專利名稱：圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過將激光束入射到投影表面來顯示圖像的圖像顯示裝置。
背景技術(shù)：
<全彩色激光投影儀>
為了利用通過將激光束入射到諸如屏幕或墻的投影表面來顯示圖像
的所謂的激光投影儀來再現(xiàn)全彩色，激光束需要具有三個基本色紅、 綠和藍(lán)。
例如，日本專利申請公開2003-021800號公開了一種投影型的顯示 裝置，其中將光束從三個獨立的光源向投影表面掃描，并且當(dāng)掃描光束 時將光束分裂在各像素之間以至光束以脈沖束的形式被輻射。
日本專利申請/>開2004-219480號和2006-154032號/>開了各自4吏 用三種顏色的激光束的顯示裝置，在這些文件的每個所公開的顯示裝置 中，使用三個獨立的光源來生成三種顏色的激光束。
還有，日本專利申請公開09-152640號公開了一種激光器裝置，其 通過三個波長轉(zhuǎn)換器將單個激光器的激光束的波長進行轉(zhuǎn)換以生成三種 顏色的激光束。該激光器裝置不能在同一時間發(fā)射三種顏色的激光束。 因此，該激光器裝置包含將三個波長轉(zhuǎn)換器布置在同一圓周上的波長轉(zhuǎn) 換器保持平臺、用于旋轉(zhuǎn)該波長轉(zhuǎn)換器保持平臺的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元，以至 人眼辨認(rèn)出合成狀態(tài)下的三種顏色的光。
日本專利申請/>開2003-021800號、2004-219480號和2006-154032 號的每一個均需要許多組件并要求多項調(diào)整以獲得三種顏色的激光束。 這將參考圖1進行描述。圖1示出以常規(guī)技術(shù)獲得三種顏色的激光束的 光學(xué)系統(tǒng)(此處稱為常規(guī)光學(xué)系統(tǒng))。
如圖1所示，該常規(guī)光學(xué)系統(tǒng)包括藍(lán)光激光器102、紅光激光器104、 綠光激光器106、第一PBS(極化分光器)109、笫二PBSllO、準(zhǔn)直鏡112、 雙軸檢流計式反射鏡114、透鏡組116和屏幕118。另外，綠光激光器106 包括紅外激光器107和二次諧波生成(SHG)元件108。
這里，接下來的描述也適用于使用不同于上述元件但具有相似功能的其它元件的裝置。例如，接下來的描述也適用于使用配置不同于上述 的綠光激光器的裝置。
藍(lán)光激光器102、紅光激光器104和綠光激光器106分別發(fā)射藍(lán)光、 紅光和綠光。第一 PBS109使紅色激光束和綠色激光束的各自光學(xué)路徑相 互重合。第二PBS 110使從第一PBS 109和該藍(lán)光激光束發(fā)射的光的光 學(xué)路徑彼此重合。準(zhǔn)直透鏡112使從第二 PBS 110發(fā)射的光匯聚并使其 平行。雙軸檢流計式反射鏡114對通過準(zhǔn)直透鏡112的光進行掃描。透 鏡組116將從檢流計式反射鏡114處反射的光聚焦在屏幕118上。屏幕 118為激光束的投影表面。
從上面看到，該常規(guī)光學(xué)系統(tǒng)要求許多組件，例如三個激光器和用于 使各自激光器產(chǎn)生的光束的各自的光學(xué)路徑彼此重合的兩個PBS。因此， 投影儀的尺寸大。另外，因為使用了兩個PBS，激光束的傳送率降低并且光 通量減小。此外，為了使激光束彼此重合需要對許多元件進行調(diào)整。
日本專利申請公開09-152640號所使用的激光器裝置，沒有使用三 個激光器，不需要PBS。然而這種方法需要波長轉(zhuǎn)換器保持平臺和旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動單元，因此也需要^艮多組件。
<掃描異常的檢查>
在通過將激光束入射到例如屏幕的投影表面來顯示圖像的裝置，即 所謂的激光投影儀中，如果激光束的掃描出現(xiàn)異常，高能量密度的激光束 被連續(xù)入射到屏幕上的特定點，這是危險的。視情況而定，危險可能對在 裝置周圍的任何人構(gòu)成威脅。
已經(jīng)提出了 一些用于避開這樣的危險的技術(shù)。例如，在日本專利申請 公開2004-341210號中公開的激光投影儀將紅外光入射到作為掃描元件 使用的檢流計式反射鏡上，并通過沿著屏幕的外圍提供的光接收元件探 測其反射光。然后，該激光投影儀根據(jù)被探測的狀態(tài)分析該掃描狀態(tài)，并 且當(dāng)發(fā)現(xiàn)掃描異常時，停止激光束的入射。
另外，在日本專利申請公開2007-003687號中公開的圖像顯示裝置 在待掃描表面的過掃描區(qū)域上設(shè)置光接收單元。當(dāng)光束在待掃描的表面 上進行掃描時，該圖像顯示裝置確定光接收單元是否在一定的時間間隔 內(nèi)輸出信號，并且根據(jù)確定的結(jié)果控制光束的發(fā)射。
另外，在日本專利申請公開2000-194302號中公開的投影顯示裝置 通過在主掃描多面鏡附近設(shè)置的主掃描光束傳感器來監(jiān)^L實際發(fā)射的激光束的掃描時序。當(dāng)時序異常時，投影顯示裝置關(guān)閉該激光器。
日本專利申請公開2004-341210號和2007-003687號所公開的每一 個均根據(jù)沿著屏幕外圍設(shè)置的光接收裝置提供的信號發(fā)現(xiàn)掃描異常。日 本專利申請公開2000-194302號中公開的裝置通過探測該主掃描多面鏡 的反射光來探測掃描異常。然而，該裝置不能在所有時間監(jiān)視掃描狀態(tài)。 因此，從異常實際發(fā)生到探測到異常，可能過去了很長的一段時間。另夕卜， 這些裝置探測異常的準(zhǔn)確性不高。
<激光束的準(zhǔn)直>
對于通過將激光束入射到例如屏幕的投影表面來顯示圖像的裝置， 即所謂的激光投影儀，從激光器出射的激光束必須是具有很小直徑的平 行光。
準(zhǔn)直透鏡是用于得到平行光經(jīng)常使用的元件。例如，日本專利申請公 開2003-021800號公開了包含準(zhǔn)直透鏡的投影式顯示裝置。
另外，在日本專利申請公開05-291659號中公開了用于得到平行光的 激光束修正機構(gòu)。該激光束修正機構(gòu)包括兩個光束成像單元和圖像處理 單元。該兩個光束成像單元被設(shè)置在激光器所在的路線(track)上的彼 此分開處于兩個不同的位置，并且該兩個成像單元在它們的位置上輸出 各自的光束投影圖像。該圖像處理單元處理該兩個光束成像單元得到的 各自的圖像信號，并且輸出信號以控制反射鏡和透鏡的位置。
但是，由于例如溫度的狀況的改變，以上述使用準(zhǔn)直透鏡的方法不 是總能獲得平行光。
另外，在日本專利申請公開05-291659號中公開的該激光束校正結(jié) 構(gòu)由于例如需要兩個光束成像單元而使得尺寸變大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于解決上述問題，并且本發(fā)明的主要目的是相比于常規(guī)的 圖像顯示裝置包含更少的組件或具有更少的待調(diào)整的元件。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，能夠提供用于通過將三種顏色的激光束入射 到投影表面而顯示圖像的圖像顯示裝置。該圖像顯示裝置包括:發(fā)射該三 種顏色中的一種顏色的激光束的單波長激光器；具有各自發(fā)射該三種顏 色中的兩種顏色的激光束的激光器元件的雙波長激光器，該激光器元件 包含在單個封裝中；使該一種顏色的激光束的光學(xué)路徑與該兩種顏色的 激光束的各自的光學(xué)路徑彼此重合的合成元件；可選擇地將通過合成元件傳送的三種顏色的激光束以該圖像逐個像素的形式入射到投影表面的
