一种防抖动的激光光源扫描系统的制作方法

本发明涉及一种激光技术领域，特别是指提供一种防抖动的激光光源扫描系统。

背景技术：

现有技术的激光投影，包括以下几个种：

一是现有市场的主流产品，这些主流产品是基于液晶显示的lcos、dlp及lcos技术的产品。其主要利用白光照射在液晶显示阵列上，通过透镜将反射的光线投影到屏幕，通过控制显示阵列中每个小点的颜色产生投影图像，dlp与之类似，只是阵列中每个小点相当于一个mems技术的反射镜，通过反射角度来控制反射到前方透镜的光量，从而产生图形，这两种技术缺点是光效率低。

二是以microvision为代表的mems微反射镜技术，将调制后的红绿蓝三种颜色的光合束后投射到悬丝控制的一个微型反光镜上，通过控制反光镜旋转，在屏幕上快速扫描出行列并形成图案，这种方式的优点是光效率高，缺点在于mems器件加工困难。microvision已经在这个方向上研究了十几年，还是不能正常量产，其最大的难度在于难以精密控制反射镜产生精密的扫描线。

三是采用光偏转器技术，如cn1415994a专利公开案，应用了多个不同角度反射镜技术，使得反射镜与转轴夹角形成等差序列。该技术的缺点是每个反射镜的角度偏差要求非常准确，从而导致反射镜组难以加工，及对生产工艺要求极高，并且由于每个反射镜相对于轴心不对称，在高速转动时会产生抖动，因此也会影响图像质量。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供一种防抖动的激光光源扫描系统。

为达成上述目的，本发明应用的技术方案是：一种防抖动的激光光源扫描系统，由周边定位机构限位，并包括控制单元及其与控制单元电性相连的合束单元和偏转装置，以及反射镜，其中：偏转装置包括转轴机构及偏转机构，转轴机构包括转轴及第一步进电机，转轴包括顶面、底面及外围面，外围面具有贴合部，顶面延伸有接触轮，底面具有结合部，第一步进电机包括驱动轴及球头轴，驱动轴与结合部干涉将第一步进电机与转轴固为一体，偏转机构包括偏心轮及第二步进电机，偏心轮与接触轮为抵靠式滚动接触并通过驱轴与第二步进电机固为一体；反射镜设于贴合部，以及合束单元以照射反射镜的方位设置并发射入射光束，入射光束经反射镜形成反射光束。

在本发明实施例中优选，周边定位机构包括球头槽、维度运动结构以及固定结构。

在本发明实施例中优选，球头槽容球头轴设置，维度运动结构与转轴机构为限位连接，固定结构固定第二步进电机。

在本发明实施例中优选，控制单元包括微处理器，合束单元包括光源调制器、准直透镜、合束棱镜。

在本发明实施例中优选，反射镜数量为一个并以直立方式设置。

在本发明实施例中优选，反射镜数量至少为二个并包围外围面呈等距设置。

在本发明实施例中优选，贴合部设置的数量相对于反射镜的数量为相同。

为达成上述目的，本发明应用的技术方案是：一种防抖动的激光光源扫描系统的方法，其中：控制单元控制合束单元将调制的入射光束射向反射镜，反射镜在转轴机构带动下转动，使得反射光束扫描成线；反射镜在转轴机构自转带动的同时并受偏转机构制动为变换角度的偏转运动，使得反射光束扫描成面；经偏转装置带动反射镜作连续偏转运动，使得反射光束扫描成像。

在本发明实施例中优选，入射光束是红绿蓝三光源通过准直透镜准直成平行光后经合束棱镜合成一束，而反射光束是入射光束经反射镜反射形成。

在本发明实施例中优选，转轴机构带动反射镜射出的反射光束为横向直线；偏转机构带动反射镜射出的反射光束则为纵向直线；转轴机构及偏转机构同时带动反射镜，其反射光束便形成扫描面；再结合人眼视觉暂留现象其扫描面便形成图像。

