光束掃描型顯示裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種使光束2維掃描而在屏幕上進(jìn)行影像顯示的光束掃描型顯示裝置，其對照射對象面為傾斜面、曲面和凹凸面時投射影像的畸變進(jìn)行修正。本發(fā)明的光束掃描型顯示裝置構(gòu)成為包括使光束掃描的反射角度可變反射鏡；光檢測單元，其在反射鏡的光束掃描方向上隔開規(guī)定間隔地配置至少2個，檢測屏幕反射光的光量；畸變修正運(yùn)算部，其根據(jù)在2個不同的掃描時刻用光檢測單元檢測出的反射光的光量和此時的反射鏡傾斜角度，計算照射距離和屏幕傾角，求出反射鏡的驅(qū)動修正值；和反射鏡驅(qū)動部，其根據(jù)驅(qū)動修正值控制反射鏡的傾斜角度，在光束的掃描期間的多個時刻求出反射鏡驅(qū)動部的驅(qū)動修正值，以修正后的反射鏡傾斜角度使光束掃描。
【專利說明】光束掃描型顯示裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及二維照射光束進(jìn)行圖像顯示的照射顯示裝置，涉及檢測被照射面的傾角和面形狀來進(jìn)行圖像畸變修正的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，使用LED等發(fā)光元件或激光光源作為RGB三原色(紅、綠、藍(lán))的光源，對這些光源的出射光進(jìn)行光柵掃描形成圖像的投影型影像顯示裝置(以下稱為“投影儀”)受到關(guān)注。
[0003]該投影儀例如由RGB三原色的三個激光光源、使各個激光光源的出射光成為大致平行光的準(zhǔn)直透鏡、將大致平行化后的各色的激光合成的合成棱鏡、使合成后的激光二維掃描的MEMS反射鏡等反射角度可變反射鏡構(gòu)成。各色的激光光源根據(jù)形成的圖像與反射角度可變反射鏡的傾斜角度同步地調(diào)制驅(qū)動，調(diào)制后的激光在反射角度可變反射鏡上反射并在照射屏幕上掃描而進(jìn)行圖像顯示。因?yàn)榧す馐谴笾缕叫泄?，所以即使到投影面的距離發(fā)生變化虛焦模糊也較少，能夠顯示良好的圖像。 [0004]但是，實(shí)際的激光具有光束腰，此外，因?yàn)榉瓷浣嵌瓤勺兎瓷溏R的角速度是一定的，所以以與規(guī)定的照射距離不同的距離顯示的情況下，激光的光束光斑的大小與圖像的像素間距不一致，不能獲得良好的圖像。特別是對照射屏幕傾斜地照射激光的情況下，會產(chǎn)生梯形畸變等圖像畸變。
[0005]因此，為了顯示良好的圖像，要求測定至照射屏幕的照射距離，根據(jù)距離進(jìn)行修正。專利文獻(xiàn)I中，公開了設(shè)置檢測光斑的光量重心的二維光位置傳感器(PSD)，用上述傳感器接受通過反射角度可變反射鏡掃描的激光的被投影面上的反射散射光，根據(jù)獲得的位置信息運(yùn)算圖像投影裝置本體與被投影物之間的距離，基于運(yùn)算結(jié)果使發(fā)散角變更單元光束腰的位置最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠投影良好的圖像。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2008-268645號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]但是，專利文獻(xiàn)I公開的技術(shù)中，公開了通過使用二維光位置傳感器(PSD)的三角測量的方法測定照射距離，需要將來自照射屏幕的反射光向二維光位置傳感器(PSD)導(dǎo)光的空間，存在照射裝置大型化的問題。
