CN103018898A

CN103018898A - 图像显示装置

Info

Publication number: CN103018898A
Application number: CN2012102536349A
Authority: CN
Inventors: 春名史雄; 畑木道生
Original assignee: Hitachi Media Electronics Co Ltd
Current assignee: HLDS light science and technology Co., Ltd.
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2013-04-03
Also published as: US20130076992A1; JP2013068859A

Abstract

本发明提供一种图像显示装置，降低在重叠使用多台使用了MEMS和半导体激光器的小型投影仪的情况下的画质劣化。本发明为了解决上述课题，是如下所述的结构：具有：多个光源；驱动上述多个光源的多个光源驱动单元；使来自上述光源的出射光反射并对对象物投射的反射镜；驱动上述反射镜的反射镜驱动单元；对输入影像信号进行信号处理的图像处理单元；使上述多个光源以不同的光轴入射到反射镜并对不同的投影区域投影并且将其合并而显示一个输入影像信号的图像的图像显示装置；上述图像处理单元进行控制以使与多个投射图像光学地相重合的区域对应的图像是来自1个光源的出射光。

Description

图像显示装置

技术领域

本发明涉及使用MEMS（Micro Electro Mechanical Systems：微机电***）等的图像显示装置。

背景技术

近年来，使用MEMS和半导体激光器光源的小型投影仪正在普及。例如，专利文献1中，公开了通过使2轴的MEMS反射镜在水平和垂直方向上扫描的同时对激光器光源调制来投射影像的投影仪。

但是，小型投影仪中使用的半导体激光现在光输出仍然较低，所以存在显示画面较暗的问题。因此，专利文献2中公开了并行驱动多个小型投影仪，弥补光量不足的方法。

此外，专利文献3中，公开了用一个MEMS反射镜使2个激光器光源的激光扫描的技术，具体而言，公开了与MEMS反射镜的水平方向的振动联动地，使2个激光器光源分割为水平方向的左右进行扫描的技术。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-343397号公报

专利文献2：日本特开2009-15125号公报

专利文献3：日本特开2008-32895号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，专利文献2中公开的技术中，并行驱动2个独立的投射单元，存在成本高的问题。

此外，专利文献2中公开的技术中，仅公开了控制投射影像的重叠区域的亮度而使投影区域的边界难以看见的技术，并没有考虑投影区域的投射畸变。

专利文献3中公开的技术中，没有考虑显示画面的亮度提高。

本发明目的在于提供一种激光投影仪，其实现显示画面的亮度提高，并且能够对因MEMS反射镜的扫描精度和激光光学单元的精度引起的显示画面的2维畸变进行修正。

用于解决课题的方法

为了解决上述课题，本发明的图像显示装置包括：多个光源；驱动上述多个光源的多个光源驱动单元；将来自上述光源的出射光反射并将其投射到对象物的反射镜；驱动上述反射镜的反射镜驱动单元；和对输入影像信号进行信号处理的图像处理单元，使上述多个光源以不同的光轴入射到反射镜并投影到不同的投影区域且将其合并，由此显示一个输入影像信号的图像，其中

上述图像处理单元进行控制以使与多个投射图像光学地相重合的区域对应的图像是来自1个光源的出射光。

发明效果

根据本发明，能够以低成本提供一种显示画面的亮度高、没有图像畸变的激光投影仪。

附图说明

图1是表示本实施例的图像显示装置1的基本结构的说明图。

图2是表示本实施例的光学单元5的内部结构的说明图。

图3（a）是表示显示图像的偏移的一例的说明图。

图3（b）是表示显示图像的偏移的其他例的说明图。

图4（a）是表示图像重合的一例的说明图。

图4（b）是表示图像重合的其他例的说明图。

图5是表示本实施例的重合动作的说明图。

图6是表示本实施例的图像处理部2的内部结构的说明图。

图7是表示本实施例的图像处理部2的动作的说明图。

图8是表示本实施例的重合动作的说明图。

图9是表示本实施例的图像处理部2的动作的说明图。

图10是表示本实施例的图像处理部2的动作的说明图。

符号说明

1……投射型投影仪，2……图像处理部，3……存储器，4……激光器驱动器，5……光学单元，6……MEMS，7……MEMS驱动器，10……图像映射，11……摄像机，20……画质修正部，21……写入地址部，22……读出地址部，23……坐标变换部，24……修正系数部，25……并行处理部，26……屏蔽处理部，52……反射镜，51……激光器，8u……图像上部，8d……图像下部，81u……图像上部间隙区域，81d……图像下部间隙区域，91……交叉格子纵线，92……交叉格子横线，93……发光点

