CN103686027A - 图像显示装置和图像扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种图像显示装置和图像扫描装置。这一图像显示装置包括：光源，发射激光光束；扫描镜，通过摆动而垂直和水平扫描激光光束，从而投射图像；以及扫描控制部，针对投射图像的上侧的长度和投射图像的下侧的长度彼此不同的畸变，使投影图像的长度减小一侧上扫描镜的水平扫描幅度相对大于投影图像的长度增加一侧上扫描镜的水平扫描幅度。本发明能够通过简单的方法控制扫描操作来校正投影图像的畸变。

Description

图像显示装置和图像扫描装置

技术领域

本发明涉及均通过水平和垂直扫描来显示图像的图像显示装置和图像扫描装置。

背景技术

均通过将激光光束投射到投影面上而在投影面上显示图像的诸如激光投影仪之类的各种图像显示装置被付诸实际使用。这种图像显示装置垂直和水平地扫描激光光束，以将图像投影到诸如屏幕之类的投影面。

当投射并显示图像的图像显示装置在相对于投影光轴倾斜的投影面上投射图像时，例如产生原本具有矩形形状的图像显示为梯形形状的这种畸变。存在多种用于校正投影图像的这一畸变的方法。一种用于校正投影图像的这一畸变的方法例如在特表2000-509522号公报、日本专利特开2006-350370号公报以及特表2008-547054号公报中公开。

特表2000-509522号公报描述了一种用于在倾斜的投影面上显示视频图像的装置。这一装置包括：光源，用于发射用来连续照射能被调制的视频图像的图像点的基本平行的光束；偏转装置，用于在两维中扫描光束；以及控制装置，根据通过至少相对于投影面的倾斜计算出的图像畸变校正而获得的函数（function），来控制用于光束的强度调制以及光束的偏转。这一装置重新计算线间隔和图像点的密度，并以重新计算出的线间隔和图像点的密度来显示图像。

日本专利特开2006-350370号公报描述了一种系统，其包括：电子校正单元，用于接收输入图像数据并产生预矫正图像数据；图像投影仪，用于从电子校正单元接收图像数据，并投影对应于预矫正图像数据的预矫正光学图像或者由投影光学畸变补偿的预矫正图像；以及光学反射组件，位于预矫正光学图像的光路中以将光学图像投影到投影屏幕上。该系统的电子校正单元编码图像数据以预矫正输入图像数据的几何形状，以从显示的光学图像中消除与图像投影仪和反射组件的镜关联的光学畸变和几何畸变。该系统被配置为在预矫正图像通过投影仪被投射到屏幕上时消除光学畸变和几何畸变。

特表2008-547054号公报公开了一种装置，其包括用于发射激光光束的激光器、扫描器、用于通过具有一幅度的驱动信号来驱动第一扫描镜的驱动电路、用于为每条扫描线确定驱动信号的幅度的反馈电路以及用于校正图像畸变的控制器。该装置被配置为通过调节被施加以扫视形成图像的每条扫描线的激光光束的驱动信号的幅度，使得投影图像的多条扫描线的长度彼此相等，从而校正图像投影系统中的图像畸变。该装置通过调节扫描线的长度来校正图像畸变。

如上所述，提出了一种用于通过处理图像数据使投影图像相反地畸变而校正投影图像的畸变的方法。但是，常规上，图像数据校正计算处理的负担不利地增加。

发明内容

为了解决上述问题，已提出本发明，且本发明的一目的在于通过简单的方法控制扫描操作来校正投影图像的畸变。

根据本发明第一方案的图像显示装置包括：光源，发射激光光束；扫描镜，通过摆动而垂直和水平扫描激光光束，从而投射图像；以及扫描控制部，针对投射图像的上侧的长度和投射图像的下侧的长度彼此不同的畸变，使所述投影图像的长度减小一侧上扫描镜的水平扫描幅度相对大于所述投影图像的长度增加一侧上扫描镜的水平扫描幅度。

如上所述，根据本发明第一方案的图像显示装置设置有扫描控制部，针对投射图像的上侧的长度和投射图像的下侧的长度彼此不同的畸变，该扫描控制部使得投影图像的长度减小一侧上扫描镜的水平扫描幅度相对大于投影图像的长度增加一侧上扫描镜的水平扫描幅度，从而可以通过用于控制扫描镜的水平扫描幅度的简单方法来校正投影图像的畸变。换句话说，可以通过用于控制使得投影图像的长度减小一侧上水平扫描幅度比投影图像的长度增加一侧上水平扫描幅度更大的简单方法，用于控制使得投影图像的长度增加一侧上水平扫描幅度比投影图像的长度减小一侧上水平扫描幅度更小的简单方法，或者这些方法的组合，来校正投影图像的畸变。

在根据第一方案的上述图像显示装置中，扫描控制部优选地被配置为在从投影图像的上侧到投影图像的下侧的垂直扫描与从投影图像的下侧到投影图像的上侧的垂直扫描之间进行切换，并操作扫描镜。根据该结构，垂直扫描可以根据水平扫描中水平扫描幅度的控制被切换到适当方向上的垂直扫描。

在这种情况下，扫描控制部优选地被配置为将垂直扫描方向切换到从扫描镜的水平扫描幅度相对减小的一侧到扫描镜的水平扫描幅度相对增加的一侧的方向。由于装置所施加电压/电流的上限、驱动器增益的限制或类似物，随着MEMS（微机电系统）扫描镜或类似物的幅度变小，响应通常更好。因此，如在本发明中那样，垂直扫描从水平扫描幅度相对减小的一侧到水平扫描幅度相对增加一侧进行，从而水平扫描幅度可以在垂直扫描的末端增加，进而可以在图像帧扫描的消隐时段（blanking period）期间驱动扫描镜以减小水平扫描幅度。因此，可以在消隐时段期间以良好的响应控制扫描镜的水平扫描幅度。