掃描裝置0
優(yōu)選地，該圖像顯示裝置還包括用于校正投影表面上的顏色偏移的 校正單元。
仍是優(yōu)選地，該校正單元包括校正由于該雙波長激光器的光發(fā)射點 的差異造成的兩種顏色的激光束的各自的光學(xué)路徑之間的偏移的全息元件。
仍是優(yōu)選地，校正單元包括控制該三種顏色的激光束的發(fā)射時序以 使得該顏色偏移被校正的控制單元。
仍是優(yōu)選地，該圖像顯示裝置還包括探測該顏色偏移的量的探測器。 該控制單元基于該探測器探測的顏色偏移的量來控制三種顏色的激光束 的發(fā)射時序。
優(yōu)選地，該雙波長激光器發(fā)射紅色激光束和藍(lán)色激光束，該單波長 激光器發(fā)射綠色激光束。
仍是優(yōu)選地，該單波長激光器包括發(fā)射紅外激光束的紅外激光器； 將該紅外激光器發(fā)射的紅外激光束轉(zhuǎn)化為綠色激光束的二次諧波產(chǎn)生元 件。
優(yōu)選地，該合成元件是設(shè)置于該一種顏色的激光束的光學(xué)路徑與該 兩種顏色的激光束的各自的光學(xué)路徑彼此交叉處的極化分光器。
優(yōu)選地，該掃描裝置包括用于將該通過該合成元件傳送的三種顏色 的激光束以逐個像素的形式入射到該投影表面上的掃描元件。
仍是優(yōu)選地，該掃描元件是雙軸檢流計式反射鏡。
根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，能夠提供用于通過將三光激光器束入射到 投影表面而在該投影表面上顯示圖像的圖像顯示裝置。該圖像顯示裝置 包括發(fā)射該三種顏色的激光束的激光光源；使該三種顏色的激光束的 各自的光學(xué)路徑彼此重合的合成元件；可選擇地將通過合成元件傳送的 三種顏色的激光束以該圖像的逐個像素的形式入射到投影表面的掃描裝 置；控制通過該激光光源發(fā)射該三種顏色的激光束的時序以校正該投影 表面上的顏色偏移的控制單元。
優(yōu)選地，該圖像顯示裝置還包括探測該顏色偏移的量的探測單元。該 控制單元基于該探測單元探測的顏色偏移的量來控制該三種顏色的激光 束的發(fā)射時序。優(yōu)選地，該激光源包括發(fā)射該三種顏色中的一種顏色的激光束的單 波長激光器；具有各自發(fā)射該三種顏色中的兩種顏色的激光束的激光器 元件的雙波長激光器，該激光器元件包含在單個封裝中。
根據(jù)本發(fā)明的激光投影儀包括雙波長激光器。因此，該激光投影儀相 比于傳統(tǒng)的激光投影儀能夠減少組件的數(shù)量。
本發(fā)明的前述的和其它物體、特征、方面和有益效果在下列的結(jié)合 附圖的詳盡描述中變得更明顯。


圖l說明常規(guī)光學(xué)系統(tǒng)。
圖2以框圖的形式示出根據(jù)第一實施例的激光投影儀的配置。 圖3說明根據(jù)第一實施例的激光投影儀的光學(xué)系統(tǒng)。 圖4示出在非專利文件1中公開的單片雙波長激光器的截面結(jié)構(gòu)。 圖5示出包含在非專利文件1中公開的被納入一個封裝的單片雙波
長激光器的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。
圖6示出非專利文件1中公開的單片雙波長激光器的裝配部分。
圖7說明額外包含全息元件700的光學(xué)系統(tǒng)。
圖8示出全息元件700的結(jié)構(gòu)。
圖9說明用于校正顏色偏移的系統(tǒng)。
圖IO說明根據(jù)第二實施例的激光投影儀的光學(xué)系統(tǒng)。
圖11示出光電探測器1020的探測表面。
圖12示出在執(zhí)行正常掃描的情況下激光束的軌跡。
圖13示出在執(zhí)行正常掃描的情況下單元的各自的輸出。
圖14示出在雙軸檢流計式反射鏡114完全停止操作的情況下激光束
的軌跡。
圖15示出在雙軸檢流計式反射鏡114完全停止操作的情況下單元的 各自的輸出。
圖16示出在雙軸檢流計式反射鏡114的Y軸方向上的操作停止的情 況下激光束的軌跡。
圖17示出在雙軸檢流計式反射鏡114的Y軸方向上的操作的情況下 單元的各自的輸出。
圖18示出在雙軸檢流計式反射鏡114旋轉(zhuǎn)期間靜止的位置或者該光 學(xué)軸的中心位置被偏移的情況下激光束的軌跡。圖19示出在雙軸檢流計式反射鏡114旋轉(zhuǎn)期間靜止的位置或者該光
學(xué)軸的中心位置被偏移的情況下單元的各自的輸出。
圖20說明對激光束的一部分進行分光以顯示圖像的光學(xué)系統(tǒng)。
圖21示出圖10中所示的參考激光器IOIO的改進。
圖22說明根據(jù)第三實施例的激光投影儀的光學(xué)系統(tǒng)。
圖23說明探測器2220的配置。
圖24說明全息元件2210的透鏡效果。
圖25是圖24所示的光接收系統(tǒng)的示意性立體視圖。
圖26說明隨入射到全息元件上的光的準(zhǔn)直程度的不同而引起的被探
測光的變化。
圖27示出從探測器2220輸出的信號。
具體實施例方式
下面，將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。在下列的描繪中，相同的參 考符號表示相同的組件。它們具有完全相同的名稱，并且功能完全相同。 因此，將不再重復(fù)對它們的詳細(xì)描述。
<笫一具體實施例>
圖2以框圖的形式示出根據(jù)第一實施例的激光投影儀的配置。將參 考圖2描繪該激光投影儀的配置。
該激光投影儀通常包含后端塊200、前端FPGA(現(xiàn)場可編程門陣 列)210、 DSP (數(shù)字信號處理器)220、綠光激光器驅(qū)動電路222、紅光激 光器驅(qū)動電路224、藍(lán)光激光器驅(qū)動電路226、光學(xué)系統(tǒng)230和屏幕118。
后端塊200處理將被投影在屏幕118上的圖像信號。后端塊200包 括視頻1/F(接口)201、外部I/F 203和CPU 205?！?見頻I/F201接收外部 視頻信號202。外部I/F 203讀取例如SD卡204的外部記錄介質(zhì)的數(shù)據(jù)。 CPU 205處理被視頻I/F 201和外部I/F 203所獲取的信號。當(dāng)信號被 處理時，在SDRAM(同步動態(tài)隨機存取存儲器)206上執(zhí)行程序。CPU 205 把將要被顯示在屏幕118上的圖像數(shù)據(jù)寫進視頻RAM207 (或者SDRAM206) 中。
