CN117396791A - 利萨如双轴扫描组件 - Google Patents

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CN117396791A CN202080106975.6A CN202080106975A CN117396791A CN 117396791 A CN117396791 A CN 117396791A CN 202080106975 A CN202080106975 A CN 202080106975A CN 117396791 A CN117396791 A CN 117396791A
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托马斯·冯·万托克
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奥列格·佩特拉克
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曹勇
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Abstract

本公开提供了一种利萨如双轴扫描组件(100)，利萨如双轴扫描组件(100)包括外框(102)、第一对支撑件(104A‑B)、第二对支撑件(106A‑B)、内框(108)、反射镜(110)、感测装置(112)、控制器(114)、以及存储器(116)。存储器(116)存储多个元组，每个元组包括第一轴偏置频率值、第二轴偏置频率值、以及反射镜(110)的实际驱动频率(即第一轴偏置频率和第二轴偏置频率)之间的相位差。控制器(114)耦合到感测装置(112)以接收指示反射镜(110)的当前共振频率的信号，并被配置为基于从感测装置(112)接收的信号从存储器(116)中选择一个元组，并根据选择的元组设置应用的偏置频率和偏置频率的相位差。

Description

利萨如双轴扫描组件
技术领域
本申请涉及利萨如双轴扫描组件和用于控制利萨如双轴扫描组件的方法，尤其涉及用于投影系统的这样的组件和方法。
背景技术
投影仪是接收成像信号并将相应的静止图像或运动图像投影到诸如屏幕或视网膜的显示表面上的光学设备。
许多投影设备使用微机电系统(microelectromechanical system，MEMS)反射镜(mirror)将光反射到显示表面(以下称为屏幕)上或将光直接反射到用户眼睛的视网膜上(视网膜投影)。MEMS反射镜在一个或多个振荡轴上振荡以将光扫描到屏幕上，用于在屏幕或视网膜上投影图像。例如，在诸如增强现实应用和虚拟现实应用的投影接口中使用的MEMS反射镜被布置为在两个正交或接近正交的轴上振荡，以实现在屏幕或视网膜上投影。
类似于电视系统中常见的方法，一些投影仪被布置为光栅扫描装置(raster scanarrangement)。或者，扫描装置可以产生利萨如图(Lissajous figure)，利萨如图的形状由应用到两个振荡轴上的振荡频率和两个频率之间的相位关系决定。二维振荡的轨迹决定了显示屏上的照明度(degree of illumination)，也称为线密度(line density)或填充因子(fill factor)。如果没有针对照明度适当地控制振荡频率，利萨如轨迹(Lissajoustrajectory)将会改变，并且可能不适合任何投影过程。利萨如轨迹决定了屏幕上的照明程度，利萨如轨迹由两个轴上的振荡频率及其相对相位决定。此外，因为总光学扫描角(totaloptical scan angle，TOSA)确定投影表面的尺寸，所以通常可能需要在MEMS扫描应用中使MEMS反射镜的TOSA最大化。为了实现这一点，MEMS扫描器通常以各自轴上的共振频率(resonance frequency)驱动。然而，共振频率不是随时间恒定的，例如，共振频率可能取决于温度，因此利萨如轨迹也可能随时间变化，导致照明不稳定。在一些情况下，使用基于利萨如的MEMS扫描投影系统，屏幕上的照明甚至低于50％。这样低的照明百分比使得显示内容的投影效果不尽人意。
因此，需要解决现有技术在优化显示表面上的高照明方面的前述技术缺陷。
发明内容