在从投影图像的上侧到投影图像的下侧的垂直扫描与从投影图像的下侧到投影图像的上侧的垂直扫描之间切换的上述结构中，图像显示装置优选地还包括图像处理部，该图像处理部根据垂直扫描方向改变投影图像的视频数据的传输顺序。根据该结构，可以在切换垂直扫描方向时容易地防止投影图像的反转。

在根据第一方案的上述图像显示装置中，扫描控制部优选地被配置为执行增加投影图像的长度减小一侧上水平扫描幅度的控制以及减小投影图像的长度增加一侧上水平扫描幅度的控制中的至少其中一个。根据该结构，可以容易地使得投影图像的长度减小一侧上扫描镜的水平扫描幅度相对大于投影图像的长度增加一侧上扫描镜的水平扫描幅度。

在根据第一方案的上述图像显示装置中，扫描控制部优选地被配置为生成在一帧中随时间变化的驱动信号，并且控制扫描镜的水平扫描幅度以减小畸变量。根据该结构，可以根据投影图像的畸变形状，利用一帧中随时间变化的驱动信号来执行水平扫描幅度的控制。

在这种情况下，扫描控制部优选地被配置为生成信号幅度、占空比、信号周期和非信号时段中的至少一个随时间变化的驱动信号，并控制扫描镜的水平扫描幅度。根据该接哦故，通过适于驱动和控制扫描镜的各种方法，生成一帧中随时间变化的驱动信号，并可以控制水平扫描幅度。

在生成在一帧中信号幅度、占空比、信号周期和非信号时段中的至少一个随时间变化的驱动信号的上述结构中，在一帧中随时间变化的驱动信号包括幅度调制驱动信号、脉冲宽度调制驱动信号、频率调制驱动信号和间歇驱动信号。根据该结构，可以容易地生成信号幅度、占空比、信号周期和非信号时段中的至少一个随时间变化的驱动信号。

在根据第一方案的上述图像显示装置中，扫描控制部优选地被配置为在投影图像的多个帧之间的消隐时段期间执行减小扫描镜的水平扫描幅度的控制。根据该结构，与扫描镜的水平扫描幅度在消隐时段期间增加的情况相比，可以以良好的响应控制扫描镜的水平扫描幅度。

在从投影图像的上侧到投影图像的下侧的垂直扫描与从投影图像的下侧到投影图像的上侧的垂直扫描之间进行切换的上述结构中，扫描控制部优选地被配置为基于用户设定操作来切换垂直扫描方向。根据该结构，例如，用户可以确定适当的垂直扫描方向，同时确认垂直扫描方向被切换的显示状态。

在从投影图像的上侧到投影图像的下侧的垂直扫描与从投影图像的下侧到投影图像的上侧的垂直扫描之间进行切换的上述结构中，扫描控制部优选地被配置为切换垂直扫描方向，使得扫描镜的水平扫描幅度不断增加地变化的时段长于扫描镜的水平扫描幅度不断减小地变化的时段。根据该结构，随着MEMS扫描镜或类似物的幅度变小，响应通常编号，因而在扫描镜的驱动控制中良好响应的时段可以相对增加。

在从投影图像的上侧到投影图像的下侧的垂直扫描与从投影图像的下侧到投影图像的上侧的垂直扫描之间进行切换的上述结构中，扫描控制部优选地被配置为在投影图像的多个帧之间的消隐时段期间基于扫描镜的水平扫描幅度的变化量来切换垂直扫描方向。根据该结构，例如当消隐时段期间扫描镜的水平扫描幅度的变化量大时，垂直扫描方向可以在消隐时段期间被切换到减小水平扫描幅度的方向，从而即使幅度的变化量大，也能以良好的响应控制扫描镜。

在这种情况下，扫描控制部优选地被配置为当消隐时段期间水平扫描幅度的变化量超过第一阈值或者第二阈值时切换垂直扫描方向，第一阈值优选地包括在从投影图像的上侧到投影图像的下侧的垂直扫描情况下的阈值，第二阈值优选地包括在从投影图像的下侧到投影图像的上侧的垂直扫描情况下的阈值，以及第一阈值优选地大于第二阈值。根据该结构，在从上侧到下侧的垂直扫描的情况下，采用更大的变化量（第一阈值）来切换垂直扫描方向，并且在垂直扫描被切换到从下侧到上侧的垂直扫描的情况下，在第二阈值小于第一阈值时，垂直扫描可以恢复到从上侧到下侧的初始垂直扫描。因而，采用从投影图像的上侧到投影图像的下侧的一般垂直扫描作为基础，仅当难以采用从上侧到下侧的垂直扫描时，可以将垂直扫描切换到从下侧到上侧的垂直扫描。因而，可以抑制垂直扫描方向的频繁切换，并且可以抑制由方向切换带来的控制负荷的增加。

在根据第一方案的上述图像显示装置中，扫描镜优选地包括MEMS扫描镜。根据该结构，与其他类型的扫描镜相比，可以获得诸如尺寸减小、功耗低以及处理速度提升之类的有益效果。

在这种情况下，MEMS扫描镜优选地具有镜部以及在同一平面内彼此正交的第一转轴和第二转轴，以及镜部被配置为使得其围绕第一转轴的摆动和围绕第二转轴的摆动被控制为能够独立地控制垂直扫描和水平扫描。根据该结构，MEMS扫描镜自身可以具有两个运动正交轴（垂直扫描和水平扫描）而不应用其它驱动机构。

