CN110426842A - 栅格式光纤扫描器及其驱动方法及投影显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种栅格式光纤扫描器的驱动方法，包括：分别向致动器施加X轴和Y轴的扫描驱动信号，使得致动器产生栅格式运动从而带动扫描光纤进行对应的栅格式运动，同时逐像素或逐帧在X轴和/或Y轴上施加振幅不超过一个像素大小的消散斑驱动分量。相应的，本发明还公开了一种栅格式光纤扫描器及投影显示设备，从光纤扫描器端通过驱动控制实现散斑减弱，能有效减少散斑，提高画质及用户体验，且成本低。

Description

栅格式光纤扫描器及其驱动方法及投影显示设备
技术领域
本发明涉及投影显示领域，尤其涉及一种栅格式光纤扫描器的驱动方法、栅格式光纤扫描器及投影显示设备。
背景技术
激光显示技术是以红、绿、蓝三基色激光作为光源的显示技术，其作为新一代显示技术，不仅继承了数字显示技术的所有优点，而且色域覆盖率高达人眼可识别色彩空间的90％，可以真实再现客观世界最丰富、艳丽的色彩，提供更具震撼的表现力，因而被认为是一次显示领域的革命。
然而，由于激光光源的高度相干性，作为光源的激光投影在屏幕上时，散射光束间的干涉会导致投影像面上产生一种无规则分布的亮暗斑点，即激光散斑。散斑的存在严重影响了显示画面的成像质量，降低了图像分辨率和对比度，成为激光投影显示发展的一个重要障碍。因此，激光显示设计中必须尽可能地消减散斑噪声的影响，只有有效地抑制散斑，激光显示技术才有可能成为新一代显示行业的主流。
目前，围绕散斑问题国内外已提出多种解决方案，例如在光路中引入旋转漫射板、或旋转光学元件、振动镜、随机相位片等；再例如增加光源的谱线宽度；通过脉冲激光叠加的方式等。
对众多消散斑方案成功运用的是2007年三菱公司在显示市场上推出的一款大屏幕激光电视，该电视屏幕色彩再现域比液晶显示面板宽两倍。该激光电视的消散斑方案采的就是运动屏幕的方法，通过两个紧挨着的散射体组成的屏幕，其中一个屏幕固定，另一个紧挨着固定屏幕的屏幕做微小运动，这样由于屏幕的运动，使得显示图像中的散斑进行叠加，由于人眼的暂留效应，观察者就感觉不到屏幕上的散斑，即通过在平面内旋转屏幕以保持屏幕持续运动来叠加散斑图样，减少散斑的影响。该系统中需要两块屏幕，既增加了成本又影响了整机重量，且需要较大的驱动力而增加功耗，其实用操作性并不强。而且在运动屏幕消散斑方法中，光散布在运动屏幕上直接到达固定屏幕，如果散射体的散射角度比光路中透镜的数值孔径或者光圈值大，一部分光就将损失。另外由于需要考虑电视机外观、重量、可靠性、寿命和无噪声等问题，且随着大屏电视的发展，电视屏幕尺寸越做越大，抖动屏幕方案在满足上述要求的情况下，屏幕结构设计难度非常大，也正因为如此三菱的激光大屏幕电视价格昂贵，只能走高端消费路线，不能大批量生产。
而目前市面上价格稍低的激光电视，一般都不是采用三色激光，而是采用单色激光或双色激光，通过荧光粉激发成三色，由于荧光粉激发产生的宽光谱本身散斑效应很小，且这种结构的设备里面通常会用到旋转的匀光片，可进一步消散斑，因此他们不需要上面提到的抖动屏幕，只需要普通抗光幕即可，成本相对较低，但显示效果远不及真正的三色激光电视，实际上色域和对比度都相较于真正的三色激光差很多。
如何利用低成本的方式，实现消散斑，已成为激光显示领域必须克服的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种栅格式光纤扫描器的驱动方法、栅格式光纤扫描器及投影显示设备，从扫描器端削弱散斑，可有效降低成本和提高画质。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种栅格式光纤扫描器的驱动方法，包括：分别向致动器施加X轴和Y轴的扫描驱动信号，使得致动器产生栅格式运动从而带动扫描光纤进行对应的栅格式运动，其特征在于，所述驱动方法还包括：逐像素或逐帧在X轴和/或Y轴上施加振幅不超过一个像素大小的消散斑驱动分量。
优选的，当逐帧在X轴和/或Y轴上施加消散斑驱动分量时，在对应轴上，扫描驱动频率为消散斑驱动频率的N倍，N为大于等于2的整数。
优选的，N为2～6的整数。
优选的，当逐像素在X轴和/或Y轴上施加消散斑驱动分量时,每个像素在对应轴上，消散斑驱动频率为中央区域最大调制带宽的整数倍。
优选的，当逐像素在X轴和/或Y轴上施加消散斑驱动分量时,每个像素在对应轴上，消散斑驱动频率为该像素调制频率的整数倍。
