光栅图形中的扫描行对准的制作方法

专利名称：光栅图形中的扫描行对准的制作方法
光栅图形中的扫描行对准
本发明总地涉及光栅图形中的扫描行对准，并且涉及同步奇数扫 描行和偶数扫描行的图形上的数据信号与用来沿每个扫描行扫过一 个光束的扫描镜的移动的装置和方法，特别地用于彩色图像投影系 统，该投影系统用来投影二维彩色图像而同时保持低功耗、高分辨率、 小尺寸、静音操作和低抖动。
大家公知基于一对扫描镜将一个二维图像投影到屏幕上，该一对
扫描镜以相互正交的方向振动来在包括奇数扫描行(例如从左到右扫 过屏幕)和偶数扫描行(例如从右到左扫过屏幕)的光栅图形上扫过 一个光束。每个扫描行具有若干的像素。处理器响应于一个视频信号 对用来发射激光束的激光器来供能，以使得所选择的像素被照亮并成 为可见的，从而在屏幕上生成该图像以供观看。但是，已知的图像投
影系统以有限的分辨率来投影图像，通常低于640x480像素的视频图 形阵列(VGA)质量的四分之一，并且总是出现扫描行之间不能对准 的问题，这会产生图像间的偏移。
为了使投影图像的亮度最大化，奇数扫描行和偶数扫描行二者都 携带视频信号，即图像是由奇数和偶数扫描行二者上的视频数据构成 的。相邻的每一对奇数和偶数扫描行必须相互对准以防止形成偏移图 像。为了确保每一对相邻奇数和偶数扫描行之间这样的会聚或对准， 就必须保持视频信号与用来沿每个扫描行扫过激光束的扫描镜的移 动之间的几近完美的同步(通常小于0.01%的精确度)。
本技术领域中已经提出多种位置和速度反馈电路以试图提供这 样的高绝对精度。有人建议用压电传感器来检测扫描镜的移动。还有， 永久磁铁已经被安装到扫描镜上，接近于电磁线圏，以便生成表明扫 描镜移动的反馈信号。也有人提出了光发射器和光检测器以及电容传 感器。
但是经验表明，已知的反馈电路都不令人满意。不可避免地，在 扫描行中有不对准的情况，这必须予以校正，典型地通过一个校准过 程来校正，该过程中，图像例如由人和机器视觉来观察。然后调整镜 面驱动器直到扫描行被对准。遗憾的是，此校准不能适应温度变化和 电路部件老化，因此必须多次重复，这是消费者很可能不愿意执行的 一个过程。
用于光电读取图形标记(例如一个二维符号)的空间图形的特定 光电读取器还通过移动扫描镜来扫过一个激光束作为扫描行的光栅 图形。无论从左到右还是从右到左，要求每个扫描行扫过该符号来用 于读取该二维符号。
因此，本发明的一个总的目的是对准光栅图形中的扫描行，特别 是用于投影锐利和清晰的二维彩色图像到显示屏幕上的图像投影装 置。
本发明的另一目的是同步奇数和偶数扫描行的图形上的数据信 号与扫描镜的移动，该扫描镜用来沿每个扫描行扫过一个光束。
本发明的另一目的是消除图像投影装置中的图像校准。
本发明的另 一 目的是获取投影图像的奇数和偶数扫描行之间的 几近完美的对准。
其它的目的在于提供微型的、紧致的、轻便的彩色图像投影装置， 可以用于不同形式因素的多种仪器中。
为实现这些目的和后面将更显然的其他目的，简单地说，本发明 的一个特征在于一种装置和方法，用来同步奇数和偶数扫描行的图形
上的数据信号如视频信号与扫描镜的移动，该扫描镜用来沿每个扫描 行扫过一个光束，特别是激光束。
该装置包括用来周期性地在中心位置的相对两端的端点位置之 间振动扫描镜的驱动器。例如， 一系列的驱动脉冲被周期性地施加到
驱动器来使得扫描镜以机械谐振频率(例如30kHz)振动。
此装置还包括一个照明器，例如发光二极管或激光器，用来在扫 过每个奇数扫描行期间发送第一光脉冲到扫描镜以从其反射，及用来
