CN105182667A - 一种新型激光投影仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型激光投影仪，包括：激光光源；调制器，调制激光束的强度；振动镜，用于水平偏转强度已经过调制的激光束；电磁驱动型扫描镜，用于使来自激光光源的激光进行扫描；偏转角检测器，用于检测振动镜的偏转角；偏转角调整器，用于调整振动镜的偏转角；反电动势检测单元，用于在检测由于驱动电磁驱动型扫描镜而产生的反电动势；控制模块；本发明通过扫描经驱动产生的反电动势的值是否超过规定阈值来判断电磁驱动型扫描镜是否以足够的摆角大小被驱动，确保启动时的安全性；并通过偏转角检测器和偏转角调整器来调整振动镜的偏转角，防止振动镜由于过度驱动而遭到破坏，保证激光投影仪可以以稳定的偏转间隔持续投影图像。

Description

一种新型激光投影仪

技术领域

本发明属于激光投影技术领域，特别涉及一种新型激光投影仪。

背景技术

投影仪已成为现代商务人士常用的产品。与现有的数位光处理器(DigitalLightProcession，DLP)或者硅晶光技术(LiquidCrystalonSilicon，LCoS)相比，激光投影仪因其耗电更少、投射影像更大(可超过100寸)、且无需对焦的优势而成为人们青睐的产品。作为以激光器为光源的激光投影仪，其通过往复摆动的电磁驱动方式的扫描镜，使来自激光光源的激光在屏幕上进行扫描而显示图像。扫描镜具有根据其尺寸及材料的密度、硬度而确定的固有的共振频率，通过以该共振频率进行驱动，可以使扫描镜以最大的摆角进行摆动，从而以低电力显示较大的图像。

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±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，并根据检测到的偏转角来对振动镜进行调节。而且，现有的激光投影仪在进行演示时，为了标示讲演的当前内容，人们常需要专门配备一只激光笔，从而在没有激光笔或激光笔丢失等情况下都会有许多不便。

发明内容

本发明的目的在于客服现有技术的不足，提供一种通过电磁驱动型扫描镜的驱动产生的反电动势的值是否超过阈值判断扫描经是否以足够的摆角大小被驱动，确保启动时的安全性；并且通过偏转角检测器和偏转角调整器来对振动镜偏转角进行调节的新型激光投影仪。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种新型激光投影仪，包括：

激光光源，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；

振动镜，用于水平偏转强度已经过调制的激光束；

电磁驱动型扫描镜，用于使来自激光光源的激光进行扫描；

偏转角检测器，用于检测所述振动镜的偏转角；

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；

反电动势检测单元，用于在激光投影仪启动时，检测由于驱动电磁驱动型扫描镜而产生的反电动势；

控制模块，用于对偏转角检测器和反电动势检测单元采集到的信号进行处理，以及对投影仪内部的激光光源、振动镜驱动单元、扫描镜驱动单元和偏转角调整器进行控制；

所述的信号输入设备与控制模块相连，控制模块通过激光驱动器连接激光光源、激光光源依次连接调制器、振动镜和扫描镜，控制模块通过振动镜驱动单元与振动镜相连，控制模块通过扫描镜驱动单元连接扫描镜，控制模块还通过视频信号处理单元与调制器相连，偏转角检测器和偏转角调整期分别连接在振动镜上。

进一步地，所述的控制模块包括：

CPU、存储单元，以及

光标控制单元，用于生成可实时移动的光标信号并传送至CPU；

反电动势判定单元，用于判定由反电动势检测单元检测到的反电动势的值是否超过预设的阈值；

次数判断单元，用于对由反电动势判定单元判定为反电动势的值超过预设的阈值的次数是否大于或等于规定次数进行判断；

光源控制单元，用于在次数判断单元判断出反电动势的值被判定为超过规定的阈值的次数大于或等于规定次数的情况下，使激光光源开始点灯；

反电动势判定单元的输入与反电动势检测单元相连，反电动势判定单元的输出通过次数判断单元后连接CPU；光标控制单元的输入与信号输入设备相连，光标控制单元的输出连接CPU；CPU的输出与光标控制单元相连，光标控制单元的输出连接激光驱动器；CPU的输出连接偏转角调整器；CPU还与存储单元连结。

