專利名稱：掃描系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及掃描系統(tǒng)中所使用的掃描系統(tǒng)和設(shè)備，尤其涉及在圖像投影中所使用的掃描系統(tǒng)和設(shè)備，但不是唯一的。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種掃描系統(tǒng)，包括第一掃描器裝置；光源，用于指引光子束入射到第一掃描器裝置上，以使光子沿第一總掃描方向進(jìn)行掃描；以及，第二掃描器裝置，用于使所述光子沿與所述第一總掃描方向基本上垂直的第二總掃描方向進(jìn)行掃描，從而感覺到圖像。
第一掃描器裝置最好用于在第二掃描器裝置上進(jìn)行線性光子掃射或軌跡“行掃描”，第二掃描器裝置掃描線軌跡以實(shí)現(xiàn)兩維“幀掃描”圖像。
最好調(diào)制指向第一掃描器裝置的光束。
最好對(duì)系統(tǒng)設(shè)有同步裝置，同步裝置使得準(zhǔn)確地重復(fù)從至少一個(gè)掃描裝置所掃描的調(diào)制光序列，所述同步裝置包括i)與調(diào)制成像光束不同的同步光束，該同步光束被指引而入射到至少一個(gè)(最好兩個(gè))掃描器裝置上；以及，ii)傳感器裝置，用于探測(cè)從掃描器裝置反射的同步光束。
最好，如此構(gòu)成同步裝置的同步光束和傳感器裝置，從而傳感器裝置探測(cè)靠近所反射的同步光束的掃描起點(diǎn)的反射光束。
同步裝置最好包括與調(diào)制成像光束不同的獨(dú)立同步光束，每個(gè)同步光束指向第一和第二掃描器裝置中獨(dú)立的一個(gè)。最好設(shè)置各自獨(dú)立的傳感器，每個(gè)探測(cè)從各自掃描器反射的各自的同步光束。
同步裝置最好還提供一個(gè)基準(zhǔn)使得第一和第二掃描器裝置的掃描速率之間的相位關(guān)系得以保持。
最好，第一和第二掃描器裝置中的任一個(gè)或兩個(gè)包括反射器裝置，所述反射器裝置具有用于實(shí)行光子掃描的一個(gè)或多個(gè)光反射平面。
最好，反射器裝置包括可旋轉(zhuǎn)的反射鏡反射器，第一反射鏡反射器包括第一掃描器裝置而第二反射鏡反射器包括第二掃描器裝置。最好由各個(gè)電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)包括各個(gè)掃描器裝置的反射鏡。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一掃描器裝置包括可旋轉(zhuǎn)的多面多角反射鏡，第二掃描器裝置包括被驅(qū)動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)元件，所述元件具有繞一旋轉(zhuǎn)軸延伸的反射表面用以反射光束，除了至少一個(gè)局部的角度躍變(step)或不連續(xù)以外，所述反射表面一般具有繞旋轉(zhuǎn)軸的連續(xù)曲面輪廓。
在此實(shí)施例中，反射鏡最好以不同的各個(gè)速度旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行線性“行掃描”的第一可旋轉(zhuǎn)掃描器裝置大體上旋轉(zhuǎn)得比進(jìn)行兩維“幀掃描”的第二可旋轉(zhuǎn)掃描器裝置來得快。
在被用作具有用作“行”掃描的相對(duì)較多平面的可旋轉(zhuǎn)多角反射鏡的“幀”掃描器下游時(shí)，使用具有反射表面由相對(duì)很少(例如只有一個(gè)或兩個(gè))的局部躍變或不連續(xù)所限定的可旋轉(zhuǎn)反射器元件在技術(shù)上提供了明顯的優(yōu)點(diǎn)。這是因?yàn)?，例如，相?duì)于“行”掃描器，“幀”掃描器每旋轉(zhuǎn)一周的較低掃描線數(shù)目增強(qiáng)了圖像的分辨率。此外，可以旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性較大的相對(duì)高的旋轉(zhuǎn)速度來運(yùn)轉(zhuǎn)“幀”掃描器。
