KR102153301B1 - 고효율 레이저 변조 - Google Patents

Abstract

주사 레이저 프로젝터(100)는 고효율을 위한 파형들로 레이저 광 소스들을 구동하고, 화소들에 대한 광학 광 파워 값들은 진폭/기간 쌍들로 맵(map)되고, 레이저 다이오드들은 상기 기간에 의해 특정된 시간 주기를 위해 상기 진폭을 갖는 전류들로 구동되며, 광학 광 파워 값들을 증가시키기 위해, 진폭 값들이 증가된 다음 기간들이 증가된다.

Description

고효율 레이저 변조{HIGH EFFICIENCY LASER MODULATION}

주사 빔 투사 시스템에서, 통상적으로, 주사 거울이 변조된 광을 래스터 패턴으로 주사할 때 레이저 광 소스로부터의 광을 변조함으로써 화소들이 생성된다. 레이저 광 소스들의 효율은 많은 인수들에 의존한다. 예를 들어, 효율은 파장, 변조 주파수, 임계 전류, 레이저 다이오드 전압, 및 레이저 광출력의 함수일 수도 있다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 화소 구동 발생기를 갖는 주사 프로젝터를 나타내는 도면;
도 2는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 화소 시간에 걸쳐 다양한 광출력들에 대한 전류 파형들을 나타내는 도면;
도 3은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 2의 파형들에 대한 화소 광출력의 함수로서 효율의 구성을 나타내는 도면;
도 4는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른, 최소 펄스 기간에 대한 전류 진폭을 증가시킨 다음, 그 후 기간을 증가시키는 것을 나타내는 도면;
도 5는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 4의 파형들에 대한 화소 광출력의 함수로서 효율의 구성을 나타내는 도면;
도 6은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 일련의 균일하게 증분하는 펄스 기간들 각각에 대한 증가하는 전류 진폭을 나타내는 도면;
도 7은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 6의 파형들에 대하여 화소 광출력의 함수로서 효율의 구성을 나타내는 도면;
도 8은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 일련의 비균일하게 증분하는 펄스 기간들 각각에 대한 증가하는 전류 진폭을 나타내는 도면;
도 9는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 8의 파형들에 대하여 화소 광출력의 함수로서 효율의 구성을 나타내는 도면;
도 10은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 화소 시간 내의 펄스 위치를 나타내는 도면;
도 11은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 10의 파형들에 대하여 화소 광출력의 함수인 효율의 구성을 나타내는 도면;
도 12 및 도 13은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 진폭 및 제어 필드들을 나타내는 도면;
도 14는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 하나의 DAC 클록 주기로부터 다른 DAC 클록 주기까지 이어지는 레이저 구동 신호 생성을 나타내는 도면;
도 15 및 도 16은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 방법들의 흐름을 나타내는 도면;
도 17은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 모바일 장치의 개통도;
도 18은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 모바일 장치를 나타내는 도면;
도 19는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 헤드업 디스플레이 시스템을 나타내는 도면;
도 20은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 안경을 나타내는 도면;
도 21은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 게임 장치를 나타내는 도면.

아래의 상세한 설명에서, 본 발명을 실시할 수 있는 특정 실시예들을 도해 방식으로 보여주는 첨부도면들을 참조한다. 이들 실시예들은 본 발명을 본 기술분야에 숙련된 자들이 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 기술된다. 본 발명의 다양한 실시예들은 비록 상이하지만 반드시 상호 배타적이 아님을 이해해야 한다. 여기서 예를 들어, 실시예와 관련하여 설명되는 특정 구성, 구조, 또는 특징은 본 발명의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 다른 실시예들에 실행될 수도 있다. 그 외에도 각각의 개시되는 실시예에서 개별 요소들의 위치 또는 배치는 본 발명의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 수정될 수도 있음을 이해해야 한다. 그러므로 이하의 상세한 설명은 제한을 의미하는 것은 아니고 또한 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정되며, 청구범위들에 부여되는 등가물들의 전 범위와 함께하는 것으로 적절하게 해석된다. 도면에서, 동일 숫자는 여러 도면들에 걸쳐 동일 또는 유사한 기능을 말한다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 화소 구동 발생기를 갖는 주사 프로젝터를 나타낸다. 프로젝터(100)는 비디오 처리부(102), 화소 구동 발생기부(104), 디지털-아날로그 변환기(DAC)(120), 광 소스(130), 미소 전자 기계 시스템(MEMS) 장치(160), 주사 거울(162), 및 거울 제어 회로(192)를 포함한다.

동작에서, 비디오 처리부(102)는 노드 상에서 비디오 데이터(101)를 수신하고 또한 디스플레이될 화소들의 명령된 광 파워 값들을 재현하는 디스플레이 화소 데이터를 생성한다. 비디오 데이터(101)는 통상적으로, 직선 격자(rectilinear grid) 상의 화소 데이터로 수신되는 이미지 소스 데이터를 나타내지만, 이는 필수적인 것이 아니다. 예를 들어, 비디오 데이터(101)는 임의 해상도(예, 640x480, 848x480, 1280x720, 1920x1080)의 화소들의 격자를 나타낼 수도 있다. 입력 광 강도 엔코딩은 통상적으로, 8, 10, 12 비트의 광 강도 또는 더 높은 해상도들을 나타낸다.

주사 프로젝터(100)는 래스터 패턴을 주사하는 주사 프로젝터이다. 래스터 패턴은 이미지 소스 데이터에서 반드시 직선형 그리드와 정렬하지 않으며, 비디오 처리부(102)는 래스터 패턴 상의 적당한 지점들에 디스플레이될 디스플레이 화소 데이터를 생성하도록 동작한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 비디오 처리부(102)는 래스터 패턴(raster pattern)의 주사 궤적에 따라 디스플레이 화소 값들을 결정하도록 소스 이미지 데이터 내의 화소들 간에 수직으로 및/또는 수평으로 보간(interpolation)한다.

비디오 처리부(102)는 설명되는 기능들을 수행할 수 있는 임의 회로를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 비디오 처리부(102)는 승산기들, 쉬프터들 및 가산기들과 같은 보간을 수행할 수 있는 디지털 회로들을 포함한다. 또한 예를 들어, 일부 실시예들에서, 비디오 처리부(102)는 하드웨어 회로들을 포함할 수도 있으며, 또한 지령들을 실행하는 프로세서를 포함할 수도 있다.

화소 구동 발생기부(104)는 비디오 처리부(102)로부터 명령된 광 파워 값들을 수신한 다음 이 수신된 명령된 광 파워 값들을 디지털 구동 값들 및 DAC 제어 값들로 맵핑하여, 결과로 나오는 광 펄스들의 진폭 및 기간 양자를 제어함으로써 디스플레이 화소들을 생성한다. 일부 실시예들에서, 화소 구동 발생기부(104)는 광출력 값들을 디지털 구동 값들 및 DAC 제어 값들로 맵핑하는 룩업 테이블(look-up table)을 포함한다. 그에 더하여, 일부 실시예들에서, 화소 구동 발생기부(104)는 명령된 명도에 기초한 DAC 제어 신호들뿐만 아니라 기타 제어 변수들을 생성하기 위한 회로를 포함한다. 예시적인 제어 변수들은 온도, 레이저 다이오드 상승 및 하강 시간들, 컬러, 전류 수평 주사 영역, 주사 방향, 비디오 프레임, 비디오 라인 등을 포함하지만, 그들로 제한되지는 않는다.

화소 구동 발생기부(104)는 설명되는 기능들을 수행할 수 있는 임의 회로를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 화소 구동 발생기부(104)는 명령된 광 파워 값들을 승산기들, 쉬프터들, 가산기들, 및 메모리 장치들로 실행되는 룩업 테이블들과 같은 진폭/기간 쌍들로 변환할 수 있는 디지털 회로들을 포함한다. 또한 예를 들어, 일부 실시예들에서, 화소 구동 발생기부(104)는 지령들을 실행하는 프로세서를 포함할 수도 있다.

