專利名稱：用于可控制地減小由激光投影顯示器傳遞的功率的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及電子顯示器，更具體地，涉及檢測(cè)觀看面的改變和減小由激光器傳遞的功率的激光投影顯示器。
背景技術(shù)：
在激光投影設(shè)備中，一個(gè)或多個(gè)激光器典型地被安排成在屏幕或其它平的觀看面上投影顯示。為了產(chǎn)生具有足夠亮度的顯示用于在通常的環(huán)境照明條件下觀看，激光器必須能夠提供至少預(yù)先選擇的最小的功率量。然而，在某些應(yīng)用中，在觀看面與激光器之間的空間可以是相當(dāng)開(kāi)放的，因此，物體或人可能在它們之間穿過(guò)，使得物體和/或人暴露在激光下。在這樣的環(huán)境下，適用FDA規(guī)章(諸如CDRH和/或IEC)，限制激光器可以傳遞的功率量。然而，限制的功率量通常對(duì)于產(chǎn)生適當(dāng)?shù)牧炼蕊@示是不足的。
本發(fā)明的目的是克服或至少減小上述的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面，提供一種用于控制激光器的方法。方法包括把激光投射在觀看面上和監(jiān)視從觀看面反射的激光。根據(jù)反射的激光控制由激光器傳遞的功率。


通過(guò)參考結(jié)合附圖描述的以下的說(shuō)明可以了解本發(fā)明，圖上相同的標(biāo)號(hào)表示相同的單元，以及其中圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖的一種形式的框圖；
圖2是圖1所示的觀看面的一種形式的圖；圖3A和3B顯示在掃描裝置工作期間在各種時(shí)間掃描裝置的頂視圖；圖4顯示可以由圖1所示的控制器執(zhí)行的控制程序的流程圖的一個(gè)實(shí)施例；以及圖5顯示可以由圖1所示的控制器執(zhí)行的校準(zhǔn)子程序的流程圖的一個(gè)實(shí)施例。
雖然本發(fā)明易于進(jìn)行各種修改和替換的形式，本發(fā)明的具體的實(shí)施例作為例子在附圖上顯示以及在這里詳細(xì)地描述。然而，應(yīng)當(dāng)指出，這里的具體的實(shí)施例的說(shuō)明不打算限制公開(kāi)的具體的形式，而相反，本發(fā)明包括屬于由所附權(quán)利要求規(guī)定的本發(fā)明的精神和范圍的所有的修改、等價(jià)物和替換例。
具體實(shí)施例方式
下面描述本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施例。為了清晰起見(jiàn)，在本技術(shù)說(shuō)明書(shū)中不描述實(shí)際的實(shí)施方案的所有的特性。當(dāng)然，應(yīng)該意識(shí)到，在任何這樣的實(shí)際的實(shí)施例的開(kāi)發(fā)中，必須作出許多實(shí)施方案特定的決定，達(dá)到開(kāi)發(fā)者的特定的目標(biāo)，諸如遵從系統(tǒng)有關(guān)的和商業(yè)有關(guān)的約束條件，這些條件是隨不同的實(shí)施方案而不同的。而且，應(yīng)該意識(shí)到，這樣的開(kāi)發(fā)努力可能是復(fù)雜的和費(fèi)時(shí)的，但無(wú)論如何，它是從本公開(kāi)內(nèi)容獲益的本領(lǐng)域技術(shù)人員擔(dān)負(fù)的例行程序。
以下的共同待決的申請(qǐng)整體地在此引用以供參考Mik Stern等，“Method and Apparatus for Aligning a Plurality of Lasers in anElectronic Display Device”；Narayan Nambudiri等，“Method andApparatus for Displaying Information in Automotive ApplicationsUsing a Laser Projection Display”；Narayan Nambudiri等，“Methodand Apparatus for Providing an Interface Between a Liquid CrystalDisplay Controller and a Laser Projection Display”；Paul Dvorkis等，“A Color Laser Projection Display”；Chinh Tan等，“Method andApparatus for Capturing Images Using A Color Laser ProjeetionDisplay”；Fred Wood等，“Method and Apparatus for ConservingPower in a Laser Projection Display”；Ron Goldman等，“A LaserProjection Display”；Carl Wittenberg等，“Method and Apparatus forControllably Compensating for Distortions in a Laser ProjectionDisplay”；和Dmitriy Yavid等，“Method and Apparatus forControllably Modulating a Laser Projection Display”。