依據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了用于掃描光束的掃描器裝置，該掃描器裝置包括被驅(qū)動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)元件，所述元件具有繞一旋轉(zhuǎn)軸延伸的反射表面用以反射光束，除了至少一個(gè)局部的角度躍變或不連續(xù)以外，所述反射表面一般具有繞旋轉(zhuǎn)軸的連續(xù)曲面輪廓，如此構(gòu)成反射表面的曲面輪廓和局部的角度躍變或不連續(xù)，從而對(duì)于隨著入射到反射表面的光束而以恒定旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)的掃描器，對(duì)光束進(jìn)行掃描，使之以基本上以恒定的速度在平坦的屏幕上移動(dòng)。
此行掃描的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，構(gòu)成投影圖像的特定像素的強(qiáng)度和分辨率應(yīng)與其在圖像中的位置無關(guān)，因?yàn)閷?duì)未調(diào)制的掃描光束，光子密度在圖像的整個(gè)范圍內(nèi)是均勻的。
反射鏡表面的連續(xù)彎曲輪廓最好沒有連續(xù)的曲率；而是曲率隨軸而改變。
反射鏡表面繞可旋轉(zhuǎn)元件旋轉(zhuǎn)軸的軌跡對(duì)于繞橫過旋轉(zhuǎn)軸而延伸的至少一個(gè)對(duì)稱軸是不對(duì)稱的。最好，反射鏡表面繞可旋轉(zhuǎn)元件旋轉(zhuǎn)軸的軌跡繞橫過旋轉(zhuǎn)軸而延伸的兩個(gè)或更少(最好只有一個(gè))的對(duì)稱軸對(duì)稱。
在可旋轉(zhuǎn)元件的連續(xù)彎曲反射鏡表面上一般只設(shè)有單個(gè)局部躍變或不連續(xù)，所述掃描器裝置在被驅(qū)動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)元件的每旋轉(zhuǎn)一周對(duì)光束進(jìn)行單次掃描。(此外，在可旋轉(zhuǎn)以及的連續(xù)彎曲反射鏡表面上一般設(shè)有兩個(gè)躍變或不連續(xù)，這兩個(gè)躍變或不連續(xù)繞可旋轉(zhuǎn)元件的旋轉(zhuǎn)軸相互隔開180°的間隔；在此實(shí)施例中，每旋轉(zhuǎn)一周實(shí)現(xiàn)兩次光子掃描。)局部躍變或不連續(xù)用于使幀掃描復(fù)位到其起始位置并開始感覺圖像的“屏幕刷新”。
最好，使被驅(qū)動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)元件平衡，以在操作中減少振動(dòng)和平衡力缺乏。附圖概述現(xiàn)在將只通過示例并參考附圖以特殊實(shí)施例來進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中

圖1是依據(jù)在投影圖像中所使用的本發(fā)明的掃描系統(tǒng)的示意圖；圖2是示出圖1的系統(tǒng)的示意方框圖；圖3是類似于圖1的示意圖，示出依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)掃描系統(tǒng)；圖4是依據(jù)本發(fā)明的掃描器裝置第一實(shí)施例的示意透視和平面圖；圖5是示出由依據(jù)本發(fā)明的掃描器裝置所產(chǎn)生線性掃描的說明圖(光束從位置Y移到位置Y+δy的時(shí)間是恒定量δt)；以及圖6是依據(jù)本發(fā)明掃描器裝置另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
