显示装置包括：激光源，发射光；扫描镜，扫描由激光源发射的光；散斑去除镜，在预定的旋转角内周期性地往复运动，并将由扫描器扫描的光投影到屏幕上；图像处理器，处理图像数据，以对应于散斑去除镜的旋转按帧来将图像移位。

Description

利用激光器的显示装置及利用激光器的方法
本申请要求于2006年6月20日在韩国知识产权局提交的第2006-0055402号韩国专利申请的权益，其全部内容通过引用公开于此。
技术领域
本发明涉及一种利用激光器的显示装置。更具体地讲，本发明涉及一种利用激光器通过减小散斑噪声(speckle noise)来实现清晰图像的显示装置。
背景技术
随着对高质量的显示装置的需求增大，通过投影透镜能够放大和投影小图像的投影机得到快速发展。根据投影类型，投影机可以分为前图像投影装置和后图像投影装置。此外，已经开发出新的投影机，以通过激光源利用来自激光器的高度准直的光，将图像投影到屏幕上。
当将激光器用作光源时，由于激光的强干涉而出现散斑。当激光从屏幕反射时，在屏幕的前方出现相消干涉和相长干涉，从而产生散斑。散斑噪声对在屏幕上实现清晰的图像产生不利影响，从而降低了图像品质。
因此，需要一种提供显示装置的改进的系统和方法，该显示装置利用激光器通过减小散斑噪声来实现清晰的图像。
发明内容
本发明示例性实施例的一方面在于解决至少以上问题和/或缺点并提供至少以下优点。因此，本发明示例性实施例的一方面在于提供一种利用激光器通过减小散斑噪声来实现清晰图像的显示装置。
本发明的示例性实施例的上述和/或其它方面也通过提供一种利用激光器的显示装置来实现。该显示装置包括激光源、扫描镜、散斑去除镜和图像处理器。激光源发射光，扫描镜扫描由激光源发射的光。散斑去除镜在预定的旋转角内周期性地往复运动，并将扫描镜扫描的光投影到屏幕上。图像处理器处理图像数据，以对应于散斑去除镜的旋转按帧来将图像移位。
根据本发明的示例性实施例，显示相邻帧的图像的屏幕的显示区由于散斑去除镜的旋转而彼此分隔开预定间隔，所述图像处理器将图像移位所述显示区之间的所述间隔那么多。
根据本发明的另一示例性实施例，单帧包括形成为矩阵的多个像素，当所述散斑去除镜在所述屏幕的向上方向和向下方向上旋转时，所述图像处理器将图像在所述帧的列方向上移位，移位的大小为上下隔开的所述显示区之间的所述间隔那么多。
根据本发明的又一示例性实施例，单帧包括形成为矩阵的多个像素，当所述散斑去除镜在所述屏幕的向左方向和向右方向上旋转时，所述图像处理器在所述帧的行方向上将图像移位，移位的大小为左右隔开的所述显示区之间的所述间隔那么多。
根据本发明的另一示例性实施例，所述图像处理器处理图像数据，以在第一显示区和第二显示区上交替地显示图像，其中，所述第一显示区与所述第二显示区分隔开。
根据本发明的示例性实施例，所述散斑去除镜运动到所述旋转角内的至少一个子旋转角度点，所述图像处理器对应于散斑去除镜运动到各子旋转角度点的时间来处理图像数据。
在本发明的示例性实施中，当在所述旋转角内设置n个子旋转角度点时，在所述散斑去除镜旋转一次的过程中，形成2n+2个帧。
根据本发明的示例性实施例，所述扫描镜包括第一扫描镜和第二扫描镜，所述第一扫描镜用于在所述屏幕的向左方向和向右方向上扫描光，所述第二扫描镜用于在所述屏幕的向上方向和向下方向上扫描光。
根据本发明的示例性实施例，所述显示装置还包括激光调制器，所述激光调制器用于基于所述图像处理器处理的图像数据来调节所述激光源的光的量。
根据本发明的示例性实施例，所述激光源包括红色激光器、绿色激光器和蓝色激光器。
根据本发明的又一示例性实施例，所述显示装置还包括光合成器，所述光合成器用于将各激光器发射的光合成。