디지털-아날로그 변환기(DAC)(120)는 디지털 레이저 구동 진폭 값들을 아날로그 전류들로 변환한다. DAC(120)는 DAC 클록, 레이저 구동 진폭 값들, 및 DAC 제어 신호들을 수신한다. DAC 클록은 위상 고정 루프(PLL)와 같은 임의 적합한 회로에 의해 공급될 수도 있으며, 또한 고정 주파수 클록 또는 가변 주파수 클록일 수도 있다. 여기서, 용어 "고정 주파수"는 PLL 변수들, 발진 위상 잡음, 기계적 진동 등을 포함하지만 그에 제한되지 않고 많은 인수들에 기초하여 약간 변화할 수도 있는 주파수를 갖는 클록 신호를 설명하기 위해 사용된다. DAC 클록의 주기는 여기서 "DAC 클록 주기"로서 호칭된다. 고정 주파수 DAC 클록들에 대하여, DAC 클록 주기는 실질적으로 고정되며, 또한 가변 주파수 DAC 클록들에 대하여, DAC 클록 주기는 주파수와 역으로 변화한다.

일부 실시예들에서, 화소 구동 발생기(104)로부터 수신된 DAC 제어 신호들은 DAC(120)에 의해 생성되는 결과로 나오는 레이저 구동 신호들의 기간을 제어하기 위한 하나 이상의 구동 신호들을 포함한다. 예를 들어, 화소 구동 발생기(104)는 리턴-투-제로(RTZ) 신호를 DAC(120)에 제공하여 DAC 클록 주기보다 적은 레이저 구동 시간을 허용한다. RTZ 신호는 또한 디스플레이 화소들의 수평 공간 위치의 미세한 제어를 위해 제공될 수도 있다. 이 거동는 상업적으로 입수 가능한 레이저 다이오드들에서 리턴-투-제로(RTZ) 기능으로서 실행된다. 일례가 캘리포니아 밀피타스(Milpitas, CA)의 인터실 사(Intersil corporation)로부터 제공되는 ISL 58315이다.

광 소스(130)는 DAC(120)로부터 구동 전류 신호들을 수신하고 또한 그에 응답하여 그레이스케일 값들을 갖는 광을 생성한다. 광 소스(130)는 단색성일 수도 있으며 또는 다중의 상이한 컬러 광 소스들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 광 소스(130)는 적색, 녹색, 및 청색 광 소스들을 포함한다. 이들 실시예들에서, 비디오 처리부(102)는 적색, 녹색 및 청색 광 소스들의 각각에 상응하는 디스플레이 화소 데이터를 출력한다. 또한 예를 들어, 광 소스(130)에 의해 생성되는 광은 가시성 또는 비가시성일 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 광 소스(130) 내의 하나 이상의 광 소스들은 적외선(IR) 광을 생성할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 광 소스(130)는 레이저 광 생성 장치들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 광 소스(130)는 레이저 다이오드들을 포함할 수도 있다.

광 소스(130)로부터의 광은 주사 거울(162)로 지향된다. 일부 실시예들에서, 추가의 광학 요소들은 광 소스(130)와 주사 거울(162) 간의 광 경로 내에 포함된다. 예를 들어, 주사 프로젝터(100)는 조준 렌즈들, 이색성 거울들, 또는 임의 다른 적합한 광학 요소들을 포함할 수도 있다.

주사 거울(162)은 거울 제어 회로(192)로부터 노드(193) 상에서 수신되는 전기 자극에 응답하여 2개의 축들 상에서 편향한다. 2개의 축들 상에서 이동하는 동안 주사 거울(162)은 광 소스(130)에 의해 제공되는 변조된 광을 반사한다. 반사된 광은 래스터 패턴을 소거(sweep)하고 또한 180의 이미지 평면에 최종 디스플레이를 생성한다. 주사 거울(162)에 의해 소거된 래스터 패턴의 형상은 2개의 축들 상에서 거울 움직임의 함수이다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 주사 거울(162)은 톱니파 자극에 응답하여 제1 축(예, 수직 차원) 상에서 소거하며, 그 결과 실질적으로 선형이며 단일 방향의 수직 소거를 한다. 또한 예를 들어, 일부 실시예들에서, 주사 거울(162)은 정현파 자극에 따라 제2 축(예, 수평 차원) 상에서 소거하며, 그 결과 실질적으로 정형파적인 수평 소거를 한다.

미소전자 기계 시스템(MEMS) 장치(160)는 2차원에서 광을 주사하는 주사 거울 조립체의 한 예이다. 일부 실시예들에서, 주사 거울 조립체는 2차원(예, 2개 축 상에서)에서 주사하는 단일 거울을 포함한다. 대안적으로, 일부 실시예들에서, 미소전자 기계 시스템(MEMS) 장치(160)는 2개의 주사 거울들 즉, 하나는 빔을 한 축을 따라 편향시키는 거울과 다른 하나는 빔을 제1 축에 거의 수직한 제2 축을 따라 편향하는 거울을 포함하는 조립체일 수도 있다.

일부 실시예들에서, 광 소스(130)는 고정 전압에서 동작한다. 예를 들어, 레이저 다이오드는 일정하게 인가되는 고정 동작 전압(예, 8 볼트)을 가질 수도 있고, 또한 레이저 다이오드를 통하는 전류는 광을 생성하도록 변조된다. 일반적으로, 레이저 다이오드는 전류가 주어진 동작 전압에 대하여 그의 최고 구동 진폭에 도달할 때 최대 효율 동작 지점을 나타낸다. 그 전류 값은 여기서 "최대 효율 진폭"이라 칭한다.

일부 실시예들에서, 구동 전류 진폭/기간 쌍들은 고효율로 동작하기 위해 각 명령된 광 파워 값에 대하여 선택된다. 예를 들어, 진폭을 최대 효율 진폭에 더 근접하게 증가하는 것이 가능할 때 더 짧은 기간들이 선택된다. 명령된 광 파워들이 증가할 때 펄스 기간들은 최대 효율 진폭에 가능한 근접한 전류 진폭을 유지하는 동안 증분적으로 증가된다. 일부 실시예들에서, 기간은 DAC 클록 주파수들, 단편의 DAC 클록 주기들, 또는 더 높은 주파수 클록 신호의 주기들에서 측정된다.

진폭/기간 쌍 선택은 또한 온도, 레이저 특성들, 컬러, 프레임 카운트, 및 투사 영역과 같은 입력 정보(제어 변수들)에 의해 영향을 받을 수도 있다. 이들 입력들 및 기타 입력들에 기초하여 화소 구동 발생기부(104)는 단색성 입력 코드 대 광 강도 출력 상호 관계를 달성하도록 정확한 진폭/기간 출력을 결정한다. 온도 정보는 온도의 함수로서 레이저 출력 변화의 보상을 위해 허용한다. 상승 및 하강 시간과 같은 레이저 광 소스 특성들을 감안하여 고 해상도를 달성하도록 진폭/기간의 정확한 조정을 위해 허용한다. 프레임 카운트(frame count)는 개별 기간 전이 아티팩트들(artifacts)의 식별을 감소시키는 개별 기간 전이들의 교호하는 중첩을 위해 허용할 수 있다. 라인 카운트(프레임 카운트와 유사)는 전이 진폭 단계의 정확한 수평 위치(공간 화소)의 의사-랜덤 디더링(pseudo-random dithering)을 위해 허용한다. 이는 비이상적인 레이저 구동 컴포넌트들로 인하여 발생할 수도 있는 임의 인식된 이미지 아티팩트들을 감소시키는 것을 지원한다.

도 2는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 화소 시간에 걸쳐 다양한 광출력들에 대한 전류 파형들을 나타낸다. 수평축은 시간을 나타내며, 수직축은 DAC(120)로부터 광 소스(130)로 공급되는 전류를 나타낸다. 각 파형들은 전류의 진폭 및 기간을 나타내며, 그 결과 광 소스에 의해 방출되는 광의 진폭 및 기간을 나타낸다. 전류의 진폭은 광 소스로부터 출력되는 순시 광을 설정하고, 또한 기간을 정하는 진폭은 주어진 화소를 위해 출력되는 총 광출력을 설정한다.