具体实施方式

以下基于附图详细说明本发明的实施方式。其中，在用于说明实施方式的所有图中，对于相同部分原则上附加相同的符号，省略其反复说明。

【实施例1】

使用MEMS的投射型投影仪1的一般的内部结构例在图1中表示。投射型投影仪1由MEMS6、激光器驱动器4u和4d、MEMS驱动器7、图像处理部2、存储器3、光学单元5u和5d、摄像机11构成。图像处理部2生成对从外部输入的影像信号施加了各种修正的图像信号，并且生成与其同步的水平同步信号和垂直同步信号。

此处，各种修正指的是进行后文详细叙述的MEMS6的扫描引起的影像畸变修正和后文叙述的并行处理中的修正等。具体而言，影像畸变因为投射型投影仪1与投射面的相对角不同、或光学单元5u和5d与MEMS6的光轴偏移而发生。该影像畸变量，可以通过用摄像机11测定与投射面的相对角、对影像畸变量进行运算等而得到。激光器驱动器4u和4d接受从图像处理部2输出的图像信号，根据该图像信号对光学单元5u和5d内的后述的激光器51进行调制。

图2表示光学单元5u和5d的详细结构。光学单元5u和5d分别由激光器51和反射镜52构成。激光器51例如使用RGB用的3个（51a、51b、51c），按图像信号的RGB进行调制，输出RGB的激光。RGB的激光由反射镜52合成。其中，反射镜52使用使特定波长反射并使此外的波长透过的特殊的光学元件，一般称为分色镜。

例如反射镜52a是使所有激光反射，反射镜52b是使激光器51a的激光透过并使激光器51b的激光反射，反射镜52c是使激光器51a和51b的激光透过并使激光器51c的激光反射的特性。由此能够使RGB的激光合成为1束。

回到图1，用光学单元5合成后的激光入射到MEMS6。MEMS6在一个元件上具有2轴的旋转机构，中央的反射镜部能够通过该2轴在水平方向和垂直方向上振动。反射镜的振动控制通过MEMS驱动器7进行。

此处，激光器驱动器4和光学单元5有2个***，以激光器驱动器4u与光学单元5u、激光器驱动器4d与光学单元5d的组合驱动，光学单元5u和光学单元5d沿着MEMS反射镜的水平方向的旋转轴在垂直方向的上下配置。然后，2束激光对MEMS6入射时具有规定角度地入射到MEMS反射镜的中央的1点（与2轴振动机构的旋转轴的交点对应的位置）。

MEMS驱动器7与来自图像处理部2的水平同步信号同步地生成正弦波，并且与垂直同步信号同步地生成锯齿波，驱动MEMS6。MEMS6接受上述正弦波在水平方向进行正弦波运动，同时接受上述锯齿波在垂直方向的一个方向上进行匀速运动。由此，激光以图1的8u和8d所示的轨迹进行扫描，该扫描与激光器驱动器4进行的调制动作同步，由此投射输入图像。

此处，用激光器驱动器4u和光学单元5u调制的激光形成图像上部8u，用激光器驱动器4d和光学单元5d调制的激光形成图像下部8d，形成一个图像。

即，本实施例中的投射型投影仪1中，在水平方向上用2束激光进行反射镜扫描，用不同的激光对一帧图像的上下扫描，形成图像。因此，一个图像帧的扫描时间变短，能够提高帧频率，所以能够提高显示亮度。

为了在水平方向上进行2束激光扫描，图像处理部2用存储器3对影像信号进行上部和下部2个***的分离处理，并且进行上部与下部的重合部的插值处理。

接着对图1的图像8u和8d的激光扫描进行详细说明。图3是表示光学单元5u和5d的激光的扫描图像的一例的图。在用MEMS6使激光扫描的情况下，投射的影像不是正确的四边形，周边会有畸变。其原因如上所述，是因投射型投影仪1与投射面的相对角不同、或光学单元5u和5d与MEMS6的光轴偏移（位置和角度）而引起的。