本發(fā)明的較佳實(shí)施方式參考附圖，投影系統(tǒng)包括調(diào)制激光源1，用于直接對(duì)第一掃描器10(行掃描器)產(chǎn)生光子，隨后光子向第二掃描器20(幀掃描器)反射以在屏幕3上產(chǎn)生圖像2。第一掃描器包括被交流同步電動(dòng)機(jī)12所驅(qū)動(dòng)以非常高的速度(一般，例如80,000r.p.m.)旋轉(zhuǎn)的多面多角反射鏡11。第一掃描器10掃描光子，以產(chǎn)生“行掃描”(它最終表示所形成的圖像上的水平掃描)，每個(gè)面產(chǎn)生一條掃描線。從第一掃描器10反射的“行掃描”光子入射到第二掃描器20，該第二掃描器包括其軸垂直于第一反射鏡11的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)曲面鏡21(被電動(dòng)機(jī)22所驅(qū)動(dòng))。入射到第二反射鏡21的曲面上的每個(gè)連續(xù)掃描線被反射到屏幕上，各小平面的連續(xù)旋轉(zhuǎn)使得連續(xù)掃描線被垂直地轉(zhuǎn)移到屏幕3上，從而第二反射鏡21的反射面提供了產(chǎn)生完整信息屏幕或“圖像”的“幀掃描”。
為了保證在屏幕上感覺到穩(wěn)定的圖像，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)使掃描器10的下一個(gè)后續(xù)反射鏡小平面與光束1a的光子對(duì)準(zhǔn)時(shí)，調(diào)制序列正好在新小平面上與先前小平面相同的點(diǎn)上正確同步是很重要的。通過在第二反射鏡21的每個(gè)小平面的路徑上重復(fù)經(jīng)調(diào)制的光圖案，可產(chǎn)生穩(wěn)定兩維圖像。
為了實(shí)現(xiàn)光調(diào)制和掃描器旋轉(zhuǎn)所需的同步以使連續(xù)線和幀掃描準(zhǔn)確地成像，提供了包括同步激光源4和光檢測(cè)器5、6。激光源4產(chǎn)生各個(gè)光束，每個(gè)光束被指引而入射到各個(gè)掃描器反射鏡11、21上。光檢測(cè)器5、6如此定位，從而在分別相應(yīng)于(調(diào)制圖像產(chǎn)生光束的)行掃描和幀掃描的起始時(shí)間點(diǎn)處檢測(cè)各個(gè)反射同步光束。
對(duì)于常規(guī)的方法，為了使對(duì)于連續(xù)掃描的調(diào)制同步，已提出使用光檢測(cè)器來檢測(cè)掃描調(diào)制圖像產(chǎn)生光束本身。但目前所述的技術(shù)是最好的，因?yàn)樵谕ㄟ^檢測(cè)掃描調(diào)制圖像產(chǎn)生光束本身來使調(diào)制和反射鏡旋轉(zhuǎn)同步時(shí)，因只在調(diào)制器接收光束檢測(cè)信息時(shí)才對(duì)掃描圖像產(chǎn)生光束進(jìn)行調(diào)制，所以有一個(gè)固有(雖然很小)的時(shí)間滯后。使用在光源4處產(chǎn)生的與調(diào)制圖像產(chǎn)生源1不同的同步光束，可連續(xù)地調(diào)制掃描圖像產(chǎn)生光束，與此同時(shí)使用光檢測(cè)器5、6來檢測(cè)待掃描的后續(xù)行或幀的開始。
由處理器和控制單元7產(chǎn)生控制光子發(fā)生器1的調(diào)制圖案。運(yùn)用的原理類似于常規(guī)的TV/監(jiān)視器技術(shù)，在該技術(shù)中產(chǎn)生串行調(diào)制圖案，分別由掃描速度和同步來管理速度和定時(shí)。因此，控制單元7接收來自光檢測(cè)器5、6的輸入，以確定光束調(diào)制和反射鏡11、21旋轉(zhuǎn)的同步。
為了保證每幀具有所需的掃描線數(shù)目的高寬比正確的穩(wěn)定圖像，必須精確地預(yù)先確定或控制第一和第二反射鏡11、21的旋轉(zhuǎn)速度?？墒褂媒涣鞔艤妱?dòng)機(jī)，由提供給這兩個(gè)電動(dòng)機(jī)的交流的頻率來確定其速度。從一個(gè)高頻主時(shí)鐘(用適當(dāng)?shù)臄?shù)量來分頻)來得到這兩個(gè)頻率，于是一旦反射鏡11、21以所需的速度旋轉(zhuǎn)，則使其準(zhǔn)確率和相對(duì)相位保持恒定，以避免圖像在屏幕上“翻滾”或漂移(諸如發(fā)生例如缺陷電視圖形的同步失調(diào))。如果掃描系統(tǒng)使用允許圖像分辨率變化(例如，計(jì)算機(jī)顯示屏幕上的圖像分辨率從1024×768像素變到640×480像素)的設(shè)備，則可檢測(cè)到分辨率的變化并調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)12、22的速度以補(bǔ)償，從而使圖像尺寸保持恒定。也可由處理器控制器7來控制反射鏡11、21的旋轉(zhuǎn)速度。