根据本发明的示例性实施例，所述显示装置还包括准直透镜，所述准直透镜设置在所述光合成器和所述扫描镜之间并会聚由所述光合成器发射的光。
本发明的示例性实施例的上述和/或其它方面还通过提供一种利用激光器的显示装置来实现。所述显示装置包括屏幕、激光源、扫描镜、散斑去除镜和图像处理器。激光源发射光，扫描镜将所述激光源发射的光扫描到屏幕。散斑去除镜设置在所述屏幕和所述扫描镜之间，并在预定的旋转角内周期性地往复运动。图像处理器交替地处理对应于所述散斑去除镜的旋转而移位的与第一帧对应的图像和与第二帧对应的图像，所述第一帧和所述第二帧的时间间隔为所述散斑去除镜的旋转周期的1/2。
根据本发明的示例性实施例，所述散斑去除镜运动到所述旋转角内的至少一个子旋转角度点，所述图像处理器对应于所述散斑去除镜运动向各子旋转角度点的时间来形成至少第三帧或更多帧。
根据本发明的示例性实施例，单帧包括形成为矩阵的多个像素，当所述散斑去除镜在所述屏幕的向上方向和向下方向上旋转时，所述图像处理器将图像在所述帧的列方向上移位，移位的大小为上下隔开的所述显示区之间的间隔那么多。
根据本发明的示例性实施例，单帧包括形成为矩阵的多个像素，当所述散斑去除镜在所述屏幕的向左方向和向右方向上旋转时，所述图像处理器将图像在所述帧的行方向上移位，移位的大小为左右隔开的所述显示区之间的间隔那么多。
根据本发明的示例性实施例，所述激光源包括红色激光器、绿色激光器和蓝色激光器，还包括光合成器，所述光合成器合成各激光器发射的光。
本发明示例性实施例的以上和/或其它方面还通过提供一种利用激光器来实现清晰图像的方法来实现，所述方法包括：发射光；扫描由激光源发射的光；在旋转角内周期性地往复运动；将扫描镜扫描的光投影到屏幕上；处理图像数据，以对应于散斑去除镜的旋转按帧将图像移位。
根据本发明的示例性实施例，所述方法还包括将图像移位，移位的大小为显示相邻帧图像的屏幕的显示区之间的间隔那么多。
根据本发明的示例性实施例，当所述散斑去除镜在所述屏幕的向上方向和向下方向上旋转时，图像在所述帧的列方向上被移位，移位的大小为上下隔开的所述显示区之间的所述间隔那么多。
根据本发明的示例性实施例，当所述散斑去除镜在所述屏幕的向左方向和向右方向上旋转时，图像在所述帧的行方向上被移位，移位的大小为左右隔开的所述显示区之间的所述间隔那么多。
从下面结合附图的详细描述中，对于本领域的技术然员，本发明的其它目的、优点和显著特征将变得清楚，其中，附图公开了本发明的示例性实施例。
附图说明
从下面结合附图的描述中，本发明特定示例性实施例的以上和/或其它示例性的目的、特征和优点将变得更清楚，在附图中：
图1是根据本发明第一示例性实施例的显示装置的示意图；
图2是根据本发明第一示例性实施例的显示装置的控制框图；
图3A至图3D示出了根据本发明第一示例性实施例的显示区和散斑去除镜；
图4A至图4B示出了根据本发明第二示例性实施例的显示区和散斑去除镜；
图5示出了根据本发明第三示例性实施例的显示区。
在所有附图中，相同的标号将被理解为表示相同的元件、特征和结构。
具体实施方式
提供在描述中限定的内容比如详细的构造和元件，以有助于全面理解本发明的实施例。因此，本领域的普通技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以对这里描述的实施例作各种变化和更改。此外，为了清晰和简明起见，省略了对公知功能和构造的描述。
图1是根据本发明第一示例性实施例的显示装置的示意图。图2是根据本发明第一示例性实施例的显示装置的控制框图。图3A至图3D示出了根据本发明第一示例性实施例的显示区和散斑去除镜。
