專利名稱：用于圖像投影的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及便攜式投影設(shè)備。具體而言，本發(fā)明涉及可操作的顯示圖像的便攜式投影設(shè)備。
背景技術(shù)：
商業(yè)和其它的職業(yè)(function)正朝著移動(dòng)的方式發(fā)展。隨著便攜式計(jì)算設(shè)備以及包括膝上型計(jì)算機(jī)、蜂窩式電話和個(gè)人數(shù)字助理(PDA)日益廣泛的使用，其中，可以使用很多典型的便攜式顯示器和便攜式投影設(shè)備。然而，典型的顯示技術(shù)是非常不方便的，它們質(zhì)量差，功率消耗大。
許多典型的投影設(shè)備是設(shè)計(jì)連接到一臺(tái)計(jì)算機(jī)，通常是一臺(tái)桌上型計(jì)算機(jī)的大型(large)的投影設(shè)備。由于膝上型計(jì)算機(jī)的增加(proliferation)，投影設(shè)備變得越來(lái)越便攜，市場(chǎng)也隨之?dāng)U大。近來(lái)，銷售商開(kāi)發(fā)了一種裝置，它能使PDA(諸如掌上型或袖珍型的PC設(shè)備)與一個(gè)投影儀相連并能用于講座(drive a presentation)，從而取消了對(duì)膝上型計(jì)算機(jī)的需要。同樣地，許多高端投影儀具有存儲(chǔ)和顯示Powerpoint文件的能力，而不需要采用外部設(shè)備。這些投影儀的典型用戶是以講座(presentation)為目的的團(tuán)體用戶(corporate user)，但是，市場(chǎng)正在向著家庭劇院、專業(yè)化的顯示和訓(xùn)練仿真應(yīng)用的方面擴(kuò)展。
顯示投影系統(tǒng)通常是體積大、笨重和功率消耗高的設(shè)備。它們需要用高功率的和高溫的光源來(lái)工作。這就意味著它們需要相當(dāng)大的冷卻和電源供給。當(dāng)前的設(shè)備需要相當(dāng)?shù)膹?fù)合光學(xué)系統(tǒng)(complex optics)來(lái)聚焦并掾縱顯示以進(jìn)行“梯形失真校正”和圖像縮放等。為了與環(huán)境方面的問(wèn)題相適應(yīng)，也需要對(duì)顯示進(jìn)行手工校正。較小元件的使用正在使典型設(shè)備變小，但是基本上所使用的技術(shù)是陳舊的技術(shù)。仍然存在功耗高、尺寸大、耐用性和可用性差等問(wèn)題。這些典型的顯示技術(shù)包括陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)、等離子體顯示、光閘或DLP(數(shù)字光處理器)投影儀。
許多典型的便攜式投影儀其寬度和深度與大的膝上型計(jì)算機(jī)的尺寸相當(dāng)，但其高度為膝上型計(jì)算機(jī)的兩倍。一個(gè)典型的單元的尺寸是1.9”h×9”×7”，重2.9磅(約1.31544千克)。這個(gè)裝置是基于TI DLP(數(shù)字光處理器)技術(shù)，輸出為800 ANSI流明(Lumen)(顯示亮度的一種計(jì)量單位)，并支持XGA(1024×768)分辨率。根據(jù)其特征、亮度和分辨率，許多典型產(chǎn)品的價(jià)格在3000到10000美元范圍。
使用當(dāng)前技術(shù)能減少的尺寸和重量是有限的。為了準(zhǔn)確地與精密光學(xué)元件進(jìn)行組裝以制造當(dāng)前的設(shè)備，就需要易碎的、功率消耗大的和昂貴的燈泡。這就會(huì)使得生產(chǎn)成本高和利潤(rùn)少。因此，當(dāng)前的設(shè)備只用在特殊的用途上，并一項(xiàng)典型的業(yè)務(wù)在一個(gè)地方往往只有一或兩臺(tái)。盡管當(dāng)前的設(shè)備只有3磅重，似乎比較便攜，但是，它在使用200小時(shí)左右之后就需要更換燈泡，而且價(jià)格高達(dá)200-300美元。
常常用ANSI流明來(lái)計(jì)量投影儀的亮度。在投影儀的技術(shù)規(guī)格說(shuō)明書(shū)中，這個(gè)度量是用“亮度”來(lái)標(biāo)記的，但在技術(shù)上它是發(fā)光功率的度量。流明是光量(quantity of light)的一個(gè)度量，而不是照度(illumination)或亮度(brightness)。為了確定亮度，流明的數(shù)量被按照面積來(lái)劃分以得到每平方英尺上的流明(lumens/sq.ft.)。
投影儀的ANSI流明測(cè)量的規(guī)格與投影圖像的尺寸無(wú)關(guān)，通常用在屏幕周?chē)?個(gè)點(diǎn)上的測(cè)量結(jié)果來(lái)得到一個(gè)平均值。許多典型的顯示投影儀的ANSI流明的位于800-1100 ANSI流明之間。
與此相反，典型的電視畫(huà)面具有大約20-30流明/平方英尺的亮度。對(duì)800ANSI流明的投影儀的比較依靠顯示圖像的尺寸。要記住的是，為了得到亮度的數(shù)值，我們將用流明額定值除以顯示面積。如果假設(shè)屏幕不吸收太多的光，800流明的投影儀的亮度與顯示尺寸為7.5英尺(約2.286米)的典型的電視機(jī)的亮度相當(dāng)。
典型的800流明的投影儀的亮度在屏幕上產(chǎn)生對(duì)角線為7.5英尺的圖像(可覆蓋27平方英尺的面積)是30流明/平方英尺(用800流明除以27平方英尺)。對(duì)于更大的顯示器，圖像是不大亮的(less bright)。例如，對(duì)于一個(gè)對(duì)角線為10英尺的圖像(可覆蓋48平方英尺)，同樣的投影儀將只有17流明/平方英尺(800/48＝17)的亮度。
許多典型的投影儀或者是LCD(液晶顯示器)或者是DLP(數(shù)字光處理器)投影儀。兩種投影儀都使用以恒定亮度發(fā)光的高強(qiáng)度燈。LCD面板上的每個(gè)象素都起著一個(gè)微小光閘的作用，以阻擋某一些光，并改變屏幕上的亮度。DLP投影儀有一個(gè)由微小鏡面構(gòu)成的陣列，光線或者通過(guò)透鏡投影到屏幕上或者投影到投影儀中的黑色“光吸收器”(light sink)上，以便吸收掉不需要的光。不管是一個(gè)像素還是全部像素發(fā)射最大限度的光，燈泡的亮度都不會(huì)改變。(由于LCD上的像素不能完全阻擋住光，即使是在像素的鏡面指向光吸收器的情況下，DLP投影儀也會(huì)漏光，因此，兩種類型的投影儀通常都產(chǎn)生不十分理想的黑色)。
一個(gè)100瓦的燈泡通常僅輸出5-7瓦的可見(jiàn)光，其余的能量浪費(fèi)在發(fā)熱上。100瓦的燈泡發(fā)出的光相當(dāng)于800流明，但是，一個(gè)輸出為800流明的投影儀通常需要250瓦的燈泡。這是因?yàn)闊襞菰谒械姆较蛏隙驾敵龉?。反射?reflector)的缺陷、光的泄漏以及通過(guò)LCD面板和透鏡時(shí)吸收的光，使得光在離開(kāi)投影儀之前，耗費(fèi)了大約一半的光強(qiáng)度。有些光在穿過(guò)房間而投影到屏幕上時(shí)也因散射而損失掉了。這樣就使得從燈泡到屏幕上的光損失了許多能量。
為了使燈泡發(fā)出非常“白”的顏色，燈絲必須在很高的溫度下工作，這就需要更高的電壓和功率大得多的電源。這也會(huì)增加由于發(fā)熱而損耗的電力。
許多典型的投影儀和許多典型的電視機(jī)之間的差別在于投影方法有所不同。在電視機(jī)的CRT(陰極射線管)中，光是通過(guò)讓聚焦的電子束投影到陰極射線管內(nèi)表面上的熒光體上而產(chǎn)生的。電子束照亮了非常小的點(diǎn)，并使這個(gè)點(diǎn)在屏幕表面上從左到右、從上到下快速地移動(dòng)，直到覆蓋整個(gè)的表面為止。這發(fā)生得如此之快，以致肉眼注意不到，而只看到作為一個(gè)完整(solid)圖像的畫(huà)面。
為了改變?cè)擖c(diǎn)的亮度，電子束的強(qiáng)度要根據(jù)需要而變化。在CRT中，對(duì)亮度的主要限制是它的最大的射束電流。產(chǎn)生一個(gè)完整畫(huà)面所需要的平均功率要低得多。如果僅有10％的屏幕需要最大的亮度，那么，僅在10％的時(shí)間內(nèi)需要最大功率。對(duì)于掃描式的顯示器而言，需要兩個(gè)度量，這就是平均功率(相當(dāng)于ANSI流明)和峰值功率。因?yàn)楹苌傩枰麄€(gè)屏幕都是白的，所以對(duì)于相同質(zhì)量的畫(huà)面來(lái)說(shuō)，平均功率可以是很低的。
基于CRT的投影儀通常使用3個(gè)非常亮的CRT，并通過(guò)透鏡聚焦來(lái)投影圖像。然而它們既重又大。有時(shí)也將CRT用于背投電視機(jī)上。CRT投影儀的峰值與平均(ANSI)流明之比通常是5∶1。例如，一個(gè)額定160ANSI流明的CRT投影儀將有超過(guò)800的峰值流明。由于CRT能夠完全切斷射束電流，因此，CRT能提供一個(gè)理想的黑色級(jí)別。對(duì)于畫(huà)面質(zhì)量而言，一個(gè)純凈的黑色和一個(gè)明亮的白色是一樣重要的。由于這個(gè)基本的不同，具有典型的160流明ANSI亮度和800以上峰值亮度的CRT投影儀看起來(lái)確實(shí)比額定為800流明的LCD投影儀更加明亮。
早期的計(jì)算機(jī)監(jiān)視器(綠色屏幕)往往不能按需要掃描足夠多(在足夠高的刷新速率下)的線數(shù)，它們的熒光體具有較長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間(即在受到電子束的沖擊后它們能持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)光)。在器件不能足夠快地掃描的情況下，為了克服電子器件的限制，就需要設(shè)計(jì)出持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的熒光體來(lái)克服該限制并改進(jìn)顯示質(zhì)量。
