多レーザ駆動システム

著者らは特許

G02B27/48 - レーザスペックル光学系(ホログラフィにおけるスペックル抑制G03H1/32)
G03B21/20 - ランプ・ハウス
G03B33/06 - 加色法映写装置によるもの
H04N9/31 - カラー映像表示のための投射装置

の所有者の特許 JP2016528517:

マイクロビジョン,インク.

 

走査式プロジェクタは2次元でビームを掃引する走査ミラーを含む。ビームは複数のレーザ光源によって生成され、そのうち少なくとも2つは略同一の波長の光を生成する。2つの光源のうち一方は、それを超えると2つの光源が両方とも(均等または不均等に)駆動される移行点まで駆動される。

 

 

表面で反射するレーザ光は、「スペックル(speckle)」と称される煌く現象を発揮することがある。レーザ光は空間的に干渉性であり、散乱面で反射すると、反射した干渉光波が相互に規則的パターンで干渉し合って、ユーザにスペックルとして認知される。光源にレーザを利用する走査式プロジェクタは、表示画像全体にわたってスペックルを呈する場合がある。
本発明の各種実施形態に係る走査型投影装置を示す図である。 略同一の波長の光を生成する複数のレーザ光源を示す図である。 平衡レーザ光源駆動の場合の出力光パワーのプロットを示す図である。 出力最適化レーザ光源駆動の場合の出力光パワーのプロットを示す図である。 ハイブリッドレーザ光源駆動の場合の出力光パワーのプロットを示す図である。; 平衡レーザ光源駆動、出力最適化レーザ光源駆動、ハイブリッドレーザ光源駆動の場合の電力消費を比較するプロットを示す図である。 本発明の各種実施形態に係る画像処理コンポーネントを示す図である。 可変移行点を有するハイブリッドレーザ光源駆動を実証するプロットを示す図である。 略同一の波長の光を生成する複数のレーザ光源を示す図である。 3つの光源を用いたハイブリッドレーザ光源駆動の場合の出力光パワーのプロットを示す図である。 3つの光源を用いた平衡レーザ光源駆動、出力最適化レーザ光源駆動、ハイブリッドレーザ光源駆動の場合の電力消費を比較するプロットを示す図である。 より大きな出力パワーを達成するために同一の波長の2つのレーザ光源を駆動する方法のフローチャートである。 本発明の各種実施形態に係るモバイル装置のブロック図である。 本発明の各種実施形態に係るモバイル装置を示す図である。 本発明の各種実施形態に係るヘッドアップディスプレイシステムを示す図である。 本発明の各種実施形態に係るアイウェアを示す図である。 本発明の各種実施形態に係るゲーム機を示す図である。
以下の詳細な説明では、本発明を実行することのできる具体的な実施形態を例示のために示す添付図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実行できるように詳細に説明される。本発明の各種実施形態は異なるものの、必ずしも相互に排他的でないと理解すべきである。たとえば、ある実施形態に関連して本明細書に記載される特定の特徴、構造、または特性は、発明の範囲から逸脱せずに他の実施形態で実現することができる。また、開示する各実施形態内の個々の要素の位置または配置も、発明の範囲から逸脱せずに変更することができると理解すべきである。したがって、以下の詳細な説明は限定的に解釈すべきではなく、本発明の範囲は添付の請求項によってのみ定義され、請求項が権限を与える全範囲の等価物と共に適切に解釈される。図面中、類似の符号は図面全体を通じて同一または類似の機能を指す。
図1は、本発明の各種実施形態に係る走査型投影装置を示す。図1に示すように、走査ビーム投影システム100は、ビーム112を放射することのできる複数のレーザ光源を含む光源110を含む。ビーム112は、微少電気機械システム(MEMS)ベースのスキャナなどを含む走査プラットフォーム114に衝突し、走査ミラー116に反射して制御された出力ビーム124を生成する。走査ミラー制御回路130は、走査ミラー116の斜め移動を制御する1またはそれ以上の駆動信号を供給して、出力ビーム124に投影面128上でのラスタ走査126を生成させる。
いくつかの実施形態では、ラスタ走査126は、高速走査軸(横軸)上の正弦波成分と低速走査軸(縦軸)上ののこぎり波成分とを組み合わせることによって形成される。これらの実施形態では、制御された出力ビーム124は正弦波パターンで前後左右に掃引(スイープ、sweep)し、のこぎり波パターンで垂直に(上から下)掃引し、フライバック(下から上)中の表示はブランクとなる。図1は、ビームが垂直に上から下に掃引する際の高速走査正弦波パターンを示しているが、下から上のフライバックは示していない。
上から下への1回のラスタ走査は本明細書では1「フレーム」と称する。光源110が変調されると、画素はフレームでラスタ走査に沿って描かれる。高速走査軸が横軸、低速走査軸が縦軸として示されているが、本発明の各種実施形態はそれに限定されない。いくつかの実施形態では、低速走査軸が横軸であり、高速走査軸が縦軸である。
画像源102は表示対象の画像を画像処理コンポーネント104に提供する。画像源102は、画像を提供することのできるソフトウェアまたは任意の種類のハードウェアを実行するプロセッサを含むことができる。たとえば、画像源102は、記憶装置やハードディスクなどの記憶媒体とすることができる。また、たとえば、画像源102は、ソフトウェア指示を実行しながら画像を形成するプロセッサとすることができる。さらに別の例では、画像源102は、表示対象の画像を含む通信を受信することのできるコネクタまたは通信媒体とすることができる。画像処理コンポーネント104に提供される画像は、静的であっても時間の経過と共に変化してもよい。たとえば、画像源102は映像ストリームを画像処理コンポーネント104に提供することができる。
画像処理コンポーネント104は画像源102から画像を受信し、ビーム124がラスタパターン126を横断しながら画像を再生するように正確なタイミングと強度でレーザ光源110を駆動する。いくつかの実施形態では、画像処理コンポーネント104は略同一の波長の光を生成する複数のレーザ光源を駆動する。たとえば、レーザ光源110は2つの緑色レーザ光源を含むことができ、画像処理コンポーネント104はそれら両方を駆動して1つの画素を生成することができる。両緑色レーザ光源は均等または不均等に駆動する、および/または時分割多重化することができる。