[0008]此外，修正對象只公開了平坦的照射面，沒有考慮具有凹凸面的照射面和照射面的顏色不均。進(jìn)而，存在照射對象面是曲面的情況或有凹凸的情況下投影的影像伸縮所以難以進(jìn)行畸變的修正的問題。
[0009]本發(fā)明的目的在于解決上述課題，提供能夠更加節(jié)省空間地測定照射距離，且檢測多種照射面形狀進(jìn)行圖像修正的光束掃描型顯示裝置。
[0010]為了解決上述課題，本發(fā)明的光束掃描型顯示裝置，使來自光源的光束2維掃描而在屏幕上進(jìn)行影像顯示，包括:光源驅(qū)動部，其驅(qū)動上述光源；反射角度可變反射鏡，其使來自上述光源的光束反射來進(jìn)行光束掃描；光檢測單元，其在上述反射角度可變反射鏡的光束掃描方向上隔開規(guī)定間隔地配置至少2個，檢測上述光束的屏幕反射光的光量；畸變修正運(yùn)算部，其根據(jù)在2個不同的掃描時刻用上述光檢測單元檢測出的反射光的光量和此時的上述反射角度可變反射鏡的反射鏡傾斜角度，計算至照射點(diǎn)的照射距離和照射點(diǎn)的屏幕傾角，求出上述反射角度可變反射鏡的驅(qū)動修正值；和反射鏡驅(qū)動部，其根據(jù)上述驅(qū)動修正值控制上述反射角度可變反射鏡的傾斜角度，在光束的掃描期間的多個時刻求出上述反射鏡驅(qū)動部的驅(qū)動修正值，以修正后的上述反射角度可變反射鏡傾斜角度使光束掃描。
[0011]進(jìn)而，上述畸變修正運(yùn)算部根據(jù)用上述光檢測單元檢測出的反射光的光量和此時的上述反射角度可變反射鏡的反射鏡傾斜角度計算光強(qiáng)度值，上述光源驅(qū)動部基于上述計算出的光強(qiáng)度值進(jìn)行修正驅(qū)動。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，檢測出照射對象面(屏幕)的顏色不均和凹凸形狀而進(jìn)行影像修正，所以能夠顯示畸變較少的照射影像。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)施例的照射裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2是表示在屏幕12上顯示矩形圖形時的影像畸變的圖。
[0015]圖3是檢測屏幕12傾斜Φ的情況下的距離和傾角的原理的圖。
[0016]圖4是將照射對象面附近放大后的圖。
[0017]圖5是表示包括反射率不同的面的屏幕12的圖。
[0018]圖6是表示進(jìn)行顏色不均修正的畸變修正運(yùn)算部7的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0019]圖7是表示檢測期間與掃描期間的關(guān)系的圖。
[0020]圖8 (a)是表示除去外部光的單元的圖。
[0021]圖8 (b)是說明外部光除去的動作時序的圖。
[0022]圖9是表示兩個光量檢測傳感器3之間的距離與強(qiáng)度差的關(guān)系的圖。
[0023]圖10 (a)是表示屏幕傾斜時的激光的點(diǎn)密度的圖。
[0024]圖10 (b)是表示對傾角進(jìn)行修正的水平方向的修正信號的圖。
[0025]圖10 (C)是表示對傾角進(jìn)行修正的垂直方向的修正方法的圖。
[0026]圖10 (d)是表示對傾角進(jìn)行修正的垂直方向的修正方法的其他示例的圖。
[0027]符號說明
[0028]I 激光光源
[0029]2 反射角度可變反射鏡
[0030]3 光量檢測傳感器
[0031]4 反射鏡驅(qū)動部
[0032]5 激光光源驅(qū)動部
[0033]6 光量受光部
[0034]7 畸變修正運(yùn)算部
[0035]8 同步信號生成部
[0036]9 控制信號生成部
[0037]10 激光模塊[0038]11驅(qū)動基板
[0039]12屏幕
