[发明专利]扫描镜控制

说明书

背景技术

使用扫描光束来为包括诸如移动显微投影器、汽车平视显示器和头戴式显示器的应用的各种应用，产生显示图像。通过使用镜子的角运动来偏转调制光束以覆盖所需视野，从而产生显示。通过绕两个正交轴移动镜子，能产生矩形视野，其在小型和便携式组件中提供与光栅显示相似的外观。

在控制镜子偏转以正确地产生所需角运动方面提出了相当大的工程挑战。这部分是由于镜子是在不同谐振频率下显示出振动模式的机械设备而造成的。

附图说明

图1示出根据本发明的各个实施例的扫描光束投影系统；

图2示出产生图1的扫描轨迹的光束偏转波形；

图3示出具有微机电系统(MEMS)扫描镜的扫描平台的平面图；

图4和5示出图3的MEMS扫描镜的两种振动模式；

图6示出图3的MEMS扫描镜的线性响应；

图7示出使用谐波系数加权阵列，迭代地确定谐波系数的扫描镜慢扫控制回路；

图8示出使用牛顿法近似，迭代地确定谐波系数的扫描镜慢扫控制回路；

图9示出包括数字信号处理器的扫描镜控制回路；

图10和11示出包括两个回路的扫描镜慢扫控制系统；

图12示出桥接T型补偿器的操作的根轨迹图；

图13示出快扫消音(tone removal)块；

图14示出图11的内反馈回路的开环响应；

图15示出图11的内反馈回路的闭环响应；

图16示出组合单/双回路慢扫控制系统；

图17示出根据本发明的各个实施例的移动设备；以及

图18和19示出根据本发明的各个实施例的方法的流程图。

具体实施方式

在下述详细描述中，对通过示例，示出可以实施本发明的具体实施例的附图进行说明。充分地描述这些实施例以便使本领域的技术人员能实现本发明。应理解到本发明的各个实施例，尽管不同，但不一定是互斥的。例如，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，结合一个实施例描述的特定特征、结构、或特性可以在其他实施例内实现。此外，应理解到在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以改变每个公开的实施例内的各个元件的位置或排列。因此，下述详细描述不应当从限定的意义上理解，以及本发明的范围仅由适当解释的附加权利要求以及权利要求有权的等效的整个范围限定。在图中，在若干视图中，相同的数字示出相同或类似的功能性。

图1示出根据本发明的各个实施例的扫描光束投影系统。如图1所示，扫描光束投影系统100包括：光源110，其可以是诸如激光二极管等等的能发出作为激光光束的光束112的激光源。光束112撞击在包括基于微机电系统(MEMS)的扫描仪等等的扫描平台114上，并且从扫描镜116反射出来以生成受控输出光束124。扫描镜控制电路130提供一个或多个驱动信号来控制扫描镜116的角运动，以便使输出光束124在投影表面128上生成光栅扫描126。

在一些实施例中，通过将快扫轴(水平轴)上的正弦分量与慢扫轴(垂直轴)上的锯齿分量组合，形成光栅扫描126。在这些实施例中，受控输出光束124在正弦模式中从左到右地前后扫描，以及在锯齿模式中垂直地(从上到下)扫描，并且在回扫(flyback)(从下到上)期间显示消隐。图1示出当光束垂直地从上到下扫描(sweep)时的快扫正弦模式，但是其不示出从下到上的回扫。

根据由扫描镜控制电路130提供的信号，偏转扫描镜116，以及在134，将镜子位置信息送回扫描镜控制电路130。镜子位置信息可以描述在垂直慢扫方向、水平快扫方向或两者中的角位置。扫描镜控制电路130接收位置信息，确定适当的驱动信号，并且驱动扫描镜116。

图2示出产生图1的光栅扫描轨迹的光束偏转波形。垂直偏转波形210是锯齿波形，并且水平偏转波形220是正弦波形。锯齿垂直偏转波形210包括下降部分，其对应于从上到下的光栅扫描126的扫描；并且锯齿垂直偏转波形210还包括上升部分，其对应于从下到上的回归。在回扫后，垂直扫描在每一轨迹上基本上遍历相同的路径。

很重要的是，注意到图2的波形示出了与提供给扫描镜的驱动信号相对比所需的反射镜偏转。如果扫描镜具有极佳的平的自然响应而没有共振，那么扫描镜控制电路130能驱动信号210和220，如所示。在实际实现中，扫描镜116具有共振特性，其具有多个不同的振动模式。扫描镜控制电路130改变驱动信号，力图使扫描镜116根据图2中所示的波形偏转，由此对受控光束124进行扫描来生成光栅扫描126。