在扫过每个偶数扫描行期间发送第二光脉冲到扫描镜以从其反射。用 于每个相邻对的奇数和偶数扫描行的第一和第二光脉冲具有相同的 持续时间，理想地该第一和第二光脉冲在每个扫描行的中间发送。
该装置还包括一个检测器，例如光电检测器，用来分別检测第一 和第二光脉冲从扫描镜反射的光，以产生第一和第二检测信号。该照 明器和检测器优选地位于扫描镜的同一侧，检测器单调地在扫描镜的 端点之间产生每个检测信号。
一个处理器操作上连接到驱动器、照明器和检测器，用来处理第 一和第二检测信号来为每个相邻奇数和偶数扫描行确定扫描镜的中 心位置，及用来控制驱动器将每个奇数扫描行的中心位置与每个相邻 偶数扫描行的中心位置对准，以对准扫描行的图形。在优选实施例中，
该处理器包括一个奇数积分器(integrator)，用来对每个第一检测信 号积分来产生第一积分信号，还包括一个偶数积分器，用来对每个第 二检测信号积分来产生第二积分信号，及包括一个控制器，例如微处 理器，用来比较该积分信号及当积分信号相同时用来确定每个相邻奇 数扫描行和偶数扫描行的扫描镜的中心位置。 一旦已知了每个扫描行 的扫描镜的中心位置，那么就已知了每个扫描行的扫描镜的端点的位 置。在已知所有扫描行的位置的情况下，则所有扫描行都相互对准。
在一种图像投影装置中，每个扫描行具有若干个像素，响应于视 频信号，处理器使得扫描行上所选择的像素被照亮并使其可见，以产 生一个图像。所有扫描行对准的情况下，不产生任何偏移图像，因此 不需要任何的校准。
图l是一个手持仪器的透视图，它在工作距离上从其投影图像； 图2是要安装在图l的仪器中的图像投影装置的放大的顶部透视
图3是图2中的装置的顶部平面视图4是用于图2中的装置的惯性驱动器的正面透视图5是图4中的惯性驱动器的后面透视图6是图2中的装置的一种实际实现方式的透视图7是描述图2中的装置的操作的电子示意性方块图8是根据本发明的一个同步装置的一部分的概略图9是扫描镜移动相对于时间的关系图IO是正确地会聚到代表性的扫描行上的视频信号的

图11是不正确地会聚到代表性的扫描行上的视频信号的图12是正确地和不正确地会聚到显示屏幕上的像素的示意图13是作为扫描镜的扫描角的函数的检测器的响应特性的图14是根据本发明的同步装置的电子示意图15是扫描镜移位相对于时间的关系图16是用于驱动扫描镜的驱动脉冲的图17是用于调制照明器的照明器脉沖的图18是检测器检测到的检测信号的图19是当积分信号在扫描镜的中心位置匹配时积分信号相对于 扫描镜的扫描角度的关系图20类似于图19，但是描述了在扫描镜的中心位置积分信号不 匹配的'lt况。
图1中的标号10总地表示一个手持仪器，例如个人数字助理， 其中安装了图2所示的轻便、紧致的图像投影装置20，用来以可变距 离从该仪器投影一个二维彩色图像。举例来说，图像18位于相对于 仪器10的工作距离范围之内。
如图l所示，图像18跨越图像的沿水平方向延伸的光学水平扫 描角A,和沿垂直方向延伸的光学垂直扫描角B。如下所述，图^f象由 装置20中的扫描器扫过的扫描行的光栅图形上的照亮和非照亮的像 素构成。
六面体形状的仪器10仅仅代表可以在其中实现装置20的外壳的 一种形式。该仪器的形状可以是一支笔、 一个蜂窝电话、蛤壳 (clamshell)或腕表，例如美国专利申请序列号No.10/090，653 ( 2002 年3月4日提交)中所示的。该申请转让给本申请的同一受让人，并 且该申请结合在此供参考。 在优选实施例中，装置20具有少于30立方厘米的体积。这种紧 致的小尺寸装置20使得其可以安装在许多不同形状的，大的或小的， 便携的或固定的外壳中，包括某些其上具有显示器12、键盘14和窗 口 16 (可以通过它来投影图像)的外壳。
