专利名称：一次完成场扫描和行扫描的光偏转器及大面积图像放映设备的制作方法
技术领域：
本发明属于一种利用光束扫描原理制备的图像放映设备，特别是涉及一种一次可完成场扫描和行扫描的光偏转器及应用此种光偏转器的大面积图像放映设备。
背景技术：
在激光技术问世不久，就有人提出了使激光束相继被两个称为“多面镜鼓”的旋转反光多棱柱反射，实现大屏幕投影显示方案，该方案有一个完成场扫描的多面镜鼓和一个完成行扫描的多面镜鼓，行镜鼓每转过一个镜面相当于扫描一行，场镜鼓每转过一个镜面相当于扫描一场，这两个镜鼓配合连续转动即可形成扫描光栅。当行扫描的多面镜鼓为16面时，要达到普通电视的图像效果，其转速需要每分钟达到6万转，而且要求具有非常高的稳定性，同时场镜鼓与行镜鼓二者之间还要保持非常严格的同步配合，否则就会使图像失真甚至无法显示图像。这样对电机的要求就相当高，需要给其配置复杂的伺服电路，使得制造成本非常高，至今无法实施。
发明内容
本发明目的是提出一种一次可完成场扫描和行扫描的光偏转器，同时提供使用了这种光偏转器的图象放映设备。
具体的说，一种一次完成场扫描和行扫描的光偏转器，是由具有多个反射镜面的多面体镜鼓构成，且每个反射镜面均与镜鼓的轴心线有一个倾斜的夹角，该多个夹角角度值成一等差数列。
也可以将多个反射镜面分为a1、a2、a3、a4、…an及b1、b2、b3、b4、…bn两组，分别位于镜鼓的两边，多个反射镜面a1、a2、a3、a4、…an与镜鼓轴心线的夹角依次变化且角度值成一等差数列，同时位于另一边的多个反射镜面b1、b2、b3、b4、…bn与镜鼓轴心线的夹角也依次变化且角度值构成一个与前述等差数列公差相同的等差数列，而且a组的首个反射镜面a1与b组的首个反射镜面b1两者与镜鼓轴心线的夹角在数值上相差半个公差值。
这种光偏转器旋转时(对于光源发射器为一支时)每个镜面可完成一个行扫描，由于相邻的二个反射镜与镜鼓轴心线的夹角有一个角度差，则光偏转器旋转一周每个反射镜面完成的行扫描线均不重合，从而形成一簇光栅。使用N只光束发射源按一定角度分布即可形成连续排列的N簇光栅。这样，一个光偏转器在进行行扫描的同时就完成了场扫描，，而且由于各反射镜之间角度差相同，所形成的光栅也是均匀的。
多个反射镜面可以采用反射镜固定在镜鼓侧面，也可以由镜鼓侧面磨制抛光构成或用模具铸造成形再涂覆反光材料等工艺制成。
镜鼓可以是圆柱形多面体或圆锥形多面体。反射镜按照与轴心线形成夹角的角度值为等差数列的方式位于圆柱体面或圆锥体面上。
利用上述光偏转器制作的一种大面积图像放映设备，其包括光束发射源(2)；将光束一次反射形成场扫描和行扫描的光偏转器(1)；图像信息处理电路(7)。利用这种设备，可将处理电路输入的图像信号投影再现在漫反射面上，该漫反射面可以是墙壁或特别提供的银幕，用于广告或演示目的的投影仪或作为激光投影电视使用。
上述设备还可有一个形成图像的特别提供的漫反射屏(6)。这样，就可构成一个放映设备。
在光束发射源(2)与光偏转器(1)之间设有反射镜(9)。
在镜鼓和漫反射面之间装有可改变画面高宽比的柱面透镜。通过该柱面透镜，可得到高宽比规格不同的画面，如3∶4或6∶9等。
所述的光束发射源(2)包括普通光源、红外线、紫外线、激光等可以由镜面反射的多种光源，优先推荐为激光器。由于激光的方向性特别好而且亮度高，具有成像稳定清晰的优点。但是在一些特殊用途下，红外线或紫外线也可以达到特殊效果。
光束发射源可为一支或多只，多支时可扇形排列、一字排列或交错排列。当光束发射源(2)采用红(R)、绿(G)、蓝(B)三基色激光器合成彩色激光器时，在激光器(3b、3c)前设有分色镜(4b、4c)，与激光器3a合成一束经调制的彩色激光。
