專利名稱：用于激光二極管補(bǔ)償?shù)姆椒霸O(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及激光投影系統(tǒng)，并且更特定地涉及對于激光投影系統(tǒng)中的非線 性的補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
當(dāng)電流通過二極管時(shí)，激光二極管發(fā)光。激光二極管的輸出亮度隨著通過二極管 的驅(qū)動(dòng)電流的變化而變化。激光二極管的輸出亮度還可能由于其它因素而變化。例如，激光 二極管的輸出亮度可能隨著年限而變化。又如，激光二極管的輸出亮度可能隨著二極管的 溫度變化而變化。由于激光二極管的溫度可能受到周圍溫度的改變以及導(dǎo)致二極管的“自 發(fā)熱”的歷史驅(qū)動(dòng)電流的影響，因此這在某種程度上是有問題的。利用激光二極管來進(jìn)行光生成的激光投影儀可能由于老化、溫度改變和其它因素 而遭受亮度的變化。這些問題可能在單色和彩色激光投影儀二者中發(fā)生。例如，單色激光 投影儀可能隨著時(shí)間的推移而經(jīng)歷不均勻的灰度顯示。類似地，在顯示的圖像中的各種顏 色的亮度可能隨著彩色投影儀中的每個(gè)彩色激光二極管的亮度改變而改變。如果不同的彩 色激光二極管具有對影響亮度的因素(例如，老化、溫度等)的不同響應(yīng)，則還可能影響色 平衡。


圖1示出了具有激光二極管驅(qū)動(dòng)電流補(bǔ)償?shù)募す馔队霸O(shè)備；圖2示出了亮度對電流的映射、激光二極管及其組合的各種特性；圖3示出了激光二極管特性曲線族；圖4示出了具有激光二極管驅(qū)動(dòng)電流補(bǔ)償?shù)募す馔队霸O(shè)備；圖5示出了圖4的設(shè)備隨時(shí)間推移的可能的增益值；圖6示出了彩色激光投影儀；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的移動(dòng)裝置；以及圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式在以下詳細(xì)說明中，將對附圖進(jìn)行參考，附圖以圖示的方式示出了其中可以實(shí)踐 本發(fā)明的特定實(shí)施例。這些實(shí)施例被詳細(xì)地描述足以使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā) 明。應(yīng)當(dāng)理解，雖然本發(fā)明的各種實(shí)施例是不同的，但不必相互排斥。例如，在不脫離本發(fā) 明的精神和范圍的情況下，本文中結(jié)合一個(gè)實(shí)施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性可以在其 它實(shí)施例內(nèi)執(zhí)行。此外，應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以修改每個(gè) 公開的實(shí)施例內(nèi)的獨(dú)立元素的位置或布置。因此，以下詳細(xì)描述不應(yīng)在限制的意義上進(jìn)行， 并且本發(fā)明的范圍僅由適當(dāng)解釋的所附權(quán)利要求以及所述權(quán)利要求擁有權(quán)利的等同物的 整個(gè)范圍來限定。在附圖中，相同的數(shù)字在若干視圖中表示相同或類似的功能。
圖1示出了具有激光二極管驅(qū)動(dòng)電流補(bǔ)償?shù)募す馔队霸O(shè)備。激光投影設(shè)備100響 應(yīng)于節(jié)點(diǎn)101上的期望的亮度值來產(chǎn)生激光光線112。亮度值可以由任何適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)源來 產(chǎn)生，并且得到的激光光線可以出于任何目的來進(jìn)行投影。例如，在一些實(shí)施例中，圖像處 理設(shè)備可以提供期望的亮度值，并且激光投影設(shè)備100可以顯示圖像。設(shè)備100包括亮度到驅(qū)動(dòng)電流(L-I)的映射10、復(fù)用器104、乘法器106、數(shù)模轉(zhuǎn) 換器(DAC)和驅(qū)動(dòng)器108、以及激光二極管110。設(shè)備100還包括反饋回路，該反饋回路包 括光電二極管120、互阻抗放大器(I-V AMP) 122、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 124，以及反饋處理部件 130。激光二極管110具有非線性的驅(qū)動(dòng)電流對輸出亮度的特性。圖2中的220示出了 典型的激光二極管特性。