所有的熒光體都不可避免地具有一定的持續(xù)時(shí)間。與此矛盾的是，隨著顯示電子器件更快地發(fā)展，可以更快地驅(qū)動(dòng)電子束的掃描(即具有更高的刷新率)，CRT的制造商不得不設(shè)法最小化CRT中熒光體的持續(xù)時(shí)間。計(jì)算機(jī)監(jiān)視器越來(lái)越多地使用在較高的刷新速度下具有較短持續(xù)時(shí)間的熒光體，以便減少圖像的閃爍并得到像視頻圖像那樣的活動(dòng)畫(huà)面的輪廓鮮明的圖像(crisper image)。
除了顯示上的問(wèn)題外，與器件的連接也證明是成問(wèn)題的。對(duì)于膝上型計(jì)算機(jī)的典型的顯示設(shè)備使用的連接并不能用于其它的便攜式計(jì)算設(shè)備。對(duì)于許多便攜式設(shè)備而言，交叉兼容性是有限的，并且必須使用多種顯示設(shè)備。
這些問(wèn)題長(zhǎng)期存在于許多顯示場(chǎng)所之中，這其中包括平視顯示器、計(jì)量(gauge)顯示器、背投電視、正面投影電視、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、蜂窩電話顯示屏、PDA顯示屏、便攜式投影儀、照相復(fù)印機(jī)的成像系統(tǒng)。如此，這個(gè)解決方案可以應(yīng)用到各種顯示應(yīng)用之中。
同樣，許多典型的顯示設(shè)備在顯示性能、接口規(guī)格和便攜性方面都存有問(wèn)題。此外，許多典型的顯示器顯得體積龐大、沉重、昂貴、高功耗、產(chǎn)生熱量多、機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難于安裝和/或易破碎，等等。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在比較這樣的現(xiàn)有技術(shù)和在此所述的本發(fā)明之后，將會(huì)更加清楚地認(rèn)識(shí)到現(xiàn)有技術(shù)的許多其它方面的問(wèn)題和缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
在具有至少一個(gè)襯底層(substrate layer)的單個(gè)光投影單元中能夠得見(jiàn)本發(fā)明的各個(gè)方面。該單元可以有一個(gè)具有若干電磁能量源的襯底層，一個(gè)具有若干微型機(jī)電鏡面的襯底層和一個(gè)具有計(jì)算電路的襯底層。每個(gè)微型機(jī)電鏡面可唯一的與一組電磁能量源相關(guān)聯(lián)。此外，計(jì)算電路可以驅(qū)動(dòng)電磁能量源和微型機(jī)電鏡面以產(chǎn)生圖像。這些電磁能量源可以包括微型激光器、毫微點(diǎn)(nanodot)和VCSEL(垂面腔面發(fā)射激光器)等。這組電磁能量源可以包括紅、藍(lán)、綠光源。此外，這組電磁能量源還可以包括紅外光源和其它光源。與襯底層相集成的可以是透明層。這些透明層可以用作光楔(wedge)以幫助引導(dǎo)光或密封敏感元件。
在投影點(diǎn)(proxel)單元中可以得見(jiàn)本發(fā)明的其它方面。投影點(diǎn)單元可以有一組電磁能量源，每個(gè)都發(fā)射不同的波長(zhǎng)。這組能量源與一個(gè)電磁能量調(diào)制器相關(guān)聯(lián)，并用此調(diào)制器來(lái)引導(dǎo)從能量源發(fā)出的光。一組這些投影點(diǎn)單元可以組合在一個(gè)單個(gè)的芯片狀單元中以便利于圖像的投影。這些不同的波長(zhǎng)可以包括紅、藍(lán)、綠和紅外線等。此外，電磁能量源可以是毫微點(diǎn)、VCSEL、發(fā)光二極管和微型激光器等。電磁能量調(diào)制器可以是一個(gè)微型機(jī)電鏡面。此外，該投影點(diǎn)單元還可以包括一個(gè)光檢測(cè)器。這樣的光檢測(cè)器可以用于確定鏡面位置、可操作性、校準(zhǔn)和與目標(biāo)物體的鄰近(proximity of object)等。
從投影裝置中也可得知本發(fā)明的其它的一些方面，該投影裝置包括一個(gè)具有幾個(gè)光源的襯底，具有幾個(gè)微型機(jī)電鏡面的第一調(diào)制器襯底以及具有幾個(gè)微型機(jī)電鏡面的第二調(diào)制器襯底。這些部件都可以與一個(gè)計(jì)算電路一起集成到一個(gè)單個(gè)的芯片狀的單元中。該單元可以進(jìn)一步包括若干與襯底層相集成的透明層。這些透明層可以用作為光楔以幫助引導(dǎo)光或用以密封和保護(hù)敏感部分。
從具有多個(gè)投影點(diǎn)的集成投影儀的使用方法中也可得見(jiàn)本發(fā)明的其它的一些方面。該方法包括調(diào)節(jié)分配給各個(gè)投影點(diǎn)的范圍和數(shù)據(jù)，并引導(dǎo)光的發(fā)射以便與一個(gè)或多個(gè)光調(diào)制器相協(xié)調(diào)，以產(chǎn)生一個(gè)圖像。
如此，說(shuō)明了一個(gè)用于圖像投影的設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明，并結(jié)合附圖一起考慮，本發(fā)明的其它方面、優(yōu)點(diǎn)和新特征將會(huì)變得更加清楚。


結(jié)合附圖并參照下面的說(shuō)明，將能更全面地了解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，圖中用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)標(biāo)明相同的特征，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明示出了一個(gè)投影設(shè)備的示意方塊圖；圖2和3是根據(jù)本發(fā)明示出了另一個(gè)投影裝置的示意方塊圖；圖4是示出一個(gè)用在如圖1、2和3中的投影設(shè)備中的投影點(diǎn)的圖畫(huà)；圖5A、5B和5C是根據(jù)本發(fā)明示出了在投影設(shè)備中的投影點(diǎn)的配置的圖；圖6A、6B、6C和6D是根據(jù)本發(fā)明示出了投影光配置的示意圖；圖7A、7B、7C和7D是根據(jù)本發(fā)明示出了投影屬性的圖；圖8是出了關(guān)于投影設(shè)備的視場(chǎng)的感測(cè)(sensing)從目標(biāo)物體上反射的光的示意方塊圖；圖9是示出了由如圖1、2和3中所見(jiàn)的本發(fā)明使用的范例的方法的方塊流程圖；圖10A、10B、10C和10D是示出了在圖4中所見(jiàn)的投影點(diǎn)的一個(gè)范例實(shí)施例的示意圖；圖11是在如圖4中所見(jiàn)到的投影點(diǎn)的另一個(gè)典型實(shí)施例；圖12A、12B、12C和12D是示出了如在圖4中所見(jiàn)的投影點(diǎn)的另外幾個(gè)范例實(shí)施例的示意圖；圖13A、13B、13C、13D和13E是示出了如在圖1、2和3中所見(jiàn)的一個(gè)分層的(layered)投影設(shè)備的范例實(shí)施例的示意圖；圖14A、14B和14C是示出了如在圖13A、13B、13C、13D和13E中所見(jiàn)的投影設(shè)備的范例實(shí)施例的示意圖；圖15和16是示出了用于操縱如在圖1、2和3中所見(jiàn)的投影設(shè)備的電路的范例實(shí)施例的示意方塊圖；以及圖17、18、19A、19B、19C、19D、20、21、22和23是示出了如在圖1、2和3中所見(jiàn)的投影設(shè)備的應(yīng)用的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及基于具有集成的光源和光調(diào)制器的投影設(shè)備的便攜式顯示設(shè)備的創(chuàng)造。一個(gè)可能的應(yīng)用包括一個(gè)基本的掃描投影系統(tǒng)。其它的范例的應(yīng)用包括平視顯示器、背面投影顯示器、姿態(tài)接口(gesture interface)和復(fù)印機(jī)(copier)等。
光源和光調(diào)制器可以集成到一個(gè)單個(gè)的單元或光投影裝置中。這個(gè)單元可以包含幾個(gè)光學(xué)地結(jié)合的層。此外，該單元還可包含與光源和光調(diào)制器電連接的計(jì)算電路。如此，所述層可以是與其它材料集成在一起的半導(dǎo)體層，以形成一個(gè)單芯片狀的單元。該單元可以采取芯片狀的形式，并由各種半導(dǎo)體、襯底和混合半導(dǎo)體層等制成。該單芯片狀的單元可以投影來(lái)自各種子單元和稱為(termed)投影點(diǎn)的光，以產(chǎn)生一個(gè)圖像。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于圖像投影的系統(tǒng)10的示意方塊圖。光源12產(chǎn)生電磁信號(hào)，所述電磁信號(hào)沖擊到調(diào)制設(shè)備14上。調(diào)制設(shè)備14引導(dǎo)來(lái)自設(shè)備22的電磁信號(hào)。可以通過(guò)聚焦設(shè)備16來(lái)引導(dǎo)電磁信號(hào)。所述電磁信號(hào)可以被引導(dǎo)以沖擊到特定目標(biāo)物體18上。此外，傳感器20可以檢測(cè)散射的電磁信號(hào)，并用這些電磁信號(hào)來(lái)控制光源12、調(diào)制設(shè)備14和/或所述聚焦設(shè)備16。
這些設(shè)備可以位于分離的單元中，或在一個(gè)單個(gè)的襯底上，或者在其它的各種組合中。例如，可將VCSEL裝置和MEM鏡面放在一個(gè)襯底上。VCSEL可以產(chǎn)生一束光束。該光束可以沖擊到鏡面上。該鏡面將該光束引導(dǎo)到屏幕或其它顯示器上。此外，在該裝置上還可以包括一個(gè)光傳感器。該反射光可以被檢查到和測(cè)量以確定反射物體的距離和反射光的其它性質(zhì)。