本公开的目的是提供一种利萨如双轴扫描组件(Lissajous dual-axial scancomponent)，该利萨如双轴扫描组件增强屏幕或视网膜上的照明和线密度，并且还提供运动图像的平滑视觉感知。
这一目的通过独立权利要求的各特征来实现。其他实施方式根据从属权利要求书、说明书、以及附图是显而易见的。
本公开提供了一种利萨如双轴扫描组件和一种用于控制利萨如双轴扫描组件的方法。
根据第一方面，提供了一种利萨如双轴扫描组件，该利萨如双轴扫描组件包括：
外框；
第一对支撑件，第一对支撑件限定第一旋转轴，并被配置为当利萨如双轴扫描组件被驱动时以第一轴共振频率(first-axis resonance frequency)扭转；
第二对支撑件，第二对支撑件限定第二旋转轴，并被配置为当利萨如双轴扫描组件被驱动时以第二轴共振频率(second-axis resonance frequency)扭转；
内框，该内框通过第二对支撑件连接到外框；
反射镜，该反射镜通过第一对支撑件连接到内框；
感测装置，该感测装置用于监测第一轴共振频率和第二轴共振频率；以及
控制器，该控制器用于控制应用不同于第一轴共振频率的第一轴偏置频率(first-axial bias frequency)以引起绕第一旋转轴的旋转，以及控制应用不同于第二轴共振频率的第二轴偏置频率(second-axial bias frequency)以引起绕第二旋转轴的旋转；
当被驱动时，利萨如双轴扫描组件根据第一轴偏置频率与第二轴偏置频率之比进行扫描；
存储器，该存储器存储多个元组(tuple)，每个元组包括第一轴偏置频率值、第二轴偏置频率值、以及第一轴偏置频率和第二轴偏置频率之间的相位差，每个元组对应于一对特定的第一轴共振频率范围和第二轴共振频率范围；
控制器耦合到感测装置以接收指示共振频率的信号，并且控制器被配置为：
基于从感测装置接收的信号从存储器中选择一个元组；以及
根据选择的元组设置应用的偏置频率和偏置频率的相位。
利萨如双轴扫描组件可以具有高机械稳定性和低工作电压。基于作为元组存储在存储器中的驱动频率及其相位差的组合，利萨如双轴扫描组件实现了高清晰度和高帧率(high frame-rate，HDHF)扫描，并在图像和视频投影期间实现了所需的照明度和高线密度。每个元组对应于存储在存储器中的一对特定的第一轴共振频率范围和第二轴共振频率范围，提供确保特定共振频率对的期望的填充因子的设置。
在第一方面的利萨如双轴扫描组件的第一可能的实施方式中，第一轴共振频率与第二轴共振频率之比为至少20比1。
在第一可能的实施方式的利萨如双轴扫描组件的第二可能的实施方式中，第一轴共振频率与第二轴共振频率之比为至少30比1。
在第二可能的实施方式的利萨如双轴扫描组件的第三可能的实施方式中，第一轴共振频率与第二轴共振频率之比为至少40比1。第一轴共振频率与第二轴共振频率的上述比例使得利萨如双轴扫描组件的反射镜能够在屏幕或视网膜上提供高照明和高线密度。在下文中，为了方便和易于阅读，我们将仅提及“屏幕”，但除非上下文另有明确要求，否则任何提及屏幕的地方都应理解为“屏幕或视网膜”。
在第一方面的第四可能的实施方式中，或者根据第一方面的任何前述实施方式，第一旋转轴和第二旋转轴彼此正交。
在第一方面的第五可能的实施方式中，或者根据第一方面的任何前述实施方式，第一轴共振频率与第二轴共振频率之比为有理数。
在第一方面的第六可能的实施方式中，或者根据第一方面的第一实施方式至第四实施方式中的任一实施方式，第一轴共振频率与第二轴共振频率之比为无理数。
在第一方面的第七可能的实施方式中，或者根据第一方面的任何前述实施方式，控制器被配置为以25赫兹(Hz)至35Hz之间的帧重复率(frame repetition rate)(即25Hz<帧重复率(fres)<35Hz)驱动扫描组件。
根据第二方面，提供了一种视觉显示设备(visual display device)，该视觉显示设备包括一个或多个根据第一方面本身或根据第一方面的任何前述实施方式的利萨如双轴扫描组件。
在视觉显示设备的第一实施方式中，该视觉显示设备包括直接数字合成设备(direct digital synthesis device)，直接数字合成设备用于生成第一轴偏置频率和第二轴偏置频率。