前端FPGA 210包括數(shù)據(jù)控制器211，時序控制器212，位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單 元H3和光發(fā)射模式轉(zhuǎn)換單元n4。數(shù)據(jù)控制器211從視頻RAM 207中讀 取圖像數(shù)據(jù)。位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元213把數(shù)據(jù)控制器211讀取的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 位數(shù)據(jù)。光發(fā)射模式轉(zhuǎn)換單元214把位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為代表每個激光器的光發(fā)射模式的信號。時序處理器212如上所述地控制數(shù)據(jù)控制器211和位 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元213的操作時序。時序控制器212如同下面描繪那樣也控 制CPU 205和反射鏡伺服塊221的操作時序。
DSP 220執(zhí)行圖像處理。DSP 220包含反射鏡伺服塊221。反射鏡伺 服塊221基于來自時序控制器212的信號控制雙軸檢流計式反射鏡114 的操作。
綠光激光器驅(qū)動電路222基于光發(fā)射模式轉(zhuǎn)換單元214輸出的信號 來驅(qū)動綠光激光器106。紅光激光器驅(qū)動電路224和藍(lán)光激光器驅(qū)動電路 226基于光發(fā)射模式轉(zhuǎn)換單元214輸出的信號來驅(qū)動雙波長激光器302。
將參考圖3描述光學(xué)系統(tǒng)230。圖3說明根據(jù)第一實施例的激光投影 儀的光學(xué)系統(tǒng)。如圖3所示，該激光投影儀包含綠光激光器106、雙波長 激光器302、 PBS 304、準(zhǔn)直透鏡112、雙軸檢流計式反射鏡114、透鏡組 116和屏幕118。
綠光激光器106輸出綠色激光束。雙波長激光器302包含各自發(fā)射 不同顏色的激光束的兩個激光器元件，并且該兩個元件包含在單個CAN 封裝中。在本實施例中，雙波長激光器302發(fā)射紅色和藍(lán)色激光束。
PBS 304被設(shè)置在從各個激光器發(fā)射的激光束的各自的光學(xué)路徑彼 此交叉處的位置處以使這些光學(xué)路徑彼此重合。雙波長激光器302被設(shè) 置在光學(xué)軸相對綠光激光器106旋轉(zhuǎn)90度的方向上。PBS 304通過大約 100%的綠色激光束并反射大約100%的紅色激光束和藍(lán)色激光束。PBS 304是使多個光學(xué)路徑彼此重合的合成元件的一個例子，分色鏡或其它類 似物可以代替PBS 304而#_使用。
在本實施例中，綠光激光器106被圖示為紅外激光器107和SHG元件 108的組合。然而，該綠光激光器可以被配置得不同于該圖示。
另外，紅(或者藍(lán))光激光器可以代替綠光激光器106而被使用，并且 可以使用作為藍(lán)(或者紅)光激光器和綠光激光器的組合的雙波長激光 器。然而，此時，相比于紅光激光器或藍(lán)光激光器，將綠光激光器以芯 片的形式進行配置是困難的，從而將該綠光激光器納入該雙波長激光器 也是困難的。因此，圖中所示的配置是可取的。
這里，將描述該雙波長激光器的具體例子。 一種類型的雙波長激光
器是單片雙波長激光器。該單片雙波長激光器是將兩種類型的激光器集 成在一個芯片上制作的，它作為Toshiba Review的2000年第55巻8號66-69頁的名為"Monolithic Integrated Two-Wavelength Laser Diode for DVD-R0M/CD-R0M"(此后稱為非專利文件l)中的例子被/>開。
圖4示出在非專利文件1中公開的單片雙波長激光器的截面結(jié)構(gòu)。 該在非專利文件1中公開的單片雙波長激光器被配置以集成650nm波長 范圍的DVD讀取LD (激光二極管)和780nm波長范圍的CD讀取LD。如 圖4所示，該在非專利文件1中公開的單片雙波長激光器包括共用電極 401、 n-GaAs襯底402、 AlGaAs有源層404、 CD側(cè)電極405、 n - InGaAsP 蓋層407和InGaPMQW有源層408、 p - InGaAlP蓋層409、 InGaP蝕刻停 止層4 10、 n-GaAs電流阻擋層411、 p-GaAs接觸層412、 p-InGaP 413、 DVD側(cè)電極414和p-InGaAlP脊形光波導(dǎo)415。該激光被制作為在CD光 發(fā)射點403和DVD光發(fā)射點406之間具有精度為± 1 m m的間隔(發(fā)射點 間隔)。
圖5示出包含在非專利文件1中公開的被納入一個封裝的單片雙波 長激光器的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。在該封裝中，雙波長中LD芯片501和監(jiān)視器PD (光 電二極管)502被納入其中。從窗口玻璃503獲取從雙波長LD芯片501 發(fā)射的650nm的激光束504和780nm的激光束505。 DVD陽極506、 CD陽 極507和PD陽極508由共用陰極509連接。
圖6示出非專利文件1中公開的單片雙波長激光器的裝配部分。雙 波長激光器芯片601包含共用陰極電極602，解理面(前表面)端面保護薄 膜603和解理面(后表面)端面保護薄膜604。為了散熱，雙波長激光器芯 片601被安置在電絕緣的氮化鋁(A1N)子載體(sub-mount) 609上。電 絕緣的A1N子載體609是由DVD陽極鍵合墊607和CD陽極鍵合墊608組 成。電絕緣的A1N子載體609被安置在散熱器610上。
另一種區(qū)別于單片雙波長的激光器的雙波長激光器是兩個芯片一個 載體的雙波長激光器。這個激光器是通過用夾具將兩種激光器芯片附著 在子載體上而制作的。盡管兩個芯片一個載體的雙波長激光器由于使用 了夾具附著激光器芯片而在發(fā)射點間隔方面不如單片激光器，但前者的 優(yōu)勢在于通常使用的單一波長激光器芯片能夠直接用于每一個芯片。
對于本發(fā)明，可以使用上述的兩種雙波長激光器中的任一個?？商?換地，可以使用不同配置的雙波長激光器。
再次參考圖3，進一步描述該光學(xué)系統(tǒng)。準(zhǔn)直透鏡112使通過PBS 304 傳送的光準(zhǔn)直為平行光。雙軸檢流計式反射鏡114掃描通過準(zhǔn)直儀透鏡112的光。這里，雙軸檢流計式反射鏡114是用于進行激光束掃描的掃描 元件的一個例子，例如DMD(數(shù)字微鏡裝置)的空間調(diào)制器可以代替雙軸檢 流計式反射鏡114而被使用。透鏡組116將雙軸檢流計式反射鏡114反 射的光聚焦于屏幕118上。
如上所知，在本具體實施例中的激光投影儀包含常規(guī)用于CD/DVD光 學(xué)拾波器(optical pickup)的雙波長激光器。因此，本具體實施例中 的激光投影儀中的組件數(shù)目比常規(guī)的激光投影儀中的組件數(shù)目少。相應(yīng) 地，本具體實施例中的激光投影儀與常規(guī)的激光投影儀相比尺寸更小。另 外，在本具體實施例中的激光投影儀中，合成元件的數(shù)目能夠減少到一 個，而常規(guī)的激光投影儀需要兩個合成元件，因此能夠防止該激光的傳送 率的降低。因此，就本具體實施例中的激光投影儀而言，能夠防止發(fā)射光 的數(shù)量的降低。另外，在本具體實施例中的激光投影儀中，能夠減少待調(diào) 整的元件數(shù)目。
如圖4的例子所示雙波長激光器具有發(fā)射點的差異。相應(yīng)地，如圖3 所示，該雙波長激光器中紅光激光器的光發(fā)射點和藍(lán)光激光器的光發(fā)射 點彼此略微錯開。因此，該紅色光束的光學(xué)路徑和藍(lán)色光束的光學(xué)路徑彼 此不完全重合，因此屏幕上的圖像就出現(xiàn)顏色偏移。接下來，討論本具體 實施例的改進，利用它可以校正這種顏色偏移。