根据如图1和图2中所示的本发明的第一示例性实施例，显示装置1包括：图像处理器10、激光源30、激光调制器20、至少一个扫描镜60和散斑去除镜70。图像处理器10处理外部的图像信号。激光调制器20调节激光源30的光的量，至少一个扫描镜60将来自激光源30的光扫描至屏幕100。散斑去除镜70设置在扫描镜60和屏幕100之间，用于振动光。显示装置1还包括光合成器40和准直透镜50，其中，光合成器40将来自激光源30的光合成，准直透镜50会聚合成的光。
根据本发明的示例性实施例，显示装置1包括通过利用激光源30和扫描镜60在屏幕100上实现图像的各种显示装置。更具体地讲，根据本发明的示例性实施例，显示装置1包括后投影机和前投影机。后投影机具有透镜和光源位于屏幕100后面以投射光的图像光学系统，前投影机具有在屏幕100前方以在屏幕100前方发射光的图像光学系统。可以将本发明的示例性实施例应用到包括激光器的电视或监视器。
图像处理器10处理从外部输入的图像数据，并将其提供到激光调制器20。图像处理器10处理由广播公司、计算机主体或外部视频卡提供的图像数据。图像处理器10处理将被激光源30使用的图像数据。图像处理器10还处理图像数据，使得激光源30实现将在各像素显示的图像的颜色。图像处理器10处理将显示在屏幕100的特定部分的帧的图像数据，即，调节屏幕100上的图像的显示区。
激光源30发射三种颜色的光来实现图像。激光源30包括红色激光器31、绿色激光器33和蓝色激光器35。各激光器31、33和35具有单个像素的图像信息。组合了红色、绿色和蓝色的单光束投射到各像素，以形成单帧，通过以上单帧的连续帧来实现图像。激光源30发射的光不限于红色、绿色和蓝色。可选择地，通过调节激光器的波长，激光源30发射的光可包括青色、品红色和黄色。
激光调制器20基于图像处理器10处理的图像数据来调节各激光器31、33和35的光的量。由于投射到单个像素的单光束通过三种颜色的组合来实现特定的颜色，所以在每个像素中，红色、绿色和蓝色之间的比率不同。因此，激光调制器20对应不同的颜色比率来调节每个像素中的各激光器31、33和35的光的量。
光合成器40合成来自各激光器31、33和35的光。从激光器31、33和35发射的光被光合成器40混合，并被投射到扫描镜60，而不是被分别地投射到屏幕100。光合成器40可包括导光管。在导光管内设置了多个反射板或反射镜。反射板或反射镜将不同方向提供的光导向扫描镜60。光合成器40还可包括设置在壁(wall)内的反射镜，以减少由于壁对光的吸收而导致的光损失。
准直透镜50设置在光合成器40和扫描镜60之间，以会聚来自光合成器40的光，并将光补偿为平行光。可设置超过一个的准直透镜50并可将其设置在发射光的元件之间。
扫描镜60包括第一扫描镜61和第二扫描镜62，以在向左方向和向右方向上扫描来自激光源30的光。第一扫描镜61和第二扫描镜62还在屏幕的向上方向和向下方向上扫描光。第一扫描镜61沿着预定轴在屏幕的向左方向和向右方向上旋转，从而将光扫描到屏幕100的向左方向和向右方向。第二扫描镜62沿着预定轴在向上方向和向下方向上旋转，从而在屏幕100的向上方向和向下方向上扫描光。来自激光源30的光包括各像素的图像信息，并通过连续地扫描光来形成连续的帧。可以对应于显示图像的频率来对扫描镜60的旋转速度进行各种调节。由于扫描镜60的旋转速度非常快且第一扫描镜61和第二扫描镜62可以同时旋转，因此可以以Z字形的图案来扫描图像。图像扫描方向不限于特定的方向，可以根据扫描镜60的数量和扫描镜的旋转方向来变化图像扫描方向。
