CN102445825B - 激光投影仪 - Google Patents

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Abstract

激光扫描式的投影仪中，存在产生起因于屏幕的凹凸和激光光源的相干性的斑点噪声，显示品质降低的问题。本申请发明的对多模式激光光源输出的激光光束进行扫描来显示图像的激光投影仪具有激光驱动部，该激光驱动部驱动上述多模式激光光源，使得按每个显示帧，上述激光光束形状的二维输出模式不同。上述激光驱动部将在1点的显示时间中的激光光源的输出强度和输出时间的乘积相同，按每个显示帧不同输出强度和输出时间的驱动波形模式，施加到所述多模式激光光源。由此减少斑点噪声，防止显示品质降低。

Description

激光投影仪
技术领域
本发明涉及通过对根据影像信号调制的相干光源发出的光进行扫描来显示影像的显示装置，涉及减少显示时的斑点噪声(speckle noise)的技术。
背景技术
激光投影仪例如由图1所示的方式构成：利用准直透镜(collimatorlens)20、21、22，使来自三色的激光发光元件10、11、12的光成为大致平行光，照射到运转的反射镜(mirror)50被反射，在屏幕100上显示影像。专利文献1中记载有同样结构的显示装置。在这种利用相干性高的激光的显示设备中，已知有会发生产生随机的不均模式的斑点(speckle)现象，显示品质降低的问题。
为了减少所述斑点现象，可以列举例如专利文献2所示，使光路机械地振动的方法，但要充分地减少斑点，存在频率不足而效果较小的问题。
此外，除了操作光的方法以外，也提出有如专利文献3所示将根据图像信息利用光调制元件进行调制后的图像放大投影的方法。在该方法中同样地斑点也成为问题，对此在专利文献4中提出有在一对透明基板之间密封有液晶的斑点消除器(speckle canceller)。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-021800号公报
专利文献2：日本特许04144713号公报
专利文献3：日本特开平6-208089号公报
专利文献4：日本特开2007-163702号公报
发明内容
发明要解决的课题
图1中表示与专利文献2同样地使激光光束整体地摇动的情况的激光光束与屏幕的放大图。在这种情况下，一束光束90反射(反映)了投影到屏幕100的范围内的屏幕凹凸，产生斑点。如果摇动前的光束90与摇动后的光束91在屏幕100上的投影范围错开，仅长度a重叠，则在a的范围内凹凸的形状不改变，因此斑点也不变。即，在专利文献2的方法中，摇动的振幅越大，摇动前后的光束重叠越少，斑点减少效果越大，但同时作为副作用，存在画面的模糊较大的问题。
本发明提供减少斑点噪声、进行高质量显示的激光投影仪。
用于解决课题的方法
为了解决上述问题，本申请发明的对多模式激光光源输出的激光光束进行扫描来显示图像的激光投影仪具有激光驱动部，该激光驱动部驱动上述多模式激光光源，使得按每个显示帧，上述激光光束形状的二维输出模式(pattern)不同。
更详细地，上述激光驱动部将在1点(dot)的显示时间内的激光光源的输出强度和输出时间的乘积相同，按每个显示帧不同的输出强度和输出时间的驱动波形模式(pattern)，施加到上述多模式激光光源。
根据本发明，通过使斑点模式随时间变化，在人的认知上进行时间积分，在外表看起来减少斑点噪声，所以能够实现高质量的显示。
附图说明
图1是表示显示装置的整体结构的图。
图2是使光束整体摇动的情况的示意图。
图3(a)是表示多模式LD的二维输出形态(profile)(TEM00)的例子的图。
图3(b)是表示多模式LD的二维输出形态(TEM01)的例子的图。
图3(c)是表示多模式LD的二维输出形体(TEM10)的例子的图。
图3(d)是表示多模式LD的二维输出形体(TEM11)的例子的图。
图4是表示用于获得相同强度的瞬时输出与时间的组合的例子的图。
图5是说明第一实施方式的图。
图6是说明第二实施方式的图。
图7是说明第三实施方式的图。
图8是说明第四实施方式的图。
具体实施方式
一般认为多模式LD的输出在波长上和在发光形态上不稳定。图3表示因输出强度的不同而产生的几种光束截面的光强度分布的形状的例子。图中表示为TEMxy的x、y分别表示X和Y方向的强度的小节的数目。光束形状根据输出强度不同而不同，在到达一定输出之前也过渡性地变化。
在本实施方式中，使用输出光束形状不稳定的多模式LD(激光二极管)，为了获得相同的亮度，通过使输出强度和输出时间不同的多个组合在帧单位或1点显示时间内变化来驱动LD，使激光光束形状发生变化，对来自各部分的反射光的干涉作时间平均，来减少光斑。下面进行详细的说明。
图4是表示显示1点时，用以得到相同的输出强度1的瞬时输出强度和时间的例子。图中的时间1.0相当于1个点的显示时间。由于输出强度用瞬时输出强度和时间的乘积表示，只需在强度较强的情况下输出较短时间，在强度较弱的情况下输出较长时间即可。由于在各强度下产生不同的二维输出模式，所以各自出现的斑点模式不同。
例如，如果使该组合每帧地变化，由于每帧激光输出模式改变，所以在人的认知上，通过作时间平均来使看起来斑点噪声减少。
此外，在运动画面的情况下，由于不能作时间平均，所以斑点减少效果小。因此，在光束扫描1个点期间使二维输出模式变化的方式，斑点噪声减少效果较大。
