專利名稱：激光投影儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于基于激光束的光柵掃描來投影和顯示圖像的 激光投影儀，更具體地，涉及一種具有偏轉(zhuǎn)角調(diào)整功能的激光投影儀， 所述偏轉(zhuǎn)角調(diào)整功能針對于用于水平掃描激光束的振動鏡。
背景技術(shù)：
基于激光束的光柵掃描來投影和顯示圖像的一些激光投影儀具
有在從幾十kHz至100kHz范圍內(nèi)進行水平掃描的高動作速率、和以 土20?；蚋笠暯菫榇淼母咂D(zhuǎn)角。用于以這樣的高動作速率來執(zhí)行 掃描處理并具有高偏轉(zhuǎn)角的一種方法是，使用工作在其共振點附近的 振動鏡。
振動鏡可以在其共振頻率附近的小工作頻率范圍內(nèi)具有高偏轉(zhuǎn) 角。然而，如果工作頻率偏離共振頻率，那么振動鏡的偏轉(zhuǎn)角將極大 地減小。共振頻率取決于振動鏡的材料、形狀、溫度等，并且由于生 產(chǎn)差異和工作溫度的緣故易于改變。因此，為了操作振動鏡通過高偏 轉(zhuǎn)角，必需使共振頻率和工作頻率彼此保持盡可能地接近。因此，調(diào) 整振動鏡使其共振頻率接近工作頻率，或使工作頻率接近其共振頻率。
隨著偏轉(zhuǎn)角變得更大，更不可能操作振動鏡。當(dāng)需要操作振動鏡 通過高偏轉(zhuǎn)角時，希望控制振動鏡，使其偏轉(zhuǎn)角不能超過預(yù)定偏轉(zhuǎn)角。 當(dāng)振動鏡在偏離共振頻率的工作頻率下工作時，由于輸入信號的強度 需要高于振動鏡工作在共振頻率下時的輸入信號強度，因此用于驅(qū)動 振動鏡的電路經(jīng)受增加了的負(fù)載。
為了調(diào)整偏轉(zhuǎn)角以操作振動鏡通過高偏轉(zhuǎn)角，希望振動鏡的偏轉(zhuǎn) 角不會超過預(yù)定偏轉(zhuǎn)角，并且希望振動鏡在共振頻率下工作。
為了調(diào)整振動鏡的偏轉(zhuǎn)角，必需精確地檢測振動鏡的偏轉(zhuǎn)角。根 據(jù)用于檢測振動鏡偏轉(zhuǎn)角的廣泛采用的過程，基于光束通過光傳感器的時間，使用光傳感器來檢測振動鏡的偏轉(zhuǎn)角。
例如，JP-A No.2004-053943 (專利文獻l)公開了一種技術(shù)，其 中，在激光束的掃描行程(scanning stroke)的起始和結(jié)束點處分別放 置同步傳感器，來檢測振動鏡的偏轉(zhuǎn)角，并且基于檢測結(jié)果對振動鏡 的驅(qū)動頻率進行校正。以下將參照圖l，對專利文獻l所公開的檢測和 調(diào)整振動鏡的偏轉(zhuǎn)角的過程進行描述。圖l (a)是專利文獻l所公開的 用于控制半導(dǎo)體激光和可移動鏡的系統(tǒng)的方框圖，圖l (b)是可移動 鏡的幅度和驅(qū)動脈沖的時序圖。
在圖l (a)中，附圖標(biāo)記901代表驅(qū)動脈沖發(fā)生器、902代表可移 動鏡驅(qū)動器、904代表同步檢測傳感器、905代表末端檢測傳感器、906 代表LD驅(qū)動器、907代表時鐘脈沖發(fā)生器、908代表相位同步器、909 代表放大計算器、以及910代表幅度計算器。
驅(qū)動脈沖發(fā)生器901利用可編程分頻器(未示出)對參考時鐘進 行分頻，以產(chǎn)生頻率為驅(qū)動頻率fd (—/To)的二倍且占空比為50%或 更低的脈沖序列(T<T。/4)，使得如圖l (b)所示，在可移動鏡的1/2 周期中，僅在從最大幅度電平到橫軸的時段期間，施加一個電壓脈沖。 然后驅(qū)動脈沖發(fā)生器901利用PLL電路使脈沖序列延時相位延遲5，并 且向可移動鏡驅(qū)動器902以驅(qū)動頻率fd施加脈沖序列。
當(dāng)系統(tǒng)開啟時或當(dāng)系統(tǒng)從等待模式激活時，利用可編程分頻器連 續(xù)改變分頻率，以使驅(qū)動頻率fd從高頻值變化，并且以變化驅(qū)動頻率 fd驅(qū)動可移動鏡。當(dāng)掃描角增加，直到同步檢測傳感器904檢測到光束 為止時，系統(tǒng)判斷可移動鏡工作在共振帶內(nèi)。同時，系統(tǒng)基于掃描行 程的起始和結(jié)束點之間的時間差來計算掃描角，并且設(shè)置驅(qū)動頻率， 使可移動鏡的偏轉(zhuǎn)角(幅度)是預(yù)定角。
日本實用新型No.2524140 (專利文獻2)公開了一種用于掃描激
光束的激光束掃描設(shè)備，其中，以一入射角利用不同于激光束的輻射 光束照射掃描鏡，并裝備線傳感器作為用于檢測反射自掃描鏡的輻射 光束的光檢測器裝置。線傳感器檢測掃描鏡的偏轉(zhuǎn)角，并且激光束掃 描設(shè)備對大于標(biāo)準(zhǔn)偏差的掃描鏡的偏轉(zhuǎn)角進行校正。
圖2是專利文獻2中公開的激光掃描設(shè)備的透視圖。以下將參照圖2，說明專利文獻2所公開的檢測振動鏡的偏轉(zhuǎn)角的過程。
如圖2所示，利用反射鏡203、檢流計型的光掃描器(下文稱作"掃 描器")201的掃描鏡202、 f贈鏡204將來自激光振蕩器(Nd: YAG 激光振蕩器等，未示出)的主激光束210聚焦在樣本表面205上，并且 在掃描鏡202轉(zhuǎn)動時利用掃描鏡202將該主激光束210定位。
以45。的入射角將主激光束210施加于掃描鏡202，并且通過掃描鏡 202使主激光束210折疊95。，即，使主激光束210以135。出射角使主激 光束指向f贈鏡204。
通過準(zhǔn)直透鏡207將從半導(dǎo)體激光器206發(fā)射的激光束211轉(zhuǎn)換為 被施加于掃描鏡202的平行光束。以一入射角將不同于主激光束210的 平行光束施加于掃描鏡202，并且平行光束以不同于主激光束210的出 射角的角度被掃描鏡202反射。利用柱面鏡將反射的激光束聚焦在線掃 描器209上。
當(dāng)由于掃描器201在其工作期間的放熱，掃描器201的具有最大幅 度的偏轉(zhuǎn)角發(fā)生變化時，從半導(dǎo)體激光器206發(fā)射并由掃描鏡202反射 的激光束211在線傳感器209上的聚焦位置也發(fā)生變化，導(dǎo)致來自線傳 感器209的位置信息的變化?；谖恢眯畔τ糜隍?qū)動掃描器201的信 號進行校正，以精確地定位主激光束210。
專利文獻3 (JP-A No.2005-241482)公開了一種對安裝在激光顯 示設(shè)備中的振動鏡的共振頻率進行檢測的方法。
圖3是示意性地示出了專利文獻3所公開的激光顯示設(shè)備的透視 圖。以下將參照圖3，對專利文獻3所公開的檢測安裝在激光顯示設(shè)備
中的振動鏡的共振頻率的方法進行描述。
圖3示出了光檢測器(線傳感器)301、光源401、偏轉(zhuǎn)裝置402、 發(fā)射光束403、偏轉(zhuǎn)光束404、 405、掃描線410、第二偏轉(zhuǎn)裝置411、偏 轉(zhuǎn)光束412、屏蔽413、掃描區(qū)414、掃描線路徑415、和投影面420。在 圖3所示的激光顯示設(shè)備中，來自光源401的發(fā)射光束403是激光，偏轉(zhuǎn) 裝置402和第二偏轉(zhuǎn)裝置411使該光束403發(fā)生了兩維偏轉(zhuǎn)，從而在投影 面420上顯示出圖像。
圖4 (a)是示出了偏轉(zhuǎn)光束在圖3所示的光檢測器301上來回移動的方式的示意圖，圖4 (b)是示出了偏轉(zhuǎn)光束偏轉(zhuǎn)不同偏轉(zhuǎn)角的方式 的示意圖。如圖4所示，將作為線傳感器的光檢測器301劃分成多個光