在这样的情况下，调整来自光学单元5u和5d的2束激光的光轴，以扫描图像8u的上端扫描线与扫描图像8d的下端扫描线相接的方式进行扫描面的位置调整，但如图3所示，会产生水平方向上不相接的情况。例如，如图3（a）（b）所示，水平方向的中央部一致，但端部会离开。即，在画面中央部图像的连续性好，但在两端因图像畸变的影响会出现图像缺失的场所，画质会劣化。其中，图3（a）和图3（b）中设想图像畸变的方式在画面上下不同，但无论如何都会发生图像缺失。

图4是以在画面两端部上下一致的方式对入射到MEMS6的来自光学单元5u和5d的2束激光的角度进行调整的情况。在该情况下，在画面中央部，上下的扫描光束有多线重合（图4的阴影部）。

在这样的情况下，用上述专利文献2中公开的技术，对于画面中央部的上下的重合场所用信号处理使上下的水平分别成为一半，由此能够不易看见，但因为是扫描线上下相互倾斜交叉的场所，所以不能够完全修正，中央的重合场所与其他图像场所相比能够看到亮度的浓淡差和分辨率的不同。

于是，本实施例中，如下所述对上下的画面扫描进行控制，并且进行扫描图像的畸变修正。

图5是表示图4（a）的以在画面两端部上下一致的方式对入射到MEMS6的来自光学单元5u和5d的2束激光的角度进行调整的情况的光束扫描线的详情。本实施例中，画面中央的光束扫描线的重合部分不是用上下的光束扫描相互插值，而是用一方的画面的光束扫描进行显示。即，图像处理部2对激光器驱动器4u进行控制，以使图像8u的光束扫描在与图像8d重合的场所停止发光、仅在画面两端的间隙区域81u发光。

图6是表示图像处理部2的内部结构的图，图7是用图像处理部2处理的存储器3的图像8u的映射图。例如是水平N像素、垂直M像素的图像映射。以下说明图像处理部2的内部处理。

图像处理部2对输入的影像信号首先用画质修正部20进行对比度调整和伽玛修正等一般的画质修正处理，将其结果保存在存储器3中。将修正后的图像数据写入存储器3时，写入到与写入地址部21生成的地址相应的存储器坐标。该存储器坐标通过坐标变换部23计算。

坐标变换部23中，为了修正因MEMS6的扫描引起的图像畸变，而对输入到图像处理部2的影像信号的显示图像，用与图像畸变对应的图像变换的逆变换函数进行变换，在存储器3中保存图像数据。例如，以显示交叉格子图像时没有畸变而是成为笔直的纵线横线的方式进行坐标变换。

具体而言，梯形畸变的影像的畸变量如上所述因为投射型投影仪1与投射面的相对角不同，所以用摄像机11测定与投射面的相对角，将该值输入到修正系数部24。修正系数部24能够将由投射型投影仪1与投射面的相对角决定的图像畸变量作为函数值进行计算，与相对角相应地变更图像畸变修正量地生成修正系数，输入到坐标变换部23。坐标变换部23与该修正系数相应地调整影像信号的坐标值。

此外，如图3所示，在上下的扫描图像的畸变量不同的情况下，用之前的交叉格子图像作为输入影像进行显示，用摄像机11拍摄显示图像，求出2维的图像畸变，进行逆变换。通过这样用平面检测畸变量，即使在存在凹凸的屏幕上显示的情况下，也能够对显示畸变进行修正。

存储器3中写入的坐标变换后的图像数据，与反射镜扫描对应地，按读出地址部22指定的地址的顺序读出。存储器3内的图像数据已经进行了图像变换，所以读出时以从存储器3的开头起顺次读出的方式由读出地址部22生成地址。

读出的图像数据被输入到并行处理部25。并行处理部25进行用于分配为激光器驱动器4u和4d这2个***的分配处理。

屏蔽（mask）处理部26接受来自并行处理部25的输出，进行光束扫描重叠的位置的激光器发光的控制。具体而言，在图5的进行81u的显示的光束扫描中，进行输出数据的屏蔽处理，以使不进行与图像8d的重合位置上的激光器发光。