下面用图详细地说明实施方式。
(实施例1)
装置的整体结构与如图1所示的现有的装置相同。在第一实施方式中，例如，将从由未图示的激光驱动电路驱动的绿色激光器10发出的光束，通过准直透镜20整形为大致平行光束，透过分色棱镜(dichroicprism)30和分色棱镜31，在运行的反射镜50反射，在屏幕100上显示影像。
同样地，将从红色激光器11发出的光束通过准直透镜21整形为大致平行光束，通过分色棱镜30反射，透过分色棱镜31，在运行的反射镜50反射，在屏幕100上显示影像。
接着，将从蓝色激光器12发出的光束通过准直透镜22整形为大致平行光束，在分色棱镜31反射，在运行的反射镜50反射，在屏幕100上显示影像。
接着，对未图示的激光驱动电路的控制方法进行更详细的说明。图5是以每帧表示绿色激光器10的一个像素(点)所对应的激光输出的图。激光输出以1点的显示时间的1/10时间为单位，以0.1单位对激光的瞬时输出强度进行控制。如上所述，1点的激光输出强度由于可以表示为瞬时输出强度和时间的乘积，所以与图的面积对应。
图5(a)表示在显示帧n时，对1的输出强度仅输出1点的显示时间的1/10的情况的激光的驱动状态。此时光束的形状为例如TEM00的形状，1点的强度为1。
图5(b)表示在显示帧n+1时，对0.5的输出强度仅输出1点的显示时间的2/10的情况的激光的驱动状态。此时光束的形状为例如TEM01的形状，1点的强度为1。
图5(c)表示在显示帧n+2时，仅输出1点的显示时间的5/10的情况的激光的驱动状态。此时光束的形状为例如TEM11的形状，1点的强度为1。
如图5(a)(b)(c)所示，通过每帧改变激光的驱动波形进行相同激光输出的驱动，每帧帧光束的二维形态发生变化。由于在每个二维形态，斑点模式各异，所以对观察者来说，每帧产生的斑点模式被作时间积分，认知到的斑点噪声减少。
每帧的激光驱动模式只要以图4所示的形式由激光驱动电路存储，每帧切换模式来驱动激光器即可。
(实施例2)
利用图6对第二实施方式进行说明。本实施例为使上述第一实施例的激光驱动模式在1个点的显示时间中变化强度的例子。具体而言，图6所示例的情况，在以强度1进行1点的0.05的时间输出后，以0.5的强度进行0.1的时间输出。此时，光束形状开始为TEM00，接着变化为TEM01。由于在各发光时期斑点模式变化，所以在人的认知上被作时间积分而使斑点减少。
在图6中只表示了一种激光驱动模式，但与第一实施方式同样地，也可以每帧以不同的模式进行激光驱动。在这种情况下，只要激光驱动电路存储每帧的激光驱动模式，每帧切换模式驱动激光器即可。
在本实施例的情况下，激光驱动模式的重心优选为1点的显示时间的中心附近。
在本实施例的情况下，也可能在强度变化的过渡期出现未预期的光束形状，在这种情况下能够提高斑点减少程度。
(实施例3)
利用图7对第三实施方式进行说明。本实施例与上述第二实施例的激光驱动模式同样地，是在1点的显示时间中使强度变化的例子。
具体而言，如图7(a)所示，在显示帧n时，在以强度1进行1点的0.05的时间输出后，以0.5的强度进行0.1的时间输出。此时，光束形状开始为TEM00，接着变化成TEM01。
接着如图7(b)所示，在显示帧n+1时以强度0.2进行1点的0.25的时间输出后，以0.5的强度进行0.1的时间输出。此时，光束形状开始为TEM11，接着变化成TEM01。
接着如图7(c)所示，在显示帧n+2时以强度0.2进行1点的0.17的时间输出后，以0.5的强度进行0.67的时间输出，之后以1的强度进行0.3的时间输出。此时，光束形状开始为TEM11，接着变化成TEM01，最后变化成TEM00。由于各斑点模式变化，所以在人的认知上被作时间积分而使斑点减少。
如上所述，激光驱动模式既可以是激光的瞬间输出强度增加的方向也可以是减小的方向，另外，阶段数也不限定于图中的2阶段或3阶段。
此外，在本实施例的情况下，激光驱动模式的重心优选为1点的显示时间的中心附近。
在本实施例的情况下，也可能在强度变化的过渡期出现未预期的光束形状，在这种情况下能够提高斑点减少程度。
此外，在本实施例的情况下，也可能在强度变化的过渡期出现未预期的光束形状的可能性，这种情况下斑点减少程度提高。
此外，在本实施例的情况下，由于斑点模式在认知上的重叠也在每帧中进行，所以斑点减少效果大。
(实施例4)
利用图8对第四实施例进行说明。本实施例与上述实施例的激光驱动模式不同，是在1个点的显示时间中离散地施加驱动脉冲的例子。
具体而言，图8所示的情况，在显示帧n时，以强度1进行1点的0.05的时间输出后，输出回到0，接着以0.5的强度进行0.1的时间输出。此时，光束形状开始为TEM00，接着变化成TEM01。
进一步地，在本实施例的情况下，在强度变化的过渡期出现未预期的光束形状(TEM11、TEM10)的可能性比其它实施例更大，斑点减少程度提高。
在本实施例的情况下，也并不限定于图8的模式，此外，激光驱动模式的重心优选为1点的显示时间的中心附近。
从实施例1到实施例4对绿色激光进行了说明，但也可以对红色激光、蓝色激光进行同样的操作，也可以对全体实施同样的操作。
符号说明：
10：绿色激光
11：红色激光
12：蓝色激光
20-22：准直透镜
30-31：分色棱镜
50：MEMS反射镜
90-92：激光光束
100：屏幕

