CN109212874B - 一种扫描投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扫描投影设备，扫描投影设备包括：扫描投影装置，包括光源和扫描器，扫描器能够单独在三个不同的方向上对光源出射的光线进行调整；姿态检测装置，用于检测扫描投影设备相对于水平面的偏转角度；控制器，控制器上存储有程序，程序被处理器执行时实现以下步骤：获取姿态检测装置检测到的偏转角度；控制扫描器的扫描轨迹沿偏转角度的反方向偏转，且反方向偏转的角度等于偏转角度。无论相对于水平面如何偏转，本发明公开的扫描投影设备出射的扫描投影图像均能够与扫描投影设备水平放置时保持一致，从而降低了现有技术中对扫描投影设备的放置平面的水平度的要求，扩大了扫描投影设备的使用范围。

Description

一种扫描投影设备

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种扫描投影设备。

背景技术

扫描投影技术由于具有色彩表现能力强、亮度高、寿命长、体积小、重量轻及功耗低等特点，所以是未来投影显示技术的发展趋势之一。

在现有技术中，由于扫描投影设备在制造时已经预先校正了出射的扫描投影图像的角度，所以需要保证用于放置扫描投影设备的平面是水平的，否则用户看到的是倾斜的扫描投影图像。

因此，现有技术中存在对扫描投影设备的放置平面的水平度要求较高的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供一种扫描投影设备，用以降低现有技术中对扫描投影设备的放置平面的水平度的要求。

为了实现上述发明目的，本发明实施例第一方面提供了一种扫描投影设备，包括：

扫描投影装置，包括光源和扫描器，所述扫描器能够单独在三个不同的方向上对所述光源出射的光线进行调整；

姿态检测装置，用于检测所述扫描投影设备相对于水平面的偏转角度；

控制器，所述控制器中存储有程序，所述程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取所述姿态检测装置检测到的偏转角度；

控制所述扫描器的扫描轨迹沿所述偏转角度的反方向偏转，且反方向偏转的角度等于所述偏转角度。

可选地，所述光源具体为激光光源或LED光源。

可选地，所述姿态检测装置包括重力加速度传感器。

可选地，所述程序被处理器执行时实现控制所述扫描器的扫描轨迹沿所述偏转角度的反方向偏转的步骤时，进一步包括：

控制所述扫描器的扫描轨迹以所述扫描轨迹的中心点为旋转中心进行偏转。

可选地，所述扫描器具体为扫描光纤或扫描镜；

在所述扫描器为扫描光纤时，所述扫描光纤包括光纤和能够提供三个驱动方向的光纤驱动器件；

在所述扫描器为扫描镜时，所述扫描镜包括反射镜和能够提供三个驱动方向的反射镜驱动结构。

可选地，所述光纤驱动器件具体包括三个单方向的压电陶瓷驱动器，或者一个二维的压电陶瓷驱动器和一个单方向的压电陶瓷驱动器。

可选地，所述反射镜驱动结构具体为三个环状结构嵌套在一起的多环结构。

可选地，所述程序被处理器执行时实现控制所述扫描器的扫描轨迹在反方向上偏转与所述偏转角度相同的角度的步骤时，具体执行以下步骤：

根据所述偏转角度，确定偏转后的目标扫描轨迹；

根据所述目标扫描轨迹，确定所述目标扫描轨迹中每一个扫描点对应的所述三个不同的方向上的三个分量；

根据每一个扫描点对应的三个分量，控制所述扫描器扫描所述目标扫描轨迹中的每一个扫描点。

可选地，所述程序被处理器执行时实现控制扫描器扫描所述目标扫描轨迹中的每一个扫描点的步骤时，具体执行以下步骤：

按照预设的扫描方式，控制所述扫描器依次扫描所述目标扫描轨迹中的每一个扫描点。

可选地，所述预设的扫描方式具体为栅格式扫描、李萨茹扫描或螺旋线扫描。

本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

由于通过姿态检测装置来检测扫描投影设备相对于水平面的偏转角度，并控制扫描器的扫描轨迹反方向偏转扫描投影设备与水平面之间的偏转角度，所以无论扫描投影设备相对于水平面如何偏转，扫描投影设备出射的扫描投影图像均能够与扫描投影设备水平放置时保持一致，从而降低了现有技术中对扫描投影设备的放置平面的水平度的要求，扩大了扫描投影设备的使用范围。

附图说明

图1为本发明实施例提供的扫描投影设备的模块图；

图2为本发明实施例提供的光源101的结构示意图；

图3A为本发明实施例提供的扫描光纤的结构示意图；

图3B为本发明实施例提供的扫描光纤的轴视图；

图3C为本发明实施例提供的扫描镜的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的扫描光纤进行扫描时的扫描投影图像的示意图；