[0040]13外部光值存儲部
[0041]14外部光除去部
[0042]15激光強(qiáng)度調(diào)整部
[0043]16外部光除去單元
[0044]17顏色修正運(yùn)算部
[0045]18距離/傾角修正運(yùn)算部
[0046]19 形狀信息運(yùn)算部
[0047]100 反射鏡驅(qū)動部控制信號
[0048]101激光光源驅(qū)動部控制信號
[0049]200 同步信號
[0050]203激光驅(qū)動信號 [0051]201水平方向驅(qū)動信號
[0052]202 垂直驅(qū)動信號。
【具體實(shí)施方式】
[0053]以下，用【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施例。
[0054]圖1是本實(shí)施例的照射裝置的結(jié)構(gòu)圖。實(shí)施例的照射裝置由激光模塊10和驅(qū)動基板11構(gòu)成。激光模塊10具有激光光源1、反射角度可變反射鏡2。驅(qū)動基板11由反射鏡驅(qū)動部4、激光光源驅(qū)動部5、光量受光部6、畸變修正運(yùn)算部7、同步信號生成部8、控制信號生成部9構(gòu)成。
[0055]光量檢測傳感器3設(shè)置在激光模塊10的殼體外側(cè)，傳感器的入射面朝向屏幕12偵1K光量檢測傳感器3相對于反射角度可變反射鏡2的垂直方向掃描軸在水平方向(以下稱為水平方向)或相對于垂直掃描軸在垂直方向(以下稱為垂直方向)中的某一方，隔開規(guī)定的間隔地配置至少兩個傳感器，詳情在后文說明。此處，在水平方向、垂直方向雙方配置傳感器的情況下，不需要在垂直、水平雙方各設(shè)置兩個傳感器，能夠通過共用一個傳感器用三個光量檢測傳感器3實(shí)施本發(fā)明。此外光量檢測傳感器3也可以使用透鏡。因?yàn)橥ㄟ^將在對象物上擴(kuò)散的光聚光能夠接收較強(qiáng)的光，所以能夠延長測定距離。
[0056]接著說明驅(qū)動基板11和激光模塊10的動作。驅(qū)動基板11的控制信號生成部9根據(jù)照射裝置的輸入影像信號生成反射鏡驅(qū)動部控制信號100和激光光源驅(qū)動部控制信號101。生成的激光光源驅(qū)動部控制信號101和由同步信號生成部8生成的同步信號200被輸入激光光源驅(qū)動部5。在激光光源驅(qū)動部5中，根據(jù)輸入的激光光源驅(qū)動部控制信號101和同步信號200生成激光驅(qū)動信號203，通過激光驅(qū)動信號203的信號電平及其施加時間調(diào)整激光光源I的光量。
[0057]反射鏡驅(qū)動部控制信號100和同步信號200被輸入反射鏡驅(qū)動部4。反射鏡驅(qū)動部4根據(jù)反射鏡驅(qū)動部控制信號100和同步信號200生成水平方向驅(qū)動信號201和垂直驅(qū)動信號202。水平方向驅(qū)動信號201和垂直驅(qū)動信號202分別控制反射角度可變反射鏡2的水平方向和垂直方向的傾斜角度。[0058]如上所述，通過驅(qū)動基板11的動作同步控制激光光源I的出射光量和反射角度可變反射鏡2的傾斜角度，使激光二維掃描。由此，在照射對象面(屏幕12)上形成影像。此外，圖1中只記載了一個激光光源1，而通過使用R、G、B三色的激光光源能夠?qū)崿F(xiàn)彩色影像。
[0059]如上所述地在照射對象面(屏幕12)上進(jìn)行影像顯示，但是有時會因照射對象面的面形狀或面傾斜使照射影像產(chǎn)生畸變。本實(shí)施例中，用傳感器計算照射對象物(屏幕12)的距離、傾角，根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行反射角度可變反射鏡的修正驅(qū)動。
