CN101441323A - 一种激光投影图像显示方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光投影图像显示方法及系统，该方法包括以下步骤：a.用图像信号对激光强度进行调制，并发送激光信号；b.根据所述激光信号的调制频率，设置圆轮的旋转速度；c.根据所述旋转速度，设置反射镜数量，并将所述反射镜安装在所述圆轮上；d.通过反射镜的反射作用实现对激光信号进行扫描，然后发送经扫描的所述激光信号；e.图像显示屏幕接收所述经扫描的所述激光信号，并进行图像显示。实施本发明的激光投影图像显示方法及系统，由于激光的能量很集中，并且激光的调制性能很好，可以实现高亮度、高清晰度、大屏幕图像显示。
Description
技术领域
本发明涉及投影方法，更具体地说，涉及一种激光投影图像显示方法及系统。
背景技术
目前使用的PDP、LCD平板显示器，虽然屏幕不断地被扩大，但图像亮度以及图像清晰度一直无法提高，并且显示器的屏幕越大，图像的亮度就越低。原因是背投显示器中没有一个高效的光源，以及一种高效的光调制方式。另外，LED显示器虽然屏幕可以做得很大，但LED显示器的清晰度很难提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种激光投影图像显示方法及系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种激光投影图像显示方法，包括以下步骤：
a、用图像信号，对激光强度进行调制，并发送激光信号；
b、根据所述激光信号的调制频率，设置圆轮的旋转速度；
c、根据所述旋转速度与像素点的数目，设置反射镜数量，并将所述反射镜安装在所述圆轮上；
d、通过反射镜的反射作用实现对激光信号进行扫描，然后发送经扫描的所述激光信号；
e、图像显示屏幕接收所述经扫描的所述激光信号，并进行图像显示。
在本发明所述的激光投影图像显示方法中，在步骤d中，包括一下步骤：
d1、根据所述激光信号调制频率的相位，设置所述反射镜的水平相位，对所述激光信号进行水平扫描；
d2、设置所述反射镜的俯仰角，对所述激光信号进行垂直扫描。
根据本发明的一个方面，提供一种激光投影图像显示系统，其包括：
激光发射装置，用于发射强度经图像信号调制的激光信号；
激光旋转反射装置，用于将所述激光进行扫描反射；
图像显示屏幕，用于接收并显示所述激光旋转反射装置反射的激光图像信号。
在本发明所述的激光投影图像显示系统中，所述激光发射装置是用于发射不同基色图像信号的激光发射器组件。
在本发明所述的激光投影图像显示系统中，所述激光发射器组件包括三支激光发射器，分别为红信号激光发射器、绿信号激光发射器、及蓝信号激光发射器。
在本发明所述的激光投影图像显示系统中，所述激光旋转反射装置包括用于与所述激光发射装置发射的激光信号的调制频率同步高速旋转的圆轮和粘贴在所述圆轮周边的多个反射镜。
在本发明所述的激光投影图像显示系统中，所述图像显示屏幕是一个由很多与像素点对应的聚光透镜组成。
实施本发明的激光投影图像显示方法及系统，具有以下有益效果：由于激光的能量很集中，并且激光的调制性能很好，可以实现高亮度、高清晰度、大屏幕图像显示。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明激光投影图像显示方法及系统的原理示意图。
具体实施方式
如图1所示，在本发明的激光投影图像显示方法中，其步骤为：a、使用图像信号，对激光强度进行调制，并发送激光信号；b、根据激光信号的调制频率，设置圆轮的旋转速度；c、根据旋转速度与像素点的数目，设置反射镜数量，并将反射镜安装在圆轮上；d、通过反射镜的反射作用实现对激光信号进行扫描，然后发送经扫描的激光信号；e、图像显示屏幕接收经扫描的所述激光信号，并进行图像显示。
特别地，在步骤d中，包括以下步骤：d1、根据激光信号的调制频率相位，设置反射镜的水平相位，实现对激光信号进行水平扫描；d2、设置所述反射镜的俯仰角，实现对激光信号进行垂直扫描。
