KR102013593B1 - 안전 시스템을 구비한 스캐닝 레이저 프로젝터 - Google Patents

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Abstract

스캐닝 프로젝터(100)는 광빔을 이차원으로 스위핑하는 스캐닝 미러(162)가 달린 MEMS 장치를 포함한다. 레이저 한계 비교회로(140)는 측정된 피크 스캔각도들과 측정된 광출력으로부터 메트릭을 결정한다. 상기 메트릭은 임계값과 비교되고 상기 메트릭이 상기 임계값을 초과할 경우 광원이 차단된다.

Description

안전 시스템을 구비한 스캐닝 레이저 프로젝터{SCANNING LASER PROJECTOR WITH SAFETY SYSTEM}
본 발명은 안전 시스템을 구비한 스캐닝 레이저 프로젝터에 관한 것이다.
레이저 장치는 출력 파워, 파장, 광 빔의 크기 및 동작 모드 등 여러 가지 요인에 따라 안전 분류가 주어진다.
예를 들어, 레이저 장치는 연속적으로 작동하는 레이저 포인터, 연속적으로 작동하지 않는 펄스형 레이저 광원, 그리고 하나 이상의 차원에서 스윕하는 펄스형 광 빔 스캐닝 레이저 프로젝터를 포함한다. 레이저 장치의 레이저 안전성 및 분류는 국제 전자 기술위원회(IEC) 60825-1 표준에 자세히 설명되어 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스캐닝 레이저 프로젝터를 보여준다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 레이저 한계 비교요소(laser limit comparison component)를 보여준다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 가변 스캔 각도 레이저 프로젝터를 보여준다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 최대 허용 광 파워 결정요소(maximum allowable light power determination component)를 보여준다.
도 6은 스캐닝 미러를 구비한 미소 전자 기계 시스템(MEMS) 소자의 평면도를 보여준다.
도 7은 선형 수직 궤적(linear vertical trajectory ) 및 사인 수평 궤도(sinusoidal horizontal trajectory)로 인한 편향 파형을 보여준다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방법들의 흐름도를 보여준다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 모바일 장치의 블록도를 보여준다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 모바일 장치를 보여준다.
도 12은 본 발명의 다양한 실시예에 따라 헤드 업 디스플레이 시스템(head-up display system)을 보여준다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안경(eyewear)을 보여준다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 게임 장치(gaming apparatus)를 보여준다.
다음의 상세한 설명은 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예들을 예시로 보여주는 도면을 참조한다. 이러한 실시예들은 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명되어 있다. 발명의 다양한 실시예는, 다르지만 반드시 상호 배타적이지 않다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 특정 기능, 구조 또는 특성이 하나의 실시예와 관련하여 여기에 설명되지만 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 다른 실시로도 구현될 수 있다. 또한, 각 실시예 내의 개별 요소의 위치나 배치는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 변경될 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로, 다음의 상세한 설명은, 한정적 의미로 이루어진 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 의해서만 정의되며 특허청구범위가 허용하는 균등한 범위까지 적절하게 해석된다. 도면들에서, 유사한 번호들은 몇 개의 도면들이 걸쳐 동일하거나 유사한 기능을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스캐닝 레이저 프로젝터를 보여준다. 스캐닝 레이저 프로젝터(100)는 이미지 처리 요소(102), 광원(110), 스캐닝 미러(162)를 구비한 미소 전자 기계(MEMS) 장치(160), 및 미러 드라이브 회로(116)를 포함한다. 스캐닝 레이저 프로젝터(100)는 광 검출기(120), 레이저 한계 비교 요소(140), 및 안전 차단 요소(130)를 포함한다.
작동시에 이미지 처리 요소(102)는 노드(101)에서 비디오 데이터를 수신하고, 픽셀을 표시할 때 광원(110)을 구동하는 디스플레이 픽셀 데이터를 생성한다. 노드(101)에서 비디오 데이터는 일반적으로 직선 격자(rectilinear grid) 상에 픽셀 데이터로 수신되는 이미지 소스 데이터를 나타내지만 반드시 그렇지는 않다. 예를 들어, 노드(101)에서 비디오 데이터는 해상도(예를 들어, 640X480, 848X480, 1920X1080)의 픽셀 격자를 나타낼 수 있다. 스캐닝 레이저 프로젝터(100)는 180에 표시된 래스터 패턴(raster pattern)을 스캔하는 스캔 프로젝터이다. 래스터 패턴은 반드시 이미지 소스 데이터에서 직선 격자로 정렬하지 않고, 이미지 처리 요소(102)는 래스터 패턴 위의 적절한 위치에 디스플레이 픽셀 데이터를 생성하도록 작동한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 이미지 처리 요소(102)는 래스터 패턴의 스캔 궤적을 따라 디스플레이의 픽셀 값을 결정하도록 소스 이미지 데이터의 픽셀들 사이를 수직 및/또는 수평으로 보간한다.
광원(110)은 디스플레이 픽셀 데이터를 수신하고 이에 응답하여 그레이 스케일 값을 지닌 광을 생산한다. 광원(110)은 단색이거나 또는 복수의 다른 색 광원들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 광원(110)은 적색, 녹색, 청색 광원을 포함한다. 이러한 실시예에서, 이미지 처리 요소(102)는 적색, 녹색, 청색 광원 각각에 대응하는 픽셀 데이터를 표시한다.
일부 실시예에서, 광원(110)은 하나 이상의 레이저 광 생성장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 광원(110)은 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 광원(110)은 디스플레이 픽셀 값을 수용하고 레이저 다이오드를 구동하는 전류 신호를 생성하는 드라이버 회로를 포함하기도 한다. 광원(110)의 광은 광학소자(132, 134, 및 136)의 안내를 통해 미러(162)로 보내진다. 어떤 유형의 광학 소자가 광원(110)과 미러(162) 사이의 빛의 경로에 포함될 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 레이저 프로젝터(100)는 시준 렌즈, 이색 미러, 또는 어떤 다른 적절한 광학 요소를 포함할 수 있다.
미러 드라이브 회로(116)에서 노드(193)에서 수신된 전기 자극에 대한 응답으로 스캐닝 미러(162)는 두 개의 축을 중심으로 편향한다. 스캐닝 미러(162)가 두 축 상에서 움직이면서 광원(110)에서 제공하는 빛을 반사한다. 반사광은 래스터 패턴을 그리며 180에 최종 디스플레이를 만든다. 스캐닝 미러(162)가 스윕한 래스터 패턴의 모양은 두 축에 대한 미러 운동의 함수이다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 톱니파 자극에 대한 응답으로 스캐닝 미러(162)는 일차원으로(예를 들어, 수직으로) 스윕하여 실질적으로 선형 및 단방향 수직 스윕을 한다. 또한 예를 들어, 일부 실시예에서, 스캐닝 미러(162)는 정현파 자극에 따라 이차원으로(예를 들어 수평으로) 스윕하여 실질적으로 정현파의 수평 스윕이 된다.
