CN106030380B - 多区段亮度补偿 - Google Patents

Abstract

一种扫描投影仪(100)包括亮度补偿部件(102)。亮度补偿部件根据正弦型扫描镜(162)的瞬时扫描相位更改像素亮度。亮度补偿部件基于所述瞬时扫描相位在阈值以上还是以下来使用不同的亮度补偿函数。该阈值可对应于最大激光功率极限曲线的拐点。

Description

多区段亮度补偿

背景技术

扫描激光投影仪通常扫描光栅图案中的调制激光束以显示图像。由于许多可能的因素，所产生的激光束光斑可以以变化速率横越光栅图案。例如，正弦型扫描激光束将产生激光光斑，该激光光斑在中心附近最快地横越光栅图案并且远离中心最慢地横越光栅图案。激光光斑横越的变化速率可导致所显示图像的亮度变化。

附图说明

图1示出了根据本发明的各个实施方式的扫描激光投影仪；

图2示出了根据本发明的各个实施方式的具有亮度变化的光栅图案；

图3示出了根据本发明的各个实施方式的具有亮度补偿的图像处理部件；

图4示出了根据本发明的各个实施方式的亮度补偿部件；

图5和6示出了使用单个补偿函数的亮度补偿图；

图7示出了使用多于一个补偿函数的亮度补偿图；

图8示出了在低亮度水平下使用多于一个补偿函数的亮度补偿图；

图9示出了根据本发明的各个实施方式的方法的流程图；

图10示出了根据本发明的各个实施方式的移动装置的框图；

图11示出了根据本发明的各个实施方式的移动装置；

图12示出了根据本发明的各个实施方式的平视显示系统；

图13示出了根据本发明的各个实施方式的眼镜；以及

图14示出了根据本发明的各个实施方式的游戏设备。

具体实施方式

在下面的详细描述中，将对附图进行参考，附图通过示意的方式示出了本发明的各个实施方式。这些实施方式被足够详细地描述以使本领域技术人员能够实践本发明。应理解的是，本发明的各个实施方式虽然不同但不一定相互排斥。例如，在不背离本发明范围的情况下，关于一个实施方式描述的具体特征、结构或特性可实现在其他实施方式中。此外，应理解的是，在不背离本发明范围的情况下，每个公开的实施方式内的独立元件的位置或布置可被修改。因此，下面的详细描述不在受限的意义上采用，并且本发明的范围仅由连同权利要求主题的等价物的范围一起适当地解释的所附权利要求限定。在附图中，在所有的视图中的相同的标号涉及相同或类似的功能。

图1示出了根据本发明的各个实施方式的扫描激光投影仪。扫描激光投影仪100包括：具有亮度补偿的图像处理部件102、一个或多个光源112、具有扫描镜162的微电子机械(MEMS)装置160、镜驱动电路116，以及时钟发生部件140。扫描激光投影仪100还包括引导光学器件134和136。

在操作中，具有亮度补偿的图像处理部件102接收节点101上的视频数据并且产生用于在像素将被显示时驱动一个或多个光源112的节点111上的补偿后的像素数据。节点101上的视频数据代表通常接收的有矩形网格上的像素数据的图像源数据，但不是必要的。例如，节点101上的视频数据可代表任意分辨率的像素网格(例如，640×480，848×480，1920×1080)。扫描激光投影仪100是扫描在180处所示的光栅图案的扫描投影仪。光栅图案不一定与图像源数据中的矩形网格对准，并且图像处理部件102操作成产生将在光栅图案上的适当点处显示的显示像素数据。例如，在一些实施方式中，图像处理部件102在源图像数据的像素之间竖直地和/或水平地插入，以确定沿着光栅图案的扫描轨迹的显示像素值。

一个或多个光源112接收从图像处理部件102输出的补偿后的像素数据，并响应于其产生具有灰度值的光。一个或多个光源112可以是单色的或者可包括多个不同颜色的光源。例如，在一些实施方式中，一个或多个光源112包括红色、绿色和蓝色光源。在这些实施方式中，图像处理部件102输出与红色、绿色和蓝色光源中的每个对应的补偿后的像素数据。

在一些实施方式中，一个或多个光源112可包括一个或多个激光产生装置。例如，在一些实施方式中，一个或多个光源112可包括激光二极管。在这些实施方式中，一个或多个光源112还可包括接受和/或决定驱动信号的驱动器电路。例如，驱动器电路可包括数字-模拟(D/A)转换器、互阻抗放大器、耦合电路、偏压电路、开关，等等。来自一个或多个光源112的一个或多个光束经由引导光学器件134、136被引导至镜162。任意类型的光学元件可包括在一个或多个光源112与镜162之间的光路径中。例如，扫描激光投影仪100可包括准直透镜、双色镜或任意其他合适的光学元件。

