CN205210496U - 多mems激光投影装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多MEMS激光投影装置。激光投影装置(100)包括一个视频信号处理单元(110)，以及与视频信号处理单元(110)耦合的激光投影模组(120)。激光投影模组(120)包括视频信号调制器(121)，多个激光驱动器(122)，多个激光光源模块(124)，多个扫描驱动器模块(123)以及多个MEMS扫描器(125)。视频信号处理单元(110)读取输入视频图像信号并根据像素位置信息将像素信号分别传送至相应激光驱动器(122)以驱动相应激光光源模块(124)。多个扫描驱动器模块(123)驱动多个MEMS扫描器(125)分别对相应激光光源模块(124)的激光束进行扫描投射。多路扫描输出激光束经一非球面反射镜(402)进行图像矫正后，形成投影图像。

Description

多MEMS激光投影装置

技术领域

本实用新型涉及一种投影装置，尤其涉及一种采用多激光光源及多MEMS扫描器的激光投影装置。

背景技术

投影设备在日常生活和工作中使用比较方便，随着连续激光光源技术的成熟，激光投影装置逐渐发展为新一代投影设备。激光投影具有影像色彩失真度小，图像亮度高、效果稳定的特点。随着技术的发展，激光投影装置逐渐趋向小型化，适用于家庭、办公等便携式的产品。

便携式小型激光投影装置投影过程中投影距离会对投影画面大小有一定的影响。投影画面较小时，例如分辨率为1920*720画面显示效果清晰度很高，当激光投影画面增大时，投影输出显示画面的分辨率会随着画面增大清晰度会下降，则会直接影响视频观看者的体验。尤其在采用大屏幕显示的应用环境中，显示画面虽然得到放大，但画面清晰度满足不了需求。

因此，为保证激光投影装置投影出的画面保持高分辨率，保证输出画面的亮度及色彩，需要改善激光投影装置设计中分辨率、色度及亮度性能的问题。

发明内容

为提高激光投影装置输出大投影画面时的分辨率，同时能保证投影画面的亮度、色度及画面失真度，本实用新型提出一种多MEMS(MicroElectronicMechanicSystem,微电机系统)激光投影装置。

多MEMS激光投影装置，包括对输入视频信号进行处理的视频信号处理单元，以及与视频信号处理单元耦合的激光投影模组。所述激光投影模组包括视频信号调制器，多个耦合于所述视频信号调制器的激光驱动器，多个耦合于所述激光驱动器的激光光源，多个耦合于所述视频信号调制器的扫描驱动器，以及多个耦合于所述扫描驱动器的MEMS扫描器。

所述视频信号处理单元包括计数器，用于对输入视频图像信号像素位置信息进行计数统计。视频信号调制器包括信号同步模块和图像信号处理模块，信号同步模块用于对多MEMS激光投影装置的多个激光光源信号及多个MEMS扫描器的扫描信号进行验证，图像信号处理模块对图像信号进行处理。

根据本实用新型的另一特征，所述激光投影模组还包括一个与多MEMS扫描器光学耦合的非球面反射镜，设定为对多个MEMS扫描器的扫描投影画面进行调整矫正。

根据本实用新型的另一特征，所述视频信号处理单元包括一个缓存器，设定为对视频图像信号进行缓存。对视频图像信号进行缓存时，可以设定为按行缓存，或者设定为按帧缓存。

根据本实用新型的另一特征，所述多个激光驱动器分别驱动所述多个激光光源，所述多个激光驱动器与所述多个激光光源一一对应，数目相同。

根据本实用新型的另一特征，所述多个扫描驱动器分别驱动所述多个MEMS扫描器，所述多个扫描驱动器与所述多个MEMS扫描器一一对应，数目相同。

根据本实用新型的另一特征，所述多个激光光源与所述多个MEMS扫描器一一对应，数目相同。

根据本实用新型的另一特征，每个激光光源包括一个红色激光管、一个绿色激光管以及一个蓝色激光管。所述激光驱动器驱动红色激光管、绿色激光管以及蓝色激光管以产生特定强度的红色激光束、绿色激光束以及蓝色激光束。红色激光束、绿色激光束及蓝色激光束经透镜组合形成激光束。

根据本实用新型的另一特征，每个MEMS扫描器包括一MEMS驱动镜面，用以反射激光模块的复合激光束，以及一耦合于所述扫描驱动器的线圈。所述每个MEMS扫描器还包括一磁铁，MEMS驱动镜面悬浮在磁铁产生的磁场内。