映射部件102基本上實(shí)現(xiàn)激光二極管特性的反轉(zhuǎn)。圖2中的210 示出了典型的映射部件特性。當(dāng)映射部件的特性與激光二極管的特性合并時(shí)，獲得基本上 線性的結(jié)果(圖2中的230所示)。由于包括溫度和年限的各種因素而導(dǎo)致激光二極管的特性可以隨著時(shí)間的推移 而改變。例如，圖3示出了激光二極管特性曲線族。如圖3中所見，激光二極管的輸出亮度 可以根據(jù)正確描述激光二極管的操作的曲線來對相同的驅(qū)動(dòng)電流取不同的值。曲線320可以描述激光二極管的額定操作狀態(tài)。例如，在25攝氏度下操作的新二 極管可以根據(jù)曲線320來操作。隨著溫度的升高和/或二極管的老化，二極管的操作可以 在右邊的曲線(例如，330)來更為準(zhǔn)確地描述。當(dāng)溫度降低時(shí)，二極管的操作可以由在左邊 的曲線(例如，310)來更為準(zhǔn)確地描述。在激光投影設(shè)備的操作期間，激光二極管的操作特 性可以在圖3中所示的曲線族之間連續(xù)變化。本發(fā)明的各種實(shí)施例通過根據(jù)需要來增大或減小驅(qū)動(dòng)電流來補(bǔ)償圖3中所示的 變化，以基本上保持總體上線性的系統(tǒng)特性(如圖2中230所示意的)。現(xiàn)在返回參考圖1，在操作中，映射部件102在節(jié)點(diǎn)101上接收期望的亮度值，并且 將期望的亮度映射到節(jié)點(diǎn)103上的額定驅(qū)動(dòng)電流值。額定驅(qū)動(dòng)電流與激光二極管的一個(gè)操 作曲線相對應(yīng)。例如，映射部件102可以將亮度值映射到驅(qū)動(dòng)電流值，以補(bǔ)償額定激光二極 管的操作曲線320 (圖3)。復(fù)用器104在節(jié)點(diǎn)103上的額定驅(qū)動(dòng)電流與節(jié)點(diǎn)131上的校準(zhǔn)脈沖值之間進(jìn)行選 擇，并且將所選擇的數(shù)據(jù)提供給乘法器106。乘法器106將所選擇的數(shù)據(jù)和節(jié)點(diǎn)133上接收 到的增益值相乘，并且將結(jié)果提供給DAC/驅(qū)動(dòng)器108。DAC/驅(qū)動(dòng)器108將乘法器106的輸 出轉(zhuǎn)換成適于驅(qū)動(dòng)激光二極管110的模擬電流。激光二極管110響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)電流來在112 處產(chǎn)生光。 激光二極管110可以基于周圍溫度改變而變熱或變冷。此外，激光二極管110可以 在發(fā)光時(shí)變熱。此外，多個(gè)歷史驅(qū)動(dòng)電流可以具有對激光二極管110的累積加熱效應(yīng)。如 上文參考圖3所述，當(dāng)激光二極管溫度改變時(shí)，針對給定驅(qū)動(dòng)電流的亮度也改變。這可以導(dǎo) 致顯示圖像的總亮度(輝度)的變化。其它因素還可以隨著時(shí)間的推移而影響激光二極管 的亮度。例如，激光二極管的亮度可以由于老化隨著時(shí)間的推移而改變。
設(shè)備100包括用于補(bǔ)償激光二極管特性改變的反饋回路。這些改變可能是由于溫 度、老化或任何其它因素所造成的。反饋回路包括用于測量激光二極管110的實(shí)際輸出亮 度的光電二極管(PD)120。從光電二極管120輸出的電流由互阻抗放大器122來處理，以向ADC 124提供電壓。節(jié)點(diǎn)125上的電壓大小與測量的輸出亮度相對應(yīng)。反饋處理部件130在節(jié)點(diǎn)125上接收測量的輸出亮度值，并且對其進(jìn)行響應(yīng)來修 改節(jié)點(diǎn)133上的增益值。如果測量的輸出亮度過低，則反饋處理部件130增大增益值，從而 增大提供給激光二極管的驅(qū)動(dòng)電流。如果測量的輸出亮度過高，則反饋處理部件130減小 增益值，從而減小提供給激光二極管的驅(qū)動(dòng)電流。反饋處理部件130還在節(jié)點(diǎn)131上提供校準(zhǔn)脈沖值。在一些實(shí)施例中，復(fù)用器104 定期性地選擇校準(zhǔn)脈沖數(shù)據(jù)來提供給乘法器106。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，激光二極管110輸出與校準(zhǔn) 脈沖數(shù)據(jù)和增益值的組合相對應(yīng)的光，校準(zhǔn)脈沖數(shù)據(jù)和增益值二者均由反饋處理部件130 提供。然后，反饋回路測量響應(yīng)于校準(zhǔn)脈沖所產(chǎn)生的光，并且相應(yīng)地調(diào)整增益值。