[发明专利]扫描镜控制

说明书

本申请是国际申请日为2009年8月21日、国际申请号为PCT/US2009/054654、国际公布号为WO2010/033342、中国申请号为200980137029.1、发明名称为“扫描镜控制”的中国专利申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及扫描镜控制。 

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。 

发明内容

为了控制镜子偏转以正确地产生所需角运动，本发明提供了一种装置，包括：扫描镜，所述扫描镜具有快扫轴和慢扫轴，所述慢扫轴具有位置检测器；外控制回路，所述外控制回路在频域中进行操作，以响应从所述位置检测器接收的位置信息，来确定驱动信号的谐波系数；以及内控制回路，所述内控制回路在时域中进行操作，以便对在由驱动信号的谐波系数占用的频带内的频率的扫描镜共振模式进行补偿。 

本发明还提供了一种移动设备，包括：通信收发信机；扫描镜；以及慢扫扫描镜控制系统，所述慢扫扫描镜控制系统具有在频域中操作的外回路，和在时域中操作的内回路。 

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。