根据本实用新型的另一特征，MEMS扫描器为一双轴MEMS，包括与MEMS驱动镜面耦合的第一扭力杆，以及与第一扭力杆耦合的第二扭力杆。两扭力杆相互基本垂直。MEMS驱动镜面绕第一旋转轴旋转以形成一行内复数个像素，并绕着第二旋转轴旋转以形成复数个像素行。

根据本实用新型的另一特征，激光投影模组内还设置多个光传感器，对每个激光光源模块发出激光(红色激光、绿色激光及蓝色激光)的颜色和强度进行感测，以及设置多个角位置传感器对每个MEMS驱动镜面的方位进行感测，视频信号调制器的信号同步模块根据感测反馈信号验证与图像信号处理模块内信号像素信息的一致性。

上述所提供的实用新型方案，能有效改善激光投影装置在投影输出时大画面的清晰度问题，并能同时确保视频投影输出画面的色度、亮度及失真度。

附图说明

图1为描述本实用新型多MEMS激光投影装置基本结构框图；

图2为描述本实用新型实施例一双MEMS激光投影模组投影示意图；

图3为描述本实用新型实施例一视频图像信号分块示意图；

图4为描述本实用新型多MEMS激光投影输出画面调整和矫正输出示意图；

图5为描述本实用新型实施例二视频图像信号分块示意图；及

图6为描述本实用新型实施例三视频图像信号分块示意图。

具体实施方案

以下结合各个附图对本实用新型提出的技术方案进行详细的说明。

图1为描述本实用新型提出的多MEMS激光投影装置100的基本结构框图。

实施例一以激光投影模组120设计采用两个激光光源模块以及两个MEMS扫描器作为应用例。多MEMS激光投影装置100包括：对输入视频图像信号进行读取的视频信号处理单元110，与视频信号处理单元110耦合的激光投影模组120。视频信号处理单元110包含对视频图像信号像素位置信息进行计数统计的计数器140。激光投影模组120包括视频信号调制器121，激光驱动器1221及与激光驱动器1221耦合通信的激光光源1241，激光驱动器1222以及与激光驱动器1222耦合的激光光源1242，扫描驱动器1231以及与扫描驱动器1231耦合的MEMS扫描器1251，扫描驱动器1232以及与扫描驱动器1232耦合的MEMS扫描器1252。视频信号调制器121包括对激光光源1241和1242发射的激光强度与颜色及对MEMS扫描器1251和1252的扫描信号进行验证的信号同步模块211以及图像信号处理模块212。

图2为双MEMS激光投影模组投影示意图。双MEMS激光投影装置100有视频图像信号输入时，视频信号处理单元110对输入视频图像信号进行读取，计数器模块140依据视频图像信号像素位置信息按设定将视频图像信号分块，并将视频图像信号传送至激光投影模组120中的视频信号调制器121。视频信号调制器121的图像信号处理模块212产生像素信号，激光驱动器1221和激光驱动器1222依据像素信号驱动相应激光光源1241和激光光源1242发出具有相应颜色及强度的激光束。扫描驱动器1231驱动MEMS扫描器1251对激光光源1241发出的激光束进行扫描投射。扫描驱动器1232驱动MEMS扫描器1252对激光光源1242发出具有一定颜色及强度的激光束扫描投射。

如图3中所示，根据设定将视频图像信号横向分成前半帧301和后半帧302两块，当计数器140计数判定视频图像信号像素位置对应前半帧301块时，像素光强及颜色信号传送到激光驱动器1221。当计数器140计数判定视频图像信号像素位置对应后半帧302块时，像素光强及颜色信号传送至激光驱动器1222。

激光驱动器1221根据视频图像信号301块的像素光强及颜色信号发出驱动信号驱动激光光源1241发出激光光束。扫描驱动器1231发出扫描驱动信号驱动MEMS扫描器1251对激光光源1241发出的激光束扫描投射，以形成前半帧301内图像。激光驱动器1222根据视频图像信号302块的像素光强及颜色信号发出驱动信号驱动激光光源1242发出激光光束。扫描驱动器1232发出驱动信号驱动MEMS扫描器1252对激光光源1242发出的激光束扫描投射，以形成后半帧302内图像。在此过程中，图像像素光强及颜色信号按顺序先后传送至相应激光驱动器1221及1222。根据一优选实施例，当激光驱动器1221或1222中任何一驱动器有激光驱动信号时，扫描驱动器1231与1232同时驱动相应MEMS扫描器1251与1252。根据另一优选实施例，当激光驱动器1221或1222中任何一驱动器有激光驱动信号时，扫描驱动器1231或1232只驱动MEMS扫描器1251或1252中与激光光源1241或1242中接收到激光驱动信号的激光光源光学耦合的MEMS扫描器。