扫描镜162定位成接收来自一个或多个光源112的一个或多个光束。在一些实施方式中，扫描镜162是在至少一个轴线上正弦地扫描的正弦型扫描镜。而且，在一些实施方式中，扫描镜162来回地扫描并且具有瞬时扫描相位，该瞬时扫描相位扫过零相位值和正负视频范围相位值。

扫描镜162响应于在节点193上从镜驱动电路116接收的电刺激而在两个轴上转向。当在两个轴上移动时，扫描镜162反射由一个或多个光源112提供的光。反射光随着光束被调制而扫描光栅图案并绘出单个像素，从而导致在180处的图像显示。由扫描镜162扫描的光栅图案的形状是镜在其两个轴上的移动的函数。例如，在一些实施方式中，扫描镜162根据正弦刺激在第一维度(例如，水平维度)上扫描，从而导致基本上正弦的水平扫描。而且例如，在一些实施方式中，扫描镜162响应于锯齿波刺激在第二维度(例如，竖直维度)上扫描，从而导致基本上线性的和单向的竖直扫描。

MEMS装置160是在两个维度上扫描光的扫描镜组件的示例。在一些实施方式中，扫描镜组件包括在两个维度上(例如，在两个轴上)扫描的单个镜。可替代地，在一些实施方式中，MEMS装置160可为包括两个扫描镜的组件，一个扫描镜使光束沿着一个轴线转向，另一个扫描镜使光束沿着与第一轴线基本垂直的第二轴线转向。

MEMS装置160产生节点161上的同步信号。节点161上的同步信号提供与镜位置有关的信息。例如，在一些实施方式中，同步信号是转变每个扫描镜162的水平扫描的已知次数的水平同步信号，并且在其他实施方式中，同步信号是转变每个扫描镜162的竖直扫描的已知次数的竖直同步信号。在一些实施方式中，MEMS装置160包括传感器和/或电路以生成同步信号。例如，在一些实施方式中，MEMS装置160包括一个或多个压电传感器，该压电传感器感测扫描镜162的位置。而且例如，在一些实施方式中，MEMS装置160还包括一个或多个比较器、延迟线或其他电路，以生成来自传感器信号的同步信号。

时钟发生部件140接收节点161上的同步信号并生成节点141上的时钟信号。时钟发生部件140可包括能够生成来自同步信号的时钟信号的任意电路。例如，在一些实施方式中，时钟发生部件140包括锁相环电路，该锁相环电路具有相位比较器、电压控制振荡器、倍频器和/或分频器，等等。在一些实施方式中，节点141上的时钟信号是像素时钟，该像素时钟用于对像素数据生成计时并显示在180处显示的图像中的像素。

图像处理部件102还包括亮度补偿部件，该亮度补偿部件被配置成更改由一个或多个光源112产生的光束的亮度。亮度补偿部件利用节点103上的补偿系数、节点161上的同步信号和节点141上的时钟信号来确定何时以及如何更改像素亮度。在一些实施方式中，亮度补偿部件使用瞬时扫描相位的至少两个函数，其中，当瞬时扫描相位等于在光栅图案180的水平中心处的零相位值时使用第一函数，并且当瞬时扫描相位的绝对值等于正视频范围相位值时使用第二函数。下面进一步描述这些亮度补偿实施方式以及其他实施方式。

图2示出了根据本发明的各个实施方式的具有亮度变化的光栅图案。也参考提1示出并描述了光栅图案180。虽然光栅图案180仅示出了对于每个竖直扫描的几次水平扫描，这不是本发明的限制。例如，在一些实施方式中，对于每个竖直扫描发生成百上千次水平扫描。

图2示出了作为“第一维度”的水平方向以及作为“第二维度”的竖直方向。这仅用于命名约定的目的，并且90度的旋转会导致第一维度为竖直方向且第二维度为水平方向。

图2还示出了在快速扫描方向上的负视频范围202和正视频范围204。视频范围202、204代表用于显示视频的光栅图案的范围。像素显示在这些范围之间，但不在这些范围以外。如果水平(快速扫描)中心被视为零相位，则扫描镜162(图1)扫过零相位位置、负视频范围位置202以及正视频范围位置204。

在具有用于快轴的共振镜驱动的扫描光束投影系统(100，图1)中，扫描镜运动内在地在快速扫描范围的中心(零相位位置)处最快，并且扫描镜朝向图像视场的边缘减慢。随着扫描镜朝向边缘减慢，像素持续时间增加。如果光源被驱动至对于所有像素位置的固定的功率水平，则像素在视场的边缘处较亮并且朝向中心较暗。

这种现象由感知的亮度曲线210代表。感知的亮度210代表在光栅图案的左右边缘附近的增大的亮度，这是如果对于所有像素位置都利用固定的功率水平驱动光源的结果。因为镜速度可近似为余弦曲线，所以感知的亮度210也由余弦曲线代表，作为在第一维度上的正弦扫描的结果在视频范围附近具有增大的亮度。

