掃描光束強(qiáng)度調(diào)制的制作方法
【專利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]在掃描光束投影系統(tǒng)中，通常使用具有固定頻率DAC時(shí)鐘運(yùn)行的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)生成輸出像素驅(qū)動(dòng)信號(hào)。為了獲得每個(gè)投影光點(diǎn)的成比例尺寸，當(dāng)在時(shí)間域中觀察時(shí)，相同空間尺寸的“空間像素”占用變化離散量的DAC時(shí)鐘周期。這是因?yàn)檎覓呙桤R的變化速率。例如，每個(gè)輸出空間像素都由一個(gè)、兩個(gè)或更多DAC時(shí)鐘周期生成。通常，在所需DAC時(shí)鐘周期的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，將給定點(diǎn)(輸出空間像素)的輸出光調(diào)制為固定振幅。隨著掃描鏡掃過(guò)，在其中光束的角速度最高的掃描區(qū)域中心發(fā)生最大輸出像素寬度(在DAC時(shí)鐘周期方面)。隨著光束朝著其正弦掃描的邊緣移動(dòng)，輸出空間像素被映射到更大量的離散DAC時(shí)鐘周期。
【附圖說(shuō)明】
[0002]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的具有像素驅(qū)動(dòng)生成器的掃描投影儀；
[0003]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的根據(jù)光束位置的正弦水平掃描軌跡和光束速率；
[0004]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的根據(jù)光束位置的輸出像素占用的大量DAC時(shí)鐘周期；
[0005]圖4不出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的在最大光束速率時(shí)生成的激光驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0006]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的在降低的光束速率時(shí)生成的激光驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0007]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的通過(guò)DAC時(shí)鐘周期的最后一半的空白而生成的激光驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0008]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的通過(guò)DAC時(shí)鐘周期的第一半和最后一半的空白而生成的激光驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0009]圖8和9示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的在保持單一驅(qū)動(dòng)倍增器的同時(shí)，通過(guò)DAC時(shí)鐘周期的第一半和最后一半的空白而生成的激光驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0010]圖10示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的歸一化振幅驅(qū)動(dòng)信號(hào)值；
[0011]圖11示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的移動(dòng)裝置的框圖；
[0012]圖12示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的移動(dòng)裝置；
[0013]圖13示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的抬頭顯示系統(tǒng)；
[0014]圖14示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的眼鏡；和
[0015]圖15示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的游戲設(shè)備。
【具體實(shí)施方式】
[0016]在下文詳細(xì)說(shuō)明中，參考作為例示示出其中可實(shí)踐本發(fā)明的特定實(shí)施例的附圖。充分詳細(xì)地了描述這些實(shí)施例，以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明。應(yīng)理解，本發(fā)明的各種實(shí)施例雖然不同，但是不是必然互斥。例如，不偏離本發(fā)明的范圍，可在其它實(shí)施例中具體實(shí)施這里結(jié)合一個(gè)實(shí)施例所述的特殊部件、結(jié)構(gòu)或特征。另外，應(yīng)理解，不偏離本發(fā)明的范圍，可改變個(gè)別要素在每個(gè)公開(kāi)實(shí)施例內(nèi)的位置或布置。因此，不應(yīng)以限制意義理解下文詳細(xì)說(shuō)明，并且本發(fā)明的范圍僅由適當(dāng)解釋的附加權(quán)利要求，以及權(quán)利要求對(duì)其命名的等效物的全部范圍限定。在附圖中，貫穿幾幅圖，相同標(biāo)識(shí)符都涉及相同或類似的功能性。
[0017]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的具有像素驅(qū)動(dòng)生成器的掃描投影儀。投影儀100包括視頻處理元件102、像素驅(qū)動(dòng)生成器元件104、數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(DAC) 120、光源130、具有掃描鏡162的微機(jī)電(MEMS)裝置160，以及鏡控制電路192。
