CN110095923B

CN110095923B - 激光笔

Info

Publication number: CN110095923B
Application number: CN201910082391.9A
Authority: CN
Inventors: A·斯沃泰克
Original assignee: A Siwotaike
Current assignee: A Siwotaike
Priority date: 2018-01-30
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2039-01-28
Also published as: US20190353914A1; CN110095923A; US20190235259A1; EP3518222B1; JP2019133147A; EP3518222A1; US10739603B2

Abstract

本发明涉及一种激光笔(1)，该激光笔用于在表面上连续绘制任意形状，包括：MEMS镜(14)，该MEMS镜配置为偏转所发激光束(3,8,12)，其中所述MEMS镜(14)的偏转角(Φ)通过将驱动值(DV)集合应用到所述MEMS镜(14)来改变；朝向测量单元(18)，该朝向测量单元配置为连续确定当前朝向(θ_i)并在输出端(20)输出该当前朝向(θ_i)；内存(19)，配置为将接收自朝向测量单元(18)的当前朝向θ_i存储为朝向样本(22)集合(S,S′,S")；以及驱动电路(25)，该驱动电路(25)配置为通过从朝向样本(22)集合(S,S′,S")减去所述当前朝向(θ_i)来生成所述驱动值(DV)集合，并将该驱动值(DV)集合应用于所述MEMS镜(14)。

Description

激光笔

技术领域

本发明涉及一种激光笔，该激光笔用于在例如墙壁、板等表面上绘制任意形状。

背景技术

在过去三十年中，激光笔成为在商务会议、学校活动甚至公共演讲中用于演示的必需品。对于演示者来说通常难以触及的演示材料，激光笔通过投射从蓝色到绿色、红色的各种颜色的光点，很容易对其区域进行高亮显示。这些小型光生成器帮助临时在幻灯片或海报上标示出区域，为此，演示者仅需要将所投射的光点移动到关注区域。

然而，许多演示者经常在他们想要把整个词进行高亮显示时会发现自己处于困难中，因为突出多个字只能通过狂乱摆动激光笔才行，这导致了观众的注意力分散并使演示者受挫。此外，在幻灯片或海报上添加词或绘图是完全不可能的，并且演示者不得不求助于古老技术，诸如记号笔、荧光笔甚至通过胶带在墙壁上的演示材料上添加纸片。

在其它区域，激光笔已经取得了技术上的进步。例如，US 2007/0023527 A1描述了一种激光笔，其通过抵消激光笔的小规模移动来减少紧张演示者的手抖。为此，该激光笔配备有朝向传感器和镜像系统来反转激光笔的移动，以在墙壁上产生或多或少的静态激光点。此外，该激光笔可以通过线性驱动MEMS(微机电系统，micro-electro-mechanicalsystems)镜来投影出预定形状，如直线或圆形。

不幸的是，因为演示者被限定在直线或圆形，这些预定形状不允许演示者表达其思想或艺术自由。虽然对该激光笔预编程出额外的形状如矩形甚至星形是简便的，但演示者仍会被严格限制在激光笔的选项中。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种改进的激光笔，这种激光笔克服了现有技术中的问题。

为此，本发明提供了一种前述类型的激光笔，包括：

激光生成单元，该激光生成单元配置为发射激光束；

MEMS镜，该MEMS镜配置为偏转所发激光束，其中所述MEMS镜的偏转角通过将驱动值集合应用到所述MEMS镜的输入端来改变；

朝向测量单元，该朝向测量单元配置为连续确定所述激光笔的当前朝向并在输出端输出该当前朝向；

内存，该内存具有连接于所述朝向测量单元的输出端的输入端，所述内存配置为将接收自所述朝向测量单元的多个当前朝向存储为朝向样本集合；

驱动电路，所述驱动电路具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端连接到所述内存，用于检索来自所述内存的朝向样本集合，所述第二输入端连接到所述朝向测量单元的输出端，用于接收来自所述朝向测量单元的当前朝向；