在一些实施方式中，在220处所示的亮度补偿应用于像素数据以补偿在210处所示的感知的亮度。亮度补偿220基于与图像的中心相距的水平距离更改或调节单个像素的亮度。例如，对于标准化为一个值的亮度补偿而言，在图像的水平中心处不更改或调节单个像素的亮度。对于标准化为一个值的相同亮度补偿而言，单个像素的亮度随着与图像水平中心相距的距离增大而减小。

图2还示出了亮度补偿230。亮度补偿230是多区段亮度补偿函数的示例。多区段亮度补偿可用于许多目的。在一些实施方式中，随着结合的输出激光源增加，总瞬时输出功率必须仍保持在某一激光功率极限以下，以便满足某一激光类别。下面进一步描述了一些激光类别的示例。本发明的一些实施方式提供了多区段亮度补偿，该多区段亮度补偿使用多个不同亮度补偿函数，以便增大总图像亮度，同时保持在相同激光类别中。第一亮度补偿函数可用于与阈值以下的瞬时扫描相位关联的水平距离。并且第二亮度补偿函数可用于与该阈值以上的瞬时相位值关联的水平距离。

虽然多区段亮度补偿用于满足上述激光类别，但在一些实施方式中，多区段亮度补偿用于其他目的。例如，亮度变化可源自投影几何结构以及改变镜扫描速度。如果投影表面不规则或者如果投影仪并非名义上正交于投影表面，则可导致多区段亮度变化。在这些实施方式中，多区段亮度补偿可用于更改像素亮度，以影响未补偿的像素数据与补偿后的像素数据之间的任意期望关系。

图3示出了根据本发明的各个实施方式的具有亮度补偿的图像处理部件。图像处理部件102包括视频缓冲器320、插入器330、扫描相位确定部件310，以及亮度补偿部件340。节点141上的时钟信号用一个箭头示出以表示该时钟信号被提供至使用该时钟信号的任何功能块。例如，在一些实施方式中，时钟信号被提供至图3所示的所有其他功能块。

扫描相位确定部件310接收节点161上的同步信号并输出瞬时扫描相位值θ，该瞬时扫描相位值代表扫描镜的瞬时扫描相位。同步信号可以是允许瞬时扫描相位值被确定的任意一个或多个信号。例如，在一些实施方式中，同步信号是竖直同步信号，并且在其他实施方式中，同步信号是水平同步信号。扫描相位确定部件310可以任意合适的方式确定瞬时扫描相位。例如，在一些实施方式中，扫描相位确定部件310实现模运算π计数器，该模运算π计数器对于每个时钟周期添加固定的相位值。

视频缓冲器320接收节点101上的视频数据。如上文描述的，视频数据可以是任意形式，包括任何色深和分辨率。缓冲器320存储与多像素对应的多入口。在一些实施方式中，缓冲器320存储一个像素的水平线值(horizontal line worth)，并且在其他实施方式中，缓冲器320存储多个像素的水平线值。在再另外的实施方式中，缓冲器320存储完整的像素帧或者多个像素帧。

可使用任意合适的硬件结构实现缓冲器320。例如，在一些实施方式中，利用双端口随机存取存储器实现缓冲器320，并且在其他实施方式中，利用先进先出(FIFO)存储装置实现缓冲器320。

插入器330接收来自缓冲器320的像素数据，并且执行插值以确定显示像素值，该显示像素值对应于扫描镜的瞬时扫描相位值。在一些实施方式中，插入器330仅在单个水平或竖直线(一个维度插值)上的像素之间插入，并且在其他实施方式中，插入器330在相同的水平线上的像素之间以及在不同的水平线(两个维度插值)上的像素之间插入。

可使用任意合适的硬件结构实现插入器330。例如，在一些实施方式中，利用缓存器、加法器、移位器，以及乘法器实现插入器330。插入器330还可包括嵌入式控制部件，诸如有限状态机，以控制用于执行缓冲器320中的像素之间的插值的各个计算元件。

插入的像素数据被提供至亮度补偿部件340。亮度补偿部件340根据瞬时扫描相位值θ更改像素的输出亮度。如上文描述的，镜速度可近似为余弦曲线并且由可被如下定义的亮度补偿因数推算：

亮度补偿＝BF+((1-BF)*cos(θ))，

其中，BF为亮度因数，其取0到1之间的值(1＝无亮度补偿)。对于θ处的像素，输出像素激光功率被计算为：

补偿后的像素数据＝像素数据*亮度补偿。

在其他实施方式中，亮度补偿遵循多区段方法。例如，当θ的绝对值在阈值以下时可使用第一函数确定亮度补偿，并且当θ的绝对值在阈值以上时可使用第二函数确定亮度补偿。在这些实施方式中，亮度补偿因数可被定义为：

