激光投影设备的制作方法

本申请实施例涉及微型投影技术领域，尤其涉及一种激光投影设备。

背景技术

目前，激光束扫描投影仪(laserbeamscanning，英文缩写：lbs)因其具有结构简单、体积小、功耗低、无需对焦等优点，得到广泛的应用和发展。

lbs由激光控制系统、激光器、mems(微机电系统，microelectromechanicalsystems)、扫描镜控制系统等构成。其投影原理是由激光控制系统根据获取的图像控制激光器发射激光至mems反射镜上。在扫描镜控制系统产生的驱动信号控制下，该mems反射镜围绕水平方向和垂直方向两个轴摆动，从而将激光光束反射至屏幕上合成像素实现图像显示。

mems在水平方向采用与mems水平共振频率一致的正弦驱动信号，垂直方向采用60hz的锯齿波驱动信号，控制mems反射镜按照驱动频率围绕水平方向和垂直方向两个轴摆动。因此，mems在水平方向运转时的角速度时刻在变化，会出现在正弦驱动信号的中间电平处角速度最大，靠近正弦驱动信号的峰值电平处的角速度最小。由于激光受激光控制系统控制都是按照固定周期点亮一个像素，因此一个像素在水平方向的横向长度就等于mems水平方向的运转角速度与像素周期的乘积。这就导致在相同像素周期内，mems水平方向运转角速度快时对应像素周期内点亮的像素就会在横向被拉长，造成图像畸变。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种激光投影设备，用以解决由于mems水平方向运转角速度变化造成图像畸变的技术问题。

本申请提供了一种激光投影设备，包括折射透镜、微机电系统mems反射镜及激光器；其中，mems基于驱动信号控制所述mems反射镜摆动；

所述激光器发射激光光束至所述mems反射镜；

所述mems反射镜将所述激光光束反射至所述折射透镜；

所述折射透镜将所述激光光束折射至屏幕；

其中，所述折射透镜沿水平方向由所述折射透镜的第一端至所述折射透镜的第二端的不同位置处的曲率的变化规律符合正弦变化规律，以使得所述激光光束随所述mems反射镜摆动入射至所述折射透镜在水平方向上的不同位置而获得不同的出射角度。

优选地，还包括激光合束器；

所述激光器包括用于发射rgb三色激光光束的rgb三色激光器；

所述rgb三色激光器发射的rgb三色激光光束经过所述激光合束器合束后入射至所述mems反射镜。

优选地，所述折射透镜包括第一平面和具有正的光焦度的第一凸面；

所述激光光束经所述第一凸面折射进入所述折射透镜，并经所述第一平面折射至所述屏幕；

其中，所述第一凸面的第一端及第二端分别为所述折射透镜的第一端及第二端；所述第一凸面沿水平方向由所述第一端至所述第二端的不同位置处的曲率的变化规律符合由所述第一端至所述第二端的中间位置处曲率最大，所述第一端处和所述第二端处曲率最小的第一正弦变化规律。

优选地，所述折射透镜包括第二平面和具有正的光焦度的第二凸面；

所述激光光束经所述第二平面折射进入所述折射透镜，并经所述第二凸面折射至所述屏幕；

其中，所述第二凸面的第一端及第二端分别为所述折射透镜的第一端及第二端；所述第二凸面沿水平方向由所述第一端至所述第二端的不同位置处的曲率的变化规律符合由所述第一端至所述第二端的中间位置处曲率最大，所述第一端处和所述第二端处曲率最小的第一正弦变化规律。

优选地，所述折射透镜包括第三平面和具有负的光焦度的第一凹面；

所述激光光束经所述第一凹面折射进入所述折射透镜，并经所述第三平面折射至所述屏幕；

其中，所述第一凹面的第一端及第二端分别为所述折射透镜的第一端及第二端；所述第一凹面沿水平方向由所述第一端至所述第二端的不同位置处的曲率的变化规律符合由所述第一端至所述第二端的中间位置处曲率最小，所述第一端处和所述第二端处曲率最大的第二正弦变化规律。

优选地，所述折射透镜包括第四平面和具有负的光焦度的第二凹面；

所述激光光束经所述第四平面折射进入所述折射透镜，并经所述第二凹面折射至所述屏幕；

其中，所述第二凹面的第一端及第二端分别为所述折射透镜的第一端及第二端；所述第二凹面沿水平方向由所述第一端至所述第二端的不同位置处的曲率的变化规律符合由所述第一端至所述第二端的中间位置处曲率最小，所述第一端处和所述第二端处曲率最大的第二正弦变化规律。

