用于整行掃描式激光投影顯示的裝置及其同步控制的方法
【專利摘要】一種用于整行掃描式激光顯示裝置及其同步控制的方法，其中所述顯示裝置包括：光源組件、一維成像裝置、掃描裝置、投影鏡頭、視頻解碼裝置、光源驅動控制裝置以及光電傳感器；光源組件包括復數個激光發(fā)生器模組；一維成像裝置包括復數個導光器件；掃描裝置設置于出光端出射的激光的光路中，用于將所述導光器件的出光端的出射光反射至所述投影鏡頭；光電傳感器用于探測單幀掃描的起始激光信號；光源驅動控制裝置用于根據視頻解碼裝置解碼后的一維視頻信號間隔向光源組件輸出驅動控制信號；掃描裝置繞其旋轉軸旋轉時，可實現被投影的第一方向的一維出射光沿垂直于所述第一方向的第二方向掃描。
【專利說明】用于整行掃描式激光投影顯示的裝置及其同步控制的方法

【技術領域】
[0001]本申請涉及激光顯示【技術領域】，具體涉及一種用于整行掃描式激光投影顯示的裝置以及其同步控制的方法。

【背景技術】
[0002]人類83%的信息量是通過視覺獲得的，而通過聽覺、嗅覺、味覺和觸覺獲得的信息量之和只占了 27%，由此可知顯示器件對于人類獲取信息的重要意義。1897年布勞恩發(fā)明了 CRT(Cath0de-Ray-Tube，陰極射線管)，人類自此進入了電子顯示時代。之后的100多年時間里，人類相繼發(fā)明了多種顯示技術，研制出種類繁多的顯示器件。顯示器件大致可以分為三種:一種為發(fā)光型顯示，包含CRT、LED (Light Emitting D1de,發(fā)光二極管)顯示屏、OLED(Organic Light Emitting D1de,有機發(fā)光二極管)顯不屏，PDP(Plasma DisplayPanel,等離子顯示板)等；另一種為背光源型顯示，包含IXD(Liquid Crystal Display,液晶顯示器)；第三種是投影機。
[0003]CRT技術在電視接收機和桌面顯示器市場，由于其體積太大而被LCD技術取代；在大屏幕投影市場，由于其輸出光通量不足，被LCD和DLP投影機取代。LCD電視與PDP電視在家用電視市場與CRT電視競爭的初期，PDP以其色彩好的優(yōu)勢(色域覆蓋率38% )與IXD一度平分秋色；但隨著LCD刷新頻率的提高和背光源技術的進步，LCD電視已經占據了電視市場的絕大部分份額。雖然LED背光源的LCD電視和顯示器的色彩表現力有了顯著提高，但其色域覆蓋率依然只有33%左右。燈泡投影機的色域覆蓋率不足30%。
[0004]評判顯示器件性能優(yōu)劣的指標主要有畫面尺寸、分辨率、亮度、對比度、色彩表現力等。當前蓬勃發(fā)展的激光顯示技術，有望全面超越以往顯示器件的性能指標(如畫面尺寸、分辨率、亮度以及色彩表現力等)。
[0005]激光顯不技術可分為若干個種類。其中一種稱為LPD(Laser Phosphor Display,激光熒光粉顯示)，其結構與CRT類似，不過激光束代替了電子束；半導體藍光激光器發(fā)出的藍色激光束，照射到涂有熒光粉的屏上激發(fā)熒光粉發(fā)光，通過視頻信號控制激光束二維掃描來實現圖像顯示。與CRT—樣，Lro難以做到象LCD那樣薄，畫面尺寸也不大，是以拼接的方式實現大屏幕顯示。第二種是使用激光激發(fā)熒光粉光源的投影顯示，不再使用氣體燈泡，消除了以往頻繁更換燈泡的維護工作，同時畫面質量也有所改善。激光激發(fā)熒光粉光源的投影顯示，不但色彩覆蓋率沒有革命性突破，而且輸出光通量受熒光粉抗激光強度的限制，難以做到一萬流明以上。第三種激光顯示技術是使用紅綠藍三基色激光光源的投影顯示，因大多采用DMD(Digital Micromirror Device)光閥，所以有人稱之謂激ft DLP (Digital Light Processing)，但也可以米用 LCD 光閥或 LCOS (Liquid Crystal onSilicon,反射型液晶光閥)等。與激光激發(fā)熒光粉光源的投影顯示相比，可以獲得更高的光通量和更大的色域覆蓋率，但是需要消除激光散斑才可獲得理想的畫面質量。激光DLP的分辨率受光閥限制，在大屏幕顯示時，由于其像素數目受限，雖然亮度可以很高，色彩很好，但是像素較大，圖像畫面視覺上不夠細膩。第四種是激光逐點掃描投影成像技術，如圖11所示，紅、綠、藍三束激光，同時掃描到屏幕上一個點(對應一個像素)，通過視頻信號控制三束激光的強弱，進行二維掃描來實現彩色圖像顯示；屏幕是投影機所用的幕布(或背投影屏幕)，而不是如LPD或CRT那樣的涂有熒光粉的玻璃板。激光逐點掃描投影成像技術，分辨率可以很高，但是激光束功率很高，一旦光束停止掃描不動時，很容易發(fā)生火災，灼傷人眼或皮膚；二維掃描器件也較為復雜。