常規(guī)的系統(tǒng)使用多面旋轉(zhuǎn)反射鏡來產(chǎn)生豎直方向的“幀掃描”，以在屏幕上產(chǎn)生圖像。但問題在于，一般旋轉(zhuǎn)光學(xué)反射鏡組件所使用的電動(dòng)機(jī)所實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)速度在1,000rpm和120,000rpm之間。這產(chǎn)生了高的垂直“幀掃描”頻率，對(duì)于目前的目的，這樣的高頻率是不必要的；為了解決這個(gè)問題，已得到如圖4和5所示的另一個(gè)旋轉(zhuǎn)掃描器，它可使用穩(wěn)定的高旋轉(zhuǎn)速度電動(dòng)機(jī)。
如果減少常規(guī)多角多面反射鏡的平面數(shù)目(即，五分之四)，則每個(gè)平面的掃描角太大，從而不能在不用昂貴光學(xué)設(shè)備的實(shí)際目的下投影圖像。如圖4和5所示，掃描器20包括可旋轉(zhuǎn)地安裝在電動(dòng)機(jī)組件22上并設(shè)有圍繞其旋轉(zhuǎn)軸延伸的彎曲的外周反射表面23的可旋轉(zhuǎn)元件21。曲反射表面繞軸的軌跡不是繞一個(gè)以上的對(duì)稱軸對(duì)稱，除了一個(gè)主躍變(或不連續(xù))通過光束旋轉(zhuǎn)時(shí)使掃描復(fù)位到其原始位置的主躍變(或不連續(xù))外，該表面一般基本上連續(xù)彎曲。雖然反射表面一般繞旋轉(zhuǎn)軸連續(xù)彎曲，但繞旋轉(zhuǎn)軸的彎曲程度有所變化。
繞該軸延伸的曲反射表面的重要特征在于，它提供至少一個(gè)線性掃描近似，其中如果元件21的旋轉(zhuǎn)速度恒定，則被反射的光束在屏幕上以一個(gè)基本上恒定線速度移動(dòng)。如圖5所示，對(duì)于正確的線性掃描，光束在屏幕上的均勻增量距離δy上行進(jìn)的增量時(shí)間δt是恒定的。
可使用以下的公式以數(shù)學(xué)方式來表達(dá)曲反射鏡表面繞旋轉(zhuǎn)軸的軌跡所提供的線性掃描近似f(x)=-π·R180ln(|cosA/4·x180|)·1802A/4·π+R---0≤x≤π]]>以及f(x)=-π·R180ln(|cos(A/4·(2·π-x)180)|)·1802A/4·π+R---π<x≤2π]]>這里A是掃描角，R是所述的圓的半徑。
可以想象通過增量修正或?qū)嶒?yàn)以及誤差修正來達(dá)到用于在每轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生一次或多次幀掃描的曲反射鏡表面，并可適當(dāng)?shù)刂圃煸摫砻嬉允怪a(chǎn)生線性掃描或近似線性掃描。
掃描器40(如圖6所示)是圖4掃描器20的變形，掃描器40包括安裝在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)組件42上的可旋轉(zhuǎn)元件41。彎曲的反射鏡外周反射表面43設(shè)有繞旋轉(zhuǎn)軸以180°隔開的兩個(gè)不連續(xù)或躍變44、45。因此，表面43繞旋轉(zhuǎn)軸的軌跡具有橫向通過旋轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)對(duì)稱軸(相互垂直)。表面43保證繞著旋轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)一周實(shí)現(xiàn)兩次掃描。對(duì)于可旋轉(zhuǎn)元件42，可使用以下公式以數(shù)學(xué)方式來表達(dá)曲反射鏡表面繞旋轉(zhuǎn)軸的軌跡f(x)=-π·R180ln(|cosA/4·x90|)·180×90A/4·π+R---π≤x≤π/2]]>以及f(x)=-π·R180ln(|cos(A/4·(π-x)90)|)·180×90A/4·π+R---π/2<x≤π]]>這里A是掃描角，R是所述的圓的半徑。
返回圖1、3和4所示的單個(gè)不連續(xù)反射鏡21，由于反射鏡的不對(duì)稱形狀，所以繞旋轉(zhuǎn)軸需要具有動(dòng)態(tài)平衡，以減少平衡力不足和振動(dòng)。此外，反射激光束的發(fā)散角有變化，需要對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償。