根据本发明第二方案的图像扫描装置包括：扫描部，通过垂直扫描和水平扫描来显示图像；以及扫描控制部，针对图像的上侧的长度和图像的下侧的长度彼此不同的畸变，使图像的长度减小一侧上扫描部的水平扫描线的宽度相对大于图像的长度增加一侧上扫描部的水平扫描线的宽度。

如上所述，根据本发明第二方案的图像扫描装置设置有扫描控制部，针对图像的上侧和下侧的长度彼此不同的畸变，该扫描控制部使得图像的长度减小一侧上扫描部的水平扫描线的宽度相对大于图像的长度增加一侧上扫描部的水平扫描线的宽度，从而可以通过用于控制扫描部的水平扫描线的简单方法来校正图像的畸变。换句话说，可以通过使得图像的长度减小一侧上水平扫描线的宽度比图像的长度增加一侧上水平扫描线的宽度更大的控制，使得图像的长度增加一侧上水平扫描线的宽度比图像的长度减小一侧上水平扫描线的宽度更小的控制，或者这些类型控制的组合等，来校正图像的畸变。

在根据第二方案的上述图像扫描装置中，扫描控制部优选地被配置为在从图像的上侧到图像的下侧的垂直扫描与从图像的下侧到图像的上侧的垂直扫描之间进行切换，并操作扫描部。根据该结构，垂直扫描可以根据水平扫描中水平扫描线的控制被切换到适当方向上的垂直扫描。

在这种情况下，扫描控制部优选地被配置为将垂直扫描方向切换到从水平扫描线的宽度相对减小的一侧到水平扫描线的宽度相对增加的一侧的方向。根据该结构，水平扫描线的宽度可以在垂直扫描的末端增加，进而可以在图像帧扫描的消隐时段期间驱动扫描部以减小水平扫描线的宽度。因此，例如当MEMS扫描镜或类似物被采用作为扫描部时，可以在消隐时段期间以良好的响应控制扫描部的水平扫描线的宽度。

在从图像的上侧到图像的下侧的垂直扫描与从图像的下侧到图像的上侧的垂直扫描之间进行切换的上述结构中，图像扫描装置优选地还包括图像处理部，该图像处理部根据垂直扫描方向改变图像的视频数据的传输顺序。根据该结构，当切换垂直扫描方向时，可以容易地防止图像反转。

在根据第二方案的上述图像扫描装置中，扫描控制部优选地被配置为执行增加图像的长度减小一侧上水平扫描线的宽度的控制以及减小图像的长度增加一侧上水平扫描线的宽度的控制中的至少其中一个。根据该结构，可以容易地使得图像的长度减小一侧上扫描部的水平扫描线的宽度相对大于图像的长度增加一侧上扫描部的水平扫描线的宽度。

根据本发明的诸如扫描控制部和图像处理部之类的功能性部分可以具有采用电子元件的电路结构，也可以被配置为采用计算机硬件和软件的功能性模块，且配置为使该计算机硬件执行该软件。

根据下面结合附图对本发明的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征、方案和优点将变得更为明显。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的图像显示装置的主要部分的方框图；

图2是示出根据本发明一实施例的MEMS扫描镜的示图；

图3A至图3C均示出根据本发明实施例的投影图像的校正示例，图3D是示出在执行校正的情况下沿水平方向和垂直方向的扫描角变化的示图；

图4A至图4C均示出根据本发明实施例的投影图像的校正的另一示例，图4D是示出在执行校正的情况下沿水平方向和垂直方向的扫描角变化的示图；

图5是用于示出根据本发明实施例的投影图像校正的概念图；

图6A示出在根据本发明实施例的MEMS扫描镜的扫描角增加情况下的响应；

图6B示出在根据本发明实施例的MEMS扫描镜的扫描角减小情况下的响应；

图7A示出了根据本发明实施例的投影图像的校正处理以及校正处理中水平方向和垂直方向的扫描角变化，图7B是示出图7A中示出的每个点处驱动信号示例的示图；以及

图8是用于示出根据本发明实施例的投影图像的校正处理的概念图。

具体实施方式

以下将参考附图描述本发明的实施例。

本发明可应用于通过垂直扫描和水平扫描显示图像的各种图像显示装置，并且特别地，适合于应用到包括扫描驱动的扫描镜的图像显示装置。作为根据本发明的实施例的图像显示装置，现在将参考图1和图2描述包括MEMS镜的激光投影仪1的示例性结构。

MEMS镜是这样一种装置，其具有反射激光光束的镜，根据驱动电流波形信号沿X轴方向和Y轴方向被扫描驱动。

如图1所示，激光投影仪1主要由激光光束源2a至2c、各种光学元件（分光镜3和4以及透镜5）、MEMS扫描镜6（以下称为“扫描镜6”）和各种驱动/控制单元（扫描镜驱动器7、扫描镜控制部8、图像处理部9、激光控制部10和激光驱动器11）构成。激光光束源2a至2c是本发明中“光源”的示例。扫描镜6是本发明中“操作部”的示例。

激光投影仪1通过利用由光学元件构成的光学部分将从作为激光发射部分的B、G和R的激光光束源2a至2c发射的蓝色、绿色和红色成分的激光光束合成，然后将合成的激光光束投影到投影面A上，从而在诸如屏幕或墙壁之类的投影面A上显示根据输入视频信号的彩色图像。

激光光束源2a至2c通过从激光驱动器11单独供应的驱动电流而彼此独立地被驱动。由此发射特定波长的激光光束。换句话说，从激光光束源2a发射蓝色成分（B）激光光束，从激光光束源2b发射绿色成分（G）激光光束，以及从激光光束源2c发射红色成分（R）激光光束。