在本发明的激光投影图像显示系统中，包括：用于发射强度经调制的带图像信号信息的激光的激光发射装置10、用于将所述激光进行扫描反射的激光旋转反射装置、及用于接收并显示所述激光旋转反射装置反射的激光图像信号的图像显示屏幕30。其中，激光发射装置10是用于发射不同基色图像信号的激光发射器组件。激光发射器组件包括三支激光发射器，分别为红信号激光发射器、绿信号激光发射器、及蓝信号激光发射器。激光旋转反射装置包括用于与所述激光发射装置发射的光信号的调制频率同步高速旋转的圆轮20和粘贴在所述圆轮周边的多个反射镜21。图像显示屏幕30是一个由很多与像素点对应的聚光透镜组成。
在实施中，激光发射装置10发射出激光101，激光旋转反射装置工作时，其圆轮20会高速旋转，21是反射镜；某一时刻，当激光101正好射到反射镜21上，激光101经反射镜21反射后变成激光201；图像显示屏幕30是一个由很多与像素点对应的聚光透镜组成，此透镜可由菲涅尔透镜组成，当激光201投影到菲涅尔透镜屏幕上之后，被转成平行光301(与图像显示屏幕30垂直)。
激光发射装置10和图像显示屏幕30的相对位置是不动的，只有反射镜21的相对位置在不停地转动。根据光的入射角与反射角相等的原理，当反射镜21旋转时，每改变一个角度，光的入射角与反射角的角度也要被改变。如果激光发射装置10发出的光线是连续的，那么，当反射镜的旋转角度也跟着同步改变时，反射到图像显示屏幕30上的激光所显示出来的，将是一条亮度连续的扫描线；如果激光发射装置10发出的光线是断续的，并且断续的频率及相位与反射镜21的旋转角度的角频率及相位角同步变化，那么当反射镜21的旋转角度改变时，反射到图像显示屏幕30上将是一个个断续的亮点；如果这些亮点的亮度与图像信号同步变化，那么这些亮点就表示图像的像素。
反射镜21被安装在旋转圆轮20上，当圆轮20旋转时反射镜21也跟着一起旋转；101是激光发射装置10发射出来的激光射线，f为法线，在某一时刻，激光发射装置10发射出来的激光射线101在反射镜21上的入射角正好为α0，即：射线101与法线f的夹角为α0；其反射角，即反射激光201与法线f的夹角为β0，根据光的入射角与反射角相等的原理，可以知道：α0＝β0。由此可知，如果反射镜21旋转的速度与激光发射装置10发射激光射线(调制脉冲)严格同步，即每次激光发射装置10正好发射激光射线的时候，反射镜21也正好旋转到原来的位置，则激光射线101在反射镜上的入射角α0总是不会改变，其反射角β0以及反射激光201的方向也不会改变。
反射镜21旋转的角度比图2超前了一个角度ω1，则激光射线101在反射镜上的入射角变为α1，其反射角变为β1，而反射激光201的方向与图2相比也改变了一个角度由于激光发射器10发射的激光射线方向以及相位没有改变，因此反射镜21旋转角度相位的改变，将意味着激光射线101在反射镜上的入射角也要改变，即：α1＝α0+ω1，β1＝β0+ω1，从而使反射激光201的方向也改变了一个角度
如果
所对应的弧长正好等于图像显示屏上两个像素点之间的距离，那么我们就可以把
或
定义为激光射线的扫描角(水平扫描)，即：反射激光201的方向每改变一个相位角
对应的反射激光射线201正好也移动一个像素点的距离λ，λ＝Δl，l为扫描线的长度。
由此可知，本发明的激光投影图像显示系统的扫描是通过改变反射镜21旋转角度的相位来进行的。下面我们举例来说明，本发明是用什么方法来改变扫描角的大小，使得反射激光射线201正好也移动一个像素点的距离。
这里我们以PAL电视制式的图像扫描格式为例，PAL电视的图像扫描格式是每帧625行(包括场逆程)，每行的像素点为450个(标准清晰度)，如果我们把逆程扫描的时间也算进去，那么每行的像素点大约为550个，一帧像素点的总数大约就是343750个。现在我们把旋转圆轮的周长分成343750等分，在每等分的圆弧上镶上一块反射镜，并且对这些反射镜进行分组，每550个为一组，即按行像素点来分组，然后我们对每组反射镜的相位角进行分配。
首先，我们对每组550个反射镜逐一进行编号，并把序号正好为中间的一个相位角定义为0相位，即把550个中的第275个反射镜的相位角定义为0相位，那么序号小于275的反射镜，其相位角均为负值，并且序号越小，其相位角负值的绝对值就越大；而序号大于275的反射镜，其相位角均为正值，并且序号越大，其相位角的值就越大。例如：如果把序号分别为：275、274、273、272···对应的相位角定义为：0、