檢測區(qū)302，對所述光檢測區(qū)302連續(xù)編號，從最左端的光檢測區(qū)"l" 向右編號到"N"。附圖標(biāo)記303代表由偏轉(zhuǎn)光束掃描的區(qū)域。
當(dāng)開啟激光顯示設(shè)備的電源時，啟動控制過程以完全激勵光源 401。然后，將施加至偏轉(zhuǎn)裝置402的信號的頻率設(shè)置成預(yù)置啟動頻率， 光檢測器301對該頻率下的偏轉(zhuǎn)光束的折疊位置進行檢測。此后，利用 預(yù)置步驟改變該頻率。改變頻率并重復(fù)檢測折疊位置，直到達(dá)到預(yù)置 目標(biāo)頻率。
假設(shè)當(dāng)偏轉(zhuǎn)光束的折疊位置處在最左端的光檢測區(qū)中時，檢測的 折疊位置為"1"(參見，圖4 (a))，當(dāng)偏轉(zhuǎn)光束的折疊位置處在從最 左端的光檢測區(qū)算起第p區(qū)域時，檢測的折疊位置為"p"(參見圖4 (p))。當(dāng)折疊位置超出光檢測器301時，gp，當(dāng)位于光檢測器301的右 側(cè)，將折疊位置檢測為"N+1"。相反，當(dāng)折疊位置沒有達(dá)到光檢測器 301時，將折疊位置檢測為"0"。因此，通過檢測在光檢測器301上或 光檢測器301附近的折疊位置，就可以檢測偏轉(zhuǎn)裝置402的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。
圖5以圖形曲線的方式示出了施加于光檢測器402的信號的頻率 和由光檢測器301檢測到的偏轉(zhuǎn)光束的折疊位置之間的關(guān)系。圖中繪制
的點基本上是軸對稱圖案，計算對稱軸處的頻率作為共振頻率fc?；?于計算得到的頻率來確定所要施加到光檢測器402的信號的頻率。
專利文獻l: JP-ANo.2004-053943
專利文獻2:日本實用新型No.2524140
專利文獻3: JP-ANo.2005-24148
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題
然而，上述背景技術(shù)存在以下問題
根據(jù)專利文獻l所公開的檢測振動鏡的偏轉(zhuǎn)角的方法，如果振動 鏡的工作頻率與共振頻率不同，則工作頻率下的輸入信號的強度必須 高于振動鏡工作于共振頻率下的輸入信號的強度，從而導(dǎo)致功耗更大的問題。引起問題的原因在于，輸入信號被預(yù)置為高電平以調(diào)整工作 頻率，從而通過改變工作頻率使振動鏡具有預(yù)定偏轉(zhuǎn)角。輸入信號被 預(yù)置為高電平是由于，為了使激光束掃描間隔至少等于同步檢測傳感 器和末端檢測傳感器之間的距離，輸入信號的強度需要較高。
專利文獻2所公開的檢測振動鏡偏轉(zhuǎn)角的方法的問題在于，所使 用的部件數(shù)量過多，無法使激光束掃描設(shè)備尺寸更小、成本更低。引 起問題的原因在于，用于檢測振動鏡偏轉(zhuǎn)角的光源必須被配備為與用 來顯示圖像的激光束分開。
專利文獻3所公開的檢測安裝在激光投影儀設(shè)備中的振動鏡的共 振頻率的方法和調(diào)整工作頻率的方法的缺點在于，不能精確地調(diào)整激 光束的偏轉(zhuǎn)間隔，并且當(dāng)在激光投影儀設(shè)備已經(jīng)開始投影圖像之后改 變共振頻率時，很難在短時間內(nèi)將振動鏡的共振頻率調(diào)節(jié)至適當(dāng)值。 缺點存在的一個原因是，由于光檢測器被配置于要被調(diào)整的激光束的 偏轉(zhuǎn)間隔范圍內(nèi)的稍小的區(qū)域中，因此很難獲得要被調(diào)整的激光束的 偏轉(zhuǎn)間隔端點附近的激光束的精確信息，特別是關(guān)于偏轉(zhuǎn)掃描光束的 折疊位置的精確信息。根據(jù)另一原因，必須在寬頻率范圍上改變驅(qū)動 頻率，以便檢測共振頻率。
此外，由于激光束具有高能密度級，因此對人體有害，特別是激 光束容易損傷眼睛，在激光束正常掃描時需要對其進行投射。如果由 于掃描鏡故障，激光束不能正常掃描，則希望具有能夠立即阻止激光 束投射的結(jié)構(gòu)。然而，上述背景技術(shù)沒有解決上述安全問題。
本發(fā)明是鑒于上述問題作出的。本發(fā)明的目的是，提供一種基于 激光束光柵掃描來顯示圖像的激光投影儀，其中，即使偏轉(zhuǎn)角很小， 激光投影儀也能夠在無需其他光源的情況下(除了用于顯示圖像的激 光光源以外)可靠地檢測用于水平掃描的振動鏡的偏轉(zhuǎn)角，并且能夠 精確地將振動鏡的偏轉(zhuǎn)角調(diào)整到在振動鏡的共振頻率下的預(yù)定偏轉(zhuǎn) 角，而不超過預(yù)定偏轉(zhuǎn)角。 解決問題的方案
根據(jù)本發(fā)明的激光投影儀包括光源，用于發(fā)射激光束；調(diào)制器，
用于根據(jù)要投影的圖像調(diào)制激光束的強度；可振動的振動鏡，用于水
9平偏轉(zhuǎn)強度己經(jīng)過調(diào)制的激光束；垂直掃描鏡，用于垂直偏轉(zhuǎn)強度已
經(jīng)過調(diào)制的激光束；偏轉(zhuǎn)角檢測器，用于檢測振動鏡的偏轉(zhuǎn)角；以及 偏轉(zhuǎn)角調(diào)整器，用于基于檢測到的振動鏡的偏轉(zhuǎn)角來調(diào)整振動鏡的偏 轉(zhuǎn)角，其中，偏轉(zhuǎn)角檢測器包括光檢測元件陣列，光檢測元件陣列包
括平行于水平掃描方向排列的多個光檢測元件，所述振動鏡使激光束 偏轉(zhuǎn)沿所述水平掃描方向偏轉(zhuǎn)，光檢測元件陣列可以被配置于圖像投 影區(qū)外部，并被配置于包括激光束水平掃描范圍的寬范圍內(nèi)。 可以不等間隔地排列光檢測元件陣列的光檢測元件。 優(yōu)選地，與光檢測元件陣列中心相比，光檢測元件陣列的光檢測 元件應(yīng)當(dāng)在光檢測元件陣列的端部更密集。
光檢測元件陣列可以包括被配置于透明基板上的半導(dǎo)體層。
偏轉(zhuǎn)角調(diào)整器可以調(diào)整振動鏡的驅(qū)動信號的頻率和強度。 優(yōu)選地，偏轉(zhuǎn)角調(diào)整器應(yīng)當(dāng)通過使振動鏡驅(qū)動信號的頻率與振動
鏡的共振頻率相一致，然后改變振動鏡的驅(qū)動信號的強度，來調(diào)整振
動鏡的偏轉(zhuǎn)角。
當(dāng)調(diào)整振動鏡的偏轉(zhuǎn)角時，可以在方向上固定水平掃描鏡，使激 光束水平掃描光檢測元件陣列。
優(yōu)選地，應(yīng)當(dāng)針對每一垂直消隱時段，利用偏轉(zhuǎn)角調(diào)整器來檢測 和調(diào)整振動鏡的偏轉(zhuǎn)角。
根據(jù)本發(fā)明的激光投影儀包括光源，用于發(fā)射激光束；調(diào)制器， 用于根據(jù)要投影的圖像調(diào)制激光束的強度；可振動的振動鏡，用于水 平偏轉(zhuǎn)強度已經(jīng)過調(diào)制的激光束；垂直掃描鏡，用于垂直偏轉(zhuǎn)強度已 經(jīng)過調(diào)制的激光束；第一偏轉(zhuǎn)角檢測器，用于檢測振動鏡的偏轉(zhuǎn)角； 第一偏轉(zhuǎn)角調(diào)整器，用于基于檢測到的振動鏡的偏轉(zhuǎn)角來調(diào)整振動鏡 的偏轉(zhuǎn)角；第二偏轉(zhuǎn)角檢測器，用于檢測垂直掃描鏡的偏轉(zhuǎn)角；以及 第二偏轉(zhuǎn)角調(diào)整器，用于基于檢測到的垂直掃描鏡的偏轉(zhuǎn)角來調(diào)整水 平掃描鏡的偏轉(zhuǎn)角，其中，第一偏轉(zhuǎn)角檢測器包括第一光檢測元件陣 列，第一光檢測元件陣列包括平行于水平掃描方向排列的多個光檢測 元件，所述振動鏡使激光束偏轉(zhuǎn)沿所述水平掃描方向偏轉(zhuǎn)，第一光檢 測元件陣列被配置于圖像投影區(qū)外部，并被配置于包括激光束水平掃描范圍的寬范圍內(nèi)，其中，第二偏轉(zhuǎn)角檢測器包括多個光檢測元件，