Claims (6)

1.一种激光投影仪，其对多模式激光光源输出的激光光束进行扫描来显示图像，该激光投影仪的特征在于：
具有激光驱动部，该激光驱动部驱动所述多模式激光光源，使得按每个显示帧，所述激光光束形状的二维输出模式不同，
所述激光驱动部，将在1点的显示时间中的激光光源的输出强度和输出时间的乘积相同，按每个显示帧不同的输出强度和输出时间的驱动波形模式，施加到所述多模式激光光源。
2.如权利要求1所述的激光投影仪，其特征在于：
所述激光驱动部具有多个施加到激光光源的所述驱动波形模式，按每个显示帧改变所述驱动波形模式将驱动波形施加到所述多模式激光光源。
3.如权利要求1所述的激光投影仪，其特征在于：
所述激光驱动部驱动所述多模式激光光源，使得在1点的显示时间中输出不同的二维输出模式的激光光束。
4.如权利要求3所述的激光投影仪，其特征在于：
所述激光驱动部在1点的显示时间中，在第一输出时间期间以第一驱动强度驱动所述多模式激光光源，在第二输出时间期间以与所述第一输出强度不同的第二输出强度驱动所述多模式激光光源。
5.如权利要求4所述的激光投影仪，其特征在于：
所述激光驱动部在1点的显示时间中，分散地进行所述第一输出强度和第二输出强度的所述多模式激光光源的驱动。
6.如权利要求1所述的激光投影仪，其特征在于：
所述激光驱动部，以使所述输出强度和输出时间的驱动波形模式的重心位于1点的显示时间的中心的方式驱动所述多模式激光光源。
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