MEMS 장치(160)는 두 개 차원에서 빛을 스캔하는 스캐닝 미러 어셈블리의 예이다. 일부 실시예에서 스캐닝 미러 어셈블리는 이차원으로(예를 들어, 두 개의 축에) 스캔하는 단일 미러를 포함한다.
또는 일부 실시예에서, MEMS 장치(160)는 두 개의 스캔 미러를 포함하는 어셈블리일 수 있고, 하나의 스캔 미러는 제1축을 따라 빔을 편향시키고 다른 하나의 스캔 미러는 상기 제1축에 거의 수직한 제2축을 따라 빔을 편향시킨다.
그 결과, 화면의 높이(V)와 폭(H)은 스캐닝 미러(162)에서 프로젝션 표면까지의 거리(d) 및 미러의 피크 스캔 각도의 함수이다. 폭(H)은 거리(d)와 피크 수평 스캔 각도(θH)의 함수이다. 이 관계는 도 1에 나타나있다.
Figure 112013101026873-pct00001
(1)
높이(V)는 거리(d)와 피크 수직 스캔 각도(θV)의 함수이다. 이 관계는 도 1에 나타나있다.
Figure 112013101026873-pct00002
(2)
일부 실시예에서, 미러 드라이브 회로(116)로부터 노드(193) 상에 수신된 전기자극들은 명령받은 피크 스캔 각도(들)에 해당한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 미러 드라이브 회로(116)는 스캐닝 미러(162)가 피크 수평 스캔각도(θH) 및 피크 수직 스캔각도(θV) 만큼 스캔하도록 명령한다. 본 발명에서 사용되는 용어 "명령 피크 스캔 각도(commanded peak scan angle)"는 미러 드라이브 회로(116)가 명령한 소정의 피크 스캔 각도를 나타낸다.
MEMS 장치(160)는 스캐닝 미러(162)의 실제 스캔 각도 하나 이상을 측정할 수 있는 기능을 포함한다. 예를 들어, MEMS 장치(160)는 수직 스캔 각도에 비례하는 전압을 생성하는 제1 압전저항 소자(piezoresistive device)와, 수평 스캔 각도에 비례하는 전압을 생성하는 제2 압전저항 소자를 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용된 용어 "스캔 각도(scan angle)"는 스캔하는 동안의 순간 미러각도를 의미한다. 피크 검출기(164)는 노드(163)에서 MEMS 장치(160)로부터 측정 스캔 각도(들)을 수신하여 상기 측정된 피크 스캔 각도를 결정한다. 본 명세서에 사용된 " 측정 피크 스캔 각도(measured peak scan angle)"는 측정된 스캔 각도(들) 중 피크값을 의미한다. 상기 측정된 피크 스캔각도(들)은 레이저 한계 비교요소(140)에 제공된다.
광 검출기(120)는 광원(110)에 의해 생산된 광출력을 측정한다. 일부 실시예에서, 광 검출기(120)는 하나 이상의 광검출기들(photodetectors)을 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예에서는, 단일 광검출기가 모든 파장에서 광 파워를 측정하고, 다른 실시예에서는, 각각 다른 색상에 대한 광 파워를 측정하기 위해 복수의 광검출기가 포함되어 있다. 광 검출기(120)는 레이저 한계 비교요소(140)에 상기 측정된 광 파워를 제공한다.
레이저 한계 비교요소(140)는 측정 최대 광 파워와 측정 피크 스캔각도들로부터 메트릭(metric)을 결정하고, 노드(139)에 제공된 임계값과 상기 메트릭을 비교한다. 일부 실시예에서, 상기 임계값은 IEC 60825-1에 정의된 클래스 2 레이저와 같은 레이저 안전 한계를 의미하고, 상기 메트릭 값은 상기 클래스 2 레이저 안전 한계가 초과되었는지를 결정한다.
상기 메트릭이 상기 임계값을 초과하면, 안전 차단요소(130)는 광원(110)을 해제하는 명령을 받는다. 광원(110)은 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 어떠한 방식으로도 해제될 수 있다. 예를 들어, 다이오드 구동 회로가 해제되거나 광 경로가 차단될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 레이저 한계 비교요소를 보여준다. 레이저 한계 비교요소(140)는 등가 레이저 파워 결정요소(210) 및 비교기(220)를 포함한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 일부 실시예들에서 등가 레이저 파워 결정요소(210)는 빨강, 녹색, 파랑 레이저 빛을 나타내는 최대 레이저 광 값을 받는다. 다른 실시예에서는, 레이저 파워 결정요소(210)는 단일 측정 레이저 광 값을 받는다. 일부 실시예에서, 등가 레이저 파워 결정요소(210)는 수직 및 수평 측정 피크 스캔각도를 받는다. 다른 실시예에서 레이저 파워 결정요소(210)는 단일 측정 피크 스캔각도를 받는다.
작동시에 등가 레이저 파워 결정요소(210)는 측정 최대 레이저 광 값과 측정 피크 스캔 각도의 함수로 메트릭을 결정한다. 상기 메트릭은 노드(211)에서 비교기(220)에 제공된다. 일부 실시예에서, 상기 메트릭은 IEC 60825-1에 따라 등가 레이저 파워(equivalent laser power)를 나타낸다. 다른 실시예에서, 상기 메트릭은 IEC 60825-1 이외의 안전 등급에 따라 상응하는 레이저 파워에 해당한다.
비교기(220)는 노드(139)의 임계값과 노드(211)의 메트릭을 비교한다. 상기 메트릭이 임계값을 초과하면, 노드(141)에서 종료 명령이 내려진다. 도 1에서와 같이, 종료 명령은 광원(110)을 차단하는 안전 차단요소(130)에서 제공된다.
도 1과 2에서와 같은 본 발명의 다양한 실시예는, 고장의 경우, 스캐닝 레이저 프로젝터의 광 출력을 중지하는 데 유용하다. 예컨대, 하나 이상의 측정 피크 스캔 각도가 예기치 않게 감소하고 노드(211) 상의 메트릭이 상기 임계값 이상으로 증가하면, 스캔 레이저 프로젝터가 소정의 안전 한계(즉, 클래스 2)를 초과하지 않도록 광원들이 종료될 것이다. 또한 예를 들어, 하나 이상의 레이저 광원의 레이저 광 파워가 예기치않게 증가하고 상기 노드(211)상의 메트릭이 상기 임계값을 넘어 증가하면 상기 스캔 레이저 프로젝터가 소정의 안전 한계(즉,클래스 2) 너머로 작동하지 않도록 광원이 종료될 것이다.