例如，圖7所示的光學(xué)系統(tǒng)額外包含了用于校正顏色偏移的全息元 件700。 在本具體實施例中，全息元件700被設(shè)置在雙波長激光器302 和PBS304之間，如圖7所示。
這里，參考圖8描述全息元件700。圖8示出全息元件700的結(jié)構(gòu)。 如圖8所示，全息元件700是具有階梯結(jié)構(gòu)的銅焊型(brazed-type )衍 射光柵。設(shè)計階梯的深度以使得一個激光束通過全息元件后不改變方向， 而另 一個激光束通過全息元件后改變方向。
具體地，設(shè)計該階梯的深度以使得該深度等于藍(lán)色激光束810的波長 的整數(shù)倍。因此，對于藍(lán)色激光束810，主要是零階光束被傳送通過全息元 件700。因此，藍(lán)色激光束810的光學(xué)軸在該光束通過全息元件700傳送 之前的方向和在該光束通過全息元件700傳送之后的方向是完全相同的。 另外，調(diào)整該階梯的深度以使得紅色激光束820的一階光束的強度變?yōu)樽?大。因此，對于紅色激光束820，主要是一階衍射光束通過全息元件700傳送。因此，當(dāng)紅光激光器束820通過全息元件700傳送時，改變了該
紅色激光束的光學(xué)軸的方向。
具有上述結(jié)構(gòu)的全息元件700能被用來校正該發(fā)射點差異的影響。
顏色偏移因此能被校正。
另夕卜，也能使用圖9所示的系統(tǒng)校正顏色偏移。圖9說明用于校正顏 色偏移的系統(tǒng)。在特定顏色的激光束的光學(xué)軸方向偏離其它兩種顏色的 激光束的光學(xué)軸方向的情況下，該特定顏色的光束總是入射在偏離其它 光束所入射的點一定距離的點上。因此，光發(fā)射模式轉(zhuǎn)換單元214偏移祐_ 偏移顏色(在這個情況下是紅色)的地址位置并且相應(yīng)地讀取數(shù)據(jù)?；?具有被偏移的地址位置的數(shù)據(jù)，控制綠光激光器驅(qū)動電路222、紅色激光 器驅(qū)動電路224和藍(lán)色激光器驅(qū)動電路226的操作。憑借這樣的配置，能 夠得到?jīng)]有視覺顏色偏移的圖像。
這里，根據(jù)屏幕上的偏移確定地址位置被偏移的量。例如，光發(fā)射模 式轉(zhuǎn)換單元214接收到指明地址位置被偏移的量的指令，并依照該指令確 定地址位置被偏移的量。憑借這樣的配置，用戶能夠在屏幕上看到圖像， 并相應(yīng)地調(diào)整顏色偏移。
另外，顏色偏移能通過系統(tǒng)被自校正。為了達(dá)到這個目的，使用如圖 20所示的光學(xué)系統(tǒng)。具體地，使用包含放置在圖9的光學(xué)系統(tǒng)中的雙軸檢 流計式反射鏡114和透鏡組116之間的分光器2000的光學(xué)系統(tǒng)。分光器 2000將雙軸檢流計式反射鏡114反射的激光束的一部分進行分光，以顯 示圖像。在該被分光的激光束將被探測的位置處放置光電探測器1020。
光電探測器1020根據(jù)被探測的光輸出信號。進一步，這里假定光電 探測器1020是多分區(qū)探測器，并且它的表面由多個單元構(gòu)成。圖11示 出該光電探測器1020的探測表面。如圖11所示，本發(fā)明中該光電探測 器1020的探測表面被分為四個單元，命名為單元A到單元D。然而單元的 數(shù)目不限于四個。該探測表面可以被分成至少兩個單元。而且，探測表面 可以被分成多于四個單元。
為了實現(xiàn)該自校正，當(dāng)投影儀被激活時該投影儀首先相繼使用R，G 和B的每一個單色來執(zhí)行例如一幀的掃描。因此，在沒有顏色偏移的情 況下，對于每一種顏色應(yīng)該獲得如圖13所示的信號。相反，在存在顏色 偏移的情況下，應(yīng)該獲得如圖19所示的信號?；谶@樣的特征，確定單 元1030依據(jù)光電探測器1020的探測信號的Tl和T2之間的比率和T3和T4之間的比率來計算偏移量。在知道了偏移量的情況下，能夠根據(jù)該偏移 量，改變光發(fā)射模式轉(zhuǎn)換單元214將數(shù)據(jù)傳送到每個光源的時序，從而 校正該顏色偏移。
另外，在光束具有特定區(qū)域并且對于在像素之間移動的旋轉(zhuǎn)角度遠(yuǎn) 小于每個光束的寬度的情況下，確定單元1030能夠根據(jù)RGB的每個光束 的單元A 、 B、 C、 D的光通量之間的比率，在不用比較占空比的情況下 確定光束斑點位于探測器中心的時刻。例如，確定單元1030注意到這個 時序即當(dāng)光束斑點位于探測器中心時，(單元A的光通量+單元B的光 通量)和(單元C的光通量+單元D的光通量)之間的比率或者(單元A的 光通量+單元C的光通量)和(單元B的光通量+單元D的光通量)之間的比 率變?yōu)樽钚?。根?jù)這些計算結(jié)果，確定單元1030計算每個光源的時間偏 移。根據(jù)該時間偏移，該光發(fā)射模式轉(zhuǎn)換單元214改變數(shù)據(jù)傳送給每個光 源的時序，并相應(yīng)地能校正顏色偏移。
上面所述的兩個校正方案可以一起使用。例如，全息元件700可以用 于大致地校正發(fā)射點差異，然后該驅(qū)動電路可以被控制以精確地校正顏 色偏移。
<改進>
上述的系統(tǒng)基顏色偏移校正的主要目標(biāo)可以不用于該發(fā)射點差異的 校正。將給出改進的描述，其中上述顏色偏移校正系統(tǒng)應(yīng)用于具有包括 其它配置的光學(xué)系統(tǒng)的激光投影儀。
關(guān)于該激光投影儀，由于除了雙波長激光器的發(fā)射點差異之外的其 它各種因素而在投影表面上產(chǎn)生了顏色偏移。例如，由于從初始光學(xué)系統(tǒng) 布置中所導(dǎo)致的激光束的光學(xué)路徑的偏移，就可能發(fā)生該顏色偏移。另 外，由于隨著使用年限而劣化，光學(xué)組件的一部分可能發(fā)生移位而造成顏 色偏移。
如上所述的顏色偏移可以使用機械調(diào)整來校正。例如，可以調(diào)整包 含在光學(xué)系統(tǒng)中的例如透鏡、分光器的光學(xué)組件的位置或者角度。
然而，激光投影儀包含大量的組件，因此通過機械調(diào)整來校正顏色偏 移在有些情形下是令人頭痛并且是困難的。
比較起來，當(dāng)前改進通過根據(jù)顏色偏移量控制每個激光器的發(fā)射時 序來校正顏色偏移，如上所述。因此，不需要機械調(diào)整。作為當(dāng)前改進的激光投影儀，使用具有控制每個激光器的發(fā)射時序
的控制系統(tǒng)的激光投影儀。例如使用如圖9所示光學(xué)系統(tǒng)。這里，該光學(xué) 系統(tǒng)可以不被配置為如圖9所示的雙波長激光器和單波長激光的組合。 該光學(xué)系統(tǒng)可以是如圖1所示的使用三個獨立的激光器的光學(xué)系統(tǒng)。另 外，該激光投影儀可以與圖20所示的光學(xué)系統(tǒng)組合以實現(xiàn)自校正。
根據(jù)當(dāng)前改進，上述方法也能用來對不同激光器之間的顏色偏移進 行初始調(diào)整(在圖9的情況下是綠色激光束和其它激光束之間的顏色偏 移)。另外，在由于隨著使用年限而劣化所導(dǎo)致部分光學(xué)組件移位從而出 現(xiàn)顏色偏移的情況下，也能容易地使用該系統(tǒng)進行校正。
