利用光电二极管进行反馈的扫描激光投影仪系统技术方案

本公开的实施例涉及利用光电二极管进行反馈的扫描激光投影仪系统。扫描激光投影仪包括光学模块和投影引擎。所述光学模块包括输出激光束的激光发生器，以及以宽于出射窗口的扫描图案在穿过壳体限定的出射窗口上扫描激光束的可移动反射镜，使得激光束以小于扫描图案并在扫描图案内的投影图案被引导穿过出射窗口。第一光检测器围绕出射窗口的周边定位，使得当可移动反射镜以扫描图案扫描激光束时，以扫描图案将激光束跨壳体内部扫描而不穿过出射窗口的点处，使得激光束撞击第一光检测器。投影引擎基于来自第一光检测器的输出调整可移动反射镜的驱动。移动反射镜的驱动。移动反射镜的驱动。

【技术实现步骤摘要】
利用光电二极管进行反馈的扫描激光投影仪系统


[0001]本公开涉及激光扫描投影仪领域，尤其涉及扫描激光投影仪系统，其利用在激光扫描投影仪的壳体内但在投影仪的投影区域外的投影仪的扫描区域中的一个或多个光电二极管，以提供关于激光束角位置和激光束光功率的反馈。

技术介绍

[0002]激光扫描投影仪是小型便携式电子装置。激光扫描投影仪通常与诸如智能眼镜、智能电话、平板计算机、膝上型计算机或数码相机之类的用户设备配对或结合在用户设备中，并且用于将存储在那些用户设备上的虚拟和增强现实、文档、图像或视频投影到投影表面上，所述投影表面诸如虚拟或增强现实眼镜的壁、光场、全息表面或内部显示表面。激光扫描投影仪也结合在车辆内的距离确定系统内，以确定关于车辆相对于其周围环境的信息，从而允许创建先进的驾驶员辅助系统。
[0003]这种激光扫描投影仪通常包括投影子系统和光学模块。成对的用户设备用于向投影子系统提供图像流(例如，视频流，或投影到用于距离确定的区域中的图案)。投影子系统适当地驱动光学模块以将图像流投影到投影表面或环境上用于观看。
[0004]更详细地，典型的光学模块包括一个或多个激光源和一个或多个微机电(MEMS)反射镜，所述微机电反射镜以投影图案跨投影表面扫描由激光源生成的激光束。通过根据激光束在投影表面上的位置调制激光束(在图像投影系统的情况下)，在激光束以投影图案扫描的同时，图像流被显示。通常，至少一个透镜在光束由一个或多个MEMS反射镜反射之前聚焦光束，然后激光束撞击投影表面或环境，尽管也可以使用其它设计的光学模块。
[0005]投影子系统控制激光源的驱动和一个或多个MEMS反射镜的移动的驱动。通常，MEMS反射镜中的一个MEMS反射镜的移动的驱动处于或接近于所述MEMS反射镜的谐振频率，而MEMS反射镜中的另一个MEMS反射镜的移动的驱动是线性执行的而不是谐振的，尽管存在其中两个反射镜都被驱动接近于它们的谐振频率的投影子系统架构。
[0006]一个或多个MEMS反射镜的反射镜移动的监测由投影子系统执行，例如以确定一个或多个MEMS反射镜的开度角。这被用作反馈以将开度角保持在期望值，并且还用于确定是否发生了反射镜故障。当发生反射镜故障时，需要立即关断激光源。执行反射镜移动监控的现有系统可能需要大量的校准，由于增加了生产时间和成本，这是不期望的。此外，使用现有系统，镜驱动电子装置的故障可能生成假阴性，导致故障系统的持续操作。因此，希望有一种用于反射镜开启角度确定的备用装置，其在反射镜驱动电子器件故障时不会故障。
[0007]通常，将功率检测器放置在激光束在光学模块内的在激光束到达MEMS反射镜之前的行进路径内，所述功率检测器用于检测激光束并基于激光束生成信号。根据所述信号，可以确定关于激光束本身的信息。例如，可以确定关于激光束的光斑尺寸、激光束的亮度、激光束的颜色校准、激光束的频率和激光束的调制速度的信息。然而，如果这种功率检测器或读取功率检测器并且执行计算以生成所需数据的电路发生故障，则所述功能将丧失，并且激光扫描投影仪将发生故障。因此，希望有一种备用电源检测系统。为了实现这一点，对于
读取功率检测器并且执行计算以生成要复制的期望数据的电路是常规的，因此提供了备选的备份路径，并允许激光扫描投影仪的正确操作。然而，这增加了成本，复杂性和激光扫描投影仪的电子器件所消耗的面积。
[0008]因此，有利的是能够设计一种能够提供光学开度角监测以及备用电源检测系统，同时克服上述缺点的系统。因此，需要进一步的开发。