如圖3所示，可以在第一反射鏡11所反射的光的路徑中設(shè)置掃描透鏡15，以保證把反射光適當(dāng)?shù)鼐劢乖谄教?二維)的表面上(不是未適配的反射光情況下的曲聚焦表面)。為了補(bǔ)償反射鏡21所反射的光的發(fā)散，在掃描光的路徑中引入非球面透鏡9的布局。調(diào)制光源1包括各個(gè)紅、綠和藍(lán)光。
依據(jù)本發(fā)明的掃描系統(tǒng)適用于投影系統(tǒng)，尤其是諸如直接的視網(wǎng)膜投影布局或頭戴的顯示器等虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示系統(tǒng)。此外，可在把圖像投影到透明屏幕上以使用戶在看穿屏幕的同時(shí)觀察投影到屏幕上的圖像的“頭戴顯示器”設(shè)備中使用該系統(tǒng)。此外，該掃描系統(tǒng)也適用于將以諸如高功率二氧化碳激光源等更高能量的源來替代可見激光的工業(yè)打印設(shè)備。該系統(tǒng)還適用于用作諸如視頻攝像機(jī)系統(tǒng)等攝像機(jī)系統(tǒng)。在此設(shè)備中，以光傳感器/光檢測(cè)器來替代光源。我們相信該系統(tǒng)本身既是創(chuàng)新的又具有新穎性。
權(quán)利要求
1.一種掃描系統(tǒng)，其特征在于包括第一掃描器裝置；光源，用于指引光子束入射到第一掃描器裝置上，以使光子沿第一總掃描方向進(jìn)行掃描；以及，第二掃描器裝置，用于使所述光子沿與所述第一總掃描方向基本上垂直的第二總掃描方向進(jìn)行掃描，從而感覺到圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的掃描系統(tǒng)，其特征在于調(diào)制指向第一掃描器裝置的光束，該系統(tǒng)還包括同步裝置，所述同步裝置使得準(zhǔn)確地重復(fù)從至少一個(gè)掃描裝置所掃描的調(diào)制光序列，所述同步裝置包括i)與調(diào)制成像光束不同的同步光束，該同步光束被指引而入射到至少一個(gè)掃描器裝置上；以及，ii)傳感器裝置，用于探測(cè)從掃描器裝置反射的同步光束。
3.如權(quán)利要求2所述的掃描系統(tǒng)，其特征在于如此構(gòu)成同步光束和傳感器裝置，從而傳感器裝置探測(cè)靠近所反射的同步光束的掃描起點(diǎn)或終點(diǎn)的反射光束。
4.如權(quán)利要求3所述的掃描系統(tǒng)，其特征在于如此構(gòu)成同步光束和傳感器裝置，從而傳感器裝置探測(cè)靠近所反射同步光束的掃描起點(diǎn)的反射光束。
5.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的掃描系統(tǒng)，其特征在于第一掃描器裝置用于在第二掃描器裝置上的光子跡線進(jìn)行線性“行掃描”，第二掃描器裝置掃描“行掃描”跡線，以進(jìn)行兩維“幀掃描”。
6.如權(quán)利要求2到5中任一項(xiàng)所述的掃描系統(tǒng)，其特征在于同步裝置使得檢測(cè)和/或控制第一和第二掃描器裝置的掃描速率之間的相位關(guān)系。
7.如權(quán)利要求2到6中任一項(xiàng)所述的掃描系統(tǒng)，其特征在于還包括用于處理從傳感器裝置得到的信息的處理器裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的掃描系統(tǒng)，其特征在于還包括控制裝置，所述裝置響應(yīng)于處理器裝置所處理的信息來操縱第一和第二掃描器裝置的相對(duì)掃描速率和/或?qū)呙韫獾恼{(diào)制。
9.如權(quán)利要求8所述的掃描系統(tǒng)，其特征在于處理器和控制裝置包括微處理器。
10.如權(quán)利要求2到9中任一項(xiàng)所述的掃描系統(tǒng)，其特征在于同步裝置包括與調(diào)制成像光束不同的獨(dú)立同步光束，每個(gè)同步光束指向第一和第二掃描器裝置中不同的裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的掃描系統(tǒng)，其特征在于同步裝置包括獨(dú)立傳感器，每個(gè)傳感器用于檢測(cè)從各個(gè)掃描器裝置反射的各個(gè)同步光束。