[0018]在運(yùn)行時(shí)，視頻處理元件102接收節(jié)點(diǎn)上的視頻數(shù)據(jù)101，并且生成代表要顯示的像素的命令流明值的顯示像素?cái)?shù)據(jù)。視頻數(shù)據(jù)101代表通常以直角網(wǎng)格上的像素?cái)?shù)據(jù)接收的圖像源數(shù)據(jù)，但是這并不必要。例如，視頻數(shù)據(jù)101可代表任何分辨率(例如，640x480、848x480、1280x720、1920x1080)的像素網(wǎng)格。輸入光強(qiáng)度編碼通常代表8、10、12比特或更高分辨率的光強(qiáng)度。
[0019]投影設(shè)備100為掃描光柵圖案的掃描投影儀。光柵圖案不必與圖像源數(shù)據(jù)中的直角網(wǎng)格對(duì)齊，并且視頻處理元件102運(yùn)行，以生成將在光柵圖案上以適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)顯示的顯示像素?cái)?shù)據(jù)。例如，在一些實(shí)施例中，視頻處理元件102在源圖像數(shù)據(jù)中的像素之間垂直地和/或水平地插值，以確定沿光柵圖案的掃描軌跡的顯示像素值。
[0020]視頻處理元件102可包括能夠執(zhí)行上述功能的任何電路。例如，在一些實(shí)施例中，視頻處理元件102包括能夠執(zhí)行插值的數(shù)字電路，諸如倍增器、移相器和加法器。同樣地，例如在一些實(shí)施例中，視頻處理元件102可包括硬件電路，并且也可包括執(zhí)行指令的處理器。
[0021]像素驅(qū)動(dòng)生成器元件104從視頻處理元件102接收命令流明值，并且使流明值映射到數(shù)字驅(qū)動(dòng)值和控制用于生成顯示像素的結(jié)果光脈沖的振幅和持續(xù)時(shí)間兩者的DAC控制值。在一些實(shí)施例中，像素驅(qū)動(dòng)生成器元件104包括使流明值映射到數(shù)字驅(qū)動(dòng)值的查找表。此外，在一些實(shí)施例中，像素驅(qū)動(dòng)生成器元件104包括基于命令流明以及其它控制變量生成DAC控制信號(hào)。實(shí)例控制變量包括但不限于溫度、激光二極管上升和下降時(shí)間、顏色、當(dāng)前水平掃描區(qū)域、掃描方向、視頻幀、視頻線等等。
[0022]像素驅(qū)動(dòng)生成器元件104可包括能夠執(zhí)行上述功能的任何電路。例如，在一些實(shí)施例中，像素驅(qū)動(dòng)生成器元件104包括能夠?qū)⒚盍髅鬓D(zhuǎn)換為振幅/持續(xù)時(shí)間對(duì)的數(shù)字電路，諸如倍增器、移相器和加法器，以及以存儲(chǔ)器裝置實(shí)施的查找表。同樣地，例如在一些實(shí)施例中，像素驅(qū)動(dòng)生成器元件104可包括硬件電路，并且也可包括執(zhí)行指令的處理器。
[0023]數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(DAC) 120將數(shù)字激光驅(qū)動(dòng)振幅值轉(zhuǎn)換為模擬電流。DAC 120接收固定頻率的DAC時(shí)鐘、激光驅(qū)動(dòng)振幅值和DAC控制信號(hào)。DAC時(shí)鐘可來(lái)源于任何適當(dāng)?shù)碾娐罚T如鎖相回路(PLL)。這里使用術(shù)語(yǔ)“固定頻率”描述下列時(shí)鐘信號(hào)，其具有可基于許多因素，包括但不限于PLL變化、振蕩器相位噪聲、機(jī)械振動(dòng)等等稍微變化的頻率。這里將DAC時(shí)鐘的周期稱為“DAC時(shí)鐘周期”。
[0024]在一些實(shí)施例中，從像素驅(qū)動(dòng)生成器接收的DAC控制信號(hào)包括控制DAC 120生成的結(jié)果激光驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)。例如，像素驅(qū)動(dòng)生成器元件104可向DAC120提供歸零(RTZ)信號(hào)，以允許小于DAC時(shí)鐘周期的激光驅(qū)動(dòng)時(shí)間。RTZ信號(hào)也可提供對(duì)顯示像素的水平空間位置的精細(xì)控制。
[0025]光源130從DAC 120接收驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)，并且作為響應(yīng)生成具有灰度值的光。光源130可為單色的，并且可包括多種不同顏色的光源。例如，在一些實(shí)施例中，光源130可包括紅色、綠色和藍(lán)色光源。在這些實(shí)施例中，視頻處理元件102輸出相應(yīng)于紅色、綠色和藍(lán)色光源中的每個(gè)的顯示像素?cái)?shù)據(jù)。例如，光源130生成的光也可為可見(jiàn)的或不可見(jiàn)的。例如，在一些實(shí)施例中，光源130內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)光源可生成紅外(IR)光。在一些實(shí)施例中，光源130可包括一個(gè)或多個(gè)激光生成裝置。例如，在一些實(shí)施例中，光源130可包括激光二極管。
[0026]來(lái)自光源130的光被引導(dǎo)至掃描鏡162。在一些實(shí)施例中，在光源130和掃描鏡162之間的光路徑中包括另外的光學(xué)元件。例如，投影儀100可包括準(zhǔn)直透鏡、二向色鏡或任何其它適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)元件。
[0027]掃描鏡162響應(yīng)于來(lái)自掃描鏡控制電路192在節(jié)點(diǎn)193上接收的電刺激在兩個(gè)軸上偏斜。在兩個(gè)軸上運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，掃描鏡162反射光源130提供的調(diào)制光。被反射的光掃過(guò)光柵圖案，并且在180處的圖像平面中生成結(jié)果顯示。掃描鏡162掃過(guò)的光柵圖案的形狀是在其兩個(gè)軸上的掃描鏡運(yùn)動(dòng)的函數(shù)。例如，在一些實(shí)施例中，掃描鏡162響應(yīng)于鋸齒波刺激在第一軸(例如，垂直維度)上掃過(guò)，導(dǎo)致基本線性和單向性的垂直掃描。同樣地，例如在一些實(shí)施例中，掃描鏡162根據(jù)正弦刺激在第二軸(例如，水平維度)上掃過(guò)，導(dǎo)致基本正弦水平掃描。
[0028]MEMS裝置160