所述多個光檢測元件被配置于圖像投影區(qū)外部并被配置為覆蓋激光束
垂直掃描行程的末端。
優(yōu)選地，第一偏轉(zhuǎn)角調(diào)整器的第一光檢測元件陣列和第二偏轉(zhuǎn)角 調(diào)整器的光檢測元件應(yīng)當(dāng)包括被配置于一個透明基板上的相應(yīng)的半 導(dǎo)體層。
優(yōu)選地，第一偏轉(zhuǎn)角檢測器除了包括第一光檢測元件陣列以外， 還應(yīng)當(dāng)包括第二光檢測元件陣列，第二光檢測元件陣列可以被配置于 圖像投影區(qū)外部，并且包括半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層沿激光束的水平 掃描行程的末端配置，并被配置于透明基板上。
可以對沉積在透明基板上的金屬薄膜進行刻蝕，以在其中形成投 影開口，使激光束能夠從中通過。
根據(jù)本發(fā)明，用于檢測和調(diào)整水平掃描的振動鏡的偏轉(zhuǎn)角的光檢 測元件陣列被配置為平行于激光束的水平掃描方向，并被配置在比要 調(diào)整的激光束的偏轉(zhuǎn)角范圍更寬的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，即使偏轉(zhuǎn)角 很小，激光投影儀也能夠在無需用于檢測振動鏡偏轉(zhuǎn)角的光源的情況 下(除了用于顯示圖像的激光光源以外)，檢測用于水平掃描的振動鏡 的偏轉(zhuǎn)角。當(dāng)將振動鏡的工作頻率調(diào)整至其共振頻率時，防止振動鏡 由于過度驅(qū)動而遭到破壞。如果沒有達(dá)到規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角，則不會從激 光投影儀投射激光。因此，使激光投影儀保持安全。
除了用于檢測振動鏡的偏轉(zhuǎn)角的光檢測元件陣列，還可以將用于 檢測投影圖像時垂直掃描鏡的偏轉(zhuǎn)角的光檢測元件和用于檢測水平掃 描振動鏡的偏轉(zhuǎn)角的光檢測元件制造在一個組件上(例如，透明基板)。 可以在無需增加部件數(shù)目的情況下，檢測投影圖像時振動鏡偏轉(zhuǎn)角和 垂直掃描鏡偏轉(zhuǎn)角。當(dāng)在異常情況下偏轉(zhuǎn)角不能保持在規(guī)定范圍內(nèi)時， 激光投影儀通過立即切斷激光束來保持安全。
即使在己經(jīng)開始投影圖像之后，也可以針對每一幀間間隔對振動 鏡的偏轉(zhuǎn)角進行檢測和校正。因此，激光投影儀可以以穩(wěn)定的偏轉(zhuǎn)間 隔持續(xù)投影圖像。
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圖l (a)是專利文獻l所公開的用于控制半導(dǎo)體激光器和可移動 鏡的系統(tǒng)的方框圖l (b)是可移動鏡的幅度和驅(qū)動脈沖的時序圖2是專利文獻2所公開的激光束掃描設(shè)備的透視圖3是示意性地示出了專利文獻3所公開的激光顯示設(shè)備的透視
圖4 (a)是示出了偏轉(zhuǎn)光束在圖3所示的光檢測器上來回移動的 方式的示意圖4 (b)是示出了偏轉(zhuǎn)光束偏轉(zhuǎn)不同偏轉(zhuǎn)角的方式的示意圖； 圖5是示出了施加于光檢測器的信號的頻率和由圖3所示的激光
顯示設(shè)備中的光檢測器檢測到的偏轉(zhuǎn)光束的折疊位置之間的關(guān)系的圖 形曲線；
圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的激光投影儀的結(jié)構(gòu) 的透視圖7是從激光投影儀內(nèi)部觀看到的、圖6所示激光投影儀的投影開
口框架的平面圖8是示出了圖7所示的光檢測元件陣列和外部電路之間的連接
的示意圖9是用于控制圖6所示的激光投影儀的操作的系統(tǒng)的方框圖； 圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的另一配置示例的 透視圖ll是從激光投影儀內(nèi)部觀看到的、根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施 例的激光投影儀的投影開口框架的平面圖12是從激光投影儀內(nèi)部觀看到的、根據(jù)本發(fā)明第三示例性實施 例的激光投影儀的投影開口框架的平面圖13是示出了根據(jù)本發(fā)明第三示例性實施例的另一配置示例的 透視圖14是從激光投影儀內(nèi)部觀看到的、根據(jù)本發(fā)明第四示例性實施 例的激光投影儀的投影開口框架的平面圖；圖15是從激光投影儀內(nèi)部觀看到的、根據(jù)本發(fā)明第五示例性實施 例的激光投影儀的投影開口框架的平面圖。
附圖標(biāo)記說明
11:半導(dǎo)體層
12:聚光鏡
13:調(diào)制器
14:準(zhǔn)直鏡
21:水平掃描鏡
22:垂直掃描鏡
30:框架
32:光檢測元件陣列
33:PIN光電二極管
34:垂直掃描光檢測元件
35、36:水平掃描光檢測元件
26:FPC
40:投影開口
41:掃描區(qū)
42:投影區(qū)
51:控制電路
52:激光驅(qū)動器
53:視頻信號處理單元
54:水平掃描鏡驅(qū)動器
55:垂直掃描鏡驅(qū)動器
56:偏轉(zhuǎn)角檢測電路
111::半導(dǎo)體激光器
112::聚光鏡
113::調(diào)制器
114::準(zhǔn)直鏡
115::分色鏡
具體實施例方式
以下將參照附圖，對本發(fā)明的示例性實施例進行描述。圖6是示 出了根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的激光投影儀的結(jié)構(gòu)的透視圖。圖7 是從激光投影儀內(nèi)部所觀看到的、圖6所示的激光投影儀的投影開口框 架的平面圖。
如圖6所示，根據(jù)本示例性實施例的激光投影儀包括半導(dǎo)體激 光器ll，作為激光光源；聚光鏡12，用于聚集從半導(dǎo)體激光器ll發(fā)射 的激光束；調(diào)制器13，被提供以由聚光鏡12聚集的激光束，并用于調(diào) 制激光束的強度，以及輸出經(jīng)調(diào)制的激光束；準(zhǔn)直鏡14，用于將從調(diào) 制器13輸出的激光束轉(zhuǎn)換成平行激光束；水平掃描鏡21，包括用于接 收來自準(zhǔn)直鏡14的平行激光束并使平行激光束水平偏轉(zhuǎn)的振動鏡；以 及垂直掃描鏡22，包括用于使水平偏轉(zhuǎn)的激光束垂直偏轉(zhuǎn)的線掃描鏡。
在以激光束進行二維掃描的區(qū)域內(nèi)，調(diào)制器13控制代表要被投影 的圖像的激光束的強度，從而通過投影開口40在投影區(qū)42上顯示圖像。 水平掃描鏡21 (振動鏡)，使激光束往復(fù)(reciprocally)水平偏轉(zhuǎn)。當(dāng) 使水平掃描鏡21驅(qū)動信號的頻率與水平掃描鏡21的固有共振頻率一致
時，可以使水平掃描鏡2H扁轉(zhuǎn)更大的間隔。
如圖6和7所示，例如，將根據(jù)本示例性實施例的激光投影儀罩在 鋁制的框架30內(nèi)。框架30具有限定在側(cè)壁內(nèi)的投影開口40，用于將來