半導(dǎo)體光源技術(shù)可以采取各種不同的形式。這些形式可以包括LED(發(fā)光二極管)、RC LED、NRC LED、表面LED、薄膜LED、OLED、VCSELS、EEL(邊緣發(fā)射激光器)、可調(diào)的多色激光器、二極管激光器和毫微點(diǎn)(nanodot)等。
調(diào)制設(shè)備可采取各種不同的形式。這些形式包括數(shù)字光處理器、振動(dòng)式MEM鏡面、圖像校正活塞鏡面(piston mirror)陣列、具有鏡面的毫微米(nano)或微米(micro)譯碼器(translator)，固定鏡面、液晶單元(liquid crystal cell)、具有可變反射率的設(shè)備，以及其它空間光調(diào)制器，等等。此外，空間光調(diào)制器可以是振幅和/或相位調(diào)制器。它們都可以用于本發(fā)明之中。
本發(fā)明可以使用數(shù)字信號(hào)處理器。這個(gè)處理器可以用來(lái)控制、操縱半導(dǎo)體光發(fā)射器技術(shù)和/或調(diào)制設(shè)備，和/或與半導(dǎo)體光發(fā)射器技術(shù)和/或調(diào)制設(shè)備通信。此外，本發(fā)明還能夠在數(shù)字信號(hào)處理器的指示下用調(diào)制設(shè)備引導(dǎo)由半導(dǎo)體光發(fā)射器技術(shù)產(chǎn)生的電磁能量。此外，該數(shù)字信號(hào)處理器可以與包括便攜式計(jì)算設(shè)備等的計(jì)算設(shè)備通信。
在一個(gè)范例的實(shí)施例中，本發(fā)明可以采取掃描投影顯示器的形式。該顯示器可以使用集成在單個(gè)芯片上的基于MEM的鏡面和半導(dǎo)體光源陣列。將基于MEM的鏡面和半導(dǎo)體光源組合到“投影點(diǎn)”元件中。每個(gè)“投影點(diǎn)”元件都有一個(gè)或多個(gè)光源以及一個(gè)或多個(gè)調(diào)制設(shè)備。投影點(diǎn)元件可以配置在集成設(shè)備上以利于諸如電子縮放、屏蔽和梯形失真(keystone)校正等功能。如此，系統(tǒng)將變得極為耐用、功率消耗較低，并且只有火柴盒大小。此外，投影圖像的分辨率和尺寸并不受設(shè)備尺寸的限制，產(chǎn)量(yield)不會(huì)容易地受像素誤差的影響。這樣，它就可以起到個(gè)人顯示器或組投影儀(groupprojector)的功能。
在另一個(gè)實(shí)施例中，掃描投影顯示器可以具有集成在單塊芯片上的基于MEM的鏡面、半導(dǎo)體光源陣列和LiDAR(激光雷達(dá))成像陣列。所述LiDAR可以用于跟蹤顯示表面以控制顯示尺寸，并能夠進(jìn)行失真校正，為基于姿態(tài)的用戶接口跟蹤用戶的移動(dòng)，和/或掃描用戶提供的目標(biāo)物體(二維或三維的)供輸入之用。
在另一個(gè)實(shí)施例中，集成的設(shè)備將一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)式鏡面與在投影點(diǎn)元件中的VCSEL組合在一起。該設(shè)備將與投影點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的像點(diǎn)投影到屏幕上并迅速移動(dòng)它們以產(chǎn)生一個(gè)畫(huà)面。這與傳統(tǒng)的使用諸如單個(gè)的DLP或LCD的空間光調(diào)制器通過(guò)透鏡來(lái)引導(dǎo)光的光調(diào)制方案不同。而該裝置更類似于電視機(jī)。在電視機(jī)中，為了產(chǎn)生一束電子束，必須將陰極封閉在真空中并加熱到相當(dāng)高的溫度。然后，電子束沖擊屏幕表面上的熒光體以產(chǎn)生一個(gè)光點(diǎn)。相反，半導(dǎo)體光源將電子直接轉(zhuǎn)換為光子并將光子發(fā)射到即使在發(fā)送一段相當(dāng)長(zhǎng)的距離也不會(huì)散開(kāi)的光束中。而且，具有多個(gè)投影點(diǎn)，能夠以極高的掃描速度來(lái)掃描圖像。
或者，通過(guò)將單個(gè)光源通過(guò)一組鏡面似的(mirrored)表面、易變反射表面、光束分裂器以及其它的定向設(shè)備引導(dǎo)到相位或頻率調(diào)制器以產(chǎn)生一個(gè)彩色顯示。結(jié)果產(chǎn)生的改變了頻率的一個(gè)或多個(gè)光束被引導(dǎo)以形成一個(gè)圖像。
盡管單光源的方案是可行的，但是設(shè)計(jì)可以包括多個(gè)同時(shí)掃描的光源，以增加亮度和提高圖像的穩(wěn)定性。
圖2是根據(jù)如圖1中所見(jiàn)的系統(tǒng)的投影系統(tǒng)的范例實(shí)施例的示意性方塊圖。在此實(shí)施例中，光源32、MEM鏡面36和控制電路34都可以放在分離的襯底或襯底層上。光源32可以是一個(gè)單光源、一組光源或光源陣列等。
或者，還可以把器件安放在單個(gè)的襯底上。圖3是根據(jù)如在圖1中所見(jiàn)的系統(tǒng)的投影系統(tǒng)的范例實(shí)施例的示意方塊圖。在此實(shí)施例中，控制電路56、集成光源和定向設(shè)備54都放在一個(gè)單個(gè)的襯底上。然而，其它各種組合也是可能的。
圖4示出了在投影點(diǎn)元件中的集成光源和光調(diào)制器的范例的實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，一組光源74產(chǎn)生在不同波長(zhǎng)的光。這個(gè)光沖擊鏡面76和78，并被從所述鏡面76和78引導(dǎo)和投影以產(chǎn)生一個(gè)圖像。在此情況下，光源和光調(diào)制器的集合(collection)稱為(termed)投影點(diǎn)。然而，可以設(shè)想到其它各種不同的實(shí)施例。
光源組74可以采取各種不同的形式，這包括VCSEL、毫微點(diǎn)(nanodot)、邊緣發(fā)射激光器(EEL)、LED(發(fā)光二極管)、RCLED、NRC LED、表面LED和OLED，等等。在圖4所示的例子中，裝有一組VCSEL的單晶片層與調(diào)制層疊放在一起。
如圖4中所見(jiàn)的光調(diào)制器包括一組鏡面76和78。這些鏡面根據(jù)要求改變光線79的方向以再現(xiàn)一個(gè)圖像。在一個(gè)范例實(shí)施例中，至少有一個(gè)鏡面是振動(dòng)式的鏡面。用一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)式鏡面的路徑對(duì)來(lái)自光源的光投影進(jìn)行計(jì)時(shí)，以便照亮構(gòu)成圖像的特定的點(diǎn)。
然而，也可以設(shè)想出其它各種調(diào)制器。例如，鏡面可以是數(shù)字的?；蛘撸部梢允褂闷渌恼{(diào)制裝置，諸如杠桿臂(leaver arm)、棱鏡和成角度的Pyrex(硼硅酸鹽耐熱玻璃)等。
在集成設(shè)備的表面上可以配置不止一個(gè)投影點(diǎn)。投影點(diǎn)的數(shù)量和配置提供了各種特征，諸如投影點(diǎn)冗余、可變寬高比、電子的animorphics和panamorphics、屏蔽、反向掃描、隔行掃描、組式掃描和局部組式掃描等。
可以這樣來(lái)配置投影點(diǎn)，以使其投影的范圍與其它的投影點(diǎn)相重疊。以這種方式，可由一組相鄰的投影點(diǎn)來(lái)承擔(dān)失效的投影點(diǎn)的責(zé)任。投影點(diǎn)可在它們范圍內(nèi)的一個(gè)有限的區(qū)域中投影，以允許各種不同的特征，包括圖像縮放、屏蔽(masking)、梯形失真校正等。與典型的DLP投影儀不同，單個(gè)投影點(diǎn)對(duì)一個(gè)以上的像素或一個(gè)在其上能夠發(fā)生各種光投影的擴(kuò)展路徑負(fù)責(zé)。典型的DLP投影為一個(gè)像素分配一個(gè)單個(gè)的數(shù)字鏡面。該鏡面用開(kāi)/關(guān)像素狀態(tài)進(jìn)行投影。因此，上述的許多特征都是不可能的。
陣列的模式也是至關(guān)重要的。圖5A示出了在集成設(shè)備表面92上的典型的投影點(diǎn)94配置或陣列。每個(gè)投影點(diǎn)在布局(composition)上都可以是一致的，或者隨行、列而發(fā)生變化，或者以關(guān)于芯片92表面的其它模式。例如，每個(gè)投影點(diǎn)可以具有一組投影可見(jiàn)光的VCSEL和兩個(gè)振動(dòng)式鏡面?；蛘撸梢愿鶕?jù)投影點(diǎn)的投影來(lái)配置具有單波長(zhǎng)的投影點(diǎn)?？梢越⒓t光發(fā)射投影點(diǎn)、藍(lán)光發(fā)射投影點(diǎn)和綠光發(fā)射投影點(diǎn)的投影點(diǎn)行。在另一個(gè)例子中，可根據(jù)一個(gè)模式來(lái)配置發(fā)射不同波長(zhǎng)的投影點(diǎn)。
這個(gè)特征的一個(gè)方面是減少了線掃描。投影點(diǎn)可以掃描一條線或一條線的一部分。則一組投影點(diǎn)可以同時(shí)掃描多條線。在另一個(gè)實(shí)施例中，投影點(diǎn)可以來(lái)回地掃描同樣的一條線或在反向掃描時(shí)掃描隨后的一條線。在具有800線的典型的CRT監(jiān)視器上，光束要橫過(guò)屏幕掃描800次。對(duì)每條水平線重復(fù)水平掃描。相反，具有800個(gè)或更多投影點(diǎn)的設(shè)備不需掃描超過(guò)一次就能產(chǎn)生每條水平線。另一方面，投影點(diǎn)能夠垂直掃描并產(chǎn)生在水平線上每個(gè)像素。因此，能夠更快地刷新屏幕。相似的，投影點(diǎn)能夠雙向掃描。投影點(diǎn)的數(shù)量和雙向掃描使得能夠進(jìn)行隔行掃描，并具有極高的分辨率。