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，具體參照?qǐng)D1，圖上顯示按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的激光投影顯示器(LPD)100的一種形式的框圖。在該說(shuō)明性實(shí)施例中，LPD 100包括三個(gè)激光器102，104，106，分別能夠發(fā)射光束108，110，112，包含獨(dú)特的顏色，諸如紅色、綠色或藍(lán)色。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，激光器和從它反射的光的顏色的數(shù)目可以變化，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，激光器102，104，106被安排在公共面114上，光束108，110，112在角度上互相相對(duì)地被引導(dǎo)以投射在諸如第一掃描反射鏡118的第一掃描裝置的基本上共同的位置116，這些光束從這里被反射成為光束120，122，124。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，激光器102，104，106不需要被安排在公共面上，而是可以相對(duì)于第一掃描反射鏡118的旋轉(zhuǎn)軸成角度地被布置在至少二維空間。與平面114的偏差可以通過(guò)如下面討論的那樣控制激光器102，104，106的時(shí)序而被補(bǔ)償。
在說(shuō)明性實(shí)施例中，第一掃描反射鏡118以相對(duì)較高的速率(例如，約20-30kHz)圍繞軸120振蕩。第一掃描反射鏡118的旋轉(zhuǎn)或振蕩使得光束108，110，112移動(dòng)。也就是，當(dāng)?shù)谝粧呙璺瓷溏R118的角度位置改變時(shí)，來(lái)自第一掃描反射鏡118的光束120，122，124的反射的角度也改變。因此，隨著反射鏡振蕩，反射的光束120，122，124被掃描，造成光束120，122，124沿二維顯示器的一個(gè)分量的運(yùn)動(dòng)。
二維顯示器的第二分量通過(guò)諸如反射鏡126的第二掃描裝置產(chǎn)生。在說(shuō)明性實(shí)施例中，第二反射鏡126在樞軸點(diǎn)130處被耦合到馬達(dá)128，以便產(chǎn)生圍繞基本上垂直于第一反射鏡118的旋轉(zhuǎn)軸的軸的旋轉(zhuǎn)或振蕩運(yùn)動(dòng)。光束120，122，124從第二反射鏡126被反射出成為光束132，134，136，以及引導(dǎo)到觀看面138。觀看面138可以取各種各樣形式的任何形式，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。例如，觀看面138可以是固定的屏幕，它可以由激光器102，104，106正面照亮或背后照亮，以及可被包含在對(duì)于LPD 100共同的外殼中(未示出)，或者替換地，觀看面138可以取任何方便的、通常的平表面的形式，諸如與LPD100間隔開(kāi)的壁或屏幕。
第二反射鏡126，與第一反射鏡118的速率相比較，以相對(duì)較慢的速率(例如約60Hz)振蕩或旋轉(zhuǎn)。因此，應(yīng)該意識(shí)到，如圖2所示，光束132，134，136通常遵循在顯示器表面138上的路徑140。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，路徑140在形狀和概念上類似于在陰極射線管電視機(jī)和計(jì)算機(jī)監(jiān)視器中通常采用的光柵掃描。
雖然本發(fā)明在這里是在采用分開(kāi)的第一和第二掃描反射鏡118，126的實(shí)施例方面描述的，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，類似的路徑140可以通過(guò)使用單個(gè)反射鏡被產(chǎn)生。單個(gè)反射鏡能夠圍繞兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸移動(dòng)，提供沿兩個(gè)正交軸的快的和慢的振蕩運(yùn)動(dòng)。
