專利名稱：激光投影儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)對(duì)根據(jù)影像信號(hào)調(diào)制的相干光源發(fā)出的光進(jìn)行掃描來(lái)顯示影像的顯示裝置，涉及減少顯示時(shí)的斑點(diǎn)噪聲(speckle noise)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
激光投影儀例如由圖1所示的方式構(gòu)成利用準(zhǔn)直透鏡(collimator lens) 20、 21、22，使來(lái)自三色的激光發(fā)光元件10、11、12的光成為大致平行光，照射到運(yùn)轉(zhuǎn)的反射鏡(mirror) 50被反射，在屏幕100上顯示影像。專利文獻(xiàn)1中記載有同樣結(jié)構(gòu)的顯示裝置。在這種利用相干性高的激光的顯示設(shè)備中，已知有會(huì)發(fā)生產(chǎn)生隨機(jī)的不均模式的斑點(diǎn) (speckle)現(xiàn)象，顯示品質(zhì)降低的問(wèn)題。為了減少所述斑點(diǎn)現(xiàn)象，可以列舉例如專利文獻(xiàn)2所示，使光路機(jī)械地振動(dòng)的方法，但要充分地減少斑點(diǎn)，存在頻率不足而效果較小的問(wèn)題。此外，除了操作光的方法以外，也提出有如專利文獻(xiàn)3所示將根據(jù)圖像信息利用光調(diào)制元件進(jìn)行調(diào)制后的圖像放大投影的方法。在該方法中同樣地斑點(diǎn)也成為問(wèn)題， 對(duì)此在專利文獻(xiàn)4中提出有在一對(duì)透明基板之間密封有液晶的斑點(diǎn)消除器(speckle canceller)0先行技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2003-021800號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特許04144713號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)平6-208089號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開(kāi)2007-163702號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題圖1中表示與專利文獻(xiàn)2同樣地使激光光束整體地?fù)u動(dòng)的情況的激光光束與屏幕的放大圖。在這種情況下，一束光束90反射(反映)了投影到屏幕100的范圍內(nèi)的屏幕凹凸，產(chǎn)生斑點(diǎn)。如果搖動(dòng)前的光束90與搖動(dòng)后的光束91在屏幕100上的投影范圍錯(cuò)開(kāi)，僅長(zhǎng)度a重疊，則在a的范圍內(nèi)凹凸的形狀不改變，因此斑點(diǎn)也不變。即，在專利文獻(xiàn)2的方法中，搖動(dòng)的振幅越大，搖動(dòng)前后的光束重疊越少，斑點(diǎn)減少效果越大，但同時(shí)作為副作用， 存在畫(huà)面的模糊較大的問(wèn)題。本發(fā)明提供減少斑點(diǎn)噪聲、進(jìn)行高質(zhì)量顯示的激光投影儀。用于解決課題的方法為了解決上述問(wèn)題，本申請(qǐng)發(fā)明的對(duì)多模式激光光源輸出的激光光束進(jìn)行掃描來(lái)顯示圖像的激光投影儀具有激光驅(qū)動(dòng)部，該激光驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)上述多模式激光光源，使得按每個(gè)顯示幀，上述激光光束形狀的二維輸出模式(pattern)不同。