其中，所述驱动电路配置为通过从朝向样本集合减去所述当前朝向来生成所述驱动值集合，并将该驱动值集合应用于所述MEMS镜的输入端；以及

其中，所述内存设置为连续存储新的朝向样本，同时所述MEMS镜被所述驱动电路驱动，并且在新的朝向样本被存储在所述内存中时，所述驱动电路设置为更新所述驱动值集合。

当演示者现在可以实时绘制甚至在演示材料上书写时，这种激光笔为演示者提供了令人振奋的体验。通过简单挥手，可以将光的任意曲线投射到例如墙壁、板等表面上。这使得演示者可以修改幻灯片并在现场观众面前补写，也可以随意删除所绘制的形状。

通过使用MEMS镜，之前在墙壁、板等上标记的区域可以通过光点被“重新访问”，而不需要演示者实际移动手。所绘制的形状在激光笔内存储并通过MEMS镜来回放，甚至在绘制过程中存储并回放。这为演示者提供了对其演示材料的全新以及之前闻所未闻的使用感受，因为他/她可以动态性快速改进幻灯片内容。

为了绘制在墙壁上明亮而不闪烁的形状，优选的是向MEMS镜多次应用相同的驱动值，使得MEMS镜可以多次“重新绘制”相同的形状。如果这是快速连续完成时，则人眼不会在MEMS镜的各周期之间辨识出，从而可以体验到静态形状。为此目的，驱动电路优选构造为重复性地将驱动值集合应用到MEMS镜。

为了确保MEMS镜能够显示所有已生成的驱动值——尽管一些驱动值可被忽略的话则可能不必显示所有——在优选实施例中，向所述MEMS镜应用所述驱动值集合中的各个驱动值的速率至少是将各个朝向样本存储到所述内存中的速率的N倍，其中N对应于存储在所述内存中的朝向样本的个数。

在尤其实现前述类型激光笔上的挑战可能在于电力的使用。所绘制的形状变得越长、越大，由于MEMS镜再现该形状会花费更长时间，则该形状在墙壁上的亮度将越少。由此，也减少了每单位时间中MEMS镜周期的量，导致了激光笔的输出暗淡。为了克服这一缺点，本发明提供了若干变形例。

首先，所述内存配置为在预定时间后从所述内存中删除一个朝向样本。通过这一手段，在一段时间后绘制“消失”了，使其临时化并释放出内存空间。

第二，内存配置为如果存储了一个新的朝向样本则删除最老的朝向样本。在这一变形例中，内存可以具有存储的最大量，从而也可以限制待生成的驱动值的量。由于激光笔不能承受信息过载，如果演示者在墙壁、板或类似物上面乱写，上述变形例尤其有好处，这几乎不可能通过MEMS镜重现。

为了进一步提高输出亮度的一致从而提高所绘制形状的质量，所述驱动电路优选具有连接于所述激光生成单元的控制输入端的另一输出端，并进一步配置为经由所述控制输入端控制所发激光束的强度。由此，驱动电路可以调节所发激光束的亮度，使其与所生成驱动值的量成正比，即如果所绘制的线条变长则增加亮度。为此目的，激光笔的亮度可以在一开始就减少到例如其最大输出能力的5％,10％,25％,或50％的值。

该实施例也可以用于在所绘制形状中提供“间隙”，例如用于提供写字母时的间距。驱动电路则可以规定，所发激光束的亮度在所规定的驱动值之间是零。

有时，演示者有必要暂停绘制模式，以便关注其演示的其他部分，或简单使用投射一个点的普通模式。因此，如果激光笔具有输入装置，也优选接通和断开当前朝向经由该输入装置向内存存储。

朝向传感器使得激光笔记录朝向的变化，即，由演示者倾斜其持激光笔的手所产生的角度位置的变化。这一实施例在大部分情况下是足够的，因为激光笔的大部分运动通过倾斜手来产生。

另一方面，一些演示者喜欢在墙壁、板等的前面拿着激光笔从一侧跑到另一侧。这也使演示材料上所写或所绘形状随该演示者移动。在优选实施例中，如果激光笔补偿其平移运动，则也是优选的。为此，朝向测量单元进一步配置为连续地确定激光笔的当前位置，其中所述内存进一步配置为将从朝向测量单元接收的当前位置与当前朝向一起存储为具有位置样本的朝向样本集合，并且其中，所述驱动电路配置为基于所述当前朝向、所述当前位置和具有位置样本的朝向样本集合来生成驱动值集合。