正如從圖1看到的，由于激光器102，104，106的角度位置，即使在激光器102，104，106被機(jī)械地和光學(xué)地安排成在同一個(gè)平面內(nèi)以及在反射鏡118上的同一點(diǎn)(在旋轉(zhuǎn)軸120上)傳遞光束108，110，112，每個(gè)光束具有不同的反射角，這使得光束120，122，124發(fā)散?？刂破?42被提供來(lái)可控制地給激光器102，104，106供應(yīng)能量，有效地使得光束120，122，124共線，這樣，它們可被第二反射鏡126反射出，并且被傳送到觀看面138的同一點(diǎn)，與觀看面138離第二反射鏡126的距離相對(duì)獨(dú)立。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3A和3B，討論使得光束120，122，124共線的控制器142的操作。為了簡(jiǎn)化討論，圖3上只顯示兩個(gè)激光器102，104，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，這里討論的概念可被擴(kuò)展到三個(gè)或多個(gè)激光器，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。如圖3A所示，如果激光器102，104被同時(shí)供應(yīng)能量，則反射的光束120，122發(fā)散。然而，如圖3B所示，如果激光器102，104以稍微不同的時(shí)間被供應(yīng)能量，則反射的光束120，122可被做成遵循單個(gè)共同的路徑(即，光束120，122共線)。例如，如果激光器102在第一時(shí)間t1被供應(yīng)能量，則反射鏡118將處在第一位置，如實(shí)線表示的，以及光束108將被反射鏡118反射出成為光束120。隨后，如果激光器104在第二時(shí)間t2被供應(yīng)能量，則反射鏡118將處在第二位置，如虛線表示的，以及光束110將被反射鏡118反射出成為光束122。通過(guò)精確地控制時(shí)間t2，反射鏡118將處在一個(gè)位置，以便精確地沿著與光束120基本上相同的路徑反射光束122。
因此，通過(guò)控制器142的操作，光束120，122基本上是共線的，但時(shí)間上稍微偏移。也就是，光束120，122現(xiàn)在被投射到顯示面138上基本上同一個(gè)點(diǎn)，但在稍微不同的時(shí)間。然而，由于人的眼睛的視覺(jué)暫留，時(shí)間上的變化是檢測(cè)不到的。也就是，在圖1所示的三激光器系統(tǒng)的情形下，每個(gè)激光器102，104，106將把獨(dú)特的顏色和強(qiáng)度的激光在相對(duì)較短的時(shí)間窗口內(nèi)可控制地傳遞到觀看面132上基本上同一點(diǎn)。人的眼睛將檢測(cè)不到三種分開(kāi)的顏色，而是將覺(jué)察三個(gè)光束的混合，這樣，協(xié)調(diào)的和想要的色調(diào)出現(xiàn)在觀看面上的該點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，這個(gè)處理過(guò)程可以沿路徑140重復(fù)多次，重新創(chuàng)建在觀看面132上的圖像。
類似的概念可被使用來(lái)補(bǔ)償在其中激光器102，104，106沒(méi)有放置在同一個(gè)平面114的替換實(shí)施例中引起的偏差。在該實(shí)施例中，由每個(gè)激光器產(chǎn)生的、最終達(dá)到觀看面的激光可以互相相對(duì)地垂直移位。控制器142可以通過(guò)取決于垂直移位是向上還是向下，給跨過(guò)觀看面的先前的或以后的水平掃描的偏差的激光器加能量而補(bǔ)償這個(gè)垂直移位。例如，假設(shè)第二光束在第一光束的上面垂直移位。因此，對(duì)于跨過(guò)觀看面的第一水平掃描，給與第二光束相關(guān)聯(lián)的激光器加能量。對(duì)于垂直地低于以前的水平掃描的、跨過(guò)觀看面的以后的水平掃描，給與第一光束相關(guān)聯(lián)的激光器加能量，這樣，兩個(gè)光束到達(dá)觀看面上相同的垂直位置，但在時(shí)間上稍微移位。
轉(zhuǎn)到圖1，光檢測(cè)器144被安排來(lái)接收從觀看面138反射的激光。光檢測(cè)器144可以取各種各樣形式的任意形式，包括單個(gè)光敏單元或被排列成網(wǎng)格的多個(gè)光敏單元。在某些實(shí)施例中，包括機(jī)械/光學(xué)系統(tǒng)146來(lái)把反射的激光聚焦到光檢測(cè)器144，可能是有用的。