进行如上所述的处理的结果是，进行数据的屏蔽处理以使在如图7的映射图10u所示与图像8d重合的画面下部的灰色阴影的扇形区域中不进行激光器发光，此外在相当于间隙区域81u的倾斜的斜线的区域中进行激光器发光。

【实施例2】

图8是说明本实施例2的图，说明图4（b）所示的激光扫描光束的重叠状态下的控制内容。在以下进行详细说明，但图4（b）的重叠状态的控制，不限于以下控制方式，也有其他分配方法。

整体结构和图像处理部2的结构，与上述实施例同样，省略说明，但在图4（b）所示的激光扫描光束的重叠区域中用光学单元5u和5d扫描这一点，与上述实施例不同。

如图8所示，与图像8u和8d对应的激光扫描光束，上下对称地进行。从而，图像8u一侧的处理与图像8d同样进行即可。

图像8d的光束扫描，仅在图8的81d的场所发光，图像处理部2控制激光器驱动器4d，以使在图像8d与图像8u重合的场所停止发光、在画面两端的间隙区域81d发光。

图9是图像处理部2内的图像8d的映射图10d，例如是水平N个、垂直M个的图像映射。如图9所示，进行使影像为全黑显示的屏蔽处理，以使在与图像8u重合的画面上部的灰色阴影的扇形部分不发光。此外，在相当于间隙区域81d的斜线区域中发光。其中，图像处理部2内的动作与图7时相同，所以省略。

图10表示以图8为前提显示交叉格子图像时的发光例，表示要显示交叉格子纵线91和交叉格子横线92的情况下的发光点93的一部分。这样用图像处理部2对间隙区域81u、81d进行用于进行与其他区域同样的图像畸变修正的映射处理，在显示交叉格子图像的情况下也能够进行没有畸变的正常的图像显示。

其中，本实施例中以组合2束激光的情况为例，但在组合2束的情况下也能够应用于3束以上的激光。此外，为了测定投射型投影仪1与投射面的相对角，使用了摄像机11，但不限于此，只要能够检测投射型投影仪1的倾斜，也可以是倾斜传感器或重力传感器等。

Claims

1.一种图像显示装置，其特征在于，包括：

多个光源；

驱动所述多个光源的多个光源驱动单元；

将来自所述光源的出射光反射并将其投射到对象物的反射镜；

驱动所述反射镜的反射镜驱动单元；和

对输入影像信号进行信号处理的图像处理单元，

使所述多个光源以不同的光轴入射到反射镜并投影到不同的投影区域且将其合并，由此显示一个输入影像信号的图像，其中

所述图像处理单元进行控制以使与多个投射图像光学地相重合的区域对应的图像是来自1个光源的出射光。

2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：

所述图像处理单元为了使与多个投射图像光学地相重合的区域对应的图像是来自1个光源的出射光，进行控制使得在该区域使1个光源发光、使其他光源不发光。

3.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：

所述图像处理单元为了使与多个投射图像光学地相重合的区域对应的图像是来自1个光源的出射光，进行控制使得在该区域使1个光源发光、使其他光源不发光，并且为了在该区域中显示期望的影像而进行畸变修正控制。

4.一种对激光进行反射镜扫描来显示图像信息的图像显示装置，其特征在于，包括：

照射显示图像的上侧图像的第一激光光学部；

照射显示图像的下侧图像的第二激光光学部；

使所述第一激光光学部的光束和第二激光光学部的光束进行2维扫描的反射镜；

检测显示图像的照射畸变量的畸变检测单元；和

图像处理单元，其具有基于用所述畸变检测单元检测出的照射畸变量对图像信息的显示位置进行变换的坐标变换部，和控制所述第一激光光学部的光束扫描线与所述第二激光光学部的光束扫描线重叠的区域的激光发光的屏蔽处理部，其中

所述第一激光光学部和第二激光光学部，基于用所述图像处理单元处理后的图像信息进行激光发光。

5.如权利要求4所述的图像显示装置，其特征在于：

所述第一激光光学部和所述第二激光光学部，沿所述反射镜的水平方向扫描的旋转轴设置，设置成光束光轴朝向所述反射镜的旋转中心。