本發(fā)明的各種實(shí)施例利用激光二極管的電流對亮度的特性隨著溫度以可預(yù)期的 方式改變的觀察。特定地，觀察到任何溫度的特性基本上等于具有應(yīng)用于電流的適當(dāng)標(biāo)量 的任何其它溫度下的性能。例如，額定激光二極管電流對亮度的特性可以寫成如下L = f (I)(1)其中，L為亮度，并且I為電流。該等式可以被求逆以如下將電流示為期望的亮度 的函數(shù)I = g(L)(2)當(dāng)?shù)仁?1)表示諸如220 (圖2)的額定二極管特性時(shí)，那么等式(2)表示補(bǔ)償額 定情況的諸如210 (圖2)的映射部件特性。當(dāng)溫度改變時(shí)，函數(shù)f和g也改變，但是第二函 數(shù)可以通過下式來逼近I = AXg(L)(3)其中，A為具有有限范圍的取決于溫度的標(biāo)量。激光二極管的特性與使用年限類 似地表現(xiàn)。利用上述觀察，本發(fā)明的各種實(shí)施例可以利用單個(gè)校準(zhǔn)脈沖來測量激光二極管的 額定操作特性與當(dāng)前操作特性之間的差。此外，校準(zhǔn)脈沖可以處于任何輝度，包括暗得足以 實(shí)質(zhì)上對于觀察者不可見。發(fā)出校準(zhǔn)脈沖，并且測量得到的亮度，并且然后與對應(yīng)于校準(zhǔn)脈 沖的預(yù)期亮度進(jìn)行比較。在一些實(shí)施例中，將與校準(zhǔn)脈沖相對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流和測量的輸出 亮度作比較。這些驅(qū)動(dòng)電流的比率可以用于修改節(jié)點(diǎn)133上的增益值。在其它實(shí)施例中， 增益值在每個(gè)校準(zhǔn)脈沖之后僅增大或減小，直至預(yù)期亮度和測量的亮度值在閾值內(nèi)匹配。圖4示出了具有激光二極管驅(qū)動(dòng)電流補(bǔ)償?shù)募す馔队霸O(shè)備。激光投影設(shè)備400是 包括激光二極管、光電二極管和其它相關(guān)電路的電路，用以補(bǔ)償由于溫度改變和老化所引 起的激光二極管特性的改變。圖4中所示的設(shè)備補(bǔ)償單色通道。例如，圖4中的設(shè)備可以 補(bǔ)償紅色激光二極管、綠色激光二極管、藍(lán)色激光二極管或任何其它顏色的激光二極管的 改變。設(shè)備400可以以“正?！辈僮骰蛞浴靶?zhǔn)”來運(yùn)行。在處于正常操作時(shí)，401處的規(guī) 范化亮度值可以改變以表示要顯示的連續(xù)像素的輝度。還在正常操作期間，激光二極管110 在112處產(chǎn)生與規(guī)范化亮度相對應(yīng)的光。在校準(zhǔn)期間，校準(zhǔn)脈沖電流通過激光二極管110， 并且激光二極管110在112處產(chǎn)生與校準(zhǔn)脈沖電流相對應(yīng)的光。設(shè)備400在401處接收規(guī)范化的亮度值。將規(guī)范化的亮度值表示為0和1之間的 值，其中，1為最亮，并且0為黑暗。規(guī)范化的亮度可以由圖像處理設(shè)備來提供。例如，規(guī)范化的亮度值可以由視頻處理設(shè)備來提供。提取的L-I表402為查找圖表，該查找表通過包括激光二極管額定I_L特性的反 轉(zhuǎn)來補(bǔ)償激光二極管110中的非線性。當(dāng)進(jìn)行合并時(shí)，激光二極管和查找表特性提供規(guī)范 化的亮度與激光二極管(210、220、230，圖2)的實(shí)際光電輸出之間的端對端的線性響應(yīng)。復(fù)用器104將額定電流值或校準(zhǔn)脈沖電流值選擇為乘法器104的源。在正常操作 (例如，當(dāng)顯示圖像時(shí))期間，復(fù)用器104選擇額定電流值。在校準(zhǔn)期間，復(fù)用器104將校準(zhǔn) 脈沖電流值選擇為乘法器106的源。復(fù)用器104可以由為校準(zhǔn)程序的操作計(jì)時(shí)的硬件或軟件來控制。為了簡單，圖4 中未示出該控制硬件或軟件。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解如何實(shí)現(xiàn)任何需要的控制電路。在 一些實(shí)施例中，省略復(fù)用器104，并且提取的L-I表402直接作為乘法器106的源。在這些 實(shí)施例中，指令提取的L-I表402來在校準(zhǔn)程序期間輸出與校準(zhǔn)脈沖相對應(yīng)的電流值。在正常操作期間，額定電流值由L-I增益值來調(diào)整，并且將結(jié)果提供給DAC 420。 