掃描激光接近檢測(cè)的制作方法
【專利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]激光飛行時(shí)間(TOF)距離測(cè)量系統(tǒng)通常測(cè)量已經(jīng)從目標(biāo)反射的激光脈沖的往返時(shí)間。能夠在掃描激光投影機(jī)中采用激光TOF系統(tǒng)，以確定激光路徑中是否存在障礙物。當(dāng)存在障礙物時(shí)，可以關(guān)閉激光源，以避免對(duì)障礙物造成傷害。
【附圖說(shuō)明】
[0002]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的掃描激光投影系統(tǒng)；
[0003]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的在視場(chǎng)中具有障礙物的圖1的掃描激光投影系統(tǒng)；
[0004]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的具有阻擋光電檢測(cè)器的局部障礙物的圖1的掃描激光投影系統(tǒng)；
[0005]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的移動(dòng)裝置的框圖；
[0006]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的移動(dòng)裝置；
[0007]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的測(cè)試光電檢測(cè)器的移動(dòng)裝置；
[0008]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的檢測(cè)局部障礙物的移動(dòng)裝置；
[0009]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的游戲設(shè)備;并且
[0010]圖9示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]在以下詳細(xì)描述中，參考作為示例示出其中可以實(shí)踐本發(fā)明的特定實(shí)施例的附圖。足夠詳細(xì)地描述這些實(shí)施例，以使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明。應(yīng)理解，本發(fā)明的各種實(shí)施例雖然不同，但是未必互相排他。例如，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以在其它實(shí)施例內(nèi)實(shí)施在本文連同一個(gè)實(shí)施例所述的具體部件、結(jié)構(gòu)或者特征。另外，應(yīng)理解，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以修改每個(gè)所公開(kāi)實(shí)施例內(nèi)的個(gè)別元件的位置或者布置。因此，以下詳細(xì)描述不應(yīng)被考慮為限制意義，并且本發(fā)明的范圍僅由經(jīng)適當(dāng)解釋的所附權(quán)利要求、以及權(quán)利要求所授權(quán)的等效物的全部范圍所限定。在附圖中，在幾個(gè)視圖各處，相同附圖標(biāo)記表示相同或者類似的功能。
[0012]使用接近檢測(cè)器以實(shí)現(xiàn)具有2級(jí)激光分類的高亮度激光投影機(jī)。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，掃描激光投影機(jī)掃描包括可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光兩者的調(diào)制光束。與紅色、綠色和藍(lán)色激光束一起掃描紅外(IR)激光束，以投射具有不可見(jiàn)(IR)覆蓋的可見(jiàn)圖像。如果IR激光入射在物體上，則該光的一部分將朝著投影機(jī)反射回。能夠使用本文稱為“T0F光電檢測(cè)器”的第一光電檢測(cè)器以感測(cè)這種光，并且使得能夠?yàn)镮R光信號(hào)計(jì)算飛行時(shí)間，以確定投影機(jī)和所感測(cè)的物體之間的距離。
[0013]給定當(dāng)前激光規(guī)定，則應(yīng)在系統(tǒng)內(nèi)考慮單點(diǎn)故障。本發(fā)明的各種實(shí)施例包括電路和系統(tǒng)，以測(cè)試接近檢測(cè)功能的發(fā)送和接收電路兩者。例如，可以在光源附近包括本文稱為“光源光電檢測(cè)器”的另外的光電檢測(cè)器，以確定激光源是否正在起作用(發(fā)送電路)。同樣地，例如，可以在TOF光電檢測(cè)器附近并且部分地指向TOF光電檢測(cè)器地定位第二 IR光源。這種第二 IR光源可以被用于測(cè)試TOF光電檢測(cè)器的功能(接收電路)。
[0014]定期地，另外的IR光源可以被脈動(dòng)短持續(xù)時(shí)間(例如在垂直回掃期間)。當(dāng)被脈動(dòng)時(shí)，TOF光電檢測(cè)器檢測(cè)IR光并且生成光電流信號(hào)，光電流信號(hào)能夠被系統(tǒng)電路和邏輯電路處理。另外的IR光源可以被規(guī)律性地脈動(dòng)，以驗(yàn)證TOF光電檢測(cè)器在產(chǎn)生信號(hào)的投影機(jī)視場(chǎng)中在缺少物體的情況下正在工作。