如果abs(θ)<拐点

亮度补偿＝(CC1*CC2)+(1-CC1)*cos(θ)

否则

亮度补偿＝(CC3*CC4)+(1-CC3)*cos(θ)

其中，CC1、CC2、CC3和CC4是补偿系数，并且“拐点”是阈值。各个多区段实施方式包括多于一个阈值和θ的多于两个函数以确定亮度补偿因数。在不背离本发明范围的前提下可包括任意数量的阈值和亮度补偿函数。

在一些实施方式中，补偿系数是一次设定且不改变的静态值。在其他实施方式中，在扫描激光投影的操作期间补偿系数是可更改的。例如，补偿系数可被保持在寄存器中，其可由控制部件(未示出)更改，该控制部件诸如为微处理器或有限状态机。当用户与激光投影仪交互时(例如，当用户更改亮度设定时)可更改补偿系数，或者在没有用户交互时可使用控制部件内的算法更改补偿系数。

如下面进一步描述的，一些实施方式使用多区段亮度补偿来增加扫描激光投影仪的输出流明，同时保持在相同激光类别内。而且，其他实施方式使用多区段亮度补偿进行显示质量的增值权衡，诸如亮度均匀性对平均输出功率。并且再其他实施方式使用多区段亮度补偿来补偿由于投影几何结构引起的亮度变化。

图4示出了根据本发明的实施方式的亮度补偿部件。亮度补偿部件340包括乘法器410、414、420、424和470、加法器412、416、422和426、余弦确定部件402、绝对值确定部件440、比较器450和多路转接器460。节点141上的时钟信号用一个箭头示出以表示该时钟信号被提供至使用该时钟信号的任意功能块。例如，在一些实施方式中，时钟信号被提供至图4中示出的所有其他功能块。

在图4中示出的示例性电路拓扑执行根据上文参考图3提供的多区段示例的多区段亮度补偿。如图4所示，两个函数包括应用于瞬时扫描相位的三角函数的不同系数。该不同系数被示出为(1-CC1)和(1-CC3)，并且三角函数为余弦函数。而且如图4所示，两个函数包括与瞬时扫描相位的三角函数加和的不同偏置。该不同偏置被示出为(CC1*CC2)和(CC3*CC4)，并且三角函数为余弦函数。

乘法器470被示出为使像素数据乘以亮度补偿的单个乘法器。在一些实施方式中，乘法器470包括多于一个物理乘法器。例如，一些实施方式包括三个乘法器，其中，每个乘法器将亮度补偿因数应用于不同颜色像素数据(例如，红色、绿色和蓝色)。

虽然图4示出了具有单个阈值的多区段亮度补偿，但其不是本发明的限制。例如，一些实施方式包括具有多于一个阈值的多区段亮度补偿。

图5和6示出了使用单个补偿函数的亮度补偿图。图5示出了镜速度510、亮度补偿540、亮度均匀性530和激光功率掩模520，所有这些都是根据瞬时镜扫描相位值θ。图5还是出了正视频范围204和负视频范围202。这个示例中的有效视频范围试图近似+/-1.2弧度(或者扫描范围的94％保留用于有效视频)。为了简便，图5所示的所有曲线被标准化为一的值。

激光功率掩模520代表根据瞬时扫描相位的最大期望激光功率。可使用任意准则导出激光功率掩模520，包括但不限于：激光类别、投影几何结构、投影表面不连续性，等等。为了讨论并提供具体示例，激光功率掩模520为用于～26流明系统的类别2IEC 60825-1激光功率极限的形状。

亮度补偿540是下面形式的单区段亮度函数：

亮度补偿＝BF+((1-BF)*cos(θ))，

其中BF＝0

亮度530示出了当应用亮度补偿540时形成的最终图像的亮度均匀性。当应用亮度补偿540时，峰值亮度变化(亮度均匀性530的变化)等于5.17％，并且13点ANSI均匀性等于97.34％。亮度补偿540在由扫描范围的左侧和右侧两者上的激光功率掩模520规定的界限之外(之上)。通常，这意味着在如由掩模520规定的期望极限之上的输出激光功率，并且在这个具体示例中，这意味着违背类别2IEC极限。

图6也示出了单区段亮度补偿。与图5所示的亮度补偿相反，图6中的亮度补偿640保持在激光功率掩模520之下，并因此满足特定激光类别要求。

亮度补偿640是以下形式的单区段亮度函数：

亮度补偿＝BF+((1-BF)*cos(θ))，

其中BF＝-0.263。

亮度630示出了当应用亮度补偿640时形成的最终的图像亮度均匀性。当应用亮度补偿640时，峰值亮度变化(亮度均匀性630的变化)等于52.78％，并且13点ANSI均匀性等于71.13。亮度补偿640导致保持在某一激光类别中的系统，但全部亮度和亮度均匀性相比于亮度补偿540被减小(图5)。

