CN103376548B - 一种激光扫描系统、装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光扫描系统、装置及方法。其中系统用于扫描具有第一至第x共x个独立区域的扫描区域，该系统包括：反光转动镜和第一至第x共x个激光器；所述x个激光器用于各自以一定的角度发射光线至反光转动镜；所述反光转动镜，用于在转动的过程中将第y个激光器发射的光线发射至第y独立区域；其中，所述x≥2，所述x≥y≥2。本发明通过设置多个激光器同时进行扫描，缩小了一激光器需要扫描的区域，提高了激光扫描系统的分辨率。

Description

一种激光扫描系统、装置及方法

技术领域

本发明涉及扫描领域，尤其涉及一种激光扫描系统、装置及方法。

背景技术

随着光学科技及投影显示技术的发展，激光扫描系统已经越来越受到当前各企业甚至各家庭的青睐。而能否提供高分辨率的画面成为检测激光扫描系统的重要因素。

当前提高激光扫描系统分辨率的方法因受反光转动镜转动频率、被扫描对象的移动频率等因素的影响，无法大幅度提高分辨率。因此，目前，急需一种解决上述问题的技术。

发明内容

本发明旨在提供一种激光扫描系统、装置及方法，以提高激光扫描系统的扫描分辨率。

本发明提供了一种激光扫描系统，用于扫描具有第一至第x共x个独立区域的扫描区域，所述系统包括：

反光转动镜和第一至第x共x个激光器；

所述x个激光器用于各自以一定的角度发射光线至反光转动镜；

所述反光转动镜，用于将第y个激光器发射的光线发射至第y独立区域进行扫描；其中，所述x≥2，所述x≥y≥2。

优选的，当所述反光转动镜为平面镜时，所述x个激光器以m*n的矩阵形式分布，所述x个独立区域以m*n的矩阵形式分布；其中，m、n中至少有一个大于等于2，且m处于水平方向，n处于垂直方向；

所述水平方向上相邻两个激光器，用于发射夹角为a的光线至平面镜，所述垂直方向上相邻两个激光器，用于发射夹角为b的光线至平面镜；

所述平面镜，用于将第(p，q)个激光器发射的光线反射到第(p，q)个独立区域；

其中，a*m为m个激光器在所述水平方向上扫描m个所述独立区域时，所述平面镜需转动的角度；b*n为n个激光器在所述垂直方向上扫描n个所述独立区域时，所述平面镜需转动的角度；1≤p≤m，1≤q≤m。

本发明还提供了一种激光扫描装置，所述装置包括：

第一至第x共x个激光器，所述x个激光器用于各自以一定的角度发射光线至反光转动镜，以扫描具有第一至第x共x个独立区域的扫描区域；其中，第y个激光器用于扫描第y个独立区域，所述x≥2，所述x≥y≥2。

优选的，当所述转动镜为平面镜时，所述x个激光器以m*n的矩阵形式分布，所述x个独立区域以m*n的矩阵形式分布；其中，m、n中至少有一个大于等于2，且m处于水平方向，n处于垂直方向；

所述水平方向上相邻两个激光器，用于发射夹角为a的光线至平面镜，所述垂直方向上相邻两个激光器发射夹角为b的光线至平面镜；其中，a*m为所述m个激光器在所述水平方向上扫描m个所述独立区域时，所述平面镜需转动的角度；b*n为所述n个激光器在所述垂直方向上扫描n个所述独立区域时，所述平面镜需转动的角度。

本发明还提供了一种激光扫描方法，应用于一扫描第一至第x共x个独立区的投影装置中，所述投影装置包括反光转动镜和第一至第x共x个激光器，所述方法包括：

所述x个激光器各自以一定的角度发射光线至反光转动镜；

所述转动镜将第y个激光器发射的光线反射到第y个独立区域上；

其中，所述x≥2，所述x≥y≥2。

优选的，当所述反光转动镜为平面镜时，所述x个激光器以m*n的矩阵形式分布，其中，m、n中至少有一个大于等于2，且m处于水平方向，n处于垂直方向；

所述x个激光器各自以一定的角度发射光线至反光转动镜包括：

所述水平方向上相邻两个激光器发射夹角为a的光线至所述平面镜；

所述垂直方向上相邻两个激光器发射夹角为b的光线至所述平面镜；

所述反光转动镜将第y个激光器发射的光线反射到第y个独立区域上包括：

所述平面镜将第(p，q)个激光器发射的光线反射到第(p，q)个独立区域；

其中，a*m为m个激光器在所述水平方向上扫描m个所述独立区域时，所述平面镜需转动的角度；b*n为n个激光器在所述垂直方向上扫描n个所述独立区域时，所述平面镜需转动的角度；1≤p≤m，1≤q≤m。

