CN106940513A - 扫描投影仪屏幕和扫描投影仪系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种扫描投影仪屏幕，该扫描投影仪屏幕能够抑制光束直径的不均一。该扫描投影仪屏幕具有在至少一个方向上弯曲的屏幕面。

Description

扫描投影仪屏幕和扫描投影仪系统

技术领域

本发明涉及一种扫描投影仪屏幕。

背景技术

扫描投影仪将经受亮度调制的R、G和B颜色的激光束结合成一束，并且使它们与亮度调制同步地扫描在屏幕上，从而在屏幕上形成二维图像。与投影二维图像的方法相比，扫描投影仪具有容易提供高分辨率、小型化和低电力消耗的性能特点。

如图4中的实例所示，扫描投影仪400包括作为光源的红色激光光源410R、绿色激光光源410G和蓝色激光光源410B，并且各个光源(410R、410G和410B)根据需要经受强度均一化和准直(collimation)，并且进行激光的发射。从各个光源(410R、410G和410B)发出的光与像素单元的扫描同步地经受亮度调制。

各个发出的光穿过布置在光源(410R、410G和410B)附近的光轴上的聚光透镜(412R、412G和412B)，从而提供聚敛光。R、G和B三个颜色的聚敛光在扫描投影仪400内结合成一个聚敛光。

在图4所示的实例中，绿色聚敛光通过二向色镜414G与红色聚敛光结合(即，复合)，并且此外，蓝色聚敛光通过二向色镜414B与它们结合(即，复合)成一个合成光。将各个聚光透镜(412R、412G和412B)的焦距和布置位置限定为使得各种颜色的各个聚敛光在相同位置处聚焦。

合成光通过用于小型化的镜子420弯曲，并且然后通过高速二维扫描元件430控制合成光的照射方向，并且进行二维扫描。高速二维扫描元件430是通过使用可移动镜430a进行光学扫描的元件。总之，高速二维扫描元件430包括二维扫描MEMS镜(MEMS光学扫描仪)；然而，可以结合竖直扫描和水平扫描MEMS镜。可选择地，可以使用检流计镜(galvanometermirror)。

矩形形状的矩形屏幕500布置在合成光的光聚焦面上。屏幕500可以是透射型或反射型。在屏幕500上以高速扫描各个像素的合成光，并且因此，作为眼睛的残像效果而感知到了二维图像。

专利文献1：JP 2012-208440A

发明内容

聚焦于在屏幕500上的一侧方向，更具体地，在纵向(即，长边方向)上的扫描，高速二维扫描元件430的可移动镜430a围绕预定的旋转轴430b以预定角度的往复旋转运动。

这里，屏幕500与旋转轴430b之间的距离根据屏幕500的纵向的位置而变化。例如，如图4所示，在图像的在纵向上的中心部处的合成光垂直照射到屏幕500的在纵向上的中心的布置的情况下，到屏幕500的在纵向上的中心部的距离最短，并且距离旋转轴430b的距离随着远离中心而变长。

由于合成光是聚敛光，所以光束直径依据屏幕500的纵向的位置而不同。例如，对于在屏幕500的在纵向上的中心部处聚焦的聚敛光，光束直径随着远离中心而变大。虽然在屏幕500的短边方向产生光束直径的不均一，但是不均一在具有较长扫描距离的纵向更加显著。

使用激光的扫描投影仪是无焦点的，并从而光束直径的不均一不影响聚焦调整。然而，当光束直径不均一时，亮度可能不均匀和/或可能在相邻像素之间的边界状态产生不同，使得图像的清晰度下降。因此，优选地，光束直径在屏幕扫描方向上均一。