레이저 한계 비교요소(140)는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 어떤 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 레이저 한계 비교요소(140)는 하드웨어로 구현되고, 다른 실시예에서, 레이저 한계 비교요소(140)는 소프트웨어로 구현된다. 또 다른 실시예에서, 레이저 한계 비교요소(140)는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현된다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 가변 스캔 각도 레이저 프로젝터를 보여준다. 가변 스캔 각도 레이저 프로젝터(300)는 미러 드라이브 회로가 가변 피크 스캔 각도 능력을 포함한다는 점을 제외하고는 도 1의 레이저 프로젝터(100)와 유사하다. 도 3에 표시되는 실시예에서, 미러 드라이브 회로(316)는 수평 드라이브 요소(310)와 수직 드라이브 요소(320)를 포함하고, 둘다 피크 스캔 각도 제어 값에 응답할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 수직 및 수평 피크 스캔각도 중 하나 또는 양쪽이 가변 스캔각도 레이저 프로젝터(300)의 작동중에 동적으로 수정되어 다양한 결과들을 달성한다. 예를 들어, 거리 d가 변함에 따라 최종 화면의 크기를 유지하거나, 거리 및/또는 종횡비가 변함에 따라 이미지의 밝기를 유지할 수 있다.
도 3에서와 같이, 수평 드라이브 요소(310)는 원하는 피크 수평 스캔 각도를 나타내는 피크 스캔 각도 제어 신호 자극을 받고, 수직 드라이브 요소(320)는 원하는 피크 수직 스캔 각도를 나타내는 피크 스캔 각도 제어 신호 자극을 받는다. 피크 스캔 각도 제어 신호 자극은 여러 신호 라인(예를 들어, 전용 신호선 또는 공유 버스) 또는 하나의 신호 라인(예를 들어, 직렬 버스)에 제공될 수 있다.
수평 드라이브 요소(310) 및 수직 드라이브 요소(320)는 피크 스캔 각도 신호 자극을 받고 지정된 피크 스캔 각도 만큼 실제 미러의 움직임을 일으키는 신호를 생성한다. 수직 드라이브 요소(320)과 수평 드라이브 요소(310)에 의해 생성된 신호는 미러 드라이브 요소(316)에 의해 합성되고, 미러 드라이브 요소(316)는 노드(193)에서 합성신호로 MEMS 장치(160)를 구동한다. 두 개의 스캔 미러들을 포함하는 일부 실시예에서, MEMS 장치(160)는 수직 드라이브 요소(320)과 수평 드라이브 요소(310)에 의해 생성된 신호에 의해 직접 구동된다.
수평 및 수직 피크 스캔 각도들은 자동으로, 수동으로, 또는 어떤 조합으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 유저가 피크 스캔 각도를 수정할 수 있도록 유저 컨트롤이 제공될 수 있다. 또한 예를 들어, 어떤 비디오 소스 응용 프로그램은 스캐닝 레이저 프로젝터가 사용하는 스캔각도 또는 종횡비(aspect ratio)를 지정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 가변 스캔 각도 레이저 프로젝터를 보여준다. 가변 스캔 각도 레이저 프로젝터(400)는 최대 허용 광 파워 결정 요소(410)의 추가 외에는 도 3의 가변 스캔 각도 레이저 프로젝터(300)와 유사하다. 최대 허용 광 파워 결정 요소(410)는 측정된 피크 스캔 각도(들)과 임계값을 받은 다음 상기 최대 허용 레이저 광 파워를 결정한다.
일부 실시예에서, 최대 허용 광 파워 결정요소(410)는 측정 피크 스캔 각도와 임계값의 주어진 쌍에 대한 최대 허용 레이저 파워를 결정한다. 전술한 바와 같이, 상기 임계값은 IEC 60825-1에 정의된 클래스 2 레이저 한계와 같은 레이저 클래스 한계를 나타낼 수 있다.
작동시에, 하나 이상의 피크 스캔 각도들이(자동으로 또는 유저에 의해) 수정될 때, 가변 스캔 각도 레이저 프로젝터(400)는 특정 클래스의 한계 내에서 프로젝터를 유지하기 위해 최대 레이저 출력을 수정한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 최대 허용 광 파워 결정요소를 보여준다. 최대 허용 광 파워 결정요소(510)는 최대 허용 광 파워 결정요소(410)외에 합산기(512, 514 및 516)를 옵션부품으로 포함한다.
도 5에서와 같이, 최대 허용 광 파워 결정요소(410)는 수직 및 수평 측정 피크 스캔 각도를 받고, 또한 임계값을 받는다. 이 정보를 이용하여 최대 허용 광 파워 결정요소(410)는 최대 허용 적색, 녹색 및 청색 레이저 파워를 결정한다. 일부 실시예에서, 합산기(512, 514, 및 516)는 이미지 처리요소(102)에 제공되는 최대 허용 파워 값에 스택 오차(tolerance stacking)를 허용하기 위해 각 개별 색상에 대한 파워 마진(power margins)을 합산하는 데 사용된다.
도 6은 스캐닝 미러가 달린 미소 전자기계시스템(MEMS) 소자의 평면도를 보여준다. MEMS 장치(160)는 고정 플랫폼(602), 스캐닝 플랫폼(614) 및 스캐닝 미러(162)를 포함한다. 스캐닝 플랫폼(614)은 만곡부(610, 612)로 고정 플랫폼(602)에 결합되고, 스캐닝 미러(162)는 굴곡부(620, 622)로 스캐닝 플랫폼(614)에 결합된다. 스캐닝 플랫폼(614)은 드라이브 라인들(650)에 연결된 드라이브 코일이 있고, 이 드라이브 라인들은 미러 드라이브 회로(116)(도 1) 또는 (316)(도 3,4)에서 노드(193)에 제공되는 합성 신호에 의해 구동된다. 드라이브 라인들(650)에 입력되는 전류는 구동 코일에 전류를 생성한다. 두 개의 인터커넥트(660)가 결합되어 드라이브 라인들(650)을 구동시킨다.
작동시에 외부 자기장 소스(표시되지 않음)가 상기 드라이브 코일에 자기장을 걸어준다. 외부 자기장 소스에 의해 드라이브 코일에 가해진 자기장은 코일 평면 성분을 가지고 있으며, 두 개의 드라이브 축에 대하여 비직교 방향이다. 코일 권선의 면내 전류는 면내 자기장(in-plane magnetic field)과 상호 작용하여 도체에 면외 로렌츠 힘(out-of-plane Lorentz forces)을 생성한다. 드라이브 전류가 스캐닝 플랫폼(614)에 루프를 형성하기 때문에, 전류는 스캔 축에 걸쳐 부호를 반전시킨다. 이는 로렌츠 힘도 스캔 축에 걸쳐 부호를 반전시킨다는 것이고, 결국 자기장 면내와 법선방향으로 토크가 발생한다. 이 결합된 토크는 토크의 주파수 내용에 따라 두 개의 스캔 방향에서 응답을 생성한다.