本申请提供了一种激光投影设备，包括折射透镜、mems反射镜及激光器；其中，微机电系统mems基于驱动信号控制所述mems反射镜摆动。所述激光器发射激光光束至所述mems反射镜。所述mems反射镜将所述激光光束反射至所述折射透镜。所述折射透镜将所述激光光束折射至屏幕。其中，所述折射透镜沿水平方向由所述折射透镜的第一端至所述折射透镜的第二端的不同位置处的曲率的变化规律符合正弦变化规律，以使得所述激光光束随所述mems反射镜摆动入射至所述折射透镜在水平方向上的不同位置而获得不同的出射角度。本申请基于折射透镜不同位置的曲率不同，使激光光束入射至折射透镜不同位置处的入射角不同从而获得不同的出射角度以使激光光束在屏幕上发生位置偏移，通过位置偏移在不同程度上缩短每个像素的横向长度，使横向长度较长的像素缩短程度较大，横向长度较短的像素缩短程度较小；或在不同程度上拉长每个像素的横向长度，使横向长度较短的像素拉长程度较大，横向长度较长的像素拉长程度较小，从而均衡每个像素长度，达到矫正图像畸变的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请提供的一种激光投影设备一个实施例的结构示意图；

图2示出了本申请提供的一种微机电系统mems的驱动信号的示意图；

图3示出了本申请提供的一种激光投影设备另一个实施例的结构示意图；

图4示出了本申请提供的一种激光投影设备另一个实施例的结构示意图；

图5示出了本申请提供的一种激光投影设备另一个实施例的结构示意图；

图6示出了本申请提供的一种激光投影设备另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号如101、102等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。

为了解决由于mems(微机电系统，microelectromechanicalsystems)水平方向运转角速度变化造成像素畸变的技术问题，发明人经过一些列研究提出了本申请方案。本申请提供了一种激光投影设备，包括折射透镜、mems反射镜及激光器；其中，mems基于驱动信号控制所述mems反射镜摆动。所述激光器发射激光光束至所述mems反射镜。所述mems反射镜将所述激光光束反射至所述折射透镜。所述折射透镜将所述激光光束折射至屏幕。其中，所述折射透镜沿水平方向由所述折射透镜的第一端至所述折射透镜的第二端的不同位置处的曲率的变化规律符合正弦变化规律，以使得所述激光光束随所述mems反射镜摆动入射至所述折射透镜在水平方向上的不同位置而获得不同的出射角度。本申请基于折射透镜使激光光束获得不同的出射角度以使激光光束在屏幕上发生位置偏移，通过位置偏移在不同程度上缩短每个像素的横向长度，使横向长度较长的像素缩短程度较大，横向长度较短的像素缩短程度较小；或在不同程度上拉长每个像素的横向长度，使横向长度较短的像素拉长程度较大，横向长度较长的像素拉长程度较小，从而均衡每个像素长度，达到矫正图像畸变的目的。

下面将结合附图对本申请技术方案进行详细描述。

图1是本申请实施例的一种激光投影设备的一个实施例的结构示意图。该激光投影设备可以包括折射透镜101、mems反射镜102及激光器103；其中，微机电系统mems基于驱动信号控制所述mems反射镜103摆动；

所述激光器103发射激光光束至所述mems反射镜102。

mems反射镜所述mems反射镜102将所述激光光束反射至所述折射透镜101。

该mems反射镜102与mems(微机电系统，microelectromechanicalsystems)连接，mems受扫描镜控制系统发出的驱动信号控制，使mems反射镜102围绕水平方向和垂直方向两个轴摆动，因此驱动信号可以分为水平驱动信号和垂直驱动信号。

由图2所示为mems的驱动信号示意图，其中在垂直方向采用60hz的锯齿波信号，使得mems在垂直方向扫描时运转的角速度不变；在水平方向采用正弦信号，该正弦信号的频率与mems水平共振频率一致，使得mems在水平方向扫描时运转的角速度按照正弦变化规律时刻发生变化。mems在水平方向由扫描起始位置开始运转，此时正弦驱动信号处于峰值时，其运转的角速度随着正弦规律变化逐渐增大，当正弦驱动信号处于中间电平处时对应mems的运转角速度最大，再由最大运转角速度对应的扫描位置处开始运转角速度逐渐减小直至到扫描结束位置处回转至下一扫描起始位置处。