更詳細(xì)地，上述激光驅(qū)動(dòng)部將在1點(diǎn)(dot)的顯示時(shí)間內(nèi)的激光光源的輸出強(qiáng)度和輸出時(shí)間的乘積相同，按每個(gè)顯示幀不同的輸出強(qiáng)度和輸出時(shí)間的驅(qū)動(dòng)波形模式 (pattern)，施加到上述多模式激光光源。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使斑點(diǎn)模式隨時(shí)間變化，在人的認(rèn)知上進(jìn)行時(shí)間積分，在外表看起來(lái)減少斑點(diǎn)噪聲，所以能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的顯示。


圖1是表示顯示裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖2是使光束整體搖動(dòng)的情況的示意圖。圖3 (a)是表示多模式LD的二維輸出形態(tài)(profile) (TEMOO)的例子的圖。圖3(b)是表示多模式LD的二維輸出形態(tài)(TEMOl)的例子的圖。圖3(c)是表示多模式LD的二維輸出形體(TEMlO)的例子的圖。圖3(d)是表示多模式LD的二維輸出形體(TEMll)的例子的圖。圖4是表示用于獲得相同強(qiáng)度的瞬時(shí)輸出與時(shí)間的組合的例子的圖。圖5是說(shuō)明第一實(shí)施方式的圖。圖6是說(shuō)明第二實(shí)施方式的圖。圖7是說(shuō)明第三實(shí)施方式的圖。圖8是說(shuō)明第四實(shí)施方式的圖。
具體實(shí)施例方式一般認(rèn)為多模式LD的輸出在波長(zhǎng)上和在發(fā)光形態(tài)上不穩(wěn)定。圖3表示因輸出強(qiáng)度的不同而產(chǎn)生的幾種光束截面的光強(qiáng)度分布的形狀的例子。圖中表示為T(mén)EMxy的x、y分別表示X和Y方向的強(qiáng)度的小節(jié)的數(shù)目。光束形狀根據(jù)輸出強(qiáng)度不同而不同，在到達(dá)一定輸出之前也過(guò)渡性地變化。在本實(shí)施方式中，使用輸出光束形狀不穩(wěn)定的多模式LD (激光二極管)，為了獲得相同的亮度，通過(guò)使輸出強(qiáng)度和輸出時(shí)間不同的多個(gè)組合在幀單位或1點(diǎn)顯示時(shí)間內(nèi)變化來(lái)驅(qū)動(dòng)LD，使激光光束形狀發(fā)生變化，對(duì)來(lái)自各部分的反射光的干涉作時(shí)間平均，來(lái)減少光斑。下面進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。圖4是表示顯示1點(diǎn)時(shí)，用以得到相同的輸出強(qiáng)度1的瞬時(shí)輸出強(qiáng)度和時(shí)間的例子。圖中的時(shí)間1.0相當(dāng)于1個(gè)點(diǎn)的顯示時(shí)間。由于輸出強(qiáng)度用瞬時(shí)輸出強(qiáng)度和時(shí)間的乘積表示，只需在強(qiáng)度較強(qiáng)的情況下輸出較短時(shí)間，在強(qiáng)度較弱的情況下輸出較長(zhǎng)時(shí)間即可。 由于在各強(qiáng)度下產(chǎn)生不同的二維輸出模式，所以各自出現(xiàn)的斑點(diǎn)模式不同。例如，如果使該組合每幀地變化，由于每幀激光輸出模式改變，所以在人的認(rèn)知上，通過(guò)作時(shí)間平均來(lái)使看起來(lái)斑點(diǎn)噪聲減少。此外，在運(yùn)動(dòng)畫(huà)面的情況下，由于不能作時(shí)間平均，所以斑點(diǎn)減少效果小。因此，在光束掃描1個(gè)點(diǎn)期間使二維輸出模式變化的方式，斑點(diǎn)噪聲減少效果較大。下面用圖詳細(xì)地說(shuō)明實(shí)施方式。(實(shí)施例1)裝置的整體結(jié)構(gòu)與如圖1所示的現(xiàn)有的裝置相同。在第一實(shí)施方式中，例如，將從由未圖示的激光驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)的綠色激光器10發(fā)出的光束，通過(guò)準(zhǔn)直透鏡20整形為大致平行光束，透過(guò)分色棱鏡(dichroic prism) 30和分色棱鏡31，在運(yùn)行的反射鏡50反射，在屏幕100上顯示影像。