根据第三方面，提供了一种制造根据第一方面或根据第一方面的任何前述实施方式的利萨如双轴扫描组件的方法，该方法包括将多个元组写入利萨如双轴扫描组件的存储器，每个元组包括第一轴偏置频率值、第二轴偏置频率值、以及第一轴偏置频率和第二轴偏置频率之间的相位差。每个元组对应于一对特定的第一轴共振频率和第二轴共振频率范围。使用第三方面的方法制造的利萨如双轴扫描组件可以具有高机械稳定性和低工作电压。利萨如双轴扫描组件使用存储在存储器中的驱动频率及其相位差的组合，在屏幕上实现高照明和高线密度。
根据第四方面，提供了一种控制利萨如双轴扫描组件的方法，该方法包括：
监测第一对支撑件的第一轴共振频率和第二对支撑件的第二轴共振频率，该第一对支撑件限定利萨如双轴扫描组件的第一旋转轴，该第二对支撑件限定利萨如双轴扫描组件的第二旋转轴；
控制应用不同于第一轴共振频率的第一轴偏置频率以引起绕第一旋转轴的旋转，以及控制应用不同于第二轴共振频率的第二轴偏置频率以引起绕第二旋转轴的旋转；
基于通过上述监测接收的信号，从存储多个元组的存储器中选择一个元组，每个元组包括第一轴偏置频率值、第二轴偏置频率值、以及第一轴偏置频率和第二轴偏置频率之间的相位差，每个元组对应于一对特定的第一轴共振频率范围和第二轴共振频率范围；以及
根据选择的元组设置应用的偏置频率和偏置频率的相位。
第四方面的方法使用作为元组存储在存储器中的驱动频率及其相位差的组合来控制利萨如双轴扫描组件，以在屏幕上提供高照明和高线密度。利萨如双轴扫描组件可以具有高机械稳定性和低工作电压。
在第四方面的方法的第一可能的实施方式中，该方法还包括：
继续监测第一轴共振频率和第二轴共振频率；
响应于通过上述监测接收的信号的变化，选择存储的多个元组中的另一元组；以及
根据选择的另一元组设置应用的偏置频率和偏置频率的相位。
在第四方面的方法的第二可能的实施方式中，或者根据第四方面的第一实施方式，第一轴共振频率与第二轴共振频率之比为至少20比1。
在第四方面的第二可能的实施方式的方法的第三可能的实施方式中，第一轴共振频率与第二轴共振频率之比为至少30比1。
在第四方面的第三可能的实施方式的方法的第四可能的实施方式中，第一轴共振频率与第二轴共振频率之比为至少40比1。第一轴共振频率与第二轴共振频率的上述比率使得利萨如双轴扫描组件的反射镜能够在屏幕上提供高照明和高线密度。
在第四方面的第五可能的实施方式中，或者根据第四方面的任何前述实施方式，第一轴共振频率与第二轴共振频率之比为有理数。
在第四方面的第六可能的实施方式中，或者根据第四方面的前述第一实施方式至第四实施方式中的任一实施方式，第一轴共振频率与第二轴共振频率之比为无理数。
在第四方面的第七可能的实施方式中，或者根据第四方面的任何前述实施方式，对第一轴偏置频率和第二轴偏置频率的上述控制使得生成25Hz至35Hz之间的帧重复率。
根据本公开的利萨如双轴扫描组件可以用于任何依赖于基于利萨如的MEMS扫描来实现屏幕(例如用于显示视觉信息的眼镜或护目镜)上的高照明的增强现实或虚拟现实(augmented reality/virtual reality，AR/VR)设备中。根据本公开的利萨如双轴扫描组件可以用于依赖于基于利萨如的MEMS扫描而将视觉内容投影到屏幕上的任何形式。
解决了现有技术中的技术问题，其中，该技术问题是上述轨迹随时间变化，例如，由于系统温度的变化导致照明不稳定。
因此，与现有技术相比，根据本公开中提供的利萨如双轴扫描组件和用于控制利萨如双轴扫描组件的方法，利萨如双轴扫描组件能够在屏幕上实现高照明和线密度，并且如果在(a)第一轴共振频率和(b)第二轴共振频率中的至少一个中识别出任何变化，则通过改变反射镜的驱动频率，即第一轴偏置频率、第二轴偏置频率、以及这些偏置频率的相位差来提供运动图像的平滑视觉感知。利萨如双轴扫描组件监测第一轴共振频率和第二轴共振频率。基于在(a)第一轴共振频率和(b)第二轴共振频率中的至少一个中识别的变化，利萨如双轴扫描组件基于预存储的元组切换设置。
本公开的这些方面和其他方面将从下面描述的实施例中变得显而易见。
附图说明
现在将参考附图仅以示例的方式描述本发明的实施例，在附图中：
图1是根据本公开的实施例的利萨如双轴扫描组件的框图；
图2A至图2I示出了在乘数nx和ny的相同值下相位差的不同值的利萨如曲线；
图3是根据本公开的实施例的类似于光栅扫描图案(raster scan pattern)的利萨如图案，该利萨如图案使得用于扫描的图像的像素数量更多；
