[发明专利]使用多个激光源的MEMS投影仪

说明书

本文公开了一种电子设备，包括：第一激光源，被配置成投射第一激光束，和第二激光源，被配置成投射第二激光束，第二激光束在第一方向上与第一激光束对齐但在第二方向上相对于第一激光束成角度。镜装置被定位以便反射第一和第二激光束。控制电路被配置成控制镜装置在第一扫描图案中同时反射第一和第二激光束以形成第一图像，第一图像从具有大于镜装置以其进行振荡的水平共振频率除以第一图像的期望帧率的两倍的数目的扫描线的第一扫描图案形成。

技术领域

本公开总体涉及图像扫描，并且更特别地涉及用于由激光扫描投影仪使用的扫描方法，该激光扫描投影仪利用多个激光来提供增加的显示分辨率。

背景技术

由微机电系统(MEMS)部件构造的激光扫描投影仪可以相对小，并因此被实施成诸如微型投影仪、可穿戴设备、激光雷达和智能头灯等的易于携带的设备。这些激光扫描投影仪可以用于在屏幕、墙壁、镜头(在可穿戴的智能眼镜的情况中)或用户的皮肤(在可穿戴的智能手表的情况中)上显示固定或移动的视频图像。由于现代数字媒体往往呈高清晰度格式，所以这样的激光扫描投影仪的图像再现的质量在商业环境中是重要的。

限定图像质量的一些参数是图像锐度(其确定单个图像可以传达的细节的量)、噪声水平(这是图像密度的随机变化，作为图像中的颗粒和数字图像中的像素水平变化可见)、对比度(这是色调响应曲线的斜率)和失真(即，引起直线在图像的边缘附近弯曲的像差)。

图像越大，根据上面限定的参数以高质量显示图像就越具有挑战性。这是激光扫描投影仪制造商遇到的挑战。然而，利用基于MEMS的激光扫描投影仪，该挑战可能会大幅地增加。MEMS激光扫描投影仪可能使用基于调制激光源和反射镜机构的非常小、复杂、脆弱的扫描镜架构，并且仍然存在着与导致降低图像质量的MEMS激光投影仪相关联的若干问题。

一般情况下，MEMS激光扫描投影仪通过将红色、绿色和蓝色激光束光学地组合以形成RGB激光束、并接着将RGB激光束引导到或者双轴镜或者一前一后地工作的一组两个单轴镜来起作用。镜或多个镜被控制，以便以一定速率的速度在一系列的竖直间隔开的水平线上移动或“扫描”激光，使得人眼感知到完整的图像。

MEMS镜的质量致使其极其难以根据阶梯函数来操作镜或多个镜。因此，连续地执行竖直扫描，其中典型的所得到的扫描图案被示出在图1A中。如图所示，水平扫描线是倾斜的。这可能造成图像未正确地显示—如可以注意到的，图像中的一些部分永远不会被扫描到而其他的部分被扫描两次。因此，上面所描述的该常见的扫描方法可能造成不连续的图像，这在商业上是不期望的。

因此，已进行了广泛的研究和开发以产生新的扫描方法和技术。Goren在美国专利公开2011/0234898中描述了一种这样的示例性扫描技术。在该专利申请中，以第一扫描图案扫描激光，示出在图1B中。一旦形成了第一扫描图案，就接着以示出在图1C中的第二扫描图案扫描该激光。在这些扫描图案中，每个扫描线SL0-SL7由激光从扫描线的一角移动至该扫描线的对角线上的相对角形成。第一与第二扫描图案之间的扫描时段足够快速，使得人眼感知到单个图案，如图1D中所示。不同扫描图案的使用有助于校正上面所描述的不连续图像的问题。

然而，归因于镜或多个镜的质量且归因于其构造上的物理限制，使用以上技术来生成具有HD或高于HD分辨率的图像可能极其困难—它可能不能以快到足以生成例如必要数目的扫描线的速率来移动镜。

因此，需要在扫描激光投影仪的领域中的进一步的开发。

附图说明

图1A示出用于根据现有技术的扫描激光投影仪的典型扫描图案。

图1B示出用于根据现有技术的双帧扫描激光投影仪的第一扫描图案。

图1C示出用于根据现有技术的双帧扫描激光投影仪的第二扫描图案。

图1D示出由双帧扫描激光投影仪形成的图像的对人眼的显现。