【發(fā)明內容】

[0006]本申請?zhí)峁┮环N用于整行掃描式激光顯示的裝置。以解決現有的激光顯示裝置的上述問題。本申請還提供一種用于所述整行掃描式激光顯示的裝置的同步控制方法。
[0007]本申請?zhí)峁┑囊环N用于整行掃描式激光顯示的裝置，包括:
[0008]光源組件、一維成像裝置、掃描裝置、投影鏡頭、視頻解碼裝置、光源驅動控制裝置以及光電傳感器；
[0009]所述光源組件包括復數個激光發(fā)生器模組，每一激光發(fā)生器模組用于產生單個像素相對應的激光；
[0010]所述一維成像裝置包括復數個導光器件和設置于每一所述導光器件耦合端的激光發(fā)生器模組激光耦合接口件；所述導光器件的出光端沿第一方向一維排列；
[0011]掃描裝置設置有至少一反射面，所述掃描裝置設置于所述出光端出射的激光的光路中，用于將所述導光器件的出光端的出射光反射至所述投影鏡頭；
[0012]所述投影鏡頭，將沿第一方向一維排列的出光端成像到屏幕上；
[0013]所述光電傳感器與所述光源驅動控制裝置相連接，并設置于所述掃描裝置反射面出射光的掃描起始光路中，用于探測單幀掃描的起始激光信號；
[0014]所述光源驅動控制裝置與所述視頻解碼裝置相連接，用于在接收到光電傳感器探測的起始激光信號后，根據視頻解碼裝置解碼后的一維視頻信號間隔向光源組件輸出驅動控制信號；
[0015]其中，所述掃描裝置設置有與所述第一方向平行的旋轉軸，在所述掃描裝置繞其旋轉軸旋轉時，可實現被投影的第一方向的一維出射光沿垂直于所述第一方向的第二方向掃描。
[0016]可選的，所述激光發(fā)生器模組包括產生紅、綠、藍三基色激光的激光器，以及設置于每一激光器的出射光路中的準直元件；
[0017]所述每一導光器件均包括與所述產生紅、綠、藍三基色激光的激光器相對應設置的三根光導纖維，每一根光導纖維的耦合端設置有耦合接頭作為所述的激光耦合接口件；所述耦合接頭設置于與該光導纖維相對應的激光器的經準直后的光路中，并朝向來光方向，用于接收相應激光器發(fā)出的激光束；所述每一導光器件的所有光導纖維構成一個像素。
[0018]可選的，所述激光發(fā)生器模組包括產生紅色激光的紅光激光器和兩個產生藍色激光的藍光激光器；以及設置于每一激光器的出射光路中的準直元件；
[0019]所述每一導光器件均包括與每一激光發(fā)生器模組的激光器一一相對應設置的三根光導纖維，每一根光導纖維的耦合端設置有耦合接頭作為所述的激光耦合接口件；所述耦合接頭設置于與該光導纖維相對應的激光器的經準直后的光路中，并朝向來光方向，用于接收相應激光器發(fā)出的激光束；所述每一導光器件的所有光導纖維構成一個像素；
[0020]其中，與其中一藍光激光器相對應的光導纖維的出光端面設置有熒光粉涂層，所述熒光粉涂層用于在藍光激光激發(fā)下產生綠光。
[0021]可選的，所述每一導光器件的所有光導纖維出光端端面平齊設置，且出光端粘結為一體；所有導光器件的出光端端面平齊設置。
[0022]可選的，所述激光發(fā)生器模組包括產生紅、綠、藍三基色激光的激光器，兩個二相色鏡和兩個直角棱鏡；
[0023]所述二相色鏡和兩個直角棱鏡所述三色激光器的光路中，并使得每一光源組件的所有激光器出射的激光束在空間上重合，并朝相同方向傳播；
[0024]所述每一導光器件包括與每一激光器模組相對應設置的一根光導纖維，所述光導纖維的耦合端設置有耦合接頭作為所述的激光耦合接口件；所述耦合接頭設置于與該光導纖維相對應的激光器模組的經準直后的光路中，并朝向來光方向，接收空間上重合的紅綠藍三色激光束，每一光導纖維的出光端構成一個像素；所有光導纖維的出光端端面平齊設置，并沿所述第一方向排成一行，且所有光導纖維的出光端粘結為一體。
[0025]可選的，所述掃描裝置包括旋轉多面棱鏡或掃描擺鏡。
[0026]可選的，還包括投影顯示裝置。
[0027]本申請還提供一種用于上述任一所述的用于整行掃描式激光顯示裝置的同步控制方法，包括:
[0028]獲取所述整行掃描式激光顯示裝置的激光初始化信號；