分光镜3和4均仅透射特定波长的激光光束并反射其他波长的激光光束，从而将从激光光束源2a至2c发射的R、G和B颜色成分的激光光束合成。具体地，从激光光束源2a和2b发射的蓝色成分和绿色成分激光光束在光路上游的分光镜3中合成，然后被发射到光路下游上的分光镜4。这一发射的合成光束和从激光光束源2c发射的红色成分激光光束进一步在分光镜4中合成，并被作为目标最终彩色光束而发射。这一发射的彩色光束通过透镜5入射到扫描镜6上。

扫描镜6通过扫描镜驱动器7（驱动信号从扫描镜控制部8输入至扫描镜驱动器7）被扫描驱动，根据镜表面的偏转角（幅度）反射扫描镜6上入射的彩色光束，并将其投射到投影面A上。该扫描镜6具有对应于投影面A的水平扫描方向（X）和垂直扫描方向（Y）的两维自由度。扫描镜6通过对应于两维位移的线顺序扫描（line sequential scanning），将彩色图像投影到投影面A上。通过重复沿投影面A上的水平扫描线在一个方向上推进激光光点p，并沿随后的水平扫描线在相反方向上返回激光光点p，从而连续在一个图像帧中执行该线顺序扫描。

根据该实施例的激光投影仪1通过基于从诸如个人计算机之类的外部输入的视频信号用扫描镜6垂直和水平扫描彩色光束，从而在投影面A上投射并显示彩色图像。激光投影仪1的基本图像投射处理以如下方式执行。

图像处理部9基于输入视频信号（视频信号、同步信号等）以预定时间间隔将视频数据传输到激光控制部10。因而，激光控制部10获得预定扫描位置处的像素信息。在这一视频数据传输处理中，图像处理部9根据从扫描镜控制部8输入作为水平和垂直同步信号（HSHC、VSNC）的水平扫描位置和垂直扫描位置的信息，按顺序将视频数据传输至激光控制部10。

为了基于视频数据的像素信息将包括多个像素的图像投射到投影范围上，激光控制部10通过驱动电流波形信号来控制激光驱动器11。根据该实施例，提供了一种光检测器12，其检测由分光镜4反射的合成光束以检测发射的激光光束。光检测器12连接至激光控制部10并将检测的激光光束的光量（灰度）输出到激光控制部10。激光控制部10基于从光检测器12输入的光量，来确定与扫描位置上的像素信息相比灰度是否正确。当灰度不正确时，激光控制部10调节激光光束源2a至2c的输出以使灰度正确。

激光驱动器11基于激光控制部10执行的上述控制驱动激光光束源2a至2c，以允许其发射激光光束。

激光光束源2a至2c在从激光驱动器11供应大于或等于振动阈值电流的电流时发射激光光束，并随着供应的电流值的增加而输出具有更大光量（亮度）的激光光束。而且，激光光束源2a至2c在供应小于振动阈值电流的电流时停止输出激光光束。

扫描镜6通过扫描镜驱动器7在同一平面内围绕彼此正交的两个轴被驱动移位，且扫描镜6是具有能以预定偏转角被扫描移位的镜表面的小型振动镜元件。因而，扫描镜6可以X轴方向和Y轴方向（水平和垂直方向）扫描反射的激光光束。

扫描镜控制部8基于水平和垂直同步信号通过驱动信号来控制扫描镜驱动器7。扫描镜6在反射从透镜5入射的合成光束时，基于扫描镜控制部8执行的控制，在整个投影范围上以Z字形沿水平和垂直方向扫描移位。因而，扫描镜6将彩色图像投影在投影面A上。

扫描镜控制部8具有扫描控制部13，其控制扫描镜6沿水平扫描方向的偏转角，以改变水平扫描线的宽度。扫描控制部13具有从投影图像的上侧到其下侧或者从投影图像的下侧到其上侧改变扫描镜的垂直扫描方向的功能。根据该实施例，扫描控制部13执行的控制基于经由指令输入部14的用户的设定操作而执行。

以下参考图3至图8详细描述扫描控制部13执行的控制。

图2示出了MEMS扫描镜6的示例。扫描镜6包括矩形框状基板6a和镜6b。在基板6a内部，经由外转轴6c可摆动地安装矩形框状外框架6d。在外框架6d内部，经由内转轴6e可摆动地安装矩形内框架6f。镜6b设置在内框架6f的中央。镜6b是本发明中“镜部”的示例。外转轴6c和内转轴6e分别是本发明中“第一转轴”和“第二转轴”的示例。

经由外框架6d和内框架6f安装在基板6a上的镜6b的反射方向基于采用内转轴6e作为轴心的内框架6f的旋转量（偏转角）以及采用正交于内转轴6e的外转轴6d作为轴心的外框架6d的旋转量（偏转角）而明确地指定。

在外框架6d中布置外线圈6g以围绕镜6b。在内框架6f中布置内线圈6h以围绕镜6b。外线圈6g和内线圈6h以彼此电气分离的状态分别连接至一对电极6i。驱动电流根据驱动波形信号经由这些电极6i单独地从扫描镜驱动器7供应至外线圈6g和内线圈6h。

在基板6a外部，彼此正交地布置两对永磁体6j和6k。第一对永磁体6j布置为使其北极和南极在外转轴6c的轴向上彼此相对。第二对永磁体6k布置为使其北极和南极在内转轴6e的轴向上彼此相对。