만곡부(610, 612)의 장축이 선회축을 형성한다. 만곡부(610, 612)는 휘어지는 부재들로서 만곡부가 비틀려서 스캐닝 플랫폼(614)이 상기 선회축에 대해 회전할 수 있게 하며 고정 플랫폼(602)에 대해 각도 변위를 갖게 한다. 이 각도 변위는 본 명세서에서 스캔각도라 한다. 만곡부(610 ,612)는 도 6에 도시한 바와 같은 비틀림 실시예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 만곡부(610, 612)는 호, "S"모양, 또는 다른 뱀 모양 등 다른 형상을 가질 수도 있다. 본 발명에서 사용된 용어 "만곡부(flexure)"는 스캐닝 플랫폼을 다른 플랫폼(스캐닝 또는 고정)에 결합시키고 스캐닝 플랫폼이 다른 플랫폼에 대하여 각도 변위를 허용하도록 운동할 수 있는 유연한 부재를 의미한다.
미러(162)는 만곡부(620, 622)에 의해 형성된 제1축을 중심으로 선회하고, 만곡부(610, 612)에 의해 형성된 제2축을 중심으로 선회한다. 여기서 제1축은 수평축이라 하고, 제2축은 수직축이라 한다. 투사 장치의 회전이 상기 두 축의 회전을 일으킬 것이기 때문에 수직과 수평의 차이는 다소 임의적이다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예는 "수평" 및 "수직"이라는 용어에 제한되는 것은 아니다.
일부 실시예에서, 스캐닝 미러(162)는 수평축에 기계적 공진주파수로 스캔하여 정현파의 수평 스위프(sinusoidal horizontal sweep)를 한다. 또한, 일부 실시예에서, 스캐닝 미러(162)는 비공진 주파수로 수직 스캔을 하고, 그래서 이 수직 스캔 주파수는 독립적으로 제어될 수 있다.
MEMS 장치(160)는 하나 이상의 통합된 압전 저항형 위치 센서(piezoresistive position sensors)를 포함한다. 압전 저항형 센서는 스캐닝 플랫폼(614)에 대하여 미러(162)의 변위를 나타내는 전압을 생산하고, 압전 저항형 센서는 고정 플랫폼(602)에 대해 스캐닝 플랫폼(614)의 변위를 나타내는 전압을 생성한다. 도 6에서 볼 수 있듯이, 일부 실시예에서, 위치 센서는 모두 스캔 축에 제공되지만 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 일부 실시예에서, MEMS 장치(160)는 단 하나의 축에만 위치 센서를 포함한다. 하위 집합의 인터커넥트(660)는 각 축에 대해 통합된 위치 센서들을 연결시킨다.
후술하는 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에서, 작동 중에 미러(162) 피크 스캔 각도들이 하나 이상 수정된다. 예를 들어, 피크 수평 스캔 각도가 수정될 수 있고, 피크 수직 스캔 각도가 수정될 수 있고, 또는 둘 다 수정될 수 있다. 피크 스캔 각도는 드라이브 라인에 수신된 신호 자극에 의해 제어되고 수정될 수 있다. 이 신호 자극 드라이브 회로(116)(도 1) 또는 (316)(도 3, 4)에 의해 노드(193)에서 제공된다.
도 6과 같이 특정 MEMS 장치의 실시예는 예시로 제공되며, 본 발명의 다양한 실시예는 이 특정 구현에 국한되지 않는다. 예를 들어, 광 빔을 래스터 패턴으로 반사하기 위해 이차원으로 스위핑할 수 있는 임의의 스캐닝 미러가 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 통합될 수 있다. 또한 예를 들어, 스캔 미러의 조합(예를 들어, 각 축에 하나씩 두 개의 미러)이 광 빔을 래스터 패턴으로 반사하는데 이용될 수 있다. 또한, 어떤 유형의 미러 드라이브 메커니즘이든 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 활용될 수 있다. 예를 들어, MEMS 장치(160)는 정적 자기장과 이동 플랫폼상의 드라이브 코일을 사용하지만, 다른 실시예는 고정 플랫폼 상의 드라이브 코일과 이동 플랫폼 상의 자석을 포함할 수 있다. 또한, 미러 드라이브 메커니즘은 정전기 드라이브 메커니즘을 포함할 수 있다.
도 7은 선형 수직 궤적 및 사인 수평 궤적으로 인한 변형 파형을 보여준다. 수직 편향 파형(710)은 톱니 파형이고, 수평 편향 파형(720)은 정현파이다. 미러(162)가 파형(710, 720)에 따라 수직 및 수평 축에 편향되는 경우, 도 1과 같은 같이 스캔 빔 궤적(180)이 된다.
파형(710, 720)에 따른 미러(162)의 편향은 적절한 드라이브 신호로 MEMS 장치(160)를 구동함으로써 달성될 수 있다. 일부 실시예에서, 수평 편향 주파수는 미러의 공진 주파수이고, 그 주파수에서 아주 작은 자극이 있어도 원하는 피크 스캔각도가 얻어진다. 수직 편향에 대한 톱니 구동 신호는 다양한 주파수에서 사인파의 합에서 유도될 수 있다. 수직 편향에 대한 구동 신호도 파형 발생기 안에 프로그래밍된 특정 지점에서 유도될 수 있다.
톱니 구동 신호는 도 7과 같은 수직 편향이 되지만, 다른 드라이브 신호 실시예들도 존재한다. 예를 들어, 일부 실시예는, 수직 구동 신호는 삼각파(후속 프레임들이 각 프레임마다 번갈아 아래에서 위로 위에서 아래로 기록된다) 또는 사인 파형일 수 있다.
톱니 수직 편향 파형(710)은 수직 스윕 부분과 플라이백 부분(flyback portions)을 포함하고 있다. 일부 실시예에서, 픽셀은 플라이백 부분 중이 아닌 수직 스윕 부분 중에 표시되고 있다. 플라이백 부분은 빔이 뷰의 이미지 영역의 맨 위로 "귀환(flying back)"하는 빔에 해당한다.
설명의 이해를 돕기 위해, 도 7은 수직 스윕 당 몇 개의 수평주기들을 보여준다. 실제로, 더 많은 수평주기가 존재한다. 예를 들어, 24.5kHz의 수평 공진 주파수와 60Hz의 프레임 속도는 수직 스윕 당 약 408 수평주기를 만들 것이다.