[0029]自獲得的該初始化信號來臨時開始計時，延遲第一特定時間后，將一幀信號的第一列或行像素的控制信號傳輸給光源組件；
[0030]自所述延遲第一特定時間截止時開始計時，每隔第二特定時間，依次將下一列或行像素的控制信號傳輸給光源組件，直至該幀信號的最后一列或行像素為止；
[0031]在下一幀信號來臨時，重復上述步驟。
[0032]可選的，所述獲取所述整行掃描式激光顯示裝置的激光初始化信號之前還包括:判斷所述整行掃描式激光顯示裝置的掃描裝置的轉速是否穩(wěn)定，在轉速穩(wěn)定后再執(zhí)行所述獲取所述整行掃描式激光顯示裝置的激光初始化信號的步驟。
[0033]可選的，所述判斷所述整行掃描式激光顯示裝置的掃描裝置的轉速是否穩(wěn)定包括:
[0034]連續(xù)三次獲得激光初始化信號；
[0035]判斷連續(xù)兩次的激光初始化信號的時間間隔是否相同，若相同，則視為掃描裝置轉速已經穩(wěn)定。
[0036]可選的，所述一幀圖像中第一列或行的光束方向與最后一列或行的光束方向之間的夾角Ω小于180* [(η-4)/η]，所述第一特定時間為{180* [ (η_4)/η] - Ω } / ω ；
[0037]所述第二特定時間為Ω/Α
[0038]其中，所述η為掃描裝置為多棱鏡時，棱角面數，ω為棱角轉述，Α為掃描方向的列或行的數目。
[0039]與現有技術相比，本申請具有以下優(yōu)點:
[0040]本申請的其中一個方面公開了一種行掃描式激光顯示裝置，其通過光源組件和一維成像裝置可產生一維圖像，在該一維成像裝置中，復數個導光器件的出光端一維陣列排布，每個出光端形成一個像素，所有出光端沿著一條線粘結固定，一行像素可以形成一維圖像。將所述一維圖像投射到諸如旋轉多面棱鏡的掃描裝置上，在垂直于所述一維圖像的一維方向掃描，并在掃描過程中同步變化一維圖像的出射光強，可實現形成二維圖像。本實施例的裝置，僅僅需要在其中二維圖像的其中一個維度上掃描，大大減少了掃描時間，從而可以顯著提高屏幕圖像的刷新頻率；本申請的方案中，充分利用了激光作為點光源的特點，使得利用本申請的裝置形成的圖像亮度很高；同等光通量輸出情況下，光束光強比逐點掃描方式要弱得多(1/1000數量級)，所以安全性較高；此外，本申請的方案不再使用光閥，分辨率可以超過4K(即4096X2160的像素分辨率)；本申請的方案光學結構簡潔使得光能利用率更高；采用紅綠藍三基色激光保證了很高的色彩覆蓋率；激光器數目與像素數目相關，可以輸出更高的光通量；不用拼接方式即可獲得超大屏幕顯示，且像素很小，畫面非常細膩、明亮、艷麗；
[0041 ] 本申請?zhí)峁┮环N亮度最高、分辨率更高、色彩表現力更好的投影機。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1是為本申請的整行掃描式激光顯示裝置第一實施例中的其中一像素形成光路的不意圖；
[0043]圖2為本申請的整行掃描式激光顯示裝置的第一實施例中的光源組件和一維成像裝置相互連接的示意圖；
[0044]圖3中示出了第一實施例中一維像素陣列的局部放大圖；
[0045]圖4為本申請的掃描式激光顯示裝置的第一實施例結構示意圖；
[0046]圖5為本申請的掃描式激光顯示裝置第一實施例的單個像素色彩控制的示意圖；
[0047]圖6，其為本申請的掃描式激光顯示裝置的第二實施例中單個像素的形成光路示意圖；
[0048]圖7為圖6沿ΑΑ向的視圖；
[0049]圖8為本申請的掃描式激光顯示裝置的第二實施例中多個像素形成的像素陣列的不意圖；
[0050]圖9為本申請的掃描式激光顯示裝置第二實施例的單個像素色彩控制的示意圖；
[0051]圖10為本申請的掃描式激光顯示裝置的第三實施例中單個像素的形成光路示意圖；
[0052]圖11為現有的一種激光逐點掃描投影成像裝置的結構示意圖；
[0053]圖12為本申請的掃描式激光顯示裝置的實施例中設置光電傳感器后掃描光路示意圖；
[0054]圖13為本申請的掃描式激光顯示裝置的實施例的視頻解碼裝置及光源驅動控制實現幀同步的原理示意圖。

【具體實施方式】
[0055]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本申請。但是本申請能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本申請內涵的情況下做類似推廣，因此本申請不受下面公開的具體實施的限制。