当待扫描图像确定后，激光器按照固定像素周期点亮从而发射激光光束至mems反射镜。因此，在相同时间内mems运转角速度越快，激光光束在屏幕上水平方向的位移就越大，导致不同位置处像素在横向被不同程度地拉长，产生图像畸变。因此，通过在mems反射镜与屏幕之间增加一个折射透镜102，使激光光束在屏幕上水平方向的位移发生偏移，以均衡不同位置处像素的横向长度。

所述折射透镜101将所述激光光束折射至屏幕。

其中，所述折射透镜101沿水平方向由所述折射透镜的第一端至所述折射透镜的第二端的不同位置处的曲率的变化规律符合正弦变化规律，以使得所述激光光束随所述mems反射镜摆动入射至所述折射透镜在水平方向上的不同位置而获得不同的出射角度。

该折射透镜101可以是曲面透镜或多边棱镜，其中曲面透镜的各面型可以是自由曲面、菲涅尔面等在此不做具体限定。

其中，mems在水平方向从左至右由扫描起始位置开始运转至扫描结束位置，然后由扫描结束位置处回转至扫描起始位置。因此，该折射透镜101的第一端与mems的扫描起始位置相对应，该折射透镜101的第二端与mems的扫描结束位置相对应。

折射透镜101沿水平方向由所述折射透镜第一端至所述折射透镜的第二端不同位置处的曲率按照正弦变化规律变化，沿垂直方向连续位置处的曲率相同。激光光束入射至折射透镜101水平方向的不同位置处时，由于不同位置处对应的曲率不同入射至该折射透镜101上的入射角度不同，从而获得不同的出射角度，使激光光束发生位置偏转，改变原有激光光束的传播方向，使得激光光束在屏幕上发生位置偏移。当激光光束入射至折射透镜101位置处的曲率较大时，激光光束的偏转角度较大，从而在屏幕上的位置偏移量较大；当激光光束入射至折射透镜101位置处的曲率较小时，激光光束的偏转角度较小在屏幕上的位置偏移量也就相对较小。因此，为了均衡待扫描图像各像素的横向长度，通过折射透镜101不同位置处的曲率使激光光束在屏幕上发生不同程度的位置偏移，从而控制在不同程度缩短各像素的横向长度或控制在不同程度上拉长像素的横向长度，以均衡各像素的横向长度。

其中折射透镜101的第一端对应mems水平方向运转的扫描起始位置，折射透镜的第二端对应mems在水平方向运转的扫描结束位置。从而根据上述方法，如果要控制在不同程度上缩短各像素的横向长度，则折射透镜101在水平方向上由第一端至第二端不同位置处的曲率的变化规律可以与mems的运转角速度的变化规律一致，均满足由第一端至第二端的变化过程为由小到大再由大到小的正弦变化规律。从而使横向长度较长的像素的横向长度缩短程度较大，横向长度较短的像素的横向长度的缩短程度较小，从而获得个像素的横向长度均衡的待扫描图像。

如果要控制在不同程度上拉长各像素的横向长度，则折射透镜101在水平方向上由第一端至第二端不同位置处的曲率的变化规律可以与mems的运转角速度的变化规律相反，其中，折射透镜水平方向曲率的变化规律满足由第一端至第二端的变化过程为由大到小再由小到大的正弦变化规律。从而使横向长度较长的像素的横向长度拉长度较小，横向长度较短的像素的横向长度的拉长程度较大，从而获得个像素的横向长度均衡的待扫描图像。

本申请实施例，通过折射透镜使激光光束获得不同的出射角度从而使得激光光束改变原来的传播方向从而在屏幕上发生位置偏移，通过位置偏移在不同程度上缩短每个像素的横向长度，使横向长度较长的像素缩短程度较大，横向长度较短的像素缩短程度较小；或在不同程度上拉长每个像素的横向长度，使横向长度较短的像素拉长程度较大，横向长度较长的像素拉长程度较小，从而均衡每个像素长度达到矫正图像畸变的目的。