수평 편향 파형(720)의 진폭은 피크 수평 스캔 각도에 해당한다. 이 진폭이 증가함에 따라, 피크 스캔 각도도 증가한다. 다시 도 1과 도 3을 참조하면, θH가 증가함에 따라, 수평 드라이브 요소(310)가 MEMS 장치(160)에 자극을 주어 수평 편향 파형(720)의 진폭이 증가하게 한다. 일반적으로 말하면, θH의 변화(ΔθH)는 수평편향 파형(720)의 진폭 변화가 된다. 마찬가지로, 수직 편향파형(710)의 진폭은 피크 수직 스캔 각도에 해당한다. 진폭이 증가함에 따라, 스캔 각도는 증가한다. 도 1과 도 3을 다시 참조하면, θV가 증가함에 따라, 수직 드라이브 요소(320)는 MEMS 장치(160)에 자극을 주어 수직 편향 파형(710)의 진폭이 증가하게 한다. 일반적으로 θV의 변화(ΔθV)는 수직 편향 파형(710)의 진폭 변화가 된다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방법의 흐름도를 보여준다. 일부 실시예에서 방법(800) 또는 그 일부가 스캐닝 레이저 프로젝터에 의해 수행되고, 이 프로젝터의 실시예들이 앞서의 도면들에 도시되어 있다. 다른 실시예에서는, 방법(800)이 일련의 회로 또는 전자 시스템에 의해 수행된다. 방법(800)은 이 방법을 실시하는 특정 유형의 장치에 의해 한정되지 않는다. 방법(800)에서 다양한 작업들이 제시된 순서대로 실시될 수도 있고 다른 순서대로 실시될 수도 있다. 또한, 일부 실시예에서, 도 8에 나열된 일부 작업은 방법(800)에서 생략된다.
방법(800)은 블록(810)으로 시작된다. 810에서 보는 바와 같이, 피크 미러 스캔각도를 측정한다. 일부 실시예에서, 두 개의 미러 스캔각도(수평 및 수직)를 측정한 다음 피크 스캔각도를 결정한다. 스캔각도는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 어떤 방법으로 측정할 수 있다. 압전 저항형 위치센서는 도 6을 참조하여 위의 예제로 설명되어 있다. 820에서 최대 광 파워를 측정한다. 일부 실시예에서, 이것은 레이저 광 파워를 측정하는 하나 이상의 광 검출기에 해당한다.
830에서 피크 미러 스캔 각도와 최대 광 파워에서 메트릭(a metric)이 결정된다. 일부 실시예에서, 이 메트릭은 일정각도로 스위핑되지 않은 연속 레이저의 등가 레이저 파워에 해당한다. 840에서 이 메트릭은 임계값과 비교된다. 일부 실시예에서, 이 임계값은 IEC 60825-1에 설명된 바와 같은 레이저 클래스 한계에 해당한다. 예를 들어, 이 메트릭은 클래스 2 레이저 한계에 해당할 수 있다.
850에서, 메트릭이 임계값을 초과하는 경우, 레이저 광원(들)은 종료된다. 이것은 레이저 한계 비교요소(140)가 안전 차단요소(130)에게 광원(110)을 종료하라고 명령하는 것에 해당한다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방법의 흐름도를 보여준다. 일부 실시예에서, 방법(900) 또는 그 일부가 스캐닝 레이저 프로젝터에 의해 실시되고, 프로젝터의 실시예들이 이전 도면들에 표시되어 있다. 다른 실시예에서, 방법(900)은 일련의 회로들 또는 전자 시스템에 의해 수행된다. 방법(900)은 이 방법을 실시하는 특정 유형의 장치로 제한되지 않는다. 방법(900)에서 다양한 작업들이 제시된 순서대로 수행될 수 있다. 또는 다른 순서로 수행될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 도 9에 나와 있는 일부 작업은 방법(900)에서 생략된다.
방법(900)은 블록(910)으로 시작된다. 910에서 보는 바와 같이, 레이저 클래스 한계에 해당하는 임계값이 수신된다. 이것은 최대 허용 광 파워 결정요소(410)가 노드(139)(도 4)의 임계값 정보를 수신하는 것에 해당한다.
920에서 피크 미러 스캔각도를 측정한다. 이는 하나 이상의 피크 스캔 각도가 MEMS 장치(160)에 의해 측정되고 이 측정 피크 스캔각도를 최대 허용 광 파워 결정요소(410)에 제공하는 것에 해당한다.
930에서 최대 허용 광 파워가 임계값과 피크 미러 스캔 각도로부터 결정된다. 이 정보는 레이저 구동 신호를 스케일링하여 스캐닝 레이저 프로젝터의 픽셀을 생성할 때 이미지 처리 요소(102)(도 1)과 같은 화상 처리소자에 의해 사용된다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 모바일 장치의 블록 다이어그램을 보여준다. 도 10과 같이 모바일 장치(1000)는 무선 인터페이스(1010), 프로세서(1020), 메모리(1030)와 스캐닝 프로젝터(1001)를 포함한다. 180에서 스캐닝 프로젝터(1001)는 래스터 이미지를 그린다. 스캐닝 프로젝터(1001)는 스캔 등의 이전 도면들을 참조하여 위에서 설명한 스캐닝 레이저 프로젝터이다. 스캐닝 프로젝터(1001)는 여기에 설명된 대로 안전 차단회로 및/또는 동적 피크 스캔각도 회로를 포함할 수 있다.
스캐닝 프로젝터(1001)는 어떤 이미지 소스에서 이미지 데이터를 받을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 스캐닝 프로젝터(1001)는 스틸 이미지를 보유하는 메모리를 포함하고 있다. 다른 실시예에서, 스캐닝 프로젝터(1001)는 비디오 이미지를 포함하는 메모리를 포함하고 있다. 또 다른 실시예에서, 스캐닝 프로젝터(1001)는 커넥터, 무선 인터페이스(1010), 유선 인터페이스 등과 같은 외부 소스에서 수신된 이미지를 표시한다.
무선 인터페이스(1010)는 어떤 무선 전송 및/또는 수신 기능을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 무선 인터페이스(1010)는 무선 네트워크를 통해 통신할 수 있는 네트워크 인터페이스 카드(NIC)를 포함한다. 또한 예를 들어, 일부 실시예에서, 무선 인터페이스(1010)는 휴대 전화 기능을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 무선 인터페이스(1010)는 위성위치확인시스템(GPS) 수신기를 포함할 수 있다. 당업자라면, 무선 인터페이스(1010)는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 어떤 유형의 무선 통신 기능을 포함할 수 있다는 것을 알 수 있다.