略同一の波長の複数のレーザ光源を使用することで、利用可能な出力パワーを増大させ、スペックルを低減することもできる。同一の波長の複数のレーザ光源が同一の出力パワーレベルで駆動されると、スペックルは1/√nまでの因数で低減される。ただし、nはレーザ光源の数である。実際のスペックル低減量は因数の数に依存する。本発明の各種実施形態は、一度にまたは同時に駆動することのできる複数のレーザ光源を使用する。
走査ビーム投影システム100の各種実施形態は、以下でより詳細に説明するようなハイブリッドレーザ源駆動を含む。たとえば、いくつかの実施形態では、1つのみのレーザ光源が低出力光パワーレベルで駆動されて電力消費を低減し、複数のレーザ光源がより高い出力光パワーレベルで駆動されてスペックルを低減する。複数のレーザ光源が駆動されるパワーレベルを超過する出力パワーレベルは、本明細書で「移行出力光レベル」と称される。移行出力光レベルは静的であっても動的であってもよく、以下でさらに詳述するような多数の異なる要因を用いて決定することができる。いくつかの実施形態では、移行出力光レベルは、1つのレーザ光源のみから得られるピークパワー未満である。
図2は、略同一の波長の光を生成する複数のレーザ光源を示す。図2に示すように、光源110は2つの赤色光源210、212、2つの緑色光源220、222、1つの青色光源230を含む。光源210、212、220、222、230はそれぞれ画像処理コンポーネント104によって指令輝度値で駆動され、それに応答して光を生成する。たとえば、赤色光源210と212は、画像処理コンポーネント104から受信した指令輝度値に応答して赤色レーザ光を生成する。
本明細書で使用される「略同一の波長の光」という文言は、人間の目によって同じ色と認知される光を指す。たとえば、緑色レーザ光源220と222は略同一の波長の光を生成する。いくつかの実施形態では、それらの光源はまさに同一の波長(たとえば、525ナノメートル)の光を生成し、他の実施形態では、2つのソースからの光の波長は変化しているがまだ「緑色」スペクトル(たとえば、520〜550ナノメートル)に属する。いずれの場合も、2つのソースは略同一の波長の光を生成する。
動作時、画像処理コンポーネント104は、画素が表示されるときにレーザ光源を駆動する指令(コマンド)輝度値を生成する。画像処理コンポーネント104は、映像データから指令駆動値を生成するのに役立つ任意の適切なハードウェアおよび/またはソフトウェアを含むことができる。たとえば、画像処理コンポーネント104は特定用途向け集積回路(ASIC)や1またはそれ以上のプロセッサなどを含むことができる。いくつかの実施形態では、画像処理コンポーネント104はビーム124の位置を決定し、ソース画像内の画素間を補間し、ラスタパターン126で表示される画素の輝度値を決定する。
画像処理コンポーネント104は、電力消費および/またはスペックルを低減するように複数の光源を駆動する。たとえば、いくつかの実施形態では、略同一の波長の2つの光源のうちの一方が移行出力光レベルまで駆動され、指令出力光レベルが移行出力光レベルを超過すると、略同一の波長の2つの光源の両方が駆動される。たとえば、所与の画素の場合、緑色指令光パワーが緑色移行出力光レベル未満であれば、緑色光源220のみが駆動される。また、たとえば、緑色指令光パワーが移行出力光レベルを超過すれば、両方の緑色光源220および222を駆動することができる。両光源は均等なパワーレベルまたは異なるパワーレベルで駆動することができる。均等なパワーレベルで駆動すると、スペックルは0.707(n=2での1/√n)まで低減させることができ、不均等なパワーレベルで駆動すると、効率を高めることができる。さらに、いくつかの実施形態では、低い指令光パワーで使用される単独の緑色レーザ光源はあるフレームから次のフレームで交替させることができる、あるいは時間の経過と共に交替させることができる。レーザ光源の交替は光源の消耗や老朽化を「均し」、人間の目が複数のフレームにわたって受信した情報を平均化するため、明白なスペックルをさらに低減させることができる。
いくつかの実施形態では、レーザ光源は電流で駆動されるレーザダイオードを含む。これらの実施形態では、指令光パワー値は電流とすることができる。さらに、いくつかの実施形態では、光源はデジタル指令光パワー値を受信し、レーザダイオードを駆動するデジタル−アナログ変換器を含む。
光結合装置240は図示される様々な光源から光を受信し、112で単独の平行ビームを生成する。光結合装置240はミラーやレンズなどの任意の適切な光学素子を含むことができる。
レーザ光源110は2つの赤色光源、2つの緑色光源、1つの青色光源を示しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、いくつかの実施形態では、光源110は2つの緑色光源、各1つの赤色光源、1つの青色光源を含む。他の実施形態では、光源110は2つの赤色光源と2つの青色光源のみを含む。
図3は、平衡レーザ光源駆動の場合の出力光パワーのプロットを示す。プロット300は、2つの光源のそれぞれの指令光パワーの関数である出力光パワーを示す。プロット300は合計光パワーも示す。図3の例では、光源1および光源2は略同一の波長の光を放射する光源である。たとえば、光源1は緑色光源220とし、光源2は緑色光源222とすることができる。本例では、合計光パワーは緑色光源220、222によって放射される光の合計である。
いくつかの実施形態では、光源1と2はダイオードの閾値を満たす最小電流(本明細書では「閾値電流(threshold current)」と称する)を必要とするレーザダイオードであり、閾値電流を超える電流のみが光生成に寄与する。したがって、図3に示すように任意の所与の出力光パワーで2つのレーザダイオードを均等に駆動すると、同じ量の出力光パワーを生成するために単独のレーザダイオードを駆動するよりも電力消費が大きくなる。
図3に示すように、光源1および2は、どの指令光パワー値でも均等に駆動される。このため、電力増を犠牲にしてスペックル低減が得られる。