[0056]本申請的實施例中，公開了一種用于整行掃描式激光顯示的裝置。
[0057]所述裝置包括用于產生激光的光源組件、用于實現在一維方向成像的一維成像裝置、對所述一維成像裝置的一維圖像在其垂直方向掃描的掃描裝置、投影鏡頭、視頻解碼裝置、光源驅動控制裝置以及光電傳感器。其中，所述光源組件包括復數個激光發(fā)生器模組，每一激光發(fā)生器模組用于產生單個像素相對應的激光；所述一維成像裝置包括復數個導光器件和設置于每一所述導光器件耦合端的激光發(fā)生器模組激光耦合接口件；所述導光器件的出光端沿第一方向一維排列，形成一行像素；掃描裝置設置有至少一反射面，所述掃描裝置設置于所述出光端出射的激光的光路中；用于將所述導光器件的出光端的出射光反射到投影鏡頭，投影鏡頭將所述導光器件的出光端在屏幕上成像；
[0058]所述光電傳感器與所述光源驅動控制裝置相連接，并設置于所述掃描裝置反射面出射光的掃描起始光路中，用于探測單幀掃描的起始激光信號；用于檢測掃描時的幀同步初始化信號；
[0059]所述光源驅動控制裝置與所述視頻解碼裝置相連接，用于在接收到光電傳感器探測的起始激光信號后，根據視頻解碼裝置解碼后的一維視頻信號間隔向光源組件輸出驅動控制信號；所述控制信號包括色度信號和亮度信號，用于控制所述光源組件的每一激光發(fā)生器模組出射的紅、綠、藍激光在不同時刻的光強；其中，所述掃描裝置設置有與所述第一方向平行的旋轉軸，在所述掃描裝置繞其旋轉軸旋轉時，可實現被投影的第一方向的一維出射光沿垂直于所述第一方向的第二方向掃描。通過激光光源與導光器件相結合實現在一維方向排列的一維圖像，對所述一維圖像在第二維度方向掃描即可形成一幀二維圖像。
[0060]下面結合附圖對本申請的用于整行掃描式激光顯示的裝置的實施例進行詳細描述。下面分別就構成本實施例的整行掃描式激光投影顯示裝置的各個部分及其相互關系進行詳細描述。
[0061]請參看圖2，其為本申請的整行掃描式激光投影顯示裝置的實施例中的光源組件和一維成像裝置相互連接的示意圖。本實施例中，光源組件包括復數個激光發(fā)生器模組100。每一激光發(fā)生器模組對應于一個像素，其色彩通過控制該激光發(fā)生器模組發(fā)射的紅、綠、藍三色激光的光強來實現。通過控制該激光發(fā)生器模組中激光器的驅動電流可以實現對出射激光強度的控制，而驅動電流可以通過視頻信號進行調制。激光發(fā)生器模組與一維成像裝置的導光器件相連接，將激光器發(fā)射的紅、綠、藍三色激光耦合至所述導光器件中，并經由導光器件的另一端出射，該出射端便構成一個彩色像素(當然，根據需要，可以構成單色像素)。所有導光器件的出光端排成一行，構成一幀二維圖像的其中一維。下面以其中一個像素為例來說明。
[0062]第一實施例
[0063]請參考圖1，其為本申請的整行掃描式激光顯示裝置的其中一像素形成光路的示意圖。如圖1所示，激光發(fā)生器模組100包括紅光激光器102c、綠光激光器102b和藍光激光器102a，第一二向色鏡106和第二二向色鏡208、第一直角棱角204和第二直角棱角202。上述光學器件的布置方式如圖1所示。
[0064]紅光激光器102c發(fā)出的紅激光光束被第一直角棱鏡204反射，傳播方向折轉90°后照射到第一二向色鏡106上；第一二向色鏡106透射綠光反射紅光；仔細調節(jié)第一直角棱角204距離紅光激光器的距離(也就是水平方向上移動第一直角棱角204)，以及沿著垂直紙面的方向旋轉第一直角棱角204，一定可以使得透射過第一二向色鏡106的綠光激光束與被第一二向色鏡106反射后的紅光激光束在空間上重合。
[0065]藍光激光器102a藍激光光束被第二直角棱鏡202反射，傳播方向折轉90°后照射到第二二向色鏡208上；第二二向色鏡208透射綠光和紅光而反射藍光；仔細調節(jié)第二直角棱鏡202距離藍光激光器的距離(也就是水平方向上移動第二直角棱鏡202)，以及沿著垂直紙面的方向旋轉第二直角棱鏡202，一定可以使得透射過第二二向色鏡208的紅綠光激光束與被第二二向色鏡208反射后的藍光激光束在空間上重合，形成白光激光束。
