扫描光束强度调制的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]在扫描光束投影系统中，通常使用具有固定频率DAC时钟运行的数字-模拟转换器(DAC)生成输出像素驱动信号。为了获得每个投影光点的成比例尺寸，当在时间域中观察时，相同空间尺寸的“空间像素”占用变化离散量的DAC时钟周期。这是因为正弦扫描镜的变化速率。例如，每个输出空间像素都由一个、两个或更多DAC时钟周期生成。通常，在所需DAC时钟周期的持续时间内，将给定点(输出空间像素)的输出光调制为固定振幅。随着扫描镜扫过，在其中光束的角速度最高的扫描区域中心发生最大输出像素宽度(在DAC时钟周期方面)。随着光束朝着其正弦扫描的边缘移动，输出空间像素被映射到更大量的离散DAC时钟周期。
【附图说明】
[0002]图1示出根据本发明的各种实施例的具有像素驱动生成器的扫描投影仪；
[0003]图2示出根据本发明的各种实施例的根据光束位置的正弦水平扫描轨迹和光束速率；
[0004]图3示出根据本发明的各种实施例的根据光束位置的输出像素占用的大量DAC时钟周期；
[0005]图4不出根据本发明的各种实施例的在最大光束速率时生成的激光驱动信号；
[0006]图5示出根据本发明的各种实施例的在降低的光束速率时生成的激光驱动信号；
[0007]图6示出根据本发明的各种实施例的通过DAC时钟周期的最后一半的空白而生成的激光驱动信号；
[0008]图7示出根据本发明的各种实施例的通过DAC时钟周期的第一半和最后一半的空白而生成的激光驱动信号；
[0009]图8和9示出根据本发明的各种实施例的在保持单一驱动倍增器的同时，通过DAC时钟周期的第一半和最后一半的空白而生成的激光驱动信号；
[0010]图10示出根据本发明的各种实施例的归一化振幅驱动信号值；
[0011]图11示出根据本发明的各种实施例的移动装置的框图；
[0012]图12示出根据本发明的各种实施例的移动装置；
[0013]图13示出根据本发明的各种实施例的抬头显示系统；
[0014]图14示出根据本发明的各种实施例的眼镜；和
[0015]图15示出根据本发明的各种实施例的游戏设备。
【具体实施方式】
[0016]在下文详细说明中，参考作为例示示出其中可实践本发明的特定实施例的附图。充分详细地了描述这些实施例，以使得本领域技术人员能够实践本发明。应理解，本发明的各种实施例虽然不同，但是不是必然互斥。例如，不偏离本发明的范围，可在其它实施例中具体实施这里结合一个实施例所述的特殊部件、结构或特征。另外，应理解，不偏离本发明的范围，可改变个别要素在每个公开实施例内的位置或布置。因此，不应以限制意义理解下文详细说明，并且本发明的范围仅由适当解释的附加权利要求，以及权利要求对其命名的等效物的全部范围限定。在附图中，贯穿几幅图，相同标识符都涉及相同或类似的功能性。
[0017]图1示出根据本发明的各种实施例的具有像素驱动生成器的扫描投影仪。投影仪100包括视频处理元件102、像素驱动生成器元件104、数字-模拟转换器(DAC) 120、光源130、具有扫描镜162的微机电(MEMS)装置160，以及镜控制电路192。
[0018]在运行时，视频处理元件102接收节点上的视频数据101，并且生成代表要显示的像素的命令流明值的显示像素数据。视频数据101代表通常以直角网格上的像素数据接收的图像源数据，但是这并不必要。例如，视频数据101可代表任何分辨率(例如，640x480、848x480、1280x720、1920x1080)的像素网格。输入光强度编码通常代表8、10、12比特或更高分辨率的光强度。