도 2에 의해 재현되는 실시예들에서, 각 펄스의 기간은 전체 화소 시간으로 설정된다. 여기서 사용되는 바와 같이 용어 "화소 시간"은 광 빔이 공간 화소를 횡단하는 시간의 양을 말한다. 일부 실시예들에서, 화소 시간들은 래스터 패턴 전체에 걸쳐 균일하고, 다른 실시예들에서 화소 시간들은 균일하지 않다. 파형(210)은 저 광출력 화소를 나타낸다. 전류의 진폭은 펄스의 기간에 대해 상대적으로 낮다. 파형(220)은 높은 광출력 화소를 나타낸다. 전류의 진폭은 펄스의 기간에 대해 최대 값 또는 인접 값에 있다. 높은 광출력 펄스(220)는 증가하는 광출력을 갖는 화소에 대하여 진폭이 증가하는 것을 나타낸다.

도 3은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 2의 파형들에 대한 화소 광출력의 함수로서, 효율의 구성을 나타낸다. 구성(300)은 다양한 광출력의 화소들의 상대적인 효율을 나타내며, 여기서 효율은 전력 입력에 의해 분할된 광출력 으로서 정의된다. 저 광출력 화소(210)는 상대적으로 낮은 효율을 가지며, 또한 높은 광출력 화소(220)는 상대적으로 높은 효율을 갖는다.

일부 실시예들에서, 주사 프로젝터(100)(도 1)는 저 화소 광출력들에서 연속적으로 동작한다. 예를 들어, 비디오 콘텐트는 종종 밝은 화소만을 갖는 저 파워 화소 콘텐트를 주로 포함할 수도 있다. 이들 실시예들에서, 도 2에 도시된 바와 같은 파형들을 갖는 화소들을 생성하면 전체 효율이 더 낮아질 수도 있다.

최고의 효율은 최고의 순시 출력 파워에서 발생하는 것임을 유의해야 한다. 이는 레이저 다이오드들 상에 통상적으로 부과되는 고정 전압들과, 임의 광이 생성되기 전에 극복되어야 하는 고정 임계 전류들을 포함하여 많은 인수들에 기인한다. 높은 광출력 화소(220)에 대한 전류의 진폭은 여기서 "최대 효율 진폭"이라 칭한다.

도 4는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 최소 펄스 기간에 대하여 증가하는 전류 진폭과, 그 다음, 그 후의 증가하는 기간을 나타낸다. 수평축은 시간을 나타내며, 또한 수직축은 DAC(120)로부터 광 소스(130)로 공급되는 전류를 나타낸다. 각각의 파형들은 전류의 진폭 및 기간을 나타내며, 이는 또한 광 소스에 의해 방출되는 광의 진폭 및 기간을 나타낸다. 전류의 진폭은 광 소스로부터 출력되는 순시 광을 설정하고, 또한 기간을 정하는 진폭은 주어진 화소에 대하여 출력되는 총 광출력을 설정한다.

도 4에 도시된 최저 광출력 화소는 410에 있고, 또한 최고 광출력 화소는 220에 있다. 화소(420)는 중간이지만 고 효율 광출력에 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 저 광출력들은 전체 화소 시간보다 적은 기간으로 시작한다. 일부 실시예들에서, 최저 광출력 화소들의 기간은 최소 펄스 기간으로 설정된다. 최소의 펄스 기간은 임의 기준을 사용하여 결정될 수도 있다. 예를 들어, 최소의 펄스 기간은 고속 클록의 주기와 동일하게 설정될 수도 있다. 이들 실시예들에서, 최소 펄스 기간은 더 높은 주파수 클록을 공급함으로써 더 작게 만들어질 수도 있다. 또한 예를 들어, 최소 기간은 레이저 광 소스 및 구동 전자 장치들의 상승 및 하강 신호들에 의해 지시될 수도 있다. 이들 실시예들에서, 최소 펄스 기간은 더 높은 대역폭 회로들을 산출하는 전자 장치들 및 광 소스들의 발전에 따라 더 작게 만들 수도 있다.

화소들이 광출력에서 최저 파워 화소들로부터 증가할 때, 진폭은 최소 펄스 기간을 유지하는 동안 증가된다. 이는 원으로 둘러싼 순차 번호 "1"로 라벨된 화살표에 의해 도시된다. 진폭이 최대 효율 진폭에 도달할 때까지 계속적으로 더 밝아지는 화소들에 대해 진폭이 증가된다. 이는 고 효율 화소(420)에 도시된다. 진폭이 최대 유효 진폭에 도달되는 즉시, 증가하는 광출력 화소들은 최대 효율 진폭에서 진폭을 유지하는 동안 기간을 연속적으로 증가함으로써 달성된다. 이는 원으로 감싼 순차 번호 "2"로 라벨된 화살표에 의해 도시된다.

일부 실시예들에서, 기간을 충분히 작은 단계들로 단색적으로 증가시킴으로써 전류를 감소시키지 않고 모든 그레이스케일(grayscale) 값을 최대 효율 진폭 이하로 재현할 수 있다. 다른 실시예들에서, 기간을 충분히 큰 단계의 크기로 증가시킴으로써 전류를 연속적인 기간 값들에 대한 최대 효율 진폭 이하로 변조할 수 있으므로 모든 그레이스케일 값들을 재현하는 것이 가능하다. 기간 단계 크기들의 다양한 예들은 이후의 도면들을 참조하여 아래에 설명된다.

일부 실시예들에서, DAC(120)(도 1)는 도 4에 도시된 파형들로 광 소스(130)를 구동하여 다양한 그레이스케일 값들을 갖는 화소들을 생성하는 광 빔들을 변조한다. 화소 구동 발생기(104)는 주어진 화소에 대하여 명령된 광 파워를 재현하는 데이터를 수신한 다음, 도 4 내의 파형들에 따른 진폭/기간 쌍을 결정함으로써 광 빔을 변조한다.

도 5는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 4의 파형들에 대한 화소 광출력의 함수로서 효율의 구성을 나타낸다. 구성(500)은 다양한 광출력들의 화소들의 상대적인 효율을 나타내며, 여기서 효율은 전력 입력에 의해 분할된 광출력 으로서 정의된다. 저 광출력 화소(410)는 상대적으로 낮은 효율을 가지며, 또한 화소(420)는 상대적으로 높은 효율을 갖는다. 높은 광출력 펄스(220)는 상대적으로 높은 효율을 가지고 있음도 유의해야 한다.

구성(500)은 구성(300)보다 더 낮은 광출력 화소들에 대하여 더 높은 효율을 달성한다. 진폭이 최대 효율 진폭에 도달할 때까지 최소 펄스 기간을 사용하고, 또한 그 이후 기간을 크게 증가시키면 더 낮은 광출력 화소들에 대한 효율이 증가한다. 더 낮은 출력 값들에서 연속적으로 동작하는 실시예들에서, 도 4에 도시된 변조 방식은 도 2에 도시된 변조 방식보다 훨씬 더 효율적이다.

도 6은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 일련의 균일하게 증분하는 펄스 기간들에 대하여 증가하는 전류 진폭을 나타낸다. 수평축은 시간을 나타내고, 수직축은 DAC(120)로부터 광 소스(130)에 공급되는 전류를 나타낸다. 각각의 파형들은 전류의 진폭 및 기간을 나타내고, 이는 또한 광 소스에 의해 방출되는 광의 진폭 및 기간을 나타낸다. 전류의 진폭은 광 소스로부터 출력되는 순시 광을 설정하고, 또한 기간을 정하는 진폭은 주어진 화소를 위해 출력되는 총 광출력을 설정한다.

도 4에 도시된 최저 광출력 화소는 410에 있고, 최고 광출력 화소는 220에 있다. 화소(420, 620 및 640)들은 중간에 있지만, 여전히 고 효율 광출력들에 있다. 화소(610 및 630)들은 중간 광출력들에 있고, 또한 중간 효율 레벨들에 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 저 광출력 화소들은 전체 화소 시간보다 적은 기간으로 시작한다. 일부 실시예들에서, 최저 광출력 화소들의 기간은 최소 펄스 기간에 설정된다. 최소의 펄스 기간은 도 4를 참조하여 위에 설명되었다.

