CN107229170B - 基于李萨如图像扫描的投影方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于微光机电***技术领域，具体涉及一种基于李萨如图像扫描的投影仪及投影方法。该投影仪包括双轴微扭转镜、主控***和激光器；所述双轴微扭转镜包括一个可在相互垂直的X轴和Y轴上均做扭转式简谐振动的反射镜面；所述主控***用于存储图像数据并将存储的图像数据与反射镜面的运动位置形成映射，所述激光器根据图像数据的像素颜色值发出激光并经反射镜面反射后形成投影图像。本发明投影仪不需要镜头等较大组件，结构简单、生产成本低，而且不需要手动对焦，操作简便。另外，本发明以激光器作为投影仪的供光光源，光源效率高，可搭载在较小型的便携式设备上。

Description

基于李萨如图像扫描的投影方法
技术领域
本发明属于微光机电***技术领域，具体涉及一种基于李萨如图像扫描的投影仪及投影方法。
背景技术
投影仪是一种可以将图像或视频放大投射到幕布或者其他平面载体上的设备，目前市场上较为常见的是以数字微反射器(DMD)作为核心成像器件的数字光处理器投影仪，即DLP投影仪。DMD是由许多微小的反射镜片(简称微镜)按行列紧密排列地贴合在一块硅晶片的电子接点上形成的，需要投影的图像被转化为数字信号后存储在DMD中，每一个微镜都对应着生成图像的一个像素。光源发出的光束投射在DMD上，DMD中的存储器根据投影图像像素的位置及色彩的多少控制每个微镜的打开或关闭，经DMD反射后的影像被镜头放大后便直接投射到屏幕上，形成投影图像。公布于2016年2月24日的中国发明专利申请CN105353576A提供了一种小型化的DLP投影仪，根据其基本工作原理，可以被看作是由LED供光光源、DMD芯片以及投影镜头组构成的简单光路***。该投影仪使用了光源效率较低的LED作为供光光源，而且在投影仪的生产制造过程中需要进行严格且复杂的装配调试工作，这导致其生产成本较高。另外，该投影仪需要经过手动对焦才能清楚地显示图像内容，因此使用过程繁琐复杂、操作不便。
发明内容
本发明目的是提供一种基于李萨如图像扫描的投影仪及投影方法，解决了传统的DLP投影仪存在的光源效率低、生产成本高且使用操作不便的技术问题。
本发明的技术解决方案是：一种基于李萨如图像扫描的投影仪，其特殊之处在于：包括双轴微扭转镜、主控***和激光器；所述双轴微扭转镜包括一个可在相互垂直的X轴和Y轴上均做扭转式简谐振动的反射镜面；所述主控***用于存储图像数据并将存储的图像数据与反射镜面的运动位置形成映射，所述激光器根据存储的图像数据发出激光并经反射镜面反射后形成投影图像。
进一步地，上述双轴微扭转镜的反射镜面绕X轴的运动轨迹为
Figure BDA0001336842510000021
其中，A1为图像在水平方向的像素个数，f1为反射镜面绕X轴的扭转振动频率，t为振动时间，
Figure BDA0001336842510000022
为X轴相位偏差；
所述双轴微扭转镜的反射镜面绕Y轴的运动轨迹为
Figure BDA0001336842510000023
其中，A2为图像在竖直方向的像素个数，f2为反射镜面绕Y轴的扭转振动频率，
Figure BDA0001336842510000024
为Y轴相位偏差。
进一步地，上述主控***包括一个以A1×A2的矩阵方式存储图像数据的数据缓冲区
进一步地，上述投影仪还包括反馈***，所述反馈***用于采集投影图像光强度并根据投影图像光强度调整激光器的光强度。
进一步地，上述激光器为红、绿、蓝三色激光器。
本发明还提供一种基于李萨如图像扫描的投影方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
1)将图像的RGB三色数据以A1×A2的矩阵方式存储在数据缓冲区内；其中，A1为图像在水平方向的像素个数，A2为图像在竖直方向的像素个数；
2)控制双轴微扭转镜的反射镜面在相互垂直的X轴和Y轴上均做扭转式简谐振动；
3)将双轴微扭转镜的反射镜面的运动位置与数据缓冲区内的数据存储位置形成映射；
4)根据反射镜面随时间变化的运动位置依次读取数据缓冲区内存储的图像的RGB三色数据；
5)按照依次读取的RGB三色数据调整激光器发出的激光。
进一步地，步骤3)包括以下步骤：
3.1)将双轴微扭转镜的反射镜面的运动轨迹离散化，得到一组等时间间隔的运动位置；
3.2)按照固定时间间隔依次采集反射镜面的运动位置，并将当前运动位置与步骤1)中的数据缓冲区内的数据存储位置形成一一对应的映射关系。
进一步地，步骤5)包括以下步骤：
5.1)将依次读取的RGB三色数据转化为模拟电流；
5.2)以所述模拟电流作为激光器的输入电流进行激光发射。
本发明的有益效果在于：本发明通过控制双轴微扭转镜的反射镜面振动频率，合成李萨如轨迹，并将李萨如轨迹映射到数据缓冲区，得到每一个偏转位置对应的图像数据，再以该图像数据调整激光器的发射激光，从而生成投影图像。采用这种投影方式制造的投影仪不需要镜头等较大组件，结构简单、生产成本低，而且不需要手动对焦，操作简便。另外，本发明以激光器作为投影仪的供光光源，光源效率高，可搭载在较小型的便携式设备上。