参照图2和3，装置20包括一个半导体激光器22，当给其供能 时，发出大约635-655納米的明亮的红色激光束。透镜24是双非球 面凸透镜，具有正焦距，用来收集红色激光束中的实质上所有能量并 产生衍射受限的光束。透镜26是凹透镜，具有负焦距。透镜24和26 由未示出的相应透镜固定器(在仪器10中的一个支架上，为清晰起 见未示出)固定。透镜24和26在工作距离上决定红色光束轮廓的形 状。
支架上安装有另一半导体激光器28，当供能时，它发出大约475 -505纳米的衍射受限的蓝色激光束。利用另外的双非球面凸透镜30 和凹透镜32来以类似于透镜24和26的方式决定蓝色光束的轮廓形状。
具有530纳米量级的波长的绿色激光束不是由半导体激光器生 成，而是由具有红外二极管泵(diode-pumped) YAG晶体激光器的 绿色模块34产生，该激光器的输出光束为1060纳米。非线性倍频晶 体包括在两个激光器镜面之间的红外激光器腔内。由于腔内的红外激 光器功率远大于耦合到腔外的功率，倍频器在腔内更有效地产生倍频 的绿色光。激光器的输出镜面对1060纳米红外辐射予以反射，对倍 频的530纳米的绿色激光束透射。由于固态激光器和倍频器的正确操 作要求精确的温度控制，使用依赖Peltier效应的半导体器件来控制绿 色激光器模块的温度。取决于施加电流的极性，热电冷却器可以加热 或冷却该器件。热敏电阻是绿色激光器模块的一部分以便监控其温 度。热敏电阻的读数馈送到控制器，后者相应地调整施加到热电冷却 器的控制电流。
如下所解释的，激光器操作中被以100MHz量级的频率进行脉 沖控制。红色和蓝色半导体激光器22和28可以在这样的高频被予以 脉沖控制，但是当前可用的绿色固态激光器则不可以。其结果是，绿
色模块34发出的绿色激光束用声光调制器(AOM )36进行脉冲控制， 后者在晶体内产生一个声音驻波用来衍射绿色光束。但是AOM36产 生一个零阶非衍射的光束38和一个一阶脉沖衍射光束40。光束38和 40彼此分离，并且为了分开它们以消除不需要的零阶光束38，光束 38和40沿着具有折叠反射镜的长的折叠路径被导引。替代地，AOM 可以用于绿色激光器模块的外部或内部来脉冲控制绿色激光束。调制 绿色激光束的其它可能的方式包括电吸收调制或者Mach-Zender干 涉4义。AOM示意性地示于图2。
光束38和40通过正的和负的透镜44和46被导引。但是只有衍 射绿色光束40被允许撞击到折叠反射镜48和从其反射。非衍射光束 38被吸收器50吸收，后者最好安装在反射镜48上。
该装置包括一对二向色滤光片52和54，用来使绿色、蓝色和红 色光束在到达扫描组件60之前尽可能地共线。滤光片52允许绿色光 束40通过，但是来自蓝色激光器28的蓝色光束56被干涉效应反射。 滤光片54允许绿色和蓝色光束40和56通过，但是来自红色激光器 22的红色光束58^皮干涉效应反射。
几乎共线的光束40， 56和58被导引到固定的反弹(bounce )镜 面62并从其反射。扫描组件60包括第一扫描镜64,后者可由惯性驱 动器66 (图4-5单独示出)以第一扫描速率振动来在第一水平扫描 角A范围上扫过从反弹镜面62反射的激光束，扫描组件60还包括第 二扫描镜68，后者可由电磁驱动器70以第二扫描速率振动来在第二 垂直扫描角B范围扫过从第一扫描镜64反射的激光束。在变化的结 构中，扫描镜64和68可以由单个二轴镜面替代。
惯性驱动器66是一个高速低功耗的部件，其详细情况可以在美 国专利申请序列号No.10/387878 ( 2003年3月13日提交)找到，该 申请转让给本申请的同一受让人，并且该申请结合在此作为参考。使 用惯性驱动器将扫描组件60的功耗减小到小于1瓦特，并且在投影 彩色图像的情况下，如下所述，功耗可减小到小于10瓦特。