自激光投影儀內(nèi)的激光束發(fā)射到激光投影儀外部。激光束對包括投影 開口40的掃描區(qū)41進行掃描。例如，投影開口40是矩形的。例如，沿 框架30中的投影開口40的上緣配置由玻璃制成的透明基板。將分別包 括非晶硅薄膜形式的半導(dǎo)體層在內(nèi)的PIN光電二極管33的陣列配置在 透明基板31上。將PIN光電二極管33的陣列圖案化為平行于激光束的 水平掃描方向的光檢測元件陣列32。
圖8是示出了圖7所示的光檢測元件陣列和外部電路之間的連接 的示意圖。如圖8所示，光檢測元件陣列32的光電二極管33具有作為公 共電極連接的相應(yīng)正極，和通過FPC (柔性印刷電路)36獨立連接至 偏轉(zhuǎn)角檢測電路56的相應(yīng)負(fù)極。圖9是用于控制圖6所示的激光投影儀的操作的系統(tǒng)的方框圖。如
圖9所示，偏轉(zhuǎn)角檢測電路56根據(jù)從光檢測元件陣列32輸出的信息，檢 測水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角?？刂齐娐?1從偏轉(zhuǎn)角檢測電路56獲取水平 掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角信息，并控制激光驅(qū)動器52、視頻信號處理電路53、 水平掃描鏡驅(qū)動器54、和垂直掃描鏡驅(qū)動器55。激光驅(qū)動器52選擇性 地開啟和關(guān)閉從半導(dǎo)體激光器ll輸出的激光束，并控制要以恒定輸出 電平輸出的激光束。視頻信號處理電路53向調(diào)制器13輸入信號，調(diào)制 器13控制要輸出至水平掃描鏡21的激光束的強度。水平掃描鏡驅(qū)動器 54控制要輸入至水平掃描鏡21的信號的頻率和強度。垂直掃描鏡驅(qū)動 器55控制要輸入至垂直掃描鏡22的信號的強度。
以下將對根據(jù)本示例性實施例構(gòu)造的激光投影儀的操作進行描 述。當(dāng)啟動激光投影儀時，按如下方式設(shè)置激光投影儀以使激光束對 光檢測元件陣列32進行掃描控制垂直掃描鏡驅(qū)動器55的輸出信號以 固定垂直掃描鏡22的方向，從而使激光束掃描光檢測元件陣列32。
此時，即使當(dāng)通過水平掃描鏡驅(qū)動器54使水平掃描鏡21的工作頻 率與其共振頻率彼此一致時，水平掃描鏡驅(qū)動器54也要以用于防止偏 轉(zhuǎn)角超過預(yù)定偏轉(zhuǎn)角的信號強度，開始水平掃描鏡21的掃描移動。激 光驅(qū)動器52控制半導(dǎo)體激光器11開始輸出激光束，并且偏轉(zhuǎn)角檢測電 路56基于邊界信息檢測水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角，所述邊界信息來自光 檢測元件陣列32的輸出信號，是關(guān)于檢測激光束的元件和不檢測激光 束的元件之間的邊界的信息。當(dāng)檢測水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角時，改變 從水平掃描鏡驅(qū)動器54輸入至水平掃描鏡21的驅(qū)動信號的頻率。調(diào)整 驅(qū)動頻率使水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角最大化，從而使工作頻率與共振頻 率一致。
此外，當(dāng)檢測水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角時，增加從水平掃描鏡驅(qū)動 器54輸入至水平掃描鏡21的驅(qū)動信號的強度。將水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn) 角調(diào)整至規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角。如果不能將偏轉(zhuǎn)角調(diào)整至規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角，則 激光驅(qū)動器52控制半導(dǎo)體激光器11停止發(fā)射激光束。
在已將水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角調(diào)整至規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角之后，根據(jù)調(diào) 制器13調(diào)制激光束強度的時間和光檢測元件陣列32的每一檢測元件的輸出信息，對從水平掃描鏡驅(qū)動器54輸入至水平掃描鏡21的信號和水
平掃描鏡21的振動之間的相位差進行測量。
此后，垂直掃描鏡22基于水平掃描鏡21的振動開始其掃描移動， 并且視頻信號處理電路53根據(jù)要投影的圖像控制調(diào)制器13來調(diào)制激光 束的強度。在已經(jīng)開始投影圖像之后，在顯示圖像的一幀之后到顯示 圖像的下一幀之前的時段期間，固定垂直掃描鏡22的方向以使激光束 掃描光檢測元件陣列32，并檢測水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角。如果水平掃 描鏡21的偏轉(zhuǎn)角偏離規(guī)定值，則調(diào)整來自水平掃描鏡驅(qū)動器54的驅(qū)動 信號，以將偏轉(zhuǎn)角調(diào)整至規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角。此時，如果不能將偏轉(zhuǎn)角調(diào) 整至規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角，則激光驅(qū)動器52停止從半導(dǎo)體激光器11發(fā)射激光 束。
即使水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角較小，根據(jù)本示例性實施例的激光投 影儀也能夠在無需用于檢測振動鏡形式的水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角的光 源(除了用于顯示圖像的半導(dǎo)體激光器ll以外)的情況下檢測水平掃 描鏡21的偏轉(zhuǎn)角。當(dāng)在激光投影儀開始工作時調(diào)整偏轉(zhuǎn)角時，S卩，當(dāng) 將水平掃描鏡21的工作頻率調(diào)整至其共振頻率時，由于偏轉(zhuǎn)角不會超 過規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角，因此可以防止水平掃描鏡21由于過度驅(qū)動而遭到破 壞。由于在每次顯示幀時，檢測和調(diào)整水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角，因此 可以達(dá)到穩(wěn)定的掃描間隔。如果不將水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角調(diào)整至正 常偏轉(zhuǎn)角，則不會從激光投影儀投射激光束。因此，使激光投影保持 安全。