在使用大量的設(shè)備時(shí)也能夠具有冗余。可適當(dāng)?shù)馗淖兏鞣N設(shè)備以補(bǔ)償一個(gè)或多個(gè)相鄰設(shè)備的損失。這種改變是很簡(jiǎn)單的，如調(diào)整掃描范圍和通過(guò)軟件或硬件分配給任何給定投影點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
此外，傳感器及其它不可見(jiàn)光源可以和可見(jiàn)光源放在一起。它們可以用來(lái)檢測(cè)視場(chǎng)中目標(biāo)物體的位置和移動(dòng)。
然而，可以設(shè)想出各種不同的配置。圖5B示出了一個(gè)圓形的或Fresnel(菲涅耳)狀的配置。圖5C示出一個(gè)類似橢圓形的配置?？蓪⑼队包c(diǎn)按不同的形狀來(lái)配置，如矩形或不規(guī)則的形狀。這些配置中的每一個(gè)對(duì)于特定的應(yīng)用都產(chǎn)生優(yōu)點(diǎn)。例如，圖5A的配置可以用在便攜式投影儀或背面投影電視。圖5B和5C的配置可以應(yīng)用在更特殊的應(yīng)用上，如用在顯示器面板、平視顯示器和表面不平的目標(biāo)物體上。
圖6A示出具有單振動(dòng)式鏡面的投影點(diǎn)的掃描線配置。可以沿著給定掃描線(如在頂部標(biāo)出的掃描線)來(lái)投影光線。通過(guò)對(duì)光源(如VCSEL)的激活進(jìn)行定時(shí)，系統(tǒng)可以產(chǎn)生沿著頂部掃描路徑標(biāo)出的完整的循環(huán)。然而如果想要使用振蕩器的全部范圍，就可以將光線投影到沿所標(biāo)出的一段頂部路徑的任何一點(diǎn)上。底部路徑可以代表第二投影點(diǎn)。如果配置了多個(gè)投影點(diǎn)，就可以同時(shí)掃描一個(gè)圖像的所有的線。
在第二實(shí)施例中，下面的線可以代表第一投影點(diǎn)的另一條路徑。如果將一個(gè)振蕩鏡面和至少具有兩個(gè)方位的數(shù)字鏡面結(jié)合在一起，光源就可以投影在不同路徑的任何一點(diǎn)上，以便于完全掃描振動(dòng)式鏡面。如果配置了大量這樣的投影點(diǎn)，就能實(shí)現(xiàn)局部組式掃描(partial gang scan)。
圖6B示出了另一個(gè)實(shí)施例，其中，各個(gè)投影點(diǎn)都有重疊的范圍。以這種方式，如果任何一個(gè)投影點(diǎn)不起作用或受到損壞，在此區(qū)域中的其它的投影點(diǎn)就會(huì)承擔(dān)起該投影點(diǎn)范圍的選擇的部分的責(zé)任；提供冗余。這樣的配置也能實(shí)現(xiàn)電子縮放特性，按此特性，各個(gè)相鄰的投影點(diǎn)可以在投影點(diǎn)的中心范圍內(nèi)的指定范圍。如所分配的范圍所指示的，相同圖像數(shù)據(jù)能夠在較小和較大的區(qū)域中投影。
如果在調(diào)制中使用兩個(gè)振動(dòng)式鏡面，就能產(chǎn)生如圖6C所示的正弦路徑?？梢詫?duì)光定時(shí)，以在沿此路徑的任何一點(diǎn)上發(fā)射。如果兩個(gè)鏡面的振蕩速率之比大于1比1，就能產(chǎn)生可以改變給定區(qū)域的覆蓋的各種正弦路徑。這樣的指標(biāo)可以通過(guò)生產(chǎn)制造來(lái)固定，或者用軟件或硬件參數(shù)或開(kāi)關(guān)來(lái)改變。
圖6D示出了來(lái)自兩個(gè)數(shù)字鏡面的輸出的另一個(gè)潛在的實(shí)施例。如果兩個(gè)鏡面中的每一個(gè)都有兩個(gè)位置，任何給定投影點(diǎn)就能產(chǎn)生一組四個(gè)象素?；蛘撸绻總€(gè)鏡面都有三個(gè)位置，任何給定投影點(diǎn)就能產(chǎn)生9個(gè)象素。然而，可以設(shè)想到不同的組合。這樣的特征還可以用來(lái)提供重疊和冗余。
圖7A、7B、7C和7D還示出了用投影點(diǎn)來(lái)產(chǎn)生的不同效果或特性。例如，圖7A示出了以擴(kuò)展方式改變給定投影點(diǎn)的范圍。這樣的責(zé)任區(qū)域的控制可以用來(lái)提供諸如梯形失真校正、寬高比變化和圖像縮放的特征。圖7B示出了責(zé)任區(qū)的類似的改變，其中，責(zé)任區(qū)被壓縮或者縮窄了。這也可以產(chǎn)生諸如梯形失真校正、縮放和寬高比變化的特征。圖7C示出了使用不到全部可用投影點(diǎn)的情況。在此情況下，可以提供屏蔽。圖7D示出了使用一個(gè)或多個(gè)投影點(diǎn)投影到不能工作的投影點(diǎn)的區(qū)域中。如符號(hào)“×”所示，不工作的投影點(diǎn)不能產(chǎn)生像素或掃描線。相鄰的投影點(diǎn)就會(huì)承擔(dān)起兩個(gè)投影點(diǎn)的任務(wù)。或者，遠(yuǎn)處的一個(gè)投影點(diǎn)可以對(duì)投影區(qū)承擔(dān)責(zé)任，或者由一個(gè)投影點(diǎn)的組合來(lái)補(bǔ)償由不工作的投影點(diǎn)造成的損失。利用這些功能，可以提供各種特性，諸如改變寬高比、支持多種寬高比、基于軟件的梯形失真校正、animorphics、panamorphics、屏蔽、掃描、隔行掃描和組式掃描。
另一方面，設(shè)備陣列也可能產(chǎn)生一組散射的、會(huì)聚的、干涉的(interfering)或附加的(additive)光束。這組光束可以產(chǎn)生附加的顏色陣列?；蛘撸瑢?duì)于一些應(yīng)用，可配置設(shè)備以產(chǎn)生干涉圖(interference pattern)。這些干涉圖可以建造低振幅的區(qū)域和高振幅的區(qū)域。而且，可以配置設(shè)備以產(chǎn)生重疊模式(overlapping pattern)。各種不同的模式可以以一中在給定位置增加光強(qiáng)度以超過(guò)單個(gè)設(shè)備的強(qiáng)度的方式操作。
在另一個(gè)實(shí)施例中，可以給投影點(diǎn)提供電磁能量源，如在圖8中所例示的，所述能量源可以是可見(jiàn)的，也可以是不可見(jiàn)的?？梢圆捎靡粋€(gè)感測(cè)機(jī)制來(lái)檢測(cè)在視場(chǎng)中的目標(biāo)物體、投影表面的外觀和/或在投影表面以外的物體。該能量源可以與位于芯片102中的檢測(cè)器一起使用，以檢測(cè)目標(biāo)物體或投影表面的形狀或角度。例如，芯片102可以用可見(jiàn)光譜和紅外光束投影一個(gè)圖像。例如，紅外光束可以從物體106和108或屏幕104反射。然后，可以用芯片102中的檢測(cè)器來(lái)確定目標(biāo)物體的形狀、目標(biāo)物體的位置、屏幕104的形狀和屏幕104所在的角度。然后可以自動(dòng)進(jìn)行校正，改變投影點(diǎn)的范圍、掃描分派給每個(gè)投影點(diǎn)的數(shù)據(jù)以及其它特性，以產(chǎn)生一個(gè)校正的圖像。例如，如果將屏幕104放在方位112的角度上，芯片102就能自動(dòng)校正投影的圖像以對(duì)新角度加以補(bǔ)償并保持圖像的質(zhì)量。適當(dāng)?shù)剡x擇屏幕材料也能夠檢測(cè)屏幕對(duì)面的物體，諸如物體110。在另一個(gè)范例的實(shí)施例中，也可用投影點(diǎn)調(diào)制器作為光收集源(light collection source)，使用利用檢測(cè)的光收集方案或光投影方案來(lái)收集沿給定路線的光?？梢栽O(shè)想一個(gè)姿態(tài)接口。
例如，可以使用一個(gè)LiDAR系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)屏幕的位置、方向(orientation)、表面質(zhì)量和其它參數(shù)。然后這個(gè)信息還可以被用來(lái)調(diào)整聚焦、指向和光的發(fā)射。此外，該系統(tǒng)可以檢測(cè)在屏幕前面的物體并相適應(yīng)地投影以便補(bǔ)償失真。以這種方式，該系統(tǒng)可以有一個(gè)適應(yīng)的光學(xué)性能。LiDAR系統(tǒng)可建在每個(gè)投影點(diǎn)之中，包括分離的投影，或者采取另外的形式，與投影點(diǎn)陣列和芯片分離或集成在一起。
也可將光檢測(cè)器與每個(gè)投影點(diǎn)元件集成在一起，以便確定鏡面的位置，檢測(cè)從給定投影角度反射的光和/或確定投影點(diǎn)光源的可操作性。當(dāng)然，還可以設(shè)想其它各種不同的用途。
圖9示出了利用投影點(diǎn)配置實(shí)現(xiàn)各種可能的功能的范例方法。該系統(tǒng)可以接收也可以不接收如方塊122所指示的指令。例如，這些指令可以包括指示縮放、改變寬高比或調(diào)整圖像要求等。這些指令可由用戶、控制器或反饋機(jī)制等提供。
這個(gè)系統(tǒng)也可以用傳感器和檢測(cè)器來(lái)構(gòu)成。利用這些裝置，如方塊124所示，該系統(tǒng)可以感測(cè)環(huán)境。在此情況下，諸如屏幕角度、屏幕形狀、在光路上其它物體的存在的投影特性的感測(cè)可以用來(lái)結(jié)合其它指令以確定每個(gè)投影點(diǎn)的最佳范圍和數(shù)據(jù)的分配。如方塊126中所示，通過(guò)軟件和/或硬件的排隊(duì)，投影點(diǎn)的范圍可以被調(diào)整以達(dá)到期望的圖像特征。如方塊128中所示，可以通過(guò)向各個(gè)投影點(diǎn)控制單元提供選擇數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)施圖像投影。