在大部分情况下，即使演示者从一侧移动到另一侧，演示者仍位于墙壁、板等前面的恒定距离处。如果演示者还向其演示材料移近或移远时，则可能产生所投射形状的缩放问题。为了克服这一也较小程度上影响平移运动的前述补偿的缩放问题，激光笔优选包括距离测量单元，所述距离测量单元配置为确定激光笔离表面的当前距离，并在与所述内存的输入端和所述驱动电路的输入端连接的输出端处输出该当前距离，其中，所述内存进一步配置为将从所述距离测量单元接收来的当前距离与当前朝向和当前位置一起存储为具有位置样本和距离样本的朝向样本集合，以及其中，所述驱动电路配置为基于所述当前朝向、所述当前位置、所述当前距离以及具有位置样本和距离样本的朝向样本集合来生成所述驱动值集合。

优选地，激光笔还包括介于朝向测量单元和内存之间的采样器，其中所述采样器配置为将朝向样本以恒定速率输出到内存中用于存储。该采样器可以用于以规律间隔存储当前朝向和/或只有在当前朝向的变化超过了预定阈值时存储当前朝向，有效地减少了所需内存大小和驱动电路不得不执行的计算步骤。

更优选地，激光笔包括介于朝向测量单元和内存之间的低通滤波器。这用于从所绘制形状中去除手抖振动，从而使例如线条绘制得更直。然而，优选的是，低通滤波器仅仅介于朝向测量单元和内存之间，而不介于朝向测量单元和驱动电路之间，因为驱动电路需要甚至手的小移动的偏差以补偿手部抖动，从而所绘制形状可以在墙壁上保持静止。

优选地，激光笔具有至少两个激光生成单元，分别配置为向所述MEMS镜发射不同波长的激光束。因此使用者可以例如通过手动开关来选择投射光的颜色。

在本实施例中，尤其优选所述驱动电路配置为控制由所述至少两个激光生成单元发出的激光束的强度并针对朝向样本集合的不同子集合使用每个激光生成单元。借助于此，驱动电路可以将某一颜色分配给选定的内存子集合，并将不同的一种颜色分配给不同的——或者重叠的用于混合颜色的——子集合。例如，如果激光笔用于书写，可以用红色写一个字母，用绿色写不同的字母。

更优选地，激光笔具有至少两个MEMS镜，每个配置用于偏转所述激光束的至少一部分，其中所述驱动电路配置为针对每个MEMS镜生成所述驱动值集合。这通过串联方式排列两个MEMS镜或者例如通过使用分束器以并联方式来实现。这可以用于克服当光学性扩展光学扫描角度时MEMS镜的一般在最大60°-120°的偏转角度上的限制。如果两个MEMS镜并行使用，一个镜可以用于在最左侧投射形状而另一个镜在最右侧投射形状；如果两个MEMS镜串联使用，则第二个镜对第一个镜的偏转角大大增强。