激光光源1241与1242内设置有光传感器(图2中未标出)对每个激光光源模块发出激光(红色激光、绿色激光及蓝色激光)的颜色和强度进行感测。MEMS扫描器1251与1252中设置有角位置传感器(图2中未标出)对每个MEMS驱动镜面的方位进行感测。视频信号调制器121中的信号同步模块211根据感测反馈信号验证与图像信号处理模块212内信号像素信息的一致性。

在本实用新型上述实施例中，采取边读取视频图像信号边传送图像像素光强及颜色信号传送到相应的激光驱动器。计数器140根据设定值判定所读取的图像像素位置对应视频图像块301时，则将像素光强及颜色信号传送到激光驱动器1221。当计数器140根据设定值判定所读取的图像像素位置对应视频图像块302时，则将像素光强及颜色信号传送到激光驱动器1222。

本实用新型还可以设置缓存器对视频图像信号进行缓存。根据本实用新型一优选实施例，对读取的行数据进行缓存。对缓存的行数据进行扫描时，可采用串行扫描方式或并行扫描方式。

串行扫描数据时，计数器140依据所扫描的图像信号像素位置信息判定其对应视频图像块301，将像素光强及颜色信号传送到激光驱动器1221。计数器140依据所扫描的图像信号像素位置信息判定其对应视频图像块302，将像素光强及颜色信号传送到激光驱动器1222。并行扫描数据时，同时扫描缓存中图像块301和302相应行的数据，将像素光强及颜色信号传送到相应激光驱动器1221和激光驱动器1222。

上述301和302两部分视频图像块相应的投影经非球面反射镜402进行画面调整矫正，反射输出到大屏幕403显示，投影输出如图4中示意。

上述实施例中，双MEMS激光投影装置可有效提高投影图像分辨率，以满足采用大屏幕显示时，视频画面的清晰度需求。

本实用新型的实施例二，为另一多MEMS激光扫描装置的应用设计。在本实施例中，激光投影模组120设计采用四个激光光源及四个MEMS扫描器对输入视频图像信号进行扫描投影。

四MEMS激光投影装置100有视频图像信号输入时，视频信号处理单元110对视频图像信号进行读取，视频图像信号按设定分为四块，视频图像信号每帧画面的纵向分块方式如图5中所示。

当计数器140根据视频图像信号像素位置信息判定对应501块时，像素光强及颜色信号传送至激光驱动器1221，当计数器140判定视频图像信号像素位置对应502块时，像素光强及颜色信号传送至激光驱动器1222，以此类推，根据计数器140对图像信号像素位置信息的判定，503块和504块的像素光强及颜色信号分别传送至激光驱动器1223和1224。

激光驱动器1221根据像素光强及颜色信号发出驱动信号驱动激光光源1241发出激光光束，扫描驱动器1231发出扫描驱动信号驱动MEMS扫描器1251对激光光源1241发出的激光束扫描投射，以形成501内图像。激光驱动器1222根据像素光强及颜色信号发出驱动信号驱动激光光源1242发出激光光束，扫描驱动器1232发出扫描驱动信号驱动MEMS扫描器1252对激光光源1242发出的激光束扫描投射，以形成502内图像。依次类推，分别形成503和504内图像。在上述过程中，图像像素光强及颜色信号按顺序先后传送至相应激光驱动器1221、1222、1223及1224。根据一优选实施例，上述四个激光驱动器中任何一个驱动器有激光驱动信号时，上述四个扫描驱动器1231、1232、1233及1234同时驱动相应的MEMS扫描器1251、1252、1253及1254。根据另一优选实施例，当上述四个激光驱动器中任何一个驱动器有激光驱动信号时，扫描驱动器1231或1232或1233或1234，只驱动MEMS扫描器1251或1252或1253或1254中与激光光源1241或1242或1243或1244中接收到激光驱动信号的激光光源光学耦合的MEMS扫描器。

在本实用新型上述实施例中，采取边读取视频图像信号边传送图像像素光强及颜色信号传送到相应的激光驱动器。按行数据从左到右逐行正向扫描，分别对应视频图像501、502、503及504块；或者根据不同的扫描顺序，按行数据从右向左逐行反向扫描，分别对应视频图像504、503、502、及501块。计数器140按设定值判定所读取的图像像素位置，将图像像素光强及颜色信号分别传送至相应的激光驱动器1221、1222、1223及1224。