驱动器66包括可移动的框架74，用来通过铰链(hinge)支撑扫 描镜64，铰链包括一对共线的铰链部分76和78， 二者沿铰链轴延伸 并在扫描镜64的相对区域之间和框架的相对区域之间连接。框架74 不需要包围扫描镜64，如图所示。
框架、铰链部分和扫描镜由一片大致为平面的硅基底构造，该基 底的厚度大约为150^。硅被蚀刻形成Q形状的缝隙，该缝隙具有上 部平行的缝隙部分、下部平行的缝隙部分和U形的中间缝隙部分。扫 描镜64最好是椭圓形的并且在缝隙部分中可以自由移动。在优选实 施例中，椭圆形扫描镜各轴方向的尺寸为749|axl600^i。每个铰链部 分的宽度为27p、长度为1130n。框架为矩形，宽度为3100^1、长度 为4600^1。
惯性驱动器安装在大致平面的印刷电路板80上，用来直接地移 动框架，并且通过惯性用来间接地使扫描镜64围绕铰链轴振动。惯 性驱动器的一个实施例包括一对压电变换器82、 84， 二者垂直于电路 板80延伸并在铰链部分76的任一侧与框架74的分开的各部分接触。 可以使用粘合剂来确保每个变换器的 一端与每个框架部分永久接触。 每个变换器的相对端从板80的后面伸出来并由导线86、 88电气地连 接到周期性交流电压源(未示出)。
使用时，周期性信号施加一个周期性驱动电压到每个变换器并引 起相应的变换器的长度交替地伸长和缩短。当变换器82伸长时，变 换器84缩短，反之亦然，由此同时地推拉分开的框架部分并引起框 架相对于铰链轴转动。驱动电压的频率相应于扫描镜的谐振频率。扫 描镜从其初始置放位置被移动直到它也以谐振频率围绕铰链轴振动。 在优选实施例中，框架和扫描镜的厚度大约为150jli，扫描镜具有高Q 因子。每个变换器的lp量级的移动可以引起扫描镜在超过20kHz的 扫描速率上振动。
另一对压电变换器卯、92垂直于板80延伸并在铰链部分78的 任一侧与框架74的分开的部分永久接触。变换器90、 92用作反馈设 备来监测框架的振动并产生和沿导线94、 96引导反馈信号到反馈控
制电路(图4-5未示出)。
替代地，不是使用压电变换器90、 92用来反馈，可以使用磁反 馈，其中在高速镜面的后面安装一块磁铁，使用一个外部电磁线圏来 拾取由振动磁铁产生的变化磁场。
虽然可以从扫描镜的外表面反射光，但是最好用金、银、铝或特 殊设计的高反射介电涂层制成的镜面涂层来涂覆扫描镜64的表面。
电磁驱动器70包括永久磁铁(联合地安装在第二扫描镜68上并 位于其后面)和一个电磁线圏72，用来响应于接收一个周期性驱动信 号而产生一个周期性磁场。线圏72邻近该磁铁，以便周期性磁场磁 性地与磁铁的永久磁场交互并引起磁铁进而引起第二扫描镜68振动。
惯性驱动器66以最好大于5kHz的扫描速率，特别是18kHz或 更高的扫描速率高速振动扫描镜64。此高扫描速率为不可闻 (inaudible )频率，由此使噪声和颤动最小化。电磁驱动器70以40Hz 量级的较低扫描速率振动扫描镜68,该速率已经足够快来使图像保留 在人眼的视网膜上没有过量的闪动。
较快的扫描镜64扫过一条水平扫描行，较慢的扫描镜68垂直地 扫过该水平扫描行，由此生成一个光栅图形，该图形是大致平行的奇 数和偶数扫描行的栅格或序列，从这些扫描行构造图像。每个扫描行 具有若干像素。图像的分辨率最好是1024x768像素的XGA质量。在 有限的工作范围上，我们可以显示高清晰度的电视标准，由720p、 1270x720像素表示。在某些应用中， 一半VGA质量的320x480像素 或四分之一VGA质量的320x24(H象素就足够了。最小需要160x160 像素的分辨率。