화소들이 광출력에서 최저 파워 화소들로부터 증가할 때, 진폭은 최소 펄스 기간을 유지하는 동안 증가된다. 이는 원으로 둘러싼 순차 번호 "1'로 라벨된 화살표에 의해 도시된다. 진폭이 최대 효율 진폭에 도달할 때까지 진폭은 계속적으로 더 밝아지는 화소들에 대해 증가된다. 이는 고 효율 화소(420)에 도시된다. 진폭이 최대 효율 진폭에 도달하는 즉시, 진폭을 균일한 단계들로 증분적으로 증가시킴으로써 증가하는 광출력 화소들이 달성된다. 기간이 한 단계 증가할 때 마다 진폭이 강하함으로써 진폭과 기간의 곱이 단색적으로 증가하는 식으로 진폭을 강하할 수 있어 결국 광출력 화소들이 증가할 수 있다.

광출력들을 증가시키기 위해, 화소들은 최소 기간과 작은 진폭으로 410에서 시작한다. 진폭은 최대 효율 진폭에 도달할 때까지 증가된다. 이는 원으로 감싼 순차 번호 "1"에 의해 도시된다. 화소(610)는 420 이상의 그 다음 더 높은 그레이스케일 화소이다. 기간은 두 배가 되었고 또한 진폭은 화소(420 및 610)들 간에서 전이할 때 절반이 되었다. 일부 실시예들에서, 진폭 및 기간에서의 변동들은 정확히 인수 2가 아니다. 회로 및 다이오드 거동 아티팩트들은 화소(420)로부터 화소(610)까지 전이할 때 단색성 광 파워 증가를 달성하기 위해 2 이외의 인수들을 사용하는 것이 요구될 수도 있다. 광출력 화소들을 화소(610)를 넘어서까지 증가시키기 위해, 진폭이 다시 한번 증가하는 동안 제2 기간 단계에서 일정하게 기간이 유지된다. 이는 원으로 감싼 순차 번호 "2"로 도시되며, 여기서 화소(620)는 최대 효율 진폭에서 동작하는 고 효율 화소이다. 화소(630)는 화소(620) 이상의 그 다음 더 높은 그레이스케일 화소 이미지다. 기간은 (3/2) 만큼씩 수정되며, 또한 진폭은 (2/3) 만큼씩 수정된다. 이 인수들은 기간이 한 단계 올라갈 때 화소 휘도에서 단색성 증가를 유지하기 위해 약간 조정될 수도 있다. 진폭은 다시 한번 최대 효율 진폭이 도달될 때까지 광출력 화소들을 증가시키기 위해 증가된다. 이는 원으로 감싼 순차 번호 "3"에 도시된다. 증분하는 기간의 이러한 패턴은 모든 광학 화소 파워들이 재현될 때까지 계속된다. 원으로 감싼 순차 번호 "4"를 참조하라.

일부 실시예들에서, 기간은 전체 화소 시간의 백분율, 또는 "듀티 사이클(duty cycle)"로서 표현된다. 예를 들어, 도 6은 전체 화소 시간의 12.5%의 단계들에서 8개의 상이한 기간들을 나타낸다. "전이 지점들"은 명령된 광 파워 값이 전체 화소 시간의 퍼센트를 곱한 최대 효율 진폭과 동일한 명령된 광 파워 값들에서 정의될 수도 있다. 예를 들어, 도 4에 대하여, 전이 지점들은 최대 효율 진폭 시간들과 동일한 명령된 광 파워 값들(12.5%, 25%, 37.5%, --- 87.5%)에 존재한다.

일부 실시예들에서, DAC(120)(도 1)는 다양한 그레이스케일 값들을 갖는 화소들을 생성하는 광 빔을 변조하도록 도 6에 도시된 파형들로 광 소스(130)를 구동한다. 화소 구동 발생기(104)는 주어진 화소에 대하여 명령된 광 파워를 재현하는 데이터를 수신한 다음, 도 6 내의 파형들에 따라서 진폭/기간 쌍을 결정함으로써 광 빔을 변조한다.

도 7은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 6의 파워들에 대한 화소 광출력의 함수로서 효율의 구성을 나타낸다. 구성(700)은 다양한 광출력들의 화소들의 상대적 효율을 나타내며, 여기서 효율은 전력 입력에 의해 분할된 광출력으로서 정의된다. 저 광출력 화소(410)는 상대적으로 낮은 효율을 가지며, 또한 화소(420)는 상대적으로 높은 효율을 갖는다. 화소(620, 640, 및 220)들은 상대적으로 높은 효율을 가짐도 유의해야 한다.

구성(700)은 구성(300)을 행하는 것 보다 더 낮은 광출력 화소들에 대해 더 높은 효율을 달성한다. 구성(700)은 평균 효율을 구성(500)(도 5)만큼 높게 달성하지 못한다. 최대 효율 진폭에 가능한 만큼 근접하게 진폭을 유지하면서 균일한 단계들에서 기간을 증분하면 도 2에 도시된 변조 방식에 비해 더 낮은 광출력 화소들에 대하여 평균 효율을 증가시킨다. 더 낮은 출력 값들에서 연속으로 동작하는 실시예들에서, 도 6에 도시된 변조 방식은 도 2에 도시된 변조 방식보다 훨씬 더 효율적이다.

도 8은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 일련의 비균일하게 증분하는 펄스 기간들 각각에 대하여 증가하는 전류 진폭을 나타낸다. 도 8에 도시된 파워들은 기간 증분들이 균일하지 않다는 것을 제외하고는 도 6에 도시된 것들과 유사하다. 도 8의 예에서, 기간 값들은 화소 시간의 25%, 50%, 및 100%이다.

광출력들을 증가시키기 위해, 화소들은 최소 기간과 적은 진폭으로 802에서 시작한다. 진폭은 화소(804)에서 최대 효율 진폭에 도달할 때까지 증가된다. 이는 원으로 감싼 순차 번호 "1"에 의해 도시된다. 구성(810)은 구성(804) 이상의 그 다음 더 높은 그레이스케일 화소 이미지이다. 기간은 두 배가 되고 또한 진폭은 화소(804 및 810)들 간에서 전이할 때 절반이 된다. 일부 실시예들에서, 진폭 및 기간에서의 변동들은 정확히 2의 인수가 아니다. 회로 및 다이오드 거동 아티팩트들은 화소(804)로부터 화소(810)까지 전이할 때 단색성 광출력 증가를 달성하기 위해 2 이외의 인수들을 사용하는 것이 요구될 수도 있다. 광출력 화소들을 화소(810)를 넘어서까지 증가시키기 위해, 최대 효율 진폭이 도달할 때까지 진폭을 다시 한번 증가하는 동안 제2 기간 단계에서 기간이 일정하게 유지된다. 이는 원으로 감싼 순차 번호 "2"로 도시되며, 여기서 화소(820)는 최대 효율에서 동작하는 고 효율 화소 이미지이다. 화소(830)는 화소(820) 이상의 그 다음 더 높은 그레이스케일 화소 이미지이다. 기간은 두 배가 되고 또한 진폭은 화소(820 및 830)들 간에서 전이할 때 절반이 된다. 상술한 바와 같이 진폭 및 기간에서의 변동들은 정확하게 2의 인수가 아닐 수도 있다. 기간은 최대 효율 진폭이 도달될 때까지 진폭이 다시 한번 증가되는 동안 제3 기간 단계에서 일정하게 유지된다. 이는 원으로 둘러싼 순차 번호 "3"으로 도시되며, 여기서 화소(220)는 최대 효율 진폭에서 동작하는 고 효율 화소 이미지이다.

일부 실시예들에서, DAC(120)(도 1)는 다양한 그레이스케일 값들을 갖는 화소들을 생성하는 광 빔을 변조하도록 도 8에 도시된 파형들로 광 소스(130)를 구동한다. 화소 구동 발생기(104)는 주어진 화소에 대하여 명령된 광 파워를 재현하는 데이터를 수신한 다음, 도 8 내의 파형들에 따라서 진폭/기간 쌍을 결정함으로써 광 빔을 변조한다. 일부 실시예들에서, DAC(120)은 도 8에 도시된 바와 같이 "재고(off-the-shelf) 기간 관리"를 제공하는 RTZ 기능들을 포함한다. 예를 들어, DAC를 포함하는 상업적으로 입수 가능한 레이저 다이오드 통합회로는 DAC 클록의 단편 주기들(예, 25%, 50%) 동안 레이저 다이오드를 구동하기 위한 능력을 제공할 수도 있다.