프로세서(1020)는 모바일 장치(1000)의 다양한 요소와 통신할 수 있는 어떤 타입의 프로세서일 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1020)는 주문형 집적 회로(ASIC) 업체에서 구할 수 있는 임베디드 프로세서가 될 수도 있고, 상업적으로 이용가능한 프로세서일 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세서(1020)는 스캐닝 프로젝터(1001)에 이미지 또는 비디오 데이터를 제공한다. 이미지 또는 비디오 데이터는 무선 인터페이스(1010)에서 검색되거나, 무선 인터페이스(1010)에서 검색된 데이터에서 파생될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1020)를 통해 스캐닝 프로젝터(1001)는 무선 인터페이스(1010)에서 직접 받은 이미지나 비디오를 표시할 수 있다. 또한 예를 들어, 프로세서(1020)는 무선 인터페이스(1010)에서 수신한 이미지 및/또는 비디오에 추가되는 오버레이를 제공하거나, 또는 무선 인터페이스(1010)에서 수신한 데이터에 기초한 저장 이미지를 변경할 수도 있다(예컨대, 무선 인터페이스(1010)가 위치 좌표를 제공하는 GPS 실시예에서 맵 표시를 수정하는 것).
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 모바일 장치를 보여준다. 모바일 장치(1100)는 통신 능력이 있거나 없는 휴대용 프로젝션 장치일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 모바일 장치(1100)는 다른 기능이 거의 또는 전혀 없는 휴대용 프로젝터일 수 있다. 또한 예를 들어, 일부 실시예에서, 모바일 장치(1100)는 셀룰러폰, 스마트폰, 개인 디지털 보조기(PDA), 위성 위치확인 시스템(GPS) 수신기 등을 포함하는 통신장치일 수 있다. 또한, 모바일 장치(1100)는 무선(예를 들어, 와이맥스) 또는 셀룰러 접속을 통해 더 큰 네트워크에 연결되어 있거나, 이 장치는 비정규 스펙트럼(예를 들어, 와이파이) 접속을 통해 데이터 메시지 또는 비디오 콘텐츠를 허용할 수 있다.
180에서, 모바일 장치(1100)는 빛으로 이미지를 만들 스캐닝 프로젝터(1001)를 포함한다. 모바일 장치(1100)는 다른 유형의 회로들도 많이 포함하지만, 그들은 명료하게 의도적으로 도 11에서 생략되었다.
모바일 장치(1100)는 디스플레이(1110), 키패드(1120), 오디오 포트(1102), 제어 버튼(1104), 카드 슬롯(1106) 및 오디오/비디오(A/V) 포트(1108)를 포함한다. 이러한 요소 중 어느 것도 중요하지 않다. 예를 들어, 모바일 장치(1100)는 오디오 포트(1102), 제어 버튼(1104), 카드 슬롯(1106), 또는 A/V 포트(1108), 디스플레이(1110), 키패드(1120) 없이 스캐닝 프로젝터(1001)만 포함할 수 있다. 일부 실시예는 이러한 요소의 하위 집합을 포함한다. 예를 들어, 액세서리 프로젝터 제품은 스캐닝 프로젝터(1001), 제어 버튼(1104) 및 A/V 포트(1108)를 포함할 수 있다.
디스플레이(1110)는 어떤 유형의 디스플레이라도 좋다. 예를 들어, 일부 실시예는, 디스플레이(1110)는 액정 디스플레이(LCD) 화면을 포함한다. 디스플레이(1110)는 언제나 180에서 투사된 동일한 콘텐츠를 표시하거나 다른 콘텐츠를 표시할 수 있다. 예컨대, 보조 프로젝터 제품은 언제나 동일한 영상을 표시하는 반면에, 휴대전화 실시예는 디스플레이(1110)에 다른 내용을 표시하는 동안 180에서 한 가지 유형의 내용을 투사할 수 있다. 키패드(1120)는 전화 키패드 또는 다른 유형의 키패드일 수 있다.
A/V 포트(1108)는 비디오 및/또는 오디오 신호를 수신 및/또는 전송한다. 예를 들어, A/V 포트(1108)는 디지털 오디오 및 비디오 데이터를 전송하기에 적합한 케이블을 받는 디지털 포트일 수 있다. 또한, A/V 포트(1108)는 컴포지트 입력을 받는 RCA 잭을 포함할 수 있다. 또한, A/V 포트(1108)는 아날로그 비디오 신호를 수용하는 VGA 커넥터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 모바일 장치(1100)는 A/V 포트(1108)를 통해 외부 신호 소스에 닿을 수 있으며, 모바일 장치(1100)는 A/V 포트(1108)를 통해서 받은 콘텐츠를 투사할 수 있다. 다른 실시예에서, 모바일 장치(1100)는 내용의 시초가 될 수 있으며, A/V 포트(1108)는 다른 장치에 콘텐츠를 전송하는 데 사용된다.
오디오 포트(1102)는 오디오 신호를 제공한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 모바일 장치(1100)는 오디오 및 비디오를 저장하고 재생할 수 있는 미디어 플레이어다. 이러한 실시예에서, 비디오는 180에 투사될 수 있으며 오디오는 오디오 포트(1102)에서 출력될 수 있다. 다른 실시예에서, 모바일 장치(1100)는 A/V 포트(1108)에서 오디오 및 비디오를 수신하는 보조 액세서리 프로젝터일 수 있다. 이러한 실시예에서, 모바일 장치(1100)는 180에서 비디오 콘텐츠를 투영하고 오디오 포트(1102)에서 오디오 콘텐츠를 출력한다.
모바일 장치(1100)는 카드 슬롯(1106)도 포함한다. 일부 실시예에서, 카드 슬롯(1106)에 삽입된 메모리 카드는 오디오 포트(1102)에서 출력되는 오디오용 소스 및/또는 180에서 투영될 비디오 데이터용 소스를 제공할 수 있다. 카드 슬롯(1106)은 예컨대, 멀티미디어 메모리 카드(MMC), 메모리 스틱 DUO, 보안 디지털(SD) 메모리 카드, 및 스마트 미디어 카드를 포함하여 모든 유형의 솔리드 스테이트 메모리장치를 수용할 수 있다. 상기 리스트는 예시적이며, 모두 나열한 것은 아니다.
제어 버튼(1104)이 어떤 목적을 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제어 버튼(1104)은 디스플레이(1110)에서 메뉴 시스템을 탐색하는 데 사용할 수 있다. 또한 예를 들어, 일부 실시예에서, 제어 버튼(1104)은 하나 이상의 피크 스캔 각도를 수정하는 데 사용할 수 있다. 작동시에 유저가 제어 버튼(1104)을 눌러 투사 화면의 종횡비 즉 크기를 수정할 수 있다.