[0060]圖2是表示在照射對象面(屏幕12)上投影顯示矩形圖形的情況的影像畸變的圖。圖2(a)是表示照射對象面平坦、且該面與激光模塊10的光軸方向垂直的情況的顯示的圖。圖2 (b)是表不照射對象面相對于激光模塊10是凹面的情況的顯不的圖。圖2 (c)是表示相對于圖2 (b)的照射對象面進(jìn)行了畸變修正的效果的圖。
[0061]如圖2 (a)所示，照射對象面(屏幕12)平坦的情況下，顯示長方形的圖形。嚴(yán)密而言，到照射對象面(屏幕12)的激光的照射距離根據(jù)反射角度可變反射鏡的照射角度而改變。因此，投影影像產(chǎn)生若干的影像畸變，但不是不能識別的水平。這樣的情況下，也能夠通過本實(shí)施例進(jìn)行影像畸變的修正，這一點(diǎn)在后文說明。
[0062]圖2 (b)中，因?yàn)檎丈鋵ο竺?屏幕12)是凹面形狀，所以產(chǎn)生在照射對象面(屏幕12)的中央部放大的影像畸變，不能顯示要求的影像，發(fā)生畫質(zhì)的劣化。本發(fā)明檢測照射距離，如圖2 (c)所示掌握包括照射對象面(屏幕12)的傾角的凹凸形狀，進(jìn)行影像的畸變修正。
[0063]以下說明照射距離的檢測方法。一般而言，關(guān)于照射距離的檢測，已知有設(shè)置來自照射對象面的反射光的光檢測傳感器檢測反射光，測定從投影光的投影時刻到反射光的檢測時刻的時間，根據(jù)光的飛行時間求出距離的TOF (Time of Flight:飛行時間)法，和專利文獻(xiàn)I記載的使用二維光位置傳感器(PSD)的三角測量方法。本發(fā)明通過檢測從光源I出射的光的角度和來自照射對象面的反射光的光量來檢測投影距離和傾角。
[0064]圖3是說明檢測傾斜面上的距離和傾角的原理的圖。圖3 (a)表示照射對象面(屏幕12)傾斜Φ的情況下的從激光模塊10以角度Θ向照射點(diǎn)P出射的激光和來自屏幕12的照射點(diǎn)P的反射光的光路。圖3 (b)是表示反射角度可變反射鏡2以不同的角度Θ’(不同的掃描時刻)向照射點(diǎn)P’出射激光時的來自屏幕的反射的圖。
[0065]此處，L和L’表示到照射點(diǎn)P和P’的照射距離。激光從激光模塊10以角度Θ或角度Θ ’出射，對距離L的屏幕上的點(diǎn)P、P’照射。照射的光在屏幕12的面上朗伯式地擴(kuò)散反射。擴(kuò)散的光在激光模塊10的掃描方向的兩側(cè)(更詳細(xì)而言，是反射角度可變反射鏡2的兩側(cè))，向配置在d/2的距離上的光量檢測傳感器3a、3b照射。光量檢測傳感器3a、光量檢測傳感器3b檢測出照射的光的光量分別作為光量A、B。
[0066]因?yàn)榉瓷淅什降財U(kuò)散，所以設(shè)激光光源的入射光的強(qiáng)度是Itl時，在屏幕12上的點(diǎn)P反射的光的強(qiáng)度用下式表示。
[0067]【式I】
[0068]
I = J0 cos(0 - φ)
[0069] 用上述數(shù)學(xué)式，設(shè)與圖3的光量檢測傳感器3a、3b面正交的從屏幕12出射的光的方向所成的角是ΘΑ、Θ B時，反射光滿足以下關(guān)系式:[0070]【式2】
[0071]
【權(quán)利要求】
1.一種光束掃描型顯示裝置，使來自光源的光束2維掃描而在屏幕上進(jìn)行影像顯示，該光束掃描型顯示裝置的特征在于，包括: 光源驅(qū)動部，其驅(qū)動所述光源； 反射角度可變反射鏡，其使來自所述光源的光束反射來進(jìn)行光束掃描； 光檢測單元，其在所述反射角度可變反射鏡的光束掃描方向上隔開規(guī)定間隔地配置至少2個，檢測所述光束的屏幕反射光的光量； 畸變修正運(yùn)算部，其根據(jù)在2個不同的掃描時刻用所述光檢測單元檢測出的反射光的光量和此時的所述反射角度可變反射鏡的反射鏡傾斜角度，計算至照射點(diǎn)的照射距離和照射點(diǎn)的屏幕傾角，求出所述反射角度可變反射鏡的驅(qū)動修正值；和 反射鏡驅(qū)動部，其根據(jù)所述驅(qū)動修正值控制所述反射角度可變反射鏡的傾斜角度， 在光束的掃描期間的多個時刻求出所述反射鏡驅(qū)動部的驅(qū)動修正值，以修正后的所述反射角度可變反射鏡傾斜角度使光束掃描。