도 9는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 8의 파워들에 대한 화소 광출력의 함수로서 효율의 구성을 나타낸다. 구성(900)은 다양한 광출력들의 화소들의 상대적 효율을 나타내며, 여기서 효율은 전력 입력에 의해 분할된 광출력 출력으로서 정의된다. 저 광출력 화소(802)는 상대적으로 낮은 효율을 가지며, 또한 구성(804)은 상대적으로 높은 효율을 갖는다. 화소(820 및 220)들은 상대적으로 높은 효율들을 가짐도 유의해야 한다.

구성(900)은 구성(300)을 행하는 것보다 더 낮은 광출력 화소들에 대해 더 높은 효율을 달성한다. 그러나, 구성(900)은 평균 효율을 구성(500)(도 5) 또는 구성(700)(도 7)만큼 높게 달성하지 못한다. 진폭을 최대 효율 진폭에 가능한 만큼 근접 유지하는 동안 비균일한 단계들에서 기간을 증분하면 도 2에 도시된 변조 방식에 비해, 더 낮은 광출력 화소들에 대하여 평균 효율을 증가시킨다. 더 낮은 출력 값들에서 연속으로 동작하는 실시예들에서, 도 8에 도시된 변조 방식은 도 2에 도시된 변조 방식보다 훨씬 더 효율적이다.

도 10은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 화소 시간 내의 펄스 위치를 나타낸다. 도 10은 펄스들이 시간으로 치환되는 것을 제외하고 도 8에 도시된 동일한 진폭/기간 쌍들을 나타낸다. 예를 들어, 화소(1002)는 구성(804)에 상응하고, 화소(1010)는 구성(810)에 상응하고, 또한 화소(1020)는 화소(820)에 상응한다. 단지 차이는 화소(804, 810 및 820)들이 화소 시간에 관하여 좌측으로 맞춰지며, 또한 화소(1002, 1010 및 1020)들이 화소 시간에 관하여 중심이 된다는 것이다.

도 11은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 10의 파워들에 대한 화소 광출력의 함수로서 효율의 구성을 나타낸다. 도 11에 도시된 효율들은 도 9에 도시된 효율들과 동일하다. 왜냐하면 효율이 시간에서 펄스 배치의 함수가 아니기 때문이다.

도 12 및 도 13은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 진폭과 제어 필드들을 나타낸다. 도 12는 8개의 "부-화소들(sub-pixels)"로 세분된 단일 DAC 주기를 갖는 DAC 클록을 나타낸다. 도 12는 또한 상술한 진폭/기간에 영향을 주도록 화소 구동 발생기(104)에 의해 DAC(120)에 제공될 수 있는 진폭 워드(word) 및 DAC 제어(1200)를 나타낸다. 예를 들어, 10 비트 워드는 진폭을 구체화하고, 또한 DAC 제어 비트들의 조합은 시작, 위치 및 기간을 나타낼 수도 있다. 도 12의 예에서, 2 비트들이 시작 위치에 대해 제공되며, 따라서 4개의 가능한 시작 위치들 중 하나가 구체화될 수도 있다. 임의 수의 비트들이 본 발명의 범위로부터 이탈하지 않고 시작, 위치들 및 기간들을 구체화하기 위해 사용될 수도 있다. 그에 더하여, DAC 주기는 임의 수의 부-주기들로 세분될 수도 있다.

도 13은 도 12에 도시된 것보다 더 간단한 진폭 및 제어 필드(1300)를 나타낸다. 진폭 및 제어 필드(1300)는 시작 위치 비트들을 생략한다. 일부 실시예들에서, 결과로 나오는 기간은 DAC 클록 주기에서 항상 중심을 잡으며, 또한 다른 실시예들에서, 결과로 나오는 기간은 항상 맞춰(좌측 또는 우측으로)진다.

비록 도 12 및 도 13은 세분화되는 단일 DAC 클록을 나타내지만, 이는 본 발명을 제한하지 않는다. 예를 들어 일부 화소 시간들은 다중 DAC 주기들을 포함하며, 또한 진폭과 제어 필드들은 단일 화소를 구체화할 때 복수의 DAC 주기들에 대한 진폭, 시작, 및 기간을 구체화한다. 또한 예를 들어, 다른 실시예들에서, 하나의 화소 시간은 단편 DAC 주기들을 점유한다. 또 다른 실시예들에서, 각각의 화소 시간 또는 DAC 클록 주기는 8개의 부-화소들 이상 또는 이하로 세분된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 각 DAC 클록은 2개 또는 4개의 부-화소들로 세분된다. 또한 예를 들어, 일부 실시예들에서, 각 DAC 클록은 16, 32 또는 그 이상의 부-화소들로 세분된다. DAC 제어 비트들의 수는 그에 따라 증가 또는 감소될 수도 있다.

도 14는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 한 DAC 클록 주기로부터 다른 DAC 클록 주기로 이월(carryover)하는 레이저 구동 신호 발생기를 나타낸다. 도 14는 3개의 화소 시간들을 나타내며, 각각은 2개의 DAC 클록 주기들을 점유한다. 화소 광출력은 여기에 설명된 임의 실시예들에 따른 이들 화소 시간들 내에서 발생될 수도 있다. 그 외에도 일부 실시예들에서, 시스템은 최대 광출력 화소들이 단일 DAC 클록에서 재현될 수도 없도록 설계될 수도 있다. 이 실시예들에서 DAC 클록 주기가 풀(full)일 때, 광출력의 잔여분은 그 다음 DAC 클록 주기로 "이월"된다. 이는 레이저 다이오드들 상의 전압을 감소할 수도 있고, 그에 의해 전체 파워 소비를 줄일 수도 있는 장점을 갖는다.

도 15는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 방법들의 흐름도를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 방법(1500) 또는 그의 부분들은 주사 투사 장치에 의해 수행되며, 그의 실시예들은 이전의 도면들에 도시된다. 다른 실시예들에서 방법(1500)은 일련의 회로들 또는 전자 시스템에 의해 수행된다. 방법(1500)은 그 방법을 수행하는 특정 타입의 장치에 의해 제한되지 않는다. 방법(1500)에서 다양한 작용들은 표현된 순서로 수행될 수도 있으며, 또는 다른 순서로 수행될 수도 있다. 그에 더하여 일부 실시예들에서, 도 15에 나열된 일부 작용들은 방법(1500)에서 생략된다.

방법(1500)은 주사 레이저 프로젝터 내의 화소를 조명하도록 명령된 광 파워 값이 결정되는 블록(1510)으로 시작하는 것을 나타낸다. 일부 실시예들에서, 화소는 소스 이미지 내의 화소에 상응하고, 다른 실시예들에서, 화소는 프로젝터의 래스터 패턴 내의 디스플레이 화소에 상응하며, 여기서 디스플레이 화소는 소스 이미지 내의 화소에 1 대 1 상응하지 않는다. 디스플레이 화소 값들은 비디오 처리부(102)(도 1)와 같은 컴포넌트에 의해 결정될 수도 있다.

1520에서, 진폭/기간 값 쌍이 결정된다. 진폭/기간 쌍은 레이저 다이오드가 명령된 광 파워 값에 의해 구체화된 광을 방출하게 하는 레이저 다이오드 구동 값을 나타낸다. 진폭/기간 쌍은 여기에 설명된 임의 실시예들에 따라서 결정될 수도 있다. 예를 들어, 진폭/기간 쌍은 도 2, 4, 6, 8, 10에 도시된 파워들, 또는 임의 조합에 따라서 결정될 수도 있다.

1530에서, 레이저 다이오드는 구체화된 진폭을 갖는 전류로 구체화된 기간 동안 구동되며, 여기서 진폭을 정하는 기간은 레이저 다이오드가 명령된 광 파워와 동일한 광출력을 방출하게 하는데 필요한 전력을 제공한다.

도 16은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 방법들의 흐름도를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 방법(1600) 또는 그의 부분들은 주사 투사 장치에 의해 수행되며, 그의 실시예들은 이전의 도면들에 도시되어 있다. 다른 실시예들에서, 방법(1600)은 일련의 회로들 또는 전자 시스템에 의해 수행된다. 방법(1600)은 그 방법을 수행하는 특정 타입의 장치에 의해 제한되지 않는다. 방법(1600) 내의 다양한 작용들은 표현된 순서로 수행될 수도 있고, 또는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 게다가 일부 실시예들에서, 도 16에 나열된 일부 작용들은 방법(1600)으로부터 생략된다.