本发明具有如下有益效果：

本发明通过设置多个激光器同时进行扫描，缩小了一激光器需要扫描的区域，因此，提高了激光扫描系统的分辨率。而且多个激光器同时扫描，提高了激光扫描系统的速率。

另外，在同一方向上设置多个激光器，使得反光转动镜的转动角度减小，因此为降低反光转动镜的转动速度提供了可能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有的激光扫描系统结构图；

图2是本发明实施例1激光扫描系统结构图；

图3是本发明激光扫描系统水平扫描图像A示意图；

图4A是本发明实施例3激光扫描系统初始扫描示意图；

图4B是本发明实施例3激光扫描系统扫描完成示意图；

图5为本发明方法实施例流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为现有技术中的扫描系统。该扫描系统包括反光转动镜11和激光器12，用于从水平方向扫描图像A，当反光转动镜11处于初始位置时，将激光器12发射到自身的光线反射到图像A的第一行最左侧像素点处。当反光转动镜11转动一次时，会将激光器12发射到自身的光线反射到图像A的对应像素处。当反光转动镜11转动到结束位置，即反光转动镜11转动过角度T1时，激光器12发射的光线被反射至图像A的第一行最右侧像素点处。当要扫描下一行时，通过移动图像A，使光线被反射至图像A的第二行各像素点上。如此重复上述本步骤，直至扫描完成。

反光转动镜11的转动是依据力学原理实现的，具体的是通过步进电机进行驱动，现有技术中步进电机的角度变化频率无法大幅度提高，因此，导致反光转动镜单位时间内的转动次数无法大幅度的提高。而依据之前的描述可知，对不同像素点的扫描是依据反光转动镜11的转动完成的。反光转动镜11每转动一次，就会对不同像素点进行扫描。假设反光转动镜11的转动频率是每秒600次，角度T1是60°，那么反光转动镜每转动一次扫描了夹角为0.1°的区域，即在0.1°的区域内有一个像素点被扫描。在反光转动镜转动频率不变的情况下，即便激光器每秒发出更多的光线，也因部分光线被反射至相同的区域而只能扫描600个像素点。

另外，根据上面的描述，在现有的扫描系统中，多行之间的扫描是通过被扫描对象的垂直移动完成的。被扫描对象的移动也是基于力学原理实现的，因此其移动频率无法大幅度提高，即每次移动的距离无法大幅度的减小。

本发明实施例1提供了一种激光扫描系统，用于扫描一具有第一至第x共x个独立区域的扫描区域。参见图2，该系统包括：反光转动镜21和第一至第x共x个激光器22。

所述x个激光器22用于各自以一定的角度发射光线至反光转动镜21。所述反光转动镜21，用于在转动的同时，将第y个激光器22发射的光线反射至第y独立区域；其中，所述x≥2，所述x≥y≥2。

这样，通过反光转动镜的转动，每个激光器就能将对应的独立区域扫描完成。

实际上，所有激光器22发射的光线既可以在同一平面上，也可以在不同平面上。

当所有激光器22发射的光线都在同一平面上时，从反光转动镜21反射的光线也都在同一个平面上，此时仅仅是将扫描区域在一个维度上划分成多个独立区域。例如图3中示出的激光扫描系统就是这样的结构。以下详细说明。

如图3所示，所有激光器发射的光线都在水平平面上，图像A被沿水平分成了x份，此处假设图像A只有一行，即水平扫描一次即可完成。需要注意的是，这x份独立区域并不一定的相同大小的，相互间的大小关系与反光转动镜的反射性质有关。在图3中，当反光转动镜31处于初始位置时，第y激光器32发射的光线被反射至第y独立区域的最左侧像素点，当反光转动镜31转过角度T2时，第y激光器32发射的光线被反射至第y独立区域的最右侧像素点。因此，当反光转动镜31转过角度T2时，整个扫描区域的扫描完成。显见的，因为一激光器扫描的区域变小，因此，反光转动镜转动的角度T2小于现有激光扫描系统中转动镜转动的角度T1，在反光转动镜转动频率不变的情况下，其每次转动转过的角度变小。

以反光转动镜每秒转动600次，T2为30°为例，此时，反光转动镜转动一次扫描夹角为0.05°的区域，即在0.1°的范围内会扫描两个像素点。此时，为提高扫描分辨率，需要激光器发射更多的光线以扫描更多的像素点，而提高激光器发射光线的频率在现有技术中比较容易实现。可见，相比现有技术，提高了扫描分辨率。