DAC 420將調(diào)整的電流值轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并且然后驅(qū)動(dòng)器422驅(qū)動(dòng)在112處產(chǎn)生光的激光 二極管110。在一些實(shí)施例中，DAC 420和驅(qū)動(dòng)器422具有可調(diào)增益。例如，在一些實(shí)施例中， 驅(qū)動(dòng)器422可以包括可變增益放大器(VGA)。這可以用于激光二極管的I-L曲線的下端處， 其中，可以期望針對增大的驅(qū)動(dòng)電流分辨率來放棄動(dòng)態(tài)范圍。這在其中乘法器106具有足 夠范圍的實(shí)施例中被支持。例如，假定DAC 420是具有與IA的激光電流相對應(yīng)的滿標(biāo)度輸出的10比特DAC， 并且每級與大約ImA相對應(yīng)。在低輝度水平下，可以期望在最大500mA下驅(qū)動(dòng)激光二極管。 在該情況下，VGA可以被設(shè)置為1/2的增益，使得DAC的滿標(biāo)度輸出與500mA的激光電流相 對應(yīng)，并且每級與大約0.5mA相對應(yīng)。這提供了更為準(zhǔn)確的亮度控制。為了正確進(jìn)行該功 能，按因數(shù)2來增加節(jié)點(diǎn)452上的L-I增益值。設(shè)備400的閉環(huán)性能基本上消除了 VGA增益中的任何誤差。例如，如果VGA表現(xiàn) 出0. 51而非1/2的增益，則閉環(huán)校準(zhǔn)操作將通過相應(yīng)地修改節(jié)點(diǎn)452上的L-I增益值來進(jìn) 行補(bǔ)償。完整的I-L表412包括表示固定的電流⑴對亮度(L)的曲線的數(shù)據(jù)，該曲線跨 過大范圍的亮度和電流，并且表示給定操作條件集合(例如，年限、溫度)的完整激光二極 管操作曲線。例如，在一些實(shí)施例中，完整的I-L表412包括與額定特性320(圖3)相對應(yīng) 的數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，可以測量二極管的特性，并且可以在制造期間加載I-L表412， 并且此后I-L表412的內(nèi)容可以是靜態(tài)的。在其它實(shí)施例中，可以定期地測量激光二極管 的特性，并且可以定期地更新I-L表412。例如，在一些實(shí)施例中，激光二極管的特性可以在 通電時(shí)進(jìn)行測量，并且I-L表412可以是靜態(tài)的，直至電源循環(huán)(power is cycled) 0在一些實(shí)施例中，基于應(yīng)用或用戶喜好來提取完整的二極管操作曲線的一部分進(jìn) 行使用。例如，基于喜好，用戶可以設(shè)置輝度控制，使得僅使用I-L曲線的下部的50%。又 如，當(dāng)在仰視顯示應(yīng)用中進(jìn)行使用時(shí)，輝度控制可以被設(shè)置為很高，以克服周圍的光狀態(tài)。在409處設(shè)置用戶輝度水平，并且通過查找表(LUT) 410來將用戶輝度水平映射到 標(biāo)量值。在要加載到L-I表402中的L-I數(shù)據(jù)的提取中使用輝度標(biāo)量。在一些實(shí)施例中，用戶輝度對標(biāo)量的LUT 410可能不是線性的。例如，可以基于人類的輝度感覺來校準(zhǔn)映射。設(shè)備400包括用于在校準(zhǔn)期間測量亮度的亮度測量設(shè)備。亮度測量設(shè)備包括光 電二極管120、互阻抗放大器122、積分器430和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 124。光電二極管120檢 測從激光二極管110發(fā)出的光，并且將成比例的電流提供到互阻抗放大器122。在模擬域中 對來自互阻抗放大器122的電壓輸出進(jìn)行積分達(dá)一段時(shí)間，以增加信噪比(SNR)。在不脫離 本發(fā)明的范圍的情況下，該積分時(shí)間可以被設(shè)置為任何值。在一些實(shí)施例中，使用多個(gè)積分 時(shí)段。例如，光電二極管暗電流和互阻抗放大器的偏移可以通過先對短校準(zhǔn)脈沖進(jìn)行積分， 而后是長校準(zhǔn)脈沖來進(jìn)行補(bǔ)償，每一個(gè)在相同或大致相似的持續(xù)時(shí)間的單獨(dú)時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行 積分，并且然后相減以得到差值。ADC 124將積分的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。ADC 124的輸出與 積分時(shí)段期間由光電二極管120檢測到的光量成比例。