图7示出了使用多于一个补偿函数的亮度补偿图。亮度补偿740提供了下面形式的多区段亮度补偿：

如果abs(θ)<拐点

亮度补偿＝(CC1*CC2)+(1-CC1)*cos(θ)

否则

亮度补偿＝(CC3*CC4)+(1-CC3)*cos(θ)，

其中

CC1＝0.314；

CC2＝1.0；

CC3＝-0.552；

CC4＝0.654；并且

拐点＝0.681。

在保持在激光功率掩模520之下的同时，通过增加激光功率驱动亮度补偿740增加总流明输出并且也增加亮度均匀性。示例激光功率掩模520包括拐点，并且亮度补偿740当瞬时镜扫描相位值θ的绝对值在拐点以下时，使用第一函数确定亮度补偿，并且当瞬时镜扫描相位值θ的绝对值在拐点以上时，使用第二函数确定亮度补偿。

当应用亮度补偿640时，峰值亮度变化(亮度均匀性730的变化)等于52.57％，并且13点ANSI均匀性等于70.91。图7的多区段亮度补偿提供了图6的单区段方法上的输出流明的额外的～7％的增加，其中基本没有亮度均匀性的损失。

在图7的示例中，亮度补偿740使用θ的两个函数。所使用的函数数量可以不限于增大的间隔尺寸，但为了简便在这里仅考虑两个。

图8示出了在低亮度水平下使用多于一个补偿函数的亮度补偿图。亮度补偿840提供了下面形式的多区段亮度补偿：

如果abs(θ)<拐点

亮度补偿＝(CC1*CC2)+(1-CC1)*cos(θ)

否则

亮度补偿＝(CC3*CC4)+(1-CC3)*cos(θ)

其中

CC1＝CC2＝CC4＝0

CC3＝-0.409；并且

拐点＝0。

输出流明降至大约～15，峰值亮度变化降至3.06％，并且13点ANSI均匀性增至97.34％。

在一些实施方式中，随着系统亮度在图7和8示出的值之间变化，补偿系数被动态地更改。例如，随着系统亮度变化，拐点可增大或减小。而且例如，随着系统亮度变化，CC1、CC2、CC3和CC4可增大或减小。

图8示出了增加亮度均匀性830以减小总输出流明的实施方式。其他实施方式可更改补偿系数以进行输出流明、亮度均匀性以及其他因数之间的不同权衡。

如上文讨论的，可使用任何准则导出激光功率掩模520，这些准则包括与IEC激光类别或分类相关的准则。例如，在一些实施方式中，激光功率或类别限制不是取决于产品工业设计以及在该应用中被驱动的激光的功率水平的问题。然而，更可在这些方案中应用的是从投影图像的表面的几何结构导出的功率极限掩模。

考虑到激光投影仪100(图1)将引导标志投影到凸形的表面上的投影方案，其中，投影仪名义上正交于凸形表面的中心。在一些实施方式中，投影内容将从中心到侧边逐渐消失。在这些实施方式中，可导出激光功率极限掩模，其允许朝向边缘增加亮度，同时在中心保持名义上最大的亮度。由于像素周期在视频范围附近增大，所以感知的亮度朝向边缘增大。在投影仪名义上不正交于投影表面的实施方式中，多扫描相位阈值可用于更改感知的亮度分布。

考虑另一投影方案，其中，激光投影仪100(图1)投影到多区段投影表面上。左边的区段1和右边的区段3与投影仪相距相同的距离，并且区段2位于中心但比其他两个区段更加远离投影仪。在这些实施方式中，激光功率极限掩模被导出为亮度在中心最大，同时使亮度朝向边缘变小，从而使得出现恒定亮度的图像。在区段阈值与中心等距的实施方式中，激光功率极限掩模可具有多个阈值并且不使用图4中的绝对值框440。

图9示出了根据本发明各个实施方式的方法的流程图。在一些实施方式中，方法900及其部分由扫描激光投影仪执行，在前面的图中示出了该方法的一些实施方式。在其他实施方式中，方法900由串联电路或电子系统执行。在一些实施方式中，方法900补偿显示图像中的单个像素的亮度。方法900不由执行该方法的特定类型的设备限制。而且，在一些实施方式中，在方法900中省略了图9中列出的一些动作。

方法900被示出为始于框910。如在910处所示，确定反射光束的正弦型扫描镜的瞬时扫描相位。在一些实施方式中，这可通过对每个时钟周期的固定的相位增量求和并同步至由扫描镜产生的竖直或水平同步信号而执行。

在920处，如果瞬时扫描相位的绝对值在阈值以下，则使用瞬时扫描相位值的第一函数调节光束的亮度。在一些实施方式中，该阈值对应于激光类别的最大激光功率曲线的拐点。

在930处，如果瞬时扫描相位在阈值以上，则使用瞬时扫描相位值的第二函数调节光束的亮度。

在一些实施方式中，第一函数和第二函数的区别之处在于应用至瞬时扫描相位值的三角函数的系数。在其他实施方式中，第一函数和第二函数包括与瞬时扫描相位值的三角函数加和的不同偏置。