在上述示例性實施例中，激光投影儀采用單個半導(dǎo)體激光器作為 激光光源。然而，如圖10所示，激光投影儀包括多個半導(dǎo)體激光器lll， 作為具有不同波長的光源，每一個半導(dǎo)體激光器111與聚光鏡112、調(diào) 制器113、和準(zhǔn)直鏡114相關(guān)聯(lián)。在圖10中，激光束通過相應(yīng)的路徑傳 播并被轉(zhuǎn)換成平行激光束，分色鏡115將平行激光束組合成一束激光 束，水平掃描鏡21和垂直掃描鏡22使該激光束偏轉(zhuǎn)來對投影面42進行 二維掃描以投影圖像。圖10所示的其他結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)與圖6所示的相同。相 同的部件由相同的附圖標(biāo)記表示，并且以下不再進行詳細(xì)描述。
以下將對根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施例的激光投影儀進行描述。圖ll是從激光投影儀內(nèi)所觀看到的、根據(jù)第二示例性實施例的激光投 影儀的投影開口框架的平面圖。
本示例性實施例與第一示例性實施例的不同之處在于，在透明基 板上形成圖案的光檢測元件陣列的光檢測元件在水平掃描鏡的偏轉(zhuǎn)角 為規(guī)定偏轉(zhuǎn)角的位置附近更密集。
如圖11所示，激光投影儀的框架30具有被限定于其中的用于使激
光束通過的投影開口40。激光束掃描包括投影開口40的掃描區(qū)41。例 如，投影開口40是矩形的。例如，沿框架30中的投影開口40的上緣配 置由玻璃制成的透明基板。將分別包括非晶硅薄膜形式的半導(dǎo)體層在 內(nèi)的PIN光電二極管33的陣列配置在透明基板31上。將PIN光電二極管 33的陣列圖案化為平行于激光束的水平掃描方向的光檢測元件陣列 32。根據(jù)本示例性實施例，相比于陣列的中心，檢測元件在陣列的端 部更為密集。
以下將對根據(jù)第二示例性實施例的激光投影儀的操作進行描述。 當(dāng)啟動激光投影儀時，將該激光投影儀設(shè)置成使激光束掃描光檢測元 件陣列32。具體地，控制垂直掃描鏡驅(qū)動器55的輸出信號，以固定垂 直掃描鏡22的方向，以使激光束掃描光檢測元件陣列32。
此時，即使當(dāng)通過水平掃描鏡驅(qū)動器54使水平掃描鏡21的工作頻 率與其共振頻率彼此一致時，水平掃描鏡驅(qū)動器54也要以用于防止偏 轉(zhuǎn)角超過預(yù)定偏轉(zhuǎn)角的信號強度，開始水平掃描鏡21的掃描移動。激 光驅(qū)動器52控制半導(dǎo)體激光器11開始輸出激光束，并且偏轉(zhuǎn)角檢測電 路56基于邊界信息檢測水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角，所述邊界信息來自檢 測元件陣列32的輸出信號，是關(guān)于檢測激光束的元件和不檢測激光束 的元件之間的邊界的信息。當(dāng)檢測水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角時，改變從 水平掃描鏡驅(qū)動器54輸入至水平掃描鏡21的驅(qū)動信號的頻率。調(diào)整驅(qū) 動頻率使水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角最大化，從而使工作頻率與共振頻率 一致。
此外，當(dāng)檢測水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角時，增加從水平掃描鏡驅(qū)動 器54輸入至水平掃描鏡21的驅(qū)動信號的強度。將水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn) 角調(diào)整至規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角。如果不能將偏轉(zhuǎn)角調(diào)整至規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角，則激光驅(qū)動器52控制半導(dǎo)體激光器11停止發(fā)射激光束。
在已將水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角調(diào)整至規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角之后，根據(jù)調(diào)
制器13調(diào)制激光束強度的時間和光檢測元件陣列32的每一檢測元件的 輸出信息，對從水平掃描鏡驅(qū)動器54輸入至水平掃描鏡21的信號和水 平掃描鏡21的振動之間的相位差進行測量。
此后，垂直掃描鏡22基于水平掃描鏡21的振動開始其掃描移動， 并且視頻信號處理電路53根據(jù)要投影的圖像控制調(diào)制器13來調(diào)制激光 束的強度。在己經(jīng)開始投影圖像之后，在顯示圖像的一幀之后到顯示 圖像的下一幀之前的時段期間，固定垂直掃描鏡22的方向以使激光束 掃描光檢測元件陣列，并檢測水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角。如果水平掃描 鏡21的偏轉(zhuǎn)角偏離規(guī)定值，則調(diào)整來自水平掃描鏡驅(qū)動器54的驅(qū)動信
號，以將偏轉(zhuǎn)角調(diào)整至規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角。此時，如果不能將偏轉(zhuǎn)角調(diào)整 至規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角，則激光驅(qū)動器52停止從半導(dǎo)體激光器11發(fā)射激光束。
根據(jù)本示例性實施例的激光投影儀具有與第一示例性實施例相 同的優(yōu)點，并且還能夠更加精確地檢測水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角。這是 由于，可以通過以更密集的布局布置的光檢測元件能夠精確地檢測水 平往復(fù)掃描過程中的激光束的折疊位置。
以下將對根據(jù)本發(fā)明第三示例性實施例的激光投影儀進行描述。 圖12是從激光投影儀內(nèi)所觀看到的、根據(jù)第三示例性實施例的激光投 影儀的投影開口框架的平面圖。本示例性實施例與第二示例性實施例 的不同之處在于，透明基板被配置于激光束掃描區(qū)的周圍，并且在垂 直掃描末端處形成用于垂直掃描的光檢測元件的圖案。
根據(jù)本示例性實施例，如圖12所示，激光投影儀的框架30具有被 限定于其中的用于使激光束通過的投影開口40。激光束掃描包括投影 開口40的掃描區(qū)41。透明基板被置于由激光束掃描的掃描區(qū)41的周圍。 沿框架30中的投影開口的上緣、平行于激光束的水平掃描方向，在透 明基板31上布置PIN光電二極管陣列作為光檢測元件陣列32。還沿激 光束的垂直掃描方向布置PIN二極管作為光檢測元件34。具體地，在 透明基板31中、沿激光束的垂直掃描方向、在投影開口40的下緣的中 心，布置多個(在所示實施例中為三個)光檢測元件34。布置光檢測元件34來檢測激光束的垂直掃描行程的末端。
以下將參照圖9對用于控制激光投影儀的操作的系統(tǒng)進行描述。
偏轉(zhuǎn)角檢測電路56根據(jù)從光檢測元件陣列32輸出的信息，檢測水平掃 描鏡21的偏轉(zhuǎn)角，并且根據(jù)由光檢測元件34輸出的信息，檢測垂直掃 描方向上的偏轉(zhuǎn)角?？刂齐娐?1從偏轉(zhuǎn)角檢測電路56獲取水平掃描鏡 21的偏轉(zhuǎn)角信息和垂直掃描鏡22的偏轉(zhuǎn)角信息，并控制激光驅(qū)動器52、 視頻信號處理電路53、水平掃描鏡驅(qū)動器54、和垂直掃描鏡驅(qū)動器55。 激光驅(qū)動器52選擇性地開啟和關(guān)閉從半導(dǎo)體激光器11輸出的激光束， 并控制激光束從而以恒定電平輸出激光束。視頻信號處理電路53向調(diào) 制器13輸入信號，調(diào)制器13控制要輸出至水平掃描鏡21的激光束的強 度。水平掃描鏡驅(qū)動器54控制要輸入至水平掃描鏡21的信號的頻率和 強度。垂直掃描鏡驅(qū)動器55控制要輸入至垂直掃描鏡22的信號的強度。
