掃描激光接近檢測的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]激光飛行時間(TOF)距離測量系統(tǒng)通常測量已經(jīng)從目標(biāo)反射的激光脈沖的往返時間。能夠在掃描激光投影機中采用激光TOF系統(tǒng)，以確定激光路徑中是否存在障礙物。當(dāng)存在障礙物時，可以關(guān)閉激光源，以避免對障礙物造成傷害。
【附圖說明】
[0002]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的掃描激光投影系統(tǒng)；
[0003]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的在視場中具有障礙物的圖1的掃描激光投影系統(tǒng)；
[0004]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的具有阻擋光電檢測器的局部障礙物的圖1的掃描激光投影系統(tǒng)；
[0005]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的移動裝置的框圖；
[0006]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的移動裝置；
[0007]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的測試光電檢測器的移動裝置；
[0008]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的檢測局部障礙物的移動裝置；
[0009]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的游戲設(shè)備;并且
[0010]圖9示出根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0011]在以下詳細描述中，參考作為示例示出其中可以實踐本發(fā)明的特定實施例的附圖。足夠詳細地描述這些實施例，以使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明。應(yīng)理解，本發(fā)明的各種實施例雖然不同，但是未必互相排他。例如，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以在其它實施例內(nèi)實施在本文連同一個實施例所述的具體部件、結(jié)構(gòu)或者特征。另外，應(yīng)理解，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以修改每個所公開實施例內(nèi)的個別元件的位置或者布置。因此，以下詳細描述不應(yīng)被考慮為限制意義，并且本發(fā)明的范圍僅由經(jīng)適當(dāng)解釋的所附權(quán)利要求、以及權(quán)利要求所授權(quán)的等效物的全部范圍所限定。在附圖中，在幾個視圖各處，相同附圖標(biāo)記表示相同或者類似的功能。
[0012]使用接近檢測器以實現(xiàn)具有2級激光分類的高亮度激光投影機。在本發(fā)明的一些實施例中，掃描激光投影機掃描包括可見光和不可見光兩者的調(diào)制光束。與紅色、綠色和藍色激光束一起掃描紅外(IR)激光束，以投射具有不可見(IR)覆蓋的可見圖像。如果IR激光入射在物體上，則該光的一部分將朝著投影機反射回。能夠使用本文稱為“T0F光電檢測器”的第一光電檢測器以感測這種光，并且使得能夠為IR光信號計算飛行時間，以確定投影機和所感測的物體之間的距離。
[0013]給定當(dāng)前激光規(guī)定，則應(yīng)在系統(tǒng)內(nèi)考慮單點故障。本發(fā)明的各種實施例包括電路和系統(tǒng)，以測試接近檢測功能的發(fā)送和接收電路兩者。例如，可以在光源附近包括本文稱為“光源光電檢測器”的另外的光電檢測器，以確定激光源是否正在起作用(發(fā)送電路)。同樣地，例如，可以在TOF光電檢測器附近并且部分地指向TOF光電檢測器地定位第二 IR光源。這種第二 IR光源可以被用于測試TOF光電檢測器的功能(接收電路)。
[0014]定期地，另外的IR光源可以被脈動短持續(xù)時間(例如在垂直回掃期間)。當(dāng)被脈動時，TOF光電檢測器檢測IR光并且生成光電流信號，光電流信號能夠被系統(tǒng)電路和邏輯電路處理。另外的IR光源可以被規(guī)律性地脈動，以驗證TOF光電檢測器在產(chǎn)生信號的投影機視場中在缺少物體的情況下正在工作。