技术实现思路

[0009]本文公开了一种包括光学模块的扫描激光投影仪。光学模块包括壳体，壳体承载：激光发生器，被配置为输出单个激光束；可移动反射镜装置；其中可移动反射镜装置被配置为以宽于出射窗口的扫描图案跨出射窗口扫描单个激光束，出射窗口通过壳体限定，使得单个激光束以投影图案被引导穿过出射窗口，投影图案小于扫描图案并且在扫描图案内；以及第一光检测器，其围绕出射窗口的周边定位，使得当可移动反射镜装置以扫描图案扫描单个激光束时，以扫描图案将单个激光束扫描跨壳体的内部扫描而不穿过出射窗口的点处，使单个激光束撞击在第一光检测器上。投影引擎被配置为基于来自第一光检测器的输出来调整可移动反射镜装置的驱动。
[0010]可移动反射镜装置可以包括第一反射镜位置传感器，其生成指示可移动反射镜装置内的第一反射镜的偏转的输出。投影引擎可以包括：触发电路，被耦合以接收来自第一光检测器的输出，并且响应于来自第一光检测器的输出指示单个激光束已经撞击在第一光检测器上而断言触发信号；第一取样/保持电路，被配置为响应于触发信号的断言而将第一反射镜位置传感器的输出取样并保持为第一保持值；模数转换器，被配置为将第一保持值数字化以生成第一数字化值；以及控制电路，被配置为基于第一数字化值来调整可移动反射镜装置的驱动。
[0011]控制电路可以被配置为基于第一数字化值校准第一反射镜位置传感器。
[0012]当单个激光束撞击在第一光检测器上时，控制电路可以使用第一反射镜的期望偏转角的先验知识，基于第一数字化值校准第一反射镜位置传感器。
[0013]控制电路可以通过以下方式基于第一数字化值来校准第一反射镜位置传感器：将第一反射镜位置传感器的输出中的瞬时增益确定为校准值与第一数字化值的比率；以及在基于第一数字化值调整可移动反射镜装置的驱动之前，缩放第一数字化值以考虑第一反射镜位置传感器的输出中的瞬时增益。
[0014]投影引擎可以基于第一数字化值调整可移动反射镜装置的驱动，以将可移动反射镜装置内的第一反射镜保持在第一开度角。
[0015]投影引擎可以被配置为基于触发电路断言触发信号的缺失而使激光发生器停止输出单个激光束。
[0016]投影引擎可以被配置为基于在期望时触发电路断言触发信号的缺失而使激光发生器停止输出单个激光束。
[0017]第二光检测器可以围绕出射窗口的周边定位并且在出射窗口的周边的与第一光检测器不同的一侧上，第二光检测器被定位成使得当可移动反射镜装置以扫描图案扫描单个激光束时，以扫描图案将单个激光束跨壳体内部扫描而不穿过出射窗口的点处，使单个激光束撞击第二光检测器。投影引擎可以基于来自第一和第二光检测器的输出来调整可移
动反射镜装置的驱动。
[0018]可移动反射镜装置可以包括第二反射镜位置传感器，其生成指示可移动反射镜装置内的第二反射镜的偏转的输出。触发电路还可以被耦合以接收来自第二光检测器的输出，并且响应于来自第二光检测器的输出而断言触发信号，触发信号指示单个激光束已经撞击在第二光检测器上。投影引擎还可以包括第二采样/保持电路，第二采样/保持电路被配置为响应于触发信号的断言而将第二反射镜位置传感器的输出采样并保持为第二保持值。模数转换器还可以被配置为将第二保持值数字化以生成第二数字化值，并且其中控制电路还可以被配置为基于第二数字化值调整可移动反射镜装置的驱动。
[0019]控制电路可以被配置为基于第一数字化值校准第一反射镜位置传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扫描激光投影仪，包括：光学模块，包括壳体，所述壳体承载：激光发生器，被配置为输出单个激光束；可移动反射镜装置；其中所述可移动反射镜装置被配置为以宽于出射窗口的扫描图案跨所述出射窗口扫描单个激光束，所述出射窗口通过所述壳体限定，使得所述单个激光束以投影图案被引导穿过所述出射窗口，所述投影图案小于所述扫描图案并且在所述扫描图案内；以及第一光检测器，围绕所述出射窗口的周边定位，使得当所述可移动反射镜装置以所述扫描图案扫描所述单个激光束时，以所述扫描图案将所述单个激光束跨所述壳体的内部扫描而不穿过所述出射窗口的点处，使所述单个激光束撞击在所述第一光检测器上；以及投影引擎，被配置为基于来自所述第一光检测器的输出来调整所述可移动反射镜装置的驱动。2.