专利名称：多点扫描投影机的制作方法
技术领域：
本发明属于大屏幕多点扫描投影机。
背景技术：
目前除了传统的三枪CRT投影技术外，现在的各种投影机都是基于四种技术发展起来的。这四种技术是LCD、DLP(核心显像器件是DMD)、D-ILA(LCOS)和GLV。LCD投影机明显缺点是黑色层次表现差，对比度不是很高，显示的画面看得见像素结构，灯泡的寿命有限。DLP也存在灯泡的寿命问题，同时还存在“彩虹效应”。LCOS黑白对比不佳、三片式LCoS光学引擎体积较大，且由于必须在偏振光状态下工作，所以对光路中各器件的安装精度要求特别高。GLV是“Grating Light Valve”(栅状式光阀)的简称，是一个新型技术，同时也存在较多的缺点，一、缺少好的激光光源。二、GLV批量合格率较低。三、水平扫描成像较难。目前此技术还不成熟。
发明内容
为了解决现有的投影机诸多缺点，本发明的目的是提供一种结构简单、成本低、同时克服以上诸多缺点的大屏幕投影显示技术。
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，光源形成器，行场振动单元，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特性，达到半个周期显示多帧视频信号；(4)光源形成器为一个直线排列光源列阵，其输入光源可由高亮度发光二极管或可调制激光器组成。列阵形成器可以通过透镜实现(如图2)，也可以通过光纤处理。本方案采用高亮度发光二极管通过组合透镜实现。
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高；(3)由于是点扫描系统，象素与象素之间可以完全无缝显示；(4)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；(5)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。(6)显示光源采用发光效率极高的高亮度发光二极管，由于无大功率显示光源，整机功耗很小，同时也不存在光源散热问题，整机噪声指标很低。(7)由于是点扫描反射结构对比度可以设计得非常理想。
四
附图一1、光源形成器，2、行扫描微镜面，3、场扫描微镜面，4、投影镜头组，5、屏幕。
附图二1、长焦距凸透镜，2、短焦距凸透镜。
附图三信号处理系统框图。
附图四1、微型线圈，2、微型片状高磁性磁钢，3、微型动簧片，4、微型镜面。
附图五1、微型片状高磁性磁钢，2、微型镜面，3、微型动簧片。
附图六1、微型片状高磁性磁钢，2、微型镜面，3、微型动簧片。
五具体实施例方式本发明以计算机VGA输出信号为例，选取1024×768象素、刷新率为60Hz、行频为48.38KHz的视频信号。对于多点扫描投影机可根据成本和效果按照具体情况选择具体是同时显示几个点，作为示例此次选取点数n＝8进行分析；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，通过控制仲裁器选择一存储单元对视频数字信号进行存储，此时另一路存储单位为读出操作。即第一帧数据保存于RAM1中，第二帧数据同样保存于RAM1中，一直保存到第八帧数据，第九帧数据切换到RAM2中保存，此时对已保存的八帧数据进行读出操作，并按顺序同时显示八路视频信号。当第16帧信号结束后，第17帧数据切换保存至RAM1中保存，此时对第9帧至第16帧数据进行读出操作，显示按示。控制仲裁器类似一个分频器，作用是区分前八帧数据和后八帧数据。这种基于双存储单元结构可以在不丢失信号的同时对数据信号进行处理。输出缓冲器通过仲裁控制器将8帧数据信号同时进行显示，并对无数据输出时进行锁存以达到连续显示画面。通过这样的方法有效的达到降低行频的目的。在技术上可利用现有的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4)，扫描器件执行一个周期等于行显示2×8帧的数据，具体方法如下，由于电视一般是模拟电视，CRT中的回扫面线是不能利用的，而此次发明利用FPGA对数据进行处理，回扫描线是可以利用的。在前半周期视频信号是按顺序显示，在后半周期视频信号是按逆序显示。执行器件执行一个周期等于扫描了两次，从而达到降低行频的目的。按照两次降频的方法计算，其中在n＝8的情况下，最后得出行频为48.38KHz÷8÷2＝3.023KHz。光线通过行扫描微机械电磁执行器件中微型镜面的(如图5)角度变化达到扫描成像。
3、场频扫描部分也采用类似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60Hz。
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8路直线排列(如图2)，图中是以n＝8为例。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RGB三色高亮度发光二极管，即首先每一路对高亮度发光二极管输出光线进行平行光处理，通过透镜一将八路光汇聚成一点，在透镜焦距以内适当位置安装透镜二以使八路光转换成平行光，此平行光能量更集中，并且光路更细小，此光输出至微机械电磁执行器件中的微型镜面上。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很好的提高投影机亮度。
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，进而达到控制微型动簧片偏转角度的改变，最终达到控制微型镜面角度的改变。本次发明中驱动线圈信号频率为3.023KHz，形从理论上可以认为是对称三角波，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)。
视频信号经过以上处理，最终达到显示画面，通过以上改变，象素频率为原有频率的八分之一，行频为原有频率的16分之一。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
一种大屏幕多点扫描投影机。包括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，光源形成器，行场振动单元，投影镜头。其特征是1、系统中存在用于多行同时扫描的光源，其排列成直线，结构如图2。由高亮度发光二极管作为光源，透过组合透镜形成光束。也可以采用激光作为光源，透过光纤或组合透镜进行光束排列。
2.视频信号处理方法，其特征是按帧分区，多路按列同时驱动显示，双存储单元交替存储，前n帧顺序显示，后n帧逆序显示。
3.微机械电磁执行器，其特征是由线圈和一个微小振片组成，通过控制输入信号，达到控制执行器中央微镜片角度变化。
4.行扫描信号处理方法，其特征是充分利用微机械电磁执行器执行一个周期的往返运动特性，最终实现一个执行周期扫描两次。
全文摘要
本发明属于多点扫描投影机技术领域。现有投影机包括三大系列LCD(Liquid Crystal Display)液晶投影机、DLP(Digital Lighting Process)数字光处理器投影机和CRT(Cathode Ray Tube)阴极射线管投影机。以上每种技术都存在较多缺点，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H04N9/31GK1979248SQ200510111270
公开日2007年6月13日 申请日期2005年12月8日 优先权日2005年12月8日
发明者刘晓松 申请人:刘晓松