도 12은 본 발명의 다양한 실시예에 따라 헤드업 디스플레이 시스템을 보여준다. 프로젝터(1001)는 1200에서 헤드업 디스플레이를 투사하도록 차량 대시에 장착되어 있다. 자동차 헤드업 디스플레이가 도 12에 표시되어 있지만, 이것은 본 발명의 제한사항이 아니다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 실시예는 항공전자공학 애플리케이션, 항공 교통관제 응용프로그램 및 기타 응용프로그램에 헤드업 디스플레이를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 프로젝터(1001)의 유저 컨트롤은 피크 스캔각도를 수동으로 변경할 수 있도록 운전자에게 노출되어 있다. 또한, 일부 실시예에서, 자동 제어는 바람막이 및/또는 주위 밝기의 거리를 보상하기 위해 최대 스캔각도 조정을 수행한다. 또 다른 실시예에서, 피크 스캔각도는 표시 내용에 따라 비디오 소스(자동차 패널)에 의해 지정될 수 있다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안경을 보여준다. 안경(1300)은 안경의 시야에 화면을 투사하는 프로젝터(1001)를 포함한다. 일부 실시예에서는, 안경(1300)은 속이 비치고(see-through), 다른 실시예에서는, 안경(1300)은 불투명하다. 예를 들어, 안경(1300)은 착용자가 물리적 세계에 깔린 프로젝터(1001)로부터 디스플레이를 볼 수 있는 증강 현실 응용프로그램에서 사용될 수 있다. 또한 예를 들어, 안경(1300)은 착용자의 전체 뷰가 프로젝터(1001)에 의해 생성되는 가상현실 응용프로그램에서 사용될 수 있다. 하나의 프로젝터(1001)가 도 13에 도시되어 있지만, 이것은 본 발명의 제한사항이 아니다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 안경(1300)은 각각의 눈에 하나씩 두 개의 프로젝터를 포함한다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따라 게임장치를 보여준다. 게임장치(1400)는 유저 또는 유저들이 관찰하고 게임환경과 상호작용할 수 있게 한다. 게임은 스캐닝 레이저 프로젝터(1001)를 포함하는 게임장치(1400)의 움직임, 위치 또는 방향에 따라 진행된다. 이러한 수동 조작 버튼, 페달, 또는 음성명령과 같은 기타 제어 인터페이스는 또한 피크 스캔각도 변경 등 게임 환경과의 상호작용 및 게임진행에 기여할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 트리거(1442)는 유저 또는 유저들이 일반적으로 "일인칭 슈터 게임(first person shooter game)"으로 알려진 일인칭 관점 비디오 게임 환경에 있다는 환상에 기여한다. 투사 화면의 크기, 화면 비율, 그리고 밝기가 유저의 움직임과 함께 게임 응용프로그램에 의해 제어될 수 있기 때문에, 게임장치(1400)는 유저들에게 매우 믿을 만한 즉 "몰입"환경을 만들어준다.
다른 많은 일인칭 관점 시뮬레이션도 3D 지질학적 탐사, 우주유영 계획, 정글 캐노피 탐사, 자동차 안전지침, 의학교육 등과 같은 활동을 위해 게임장치(1400)에 의해 생성될 수 있다. 촉각 인터페이스(1444)는 반동, 진동, 동요, 소리 등 다양한 출력을 제공할 수 있다. 촉각 인터페이스(1444)는 스타일러스를 필요로 하는 디스플레이 화면이나 터치 민감성 디스플레이 화면 등의 터치 입력 기능을 포함할 수도 있다. 추가 촉각 인터페이스는, 예를 들어, 움직임에 민감한 프로브용 입력 및/또는 출력기능도 본 발명의 다양한 실시예에 포함된다.
게임장치(1400)는 또한 통합 오디오 스피커, 원격 스피커 또는 헤드폰 등 오디오 출력 장치를 포함할 수 있다. 이런 종류의 오디오 출력 장치는 전선이나 무선 기술을 통해 게임장치(1400)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 무선 헤드폰(1446)을 유저에게 제공하여 블루투스 연결을 통해 사운드 효과를 줄 수 있지만, 어떤 유형의 유사한 무선 기술로 자유롭게 대체될 수 있다. 일부 실시예에서, 무선 헤드폰(1446)은 여러 명의 유저, 강사, 또는 관찰자가 통신할 수 있도록 마이크(1445) 또는 입체 음향 마이크(1447)를 포함할 수 있다. 입체 음향 마이크(1447)는 일반적으로 유저의 두영효과(head shadow effect)에 의해 수정된 소리를 캡처하기 위해 귀마다 마이크를 포함하고 있다. 이 기능은 다른 시뮬레이션 참가자에 의한 양이 청력(binaural hearing) 및 음성 현지화(sound localization)에 사용할 수 있다.
게임 장치(1400)는 거리, 주변 밝기, 움직임, 위치, 방향 등을 측정하는 몇 개의 센서(1410)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 게임장치(1400)는 디지털 나침반으로 앱설루트 헤딩(absolute heading)을 검출하고, x-y-z 자이로스코프 또는 가속도계로 상대운동을 검출할 수 있다. 일부 실시예에서, 게임장치(1400)는 장치의 상대적인 방향 또는 빠른 가속 또는 감속을 감지하는 제2 가속도계 또는 자이로스코프를 포함한다. 다른 실시예에서, 게임장치(1400)는 유저가 지상파 공간을 이동하는 동안 절대 위치를 검출하는 위성위치확인시스템(GPS) 센서를 포함할 수 있다.
게임장치(1400)는 배터리(1441) 및/또는 진단 표시등(1443)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리(1441)는 충전식 배터리일 수 있고, 진단 표시등(1443)은 배터리의 충전 전류를 나타낼 수 있다. 또 다른 예로, 배터리(1441)는 제거가능한 건전지 클립일 수 있고, 게임장치(1400)는 방전된 배터리를 충전된 배터리로 교체하는 동안 장치의 계속 운전을 허용하는 추가 배터리, 전기 콘덴서 또는 슈퍼커패시터를 구비할 수 있다. 다른 실시예에서, 진단 표시등(1443)은 이 장치에 포함되거나 연결된 전자부품의 상태에 대해 유저 또는 서비스 기술자에게 알릴 수 있다. 예를 들어, 진단 표시등(1443)은 수신된 무선 신호의 강도, 또는 메모리 카드의 유무를 나타낼 수 있다. 진단 표시등(1443)은 또한 유기 발광 다이오드 또는 액정 디스플레이 화면 등의 작은 화면으로 대체할 수 있다. 이러한 조명이나 스크린은 이 장치에 대한 외피가 반투명 또는 투명한 경우, 게임장치(1400)의 외부 표면 위나 아래 표면에 있을 수 있다.