图4是示出根据本公开的实施例的包括一个或多个图1的利萨如双轴扫描组件的视觉显示设备的示例性视图；以及
图5A至图5B是示出根据本公开的实施例的控制利萨如双轴扫描组件的方法的流程图。
具体实施方式
本公开的实施例提供了一种利萨如双轴扫描组件和一种用于控制利萨如双轴扫描组件的方法，以优化屏幕上的照明和线密度并提供运动图像的平滑视觉感知。
为了使本领域技术人员更容易理解本公开的解决方案，下文参考本公开实施例中的附图清楚且完整地描述了本公开实施例中的技术解决方案。描述的实施例仅通过示例的方式提供。由本领域普通技术人员在没有创造性努力的情况下基于本公开的实施例导出的所有其他实施例将落入本公开的保护范围内。
为了帮助理解本公开的实施例，首先在此处定义将在本公开的实施例的描述中引入的若干术语。
在本公开的摘要、权利要求书、以及前述附图中，诸如“第一”、“第二”、“第三”、以及“第四”(如果有的话)的术语用于区分类似的对象，并且不一定用于描述特定的序列或顺序。应理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，使得本文描述的本公开的实施例例如能够以除了本文示出或描述的序列之外的序列来实现。此外，术语“包括”和“具有”及其任何变体旨在涵盖非排他性包含。例如，包括一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不一定限于明确列出的步骤或单元，而是可以包括未明确列出的或这种过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
图1是根据本公开的实施例的利萨如双轴扫描组件100的框图。利萨如双轴扫描组件100包括外框102、第一对支撑件104A-B、第二对支撑件106A-B、内框108、反射镜110、感测装置112、控制器114、以及存储器116。存储器通常是只读存储器(read only memory，ROM)。第一对支撑件104A-B限定第一旋转轴105，并被配置为当利萨如双轴扫描组件100被驱动时以第一轴共振频率扭转。第二对支撑件106A-B限定第二旋转轴107，并被配置为当利萨如双轴扫描组件100被驱动时以第二轴共振频率扭转。内框108通过第二对支撑件106A-B连接到外框102。反射镜110通过第一对支撑件104A-B连接到内框108。当利萨如双轴扫描组件100被驱动时，感测装置112监测反射镜110的第一轴共振频率和第二轴共振频率。
控制器114控制应用不同于第一轴共振频率的第一轴偏置频率以引起绕第一旋转轴105的旋转，以及控制应用不同于第二轴共振频率的第二轴偏置频率以引起绕第二旋转轴107的旋转。第一轴偏置频率和第二轴偏置频率是利萨如双轴扫描组件100的反射镜110的驱动频率。
当利萨如双轴扫描组件100被驱动时，利萨如双轴扫描组件100根据第一轴偏置频率与第二轴偏置频率之比进行扫描。存储器116存储多个元组，每个元组包括第一轴偏置频率值、第二轴偏置频率值、以及第一轴偏置频率和第二轴偏置频率之间的相位差每个元组对应于一对特定的第一轴共振频率范围和第二轴共振频率范围。
控制器114耦合到感测装置112以接收指示共振频率的信号，即第一轴共振频率和第二轴共振频率的信号。控制器114基于从感测装置112接收的信号从存储器116中选择一个元组。控制器114根据选择的元组设置应用的偏置频率和偏置频率的相位。
反射镜110可以是MEMS反射镜。MEMS反射镜可以形成例如微型扫描器或任何其他双轴扫描器等的基础。感测装置112可以包括一个或多个传感器。一个或多个传感器可以是用于监测第一轴共振频率和第二轴共振频率的共振传感器。控制器114可包括微控制器(microcontroller，MCU)或微处理器或数字信号处理器(digital signal processor，DSP)。
在实施例中，提供所需照明度的驱动频率(即第一轴偏置频率和第二轴偏置频率)及其相位差的组合被预先确定并作为元组存储在存储器116中。存储器116将驱动频率及其相位差/>的组合电存储为元组。元组可以定义为元素的有限有序列表。