[0066]白光激光束經過第一親合透鏡210和第二親合透鏡212后，通過親合激光親合接口件SMA905接口或FC接口，進入一光導纖維(簡稱光纖)216中傳播，光纖的輸出端218形成一個彩色像素(單個像素)。
[0067]將所述的單個彩色像素沿一維方向排列，并粘合在一起，即形成如圖2和圖3中的一維像素陣列200c。其中，圖3中示出了一維像素陣列200c的局部放大圖，單個像素218a沿一維排列為陣列結構，所述導光器件的出光端粘結為一體，且出光端端面平齊設置。所述單個像素的個數可以根據待顯示像素數而決定。例如可以為768或1024或2048。對于每一個像素而言，都需要三個激光器，即上述的紅光激光器102c、綠光激光器102b和藍光激光器102a。其中，紅光激光器和藍光激光器可以采用半導體激光管，綠光激光器可以為全固態(tài)激光器或綠光半導體激光管。
[0068]請參考圖4，其為本申請的整行掃描式激光顯示裝置的實施例結構示意圖，其中，在圖4中，省略了顯示組件。請參考圖4，除了上述的顯示組件和一維成像裝置外，還包括掃描裝置300、設置于所述一維成像裝置200b與掃描裝置300之間的光路中的準直透鏡300a、柱透鏡300b和設置于掃描裝置300的出射側的投影透鏡400。
[0069]本實施例中，所述掃描裝置300為可旋轉多棱鏡，本實施例具體為八棱鏡。所述八棱鏡具有八個反射側面，將所述正八棱鏡300 (實際不限于正八棱鏡)設置于所述一維成像裝置200b的出光光路中，所述一維成像裝置200b發(fā)出的光通過準直透鏡以及柱透鏡300b后，會聚到所述八棱鏡300的其中一反射側面上，并經由反射側面反射后經過投影透鏡400后照射在投影屏幕500上。本實施例中所述八棱鏡具有旋轉軸(及其中心軸)，其旋轉軸沿平行于所述一維成像裝置的一維陣列方向設置，若沿所述八棱鏡的旋轉軸旋轉所述八棱鏡，即可以實現投射于所述投影屏幕500上的一維圖像在垂直于所述一維圖像的方向掃描，形成二維彩色圖像。
[0070]以屏幕產生1024X768分辨率的圖像為例，若一維成像裝置發(fā)射出768個彩色光束，經過準直透鏡和柱面透鏡后，照射到正八棱鏡300的一個面上；正八棱鏡300以角速度ω繞其中心軸勻速轉動，反射光束以2ω角速度勻速轉動，反射光束的轉動角度最大范圍為90°。反射光束經過投影鏡頭投射到屏幕500上，當多棱鏡靜止時，反射光束在屏幕上形成一行(或一列)彩色像素(本例中有768個像素)；當多棱鏡以ω角速度繞其中心軸勻速轉動時，反射光束以2 ω角速度勻速掃描屏幕；反射光束掃描屏幕一次，每個像素的色彩在一個掃描周期內變換1024次，屏幕上便可產生1024X768分辨率的二維彩色圖像；如果每個像素的色彩變換2048次，屏幕上便產生2048X768分辨率的圖像。
[0071]其中，所述掃描裝置還可以是其它光學元件，例如復數面面鏡反射面朝外且側邊首尾相接而形成的面鏡組合或者掃描擺鏡。其中，掃描擺鏡的擺動軸即為本申請所述旋轉軸，需要說明的是，在本申請中采用掃描擺鏡，則形成的圖像交替在相向方向對屏幕進行掃描。
[0072]請參考圖5，其為本實施例的單個像素色彩控制的示意圖。
[0073]如圖5中所示，每一激光器均與激光驅動控制裝置20相連接，激光驅動控制裝置20與視頻解碼裝置10、光電傳感器12均相連接。視頻信號經過視頻接口電路和視頻解碼電路板處理后，每個像素的色度信號和亮度信號傳輸給驅動器20。色度信號決定激光發(fā)生器模組中紅、綠、藍激光器102c、102b和102c驅動電流的相對大小，根據亮度信號就決定了紅、綠、藍激光器102c、102b和102c的驅動電流值。光電傳感器12探測每一幀圖像的初始化信號，實現每一幀及不同幀幀上激光驅動控制裝置的每一維像素陣列與棱鏡掃描轉述之間的同步，在下述的步驟中會對此同步實施做詳細描述。
[0074]在上述的實施例中，公開了一種整行掃描式激光顯示裝置，通過光源組件和一維成像裝置可產生一維圖像，在該一維成像裝置中，多個導光器件的出光端一維陣列排布，使得一維圖像在空間上鋪開而形成，將所述一維圖像投射到諸如八棱鏡的掃描裝置上，在垂直于所述一維圖像的一維方向掃描，并在掃描過程中同步變化一維圖像的出射光強，便可形成二維圖像，連續(xù)轉動所述八棱鏡，即可實現視頻播放。本實施例的裝置，僅僅需要在其中二維圖像的其中一個維度掃描，大大減小了掃描時間周期，從而可以顯著提高屏幕圖像的刷新頻率。此外，本申請的方案中，充分利用了激光作為點光源的特點，使得利用本申請的裝置形成的圖像亮度高，色彩好，同等光通量輸出情況下，本實施例的方案光束光強比逐點掃描方式要弱得多(1/1000數量級)，所以安全性較高；此外，本申請的方案不再使用光閥，分辨率可以超過4K(即4096X2160的像素分辨率)；本申請的方案光學結構簡潔使得光能利用率更高；采用紅綠藍三基色激光保證了很高的色彩覆蓋率；激光器數目與像素數目相關，可以輸出更高的光通量；不用拼接方式即可獲得超大屏幕顯示，且像素很小，畫面非常細膩、明亮、艷麗；