图5为本发明实施例提供的扫描投影设备偏转后的扫描投影图像的示意图；

图6为本发明实施例提供的扫描轨迹被调整之后的扫描投影图像的示意图；

图7为本发明实施例提供的计算每一个扫描点对应的三个不同方向上的分量的示意图。

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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种扫描投影设备，用以降低现有技术中对扫描投影设备的放置平面的水平度的要求。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的扫描投影设备的模块图，如图1所示，该扫描投影设备包括：

扫描投影装置10，包括光源101和扫描器102，扫描器102能够单独在三个不同的方向上对光源101出射的光线进行调整；

姿态检测装置20，用于检测扫描投影设备相对于水平面的偏转角度；

控制器30，控制器30中存储有程序，程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取姿态检测装置20检测到的偏转角度；

控制扫描器的扫描轨迹沿偏转角度的反方向偏转，且反方向偏转的角度等于偏转角度。

可以看出，由于通过姿态检测装置来检测扫描投影设备相对于水平面的偏转角度，并控制扫描器的扫描轨迹反方向偏转扫描投影设备与水平面之间的偏转角度，所以无论扫描投影设备相对于水平面如何偏转，扫描投影设备出射的扫描投影图像均能够与扫描投影设备水平放置时保持一致，从而降低了现有技术中对扫描投影设备的放置平面的水平度的要求，扩大了扫描投影设备的使用范围。

在具体实施过程中，光源101可以是RGB光源，请参考图2，图2为本发明实施例提供的光源101的结构示意图，如图2所示，光源101可以包括红色发光单元1011、绿色发光单元1012、蓝色发光单元1013，以及第一滤波片1014和第二滤波片1015。第一滤波片1014能够反射红色光线且透射蓝色光线和绿色光线，第二滤波片1015能够反射蓝色光线且透射绿色光线。这样，通过第一滤波片1014和第二滤波片1015，即能够将红色发光单元1011、绿色发光单元1012和蓝色发光单元1013各自生成的光线耦合到一起。同时，通过分别控制红色发光单元1011、绿色发光单元1012和蓝色发光单元1013输出的能量，即能够控制耦合后的光线的颜色。

在具体实施过程中，可以在第一滤波片1014和第二滤波片1015上镀上选用二氧化硅(化学式：SiO2)和五氧化二钽(化学式：Ta2O5)等材料形成的薄膜，使得第一滤波片1014能够反射红色激光且透射蓝色激光和绿色激光，且第二滤波片1015能够反射蓝色激光且透射绿色激光，在此就不再赘述了。

当然，在其他实施例中，光源101还可以采用LED光源等等，在此不做限制。

在具体实施过程中，扫描器102可以是扫描光纤或者扫描镜。

请参考图3A，图3A为本发明实施例提供的扫描光纤的结构示意图，如图3A所示，该扫描光纤包括光纤1021和光纤驱动器件1022，光纤驱动器件具体可以是三个压电陶瓷驱动器10221，如图3A所示，该三个压电陶瓷驱动器10221串联设置，并且伸缩方向不同，从而能够使得光纤能够单独在三个方向上进行扫描。

请继续参考图3B，图3B为本发明实施例提供的扫描光纤的轴视图，扫描光纤中三个压电陶瓷驱动器的伸缩方向如图3B中所示，也即光纤驱动器件1022能够提供三个驱动方向。

需要说明的是，本实施例所示的压电陶瓷驱动器仅仅可以在一个方向上伸缩，所以需要三个压电陶瓷驱动器，并且三个压电陶瓷驱动器需要串联设置，同时三个压电陶瓷驱动器的伸缩方向不同，在其他实施例中，若压电陶瓷驱动器可以在两个方向上进行伸缩，则相应地减少一个压电陶瓷驱动器即可，当然，本实施例介绍的内容仅仅是一个示例，在实际应用中，压电陶瓷驱动器可以通过对应的连接器件如正交型转接器等等组合在一起，在此不做限制，另外，光源101出射的激光还需要通过光耦合器件耦合到光纤中，在此就不再赘述了。

请参考图3C，图3C为本发明实施例提供的扫描镜的结构示意图，如图3C所示，扫描镜包括反射镜1023和反射镜驱动装置1024，如图3C所示，反射镜驱动装置1024具体为能够在三个圆环嵌套在一起的多环结构，这样，反射镜驱动装置1024能够提供三个驱动方向，在其他实施例中，反射镜驱动装置1024中的环状结构还可以是方环等等，在此不做限制。