散斑去除镜70设置在扫描镜60和屏幕100之间，并在预定的旋转角度θ内周期性地往复运动。当激光器用作光源时，激光的强干涉产生了散斑。当激光从屏幕100反射时，在屏幕100的前方产生相消干涉和相长干涉，由此产生散斑。当散斑去除镜70快速振动时，激光也快速振动，从而使与激光对应的散斑振动。随后，散斑对于用户的可见性变小。散斑去除镜70通过振动激光来淡化散斑。当散斑被去除时，显示在屏幕100上的图像的品质提高。
然而，当使用散斑去除镜70时，显示在屏幕100上的图像根据散斑去除镜70的振动而晃动。因此，图像对应于散斑去除镜70的振动周期而移位。根据示例性的实施，将参照图3A至图3D来描述补偿由于散斑去除镜70的振动而移位的图像的方法。图3A是屏幕100和散斑去除镜70的剖视图。图3B示出了根据本发明第一示例性实施例的显示在屏幕100上的图像。图3C示出了由图像处理器10形成的第一帧。图3D示出了由图像处理器10形成的第二帧。
根据示例性的实施，显示区指的是屏幕100上显示单帧图像的区域。帧包括构成矩阵的多个像素。图像处理器10处理图像数据，以对应子各像素来调节蓝光、绿光和红光的量。根据本发明的示例性实施例，图像处理器10处理图像数据，以在散斑去除镜70停在预定位置时在屏幕100上显示单帧图像。即使在每个像素扫描激光，根据本发明的第一示例性实施例，显示装置1也在散斑去除镜70停在预定位置时按帧来控制图像，并按帧来扫描图像，从而补偿对应于散斑去除镜70的旋转而移位的图像。
当不对图像进行补偿时，即使散斑去除镜70旋转，图像还是在屏幕100上保持晃动，从而图像品质降低。即，当散斑去除镜70位于第一点A1时，图像显示在第一显示区B1中。当散斑去除镜70运动到第二点A2时，图像也向下运动预定距离d1，从而图像位于第二显示区B2中。由于重复以上过程，所以图像晃动。
根据本发明第一示例性实施例，图像处理器10处理图像数据，以按帧来对图像进行移位，从而解决以上问题。如图3B中所示，将显示在第一显示区B1上的第一帧图像在该显示区的上部形成白色、灰色或黑色的缺省(default)像素。如图3C所示，将显示在第二显示区B2上的第二帧图像在该显示区的下部形成白色、灰色或黑色的缺省像素。假设一个形状显示在例如第一帧的第十行第十列的像素(10，10)中。当图像由于散斑去除镜70而移位的距离d1对应于单帧中的两行时，图像处理器10处理图像，以将图像显示在第二帧的像素(10，8)上，其中，第二帧与第一帧相邻。在列方向上向上调节与单帧对应的整个图像，由此在屏幕100的同一区域显示该形状。如图3D中所示，显示区B1和B2显示第一帧和第二帧，并且显示区B1和B2由于散斑去除镜70而彼此分隔开d1的距离。然而，图像处理器10按各帧在不同像素(10，10)和(10，8)显示相同的图像，由此产生好像固定的图像显示在屏幕100上的效果。除了各帧的下缺省区和上缺省区之外，在屏幕100上显示有效的图像，其中，上缺省区和上缺省区是由用于补偿图像的缺省像素形成的。除非图像处理器10修正图像，否则用户将看到的是如图3D中所示的虚线的星星，从而证实图像是按帧晃动的。
图像处理器10处理图像数据，使得当散斑去除镜70位于第一点A1时，与第一帧对应的图像显示在屏幕100上，而当散斑去除镜70位于第二点A2时，与第二帧对应的图像显示在屏幕100上。图像处理器10处理图像数据，以交替地在第一显示区B1和第二显示区B2上显示第一帧和第二帧。第一帧和第二帧之间的时间间隔占散斑去除镜70的旋转周期的1/2。
在第一帧和第二帧的上部或下部显示的缺省像素不是强制的。由于与单帧的尺寸相比用于缺省像素的像素区非常小，所以可以将几行用作缺省像素。当图像的分辨率低时，可以不形成缺省像素。