게임장치(1400)의 다른 부품은 분리하거나 탈부착할 수 있다. 예를 들어, 동적 스캔 각도 투영장치는 게임 하우징(1449)에서 탈부착할 수 있다. 일부 실시예에서, 동적 스캔 각도 투영 장치의 하위 부품은 게임 하우징(1449)으로부터 분리되어도 여전히 기능할 수 있다.
본 발명은 특정 실시예와 함께 설명되어 있지만, 당업자라면 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 수정과 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 이러한 수정과 변형은 본 발명의 범위 및 첨부된 특허 청구 범위 내에 있는 것으로 간주된다.
100 : 스캐닝 레이저 프로젝터 102 : 이미지 처리 요소
110 : 광원 116, 316 : 미러 드라이브 회로
120 : 광 검출기 130 : 안전 차단 요소
140 : 레이저 한계 비교요소 160 : MEMS 장치
162 : 스캐닝 미러 164 : 피크 검출기
210 : 레이저 파워 결정요소 220 : 비교기
280 : 압전 저항형 센서 310 : 수평 드라이브 요소
320 : 수직 드라이브 요소 410 : 가변 각도 레이저 프로젝터
510 : 최대 허용 광 파워 결정요소 602 : 고정 플랫폼
614 : 스캐닝 플랫폼 710 : 수직 편향 파형
720 : 수평 편향 파형

Claims (15)

  1. 광빔을 생성하는 레이저 광원(110);
    적어도 하나의 광축에서 상기 광빔을 스캔하는 스캐닝 미러(162)가 달린 스캐닝 미러 어셈블리(160)로서, 미러 스캔각도를 측정하는 적어도 하나의 위치센서(164)를 포함하는 상기 스캐닝 미러 어셈블리(160);
    상기 스캐닝 미러 어셈블리(160)를 구동하고 피크 미러 스캔각도 만큼 미러 스캐닝을 실행하는 미러 드라이브 회로(316)로서, 상기 피크 미러 스캔각도가 상기 미러 드라이브 회로(316)로의 입력에 기초하여 가변적인 상기 미러 드라이브 회로(316);
    상기 스캐닝 미러(162)가 상기 광빔을 스캐닝하기 전에 상기 레이저 광원(110)의 광 출력을 측정하는 적어도 하나의 광 검출기(120);
    메트릭의 값을 결정하고 상기 메트릭의 값을 레이저 클래스 한계에 대응하는 임계값과 비교하는 레이저 한계 비교요소(140)로서, 상기 메트릭은 상기 스캐닝 미러(162)의 측정된 피크 미러 스캔각도와 상기 레이저 광원(110)의 측정된 최대 광 출력의 함수인 상기 레이저 한계 비교요소(140);
    상기 임계값과 상기 측정된 피크 미러 스캔각도의 함수로서 최대 허용 광 출력을 결정하고, 비디오 데이터를 수신하고 상기 레이저 광원(110)을 구동하는 이미지 처리요소(102)에 최대 허용 광 출력 값을 제공하는 최대 허용 광 출력 결정요소(410)로서, 상기 이미지 처리요소(102)는 레이저 구동신호들을 스케일링하여 픽셀들을 생성할 때 상기 제공된 최대 허용 광 출력 값을 사용하기에 적합한 상기 최대 허용 광출력 결정요소(410);및
    상기 메트릭의 값이 상기 임계값을 초과하면 상기 레이저 광원(110)을 차단하는 안전회로(130);를 포함하는 스캐닝 레이저 프로젝터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 미러 드라이브 회로(316)는 상기 피크 미러 스캔각도를 이차원으로 실행하도록 작동하는 스캐닝 레이저 프로젝터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 스캐닝 미러(162)는 두 개의 축상에서 상기 광빔을 스캔하는 스캐닝 레이저 프로젝터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 메트릭은 상기 두 개 축상의 상기 측정된 피크 미러 스캔각도들과 상기 측정된 최대 광 출력의 함수인 스캐닝 레이저 프로젝터.
  5. 레이저 광원(110)에 의해 광빔을 생성하는 단계;
    적어도 하나의 축상에서 스캐닝 미러(162)에 의해 상기 광빔을 스캐닝하는 단계로서, 적어도 하나의 위치 센서(164)에 의해 미러 스캔 각도를 측정하는 단계(810)를 포함하는 스캐닝 단계;
    피크 미러 스캔 각도가 미러 드라이브회로(316)로의 입력에 기초하여 가변적인 상기 피크 미러 스캔 각도 만큼 상기 스캐닝 미러(162)를 회전시키도록 상기 미러 드라이브회로(316)를 사용하는 단계;
    상기 스캐닝 미러(162)가 상기 광빔을 스캔하기 전에 적어도 하나의 광 검출기(120)에 의해 상기 레이저 광원(110)으로부터의 광 출력을 측정하는 단계(820);
    메트릭의 값을 결정하고, 상기 메트릭의 값을 레이저 클래스 한계에 대응하는 임계값과 비교하는 단계(830, 840)로서, 상기 메트릭의 값이 상기 스캐닝 미러(162)의 측정된 피크 미러 스캔 각도와 상기 레이저 광원(110)의 측정된 최대 광 출력의 함수인 단계(830, 840);
    상기 임계값과 상기 측정된 피크 미러 스캔 각도의 함수로서 최대 허용 광 출력을 결정하고, 비디오 데이터를 수신하고 상기 레이저 광원(110)을 구동하는 이미지 처리요소(102)에 최대 허용 광 출력 값을 제공하는 단계로서, 상기 이미지 처리요소(102)가 레이저 구동 신호를 스케일링하여 픽셀을 생성할 때 상기 제공된 허용 광 출력 값을 사용하는 단계;
    상기 메트릭의 값이 상기 임계값을 초과하면, 안전회로(130)가 상기 레이저 광원(110)을 차단하는 단계(850);로 구성되는, 스캐닝 레이저 프로젝터를 작동시키는 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 광빔이 레이저 다이오드로 생성되는 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 스캐닝 미러(162)는 두 개의 축상에서 상기 광빔을 스캔하는 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미러 드라이브회로(316)는 상기 스캐닝 미러(162)가 2개의 피크 미러 스캔 각도 만큼 이차원으로 회전하도록 하며, 상기 최대 허용 광 출력은 상기 임계값과 상기 이차원의 측정된 피크 미러 스캔 각도의 함수로서 결정되는 방법.
  11. 이미지 소스; 및
    청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 스캐닝 레이저 프로젝터;를 포함하고;
    상기 이미지 처리요소(102)가 상기 이미지 소스로부터 비디오 데이터를 수신하기에 적합한 모바일 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
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