CN101546104A - 投影型图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种投影型图像显示装置，该投影型图像显示装置通过扫描反射镜，利用来自光源的光进行扫描，以此显示图像，在该投影型图像显示装置中，用更简单的结构来校正由扫描反射镜的非等速性引起的图像的失真。激光投影仪(100)具有：扫描反射镜(7)，其至少在一维方向上正弦振动，以此利用来自光源的光进行扫描；校正透镜(8)，其配置在扫描反射镜(7)与屏幕(S)之间，并至少在一维方向上校正扫描反射镜(7)所扫描的光的偏转角度，其中，若扫描反射镜(7)的扫描角越大，则校正透镜(8)将偏转角度校正为越大。

Description

投影型图像显示装置
技术领域
本发明涉及一种使用正弦振动的扫描反射镜(scan mirror)的投影型图像显示装置。
背景技术
以往，作为投影仪等投影型图像显示装置，一般使用共振型扫描反射镜。当通过正弦波交流电流使该扫描反射镜振动时，反射镜的扫描速度随着时间以正弦波形状变化。
图4表示正弦振动的扫描反射镜的扫描角与扫描速度之间的关系。如图4所示，扫描反射镜的扫描速度在扫描角(振幅)取零的图像中心部变为最大，而在扫描角取水平方向上的最大值X、-X(或者垂直方向上的最大值Y、-Y)的图像端部变为零。因此，在单位时间内的扫描宽度不恒定，越靠近图像端部变得越小。由于扫描反射镜的这样的非等速性，因而如图5所示，会产生投影在屏幕上的图像中出现失真、亮度不均等问题。
因此，例如在专利文献1中提出了一种图像显示装置，该图像显示装置关于因偏转装置和扫描透镜系统而发生的行式影像(line image)扫描方向上的等间隔特性，通过以像素线单位变更像素时钟的时间宽度，对屏幕上的各行式影像的间隔进行校正。例如，在分割扫描区域得到的区块(block)中对应于周边部的区块的像素时钟中，混杂有时间宽度比正规时钟的时间宽度还长的像素时钟，由此校正等间隔特性。
专利文献1：JP特开2004-279544号公报
但是，专利文献1所公开的等间隔特性的校正技术借助对图像时钟的时间宽度控制，所以需要进行电气控制，因此存在结构变得复杂等问题。
发明内容
本发明的课题是，在通过扫描反射镜利用来自光源的光进行扫描以显示图像的投影型图像显示装置中，用更简单的结构校正由扫描反射镜的非等速性引起的图像的失真。
为解决上述课题，技术方案1所述的发明是一种投影型图像显示装置，将来自光源的光投影在屏幕上，以此显示图像，其特征在于，具有：扫描反射镜，其至少在一维方向上正弦振动，以此利用来自所述光源的光进行扫描；校正透镜，其配置在所述扫描反射镜与所述屏幕之间，用于至少在一维方向上校正所述扫描反射镜所扫描的光的偏转角度，其中，若所述扫描反射镜的扫描角越大，所述校正透镜将所述偏转角度校正为越大。
技术方案2所记载的发明是如技术方案1所述的投影型图像显示装置，其特征在于，所述校正透镜包括凹形柱面透镜。
技术方案3所述的发明是如技术方案1所述的投影型图像显示装置，其特征在于，所述扫描反射镜是在二维方向上正弦振动的扫描反射镜，所述校正透镜包括托力克镜。
技术方案4所述的发明是一种投影型图像显示装置，将来自光源的光投影在屏幕上，以此显示图像，其特征在于，具有：扫描反射镜，其在二维方向上正弦振动，以此利用来自所述光源的光进行扫描；校正透镜，其配置在所述扫描反射镜与所述屏幕之间，用于在二维方向上校正所述扫描反射镜所扫描的光的偏转角度，其中，所述校正透镜包括托力克镜，而且，若所述扫描反射镜的扫描角越大，则所述校正透镜将所述偏转角度校正为越大。
根据本发明，投影型图像显示装置具有：扫描反射镜，其至少在一维方向上正弦振动，以此利用来自光源的光进行扫描；校正透镜，其配置在扫描反射镜与屏幕之间，用于至少在一维方向上校正扫描反射镜所扫描的光的偏转角度，其中，若扫描反射镜的扫描角越大，则校正透镜将偏转角度校正为越大。
即，在扫描反射镜与屏幕之间设置用于校正光的偏转角度的校正透镜，从而校正由于扫描反射镜正弦波状地振动而引起的图像的失真和亮度不均等。因此，在通过扫描反射镜利用来自光源的光进行扫描以显示图像的投影型图像显示装置中，能够用更简单的结构来校正由扫描反射镜的非等速性引起的图像的失真。