进一步地，所述的调制器与振动镜之间还设有一准直透镜；所述的控制模块内还设有一变更单元，用于在规定时间内没有由反电动势判定单元判定为所述相位差处于规定的范围内的情况下，变更所述电磁驱动型扫描镜的驱动条件。

进一步地，所述的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，振动镜使激光束沿水平扫描方向偏转，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。所述的光检测元件阵列的光检测元件不是等间隔排列的，与光检测元件阵列中心相比，光检测元件阵列中的光检测元件在光检测元件阵列的端部更密集。光检测元件阵列包括透明基板和被配置于透明基板上的半导体层。

进一步地，所述的偏转角调整器用于调整振动镜的驱动信号的频率和强度，偏转角调整器通过使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。

进一步地，所述的光标控制单元包括一组用于控制光标移动的触控板或控制按键，以及一组用于控制光标形状变化的控制按键，与CPU耦接的接收部及与该接收部耦合的遥控部，且该遥控部上装设有位置传感器，该遥控部可通过位置传感器侦测位置变化并将位置变化信号传送给接收部。

本发明的有益效果是：

1、本发明的激光投影仪在启动时，电磁驱动型扫描镜的摆角没有达到足够大小的期间内，激光光源不点灯，在电磁驱动型扫描镜的摆角已经达到足够大小后才使激光光源开始点灯；可以避免由于处于尚未充分地确保摆角的状态下的扫描镜，导致从激光光源发出的激光照射在较小的范围内，消除对人体造成伤害的危险，提高了激光投影仪在启动时的安全性；另外，由于电磁驱动型扫描镜是否以足够的摆角大小被驱动，是根据由该驱动产生的反电动势的值是否超过规定阈值而进行判断的，所以可以通过可靠且简单的方法确保启动时的安全性；

2、用于检测和调整水平扫描的振动镜的偏转角的光检测元件阵列被配置为平行于激光束的水平扫描方向，并被配置在比要调整的激光束的偏转角范围更宽的范围内，即使偏转角很小，激光投影仪也能够在无需用于检测振动镜偏转角的光源的情况下，检测用于水平扫描的振动镜的偏转角，当将振动镜的工作频率调整至其共振频率时，防止振动镜由于过度驱动而遭到破坏，如果没有达到规定的偏转角，则不会从激光投影仪投射激光，使激光投影仪保持安全；即使在已经开始投影图像之后，也可以针对每一帧间间隔对振动镜的偏转角进行检测和校正，激光投影仪可以以稳定的偏转间隔持续投影图像；

3、本发明的激光投影仪能够利用自身激光资源，将光标控制单元生成之激光光标投影于画面中，从而可免去激光笔，而且操作简便。

附图说明

图1为本发明的激光投影仪结构示意框图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明的一种新型激光投影仪，包括：

激光光源，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；

振动镜，用于水平偏转强度已经过调制的激光束；

电磁驱动型扫描镜，用于使来自激光光源的激光进行扫描；

偏转角检测器，用于检测所述振动镜的偏转角；

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；

反电动势检测单元，用于在激光投影仪启动时，检测由于驱动电磁驱动型扫描镜而产生的反电动势；

控制模块，用于对偏转角检测器和反电动势检测单元采集到的信号进行处理，以及对投影仪内部的激光光源、振动镜驱动单元、扫描镜驱动单元和偏转角调整器进行控制；

所述的信号输入设备与控制模块相连，控制模块通过激光驱动器连接激光光源、激光光源依次连接调制器、振动镜和扫描镜，控制模块通过振动镜驱动单元与振动镜相连，控制模块通过扫描镜驱动单元连接扫描镜，控制模块还通过视频信号处理单元与调制器相连，偏转角检测器和偏转角调整期分别连接在振动镜上。