図4は、出力最適化されたレーザ光源駆動の場合の出力光パワーのプロットを示す。図4に示す指令光パワーの関数である合計光パワーは、図3に示す指令光パワーの関数である合計光パワーと同一である。ただし、光源1と光源2の相対的寄与は異なる。図3の例では、光源1は指令光パワーが増大するにつれてピーク出力光パワーまで駆動され、光源2はより大きな指令光パワーのために光源1と共に駆動される。
図4に示すように、低指令光パワーレベルでは1つのみの光源が駆動され、指令光パワーレベルが1つの光源だけの能力を超えると2つの光源が駆動される。これにより、スペックル増を犠牲として低指令光パワーレベルでの節電が達成される。
図5は、ハイブリッドレーザ光源駆動の場合の出力光パワーのプロットを示す。図5に示す指令光パワーの関数である合計光パワーは図3および4に示す合計光パワーと同一である。ただし、光源1および光源2の相対的寄与は異なる。図5の例では、光源1は低指令光パワーレベルでは移行点(「移行出力光レベル」とも称する)まで駆動され、移行点を超えると両光源1および光源2が指令光パワーレベルで均等に駆動される。いくつかの実施形態では、光源1は低指令光パワーレベルで移行点まで駆動され、移行点を超えると両光源1および光源2が指令光パワーレベルで不均等に駆動される。
図5に示すレーザ駆動は、1つのみのレーザ光源が移行点まで駆動され、移行点を超えると両光源が均等または不均等に駆動されるために「ハイブリッド」と称されるが、移行点が第1のレーザ光源から得られるピークパワーよりも小さい。
図5に示す第1および第2の光源は任意の波長の光源に対応させることができる。たとえば、第1の光源は赤色光源210とし、第2の光源は赤色光源212とすることができる。また、たとえば、第1の光源は緑色光源220とし、第2の光源は緑色光源222とすることができる。
いくつかの実施形態では、第1および第2のレーザ光源の役割は交互のフレームで交換される。たとえば、第1のレーザ光源をあるフレームの全画素に関して移行点まで駆動し、第2のレーザ光源を次のフレームで移行点まで駆動することができる。これは、投影装置において略同一の波長のレーザダイオードまたはすべてのレーザダイオードで行うことができる。
図6は、平衡レーザ光源駆動、出力最適化レーザ光源駆動、ハイブリッドレーザ光源駆動の場合のフレームの電力消費を比較するプロットである。出力最適化曲線は、図4に示す出力最適化駆動の場合の指令光パワーの関数である電力消費を表す。平衡曲線は、図3に示す平衡駆動の場合の指令光パワーの関数である電力消費を表す。ハイブリッド曲線は、図5に示すハイブリッド駆動の場合の指令光パワーの関数である電力消費を表す。
図6に示すように、ハイブリッドレーザ光源駆動は、移行点まで指令光パワーレベルで平衡駆動よりも節電を実現し、移行点を超えると指令光パワーレベルで出力最適化駆動よりもスペックル低減を実現する。
図7は、本発明の各種実施形態に係る画像処理コンポーネントを示す。画像処理コンポーネント104はコントローラ702を含む。コントローラ702は図6に示すように移行出力光レベルの値を決定するように構成される。たとえば、いくつかの実施形態では、コントローラ702は画像データを受信し、画像データの特徴に基づき移行出力光レベルを決定する。いくつかの実施形態では、移行出力光レベルは、1またはそれ以上のラインまたはフレーム全体の平均画像光強度に基づき決定される。平均光強度が低いとき、移行出力光レベルは節電のために比較的高く設定することができる。さらに、平均光強度が高いとき、移行出力光レベルはスペックル低減のために比較的低く設定することができる。
いくつかの実施形態では、移行出力光レベルは、ラインまたはフレーム内のピーク画素強度に基づき決定することができる。他の実施形態では、移行出力光レベルは、画像データの統計分析(たとえば、モード、平均、標準偏差など)に基づき決定することができる。
いくつかの実施形態では、コントローラ702は704で示すホスト装置からの通信を受信する。いくつかの実施形態では、ホスト通信は、画像データを提供する同一のホスト(たとえば、図1の画像源102)から得られる。ホスト通信は、移行出力光パワーレベルを決定する際に使用することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、ホスト通信は、移行出力光レベルで使用される値を提示することができる。ホストはこのようにして節電またはスペックル低減の量を直接決定することができる。また、たとえば、いくつかの実施形態では、ホスト通信は節電またはスペックル低減のいずれかのバイアスまたは優先を明示し、コントローラ702はホスト通信に応答して決定にバイアスをかけることができる。
図7に示すように、コントローラ702は、略同一の波長の光を放射する少なくとも2つの光源を駆動する。コントローラ702は移行出力光レベルを決定し、上述したようなハイブリッドレーザ光源駆動を用いて2つの光源を駆動する。いくつかの実施形態では、コントローラ702は複数セットの光源に関する移行出力光レベルを決定する。たとえば、コントローラ702は、緑色、赤色、および/または青色光源のそれぞれに関して1またはそれ以上の移行出力光レベルを決定することができる。
動作時、コントローラ702は、ハイブリッド駆動を利用して複数のレーザ光源を駆動する。たとえば、コントローラ702は緑色レーザ光源220、222の一方を移行出力光レベルまで駆動し、その後、両緑色レーザ光源220、222を、移行出力光レベルを超えて駆動する。いくつかの実施形態では、移行出力光レベルを超えて両レーザ光源が均等に駆動され、他の実施形態では、両レーザ光源が不均等に駆動される。
画像処理コンポーネント104は、上述の機能を実行することができる任意の回路を含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、コントローラ702は、乗算器、シフタ、加算器など、移行出力光レベルを決定することができるデジタル回路を含む。また、たとえば、いくつかの実施形態では、コントローラ702はハードウェア回路を含み、指示を実行するプロセッサも含むことができる。
