CN201311540Y - 激光投影显示装置 - Google Patents

Abstract

一种激光投影显示装置，包含激光投影器及透明薄膜，该激光投影器包含一壳体供容设驱动电路板、激光光源模块、微机电摆动式反射镜及/或一控制器，并藉该控制器传输讯号以控制并驱动该激光光源模块发出接近或低于人眼可见光波长的特殊波长激光光束并藉该微机电摆动式反射镜将激光光束扫描形成投影光束而投射至壳体外部的该透明薄膜上；该透明薄膜内含可对光波波长范围在300－420nm产生荧光反应的发光物质，使其可接受并吸收投影光束并激发出人眼可见波长范围的光。以使该透明薄膜可在自然光的环境下以几近透明的效果呈现高辨认度的投影画面，供可看到投射画面并同时看穿该薄膜后方的物体。并可有效缩小雷射投影显示装置的体积。

Description

激光投影显示装置

技术领域

本实用新型是有关一种激光投影显示装置，尤指一种利用一激光光源模块发出接近或低于人眼可见光波长的激光光束，并藉一微机电摆动式反射镜以投影至一内含可对光波波长范围在300-420nm产生荧光反应的发光物质的透明薄膜上，藉以使该透明薄膜可在自然光的环境下以几近透明的效果呈现高辨认度的投影画面，供可看到投射画面并同时看穿该薄膜后方的物体。

背景技术

目前市面上投影显示的技术有很多种，但是要做到轻、薄、短、小且省电的程度及优点，则以激光扫描投影的技术为最佳；就目前商用投影机市场占有率最高的数位光源处理(Digital Light Processing，简称DLP)技术而言，要做到上述的程度及优点仍有很大的困难，其原因包含如下：一是成本的问题，因使用数位光源处理(DLP)技术必须有一颗数位微型反射镜元件DMD(DigitalMicro-mirror Device)芯片，而该DMD芯片具有数十万颗小镜子，致成为一制作成本相当昂贵的元件(每一芯片约美金US$100)；另一则是功率消耗的问题，因DLP技术与LcoS(Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶)近似，光源都是开着，开机后就一直消耗电源，因此功率消耗很大，相对影响投影显示装置的使用效率。

投影显示装置的应用范围相当广泛，举凡一般商务会议投影显示器、车用投影显示、及大型投影广告看板都可以看到投影显示的应用；其中有一种应用技术是投影在透明玻璃(媒介)上，并将影像显现在玻璃上，如此既可在透明玻璃上呈现投影画面，又可穿透玻璃看见后面(外面)的物体，此乃目前很多产品的应用上都有这一方面的需求，如车用的抬头显示器(Head-Up-Display，简称HUD)、仪表板(dashboard)、橱窗广告(Ads Window)等应用，但目前尚未有可供广泛使用的实际产品出现；而且当该透明玻璃(媒介)是使用在自然光的环境下(如白天使用)时，若投影显示装置以一般可见光波长(波长范围400～700nm)的激光光束投影在透明玻璃上以呈现投影画面，则因受到自然光干扰，致容易发生投影画面辨认度不足的问题，相对影响投影显示装置的使用效率及应用范围。

