扫描光束投影仪脉冲激光控制制造技术

简而言之，根据一个或多个实施例，扫描光束投影仪包括：激光二极管(114)，所述激光二极管用于发射光束；在表面上扫描光束以将包括虚拟像素的图像投影在表面上的扫描引擎(110)；耦合到激光二极管以响应于提供给DAC的数字视频信号使得激光二极管发射光束的数模转换器(DAC)；以及将数字视频信号提供给DAC的脉冲像素控制器，所述脉冲像素控制器用于将提供给DAC的数字视频信号与图像的虚拟像素对齐，并且为每个虚拟像素选择要由激光二极管生成的最优波形。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】扫描光束投影仪脉冲激光控制
技术介绍
理想地，扫描光束视频投影仪将均匀间隔的虚拟像素的网格投影到表面上。由于几何结构、光路失真以及变化的扫描仪速度，在不断变化的时间周期内在表面上扫描每个虚拟像素。数字扫描光束投影的一个挑战是将这个不断变化的时间周期与数字控制系统的固定时钟周期相匹配。基于激光的扫描光束视频投影仪的另一个挑战是，从激光产生连续的低光功率远不如产生更高的激光功率效率高。通过在关断和更高光功率之间进行调制来产生低光功率会更有效率。这种调制可以降低视频内容的最大亮度。过去，基于扫描激光的视频投影仪已经使用恒定采样频率数模转换器(DAC)来生成激光驱动波形。为了使这些波形与不断变化的虚拟像素频率重新同步，可以使用数字上采样和内插。上采样涉及更高的DAC采样率，其具有高总线交易功率成本。内插可能会导致图像清晰度下降，特别是对于计算机生成的视频内容。已经使用恒定频率DAC以两种正交方式尝试了激光光功率的调制。第一种方法为每个非零DAC采样提供相同的波形。该方法显示了激光斑点伪影的减少和效率的提高，但是大幅降低了投影仪的最大亮度。第二种方法在每个像素周期内将除一个DAC样本之外的所有样本零化。该方法显示了激光效率的增加，但是由于有效样本没有锁定到每个像素的位置，因此显示亮度降低和显著的视频伪影。附图说明在说明书的结论部分中特别指出并清楚要求保护所要求保护的主题。然而，当使用附图阅读时，通过参考以下详细描述可以理解这样的主题，在附图中：图1是根据一个或多个实施例的具有脉冲像素控制器的激光束扫描仪的框图；图2是根据一个或多个实施例的图1的激光束扫描仪的部分的框图，图示了光束脉冲与虚拟像素的对齐和光束脉冲的波形选择；图3是根据一个或多个实施例的图1的脉冲像素控制器的框图；图4是根据一个或多个实施例的利用能量占空比选择器进行的波形选择的图，图示了具有恒定像素宽度但变化的光束脉冲宽度的动态对齐脉冲；图5是根据一个或多个实施例的利用能量占空比选择器的波形选择的图，图示了具有恒定能量脉冲宽度但变化的像素宽度的动态对齐脉冲；图6是根据一个或多个实施例的动态边缘引擎(dynamicedgeengine)和可编程延迟线的图，用于定时对数模转换器(DAC)的更新以将光束脉冲波形放置在虚拟像素的选定区域中；图7是根据一个或多个实施例的在表面上投影图像的方法的流程图；图8是根据一个或多个实施例的用于控制用于扫描光束投影仪的脉冲像素的信息处理系统的框图；图9是根据一个或多个实施例的包括具有受控脉冲像素的扫描光束投影仪的信息处理系统的等距视图；以及图10是根据一个或多个实施例的包括被配置为平视显示器(HUD)的具有受控脉冲像素的扫描光束投影仪的车辆的图；以及图11是根据一个或多个实施例的包括被配置为头戴式显示器(HMD)的具有受控脉冲像素的扫描光束投影仪的眼镜的图。应该理解的是，为了说明的简单和/或清楚起见，附图中示出的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大。此外，如果认为合适，附图中的附图标记被重复以指示对应的和/或类似的元件。具体实施方式在以下详细描述中，阐述了许多具体细节以提供对要求保护的主题的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实施所要求保护的主题。在其他情况下，没有详细描述公知的方法、程序、组件和/或电路。在以下说明书和/或权利要求中，可以使用术语耦合和/或连接及其派生词。在特定实施例中，连接可用于指示两个或更多个元件彼此直接物理和/或电接触。耦合可能意味着两个或更多个元件直接的物理和/或电接触。然而，耦合也可能意味着两个或更多个元件可能不彼此直接接触，但仍然可以彼此协作和/或交互。例如，“耦合”可以表示两个或更多个元件彼此不接触，而是通过另一个元件或中间元件间接结合在一起。最后，在下面的描述和权利要求书中可以使用术语“在……上”、“覆盖在……上”和“在……上方”。“在……上”、“覆盖在……上”和“在……上方”可以用于指示两个或更多个元件彼此直接物理接触。然而，“在……上方”也可能意味着两个或更多个元件不彼此直接接触。例如，“在……上方”可能意味着一个元素位于另一个元素的上方但不彼此接触，并且可能在这两个元素之间具有另一个或多个元素。此外，术语“和/或”可能意味着“和”，它可能意味着“或”，它可能意味着“互斥或”，它可能意味着“一个”，它可能意味着“一些，但不是全部”，它可能意味着“都不”，和/或它可能意味着“两者都”，尽管所要求保护的主题的范围在这方面不受限制。在下面的说明书和/或权利要求中，可以使用术语“包括”和“包含”及其派生词并且其意图作为彼此的同义词。现在参考图1，将讨论根据一个或多个实施例的具有脉冲像素控制器的激光束扫描仪的框图。