以這種方式，可以提供各種特征，諸如改變寬高比、支持多種寬高比、animorphics、panamorphics、梯形失真校正、屏蔽、掃描、隔行掃描和組式掃描等。例如，系統(tǒng)的預(yù)試可以確定各種不同的投影點(diǎn)的可操作性，并且感測(cè)能力可以幫助確定哪個(gè)投影點(diǎn)是操作的。然后，該集成設(shè)備可以存儲(chǔ)可操作性信息，并利用這點(diǎn)決定投影點(diǎn)的新的范圍，以便在投影點(diǎn)中達(dá)到冗余。或者，通過(guò)感測(cè)屏幕的角度或屏幕相對(duì)于投影的角度可以達(dá)到對(duì)梯形失真的校正。通過(guò)調(diào)整投影點(diǎn)的范圍和光投影的定時(shí)以減少圖像的視線縮短(foreshortening)。各種光學(xué)元件可以與光源組合在一起，或者作為設(shè)備的部分裝在光路中，用于聚焦或改變光束的光學(xué)性質(zhì)的目的。鏡面也可以包括光學(xué)元件和或特定的表面形狀或特征，以達(dá)到特定的光學(xué)調(diào)節(jié)或改變光束的性質(zhì)。
圖10A、10B和10C是投影點(diǎn)的范例實(shí)施例。投影點(diǎn)系統(tǒng)130可以被開(kāi)發(fā)具有一個(gè)或多個(gè)光源132和兩個(gè)鏡面134和136。隨著鏡面134和136的振動(dòng)或移動(dòng)，光源132按節(jié)拍(in time)投影光以產(chǎn)生投影光束138。在這個(gè)范例實(shí)施例中，鏡面134和136可以振動(dòng)以便在光的方向上產(chǎn)生一個(gè)垂直交叉(perpendicular)的變化。例如，鏡面134可以振動(dòng)以便在投影光束中產(chǎn)生垂直偏離，鏡面136可以振動(dòng)而在投影光束138中產(chǎn)生水平偏離。反之亦然。
或者，一個(gè)鏡面可以是靜止的或固定的。這將能減少對(duì)活動(dòng)鏡面的尺寸要求?？蓪㈦p軸的活動(dòng)鏡面與靜止鏡面結(jié)合起來(lái)使用，以產(chǎn)生一個(gè)掃描投影。而且，可以設(shè)想數(shù)字鏡面和振動(dòng)式鏡面的各種組合。
圖10A是系統(tǒng)130的側(cè)視圖。該系統(tǒng)位于普通的襯底140上。將一個(gè)或一組光源132安裝在該襯底之中，鏡面134和136同樣那樣。沒(méi)有示出包含在襯底140中的適合的電連接或?qū)w連接以及絕緣結(jié)構(gòu)。圖10B示出了投影點(diǎn)的頂視圖。在一個(gè)范例實(shí)施例中，從一個(gè)或一組光源132發(fā)出的光通過(guò)用鏡面134進(jìn)行上調(diào)制或下調(diào)制(modulate up or down)，然后反射到鏡面136上。這里是如圖10B所示的一側(cè)到另一側(cè)的(side-to-side)調(diào)制。然而，也可以交換角色。而且，鏡面可以按不同的速度振動(dòng)。如果這些比率定為2∶1、3∶1或其它的比率，就會(huì)產(chǎn)生正弦曲線或各種其它的形狀。定時(shí)的光投影就會(huì)沿著這個(gè)曲線產(chǎn)生像素或線。這些由一個(gè)或多個(gè)投影點(diǎn)產(chǎn)生的像素或線的組合可以組合以產(chǎn)生一個(gè)圖像。
圖10C示出了另一個(gè)實(shí)施例，其中，集成設(shè)備是由各種不同的層142、144、146組成。在這個(gè)實(shí)施例中，光源132和其它的電子電路放置在層142。第一鏡面134放在層146上，第二鏡面136放在層144上。這些層可以相互連接，并且每層都可以有控制電路的不同部件。在這個(gè)組合中，由鏡面134和136來(lái)調(diào)制由光源132產(chǎn)生的定時(shí)的光，以產(chǎn)生投影光束138。然后將此投影光束用在與其它的光束的組合中以產(chǎn)生圖像。
圖10D示出了另一個(gè)實(shí)施例，其中，在變化的(varying)晶片層上產(chǎn)生一組光源。這些晶片層可用來(lái)產(chǎn)生具有不同波長(zhǎng)的光源。在這個(gè)范例實(shí)施例中，光源152、154和156分別位于層168、166和164上。光源152、154和156的每一個(gè)都具有不同的波長(zhǎng)，如紅、藍(lán)或綠。結(jié)合控制電路，光源152、154和156根據(jù)時(shí)間信號(hào)發(fā)射一個(gè)光束，隨后該光束由鏡面158和160進(jìn)行調(diào)制，以產(chǎn)生調(diào)制光束162。調(diào)制光束162結(jié)合來(lái)自其它的投影點(diǎn)的其它光束產(chǎn)生一個(gè)圖像。
在圖11中可見(jiàn)另一個(gè)實(shí)施例或投影點(diǎn)。圖11示出了一組邊緣發(fā)射激光器(EEL)182、184和186。每個(gè)邊緣發(fā)射激光器都有一個(gè)不同的波長(zhǎng)，如紅、藍(lán)或綠?？蓪⑦@些激光器指向鏡面188或其它的調(diào)制器。整個(gè)配置可以位于一個(gè)普通的襯底190上。然而，也可以設(shè)想各種不同的光源和調(diào)制系統(tǒng)。
圖12A示出了另一個(gè)實(shí)施例。在此情況下，光源202位于襯底208中。鏡面204位于襯底212中。在襯底208和212之間是一個(gè)透明層210，如Pyrex(硼硅酸鹽耐熱玻璃)。透明層210可以成一個(gè)角度。由光源202產(chǎn)生的光以一個(gè)角度沖擊到鏡面204上，然后從襯底204的開(kāi)孔214引出，以產(chǎn)生一個(gè)調(diào)制光束206。
圖12B示出了另一個(gè)范例實(shí)施例，其中，光源222位于層224中。用具有透射(transmissive)光指向元件228的杠桿臂(lever arm)226來(lái)調(diào)制和/或引導(dǎo)由光源222產(chǎn)生的光，以產(chǎn)生調(diào)制光束230。在圖12C所示的另一個(gè)實(shí)施例中，將光源226放在光束224上?？梢岳霉馐囊苿?dòng)或振動(dòng)并結(jié)合其它的調(diào)制器以產(chǎn)生上述的效果。如此，還可以設(shè)想光束、數(shù)字鏡面、振動(dòng)式鏡面和其它光調(diào)制器構(gòu)成的各種不同的組合。
圖12D描述了另一個(gè)實(shí)施例，其中，LCD板層(LCD panel layer)與一個(gè)或多個(gè)鏡面層集成一起?？梢杂肔CD層對(duì)一個(gè)或多個(gè)光源進(jìn)行過(guò)濾或調(diào)制?？梢允褂靡粋€(gè)或多個(gè)鏡面層對(duì)來(lái)自LCD層的光發(fā)射進(jìn)行掃描。
圖13A、13B、13C、13D和13E示出具有集成光源和調(diào)制裝置的分層設(shè)備的各種不同的實(shí)施例。圖13A與圖10C相似，光源和調(diào)制層以所示的分層方式配置。此外，在第一調(diào)制層上可以覆蓋一個(gè)透明層，以便有效地密封該調(diào)制層，并防止灰塵、濕氣和其它的污物損壞和降低調(diào)制器或光源的性能。而且，可將電路層連接在源層的下面?；蛘撸梢詫㈦娐穼雍驮磳?、第一調(diào)制器層或第二調(diào)制器層集成在一起。
圖13B示出了這個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)范例的變形，其中，第一調(diào)制器層和第二調(diào)制器層密封在兩個(gè)透明層之間。隨后，可在這個(gè)結(jié)構(gòu)上將電路層和源層連接起來(lái)。這個(gè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，在生產(chǎn)制造的過(guò)程中較早地將調(diào)制器層密封起來(lái)，以防止損壞并提高成品率。圖13C是另一個(gè)變形，其中，電路層放在第一調(diào)制器層和第二調(diào)制器層之間。這種配置的優(yōu)點(diǎn)是可以保持電路層靠近調(diào)制器層。另外，在第一調(diào)制器層和第二調(diào)制器層之間的期望的光路可以大于兩個(gè)鄰近層所允許的光路。在這種情況下，諸如電路層或透明層的位于第一和第二調(diào)制器層之間的第三層能在調(diào)制器之間提供較大的距離。
圖13D和圖13E示出了在集成設(shè)備中成角度的透明層的放置。在這些情況在的每一種情況下，成角度的透明層都能改變光入射的相對(duì)角度。在反射調(diào)制器(mirrored modulator)的情況下，如果光源垂直于靜止的反射面，系統(tǒng)就必須始終偏轉(zhuǎn)鏡面以使光線反射到隨后的鏡面。此外，對(duì)于光調(diào)制而言，并非鏡面的整個(gè)范圍都是可用的。使光的入射成一定角度可以起到增加投影點(diǎn)范圍的作用。在圖13D中，成角度的透明層或楔位于第一和第二調(diào)制器層之間。當(dāng)光線沖擊到第一調(diào)制器層上時(shí)，就按一定的角度被反射到第二調(diào)制器層上。如果兩個(gè)調(diào)制器層是平行的，第一調(diào)制器就必須工作以執(zhí)行一個(gè)附加的角度的運(yùn)動(dòng)。然而，如果使用所述楔形透明層，就可以使用第一調(diào)制器的全部范圍。圖13E示出了另一例子，其中，楔形透明層是放在調(diào)制器層和源層之間。在此情況下，入射在第一調(diào)制層上的光相對(duì)于保存了一定范圍的第一調(diào)制器被再次改變了一定角度(angled)。