现在将描述镜6b被电磁驱动以执行扫描的情况下的操作原理。

当用于水平扫描的驱动电流被供应至电极6i时，镜6b通过在流动驱动电流的内线圈6h与第一对永磁体6j之间产生的电磁力而围绕内转轴6e摆动。在对应于半个摆动周期的一个水平扫描时段中，镜6b按序反射随着时间的过去从激光光束源2a至2c发射的对应于一个水平方向的激光光束，从而在投影面A上投射并显示对应于一个水平扫描线的图像。

换句话说，扫描镜控制部8控制从扫描镜驱动器7供应的用于水平扫描的驱动电流，从而围绕内转轴6e摆动的镜6b的偏转角改变，进而水平扫描线的宽度改变。

另一方面，当用于垂直扫描的驱动电流被供应至电极6i时，镜6b通过在流动驱动电流的外线圈6g与第二对永磁体6k之间产生的电磁力而围绕外转轴6c摆动。在对应于半个摆动周期的一个垂直扫描时段中，对应于一个水平扫描线的激光光束的反射被重复对应于水平扫描线数量的次数，从而在投影面A上投射并显示图像的一帧。

换句话说，扫描镜控制部8控制从扫描镜驱动器7供应的用于垂直扫描的驱动电流，从而镜6b围绕外转轴6c摆动的开始点改变。因而，当投射图像时，从投影图像的上侧到投影图像的下侧的垂直扫描以及从投影图像的下侧到投影图像的上侧的垂直扫描可以改变。

根据该实施例，当投影图像畸变到具有如图3A至图3C所示的扩展上部的梯形形状时（当投影图像F畸变到具有上侧U和长度小于上侧U的长度的下侧B的梯形形状时），扫描控制部13以下述方式校正图像，从而投射具有矩形或方形形状的图像。

例如，如图3A所示，扫描控制部13减小图像F的上侧U上水平扫描的镜偏转角，并增加图像F的下侧B上水平扫描的镜偏转角，从而将畸变到梯形形状的图像校正为矩形形状。

另外，例如，如图3B所示，扫描控制部13减小图像F的上侧U上水平扫描的镜偏转角，从而将畸变到梯形形状的图像校正到矩形形状。

此外，例如，如图3C所示，扫描控制部13增加图像F的下侧B上水平扫描的镜偏转角，从而将畸变到梯形形状的图像校正到矩形形状。

这些校正可以通过控制用于投射图像的垂直扫描方向以及水平扫描的线宽度（水平扫描的镜偏转角）来执行。

例如，如图3D所示，扫描控制部13随着一帧扫描时间的过去降低垂直扫描位置（VPOS），以从上侧U到下侧B垂直扫描图像。此时，扫描控制部13通过逐渐增加用于水平扫描的镜偏转角（H-MEMS扫描角）来增加扫描线的长度，从而改变绘制图像为与畸变相反的梯形形状。因而，如图3C所示校正的示例，畸变到具有在投影面A上的扩展上部的梯形形状的投影图像F被校正为矩形形状。

换句话说，扫描控制部13执行控制以便针对投影图像F的上侧U的长度大于投影图像F的下侧B的长度的畸变，使扫描镜6在下侧B上的水平扫描幅度W相比于扫描镜6在上侧U上的水平扫描幅度W相对更大。

另一方面，根据该实施例，当投影图像F畸变到具有如图4A至图4C所示的扩展下部的梯形形状时（当投影图像F畸变到具有上侧U和长度大于上侧U的长度的下侧B的梯形形状时），扫描控制部13以下述方式校正图像，从而投射具有矩形或方形形状的图像。

例如，如图4A所示，扫描控制部13增加图像F的上侧U上水平扫描的镜偏转角，并减小图像F的下侧B上水平扫描的镜偏转角，从而降畸变到梯形形状的图像校正为矩形形状。

另外，例如，如图4B所示，扫描控制部13减小图像F的下侧B上水平扫描的镜偏转角，从而将畸变到梯形形状的图像校正到矩形形状。

此外，例如，如图4C所示，扫描控制部13增加图像F的上侧U上水平扫描的镜偏转角，从而将畸变到梯形形状的图像校正到矩形形状。

这些校正可以通过控制用于投射图像的垂直扫描方向以及水平扫描的线宽度（水平扫描的镜偏转角）来执行。

例如，如图4D所示，扫描控制部13随着一帧扫描时间的过去升高垂直扫描位置（VPOS），以从下侧B到上侧U垂直扫描图像。此时，扫描控制部13通过逐渐增加用于水平扫描的镜偏转角（H-MEMS扫描角）来增加扫描线的长度，从而改变绘制图像为与畸变相反的梯形形状。因而，如图4C所示校正的示例，畸变到具有在投影面A上的扩展下部的梯形形状的投影图像F被校正为矩形形状。

换句话说，扫描控制部13执行控制以便针对投影图像F的下侧B的长度大于投影图像F的上侧U的长度的畸变，使扫描镜6在上侧U上的水平扫描幅度W相比于扫描镜6在下侧B上的水平扫描幅度W相对更大。

图5是用于示出基于时间进程的上述校正的示图。

换句话说，扫描控制部13（见图1）执行控制以便针对投影图像F的上侧U和下侧B的长度彼此不同的畸变，使得具有较小长度一侧上的水平扫描线的宽度W相比于具有较长长度一侧上的水平扫描线的宽度W相对更大。

针对垂直扫描，扫描控制部13对于一帧从具有相对小的水平扫描线（幅度）的一侧到具有相对大的水平扫描线（幅度）的一侧垂直扫描激光光束。因而，水平扫描线（幅度）在垂直扫描的末端变得相对较大。因此，在消隐时段中，当从当前帧的扫描端点Pe到下一帧的扫描开始点Ps移动时，扫描镜6操作为减小水平扫描幅度W。