如上所述，根據(jù)本具體實施例的激光投影儀也能校正顏色偏移。
〈第二具體實施例>
提供根據(jù)第二具體實施例的激光投影儀以解決上述涉及掃描異常的 探測和快速探測掃描異常的問題。
根據(jù)本具體實施例的激光投影儀使用多分區(qū)探測器探測到參考光。 因此，在本具體實施例中的激光投影儀能夠迅速探測到掃描異常。
下面將參考附圖描述本發(fā)明的第二具體實施例。在下列描述中，相同 的參考符號代表相同的組件。它們具有完全相同的名稱，并且功能完全 相同。因此，將不再重復(fù)對它們的詳細(xì)描述。
如結(jié)合參考圖2的第一具體實施例所描述的，在第二具體實施例中激 光投影儀通常包含后端塊200、前端FPGA210、 DSP 220、綠光激光器驅(qū) 動電路222、紅光激光器驅(qū)動電路222、藍(lán)光激光器驅(qū)動電路222、光學(xué) 系統(tǒng)230和屏幕118。
然后，將參考圖10進行描述光學(xué)系統(tǒng)230。圖IO是說明根據(jù)笫二實 施例的激光投影儀的光學(xué)系統(tǒng)的圖。如圖10所示，該激光投影儀包含綠 光激光器106、雙波長激光器302、 PBS 304、準(zhǔn)直透鏡112、雙軸檢流計 式反射鏡114、透鏡組116和屏幕118。
綠光激光器106發(fā)射綠色激光束。雙波長激光器302包含發(fā)射不同 顏色的激光束的兩個激光器元件，并且該兩個元件包含在單個CAN封裝 中。在本實施例中，雙波長激光器302發(fā)射紅色和藍(lán)色激光束。
PBS 304被設(shè)置于從各個激光器發(fā)射的激光束的各自的光學(xué)路徑彼 此交叉處的位置處以使這些光學(xué)路徑彼此重合。雙波長激光器302被安 置在光學(xué)軸方向相對于綠光激光器106旋轉(zhuǎn)90度的方向上。PBS 304通過大約100%的綠色激光束并反射大約100%的紅色激光束和藍(lán)色激光 束。這里，PBS 304是使多個光學(xué)路徑彼此重合的合成元件的一個例子， 分色鏡或其它類似物可以代替PBS 304而被使用。
盡管在本實施例中綠光激光器106是由紅外激光器107和SHG元件 108的組合形成，但是該綠光激光器可以被配置成與上述不同。
另外，紅(或者藍(lán))光激光器可以代替綠光激光器106而被使用，并 且可以使用由藍(lán)(或者紅)光激光器和綠光激光器的組合形成的雙波長激 光器。然而，此時，相比于紅光激光器和藍(lán)光激光器，將綠光激光器以 芯片的形式生產(chǎn)是困難的，因此將該綠光激光器納入該雙波長激光器中 也是困難的。因此，圖中所示的配置是期望的。
盡管這里示出的是使用雙波長激光器的例子，但是紅光激光器、藍(lán) 光激光器和兩個合成元件可以被使用以代替雙波長激光和一個PBS。
準(zhǔn)直透鏡112將通過PBS 304傳送的光準(zhǔn)直為平行光。雙軸檢流計 式反射鏡114對通過準(zhǔn)直儀透鏡112的光進行掃描。透鏡組116將雙軸 檢流計式反射鏡114反射的光聚焦于屏幕118上。
激光投影儀進一步包含參考激光器1010、光電探測器1020和確定單 元1030。參考激光器1010向雙軸檢流計式反射鏡114發(fā)射參考激光束。 在本具體實施例中，假定參考激光器是紅外激光器。光電探測器1020探 測雙軸檢流計式反射鏡114反射的參考激光束并根據(jù)探測的光束輸出信 號。這里假定光電探測器1020是多分區(qū)探測器，其具有由多個單元構(gòu)成 的表面。圖11示出光電探測器1020的探測表面。如圖11所示，本實施 例中的光電探測器1020的探測表面被分為四個單元，即單元A到單元D。 然而單元的數(shù)目不限于四個。該探測表面可以被分成至少兩個單元?？?替換地，探測表面可以被分成多于四個單元。
根據(jù)從光電探測器1020輸出的信號，能夠發(fā)現(xiàn)掃描異常，這將在下 面進行解釋。
在雙軸檢流計式反射鏡114正常工作的情況下，完成探測表面上的 掃描，從而留下了如圖12的軌跡。這里，在圖12中，在屏幕上x方向是 和地平4于的方向，y方向是和地垂直的方向。
在這個情況下探測器的各單元(單元A、單元B、單元C、單元D)的 輸出如圖13所示。在這個情況下，探測器的單元A、單元B、單元C、單 元D的輸出的每幀的各自積分彼此相等，并且Tl和T2也彼此相等。從各單元輸出的脈沖的各自的周期是也常數(shù)，該占空比是50%。在圖13中，假 定入射到探測器上的光束的斑點尺寸非常小，因此該探測器的每個單元 的輸出是矩形波形狀。然而，在入射到探測器上的光束具有較大斑點的 情況下，該探測器的每個單元的輸出是正弦波形狀。然而在這個情況下， 輸出可以相對于特定闊值被二進制化以得到相似波形。
當(dāng)雙軸檢流計式反射鏡114完全不能操作時，探測器上的光束仍穩(wěn)定 在一固定位置。圖14是示出光束停在單元A處的例子。在雙軸檢流計式 反射鏡114停止的情況下，該單元的各自的輸出使得僅有單元A提供如 圖15所示的輸出。
另外，雙軸檢流計式反射鏡114的y軸方向上的操作停止的情況將參 考圖16和17進行解釋。在這種情況下，如圖16所示，光束對單元A和 單元B進行掃描。因此，如圖17所示，光電探測器1020的輸出僅是從單 元A和單元B得到的脈沖信號。在雙軸檢流計式反射鏡114的x軸方向 上的操作停止的情況下，光電探測器1020的輸出僅是從單元A和單元C 得到的脈沖信號(或僅是從單元B和單元D得到)。
將給出在雙軸檢流計式反射鏡114的反射鏡不能正常旋轉(zhuǎn)(或者該 光學(xué)軸在設(shè)置中發(fā)生偏移)的情況下引起探測信號異常的描述。例如，在 雙軸檢流計式反射鏡114的旋轉(zhuǎn)期間的不動位置或者當(dāng)被轉(zhuǎn)換成探測器 上的位置的光學(xué)軸的中心位置在正X方向和正Y方向上發(fā)生偏移的情況 下，探測表面上的激光束的軌跡如圖18所示。相應(yīng)地，單元的各自的輸出 如圖19所示。x方向上的偏移導(dǎo)致脈沖的各自占空比(圖中T3和T4之 間的比率)之間的差異。y方向上的偏移產(chǎn)生探測到單元A或單元B的輸 出的周期和探測到單元C或單元D的輸出的周期之間的比率，即Tl和T2 之間的比率。
確定單元1030確定該探測信號是否異常。當(dāng)確定單元確定該探測信 號為異常時，確定單元相應(yīng)地確定掃描為異常。具體地，當(dāng)執(zhí)行正常的掃 描時所獲得的探測信號和從光電探測器1020輸出的探測信號相互比較以 確定掃描是否異常。例如確定單元1030存儲當(dāng)正常執(zhí)行掃描時獲得的探 測信號，在從光電探測器1020輸出的探測信號和該存儲的探測信號彼此 不同的情況下，確定單元確定該掃描為異常。
對于這種比較，可以使用探測信號的周期。例如，在從光電探測器 1020輸出的探測信號的周期T和在正常情況下的周期TO的比率(比率T/TO)在預(yù)定范圍內(nèi)的情況下，確定單元1030確定該掃描為正常，否則 確定該掃描為異常。
在本具體實施例中的激光投影儀使用多分區(qū)探測器對該掃描狀態(tài)做 出判定，因此能夠迅速探測出掃描的異常。另外如上所述，在本具體實施 例中的激光投影儀能探測各種各樣的掃描異常模式.
