激光投影仪制造技术

本发明专利技术的目的是提供一种用于基于激光束的光栅扫描来显示图 像的激光投影仪，其中，即使偏转角很小，激光投影仪也能够在无需 其他光源的情况下(除了用于显示图像的激光光源以外)可靠地检测 用于水平扫描的振动镜的偏转角，并且能够精确地将振动镜的偏转角 调整到在振动镜的共振频率下的预定偏转角，而不超过预定偏转角。 激光投影仪包括，被配置于覆盖投影开口的框架上的透明基板之上、 平行于激光束水平扫描方向的光检测单元。为了调整水平扫描镜的偏 转角，激光束扫描光检测元件阵列。因此，即使偏转角较小，也可以 检测偏转角。在保持偏转角不超过预定偏转角的同时，使水平扫描镜 的工作频率与其共振频率相一致之后，增加输入信号的强度以调整偏 转角。因此，可以将偏转角调整至共振频率下的预定偏转角。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于基于激光束的光栅扫描来投影和显示图像的 激光投影仪，更具体地，涉及一种具有偏转角调整功能的激光投影仪， 所述偏转角调整功能针对于用于水平扫描激光束的振动镜。
技术介绍
基于激光束的光栅扫描来投影和显示图像的一些激光投影仪具有在从几十kHz至100kHz范围内进行水平扫描的高动作速率、和以 土20。或更大视角为代表的高偏转角。用于以这样的高动作速率来执行 扫描处理并具有高偏转角的一种方法是，使用工作在其共振点附近的 振动镜。振动镜可以在其共振频率附近的小工作频率范围内具有高偏转 角。然而，如果工作频率偏离共振频率，那么振动镜的偏转角将极大 地减小。共振频率取决于振动镜的材料、形状、温度等，并且由于生 产差异和工作温度的缘故易于改变。因此，为了操作振动镜通过高偏 转角，必需使共振频率和工作频率彼此保持尽可能地接近。因此，调 整振动镜使其共振频率接近工作频率，或使工作频率接近其共振频率。随着偏转角变得更大，更不可能操作振动镜。当需要操作振动镜 通过高偏转角时，希望控制振动镜，使其偏转角不能超过预定偏转角。 当振动镜在偏离共振频率的工作频率下工作时，由于输入信号的强度 需要高于振动镜工作在共振频率下时的输入信号强度，因此用于驱动 振动镜的电路经受增加了的负载。为了调整偏转角以操作振动镜通过高偏转角，希望振动镜的偏转 角不会超过预定偏转角，并且希望振动镜在共振频率下工作。为了调整振动镜的偏转角，必需精确地检测振动镜的偏转角。根 据用于检测振动镜偏转角的广泛采用的过程，基于光束通过光传感器的时间，使用光传感器来检测振动镜的偏转角。例如，JP-A No.2004-053943 (专利文献l)公开了一种技术，其 中，在激光束的扫描行程(scanning stroke)的起始和结束点处分别放 置同步传感器，来检测振动镜的偏转角，并且基于检测结果对振动镜 的驱动频率进行校正。以下将参照图l，对专利文献l所公开的检测和 调整振动镜的偏转角的过程进行描述。图l (a)是专利文献l所公开的 用于控制半导体激光和可移动镜的系统的方框图，图l (b)是可移动 镜的幅度和驱动脉冲的时序图。在图l (a)中，附图标记901代表驱动脉冲发生器、902代表可移 动镜驱动器、904代表同步检测传感器、905代表末端检测传感器、906 代表LD驱动器、907代表时钟脉冲发生器、908代表相位同步器、909 代表放大计算器、以及910代表幅度计算器。驱动脉冲发生器901利用可编程分频器(未示出)对参考时钟进 行分频，以产生频率为驱动频率fd (—/To)的二倍且占空比为50%或 更低的脉冲序列(T<T。/4)，使得如图l (b)所示，在可移动镜的1/2 周期中，仅在从最大幅度电平到横轴的时段期间，施加一个电压脉冲。 然后驱动脉冲发生器901利用PLL电路使脉冲序列延时相位延迟5，并 且向可移动镜驱动器902以驱动频率fd施加脉冲序列。当系统开启时或当系统从等待模式激活时，利用可编程分频器连 续改变分频率，以使驱动频率fd从高频值变化，并且以变化驱动频率 fd驱动可移动镜。当扫描角增加，直到同步检测传感器904检测到光束 为止时，系统判断可移动镜工作在共振带内。同时，系统基于扫描行 程的起始和结束点之间的时间差来计算扫描角，并且设置驱动频率， 使可移动镜的偏转角(幅度)是预定角。日本技术No.2524140 (专利文献2)公开了一种用于扫描激光束的激光束扫描设备，其中，以一入射角利用不同于激光束的辐射 光束照射扫描镜，并装备线传感器作为用于检测反射自扫描镜的辐射 光束的光检测器装置。线传感器检测扫描镜的偏转角，并且激光束扫 描设备对大于标准偏差的扫描镜的偏转角进行校正。图2是专利文献2中公开的激光扫描设备的透视图。以下将参照图2，说明专利文献2所公开的检测振动镜的偏转角的过程。如图2所示，利用反射镜203、检流计型的光扫描器(下文称作扫 描器)201的扫描镜202、 f赠镜204将来自激光振荡器(Nd: YAG 激光振荡器等，未示出)的主激光束210聚焦在样本表面205上，并且 在扫描镜202转动时利用扫描镜202将该主激光束210定位。以45。的入射角将主激光束210施加于扫描镜202，并且通过扫描镜 202使主激光束210折叠95。，即，使主激光束210以135。出射角使主激 光束指向f赠镜204。通过准直透镜207将从半导体激光器206发射的激光束211转换为 被施加于扫描镜202的平行光束。