图像处理部9反转每个帧的视频数据传输顺序，以使投影图像F不根据垂直扫描方向的改变而反转。

如图6A和图6B所示，根据扫描镜的一般特性，由于装置所施加电压/电流的上限、驱动器增益的限制等等，减小水平扫描偏转角（见图6B）的操作具有比增加水平扫描偏转角（见图6A）的操作更好的响应。通过例如停止供应驱动信号或者停止供应与驱动正常MEMS中的相位相反的相位的驱动信号的方法，可以以相比于水平扫描偏转角的增加而言相对更短的时间来实现水平扫描偏转角的减小。

为了使得投影图像F锐利（sharp），图像帧之间的消隐时段（见图5）被设定为非常短的时段。根据该实施例，扫描镜6在这一短消隐时段期间也能没有任何问题地扫描操作。

如上所述，扫描控制部13产生在一帧中随时间变化的驱动信号，以根据投影图像F的畸变形状减小畸变量，并扫描操作扫描镜6。

当校正畸变为如图7A所示扩展上部的投影图像F时，例如，扫描控制部13在图7A中示出的扫描的每个时间（t0，t1和t2）生成图7B所示的驱动信号，且控制扫描镜6的水平扫描。在图7B中，幅度调制的驱动信号、脉冲宽度调制的驱动信号、频率调制的驱动信号和间歇驱动信号的示例被示出为驱动信号。在幅度调制中，驱动信号的信号幅度随时间（t0，t1和t2）改变。在脉冲宽度调制中，驱动信号的占空比随时间（t0，t1和t2）改变。在频率调制中，驱动信号的信号周期随时间（t0，t1和t2）改变。在间歇信号中，驱动信号的非信号时段（虚线部分）随时间（t0，t1和t2）改变。

如上所述，针对扫描镜6，减小水平扫描偏转角的操作具有更好的响应，从而在用于增加水平扫描偏转角的时间太短时可能产生不便。

因此，优选地确定垂直扫描方向，以使分配给水平扫描幅度不断增加变化期间的时段的时间比分配给水平扫描幅度不断减小变化的时段更多（水平扫描幅度不断增加变化的时段长于水平扫描幅度不断减小变化的时段）。具体地，检查包括消隐时段的一帧时段中目标扫描幅度的变化，并且当变化大时，确定垂直扫描方向以使得扫描幅度不断减小地改变。或者，可以根据在未校正图像情况下的扫描线宽度简单确定垂直扫描方向，以在消隐时段期间不断减小地改变扫描幅度。

垂直扫描方向基于经由指令输入部14的用户设定操作而确定，但激光投影仪1可被配置为使得扫描控制部13确定垂直扫描方向而不需要用户设定操作。

根据该实施例，可以获得下述有益效果。

根据该实施例，如上所述，激光投影仪1设置有扫描控制部13，其针对投影图像F的上侧U和下侧B的长度彼此不同的畸变，使得扫描镜6在长度减小一侧上的水平扫描幅度W比扫描镜6在长度增加一侧上的水平扫描幅度W相对更大，从而可以通过用于控制扫描镜6的水平扫描幅度W的简单方法来校正投影图像F的畸变。换句话说，投影图像F的畸变可以通过以下方法来校正，即：用于控制使得投影图像F的长度减小一侧上的水平扫描幅度W比投影图像F的长度增加一侧上的水平扫描幅度W更大的简单方法（见图3C和图4C），用于控制使得投影图像F的长度增加一侧上的水平扫描幅度W比投影图像F的长度减小一侧上的水平扫描幅度W更小的简单方法（见图3B和图4B），或者这些方法的组合（见图3A和图4A）等。

根据该实施例，如上所述，扫描控制部13被配置为在从投影图像F的上侧U到投影图像F的下侧B的垂直扫描与从投影图像F的下侧B到投影图像F的上侧U的垂直扫描之间进行切换，并操作扫描镜6。因而，垂直扫描可以根据水平扫描中水平扫描幅度W的控制被切换到合适方向上的垂直扫描。

根据该实施例，如上所述，扫描控制部13被配置为将垂直扫描方向切换到从扫描镜6的水平扫描幅度W相对减小一侧到扫描镜6的水平扫描幅度W相对增加一侧的方向。因而，水平扫描幅度W可以在垂直扫描的末端增加，从而扫描镜6可以在图像帧扫描的消隐时段期间被驱动以减小水平扫描幅度W。由此，扫描镜6的水平扫描幅度W可以在消隐时段期间以良好响应被控制。

根据该实施例，如上所述，激光投影仪1设置有图像处理部9，其根据垂直扫描方向改变投影图像F的视频数据的传输顺序。因而，可以在切换垂直扫描方向时容易地防止投影图像F的反转。

根据该实施例，如上所述，扫描控制部13被配置为执行增加投影图像F的长度减小一侧上的水平扫描幅度W的控制（见图3C和图4C）以及减小投影图像F的长度增加一侧上的水平扫描幅度W的控制（见图3B和图4B）中的至少一个。因而，可以容易地使得投影图像F的长度减小一侧上的扫描镜6的水平扫描幅度W比投影图像F的长度增加一侧上的扫描镜6的水平扫描幅度W相对更大。

根据该实施例，如上所述，扫描控制部13被配置为在一帧中生成随时间变化的驱动信号，并控制扫描镜6的水平扫描幅度W以减小畸变量。因而，水平扫描幅度W的控制可以根据投影图像F的畸变形状通过一帧中随时间变化的驱动信号来执行。