相应的，本发明还提出一种栅格式光纤扫描器，包括制动器、固定在致动器上的扫描光纤和驱动电路，驱动电路中包括可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序，所述程序被执行时实现以下步骤：
指令驱动电路向致动器施加X轴和Y轴的扫描驱动信号，使得致动器产生栅格式运动从而带动扫描光纤进行对应的栅格式运动；
指令驱动电路逐像素或逐帧在X轴和/或Y轴上施加振幅不超过一个像素大小的消散斑驱动分量。
其中，所述程序中存储有扫描驱动信号信息和消散斑驱动分量信息；
当所述程序中设定为逐帧在X轴和/或Y轴上施加消散斑驱动分量时，程序中，在对应轴上，扫描驱动频率被设定为消散斑驱动频率的N倍，N为大于等于2的整数；
当所述程序中设定为逐像素在X轴和/或Y轴上施加消散斑驱动分量时,程序中，每个像素在对应轴上：消散斑驱动频率被设定为中央区域最大调制带宽的整数倍，或消散斑驱动频率为该像素调制频率的整数倍。
优选的，N为2～6的整数。
相应的，本发明还提出一种投影显示设备，包括前述的栅格式光纤扫描器。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明从光纤扫描器端通过驱动控制实现散斑减弱，能有效减少散斑，提高画质及用户体验，且成本低，对外部屏幕无特殊需求。
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，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
图1是栅格式光纤扫描器普通工作模式下投射的光斑情况示意图；
图2为在图1的基础上，逐像素施加Y轴消散斑驱动分量时，光纤投射的光斑示意图；
图3为在图1的基础上，逐像素施加X轴消散斑驱动分量时，光纤投射的光斑示意图；
图4为在图1的基础上，逐帧施加X轴消散斑驱动分量时，光纤投射的光斑示意图；
图5为在图1的基础上，逐帧施加Y轴消散斑驱动分量时，光纤投射的光斑示意图；
图6为在图1的基础上，即逐帧施加x和y轴分量时，光纤投射的光斑示意图；
图7为本发明实施例栅格式光纤扫描器结构示意图。
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。
栅格式光纤扫描器在普通的工作情况下，分别向致动器施加X轴(即快轴)和Y轴(即慢轴)的驱动信号，使得致动器产生栅格式运动从而带动扫描光纤进行对应的栅格式运动，假设X轴的驱动频率和振幅分别为fx,Ax，Y轴的驱动频率和振幅分别为fy,Ay，如图1所示为栅格式光纤扫描器普通工作模式下投射的光斑情况示意图。
在本发明栅格式光纤扫描器的驱动方法实施例中，除了分别向致动器施加X轴和Y轴的扫描驱动信号，使得致动器产生栅格式运动从而带动扫描光纤进行对应的栅格式运动，所述驱动方法还包括：逐像素或逐帧在X轴和/或Y轴上施加振幅不超过一个像素大小的消散斑驱动分量。通过匀化人眼看到的画面实现消散斑的效果。
下面分别用几个实施例详细描述本发明方案。
实施例一：逐像素施加Y轴分量
参见图2，为在图1的基础上，逐像素施加Y轴消散斑驱动分量时，光纤投射的光斑示意图，此模式下，优选在逐像素上施加的Y轴消散斑驱动分量的驱动频率为中央区域最大调制带宽的整数倍(优选1～2倍)，且施加的振幅Ay’不超过一个像素大小。在另一实施例中，也可以选择在逐像素上施加的Y轴消散斑驱动分量的驱动频率为该像素调制频率的整数倍(优选1～2倍)。
实施例二：逐像素施加X轴分量
参见图3，为在图1的基础上，逐像素施加X轴消散斑驱动分量时，光纤投射的光斑示意图，此模式下，优选在逐像素上施加的X轴消散斑驱动分量的驱动频率为中央区域最大调制带宽的整数倍(优选1～2倍)，且施加的振幅Ax’不超过一个像素大小。在另一实施例中，也可以选择在逐像素上施加的X轴消散斑驱动分量的驱动频率为该像素调制频率的整数倍(优选1～2倍)。
实施例三：逐帧施加X轴分量
参见图4，为在图1的基础上，逐帧施加X轴消散斑驱动分量时，光纤投射的光斑示意图，此模式下，X轴扫描驱动频率为X轴消散斑驱动频率的N倍，N为大于等于2的整数,且逐帧施加的振幅不超过一个像素大小。考虑到人眼24帧的暂留效应，减弱后的散斑图样的重复频率不要低于24过多，否则可能引起轻微闪烁感。因此N优选为2～6的整数，例如N可以为2，3，4，5，6中的其中一个。
假设以散斑图样重复频率20帧设计消散斑驱动频率，图样显示频率为60帧，消散斑驱动频率为20Hz，则减弱后的散斑图样每三帧画面重复一次，按照消散斑理论，该方案将使散斑对比度降至约1/sqrt(3)约等于58％。