図8は、可変移行点を有するハイブリッドレーザ光源駆動を実証するプロットを示す。図8のプロットは、図6に示す平衡曲線と出力最適化曲線と同一の曲線を示す。ただし、ハイブリッド曲線は異なる。ハイブリッド曲線は、コントローラ702が移行出力光パワーで異なる値を決定するときに起こる変化を実証するため、様々な移行出力光パワーを用いて示す。移行出力光パワーが増大すると、スペックル増加を犠牲として電力が低減され、移行出力光パワーが低減すると、電力増を犠牲としてスペックルが低減される。
図9は、略同一の波長の光を生成する複数のレーザ光源を示す。図9は図2と類似するが、例外として光源110が色毎に3つ以上の光源を含むことが明示されている。たとえば、「M」個の赤色光源は赤色光源910から始まり赤色光源912で終わる。「N」個の緑色光源は緑色光源920から始まり緑色光源922で終わる。「P」個の青色光源は青色光源930から始まり青色光源932で終わる。
動作時、画像処理コンポーネント104は、色毎にハイブリッド駆動を採用することができる。さらに、画像処理コンポーネント104は色毎に2つ以上の移行出力光レベルを決定することができる。概して、画像処理コンポーネント104は、n個の光源を含む色に関してn+1個の移行出力光レベルを決定することができる。
図10は、3つの光源を用いたハイブリッドレーザ光源駆動の場合の出力光パワーのプロットを示す。図10の例は、1色につき3つの光源が駆動されるときの光源110(図9)の動作に対応し、画像処理コンポーネント104が2つの移行出力光レベルを決定する。移行点1までは光源1のみが駆動される。移行点1と移行点2との間で、光源1と光源2が駆動される。移行点2を超えると、3つすべての光源が駆動される。いくつかの実施形態では、複数の光源が均等に駆動され、他の実施形態では、複数の光源が不均等に駆動される。
図11は、3つの光源を用いた平衡レーザ光源駆動、出力最適化レーザ光源駆動、ハイブリッドレーザ光源駆動の場合のフレームの電力消費を比較する図である。図11に示すように、ハイブリッド駆動は、第1の移行点までは指令駆動レベルで出力最適化駆動と同じ節電を達成する。第1および第2の移行点間では中間の節電およびスペックル低減が達成され、第2の移行点以降は電力を犠牲としてスペックルがさらに低減される。
図12は本発明の各種実施形態に係る方法のフロー図である。いくつかの実施形態では、方法1200またはその一部は、その実施携帯が先の図面に示される走査型投影装置によって実行される。他の実施形態では、方法1200は一連の回路または電子システムによって実行される。方法1200は、該方法を実行する特定の種類の装置に限定されない。方法1200における様々な行為は、説明される順序で実行してもよいし、異なる順序で実行してもよい。さらに、いくつかの実施形態では、図12に挙げるいくつかの行為が方法1200から省略される。
方法1200は、走査式レーザプロジェクタに表示される画像の移行出力光レベルが決定されるブロック1210から開始される。いくつかの実施形態では、これは、画像コンテンツおよび/またはホスト通信に基づき移行出力光レベルを決定するコントローラ702に相当する。
1220で、指令出力光レベルが移行出力光レベル未満であるとき、第1のレーザ光源を駆動する。これは、指令出力レベルが移行点未満である図5のハイブリッド駆動の場合に相当する。
1230で、指令出力光レベルが移行出力光レベルを超過すると第1のレーザ光源と第2のレーザ光源を駆動する。これは、指令出力レベルが移行点を超える図5のハイブリッド駆動の場合に相当する。
1240で、平均画像光レベルが低下するときに移行出力光レベルを上昇させる。平均画像光レベルの低下は、高輝度の画素を生じさせるスペックルの数の減少に相当する。このような小数の画素がスペックルの原因となるため、スペックルを大幅に増加させずに電力消費を低減するように移行出力光レベルを上昇させることができる。
1250で、移行出力光レベルの指示をホスト装置から受信する。いくつかの実施形態では、これはコントローラ702にホスト通信(図7)を提供する画像源102(図1)に相当する。
1260で、移行出力光レベルを上昇させて電力消費を低減する。いくつかの実施形態では、これは、ホスト装置からの要求に応じて電力消費を低減するために実行される。他の実施形態では、これは、画像コンテンツに応答してコントローラによって実行される。たとえば、画像がフレーム間で動的である場合、スペックルは人間の目には認知しづらくなる傾向があり、スペックル増大を犠牲として電力消費を低減するように移行出力光レベルを上昇させることができる。
1270で、移行出力光レベルを低下させてスペックルを低減する。いくつかの実施形態では、これはホスト装置からの要求に応じてスペックルを低減するために実行される。他の実施形態では、これは、画像コンテンツに応答してコントローラによって実行される。たとえば、画像がフレーム間で静的である場合、移行出力光レベルを低下させてスペックルを低減することができる。
1280で、指令出力光レベルが第2の移行光レベルを超えると第3のレーザ光源を駆動する。いくつかの実施形態では、これは図10に示すように3つのレーザ光源を駆動することに相当する。
図13は、本発明の各種実施形態に係るモバイル装置のブロック図である。図13に示すように、モバイル装置1300は無線インタフェース1310、プロセッサ1320、メモリ1330、走査式プロジェクタ100を含む。走査式プロジェクタ100は先の図面を参照して説明されている。いくつかの実施形態では、走査式プロジェクタ100は、上述したように節電およびスペックル低減のために略同一の波長で光を生成する複数のレーザ光源を含む。
走査式プロジェクタ100は任意の画像源から画像データを受信することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、走査式プロジェクタ100は静止画像を保有するメモリを含む。他の実施形態では、走査式プロジェクタ100はビデオ画像を含むメモリを含む。さらに別の実施形態では、走査式プロジェクタ100は、コネクタや無線インタフェース1310などの外部源から受信した画像を表示する。