另外，該激光投影儀具有在確定單元1030確定掃描為異常的情況下 抑制激光束入射到屏幕上的機構(gòu)。例如，在確定單元確定掃描為異常的情 況下，確定單元1030給每個激光器驅(qū)動電路發(fā)送信號以減弱激光束的輸 出或停止激光束的發(fā)射?？商鎿Q地，通過發(fā)送信號給諸如光閘的能夠物理 阻斷激光束的裝置來阻斷該激光束?？梢允褂眠@樣的機構(gòu)來提高激光投 影儀的安全性。
這里，用于探測掃描中的異常的光學(xué)系統(tǒng)不限于圖10中所示的系統(tǒng)。 例如可以使用圖20所示的光學(xué)系統(tǒng)。在這個光學(xué)系統(tǒng)中，分光器2000被 提供在雙軸檢流計式反射鏡114和透鏡組116之間。分光器2000將從雙 軸檢流計式反射鏡114反射的激光束的以部分進行分光以顯示圖像。在 被分光的激光束將被探測的位置處放置光電探測器1020。另外，也可以 使用圖21中所示的光學(xué)系統(tǒng)。這個光學(xué)系統(tǒng)使用配有透鏡的LED (發(fā)光 二極管)2100來代替紅外激光器作為參考激光器。
上面已經(jīng)描述了該激光投影儀作為圖像顯示裝置的例子。但是，從 上面的描述可以清楚地知道，在本具體實施例中的圖像顯示裝置也可以 是下面描述的裝置。
提供用于通過將激光束入射到投影表面而在投影表面上顯示圖像的 圖像顯示裝置。該圖像顯示裝置包括發(fā)射激光束的激光器，對該激光束 進行掃描的掃描裝置，生成將被掃描裝置掃描的在不同于朝向投影表面 的方向的方向上發(fā)射的參考光的參考光生成單元，具有多個用于探測參 考光的單元的多分區(qū)探測器、用于確定從每個單元來的探測信號是否為 異常的確定單元，并且當(dāng)確定單元確定該探測信號為異常時，該確定單 元就確定該掃描為異常。
確定單元可以在探測信號的周期為異常時確定探測信號為異常。
該圖像顯示裝置可以進一步包含光束應(yīng)用抑制單元，當(dāng)確定掃描為 異常時，該單元抑制激光束入射到投影表面。掃描裝置可以包括用來將激光束逐個像素地入射到投影表面的可移 動反射鏡。參考光生成單元可以是發(fā)射不同于朝向該可移動反射鏡的激 光束的激光束的光源。該多分區(qū)探測器可以探測不同于從可移動反射鏡 反射的激光束的光。
該可移動反射鏡可以是雙軸檢流計式反射鏡。
掃描裝置可以包含用來將激光束逐個像素地入射到投影表面的掃描 元件，參考光生成單元可以是設(shè)置在掃描元件和投影表面之間的分光器。 <第三具體實施例>
提供根據(jù)第三具體實施例的激光投影儀以解決上述涉及激光束的準(zhǔn) 直的問題，并且該激光投影儀包括用于將激光束準(zhǔn)直為平行光的簡單的 校準(zhǔn)機構(gòu)。
本具體實施例中的激光投影儀通過探測通過全息元件傳送的激光束 的一部分的1階衍射光的擴展和-(負(fù))1階衍射光的擴展之間的差異來 確定激光束準(zhǔn)直的程度。換句話說，本具體實施例中的激光投影儀包含使 得激光束平行的簡單機構(gòu)。
下面將參考附圖描述本發(fā)明的第三具體實施例。在下列描繪中，相同 的參考符號代表相同的組件。它們具有完全相同的名稱，并且功能完全 相同。因此，將不再重復(fù)對它們的詳細(xì)描述。
如結(jié)合參考圖2的第一具體實施例所描述的，在第二具體實施例中激 光投影儀通常包含后端塊200、前端FPGA210、 DSP 220、綠光激光器驅(qū) 動電路222、紅光激光器驅(qū)動電路222、藍(lán)光激光器驅(qū)動電路222、光學(xué) 系統(tǒng)230和屏幕118。
然后，將參考圖22描述光學(xué)系統(tǒng)230。圖22說明根據(jù)第三實施例的 激光投影儀的光學(xué)系統(tǒng)。如圖22所示，該激光投影儀包含綠光激光器 106、雙波長激光器302、 PBS 304、準(zhǔn)直透鏡112、雙軸檢流計式反射鏡 114、透鏡組116和屏幕118。
綠光激光器106輸出綠色激光束。雙波長激光器302包含各自發(fā)射 不同顏色的激光束的兩個激光器元件，并且該兩個元件包含在單個CAN 封裝中。在本實施例中，雙波長激光器302發(fā)射紅色和藍(lán)色激光束。
PBS304被設(shè)置在從各個激光器發(fā)射的激光束的各自的光學(xué)路徑彼此 交叉處的位置以使這些光學(xué)路徑彼此重合。雙波長激光器302被設(shè)置在 光學(xué)軸的方向相對綠光激光器106旋轉(zhuǎn)90度的方向上。PBS 304通過大約100%的綠色激光束并且反射大約100%的紅色激光束和藍(lán)色激光束。 PBS 304是使多個光學(xué)路徑彼此重合的合成元件的一個例子，分色鏡或其 它類似物可以代替PBS 304而被使用。
在本實施例中綠光激光器106是紅外激光器107和SHG元件108的 組合。該綠光激光器也可以;故配置成與上述不同。
另外，紅(或者藍(lán))光激光器可以代替綠光激光器106而被使用，并 且可以使用作為藍(lán)(或者紅)光激光器和綠光激光器的組合的雙波長激光 器。然而，此時，相比于紅光激光器或藍(lán)光激光器，將綠光激光器配置 成芯片的形式是困難的，從而將該綠光激光器納入該雙波長激光器也是 困難的。因此，圖中所示的配置是期望的。
盡管這里示出的是使用雙波長激光器的例子，紅光激光器、藍(lán)光激 光器和兩個合成元件可以代替該雙波長激光和一個PBS而被使用。
準(zhǔn)直透鏡112將通過PBS 304傳送的光準(zhǔn)直為平行光。雙軸檢流計 式反射鏡114對通過準(zhǔn)直透鏡112的光進行掃描。透鏡組116將雙軸檢 流計式反射鏡114反射的光聚焦于屏幕118上。
該激光投影儀進一步包含分光器2200，全息元件2210，探測器2220， 信號處理裝置2230和移動裝置2240。分光器2200對通過準(zhǔn)直透鏡112 傳送的光的一部分進行分光。例如，分光器2200對特定波長的激光束的 一部分進行分光。在這個情況下，希望對具有相對更大輸出的任意波長的 激光束的一部分進行分光。全息元件2210聚集由分光器2200分光的光。 探測器2220探測通過全息元件2210傳送的光并根據(jù)探測的光通量輸出 信號。信號處理裝置2230基于探測器2220輸出的信號確定由分光器2200 分光的光的收斂狀態(tài)。移動裝置2240在圖22中的位置A和位置C之間 將準(zhǔn)直透鏡112沿著光軸方向移動。這里，位置B是使得從準(zhǔn)直透鏡ll2 發(fā)射的光成為平行光的位置。