可选地，在某些实施例中，所述激光投影设备还可以包括激光合束器。

所述激光器103可以包括用于发射rgb三色激光光束的rgb三色激光器。

实际中，激光控制系统根据获取的待扫描图像控制rgb(红、绿、蓝)三色激光器点亮从而发射rgb三色激光光束至mems反射镜102。该rgb三色激光器可以包括红色激光器、绿色激光器、蓝色激光器分别发射红色激光光束、绿色激光光束和蓝色激光光束。

其中，所述激光合束器用于将rgb三色激光光束合成为白色激光光束。

所述rgb三色激光器发射的rgb三色激光光束经过所述激光合束器合束后入射至所述mems反射镜。

为了更清楚地说明均衡各像素长度的具体方法，下述实施例给出了具体的实施方案。

图3示出了本申请提供的一种激光投影设备又一个实施例的结构示意图。该激光投影设备包括图1实施实例中的折射透镜101、mems反射镜102及激光器103，其中，所述折射透镜101包括第一平面s1和具有正的光焦度的第一凸面s2。

所述激光光束经所述第一凸面s2折射进入所述折射透镜101，并经所述第一平面s1折射至所述屏幕。

其中，所述第一凸面s2的第一端及第二端分别为所述折射透镜的第一端及第二端；所述第一凸面s2沿水平方向由所述第一端至所述第二端的不同位置处的曲率的变化规律符合由所述第一端至所述第二端的中间位置处曲率最大，所述第一端处和所述第二端处曲率最小的第一正弦变化规律。

由于凸透镜对光有汇聚作用，通过引入凸面可以对入射至折射透镜101的激光光束产生汇聚作用，从而减小激光光束在水平方向的位移，使激光光束沿水平方向相应像素的中间位置处发生偏移，从而缩短像素的横向长度。

其中该第一正弦变化规律即由小到大再由大到小的正弦变化规律，使得第一凸面s2由第一端至中间位置处的曲率逐渐增大，由中间位置处至第二端的曲率逐渐减小，且以中间位置为对称轴第一凸面s2沿水平方向不同位置处的曲率成两端对称。由于折射透镜101不同位置处的曲率不同，因此激光光束入射至折射透镜不同位置处时由于凸面的弯曲程度存在差异，获得不同的入射角度，从而经过折射后获得不同的出射角度，而改变了激光光束原有的传播方向。

第一凸面s2基于沿水平方向不同位置处的曲率不同，从而改变入射至第一凸面s2上不同位置处的激光光束的传播方向，获得不同的出射角度。使得激光光束入射至靠近第一凸面第一端或第二端位置处时的出射角度偏转较小，相应对激光光束的汇聚程度也较小或为零，从而使屏幕上对应像素的缩短程度也较小或为零；激光光束入射至靠近中间位置处时的出射角度偏转较大，相应对激光光束的汇聚程度也较大，从而使屏幕上对应像素的缩短程度也较大。

第一平面s1将来自第一凸面s2的激光光束折射至屏幕，但不改变激光光束的传播方向。

本申请实施例，利用凸透镜对光有汇聚作用的原理，使折射透镜的第一凸面沿水平方向的连续位置处的曲率的变化规律符合由小到大再由大到小的第一正弦变化规律，从而使激光光束入射至第一凸面靠近两端位置处的激光光束的汇聚程度较小，其对相应像素的横向长度的缩短程度较小；入射至靠近中间位置处的激光光束的汇聚程度较大，其对相应像素的横向长度缩短程度较大，从而从不同程度上缩短各个像素的横向长度，使各像素的横向长度均衡，达到矫正图像畸变的目的。

图4示出了本申请提供的一种激光投影设备另一个实施例的结构示意图。该激光投影设备包括图1实施实例中的折射透镜101、mems反射镜102及激光器103，其中，所述折射透镜101包括第二平面s3和具有正的光焦度的第二凸面s4。

所述激光光束经所述第二平面s3折射进入所述折射透镜101，并经所述第二凸面s4折射至所述屏幕。

其中，所述第二凸面s4的第一端及第二端分别为所述折射透镜101的第一端及第二端；所述第二凸面沿水平方向由所述第一端至所述第二端的不同位置处的曲率的变化规律符合由所述第一端至所述第二端的中间位置处曲率最大，所述第一端处和所述第二端处曲率最小的第一正弦变化规律。