根据本发明的第一示例性实施例，显示装置1不包括屏幕100。可选择地，根据本发明的另一示例性实施例，显示装置1可包括屏幕100。可以选择性地设置屏幕100，以实现根据本发明示例性实施例的显示装置1。
图4A和图4B示出了根据本发明第二示例性实施例的显示区和散斑去除镜。
如这里所示出的，散斑去除镜70运动到两个子旋转角度点A3和A4，其中，A3和A4形成在第一点A1和第二点A2的旋转角θ2内。只要散斑去除镜70运动到各点A1、A2、A3和A4，图像处理器10就处理图像数据。即，当散斑去除镜70旋转一次时，形成至少三帧。
当散斑去除镜70运动到在旋转角θ2内的子旋转角度点A3和A4时，各点A1、A2、A3和A4之间的角度θ3对应于旋转角θ2的1/3。当散斑去除镜70从第一点A1以预定角θ3运动时，形成具有移位的图像的帧。
如图4B中所示，当散斑去除镜70旋转一次时，形成总共6帧。第一帧至第四帧在屏幕100上以预定间隔d2向下运动，而第五帧和第六帧在屏幕100上向上运动。然而，图像处理器10将各帧的图像在列方向上移位，以补偿根据显示区的运动而移位的图像。第一帧的像素(50，50)中形成的矩形经过第二帧的像素(50，49)和第三帧的像素(50，48)运动到第四帧的像素(50，47)，然后运动到其中显示区向上运动的第五帧的像素(50，48)和第六帧的像素(50，49)。
当在单个旋转角中设置“n”个子旋转角度点时，在散斑去除镜70旋转一次时形成“2n+2”个帧。根据本发明的示例性实施例，除了第一帧和第n+2帧之外的n个帧在相同的显示区上显示两次。
图5示出了根据本发明第三示例性实施例的显示区。
根据本发明的第三示例性实施例，散斑去除镜70在屏幕100的向左方向和向右方向上在预定的旋转角内往复运动。根据示例性的实施，图像在屏幕100上左右晃动。因此，图像处理器10在行方向上将第二帧的图像移位d3的间隔，其中，第二帧与第一帧相邻。当在第一帧的像素(30，40)显示圆形时且图像由于散斑去除镜70而移位的间隔d3对应于单帧中的两列时，图像处理器10在与第一帧相邻的第二帧的像素(28，40)上显示圆形。
图像移位方向不限于向上方向和向下方向，或者向左方向和向右方向。可选择地，根据散斑去除镜70的旋转方向，图像可以在屏幕100的对角方向上移位。用户可以根据屏幕100的尺寸和分辨率来设置缺省像素。
如上所述，本发明的示例性实施例提供了一种利用激光器来减少散斑噪声从而实现清晰图像的显示装置。
虽然已经参照本发明特定的示例性实施例示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在本发明中对形式和细节作各种变化。

Claims (21)

1、一种利用激光器的显示装置，包括：
激光源，用于发射光；
扫描镜，用于扫描所述激光源发射的光；
散斑去除镜，用于在旋转角内周期性地往复运动，并用于将所述扫描镜扫描的光投影到屏幕上；
图像处理器，用于对应散斑去除镜的旋转处理图像数据，以按帧来将图像移位。
2、根据权利要求1所述的显示装置，其中，显示相邻帧图像的屏幕的显示区由于散斑去除镜的旋转而彼此分隔开一定间隔，
所述图像处理器将图像移位所述显示区之间的所述间隔那么多。
3、根据权利要求2所述的显示装置，其中，单帧包括形成为矩阵的多个像素，
当所述散斑去除镜在所述屏幕的向上方向和向下方向上旋转时，所述图像处理器将图像在所述帧的列方向上移位，移位的大小为上下隔开的显示区之间的所述间隔那么多。
4、根据权利要求2所述的显示装置，其中，单帧包括形成为矩阵的多个像素，
当所述散斑去除镜在所述屏幕的向左方向和向右方向上旋转时，所述图像处理器将图像在所述帧的行方向上移位，移位的大小为左右隔开的显示区之间的所述间隔那么多。