在另一实施例中，当所有激光器发射的光线都在垂直平面上，即设置多列激光器同时进行水平扫描时，每个激光器需要扫描的垂直区域变小，因此，被扫描对象需要移动的距离变小。在移动频率不变的情况下，其每次移动的距离减小。即对于同一被扫描对象来讲，扫描的列数增多。此时，为提高扫描分辨率，需要激光器发射更多的光线以扫描更多的像素点，而提高激光器发射光线的频率在现有技术中比较容易实现。可见，相比现有技术，提高了扫描分辨率。

本领域的技术人员可以理解，当多个激光器不在同一平面上时，上述原理可以结合适用。

需要明确的是，在本发明中，各个激光器发射光线的角度是指能够保证各个激光器只扫描其对应独立区域的角度即相邻两个激光器中，前一个激光器扫描区域的结束位置为下一激光器扫描区域的起始位置。该角度同激光器的个数、扫描方向和反光转动镜相关。

具体的，在本发明的实施例2中，当激光器发射的光线间的夹角与被反射光线间的夹角相同时，比如，当反光转动镜为平面镜时，x个激光器以m*n的矩阵形式分布，即由m行n列的激光器同时进行扫描。扫描区域的x个独立区域也以m*n的矩阵形式分布，此时x个独立区域是相同大小的。其中，m、n中至少有一个大于等于2，且m处于水平方向，n处于垂直方向。

所述水平方向上即用于扫描同一行的相邻两个激光器发射的光线的水平夹角为a，所述垂直方向上即用于扫描同一列的相邻两个激光器发射的光线的垂直夹角为b；所述平面镜将第(p，q)个激光器发射的光线反射到第(p，q)个独立区域。显然1≤p≤m，1≤q≤m。

其中，a*m为所述m个激光器在所述水平方向上扫描m个所述独立区域时，所述平面镜需转动的角度；b*n为所述n个激光器在所述垂直方向上扫描n个所述独立区域时，所述平面镜需转动的角度。

上述设置角度a的意义在于确保水平方向上相邻的两个激光器中前一激光器扫描的结束位置为下一激光器扫描的起始位置。

设置角度b的意义在于确保垂直方向上相邻的两个激光器扫描区域不发生重叠。

上述结构中的每一激光器用于从水平方向扫描对应的独立区域，为保证扫描完成，平面镜需要在水平方向转动角度a。

在本发明实施例3中，以m和n均为2为例，其具体如图4A所示，激光器11、激光器12用于扫描区域A11、A12，激光器21和激光器22用于扫描区域A21、A22。假设只有一个激光器时，从水平方向扫描图像A平面镜需要转动60°，从垂直方向扫描图像A需要转动40°。为保证每一激光器完成对应独立区域的扫描，激光器11和激光器12发射的光线，激光器21和激光器22发射的光线的水平夹角应为30°，激光器11和激光器21发射的光线，激光器12和激光器22发射的光线垂直方向的夹角应为20°。当平面镜处于初始位置时，各激光器发射的光线被反射至个独立区域的初始位置。

图4B为平面镜水平转过30°时，各激光器发射的光线被发射至各独立区域结束位置即扫描完成示意图。

本发明中的激光扫描系统同现有技术相比，通过设置多个激光器，使得一激光器需要扫描的区域变小，减小了反光转动镜每次转过的角度或减小了被扫描对象每次移动的距离，因此单位面积内可被扫描的像素点增多，从而提高了激光扫描系统的分辨率。另外，其分辨率的提高倍数与激光器的个数成正比。

另外，在同一方向上设置多个激光器，减小了反光转动镜需要转动的角度，因此，在日后的应用中，提供了降低反光转动镜转动频率的可能性。

本发明实施例4提供了一种激光扫描装置，包括：

第一至第x共x个激光器，所述x个激光器用于各自以一定的角度发射光线至反光转动镜，以扫描具有第一至第x共x个独立区域的扫描区域；其中，第y个激光器用于扫描第y个独立区域，所述x≥2，所述x≥y≥2。

在本发明的另一实施例中，当所述反光转动镜为平面镜时，所述x个激光器以m*n的矩阵形式分布，所述x个独立区域以m*n的矩阵形式分布；其中，m、n中至少有一个大于等于2，且m处于水平方向，n处于垂直方向；

所述水平方向上相邻两个激光器发射的光线的水平夹角为a，所述垂直方向上相邻两个激光器发射的光线的垂直夹角为b；其中，a*m为所述m个激光器在所述水平方向上扫描m个所述独立区域时，所述平面镜需转动的角度；b*n为所述n个激光器在所述垂直方向上扫描n个所述独立区域时，所述平面镜需转动的角度。