本实用新型还可设置缓存器对视频图像信号进行缓存。根据本实用新型一优选实施例，对读取的行数据进行缓存。对缓存的行数据进行扫描时，可采用串行或并行扫描方式：

串行扫描行数据时，可根据不同扫描顺序，按行数据从左向右逐行正向按序依次扫描501、502、503及504的顺序扫描，或者按行数据从右向左逐行反向按序依次扫描504、503、502及501的顺序扫描。计数器140依据所扫描的图像信号像素位置信息判定其对应的视频图像块501、502、503及504，将图像像素光强及颜色信号按序依次分别传送至相应激光驱动器1221、1222、1223及1224。

并行扫描行数据时，同时扫描501、502、503及504块的行数据，依据所扫描的图像信号像素位置信息，判定其分别对应视频图像块501、502、503及504，将图像像素光强及颜色信号同时传送至相应激光驱动器1221、1222、1223及1224。

根据本实用新型另一优选实施例，可对视频图像信号读取数据按帧缓存。对缓存的帧数据进行扫描时，可采用串行扫描方式或并行扫描方式：

串行扫描帧数据时，可根据不同的扫描顺序，按行数据从左向右逐行正向按序依次扫描501、502、503及504数据块，或者按行数据从右向左逐行反向按序依次扫描504、503、502及501数据块。依据所扫描的图像信号像素位置信息，判定其分别对应视频图像块501、502、503及504，将图像像素光强及颜色信号按序依次分别传送至相应激光驱动器1221、1222、1223及1224。

并行扫描帧数据时，同时扫描501、502、503及504块的数据。依据所扫描的图像信号像素位置信息，判定其分别对应视频图像块501、502、503及504，将图像像素光强及颜色信号同时传送至相应的激光驱动器1221、1222、1223及1224。

上述四个激光光源内均设置有光传感器，每个光传感器对每个激光光源发出的激光(分别包括红色激光、绿色激光及蓝色激光)的颜色和强度进行感测。四个MEMS扫描器中均设置有角位置传感器，每个角位置传感器对每个相应MEMS驱动镜面的方位进行感测。视频信号调制器121中的信号同步模块211根据感测反馈信号验证与图像信号处理模块212内信号像素信息的一致性。

501、502、503及504四部分视频图像信号的投影经非球面反射镜402进行画面调整和矫正并投影到大屏幕403显示。在此实施例中，对激光投影模组120内四个MEMS扫描器的扫描方向，如纵向扫描和横向扫描，根据应用进行设置和调整，以实现不同的画面投影分辨率，满足户外不同宽屏高清晰投影需求。此种设计方式既能保证画面高清晰度同时能保证投影画面色度和亮度。

本实用新型实施例三，为多MEMS激光投影装置采用四个激光光源模块和四个MEMS扫描器的另一种应用设计。与实施例二不同，为实现不同视频图像投影画面及满足不同的分辨率需求，本实施例对输入视频图像信号的分块方案如图6所示。

在本实用新型实施例中，当有视频图像信号输入时，采取边读取视频图像信号边传送图像像素光强及颜色信号传送到相应的激光驱动器。根据不同的扫描顺序，可按行数据从左向右逐行正向扫描601、602数据块，也可按行数据从右向左逐行反向扫描602、601数据块。计数器140根据所读取的图像信号像素位置信息，判定其分别对应视频图像块601、602，将图像像素光强及颜色信号分别传送至相应激光驱动器1221和1222。按照同样的扫描方式，当计数器140根据所读取的图像信号像素位置信息，判定其分别对应视频图像块603和604，将图像像素光强及颜色信号分别传送至相应激光驱动器1223和1224。

本实用新型还可设置缓存器对视频图像信号进行缓存。根据本实用新型一优选实施例，对读取的行数据进行缓存。对缓存的行数据进行扫描时，可采用串行或并行扫描方式：

串行扫描行数据时，可按行数据从左向右逐行正向按序依次扫描601、602数据块，也可按行数据从右向左逐行反向按序依次扫描602、601数据块。计数器140根据所读取的图像信号像素位置信息，判定其分别对应视频图像块601和602，将图像像素光强及颜色信号按序依次分别传送至相应的激光驱动器1221和1222。按照同样的扫描方式，计数器140根据所读取的图像信号像素位置信息，判定其对应视频图像块603和604，将图像像素光强及颜色信号按序依次分别传送至相应的激光驱动器1223和1224。

并行扫描行数据时，同时扫描包含601、602块的数据行，或同时扫描包含603、604块的数据行。根据所读取的图像信号像素位置信息，判定其对应视频图像块601和602时，将图像像素光强及颜色信号同时传送至相应的激光驱动器1221和1222。根据所读取的图像信号像素位置信息，判定其对应视频图像块603和604时，将图像像素光强及颜色信号同时传送至相应的激光驱动器1223和1224。