又目前激光投影装置的应用技术已有US4,979,030、US5,920,361、US5,966,009、US6,140,979、US6,426,781、US6,594090、US6,945,652，以及日本11-305710等多件专利，其中，US4,979,030是揭示利用R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)三原色激光、高速旋转的多面镜(Polygon)及gavonometer结构，并利用激光光的光强度来做调变且设有一组连接镜头的技术；US5,920,361是揭示利用激光阵列(Laser Array)来做激光投影光源的技术；US5,966,009是揭示利用电磁式的MEMS反射镜的技术；US6,140,979是揭示激光利用亮时间来调整亮度，并利用look up table(查找表)来做影像畸变补正的技术；US6,426,781B1是揭示利用AOM来做激光信号的调变，并利用波长分别为488nm、514nm、647nm的三个波长的激光来投影及利用F-theta lens与relay lens(连接镜片)的技术；US6,594,090B2是揭示利用Lcos、DLP做激光调变而结构如传统投影机的技术；US6,945,652B2是揭示当投射光束正在被扫描时，该光束以光脉冲辐射而在二相邻像素之间藉分开光束以对应于各别的像素的技术。然而，目前使用的电子设备均有朝向轻、薄、短小的设计趋势，而目前使用的激光投影装置除了常配合桌上电脑或笔记型电脑使用外，亦有配合3G手机或PDA(personal digital assistant)或其他相关电子设备(如苹果电脑在2007年6月新推出的iphone手机)使用的需要，也就是使用者将3G手机或PDA的小型显示幕上所显示的文字或影像资料通过激光投影装置而投影在一投射面上放大显示，使投影画面增大以利于观看或多人一起观看；又如车用的抬头显示器、仪表板、橱窗广告等应用技术亦有这方面需求，但习知激光投影装置在型体上都较大，造成使用上的不便，相对影响激光投影装置的使用效率及应用范围；因此，本实用新型即是针对上述需求而加以设计。

发明内容

本实用新型主要目的是提供一种激光投影显示装置，其是利用一具有微机电摆动式反射镜激光的投影器，并搭配使用一内含发光物质(light emittingparticles)而可对特定波长光波产生荧光反应的透明薄膜，以呈现高辨认度的投影画面。

本实用新型提供的激光投影显示装置，包含一激光投影器及一透明薄膜，其中该激光投影器包含一壳体供容设一驱动电路板、一激光光源模块、一微机电摆动式反射镜及/或一控制器，并藉该控制器传输讯号以控制并驱动该激光光源模块发出接近或低于人眼可见光波长(波长范围400～700nm)的特殊波长激光光束，如波长400-410nm的蓝紫光，并藉该微机电摆动式反射镜将激光光束扫描形成投影光束，再经由壳体上所设的投射窗口投射至壳体外部的该透明薄膜上；该透明薄膜内含可对光波波长范围在300-420nm产生荧光反应的发光物质(荧光材料)，使其可接受并吸收投影光束并激发出人眼可见波长范围的光，如该发光物质在接受并吸收波长400-410nm的蓝紫光后可产生430-460nm的蓝光。

其有益效果在于，可以使该透明薄膜可在自然光的环境下以几近透明的效果呈现高辨认度的投影画面，供可看到高辨认度的投射画面并同时看穿该薄膜后方的物体；并且，可有效缩小激光投影显示装置的体积，并提升其使用效率及应用范围。

较佳地，本实用新型的一种激光投影显示装置，其中该壳体进一步可搭配一底座使用，并在壳体与底座之间设置一角度调整机构，用以调整壳体上所设投射窗口的投射角度，使投影光束的投射角度可配合透明薄膜的设立位置而简易调整，使透明薄膜上所呈现的投影画面可随需要而简易调整，以提升激光投影显示装置的使用效率。

附图说明

图1是本实用新型激光投影显示装置中激光投影结构外观示意图；

图2是本实用新型激光投影显示装置中激光投影器一视角的局部立体分解示意图；

图3是本实用新型激光投影显示装置中激光投影器另一视角的局部分解立体示意图；

图4是本实用新型激光投影显示装置的使用状态示意图；

图5是本实用新型激光投影显示装置在的使用状态中控制器的作用示意图。

附图标记说明：

1-激光投影器；10-壳体；11-投射窗口；2-控制器；201-讯号连接线；202-接收系统；3-透明薄膜；4-画面产生与发射装置；401-发射系统；20-基座；21-角度调整机构；22-枢轴；23-弧型滑槽；30-驱动电路板；40-激光光源模块；41-激光光束；42-投影光束；43-投影画面；50-微机电摆动式反射镜；51-反射镜面；60-讯号连接插座。