將參考圖23描述在本具體實施例中使用的探測器2220。圖23說明 探測器2220的配置。如圖23所示，探測器2220包含由探測區(qū)域A和探 測區(qū)域B形成的探測表面2222、和減法器2224。
探測區(qū)域A是由探測表面2222的左半邊區(qū)域中除了狹縫部分之外的 區(qū)域和包含在探測表面2222的右半邊區(qū)域內(nèi)的狹縫部分組成的。探測區(qū) 域B是除了探測區(qū)域A以外的探測表面2222的其它部分。將對應(yīng)于探測區(qū)域A中探測到的光通量的信號A和對應(yīng)于探測區(qū)域B 中探測到的光量的信號B輸入到減法器"24。減法器2224計算信號A 和信號B之間的差異并且輸出計算結(jié)果A-B。
如上所述的探測器2220結(jié)合全息元件2210被使用以確定由分光器 2200分光的光的收斂狀態(tài)。這個將參考圖24-27進行描述。
圖24是說明全息元件2210的透鏡效果的圖。全息元件2210具有透 鏡效果為偏心的圖形。當(dāng)光進入全息元件2210時，± 1階衍射光從全息 元件2210中射出。圖25是圖24所示的光接收系統(tǒng)的示意性立體視圖。
圖26說明根據(jù)入射到全息元件上的光的準(zhǔn)直程度引起的被探測光的 變化的圖。圖26 (A)-(C)的每一個示出入射到探測表面2222上的光的 狀態(tài)和當(dāng)準(zhǔn)直透鏡112被放置于圖22中的位置A、位置B或位置C處時 的探測表面2222上的入射光的擴展(此后稱為光斑尺寸)。如圖所示， 1階衍射光和-1階衍射光的各自的光斑尺寸隨入射光的準(zhǔn)直程度而改變。 這些光斑尺寸以相對于準(zhǔn)直程度的變化為彼此相反的方向上增大/減小。 當(dāng)準(zhǔn)直透鏡112位于位置A或者位置C處并且入射光不是平行光時，該 兩個光斑尺寸彼此有很大的不同。當(dāng)入射光變得接近平行光時，光斑尺寸 的差異減小。
圖27是示出從探測器2220輸出的信號的圖。如結(jié)合圖26所述，輸 出(A-B)的改變?nèi)Q于準(zhǔn)直透鏡112被移動的位置。在圖27中，點(A)，點 (B)和點(C)分別對應(yīng)準(zhǔn)直透鏡112在圖22所示的位置A、位置B和位置 C的情況。如圖27所示，信號輸出畫出了 S形曲線，并且曲線交叉為0的 點對應(yīng)于通過準(zhǔn)直透鏡112傳送的光束變?yōu)槠叫泄獾狞c。因此，當(dāng)輸出 (A-B)為負(fù)時，移動裝置2240將準(zhǔn)直透鏡112沿著從位置A到位置C的方 向移動以使得輸出(A-B)變?yōu)镺,相反，當(dāng)輸出(A-B)為正時，移動裝置2240 將準(zhǔn)直透鏡112沿著從位置C到位置A的方向移動以使得輸出(A-B)變?yōu)?0。
探測器2220的探測表面可以設(shè)計成能探測1階衍射光和-1階衍射光 的光斑尺寸之間的差異，并且該探測表面不限于上述的探測表面。例如， 該探測表面可以是狹縫形的，用于探測土l階衍射光的中心附近的光，或 相反，探測表面可以是用于探測土l階衍射光的外圍部分的光，即反狹縫 形探測表面。根據(jù)探測信號控制移動裝置2240的操作。即，在本具體實施例中的 激光投影儀包含對探測信號的反饋機構(gòu)。因此，能夠自動保持光束的準(zhǔn)直 程度。具體地，例如，當(dāng)激光束被調(diào)整為平行光的時候，信號處理裝置 2230儲存探測器2220的輸出。然后，信號處理單元2230基于從探測器 2220的輸出中減去激光束變?yōu)槠叫泄鈺r的輸出而確定的信號作為補償， 來控制移動裝置2240的操作。
信號處理裝置2230可以經(jīng)常地或者每隔一特定時間地檢查光束的準(zhǔn) 直程度。另外，信號處理裝置2230可以在激光投影儀上電時檢查光束的 準(zhǔn)直程度。可替換地，在信號處理裝置2230包含用于測量投影儀中的溫 度的溫度傳感器的情況下，信號處理裝置2230可以根據(jù)溫度的改變來檢 查光束的準(zhǔn)直程度。例如，在投影儀中的溫度變得和預(yù)定溫度相等或更高 時，或者變得和預(yù)定溫度相等或更低時，信號處理裝置2230可以檢查準(zhǔn) 直程度。 一般而言，激光束的波長和準(zhǔn)直程度隨溫度的改變而變化。因 此，能根據(jù)溫度的改變來檢查準(zhǔn)直程度以保持激光束的準(zhǔn)直程度。
如前所述，本具體實施例中的激光投影儀能夠利用筒化的光學(xué)系統(tǒng) 高精度地將投影儀的輸出光自動準(zhǔn)直成很小直徑的平行光。
上面已經(jīng)作為圖像顯示裝置的例子描述了激光投影儀。但是，從上 面的描繪可以清楚地看到，在本具體實施例中的圖像顯示裝置也可以是 下面描述的裝置。
圖像顯示裝置工作用于通過將激光束入射到投影表面而在投影表面 上顯示圖像。該圖像顯示裝置包括發(fā)射激光束的激光器，匯聚該激光器 發(fā)射的激光束的準(zhǔn)直透鏡，對通過準(zhǔn)直透鏡112傳送的光的一部分進行 分光的分光器，部分光入射到其上并生成該入射的部分光的1階衍射光 和-1階衍射光的全息元件，探測1階衍射光的擴展和-1階衍射光的擴展 之間差異的探測器，基于該差異確定通過該準(zhǔn)直透鏡傳送的激光束的收 斂狀態(tài)的確定單元，基于該確定單元所確定的結(jié)果調(diào)整該準(zhǔn)直透鏡位置 以使得通過該準(zhǔn)直透鏡傳送的激光束變?yōu)槠叫泄獾囊苿友b置。
該探測器的探測表面可以包含第一區(qū)域和第二區(qū)域。第一區(qū)域可以 位于1階衍射光的中心周圍，并且當(dāng)該1階衍射光擴展得更大時輸出更 小的信號。第二區(qū)域可以位于-1階衍射光的周圍，并且當(dāng)該-l階衍射光 擴展得更大時輸出更小的信號。該探測器可以包含用于計算從第一區(qū)域 輸出的信號和從第二區(qū)域輸出的信號之間差異的減法器。該探測器的探測表面可以包含第一區(qū)域和笫二區(qū)域。第一區(qū)域可以 位于1階衍射光的周圍，并且當(dāng)該1階衍射光擴展得更大時輸出更大的 信號。第二區(qū)域可以位于-l階衍射光的周圍，并且當(dāng)該-l階衍射光擴展 得更大時輸出更大的信號。該探測器可以包含用于計算從第一區(qū)域輸出 的信號和從第二區(qū)域輸出的信號之間差異的減法器。
該探測器的探測表面可以包含第一區(qū)域和第二區(qū)域。第一區(qū)域可以 由1階衍射光的中心附近的區(qū)域和-1階衍射光周圍的區(qū)域構(gòu)成，當(dāng)該1 階衍射光擴展得更大時輸出更小的信號，當(dāng)-1階衍射光擴展得更大時輸 出更大的信號。第二區(qū)域可以由-1階衍射光的中心附近的區(qū)域和1階衍 射光周圍的區(qū)域構(gòu)成，當(dāng)-1階衍射光擴展得更大時輸出更小的信號，當(dāng) 1階衍射光擴展得更大時輸出更大的信號。該探測器可以包含用于計算從 第一區(qū)域輸出的信號和從第二區(qū)域輸出的信號之間差異的減法器。