扫描镜64、 68的作用可以反过来，使得扫描镜68较快，扫描镜 64较慢。镜面64也可以被设计成扫过垂直扫描行，这种情况下，扫 描镜68就将扫过水平扫描行。还有，惯性驱动器可以用来驱动扫描 镜68。实际上，任一个扫描镜都可以由电-机的、电的、机械的、静 电的、磁的或电磁的驱动器驱动。
慢速镜面以不变速度扫描模式操作，在此期间显示图像。在镜面的返回期间，镜面以其自然频率被扫回到初始位置，该自然频率高很 多。在镜面的返回途中，激光器可以断电以减小设备的功耗。
图6是以与图2中相同的视图显示的装置20的实际实施方式。 前面提及的部件被安装在支撑体上，该支撑体包括一个上盖100和一 个支撑板102。固定器104、 106、 108、 110、 112分别地以相互对齐 的方式固定住折叠镜面42和48、滤光片52和54和反弹镜面62。每 个固定器具有多个定位缝隙，用来容纳固定地安装在支撑体上的定位 柱(post)。于是镜面和滤光片被正确地置位。如所示的，存在三个 柱，从而允许两个角度调整和一个横向的调整。每个固定器可以粘接 到其最终位置。
图像通过一个或多个扫描行中的像素的有选择的照亮来构造。如 下面参照图7更详细说明的，控制器114引起光栅图形中的所选像素 被三个激光束照亮以成为可见的。例如，红、蓝和绿色的功率控制器 116、 118、 120分别引导电流到红、蓝和绿色激光器22、 28、 34来激 活这些激光器使它们在每个所选的像素处发出相应的光束，而不引导 电流到红、蓝和绿色激光器以便不激活这些激光器从而不照亮其它的 未选的像素。生成的照亮和未照亮的像素的图形包括该图像，此图像 可以是人类或机器可读的信息或图形的任何显示。
参照图1，光栅图形以放大形式被显示出来。从一个端点开始， 激光束由惯性驱动器沿水平方向以水平扫描速率被扫过直到相对的 端点来形成一个扫描行。然后，激光束由电磁驱动器70沿垂直方向 以垂直扫描速率被扫过直到另一端点来形成第二扫描行。相继的奇数 和偶数扫描行以此相同的方式继续形成。
在微控制器114的控制之下或通过功率控制器116、 118和120 的操作在控制电路的控制之下，在选定的时间激活或者脉冲控制激光 器的开或关来在光栅图形中生成图像。激光器产生可见光，并仅在需 要看到所需的图像中的像素时被打开。每个像素的颜色由光束的一个 或多个颜色确定。可见光谱中的任何颜色都可以由红、蓝和绿色激光 器的一个或多个的选择性叠加来形成。光栅图形是一个网格，由多个行中的每个行上的多个像素构成。图像是所选像素的比特图。每个字 母或数字、任何的图形设计或标记、甚至机器可读的条码符号都可以 作为比特图的图像来形成。
如图7所示，输入的具有垂直和水平同步数据的视频信号以及像 素和时钟数据在微控制器114的控制之下被送到红、蓝和绿色緩存器 122、 124和126。 一个完整的VGA帧的存储需要许多的千字节，需 要在緩存器中有足够的存储器来存储两个完整的帧，以使得一帧被写 入而另一帧被处理和投影。緩存的数据在速度分析器(profiler) 130 的控制之下被送到格式化器(formatter) 128，并送到红、蓝和绿色 查询表(LUT) 132、 134和136来校正扫描所引起的固有的内部畸变 以及由投影图像的显示角度引起的几何畸变。所产生的红、蓝和绿色 数字信号被数字-模拟变换器(DAC) 138、 140、 142变换成红、蓝 和绿色模拟信号。红、蓝模拟信号被馈送到红、蓝激光器驱动器(LD) 144、 146，驱动器144、 146也连接到红、蓝功率控制器116和118。 绿色模拟信号馈送到AOM射频(RF)驱动器150，再到绿色激光器 34，后者也连接到绿色LD148和绿色功率控制器120。