实施例四：逐帧施加Y轴分量
参见图5，为在图1的基础上，逐帧施加Y轴消散斑驱动分量时，光纤投射的光斑示意图，本实施例与实施例三的区别在于施加方向不同，其他可参考实施例三。
上述实施例一至四方案，可任意组合实施。例如将实施例三和实施例四组合实施时，参见图6，即逐帧施加x和y轴分量，实心圆代表第一帧光斑，空心圆代表第二帧光斑，从整体上看，画面整体产生斜方向的振动，合成幅度A优选不超过1.4(sqrt(2))个光斑尺寸。
上面介绍了本发明实施例栅格式光纤扫描器的驱动方法，下面介绍本发明栅格式光纤扫描器，参见图7，光纤扫描器包括制动器10、固定在致动器10上的扫描光纤11和驱动电路12，驱动电路12中包括可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序，所述程序被执行时实现以下步骤：
指令驱动电路向致动器施加X轴和Y轴的扫描驱动信号，使得致动器产生栅格式运动从而带动扫描光纤进行对应的栅格式运动；
指令驱动电路逐像素或逐帧在X轴和/或Y轴上施加振幅不超过一个像素大小的消散斑驱动分量。当所述程序中设定为逐帧在X轴和/或Y轴上施加消散斑驱动分量时，程序中，在对应轴上，扫描驱动频率被设定为消散斑驱动频率的N倍，N为大于等于2的整数；N优选为2～6的整数。当所述程序中设定为逐像素在X轴和/或Y轴上施加消散斑驱动分量时,程序中，每个像素在对应轴上：消散斑驱动频率被设定为中央区域最大调制带宽的整数倍，或消散斑驱动频率为该像素调制频率的整数倍。具体施加方式参见前述驱动方法实施例部分的介绍。
本发明实施例还提出一种投影显示设备，包括本发明实施例中的栅格式光纤扫描器，该投影显示设备由于采用了本发明栅格式光纤扫描器，能有效减少散斑，提高画质及用户体验。
本发明从光纤扫描器端通过驱动控制实现散斑减弱，效果好，成本低，对外部屏幕无特殊需求。
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)

1.一种栅格式光纤扫描器的驱动方法，包括：分别向致动器施加X轴和Y轴的扫描驱动信号，使得致动器产生栅格式运动从而带动扫描光纤进行对应的栅格式运动，其特征在于，所述驱动方法还包括：
逐像素或逐帧在X轴和/或Y轴上施加振幅不超过一个像素大小的消散斑驱动分量。
2.如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，当逐帧在X轴和/或Y轴上施加消散斑驱动分量时，在对应轴上，扫描驱动频率为消散斑驱动频率的N倍，N为大于等于2的整数。
3.如权利要求2所述的驱动方法，其特征在于，N为2～6的整数。
4.如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，当逐像素在X轴和/或Y轴上施加消散斑驱动分量时,每个像素在对应轴上，消散斑驱动频率为中央区域最大调制带宽的整数倍。
5.如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，当逐像素在X轴和/或Y轴上施加消散斑驱动分量时,每个像素在对应轴上，消散斑驱动频率为该像素调制频率的整数倍。
6.一种栅格式光纤扫描器，其特征在于，包括制动器、固定在致动器上的扫描光纤和驱动电路，驱动电路中包括可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序，所述程序被执行时实现以下步骤：
指令驱动电路向致动器施加X轴和Y轴的扫描驱动信号，使得致动器产生栅格式运动从而带动扫描光纤进行对应的栅格式运动；
指令驱动电路逐像素或逐帧在X轴和/或Y轴上施加振幅不超过一个像素大小的消散斑驱动分量。
7.如权利要求6所述的光纤扫描器，其特征在于：所述程序中存储有扫描驱动信号信息和消散斑驱动分量信息；其中：
当所述程序中设定为逐帧在X轴和/或Y轴上施加消散斑驱动分量时，程序中，在对应轴上，扫描驱动频率被设定为消散斑驱动频率的N倍，N为大于等于2的整数；
当所述程序中设定为逐像素在X轴和/或Y轴上施加消散斑驱动分量时,程序中，每个像素在对应轴上：消散斑驱动频率被设定为中央区域最大调制带宽的整数倍，或消散斑驱动频率为该像素调制频率的整数倍。
8.如权利要求7所述的光纤扫描器，其特征在于，N为2～6的整数。
9.一种投影显示设备，其特征在于，包括如权利要求6至9任一项所述的栅格式光纤扫描器。
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