光檢測(cè)器144經(jīng)由線148被耦合到控制器142。表示由光檢測(cè)器144檢測(cè)到的反射的激光的幅度的信號(hào)可以在線148上被傳送到控制器142。在某些情形下，諸如當(dāng)光檢測(cè)器144由光敏單元的網(wǎng)格或陣列組成時(shí)，也輸送有關(guān)反射的激光的位置的信息可能是有用的。如結(jié)合圖4更詳細(xì)地討論的，控制器142可以使用有關(guān)反射的激光的幅度的信息，一般地確定激光器的傳輸路徑內(nèi)的條件是否改變，諸如被人或物體阻斷，或觀看面是否被改變。如果檢測(cè)到這樣的事件，激光器的操作可以通過(guò)例如大大地減小由它傳遞的功率或通過(guò)關(guān)斷激光器而被修改。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4，圖上顯示可以在控制器142中使用的控制例程400的一個(gè)實(shí)施例。例程從框401開(kāi)始，其中控制器142使用從光檢測(cè)器144接收的信號(hào)來(lái)確定反射的激光的實(shí)際的幅度。在框402，控制器確定反射的激光的預(yù)期的幅度。也就是，控制器142“知道”它已經(jīng)請(qǐng)求激光器傳遞到觀看面的功率量。因此，根據(jù)算法、查找表等等，控制器可以達(dá)到它預(yù)期要由光檢測(cè)器144接收的反射的激光的幅度?？刂破?42可以使用預(yù)期的幅度來(lái)確定在激光器的光傳輸路徑內(nèi)是否出現(xiàn)變化。如果實(shí)際的反射的激光與預(yù)期的反射的激光基本上一致，則操作繼續(xù)進(jìn)行而不被修改。另一方面，如果實(shí)際的反射的激光與預(yù)期的反射的激光有很大的變化，如在框403確定的，則可以命令控制器142控制激光器的功率(在框404)，諸如通過(guò)減小由激光器傳遞的功率量。如果激光被人或物體中斷，則反射回到光檢測(cè)器144的激光的量可以很大地變化。在某些情形中，反射回到光檢測(cè)器144的實(shí)際的激光可以大大地減?。蝗欢?，在其它情形下，反射回到光檢測(cè)器144的實(shí)際的激光可以大大地增加。在任一種情形下，控制器142可以選擇減小來(lái)自激光器的功率，或者在某些事例中，關(guān)斷激光器。
響應(yīng)于檢測(cè)到實(shí)際的反射的激光的很大的變化，控制器142可以采取任何的各種各樣的行動(dòng)。例如控制器142可以選擇減小或甚至消除在整個(gè)觀看面上用于所有的三個(gè)激光的功率。替換地，控制器142可被編程為僅僅減小或消除在其中檢測(cè)到反射率的變化的那些區(qū)域中的功率。而且，控制器142可被編程為減小或消除在其中檢測(cè)到反射率的變化的那些區(qū)域加上在其中檢測(cè)到反射率的變化的這些區(qū)域周圍的附加緩沖區(qū)域中的功率。
在某些實(shí)施例中，繼續(xù)供應(yīng)某些功率給激光器以使得它們可被使用來(lái)顯示錯(cuò)誤消息可能是有用的。錯(cuò)誤消息可包括關(guān)于對(duì)于LPD如何復(fù)位或恢復(fù)正常操作的信息。例如，可以顯示諸如“請(qǐng)把你的顯示器對(duì)準(zhǔn)均勻的背景以便正確地操作”的消息。
為了控制器142確定反射的激光的預(yù)期的幅度(正如以上對(duì)于圖5的框402討論的)，當(dāng)LPD第一次被接通時(shí)執(zhí)行校準(zhǔn)處理過(guò)程可能是有用的?？梢杂煽刂破?42執(zhí)行的校準(zhǔn)處理過(guò)程500的一個(gè)實(shí)施例在圖5的流程圖中被闡述。校準(zhǔn)處理過(guò)程從框501開(kāi)始，其中控制器142在諸如足以掃描觀看面138的至少很大的部分至少一次的時(shí)間段那樣的短的時(shí)間段內(nèi)接通激光器。這個(gè)第一校準(zhǔn)掃描可以由以相對(duì)較低的功率工作的激光器完成?？刂破?2接收來(lái)自光檢測(cè)器144的反饋信號(hào)，表示至少兩種類型的有用信息。首先，控制器142可以通過(guò)監(jiān)視由光檢測(cè)器144對(duì)于任何重大的變化傳遞的信號(hào)而確定LPD是否針對(duì)相對(duì)較均勻的觀看面(框502)。如果檢測(cè)到重大的變化，則控制器142可以中止校準(zhǔn)處理過(guò)程(框503)，以及顯示諸如“請(qǐng)把你的顯示器對(duì)準(zhǔn)均勻的背景以便正確地操作”的消息。
另一方面，如果變化是足夠小的，則可以允許繼續(xù)進(jìn)行校準(zhǔn)處理過(guò)程。在框504，控制器142可以根據(jù)在第一次校準(zhǔn)處理過(guò)程中檢測(cè)的反射的激光的幅度得出關(guān)于在其它功率電平下預(yù)期的反射的激光的幅度的信息。例如，控制器可以得出把發(fā)射功率電平的幅度與反射的激光的幅度相關(guān)的公式。該關(guān)系可以從基于總的激光的平均比值的簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)近似變化到試圖考慮對(duì)于每種激光器彩色的反射率變化的更復(fù)雜的算法。替換地，通過(guò)以變化的功率電平執(zhí)行附加掃描可以得到更為經(jīng)驗(yàn)的方法。這些附加掃描可被記錄在一系列查找表中，控制器142可以在以后訪問(wèn)查找表，以估計(jì)預(yù)期的反射的激光的幅度?？刂破?42可以訪問(wèn)最接近匹配于激光器的當(dāng)前的工作條件的表格，或控制器142可以包括用于在表格之間進(jìn)行插入的算法。