附图说明

现在参考附图基于本发明的优选实施例，在下文更详细地解释本发明。

图1a示出了根据本发明的激光笔在房间墙壁上绘制形状的过程的立体图；

图1b示出了图1a的激光笔在完成形状的绘制之后的立体图；

图2示出了图1a和1b的激光笔在第一实施例中的部件的电路原理图；以及

图3示出了图1a和1b的激光笔在第二实施例中的部件的电路原理图。

具体实施方式

图1a示出了激光笔1在第一位置2向墙壁4上发射激光束3。代替墙壁4，激光笔1还可以向任何种类的表面发射激光束3，如板、投影屏幕、海报、外部投影仪投射的幻灯片等。

激光笔1用于在墙壁4绘制任意形状5，在图1a中的情况下绘制的是曲线，例如通过倾斜运动7，例如通过倾斜拿激光笔1的手，将激光笔1从第一位置2的第一朝向θ₀倾斜到第二位置6的第二朝向θ_i。在第二位置6中，现有技术中的激光笔会自然地发射出一束激光束来向墙壁4投射一个点。然而，本激光笔1能够沿着之前由激光笔1进行的倾斜运动7所对应的运动来偏转激光束8，从而在第二位置6中在墙壁上“重新绘制”形状5。这通过如下方式来发射扇形激光束8而实现，该方式即，在第一位置2和第二位置6之间，已由激光笔1呈现的不仅当前的朝向θ_i还有所有之前的朝向θ_i-1,θ_i-2,…,θ₀均被包含于激光束8的扇形中。

图1b示出了通过使用者手的倾斜运动10，激光笔1从第一位置2越过第二位置6甚至移到了第三示例性位置9。也在图1b中，通过如下方式来发射扇形激光束12，该方式即，在第一位置2、第二位置6和第二位置9之间，已由激光笔1采用的不仅当前的朝向θ_i还有所有之前的朝向θ_i-1,θ_i-2,…,θ₀均被包含于激光束12的扇形中。

从图1b中可见，虽然在第二位置6中，激光笔1已经重新绘制了形状5的开头，但现在在第三位置9中重新绘制完整的形状5。这使得使用者可以实时绘制任意形状，就像在纸上使用笔一样。使用者没有必要通过倾斜运动10而先限定待投射的形状5然后才启动合成好的投影，因为这将使得在墙壁的某个目标位置精确绘制形状和/或绘制如字母的更复杂的形状非常困难。

图2示出了参考图1a和1b的上述允许实时绘制形状5的激光笔1的部件。激光笔1包括发射激光束3、8、12的激光生成单元13。激光生成单元13可以是现有技术中已知的任何类型，例如激光二极管、二极管泵浦固态倍频激光器、发光二极管或超辐射发光二极管。激光束3、8、12可以是产生任何期望颜色的任何波长。

激光束3、8、12发射到包括马达部件15和镜部件16的MEMS(微机电系统，micro-electro-mechanical system)镜14上。马达部件15和镜部件16通常体现在现有技术中已知的单个元件中。

可以通过将一组驱动值DV应用到MEMS镜14的输入端17而对MEMS镜14的偏转角度Φ机电式改变。通过改变偏转角γ，激光束3、8、12可以被动态偏转以产生图1a和图1b中所显示的扇形激光束8、12。通常，MEMS镜可以绕两个轴转动，以允许激光束3、8、12在二维区域上的偏转，即偏转角Φ是空间中的角度。

为了确定激光笔1的正确朝向θ_i，使用朝向测量单元(orientation measurementunit，OMU)18。朝向测量单元18固定在激光笔1的外壳11中，该外壳11封装了如图2所示的部件。朝向测量单位18能够确定激光笔1的角度运动并能够为此作为IMU(inertialmeasurement unit，惯性测量单元)、一个或多个陀螺仪、一个或多个磁力仪、观看并处理激光笔1环境的摄像头，或类似物。

朝向测量单元18可以以绝对方式或相对方式确定激光笔1的正确朝向θ_i。对于空间中的朝向θ_i的绝对确定，例如可以使用围绕基准轴的一组两个角度α、β，见图1a。为了确定相对朝向θ_i，只需限定基准朝向，例如第一位置2中的朝向θ₀(图1a)，并相对于该基准朝向θ₀确定所有后面的朝向θ_i。

为了记录激光笔从一个位置到下一位置的运动7、10，当前朝向θ_i的序列被存储在内存19中。为此，朝向测量单元18的输出端20连接于内存19的输入端21。内存19可以具有现有技术中已知的任何类型，例如体现为数据存储器上的数字数据库，体现为移位寄存器或循环缓冲器。

内存19将朝向测量单元18的当前朝向θ_i的输出存储为朝向样本22集合S。虽然当前朝向θ_i可以以任意形式输出，或者作为规则或不规则时间上的离散值输出，或者甚至作为模拟信号输出，但朝向样本22集合S是一组离散值。在最简单的情况下，过去的离散的当前朝向θ_i序列与朝向样本22集合S相同。