进一步地，所述的控制模块包括：

CPU、存储单元，以及

光标控制单元，用于生成可实时移动的光标信号并传送至CPU；

反电动势判定单元，用于判定由反电动势检测单元检测到的反电动势的值是否超过预设的阈值；

次数判断单元，用于对由反电动势判定单元判定为反电动势的值超过预设的阈值的次数是否大于或等于规定次数进行判断；

光源控制单元，用于在次数判断单元判断出反电动势的值被判定为超过规定的阈值的次数大于或等于规定次数的情况下，使激光光源开始点灯；

反电动势判定单元的输入与反电动势检测单元相连，反电动势判定单元的输出通过次数判断单元后连接CPU；光标控制单元的输入与信号输入设备相连，光标控制单元的输出连接CPU；CPU的输出与光标控制单元相连，光标控制单元的输出连接激光驱动器；CPU的输出连接偏转角调整器；CPU还与存储单元连结。

进一步地，所述的调制器与振动镜之间还设有一准直透镜；所述的控制模块内还设有一变更单元，用于在规定时间内没有由反电动势判定单元判定为所述相位差处于规定的范围内的情况下，变更所述电磁驱动型扫描镜的驱动条件。

进一步地，所述的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，振动镜使激光束沿水平扫描方向偏转，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。所述的光检测元件阵列的光检测元件不是等间隔排列的，与光检测元件阵列中心相比，光检测元件阵列中的光检测元件在光检测元件阵列的端部更密集。光检测元件阵列包括透明基板和被配置于透明基板上的半导体层。

进一步地，所述的偏转角调整器用于调整振动镜的驱动信号的频率和强度，偏转角调整器通过使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。

进一步地，所述的光标控制单元包括一组用于控制光标移动的触控板或控制按键，以及一组用于控制光标形状变化的控制按键，与CPU耦接的接收部及与该接收部耦合的遥控部，且该遥控部上装设有位置传感器，该遥控部可通过位置传感器侦测位置变化并将位置变化信号传送给接收部。

本发明通过电磁驱动型扫描镜使来自激光光源的激光进行扫描，在激光投影仪启动时，通过反电动势检测单元检测由于对电磁驱动型扫描镜进行驱动而产生的反电动势，并判定测出的反电动势的值是否超过规定阈值，在判定为反电动势的值超过规定阈值的情况下，通过光源控制单元使激光光源开始点灯；

即，在启动时，在电磁驱动型扫描镜的摆角没有达到足够大小的期间内，激光光源不点灯，在电磁驱动型扫描镜的摆角已经达到足够大小后才使激光光源开始点灯。因此，可以避免由于处于尚未充分地确保摆角的状态下的扫描镜，导致从激光光源发出的激光照射

在较小的范围内，消除对人体造成伤害的危险。因此，可以可靠地提高激光投影仪在启动时的安全性。

另外，由于电磁驱动型扫描镜是否以足够的摆角大小被驱动，是根据由该驱动产生的反电动势的值是否超过规定阈值而进行判断的，所以可以通过可靠且简单的方法确保启动时的安全性。

根据本发明，用于检测和调整水平扫描的振动镜的偏转角的光检测元件阵列被配置为平行于激光束的水平扫描方向，并被配置在比要调整的激光束的偏转角范围更宽的范围内。根据本发明，即使偏转角很小，激光投影仪也能够在无需用于检测振动镜偏转角的光源的情况下(除了用于显示图像的激光光源以外)，检测用于水平扫描的振动镜的偏转角。

当将振动镜的工作频率调整至其共振频率时，防止振动镜由于过度驱动而遭到破坏。如果没有达到规定的偏转角，则不会从激光投影仪投射激光。因此，使激光投影仪保持安全。

除了用于检测振动镜的偏转角的光检测元件阵列，还可以将用于检测投影图像时垂直扫描镜的偏转角的光检测元件和用于检测水平扫描振动镜的偏转角的光检测元件制造在一个组件上(例如，透明基板)。可以在无需增加部件数目的情况下，检测投影图像时振动镜偏转角和垂直扫描镜偏转角。当在异常情况下偏转角不能保持在规定范围内时，激光投影仪通过立即切断激光束来保持安全。