比較器440接收節(jié)點(diǎn)439上的測量的亮度值和來自L-I圖表402的節(jié)點(diǎn)404上的 預(yù)期亮度值。預(yù)期亮度值與節(jié)點(diǎn)405上的校準(zhǔn)脈沖電流值相對應(yīng)。節(jié)點(diǎn)404/405上的亮度 /電流數(shù)據(jù)對與用于校準(zhǔn)的額定激光二極管曲線上的點(diǎn)相對應(yīng)。在不脫離本發(fā)明的范圍的 情況下，可以使用額定激光二極管曲線上的任何點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，使用小值對。例如， 可以選取滿標(biāo)度的10%處的點(diǎn)用于校準(zhǔn)。又如，可以選取二極管曲線“拐點(diǎn)”附近或下方的 點(diǎn)。低亮度值由于其幾乎不可能引起觀察者的注意，所以可以有利地進(jìn)行使用。比較器440將校準(zhǔn)脈沖預(yù)期亮度值和校準(zhǔn)脈沖測量亮度值作比較。如果它們相差 至少閾值(極限閾值)，則比較器440的輸出使得遞增器/遞減器(INC/DEC)450修改節(jié)點(diǎn) 452上的L-I增益值。當(dāng)預(yù)期亮度值和測量亮度值相差極限閾值時(shí)，在每個(gè)校準(zhǔn)脈沖之后修 改L-I增益值。在由圖4表示的實(shí)施例中，每次預(yù)期亮度值和測量亮度值相差極限閾值時(shí)， 遞增或遞減L-I增益值。在其它實(shí)施例中，比例控制器可以用于響應(yīng)于比較器來修改L-I 增益值。比例控制器可以將增益值調(diào)整與比較器輸出成比例的值，而非遞增或遞減。在一些實(shí)施例中，定期地執(zhí)行校準(zhǔn)程序。例如，在一些實(shí)施例中，可以在圖像顯示 系統(tǒng)或視頻顯示系統(tǒng)中的每個(gè)幀末尾執(zhí)行校準(zhǔn)。在其它實(shí)施例中，可以在許多幀之后執(zhí)行 校準(zhǔn)。在這些實(shí)施例中，可以在激光光線在正常顯示區(qū)域外時(shí)執(zhí)行校準(zhǔn)，從而減少圖像中不 需要的光。然而，應(yīng)當(dāng)注意，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以以任何頻率和相對于顯 示圖像的任何位置中執(zhí)行校準(zhǔn)。圖4中示出的各種部件可以以許多不同方式來實(shí)施。例如，各種部件可以以數(shù)字 硬件、模擬硬件、軟件或任何組合來實(shí)現(xiàn)。此外，本發(fā)明的各種實(shí)施例可以以任何集成水平 來實(shí)現(xiàn)。例如，許多部件可以被包括在專用集成電路中。圖5示出了圖4的設(shè)備隨著時(shí)間的推移的可能的增益值。水平軸表示時(shí)間，并且 垂直軸表示節(jié)點(diǎn)452 (圖4)上的L-I增益值。水平軸下方的箭頭表示校準(zhǔn)脈沖。箭頭(校 準(zhǔn)脈沖)之間的時(shí)間可以為任何值。在一些實(shí)施例中，箭頭之間的時(shí)間與一個(gè)視頻幀相對 應(yīng)。在這些實(shí)施例中，校準(zhǔn)脈沖針對每個(gè)視頻幀通過設(shè)備一次。每次示出箭頭時(shí)，將校準(zhǔn)脈 沖提供給激光二極管，測量實(shí)際的亮度，并且將測量的亮度與預(yù)期亮度作比較。響應(yīng)于該比 較，L-I增益值增大、減小或保持為不變。在圖5的示例中，L-I增益值單調(diào)增加，直至510，此時(shí)，該L-I增益值在幾個(gè)校準(zhǔn) 時(shí)段內(nèi)變平。該L-I增益的增加可以作為增加激光二極管溫度的結(jié)果來出現(xiàn)。在點(diǎn)510之 后，L-I增益被示為根據(jù)需要減小和增加，以補(bǔ)償激光二極管特性的改變。
圖6示出了彩色激光投影儀。彩色激光投影儀600包括三個(gè)激光投影設(shè)備610， 620和630，每一個(gè)均與不同顏色的激光二極管相對應(yīng)。激光投影設(shè)備610與具有紅色激光 二極管的激光投影設(shè)備(例如，圖1的100 ；圖4的400)相對應(yīng)。激光投影設(shè)備620與具 有綠色激光二極管的激光投影設(shè)備(例如，圖1的100 ；圖4的400)相對應(yīng)。激光投影設(shè) 備630與具有藍(lán)色激光二極管的激光投影設(shè)備(例如，圖1的100 ；圖4的400)相對應(yīng)。激光投影設(shè)備610、620和630的每一個(gè)均使用本文所述的機(jī)制來獨(dú)立地控制其自 身的內(nèi)部L-I增益值。在某種程度上因?yàn)楫?dāng)每個(gè)彩色通道具有嚴(yán)密的亮度控制時(shí)，顏色之 間的亮度比基本上保持恒定，所以每個(gè)顏色的單獨(dú)的亮度控制還提供色平衡。