当然了，通过本实施例的介绍，本领域所属的技术人员能够根据实际情况，在扫描器采用其他扫描方式的情况下，设置其他相应的驱动装置，以满足实际情况的需要，在此就不再赘述了。

请参考图4，图4为本发明实施例提供的扫描光纤进行扫描时的扫描投影图像的示意图，如图4所示，该扫描投影图像为矩形，其中，外围虚线为扫描光纤扫描时的最大扫描投影图像的边界，内部实线为扫描光纤实际扫描时的扫描投影图像的边界。

请继续参考图4，在本实施例中，为了便于介绍，将以扫描器102的扫描方式为栅格式扫描为例进行介绍，如图4所示，箭头所指示的方向即为扫描器的扫描轨迹。在其他实施例中，扫描器102可以采用的扫描方式还可以为李萨如扫描或螺旋线扫描等等，在此就不再赘述了。

在具体实施过程中，姿态检测装置20包括重力加速度传感器，当然，在实际应用中，还可以包括实际需要的其他传感器如三轴陀螺仪等等，这样，通过姿态检测装置20，即能够检测出扫描投影设备相对水平面的偏转角度。

请参考图5，图5为本发明实施例提供的扫描投影设备偏转后的扫描投影图像的示意图，如图5所示的扫描投影图像为扫描投影设备在水平方向偏转之后，且扫描投影设备未对扫描投影装置10进行调整的情况下出射的扫描投影图像，与图4相比，其扫描轨迹相对于扫描投影设备未发生变化。

在具体实施过程中，在通过姿态检测装置20检测到扫描投影设备与水平面之间的偏转角度之后，控制装置30即能够控制扫描器102的扫描轨迹反方向偏转扫描投影设备相对于水平面的偏转角度，使得扫描投影设备投影出的扫描投影图像一直是水平的，而不会随着扫描投影设备的偏转而偏转，在用户侧看来，无论用于放置扫描投影设备的屏幕是否水平，用户所看到的扫描投影设备投影出的扫描投影图像均能够与扫描投影设备水平放置时投影出的扫描图像一直，从而实现了降低现有技术中对扫描投影设备的放置平面的水平度的要求，扩大扫描投影设备的使用范围的技术效果。

具体来讲，请参考图6，图6为本发明实施例提供的扫描轨迹被调整之后的扫描投影图像的示意图，如图6所示，调整之后的扫描轨迹为扫描投影设备与水平面之间在反方向上了偏转了相同的角度，外围虚线为扫描器102为扫描光纤扫描时的最大扫描投影图像的边间，内部实线为扫描投影设备调整扫描轨迹后的扫描光纤实际扫描时的扫描投影图像的边界。

在其他实施例中，本领域所属的技术人员还能够根据实际情况选择其他的偏转方式，例如，可以以扫描轨迹的起始点或者结束点作为中心对扫描轨迹进行旋转，当然了，较佳的方式为如上述部分介绍的额以扫描轨迹的中心点进行偏转，这样能够降低扫描光纤的振幅，提高扫描光纤的使用寿命，针对扫描镜而言，也能够降低反射镜驱动装置的损耗，提高扫描镜的使用寿命，从而提高扫描投影设备的使用寿命。

在具体实施过程中，控制器30可以是包括处理器、电路和软盘、硬盘、光盘、磁光盘、非易失性存储卡等存储元件的集合，其中软盘、硬盘、光盘、磁光盘、非易失性存储卡等存储元件中可以存储程序；在通过姿态检测装置20获取到扫描投影设备相对于水平面的偏转角度之后，控制器30内存储的程序在被处理器执行时可以先根据扫描投影设备相对于水平面的偏转角度，确定偏转后的目标扫描轨迹，然后根据目标扫描轨迹，确定该目标扫描轨迹中每一个扫描点对应的三个不同方向上的三个分量，最后根据每一个扫描点对应的三个分类，控制扫描器扫描目标扫描轨迹中的每一个扫描点，这样，在目标扫描轨迹中所有的扫描点扫描完成之后，即完成了对目标扫描轨迹的扫描。