···则：
同理，如果把序号分别为：275、276、277、278···对应的相位角定义为：0、
···则同样有：
反射镜的相位角处于不同值时，反射激光射线在显示屏幕上照射的位置也不同；当反射镜被转动一个位置，并且前、后位置产生的相位差均相等时，反射激光射线201在显示屏幕30上对应移动的距离Δl也相等，即：
Δl＝λ。
两个序号相邻反射镜之间相位角的差，所对应的激光射线的位移正好是一个像素点的距离。由此可知，如果在旋转圆轮的周边安装很多与像素点对应的反射镜，反射镜的数目与图像显示像素点的数目相等或与图像显示像素点的倍数相对应。那么，每次R、G、B激光发射器发出的，强度被图像信号调制过的激光，正好射到旋转圆轮上对应的某个反射镜时，通过反射镜的反射作用，就可以把带有图像信息的激光投射到图像显示屏幕上。
如果一组反射镜的数目(例如550个)正好与一行图像信号的像素点数目相等(例如也是550个)，并且旋转圆轮上的反射镜相位与激光发射器10发射的激光射线101的相位严格同步时，那么，当旋转圆轮每转过550个反射镜时，对应的图像信号正好是一行，反射到图像显示屏幕上的激光也正好扫描了550个像素点，这一过程我们可以称之为激光图像显示器的水平扫描。下面我们再来讨论激光图像显示器垂直扫描的工作原理。
在激光旋转反射装置中，垂直扫描的原理与水平扫描的原理是很相似的，水平扫描的原理是让一组组水平相位各不相同的反射镜与激光发射器发射激光射线的相位严格同步旋转；如果我们把反射镜在旋转的同时，也向上或向下倾斜一个角度(即俯仰角的相位)，则反射镜反射的激光的方向也要向上或向下倾斜一个角度
如果倾斜的角度所对应的弧长正好等于图像显示屏上两行扫描线之间的距离，那么我们就可以把
定义为激光射线的垂直扫描角，即：反射镜反射的激光的方向每向上或向下改变一个相位角
反射激光射线在图像显示屏幕上的像素点正好也移动一行扫描线的距离λv，λv＝Δlv，lv为垂直扫描的宽度或幅度。这样，不断地改变每组反射镜的俯仰角，就可以实现激光图像显示器的图像垂直扫描。
根据上面分析，在激光旋转反射装置中，一行扫描线正好对于一组反射镜，因此，当一帧图像需要显示625行图像信号时，一共需要625组(每组550个)反射镜。与行扫描的工作原理基本相同，场扫描只需把某一行扫描线所对于的一组(每组550个)反射镜的俯仰角改变一个角度
行扫描线就会对应往上或往下移动一段距离Δlv。
为此，我们也同样要对反射镜的组进行编号，并把序号正好为中间一组俯仰角的相位定义为0相位，即把625组别中的第312组(或313组)反射镜俯仰角的相位定义为0相位，那么组别序号小于312的反射镜，其俯仰角的相位均为负值，并且序号越小，其相位角负值的绝对值就越大；而组别序号大于312的反射镜，其相位角均为正值，并且序号越大，其相位角的值也越大。例如：如果把组别序号分别为：312、311、310、309···对应的相位角定义为：0、
···则：
同理，如果把组别序号分别为：312、313、314、315···对应的相位角定义为：0、
···则同样有：
由此可知，上面分析的激光旋转反射装置，图像显示屏幕上有多少个图像显示像素点，那么，它就需要有多少个反射镜；以及图像显示屏幕上有多少行扫描线，它就有多少组反射镜。而所有的这些反射镜都被安装在激光旋转反射装置中的旋转圆轮的周围，因此，旋转圆轮每转一圈，就相对于扫描显示一帧或一场图像。
实际上，由于激光旋转反射装置进行图像扫描时，扫过两个像素点所对应反射镜改变的相位角非常之小，对应于激光发射器两次发射激光掠过旋转圆轮的弧长也非常短，因此，只要满足反射镜的水平宽度大于激光发射器发射n(n为1、2、3…等)次激光所掠过旋转圆轮的弧长，和满足扫描线性的要求，那么，就可以用一个反射镜同时对应几个像素点。
另外，为了降低旋转圆轮的转速，也可以把两帧(或场)以上的反射镜同时安装在同一个旋转圆轮上，这样，旋转圆轮每转一圈，其扫描显示的图像就不是一帧(或场)，而是两帧(或场)以上。在旋转圆轮上安装的反射镜越多，旋转圆轮的转速就越低；反射镜的数目增加一倍，旋转圆轮的转速就可以降低一倍(与单帧扫描相比)。