在图2的实施例中，可视情况选择的采样器23介于朝向测量单元18和内存19之间以将朝向θ_i转换为朝向样本22集合S。采样器23以恒定速率向内存19输出朝向样本22以用于存储，使得内存19不再需要处理当前朝向θ_i。

依靠该方法来生成朝向样本22集合S，要么朝向样本22可以在其各自记录时间之间具有固定时间跨度，例如各个朝向样本22在前一个朝向样本22之后的1毫秒(ms)时被记录，要么朝向样本22可以可以具有相对彼此不同的固定角度，例如各个朝向样本22在前一个朝向样本22之后的0.01°时被记录。其他标准也是可以的。

另外地，可视情况选择地，低通滤波器24介于朝向测量单元18和内存19之间。低通滤波器24可用于从所记录的线条中消除抖动，使得只记录直线或平滑运动。

为了生成驱动值DV以驱动MEMS镜14，使用驱动电路25。驱动电路25具有第一和第二输入端26、27。经由第一输入端26，驱动电路25能够检索内存19的内容。根据所使用的内存19的类型，驱动电路25可以要么例如通过数字列表的数字传输而一次性读出整个朝向样本22集合S，要么检索朝向样本22(θ_i,θ_i-1,θ_i-2,…)直到最后一个朝向样本θ₀被获取为止，届时，如箭头28所表示，驱动电路25在第一朝向样本θ_i重启这一检索步骤。经由第二输入端27，驱动电路15直接从朝向测量单元18中接收当前朝向θ_i。

为了生成驱动值DV，驱动电路25包括减数器29，驱动电路25通过从各个自内存19中检索的朝向样本22中减去当前朝向θ_i，从而生成驱动值DV集合。可以理解的是，术语“减法器”只能为了可视化的目的而被使用，因为减法器29可以呈现许多其他功能，如将减法结果转化为相应电压以驱动MEMS镜、应用缩放功能或其他类似功能。一旦生成了驱动值DV集合，该集合就作为分别对应于一个朝向样本22减去当前朝向θ_i的各个驱动值DV的序列而经由驱动电路25的输出端30，被应用于MEMS镜14的输入端17。

还可以理解的是，确定和存储当前朝向θ_i、发射激光束3、8、12以及驱动MEMS镜14的所有前述步骤同时进行，以允许如图1a和1b所示那样在墙壁4上实时地绘制形状5。为此，尤其规定，内存19设置为连续存储新的朝向样本22，同时MEMS镜14被驱动电路25驱动，并且至少在新的朝向样本22被储存在内存19中时，驱动电路25更新驱动值DV集合。

驱动电路25可以包括附加功能，如能确定使用者是否想要绘制圆形或线的图案识别算法。在这种情况下，驱动值DV被操纵使得可以输出完美圆形或直线而不是歪圆形或扭曲的线。同样可适用于字母形，这在用激光笔书写对演示者具有挑战性的时候尤其有利。为此，甚至可以选择不同的排版，使得使用者的笔迹可以以例如“Courier”或“Arial”的字体来显示。

另外，驱动电路25可以在驱动值DV集合内“重新排列”驱动值DV，从而为MEMS镜14确定最快的方式来重现产生内存19的内容，即，MEMS镜14不必以时序的方式、而是优选以更有效的方式来重现运动7、10。如果运动7、10包含多个断开的形状，如字母形，则这样会尤其有用。

当驱动电路25向MEMS镜14输出驱动值DV集合时，它重复地输出，从而MEMS镜14可以多次投射扇形激光束8、12。例如，同一个驱动值DV集合可以重复地向MEMS镜14输出，只要内存19的内容或当前朝向θ_i不变。

另外，即使利用变化的当前朝向θ_i，利用减法器29的减法计算可以连续进行。例如，从朝向样本22集合S的第一部分减去当前朝向θ_i，并且如果在检索集合S的过程中发生了当前朝向θ_i的改变则从朝向样本22集合S的第二部分减去不同的当前朝向θ_i。