图10示出了根据本发明的各个实施方式的移动装置的框图。如图10所示，移动装置1000包括无线接口1010、处理器1020、存储器1030以及扫描投影仪1001。扫描投影仪1001绘出在180处的光栅图像。扫描投影仪1001是上文参考前述的图描述的扫描激光投影仪。例如，扫描投影仪1001可包括如上文描述的亮度补偿部件。亮度补偿部件可使用一个或多个亮度函数执行亮度补偿，并且可包括如在这里描述的多区段亮度补偿。

扫描投影仪1001可接收来自任意图像源的图像数据。例如，在一些实施方式中，扫描投影仪1001包括保持静态图像的存储器。在其他实施方式中，扫描投影仪1001包括具有视频图像的存储器。在再其他实施方式中，扫描投影仪1001显示从外部源接收的影像，这些外部源诸如为连接器、无线接口1010、有线接口，等等。

无线接口1010可包括任意无线传输和/或接收能力。例如，在一些实施方式中，无线接口1010包括能够在无线网络上进行通信的网络接口卡(NIC)。而且例如，在一些实施方式中，无线接口1010可包括蜂窝电话能力。在又一实施方式中，无线接口1010可包括全球定位系统(GPS)接收器。本领域技术人员将理解到，在不背离本发明的范围的前提下，无线接口1010可包括任意类型的无线通信能力。

处理器1020可以是能够与移动装置1000中的各个部件进行通信的任意类型的处理器。例如，处理器1020可以是来自专用集成电路(ASIC)供应商的嵌入式处理器，或者可以是可在市场上购得的微处理器。在一些实施方式中，处理器1020将图像或视频数据提供至扫描投影仪1001。可从无线接口1010取回图像或视频数据，或者可从无线接口1010取回的数据导出图像或视频数据。例如，通过处理器1020，扫描投影仪1001可显示直接从无线接口1010接收的图像或视频。而且例如，处理器1020可提供添加至从无线接口1010接收的图像和/或视频的覆盖，或者可基于从无线接口1010接收的数据更改所存储的影像(例如，更改在无线接口1010提供位置坐标的GPS实施方式中的地图显示)。

图11示出了根据本发明的各个实施方式的移动装置。移动装置1100可以是具有或不具有通信能力的手持式投影装置。例如，在一些实施方式中，移动装置1100可以是具有少量其他能力或不具有其他能力的手持式投影仪。而且例如，在一些实施方式中，移动装置1100可以是用于通信的装置，包括例如蜂窝电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、全球定位系统(GPS)接收器，等等。而且，移动装置1100可以经由无线(例如，WiMax)或蜂窝连接而连接至大型网络，或者该装置可经由不受监管的频谱(例如，WiFi)连接而接受数据消息或视频内容。

移动装置1100包括扫描投影1001以用180处的光产生图像。移动装置1100还包括许多其他类型的电路；然而为了清晰，在图11中有意地省略了这些电路。

移动装置1100包括显示器1110、小键盘1120、音频端口1102、控制按钮1104、卡槽1106以及音频/视频(A/V)端口1108。这些元件都不是必须的。例如，移动装置1100可仅包括不具有显示器1110、小键盘1120、音频端口1102、控制按钮1104、卡槽1106或音A/V端口1108中任一个的扫描投影仪1001。一些实施方式包括这些元件的子集。例如，配件投影仪产品可包括扫描投影仪1001、控制按钮1104和A/V端口1108。

显示器1110可以是任意类型的显示器。例如，在一些实施方式中，显示器1110包括液晶显示(LCD)屏。显示器1110可总是显示在180处投影的相同内容或者不同内容。例如，配件投影仪产品可总是显示相同内容，然而移动电话实施方式可在180处投影一种类型的内容，同时在显示器1110上显示不同的内容。小键盘1120可以是电话小键盘或者任何其他类型的小键盘。

A/V端口1108接受和/或传输视频和/或音频信号。例如，A/V端口1108可以是数字端口，诸如高清晰度多媒体接口(HDMI)，该数字端口接受适于承载数字视频和音频数据的电缆。而且，A/V端口1108可包括RCA插座以接受复合输入。再进一步地，A/V端口1108可包括VGA连接器以接受模拟视频信号。在一些实施方式中，移动装置1100可以通过A/V端口1108被系链至外部信号源，并且移动装置1100可投影通过A/V端口1108接受的内容。在其他实施方式中，移动装置1100可以是内容的始发者，并且A/V端口1108用于将内容传输至不同设备。