除非專門指出，或正如從討論中看到的，諸如“處理”，或“計(jì)算”，或“確定”，或“顯示”等的術(shù)語(yǔ)，涉及到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類似的電子計(jì)算設(shè)備的動(dòng)作和處理，它們操縱和把代表在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)的物理的電子的量的數(shù)據(jù)變換到類似地代表在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器或寄存器，或其它這樣的信息貯存裝置、傳輸或顯示裝置內(nèi)的物理量的其它數(shù)據(jù)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，在這里的各種實(shí)施例中顯示的各種不同的系統(tǒng)層、子程序、模塊可以是可執(zhí)行的控制單元。控制單元可包括微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器、處理器卡(包括一個(gè)或多個(gè)處理器或控制器)、或其它控制或計(jì)算設(shè)備。在本討論中涉及到的貯存裝置可包括一個(gè)或多個(gè)機(jī)器可讀的貯存媒體，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和指令。貯存媒體可以包括不同的形式的存儲(chǔ)器，包括半導(dǎo)體存儲(chǔ)器裝置，諸如動(dòng)態(tài)或靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM或SRAM)、可擦除和可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、電可擦除和可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、和快閃存儲(chǔ)器；磁盤，諸如固定盤、軟盤、可拆卸盤；其它磁媒體，包括磁帶；以及光媒體，諸如緊湊盤(CD)或數(shù)字視盤(DVD)。組成在各種系統(tǒng)中各種不同的軟件層、子程序、模塊的指令可以被存儲(chǔ)在各種貯存裝置。指令在被控制單元執(zhí)行時(shí)使得相應(yīng)的系統(tǒng)執(zhí)行編程的動(dòng)作。
以上公開(kāi)的具體的實(shí)施例僅僅是說(shuō)明性的，因?yàn)楸景l(fā)明可以以從這里的教導(dǎo)獲益的、本領(lǐng)域技術(shù)人員看到的不同的但等價(jià)的形式被修改和實(shí)踐。而且，不打算對(duì)這里顯示的結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)施加限制，除非下面的權(quán)利要求中描述的。因此，方法、系統(tǒng)和它們的一部分以及所描述的方法和系統(tǒng)的一部分可以在諸如無(wú)線單元、基站、基站控制器和/或移動(dòng)交換中心那樣的不同的位置處被實(shí)施。而且，對(duì)于實(shí)施和使用所描述的系統(tǒng)所需要的處理電路可以以專用集成電路、軟件驅(qū)動(dòng)的處理電路。固件、可編程邏輯器件、硬件、分立元件、或以上部件的裝置被實(shí)施，正如從本公開(kāi)內(nèi)容獲益的、本領(lǐng)域技術(shù)人員看到的。所以，可以看到，以上公開(kāi)的具體的實(shí)施例可以被改變或被修改，以及所有這樣的變動(dòng)被認(rèn)為屬于本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。因此，這里尋求的保護(hù)是如在下面的權(quán)利要求中闡述的。
權(quán)利要求
1.一種用于控制激光器的方法，包括把激光投射在觀看面上；監(jiān)視從觀看面反射的激光；以及基于反射的激光控制由激光器傳遞的功率。
全文摘要
提供了響應(yīng)于檢測(cè)到觀看面上的變化可控制地減小激光投影顯示器(LPD)的管理的方法和設(shè)備。在LPD工作期間，控制器(142)監(jiān)視從觀看面所反射的激光。由于控制器(142)“知道”指令LPD傳遞的功率量，它可以把已知的功率與反射的激光相比較，以便確定外部物體是否在激光的路徑上，從而影響激光的幅度?？刂破?142)通過(guò)減小加到激光器的功率而響應(yīng)于檢測(cè)到這樣的事件。
文檔編號(hào)G03B21/14GK1902945SQ200480039341
公開(kāi)日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2004年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月31日
發(fā)明者米克羅斯·斯坦恩, 保羅·德沃基斯, 納拉彥·納姆部迪利, 卡爾·維坦博格, 晨·譚, 雷·戈?duì)柕侣? 迪米特利·亞維德, 福萊得里克·F.·伍德 申請(qǐng)人:訊寶科技公司