在大部分实施例中，向MEMS镜14应用驱动值DV集合中的各个驱动值DV的速率至少是将集合S中的各个朝向样本22存储到内存19中的速率的N倍，其中N对应于存储在内存19中的朝向样本22的个数，即，集合S的大小。

可以看出，如果在驱动值DV集合中存在许多驱动值DV，则驱动值DV集合向MEMS镜14的输出周期需要更长时间。因此，如果绘制长的形状5，多个驱动值DV集合的输出速率降低。由此，在墙壁4上显示的形状5的亮度也降低。作为一个实际例子，当短形状5可以每秒重复1000次，长度10倍于短形状的大形状5只能每秒重复100次，意思是，对于长形状5来说，亮度是短形状的10分之一。可以采取各种措施来解决这个问题。

首先，内存19可以在预定时间后，例如在10秒后，从内存19删除各个朝向样本22。这减少了内存19中朝向样本22的量从而也减少了驱动值DV集合中驱动值DV的量。

第二，如果存储了新的朝向样本22，则内存19可以从内存19中删除最老的朝向样本22。因此，朝向样本22集合S可以被限制在预先规定的大小，例如N＝1000个朝向样本22。如果要存储第1001个朝向样本22，则删除这1000个之前存储的朝向样本22中最老的一个。这也限制了内存19中朝向样本22的量从而也限制了驱动值DV集合中驱动值DV的量。

除了这两个措施，驱动电路25可以具有连接于激光生成单元13的控制输入端32的另一输出端31，并且经由该连接来控制所发激光束3、8、12的亮度P。例如，驱动电路25可以控制所发激光束3、8、12的亮度P，使得所发激光束3、8、12的亮度P与所述的驱动值DV集合中的驱动值DV数量成正比。以这种方法，当驱动电路25驱动MEMS镜14用于短形状5时可以减少由激光生成单元13发出的激光束3、8、12的亮度P，并仅仅当驱动MEMS镜14用于长形状5时使用激光束3、8、12的完整亮度P。

为了允许使用者绘制大量的独立形状5，激光笔1具有输入装置33，当前朝向θ_i的向内存19中的存储可以经由该输入装置33接通和断开。为此目的，该输入装置可以是简单的按钮或触摸板。

图3示出了图2的激光笔的变形例，其中朝向测量单元18可以额外连续地确定平移位移，即当前位置p_i。为此目的，可以使用常规的IMU、加速计、磁力仪或航位推算系统，或记录和处理环境的摄像头。可替换地或除此之外地，可以使用GPS坐标用于确定当前位置。而且，激光笔1可以与附近的基准信号提供方例如移动电话连接，该基准信号可以作为信标并因此用于确定激光笔1到移动电话的相对距离。

当前位置Pi被内存19从朝向测量单元18接收并与当前朝向θ_i一起存储为具有位置样本34的朝向样本22集合S'。前述采样器23和低筒滤波器24也可以用于当前位置p_i。

为了计算驱动值DV，驱动电路25除当前朝向θ_i之外还接收了当前位置p_i。在这种情况下，驱动值DV的计算不能通过减法来执行，但仍足以简单地通过利用基本几何原理来确定。

另外，激光笔1还可以通过在激光生成单元13中的距离测量单元36对发射光束3、8、12和从墙壁接收光束3、8、12反射之间的渡越时间进行测量，来自主确定其到墙壁4的距离d_i。这种系统通常被称为LIDAR(light detection and ranging，光探测和测距)系统。

根据该实施例，激光生成单元13和距离测量单元36可以是两个不同但可以彼此相互作用的相连接的部件，即激光生成单元13可以将生成激光束3、8、12的时间通信给距离测量单元36，使得距离测量单元36可以在接收相应反射之后确定激光束3、8、12的渡越时间。激光生成单元13和距离测量单元36也可体现为单一一个单元。

距离测量单元36在其输出端37将当前距离d_i输出到内存19的输入端38。内存19则将从距离测量单元36接收来的当前距离d_i与当前朝向θ_i和当前位置p_i一起存储为具有位置样本34和距离样本39的朝向样本22集合S"。