反馈控制也在图7中显示，包括红、蓝和绿色光电二极管放大器 152、 154和156，它们连接到红、蓝和绿色模拟-数字(A/D)变换 器158、 160和162，再连接到微控制器114。连接到A/D变换器166 再连接到微处理器的热敏电阻放大器164监测热量。
扫描镜64、 68由驱动器168、 170驱动，驱动器168、 170 #:馈 送来自DAC172、 174的模拟驱动信号，DAC172、 174再连接到孩吏处 理器。反馈放大器176、 178检测扫描镜64、 68的位置，并连接到反 馈A/D180、 182再连接到微处理器。
功率管理电路184用来使功率最小化而同时允许快速打开时间， 最好通过保持绿色激光器一直打开、保持红色和蓝色激光器刚好低于 发出激光的阈值来实现。
如果扫描镜64、 68中的任一个被检测到不在其位置，激光器安 全关断电路186关断该激光器。
根据本发明，光栅图形18中的扫描行将相互对齐。为易于说明， 从左到右扫过的扫描行被描述为奇数行，从右到左扫过的扫描行为偶 数行，不过反之亦然。每个扫描行由图8中独立显示的扫描镜64扫 过，该扫描镜用来将入射到其上的激光束40、 56、 58从前反射表面 212朝向显示屏幕扫描。扫描镜64由驱动器168在其机械谐振频率上 被周期性地驱动。图9显示了作为时间函数的角位移的扫描镜64的 正弦振动。对于代表性的偶数行200,时间ta表示扫描镜64的一端的 位置，tb表示镜面64的另一端的位置。类似地，对于代表性的奇数行 201， tb和tc表示镜面64的两端。
图IO显示前述的、当代表性扫描行200、 201对齐时该扫描行上 的视频信号。这样，行200的视频信号在ta开始在tb结束，而行201 的视频信号在tb开始在tc结束。
图11显示当在相邻的奇数行和偶数扫描行200、201之间存在未 对齐情况时的视频信号。此时，行200的视频信号不是在tb结束而是 在稍后的td结束。再有，行201的视频信号不是在te结束而是在稍后 的te结束。
图12是表示显示屏幕上像素位置的示意图。扫过扫描行200、 201、 202的镜面的中心位置被分别表示为点A、 B、 C，三点在垂直 方向上对齐，也称为正确会聚。但是，如果镜面的中心位置从扫描行 200、 201、 202的中间偏离，如点A，、 B，、 C，表示的，那么就发生了 垂直未对齐，也称为不正确会聚。本发明旨在确保光栅图形的所有扫 描行间正确会聚。
根据本发明，照明器214，诸如发光二极管或激光器，置于面对 扫描镜64的后反射面216的位置，用来发送光脉冲，如下所述的， 该光脉冲从扫描镜反射并由检测器218 (如光电二极管)检测。照明 器214和检测器218置于镜面64的同一侧。检测器218具有单调响 应特性，如图13所示，其中检测器在镜面64的一端位置(扫描角= -D)检测最弱的信号，在镜面64的中心位置(扫描角-O度)检测 到稍强一些的信号，在镜面64的另一端位置(扫描角=+ 0)检测到
最强的信号。
图14表示本发明的一个优选实施例，其中前述的控制器114经 镜面驱动器168驱动扫描镜64进入谐振。图15表示当镜面在其才几械 谐振频率谐振时，作为时间函数的镜面偏移。控制器114产生周期性 驱动信号，有利地如图16所示的驱动脉冲串，其中正驱动脉冲220 在扫描镜的一端的位置产生，负驱动脉冲222在镜面的另一端位置产 生。也可以使用其它的周期性信号。