具体实施方式

为使本实用新型更加明确详实，兹列举较佳实施例并配合下列图示，将本实用新型的结构及其技术特征详述如后：

参照图1、2、3所示，其分别是本实用新型激光投影显示装置中激光投影器的结构外观及二不同视角的局部分解示意图；本实用新型激光投影显示装置(laser projection display device)包含一激光投影器1及一透明薄膜3，该激光投影器1可设计包含一壳体10及一基座20，其中，该壳体10的形状不限制，如图所示本实施例的壳体10可设计为一矩形体；又本实施例的壳体10内部主要设有一驱动电路板30、一激光光源模块40及一微机电摆动式反射镜50，且激光驱动电路板30、激光光源模块40及微机电摆动式反射镜50三者之间是形成电性连接，供可由驱动电路板30控制及驱动该激光光源模块40发出激光光束41，并配合同步讯号以与该微机电摆动式反射镜50同步动作以形成连动状态，而达成扫描投影以显示昼面的作用功效。

该驱动电路板30是设在壳体10之内部，如图所示本实施例的驱动电路板30是设在壳体内部一侧边处，并通过设在壳体10外部的一讯号连接插座60以向外电性连接至一控制器2上如图4所示，供可通过该控制器2所传输的讯号以控制及驱动该激光光源模块40发出一定时序的激光光束41；至于该驱动电路板30可包含激光驱动器、微机电系统驱动器及数字信号处理引擎等电路设计或元件，由于该等电路设计或元件可利用已知技术达成者且非本专利特征所在，故在此不另赘述。又该控制器2主要包含：影像处理芯片单元如FPGA、DSP、Micron等，影像讯号接收单元其可以是无线或有线传输装置如蓝牙无线传输单元或USB、VGA等有线传输单元，内部存储器如SRAM，DRAM等，及一些周边搭配的电阻、电容等电子零件。本实施例中该控制器2是与壳体10分开设立如图所示，但并非用以限制本实用新型，也就是该控制器2亦可随使用或制造需要而设在壳体10内部，并设计成与驱动电路板30结合成一体。

该激光光源模块40是设在壳体10之内部，如图所示本实施例的激光光源模块40是架设在壳体10内部的中央上半处，使其可向下发出激光光束41并投射至该微机电摆动式反射镜50的反射镜面51上；本实用新型所使用的激光光源模块40其特征在于：该激光光源模块40所发出的激光光束41是接近或低于人眼可见光波长(波长范围400-700nm)的特殊波长激光光束41，如可选择控制发出波长400-410nm的蓝紫光激光光束41，或选择控制发出波长365-375nm的激光光束，用以分别搭配可对各种特殊波长光波产生荧光效果的透明薄膜3(容后述)。

该微机电摆动式反射镜50是设在壳体10内部，如图所示本实施例的微机电摆动式反射镜50是架设在壳体10内部的中央下半处并向前方倾斜一适当角度，使其上所设的反射镜面51亦向前方倾斜一适当角度，藉以使激光光束41以一偏斜角度的入射角投射至反射镜面51，并经反射后可以相等偏斜角度的出射角射向前方的壳体10上所设的一投射窗口11，也就是激光光束41投射至倾斜的反射镜面51后，可藉该反射镜面51的二维转动关系将激光光束41扫描形成投影光束42，并使投影光束42可全部经由该投射窗口11而向外投射。