同樣地，將從紅色激光器11發(fā)出的光束通過(guò)準(zhǔn)直透鏡21整形為大致平行光束，通過(guò)分色棱鏡30反射，透過(guò)分色棱鏡31，在運(yùn)行的反射鏡50反射，在屏幕100上顯示影像。接著，將從藍(lán)色激光器12發(fā)出的光束通過(guò)準(zhǔn)直透鏡22整形為大致平行光束，在分色棱鏡31反射，在運(yùn)行的反射鏡50反射，在屏幕100上顯示影像。接著，對(duì)未圖示的激光驅(qū)動(dòng)電路的控制方法進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。圖5是以每幀表示綠色激光器10的一個(gè)像素(點(diǎn))所對(duì)應(yīng)的激光輸出的圖。激光輸出以1點(diǎn)的顯示時(shí)間的1/10時(shí)間為單位，以0. 1單位對(duì)激光的瞬時(shí)輸出強(qiáng)度進(jìn)行控制。如上所述，1點(diǎn)的激光輸出強(qiáng)度由于可以表示為瞬時(shí)輸出強(qiáng)度和時(shí)間的乘積，所以與圖的面積對(duì)應(yīng)。圖5 (a)表示在顯示幀η時(shí)，對(duì)1的輸出強(qiáng)度僅輸出1點(diǎn)的顯示時(shí)間的1/10的情況的激光的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。此時(shí)光束的形狀為例如TEMOO的形狀，1點(diǎn)的強(qiáng)度為1。圖5(b)表示在顯示幀η+1時(shí)，對(duì)0. 5的輸出強(qiáng)度僅輸出1點(diǎn)的顯示時(shí)間的2/10 的情況的激光的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。此時(shí)光束的形狀為例如TEMOl的形狀，1點(diǎn)的強(qiáng)度為1。圖5(c)表示在顯示幀η+2時(shí)，僅輸出1點(diǎn)的顯示時(shí)間的5/10的情況的激光的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。此時(shí)光束的形狀為例如TEMll的形狀，1點(diǎn)的強(qiáng)度為1。如圖5(a) (b) (C)所示，通過(guò)每幀改變激光的驅(qū)動(dòng)波形進(jìn)行相同激光輸出的驅(qū)動(dòng)， 每幀幀光束的二維形態(tài)發(fā)生變化。由于在每個(gè)二維形態(tài)，斑點(diǎn)模式各異，所以對(duì)觀察者來(lái)說(shuō)，每幀產(chǎn)生的斑點(diǎn)模式被作時(shí)間積分，認(rèn)知到的斑點(diǎn)噪聲減少。每幀的激光驅(qū)動(dòng)模式只要以圖4所示的形式由激光驅(qū)動(dòng)電路存儲(chǔ)，每幀切換模式來(lái)驅(qū)動(dòng)激光器即可。(實(shí)施例2)利用圖6對(duì)第二實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施例為使上述第一實(shí)施例的激光驅(qū)動(dòng)模式在1個(gè)點(diǎn)的顯示時(shí)間中變化強(qiáng)度的例子。具體而言，圖6所示例的情況，在以強(qiáng)度1進(jìn)行1點(diǎn)的0. 05的時(shí)間輸出后，以0. 5的強(qiáng)度進(jìn)行0. 1的時(shí)間輸出。此時(shí)，光束形狀開(kāi)始為 ΤΕΜ00，接著變化為T(mén)EMOl。由于在各發(fā)光時(shí)期斑點(diǎn)模式變化，所以在人的認(rèn)知上被作時(shí)間積分而使斑點(diǎn)減少。在圖6中只表示了一種激光驅(qū)動(dòng)模式，但與第一實(shí)施方式同樣地，也可以每幀以不同的模式進(jìn)行激光驅(qū)動(dòng)。在這種情況下，只要激光驅(qū)動(dòng)電路存儲(chǔ)每幀的激光驅(qū)動(dòng)模式，每幀切換模式驅(qū)動(dòng)激光器即可。