いくつかの実施形態では、走査式プロジェクタ100は1またはそれ以上のプロセッサ1320または無線インタフェース1310からホスト通信を受信し、ホスト通信は1またはそれ以上の移行出力光レベルの決定に影響を及ぼす。
無線インタフェース1310は任意の無線送信および/または受信機能を含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、無線インタフェース1310は無線ネットワークで通信することのできるネットワークインタフェースカード(NIC)を含む。また、たとえば、いくつかの実施形態では、無線インタフェース1310は携帯電話機能を含むことができる。さらに別の実施形態では、無線インタフェース1310は全地球測位システム(GPS)受信機を含むことができる。当業者であれば、無線インタフェース1310が本発明の範囲を逸脱せずに任意の種類の無線通信機能を含むことができると理解するであろう。
プロセッサ1320は、モバイル装置1300内の各種コンポーネントと通信することができる任意の種類のプロセッサとすることができる。たとえば、プロセッサ1320は特定用途向け集積回路(ASIC)メーカーから入手可能な内蔵プロセッサまたは市販のマイクロプロセッサとすることができる。いくつかの実施形態では、プロセッサ1320は画像または映像データを走査式プロジェクタ100に提供する。画像または映像データは無線インタフェース1310から取り込むことができる、あるいは無線インタフェース1310から取り込んだデータから入手することができる。たとえば、プロセッサ1320を介して、走査式プロジェクタ100は無線インタフェース1310から直接受信した画像または映像を表示することができる。また、たとえば、プロセッサ1320は、無線インタフェース1310から受信した画像および/または映像に追加するオーバーレイを提供することができる、あるいは無線インタフェース1310から受信したデータに基づき記憶した画像を変更する(たとえば、無線インタフェース1310が位置座標を提供するGPSの実施形態においてマップ表示を修正する)ことができる。
図14は、本発明の各種実施形態に係るモバイル装置を示す。モバイル装置1400は通信機能を有する、あるいは有さない携帯投影装置とすることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、モバイル装置1400は、ほとんどか全く他の機能を備えていない携帯プロジェクタとすることができる。また、たとえば、いくつかの実施形態では、モバイル装置1400は、携帯電話、スマートフォン、個人情報端末(PDA)、タブレットコンピュータ、全地球測位システム(GPS)受信機などの通信に利用可能な装置とすることができる。さらに、モバイル装置1400は無線(たとえば、WiMax)またはセルラー接続を介してより大きなネットワークに接続することができる、あるいは該装置は無規制スペクトル(たとえば、WiFi)接続を介してデータメッセージまたは映像コンテンツを受信することができる。
モバイル装置1400は、図14に示すようにディスプレイ画素から画像を生成する走査式プロジェクタ100を含む。モバイル装置1400はその他多くの種類の回路も含む。ただし、明瞭化のためにそれらは意図的に図14から省略する。
モバイル装置1400はディスプレイ1410、キーパッド1420、音声ポート1402、制御ボタン1404、カードスロット1406、音声/映像(A/V)ポート1408を含む。これらの要素のいずれも必須ではない。たとえば、モバイル装置1400は、ディスプレイ1410、キーパッド1420、音声ポート1402、制御ボタン1404、カードスロット1406、またはA/Vポート1408のいずれも含まず、走査式プロジェクタ100のみを含むことができる。いくつかの実施形態はこれらの要素のサブセットを含む。たとえば、付属プロジェクタ製品は走査式プロジェクタ100、制御ボタン1404、A/Vポート1408を含むことができる。
ディスプレイ1410は任意の種類のディスプレイとすることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、ディスプレイ1410は液晶ディスプレイ(LCD)画面を含む。ディスプレイ1410は、投影されたものと同じコンテンツまたは異なるコンテンツを常に表示することができる。たとえば、付属プロジェクタ製品は常に同じコンテンツを表示する一方、携帯電話の実施形態は1種類のコンテンツを投影しつつ、ディスプレイ1410に異なるコンテンツを表示することができる。キーパッド1420は電話キーパッドまたはその他の任意の種類のキーパッドとすることができる。
A/Vポート1408は、映像および/または音声信号を受信および/または送信する。たとえば、A/Vポート1408は、HDMI(登録商標)ポートなど、デジタル音声および映像データを搬送するのに適したケーブルを収容するデジタルポートとすることができる。さらに、A/Vポート1408は、複合入力を収容するRCAジャックを含むことができる。さらに、A/Vポート1408は、アナログ映像信号を受信するVGAコネクタを含むことができる。いくつかの実施形態では、モバイル装置1400はA/Vポート1408を通じて外部信号源に接続され、A/Vポート1408を通じて受信するコンテンツを投影することができる。他の実施形態では、モバイル装置1400はコンテンツの発信元とすることができ、A/Vポート1408を使用して異なる装置にコンテンツを送信する。
音声ポート1402は音声信号を提供する。たとえば、いくつかの実施形態では、モバイル装置1400は、音声および映像を記憶し再生することができるメディアプレーヤである。これらの実施形態では、映像を投影し、音声を音声ポート1402で出力することができる。他の実施形態では、モバイル装置1400は、A/Vポート1408で音声および映像を受信する付属プロジェクタとすることができる。これらの実施形態では、モバイル装置1400は映像コンテンツを投影し、音声ポート1402で音声コンテンツを出力することができる。