本发明优点是一个光偏转器可一次完成场扫描和行扫描，彻底解决了场镜鼓与行镜鼓的同步问题，也将行扫描旋转电机转速要求由每分钟几万转降低到几千转。同时采用这种光偏转器的图像放映设备具有结构简单，图像稳定性好的优点，特别是当采用激光作光源时，可使用多只廉价的小功率激光器，更有制造成本低，便于实施的特点。
图1为本发明光偏转器的结构图。
图2为本发明图像放映设备的原理图(实施例2的立面图)。
图3为本发明光偏转器的侧面图。
图4为本发明光偏转器行、场扫描原理示意图(圆柱形镜鼓)。
图5为本发明光偏转器行、场扫描原理示意图(圆锥形镜鼓)。
图6为本发明图像放映设备的电路原理图。
图7为本发明图像放映设备的原理图(实施例4的平面图)。
具体实施例方式
实施例1一种一次完成场扫描和行扫描的光偏转器，是由具有多个反射镜面的多面体镜鼓构成，将多个反射镜面按照与镜鼓轴心线的夹角值构成等差数列的方式均匀排布于镜鼓圆周面上。镜鼓为圆柱形，反射镜面是直接由镜鼓侧面加工抛光制成的。镜鼓共设30个反射面，两个最大倾斜镜面(如a1和bn)相对于镜鼓轴心线夹角分别为+2°和-2°(即相差4°)，即30面反射镜每面均按4°/30的公差递增(或递减)并均布于镜鼓圆周面上。这种光偏转器形成的每一簇光栅为逐行扫描。
实施例2一种利用实施例1所述的光偏转器制作的大面积图像放映设备，包括光束发射源(2)；将光束一次反射形成场扫描和行扫描的光偏转器(1)；图像信息处理电路(7)。还有一个形成图像的漫反射屏(6)。光束发射源(2)由红(R)、绿(G)、蓝(B)三基色激光器合成彩色激光，其中3a为红(R)激光器、3c为绿(G)激光器、3b为蓝(B)激光器，在激光器(3b、3c)前设有分色镜(4b、4c)，在激光器3a前设有反射镜4a。各激光器前设有电光调制器(5)。合成的彩色激光经两支透镜缩束。这样的光束发射源共有15支，并呈60°夹角均匀分布射向光偏转器。反射扫描出的扫瞄线作竖向的扫描投射，其竖向扫描夹角为α2为360°*2/30＝24°，光栅水平夹角为α1＝60°，形成高宽比为1∶2.5的画面，光偏转器以3000转/分的转速旋转，即50转/秒，可实现50帧/秒的画面，每簇30线(竖向扫描)，15簇共450线.竖向像素为360点，由控制电路7给出，形成480*360＝172800像素的扫描画面。用于广告或演示目的及舞台背景图像的投影(其原理如图2所示)。
该图像放映设备的电路控制为已有技术，其典型电路原理图如图6所示，图像信号输入设备的CPU，经信号处理电路将信号转换处理后输入到光源分配驱动电路中，再分别驱动各光束发射源的调制器，光偏转器将经调制的彩色图像光束反射到漫反射屏上形成图像。
实施例3一种一次完成场扫描和行扫描的光偏转器，是由具有多个反射镜面的多面体镜鼓构成，将多个反射镜面分为a1、a2、a3、a4、…an及b1、b2、b3、b4、…bn两组，分别位于镜鼓的两边，多个反射镜面a1、a2、a3、a4、…an与镜鼓轴心线的夹角依次减小(或增大)且角度值成一等差数列，同时位于另一边的多个反射镜面b1、b2、b3、b4、…bn与镜鼓轴心线的夹角也依次减小(或增大)且角度值构成与a组反射镜面具有相同公差的等差数列。而且a组的首个反射镜面a1与b组的首个反射镜面b1两者与镜鼓轴心线的夹角在数值上相差半个公差值。镜鼓为圆柱体，反射镜面是直接由镜鼓侧面抛光制成的。镜鼓设30个反射镜面，a、b两组各15面，均按照4°/15的公差递增(或递减)，并均布于镜鼓圆周面上。这种光偏转器形成的每一簇光栅为隔行扫描。