本发明实施例5提供了一种激光扫描方法，应用于一扫描第一至第x共x个独立区的投影装置中，所述投影装置包括反光转动镜和第一至第x共x个激光器，参见图5，该方法包括：

S11、x个激光器各自以一定的角度发射光线至反光转动镜；

S12、反光转动镜在转动的同时将第y个激光器发射的光线反射到第y个独立区域上；其中，所述x≥2，所述x≥y≥2。

在本发明实施例5中，当所述转动镜为平面镜时，所述x个激光器以m*n的矩阵形式分布，其中，m、n中至少有一个大于等于2，且m处于水平方向，n处于垂直方向；

所述x个激光器各自以一定的角度发射光线至反光转动镜包括：

所述水平方向上相邻两个激光器发射水平夹角为a的光线至所述平面镜；

所述垂直方向上相邻两个激光器发射垂直夹角为b的光线至所述平面镜；

所述反光转动镜以一定的速度转动并将第y个激光器发射的光线反射到第y个独立区域上包括：

所述平面镜将第(p，q)个激光器发射的光线反射到第(p，q)个独立区域。显然1≤p≤m，1≤q≤m。

其中，a*m为m个激光器在所述水平方向上扫描m个所述独立区域时，所述平面镜需转动的角度；b*n为n个激光器在所述垂直方向上扫描n个所述独立区域时，所述平面镜需转动的角度。

以上对本发明所提供的一种激光扫描系统、装置及方法进行了介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种激光扫描系统，用于扫描具有第一至第x共x个独立区域的扫描区域，其特征在于，所述系统包括：

反光转动镜和第一至第x共x个激光器；

所述x个激光器用于各自以一定的角度发射光线至反光转动镜；

所述反光转动镜，用于在转动的过程中，将第y个激光器发射的光线反射至第y独立区域进行扫描；其中，所述x≥2，所述x≥y≥2；

当所述反光转动镜为平面镜时，所述x个激光器以m*n的矩阵形式分布，所述x个独立区域以m*n的矩阵形式分布；其中，m、n中至少有一个大于等于2，且m处于水平方向，n处于垂直方向；

所述水平方向上相邻的两个激光器，用于发射夹角为a的光线至平面镜，所述垂直方向上相邻两个激光器，用于发射夹角为b的光线至平面镜；

所述平面镜，用于将第(p,q)个激光器发射的光线反射到第(p,q)个独立区域；

其中，a*m为m个激光器在所述水平方向上扫描m个所述独立区域时，所述平面镜需转动的角度；b*n为n个激光器在所述垂直方向上扫描n个所述独立区域时，所述平面镜需转动的角度；1≤p≤m,1≤q≤m。

2.一种激光扫描装置，其特征在于，所述装置包括：

第一至第x共x个激光器，所述x个激光器用于各自以一定的角度发射光线至反光转动镜，以扫描具有第一至第x共x个独立区域的扫描区域；其中，第y个激光器用于扫描第y个独立区域，所述x≥2，所述x≥y≥2；

当所述转动镜为平面镜时，所述x个激光器以m*n的矩阵形式分布，所述x个独立区域以m*n的矩阵形式分布；其中，m、n中至少有一个大于等于2，且m处于水平方向，n处于垂直方向；

所述水平方向上相邻两个激光器，用于发射夹角为a的光线至平面镜，所述垂直方向上相邻两个激光器发射夹角为b的光线至平面镜；其中，a*m为所述m个激光器在所述水平方向上扫描m个所述独立区域时，所述平面镜需转动的角度；b*n为所述n个激光器在所述垂直方向上扫描n个所述独立区域时，所述平面镜需转动的角度。

3.一种激光扫描方法，应用于一扫描第一至第x共x个独立区的投影装置中，所述投影装置包括反光转动镜和第一至第x共x个激光器，其特征在于，所述方法包括：

所述x个激光器各自以一定的角度发射光线至反光转动镜；

所述转动镜将第y个激光器发射的光线反射到第y个独立区域上；

其中，所述x≥2，所述x≥y≥2；

当所述反光转动镜为平面镜时，所述x个激光器以m*n的矩阵形式分布，其中，m、n中至少有一个大于等于2，且m处于水平方向，n处于垂直方向；

所述x个激光器各自以一定的角度发射光线至反光转动镜包括：

所述水平方向上相邻两个激光器发射夹角为a的光线至所述平面镜；

所述垂直方向上相邻两个激光器发射夹角为b的光线至所述平面镜；

所述反光转动镜将第y个激光器发射的光线反射到第y个独立区域上包括：

所述平面镜将第(p，q)个激光器发射的光线反射到第(p，q)个独立区域；

其中，a*m为m个激光器在所述水平方向上扫描m个所述独立区域时，所述平面镜需转动的角度；b*n为n个激光器在所述垂直方向上扫描n个所述独立区域时，所述平面镜需转动的角度；1≤p≤m,1≤q≤m。