专利名称：电磁扫描投影机的制作方法
技术领域：
本发明属于大屏幕电磁扫描投影机。
背景技术：
目前大屏幕显示技术主要有背投电视、等离子电视、液晶电视和投影机，由于投影机在亮度、对比度和使用成本上不占优势，使得投影机基本属于高端产品，并不能被一般家庭所接受。
发明内容
本发明的目的是解决现有的投影机诸多缺陷，并提供一种结构简单、成本低、同时克服以上诸多缺陷的大屏幕投影显示技术。方案是利用微电磁执行机构对多光束进行图像分块扫描显示，系统示意图(如图1)。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下几个部分R、G、B模拟信号采集、R、G、B信号处理系统，行场扫描驱动系统，行场振动单元，光束起始位置检测，投影镜头，其特征是(1)利用数字技术对视频信号按帧进行数字存储，并按一定算法对数据进行处理，最后以多行同时显示输出；(2)采用微机械电磁执行机构对光信号进行行场扫描；(3)充分利用行扫描的一个执行周期的物理特性，达到半个周期显示一行视频信号；(4)光源可由高亮度发光二极管或可调制激光器组成，本方案蓝色采用高亮度发光二极管通过组合透镜实现，其他颜色采用激光光源；(5)为保证显示图像的每条扫描线的起始位置一致，系统设置了微机械电磁执行器件镜面位置检测装置。
本发明的有益效果是(1)从成本上克服现有投影机昂贵的器件成本，本发明所需要的特殊器件是一个微机械电磁执行机构(如图4)；(2)在亮度上由于采用了高亮度发光二极管为光源，可以避免现有投影机灯泡寿命的问题，并从使用寿命上大幅度提高，同时在理论上亮度也可以无限提升；由于高亮度发光二极管发光效率极高，所以无需大功率显示光源，整机功耗很小，同时也不存在强散热问题，整机热噪声指标很低。(3)微机械电磁执行机构在本次使用性能选择相对保守，通过改进，可以使投影机在行数、列数、刷新率上有大幅度提高；(4)色彩控制采用空间电流叠加方法，可以使色彩更丰富，更逼真。(5)由于是点扫描反射结构对比度可以设计得非常理想。
四
附图11、投影屏幕，2、行扫描微镜面，3、视频光束，4、场扫描微镜面。
附图21、高亮度发光二极管，2、长焦距凸透镜，3、短焦距凸透镜。
附图3信号处理系统框图。
附图41、弹簧，2、线圈，3、调整螺栓，4、微型片状高磁性磁钢，5、微型动簧片，6、微型镜面，7、线圈固定台面，8、基准面。
附图51、微型片状高磁性磁钢，2、微型镜面，3、微型动簧片。
附图61、微型片状高磁性磁钢，2、微型镜面，3、微型动簧片。
附图71、场扫描微镜面，2、行扫描微镜面，3、视频光束。
附图81、投影屏幕，2、光电二极管，3、半导体激光器，4、视频光束，5、扫描微镜面。
五具体实施例方式本发明以计算机显示卡视频信号输出为输入信号，选取分辨率1024×768、刷新频率fVSYNC＝60Hz、行频fHSYNC＝48.37KHz的视频信号。对于电磁扫描投影机可根据成本和实际效果按照具体情况选择，作为示例本次是将屏幕分为上下三个等高度的显示块，每块分屏都由一束光束进行扫描显示；1、视频信号处理(如图3)，图中仅示出RGB三基色信号中的一路信号，视频模拟信号首先经过ADC转换为视频数字信号，视频信号存储器分为两个大小一样的存储块，分别用于交替存储视频帧信号的所有视频信号。当其中一个存储器为存储模式时，另一个存储器就为读取模式。这种基于双存储单元结构体可以在不丢失信号的同时对数据信号进行处理。读取模式输出的视频信号通过输出缓存器控制灰度控制器产生视频光束信号，并可以保证输出信号连续显示。为了充分利用扫描单元物理特性，相邻两行的像素信号的读取顺序为相反顺序，即前一行顺序读取，后一行逆序读取。通过以上方法有效的达到降低行扫描频率与像素显示频率。在实现方法上可利用现有的FPGA技术将以上多个器件集成于一个芯片中，以降低系统成本。