방법(1600)은 진폭/기간 쌍을 결정하기 위한 방법의 일례를 제공한다. 일부 실시예들에서, 방법(1600)은 방법(1500)(도 15)과 조합된다. 방법(1600)은 블록(1610)으로 시작하는 것을 나타낸다. 최저의 명령된 광 파워 값들에 대하여, 기간은 최소 기간에서 설정되고 또한 진폭은 레이저 다이오드가 최소 기간에 대한 진폭에서 구동되도록 설정되고, 레이저 다이오드는 명령된 광 파워와 동일한 광출력을 방출한다(1610). 증가하는 명령된 광 파워들에 대하여, 최소 기간을 유지하는 동안 진폭이 최대 효율의 지점까지 증가되고, 또한 더 큰 명령된 광 파워 값들에 대하여, 그 후 기간을 증가시킨다(1620).

일부 실시예들에서, 진폭은 기간이 증가될 때 최대 효율 진폭으로 유지된다. 도 4를 참조하시오. 다른 실시예들에서, 진폭은 기간이 증가되는 전이 지점들에서 감소된다.

일부 실시예들에서, 레이저 다이오드를 구동하는 것은 클록(DAC 클록)에 의해 구동되는 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 구동하는 것을 포함하며, 여기서 기간은 DAC 클록의 단편 주기들을 점유한다. 게다가 일부 실시예들에서 DAC는 리턴-투-제로(RTZ) 기능성을 포함하며, 또한 DAC를 구동하는 것은 RTZ를 실행하도록 DAC를 제어 신호들로 구동하는 것을 포함한다.

도 17은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 모바일 장치의 블록도를 나타낸다. 도 17에 도시된 바와 같이, 장치(1700)는 무선 인터페이스(1710), 프로세서(1720), 메모리(1730), 및 주사 프로젝터(100)를 포함한다. 주사 프로젝터(100)는 이미지 평면(180)에서 래스터 이미지를 채색한다. 주사 프로젝터(100)는 이전 도면들을 참조하여 위에서 설명된 바와 같이 레이저 구동 화소 구동 발생기부들 및 DAC들을 포함한다. 주사 프로젝터(100)는 여기서 설명된 임의 투사 장치일 수도 있다.

주사 프로젝터(100)는 임의 이미지 소스로부터 이미지 데이터를 수신할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 주사 프로젝터(100)는 정지 이미지들을 보유하는 메모리를 포함한다. 다른 실시예들에서 주사 프로젝터(100)는 비디오 이미지들을 포함하는 메모리를 포함한다. 또 다른 실시예들에서 주사 프로젝터(100)는 커넥터들, 무선 인터페이스(1710), 유선 인터페이스 등과 같은 외부 소스들로부터 수신되는 영상을 디스플레이한다.

무선 인터페이스(1710)는 임의 무선 전송 및/또는 수신 능력들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 무선 인터페이스(1710)는 무선 네트워크를 통해 통신할 수 있는 네트워크 인터페이스 카드(NIC)를 포함한다. 또한 예를 들어, 일부 실시예들에서, 무선 인터페이스(1710)는 셀룰러 폰 능력들을 포함할 수도 있다. 또 다른 실시예들에서 무선 인터페이스(1710)는 위성 위치 확인 시스템(GPS)을 포함할 수도 있다. 본 분야에 숙련자는 무선 인터페이스(1710)가 본 발명의 범위를 이탈하지 않고 임의 타입의 무선 통신 능력들을 포함할 수도 있음을 이해할 것이다.

프로세서(1720)는 장치(1700) 내의 다양한 컴포넌트들과 통신할 수 있는 임의 타입의 프로세서일 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(1720)는 주문형 집적 회로(ASIC) 공급자로부터 입수 가능한 매립된 프로세서일 수도 있고, 또는 상업적으로 입수 가능한 마이크로프로세서일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 프로세서(1720)는 주사 프로젝터(100)에 이미지 또는 비디오 데이터를 제공한다. 이미지 또는 비디오 데이터는 무선 인터페이스(1710)로부터 검색될 수도 있고 또는 무선 인터페이스(1710)로부터 검색된 데이터로부터 유도될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(1720)를 통해 주사 프로젝터(100)는 무선 인터페이스(1710)로부터 직접 수신된 이미지들 또는 비디오를 디스플레이할 수도 있다. 또한 예를 들어, 프로세서(1720)는 무선 인터페이스(1710)로부터 수신된 이미지들 및/또는 비디오에 부가하도록 오버레이들을 제공할 수도 있고 또는 무선 인터페이스(1710)로부터 수신된 데이터에 기초하여 저장된 영상을 변경할 수도 있다(예, 무선 인터페이스(1710)가 위치 좌표들을 제공하는 GPS 실시예들에서 맵 디스플레이를 수정함).

도 18은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 모바일 장치를 나타낸다. 모바일 장치(1800)는 통신 능력을 갖거나 또는 갖지 않은 핸드 헬드 투사 장치일 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 모바일 장치(1800)는 다른 능력을 적게 갖거나 또는 갖지 않은 핸드 헬드 프로젝터일 수도 있다. 또한 예를 들어, 일부 실시예들에서, 모바일 장치(1800)는 셀룰러 폰, 스마트 폰, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 위성 위치 확인 시스템(GPS) 수신기 등을 포함하는 통신들에 유용한 장치일 수도 있다. 게다가 모바일 장치(1800)는 무선(예, WiMmax) 또는 셀룰러 접속을 통해 더 큰 네트워크에 접속될 수도 있고, 또는 이 장치는 비정규 스펙트럼(예, WiFi) 접속을 통해 데이터 메시지들 또는 비디오 콘텐트를 수용할 수 있다.

모바일 장치(1800)는 이미지 평면(180)에서 광으로 이미지를 생성하도록 주사 프로젝터(100)를 포함한다. 또한 모바일 장치(1800)는 많은 다른 타입의 회로를 포함하지만, 그들은 명료히 하기 위해 도 18로부터 의도적으로 생략한다.

모바일 장치(1800)는 디스플레이(1810), 키패드(1820), 오디오 포트(1802), 제어 버튼들(1804), 카드 슬롯(1806), 및 오디오/비디오(A/V) 포트(1808)를 포함한다. 이 요소들은 필수 요소가 아니다. 예를 들어, 모바일 장치(1800)는 임의 디스플레이(1810), 키패드(1820), 오디오 포트(1802), 제어 버튼들(1804), 카드 슬롯(1806), 또는 A/V 포트(1808)를 갖지 않고 주사 프로젝터(100) 만을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들은 이 요소들의 보조 세트를 포함한다. 예를 들어, 악세서리 프로젝터 제품은 주사 프로젝터(100), 제어 버튼들(1804) 및 A/V 포트(1808)를 포함할 수도 있다.

디스플레이(1810)는 임의 타입의 디스플레이일 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 디스플레이(1810)는 액정 디스플레이(LCD) 스크린을 포함한다. 디스플레이(1810)는 이미지 평면(180)에서 투사된 동일 콘텐트 또는 상이한 콘텐트를 항상 디스플레이할 수도 있다. 예를 들어, 악세서리 프로젝터 제품은 항상 동일한 콘텐트를 디스플레이할 수도 있는 반면, 이동 전화 실시예는 디스플레이(1810) 상에 상이한 콘텐트를 표시하는 동안 한 타입의 콘텐트를 투사할 수도 있다. 키패드(1820)는 전화 키패드 또는 다른 타입의 키패드일 수도 있다.