モバイル装置1400はカードスロット1406も含む。いくつかの実施形態では、カードスロット1406に挿入されたメモリカードは、音声ポート1402で出力される音声および/または投影される映像データのソースを提供することができる。カードスロット1406は、マルチメディアメモリカード(MMC)、メモリスティックDUO、セキュアデジタル(SD)メモリカード、スマートメディアカードなどの任意の種類のソリッドステート記憶装置を収容することができる。上記リストは例であり、網羅的ではないことを意図する。
図15は、本発明の各種実施形態に係るヘッドアップ表示システムを示す。1500でヘッドアップ表示を投影する、車両の計器板に搭載されるプロジェクタ100が図示される。自動車用ヘッドアップ表示が図15に示されているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、本発明の各種実施形態は、航空電子工学用途、航空交通管制用途、およびその他の用途のヘッドアップ表示を含む。
図16は、本発明の各種実施形態に係るアイウェアを示す。アイウェア1600は、アイウェアの視野において表示を投影するプロジェクタ100を含む。いくつかの実施形態では、アイウェア1600は透明であり、他の実施形態では、アイウェア1600は不透明である。たとえば、アイウェアは拡張現実用途で使用されて、着用者は現実の世界に重ねたプロジェクタ100から表示を見ることができる。また、たとえば、アイウェアは仮想現実用途で使用されて、着用者の視界全体をプロジェクタ100によって生成することができる。図16には1つのプロジェクタ100しか示されていないが、本発明はこれに限定されない。たとえば、いくつかの実施形態では、アイウェア1600は両目に1つずつ計2つのプロジェクタを含む。
図17は、本発明の各種実施形態に係るゲーム機を示す。ゲーム機1700によって、ユーザはゲーム環境を観察し、ゲーム環境と相互作用することができる。いくつかの実施形態において、ゲームは、投影装置100を含む装置であるゲーム機1700の移動、位置、または配向によって誘導される。手動ボタン、フットペダル、または口頭コマンドなどのその他の制御インタフェースも、ゲーム環境での操縦やゲーム環境との相互作用に寄与することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、トリガ1742が、ユーザが「ファーストパーソンシューティングゲーム」として一般的に知られる本人視点ビデオゲーム環境にいるかのような錯覚に寄与する。投影される表示はゲームアプリケーションとユーザの移動の組み合わせによって制御されるため、ゲーム機1700はユーザにとって非常に現実的である、またはユーザを「引き込むような」環境を生成する。
3D地震予知、宇宙遊泳計画、ジャングル林冠探査、自動車安全指示、医療教育などの活動のために、その他の多くの本人視点シミュレーションをゲーム機2100によって生成することができる。触覚インタフェース1744は、反動、振動、揺動、轟音などの様々な出力信号を供給することができる。触覚インタフェース1744は、接触感知ディスプレイ画面またはタッチペンを必要とするディスプレイ画面などの接触感知入力特徴も含むことができる。追加の触覚インタフェース、たとえば移動感知プローブ用の入力および/または出力特徴も本発明の各種実施形態に含まれる。
ゲーム機1700は、一体化音声スピーカ、遠隔スピーカ、またはヘッドフォンなどの音声出力装置も含むことができる。これらの種類の音声出力装置は、有線または無線技術によってゲーム機1700に接続することができる。たとえば、無線ヘッドフォン1746はブルートゥース接続を介してユーザに音響効果を提供するが、任意の種類の同様の無線技術も自由に置き換えることができる。いくつかの実施形態では、無線ヘッドフォン1746は、複数のユーザ、インストラクタ、またはオブザーバが通信できるようにマイクロホン1745または両耳マイクロホン1747を含むことができる。両耳マイクロホン1747は通常、ユーザの頭の影によって変化する音声を捕捉するため、両耳に1つずつマイクロホンを含む。この特徴は、両耳聴と、他のシミュレーション参加者による音声位置測定とのために利用することができる。
ゲーム機1700は、距離、周囲光度、移動、位置、配向などを測定する任意の数のセンサ1710を含むことができる。たとえば、ゲーム機1700はデジタルコンパスで絶対方位を検出し、x−y−zジャイロスコープまたは加速度計で相対移動を検出することができる。いくつかの実施形態では、ゲーム機1700は、装置の相対配向あるいは高速加速または減速を検出する第2の加速度計またはジャイロスコープも含む。他の実施形態では、ゲーム機1700は、ユーザが地球空間を移動する際に絶対的位置を検出する全地球測位衛星(GPS)センサを含むことができる。
ゲーム機1700はバッテリ1741および/または診断光1743を含むことができる。たとえば、バッテリ1741は蓄電池とし、診断光1743はバッテリの電流充電を示すことができる。別の例では、バッテリ1741は着脱式バッテリクリップとし、ゲーム機1700は、放電されたバッテリを充電されたバッテリと交換する間に装置の連続動作を可能にする追加のバッテリ、電気コンデンサ、または超コンデンサを有することができる。他の実施形態では、診断光1743は、この装置内に含まれる、あるいはこの装置に接続される電子部品の状態についてユーザまたは修理技術者に伝えることができる。たとえば、診断光1743は受信した無線信号の強度またはメモリカードの有無を示すことができる。また、診断光1743は、有機発光ダイオードまたは液晶ディスプレイ画面などの任意の小型画面と交換することができる。このような光または画面はゲーム機1700の外面、あるいはこの装置の外殻が半透明または透明の場合は外面の下に配置することができる。
ゲーム機1700のその他のコンポーネントはこの装置から脱着可能または分離可能とすることができる。たとえば、投影装置100はゲームハウジング1749から脱着可能または分離可能とすることができる。いくつかの実施形態では、投影装置100のサブコンポーネントは、ゲームハウジング1749から脱着または分離しても機能を果たすことができる。
本発明を特定の実施形態と併せて説明したが、当業者が容易に理解するように、発明の範囲から逸脱せずに変更および変形を利用することができると理解すべきである。このような変更および変形は、発明の範囲および添付の請求項内にあると考えられる。