音频端口1102提供音频信号。例如，在一些实施方式中，移动装置1100是可存储和显示音频和视频的媒体播放器。在这些实施方式中，可以在180处投影视频，并且可以在音频端口1102处输出音频。在其他实施方式中，移动装置1100可以是在A/V端口1108处接收音频和视频的配件投影仪。在这些实施方式中，移动装置1100可以在180处投影视频内容，并且在音频端口1102处输出音频内容。

移动装置1100还包括卡槽1106。在一些实施方式中，插在卡槽1106中的存储器卡可提供在音频端口1102处输出的音频和/或在180处投影的视频数据的源。卡槽1106可接收任意类型的固态存储器装置，包括例如多媒体存储器卡(MMC)、记忆棒DUO、安全数字(SD)存储器卡和智能媒体卡。前述列表是示例性的，而不是穷举。

控制按钮1104可用于任意目的。例如，在一些实施方式中，控制按钮1104可用于操纵显示器1110上的菜单系统。

图12示出了根据本发明的各个实施方式的平视显示系统。投影仪1001被示出为安装在车辆仪表板中以在1200处投影平视显示器。虽然在图12中示出了自动平视显示器，但这不是本发明的限制。例如，本发明的各个实施方式包括航空电子应用、空中交通管制应用以及其他应用中的平视显示器。

图13示出了根据本发明的各个实施方式的眼镜。眼镜1300包括投影仪1001以将显示器投影在眼镜的视场中。在一些实施方式中，眼镜1300是透明的，并且在其他实施方式中，眼镜1300是不透明的。例如，眼镜1300可以用在增强现实应用中，在增强现实应用中佩戴者可看到来自覆盖在物理世界上的投影仪1001的显示。而且例如，眼镜1300可用在虚拟现实应用中，在虚拟现实应用中佩戴者的整个视野由投影仪1001生成。虽然在图13中示出了仅一个投影仪1001，但这不是本发明的限制。例如，在一些实施方式中，眼镜1300包括两个投影仪；每个眼睛一个。

图14示出了根据本发明的各个实施方式的游戏设备。游戏设备1400允许一个或多个用户观察游戏环境或与游戏环境交互。基于游戏设备1400的运动、位置或定向操纵游戏，设备包括扫描激光投影仪1001。其他控制接口(诸如，手动操作的按钮、脚踏板或口令)也可有助于游戏环境周围的导航或者与游戏环境的交互。例如，在一些实施方式中，触发器1442有助于一个或多个用户处于第一人称视角视频游戏环境中的幻觉，通常被称为“第一人称射击游戏”。由于可通过与用户环境结合的游戏应用控制所投影的显示的尺寸和亮度，所以游戏设备1400对于这些用户产生较高可信度的或“拟真的”环境。

许多其他第一人称视角模拟也可由游戏设备1400产生，以用于诸如为3D地震地质勘探、太空漫步计划、茂密丛林探测、自动安全指令、医学教育等的活动。触觉接口1444可以提供各种输出信号，例如回弹、振动、摇动/隆隆声等。触觉接口1444也可包括触敏输入特征，诸如触敏显示屏或需要触笔的显示屏。在本发明的各个实施方式中也包括额外的触觉接口，例如用于动敏探针的输入和/或输出特征。

游戏设备1400还可包括音频输出装置，诸如一体式音频扬声器、远程扬声器或耳机。这些种类的音频输出装置可通过电线或通过无线技术连接至游戏设备1400。例如，无线耳机1446经由蓝牙连接向用户提供声音效果，虽然任意类型的类似无线技术可自由地替代。在一些实施方式中，无线耳机1446可包括麦克风1445或双耳麦克风1447，以允许多个用户、指导者或观察者进行通信。双耳麦克风1447通常在每个耳件上包括麦克风，以获取由用户的头影更改的声音。这种特征可用于通过其他模拟参与者的双耳听觉和声音定位。

游戏设备1400可包括测量距离、环境亮度、运动、位置、定向等等的任意数量的传感器1410。例如，游戏设备1400可用数字罗盘检测绝对前进方向，并且用x-y-z陀螺仪或加速计检测相对运动。在一些实施方式中，游戏设备1400还包括第二加速计或陀螺仪以检测装置的相对定向或者其迅速的加速或减速。在其他实施方式中，游戏设备1400可包括全球定位卫星(GPS)传感器以检测用户在地球空间中行进的绝对位置。

游戏设备1400可包括电池1441和/或诊断灯1443。例如，电池1441可以是可充电电池，并且诊断灯1443可以表示电池的当前电量。在另一示例中，电池1441可以是可移除电池夹，并且游戏设备1400可具有额外的电池、电容器或超级电容器以允许在用充满电的电池更换没电的电池时设备的持续操作。在其他实施方式中，诊断灯1443可通知用户或维修技术人员包括在这个装置内或连接至这个装置的电子部件的状态。例如，诊断灯1443可指示所接收的无线信号的强度，或者是否存在存储器卡。诊断灯1443也可由诸如，有机发光二极管或液晶显示屏的任意小屏幕替换。这种灯或屏幕可位于游戏设备1400的外表面上，或者如果用于这个设备的外壳是半透明的或透明的，则这种灯或屏幕位于该表面之下。