[0019]投影设备100为扫描光栅图案的扫描投影仪。光栅图案不必与图像源数据中的直角网格对齐，并且视频处理元件102运行，以生成将在光栅图案上以适当的点显示的显示像素数据。例如，在一些实施例中，视频处理元件102在源图像数据中的像素之间垂直地和/或水平地插值，以确定沿光栅图案的扫描轨迹的显示像素值。
[0020]视频处理元件102可包括能够执行上述功能的任何电路。例如，在一些实施例中，视频处理元件102包括能够执行插值的数字电路，诸如倍增器、移相器和加法器。同样地，例如在一些实施例中，视频处理元件102可包括硬件电路，并且也可包括执行指令的处理器。
[0021]像素驱动生成器元件104从视频处理元件102接收命令流明值，并且使流明值映射到数字驱动值和控制用于生成显示像素的结果光脉冲的振幅和持续时间两者的DAC控制值。在一些实施例中，像素驱动生成器元件104包括使流明值映射到数字驱动值的查找表。此外，在一些实施例中，像素驱动生成器元件104包括基于命令流明以及其它控制变量生成DAC控制信号。实例控制变量包括但不限于温度、激光二极管上升和下降时间、颜色、当前水平扫描区域、扫描方向、视频帧、视频线等等。
[0022]像素驱动生成器元件104可包括能够执行上述功能的任何电路。例如，在一些实施例中，像素驱动生成器元件104包括能够将命令流明转换为振幅/持续时间对的数字电路，诸如倍增器、移相器和加法器，以及以存储器装置实施的查找表。同样地，例如在一些实施例中，像素驱动生成器元件104可包括硬件电路，并且也可包括执行指令的处理器。
[0023]数字-模拟转换器(DAC) 120将数字激光驱动振幅值转换为模拟电流。DAC 120接收固定频率的DAC时钟、激光驱动振幅值和DAC控制信号。DAC时钟可来源于任何适当的电路，诸如锁相回路(PLL)。这里使用术语“固定频率”描述下列时钟信号，其具有可基于许多因素，包括但不限于PLL变化、振荡器相位噪声、机械振动等等稍微变化的频率。这里将DAC时钟的周期称为“DAC时钟周期”。
[0024]在一些实施例中，从像素驱动生成器接收的DAC控制信号包括控制DAC 120生成的结果激光驱动信号的占空比的一个或多个信号。例如，像素驱动生成器元件104可向DAC120提供归零(RTZ)信号，以允许小于DAC时钟周期的激光驱动时间。RTZ信号也可提供对显示像素的水平空间位置的精细控制。
[0025]光源130从DAC 120接收驱动电流信号，并且作为响应生成具有灰度值的光。光源130可为单色的，并且可包括多种不同颜色的光源。例如，在一些实施例中，光源130可包括红色、绿色和蓝色光源。在这些实施例中，视频处理元件102输出相应于红色、绿色和蓝色光源中的每个的显示像素数据。例如，光源130生成的光也可为可见的或不可见的。例如，在一些实施例中，光源130内的一个或多个光源可生成红外(IR)光。在一些实施例中，光源130可包括一个或多个激光生成装置。例如，在一些实施例中，光源130可包括激光二极管。
[0026]来自光源130的光被引导至扫描镜162。在一些实施例中，在光源130和扫描镜162之间的光路径中包括另外的光学元件。例如，投影仪100可包括准直透镜、二向色镜或任何其它适当的光学元件。
[0027]扫描镜162响应于来自扫描镜控制电路192在节点193上接收的电刺激在两个轴上偏斜。在两个轴上运动的同时，扫描镜162反射光源130提供的调制光。被反射的光扫过光栅图案，并且在180处的图像平面中生成结果显示。扫描镜162扫过的光栅图案的形状是在其两个轴上的扫描镜运动的函数。例如，在一些实施例中，扫描镜162响应于锯齿波刺激在第一轴(例如，垂直维度)上扫过，导致基本线性和单向性的垂直扫描。同样地，例如在一些实施例中，扫描镜162根据正弦刺激在第二轴(例如，水平维度)上扫过，导致基本正弦水平扫描。
[0028]MEMS装置160