以一入射角将不同于主激光束210的 平行光束施加于扫描镜202，并且平行光束以不同于主激光束210的出 射角的角度被扫描镜202反射。利用柱面镜将反射的激光束聚焦在线扫 描器209上。当由于扫描器201在其工作期间的放热，扫描器201的具有最大幅 度的偏转角发生变化时，从半导体激光器206发射并由扫描镜202反射 的激光束211在线传感器209上的聚焦位置也发生变化，导致来自线传 感器209的位置信息的变化。基于位置信息对用于驱动扫描器201的信 号进行校正，以精确地定位主激光束210。专利文献3 (JP-A No.2005-241482)公开了一种对安装在激光显 示设备中的振动镜的共振频率进行检测的方法。图3是示意性地示出了专利文献3所公开的激光显示设备的透视 图。以下将参照图3，对专利文献3所公开的检测安装在激光显示设备中的振动镜的共振频率的方法进行描述。图3示出了光检测器(线传感器)301、光源401、偏转装置402、 发射光束403、偏转光束404、 405、扫描线410、第二偏转装置411、偏 转光束412、屏蔽413、扫描区414、扫描线路径415、和投影面420。在 图3所示的激光显示设备中，来自光源401的发射光束403是激光，偏转 装置402和第二偏转装置411使该光束403发生了两维偏转，从而在投影 面420上显示出图像。图4 (a)是示出了偏转光束在图3所示的光检测器301上来回移动的方式的示意图，图4 (b)是示出了偏转光束偏转不同偏转角的方式 的示意图。如图4所示，将作为线传感器的光检测器301划分成多个光检测区302，对所述光检测区302连续编号，从最左端的光检测区l 向右编号到N。附图标记303代表由偏转光束扫描的区域。当开启激光显示设备的电源时，启动控制过程以完全激励光源 401。然后，将施加至偏转装置402的信号的频率设置成预置启动频率， 光检测器301对该频率下的偏转光束的折叠位置进行检测。此后，利用 预置步骤改变该频率。改变频率并重复检测折叠位置，直到达到预置 目标频率。假设当偏转光束的折叠位置处在最左端的光检测区中时，检测的 折叠位置为1(参见，图4 (a))，当偏转光束的折叠位置处在从最 左端的光检测区算起第p区域时，检测的折叠位置为p(参见图4 (p))。当折叠位置超出光检测器301时，gp，当位于光检测器301的右 侧，将折叠位置检测为N+1。相反，当折叠位置没有达到光检测器 301时，将折叠位置检测为0。因此，通过检测在光检测器301上或 光检测器301附近的折叠位置，就可以检测偏转装置402的偏转状态。图5以图形曲线的方式示出了施加于光检测器402的信号的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光投影仪，包括：　光源，用于发射激光束；　调制器，用于根据要投影的图像来调制激光束的强度；　可振动的振动镜，用于水平偏转强度已经过调制的激光束；　垂直扫描镜，用于垂直偏转强度已经过调制的激光束；　偏转角检测器，用于检测所述振动镜的偏转角；以及　偏转角调整器，用于基于检测到的所述振动镜的偏转角，调整所述振动镜的偏转角；　其中，所述偏转角检测器包括光检测元件阵列，所述光检测元件阵列包括平行于水平扫描方向排列的多个光检测元件，所述振动镜使激光束沿所述水平扫描方向偏转，所述光检测元件阵列被配置于图像投影区外部，并被配置于包括激光束水平扫描范围的宽范围中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.9.15 JP 250324/20061、一种激光投影仪，包括光源，用于发射激光束；调制器，用于根据要投影的图像来调制激光束的强度；可振动的振动镜，用于水平偏转强度已经过调制的激光束；垂直扫描镜，用于垂直偏转强度已经过调制的激光束；偏转角检测器，用于检测所述振动镜的偏转角；以及偏转角调整器，用于基于检测到的所述振动镜的偏转角，调整所述振动镜的偏转角；其中，所述偏转角检测器包括光检测元件阵列，所述光检测元件阵列包括平行于水平扫描方向排列的多个光检测元件，所述振动镜使激光束沿所述水平扫描方向偏转，所述光检测元件阵列被配置于图像投影区外部，并被配置于包括激光束水平扫描范围的宽范围中。2、 根据权利要求l所述的激光投影仪，其中，所述光检测元件阵 列的光检测元件不是等间隔排列的。3、 根据权利要求2所述的激光投影仪，其中，与所述光检测元件 阵列中心相比，所述光检测元件阵列的光检测元件在光检测元件阵列 的端部更密集。4、 根据权利要求1至3中任一项所述的激光投影仪，其中，所述 光检测元件阵列包括被配置于透明基板上的半导体层。5、 根据权利要求1至4中任一项所述的激光投影仪，其中，所述偏转角调整器调整所述振动镜的驱动信号的频率和强度。6、 根据权利要求5所述的激光投影仪，其中，所述偏转角调整器通过使所述振动镜的驱动信号的频率与振动镜的共振频率相一致，然 后改变所述振动镜的驱动信号的强度，来调整所述振动镜的偏转角。7、 根据权利要求1至6中任一项所述的激光投影仪，其中，当调 整所述振动镜的偏转角时，固定所述垂直扫描镜的方向，以使所述激 光束水平扫描所述光检测元件阵列。8、 根据权利要求1至7中任一项所述的激光投影仪，其中，针对每一垂直消隐时...

【专利技术属性】
技术研发人员：对田俊二，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP