多區(qū)段亮度補償?shù)闹谱鞣椒?br>【專利摘要】一種掃描投影儀(100)包括亮度補償部件(102)。亮度補償部件根據(jù)正弦型掃描鏡(162)的瞬時掃描相位更改像素亮度。亮度補償部件基于所述瞬時掃描相位在閾值以上還是以下來使用不同的亮度補償函數(shù)。該閾值可對應(yīng)于最大激光功率極限曲線的拐點。
【專利說明】
多區(qū)段亮度補償
【背景技術(shù)】
[0001]掃描激光投影儀通常掃描光柵圖案中的調(diào)制激光束以顯示圖像。由于許多可能的因素，所產(chǎn)生的激光束光斑可以以變化速率橫越光柵圖案。例如，正弦型掃描激光束將產(chǎn)生激光光斑，該激光光斑在中心附近最快地橫越光柵圖案并且遠(yuǎn)離中心最慢地橫越光柵圖案。激光光斑橫越的變化速率可導(dǎo)致所顯示圖像的亮度變化。
【附圖說明】
[0002]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的掃描激光投影儀；
[0003]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的具有亮度變化的光柵圖案；
[0004]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的具有亮度補償?shù)膱D像處理部件；
[0005]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的亮度補償部件；
[0006]圖5和6示出了使用單個補償函數(shù)的亮度補償圖；
[0007]圖7示出了使用多于一個補償函數(shù)的亮度補償圖；
[0008]圖8示出了在低亮度水平下使用多于一個補償函數(shù)的亮度補償圖；
[0009]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的方法的流程圖；
[0010]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的移動裝置的框圖；
[0011]圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的移動裝置；
[0012]圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的平視顯示系統(tǒng)；
[0013]圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的眼鏡；以及
[0014]圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的游戲設(shè)備。
【具體實施方式】
[0015]在下面的詳細(xì)描述中，將對附圖進(jìn)行參考，附圖通過示意的方式示出了本發(fā)明的各個實施方式。這些實施方式被足夠詳細(xì)地描述以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明。應(yīng)理解的是，本發(fā)明的各個實施方式雖然不同但不一定相互排斥。例如，在不背離本發(fā)明范圍的情況下，關(guān)于一個實施方式描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性可實現(xiàn)在其他實施方式中。此夕卜，應(yīng)理解的是，在不背離本發(fā)明范圍的情況下，每個公開的實施方式內(nèi)的獨立元件的位置或布置可被修改。因此，下面的詳細(xì)描述不在受限的意義上采用，并且本發(fā)明的范圍僅由連同權(quán)利要求主題的等價物的范圍一起適當(dāng)?shù)亟忉尩乃綑?quán)利要求限定。在附圖中，在所有的視圖中的相同的標(biāo)號涉及相同或類似的功能。
[0016]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的掃描激光投影儀。掃描激光投影儀100包括:具有亮度補償?shù)膱D像處理部件102、一個或多個光源112、具有掃描鏡162的微電子機械(MEMS)裝置160、鏡驅(qū)動電路116，以及時鐘發(fā)生部件140。掃描激光投影儀100還包括引導(dǎo)光學(xué)器件134和136。
[0017]在操作中，具有亮度補償?shù)膱D像處理部件102接收節(jié)點101上的視頻數(shù)據(jù)并且產(chǎn)生用于在像素將被顯示時驅(qū)動一個或多個光源112的節(jié)點111上的補償后的像素數(shù)據(jù)。節(jié)點101上的視頻數(shù)據(jù)代表通常接收的有矩形網(wǎng)格上的像素數(shù)據(jù)的圖像源數(shù)據(jù)，但不是必要的。例如，節(jié)點1I上的視頻數(shù)據(jù)可代表任意分辨率的像素網(wǎng)格(例如，640 X 480，848 X 480，1920 X 1080)。掃描激光投影儀100是掃描在180處所示的光柵圖案的掃描投影儀。光柵圖案不一定與圖像源數(shù)據(jù)中的矩形網(wǎng)格對準(zhǔn)，并且圖像處理部件102操作成產(chǎn)生將在光柵圖案上的適當(dāng)點處顯示的顯示像素數(shù)據(jù)。例如，在一些實施方式中，圖像處理部件102在源圖像數(shù)據(jù)的像素之間豎直地和/或水平地插入，以確定沿著光柵圖案的掃描軌跡的顯示像素值。
[0018]—個或多個光源112接收從圖像處理部件102輸出的補償后的像素數(shù)據(jù)，并響應(yīng)于其產(chǎn)生具有灰度值的光。一個或多個光源112可以是單色的或者可包括多個不同顏色的光源。例如，在一些實施方式中，一個或多個光源112包括紅色、綠色和藍(lán)色光源。在這些實施方式中，圖像處理部件102輸出與紅色、綠色和藍(lán)色光源中的每個對應(yīng)的補償后的像素數(shù)據(jù)。
[0019]在一些實施方式中，一個或多個光源112可包括一個或多個激光產(chǎn)生裝置。例如，在一些實施方式中，一個或多個光源112可包括激光二極管。在這些實施方式中，一個或多個光源112還可包括接受和/或決定驅(qū)動信號的驅(qū)動器電路。例如，驅(qū)動器電路可包括數(shù)字-模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器、互阻抗放大器、耦合電路、偏壓電路、開關(guān)，等等。來自一個或多個光源112的一個或多個光束經(jīng)由引導(dǎo)光學(xué)器件134、136被引導(dǎo)至鏡162。任意類型的光學(xué)元件可包括在一個或多個光源112與鏡162之間的光路徑中。例如，掃描激光投影儀100可包括準(zhǔn)直透鏡、雙色鏡或任意其他合適的光學(xué)元件。
[0020]掃描鏡162定位成接收來自一個或多個光源112的一個或多個光束。在一些實施方式中，掃描鏡162是在至少一個軸線上正弦地掃描的正弦型掃描鏡。而且，在一些實施方式中，掃描鏡162來回地掃描并且具有瞬時掃描相位，該瞬時掃描相位掃過零相位值和正負(fù)視頻范圍相位值。
[0021]掃描鏡162響應(yīng)于在節(jié)點193上從鏡驅(qū)動電路116接收的電刺激而在兩個軸上轉(zhuǎn)向。當(dāng)在兩個軸上移動時，掃描鏡162反射由一個或多個光源112提供的光。反射光隨著光束被調(diào)制而掃描光柵圖案并繪出單個像素，從而導(dǎo)致在180處的圖像顯示。由掃描鏡162掃描的光柵圖案的形狀是鏡在其兩個軸上的移動的函數(shù)。例如，在一些實施方式中，掃描鏡162根據(jù)正弦刺激在第一維度(例如，水平維度)上掃描，從而導(dǎo)致基本上正弦的水平掃描。而且例如，在一些實施方式中，掃描鏡162響應(yīng)于鋸齒波刺激在第二維度(例如，豎直維度)上掃描，從而導(dǎo)致基本上線性的和單向的豎直掃描。
[0022]MEMS裝置160是在兩個維度上掃描光的掃描鏡組件的示例。在一些實施方式中，掃描鏡組件包括在兩個維度上(例如，在兩個軸上)掃描的單個鏡。可替代地，在一些實施方式中，MEMS裝置160可為包括兩個掃描鏡的組件，一個掃描鏡使光束沿著一個軸線轉(zhuǎn)向，另一個掃描鏡使光束沿著與第一軸線基本垂直的第二軸線轉(zhuǎn)向。
[0023]MEMS裝置160產(chǎn)生節(jié)點161上的同步信號。節(jié)點161上的同步信號提供與鏡位置有關(guān)的信息。例如，在一些實施方式中，同步信號是轉(zhuǎn)變每個掃描鏡162的水平掃描的已知次數(shù)的水平同步信號，并且在其他實施方式中，同步信號是轉(zhuǎn)變每個掃描鏡162的豎直掃描的已知次數(shù)的豎直同步信號。在一些實施方式中，MEMS裝置160包括傳感器和/或電路以生成同步信號。例如，在一些實施方式中，MEMS裝置160包括一個或多個壓電傳感器，該壓電傳感器感測掃描鏡162的位置。而且例如，在一些實施方式中，MEMS裝置160還包括一個或多個比較器、延遲線或其他電路，以生成來自傳感器信號的同步信號。
[0024]時鐘發(fā)生部件140接收節(jié)點161上的同步信號并生成節(jié)點141上的時鐘信號。時鐘發(fā)生部件140可包括能夠生成來自同步信號的時鐘信號的任意電路。例如，在一些實施方式中，時鐘發(fā)生部件140包括鎖相環(huán)電路，該鎖相環(huán)電路具有相位比較器、電壓控制振蕩器、倍頻器和/或分頻器，等等。在一些實施方式中，節(jié)點141上的時鐘信號是像素時鐘，該像素時鐘用于對像素數(shù)據(jù)生成計時并顯示在180處顯示的圖像中的像素。
[0025]圖像處理部件102還包括亮度補償部件，該亮度補償部件被配置成更改由一個或多個光源112產(chǎn)生的光束的亮度。亮度補償部件利用節(jié)點103上的補償系數(shù)、節(jié)點161上的同步信號和節(jié)點141上的時鐘信號來確定何時以及如何更改像素亮度。在一些實施方式中，亮度補償部件使用瞬時掃描相位的至少兩個函數(shù)，其中，當(dāng)瞬時掃描相位等于在光柵圖案180的水平中心處的零相位值時使用第一函數(shù)，并且當(dāng)瞬時掃描相位的絕對值等于正視頻范圍相位值時使用第二函數(shù)。下面進(jìn)一步描述這些亮度補償實施方式以及其他實施方式。
[0026]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的具有亮度變化的光柵圖案。也參考提I示出并描述了光柵圖案180。雖然光柵圖案180僅示出了對于每個豎直掃描的幾次水平掃描，這不是本發(fā)明的限制。例如，在一些實施方式中，對于每個豎直掃描發(fā)生成百上千次水平掃描。
[0027]圖2示出了作為“第一維度”的水平方向以及作為“第二維度”的豎直方向。這僅用于命名約定的目的，并且90度的旋轉(zhuǎn)會導(dǎo)致第一維度為豎直方向且第二維度為水平方向。
[0028]圖2還示出了在快速掃描方向上的負(fù)視頻范圍2O2和正視頻范圍2O4。視頻范圍202、204代表用于顯示視頻的光柵圖案的范圍。像素顯示在這些范圍之間，但不在這些范圍以外。如果水平(快速掃描)中心被視為零相位，則掃描鏡162(圖1)掃過零相位位置、負(fù)視頻范圍位置202以及正視頻范圍位置204。
[0029]在具有用于快軸的共振鏡驅(qū)動的掃描光束投影系統(tǒng)(100，圖1)中，掃描鏡運動內(nèi)在地在快速掃描范圍的中心(零相位位置)處最快，并且掃描鏡朝向圖像視場的邊緣減慢。隨著掃描鏡朝向邊緣減慢，像素持續(xù)時間增加。如果光源被驅(qū)動至對于所有像素位置的固定的功率水平，則像素在視場的邊緣處較亮并且朝向中心較暗。
[0030]這種現(xiàn)象由感知的亮度曲線210代表。感知的亮度210代表在光柵圖案的左右邊緣附近的增大的亮度，這是如果對于所有像素位置都利用固定的功率水平驅(qū)動光源的結(jié)果。因為鏡速度可近似為余弦曲線，所以感知的亮度210也由余弦曲線代表，作為在第一維度上的正弦掃描的結(jié)果在視頻范圍附近具有增大的亮度。
[0031]在一些實施方式中，在220處所示的亮度補償應(yīng)用于像素數(shù)據(jù)以補償在210處所示的感知的亮度。亮度補償220基于與圖像的中心相距的水平距離更改或調(diào)節(jié)單個像素的亮度。例如，對于標(biāo)準(zhǔn)化為一個值的亮度補償而言，在圖像的水平中心處不更改或調(diào)節(jié)單個像素的亮度。對于標(biāo)準(zhǔn)化為一個值的相同亮度補償而言，單個像素的亮度隨著與圖像水平中心相距的距離增大而減小。
[0032]圖2還示出了亮度補償230。亮度補償230是多區(qū)段亮度補償函數(shù)的示例。多區(qū)段亮度補償可用于許多目的。在一些實施方式中，隨著結(jié)合的輸出激光源增加，總瞬時輸出功率必須仍保持在某一激光功率極限以下，以便滿足某一激光類別。下面進(jìn)一步描述了一些激光類別的示例。本發(fā)明的一些實施方式提供了多區(qū)段亮度補償，該多區(qū)段亮度補償使用多個不同亮度補償函數(shù)，以便增大總圖像亮度，同時保持在相同激光類別中。第一亮度補償函數(shù)可用于與閾值以下的瞬時掃描相位關(guān)聯(lián)的水平距離。并且第二亮度補償函數(shù)可用于與該閾值以上的瞬時相位值關(guān)聯(lián)的水平距離。
[0033]雖然多區(qū)段亮度補償用于滿足上述激光類別，但在一些實施方式中，多區(qū)段亮度補償用于其他目的。例如，亮度變化可源自投影幾何結(jié)構(gòu)以及改變鏡掃描速度。如果投影表面不規(guī)則或者如果投影儀并非名義上正交于投影表面，則可導(dǎo)致多區(qū)段亮度變化。在這些實施方式中，多區(qū)段亮度補償可用于更改像素亮度，以影響未補償?shù)南袼財?shù)據(jù)與補償后的像素數(shù)據(jù)之間的任意期望關(guān)系。
[0034]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的具有亮度補償?shù)膱D像處理部件。圖像處理部件102包括視頻緩沖器320、插入器330、掃描相位確定部件310，以及亮度補償部件340。節(jié)點141上的時鐘信號用一個箭頭示出以表示該時鐘信號被提供至使用該時鐘信號的任何功能塊。例如，在一些實施方式中，時鐘信號被提供至圖3所示的所有其他功能塊。
[0035]掃描相位確定部件310接收節(jié)點161上的同步信號并輸出瞬時掃描相位值Θ，該瞬時掃描相位值代表掃描鏡的瞬時掃描相位。同步信號可以是允許瞬時掃描相位值被確定的任意一個或多個信號。例如，在一些實施方式中，同步信號是豎直同步信號，并且在其他實施方式中，同步信號是水平同步信號。掃描相位確定部件310可以任意合適的方式確定瞬時掃描相位。例如，在一些實施方式中，掃描相位確定部件310實現(xiàn)模運算計數(shù)器，該模運算Ji計數(shù)器對于每個時鐘周期添加固定的相位值。
[0036]視頻緩沖器320接收節(jié)點101上的視頻數(shù)據(jù)。如上文描述的，視頻數(shù)據(jù)可以是任意形式，包括任何色深和分辨率。緩沖器320存儲與多像素對應(yīng)的多入口。在一些實施方式中，緩沖器320存儲一個像素的水平線值(horizontal line worth)，并且在其他實施方式中，緩沖器320存儲多個像素的水平線值。在再另外的實施方式中，緩沖器320存儲完整的像素幀或者多個像素幀。
[0037]可使用任意合適的硬件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)緩沖器320。例如，在一些實施方式中，利用雙端口隨機存取存儲器實現(xiàn)緩沖器320，并且在其他實施方式中，利用先進(jìn)先出(FIFO)存儲裝置實現(xiàn)緩沖器320。
[0038]插入器330接收來自緩沖器320的像素數(shù)據(jù)，并且執(zhí)行插值以確定顯示像素值，該顯示像素值對應(yīng)于掃描鏡的瞬時掃描相位值。在一些實施方式中，插入器330僅在單個水平或豎直線(一個維度插值)上的像素之間插入，并且在其他實施方式中，插入器330在相同的水平線上的像素之間以及在不同的水平線(兩個維度插值)上的像素之間插入。
[0039]可使用任意合適的硬件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)插入器330。例如，在一些實施方式中，利用緩存器、加法器、移位器，以及乘法器實現(xiàn)插入器330。插入器330還可包括嵌入式控制部件，諸如有限狀態(tài)機，以控制用于執(zhí)行緩沖器320中的像素之間的插值的各個計算元件。
[0040]插入的像素數(shù)據(jù)被提供至亮度補償部件340。亮度補償部件340根據(jù)瞬時掃描相位值Θ更改像素的輸出亮度。如上文描述的，鏡速度可近似為余弦曲線并且由可被如下定義的亮度補償因數(shù)推算:
[0041]亮度補償=BF+((l_BF)*cos(9))，
[0042]其中，BF為亮度因數(shù)，其取O到I之間的值(1=無亮度補償)。對于Θ處的像素，輸出像素激光功率被計算為:
[0043]補償后的像素數(shù)據(jù)=像素數(shù)據(jù)*亮度補償。
[0044]在其他實施方式中，亮度補償遵循多區(qū)段方法。例如，當(dāng)Θ的絕對值在閾值以下時可使用第一函數(shù)確定亮度補償，并且當(dāng)Θ的絕對值在閾值以上時可使用第二函數(shù)確定亮度補償。在這些實施方式中，亮度補償因數(shù)可被定義為:
[0045]如果abs(0)〈拐點
[0046]亮度補償=(CCl*CC2) + (l_CCl)*cos(9)
[0047]否則
[0048]亮度補償=(CC3*CC4) + (l_CC3)*cos(9)
[0049]其中，CC1、CC2、CC3和CC4是補償系數(shù)，并且“拐點”是閾值。各個多區(qū)段實施方式包括多于一個閾值和Θ的多于兩個函數(shù)以確定亮度補償因數(shù)。在不背離本發(fā)明范圍的前提下可包括任意數(shù)量的閾值和亮度補償函數(shù)。
[0050]在一些實施方式中，補償系數(shù)是一次設(shè)定且不改變的靜態(tài)值。在其他實施方式中，在掃描激光投影的操作期間補償系數(shù)是可更改的。例如，補償系數(shù)可被保持在寄存器中，其可由控制部件(未示出)更改，該控制部件諸如為微處理器或有限狀態(tài)機。當(dāng)用戶與激光投影儀交互時(例如，當(dāng)用戶更改亮度設(shè)定時)可更改補償系數(shù)，或者在沒有用戶交互時可使用控制部件內(nèi)的算法更改補償系數(shù)。
[0051]如下面進(jìn)一步描述的，一些實施方式使用多區(qū)段亮度補償來增加掃描激光投影儀的輸出流明，同時保持在相同激光類別內(nèi)。而且，其他實施方式使用多區(qū)段亮度補償進(jìn)行顯示質(zhì)量的增值權(quán)衡，諸如亮度均勻性對平均輸出功率。并且再其他實施方式使用多區(qū)段亮度補償來補償由于投影幾何結(jié)構(gòu)引起的亮度變化。
[0052]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的亮度補償部件。亮度補償部件340包括乘法器410、414、420、424和470、加法器412、416、422和426、余弦確定部件402、絕對值確定部件440、比較器450和多路轉(zhuǎn)接器460。節(jié)點141上的時鐘信號用一個箭頭示出以表示該時鐘信號被提供至使用該時鐘信號的任意功能塊。例如，在一些實施方式中，時鐘信號被提供至圖4中示出的所有其他功能塊。
[0053]在圖4中示出的示例性電路拓?fù)鋱?zhí)行根據(jù)上文參考圖3提供的多區(qū)段示例的多區(qū)段亮度補償。如圖4所示，兩個函數(shù)包括應(yīng)用于瞬時掃描相位的三角函數(shù)的不同系數(shù)。該不同系數(shù)被示出為(1-CCl)和(1-CC3)，并且三角函數(shù)為余弦函數(shù)。而且如圖4所示，兩個函數(shù)包括與瞬時掃描相位的三角函數(shù)加和的不同偏置。該不同偏置被示出為(CC1*CC2)和(CC3*CC4)，并且三角函數(shù)為余弦函數(shù)。
[0054]乘法器470被示出為使像素數(shù)據(jù)乘以亮度補償?shù)膯蝹€乘法器。在一些實施方式中，乘法器470包括多于一個物理乘法器。例如，一些實施方式包括三個乘法器，其中，每個乘法器將亮度補償因數(shù)應(yīng)用于不同顏色像素數(shù)據(jù)(例如，紅色、綠色和藍(lán)色)。
[0055]雖然圖4示出了具有單個閾值的多區(qū)段亮度補償，但其不是本發(fā)明的限制。例如，一些實施方式包括具有多于一個閾值的多區(qū)段亮度補償。
[0056]圖5和6示出了使用單個補償函數(shù)的亮度補償圖。圖5示出了鏡速度510、亮度補償540、亮度均勻性530和激光功率掩模520，所有這些都是根據(jù)瞬時鏡掃描相位值Θ。圖5還是出了正視頻范圍204和負(fù)視頻范圍202。這個示例中的有效視頻范圍試圖近似+/-1.2弧度(或者掃描范圍的94%保留用于有效視頻)。為了簡便，圖5所示的所有曲線被標(biāo)準(zhǔn)化為一的值。
[0057]激光功率掩模520代表根據(jù)瞬時掃描相位的最大期望激光功率?？墒褂萌我鉁?zhǔn)則導(dǎo)出激光功率掩模520，包括但不限于:激光類別、投影幾何結(jié)構(gòu)、投影表面不連續(xù)性，等等。為了討論并提供具體示例，激光功率掩模520為用于?26流明系統(tǒng)的類別2IEC 60825-1激光功率極限的形狀。
[0058]亮度補償540是下面形式的單區(qū)段亮度函數(shù):
[0059]亮度補償=BF+((l_BF)*cos(9))，
[0060]其中BF = O
[0061 ]亮度530示出了當(dāng)應(yīng)用亮度補償540時形成的最終圖像的亮度均勻性。當(dāng)應(yīng)用亮度補償540時，峰值亮度變化(亮度均勻性530的變化)等于5.17%，并且13點ANSI均勻性等于97.34%。亮度補償540在由掃描范圍的左側(cè)和右側(cè)兩者上的激光功率掩模520規(guī)定的界限之外(之上)。通常，這意味著在如由掩模520規(guī)定的期望極限之上的輸出激光功率，并且在這個具體示例中，這意味著違背類別2IEC極限。
[0062]圖6也示出了單區(qū)段亮度補償。與圖5所示的亮度補償相反，圖6中的亮度補償640保持在激光功率掩模520之下，并因此滿足特定激光類別要求。
[0063]亮度補償640是以下形式的單區(qū)段亮度函數(shù):
[0064]亮度補償=BF+((l_BF)*cos(9))，
[0065]其中BF = -0.263。
[0066]亮度630示出了當(dāng)應(yīng)用亮度補償640時形成的最終的圖像亮度均勻性。當(dāng)應(yīng)用亮度補償640時，峰值亮度變化(亮度均勻性630的變化)等于52.78%，并且13點ANSI均勻性等于71.13。亮度補償640導(dǎo)致保持在某一激光類別中的系統(tǒng)，但全部亮度和亮度均勻性相比于亮度補償540被減小(圖5)。
[0067]圖7示出了使用多于一個補償函數(shù)的亮度補償圖。亮度補償740提供了下面形式的多區(qū)段亮度補償:
[0068]如果abs(0)〈拐點
[0069]亮度補償=(CCl*CC2) + (l_CCl)*cos(9)
[0070]否則
[0071]亮度補償=(CC3*CC4) + (l_CC3)*cos(9)，
[0072]其中
[0073]CCl=0.314；
[0074]CC2 = 1.0；
[0075]CC3 = -0.552；
[0076]CC4 = 0.654;并且
[0077]拐點=0.681。
[0078]在保持在激光功率掩模520之下的同時，通過增加激光功率驅(qū)動亮度補償740增加總流明輸出并且也增加亮度均勻性。示例激光功率掩模520包括拐點，并且亮度補償740當(dāng)瞬時鏡掃描相位值Θ的絕對值在拐點以下時，使用第一函數(shù)確定亮度補償，并且當(dāng)瞬時鏡掃描相位值Θ的絕對值在拐點以上時，使用第二函數(shù)確定亮度補償。
[0079]當(dāng)應(yīng)用亮度補償640時，峰值亮度變化(亮度均勻性730的變化)等于52.57%，并且13點ANSI均勻性等于70.91。圖7的多區(qū)段亮度補償提供了圖6的單區(qū)段方法上的輸出流明的額外的?7 %的增加，其中基本沒有亮度均勻性的損失。
[0080]在圖7的示例中，亮度補償740使用0的兩個函數(shù)。所使用的函數(shù)數(shù)量可以不限于增大的間隔尺寸，但為了簡便在這里僅考慮兩個。
[0081]圖8示出了在低亮度水平下使用多于一個補償函數(shù)的亮度補償圖。亮度補償840提供了下面形式的多區(qū)段亮度補償:[〇〇82]如果 abs(0)〈拐點
[0083]亮度補償= (CCl*CC2) + (l_CCl)*cos(9)
[0084]否則
[0085]亮度補償= (CC3*CC4) + (l_CC3)*cos(9)
[0086]其中
[0087]CC1=CC2 = CC4 = 0
[0088]CC3 =-0.409;并且
[0089]拐點=0。
[0090]輸出流明降至大約?15，峰值亮度變化降至3.06 %，并且13點ANSI均勻性增至 97.34%〇
[0091]在一些實施方式中，隨著系統(tǒng)亮度在圖7和8示出的值之間變化，補償系數(shù)被動態(tài)地更改。例如，隨著系統(tǒng)亮度變化，拐點可增大或減小。而且例如，隨著系統(tǒng)亮度變化，CC1、 CC2、CC3和CC4可增大或減小。
[0092]圖8示出了增加亮度均勻性830以減小總輸出流明的實施方式。其他實施方式可更改補償系數(shù)以進(jìn)行輸出流明、亮度均勻性以及其他因數(shù)之間的不同權(quán)衡。
[0093]如上文討論的，可使用任何準(zhǔn)則導(dǎo)出激光功率掩模520,這些準(zhǔn)則包括與IEC激光類別或分類相關(guān)的準(zhǔn)則。例如，在一些實施方式中，激光功率或類別限制不是取決于產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計以及在該應(yīng)用中被驅(qū)動的激光的功率水平的問題。然而，更可在這些方案中應(yīng)用的是從投影圖像的表面的幾何結(jié)構(gòu)導(dǎo)出的功率極限掩模。
[0094]考慮到激光投影儀100(圖1)將引導(dǎo)標(biāo)志投影到凸形的表面上的投影方案，其中， 投影儀名義上正交于凸形表面的中心。在一些實施方式中，投影內(nèi)容將從中心到側(cè)邊逐漸消失。在這些實施方式中，可導(dǎo)出激光功率極限掩模，其允許朝向邊緣增加亮度，同時在中心保持名義上最大的亮度。由于像素周期在視頻范圍附近增大，所以感知的亮度朝向邊緣增大。在投影儀名義上不正交于投影表面的實施方式中，多掃描相位閾值可用于更改感知的亮度分布。
[0095]考慮另一投影方案，其中，激光投影儀100(圖1)投影到多區(qū)段投影表面上。左邊的區(qū)段1和右邊的區(qū)段3與投影儀相距相同的距離，并且區(qū)段2位于中心但比其他兩個區(qū)段更加遠(yuǎn)離投影儀。在這些實施方式中，激光功率極限掩模被導(dǎo)出為亮度在中心最大，同時使亮度朝向邊緣變小，從而使得出現(xiàn)恒定亮度的圖像。在區(qū)段閾值與中心等距的實施方式中，激光功率極限掩?？删哂卸鄠€閾值并且不使用圖4中的絕對值框440。
[0096]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明各個實施方式的方法的流程圖。在一些實施方式中，方法 900及其部分由掃描激光投影儀執(zhí)行，在前面的圖中示出了該方法的一些實施方式。在其他實施方式中，方法900由串聯(lián)電路或電子系統(tǒng)執(zhí)行。在一些實施方式中，方法900補償顯示圖像中的單個像素的亮度。方法900不由執(zhí)行該方法的特定類型的設(shè)備限制。而且，在一些實施方式中，在方法900中省略了圖9中列出的一些動作。
[0097]方法900被示出為始于框910。如在910處所示，確定反射光束的正弦型掃描鏡的瞬時掃描相位。在一些實施方式中，這可通過對每個時鐘周期的固定的相位增量求和并同步至由掃描鏡產(chǎn)生的豎直或水平同步信號而執(zhí)行。
[0098]在920處，如果瞬時掃描相位的絕對值在閾值以下，則使用瞬時掃描相位值的第一函數(shù)調(diào)節(jié)光束的亮度。在一些實施方式中，該閾值對應(yīng)于激光類別的最大激光功率曲線的拐點。
[0099]在930處，如果瞬時掃描相位在閾值以上，則使用瞬時掃描相位值的第二函數(shù)調(diào)節(jié)光束的亮度。
[0100]在一些實施方式中，第一函數(shù)和第二函數(shù)的區(qū)別之處在于應(yīng)用至瞬時掃描相位值的三角函數(shù)的系數(shù)。在其他實施方式中，第一函數(shù)和第二函數(shù)包括與瞬時掃描相位值的三角函數(shù)加和的不同偏置。
[0101]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的移動裝置的框圖。如圖10所示，移動裝置1000包括無線接口 1010、處理器1020、存儲器1030以及掃描投影儀1001。掃描投影儀1001繪出在180處的光柵圖像。掃描投影儀1001是上文參考前述的圖描述的掃描激光投影儀。例如，掃描投影儀1001可包括如上文描述的亮度補償部件。亮度補償部件可使用一個或多個亮度函數(shù)執(zhí)行亮度補償，并且可包括如在這里描述的多區(qū)段亮度補償。
[0102]掃描投影儀1001可接收來自任意圖像源的圖像數(shù)據(jù)。例如，在一些實施方式中，掃描投影儀1001包括保持靜態(tài)圖像的存儲器。在其他實施方式中，掃描投影儀1001包括具有視頻圖像的存儲器。在再其他實施方式中，掃描投影儀1001顯示從外部源接收的影像，這些外部源諸如為連接器、無線接口 1010、有線接口，等等。
[0103]無線接口1010可包括任意無線傳輸和/或接收能力。例如，在一些實施方式中，無線接口 1010包括能夠在無線網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信的網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)。而且例如，在一些實施方式中，無線接口 1010可包括蜂窩電話能力。在又一實施方式中，無線接口 1010可包括全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解到，在不背離本發(fā)明的范圍的前提下，無線接口 1010可包括任意類型的無線通信能力。
[0104]處理器1020可以是能夠與移動裝置1000中的各個部件進(jìn)行通信的任意類型的處理器。例如，處理器1020可以是來自專用集成電路(ASIC)供應(yīng)商的嵌入式處理器，或者可以是可在市場上購得的微處理器。在一些實施方式中，處理器1020將圖像或視頻數(shù)據(jù)提供至掃描投影儀1001?？蓮臒o線接口 11取回圖像或視頻數(shù)據(jù)，或者可從無線接口 11取回的數(shù)據(jù)導(dǎo)出圖像或視頻數(shù)據(jù)。例如，通過處理器1020，掃描投影儀1001可顯示直接從無線接口1010接收的圖像或視頻。而且例如，處理器1020可提供添加至從無線接口 1010接收的圖像和/或視頻的覆蓋，或者可基于從無線接口 1010接收的數(shù)據(jù)更改所存儲的影像(例如，更改在無線接口 1010提供位置坐標(biāo)的GPS實施方式中的地圖顯示)。
[0105]圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的移動裝置。移動裝置1100可以是具有或不具有通信能力的手持式投影裝置。例如，在一些實施方式中，移動裝置1100可以是具有少量其他能力或不具有其他能力的手持式投影儀。而且例如，在一些實施方式中，移動裝置1100可以是用于通信的裝置，包括例如蜂窩電話、智能電話、個人數(shù)字助理(PDA)、全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器，等等。而且，移動裝置1100可以經(jīng)由無線(例如，WiMax)或蜂窩連接而連接至大型網(wǎng)絡(luò)，或者該裝置可經(jīng)由不受監(jiān)管的頻譜(例如，WiFi)連接而接受數(shù)據(jù)消息或視頻內(nèi)容。
[0106]移動裝置1100包括掃描投影1001以用180處的光產(chǎn)生圖像。移動裝置1100還包括許多其他類型的電路;然而為了清晰，在圖11中有意地省略了這些電路。
[0107]移動裝置1100包括顯示器1110、小鍵盤1120、音頻端口 1102、控制按鈕1104、卡槽 1106以及音頻/視頻(A/V)端口 1108。這些元件都不是必須的。例如，移動裝置1100可僅包括不具有顯示器1110、小鍵盤1120、音頻端口 1102、控制按鈕1104、卡槽1106或音A/V端口 1108 中任一個的掃描投影儀1001。一些實施方式包括這些元件的子集。例如，配件投影儀產(chǎn)品可包括掃描投影儀1001、控制按鈕1104和A/V端口 1108。
[0108]顯示器1110可以是任意類型的顯示器。例如，在一些實施方式中，顯示器1110包括液晶顯示(IXD)屏。顯示器1110可總是顯示在180處投影的相同內(nèi)容或者不同內(nèi)容。例如，配件投影儀產(chǎn)品可總是顯示相同內(nèi)容，然而移動電話實施方式可在180處投影一種類型的內(nèi)容，同時在顯示器1110上顯示不同的內(nèi)容。小鍵盤1120可以是電話小鍵盤或者任何其他類型的小鍵盤。
[0109]A/V端口 1108接受和/或傳輸視頻和/或音頻信號。例如，A/V端口 1108可以是數(shù)字端口，諸如高清晰度多媒體接口(HDMI)，該數(shù)字端口接受適于承載數(shù)字視頻和音頻數(shù)據(jù)的電纜。而且，A/V端口 1108可包括RCA插座以接受復(fù)合輸入。再進(jìn)一步地，A/V端口 1108可包括 VGA連接器以接受模擬視頻信號。在一些實施方式中，移動裝置1100可以通過A/V端口 1108 被系鏈至外部信號源，并且移動裝置1100可投影通過A/V端口 1108接受的內(nèi)容。在其他實施方式中，移動裝置1100可以是內(nèi)容的始發(fā)者，并且A/V端口 1108用于將內(nèi)容傳輸至不同設(shè)備。
[0110]音頻端口 1102提供音頻信號。例如，在一些實施方式中，移動裝置1100是可存儲和顯示音頻和視頻的媒體播放器。在這些實施方式中，可以在180處投影視頻，并且可以在音頻端口 1102處輸出音頻。在其他實施方式中，移動裝置1100可以是在A/V端口 1108處接收音頻和視頻的配件投影儀。在這些實施方式中，移動裝置1100可以在180處投影視頻內(nèi)容，并且在音頻端口 1102處輸出音頻內(nèi)容。
[0111]移動裝置1100還包括卡槽1106。在一些實施方式中，插在卡槽1106中的存儲器卡可提供在音頻端口 1102處輸出的音頻和/或在180處投影的視頻數(shù)據(jù)的源?？ú?106可接收任意類型的固態(tài)存儲器裝置，包括例如多媒體存儲器卡(MMC)、記憶棒DU0、安全數(shù)字(SD)存儲器卡和智能媒體卡。前述列表是示例性的，而不是窮舉。
[0112]控制按鈕1104可用于任意目的。例如，在一些實施方式中，控制按鈕1104可用于操縱顯示器1110上的菜單系統(tǒng)。[〇113]圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的平視顯示系統(tǒng)。投影儀1001被示出為安裝在車輛儀表板中以在1200處投影平視顯示器。雖然在圖12中示出了自動平視顯示器，但這不是本發(fā)明的限制。例如，本發(fā)明的各個實施方式包括航空電子應(yīng)用、空中交通管制應(yīng)用以及其他應(yīng)用中的平視顯示器。
[0114]圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的眼鏡。眼鏡1300包括投影儀1001以將顯示器投影在眼鏡的視場中。在一些實施方式中，眼鏡1300是透明的，并且在其他實施方式中，眼鏡1300是不透明的。例如，眼鏡1300可以用在增強現(xiàn)實應(yīng)用中，在增強現(xiàn)實應(yīng)用中佩戴者可看到來自覆蓋在物理世界上的投影儀1001的顯示。而且例如，眼鏡1300可用在虛擬現(xiàn)實應(yīng)用中，在虛擬現(xiàn)實應(yīng)用中佩戴者的整個視野由投影儀1001生成。雖然在圖13中示出了僅一個投影儀1001，但這不是本發(fā)明的限制。例如，在一些實施方式中，眼鏡1300包括兩個投影儀;每個眼睛一個。
[0115]圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的游戲設(shè)備。游戲設(shè)備1400允許一個或多個用戶觀察游戲環(huán)境或與游戲環(huán)境交互?；谟螒蛟O(shè)備1400的運動、位置或定向操縱游戲，設(shè)備包括掃描激光投影儀1001 ο其他控制接口(諸如，手動操作的按鈕、腳踏板或口令)也可有助于游戲環(huán)境周圍的導(dǎo)航或者與游戲環(huán)境的交互。例如，在一些實施方式中，觸發(fā)器1442有助于一個或多個用戶處于第一人稱視角視頻游戲環(huán)境中的幻覺，通常被稱為“第一人稱射擊游戲”。由于可通過與用戶環(huán)境結(jié)合的游戲應(yīng)用控制所投影的顯示的尺寸和亮度，所以游戲設(shè)備1400對于這些用戶產(chǎn)生較高可信度的或“擬真的”環(huán)境。
[0116]許多其他第一人稱視角模擬也可由游戲設(shè)備1400產(chǎn)生，以用于諸如為3D地震地質(zhì)勘探、太空漫步計劃、茂密叢林探測、自動安全指令、醫(yī)學(xué)教育等的活動。觸覺接口 1444可以提供各種輸出信號，例如回彈、振動、搖動/隆隆聲等。觸覺接口 1444也可包括觸敏輸入特征，諸如觸敏顯示屏或需要觸筆的顯示屏。在本發(fā)明的各個實施方式中也包括額外的觸覺接口，例如用于動敏探針的輸入和/或輸出特征。
[0117]游戲設(shè)備1400還可包括音頻輸出裝置，諸如一體式音頻揚聲器、遠(yuǎn)程揚聲器或耳機。這些種類的音頻輸出裝置可通過電線或通過無線技術(shù)連接至游戲設(shè)備1400。例如，無線耳機1446經(jīng)由藍(lán)牙連接向用戶提供聲音效果，雖然任意類型的類似無線技術(shù)可自由地替代。在一些實施方式中，無線耳機1446可包括麥克風(fēng)1445或雙耳麥克風(fēng)1447，以允許多個用戶、指導(dǎo)者或觀察者進(jìn)行通信。雙耳麥克風(fēng)1447通常在每個耳件上包括麥克風(fēng)，以獲取由用戶的頭影更改的聲音。這種特征可用于通過其他模擬參與者的雙耳聽覺和聲音定位。
[0118]游戲設(shè)備1400可包括測量距離、環(huán)境亮度、運動、位置、定向等等的任意數(shù)量的傳感器1410。例如，游戲設(shè)備1400可用數(shù)字羅盤檢測絕對前進(jìn)方向，并且用x-y-z陀螺儀或加速計檢測相對運動。在一些實施方式中，游戲設(shè)備1400還包括第二加速計或陀螺儀以檢測裝置的相對定向或者其迅速的加速或減速。在其他實施方式中，游戲設(shè)備1400可包括全球定位衛(wèi)星(GPS)傳感器以檢測用戶在地球空間中行進(jìn)的絕對位置。
[0119]游戲設(shè)備1400可包括電池1441和/或診斷燈1443。例如，電池1441可以是可充電電池，并且診斷燈1443可以表示電池的當(dāng)前電量。在另一示例中，電池1441可以是可移除電池夾，并且游戲設(shè)備1400可具有額外的電池、電容器或超級電容器以允許在用充滿電的電池更換沒電的電池時設(shè)備的持續(xù)操作。在其他實施方式中，診斷燈1443可通知用戶或維修技術(shù)人員包括在這個裝置內(nèi)或連接至這個裝置的電子部件的狀態(tài)。例如，診斷燈1443可指示所接收的無線信號的強度，或者是否存在存儲器卡。診斷燈1443也可由諸如，有機發(fā)光二極管或液晶顯示屏的任意小屏幕替換。這種燈或屏幕可位于游戲設(shè)備1400的外表面上，或者如果用于這個設(shè)備的外殼是半透明的或透明的，則這種燈或屏幕位于該表面之下。
[0120]游戲設(shè)備1400的其他部件可以是從這個裝置可移除的、可拆卸的或者可分離的。例如，掃描激光投影儀可以從游戲殼體1449拆卸或分離。在一些實施方式中，掃描激光投影儀的子部件可以從游戲殼體1449拆卸或分離，并仍然起作用。
[0121]雖然結(jié)合某些實施方式描述了本發(fā)明，但應(yīng)該理解的是，如本領(lǐng)域技術(shù)人員容易地理解的，在不背離本發(fā)明的范圍的前提下，可做出修改和變化。應(yīng)清楚理解的是，上面的說明僅是示例性的，且不作為對本發(fā)明范圍的限制。
【主權(quán)項】
1.一種設(shè)備，包括: 激光源，產(chǎn)生光束； 正弦型掃描鏡，定位成反射所述光束，所述正弦型掃描鏡具有瞬時掃描相位，所述瞬時掃描相位掃過零相位值以及正視頻范圍相位值和負(fù)視頻范圍相位值;以及 亮度補償部件，被配置成使用所述瞬時掃描相位的至少兩個函數(shù)調(diào)節(jié)所述光束的亮度，當(dāng)所述瞬時掃描相位等于零相位值時使用所述至少兩個函數(shù)中的第一函數(shù)，并且當(dāng)所述瞬時掃描相位值的絕對值等于所述正視頻范圍相位值時使用所述至少兩個函數(shù)中的第二函數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述至少兩個函數(shù)包括應(yīng)用于所述瞬時掃描相位的三角函數(shù)的不同系數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述至少兩個函數(shù)包括與所述瞬時掃描相位的三角函數(shù)加和的不同偏置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一函數(shù)為以下形式: 亮度補償=(CC1*CC2) + (1-CCl )*cos(Θ)，其中，CCl是第一補償系數(shù)，CC2是第二補償系數(shù)，并且Θ是所述瞬時掃描相位。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，所述第二函數(shù)為以下形式: 亮度補償=(CC3*CC4) + (l-CC3)*cos(θ)，其中，CC3是第三補償系數(shù)，CC4是第四補償系數(shù)，并且Θ是所述瞬時掃描相位。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，當(dāng)所述瞬時掃描相位的絕對值在閾值以下時所述亮度補償部件應(yīng)用所述第一函數(shù)，并且當(dāng)所述瞬時掃描相位的絕對值在所述閾值以上時所述亮度補償部件應(yīng)用所述第二函數(shù)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述閾值對應(yīng)于激光類別的最大激光功率曲線的拐點。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述至少兩個函數(shù)由兩個函數(shù)構(gòu)成。9.一種掃描激光投影儀，包括: 掃描鏡，用于反射光束并繪出單個像素以產(chǎn)生圖像；以及 亮度補償部件，基于與所述圖像的中心相距的水平距離使用多個不同的亮度補償函數(shù)來調(diào)節(jié)單個像素的亮度，以便在將與所述單個像素對應(yīng)的輸出激光功率保持在激光功率極限掩模以下的同時增大總體圖像亮度。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的掃描激光投影儀，其中，第一亮度補償函數(shù)用于與在閾值以下的瞬時掃描相位關(guān)聯(lián)的水平距離，并且第二亮度補償函數(shù)用于與在閾值以上的瞬時相位值關(guān)聯(lián)的水平距離。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的掃描激光投影儀，其中: 所述第一亮度補償函數(shù)為以下形式:亮度補償=(CCl*CC2) + (l-CCl)*cOS(0)，其中，CCl是第一補償系數(shù)，CC2是第二補償系數(shù)，并且Θ是所述瞬時掃描相位;以及 所述第二亮度補償函數(shù)為以下形式:亮度補償=(CC3*CC4) + (l-CC3)*cOS(0)，其中，CC3是第三補償系數(shù)，CC4是第四補償系數(shù)，并且Θ是所述瞬時掃描相位。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的掃描激光投影儀，其中，所述閾值對應(yīng)于激光類別的最大激光功率極限掩模的拐點。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的掃描激光投影儀，其中，所述第一亮度補償函數(shù)和所述第二 亮度補償函數(shù)包括應(yīng)用于所述瞬時掃描相位的三角函數(shù)的不同系數(shù)。14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的掃描激光投影儀，其中，所述亮度補償部件使用兩個不同的 亮度補償函數(shù)。15.—種方法，包括:確定反射光束的正弦型掃描鏡的瞬時掃描相位值；如果所述瞬時掃描相位值的絕對值在閾值以下，則使用所述瞬時掃描相位值的第一函 數(shù)降低所述光束的亮度；以及如果所述瞬時掃描相位值的絕對值在所述閾值以上，則使用所述瞬時掃描相位值的第 二函數(shù)降低所述光束的亮度。
【文檔編號】G02B27/48GK106030380SQ201580009309
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年2月3日
【發(fā)明人】P·瑟凡·維斯瓦納坦, 馬庫斯·杜埃利
【申請人】微視公司