  1. 走査式レーザプロジェクタであって、
    ラスタパターンで光ビームを反射して画像を表示する走査ミラーと、
    略同一の波長で光を放射して前記光ビームを形成する複数のレーザ光源と、
    指令光出力レベルを受信し、前記複数のレーザ光源を駆動するよう接続されたコントローラであって、前記指令光出力レベルが移行出力光レベル未満のときに前記複数のレーザ光源のうち第1のレーザ光源のみを駆動し、前記指令光出力レベルが前記移行出力光レベルを超えると前記複数のレーザ光源のうち前記第1のレーザ光源と第2のレーザ光源を駆動するように構成されるコントローラと、
    を備える走査式レーザプロジェクタ。

  2. 前記移行出力光レベルが、前記複数のレーザ光源の前記第1のレーザ光源から入手可能な最大光出力の略半分に相当する請求項1の走査式レーザプロジェクタ。

  3. 前記コントローラが、前記移行出力光レベルを適応的に変更するように構成される請求項1の走査式レーザプロジェクタ。

  4. 前記コントローラが、前記画像のコンテンツに基づき前記移行出力光レベルを設定するように構成される請求項3の走査式レーザプロジェクタ。

  5. 前記コントローラが、前記画像全体の平均出力光レベルに基づき前記移行出力光レベルを設定するように構成される請求項4の走査式レーザプロジェクタ。

  6. 前記コントローラが、前記画像が静的か動的かに基づき前記移行出力光レベルを設定するように構成される請求項4の走査式レーザプロジェクタ。

  7. 前記コントローラがホスト装置から前記移行出力光レベルを表すデータを受信するように接続される請求項1の走査式レーザプロジェクタ。

  8. 前記複数のレーザ光源が3つのレーザ光源を備える請求項1の走査式レーザプロジェクタ。

  9. 前記コントローラが、第2の移行出力光レベルを超える指令光出力レベルを受信するときに3つのレーザ光源すべてを駆動するように構成される請求項8の走査式レーザプロジェクタ。