本发明与现有技术相比，其有益的效果：

一是保证了图像品质。由于转轴上安装的反射镜只负责扫描行，每一行的扫描都是由同一角度反射镜形成，反射镜的反射面加工的偏差只决定整幅图像的位置，而不影响图像质量；

二是易于制成且避免抖动。因为反射镜镜面与转轴法向平行，转轴容易加工成对称，重心在转轴中心，这样高速旋转不会产生抖动。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例的扫描线示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步详细说明。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明的技术方案，而不应当理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”或“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

请参阅图1并结合参阅图2所示，本发明提供一种防抖动的激光光源扫描系统，其包括控制单元10及其与控制单元10电性相连的合束单元20、偏转装置30和反射镜40，其中：

合束单元20以照射反射镜40的方位设置，其向反射镜40发射红、绿、蓝合束的入射光束21经反射镜40形成反射光束22；

偏转装置30通过周边定位机构（未图示）限位，其包括转轴机构31及与之配合的偏转机构32，其中：转轴机构31包括转轴311及其驱动转轴311进行旋转运动的第一步进电机312；转轴311为圆柱体并包括顶面（未标注）、底面（未标注）以及外围面3111，外围面3111具有容反射镜40设置的贴合部3112，顶面延伸有接触轮3113，底面具有结合部（未图示），在本发明实施例中，贴合部3112为一个，或者至少为二个相同的贴合部3112并以包围状设于外围面3111，同时转轴311藉由周边定位机构的维度运动结构（未图示）限位，因周边定位机构并非本发明的设计重点，在此不再作赘述；第一步进电机312具有上、下轴面（未标注）并包括凸出于上轴面的驱动轴3121及下轴面的球头轴3122，驱动轴3121自由端与结合部干涉将转轴311与第一步进电机312固为一体，而球头轴3122通过周边定位机构设有的与之相匹配的球头槽（未图示）实现限位，因周边定位机构并非本发明的设计重点，在此不再作赘述。偏转机构32对应接触轮3113安装在周边定位机构上，并包括偏心轮321及其驱动偏心轮321的第二步进电机322，其中：第二步进电机322限位于周边定位机构的固定结构（未图示）上，因周边定位机构并非本发明的设计重点，在此不再作赘述；然而，偏心轮321与接触轮3113为抵靠式滚动接触，并通过电机驱轴3221与第二步进电机322固定为一体。当偏心轮321在第二步进电机322的作用下运作时，接触轮3113会在偏心轮321的抵触下抵绕着偏心轮321作偏转运动，从而使得入射光束21相对于反射镜40的照射角度为有规律的不同角度，也使得反射镜40形成的反射光束22也随之进行规律性的反射，以及

反射镜40为长条状，其设于贴合部3112并随偏转装置30的不断偏转运动而变换反射角度，从而使得反射光束22的反射光束22形成一个面，在本发明实施例中，反射镜40为一个，或者至少为二个以上相同的反射镜40并以包围状设于贴合部3112。

请结合参阅图1及图2所示，本发明提供一种激光投影的光源扫描方法，其包括控制单元10控制的合束单元20将调制好（红、绿、蓝合束）的入射光束21射向反射镜40，反射镜40在转轴机构31带动下转动，使得反射光束22扫描成一条线，同时帧扫描偏转机构32与转轴机构31接触，其偏转机构32的偏心轮321在第二步进电机322的带动下，使得反射光束22形成一个面，经不断偏转的反射光束22便形成动态图像。

对于一帧图像，cpu按照行列顺序将每个像素分解为红绿蓝三原色信号的强度信息，通过控制单元10控制三个光源调制器得到相应的光强输出。红绿蓝三个光源通过各自的准直透镜准直成平行光（直径为0.1毫米到2毫米）。准直后的红绿蓝三色光通过合束棱镜合成一束（直径0.1毫米到2毫米）的光束，照到反射镜反射面上，然而，转轴机构31在cpu控制的第一步进电机312带动下转动，由于入射角变化，反射光束22横向（x）形成一条直线。同时，帧扫描偏心轮321在第二步进电机322的带动下旋转，使得反射光束22同时纵向（y）移动，反射镜40及偏心轮321同时旋转作用下，使得反射光束22形成扫描面，再结合人眼的视觉暂留现象便形成一幅图像。