在本實(shí)施例的情況下，激光驅(qū)動(dòng)模式的重心優(yōu)選為1點(diǎn)的顯示時(shí)間的中心附近。在本實(shí)施例的情況下，也可能在強(qiáng)度變化的過(guò)渡期出現(xiàn)未預(yù)期的光束形狀，在這種情況下能夠提高斑點(diǎn)減少程度。(實(shí)施例3)利用圖7對(duì)第三實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施例與上述第二實(shí)施例的激光驅(qū)動(dòng)模式同樣地，是在1點(diǎn)的顯示時(shí)間中使強(qiáng)度變化的例子。具體而言，如圖7(a)所示，在顯示幀η時(shí)，在以強(qiáng)度1進(jìn)行1點(diǎn)的0. 05的時(shí)間輸出后，以0. 5的強(qiáng)度進(jìn)行0. 1的時(shí)間輸出。此時(shí)，光束形狀開(kāi)始為ΤΕΜ00，接著變化成TEMOl。
接著如圖7(b)所示，在顯示幀n+1時(shí)以強(qiáng)度0. 2進(jìn)行1點(diǎn)的0. 25的時(shí)間輸出后， 以0. 5的強(qiáng)度進(jìn)行0. 1的時(shí)間輸出。此時(shí)，光束形狀開(kāi)始為T(mén)EM11，接著變化成TEM01。接著如圖7(c)所示，在顯示幀n+2時(shí)以強(qiáng)度0. 2進(jìn)行1點(diǎn)的0. 17的時(shí)間輸出后， 以0. 5的強(qiáng)度進(jìn)行0. 67的時(shí)間輸出，之后以1的強(qiáng)度進(jìn)行0. 3的時(shí)間輸出。此時(shí)，光束形狀開(kāi)始為T(mén)EM11，接著變化成TEM01，最后變化成ΤΕΜ00。由于各斑點(diǎn)模式變化，所以在人的認(rèn)知上被作時(shí)間積分而使斑點(diǎn)減少。如上所述，激光驅(qū)動(dòng)模式既可以是激光的瞬間輸出強(qiáng)度增加的方向也可以是減小的方向，另外，階段數(shù)也不限定于圖中的2階段或3階段。此外，在本實(shí)施例的情況下，激光驅(qū)動(dòng)模式的重心優(yōu)選為1點(diǎn)的顯示時(shí)間的中心附近。在本實(shí)施例的情況下，也可能在強(qiáng)度變化的過(guò)渡期出現(xiàn)未預(yù)期的光束形狀，在這種情況下能夠提高斑點(diǎn)減少程度。此外，在本實(shí)施例的情況下，也可能在強(qiáng)度變化的過(guò)渡期出現(xiàn)未預(yù)期的光束形狀的可能性，這種情況下斑點(diǎn)減少程度提高。此外，在本實(shí)施例的情況下，由于斑點(diǎn)模式在認(rèn)知上的重疊也在每幀中進(jìn)行，所以斑點(diǎn)減少效果大。(實(shí)施例4)利用圖8對(duì)第四實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施例與上述實(shí)施例的激光驅(qū)動(dòng)模式不同， 是在1個(gè)點(diǎn)的顯示時(shí)間中離散地施加驅(qū)動(dòng)脈沖的例子。具體而言，圖8所示的情況，在顯示幀η時(shí)，以強(qiáng)度1進(jìn)行1點(diǎn)的0. 05的時(shí)間輸出后，輸出回到0，接著以0. 5的強(qiáng)度進(jìn)行0. 1的時(shí)間輸出。此時(shí)，光束形狀開(kāi)始為ΤΕΜ00，接著變化成TEMO1。進(jìn)一步地，在本實(shí)施例的情況下，在強(qiáng)度變化的過(guò)渡期出現(xiàn)未預(yù)期的光束形狀 (TEM1UTEM10)的可能性比其它實(shí)施例更大，斑點(diǎn)減少程度提高。在本實(shí)施例的情況下，也并不限定于圖8的模式，此外，激光驅(qū)動(dòng)模式的重心優(yōu)選為1點(diǎn)的顯示時(shí)間的中心附近。從實(shí)施例1到實(shí)施例4對(duì)綠色激光進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以對(duì)紅色激光、藍(lán)色激光進(jìn)行同樣的操作，也可以對(duì)全體實(shí)施同樣的操作。符號(hào)說(shuō)明10 綠色激光11 紅色激光12 藍(lán)色激光20-22 準(zhǔn)直透鏡30-31 分色棱鏡50 =MEMS 反射鏡90-92 激光光束100 屏幕。