根据该实施例，如上所述，扫描控制部被配置为生成随时间改变信号幅度、占空比、信号周期和非信号时段中的至少一个的驱动信号，并控制扫描镜6的水平扫描幅度W。因而，通过适于驱动和控制扫描镜6的各种方法，生成一帧中随时间变化的驱动信号，并可以控制水平扫描幅度W。

根据该实施例，如上所述，幅度调制驱动信号、脉冲宽度调制驱动信号、频率调制驱动信号或者间歇驱动信号被采用作为在一帧中随时间改变的驱动信号。因而，可以容易地生成随时间改变信号幅度、占空比、信号周期以及非信号时段中至少一个的驱动信号。

根据该实施例，如上所述，扫描控制部13被配置为执行在投影图像F的多个帧之间的消隐时段期间减小扫描镜6的水平扫描幅度W的控制。因而，与扫描镜6的水平扫描幅度W在消隐时段期间增加的情况相比，可以以良好的响应控制扫描镜6的水平扫描幅度W。

根据该实施例，如上所述，扫描控制部13被配置为基于用户设定操作切换垂直扫描方向。因而，用户可以确定适当的垂直扫描方向，同时确认例如垂直扫描方向被切换的显示状态。

根据该实施例，如上所述，激光投影仪1设置有MEMS扫描镜6。因而，与其他类型的扫描镜相比，可以获得诸如尺寸减小、功耗低以及处理速度提升之类的有益效果。

根据该实施例，如上所述，扫描镜6的镜6b被配置为使得其围绕外转轴6c的摆动以及围绕内转轴6e的摆动被控制为能够独立地控制垂直扫描和水平扫描。因而，MEMS扫描镜6自身可以具有两个运动正交轴（垂直扫描和水平扫描）而不应用其它驱动机构。

此次公开的实施例必须被考虑为所有点都是示意性且非限制性的。本发明的范围不由上述实施例的说明示出，而由专利的权利要求书范围示出，且进一步包括专利的权利要求书范围等同的含义和范围内的所有改型。

例如，尽管在上述实施例中扫描控制部13被配置为在消隐时段期间执行减小扫描镜6的水平扫描幅度W的控制，但本发明不限于此。可选地，根据本发明，扫描镜6的水平扫描角可以在消隐时段期间增加。

尽管在上述实施例中扫描控制部13被配置为基于用户设定操作来切换垂直扫描方向，但本发明不限于此。根据本发明，可选地，扫描控制部13可以被配置为基于从扫描镜控制部8获得的扫描信息来切换垂直扫描方向。具体地，扫描控制部13基于从扫描镜控制部8获得的扫描信息获取消隐时段期间所需的水平扫描角的变化量，并基于水平扫描角的变化量来反转垂直扫描方向。据此，图像处理部9可以改变视频数据的传输顺序以从下侧B到上侧U绘制图像。根据这一结构，例如当消隐时段期间扫描镜6的水平扫描幅度W的变化量大时，垂直扫描方向可以在消隐时段期间切换到减小水平扫描幅度W的方向，从而即使在幅度的变化量大时，也能以良好的响应控制扫描镜6。

在这种情况下，作为用于确定垂直扫描方向的水平扫描角的变化量的阈值，可以为经由指令输入部14指示的垂直扫描方向校正设定两个单独的值（thres1和thres2），如图8所示。在图8中，校正+侧（图8的上侧）示出了相对增加投影图像F的下侧B上水平扫描的镜偏转角的校正（见图3A至图3C），且校正-侧（图8的下侧）示出了相对减小投影图像F的下侧B上水平扫描的镜偏转角的校正（见图4A至图4C）。图8示出了校正量随着校正+侧和校正-侧移动到端部（校正条件A和校正条件E）而增加，且校正量在中央校正条件C处为零（无图像畸变）。

在图8示出的示例中，第一阈值（thres1）是用于从投影图像F的上侧U到投影图像F的下侧B的垂直扫描的阈值，且第二阈值（thres2）是用于从投影图像F的下侧B到投影图像F的上侧U的垂直扫描的阈值。第一阈值被设定为大于第二阈值。换句话说，在从投影图像F的上侧U到投影图像F的下侧B的垂直扫描的情况下，指令遵循相对大的增加（thres1），且在从投影图像F的下侧B到投影图像F的上侧U的垂直扫描的情况下，垂直扫描方向以相对小的减小（thres2）改变。

具体地，在从上侧U到下侧B的垂直扫描方向的情况下，当用户从校正+侧（A）到校正-侧（E）切换校正条件且校正条件跨过第一阈值（校正条件从校正条件D切换到校正条件E）时，垂直扫描方向切换到从下侧B到上侧U的方向，且图像处理部9的视频数据的传输顺序反转。

在从下侧B到上侧U的垂直扫描方向的情况下，当用户从校正-侧（E）到校正+侧（A）切换校正条件且校正条件跨过第二阈值（校正条件从校正条件D切换到校正条件C）时，垂直扫描方向切换到从上侧U到下侧B的方向，且图像处理部9的视频数据的传输顺序恢复到初始顺序。因此，在从上侧U到下侧B的垂直扫描方向的情况下，当校正条件在校正条件A至D之间切换时，垂直扫描方向不改变。

根据该结构，应用从上侧U到下侧B的一般垂直扫描作为基础，仅当难以采用从上侧U到下侧B的垂直扫描时，垂直扫描可以被切换到从下侧B到上侧U的垂直扫描。因而，可以抑制垂直扫描方向的频繁切换，且可以抑制由方向切换带来的控制负荷增加。