圖像處理設(shè)備602將指令的亮度值提供給激光投影設(shè)備610、620和630的每一 個(gè)。指令的亮度值與節(jié)點(diǎn)401 (圖4)上的規(guī)范化亮度值相對應(yīng)，并且還與圖像內(nèi)的各種顏 色的像素強(qiáng)度相對應(yīng)。指令的亮度值以與使得合成的彩色激光束掃描圖像的掃描電路同步 的方式來改變。彩色激光投影儀600還包括鏡子603、605和607 ；濾波器/起偏器650以及具有鏡 子662的微電子機(jī)器(MEMS)裝置660。紅光、綠光和藍(lán)光由激光投影設(shè)備610、620和630 來提供。激光二極管通常將光產(chǎn)生為光柱，并且該光柱顯現(xiàn)為窄束。在609處由鏡子603、 605和607將窄束合并為合成的彩色光束。合成的光束反射出濾波器/起偏器650，并且對 準(zhǔn)MEMS鏡子662。MEMS鏡子在兩個(gè)軸上旋轉(zhuǎn)，以在水平方向和垂直方向上掃過反射的合成光束。由 掃描鏡子662反射的合成光束在反射之后具有較大的角范圍。該光束通濾波器/起偏器 650，并且在680處顯示圖像。光束所采用的軌跡是從掃描電路(未示出)接收到的信號(hào)的函數(shù)。在一些實(shí)施例 中，光束可以以正弦方式水平地前后掃動(dòng)。此外，在一些實(shí)施例中，光束可以以正弦方式垂 直地上下掃動(dòng)。總之，光束可以以包括線性和非線性的方式的水平方式和垂直方式的任何 組合來掃動(dòng)。當(dāng)光束在一個(gè)方向或兩個(gè)方向上掃動(dòng)時(shí)，可以顯示像素。例如，在一些實(shí)施例 中，可以在光束在垂直方向上向下掃動(dòng)時(shí)顯示像素，而在光束向上回掃時(shí)不顯示。又如，在 一些實(shí)施例中，可以在光束向下掃動(dòng)以及當(dāng)光束在垂直方向向上掃動(dòng)時(shí)顯示像素。彩色激光投影儀600可以定期地執(zhí)行校準(zhǔn)程序。例如，在一些實(shí)施例中，每個(gè)激光 投影設(shè)備610、620和630可以在垂直掃動(dòng)結(jié)束時(shí)使用校準(zhǔn)脈沖來執(zhí)行校準(zhǔn)。每個(gè)激光投影 設(shè)備610、620和630可以同時(shí)執(zhí)行校準(zhǔn)，或者每個(gè)激光投影設(shè)備610、620和630可以連續(xù) 地執(zhí)行校準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中，每個(gè)激光投影設(shè)備610、620和630每三次垂直掃動(dòng)執(zhí)行一 次校準(zhǔn)。在這些實(shí)施例中，激光投影設(shè)備中的一個(gè)針對每個(gè)視頻幀執(zhí)行校準(zhǔn)?；贛EMS的投影儀作為示例來進(jìn)行描述，而本發(fā)明的各種實(shí)施例并不局限于此。 例如，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以在具有激光二極管補(bǔ)償?shù)耐队跋到y(tǒng)中包括其 它投影儀類型。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的移動(dòng)裝置。移動(dòng)裝置700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(shí)施例中，移動(dòng)裝置700可以是幾乎沒有或 沒有其它能力的手持式投影儀。又如，在一些實(shí)施例中，移動(dòng)裝置700可以是便攜式音樂播 放器。又如，在一些實(shí)施例中，移動(dòng)裝置700可以是可用于通信的裝置，包括例如，蜂窩電 話、智能電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器等。此外，移動(dòng)裝置700可
