[发明专利]具有最小均方色调添加器的扫描镜控制

说明书

背景技术

扫描光束用于为下述各种各样的应用生成显示图像，所述各种各样的应用包括诸如移动显微投影仪、汽车平视显示器、以及头戴显示器这样的应用。该显示是通过利用镜子的角运动以使调制光束偏转以覆盖期望视场而创建的。通过使镜子绕着两个正交轴移动，可创建矩形视场，这在小型且便携式的封装中提供了光栅显示器的熟悉外观。

对镜子偏转进行控制以正确地生成期望角运动提出了重大的工程挑战。在某种程度上，这是由于镜子是在各种共振频率呈现出振动模的机械设备这样的事实。

附图说明

图1示出了根据本发明的各个实施例的扫描束投影系统；

图2示出了导致图1的扫描轨迹的光束偏转波形；

图3示出了具有微机电系统(MEMS)扫描镜的扫描平台的平面视图；

图4和5示出了图3的MEMS扫描镜的两个振动模；

图6示出了图3的MEMS扫描镜的线性响应；

图7示出了具有最小均方(LMS)谐波控制器的扫描镜慢扫描控制回路；

图8示出了LMS谐波控制器；

图9示出了LMS色调添加器；

图10示出了具有利用谐波系数加权阵列的LMS谐波控制器的扫描镜慢扫描控制回路；

图11示出了利用谐波系数加权阵列的LMS谐波控制器；

图12示出了利用谐波系数加权的LMS色调添加器；

图13示出了包括数字信号处理器的扫描镜控制回路；

图14和15示出了包括两个回路的扫描镜慢扫描控制系统；

图16示出了根轨迹图，其示出桥接T型补偿器的操作；

图17示出了快扫描色调去除块；

图18示出了图10的内反馈回路的开环响应；

图19示出了图10的内反馈回路的闭环响应；

图20示出了组合单/双回路慢扫描控制系统；

图21示出了根据本发明的各个实施例的移动设备；以及

图22和23示出了根据本发明的各个实施例的方法的流程图。

对实施例的描述

在下面的详细描述中，参考附图，附图通过示例给出了实施本发明的具体实施例。对这些实施例进行足够详细的描述以可使本领域技术人员实施本发明。应该理解的是，本发明的各个实施例虽然不同但是不一定是互斥的。例如，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，在这里结合一个实施例所描述的特定特征、结构、或者特性可在其他实施例内实现。另外，应该理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可修改每个公开实施例内的各个元件的位置或者排列。因此，下面的详细描述不是在限制意义上进行的，并且本发明的范围仅仅是由所附权利要求定义，并且由权利要求与权利要求所授予的整个范围的等效体一起来适当解释。在附图中，在若干视图中相同数字是指相同或相似功能。

图1示出了根据本发明的各个实施例的扫描束投影系统。如图1所示，扫描束投影系统100包括一个光源110，该光源110是诸如激光二极管等等这样的可发射出即就是激光束的光束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反射离开以产生受控输出光束124。扫描镜控制电路130提供了一个或多个驱动信号，以对扫描镜116的角运动进行控制以使输出光束124在投影表面128上产生光栅扫描126。

在一些实施例中，通过对快扫描轴(水平轴)上的正弦分量与慢扫描轴(垂直轴)上的锯齿分量进行组合而形成光栅扫描126。在这些实施例中，受控输出光束124来回从左到右扫过正弦图案，并且垂直地(从顶部到底部)扫过锯齿图案，同时在回扫(从底部到顶部)期间显示空白。图1示出了在光束从顶部到底部垂直扫过时的快扫描正弦图案，但是未给出从底部到顶部的回扫。

根据扫描镜控制电路130所提供的信号使扫描镜116偏转，并且在134将镜子位置信息提供回扫描镜控制电路130。镜子位置信息描述了在垂直慢扫描方向、水平快扫描方向、或者这两者上的角位置。扫描镜控制电路130接收该位置信息，确定适当驱动信号，并驱动扫描镜116。

图2示出了会导致图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，并且水平偏转波形220是正弦波。锯齿垂直偏转波形210包括与光栅扫描126从顶部到底部的扫过相对应的下降部分，并且还包括与从底部到顶部的回扫相对应的上升部分。在回扫之后，在每个轨迹上，垂直扫过基本上遍历了相同路径。