附图说明
图1为本发明基于李萨如图像扫描的投影仪较佳实施例结构示意图。
图2为驱动双轴微扭转镜的反射镜面绕X轴进行扭转振动的波形示意图。
图3为驱动双轴微扭转镜的反射镜面绕Y轴进行扭转振动的波形示意图。
图4为双轴微扭转镜的反射镜面在X、Y两个轴向上扭转振动形成的李萨如扫描图像。
图5为双轴微扭转镜的反射镜面运动轨迹离散化采集示意图。
图6为双轴微扭转镜的反射镜面运动位置与数据缓冲区内数据存储位置的映射关系示意图。
图7为图像数据在数据缓冲区内的矩阵式存储示意图。
其中，附图标记如下：1-X轴，2-激光器，3-Y轴，4-反射镜面，5-双轴微扭转镜，6-李萨如扫描图像，7-数据缓冲区，8-X轴时域轨迹，9-Y轴时域轨迹。
具体实施方式
本发明提供了一种基于李萨如图像扫描的投影仪，参见图1，其较佳实施例的结构包括主控***、双轴微扭转镜5和激光器2。双轴微扭转镜5上设置有反射镜面4，反射镜面4可分别以相互垂直的X轴1和Y轴3为转轴做扭转式简谐振动。主控***用于存储图像数据并将存储的图像数据与反射镜面4的运动位置形成映射，激光器2根据存储的图像数据发出激光并经反射镜面4反射后形成基于李萨如扫描图像6的投影图像。在投射图像时，图像数据进入主控***，在主控***内形成映射后，将反射镜面4的当前运动位置转换为对应的图像数据，并通过对激光器2的电流控制，来达到不同像素颜色值的显示。下面结合附图对本实施例的技术方案进行详细说明。
参见图2，反射镜面绕X轴的运动轨迹为
Figure BDA0001336842510000041
其中，A1为图像在水平方向的像素个数(本实施例中取1024)，f1为反射镜面绕X轴的扭转振动频率，t为振动时间，
Figure BDA0001336842510000042
为X轴相位偏差；
参见图3，反射镜面绕Y轴的运动轨迹为
Figure BDA0001336842510000043
其中，A2为图像在竖直方向的像素个数(本实施例中取768)，f2为反射镜面绕Y轴的扭转振动频率，
Figure BDA0001336842510000044
为Y轴相位偏差。
本实施例分别采用以上两个正弦波分别来表示二维数据的两个维度，叠加后便可绘制形成如图4所示的对应显示画面分辨率的李萨如扫描图像。
参见图5，将反射镜面的李萨如运动轨迹离散化，得到一组等时间间隔的运动位置，即离散的正弦波数据(Dx，Dy)，其中Dx和Dy分别是反射镜面在 X轴和Y轴上的运动幅值。
参见图6，将待投影图像的RGB三色数据以A1×A2的矩阵方式存储在主控***的数据缓冲区内。例如，第一行按照原始数据排列顺序存储，预留地址为0x000～0x7FF，假设每行数据小于0x800个数据，则存储完最后一个输入数据后，直接跳转到0x800，开始等待接收，并存储第二行数据。重复该过程直至完成全部图像数据的存储。
参见图7，按照固定时间间隔依次采集反射镜面的运动位置，并将在X轴时域轨迹8以及Y轴时域轨迹9上采集到的离散的运动位置与数据缓冲区7内的数据存储位置形成一一对应的映射关系。在投影过程中，读取每个存储位置内的图像数据便可以得到反射镜面当前运动位置对应的像素值。
将依次读取的RGB三色数据转化为模拟电流，再以该模拟电流作为激光器的输入电流进行激光发射，通过双轴微扭转镜的反射后便形成明暗、颜色不一的二维投影图像。另外，本实施例也可以在投影仪内设置反馈***，用于采集投影图像光强度并根据投影图像光强度对激光器的发射强度进行实时反馈调整，改善投影图像显示效果。

Claims (2)

1.一种基于李萨如图像扫描的投影方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将图像的RGB三色数据以A1×A2的矩阵方式存储在数据缓冲区内；其中，A1为图像在水平方向的像素个数，A2为图像在竖直方向的像素个数；
2)控制双轴微扭转镜的反射镜面在相互垂直的X轴和Y轴上均做扭转式简谐振动；
3)将双轴微扭转镜的反射镜面的运动位置与数据缓冲区内的数据存储位置形成映射；
3.1)将双轴微扭转镜的反射镜面的运动轨迹离散化，得到一组等时间间隔的运动位置；
3.2)按照固定时间间隔依次采集反射镜面的运动位置，并将当前运动位置与步骤1)中的数据缓冲区内的数据存储位置形成一一对应的映射关系；
4)根据反射镜面随时间变化的运动位置依次读取数据缓冲区内存储的图像的RGB三色数据；
5)按照依次读取的RGB三色数据调整激光器发出的激光。
2.根据权利要求1所述的基于李萨如图像扫描的投影方法，其特征在于，步骤5)包括以下步骤：
5.1)将依次读取的RGB三色数据转化为模拟电流；
5.2)以所述模拟电流作为激光器的输入电流进行激光发射。
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