A/V 포트(1808)는 비디오 및/또는 오디오 신호들을 수신 및 송신한다. 예를 들어, A/V 포트(1808)는 디지털 오디오 및 비디오 데이터를 운반하기에 적합한 케이블을 수용하는 고화질 멀티미디어 인터페이스(HDMI) 포트와 같은 디지털 오디오 및 비디오 데이터를 반송하기에 적합한 케이블을 수용하는 디지털 포트일 수도 있다. 그에 더하여, A/V 포트(1808)는 복합 입력들을 수신하도록 RCA 잭(jack)들을 포함할 수도 있다. 그에 더해, A/V 포트(1808)는 아날로그 비디오 신호들을 수신하도록 VGA 커넥터를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 모바일 장치(1800)는 A/V 포트(1808)를 통해 외부 신호 소스로 제한될 수도 있으며, 또한 모바일 장치(1800)는 A/V 포트(1808)를 통해 수신된 콘텐트를 투사할 수도 있다. 다른 실시예들에서 모바일 장치(1800)는 콘텐트의 발생지일 수도 있고, 또한 A/V 포트(1808)는 콘텐트를 다른 장치로 전송하기 위해 사용된다.

오디오 포트(1802)는 오디오 신호들을 제공한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 모바일 장치(1800)는 오디오 및 비디오를 저장 및 재생할 수 있는 미디어 플레이어이다. 이들 실시예들에서 비디오는 이미지 평면(180)에서 투사될 수도 있고, 또한 오디오는 오디오 포트(1802)에서 출력될 수도 있다. 다른 실시예들에서, 모바일 장치(1800)는 A/V 포트(1808)에서 오디오 및 비디오를 수신하는 악세서리 프로젝터일 수도 있다. 이들 실시예들에서, 모바일 장치(1800)는 비디오 콘텐트를 투사할 수도 있고, 또한 오디오 콘텐트를 오디오 포트(1802)에서 출력할 수도 있다.

모바일 장치(1800)는 또한 카드 슬롯(1806)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 카드 슬롯(1806)에 삽입되는 메모리 카드는 오디오 포트(1802)에서 출력될 오디오 및/또는 투사될 비디오 데이터를 위한 소스를 제공할 수도 있다. 카드 슬롯(1806)은 예를 들어, 멀티미디어 메모리 카드들(Multimedia Memory Cards: MMCs), 디지털 보안(secure digital: SD) 메모리 카드들, 및 마이크로 SD카드들을 포함하는 임의 타입의 고체 메모리 장치를 접수할 수도 있다. 전술한 목록은 예시적인 것으로 배타적인 것은 아니다.

도 19는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 시스템을 나타낸다. 프로젝터(100)는 1900에서 헤드업 디스플레이를 투사하도록 자동차 대시(dash)에 장착된다. 비록 자동차 헤드업 디스플레이가 도 19에 도시되어 있지만, 이것이 본 발명을 제한하지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 실시예들은 항공 어플리케이션, 항공 교통 관제 어플리케이션 및 다른 어플리케이션들에서 헤드업 디스플레이들을 포함한다.

도 20은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 안경을 나타낸다. 안경(2000)은 안경의 시야 내에 디스플레이를 투사하도록 프로젝터(100)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 안경(2000)은 투명하며, 또한 다른 실시예들에서, 안경(2000)은 불투명하다. 예를 들어, 안경은 착용자가 물리적 세상 위에 씌워진 프로젝터(100)로부터 디스플레이를 볼 수 있는 증강 현실 어플리케이션에서 사용될 수도 있다. 또한 예를 들어, 안경은 착용자의 전체 시야가 프로젝터(100)에 의해 생성되는 가상 현실 어플리케이션에서 사용될 수도 있다. 비록 단 하나의 프로젝터(100)가 도 16에 도시되어 있지만, 이것이 본 발명을 제한하지 않는다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 안경(2000)은 각각의 눈에 하나씩 2개의 프로젝터들을 포함한다.

도 21은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 게임 장치를 나타낸다. 게임 장치(2100)는 사용자 또는 사용자들이 게임 환경을 관측하고 또한 상호 작용하도록 허용한다. 게임은 게임 장치(2100) 즉, 주사 프로젝터(100)를 포함하는 장치의 움직임, 위치 또는 방위에 기초하여 조종(navigation)된다. 수동으로 동작되는 버튼들, 발 페달들, 또는 구두 명령들과 같은 기타 제어 인터페이스들도 또한 주변 조종, 또는 게임 환경과의 상호 작용에 기여할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 방아쇠(trigger)(1742)는 사용자 또는 사용자들이 "1인칭 사수 게임(first person shooter game)"으로서 공통적으로 알려진 1인칭 조망 비디오 게임 환경에 있다는 환상에 기여한다. 투사된 디스플레이는 사용자의 움직임과 조합하여 게임 어플리케이션에 의해 제어될 수 있기 때문에 게임 장치(2100)는 이들 사용자들을 위해 고도의 믿음성 또는 "몰입" 환경을 생성한다.

많은 기타의 1인칭 조망 시뮬레이션도 3D 지진 토양 탐사, 우주 유영 계획, 정글 캐노피(canopy) 탐험, 자동차 안전 지침, 의료 교육 등과 같은 행위들을 위한 게임 장치(2100)에 의해 생성될 수 있다. 촉각 인터페이스(2144)는 반동(recoil), 진동, 흔들림, 굉음 등과 같은 다양한 출력 신호들을 제공할 수도 있다. 촉각 인터페이스(2144)는 또한 바늘(stylus)을 필요로 하는 터치 감응 디스플레이 스크린 또는 디스플레이 스크린과 같은 터치 감응 입력 구성을 포함할 수도 있다. 추가의 촉각 인터페이스들 예를 들어, 운동 감응 탐침을 위한 입력 및/또는 출력 구성들도 본 발명의 다양한 실시예들에 포함된다.

게임 장치(2100)는 또한 통합된 오디오 스피커들, 리모트 스피커들, 또는 헤드폰들과 같은 오디오 출력 장치들을 포함할 수도 있다. 이들 오디오 출력 장치들의 종류들은 유선 기술 또는 무선 기술을 통해 게임 장치에 접속될 수도 있다. 예를 들어, 무선 헤드폰(1216)은 비록 임의 종류의 유사한 무선 기술이 자유롭게 대치될 수도 있지만, 블루투스 접속을 통해 음성 효과들을 사용자에게 제공한다. 일부 실시예들에서, 무선 헤드폰(2146)은 다수의 사용자들, 지령자들, 또는 관측자들에게 통신을 허용하도록 마이크로폰(2145) 또는 바이노럴 마이크로폰(binaural microphone)(2147)을 포함할 수도 있다. 바이노럴 마이크로폰(2147)은 통상적으로, 사용자의 헤드 새도우(head shadow)에 의해 바뀌는 소리들을 포착하도록 각각의 귀 위에 마이크로폰들을 포함한다. 이 구성은 다른 시뮬레이션 참가자들에 의해 두 귀의 청취 및 소리 위치를 위해 사용될 수도 있다.

게임 장치(2100)는 거리, 주변의 밝기, 움직임, 위치, 방위 등을 측정하는 임의 수의 센서(2110)들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 게임 장치(2100)는 디지털 나침반(digital compass)으로 절대 방향(absolute heading)을 검출하고, 또한 X-Y-Z 자이로스코프(gyroscope) 또는 가속도계로 상대적인 움직임을 검출한다. 일부 실시예들에서, 게임 장치(2100)는 또한 장치의 상대 방위, 또는 그의 신속한 가속 또는 감속을 검출하도록 제2 가속도계 또는 자이로스코프도 포함한다. 다른 실시예들에서, 게임 장치(2100)는 사용자가 지상파 공간(terrestrial space)에서 이동할 때, 절대 위치를 검출하도록 위성 위치 확인(GPS) 센서를 포함할 수도 있다.

게임 장치(2100)는 배터리(2141) 및/또는 진단 광(2143)들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 배터리(2141)는 재충전가능 배터리일 수도 있고, 또한 진단 광(2143)들은 배터리의 전류 충전을 지시할 수 있다. 다른 예에서, 배터리(2141) 는 제거가능 배터리 클립(clip)일 수도 있고, 또한 게임 장치(2100)는 배터리가 충전된 배터리로 교체되는 동안 장치의 연속된 동작을 허락하도록 추가 배터리, 전기 캐패시터 또는 슈퍼-캐패시터를 가질 수도 있다. 다른 실시예들에서, 진단 광(2143)들은 이 장치 내에 포함되거나 또는 그 장치에 접속되는 전자 컴포넌트의 상황에 대하여 사용자 또는 서비스 기술자에게 알릴 수 있다. 예를 들어, 진단 광(2143)들은 수신된 무선 신호의 강도, 또는 메모리 카드의 존재 유무를 지시할 수도 있다. 진단 광(2143)들은 또한 유기 발광 다이오드 또는 액정 디스플레이 스크린과 같은 임의 소형 스크린으로 교체될 수도 있다. 그러한 광들 또는 스크린들은 이 장치의 외피가 반투명 또는 투명일 경우, 게임 장치(2100)의 외부 표면 상에 또는 그 표면의 아래에 있을 수 있다.