5、根据权利要求3或4所述的显示装置，其中，所述图像处理器处理图像数据，以在第一显示区和第二显示区上交替地显示图像，其中，所述第一显示区与所述第二显示区分隔开。
6、根据权利要求3或4所述的显示装置，其中，散斑去除镜运动到所述旋转角内的至少一个子旋转角度点，
所述图像处理器对应于散斑去除镜运动到各子旋转角度点的时间来处理图像数据。
7、根据权利要求6所述的显示装置，其中，当在所述旋转角内设置n个子旋转角度点时，在所述散斑去除镜旋转一次的过程中，形成2n+2个帧，其中，n是大于0的整数。
8、根据权利要求5所述的显示装置，其中，所述扫描镜包括第一扫描镜和第二扫描镜，所述第一扫描镜用于在所述屏幕的向左方向和向右方向上扫描光，所述第二扫描镜用于在所述屏幕的向上方向和向下方向上扫描光。
9、根据权利要求5所述的显示装置，还包括激光调制器，所述激光调制器用于基于所述图像处理器处理的图像数据来调节所述激光源的光的量。
10、根据权利要求5所述的显示装置，其中，所述激光源包括红色激光器、绿色激光器和蓝色激光器。
11、根据权利要求10所述的显示装置，还包括光合成器，所述光合成器用于将各激光器发射的光合成。
12、根据权利要求11所述的显示装置，还包括准直透镜，所述准直透镜设置在所述光合成器和所述扫描镜之间并会聚由所述光合成器发射的光。
13、一种利用激光器的显示装置，包括：
屏幕；
激光源，用于发射光；
扫描镜，用于将所述激光源发射的光扫描到屏幕；
散斑去除镜，设置在所述屏幕和所述扫描镜之间，并在旋转角内周期性地往复运动；
图像处理器，用于交替地处理对应于所述散斑去除镜的旋转而移位的与第一帧对应的图像和与第二帧对应的图像，
所述第一帧和所述第二帧的时间间隔为所述散斑去除镜的旋转周期的1/2。
14、根据权利要求13所述的显示装置，其中，所述散斑去除镜运动到所述旋转角内的至少一个子旋转角度点，所述图像处理器对应于所述散斑去除镜运动到各子旋转角度点的时间来形成至少一个第三帧。
15、根据权利要求13所述的显示装置，其中，单帧包括形成为矩阵的多个像素，
当所述散斑去除镜在所述屏幕的向上方向和向下方向上旋转时，所述图像处理器将图像在所述帧的列方向上移位，移位的大小为上下隔开的显示区之间的间隔那么多。
16、根据权利要求13所述的显示装置，其中，单帧包括形成为矩阵的多个像素，
当所述散斑去除镜在所述屏幕的向左方向和向右方向上旋转时，所述图像处理器将图像在所述帧的行方向上移位，移位的大小为左右隔开的显示区之间的间隔那么多。
17、根据权利要求13所述的显示装置，其中，所述激光源包括红色激光器、绿色激光器和蓝色激光器，还包括光合成器，所述光合成器用于合成各激光器发射的光。
18、一种利用激光器来实现清晰图像的方法，所述方法包括：
发射光；
扫描由激光源发射的光；
在旋转角内周期性地往复运动；
将扫描镜扫描的光投影到屏幕上；
对应于散斑去除镜的旋转处理图像数据，以按帧将图像移位。
19、根据权利要求18所述的方法，还包括将图像移位显示相邻帧图像的屏幕的显示区之间的间隔那么多。
20、根据权利要求19所述的方法，其中，当所述散斑去除镜在所述屏幕的向上方向和向下方向上旋转时，图像在所述帧的列方向上被移位，移位的大小为上下隔开的显示区之间的所述间隔那么多。
21、根据权利要求19所述的方法，其中，当所述散斑去除镜在所述屏幕的向左方向和向右方向上旋转时，图像在所述帧的行方向上被移位，移位的大小为左右隔开的显示区之间的所述间隔那么多。
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