圖14A示出了楔形透明層的一個(gè)更詳細(xì)的例子。在此情況下，一組VCSEL 252放置在層260中。VCSEL產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)的光信號(hào)，該光信號(hào)沖擊鏡面254和256以產(chǎn)生一個(gè)調(diào)制光258。鏡面254和256可以是靜止鏡面、數(shù)字鏡面、單軸振動(dòng)式鏡面、雙軸鏡面或一些組合。在此范例實(shí)施例中，由諸如Pyrex的材料制成的楔形透明層266是放在第一調(diào)制器層268和第二調(diào)制器層262之間。來(lái)自VCSEL 252的光在自動(dòng)入射角內(nèi)沖擊鏡面254。如此，就可以利用鏡面254的全部活動(dòng)范圍。而且，電路可以或可以不放在層264中，并且系統(tǒng)也可以或可以不用透明層270密封起來(lái)。
圖14B示出了系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例，其中，楔形透明層292放置在源層290和調(diào)制器層298及294之間。在此情況下，來(lái)自VCSEL 282的光按照將光指向鏡面286的自動(dòng)入射角沖擊鏡面284。鏡面286產(chǎn)生光束288。這里同樣，可將電路層296放在調(diào)制器層294和298之間，并可用透明層300來(lái)密封該系統(tǒng)。
圖14C示出了透明層的另外用途，以便在制造處理的早期階段有效地密封調(diào)制器層。在此情況下，調(diào)制器層322是密封在透明層320和324之間。類似地，將調(diào)制器層328密封在透明層326和330之間。將調(diào)制器層和與它們相關(guān)聯(lián)的透明層重疊在一起，以便使光束318首先沖擊調(diào)制器314，然后是調(diào)制器316。在一個(gè)特殊的情況下，調(diào)制器層可以包含相同的電路設(shè)計(jì)。頂部的調(diào)制器層上下顛倒并相對(duì)于底部的調(diào)制器層旋轉(zhuǎn)90度，然后將兩個(gè)調(diào)制器層結(jié)合起來(lái)。然后再將這兩個(gè)調(diào)制器層與控制電路和集成光源連接起來(lái)。以這種方式，就能實(shí)現(xiàn)單個(gè)調(diào)制器層的設(shè)計(jì)在每個(gè)器件中使用兩次。
圖15示出了系統(tǒng)使用的范例電路。電路340包括一個(gè)幀緩存器342、一個(gè)視頻處理器子系統(tǒng)344和各個(gè)投影點(diǎn)控制單元346、348、350和352等。幀緩存器可以接收和存儲(chǔ)視頻數(shù)據(jù)和/或控制數(shù)據(jù)和提供控制輸出。該數(shù)據(jù)被提供給解釋(interpret)數(shù)據(jù)和控制指令的視頻處理器子系統(tǒng)344。該視頻處理器子系統(tǒng)還將指令和控制數(shù)據(jù)進(jìn)行再分，并將指令和控制數(shù)據(jù)提供給投影點(diǎn)控制單元346、348、350和352。然后，所述投影點(diǎn)控制單元結(jié)合操縱投影點(diǎn)元件以產(chǎn)生圖像。
幀緩存器342可以采取各種不同的形式。這些形式包括RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)和各種存儲(chǔ)器電路?；蛘?，每個(gè)投影點(diǎn)都可以有一個(gè)幀存儲(chǔ)器，在每個(gè)投影點(diǎn)上分離的幀存儲(chǔ)器可以用于每個(gè)波長(zhǎng)，芯片可以有一個(gè)包含幀緩存器的單個(gè)的存儲(chǔ)器或各種不同組合。
視頻處理器子系統(tǒng)344可以采取各種形式。這些形式可以包括數(shù)字信號(hào)處理器等。
投影點(diǎn)控制器346、348、350和352可以采取圖16示例的形式。圖16示出了用于控制投影點(diǎn)的電路。串行RGB數(shù)據(jù)輸入到轉(zhuǎn)換器362中。由串行RGB信號(hào)得出的時(shí)鐘信號(hào)引導(dǎo)到寫(xiě)地址發(fā)生器366。RGB數(shù)據(jù)被引導(dǎo)到顏色信道分離電路364。分離的信道信號(hào)被引導(dǎo)到它們各自的線緩存器370、372和374中。在這里，它們根據(jù)寫(xiě)地址發(fā)生器366產(chǎn)生的寫(xiě)地址進(jìn)行存儲(chǔ)。然后，線緩存器370、372和374根據(jù)由讀地址發(fā)生器368產(chǎn)生的讀地址信號(hào)進(jìn)行讀取。根據(jù)調(diào)制鏡面和像素時(shí)鐘的移動(dòng)或位置來(lái)確定讀地址信號(hào)。例如，可以根據(jù)一個(gè)方向上的移動(dòng)來(lái)生成地址以產(chǎn)生光脈沖。然后，根據(jù)相反的移動(dòng)來(lái)生成地址以產(chǎn)生光脈沖。對(duì)于水平線，可以根據(jù)從左到右的圖像掃描來(lái)生成地址以產(chǎn)生像素。然后在鏡面反轉(zhuǎn)方向時(shí)，可以根據(jù)從右到左的掃描來(lái)讀取數(shù)據(jù)。以這種方式，每次掃過(guò)鏡面都可以產(chǎn)生像素。寫(xiě)地址發(fā)生器366和讀地址發(fā)生器368也可以通信以保證適當(dāng)?shù)牡刂诽幚怼?br> RGB數(shù)據(jù)從線緩存器370、372和374中分別發(fā)送到相應(yīng)的DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)376、378和380。DAC 376、378和380可以接收與亮度相關(guān)的信號(hào)。而且，DAC 376、378和380可以分別接收與每個(gè)發(fā)射器382、384和386相關(guān)的校準(zhǔn)信號(hào)。該校準(zhǔn)信號(hào)可以是在生產(chǎn)制造時(shí)確定的一個(gè)補(bǔ)償值(offset)，以補(bǔ)償設(shè)備之間的變異性。例如，可對(duì)器件進(jìn)行測(cè)試并將校準(zhǔn)了的偏移(shift)存儲(chǔ)在每個(gè)投影點(diǎn)和發(fā)射器的配置存儲(chǔ)器(configuration memory)390中。
在圖16的例子中，示出了紅、藍(lán)、綠發(fā)射器(分別為382、384和386)。此外，也可以產(chǎn)生其它波長(zhǎng)的信號(hào)。例如，一個(gè)與紅外信號(hào)相關(guān)聯(lián)的附加信號(hào)可以輸入到線緩存器和DAC。
串行控制數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)可以在視頻處理器子系統(tǒng)和轉(zhuǎn)換器388之間進(jìn)行通信?？蓪?shù)據(jù)引導(dǎo)到配置存儲(chǔ)器390中。該配置存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)發(fā)射器校準(zhǔn)信息、亮度信息以及與垂直驅(qū)動(dòng)和水平驅(qū)動(dòng)相關(guān)的參數(shù)。在這個(gè)范例實(shí)施例中，配置存儲(chǔ)器將與垂直驅(qū)動(dòng)相關(guān)的參數(shù)提供給垂直驅(qū)動(dòng)DAC 394。然后，垂直驅(qū)動(dòng)器DAC 394向垂直鏡面驅(qū)動(dòng)器396發(fā)出信號(hào)。在數(shù)字鏡面的情況下，鏡面可以采取期望的位置。在振動(dòng)式鏡面的情況下，可以用指示水平鏡面的振動(dòng)和位置的給定頻率驅(qū)動(dòng)鏡面來(lái)進(jìn)行振動(dòng)。
配置存儲(chǔ)器390也根據(jù)水平鏡面的振動(dòng)提供定時(shí)。在這個(gè)范例實(shí)施例中，水平鏡面驅(qū)動(dòng)器399按已知的頻率驅(qū)動(dòng)水平振動(dòng)式鏡面。鏡面?zhèn)鞲衅?98感測(cè)鏡面的位置。在這個(gè)例子中，當(dāng)鏡面達(dá)到振動(dòng)范圍的一個(gè)極限時(shí)，鏡面?zhèn)鞲衅?98產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)。該傳感器信號(hào)被提供給像素定時(shí)電路392，其根據(jù)位置、尺寸和分辨率數(shù)據(jù)來(lái)確定發(fā)送給讀地址發(fā)生器368的像素時(shí)鐘信號(hào)和方向信號(hào)。
能夠改變投影的范圍、發(fā)射器的發(fā)光定時(shí)和發(fā)光的持續(xù)時(shí)間，以產(chǎn)生期望效果。例如，可以在一個(gè)較窄的水平振動(dòng)范圍內(nèi)發(fā)送RGB數(shù)據(jù)，也可以在擴(kuò)展到整個(gè)范圍內(nèi)。以這種方式，可能實(shí)現(xiàn)各種特性?？梢允褂眯盘?hào)和數(shù)據(jù)定時(shí)來(lái)產(chǎn)生變化的(varying)寬高比、多種寬高比、梯形失真校正、animorphics、panamorphics、屏蔽、掃描、縮放、隔行掃描、反向的信號(hào)(reverted signal)、反轉(zhuǎn)信號(hào)(reverse signal)、透鏡位移和組式掃描。
如此，可將圖1、2和3所示的集成系統(tǒng)用于各種應(yīng)用之中。圖17示出了一個(gè)背面投影電視或監(jiān)視器，其中，集成設(shè)備412投影到反射表面(mirroredsurface)414上，隨后投影到屏幕416上?；蛘?，集成設(shè)備412也可以直接或通過(guò)各種光學(xué)器件投影到屏幕416上。