[0075]第二實施例
[0076]本實施例中，掃描裝置與上述實施例相同，所不同的是形成單個像素的方式不同。請參考圖6，其為本申請的掃描式激光顯示裝置的第二實施例中單個像素的形成光路示意圖。本實施例中，激光發(fā)生器模組包括紅、綠、藍三色激光器(102c、102b、102a)，以及設置于每一激光器的出射光路中的準直元件(210a、210b、210c ;212a、212b、212c)；
[0077]所述導光器件包括與每一激光器相對應設置的光導纖維，每一光導纖維的耦合端設置有耦合接頭SMA905或FC接頭作為所述的激光耦合接口件；所述耦合接頭設置于與該光導纖維相對應的激光器的經準直后的光路中，并朝向來光方向，用于接收相應激光器發(fā)出的激光束；每一導光器件的所有光導纖維的出光端端面平齊設置，且出光端粘結為一體。所述每一導光器件的所有光導纖維構成一個像素。
[0078]所述每一導光器件均包括與所述產生紅、綠、藍三基色激光的激光器相對應設置的三根光導纖維，每一光導纖維的耦合端設置有耦合接頭作為所述的激光耦合接口 ；所述耦合接頭設置于與該光導纖維相對應的激光器的經準直后的光路中，并朝向來光方向，用于接收相應激光器發(fā)出的激光束；每一導光器件的所有光導纖維的出光端219的端面平齊設置，且出光端粘結為一體；構成一個紅綠藍三分像素不重合的彩色像素，如圖7所示。圖7為圖6沿AA向的視圖，單個像素包括空間上不重合的三個分像素:紅色像素219a、藍色像素219c和綠色像素219b。多個像素構成的像素陣列如圖8中所示。單個像素的色彩控制如圖9中所示，這里不再贅述。
[0079]本實施例的其它方面可以與上述的第一實施例相同，這里不再贅述。
[0080]第三實施例
[0081]本實施例中，單色像素的實現方式與上述第二實施例基本相同，所不同的是與其中一藍光激光器103b相對應的光導纖維的出光端面設置有熒光粉涂層，如圖10中所示所述熒光粉涂層用于在藍光激光激發(fā)下產生綠光。本實施例其它方面與上述的第二實施例相同。本實施例的優(yōu)點是圖像散斑很弱。
[0082]如上所述，通過一維成像器件或裝置發(fā)射出復數個(如768個)彩色光束，經過準直透鏡和柱面透鏡后，照射到旋轉多棱鏡(本申請的上述實施例中為正八棱鏡，在實際使用中并不限于不限于正八棱鏡)的一個面上；旋轉多棱鏡以ω角速度繞其中心軸勻速轉動，反射光束則以2ω角速度勻速轉動，反射光束的轉動角度最大范圍為90° (此時，光束照射到其中一個面的角度使得該光束與旋轉多棱鏡的相鄰下一個受光面平行)。反射光束經過投影鏡頭投射到屏幕上，當多棱鏡靜止時，反射光束在屏幕上形成一行(或一列)彩色像素(本實施例中有768個像素)；當多棱鏡以ω角速度繞其中心軸勻速轉動時，反射光束以2ω角速度勻速掃描屏幕；反射光束掃描屏幕一次，每個像素的色彩變換1024次，屏幕上便產生1024X768分辨率的圖像；如果每個像素的色彩變換2048次，屏幕上便產生2048X768分辨率的圖像。為實現光源驅動控制裝置針對不同陣幀的信號處理與掃描裝置轉速相匹配，以實現屏幕顯示的不同幀之間同步，本申請的用于整行掃描式激光顯示的裝置還設置有光電傳感器12，如圖12所示，所述光電傳感器設置于所述掃描裝置的反射面(本申請中為八棱鏡的工作反射面，即處于工作狀態(tài)的反射面)出射光的掃描起始光路中，此時，應為單幀起始掃描的光路，用于在單幀起始掃描時，即可捕獲該掃描光信號。該光電傳感器12既可以設置于投影鏡頭的來光側，也可以設置為出光側。