如图1所示，激光束扫描仪100可以包括扫描引擎110，该扫描引擎110包括微机电系统(MEMS)反射镜112，该微机电系统(MEMS)反射镜112可以被致动以在第一方向上围绕第一轴振荡并且在第二方向上围绕第二轴振荡。激光二极管114可以发射诸如从扫描引擎110反射的激光束116的光束，其中，MEMS反射镜112在表面120上扫描反射光束116以产生图像118。虽然为了讨论的目的图1示出了一种类型的扫描光束显示系统，例如基于微机电系统(MEMS)的显示器，但是应当注意，其他类型的扫描显示器——作为许多示例中的一些，包括使用两个单轴扫描仪、旋转多边形扫描仪或者Galvonometric扫描仪的那些以及使用一维空间光调制器与单轴扫描仪的组合的系统——也可以利用所要求保护的主题，并且所要求保护的主题的范围在此方面不受限制。在一个或多个特定实施例中，如图1所示的激光束扫描仪100可以包括称为PicoPTM的、由美国华盛顿州雷德蒙德的美国微电子公司(MicrovisionInc.)开发的微型投影仪。在这样的实施例中，这种微型投影仪的激光二极管114可以包括一个红色、一个绿色和一个蓝色激光二极管，其在靠近各自激光器输出的位置安装透镜，用于收集来自激光器的光线，并在输出端提供非常低的数值孔径(NA)光束。来自激光器的光然后可以与二向色元件组合成单个白光束116。使用分束器和/或基本折叠式反射镜光学器件，组合光束116可以被中继到设置于在表面120上以光栅图案扫描输出光束116的扫描引擎100上的双轴MEMS扫描镜112上。与扫描的输出光束116的位置同步地调制激光器可以产生投影图像118。在一个或多个实施例中，激光束扫描仪100可以包括称为集成光子模块(IPM)的单个模块，其在一些实施例中高度可以是7毫米(mm)或更小，并且在一些实施例中，IPM的高度可以小于5mm。此外，IPM100的总体积可小于5立方厘米(cc)，但所要求保护的主题的范围在这些方面不受限制。在一个或多个实施例中，激光束扫描仪可以包括独立设备，其能够响应于接收作为输入的显示信号而在表面120上产生图像118。在一个或多个实施例中，激光束扫描仪100可以集成在信息处理系统中或与信息处理系统集成，或者以其它方式耦合到信息处理系统，如在下面参考图8所示和所描述的。在一个或多个实施例中，激光束扫描仪100包括脉冲像素控制器126，以当以光栅图案沿表面12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扫描光束投影仪，包括：激光二极管，所述激光二极管用于发射光束；扫描引擎，所述扫描引擎用于在表面上扫描所述光束以在所述表面上投影包括虚拟像素的图像；数模转换器(DAC)，耦合到所述激光二极管以响应于提供给所述DAC的数字视频信号而使所述激光二极管发射所述光束；以及脉冲像素控制器，所述脉冲像素控制器用于将所述数字视频信号提供给所述DAC，所述脉冲像素控制器用于将提供给所述DAC的所述数字视频信号与所述图像的所述虚拟像素对齐，并且用于为所述虚拟像素选择要由所述激光二极管生成的最优波形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.06 US 14/876,5781.一种扫描光束投影仪，包括：激光二极管，所述激光二极管用于发射光束；扫描引擎，所述扫描引擎用于在表面上扫描所述光束以在所述表面上投影包括虚拟像素的图像；数模转换器(DAC)，耦合到所述激光二极管以响应于提供给所述DAC的数字视频信号而使所述激光二极管发射所述光束；以及脉冲像素控制器，所述脉冲像素控制器用于将所述数字视频信号提供给所述DAC，所述脉冲像素控制器用于将提供给所述DAC的所述数字视频信号与所述图像的所述虚拟像素对齐，并且用于为所述虚拟像素选择要由所述激光二极管生成的最优波形。2.根据权利要求1所述的扫描光束投影仪，其中，所述脉冲像素控制器包括动态边缘引擎，所述动态边缘引擎用于在逐个时钟周期的基础上配置可编程延迟线的集合，以定时对所述DAC的更新以形成用于对应的虚拟像素的像素。3.根据权利要求1所述的扫描光束投影仪，其中，所述脉冲像素控制器包括能量占空比选择器，所述能量占空比选择器用于为对应的虚拟像素提供最高效或几乎最高效的波形。4.根据权利要求3所述的扫描光束投影仪，其中，至少部分地基于所述虚拟像素的期望光能和时间周期来选择所述波形。5.根据权利要求3所述的扫描光束投影仪，其中，所述波形被选择成在保持足够的像素能量的同时使所述激光二极管的关断时间最大化或几乎最大化。6.根据权利要求1所述的扫描光束投影仪，还包括位置估计器，所述位置估计器用于估计所述扫描引擎的位置，并将所述扫描引擎的位置提供给所述脉冲像素控制器，以促进将提供给所述DAC的所述数字视频信号与所述虚拟像素对齐。7.一种用于在表面上投影图像的方法，包括：生成要在所述表面上扫描的光束以创建所述图像，所述图像包括虚拟像素；响应于对应于所述图像的视频信号，在所述表面上扫描所述光束；以及在所述表面上在所述图像的所述虚拟像素处生成光束脉冲，其中，通过在逐个时钟周期的基础上将所述光束脉冲延迟预定量来使所述光束脉冲与所述虚拟像素对齐...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕特里克·J·麦克维蒂，
申请(专利权)人：微视公司，
类型：发明
国别省市：美国,US