以下將對根據(jù)本示例性實施例的激光投影儀的操作進行描述。當(dāng) 激光投影儀啟動時，設(shè)置激光投影儀，使激光束掃描光檢測元件陣列 32。具體地，控制垂直掃描鏡驅(qū)動器55的輸出信號，以固定垂直掃描 鏡22的方向，以使激光束掃描光檢測元件陣列32。
此時，即使當(dāng)通過水平掃描鏡驅(qū)動器54使水平掃描鏡21的工作頻 率與其共振頻率彼此一致時，水平掃描鏡驅(qū)動器54也要以用于防止偏 轉(zhuǎn)角超過預(yù)定偏轉(zhuǎn)角的信號強度，開始水平掃描鏡21的掃描移動。激 光驅(qū)動器52控制半導(dǎo)體激光器11開始輸出激光束，并且偏轉(zhuǎn)角檢測電 路56基于邊界信息檢測水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角，所述邊界信息來自檢 測元件陣列32的輸出信號，是關(guān)于檢測激光束的元件和不檢測激光束 的元件之間的邊界的信息。當(dāng)檢測水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角時，改變從 水平掃描鏡驅(qū)動器54輸入至水平掃描鏡21的驅(qū)動信號的頻率。調(diào)整驅(qū) 動頻率使水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角最大化，從而使工作頻率與共振頻率 一致。
此外，當(dāng)檢測水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角時，增加從水平掃描鏡驅(qū)動 器54輸入至水平掃描鏡21的驅(qū)動信號的強度。將水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn) 角調(diào)整至規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角。如果不能將偏轉(zhuǎn)角調(diào)整至規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角，則 激光驅(qū)動器52控制半導(dǎo)體激光器11停止發(fā)射激光束。在己將水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角調(diào)整至規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角之后，根據(jù)調(diào)
制器13調(diào)制激光束強度的時間并基于光檢測元件陣列32的每一檢測元 件的輸出信息，對從水平掃描鏡驅(qū)動器54輸入至水平掃描鏡21的信號 和水平掃描鏡21的振動之間的相位差進行測量。
然后，垂直掃描鏡驅(qū)動器55向垂直掃描鏡22輸入指示激光束的垂 直掃描末端的信號。偏轉(zhuǎn)角檢測電路56根據(jù)垂直掃描光檢測元件34輸 出的信息，檢測垂直掃描鏡22的偏轉(zhuǎn)角。如果不需要調(diào)整垂直掃描鏡 22的偏轉(zhuǎn)角，則調(diào)整來自垂直掃描鏡驅(qū)動器55的信號。調(diào)整后，基于 水平掃描鏡21的振動，開始垂直掃描鏡22的掃描移動，并且視頻信號 處理電路53根據(jù)要投影的圖像控制調(diào)制器13調(diào)制激光束的強度。
在已經(jīng)開始投影圖像之后，從顯示圖像的一副圖像的時刻到顯示 圖像的下一幀的時刻，垂直掃描光檢測元件34檢測垂直掃描鏡22的偏 轉(zhuǎn)角。如果需要調(diào)整垂直掃描鏡22的偏轉(zhuǎn)角，則調(diào)整來自垂直掃描鏡 55的信號。此后，固定垂直掃描鏡22的方向以使激光束掃描光檢測元 件陣列32，并且檢測水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角。如果水平掃描鏡的偏轉(zhuǎn) 角偏離規(guī)定值，則將調(diào)整來自水平掃描鏡驅(qū)動器54的驅(qū)動信號，以將 偏轉(zhuǎn)角調(diào)整至規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角。此時，如果不能將偏轉(zhuǎn)角調(diào)整至規(guī)定的 偏轉(zhuǎn)角，激光驅(qū)動器52就停止從半導(dǎo)體激光器11發(fā)射激光。
根據(jù)本示例性實施例的激光投影儀具有與第二示例性實施例相 同的優(yōu)點，并且還能夠監(jiān)控和調(diào)整垂直掃描鏡22的偏轉(zhuǎn)角。
在上述示例性實施例中，垂直掃描光檢測元件24被配置于激光束 的水平掃描行程的中央。然而，垂直掃描光檢測元件34可以被配置于 其他位置。例如，如圖13所示，垂直掃描光檢測元件34可以被配置于 激光束的水平掃描行程的末端。具體地，在圖13中，三個垂直掃描光 檢測元件34分別被配置于激光束的水平掃描行程的兩個末端的位置。 此外，沿激光束的垂直掃描方向布置垂直掃描光檢測元件34，以覆蓋 激光束的垂直掃描行程的下部末端。
以下將對根據(jù)本發(fā)明第四示例性實施例的激光投影儀進行描述。 圖14是從激光投影儀內(nèi)所觀看到的、根據(jù)第四示例性實施例的激光投 影儀的投影開口框架的平面圖。本示例性實施例與第三示例性實施例的不同之處在于，在透鏡基板31中、沿投影開口40的左側(cè)邊緣和右側(cè)
邊緣，形成光檢測元件陣列35、 36的圖案。
根據(jù)本示例性實施例，如圖14所示，激光投影儀的框架30具有被 限定于其中的使激光束能夠通過的投影開口40。激光束掃描包括投影 開口40的掃描區(qū)41。沿框架30中的投影開口的上緣、平行于激光束的 水平掃描方向，將光檢測元件陣列32布置在透明基板31上。沿激光束 的垂直掃描方向、在投影開口40的下緣的中心，布置多個(在所示實 施例中為三個)光檢測元件34。沿投影開口40的左側(cè)和右側(cè)邊緣，將 光檢測元件陣列35布置在透明基板31上的掃描區(qū)41中。還沿從激光束 水平的掃描方向的末端延伸出的掃描區(qū)41的邊界，將光檢測元件36布 置在透明基板31上。具體地，將光檢測元件陣列36與光檢測元件陣列 35并列配置，并且配置在光檢測元件陣列35相對于投影開口40的外側(cè)。
以下將參照圖9對用于控制激光投影儀的操作的系統(tǒng)進行描述。 偏轉(zhuǎn)角檢測電路56根據(jù)由光檢測元件陣列32輸出的信息，檢測水平掃 描鏡21的偏轉(zhuǎn)角，并且根據(jù)由光檢測元件34輸出的信息，檢測垂直掃 描方向上的偏轉(zhuǎn)角。偏轉(zhuǎn)角檢測電路56還基于從光檢測元件陣列35、 36輸出的信息，檢測水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)是否正常?？刂齐娐?1從偏 轉(zhuǎn)角檢測電路56獲取水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角信息和垂直掃描鏡22的偏 轉(zhuǎn)角信息，并控制激光驅(qū)動器52、視頻信號處理電路53、水平掃描鏡 驅(qū)動器54、和垂直掃描鏡驅(qū)動器55。激光驅(qū)動器52選擇性地開啟和關(guān) 閉從半導(dǎo)體激光器ll輸出激光束，并控制激光束從而以恒定電平輸出 激光束。視頻信號處理電路53向調(diào)制器13輸入信號，調(diào)制器13控制要 輸出至水平掃描鏡21的激光束的強度。水平掃描鏡驅(qū)動器54控制要輸 入至水平掃描鏡21的信號的頻率和強度。垂直掃描鏡55控制要輸入至 垂直掃描鏡22的信號強度。