控制器114也经照明器驱动器224用于以第一和第二光脉冲 226、 228来调制照明器214,如图17所示。光脉冲180度相位分开 并具有相同持续时间。第一光脉冲226在代表性扫描行201的中间发 送，而第二光脉冲228在下一相邻的代表性偶数扫描行202的中间发 送。
图18表示检测器218的响应。在扫描行201期间，随着该光束 被从左到右扫过，检测器检测到的信号232根据图13的单调响应特 性升高。在扫描行202期间，随着该光束被从右到左扫过，检测器检 测到的信号234又根据图13中的单调响应特性下降。
检测到的信号232、 234被送到放大器230。左-右积分器236 对信号232积分来产生图19-20中的左-右积分脉冲240。右-左积 分器238对信号234积分来产生图19-20中的右-左积分脉冲242。
积分脉沖240、 242被馈送到控制器114。如果光脉冲226、 228 (图7 )恰好在代表性的相邻扫描行201、 202 (图15 )的中间，那么 积分脉冲240、 242 (图19)就在镜面的中心位置(0度)处相同，这 是因为在两个光脉冲226、 228期间镜面64会恰好扫过相同的角度， 不过是在相反的方向上。如果光脉冲226、 228 (图17)不是恰好在 代表性的相邻扫描行201、 202 (图15)的中间，那么积分脉冲240、 242 (图20)在镜面的中心位置处就不相同。例如，图20显示了积分 脉冲240、 242在镜面的中心位置是偏离的。控制器114检测此偏离 的状况，并控制镜面驱动器168移动驱动脉冲220、 222的相位来恢 复积分脉冲240、 242在中心位置的对称。换句话说，扫描镜被强制
地采用一个精确已知的相位位置。
一旦已知了镜面的中心位置，其两
端位置就可知。镜面64在奇数和偶数扫描期间以恒定速度被扫描。 每个扫描行具有相同数目的像素。因此，每个偶数扫描行上的像素与 每个奇数扫描行上的像素是对齐的。这样扫描行就正确会聚，不产生 偏移的图像，而在已有技术中需要校准这种偏移的图像。
如先前提到的，光脉冲226、 228的持续时间对于扫描镜的每个 周期来说是相同的。此持续时间对于后续的周期来说不需要是相同 的，最好在不同的周期之间随机变化。换句话说，每个周期的光脉冲 的持续时间是相同的，但是对于每个后续的周期是不同的。此特征旨 在避免误差，例如，可能在镜面64的后反射面216上累积灰尘，从 而在图13的检测器响应曲线上不可预测的位置引起毛刺或噪声。这 样的毛刺可能影响积分脉冲240、 242在镜面的中心位置的对准，因 此通过随机改变后续周期的脉沖226、 228的持续时间，可以在足够 大量的周期上忽略这种毛刺。
权利要求
1、一种装置，用于同步奇数和偶数扫描行的图形上的数据信号和扫描镜的移动，该扫描镜用于沿着每个扫描行扫过一个光束，该装置包括a)驱动器，用于在中心位置的两个相对端的端部位置之间周期性地振动所述扫描镜；b)照明器，用于在扫过每个奇数扫描行期间发送第一光脉冲到所述扫描镜以从其反射，并且在扫过每个偶数扫描行期间发送第二光脉冲到该扫描镜以从其反射，相邻的奇数和偶数扫描行的该第一和第二光脉冲具有相同的持续时间；c)检测器，用于分别检测由该第一和第二光脉冲从该扫描镜反射的光，以产生第一和第二检测信号；以及d)处理器，可操作地连接到所述驱动器、照明器和检测器，用于处理所述第一和第二检测信号，以确定每个相邻奇数和偶数扫描行的镜面的中心位置，并且控制该驱动器将每个奇数扫描行的中心位置与每个相邻偶数扫描行的中心位置对准，以便对准所述扫描行的图形。