12.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的掃描系統(tǒng)，其特征在于第一和第二掃描器裝置中的任一個(gè)或這兩個(gè)包括反射器裝置，所述反射器裝置具有用于實(shí)行光子掃描的一個(gè)或多個(gè)光反射小平面。
13.如權(quán)利要求12所述的掃描系統(tǒng)，其特征在于反射器裝置包括可旋轉(zhuǎn)的反射鏡反射器。
14.如權(quán)利要求13所述的掃描系統(tǒng)，其特征在于反射器裝置包括可旋轉(zhuǎn)的反射鏡反射器，第一反射鏡反射器包括第一掃描器裝置而第二反射鏡反射器包括第二掃描器裝置，由各個(gè)電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)反射鏡反射器。
15.如權(quán)利要求14所述的掃描系統(tǒng)，其特征在于可相對(duì)地控制反射鏡反射器的旋轉(zhuǎn)速度，以實(shí)現(xiàn)所需的相位關(guān)系。
16.如權(quán)利要求12到15任一項(xiàng)所述的掃描系統(tǒng)，其特征在于包括第一和第二掃描器裝置的各個(gè)反射鏡反射器中的至少一個(gè)包括可旋轉(zhuǎn)的多面多角反射鏡。
17.如權(quán)利要求16所述的掃描系統(tǒng)，其特征在于反射鏡以不同的各個(gè)速度旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行“行掃描”的反射鏡以基本上大于進(jìn)行“幀掃描”的反射鏡的旋轉(zhuǎn)速度而旋轉(zhuǎn)。
18.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的掃描系統(tǒng)，其特征在于第一掃描器裝置進(jìn)行行掃描而第二掃描器裝置進(jìn)行幀掃描，第二掃描器裝置包括被驅(qū)動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)元件，所述元件具有繞一旋轉(zhuǎn)軸延伸的反射表面用以反射光束，除了至少一個(gè)局部的角度躍變或不連續(xù)以外，所述反射表面一般具有繞旋轉(zhuǎn)軸的連續(xù)曲面輪廓。
19.如權(quán)利要求18所述的掃描系統(tǒng)，其特征在于如此構(gòu)成反射表面的曲面輪廓和局部的角度躍變或不連續(xù)，從而對(duì)于隨著入射到反射表面的光束而以恒定旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)的掃描器，對(duì)光束進(jìn)行掃描，使之以基本上恒定的速度在平坦的屏幕上移動(dòng)。
20.用于掃描光束的掃描器裝置，其特征在于所述掃描器裝置包括被驅(qū)動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)元件，所述元件具有繞一旋轉(zhuǎn)軸延伸的反射表面用以反射光束，除了至少一個(gè)局部的角度躍變或不連續(xù)以外，所述反射表面一般具有繞旋轉(zhuǎn)軸的連續(xù)曲面輪廓，如此構(gòu)成反射表面的曲面輪廓和局部的角度躍變或不連續(xù)，從而對(duì)于隨著入射到反射表面的光束而以恒定旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)的掃描器，對(duì)光束進(jìn)行掃描，使之以基本上恒定的速度在平坦的屏幕上移動(dòng)。
21.如權(quán)利要求20所述的掃描器裝置，其特征在于被驅(qū)動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)元件的反射表面用于反射基本上垂直于被驅(qū)動(dòng)元件旋轉(zhuǎn)軸的入射光束。
22.如權(quán)利要求20或21所述的掃描器裝置，其特征在于反射鏡表面的連續(xù)彎曲輪廓的曲率程度不是連續(xù)的，反射鏡表面繞可旋轉(zhuǎn)元件的曲率程度隨旋轉(zhuǎn)軸而改變。
