[发明专利]用于扫描投影的投影设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种投影设备，具体涉及一种用于投影激光器的灰度缩放调制方法。

背景技术

对于图像投影，使用并行方法(例如使用LCD(液晶显示器)或使用微镜阵列的情况)或扫描方法(例如通过双轴活动镜或两个单轴活动镜来实现)。在并行方法中，不利地的是，在制造中需要较大的衬底面积，并且还需要复杂的测试过程。上述二者导致了并行类型的投影仪的较高价格，因此对于低成本投影设备而言，不考虑并行工作的方法。

在扫描方法中，投影仪包括能够分别使光束能够绕两个偏转轴偏转以及使光束二维偏转的一个或两个活动镜。通过偏转，在像场上移动光束所产生的光点，同时在像场上对光束的强度进行调制，并且该强度取决于光点在像场上的瞬时投影位置。

因此，所需图像内容的表现是与所要表现的图像的像点数据相对应地对光源进行调制。例如，这里的调制是通过幅度的变化，其中与所要表示的点的亮度相对应地来适配光束的幅度值。为了实现尽可能多的灰度级，应不断地或以大约无极的方式在幅度方面对激光器进行调制。

例如，如果使用基于微扫描器-镜的激光器系统，则可以以较低成本实现投影系统，并且几乎不存在空间要求。在US 6843568中描述了这种激光器系统的一个示例。这里，通过绕两个轴旋转的微镜，使发射自一个或多个激光源的光偏转，并将其投影到投影区域或像场。

扫描投影系统的一个主要参数是所使用的扫描方法。最重要的扫描方法是线性扫描和共振扫描，也可能具有中间形态，但很少使用。由于该扫描方法是分别针对发射光绕其偏转的两个轴而分离地选定的，因此可以将扫描投影系统分成三个组：

1.对两个投影坐标进行线性扫描的系统

2.对一个投影坐标进行线性扫描、对另一个进行共振扫描的系统

3.对两个投影坐标进行共振扫描的系统

在进行线性扫描的系统中，投影基于图像的柱状和线状表示。在这种系统中，为了允许该柱状和线状表示，与柱频率(即，光束沿着垂直方向的偏转频率)相比，线频率(即，光束和/或光点在水平方向的偏转频率)较大。这些频率彼此间的比率确定了可分辨的线数，并且只可以通过所谓的隔行扫描方法来增加该可分辨的线数，在该隔行扫描方法中，交替扫描和/或表示图像中的所有偶数行和所有奇数行。

在微机械制造的扫描投影仪或扫描器中，由于系统的机械稳定性随本征频率降低，因此低本征频率或共振频率的实现将造成重要问题。如果共振地激励垂直偏转，则因此偏转镜需要对应地以甚至较高的水平频率来操作。备选地，必须在准静态操作中执行垂直偏转，以便能够共振地产生水平偏转。在光束的共振垂直行偏转的情况下，存在水平列频率无论如何都必须大于共振行频率的问题。这里所产生的较大水平偏转频率包括镜面的动态变形，这将导致投影中的分辨率问题。在准静态垂直行偏转的情况下，需要极高操作工作功率，这使得对偏转单元或镜的控制的微型化变得不可能实现，或者使得偏转单元非常昂贵。由于行频率或垂直频率确定了图像的重复频率，并且过低的重复频率将导致图像的闪烁，因此通过降低行频率或垂直频率无法消除上述这些问题。

图6示出了对线性扫描的示意性例证。例如，表示图像的投影区域在xy平面中，并受限于右边缘40a、左边缘40b、下边缘40c以及上边缘40d。例如，光束和/或激光41在图像的右上角的开始点A处开始，图像的投影是根据所表示的图形通过光束41的移动进行的。因此，光束首先仅沿着x坐标从图像右边缘40a移动到图像的左边缘40b，然后光束41移动到下一条线，即在改变y值的情况下移回图像的右边缘40a，使得光束41出现在所表示的图像的下一条线上。从图像的右边缘40a，光束再次与下边缘40c平行地移动至图像的左边缘40b。该图案相应地继续，直到光束41已经逐行地表示了整个图像，并且已经达到了终点A。