驱动电路25还在输入端40接收当前距离d_i，并再次通过应用基本几何，基于当前朝向θ_i、当前位置p_i、当前距离d_i以及具有位置样本34和距离样本39的朝向样本22集合来生成驱动值DV集合。

激光笔1也可以包括采用多激光生成单元13和/或多MEMS镜14的扩展功能。在一种(未示出的)实施例中，激光笔1具有至少两个激光生成单元13，分别向MEMS镜14发射不同波长的激光束3、8、12。这样，使用者可以例如手动选择将形状5显示为由多激光生成单元13所提供的绿色、蓝色、橙色、红色或任何其他所需颜色。颜色的混合也是可以的。

甚至在相同形状5内(或针对不同形状，例如不同字母)使颜色多样化也是可以的。为此，驱动电路25可以控制由至少两个激光生成单元13发出的激光束3、8、12的强度P并针对驱动值DV集合的不同子集合使用多激光生成单元13中的每个激光生成单元13。

当光学性扩展光学扫描角度时MEMS镜的视野通常在60°-120°。虽然这对一些应用是足够的，但如果MEMS镜14能遍布于更宽的空间区域上偏转激光束3、8、12则通常是优选的。为此，激光笔1可以具有至少两个MEMS镜14，均偏转至少一部分所述激光束3、8、12，并且驱动电路25针对每个MEMS镜14将驱动值DV集合分割为多个局部集合。例如，分束器可以用于针对每个MEMS镜提供激光束3、8、12的一部分。可替换地，多个MEMS镜也可以被级联从而实现不同或广泛传播的偏转表现。

本发明不限于本发明详细描述的具体实施方式，而是包括落入所附权利要求的框架内的所有变形、组合和修改。

Claims

1.激光笔（1），该激光笔用于在表面上连续绘制任意形状，包括：

激光生成单元（13），该激光生成单元配置为发射激光束（3, 8, 12）；

MEMS镜（14），该MEMS镜配置为偏转所发激光束（3, 8, 12），其中所述MEMS镜（14）的偏转角（Φ）可以通过将驱动值（DV）集合应用到所述MEMS镜（14）的输入端（17）来改变；

朝向测量单元（18），该朝向测量单元配置为连续确定所述激光笔（1）的当前朝向（θ_i）并在第一输出端（20）输出该当前朝向（θ_i）；

内存（19），该内存具有连接于所述朝向测量单元（18）的所述第一输出端（20）的第三输入端（21），所述内存（19）配置为将接收自所述朝向测量单元（18）的多个当前朝向（θ_i）存储为朝向样本（22）集合（S, S', S"）；

驱动电路（25），所述驱动电路具有第一输入端（26）和第二输入端（27），所述第一输入端（26）连接到所述内存（19），用于检索来自所述内存（19）的朝向样本（22）集合（S, S',S"），所述第二输入端（27）连接到所述朝向测量单元（18）的所述第一输出端（20），用于接收来自所述朝向测量单元（18）的当前朝向（θ_i）；

其中，所述驱动电路（25）配置为通过从朝向样本（22）集合（S, S', S"）减去所述当前朝向（θ_i）来生成所述驱动值（DV）集合，并将该驱动值（DV）集合应用于所述MEMS镜（14）的输入端；以及

其中，所述内存（19）设置为连续存储新的朝向样本（22），同时所述MEMS镜（14）被所述驱动电路（25）驱动，并且在新的朝向样本（22）被存储在所述内存（19）中时，所述驱动电路25设置为更新所述驱动值（DV）集合。

2.根据权利要求1所述的激光笔，其特征在于，所述驱动电路（25）配置为重复地将所述驱动值（DV）应用到所述MEMS镜（14）。

3.根据权利要求1所述的激光笔，其特征在于，向所述MEMS镜（14）应用所述驱动值（DV）集合中的各个驱动值（DV）的速率至少是将各个朝向样本（22）存储到所述内存（19）中的速率的N倍，其中N对应于存储在所述内存（19）中的朝向样本（22）的个数。