23.如權(quán)利要求20到22中任一項(xiàng)所述的掃描器裝置，其特征在于反射鏡表面繞可旋轉(zhuǎn)元件旋轉(zhuǎn)軸的軌跡并非繞橫過旋轉(zhuǎn)軸而延伸的至少一個(gè)對(duì)稱軸對(duì)稱。
24.如權(quán)利要求20到23任一項(xiàng)所述的掃描器裝置，其特征在于反射鏡表面繞可旋轉(zhuǎn)元件旋轉(zhuǎn)軸的軌跡繞橫過旋轉(zhuǎn)軸而延伸的兩個(gè)或更少的對(duì)稱軸對(duì)稱。
25.如權(quán)利要求20到24中任一項(xiàng)所述的掃描器裝置，其特征在于在可旋轉(zhuǎn)元件的連續(xù)彎曲反射鏡表面上一般只設(shè)有單個(gè)局部躍變或不連續(xù)，所述掃描器裝置在被驅(qū)動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)元件的每轉(zhuǎn)一周對(duì)光束進(jìn)行單次掃描。
25.如權(quán)利要求20到24中任一項(xiàng)所述的掃描器裝置，其特征在于至少由下式緊密近似地限定反射鏡表面繞旋轉(zhuǎn)軸的軌跡f(x)=-π·R180ln(|cosA/4·x180|)·1802A/4·π+R---0≤x≤π]]>以及f(x)=-π·R180ln(|cos(A/4·(2·π-x)180)|)·1802A/4·π+R---π<x≤2π]]>這里A是掃描角，R是所述的圓的半徑?；騠(x)=-π·R180ln(|cosA/4·x90|)·180×90A/4·π+R---0≤x≤π/2]]>以及f(x)=-π·R180ln(|cos(A/4·(π-x)90)|)·180×90A/4·π+R---π/2<x≤π]]>這里A是掃描角，R是所述的圓的半徑。
26.如權(quán)利要求20到25中任一項(xiàng)所述的掃描器裝置，其特征在于在可旋轉(zhuǎn)元件的一般連續(xù)彎曲反射鏡表面上設(shè)有兩個(gè)躍變或不連續(xù)，這兩個(gè)躍變或不連續(xù)繞可旋轉(zhuǎn)元件的旋轉(zhuǎn)軸相互隔開180°的間隔。
27.如權(quán)利要求20到26中任一項(xiàng)所述的掃描器裝置，其特征在于被驅(qū)動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)元件的形狀并非繞其平衡旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱，用以在運(yùn)用中改善振動(dòng)和平衡力缺乏。
28.如權(quán)利要求1到19中任一項(xiàng)所述的掃描系統(tǒng)，其特征在于包括如權(quán)利要求20到27中任一項(xiàng)所述的掃描器裝置。
29.投影設(shè)備，其特征在于包括如權(quán)利要求1到19中任一項(xiàng)所述的掃描系統(tǒng)和/或如權(quán)利要求20到27中任一項(xiàng)所述的掃描器裝置。
30.視網(wǎng)膜顯示設(shè)備，用以把圖像直接投影到用戶的視網(wǎng)膜上，其特征在于所述視網(wǎng)膜顯示設(shè)備包括如權(quán)利要求1到19中任一項(xiàng)所述的掃描系統(tǒng)和/或如權(quán)利要求20到27中任一項(xiàng)所述的掃描器裝置。
全文摘要
一種光源,把光子束引向入射到沿第一總掃描方向進(jìn)行光子掃描“行掃描”的第一掃描器;第二掃描器接著沿基本上垂直于所述第一總掃描方向的第二總掃描方向進(jìn)行所述光子掃描“幀掃描”,從而使人感覺到如下。調(diào)制來自光源的光以傳輸圖像信息。最好通過檢測(cè)各個(gè)掃描器反射的同步光束而使掃描器與圖像產(chǎn)生光束同步,同步光束與圖像產(chǎn)生光束不同。
文檔編號(hào)G02B26/10GK1203677SQ9619880
公開日1998年12月30日 申請(qǐng)日期1996年12月4日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月5日
發(fā)明者馬丁·卡皮, 法布里斯·馬約, 加雷思·瓊斯 申請(qǐng)人:馬丁·卡皮, 法布里斯·馬約, 加雷思·瓊斯