实施例4一种利用实施例3所述的光偏转器制作的大面积图像放映设备，包括光束发射源(2)；将光束一次反射形成场扫描和行扫描的光偏转器(1)；介于光束发射源与光偏转器之间的反射镜(9)，图像信息处理电路(7)。还有一个形成图像的漫反射屏(6)。光束发射源(2)由红(R)、绿(G)、蓝(B)三基色激光器合成彩色激光，其中3a为红(R)激光器、3c为绿(G)激光器、3b为蓝(B)激光器，在激光器(3b、3c)前设有分色镜(4b、4c)，在激光器3a前设有反射镜4a。各激光器前设有电光调制器(5)。合成的彩色激光经两支透镜缩束。这样的光束发射源共有15支，并呈18°夹角均布射向反射镜(9)，经反射镜反射形成18°的夹角射向光偏转器(1)。经光偏转器反射扫描出的扫描线作横向(水平)扫描投射，其横向(水平)扫描夹角α1为18°，像素按720点设计，由控制电路(7)给出，光栅的竖向夹角α2为360°* 2/30＝24°，形成高宽比为3∶4的画面，光偏转器以1500转/分的转速旋转，即25转/秒，隔行扫描可实现50帧/秒的画面，每簇30线(水平隔行扫描)，15簇共450线，形成720*450＝324000像素的扫描画面，用于彩色激光电视投影，其原理图如图7所示。用于控制的电路图如图6所示属于已有技术，本发明不一一给出。
权利要求
1.一种一次完成场扫描和行扫描的光偏转器，其特征是由具有多个反射镜面的多面体镜鼓构成，且每个反射镜面均与镜鼓的轴心线有一个倾斜的夹角，该多个夹角角度值成一等差数列。
2.根据权利要求1所述的光偏转器，其特征是多个反射镜面分为a1、a2、a3、a4、…an及b1、b2、b3、b4、…bn两组，分别位于镜鼓的两边，多个反射镜面a1、a2、a3、a4、…an与镜鼓轴心线的夹角依次变化且角度值成一等差数列，同时位于另一边的多个反射镜面b1、b2、b3、b4、…bn与镜鼓轴心线的夹角也依次变化且角度值构成一个与前述等差数列公差相同的等差数列，而且a组的首个反射镜面a1与b组的首个反射镜面b1两者与镜鼓轴心线的夹角在数值上相差半个公差值。
3.根据权利要求1、2所述的光偏转器，其特征是反射镜面是直接由镜鼓侧面磨制抛光构成的。
4.根据权利要求1、2所述的光偏转器，其特征是反射镜面是固定在镜鼓侧面的。
5.一种大面积图像放映设备，其特征是包括光束发射源(2)；将光束一次反射形成场扫描和行扫描的光偏转器(1)；图像信息处理电路(7)。
6.根据权利要求5所述的大面积图像放映设备，其特征是还包括形成图像的漫反射屏(6)。
7.根据权利要求5、6所述的大面积图像放映设备，其特征是在光束发射源(2)与光偏转器(1)之间设有反射镜(9)。
8.根据权利要求5所述的大面积图像放映设备，其特征是所述的光束发射源(2)为激光器。
9.根据权利要求8所述的大面积图像放映设备，其特征是激光器采用红(R)、绿(G)、兰(B)三基色激光器合成彩色激光，在激光器(3b、3c)前设有分色镜(4b、4c)，与激光器3a合成一束经调制的彩色激光。
10.根据权利要求5、6所述的大面积图像放映设备，其特征是在光偏转器和漫反射面之间装有可调节画面宽度的柱面透镜(8)。
全文摘要
一种一次完成场扫描和行扫描的光偏转器，由具有多个反射镜面的多面体镜鼓构成，且每个反射镜面均与镜鼓的轴心线有一个倾斜的夹角，该多个夹角角度值成一等差数列。利用该光偏转器制作的一种大面积图像放映设备，其包括光束发射源；将光束一次反射形成场扫描和行扫描的光偏转器；图像信息处理电路。该光偏转器一次可完成场扫描和行扫描，解决了场镜鼓和行镜鼓的同步问题，降低了对电机转速的要求；特别是当采用激光作光源时，可使用多只廉价的小功率激光器，使得制造成本大大降低。利用这种设备，可将图像投影在墙壁或特别提供的漫反射屏上，用于广告或演示目的及舞台背景图像的投影或作为彩色激光投影电视使用。
文档编号G02B26/10GK1415994SQ0214551
公开日2003年5月7日 申请日期2002年12月5日 优先权日2002年12月5日
发明者万新亮, 王广平 申请人:宝鸡秦新电气有限公司