[0015]除了測試TOF光電檢測器之外，另外的IR光源還可以被用于檢測阻擋TOF光電檢測器接收所反射的IR激光的局部障礙物。例如，如果在TOF光電檢測器上放置手指，但是手指并不阻擋用于投射IR激光的主掃描束，則接近檢測系統(tǒng)將不能夠檢測投影機的視場中的其它物體，并且將僅報告在其檢測范圍內(nèi)不存在物體。本發(fā)明的各種實施例使用另外的IR光源和TOF光電檢測器作為用于檢測這些局部障礙物的局部接近檢測器。
[0016]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的掃描激光投影系統(tǒng)。掃描激光投影機100包括圖像處理部件102、TOF計算和控制部件190、紅色激光源110、綠色激光源120、藍色激光源130和紅外激光源164 ο使用反射鏡103、105、107和142使來自激光源的調(diào)制光結(jié)合，以形成調(diào)制光束109。掃描激光投影機100也包括折疊反射鏡150以及具有掃描反射鏡116的掃描平臺114。掃描激光投影機100也包括激光源光電檢測器(H)) 111、121、131和165。
[0017]在操作中，圖像處理部件102使用二維插值算法處理在101處的視頻內(nèi)容，以對于每個掃描位置確定適當(dāng)空間圖像內(nèi)容。然后，這種內(nèi)容被映射為紅色、綠色和藍色激光源中的每一個的命令電流，使得激光的輸出強度與輸入圖像內(nèi)容一致。在一些實施例中，這種處理以超過150MHz的輸出像素速度發(fā)生。
[0018]激光源光電檢測器111、121、131和165被用于測試、驗證和校準(zhǔn)激光源110、120、130和164的運行。例如，在一些實施例中，激光源光電檢測器111、121、131和165被定位成檢測相應(yīng)的激光源是否正在產(chǎn)生光。在一些實施例中，激光源光電檢測器耦接(未示出)至諸如圖像處理部件102的控制電路。這提供了用于控制激光源的閉環(huán)操作，并且允許測試和校準(zhǔn)激光源。在一些實施例中，如圖1中所示，激光源光電檢測器被置于檢測單色光束，但是在其它實施例中，激光源光電檢測器被置于檢測彩色光束(諸如調(diào)制激光束109)中的光。激光源光電檢測器111、121、131和165的放置不是對本發(fā)明的限制。
[0019]然后，調(diào)制激光束109被引導(dǎo)到安裝在超高速萬向節(jié)上的二維雙軸激光掃描反射鏡116上。在一些實施例中，使用微電子機械系統(tǒng)(MEMS)工藝而由硅制作這種雙軸掃描反射鏡。在一些實施例中，MEMS裝置使用電磁致動，使用包含MEMS裸片、永磁體和電接口的小型子組件的微小組件實現(xiàn)電磁致動，雖然各種實施例不限于該方面。例如，一些實施例采用靜電或者壓電致動。在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以采用任何類型的反射鏡致動。
[0020]掃描反射鏡驅(qū)動電路(未不出)提供一個或者多個驅(qū)動信號以控制掃描反射鏡116的角度運動，從而引起輸出光束124產(chǎn)生跨投影機視場128的光柵掃描126。在一些實施例中，通過組合水平軸線上的正弦波分量和垂直軸線上的鋸齒波分量而形成光柵掃描126。在這些實施例中，受控輸出光束124以正弦波圖案前后左右地掃描，并且以鋸齒波圖案垂直地(從頂至底地)掃描，而在(從底至頂?shù)?回掃期間顯示空白。圖1示出隨著光束垂直地從頂至底地掃描的正弦波圖案，但是未示出從底至頂?shù)幕貟摺Ｔ谄渌鼘嵤├?，以三角波控制垂直掃描，使得不存在回掃。在又進一步實施例中，垂直掃描為正弦波掃描。本發(fā)明的各種實施例不受所使用的用于控制垂直和水平掃描的波形或者結(jié)果的光柵圖案的限制。
[0021]掃描激光投影機100使用如上所述的掃描調(diào)制激光束而提供視頻投影。掃描激光投影機100也提供接近檢測功能，以檢測投影機的視場128中的障礙物。接近檢測可以是當(dāng)檢測出障礙物時禁用一個或者多個光源的安全電路的一部分。接近檢測也可以是當(dāng)檢測出障礙物時降低光源輸出的安全電路的一部分。例如，當(dāng)檢測出障礙物時，光源輸出可以被降低為低于2級功率水平。禁用、關(guān)閉或者降低光源的輸出可以保護障礙物不受損傷。例如，如果障礙物是人眼，則禁用、關(guān)閉或者降低光源的輸出將防止對眼睛的損傷。通過在掃描激光投影機100內(nèi)的元件的組合提供接近檢測。例如，能夠夠一起使用IR激光源164、TOF光電