9以經(jīng)由無線(例如，WiMax)或蜂窩連接來連接到較大的網(wǎng)絡(luò)，或者該裝置可以經(jīng)由不受控 的頻譜(例如，WiFi)連接來接受數(shù)據(jù)消息或視頻內(nèi)容。移動(dòng)裝置700包括用于通過光708來創(chuàng)建圖像的激光投影儀701。類似于上述投 影系統(tǒng)的其它實(shí)施例，移動(dòng)裝置700可以包括用于補(bǔ)償激光二極管特性改變的反饋回路。在一些實(shí)施例中，移動(dòng)裝置700包括天線706和電子部件705。在一些實(shí)施例中， 電子部件705包括接收器，并且在其它實(shí)施例中，電子部件705包括收發(fā)器。例如，在GPS 實(shí)施例中，電子部件705可以是GPS接收器。在這些實(shí)施例中，由激光投影儀701顯示的圖 像可以與移動(dòng)裝置的位置相關(guān)。又如，電子部件705可以是適用于雙向通信的收發(fā)器。在 這些實(shí)施例中，移動(dòng)裝置700可以是蜂窩電話、雙向無線電裝置、網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)等。移動(dòng)裝置700還包括存儲(chǔ)卡槽704。在一些實(shí)施例中，插入存儲(chǔ)卡槽704中的存儲(chǔ) 卡可以提供使視頻數(shù)據(jù)由激光投影儀701來顯示的源。存儲(chǔ)卡槽704可以收容任何類型的 固態(tài)存儲(chǔ)裝置，包括例如，多媒體存儲(chǔ)卡(MMC)、記憶棒DUO、安全數(shù)字(SD)存儲(chǔ)卡和智能媒 體卡。上述清單旨在為示例性的，而非窮盡的。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的流程圖。在一些實(shí)施例中，方法800或其 部分由激光投影儀、移動(dòng)裝置等來執(zhí)行，在以上附圖中示出了其實(shí)施例。在其它實(shí)施例中， 方法800由集成電路或電子系統(tǒng)來執(zhí)行。方法800不受執(zhí)行該方法的特定類型的設(shè)備的限 制。方法800中的各種動(dòng)作可以以所呈現(xiàn)的順序來執(zhí)行，或者可以以不同的順序來執(zhí)行。此 外，在一些實(shí)施例中，從方法800中省略圖8中所列出的一些動(dòng)作。方法800被示為從框810開始，在框810中，將期望的亮度值映射到額定激光二極 管驅(qū)動(dòng)電流。在一些實(shí)施例中，期望的亮度值通過投影裝置內(nèi)的圖像處理或視頻處理部件 來產(chǎn)生。期望的亮度值可以包括不同顏色的激光二極管的不同亮度值，以顯示圖像中的一 個(gè)像素。期望的亮度值針對很多像素還可以包括每個(gè)激光二極管的不同亮度值?？梢允褂?任何適當(dāng)?shù)难b置將期望的亮度值映射到額定驅(qū)動(dòng)電流值。例如，L-I映射部件102(圖1)或 提取的L-I表402 (圖4)可以用于將期望的亮度值映射到額定激光二極管電流值。在820處，額定激光二極管驅(qū)動(dòng)電流值乘以增益值來針對激光二極管非線性特性 的變化而進(jìn)行調(diào)整。該增益值與節(jié)點(diǎn)133 (圖1)或452 (圖4)上的增益值相對應(yīng)。然后， 可以使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)來將調(diào)整的額定激光二極管驅(qū)動(dòng)電流值轉(zhuǎn)換成模擬激光二極 管驅(qū)動(dòng)電流。如上文參考圖4所述，DAC和以下驅(qū)動(dòng)器可以具有可變增益，以便于支持在較 低的驅(qū)動(dòng)電流水平下的增大的分辨率。在830處，激光二極管由校準(zhǔn)脈沖定期地驅(qū)動(dòng)。與校準(zhǔn)脈沖相對應(yīng)的激光二極管 驅(qū)動(dòng)電流可以是任何已知的值。在一些實(shí)施例中，選取小值來減小校準(zhǔn)期間所產(chǎn)生的任何 光的可見度。在840處，測量由校準(zhǔn)脈沖引起的激光二極管輸出亮度。輸出亮度值由諸如圖1 和圖4中所示的那些光電二極管來產(chǎn)生。在850處，將輸出亮度與對應(yīng)于校準(zhǔn)脈沖的預(yù)期 亮度作比較，并且在860處，響應(yīng)于輸出亮度和預(yù)期亮度來修改增益值。盡管已經(jīng)結(jié)合某些實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，可以在不脫離本發(fā)明的 精神和范圍的情況下，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的修改和變化。這樣的修改和變化被 認(rèn)為在本發(fā)明和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種設(shè)備，包括激光二極管，所述激光二極管具有非線性的電流對輸出亮度的特性；查找表，所述查找表用于將期望亮度值映射到額定激光二極管電流值；乘法器，所述乘法器被耦接以使所述額定激光二極管電流值與增益值相乘；以及反饋回路，所述反饋回路用于測量實(shí)際輸出亮度并且調(diào)整所述增益值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述反饋回路包括光電二極管，所述光電二極管用于測量所述實(shí)際輸出亮度；以及 比較器，所述比較器用于將所述實(shí)際輸出亮度與預(yù)期輸出亮度作比較。