该透明薄膜3是设在激光投影器1的投射窗口11的前方供接收投影光束42；以本实用新型的应用范围而言，该透明薄膜3可预先铺设在一透明玻璃(媒介)上，如汽车的前挡玻璃或橱窗玻璃上，当投影光束42经由投射窗口11而投射在该透明薄膜3上，该透明薄膜3可藉其内含的发光物质(light emitting particles)(即荧光材料)接收投影光束42而产生可见光的光源以形成文字、影像的投影画面43供人观看如图4所示；由于本实用新型的激光光源模块40是发出特殊波长的激光光束41，尤其是锁定于接近或低于人眼可见光波长(波长范围400-700nm)的特殊波长激光光束41，如选择控制发出波长400-410nm的蓝紫光激光光束或波长365-375nm的激光光束，因此本实用新型的透明薄膜3是分别形成可对该特殊波长的激光光束41产生荧光效果的透明薄膜，也就是该透明薄膜3内含的发光物质(light emitting particles)是可对于光波波长范围在300-420nm的光产生荧光反应；当激光光束41被扫描形成投影光束42(波长范围在300-420nm)而投影在透明薄膜3时，该透明薄膜3接受到上述范围波长的光源，其所内含的发光物质即可吸收该投影光束42(激光光束41)而发射(激发)一般人眼的可见波长范围的光(即400-700nm)；例如：该透明薄膜3的发光物质设定为在接受并吸收波长400-410nm的蓝紫光光源后即会产生430-460nm的蓝光，而该波段的蓝光(430-460nm)相较于投影光束42(激光光束41)的入射光波段(400-410nm)的蓝紫光，对于人眼而言有具有更高的辨认度，亦即人眼对于蓝光(430-460nm)的感度远高于蓝紫光(400-410nm)，因此人眼便很容易看到由激光光束41经由反射镜面51反射并来回扫描形成投影光束42而在该透明薄膜3上所产生的蓝色光投影画面43；同理，如果要在透明薄膜3产生红光如600-660nm的投影画面，则只要在该透明薄膜3内均匀含置另一种发光物质，以可对另外一个波段的投影光束42(激光光束41)产生红色的荧光反应，如投影光束42(激光光束41)以365-375nm投射到该透明薄膜3上，则发光物质可产生红光波长范围的光进而构成红色的投影像画面43。

又，该透明薄膜3利用在自然光中所占比例较少的波长范围的光如波长400-410nm的蓝紫光来激发其所内含的发光物质，以使其产生人眼感度较高的波长范围的光(即400-700nm)，主要是为了让该透明薄膜3在自然光的环境下，可以在受自然光影响(干扰)最小的情况，以几近透明的效果来呈现投影画面；如此便可在看投射画面的同时，又可以穿透该透明薄膜3而看到其后方的物体，当应用于车用抬头显示装置时，对于行车安全有非常显着的提升；藉此，本实用新型激光投影显示装置可有效缩小体积，并提升其使用效率及应用范围。另，该波长400-410nm的蓝紫光投影光束42(激光光束41)对人眼而言较不刺眼也不具杀伤力，可增进使用时安全性，相对提高使用效率及应用范围。

参考图1-3所示，该壳体10进一步可架设在一底座20上，且该壳体10与底座20之间进一步可设置一角度调整机构21，使当底座20的设立位置被固定时，可藉该角度调整机构21以调整壳体10的方位，也就是由投射窗口11射出的投影光束42的投射角度，使投影光束42的投射角度可配合透明薄膜3的设立位置而简易调整，藉以提升激光投影显示装置的使用效率及方便性。本实施例中该底座20是一L型架，使L型底座20中的横架可固定在一置放面上如车前挡玻璃或橱窗玻璃之内面一平台上，而L型底座20中的直架则藉角度调整机构21以与壳体10的一侧边活动结合；再如图1-3所示，本实施例的角度调整机构21包含一枢轴22设在L型底座20的直架的上方及一弧型滑槽23设在L型底座20的直架的下方，使壳体10可以枢轴22为转轴并以弧型滑槽23为角度转动范围而进行角度调整如图4中箭头A所示。

参考图4所示，其是本实用新型激光投影显示装置一实施例(即控制器2与壳体10分开设立)的使用状态示意图；使用时，通过控制器2以预先设定文字或影像的投影画面43，并藉讯号连接线201电性连接至激光投影显示装置1的讯号连接插座60，供可将控制器2的讯号传输至激光投影显示装置1的驱动电路板30，藉以控制及驱动该激光光源模块40发出一定时序的激光光束41，再投射至微机电摆动式反射镜50的反射镜面51上，再藉反射镜面51的二维转动将激光光束41扫描形成投影光束42，再经由该投射窗口11向外投射至一预先铺设(如铺设在透明玻璃上)的透明薄膜3上，即可藉该透明薄膜3所内含的发光物质(荧光材料)接收特定波长的投影光束42，而在透明薄膜3上产生可见光的光源以形成文字或影像的投影画面43供人观看。