2、行频扫描部分采用微机械电磁执行器件(如图5)，扫描器件执行一个周期等于行显示两行像素信号，具体实施方法如下，由于电视一般是模拟电视，CRT技术中的回扫描线是无法利用的，而此次发明利用数字技术对数据进行处理，回扫描的物理特性是完全可以利用的。在前半周期视频信号是按顺序读取并显示，在后半周期视频信号是按逆序读取并显示。这样执行器件执行一个周期等于扫描两次，从而达到降低行频的目的。光束通过行扫描微机械电磁执行器件中的微型镜面(如图5)往返角度变化达到扫描成像。按照两次降频原理，最后得出行频为f＝fSYNC/6＝48.37/6＝8.062KHz3、场频扫描部分也采用相同微机械电磁执行器件，只是在反射镜面与行扫描机械电磁执行器件中微型镜面有较大区别(如图6)，扫描周期为fVSYNC＝60Hz。为使块与块之间能够无缝衔接，可以通过调整场扫描部分的驱动信号幅度达到精确控制。
4、光源形成器可以采用高亮度发光二极管通过组合透镜达到汇聚光束(如图2)。本次发明采用了高亮度发光二极管作为显示单元，每一路包括多支三色高亮度发光二极管，即首先高亮度发光二极管输出光束通过透镜一将光束汇聚成一点，在透镜焦距以外适当位置安装透镜二以使光束转换成平行光，此平行光能量更集中，并且光路更细小，此光束通过小孔形成扫描光束至微机械电磁执行器件中的微型镜面上。光束色彩灰度控制采用空间电流叠加的方法，此种方法比较直接、简便，同时对于亮度的增加只需要做简单的调整就可以完成。考虑到成本问题，红色与绿色光源可分别选用较便宜的红色激光器与绿色激光器。
5、微机械电磁执行器件(如图4)主要由线圈和一个微小振片组成。微小振片结构比较复杂，包括微型片状高磁性磁钢、微型镜面、微型动簧片。通过控制线圈中电流大小，以达到控制微型动簧片偏转角度，最终实现控制微型镜面角度。本次发明中驱动线圈信号频率为8.062KHz，波形理论上可以认为是对称三角波，但由于微型动簧片物理特性的非线性，具体波形可以按实际测试数据为依据。微机械电磁执行器件中微型动簧片又可分为行扫描微型动簧片(如图5)与场扫描微型动簧片(如图6)。图4仅为示意图，具体图纸应根据实物物理特性而设计。
6、光束指向误差校正器(如图4)由于系统采用三光束扫描组合显示，光束指向误差会造成三个屏幕图像的起始位置不齐，或分屏幕间出现重叠或衔接不上的问题。为此，本系统专门设计了光束指向校正器，它由安装在行频扫描微机械电磁执行器件安装平面的简易调整装置完成，通过调整螺栓达到在一个小范围角度的调整，通过调整使三束行扫描光束在行频扫描微机械电磁执行器件面镜完全重合于一点。行频扫描光路图(如图7)，为使图像能够正常显示，必须保证行扫描输出光束相邻夹角保持相等，即α＝β。
7、光束起始位置检测为保证显示图像的每条扫描线的起始位置一致，系统设置了微机械电磁执行器件镜面位置检测装置(如图8)。当光电二极管接收到微机械电磁执行器件镜面反射的半导体激光器发出的光束时，输出一个脉冲信号。该脉冲作为控制信号控制视频信号显示，以保证图像位置的一致性。该装置可分别用于检测行扫描与列扫描的起始位置的检测。
视频信号经过以上处理，最终达到显示完整画面，通过以上改变，像素频率为原有频率的三分之一，行频为原有频率的六分之一。
由于行扫描单元为分立模块，为提升显示性能，只需通过增加模块就可以实现扫描行数的增加。本方案利用全新扫描技术，从根本上克服现在技术中的缺点，并提供一种高亮度，高清晰度，高色彩表现力，同时具备低成本，低噪声，低功耗的下一代投影显示设备的有效解决方案。
权利要求
1.微机械电磁执行器，其特征是由线圈和一个微小振片组成，通过控制输入线圈的电信号，达到精确控制执行器中微镜面的偏转角度。
全文摘要
本发明属于电磁扫描投影机技术领域。目前大屏幕显示技术主要有背投电视、等离子电视、液晶电视和投影机，由于投影机在亮度、对比度和使用成本上不占优势，使得投影机基本属于高端产品，并不能被一般家庭所接受。本方案利用全新扫描技术，从根本上克服现有技术中的缺点。提供一种高亮度，高清晰度，高色彩表现力，同时具备低成本，低噪声，低功耗的下一代投影显示设备的有效解决方案。
文档编号H04N9/31GK101056378SQ200610025559
公开日2007年10月17日 申请日期2006年4月10日 优先权日2006年4月10日
发明者刘晓松 申请人:刘晓松