附图说明
图1是表示本实施方式的激光投影仪的主要部分的结构的框图。
图2是表示扫描反射镜的主要部分的结构的立体图。
图3是用于说明本实施方式的激光投影仪所显示的图像的图。
图4是表示正弦振动的扫描反射镜的扫描速度与扫描角之间的关系的图。
图5是用于说明现有的投影型图像显示装置所显示的图像的图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。
在本实施方式中，作为投影型图像显示装置，举例说明例如使用激光(光)的激光投影仪。
图1是表示本实施方式的激光投影仪的主要部分的结构的框图。图2是表示扫描反射镜的主要部分的结构的立体图。图3是用于说明本实施方式的激光投影仪所显示的图像的图。另外，发明的范围并不仅限于图示的例子。
如图1所示，实施方式的激光投影仪(投影型图像显示装置)100包括：光源1，其用于发出激光(光)；反射镜部2，其用于合成来自光源1的激光；图像存储器3，其用于存储要显示在屏幕S上的图像的图像数据；光源驱动部4，其根据图像数据来驱动光源1；驱动信号生成部5，其用于生成规定频率的正弦波交流信号；反射镜驱动部6，其根据驱动信号生成部5所生成的正弦波交流信号来驱动扫描反射镜7；扫描反射镜7，其借助反射镜驱动部6来驱动，并利用光源1发出的激光在二维方向上进行扫描；校正透镜8，其配置在扫描反射镜7与屏幕S之间；控制部9，其用于统一控制激光投影仪100的动作。
光源1例如为半导体激光器(LD：Laser Diode)，借助光源驱动部4的驱动，调制来自图像存储器3的图像数据，分别发出红(R)绿(G)蓝(B)的各色激光。
反射镜部2例如是使特定波长的光透射且反射该特定波长以外波长的光的分色镜等，用于将来自多个光源1的各色激光合成为具有一个光轴的激光。
图像存储器3用于存储要显示在屏幕S上的图像的图像数据。此外，图像数据的供给源并不仅限于此，也可以采用存储在连接至筐体上的PC(Personal Computer：个人计算机)、摄像机等各种存储装置中的图像数据。
光源驱动部4根据从图像存储器3中读出的图像数据，驱动光源1并按照每一个像素调整激光。
驱动信号生成部5响应于控制部9的控制，生成扫描反射镜7的固有共振频率的正弦波交流信号。
反射镜驱动部6连接在扫描反射镜7的电极(后述)76上，用于将驱动信号生成部5所生成的正弦波交流信号供给至电极76，从而使扫描反射镜7正弦振动。
扫描反射镜7在二维方向上反射来自光源1的激光，以此向屏幕S投影图像。在本实施方式中，作为进行二维扫描的扫描反射镜7，使用例如利用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微电子机械系统)技术的电磁驱动型MEMS反射镜。MEMS反射镜是指，利用微加工技术(MicromachiningTechnology)在硅晶片上集成机械结构和电路所制造出的微小装置，通过使用该MEMS反射镜，能够实现装置整体的小型化。
如图2所示，扫描反射镜7具有用于反射激光的反射镜基板71、包围反射镜基板71所形成的内侧框架(frame)72和包围内侧框架72所形成的外侧框架73，反射镜基板71通过内侧铰链(hinge)74支撑于内侧框架72的内侧，而且能够围绕内侧铰链74的轴摇动。另外，内侧框架72通过位于与内侧铰链74垂直的方向上的外侧铰链75支撑于外侧框架73的内侧，而且能够围绕外侧铰链75的轴摇动。
在反射镜基板71表面的大致中心部设置有反射镜M，在周缘部形成有平面状的线圈71a，该线圈71a包围该反射镜M。另外，在内侧框架72表面的周缘部形成有平面状的线圈72a，各线圈71a、72a的两端电连接在电极76上。另外，在外侧框架73的侧面，N极与S极相对地配置有两对永磁铁77、78。
在这样的扫描反射镜7中，若对线圈71a通电，则因与永磁铁77所产生的磁场的相互作用而产生洛伦兹力，所以反射镜基板71以内侧铰链74为轴倾斜至与内侧铰链74的恢复力相平衡的位置。另外，若对线圈72a通电，则因与永磁铁78所产生的磁场的相互作用而产生洛伦兹力，所以内侧框架72以外侧铰链75为轴倾斜至与外侧铰链75的恢复力相平衡的位置。