另参考图5所示，其是本实用新型激光投影显示装置的使用状态中控制器2的作用示意图；该控制器2可通过一画面产生与发射装置4如GPS(全球卫星定位)导航装置、手机、PC(个人电脑)、NB(笔记型电脑)等，来设定本实用新型激光投影显示装置的激光投影器1所要投影显示文字或影像的投影画面43；而该画面产生与发射装置4与控制器2之间的传输方式不限制，可透过其发射系统401与控制器2的接收系统202之间的无线传输方式将文字或影像讯号由画面产生与发射装置4传输至控制器2，进一步再由控制器2传输至本实用新型激光投影显示装置1以进行动态或静态的投影显示。而藉上述结构，可有效缩小体积，并提升激光投影显示装置的使用效率及应用范围。

以上所示仅为本实用新型的优选实施例，对本实用新型而言仅是说明性的，而非限制性的。本领域具通常知识技术人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变、修改、甚至等效变更，但都将落入本实用新型的权利范围内。

Claims (10)

1.一种激光投影显示装置，包含一激光投影器及一透明薄膜，其特征在于：

该激光投影器，包含一壳体，该壳体内部至少容设一驱动电路板、一激光光源模块及一微机电摆动式反射镜，该驱动电路板是通过一控制器传输讯号以控制及驱动该激光光源模块发出接近或低于人眼可见光波长的激光光束，并通过该微机电摆动式反射镜将该激光光束扫描形成投影光束，并经由壳体上一投射窗口向外投射至壳体外部的透明薄膜上；

该透明薄膜，其内含有可对波长范围在300～420nm的光波产生荧光反应的发光物质，使其接受并吸收该投影光束以激发出人眼可见波长范围的光；

其中，当激光投影器所产生接近或低于人眼可见光波长的投影光束投射在透明薄膜时，通过透明薄膜所内含的发光物质而在该透明薄膜上以几近透明的效果呈现具辨认度的投影画面，供看到投影画面并同时可看穿该透明薄膜后方的物体。

2.根据权利要求1所述激光投影显示装置，其特征在于，该发光物质是一种荧光材料。

3.根据权利要求1所述激光投影显示装置，其特征在于，该激光光源模块所发出接近或低于人眼可见光波长的激光光束是为波长400-410nm的蓝紫光激光光束。

4.根据权利要求1所述激光投影显示装置，其特征在于，该透明薄膜所内含的发光物质是可接受并吸收波长400-410nm的蓝紫光并产生波长430-460nm的蓝光的发光物质，以使当波长400-410nm的蓝紫光激光光束投射在该透明薄膜上时呈现由蓝光形成的投影画面。

5.根据权利要求1所述激光投影显示装置，其特征在于，该激光光源模块所发出接近或低于人眼可见光波长的激光光束是为波长365-375nm的激光光束。

6.根据权利要求1所述激光投影显示装置，其特征在于，该透明薄膜所内含的发光物质是可接受并吸收波长365-375nm的激光光束并产生波长600-660nm的红光的发光物质，以使当波长365-375nm的激光光束投射在该透明薄膜上时呈现由红光形成的投影画面。

7.根据权利要求1所述激光投影显示装置，其特征在于，该控制器与壳体之间分开设立或结合成一体。

8.根据权利要求1所述激光投影显示装置，其特征在于，该驱动电路板是设在壳体内部一侧边处，该激光光源模块是架设在壳体内部的中央上半部处并可向下发出激光光束，该微机电摆动式反射镜是架设在壳体内部的中央下半部处且位于激光光源模块下方并向前方倾斜一适当角度，以使激光光束以一偏斜角度投射至该机电摆动式反射镜的反射镜面上，并通过该反射镜面的反射将激光光束扫描形成可形成画面的投影光束并经由壳体上所设的投射窗口向外投射。

9.根据权利要求1所述激光投影显示装置，其特征在于，还包括一底座，该壳体架设在该底座上，并在壳体与底座之间设置一角度调整机构，用以调整壳体上所设投射窗口的投射角度。

10.根据权利要求9所述激光投影显示装置，其特征在于，该底座是一L型架，L型架的横架固定在一置放面上，而L型架的直架则通过该角度调整机构与壳体的一侧边活动结合，以使壳体可在底座上调整角度。

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