[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

说明书

本发明属于激光投影显示领域，涉及一种基于振镜的激光投影显示方法，尤其涉及一种基于振镜的螺旋线扫描激光投影方法及系统。使振镜绕两轴谐振，扫描轨迹呈螺旋线扫描，利用扫描轨迹实现投影，解决了目前基于MEMS振镜的激光投影显示通过李萨如扫描和光栅扫描方法中出现的算法复杂、投影分辨率低及振镜谐振频率过低，抗振能力低等问题。

技术领域

本发明属于激光投影显示领域，涉及一种基于振镜的激光投影显示方法，尤其涉及一种基于振镜的螺旋线扫描激光投影方法及系统。

背景技术

近几年随着虚拟现实(VR，Virtual Reality)和增强现实(AR，AugmentedReality)技术的发展，其应用已进入航空、工业、医学、教育、娱乐等各领域，国内外各大厂商相继推出了多款VR、AR投影设备，其中最受关注的是基于头显的智能眼镜，投影显示方向主要有：基于LCOS、OLED等显示屏成像显示，如Google Glass、Oculus Rift、索尼ProjectMorpheus、三星Gear VR、HTC Vive等；基于DLP投影，如微软Hololens；显示屏幕变得更小、更薄、更贴近眼睛；将图片、影像直接投射到视网膜是发展趋势，如基于DLP投影的AvegantGlyph，但更小的屏幕往往会牺牲画质；而基于MEMS振镜的激光投影显示，可实现显示屏或DMD的投影效果，代替显示屏或DMD实现投影，同时以其体积小、功耗低、寿命长、画面表面能力优越，很好的满足了对微投影模块的需求。

目前基于MEMS振镜的激光投影显示主要通过李萨如扫描和光栅扫描两种方式实现。李萨如图形扫描：振镜两轴均处于谐振状态，扫描路径斜向交叉排列，且中间较四周稀疏，划分像素时需配合扫描路径的分布，算法复杂；如果要得到高的分辨率投影，则需要很高的谐振频率，很难实现。光栅扫描：激光经振镜反射后，扫描路径简单逐行排列，投影算法简单，得到的投影图像均匀性好。但其中一轴工作在非谐振状态，为了得到较大转角，需增大驱动力，并降低扭转梁的刚度，但会带来振镜谐振频率过低，抗振能力也会明显降低的问题，使用过程中很容易破损。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于振镜的螺旋线扫描激光投影方法，使振镜绕两轴谐振，扫描轨迹呈螺旋线扫描，解决了目前基于MEMS振镜的激光投影显示通过李萨如扫描和光栅扫描方法中出现的算法复杂、投影分辨率低及振镜谐振频率过低，抗振能力低等问题。

本发明的技术解决方案是：一种基于振镜的螺旋线扫描激光投影方法，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(即按时间长短)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；