请参考图7，图7为本发明实施例提供的计算每一个扫描点对应的三个不同方向上的分量的示意图，如图7所示，扫描器能够单独在a、b和c三个不同的方向上对光源出射的光线进行调整，外围虚线为扫描光纤扫描时的最大扫描投影图像的边界，内部虚线为扫描光纤偏转扫描轨迹前的扫描投影图像的边界，内部实线为扫描光纤偏转扫描轨迹后的扫描投影图像的边界，设定内部虚线对应的扫描轨迹由a、c两个方向实现，内部实线对应的扫描轨迹由a、b和c三个方向实现，则针对扫描点i而言，其对应的坐标(x_i，y_i)可以由a、b和c三个方向上的分量合成，具体计算公式如下：

x_i＝a(x₁)+b(x₂)+c(x₃)，y_i＝a(y₁)+b(y₂)+c(y₃)。

当然了，针对同一个扫描点i而言，a、b和c的取值可以有许多组，本领域所属的技术人员能够根据实际情况，选择合适的取值，以满足实际情况的需要，在此就不再赘述了。

这样，在确定出每一个扫描点对应的三个不同方向上的三个分量后，这样，即能够根据每一个扫描点对应的三个分量，在扫描器具体为扫描光纤时，通过控制对应的压电陶瓷驱动器来提供相应的分量，即能够控制光纤对对应的扫描点进行扫描，在扫描器具体为反射镜时，通过控制对应的反射镜驱动结构，即能够控制反射镜对对应的扫描点进行扫描，在扫描到相应的扫描点时，光源101出射的对应颜色的光线，这样，在控制扫描器按照目标描轨迹进行扫描之后，即能够实现对一幅图像的扫描，根据人眼的暂留效应，用户即能够看到该幅图像，在此就不再赘述了。

当然，需要说明的是，在控制扫描器扫描目标扫描轨迹中的每一个扫描点的过程中，可以是按照前述介绍的栅格式扫描、李萨茹扫描或螺旋线扫描等扫描方式，控制扫描器一次扫描目标扫描轨迹中的每一个扫描点，具体过程在此就不再赘述了。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”或“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。

本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

由于通过姿态检测装置来检测扫描投影设备相对于水平面的偏转角度，并控制扫描器的扫描轨迹反方向偏转扫描投影设备与水平面之间的偏转角度，所以无论扫描投影设备相对于水平面如何偏转，扫描投影设备出射的扫描投影图像均能够与扫描投影设备水平放置时保持一致，从而降低了现有技术中对扫描投影设备的放置平面的水平度的要求，扩大了扫描投影设备的使用范围。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种扫描投影设备，其特征在于，包括：

扫描投影装置，包括光源和扫描器，所述扫描器能够单独在三个不同的方向上对所述光源出射的光线进行调整；

姿态检测装置，用于检测所述扫描投影设备相对于水平面的偏转角度；

控制器，所述控制器中存储有程序，所述程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取所述姿态检测装置检测到的偏转角度；

控制所述扫描器的扫描轨迹沿所述偏转角度的反方向偏转，且反方向偏转的角度等于所述偏转角度；

所述扫描器具体为扫描光纤或扫描镜；

在所述扫描器为扫描光纤时，所述扫描光纤包括光纤和能够提供三个驱动方向的光纤驱动器件；

在所述扫描器为扫描镜时，所述扫描镜包括反射镜和能够提供三个驱动方向的反射镜驱动结构。

2.如权利要求1所述的扫描投影设备，其特征在于，所述光源具体为激光光源或LED光源。

3.如权利要求1所述的扫描投影设备，其特征在于，所述姿态检测装置包括重力加速度传感器。

4.如权利要求1所述的扫描投影设备，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现控制所述扫描器的扫描轨迹沿所述偏转角度的反方向偏转的步骤时，进一步包括：

控制所述扫描器的扫描轨迹以所述扫描轨迹的中心点为旋转中心进行偏转。

5.如权利要求1所述的扫描投影设备，其特征在于，所述光纤驱动器件具体包括三个单方向的压电陶瓷驱动器，或者一个二维的压电陶瓷驱动器和一个单方向的压电陶瓷驱动器。

6.如权利要求1所述的扫描投影设备，其特征在于，所述反射镜驱动结构具体为三个环状结构嵌套在一起的多环结构。

7.如权利要求1所述的扫描投影设备，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现控制所述扫描器的扫描轨迹在反方向上偏转与所述偏转角度相同的角度的步骤时，具体执行以下步骤：

根据所述偏转角度，确定偏转后的目标扫描轨迹；

根据所述目标扫描轨迹，确定所述目标扫描轨迹中每一个扫描点对应的所述三个不同的方向上的三个分量；

根据每一个扫描点对应的三个分量，控制所述扫描器扫描所述目标扫描轨迹中的每一个扫描点。

8.如权利要求7所述的扫描投影设备，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现控制扫描器扫描所述目标扫描轨迹中的每一个扫描点的步骤时，具体执行以下步骤：

按照预设的扫描方式，控制所述扫描器依次扫描所述目标扫描轨迹中的每一个扫描点。

9.如权利要求8所述的扫描投影设备，其特征在于，所述预设的扫描方式具体为栅格式扫描、李萨茹扫描或螺旋线扫描。

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