根据本实用新型另一优选实施例，可对读取的视频图像信号按帧缓存。对缓存的帧数据进行扫描时，可采用串行扫描方式或并行扫描方式：

串行扫描帧数据时，可按行数据从左向右逐行正向按序依次扫描601、602数据块，也可按行数据从右向左逐行反向按序依次扫描602、601数据块。依据所扫描的图像信号像素位置信息，判定其分别对应视频图像块601和602时，将图像像素光强及颜色信号按序依次分别传送至相应的激光驱动器1221和1222。按照同样的扫描方式，依据所扫描的图像信号像素位置信息，判定其分别对应视频图像块603和604时，将图像像素光强及颜色信号按序依次分别传送至相应的激光驱动器1223和1224。

并行扫描帧数据时，同时扫描601、602、603及604块的数据。依据所扫描的图像信号像素位置信息，判定其分别对应视频图像块601、602、603及604时，将图像像素光强及颜色信号同时传送至相应的激光驱动器1221、1222、1223及1224。

此外，根据不同的视频图像信号分块方式，四个MEMS扫描器分别对相应的激光光源投射的光束进行扫描过程中，MEMS扫描器横向轴旋转扫描和纵向轴旋转扫描所分别形成的复数个像素信息与实施例二中不同，投影输出的画面像素则不同。

激光投影模组120的每个激光驱动器根据像素光强及颜色信号发出驱动信号驱动相应的激光光源，及每个扫描驱动器发出扫描驱动信号驱动相应的MEMS扫描器的工作方式，以及视频信号调制器121的信号同步模块211分别对每个激光光源信号及每个MEMS扫描器的扫描信号进行验证的实现过程与实施例二中相同，此实施例中不另作说明。

在具体应用中，四个MEMS扫描器扫描方位设置不同时，四路MEMS扫描器投影输出画面所达到的分辨率也会不同。实施例三为多MEMS激光投影装置100大画面激光投影应用的另一种设计方式。

本实用新型提出的多MEMS激光投影装置100，其激光投影模组120中的激光多个驱动器模块122、多个扫描器驱动器模块123、多个激光光源模块124以及多个MEMS扫描器模块125，可根据不同应用需求自定义数目N。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术方案，但本领域的技术人员应该理解，上述内容仅是举例说明，本实用新型的保护范围由权利要求书内容所限定。本领域技术人员在不违背本实用新型的技术原理和实质内容的前提下，可对实施方案进行多种变更或更改，这些变更和更改均应落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种多MEMS激光投影装置，具有对输入视频图像信号进行处理的视频信号处理单元，其特征在于所述多MEMS激光投影装置包括一激光投影模组，所述激光投影模组包括：

一与所述视频信号处理单元耦合的视频信号调制器；

多个耦合于所述视频信号调制器的激光驱动器；

多个耦合于所述多个激光驱动器的激光光源；

多个耦合于所述视频信号调制器的扫描驱动器；及

多个耦合于所述多个扫描驱动器的MEMS扫描器。

2.根据权利要求1所述的多MEMS激光投影装置，还包括一个与所述激光投影模组中所述多个MEMS扫描器光学耦合的非球面反射镜。

3.根据权利要求1所述的多MEMS激光投影装置，其特征在于所述视频信号处理单元包括一个缓存器。

4.根据权利要求1所述的多MEMS激光投影装置，其特征在于：

所述多个MEMS扫描器包括多个角位置感应器；

所述多个激光光源包括多个光强感应器；及

所述视频信号调制器包括一个信号同步模块，与所述多个角位置感应器和所述光强感应器耦合。

5.根据权利要求1所述的多MEMS激光投影装置，其特征在于所述多个激光光源的每个激光光源包括一个红色激光管、一个绿色激光管以及一个蓝色激光管，与所述多个激光驱动器中的一相应激光器驱动器耦合。

6.根据权利要求1所述的多MEMS激光投影装置，其特征在于所述多个MEMS扫描器的每个MEMS扫描器包括：

一磁铁；

一耦合于一相应扫描驱动器的线圈；及

一机械耦合于所述线圈并悬浮于所述磁铁产生的磁场内的MEMS驱动镜面。

7.根据权利要求6所述的多MEMS激光投影装置，其特征在于所述MEMS扫描器包括：

一个与所述MEMS驱动镜面耦合的第一扭力杆；及

一个垂直于所述第一扭力杆并与所述第一扭力杆耦合的第二扭力杆。

8.根据权利要求1所述的多MEMS激光投影装置，其特征在于所述多个激光光源与所述多个MEMS扫描器数目相同，一一对应光学耦合。