游戏设备1400的其他部件可以是从这个装置可移除的、可拆卸的或者可分离的。例如，扫描激光投影仪可以从游戏壳体1449拆卸或分离。在一些实施方式中，扫描激光投影仪的子部件可以从游戏壳体1449拆卸或分离，并仍然起作用。

虽然结合某些实施方式描述了本发明，但应该理解的是，如本领域技术人员容易地理解的，在不背离本发明的范围的前提下，可做出修改和变化。应清楚理解的是，上面的说明仅是示例性的，且不作为对本发明范围的限制。

Claims (11)

1.一种扫描激光投影仪，包括：

激光源，用于产生光束；

正弦型扫描镜，被定位成反射所述光束，所述正弦型扫描镜具有瞬时扫描相位，所述瞬时扫描相位扫过零相位值以及正视频范围相位值和负视频范围相位值；以及

亮度补偿部件，被配置成使用所述瞬时扫描相位的至少两个函数调节所述光束的亮度，当所述瞬时扫描相位等于零相位值时使用所述至少两个函数中的第一函数，并且当所述瞬时扫描相位的绝对值等于所述正视频范围相位值时使用所述至少两个函数中的第二函数，

其中，当所述瞬时扫描相位的绝对值在阈值以下时所述亮度补偿部件应用所述第一函数，并且当所述瞬时扫描相位的绝对值在所述阈值以上时所述亮度补偿部件应用所述第二函数，和

其中，所述阈值对应于激光类别的最大激光功率曲线的拐点。

2.根据权利要求1所述的扫描激光投影仪，其中，所述至少两个函数包括应用于所述瞬时扫描相位的三角函数的不同系数。

3.根据权利要求1所述的扫描激光投影仪，其中，所述至少两个函数包括与所述瞬时扫描相位的三角函数相加的不同偏置。

4.根据权利要求1所述的扫描激光投影仪，其中，所述第一函数为以下形式：

亮度补偿＝(CC1*CC2)+(1-CC1)*cos(θ)，其中，CC1是第一补偿系数，CC2是第二补偿系数，并且θ是所述瞬时扫描相位。

5.根据权利要求4所述的扫描激光投影仪，其中，所述第二函数为以下形式：

亮度补偿＝(CC3*CC4)+(1-CC3)*cos(θ)，其中，CC3是第三补偿系数，CC4是第四补偿系数，并且θ是所述瞬时扫描相位。

6.根据权利要求1所述的扫描激光投影仪，其中，所述至少两个函数由两个函数构成。

7.一种扫描激光投影仪，包括：

扫描镜，用于反射光束并绘出单个像素以产生图像；以及

亮度补偿部件，基于与所述图像的中心相距的水平距离使用至少两个不同的亮度补偿函数来调节单个像素的亮度，使得在把与所述单个像素对应的输出激光功率保持在激光功率极限掩模以下的同时增大总体图像亮度，

其中，第一亮度补偿函数被用于与阈值以下的瞬时扫描相位关联的水平距离，并且第二亮度补偿函数被用于与阈值以上的瞬时扫描相位关联的水平距离，

其中，所述阈值对应于激光类别的最大激光功率极限掩模的拐点。

8.根据权利要求7所述的扫描激光投影仪，其中：

所述第一亮度补偿函数为以下形式：亮度补偿＝(CC1*CC2)+(1-CC1)*cos(θ)，其中，CC1是第一补偿系数，CC2是第二补偿系数，并且θ是所述瞬时扫描相位；以及

所述第二亮度补偿函数为以下形式：亮度补偿＝(CC3*CC4)+(1-CC3)*cos(θ)，其中，CC3是第三补偿系数，CC4是第四补偿系数，并且θ是所述瞬时扫描相位。

9.根据权利要求7所述的扫描激光投影仪，其中，所述第一亮度补偿函数和所述第二亮度补偿函数包括应用于所述瞬时扫描相位的三角函数的不同系数。

10.根据权利要求7所述的扫描激光投影仪，其中，所述亮度补偿部件使用两个不同的亮度补偿函数。

11.一种调节光束的亮度的方法，包括：

确定反射所述光束的正弦型扫描镜的瞬时扫描相位值；

如果所述瞬时扫描相位值的绝对值在阈值以下，则使用所述瞬时扫描相位值的第一函数降低所述光束的亮度；以及

如果所述瞬时扫描相位值的绝对值在所述阈值以上，则使用所述瞬时扫描相位值的第二函数降低所述光束的亮度，

其中，所述阈值对应于激光类别的最大激光功率曲线的拐点。