[发明专利]一种基于振镜的螺旋线扫描激光投影方法及系统

权利要求书

1.一种基于振镜的螺旋线扫描激光投影方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：控制振镜实现螺旋线扫描；

1.1)、令振镜绕其x轴及y轴的运动轨迹方程为：

式中，A、B分别为振镜绕x轴和y轴振动的最大幅值，f为振镜绕x轴和y轴的谐振频率，t为振镜振动时间，为振镜绕x轴运动的初始相位，φ是振镜绕x轴和y轴运动的相位差；

1.2)、控制振镜绕x轴和y轴振动的幅值经过N个周期后增大至最大幅值，后经过N₁个周期，最大幅值减小，使振镜回到初始位置，维持t₀时间，其中t₀≥0；

1.3)、重复步骤1.2)，重复扫描；

步骤二：利用步骤一振镜的扫描轨迹实现投影；

2.1)、像素点划分，包括以下三类方式；

a)、沿扫描轨迹，间隔取设定长度的扫描轨迹作为像素点；

b)、沿扫描轨迹等角度划分像素点，各角度所对应的弧长作为像素点，每个螺旋周具有相同数目的像素点；

c)、将扫描轨迹按正交网格划分，使得每个正交网格都有扫描轨迹经过，将每个网格作为像素点；

2.2)投影；

振镜扫描轨迹运动至所需投影图像区域时，根据扫描到对应投影图像区域像素点的时间点，控制激光光源点亮。

2.根据权利要求1所述的基于振镜的螺旋线扫描激光投影方法，其特征在于：

步骤1.2)中，在(2nT，N/f+2nT)时间段内，控制振镜绕x轴和y轴振动的幅值相等，且控制振镜绕x轴和y轴振动的幅值经过N个周期后线性增大至最大幅值，后经过N₁个周期，最大幅值减小，使振镜回到初始位置；同时控制φ等于π/2；

其中n为不小于0的整数，T为振镜扫描周期，t₀为振镜回到初始位置时停留时间。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于振镜的螺旋线扫描激光投影方法，其特征在于：步骤1.2)中后N₁个周期内，控制振镜绕x轴和y轴振动的幅值线性减小或快速减小，使振镜回到初始位置。

4.根据权利要求3所述的一种基于振镜的螺旋线扫描激光投影方法，其特征在于：步骤2.1)中a)，沿扫描轨迹间隔等长度划分像素点。

5.根据权利要求4所述的一种基于振镜的螺旋线扫描激光投影方法，其特征在于：步骤2.2)中，实时调节激光光源光功率；

当投影图像区域像素点光线亮度较弱时，提高激光光源出射光功率；

当投影图像区域像素点光线亮度较强时，降低激光光源出射光功率。

6.根据权利要求4所述的一种基于振镜的螺旋线扫描激光投影方法，其特征在于：步骤2.2)中，对于投影图像区域像素点光线亮度较弱的投影图像区域像素点进行多次扫描。

7.根据权利要求3所述的一种基于振镜的螺旋线扫描激光投影方法，其特征在于：步骤2.1)中沿扫描轨迹间隔不等长度划分像素点，位于中心的扫描轨迹像素点长度小于位于外围的扫描轨迹像素点长度。

8.根据权利要求1所述的一种基于振镜的螺旋线扫描激光投影方法，其特征在于：所述振镜为双轴振镜，所述双轴振镜包括相互正交的x轴和y轴，或所述振镜为两个单轴振镜，两个单轴振镜的扭转轴异面相互正交，其中一个为x轴，一个为y轴。

9.一种实现权利要求1-7任一所述的一种基于振镜的螺旋线扫描激光投影方法的系统，其特征在于：包括激光光源、激光器控制模块、振镜及振镜控制模块；

所述激光器控制模块用于调质激光光源；

所述振镜包括两个相互正交的扭转轴；

所述振镜控制模块用于实时控制振镜振动；

所述激光光源发射光束入射至振镜，经振镜反射出激光线进行扫描。

10.一种实现权利要求1-7任一所述的一种基于振镜的螺旋线扫描激光投影方法的系统，其特征在于：包括激光光源、激光器控制模块、两个振镜及两个振镜控制模块；

所述激光器控制模块用于调质激光光源；

两个振镜均具有一个扭转轴；两个振镜的扭转轴异面相互正交；

振镜控制模块用于实时控制振镜振动；

所述激光光源发射光束入射至其中一个振镜，反射后经另一个振镜反射出激光线进行扫描。