因此，本发明的目的是提供一种抑制光束直径的不均一的扫描投影仪屏幕。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种扫描投影仪屏幕，该扫描投影仪屏幕具有在至少一个方向上弯曲的屏幕表面。通过布置这样的扫描投影仪屏幕，使得弯曲的屏幕表面的两端靠近输出聚敛光的扫描投影仪的可移动镜的旋转轴地布置在旋转轴上，旋转轴与屏幕表面上的各个点之间的距离变得相等。因此，能够抑制光束直径的不均一。为了实现上述目的，本发明的第二方面提供了一种扫描投影仪系统，包括：扫描投影仪；和屏幕，其中，所述扫描投影仪包括可移动镜，所述可移动镜通过围绕预定的旋转轴以预定角度的往复旋转运动而进行聚敛光的扫描，并且所述屏幕弯曲，使得所述屏幕的在扫描方向上的两端更靠近所述旋转轴布置。由于屏幕弯曲成使得屏幕的在扫描方向上的两端布置成靠近可移动镜的旋转轴，所以旋转轴与屏幕的沿着扫描方向的各个点之间的距离相等。因此，能够抑制光束直径的不均一。在该情况下，所述屏幕可以弯曲，使得所述旋转轴与所述屏幕上的沿着所述扫描方向的各个位置之间的距离相等。因此，对于屏幕表面的在扫描方向上的各个点，能够使光束直径相等。在该情况下，所述旋转轴与所述扫描方向上的各个位置之间的距离可以被确定为使得所述聚敛光聚焦在所述屏幕上。由于光束直径布置成在屏幕上的各个位置处最小，所以能够得到清晰的图像。

根据本发明，提供了能够抑制光束直径的不均一的扫描投影仪屏幕。

附图说明

图1是示出根据该实施例的扫描投影仪系统的构造的示意图；

图2图示出将根据该实施例的扫描投影仪系统应用于车载抬头显示器；

图3示出纵向上的表面弯曲的屏幕，以及纵向上和短边方向上的表面弯曲的屏幕；以及

图4是示出传统的扫描投影仪和屏幕的示意图。

参考标记列表

10 扫描投影仪系统

100 扫描投影仪

110 激光光源

112 聚光透镜

114 二向色镜

120 镜子

130 二维扫描元件

130a 可移动镜

130b 旋转轴

200 屏幕

210 物镜

220 放大镜

230 挡风玻璃

具体实施方式

将参考附图详细描述本发明的实施例。图1是示出根据该实施例的扫描投影仪系统10的构造的示意图。如图1所示，扫描投影仪系统10包括扫描投影仪100和屏幕200。扫描投影仪100可以具有与上述的传统扫描投影仪400的构造相似的构造。

即，扫描投影仪100包括作为光源的红色激光光源110R、绿色激光光源110G和蓝色激光光源110B，并且各个光源(110R、110G和110B)根据需要经受强度均一化和准直，并且进行并发射激光。在未示出的图像处理装置的控制下，从各个光源(110R、110G和110B)发出的光与像素单元中的扫描同步地进行亮度调制。

各个发出的光穿过布置在光源(110R、110G和110B)附近的光轴上的聚光透镜(112R、112G和112B)，并从而提供聚敛光。R、G和B三个颜色的聚敛光在扫描投影仪100内结合成一个聚敛光。

在图1所示的实例中，绿色聚敛光通过二向色镜114G与红色聚敛光结合(即，复合)，并且此外，蓝色聚敛光通过二向色镜114B与它们结合(即，复合)成一个合成光。可以使用其它技术实现将光结合成一个聚敛光。另外，将各个聚光透镜(112R、112G和112B)的焦距和布置位置确定为使得各个颜色的各个聚敛光在相同位置处聚焦。

合成光通过用于小型化的镜子120转向，并且然后通过高速二维扫描元件130控制其照射方向，从而以二维扫描合成光。高速二维扫描元件130可以包括二维扫描MEMS镜；然而，可以结合并使用竖直扫描MEMS镜和水平扫描MEMS镜。可选择地，可以将检流计镜用作高速二维扫描元件130。

MEMS镜是使用MEMS(微电子机械系统)技术制造的光学扫描装置，并且可移动镜130a通过在扫描方向上围绕预定的旋转轴130b以预定角度的往复旋转运动而进行光学扫描。旋转轴130b可以通过机械轴来限定，或者可以虚拟限定而不需要设置确切的轴。作为MEMS镜，可以采用各种方法，诸如已经提出的电磁式移动线圈型、电磁式移动磁石型、静电型和压电型。