若对该扫描反射镜7的线圈71a、72a通上扫描反射镜7所具有的固有共振频率的正弦波交流电流，则扫描反射镜7在以内侧铰链74及外侧铰链75为轴的垂直的两个方向(水平方向以及垂直方向)上共振振动。在共振振动时，扫描反射镜7以正弦波形状动作，如上所述，越是靠近扫描角小的图像中心部，单位时间内的扫描宽度越大，越是靠近扫描角大的图像的端部，单位时间内的扫描宽度越小。
校正透镜8配置在扫描反射镜7与屏幕S之间，而且在二维方向上校正扫描反射镜7所扫描的光的偏转角度，以此校正由上述扫描反射镜7的速度变化引起的图像的失真、亮度的不均。扫描反射镜7的扫描角越大，该校正透镜8将偏转角度校正为越大。即越是靠近扫描角变大的图像的端部，校正透镜8越是向扩大来自扫描反射镜7的光的光路的方向进行校正。因此，如图4所示，单位时间内的扫描宽度在整个图像上变为恒定，所以能够将来自扫描反射镜7的激光等速地扫描到屏幕S上。
作为具有这样的特性的校正透镜8，例如采用托力克镜(toric lens：复曲面透镜)。入射到托力克镜的光，在二维方向上向发散的方向折射传播。另外，优选反正弦透镜，该反正弦透镜具有由1＝fSin-1θ(其中，1：扫描距离，f：焦点距离，θ：入射角度)示出的反正弦(arc-Sin)特性。
另外，在仅在一维方向上使扫描反射镜7正弦振动的情况下，作为仅在一维方向上校正光的偏转角度的校正透镜8，例如采用凹型柱面透镜。入射到柱面透镜的光，在一维方向上不折射地直线传播，而在另一个一维方向上向发散的方向折射传播。
以上说明的本实施方式的激光投影仪(投影型图像显示装置)100，具有扫描反射镜7和校正透镜8，上述扫描反射镜7在二维方向上正弦振动，以此利用来自光源1的光进行扫描，上述校正透镜8配置在扫描反射镜7与屏幕S之间，并在二维方向上对扫描反射镜7所扫描的光的偏转角度进行校正，校正透镜8包括托力克镜，若扫描反射镜7的扫描角越大，则将偏转角度校正为越大。
即，在扫描反射镜7与屏幕S之间配置用于校正光的偏转角度的校正透镜8，由此校正由于扫描反射镜7正弦波状地振动而引起的图像的失真及亮度不均等。因此，在通过扫描反射镜7扫描来自光源1的光以显示图像的投影型图像显示装置中，能够用更简单的结构来校正由扫描反射镜7的非等速性引起的图像失真。
此外，本发明的范围并不仅限于上述实施方式，而在不脱离本发明主旨的范围内，可以进行各种改良以及设计的变更。
例如，可以设置用于检测扫描反射镜的转角的移位的检测部和用于检测激光在屏幕S上的照射位置的检测部等。通过将来自这些检测部的检测信号反馈到扫描反射镜的驱动部，能够进行高精度的角度控制。
另外，关于校正透镜8的种类，只要是与正弦振动的扫描反射镜7对应而能够将光向扩散的方向折射的透镜即可，而并不仅限于上述实施方式中举例的例子。另外，校正透镜8的数量也并不仅限于一个，可以是多个透镜的组合。

Claims (4)

1.一种投影型图像显示装置，将来自光源的光投影在屏幕上，以此显示图像，其特征在于，具有：
扫描反射镜，其至少在一维方向上正弦振动，以此利用来自所述光源的光进行扫描，
校正透镜，其配置在所述扫描反射镜与所述屏幕之间，用于至少在一维方向上校正所述扫描反射镜所扫描的光的偏转角度；其中，
所述扫描反射镜的扫描角越大，所述校正透镜将所述偏转角度校正为越大。
2.如权利要求1所述的投影型图像显示装置，其特征在于，所述校正透镜包括凹形柱面透镜。
3.如权利要求1所述的投影型图像显示装置，其特征在于，
所述扫描反射镜是在二维方向上正弦振动的扫描反射镜，
所述校正透镜包括托力克镜。
4.一种投影型图像显示装置，将来自光源的光投影在屏幕上，以此显示图像，其特征在于，具有：
扫描反射镜，其在二维方向上正弦振动，以此利用来自所述光源的光进行扫描，
校正透镜，其配置在所述扫描反射镜与所述屏幕之间，用于在二维方向上校正所述扫描反射镜所扫描的光的偏转角度；其中，
所述校正透镜包括托力克镜，而且，所述扫描反射镜的扫描角越大，所述校正透镜将所述偏转角度校正为越大。
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