即使在已经开始投影图像之后，也可以针对每一帧间间隔对振动镜的偏转角进行检测和校正。因此，激光投影仪可以以稳定的偏转间隔持续投影图像。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种新型激光投影仪，其特征在于，包括：

激光光源，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；

振动镜，用于水平偏转强度已经过调制的激光束；

电磁驱动型扫描镜，用于使来自激光光源的激光进行扫描；

偏转角检测器，用于检测振动镜的偏转角；

偏转角调整器，用于基于检测到的振动镜的偏转角，调整所述振动镜的偏转角；

反电动势检测单元，用于在激光投影仪启动时，检测由于驱动电磁驱动型扫描镜而产生的反电动势；

控制模块，用于对偏转角检测器和反电动势检测单元采集到的信号进行处理，以及对投影仪内部的激光光源、振动镜驱动单元、扫描镜驱动单元和偏转角调整器进行控制；

所述的信号输入设备与控制模块相连，控制模块通过激光驱动器连接激光光源、激光光源依次连接调制器、振动镜和扫描镜，控制模块通过振动镜驱动单元与振动镜相连，控制模块通过扫描镜驱动单元连接扫描镜，控制模块还通过视频信号处理单元与调制器相连，偏转角检测器和偏转角调整期分别连接在振动镜上。

2.根据权利要求1所述的新型激光投影仪，其特征在于，所述的控制模块包括：

CPU、存储单元，以及

光标控制单元，用于生成可实时移动的光标信号并传送至CPU；

反电动势判定单元，用于判定由反电动势检测单元检测到的反电动势的值是否超过预设的阈值；

次数判断单元，用于对由反电动势判定单元判定为反电动势的值超过预设的阈值的次数是否大于或等于规定次数进行判断；

光源控制单元，用于在次数判断单元判断出反电动势的值被判定为超过规定的阈值的次数大于或等于规定次数的情况下，使激光光源开始点灯；

反电动势判定单元的输入与反电动势检测单元相连，反电动势判定单元的输出通过次数判断单元后连接CPU；光标控制单元的输入与信号输入设备相连，光标控制单元的输出连接CPU；CPU的输出与光标控制单元相连，光标控制单元的输出连接激光驱动器；CPU的输出连接偏转角调整器；CPU还与存储单元连结。

3.根据权利要求1所述的新型激光投影仪，其特征在于，所述的调制器与振动镜之间还设有一准直透镜。

4.根据权利要求1所述的新型激光投影仪，其特征在于，所述的控制模块内还设有一变更单元，用于在规定时间内没有由反电动势判定单元判定为所述相位差处于规定的范围内的情况下，变更所述电磁驱动型扫描镜的驱动条件。

5.根据权利要求1所述的新型激光投影仪，其特征在于，所述的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，振动镜使激光束沿水平扫描方向偏转，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。

6.根据权利要求5所述的新型激光投影仪，其特征在于，所述的光检测元件阵列的光检测元件不是等间隔排列的，与光检测元件阵列中心相比，光检测元件阵列中的光检测元件在光检测元件阵列的端部更密集。

7.根据权利要求5或6所述的新型激光投影仪，其特征在于，所述的光检测元件阵列包括透明基板和被配置于透明基板上的半导体层。

8.根据权利要求1所述的新型激光投影仪，其特征在于，所述的偏转角调整器用于调整振动镜的驱动信号的频率和强度，偏转角调整器通过使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。

9.根据权利要求2所述的新型激光投影仪，其特征在于，所述的光标控制单元包括一组用于控制光标移动的触控板或控制按键，以及一组用于控制光标形状变化的控制按键，与CPU耦接的接收部及与该接收部耦合的遥控部，且该遥控部上装设有位置传感器，该遥控部可通过位置传感器侦测位置变化并将位置变化信号传送给接收部。