[0015]除了測(cè)試TOF光電檢測(cè)器之外，另外的IR光源還可以被用于檢測(cè)阻擋TOF光電檢測(cè)器接收所反射的IR激光的局部障礙物。例如，如果在TOF光電檢測(cè)器上放置手指，但是手指并不阻擋用于投射IR激光的主掃描束，則接近檢測(cè)系統(tǒng)將不能夠檢測(cè)投影機(jī)的視場(chǎng)中的其它物體，并且將僅報(bào)告在其檢測(cè)范圍內(nèi)不存在物體。本發(fā)明的各種實(shí)施例使用另外的IR光源和TOF光電檢測(cè)器作為用于檢測(cè)這些局部障礙物的局部接近檢測(cè)器。
[0016]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的掃描激光投影系統(tǒng)。掃描激光投影機(jī)100包括圖像處理部件102、TOF計(jì)算和控制部件190、紅色激光源110、綠色激光源120、藍(lán)色激光源130和紅外激光源164 ο使用反射鏡103、105、107和142使來(lái)自激光源的調(diào)制光結(jié)合，以形成調(diào)制光束109。掃描激光投影機(jī)100也包括折疊反射鏡150以及具有掃描反射鏡116的掃描平臺(tái)114。掃描激光投影機(jī)100也包括激光源光電檢測(cè)器(H)) 111、121、131和165。
[0017]在操作中，圖像處理部件102使用二維插值算法處理在101處的視頻內(nèi)容，以對(duì)于每個(gè)掃描位置確定適當(dāng)空間圖像內(nèi)容。然后，這種內(nèi)容被映射為紅色、綠色和藍(lán)色激光源中的每一個(gè)的命令電流，使得激光的輸出強(qiáng)度與輸入圖像內(nèi)容一致。在一些實(shí)施例中，這種處理以超過(guò)150MHz的輸出像素速度發(fā)生。
[0018]激光源光電檢測(cè)器111、121、131和165被用于測(cè)試、驗(yàn)證和校準(zhǔn)激光源110、120、130和164的運(yùn)行。例如，在一些實(shí)施例中，激光源光電檢測(cè)器111、121、131和165被定位成檢測(cè)相應(yīng)的激光源是否正在產(chǎn)生光。在一些實(shí)施例中，激光源光電檢測(cè)器耦接(未示出)至諸如圖像處理部件102的控制電路。這提供了用于控制激光源的閉環(huán)操作，并且允許測(cè)試和校準(zhǔn)激光源。在一些實(shí)施例中，如圖1中所示，激光源光電檢測(cè)器被置于檢測(cè)單色光束，但是在其它實(shí)施例中，激光源光電檢測(cè)器被置于檢測(cè)彩色光束(諸如調(diào)制激光束109)中的光。激光源光電檢測(cè)器111、121、131和165的放置不是對(duì)本發(fā)明的限制。
[0019]然后，調(diào)制激光束109被引導(dǎo)到安裝在超高速萬(wàn)向節(jié)上的二維雙軸激光掃描反射鏡116上。在一些實(shí)施例中，使用微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)工藝而由硅制作這種雙軸掃描反射鏡。在一些實(shí)施例中，MEMS裝置使用電磁致動(dòng)，使用包含MEMS裸片、永磁體和電接口的小型子組件的微小組件實(shí)現(xiàn)電磁致動(dòng)，雖然各種實(shí)施例不限于該方面。例如，一些實(shí)施例采用靜電或者壓電致動(dòng)。在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以采用任何類型的反射鏡致動(dòng)。
[0020]掃描反射鏡驅(qū)動(dòng)電路(未不出)提供一個(gè)或者多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制掃描反射鏡116的角度運(yùn)動(dòng)，從而引起輸出光束124產(chǎn)生跨投影機(jī)視場(chǎng)128的光柵掃描126。在一些實(shí)施例中，通過(guò)組合水平軸線上的正弦波分量和垂直軸線上的鋸齒波分量而形成光柵掃描126。在這些實(shí)施例中，受控輸出光束124以正弦波圖案前后左右地掃描，并且以鋸齒波圖案垂直地(從頂至底地)掃描，而在(從底至頂?shù)?回掃期間顯示空白。圖1示出隨著光束垂直地從頂至底地掃描的正弦波圖案，但是未示出從底至頂?shù)幕貟?。在其它?shí)施例中，以三角波控制垂直掃描，使得不存在回掃。在又進(jìn)一步實(shí)施例中，垂直掃描為正弦波掃描。本發(fā)明的各種實(shí)施例不受所使用的用于控制垂直和水平掃描的波形或者結(jié)果的光柵圖案的限制。
[0021]掃描激光投影機(jī)100使用如上所述的掃描調(diào)制激光束而提供視頻投影。掃描激光投影機(jī)100也提供接近檢測(cè)功能，以檢測(cè)投影機(jī)的視場(chǎng)128中的障礙物。接近檢測(cè)可以是當(dāng)檢測(cè)出障礙物時(shí)禁用一個(gè)或者多個(gè)光源的安全電路的一部分。接近檢測(cè)也可以是當(dāng)檢測(cè)出障礙物時(shí)降低光源輸出的安全電路的一部分。例如，當(dāng)檢測(cè)出障礙物時(shí)，光源輸出可以被降低為低于2級(jí)功率水平。禁用、關(guān)閉或者降低光源的輸出可以保護(hù)障礙物不受損傷。例如，如果障礙物是人眼，則禁用、關(guān)閉或者降低光源的輸出將防止對(duì)眼睛的損傷。通過(guò)在掃描激光投影機(jī)100內(nèi)的元件的組合提供接近檢測(cè)。例如，能夠夠一起使用IR激光源164、TOF光電