基于在第一轴共振频率和第二轴共振频率中的至少一个中识别的变化，从感测装置112接收的信号使得控制器114能够切换到另一设置，该另一设置由存储的元组之一来确定。如果感测装置112识别到第一轴共振频率和第二轴共振频率中的至少一个具有高于阈值的变化，则利萨如双轴扫描组件100的控制器114可以基于第一轴共振频率和第二轴共振频率的新组合来识别存储在存储器116中的另一元组。控制器114基于适当的元组调整驱动频率，即第一轴偏置频率和第二轴偏置频率、以及第一轴偏置频率和第二轴偏置频率的相位偏移。
感测装置112优选地被配置为为每个旋转轴提供可靠的感测信号，每个感测信号包含关于反射镜在该特定轴上的运动的信息。在好的情况下，该信号仅由一个谐波组成，该谐波准确地代表了反射镜的运动。在这种情况下，可以对该信号进行电分析，以最终得到一个代表实际频率的数字。在其他情况下，该信号被滤波，并由控制器114分析。
根据第一实施例，第一轴共振频率与第二轴共振频率之比为至少20比1。第一轴共振频率与第二轴共振频率之比可选地为至少30比1。第一轴共振频率与第二轴共振频率之比可选地为至少40比1。第一旋转轴105和第二旋转轴107可选地彼此正交。第一轴共振频率与第二轴共振频率之比可选地为有理数。第一轴共振频率与第二轴共振频率之比可选地为无理数。
虽然可以使用更高的重复率而不损失明显的平滑度，但是控制器114优选地被配置为以25Hz至35Hz之间的帧重复率驱动利萨如双轴扫描组件100。帧重复率可以是例如25Hz、26Hz、27Hz、28Hz、29Hz、30Hz、31Hz、32Hz、33Hz、34Hz或35Hz。帧重复率是每秒重复的帧或图像的数量。当决定将驱动频率及其相位差的哪些组合存储在存储器116中时，考虑帧重复率。提供所需照明度的驱动频率及其相位差/>的组合可以被数值化地确定和迭代地确定，或者通过使用采样设备进行测量来确定。
图2A至图2I示出了在乘数nx和ny的相同值下相位差的不同值的利萨如曲线。利萨如曲线(也称为利萨如图或鲍迪奇曲线(Bowditch curve))是描述复杂谐波运动(complex harmonic motion)的参数方程组的图形。利萨如曲线的形状由产生轨迹的两个振荡(oscillation)的驱动频率的不可约分数和这两个振荡的驱动频率的相位差/>来定义。
在利萨如曲线202的图2A中，相位差为0，乘数nx为3，乘数ny为4。在利萨如曲线204的图2B中，相位差/>为0.262(即/>)，乘数nx为3，乘数ny为4。在利萨如曲线206的图2C中，相位差/>为0.523(即/>)，乘数nx为3，乘数ny为4。
在利萨如曲线208的图2D中，相位差为0.785(即/>)，乘数nx为3，乘数ny为4。在利萨如曲线210的图2E中，相位差/>为1.047(即/>)，乘数nx为3，乘数ny为4。在利萨如曲线212的图2F中，相位差/>为1.309(即/>)，乘数nx为3，乘数ny为4。在利萨如曲线214的图2G中，相位差/>为1.570(即/>)，乘数nx为3，乘数ny为4。在利萨如曲线216的图2H中，相位差/>为1.832(即/>)，乘数nx为3，乘数ny为4。在利萨如曲线218的图2I中，相位差/>为2.094(即/>)，乘数nx为3，乘数ny为4。
图3是根据本公开的实施例的类似于光栅扫描图案的利萨如图案300，利萨如图案300使得用于扫描的图像的像素数量更多。在实施例中，需要使用第一旋转轴105和第二旋转轴107上的定位检测来观察电流相位差和利萨如图案300。如果nx大于ny(nx＞＞y)，则利萨如图案类似于光栅扫描图案，使得用于扫描的图像的像素更多。在图3中，利萨如图案300示出了在图像中心包括乘数nx＝1697和ny＝22的图像，利萨如图案300使得能够将全高清(high-definition，HD)视频投影到屏幕上。如果乘数nx和ny较高，则高清(HD)图像和高清(HD)视频可以投影到屏幕上。在实施例中，各轴上的数字是相应轴上的像素数量。