屏幕200布置在合成光的光聚焦面上。屏幕200可以是透射型或反射型。通过屏幕200以高速扫描每个像素的经受亮度调制的R、G和B合成光，从而作为眼睛的残像效果的结果而感知到二维图像。

在该实施例中，屏幕200的屏幕表面在纵向(即，长边方向)上以预定曲率弯曲，并且形成为弧状，该弧状通过在支撑矩形形状的两个短边的情况下朝着从合成光照射面观看的深侧弯曲该矩形形状而形成。具体地，屏幕200的表面以曲率半径R弯曲，使得屏幕200的纵向上的各个位置(即，屏幕200的长边上的位置)与可移动镜130a的旋转轴130b之间的距离恒定。在该情况下，基准状态是旋转轴130b与屏幕200的短边方向平行。

如上所述，由于屏幕200围绕可移动镜130a的旋转轴130b弯曲成弧状，所以通过聚敛光形成在屏幕200上的光束直径在纵向扫描方向上是均一的。

优选地，限定屏幕200与扫描投影仪100之间的位置关系，使得光束直径在屏幕200上聚焦。这是因为，光束直径越小，亮度越大并且相邻像素之间的干涉越小，从而期望图像变得清晰。

以上已经描述了根据该实施例的扫描投影仪系统10。例如，如上所述的包括扫描投影仪100和屏幕200的扫描投影仪系统10可以应用于图2所示的车载抬头显示器(HUD)。

在图2所示的实例中，屏幕200是由透明或半透明部件制成的透射型屏幕，并且设置有光扩散机构，该光扩散机构诸如形成在合成光照射面201上的微透镜阵列。这是通过加宽透过屏幕200传输的光束而加宽视角。光扩散机构可以由光扩散板构成。总之，对于抬头显示器，屏幕的长边对应于水平方向；然而，在所示的实例中，为了描述的目的，长边对应于竖直方向。

通过扫描投影仪100投影在屏幕200上的图像(即，中间图像)经由物镜210进入到放大镜220内，并且然后投影在挡风玻璃230上，并且由驾驶员的眼眶中的眼睛识别。这里，物镜210用于改变从屏幕200发出的光束的方向。

如上所述，屏幕200弯曲成弧形，并且具有均一的光束直径，从而提供投影在屏幕200上的清晰的中间图像。因此，能够从眼眶看到具有清晰的图像质量的投影图像。

以上已经描述了本发明的实施例。然而，本发明不限于这些，并且能够在本发明的范围内进行各种修改。例如，以上实施例聚焦于屏幕200的纵向，并且表面在纵向上弯曲，如图3A所示。然而，表面可以在纵向和短边方向上弯曲，如图3B所示。在该情况下，屏幕形成为通过切割球体的一部分而形成的形状。

此外，屏幕的弯曲度不需要精确地是圆周的一部分，并且仅屏幕需要朝着可移动镜130a的旋转轴130b弯曲。例如，可以将屏幕的弯曲度设定成使得曲率朝着其端部变小。

Claims (4)

1.一种扫描投影仪屏幕，包括在至少一个方向上弯曲的屏幕表面。

2.一种扫描投影仪系统，包括：

扫描投影仪；和

屏幕，

其中，所述扫描投影仪包括可移动镜，所述可移动镜通过围绕预定的旋转轴以预定角度往复旋转运动而进行聚敛光的扫描，并且

所述屏幕弯曲，使得所述屏幕的在扫描方向上的两端更靠近所述旋转轴布置。

3.根据权利要求2所述的扫描投影仪系统，其中，所述屏幕弯曲，使得所述旋转轴与所述屏幕上的沿着所述扫描方向的各个位置之间的距离相等。

4.根据权利要求3所述的扫描投影仪系统，其中，所述旋转轴与所述扫描方向上的所述各个位置之间的所述距离确定为使得所述聚敛光聚焦在所述屏幕上。