게임 장치(2100)의 다른 컴포넌트들은 이 장치로부터 제거가능, 착탈가능, 또는 분리가능할 수도 있다. 예를 들어, 주사 프로젝터(100)는 게임 하우징(gaming housing)(2149)으로부터 착탈가능 또는 분리가능일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 주사 프로젝터(100)의 부수적인 컴포넌트들은 게임 하우징(2149)으로부터 착탈가능 또는 분리가능일 수도 있고, 또한 정지형일 수도 있다.

비록 본 발명은 어떤 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 분야의 숙련자는 본 발명의 범위로부터 이탈하지 않는 범위 내에서 여러 수정 변경이 가능함을 이해해야 한다. 그러한 수정 및 변경들은 본 발명의 범위와 첨부된 청구범위 내에 있는 것으로 고려된다.

Claims (15)

1. 변조 광에 의해 디스플레이 화소들을 생성하기 위한 레이저 광 소스;
   상기 레이저 광 소스로부터의 광을 래스터 패턴으로 반사하여 이미지를 디스플레이하기 위한 주사 거울;
   디스플레이될 각 화소에 대한 진폭 및 기간을 재현하는 디지털 구동 값들을 수신하고, 또한 디스플레이될 각 화소에 대한 기간에 대한 진폭을 갖는 전류로 레이저 광 소스를 구동하기 위한 디지털-아날로그 변환기(DAC); 및
   명령된 광 파워 값들을 수신하고 또한 상기 디지털 구동 값들을 생성하기 위한 화소 구동 발생기부를 포함하며,
   상기 기간은 광빔이 각 화소를 횡단하는 시간의 양이고,
   상기 화소 구동 발생기부는 광 파워 값들을 디지털 구동 값들로 맵핑하여, 상기 명령된 광 파워 값들에 대응되는 진폭/기간 쌍들로 변환할 수 있는 룩업 테이블을 포함하고,
   상기 룩업 테이블에서 광 파워 값에 맵핑되는 진폭/기간 쌍들은, 광 파워 값들이 증가할 때 최대 효율 진폭이 도달될 때까지 기간의 증가 없이 진폭만이 증가되도록 맵핑되고,
   상기 최대 효율 진폭은 상기 레이저 광 소스가 최고 효율로 동작하는 전류의 진폭인 주사 레이저 프로젝터.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 기간은 퍼센트 듀티 사이클로서 표현되고 또한 상기 기간은 상기 명령된 광 파워 값이 퍼센트 듀티 사이클의 시간을 정하는 최대 효율 진폭과 동일한 상기 명령된 광 파워 값으로서 정의되는 전이 지점에서 증가되는 주사 레이저 프로젝터.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 명령된 광 파워가 상기 전이 지점을 초과할 때, 상기 기간은 증가되고 또한 상기 진폭은 감소되는 주사 레이저 프로젝터.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 명령된 광 파워가 상기 전이 지점을 초과할 때, 상기 진폭은 일정하게 유지되고 또한 상기 기간은 증분적으로 증가되는 주사 레이저 프로젝터.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 DAC는 클록(DAC 클록)에 의해 구동되며, 또한 상기 기간은 DAC 클록의 단편 주기들을 점유하는 주사 레이저 프로젝터.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 DAC는 리턴-투-제로(RTZ) 기능성을 포함하며, 또한 상기 화소 구동 발생기부는 RTZ를 실행하기 위한 제어 신호들로 DAC를 구동하는 주사 레이저 프로젝터.
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 DAC 클록은 고정 주파수 클록을 포함하는 주사 레이저 프로젝터.
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 DAC 클록은 가변 주파수 클록을 포함하는 주사 레이저 프로젝터.
9. 주사 레이저 프로젝터에서 화소를 조명하기 위한 명령된 광 파워 값을 결정하는 단계; 및
   일정 기간에 대한 일정 진폭을 갖는 전류로 레이저 다이오드를 구동하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 기간을 정하는 상기 진폭은 상기 레이저 다이오드가 상기 명령된 광 파워와 동일한 광출력을 방출하게 하는데 필요한 전력을 제공하고;
   여기서 상기 진폭 및 기간은 각 화소의 상기 명령된 광 파워 값에 대응되어 룩업 테이블에서 선택되며;
   여기서 상기 룩업 테이블에는 광 파워 값들에 대응하는 진폭/기간 쌍들이 맵핑되며,
   상기 룩업 테이블에서 광 파워 값들에 맵핑된 진폭/기간 쌍들은, 광 파워 값이 최저 광 파워 값인 경우 최소 기간 및 최소 효율 진폭이 맵핑되고, 광 파워 값이 최저 광 파워 값으로부터 증가할 때 최대 효율 진폭이 도달될 때까지 기간의 증가 없이 진폭만이 증가되도록 맵핑되고, 최대 효율 진폭이 도달된 후 광 파워 값이 더 증가할 때 기간이 증가되도록 맵핑되고,
   상기 최저 광 파워 값은 상기 주사 레이저 프로젝터에서 정해진 최소 광출력이고, 최소 기간은 상기 주사 레이저 프로젝터에서 정해진 최소 펄스 기간이고, 상기 최소 효율 진폭 및 상기 최대 효율 진폭은 상기 레이저 다이오드가 최저 효율 및 최고 효율로 동작하는 전류의 진폭인 방법.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 기간을 증가시키는 단계는 상기 기간을 개별 증분들로 증가시키는 방법.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 기간을 증가시키는 동안 상기 진폭을 상기 최대 효율 진폭에 유지하는 단계를 더 포함하는 방법.
12. 청구항 10에 있어서,
    상기 기간을 증가시킬 때 상기 진폭을 감소시키는 단계를 더 포함하는 방법.
13. 청구항 9에 있어서,
    상기 레이저 다이오드를 구동하는 단계는 클록(DAC 클록)에 의해 구동되는 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 구동하는 단계를 포함하며, 또한 상기 기간은 DAC 클록의 단편 주기들을 점유하는 방법.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 DAC는 리턴-투-제로(RTZ) 기능성을 포함하며, 또한 상기 DAC를 구동하는 단계는 RTZ를 실행하기 위한 제어 신호들로 상기 DAC를 구동하는 단계를 포함하는 방법.
15. 비디오 정보를 수신할 수 있는 라디오; 및
    상기 비디오 정보를 디스플레이 하기 위한 주사 레이저 프로젝터를 포함하되,
    상기 주사 레이저 프로젝터는:
    변조 광에 의해 디스플레이 화소들을 생성하기 위한 레이저 광 소스;
    상기 레이저 광 소스로부터의 광을 래스터 패턴으로 반사하여 이미지를 디스플레이하기 위한 주사 거울;
    디스플레이될 각 화소에 대한 진폭 및 기간을 재현하는 디지털 구동 값들을 수신하고, 또한 디스플레이될 각 화소에 대한 기간에 대한 진폭을 갖는 전류로 레이저 광 소스를 구동하기 위한 디지털-아날로그 변환기(DAC); 및
    명령된 광 파워 값들을 수신하고 또한 상기 디지털 구동 값들을 생성하기 위한 화소 구동 발생기부를 포함하며,
    상기 기간은 광빔이 각 화소를 횡단하는 시간의 양이고,
    상기 화소 구동 발생기부는 광 파워 값들을 디지털 구동 값들로 맵핑하여, 상기 명령된 광 파워 값들에 대응되는 진폭/기간 쌍들로 변환할 수 있는 룩업 테이블을 포함하고,
    상기 룩업 테이블의 진폭/기간 쌍들은, 광 파워 값들이 증가할 때 최대 효율 진폭이 도달될 때까지 기간의 증가없이 진폭만이 증가되도록 하며,
    상기 최대 효율 진폭은 상기 레이저 광 소스가 최고 효율로 동작하는 전류의 진폭인 모바일 장치.

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