图4是示出根据本公开的实施例的包括一个或多个图1的利萨如双轴扫描组件100的视觉显示设备402的示例性视图400。视觉显示设备402包括一个或多个利萨如双轴扫描组件100，当驱动一个或多个利萨如双轴扫描组件100时，一个或多个利萨如双轴扫描组件100根据第一轴偏置频率与第二轴偏置频率之比进行扫描。视觉显示设备402可以是用于呈现电传输的图像、文本、或视频的设备。视觉显示设备402可以是头戴式视觉显示设备。视觉显示设备402可包括直接数字合成(direct digital synthesis，DDS)设备，直接数字合成设备用于生成第一轴偏置频率和第二轴偏置频率。直接数字合成设备可以生成信号以驱动一个或多个利萨如双轴扫描组件100的第一旋转轴105和第二旋转轴107。通过设置DDS设备的相位输入，可以使用DDS设备来驱动第一旋转轴105和第二旋转轴107。
在实施例中，视觉显示设备402包括电子电路和存储元组的存储器，每个元组包括两个驱动频率及其相位差的组合。电子电路从监测第一轴共振频率和第二轴共振频率的感测装置接收信号。如果电子电路识别到第一轴共振频率和第二轴共振频率中的至少一个的任何变化，则电子电路基于第一轴共振频率和第二轴共振频率的新组合来识别存储在存储器中的元组。使用阈值布置(thresholding arrangement)，每个元组对应于一个第一共振频率范围和一个第二共振频率范围，使得任一个或两个共振频率发生的改变不需要改变驱动频率或相位以确保期望的填充因子的连续性时，不会导致驱动频率或相位的任何改变。电子电路根据适合用于瞬时共振频率组合的元组来设置应用的偏置频率和偏置频率的相位。
视觉显示设备402中的一个或多个利萨如双轴扫描组件100增强了屏幕上的照明和线密度，并且还提供运动图像的平滑视觉感知。视觉显示设备402中的一个或多个利萨如双轴扫描组件100具有高机械稳定性和低工作电压。
图5A至图5B是示出根据本公开的实施例的控制利萨如双轴扫描组件100的方法的流程图。在步骤502，监测第一对支撑件104A-B的第一轴共振频率和第二对支撑件106A-B的第二轴共振频率，第一对支撑件104A-B限定利萨如双轴扫描组件100的第一旋转轴105，第二对支撑件106A-B限定利萨如双轴扫描组件100的第二旋转轴107。在步骤504，控制应用不同于第一轴共振频率的第一轴偏置频率以引起绕第一旋转轴105的旋转，以及控制应用不同于第二轴共振频率的第二轴偏置频率以引起绕第二旋转轴107的旋转。在步骤506，基于通过上述监测接收的信号，从存储多个元组的存储器116中选择一个元组，每个元组包括第一轴偏置频率值、第二轴偏置频率值、以及第一轴偏置频率和第二轴偏置频率之间的相位差每个元组对应于一对特定的第一轴共振频率范围和第二轴共振频率范围。在步骤508，根据选择的元组设置应用的偏置频率和偏置频率的相位。
可以连续地监测第一轴共振频率和第二轴共振频率，但是也可以也可以以足够高的速率间歇地监测第一轴共振频率和第二轴共振频率，以确保持续的良好的光学性能。响应于根据上述监测接收的信号的任何显著变化，选择存储的多个元组中的另一元组。此处的显著变化是需要改变应用的偏置频率或相位以保持期望的填充因子或光学性能的其他方面的变化。根据选择的另一元组来设置应用的偏置频率和偏置频率的相位。
利萨如双轴扫描组件100的第一旋转轴105和第二旋转轴107上的振荡可以写为：
x(t)＝sin(2πnxfrest)
y(t)＝sin(2πnyfrest+φ)
其中，nx和ny是决定利萨如曲线形状的乘数，fx和fy是反射镜110的驱动频率，即第一轴偏置频率和第二轴偏置频率，fres表示利萨如曲线的重复频率，而第一旋转轴105和第二旋转轴107上的扫描频率为：
fx＝nx*fres和fy＝ny*fres
重复频率(fres)应该足以实现对投影视频的平滑感知(假设视频是运动图像)。为了获得足够高的线密度或填充因子，不可约分数nx/ny应较大。
例如，如果驱动频率fx＝27600Hz，fy＝690Hz，则在驱动频率(fx和fy)的特定范围内，nx、ny、fres可以有一个或多个组合，例如，fres＝690Hz、nx＝40、ny＝1或fres＝36.316Hz、nx＝13、ny＝760，则得到的频率为fx＝27600.16Hz，fy＝690.004Hz。因为后一种组合的帧率足以实现平滑的视觉感知，同时nx和ny最大化，所以后一种组合更适合投影应用。在投影应用中，如果乘数nx和ny最大化，则能够获得实现平滑视觉感知的帧率。
通过使得大于至少24赫兹(Hz)，可以实现视频的平滑感知(并且通常以24fps到35fps范围内的重复频率工作可能是方便的)。分数/>实现更好的线密度，并且优选地/>并且更优选地/>这要求反射镜110(例如MEMS反射镜)具有根据该规则的共振频率，即/>