[0083]在實現幀同步時，請參考圖13，首先，獲取所述整行掃描式激光顯示裝置的激光初始化信號；接著，自獲得的該初始化信號來臨時開始計時，延遲第一特定時間后，將一幀信號的第一列或行像素的控制信號傳輸給光源組件；然后，自所述延遲第一特定時間截止時開始計時，每隔第二特定時間，依次將下一列或行像素的控制信號傳輸給光源組件，直至該幀信號的最后一列或行像素為止；再接著，在下一幀信號來臨時，重復上述步驟。上述的方法中，通過在每一幀來臨之前或來臨之時，獲取初始化信號，作為當前幀的起始掃描信號，使得每一幀的掃描信號與光源驅動控制裝置的幀處理同步。保證了掃描式激光顯示裝置的正常工作。
[0084]本實施例中，所述獲取所述整行掃描式激光顯示裝置的激光初始化信號之前還包括:判斷所述整行掃描式激光顯示裝置的掃描裝置的轉速是否穩(wěn)定，在轉速穩(wěn)定后再執(zhí)行所述獲取所述整行掃描式激光顯示裝置的激光初始化信號的步驟，其中，所述判斷所述整行掃描式激光顯示裝置的掃描裝置的轉速是否穩(wěn)定可通過如下方式實現:連續(xù)三次獲得激光初始化信號；判斷連續(xù)兩次的激光初始化信號的時間間隔是否相同，若相同，則視為掃描裝置轉速已經穩(wěn)定。
[0085]此外，所述第一特定時間由所述一幀圖像中第一列或行的光束方向與最后一列或行的光束方向之間的夾角Ω與光束掃描的最大夾角Μ之間的關系而確定。在當所述一幀圖像中第一列或行的光束方向與最后一列或行的光束方向之間的夾角Ω為M= 180*[(n-4)/η]時，則所述第一特定時間為零，但是由于掃描的起始行或列(以及最后的行或列)被上述的光電傳感器(或以為像素陣列出光端)所遮擋，無法在屏幕上成像。本領域技術人員可以通過技術手段將第一或最后的行或列的視頻信號處理為不承載視頻圖像的單色陣列，而僅使用中間掃描區(qū)域。
[0086]在所述一幀信號中第一列或行的光束方向與最后一列或行的光束方向之間的夾角Ω小于180*[(n-4)/n]時，所述第一特定時間等于:{180* [ (η_4)/η] - Ω } / ω ；
[0087]所述第二特定時間與一幀圖像中第一列或行的光束方向與最后一列或行的光束方向之間的夾角Ω與掃描的行數或列數有關。所述第二特定時間為Ω/Α
[0088]其中，所述η為掃描裝置為多棱鏡時，棱角面數，ω為棱角轉述，Α為掃描方向的列或行的數目。
[0089]下面以單幀1024*768像素、且行掃描為例來對幀同步的具體實現步驟進行詳細說明。請參考上述的附圖12，當屏幕刷新率為120Hz時，需要多棱鏡的轉速ω = 30 31 /s，也就是轉速為每分鐘900轉。一幀信號中第一列(或第一行)像素的光束方向和最后一列(或最后一行)像素的光束方向之間的夾角為Ω，設列或行的數目為A(在本例中A =1024)，第一特定時間ΤΙ = (3?/2-Ω)/ω ;第二特定時間Δ Τ2 = Ω/Α。
[0090]本申請雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本申請，任何本領域技術人員在不脫離本申請的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本申請的保護范圍應當以本申請權利要求所界定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種用于整行掃描式激光顯示的裝置，其特征在于包括: 光源組件、一維成像裝置、掃描裝置、投影鏡頭、視頻解碼裝置、光源驅動控制裝置以及光電傳感器； 所述光源組件包括復數個激光發(fā)生器模組，每一激光發(fā)生器模組用于產生單個像素相對應的激光； 所述一維成像裝置包括復數個導光器件和設置于每一所述導光器件耦合端的激光發(fā)生器模組激光耦合接口件；所述導光器件的出光端沿第一方向一維排列； 掃描裝置設置有至少一反射面，所述掃描裝置設置于所述出光端出射的激光的光路中，用于將所述導光器件的出光端的出射光反射至所述投影鏡頭； 所述投影鏡頭，將沿第一方向一維排列的出光端成像到屏幕上； 所述光電傳感器與所述光源驅動控制裝置相連接，并設置于所述掃描裝置反射面出射光的掃描起始光路中，用于探測單幀掃描的起始激光信號； 所述光源驅動控制裝置與所述視頻解碼裝置相連接，用于在接收到光電傳感器探測的起始激光信號后，根據視頻解碼裝置解碼后的一維視頻信號間隔向光源組件輸出驅動控制信號; 其中，所述掃描裝置設置有與所述第一方向平行的旋轉軸，在所述掃描裝置繞其旋轉軸旋轉時，可實現被投影的第一方向的一維出射光沿垂直于所述第一方向的第二方向掃描。