在上述实施例中，如上所述，当基于用户设定操作切换垂直扫描方向时，垂直扫描方向优选地被确定为使得分配给水平扫描偏转角不断增加地变化的时段的时间比分配给水平扫描偏转角不断减小地变化的时段更多（水平扫描偏转角不断增加地变化的时段长于水平扫描偏转角不断减小地变化的时段）。因此，根据本发明，扫描控制部可以被配置为自动切换垂直扫描方向，以使得扫描镜6的水平扫描幅度W不断增加地改变的时段长于扫描镜6的水平扫描幅度W不断减小地改变的时段。根据该结构，由于MEMS扫描镜6的幅度更小，所以响应通常更好，因而在扫描镜6的驱动控制中可以相对增加良好响应的时段。

Claims (20)

1.一种图像显示装置，包括：

光源，发射激光光束；

扫描镜，通过摆动而垂直和水平扫描激光光束，从而投射图像；以及

扫描控制部，针对投射图像的上侧的长度和投射图像的下侧的长度彼此不同的畸变，使所述投影图像的长度减小一侧上所述扫描镜的水平扫描幅度相对大于所述投影图像的长度增加一侧上所述扫描镜的水平扫描幅度。

2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中：

所述扫描控制部被配置为在从所述投影图像的上侧到所述投影图像的下侧的垂直扫描与从所述投影图像的下侧到所述投影图像的上侧的垂直扫描之间进行切换，并操作所述扫描镜。

3.根据权利要求2所述的图像显示装置，其中：

所述扫描控制部被配置为将垂直扫描方向切换为从所述扫描镜的水平扫描幅度相对减小的一侧到所述扫描镜的水平扫描幅度相对增加的一侧的方向。

4.根据权利要求2所述的图像显示装置，还包括图像处理部，所述图像处理部根据垂直扫描方向改变所述投影图像的视频数据的传输顺序。

5.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中：

所述扫描控制部被配置为执行增加所述投影图像的长度减小一侧上水平扫描幅度的控制以及减小所述投影图像的长度增加一侧上水平扫描幅度的控制中的至少其中一个。

6.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中：

所述扫描控制部被配置为生成在一帧中随时间变化的驱动信号，并且控制所述扫描镜的水平扫描幅度以减小畸变量。

7.根据权利要求6所述的图像显示装置，其中：

所述扫描控制部被配置为生成信号幅度、占空比、信号周期和非信号时段中的至少一个随时间变化的驱动信号，并控制所述扫描镜的水平扫描幅度。

8.根据权利要求7所述的图像显示装置，其中：

所述在一帧中随时间变化的驱动信号包括幅度调制驱动信号、脉冲宽度调制驱动信号、频率调制驱动信号和间歇驱动信号。

9.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中：

所述扫描控制部被配置为在所述投影图像的多个帧之间的消隐时段期间执行减小所述扫描镜的水平扫描幅度的控制。

10.根据权利要求2所述的图像显示装置，其中：

所述扫描控制部被配置为基于用户设定操作来切换垂直扫描方向。

11.根据权利要求2所述的图像显示装置，其中：

所述扫描控制部被配置为切换垂直扫描方向，使得所述扫描镜的水平扫描幅度不断增加地变化的时段长于所述扫描镜的水平扫描幅度不断减小地变化的时段。

12.根据权利要求2所述的图像显示装置，其中：

所述扫描控制部被配置为在所述投影图像的多个帧之间的消隐时段期间基于所述扫描镜的水平扫描幅度的变化量来切换垂直扫描方向。

13.根据权利要求12所述的图像显示装置，其中：

所述扫描控制部被配置为当所述消隐时段期间所述水平扫描幅度的变化量超过第一阈值或者第二阈值时切换垂直扫描方向，

所述第一阈值包括在从所述投影图像的上侧到所述投影图像的下侧的垂直扫描情况下的阈值，

所述第二阈值包括在从所述投影图像的下侧到所述投影图像的上侧的垂直扫描情况下的阈值，以及

所述第一阈值大于所述第二阈值。

14.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中：

所述扫描镜包括MEMS扫描镜。

15.根据权利要求14所述的图像显示装置，其中：

所述MEMS扫描镜具有镜部以及在同一平面内彼此正交的第一转轴和第二转轴，以及

所述镜部被配置为使得其围绕所述第一转轴的摆动和围绕所述第二转轴的摆动被控制为能够独立地控制垂直扫描和水平扫描。

16.一种图像扫描装置，包括：

扫描部，通过垂直扫描和水平扫描来显示图像；以及

扫描控制部，针对所述图像的上侧的长度和所述图像的下侧的长度彼此不同的畸变，使所述图像的长度减小一侧上所述扫描部的水平扫描线的宽度相对大于所述图像的长度增加一侧上所述扫描部的水平扫描线的宽度。

17.根据权利要求16所述的图像扫描装置，其中：

所述扫描控制部被配置为在从所述图像的上侧到所述图像的下侧的垂直扫描与从所述图像的下侧到所述图像的上侧的垂直扫描之间进行切换，并操作所述扫描部。

18.根据权利要求17所述的图像扫描装置，其中：

所述扫描控制部被配置为将垂直扫描方向切换为从所述水平扫描线的宽度相对减小的一侧到所述水平扫描线的宽度相对增加的一侧的方向。

19.根据权利要求17所述的图像扫描装置，还包括图像处理部，所述图像处理部根据垂直扫描方向改变所述图像的视频数据的传输顺序。

20.根据权利要求16所述的图像扫描装置，其中：

所述扫描控制部被配置为执行增加所述图像的长度减小一侧上水平扫描线的宽度的控制以及减小所述图像的长度增加一侧上水平扫描线的宽度的控制中的至少其中一个。

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