图4实施例与图3实施例的不同之处在于折射透镜101的凸面的朝向不同，图3实施例中的折射透镜101的第一凸面s2作为入光面朝向mems反射镜102；图4实施例中的第二凸面s4作为出光面朝向屏幕。其均衡待扫描图像的各像素的横向长度的原理相同，在此不再赘述。

图5示出了本申请提供的一种激光投影设备另一个实施例的结构示意图。该激光投影设备包括图1实施实例中的折射透镜101、mems反射镜102及激光器103，所述折射透镜101包括第三平面s5和具有负的光焦度的第一凹面s6。

所述激光光束经所述第一凹面s6折射进入所述折射透镜101，并经所述第三平面s5折射至所述屏幕。

其中，所述第一凹面s6的第一端及第二端分别为所述折射透镜101的第一端及第二端；所述第一凹面s6沿水平方向由所述第一端至所述第二端的不同位置处的曲率的变化规律符合由所述第一端至所述第二端的中间位置处曲率最小，所述第一端处和所述第二端处曲率最大的第二正弦变化规律。

由于凹透镜对光有发散作用，通过引入凹面可以对入射至折射透镜101中激光光束产生发散作用，增大激光光束在水平方向的位移，使激光光束沿水平方向相应像素的两端发生偏移，从而拉长像素的横向长度。

其中，所述第一凹面s6沿水平方向由所述第一端至所述第二端的不同位置处的曲率的变化规律符合由所述第一端至所述第二端的中间位置处曲率最小，所述第一端处和所述第二端处曲率最大的第二正弦变化规律。其中该第二正弦变化规律即由大到小再由小到大的变化规律，使得第一凹面s6由第一端至中间位置处的曲率逐渐减小，由中间位置处至第二端的曲率逐渐增大，且以中间位置为对称轴第一凹面s6沿水平方向不同位置处的曲率成两端对称。

第一凹面s6基于沿水平方向不同位置出的曲率不同，从而改变入射至第一凹面s6上不同位置处的激光光束的传播方向，获得不同的出射角度。使得激光光束入射至靠近第一凹面第一端或第二端位置处时的出射角度偏转较大，相应对激光光束的发散程度也较大，从而使屏幕上对应像素的拉长程度也较大；激光光束入射至靠近中间位置处时的出射角度偏转较小，相应对激光光束的发散程度也较小或为零，从而使屏幕上对应像素的拉长程度也较小或为零。

第三平面s5将来自第一凹面s6的激光光束折射至屏幕，但不改变激光光束的传播方向。

本申请实施例，利用凹透镜对光有发散作用的原理，使折射透镜的第一凹面沿水平方向的连续位置处的曲率的变化规律符合由大到小再由小到大的第二正弦变化规律，从而使激光光束入射至第一凹面靠近两端位置处的激光光束的发散程度较大，其对相应像素的横向长度的拉长程度较大；入射至靠近中间位置处的激光光束的发散程度较小，其对相应像素的横向长度拉长程度较小，从而从不同程度上拉长各个像素的横向长度，使各像素的横向长度均衡，达到矫正图像畸变的目的。

图6示出了本申请提供的一种激光投影设备另一个实施例的结构示意图。该激光投影设备包括图1实施实例中的折射透镜101、mems反射镜102及激光器103，所述折射透镜101包括第四平面s7和具有负的光焦度的第二凹面s8。

所述rgb三色激光光束经所述第四平面s7折射进入所述折射透镜101，并经所述第二凹面s8折射至所述屏幕。

其中，所述第二凹面s8的第一端及第二端分别为所述折射透镜101的第一端及第二端；所述第二凹面s8沿水平方向由所述第一端至所述第二端的不同位置处的曲率的变化规律符合由所述第一端至所述第二端的中间位置处曲率最小，所述第一端处和所述第二端处曲率最大的第二正弦变化规律。

图6实施例与图5实施例的不同之处在于折射透镜101的凹面的朝向不同，图5实施例中的折射透镜101的第一凹面s6作为入光面朝向mems反射镜102；图6实施例中的第二凹面s8作为出光面朝向屏幕。其均衡待扫描图像的各像素的横向长度的原理相同，在此不再赘述。

上述实施例适用但不限于激光束扫描投影仪，还可以适用于现有任何激光投影仪或其他投影设备中，当然也可以应用于其他行业领域中，以解决图像畸变或激光定位误差矫正等技术问题。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。