示例
以上面给出的共振频率分别大致为fx＝27600和fy＝690Hz的MEMS反射镜为例，估计了这些共振频率在两个轴上的最大波动(fluctuation)。假设在快轴(fast axis)上，共振频率在27590Hz和27610Hz之间波动，在慢轴上，共振频率在688Hz和692Hz之间波动，这取决于可以设想的条件。则因为788*35Hz大致等于27590Hz，所以快轴的最小乘数nx_min将为788，而因为1104*25Hz大致等于27610Hz，所以最大乘数nx_max为1104。因此，所有可能的乘数ny的范围可以计算为19至27。然后，可以数值化地计算和迭代地计算允许的驱动频率的所有可设想的组合。首先，需要检查上述范围内所有可能的乘数对nx和ny是否互质。如果是，这些乘数对被存储，如果不是，这些乘数被丢弃。例如，因为(19，788)的最大公约数(greatest common divisor，gcd)＝1，19和788被存储，，而因为(20，788)的gcd＝4，20和788被丢弃。这样，最终得到一个互质数的列表，该列表可以指示在上述允许的范围内的可能驱动频率。
可以实现Python脚本，其中这些互质的乘数对被成对存储在存储器116中的numpy向量中。如果此时将该numpy向量与允许的范围内的所有帧率相乘，将会产生大量允许的驱动频率。例如，一对乘数为19和788，帧率恰好为25Hz，得到的驱动频率为475Hz和19700Hz。在该特定的示例中，这对乘数被丢弃，这是因为，这对乘数离共振频率太远，因此不必将其存储在提到的ROM中。如果采用另一对互质乘数，例如nx＝842和ny＝21，则实际上处于共振频率波动的假设范围内，例如共振频率为32.78Hz(842*32.78Hz＝27600.76Hz，21*32.78Hz＝688.38Hz)。因此，我们可以实现一个如上所述的Python脚本，该Python脚本获取生成的互质乘数的numpy向量，并迭代地乘以上述范围内所有共振频率的向量，从25Hz、25.0001Hz等频率开始，直到35Hz。然后对所有产生的频率对的矩阵进行滤波，使得这些频率对满足共振频率波动的条件。应理解，这是一个相当长且要求很高的数学运算，并且正是由于这个原因，该运算被预先完成，然后存储在存储器116中。
虽然已经详细描述了本发明及其优点，但是应理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本文进行各种改变、替换、以及变更。

Claims (19)

1.一种利萨如双轴扫描组件(100)，包括：
外框(102)；
第一对支撑件(104A、104B)，限定第一旋转轴(105)，并被配置为当所述利萨如双轴扫描组件(100)被驱动时以第一轴共振频率扭转；
第二对支撑件(106A、106B)，限定第二旋转轴(107)，并被配置为当所述利萨如双轴扫描组件(100)被驱动时以第二轴共振频率扭转；
内框(108)，通过所述第二对支撑件(106A、106B)连接到所述外框(102)；
反射镜(110)，通过所述第一对支撑件(104A、104B)连接到所述内框；
感测装置(112)，用于监测所述第一轴共振频率和所述第二轴共振频率；以及
控制器(114)，用于控制应用不同于所述第一轴共振频率的第一轴偏置频率以引起绕所述第一旋转轴(105)的旋转，以及控制应用不同于所述第二轴共振频率的第二轴偏置频率以引起绕所述第二旋转轴(107)的旋转；
其中，当被驱动时，所述利萨如双轴扫描组件(100)根据所述第一轴偏置频率与所述第二轴偏置频率之比进行扫描；
存储器(116)，存储多个元组，每个元组包括第一轴偏置频率值、第二轴偏置频率值、以及所述第一轴偏置频率和所述第二轴偏置频率之间的相位差，每个元组对应于一对特定的第一轴共振频率范围和第二轴共振频率范围；
所述控制器(114)耦合到所述感测装置(112)以接收指示所述共振频率的信号，并且所述控制器(114)被配置为：
基于从所述感测装置接收的所述信号从所述存储器(116)中选择一个所述元组；以及
根据选择的所述元组设置应用的所述偏置频率和所述偏置频率的相位。