  10. 第2の波長で光を放射する第2の複数のレーザ光源をさらに備え、前記コントローラが、前記第2の波長で前記指令光出力レベルが第2の移行出力光レベル未満であるときに前記第2の複数のレーザ光源のうち第1のレーザ光源のみを駆動し、前記指令光出力レベルが前記第2の移行出力光レベルを超過すると前記第2の複数のレーザ光源のうち前記第1および第2のレーザ光源を駆動するようにさらに構成される請求項1の走査式レーザプロジェクタ。

  11. 走査式レーザプロジェクタによって表示される画像の移行出力光レベルを決定することと、
    指令出力光レベルが前記移行出力光レベル未満であるときに第1のレーザ光源を駆動することと、
    前記指令出力光レベルが前記移行光レベルを超えるときに前記第1のレーザ光源と第2のレーザ光源とを駆動することと、
    を含み、
    前記第1および第2のレーザ光源が略同一の波長で光を放射することを特徴とする方法。

  12. 移行出力光レベルを決定することが、平均画像光レベルが低下するときに前記移行出力光レベルを上昇させることを含む請求項11の方法。

  13. 移行出力光レベルを決定することが、前記画像のコンテンツを供給するホスト装置からの指示を受信することを含む請求項11の方法。

  14. 前記指令出力光レベルが第2の移行出力光レベルを超過するとき前記第1および第2のレーザ光源と第3のレーザ光源を駆動することをさらに含む請求項11の方法。

  15. 電力消費とスペックルのうち少なくとも一方を低減するように前記移行出力光レベルを上昇させることをさらに含む請求項11の方法。

 

 

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物体の複数の画像から前記物体の表面のモデルを得るための方法であり、物体が一つ以上の照明光源で照明され、・−各々一つの画素アレイを含み一つの物体の類似のビューを表わす画像セットを得るステップであって類似のビューが異なる照明条件下で得られるステップと;・−各画素の場所にある物体のアルベドを表わし、複数の画像について同じであり、かつアルベド値である、第一のモデル成分(A);・−各画像についての照明強度を表わし、各画像の全ての画素について同じであり、かつ照明光源強度値である、第二のモデル成分(L);・−特定の照明方向を表わし、各画像について異なり、かつ照明ベクトルであり、かつ各画像の全ての画素について同じである、第三のモデル成分(V);・−各画素位置における物体表面の表面法線方向を表わし、全ての画像について同じであり、かつ法線ベクトルである、第四のモデル成分(N);という未知のモデル成分の観点から画像の公知の画素強度値を表現するモデル関数を定義づけするステップと;・−画像セットから得られた画素値と前記モデル関数を用いて計算された画素値との間の差分関数を最小化するために、一つ以上の最小化演算シーケンスを実施するステップであって、他のモデル成分が不変の状態にとどまっている間に前記モデル成分(A、L、V、N)の一つが変動できるようにすることによって各々の最小化演算が実施されるステップと;・−物体表面の前記モデルとして第四のモデル成分(N)を出力するステップとを含む方法。
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高効率レーザ変調 // JP2016526177
走査式レーザプロジェクタ(100)は高効率のための波形でレーザ光源を駆動する。画素に関する光出力値が振幅/継続時間の対にマッピングされる。レーザダイオードは、継続時間によって規定される間、その振幅を有する電流で駆動される。光出力値を増大させるため、振幅値を増やした後、継続時間を増加させる。
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本発明は、映写室のスクリーンに画像を映写するための画像映写機の動作を決定するための方法に関する。特に、方法は、コンピューティング手段によって実施され、さまざまな色相のパターンの分布を備えるテストカードをスクリーン上に映写するために映写機を駆動するステップと、写真撮影デバイスによってスクリーン上のテストカードの画像を取得するステップと、事前定義済みの色数に関して取得された画像のクロミナンスの少なくとも1つの差異を決定するために、取得された画像の処理を適用するステップとを備える。
3次元(3D)ユーザインタフェースを提供する方法は、3Dユーザインタフェースの、3Dシーンの表示空間と対応している入力空間内から少なくとも部分的にユーザ入力を受け取ること、3Dシーンを基準としてユーザ入力を評価すること、および3Dシーンを前記ユーザ入力に基づき変更すること、を含む。3次元(3D)ユーザインタフェースを提供するシステムは、3Dシーンを3D表示空間に表示するユニットと、3D入力空間における入力オブジェクトの3D座標を追跡するユニットと、コンピュータと、を備え、該コンピュータは、前記3D入力空間における前記入力オブジェクトの前記座標を受信し、3D入力空間における前記入力オブジェクトの前記座標をユーザ入力に変換し、およびユーザ入力に基づいて、前記3Dシーンの前記表示を変更する。
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【選択図】図1
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