最后还需指出，由于图像扫描显示有行逆程和场(或帧)逆程，而在逆程扫描期间图像是不显示的，因此，在旋转圆轮上，代表行逆程和场(或帧)逆程的反射镜可以不安装。
本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。
Claims (7)
1、一种激光投影图像显示方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、用图像信号，对激光强度进行调制，并发送激光信号；
b、根据所述激光信号的调制频率，设置圆轮的旋转速度；
c、根据所述旋转速度与像素点的数目，设置反射镜数量，并将所述反射镜安装在所述圆轮上；
d、通过反射镜的反射作用实现对激光信号进行扫描，然后发送经扫描的所述激光信号；
e、图像显示屏幕接收所述经扫描的所述激光信号，并进行图像显示。
2、根据权利要求1所述的激光投影图像显示方法，其特征在于，在步骤d中，包括以下步骤：
d1、根据所述激光信号调制频率的相位，设置所述反射镜的水平相位，对所述激光信号进行水平扫描；
d2、设置所述反射镜的俯仰角，对所述激光信号进行垂直扫描。
3、一种激光投影图像显示系统，其特征在于，包括：
激光发射装置，用于发射强度经图像信号调制的激光信号；
激光旋转反射装置，用于将所述激光进行扫描反射；
图像显示屏幕，用于接收并显示所述激光旋转反射装置反射的激光图像信号。
4、根据权利要求3所述的激光投影图像显示系统，其特征在于，所述激光发射装置是用于发射不同基色图像信号的激光发射器组件。
5、根据权利要求4所述的激光投影图像显示系统，其特征在于，所述激光发射器组件包括三支激光发射器，分别为红信号激光发射器、绿信号激光发射器、及蓝信号激光发射器。
6、根据权利要求3～5任一所述的激光投影图像显示系统，其特征在于，所述激光旋转发射装置包括用于与所述激光发射装置发射的激光信号的调制频率同步高速旋转的圆轮和粘贴在所述圆轮周边的多个反射镜。
7、根据权利要求3～5任一所述的激光投影图像显示系统，其特征在于，所述图像显示屏幕是一个由很多与像素点对应的聚光透镜组成。
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| CN 200710124763 CN101441323A (zh) | 2007-11-23 | 2007-11-23 | 一种激光投影图像显示方法及系统 |
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Publications (1)
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO2018032598A1 (zh) * | 2016-08-19 | 2018-02-22 | 青岛瑞泰科光电科技有限公司 | 一种激光投影装置 |
| CN117249784A (zh) * | 2023-11-17 | 2023-12-19 | 成都万唐科技有限责任公司 | 一种工件表面光滑度及平整度检测装置 |
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2007
- 2007-11-23 CN CN 200710124763 patent/CN101441323A/zh active Pending
Cited By (3)
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| CN117249784A (zh) * | 2023-11-17 | 2023-12-19 | 成都万唐科技有限责任公司 | 一种工件表面光滑度及平整度检测装置 |
| CN117249784B (zh) * | 2023-11-17 | 2024-01-26 | 成都万唐科技有限责任公司 | 一种工件表面光滑度及平整度检测装置 |
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