以下將對根據(jù)本示例性實施例的激光投影儀的操作進行描述。當(dāng) 激光投影儀啟動時，設(shè)置激光投影儀，使激光束掃描光檢測元件陣列 32。具體地，控制垂直掃描鏡驅(qū)動器55的輸出信號，以固定垂直掃描 鏡22的方向，以使激光束掃描光檢測元件陣列32。
此時，即使當(dāng)通過水平掃描鏡驅(qū)動器54使水平掃描鏡21的工作頻率與其共振頻率彼此一致時，水平掃描鏡驅(qū)動器54也要以用于防止偏 轉(zhuǎn)角超過預(yù)定偏轉(zhuǎn)角的信號強度，開始水平掃描鏡21的掃描移動。激
光驅(qū)動器52控制半導(dǎo)體激光器11開始輸出激光束，并且偏轉(zhuǎn)角檢測電 路56基于邊界信息檢測水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角，所述邊界信息來自檢 測元件陣列32的輸出信號，是關(guān)于檢測激光束的元件和不檢測激光束 的元件之間的邊界的信息。當(dāng)檢測水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角時，改變從 水平掃描鏡驅(qū)動器54輸入至水平掃描鏡21的驅(qū)動信號的頻率。調(diào)整驅(qū) 動頻率使水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角最大化，從而使工作頻率與共振頻率 一致。
此外，當(dāng)檢測水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角時，增加從水平掃描鏡驅(qū)動 器54輸入至水平掃描鏡21的驅(qū)動信號的強度。將水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)
角調(diào)整至規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角。如果不能將偏轉(zhuǎn)角調(diào)整至規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角，則 激光驅(qū)動器52控制半導(dǎo)體激光器11停止發(fā)射激光束。
在已將水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角調(diào)整至規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角之后，根據(jù)調(diào) 制器13調(diào)制的激光束強度的時間并基于光檢測元件陣列32的每一檢測 元件的輸出信息，對從水平掃描鏡驅(qū)動器54輸入至水平掃描鏡21的信 號和水平掃描鏡21的振動之間的相位差進行測量。
然后，垂直掃描鏡驅(qū)動器55向垂直掃描鏡22輸入指示激光束的垂 直掃描末端的信號。偏轉(zhuǎn)角檢測電路56根據(jù)垂直掃描光檢測元件34輸 出的信息，檢測垂直掃描鏡22的偏轉(zhuǎn)角。如果需要調(diào)整垂直掃描鏡22 的偏轉(zhuǎn)角，則調(diào)整來自垂直掃描鏡驅(qū)動器55的信號。調(diào)整后，基于水 平掃描鏡21的振動，開始垂直掃描鏡22的掃描移動，并且視頻信號處 理電路53根據(jù)要投影的圖像控制調(diào)制器13調(diào)制激光束的強度。
在已經(jīng)開始投影圖像之后，在沿一條水平掃描線輸出圖像之前和 之后的水平消隱時段期間，進行監(jiān)控，以基于從光檢測元件陣列35輸 出的信息，判斷水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角是否是規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角。如果水 平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角小于規(guī)定的偏轉(zhuǎn)，則進一步基于從光檢測元件陣 列36輸出的信息，檢測激光束是否向光檢測元件陣列36偏轉(zhuǎn)。如果檢 測到激光束沒有向光檢測元件陣列36偏轉(zhuǎn)，則激光驅(qū)動器52控制半導(dǎo) 體激光器ll停止發(fā)射激光束。從顯示圖像一幀的時刻到顯示圖像的下一幀的時刻，垂直掃描光
檢測元件34檢測垂直掃描鏡22的偏轉(zhuǎn)角。如果需要調(diào)整垂直掃描鏡22 的偏轉(zhuǎn)角，則調(diào)整來自垂直掃描鏡55的信號。此后，固定垂直掃描鏡 22的方向以使激光束掃描光檢測元件陣列32,并且檢測水平掃描鏡21 的偏轉(zhuǎn)角。如果水平掃描鏡的偏轉(zhuǎn)角偏離規(guī)定值，則將調(diào)整來自水平 掃描鏡驅(qū)動器54的驅(qū)動信號，以將偏轉(zhuǎn)角調(diào)整至規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角。此時， 如果不能將偏轉(zhuǎn)角調(diào)整至規(guī)定的偏轉(zhuǎn)角，激光驅(qū)動器52就停止從半導(dǎo) 體激光器ll發(fā)射激光。
根據(jù)本示例性實施例的激光投影儀具有與第三示例性實施例相 同的優(yōu)點，并且還能夠在水平掃描鏡的偏轉(zhuǎn)角變?yōu)楫惓r立即切斷激 光束。由于除了光檢測元件陣列32以外，還將用于在投影圖像時檢測 激光束的垂直掃描光檢測元件34和水平掃描光檢測元件35、 36制造在 相同的透鏡基板31上，因此可以在無需增加部件的數(shù)目的情況下，檢 測投影圖像時垂直掃描鏡22的偏轉(zhuǎn)角和水平掃描鏡21的偏轉(zhuǎn)角。
以下將對根據(jù)本發(fā)明第五示例性實施例的激光投影儀進行描述。 圖15是從激光投影儀內(nèi)所觀看到的、根據(jù)第五示例性實施例的激光投 影儀的投影開口框架的平面圖。
如圖15所示，根據(jù)本示例性實施例的激光投影儀具有包括沉積在 透明基板38上的諸如Cr (鉻)的金屬薄膜在內(nèi)的框架。刻蝕掉部分金 屬薄膜以形成投影開口40。金屬薄膜朝向激光投影儀的外部。采用與 第四實施例相同的方式，在其上配置了金屬薄膜的透明基板38表面的 反面上形成光檢測元件陣列32、 34、 35、 36的圖案。換言之，布置光 檢測單元陣列的半導(dǎo)體層，以朝向激光投影儀的內(nèi)部。
根據(jù)本示例性實施例的激光投影儀具有與第四示例性實施例相 同的優(yōu)點，并且還具有以下優(yōu)點由于透明基板38被構(gòu)造為主框架體， 因此可以減少所用部件的數(shù)目，并且容易地安置部件的位置。