根据权利要求1所述的扫描激光投影仪，其中所述可移动反射镜装置包括第一反射镜位置传感器，所述第一反射镜位置传感器生成指示所述可移动反射镜装置内的第一反射镜的偏转的输出；其中所述投影引擎包括：触发电路，被耦合以接收来自所述第一光检测器的输出，并且响应于来自所述第一光检测器的输出指示所述单个激光束已经撞击在所述第一光检测器上而断言触发信号；第一采样/保持电路，被配置为响应于所述触发信号的断言而将所述第一反射镜位置传感器的输出采样并保持为第一保持值；模数转换器，被配置为将所述第一保持值数字化以产生第一数字化值；以及控制电路，被配置为基于所述第一数字化值来调整所述可移动反射镜装置的驱动。3.根据权利要求2所述的扫描激光投影仪，其中所述控制电路被配置为基于所述第一数字化值来校准所述第一反射镜位置传感器。4.根据权利要求3所述的扫描激光投影仪，其中当所述单个激光束撞击到所述第一光检测器上时，所述控制电路使用所述第一反射镜的期望偏转角的先验知识来基于所述第一数字化值校准所述第一反射镜位置传感器。5.根据权利要求3所述的扫描激光投影仪，其中所述控制电路通过以下步骤来基于所述第一数字化值来校准所述第一反射镜位置传感器：将所述第一反射镜位置传感器的输出中的瞬时增益确定为校准值与所述第一数字化值的比率；以及在基于所述第一数字化值调整所述可移动反射镜装置的驱动之前，缩放所述第一数字化值以考虑所述第一反射镜位置传感器的输出中的所述瞬时增益。6.根据权利要求2所述的激光扫描投影仪，其中所述投影引擎基于所述第一数字化值调整所述可移动反射镜装置的驱动，以将所述可移动反射镜装置内的第一反射镜保持在第一开度角。7.根据权利要求2所述的激光扫描投影仪，其中所述投影引擎被配置为基于所述触发电路断言所述触发信号的缺失而使所述激光发生器停止输出所述单个激光束。8.根据权利要求2所述的激光扫描投影仪，其中所述投影引擎被配置为基于所述触发
电路在期望时断言所述触发信号的缺失而使所述激光发生器停止输出所述单个激光束。9.根据权利要求2所述的扫描激光投影仪，还包括第二光检测器，所述第二光检测器围绕所述出射窗口的所述周边定位并且在所述出射窗口的所述周边与所述第一光检测器不同的一侧上，所述第二光检测器被定位为使得当所述可移动反射镜装置以所述扫描图案扫描所述单个激光束时，以所述扫描图案将所述单个激光束跨所述壳体的内部扫描而不穿过所述出射窗口的点处，使所述单个激光束撞击在所述第二光检测器上；并且其中所述投影引擎基于来自所述第一光检测器和所述第二光检测器的输出来调整所述可移动反射镜装置的驱动。10.根据权利要求9所述的激光扫描投影仪，其中所述可移动反射镜装置包括第二反射镜位置传感器，所述第二反射镜位置传感器生成指示所述可移动反射镜装置内的第二反射镜的偏转的输出；其中所述触发电路还被耦合以接收来自所述第二光检测器的输出，并且响应于来自所述第二光检测器的输出指示所述单个激光束已经撞击在所述第二光检测器上而断言所述触发信号；其中所述投影引擎还包括第二采样/保持电路，所述第二采样/保持电路被配置为响应于所述触发信号的断言而将所述第二反射镜位置传感器的输出采样并保持为第二保持值；其中所述模数转换器还被配置为将所述第二保持值数字化以生成第二数字化值；以及其中所述控制电路进一步被配置为基于所述第二数字化值来调整所述可移动反射镜装置的驱动。11.根据权利要求10所述的扫描激光投影仪，其中所述控制电路被配置为基于所述第一数字化值校准所述第一反射镜位置传感器，并且基于所述第二数字化值校准所述第二反射镜位置传感器。12.根据权利要求11所述的扫描激光投影仪，其中所述控制电路在所述单个激光束撞击到所述第一光检测器上时使用所述第一反射镜的期望偏转角的先验知识来基于所述第一数字化值校准所述第一反射镜位置传感器，并且在所述单个激光束撞击到所述第二光检测器上时使用所述第二反射镜的期望偏转角的先验知识来基于所述第二数字化值校准所述第二反射镜位置传感器。13.根据权利要求11的扫描激光投影仪，其中所述控制电路通过以下方式基于所述第一数字化值来校准所述第一反射镜位置传感器：将所述第一反射镜位置传感器的输出中的瞬时增益确定为第一校准值与所述第一数字化值的比率；以及在基于所述第一数字化值调整所述可移动反射镜装置的驱动之前，缩放所述第一数字化值以考...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：