[发明专利]尤其用于图像投影装置的增加像素对称性的装置和方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及投影彩色二维图像，同时保持低功耗、高分辨率、微型致密大小、安静操作和最小振动，更具体地说，涉及增加构成图像的像素的对称性。

背景技术

通常已知的是，基于一对扫描镜将包括像素的二维图像投影在屏幕上，所述一对扫描镜在相互正交的方向上摆动，以在光栅图案上扫描来自激光器的激光束。激光束在所述镜中的一个(例如水平扫描镜)上入射为光束光斑，以沿着水平扫描线对光束光斑进行扫动(sweep)，所述水平扫描线沿着水平扫描方向延伸。水平扫描线在所述镜中的另一个(即垂直扫描镜)上入射，以沿着垂直方向对扫描线进行扫描，由此创建光栅图案。由于沿着每一扫描线对光束光斑进行扫动，因此通过对激光器提供能量来打开光束光斑导致了每一扫描线中的选定像素被照射和呈现为可视化的地而通过对激光器去除能量来关闭光束光斑导致其余的像素未被照射。受照射的像素和未照射的像素构成被投影的图像。

虽然通常对于它们倾向的目的是满意的，但已知图像投影装置对具有有限分辨率的图像进行投影，典型地少于640×480像素的四分之一视频图像阵列(VGA)质量，此外，像素是不对称的，由此使图像恶化。在其它因素中，各个受照射的像素的大小取决于在水平扫描镜上入射的光束光斑(当其被打开时)的初始大小以及光束光斑随水平扫描镜对光束光斑进行扫动的运动。换句话说，受照射的投影像素的大小大于入射光束光斑的初始大小，如所考虑的沿着水平扫描方向的那样。例如，如果在水平扫描镜上的入射光束光斑截面是圆形，则对应投影像素的截面将是椭圆的，其中较大的轴沿着水平扫描方向校准。所投影的像素因此沿着水平方向“伸出”，但不沿着垂直方向伸展，因此导致了对包括不对称像素的较差的显示图像。

发明内容

因此，本发明的一般目的在于提供一种图像投影装置，其投影具有改进的像素对称性的锐利且清晰的二维彩色图像。

本发明的另一目的在于增加由所述装置所投影的彩色图像的分辨率。

本发明的又一目的在于如果不能消除也会减少投影后的图像中的不对称的像素。

本发明的再一目的在于提供一种微型、致密、轻型以及便携式彩色图像投影装置，其可用于不同形式因素的多种装置中。

根据将在下文中变得清楚的这些和其它目的，简而言之，本发明的一个特征在于用于投影二维彩色图像的图像投影装置。所述装置包括：光学组件，其包括至少一个激光器，优选地是多个红色激光器、蓝色激光器和绿色激光器，用于分别发射红色激光束、蓝色激光束和绿色激光束作为合成光束，该合成光束在截面中具有光束光斑；扫描仪，其用于以空间中的扫描线的图案对光束光斑进行扫动，每一扫描线具有多个像素；控制器，其用于通过所述合成光束使得选定像素被照射并被呈现为可视的，以产生彩色图像。

在优选实施例中，所述扫描仪包括：一对可摆动扫描镜，其用于以不同扫描速率和不同的扫描角度沿着通常相互正交的方向对所述合成光束进行扫动。所述扫描速率中的至少一个超过听觉频率，例如大于18kHz，以减少噪声。所述扫描镜中的至少一个由惯性驱动器以机械谐振频率来驱动，以最小化功耗。图像分辨率优选地超过四分之一VGA质量，但典型地等于或超过VGA质量。

所述装置被可互换地安装在不同形式因素的壳体中，所述形式因素包括笔形、枪形或手电筒形装置、个人数字助理、垂饰、手表、计算机以及简言之包括由于其致密和微型大小而导致的任意形状，但不限于此。所投影的图像可以被用于广告或信号发送的目的，或用于电视或计算机监视器屏幕，并且简言之，可用于期望显示事物的任意目的。

根据本发明，所述光学组件可操作用于：形成带有具有相互正交的长光斑尺寸和窄光斑尺寸的椭圆形状的在所述扫描镜中的一个(例如水平扫描镜)上入射的光束光斑，对所述椭圆光束光斑进行定向，从而其窄光斑尺寸沿着每一扫描线延伸，所述每一扫描线沿着由水平扫描镜所扫动的水平方向。因此，当所述水平扫描镜沿着各个扫描线对所述椭圆光束光斑进行扫动时，沿着水平方向的对应像素的水平尺寸大小增加。理想地，像素的水平尺寸增加到与所述像素的垂直尺寸相同的大小，由此呈现更对称且具有通常是正方形或圆形形状的像素。在实践中，水平像素尺寸可以多于或少于垂直像素尺寸，但在任意情况下，根据本发明的像素的对称性已经被改进，也就是说，垂直像素尺寸对水平像素尺寸的比率比以前更接近于一。