2、 如权利要求l的装置，还包括激光器，用于发出激光束作为 所述光束，其中每个扫描行具有若干个像素，并且该处理器包括控制 器，用于响应于视频信号来给该激光器供能以使得扫描行上所选的像 素被照亮从而可见，以产生图像。
3、 如权利要求2的装置，其中该扫描镜具有第一反射面和第二 反射面，所述激光束入射到该第一反射面上，所述光脉冲入射到该第 二反射面上。
4、 如权利要求3的装置，其中所述照明器是可调制光源，所述 检测器是光电检测器，该光源和光电检测器位于扫描镜的同一侧并面 对其第二反射面。
5、 如权利要求4的装置，其中该光电检测器在该扫描镜的端部 位置之间单调地产生每个检测信号。
6、 如权利要求l的装置，其中所述驱动器产生周期性的镜面驱 动信号，用来周期性地振动该扫描镜。
7、 如权利要求l的装置，其中所述处理器包括奇数积分器、偶 数积分器和控制器，该奇数积分器用于对每个第一检测信号积分来产 生第一积分信号，该偶数积分器用于对每个第二检测信号积分来产生 第二积分信号，该控制器用于比较上述的积分信号并当该积分信号相 同时确定每个相邻奇数和偶数扫描行的镜面的中心位置。
8、 如权利要求l的装置，其中该处理器包括控制器，用于保持 第一对相邻的奇数和偶数扫描行的第一和第二光脉冲的持续时间相 同，并用来改变第二对相邻的奇数和偶数扫描行的第一和第二光脉冲 的持续时间使其与第一对的不同。
9、 一种方法，用于同步奇数和偶数扫描行的图形上的数椐信号 和扫描镜的移动，该扫描镜用来沿着每个扫描行扫过一个光束，该方 法包括a) 在中心位置的两个相对端的端部位置之间周期性地振动该扫描镜；b) 在扫过每个奇数扫描行期间发送第一光脉冲到该扫描镜以从 其反射，并且在扫过每个偶数扫描行期间发送第二光脉冲到该扫描镜 以从其反射，相邻的奇数和偶数扫描行的该第一和第二光脉冲具有相 同的持续时间；c) 分别检测由该第一和第二光脉冲从该扫描镜反射的光，以产生 第一和第二检测信号；以及d) 处理该第一和第二检测信号，以确定每个相邻奇数和偶数扫描 行的镜面的中心位置，并且将每个奇数扫描行的中心位置与每个相邻 偶数扫描行的中心位置对准，以便对准各扫描行的图形。
10、 如权利要求9的方法，还包括发出激光束作为所述光束，其中每个扫描行具有若干个像素，并且响应于视频信号使得扫描行上所 选的像素被照亮从而可见，以产生一个图像。
11、 如权利要求10的方法，其中该扫描镜具有第一反射面和第二反射面，所述激光束入射到该第一反射面上，所述光脉沖入射到该 第二反射面上。
12、 如权利要求9的方法，其中该检测步骤是通过在该扫描镜的 端部位置之间单调地产生每个检测信号来完成的。
13、 如权利要求9的方法，其中该处理步骤包括对每个第一检测 信号积分以产生第一积分信号，对每个第二检测信号积分以产生第二 积分信号，以及比较该两个积分信号并当该两个积分信号相同时确定 每个相邻奇数和偶数扫描行的镜面的中心位置。
14、 如权利要求9的方法，其中保持第一对相邻的奇数和偶数扫 描行的第一和第二光脉冲的持续时间相同，以及改变第二对相邻的奇 数和偶数扫描行的第 一和第二光脉冲的持续时间使其与第 一对的不 同。
全文摘要
一种轻便、紧致的图像投影模块，特别地用于安装在具有光发射窗口的外壳中，用来使光栅图形中所选像素被照亮以产生彩色的VGA质量的高分辨率图像。使光栅图形中的奇数和偶数扫描行的图形上的数据信号与扫描镜的移动同步，该扫描镜用来沿每个扫描行扫过一个光束以对准所有的扫描行。
文档编号G06K7/10GK101189619SQ200680019946
公开日2008年5月28日 申请日期2006年4月20日 优先权日2005年4月28日
发明者迪米特利·亚维德 申请人:讯宝科技公司