權(quán)利要求
1.一種激光投影儀，其對(duì)多模式激光光源輸出的激光光束進(jìn)行掃描來(lái)顯示圖像，該激光投影儀的特征在于具有激光驅(qū)動(dòng)部，該激光驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)所述多模式激光光源，使得按每個(gè)顯示幀，所述激光光束形狀的二維輸出模式不同。
2.如權(quán)利要求1所述的激光投影儀，其特征在于所述激光驅(qū)動(dòng)部，將在1點(diǎn)的顯示時(shí)間中的激光光源的輸出強(qiáng)度和輸出時(shí)間的乘積相同，按每個(gè)顯示幀不同的輸出強(qiáng)度和輸出時(shí)間的驅(qū)動(dòng)波形模式，施加到所述多模式激光光源。
3.如權(quán)利要求2所述的激光投影儀，其特征在于所述激光驅(qū)動(dòng)部具有多個(gè)施加到激光光源的所述驅(qū)動(dòng)波形模式，按每個(gè)顯示幀改變所述驅(qū)動(dòng)波形模式將驅(qū)動(dòng)波形施加到所述多模式激光光源。
4.如權(quán)利要求1所述的激光投影儀，其特征在于所述激光驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)所述多模式激光光源，使得在1點(diǎn)的顯示時(shí)間中輸出不同的二維輸出模式的激光光束。
5.如權(quán)利要求4所述的激光投影儀，其特征在于所述激光驅(qū)動(dòng)部在1點(diǎn)的顯示時(shí)間中，在第一輸出時(shí)間期間以第一驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度驅(qū)動(dòng)所述多模式激光光源，在第二輸出時(shí)間期間以與所述第一輸出強(qiáng)度不同的第二輸出強(qiáng)度驅(qū)動(dòng)所述多模式激光光源。
6.如權(quán)利要求5所述的激光投影儀，其特征在于所述激光驅(qū)動(dòng)部在1點(diǎn)的顯示時(shí)間中，分散地進(jìn)行所述第一輸出強(qiáng)度和第二輸出強(qiáng)度的所述多模式激光光源的驅(qū)動(dòng)。
7.如權(quán)利要求2、權(quán)利要求4和權(quán)利要求5中任一項(xiàng)所述的激光投影儀，其特征在于 所述激光驅(qū)動(dòng)部，以使所述輸出強(qiáng)度和輸出時(shí)間的驅(qū)動(dòng)波形模式的重心位于1點(diǎn)的顯示時(shí)間的中心的方式驅(qū)動(dòng)所述多模式激光光源。
全文摘要
激光掃描式的投影儀中，存在產(chǎn)生起因于屏幕的凹凸和激光光源的相干性的斑點(diǎn)噪聲，顯示品質(zhì)降低的問(wèn)題。本申請(qǐng)發(fā)明的對(duì)多模式激光光源輸出的激光光束進(jìn)行掃描來(lái)顯示圖像的激光投影儀具有激光驅(qū)動(dòng)部，該激光驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)上述多模式激光光源，使得按每個(gè)顯示幀，上述激光光束形狀的二維輸出模式不同。上述激光驅(qū)動(dòng)部將在1點(diǎn)的顯示時(shí)間中的激光光源的輸出強(qiáng)度和輸出時(shí)間的乘積相同，按每個(gè)顯示幀不同輸出強(qiáng)度和輸出時(shí)間的驅(qū)動(dòng)波形模式，施加到所述多模式激光光源。由此減少斑點(diǎn)噪聲，防止顯示品質(zhì)降低。
文檔編號(hào)H04N5/74GK102445825SQ20111030617
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月4日
發(fā)明者大內(nèi)敏, 小坂忠義, 小堀智生, 瀬尾欣穗 申請(qǐng)人:日立民用電子株式會(huì)社