2.如權(quán)利要求1所述的光束掃描型顯示裝置，其特征在于: 所述反射鏡驅(qū)動 修正通過改變反射鏡角速度來改變規(guī)定時刻的所述反射角度可變反射鏡的角度來進(jìn)行。
3.如權(quán)利要求1所述的光束掃描型顯示裝置，其特征在于: 所述反射鏡驅(qū)動修正通過改變所述反射角度可變反射鏡的偏轉(zhuǎn)角范圍來改變規(guī)定時刻的所述反射角度可變反射鏡的角度來進(jìn)行。
4.如權(quán)利要求1所述的光束掃描型顯示裝置，其特征在于，包括: 使光束掃描而求出所述反射角度可變反射鏡的驅(qū)動修正值的檢測期間；和 根據(jù)在所述檢測期間求出的驅(qū)動修正值控制所述反射角度可變反射鏡的傾斜角度，使光束掃描而進(jìn)行影像顯示的顯示掃描期間。
5.如權(quán)利要求4所述的光束掃描型顯示裝置，其特征在于: 在所述檢測期間，減慢掃描速度來驅(qū)動所述反射角度可變反射鏡， 在所述檢測期間和所述顯示掃描期間進(jìn)行不同的所述反射角度可變反射鏡的驅(qū)動。
6.如權(quán)利要求1所述的光束掃描型顯示裝置，其特征在于: 所述畸變修正運(yùn)算部，還根據(jù)用所述光檢測單元檢測出的反射光的光量和此時的所述反射角度可變反射鏡的反射鏡傾斜角度計算光強(qiáng)度值， 所述光源驅(qū)動部基于計算出的所述光強(qiáng)度值進(jìn)行修正驅(qū)動。
7.如權(quán)利要求6所述的光束掃描型顯示裝置，其特征在于: 所述畸變修正運(yùn)算部按RGB各色計算所述光強(qiáng)度值， 所述光源驅(qū)動部基于計算出的所述RGB各色的光強(qiáng)度值對RGB光源分別進(jìn)行修正驅(qū)動。
8.如權(quán)利要求4所述的光束掃描型顯示裝置，其特征在于: 所述檢測期間包括檢測外部光光量的外部光除去期間， 從光束的屏幕反射光的光強(qiáng)度中減去所述外部光的光強(qiáng)度作為反射光的光強(qiáng)度，求出所述反射角度可變反射鏡的驅(qū)動修正值。
9.如權(quán)利要求8所述的光束掃描型顯示裝置，其特征在于: 所述畸變修正運(yùn)算部包括存儲外部光除去期間檢測出的外部光的光強(qiáng)度的外部光保存部， 在外部光除去期間，將用所述光檢測單元檢測出的外部光的光強(qiáng)度存儲在所述外部光保存部中， 在使光束掃描而求出所述反射角度可變反射鏡的驅(qū)動修正值的檢測期間，從用所述光檢測單元檢測出的光束的屏幕反射光的光強(qiáng)度中減去所述外部光保存部中存儲的外部光的光強(qiáng)度作為屏幕反射光的光強(qiáng)度，求出所述反射角度可變反射鏡的驅(qū)動修正值。
10.如權(quán)利要求1所述的光束掃描型顯示裝置，其特征在于: 所述光源由RGB光源和紅外激光器構(gòu)成，所述光檢測單元具有檢測紅外波段的光的受光元件，使所述紅外激光器掃描，檢測至照射點(diǎn)的距離和傾角。
11.如權(quán)利要求10所述的光束掃描型顯示裝置，其特征在于: 所述反射角度可變反射 鏡在檢測距離和傾角時僅在I維方向上掃描。
【文檔編號】G02B26/10GK104007550SQ201310723752
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月27日
【發(fā)明者】山本將史, 瀬尾欣穗, 別井圭一 申請人:日立麥克賽爾株式會社