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述查找表可操作成定期地輸出與校準(zhǔn)脈沖相 對應(yīng)的期望亮度值，并且所述反饋回路包括用于測量所述校準(zhǔn)脈沖的所述實(shí)際輸出亮度的 電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述查找表被定期地更新以反映用戶輝度水平 的改變。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括耦接在所述乘法器與所述激光二極管之 間的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)和驅(qū)動(dòng)器。
6.一種移動(dòng)裝置，包括激光投影儀，所述激光投影儀用于投影圖像，所述激光投影儀包括基于視頻內(nèi)容而經(jīng) 受發(fā)熱的激光二極管，所述激光投影儀進(jìn)一步包括查找表，所述查找表用于將期望亮度值 映射到額定激光二極管電流值；乘法器，所述乘法器被耦接以使所述額定激光二極管電流 值乘以增益值；以及反饋回路，所述反饋回路用于測量實(shí)際輸出亮度并且調(diào)整所述增益值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的移動(dòng)裝置，其中，所述反饋回路包括 光電二極管，所述光電二極管用于測量所述實(shí)際輸出亮度；以及比較器，所述比較器用于將所述實(shí)際輸出亮度與預(yù)期輸出亮度作比較。
8.一種激光投影儀，包括用于將期望亮度值映射到額定激光二極管驅(qū)動(dòng)電流值的裝置； 用于使所述額定激光二極管驅(qū)動(dòng)電流值與增益值相乘的裝置；以及 用于修改所述增益值以補(bǔ)償激光二極管特性的改變的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光投影儀，進(jìn)一步包括用于定期地產(chǎn)生校準(zhǔn)脈沖的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光投影儀，其中，所述用于修改所述增益值的裝置包括 比較器，所述比較器用于將測量的激光輸出亮度值與預(yù)期激光輸出亮度值作比較，其中，所 述測量的激光輸出亮度值和所述預(yù)期激光輸出亮度值與所述校準(zhǔn)脈沖相對應(yīng)。
11.一種方法，包括將期望亮度值映射到額定驅(qū)動(dòng)電流值，以驅(qū)動(dòng)具有非線性特性的激光二極管； 使所述額定驅(qū)動(dòng)電流值乘以增益值以針對所述非線性特性的變化來進(jìn)行調(diào)整；以及 驅(qū)動(dòng)所述激光二極管。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括 測量所述激光二極管的輸出亮度；以及 響應(yīng)于所述輸出亮度來調(diào)整所述增益值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，響應(yīng)于所述輸出亮度來調(diào)整所述增益值包括將所述輸出亮度與預(yù)期輸出亮度作比較。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括 用校準(zhǔn)脈沖來定期地驅(qū)動(dòng)所述激光二極管； 測量所述激光二極管的輸出亮度；以及 響應(yīng)于所述輸出亮度來修改所述增益值。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，映射包括將所述期望的亮度值索引編入查找
全文摘要
激光二極管(110)的亮度是激光二極管的驅(qū)動(dòng)電流的函數(shù)。亮度還是諸如年限和溫度的其它因素的函數(shù)。激光投影裝置(100)包括激光二極管，以響應(yīng)于指令的亮度來生成光；并且還包括光電二極管(120)，以提供測量的亮度。將指令的亮度和測量亮度作比較，并且調(diào)整用于激光二極管的驅(qū)動(dòng)電流以補(bǔ)償激光二極管特性的改變。
文檔編號(hào)H01S5/50GK101897090SQ200880120847
公開日2010年11月24日 申請日期2008年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者馬克·錢皮恩, 黃恒 申請人:微視公司