根據(jù)專利文獻3，在光偏轉(zhuǎn)器中配備了用于檢測偏轉(zhuǎn)光束的折疊 位置的光檢測器，并通過光檢測器來檢測光偏轉(zhuǎn)器中的偏轉(zhuǎn)裝置的共 振頻率。光檢測器包括具有多個光檢測區(qū)的線傳感器。然而，根據(jù)專 利文獻3，線傳感器被置于比要調(diào)整的激光束偏轉(zhuǎn)角范圍小的范圍(即偏轉(zhuǎn)角范圍的一部分)中。盡管由于檢測偏轉(zhuǎn)角過程和調(diào)整共振頻率 過程的緣故，該背景技術(shù)能夠在開始投影圖像之前有效地在最初調(diào)整 偏轉(zhuǎn)角，但是該背景技術(shù)很難適于在己經(jīng)開始投影圖像之后調(diào)整偏轉(zhuǎn) 角。根據(jù)本發(fā)明，光檢測元件陣列被配置于比要調(diào)整的激光束偏轉(zhuǎn)角 的范圍寬的范圍中，使得即使在己經(jīng)開始投影圖像之后，也可以針對 每一幀間間隔來調(diào)整偏轉(zhuǎn)角。
本申請要求并基于于2006年9月15日提交的日本專利申請 No.2006-250324的優(yōu)先權(quán)，其將其全部內(nèi)容合并于此以作參考。
權(quán)利要求
1、一種激光投影儀，包括光源，用于發(fā)射激光束；調(diào)制器，用于根據(jù)要投影的圖像來調(diào)制激光束的強度；可振動的振動鏡，用于水平偏轉(zhuǎn)強度已經(jīng)過調(diào)制的激光束；垂直掃描鏡，用于垂直偏轉(zhuǎn)強度已經(jīng)過調(diào)制的激光束；偏轉(zhuǎn)角檢測器，用于檢測所述振動鏡的偏轉(zhuǎn)角；以及偏轉(zhuǎn)角調(diào)整器，用于基于檢測到的所述振動鏡的偏轉(zhuǎn)角，調(diào)整所述振動鏡的偏轉(zhuǎn)角；其中，所述偏轉(zhuǎn)角檢測器包括光檢測元件陣列，所述光檢測元件陣列包括平行于水平掃描方向排列的多個光檢測元件，所述振動鏡使激光束沿所述水平掃描方向偏轉(zhuǎn)，所述光檢測元件陣列被配置于圖像投影區(qū)外部，并被配置于包括激光束水平掃描范圍的寬范圍中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光投影儀，其中，所述光檢測元件陣 列的光檢測元件不是等間隔排列的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光投影儀，其中，與所述光檢測元件 陣列中心相比，所述光檢測元件陣列的光檢測元件在光檢測元件陣列 的端部更密集。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的激光投影儀，其中，所述 光檢測元件陣列包括被配置于透明基板上的半導(dǎo)體層。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的激光投影儀，其中，所述偏轉(zhuǎn)角調(diào)整器調(diào)整所述振動鏡的驅(qū)動信號的頻率和強度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光投影儀，其中，所述偏轉(zhuǎn)角調(diào)整器通過使所述振動鏡的驅(qū)動信號的頻率與振動鏡的共振頻率相一致，然 后改變所述振動鏡的驅(qū)動信號的強度，來調(diào)整所述振動鏡的偏轉(zhuǎn)角。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的激光投影儀，其中，當(dāng)調(diào) 整所述振動鏡的偏轉(zhuǎn)角時，固定所述垂直掃描鏡的方向，以使所述激 光束水平掃描所述光檢測元件陣列。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的激光投影儀，其中，針對每一垂直消隱時段，利用所述偏轉(zhuǎn)角調(diào)整器來檢測和調(diào)整所述振動鏡 的偏轉(zhuǎn)角。
9、 一種激光投影儀，包括 '光源，用于發(fā)射激光束；調(diào)制器，用于根據(jù)要投影的圖像來調(diào)制激光束的強度； 可振動的振動鏡，用于水平偏轉(zhuǎn)強度已經(jīng)過調(diào)制的激光束； 垂直掃描鏡，用于垂直偏轉(zhuǎn)強度己經(jīng)過調(diào)制的激光束； 第一偏轉(zhuǎn)角檢測器，用于檢測所述振動鏡的偏轉(zhuǎn)角； 第一偏轉(zhuǎn)角調(diào)整器，用于基于檢測到的所述振動鏡的偏轉(zhuǎn)角，調(diào) 整所述振動鏡的偏轉(zhuǎn)角；第二偏轉(zhuǎn)角檢測器，用于檢測所述垂直掃描鏡的偏轉(zhuǎn)角；以及 第二偏轉(zhuǎn)角調(diào)整器，用于基于檢測到的所述垂直掃描鏡的偏轉(zhuǎn) 角，調(diào)整所述垂直掃描鏡的偏轉(zhuǎn)角；其中，所述第一偏轉(zhuǎn)角檢測器包括第一光檢測元件陣列，所述第 一光檢測元件陣列包括平行于水平掃描方向排列的多個光檢測元件， 所述振動鏡使激光束沿所述水平掃描方向偏轉(zhuǎn)，所述第一光檢測元件 陣列被配置于圖像投影區(qū)外部，并被配置于包括激光束水平掃描范圍 的寬范圍中，其中，所述第二偏轉(zhuǎn)角檢測器包括多個光檢測元件，所 述多個光檢測元件被配置于圖像投影區(qū)外部，并被配置為覆蓋激光束 垂直掃描行程的末端。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光投影儀，其中，所述第一偏轉(zhuǎn)角調(diào)整器的所述第一光檢測元件陣列和所述第二偏轉(zhuǎn)角調(diào)整器的所述光 檢測元件包括被配置于一個透明基板上的相應(yīng)的半導(dǎo)體層。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的激光投影儀，其中，所述第一偏轉(zhuǎn)角 檢測器除了包括所述第一光檢測元件陣列，還包括第二光檢測元件陣 列，所述第二光檢測元件陣列被配置于圖像投影區(qū)外部，并包括半導(dǎo) 體層，所述半導(dǎo)體層沿激光束的水平掃描行程的末端配置，并且被配 置于所述透明基板上。
12、 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的激光投影儀，其中，對沉積在所述透明基板上的金屬薄膜進行刻蝕，以在其中形成使激光束能夠從中通過的投影開口。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種用于基于激光束的光柵掃描來顯示圖像的激光投影儀，其中，即使偏轉(zhuǎn)角很小，激光投影儀也能夠在無需其他光源的情況下(除了用于顯示圖像的激光光源以外)可靠地檢測用于水平掃描的振動鏡的偏轉(zhuǎn)角，并且能夠精確地將振動鏡的偏轉(zhuǎn)角調(diào)整到在振動鏡的共振頻率下的預(yù)定偏轉(zhuǎn)角，而不超過預(yù)定偏轉(zhuǎn)角。激光投影儀包括，被配置于覆蓋投影開口的框架上的透明基板之上、平行于激光束水平掃描方向的光檢測單元。為了調(diào)整水平掃描鏡的偏轉(zhuǎn)角，激光束掃描光檢測元件陣列。因此，即使偏轉(zhuǎn)角較小，也可以檢測偏轉(zhuǎn)角。在保持偏轉(zhuǎn)角不超過預(yù)定偏轉(zhuǎn)角的同時，使水平掃描鏡的工作頻率與其共振頻率相一致之后，增加輸入信號的強度以調(diào)整偏轉(zhuǎn)角。因此，可以將偏轉(zhuǎn)角調(diào)整至共振頻率下的預(yù)定偏轉(zhuǎn)角。
文檔編號G02B26/10GK101517455SQ20078003402
公開日2009年8月26日 申請日期2007年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月15日
發(fā)明者對田俊二 申請人:日本電氣株式會社