2.根據權利要求1所述的整行掃描式激光顯示裝置，其特征在于:所述激光發(fā)生器模組包括產生紅、綠、藍三基色激光的激光器，以及設置于每一激光器的出射光路中的準直元件； 所述每一導光器件均包括與所述產生紅、綠、藍三基色激光的激光器相對應設置的三根光導纖維，每一根光導纖維的耦合端設置有耦合接頭作為所述的激光耦合接口件；所述耦合接頭設置于與該光導纖維相對應的激光器的經準直后的光路中，并朝向來光方向，用于接收相應激光器發(fā)出的激光束；所述每一導光器件的所有光導纖維構成一個像素。
3.根據權利要求1所述的整行掃描式激光顯示裝置，其特征在于，所述激光發(fā)生器模組包括產生紅色激光的紅光激光器和兩個產生藍色激光的藍光激光器；以及設置于每一激光器的出射光路中的準直元件； 所述每一導光器件均包括與每一激光發(fā)生器模組的激光器一一相對應設置的三根光導纖維，每一根光導纖維的耦合端設置有耦合接頭作為所述的激光耦合接口件；所述耦合接頭設置于與該光導纖維相對應的激光器的經準直后的光路中，并朝向來光方向，用于接收相應激光器發(fā)出的激光束；所述每一導光器件的所有光導纖維構成一個像素； 其中，與其中一藍光激光器相對應的光導纖維的出光端面設置有熒光粉涂層，所述熒光粉涂層用于在藍光激光激發(fā)下產生綠光。
4.根據權利要求2或3所述的整行掃描式激光顯示裝置，其特征在于，所述每一導光器件的所有光導纖維出光端端面平齊設置，且出光端粘結為一體；所有導光器件的出光端端面平齊設置。
5.根據權利要求1所述的整行掃描式激光顯示裝置，其特征在于: 所述激光發(fā)生器模組包括產生紅、綠、藍三基色激光的激光器，兩個二相色鏡和兩個直角棱鏡； 所述二相色鏡和兩個直角棱鏡設置于所述三色激光器的光路中，并使得每一光源組件的所有激光器出射的激光束在空間上重合，并朝相同方向傳播； 所述每一導光器件包括與每一激光器模組相對應設置的一根光導纖維，所述光導纖維的耦合端設置有耦合接頭作為所述的激光耦合接口件；所述耦合接頭設置于與該光導纖維相對應的激光器模組的經準直后的光路中，并朝向來光方向，接收空間上重合的紅綠藍三色激光束，每一光導纖維的出光端構成一個像素；所有光導纖維的出光端端面平齊設置，并沿所述第一方向排成一行，且所有光導纖維的出光端粘結為一體。
6.根據權利要求1所述的整行掃描式激光顯示裝置，其特征在于，所述掃描裝置包括旋轉多面棱鏡或掃描擺鏡。
7.根據權利要求1所述的整行掃描式激光顯示裝置，其特征在于，還包括投影顯示裝置。
8.一種用于上述權利要求1至7任一所述的用于整行掃描式激光顯示裝置的同步控制方法，其特征在于，包括: 獲取所述整行掃描式激光顯示裝置的激光初始化信號； 自獲得的該初始化信號來臨時開始計時，延遲第一特定時間后，將一幀信號的第一列或行像素的控制信號傳輸給光源組件； 自所述延遲第一特定時間截止時開始計時，每隔第二特定時間，依次將下一列或行像素的控制信號傳輸給光源組件，直至該幀信號的最后一列或行像素為止； 在下一幀信號來臨時，重復上述步驟。
9.根據權利要求8所述的用于整行掃描式激光顯示裝置的同步控制方法，其特征在于，所述獲取所述整行掃描式激光顯示裝置的激光初始化信號之前還包括:判斷所述整行掃描式激光顯示裝置的掃描裝置的轉速是否穩(wěn)定，在轉速穩(wěn)定后再執(zhí)行所述獲取所述整行掃描式激光顯示裝置的激光初始化信號的步驟。
10.根據權利要求9所述的用于整行掃描式激光顯示裝置的同步控制方法，其特征在于，所述判斷所述整行掃描式激光顯示裝置的掃描裝置的轉速是否穩(wěn)定包括: 連續(xù)三次獲得激光初始化信號； 判斷連續(xù)兩次的激光初始化信號的時間間隔是否相同，若相同，則視為掃描裝置轉速已經穩(wěn)定。
11.根據權利要求8所述的用于整行掃描式激光顯示裝置的同步控制方法，其特征在于， 所述一幀圖像中第一列或行的光束方向與最后一列或行的光束方向之間的夾角Ω小于 180* [(η-4)/η]，所述第一特定時間為{180* [ (η_4)/η] - Ω } / ω ； 所述第二特定時間為Ω/Α 其中，所述η為掃描裝置為多棱鏡時，棱角面數，ω為棱角轉述，A為掃描方向的列或行的數目。
【文檔編號】G03B21/00GK104503195SQ201410724582
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權日:2014年12月3日
【發(fā)明者】武陽 申請人:武陽