4.根据权利要求1至3任一项所述的激光笔，其特征在于，所述内存（19）配置为在预定时间后从所述内存（19）中删除一个朝向样本（22）。

5.根据权利要求1至3任一项所述的激光笔，其特征在于，所述内存（19）配置为如果存储了一个新的朝向样本（22）则删除最老的朝向样本（22）。

6.根据权利要求1至3任一项所述的激光笔，其特征在于，所述驱动电路（25）具有连接于所述激光生成单元（13）的控制输入端（32）的第二输出端（31），并进一步配置为经由所述控制输入端（32）控制所发激光束（3, 8, 12）的亮度（P）。

7.根据权利要求6所述的激光笔，其特征在于，所述驱动电路（25）配置为控制所发激光束（3, 8, 12）的亮度（P），使得所发激光束（3, 8, 12）的亮度（P）与所述驱动值（DV）集合中的驱动值（DV）数量成正比。

8.根据权利要求1至3任一项所述的激光笔，其特征在于，激光笔（1）具有输入装置（33），当前朝向(θ_i)的向所述内存（19）中的存储可以经由该输入装置（33）接通和断开。

9.根据权利要求1至3任一项所述的激光笔，其特征在于，所述朝向测量单元（18）进一步配置为连续确定所述激光笔（1）的当前位置（p_i），

其中，所述内存进一步配置为将从所述朝向测量单元（18）接收的当前位置（pi ）与所述当前朝向（θ_i）一起存储为具有位置样本34的朝向样本22集合(S', S")，以及

其中，所述驱动电路（25）配置为基于所述当前朝向（θ_i）、所述当前位置（p_i）以及具有位置样本（34）的朝向样本（22）集合（S', S"）来生成所述驱动值（DV）集合。

10.根据权利要求9所述的激光笔，其特征在于，所述激光笔（1）进一步包括距离测量单元（36），所述距离测量单元配置为确定激光笔（1）离表面的当前距离（d_i），并在与所述内存（19）的第四输入端（38）连接的第三输出端（37）和所述驱动电路（25）的输入端（40）处输出该当前距离（d_i），

其中，所述内存（19）进一步配置为将从所述距离测量单元接收来的当前距离（d_i）与当前朝向（θ_i）和当前位置（p_i）一起存储为具有位置样本（34）和距离样本（39）的朝向样本（22）集合（S"），以及

其中，所述驱动电路（25）配置为基于所述当前朝向（θ_i）、所述当前位置（p_i）、所述当前距离（d_i）以及具有位置样本（34）和距离样本（39）的朝向样本（22）集合（ S"）来生成所述驱动值（DV）集合。

11.根据权利要求1至3任一项所述的激光笔，其特征在于，所述激光笔（1）进一步包括介于所述朝向测量单元（18）和所述内存（19）之间的采样器（23），

其中，所述采样器（23）配置为以恒定速率向所述内存（19）输出朝向样本（22）以用于存储。

12.根据权利要求1至3任一项所述的激光笔，其特征在于，所述激光笔（1）进一步包括介于所述朝向测量单元（18）和所述内存（19）之间的低通滤波器（24）。

13.根据权利要求1至3任一项所述的激光笔，其特征在于，所述激光笔（1）具有至少两个激光生成单元（13），分别设置用于向所述MEMS镜（14）发射不同波长的激光束（3, 8,12）。

14.根据权利要求13所述的激光笔，其特征在于，所述驱动电路（25）配置为控制由所述至少两个激光生成单元（13）发出的激光束（3, 8, 12）的亮度（P）并针对朝向样本（22）集合（S, S', S"）的不同子集合使用每个激光生成单元（13）。

15.根据权利要求1至3任一项所述的激光笔，其特征在于，所述激光笔（1）具有至少两个MEMS镜（14），分别设置用于偏转所述激光束的至少一部分，

其中，所述驱动电路（25）配置为针对每个MEMS镜（14）生成所述驱动值（DV）集合。

16.根据权利要求1至3任一项所述的激光笔，其特征在于，所述朝向测量单元（18）是摄像头，该摄像头配置为观察和处理所述激光笔（1）的环境。