雖然已經(jīng)詳細(xì)地描述和說明了本發(fā)明，但是顯然能夠理解這僅是為 了示例說明，而不是為了限制。本發(fā)明的范圍用所附權(quán)利要求書加以解 釋。
權(quán)利要求
1. 一種圖像顯示裝置，其通過將三種顏色的激光束入射到投影表面(118)上而在該投影表面(118)上顯示圖像，該圖像顯示裝置包括發(fā)射所述三種顏色中的一種顏色的激光束的單波長激光器(106)；具有分別發(fā)射所述三種顏色中的兩種顏色的激光束的激光器元件的雙波長激光器(302)，激光器元件包含在單個封裝中；合成元件(304)，其使所述一種顏色的激光束的光學(xué)路徑與所述兩種顏色的激光束的各自的光學(xué)路徑彼此重合；掃描裝置，其可選擇地將通過所述合成元件傳送的所述三種顏色的激光束以所述圖像的逐個像素的形式入射到所述投影表面上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的圖像顯示裝置，進一步包括用于校正所述投影 表面上的顏色偏移的校正裝置(700或210、 222、 224、 226 )。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的圖像顯示裝置，其中所述校正裝置(700或210、 222、 224、 226 )包括全息元件(700 )， 其校正由于所述雙波長激光器的光發(fā)射點的差異而造成的所述兩種顏色 的激光束的相應(yīng)光學(xué)路徑之間的偏移。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的圖像顯示裝置，其中所述校正裝置(700或210、 222、 224、 226 )包括控制單元(210、 222、 224、 226 )，其控制所述三種顏色的激光束的發(fā)射時序以使得所述 顏色偏移被校正。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的圖像顯示裝置，進一步包括探測所述顏色偏移 的量的探測器(1020 )，其中所述控制單元(210、 222、 224、 226 )基于探測器(1020 )探測的顏色偏移的量來控制所述三種顏色的激光束的發(fā)射時序。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l-5中的任何一項的圖像顯示裝置，其中 所述雙波長激光器(302 )發(fā)射紅色激光束和藍(lán)色激光束，并且 所述單波長激光器(106)發(fā)射綠色激光束。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的圖像顯示裝置，其中 所述單波長激光器(106)包括 發(fā)射紅外激光束的紅外激光器(107);和二次諧波產(chǎn)生元件(108)，其將所述紅外激光器(107)發(fā)射的所 述紅外激光束轉(zhuǎn)化為所述綠色激光束。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任何一項的圖像顯示裝置，其中 所述合成元件(304 )是設(shè)置在所述一種顏色的激光束的光學(xué)路徑與所述兩種顏色的激光束的各自光學(xué)路徑彼此交叉處的位置上的極化分光 器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任何一項的圖像顯示裝置，其中 所述掃描裝置(114、 220 )包括用于將通過所述合成元件(304 )傳送的所述三種顏色的激光束以所述逐個像素的形式施加到所述投影表面 (108)上的掃描元件(114)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的圖像顯示裝置，其中 所述掃描元件(114)是雙軸檢流計式反射鏡。
11. 一種圖像顯示裝置，其通過將三種顏色的激光束入射到投影表 面(118)上而在該投影表面(118)上顯示圖像，該圖像顯示裝置包括發(fā)射所述三種顏色的激光束的激光光源(106、 302 ); 使所述三種顏色的激光束的各自的光學(xué)路徑彼此重合的合成元件 (304 );掃描裝置(114、 220 )，其可選擇地將通過所述合成元件(304 )傳 送的所述三種顏色的激光束以所述圖像的逐個像素的形式入射到所述投 影表面(118)上；和控制單元(214、 222、 224、 226 )，其控制通過所述激光光源發(fā)射 所述三種顏色的激光束的時序以校正所述投影表面上的顏色偏移。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的圖像顯示裝置，進一步包括探測所述顏色偏 移的量的探測單元(1020 )，其中所述控制單元(214、 222、 224、 226 )基于所述探測單元(1020 ) 探測的所述顏色偏移的量來控制所述三種顏色的激光束的發(fā)射時序。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12的圖像顯示裝置，其中 所述激光源包括發(fā)射所述三種顏色中的一種顏色的激光束的單波長激光器(106);和具有分別發(fā)射所述三種顏色中的兩種顏色的激光束的激光器元件的 雙波長激光器(302 )，所述激光器元件包含在單個封裝中。
全文摘要
本發(fā)明涉及圖像顯示裝置。激光投影儀包括綠光激光器(106)、雙波長激光器(302)、PBS(304)、準(zhǔn)直透鏡(112)、雙軸檢流計式反射鏡(114)、透鏡組(116)和屏幕(118)。該綠光激光器(106)發(fā)射綠色激光束。該雙波長激光器(302)發(fā)射紅色激光束和藍(lán)色激光束。該PBS(304)設(shè)置在從各個激光器發(fā)射的激光束的各自的光學(xué)路徑彼此交叉的位置上以使得這些光學(xué)路徑彼此重合。
文檔編號H04N9/31GK101435916SQ200810176188
公開日2009年5月20日 申請日期2008年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月15日
發(fā)明者松原宏樹, 竹本誠二, 西岡謙, 近藤篤彥, 長島賢治, 高橋裕 申請人:船井電機株式會社