2.根据权利要求1所述的利萨如双轴扫描组件(100)，其中，所述第一轴共振频率与所述第二轴共振频率之比为至少20比1。
3.根据权利要求2所述的利萨如双轴扫描组件(100)，其中，所述第一轴共振频率与所述第二轴共振频率之比为至少30比1。
4.根据权利要求3所述的利萨如双轴扫描组件(100)，其中，所述第一轴共振频率与所述第二轴共振频率之比为至少40比1。
5.根据前述权利要求中任一项所述的利萨如双轴扫描组件(100)，其中，所述第一旋转轴和所述第二旋转轴(105、107)彼此正交。
6.根据前述权利要求中任一项所述的利萨如双轴扫描组件(100)，其中，所述第一轴共振频率与所述第二轴共振频率之比为有理数。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的利萨如双轴扫描组件(100)，其中，所述第一轴共振频率与所述第二轴共振频率之比为无理数。
8.根据前述权利要求中任一项所述的利萨如双轴扫描组件(100)，其中，所述控制器(114)被配置为以25赫兹至35赫兹之间的帧重复率驱动所述扫描组件。
9.一种视觉显示设备(402)，包括一个或多个根据前述权利要求中任一项所述的利萨如双轴扫描组件(100)。
10.根据权利要求8所述的视觉显示设备(402)，还包括直接数字合成设备，所述直接数字合成设备用于生成所述第一轴偏置频率和所述第二轴偏置频率。
11.一种制造根据权利要求1至8中任一项所述的利萨如双轴扫描组件(100)的方法，所述方法包括将多个元组写入所述组件的存储器(116)，每个元组包括第一轴偏置频率值、第二轴偏置频率值、以及所述第一轴偏置频率和所述第二轴偏置频率之间的相位差，每个元组对应于一对特定的第一轴共振频率范围和第二轴共振频率范围。
12.一种控制利萨如双轴扫描组件(100)的方法，所述方法包括：
监测第一对支撑件(104A、104B)的第一轴共振频率和第二对支撑件(106A、106B)的第二轴共振频率，所述第一对支撑件(104A、104B)限定所述组件的第一旋转轴(105)，所述第二对支撑件(106A、106B)限定所述组件的第二旋转轴(107)；
控制应用不同于所述第一轴共振频率的第一轴偏置频率以引起绕所述第一旋转轴(105)的旋转，以及控制应用不同于所述第二轴共振频率的第二轴偏置频率以引起绕所述第二旋转轴(107)的旋转；并且，
基于通过所述监测接收的信号，从存储多个元组的存储器(116)中选择一个元组，每个元组包括第一轴偏置频率值、第二轴偏置频率值、以及所述第一轴偏置频率和所述第二轴偏置频率之间的相位差，每个元组对应于一对特定的第一轴共振频率范围和第二轴共振频率范围；以及
根据选择的所述元组设置应用的所述偏置频率和所述偏置频率的相位。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
继续监测所述第一轴共振频率和所述第二轴共振频率；
响应于通过所述监测接收的信号的变化，选择存储的所述多个元组中的另一元组；以及
根据选择的所述另一元组设置应用的所述偏置频率和所述偏置频率的相位。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述第一轴共振频率与所述第二轴共振频率之比为至少20比1。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一轴共振频率与所述第二轴共振频率之比为至少30比1。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一轴共振频率与所述第二轴共振频率之比为至少40比1。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，其中，所述第一轴共振频率与所述第二轴共振频率之比为有理数。
18.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，其中，所述第一轴共振频率与所述第二轴共振频率之比为无理数。
19.根据权利要求12至18中任一项所述的方法，其中，对所述第一轴偏置频率和所述第二轴偏置频率的所述控制使得生成25赫兹至35赫兹之间的帧重复率。
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