在另一個(gè)實(shí)施例中，圖18示出了一個(gè)平視顯示器，其中，集成設(shè)備432位于一個(gè)儀表板(dashboard)434上，并將圖像436投影在擋風(fēng)玻璃(windshield)430上。也可以用集成設(shè)備432或類似設(shè)備來(lái)創(chuàng)建儀表板(instrument panel)438、440和旅行屏幕(travel screen)442。例如，所述旅行屏幕可以用來(lái)顯示地圖或運(yùn)行方向、來(lái)自車(chē)輛的后視圖(rear view)或任何其它的圖像數(shù)據(jù)。平視顯示可以用在汽車(chē)、卡車(chē)、船舶、巡航船、飛機(jī)或其它應(yīng)用上。甚至可以將平視顯示圖像投影在建筑物(building)和其它建筑物(structure)的窗戶上。
這個(gè)系統(tǒng)可以被用來(lái)提供與環(huán)境狀況、新聞、儀表板、報(bào)警指示器、增強(qiáng)的視覺(jué)圖像、空氣運(yùn)動(dòng)相關(guān)的信息以及其它的信息。例如，該系統(tǒng)可以被用在小轎車(chē)上以便提供附加的安全帶警告。而且，該系統(tǒng)還可以用來(lái)將夜視圖像覆蓋在視場(chǎng)(vision field)上，以便為汽車(chē)加強(qiáng)對(duì)行車(chē)事故的識(shí)別。
而且，該系統(tǒng)可以被用來(lái)代替儀表板。例如，在背投投影儀(rear projector)的實(shí)施例中，該系統(tǒng)可以從儀表盤(pán)(dash)的后面來(lái)投影儀表板(instrumentpanel)?；蛘?，可以用正面投影的方式或按各種其它的配置來(lái)投影儀表板(panel)。另外，可以用投影儀系統(tǒng)來(lái)投影來(lái)自映射系統(tǒng)、后視系統(tǒng)、氣候控制系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)和其它系統(tǒng)的信息。該實(shí)施例也可用于諸如船舶、飛機(jī)、卡車(chē)及其它交通工具中的等同系統(tǒng)。
此外，顯示區(qū)域可以采取各種形狀。這些形狀與儀器板、儀表、擋風(fēng)玻璃及其它裝置的輪廓相關(guān)。另外，該顯示器可以有以動(dòng)態(tài)變化形狀的方式投影圖像的功能。
圖19A、19B、19C和19D示出了用在范例的小型投影設(shè)備中的集成設(shè)備。該系統(tǒng)可以與計(jì)算機(jī)、PDA或其它計(jì)算設(shè)備相連接?；蛘撸搯卧梢宰鳛橐粋€(gè)獨(dú)立的(self-contained)投影設(shè)備。投影設(shè)備452具有一個(gè)能在目標(biāo)屏幕454上投影的彈出式(popup)投影儀456。圖19B是投影設(shè)備452的俯視圖。集成設(shè)備可以裝在彈出式投影儀456中。這個(gè)系統(tǒng)可以有或可以沒(méi)有光學(xué)器件458。圖19C是靠近裝有光學(xué)器件458的彈出式臂桿456所見(jiàn)的小型投影設(shè)備452的側(cè)視圖。該系統(tǒng)也可以具有包括諸如串行端口、并行端口、USB、火線(fire wire)、SCSI、IrDA、智能介質(zhì)的各種連接器和視頻輸入等的輸入設(shè)備和諸如軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、移動(dòng)式硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、智能介質(zhì)讀取器、CD或DVD等的驅(qū)動(dòng)462。圖19D示出了具有臂桿(arm)456和光學(xué)器件458的設(shè)備452的前視圖。
然而，可以在墻上、窗戶上或其它表面上進(jìn)行投影。而且，可以將這個(gè)設(shè)備配置來(lái)在不平坦的表面上、奇特形狀的表面上或成角度的表面上投影?；蛘?，可以使用諸如LiDAR的感測(cè)設(shè)備來(lái)檢測(cè)表面的形狀并控制投影以便對(duì)該表面進(jìn)行補(bǔ)償。
在另一個(gè)范例實(shí)施例中，投影設(shè)備可以是膝上型計(jì)算機(jī)、PDA或其它的計(jì)算設(shè)備的一部分。該投影儀可以將圖像投影在膝上型計(jì)算機(jī)的屏幕上。以這種方式，可將膝上型計(jì)算機(jī)上的跳動(dòng)顯示(flip up display)較少到表面應(yīng)用(surface application)，甚至消除跳動(dòng)。在另一個(gè)例子中，PDA可以在墻上、桌上、紙張上、手上、眼鏡上甚至眼睛上投影顯示。
通過(guò)控制每個(gè)投影點(diǎn)的光束偏轉(zhuǎn)和指定的范圍，這個(gè)投影儀能夠調(diào)節(jié)投影圖像的水平和垂直位置。從而能夠?qū)崿F(xiàn)一種形式的自動(dòng)梯形失真校正，該梯形失真校正是基于這樣的一個(gè)假設(shè)，即投影儀是放在垂直于顯示表面的位置上。由于用電子地調(diào)節(jié)投影儀的圖像，因此能夠測(cè)量投影點(diǎn)的角度偏轉(zhuǎn)的變化，并且可用所述角度變化來(lái)計(jì)算所需的梯形失真校正中的相應(yīng)變化。這個(gè)方案可應(yīng)用于在水平或垂直方向上的偏轉(zhuǎn)或二者的組合。由于圖像是在投影圖像的表平面上移動(dòng)的，使得能夠自動(dòng)校正圖像的梯形失真。也可以使用各種傳感器的方法，如傾斜傳感器、紅外傳感器或來(lái)自觀看者(viewer)的反饋。
圖20示出另一個(gè)范例實(shí)施例，其中，將基于芯片或單元的投影系統(tǒng)與一個(gè)卡集成在一起或插入到計(jì)算設(shè)備。投影儀單元468安裝在接頭466上。接頭466可允許投影單元468的多軸旋轉(zhuǎn)。投影單元468也通信地連接(communicatively coupled)到卡464。這個(gè)卡464可以采取PCMCIA卡、PCI卡或智能卡等形式。
圖21示出了集成設(shè)備的另一個(gè)典型的用途。集成設(shè)備472將光線投影到捆起來(lái)的一組光纖上?？蓪⑦@組光纖操縱(guided)或模制(molded)成各種形狀以產(chǎn)生圖像表面。
在圖22所示的另一個(gè)用途中，集成設(shè)備492可以在屏幕494上投影。投影點(diǎn)的移動(dòng)范圍和光源的定時(shí)信號(hào)可以用來(lái)在表面949上產(chǎn)生圖像。而且，可以使用與每個(gè)投影點(diǎn)分開(kāi)或相關(guān)的檢測(cè)裝置來(lái)確定屏幕的形狀、角度或位置，并調(diào)節(jié)每個(gè)投影點(diǎn)的移動(dòng)范圍或責(zé)任范圍，以便相應(yīng)地加以補(bǔ)償。
這樣的系統(tǒng)也可用在觸摸屏的應(yīng)用上。例如，圖23示出了一個(gè)公用信息機(jī)(kiosk)的配置。公用信息機(jī)500有一塊可移動(dòng)的板502，其上有光投影芯片504和耐用屏幕506。由于觸摸檢測(cè)是基于來(lái)自芯片504的光投影，因此，這個(gè)屏幕可以是無(wú)源的，并可由較為粗糙的材料制成。
在適用于傳統(tǒng)的正投影面和背面投影的應(yīng)用的同時(shí)，所述光投影設(shè)備的唯一的屬性包括尺寸極小、功率消耗低、產(chǎn)生的熱量少。這些屬性使得投影技術(shù)能夠用于前所未有的廣泛應(yīng)用中。這些應(yīng)用既包括正面投影，也包括背面投影。所述投影裝置可以和萬(wàn)向接頭安裝在一起，以允許通過(guò)手工操作來(lái)對(duì)準(zhǔn)投影設(shè)備。所述光投影裝置還具有圖像校正能力，甚至在芯片的方位與屏幕表面的正常角度成相當(dāng)大的角度時(shí)也是這樣，無(wú)論或左或右，或上或下。靈活的定位能力還使得該設(shè)備具有不尋常的應(yīng)用范圍。
一些獨(dú)特的應(yīng)用包括櫥柜般大小的背面投影顯示器，其尺寸在高度和寬度上接近于屏幕尺寸，并且深度小于屏幕對(duì)角線尺寸的三分之一，并且有一個(gè)可以折疊成扁平包裝的外殼。
粗糙的(rugged)公用信息機(jī)，其使用便宜的、易于更換的屏幕，并將有源顯示部件保護(hù)在一個(gè)小的外殼中。由于屏幕是一個(gè)粗糙而又便宜的無(wú)源部件，因此，對(duì)于觸摸屏而言，這類公用信息機(jī)是很理想的。
汽車(chē)用、航空用和船用顯示器，能夠在擋風(fēng)玻璃上投影它們的圖像，但是體積小得足以能安放在儀表盤(pán)上而不需要組合式的(complex)外殼。這些設(shè)備能夠當(dāng)作為可插到電源上的零件市場(chǎng)(aftermarket)設(shè)備來(lái)使用而不需要更多的安裝。對(duì)于導(dǎo)航和系統(tǒng)監(jiān)控，這類的應(yīng)用可以起到信息顯示器的功能。
汽車(chē)用、航空用和船用顯示器，能夠在背投屏幕上投影它們的圖像，并用靈活的可配置的顯示器來(lái)代替當(dāng)前的“儀表盤(pán)”儀器。
嵌入應(yīng)用，其中將光投影裝置安裝在許多電子設(shè)備中。這包括能夠顯示多組捕獲視頻和圖像而不用外部顯示設(shè)備的可攜式攝像機(jī)和數(shù)字照相機(jī)。還包括嵌入到游戲控制器、手提電子玩具和專用工具。此外，通過(guò)將所述投影儀嵌入便攜式DVD播放器或膝上型計(jì)算機(jī)中，并用無(wú)源屏幕來(lái)代替現(xiàn)有的顯示器，也能夠取代在相同的裝置的LCD面板。
嵌入到交通工具中用于信息顯示和娛樂(lè)。所述設(shè)備可以嵌入到飛機(jī)或其它交通工具的頂部(overhead)或其它的部件，以便用于在座位靠背和艙壁(bulkhead)上投影顯示。
附加到各種接口卡，諸如小型閃光器件(compact flash)、PCMCIA或其它器件，以擴(kuò)大現(xiàn)有器件的顯示能力。
小型講詞提示機(jī)，可以容易地放在地板上或講臺(tái)上而不會(huì)擋住演講人的視域。
動(dòng)態(tài)信號(hào)，能方便地放置在零售環(huán)境中，還能夠顯示活動(dòng)圖像和可刷新的(refreshable)信息。
可配置的應(yīng)用，可以將該設(shè)備從安裝在護(hù)目鏡上的平視顯示器轉(zhuǎn)換為用于在傳統(tǒng)表面上投影成組的大幅圖像，或者將用在個(gè)人DVD或游戲機(jī)控制臺(tái)上的顯示器以及背面或正面投影儀轉(zhuǎn)換為大屏幕顯示器。
然而，還可以設(shè)想出各種不同的可能利用所述光投影裝置的應(yīng)用。
如此，描述了一種便攜式顯示系統(tǒng)。鑒于上述對(duì)本發(fā)明和附圖的詳細(xì)說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，其它的更改和變動(dòng)將會(huì)顯得更加清楚。如同下面的權(quán)利要求中所描述的，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以進(jìn)行各種變更和修改。
權(quán)利要求
1.一種公用信息機(jī)設(shè)備，該公用信息機(jī)設(shè)備包括一個(gè)包含多個(gè)投影點(diǎn)的投影設(shè)備，每個(gè)投影點(diǎn)包括至少一個(gè)電磁能量源和至少一個(gè)電磁能量調(diào)制器；以及一個(gè)顯示數(shù)據(jù)源，該投影設(shè)備根據(jù)該顯示數(shù)據(jù)源將圖像投影在無(wú)源顯示器屏幕上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的公用信息機(jī)設(shè)備還包括一個(gè)用于感測(cè)無(wú)源顯示器屏幕的姿態(tài)的感測(cè)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的公用信息機(jī)設(shè)備，其中每個(gè)投影點(diǎn)還包括一個(gè)電磁能量傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的公用信息機(jī)設(shè)備，其中每個(gè)投影點(diǎn)還包括一個(gè)發(fā)射不可見(jiàn)的電磁能量的不可見(jiàn)電磁能量源，電磁能量傳感器感測(cè)反射的不可見(jiàn)電磁能量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的公用信息機(jī)設(shè)備，其中反射的不可見(jiàn)電磁能量被解釋為無(wú)源顯示器屏幕的姿態(tài)接口的一部分。
6.一種圖像投影裝置，該圖像投影裝置包括一個(gè)含有多個(gè)投影點(diǎn)的投影設(shè)備，每個(gè)投影點(diǎn)包括至少一個(gè)電磁能量源和至少一個(gè)電磁能量調(diào)制器；以及一個(gè)連接到該投影設(shè)備的接口卡，該接口卡接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)，并且該投影設(shè)備根據(jù)該圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行投影。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像投影裝置，其中該接口卡是PCI卡。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像投影裝置，其中該接口卡是PCMCIA卡。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像投影裝置，其中每個(gè)投影點(diǎn)還包括一個(gè)電磁能量傳感器；以及一個(gè)發(fā)射不可見(jiàn)的電磁能量的不可見(jiàn)電磁能量源，該電磁能量傳感器感測(cè)反射的不可見(jiàn)電磁能量。
10.一種顯示裝置，該顯示裝置包括一個(gè)包括多個(gè)投影點(diǎn)的投影設(shè)備，每個(gè)投影點(diǎn)包括至少一個(gè)電磁能量源和至少一個(gè)電磁能量調(diào)制器，該投影設(shè)備放在靠近擋風(fēng)玻璃的地方，該投影設(shè)備將圖像數(shù)據(jù)投影在擋風(fēng)玻璃上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示裝置，其中該擋風(fēng)玻璃位于道路運(yùn)輸交通工具上。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示裝置，其中該擋風(fēng)玻璃位于飛機(jī)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示裝置，其中該擋風(fēng)玻璃位于船舶上。
14.一種背投顯示裝置，該背投顯示裝置包括一個(gè)包括多個(gè)投影點(diǎn)的投影設(shè)備，每個(gè)投影點(diǎn)包括至少一個(gè)電磁能量源和至少一個(gè)電磁能量調(diào)制器；一個(gè)無(wú)源屏幕，該無(wú)源屏幕包括一個(gè)在觀察表面背面的光沖擊表面；一個(gè)圖像數(shù)據(jù)輸入，該圖像數(shù)據(jù)輸入通信地連接到投影設(shè)備，該投影設(shè)備根據(jù)通過(guò)圖像數(shù)據(jù)輸入接收的圖像數(shù)據(jù)將電磁能量投影到無(wú)源屏幕的光沖擊表面上。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的背投裝置，其中每個(gè)投影點(diǎn)還包括一個(gè)電磁能量傳感器；以及一個(gè)發(fā)射不可見(jiàn)的電磁能量的不可見(jiàn)電磁能量源，該電磁能傳感器感測(cè)反射的不可見(jiàn)電磁能量。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的背投裝置，其中該反射的電磁能量被解釋為姿態(tài)接口的一部分。
17.一種便攜式投影單元，該便攜式投影單元包括一個(gè)包括圖像數(shù)據(jù)輸入設(shè)備的主體，該圖像數(shù)據(jù)輸入設(shè)備提供圖像數(shù)據(jù)；以及一個(gè)連接到主體的投影臂，該投影臂包括一個(gè)含有多個(gè)投影點(diǎn)的投影設(shè)備，每個(gè)投影點(diǎn)包括至少一個(gè)電磁能量源和至少一個(gè)電磁能量調(diào)制器，該投影設(shè)備根據(jù)該圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行投影。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的便攜式投影單元，其中每個(gè)投影點(diǎn)還包括一個(gè)電磁能量傳感器；以及一個(gè)發(fā)射不可見(jiàn)的電磁能量的不可見(jiàn)電磁能量源，該電磁能傳感器感測(cè)反射的不可見(jiàn)電磁能量。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的便攜式投影單元，其中該反射的電磁能量被解釋為姿態(tài)接口的一部分。
20.一種便攜式計(jì)算機(jī)，該便攜式計(jì)算機(jī)包括一個(gè)根據(jù)程序提供顯示數(shù)據(jù)的計(jì)算電路；以及一個(gè)包括多個(gè)投影點(diǎn)的投影設(shè)備，每個(gè)投影點(diǎn)包括至少一個(gè)電磁能量源和至少一個(gè)電磁能量調(diào)制器，該投影設(shè)備根據(jù)該顯示數(shù)據(jù)投影圖像。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的便攜式計(jì)算機(jī)，其中每個(gè)投影點(diǎn)還包括一個(gè)電磁能量傳感器；以及一個(gè)發(fā)射不可見(jiàn)的電磁能量的不可見(jiàn)電磁能量源，該電磁能傳感器感測(cè)反射的不可見(jiàn)電磁能量。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的便攜式計(jì)算機(jī)，其中該反射的電磁能量被解釋為姿態(tài)接口的一部分。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的便攜式計(jì)算機(jī)，還包括一個(gè)無(wú)源屏幕，該投影設(shè)備將顯示數(shù)據(jù)投影在該無(wú)源屏幕上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在單芯片上組合有光源、調(diào)制器以及控制電路的固體投影設(shè)備。例如，投影儀可以包括幾組VCSEL，每個(gè)都與一組MEM鏡面相關(guān)聯(lián)，并與控制電路相連接。該設(shè)備也可以包括用于密封的各種Pyrex層和斜面層。該設(shè)備還可以包括與該光源相關(guān)聯(lián)的檢測(cè)器。這些檢測(cè)器用于確定投影表面的形狀和位置、建造姿態(tài)接口并確定投影點(diǎn)的可操作性。本發(fā)明還涉及使用該器件用于操縱該圖像、產(chǎn)生縮放、屏蔽、反轉(zhuǎn)圖像、定位和梯形失真校正等的方法。本發(fā)明可以用在投影顯示設(shè)備、便攜式顯示設(shè)備、平視顯示、視網(wǎng)膜顯示、背面和正面投影顯示，以及其它的顯示應(yīng)用。
文檔編號(hào)H04N5/74GK1735831SQ02826016
公開(kāi)日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2002年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月6日
發(fā)明者邁克爾·格雷伯特 申請(qǐng)人:基約蒂公司