(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元で動作するスキャニングミラーであって、前記スキャニングミラーの位置を検出して位置信号を提供するための一以上の位置センサを備えているスキャニングミラーと、
前記位置信号を受け取って、前記位置信号に同期される位相信号を発生させるために連結されたループ回路と、
ピクセルクロックを発生させる自励発振器と、
前記ピクセルクロックと前記位相信号とに応答する補間要素であって、前記ピクセルクロックによって特定される時間に、前記位相信号に基づいて画素と画素との間で補間処理を行う補間要素と、
を備えており、
前記スキャニングミラーが、第一の次元で正弦波状に動作し、且つ第二の次元で直線状に動作し、
前記補間要素が、前記第二の次元の走査位置を直線状の走査軌道に基づいて決定し、前記第一の次元と前記第二の次元の両方で画素と画素の間を補間することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ループ回路が、前記位相信号の正弦曲線を発生させる要素を備えており、
前記補間要素が、前記位相信号の正弦値に対応することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記位置信号が、水平同期信号であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記自励発振器が、水晶発振器からなることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記スキャニングミラーで反射するレーザ光を発生させるレーザ光源を更に備えていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
自走ピクセルクロックを備えたラスター走査型プロジェクタを使用して画像を投影する方法であって、
二次元で動作するスキャニングミラーの位置を検出し、前記スキャニングミラーの位置を反映する位置信号を発生する工程と、
前記自走ピクセルクロックを使用して同期された位相同期ループを使用して、位相信号を前記位置信号に位相同期する工程と、
前記自走ピクセルクロックによって指定される時間に前記位相信号に基づいて画素データを補間する工程と、
を備えており、
前記スキャニングミラーが、第一の次元で正弦波状に動作し、且つ第二の次元で直線状に動作しており、
画素データを補間する前記工程は、前記第二の次元の走査位置を直線状の走査軌道に基づいて決定し、前記第一の次元と前記第二の次元の両方で画素と画素の間を補間することを特徴とする方法。
【請求項７】
位置信号を発生させる前記工程が、水平同期信号を発生させることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
位相信号を前記位置信号に位相同期する工程は、
前記位相信号から同期信号を作る工程と、
前記同期信号と前記位置信号とを比較する工程と、
前記位相信号の位相を変更する工程と、
を備えていることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項９】
画素データを補間する前記工程が、前記位相信号の正弦値に基づいて補間を行うことを特徴とする請求項６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
特定の種類のディスプレイデバイス（表示装置）においては、強度が変化する光線（線、ビーム）を表示面に走査（スキャン）することで画像を作り出す。例えば、陰極線管（ＣＲＴ）においては、電子線（電子ビーム）が画面を横断する横と縦の図柄（パターン）で走査される。さらに、ある種の投影型表示装置（プロジェクション型ディスプレイ）は、光線を画面に横と縦の図柄で走査する。従来、これらのディスプレイ装置においては、光線が横列単位で画像を描くように、各々の画素（ピクセル）位置と交差している。走査される光線の強度は、光線がディスプレイの各画素位置を通過する際に変更される。
【発明の概要】
【０００２】
典型的には、画素は「ピクセルクロック」によって指定される時間に表示される。典型的には、ピクセルクロックは、電圧制御発振器（ＶＣＯ）の出力を、走査された光線の位置を表す同期信号に同期する位相によって、発生される。典型的には、この目的で使用されるＶＣＯは、電磁干渉（ＥＭＩ）の影響を受ける高感度のアナログ回路である。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】図１は、非同期ピクセルクロックを備えた投影システムを示す。
【図２】図２は、スキャニングミラーを備えた微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）の平面図である。
【図３】図３は、デジタル位相同期ループ（ＰＬＬ）回路を示す。
【図４】図４は、図１の投影システムの動作に適した例示的な波形を示す。
【図５】図５は、正弦曲線状の水平成分と直線状の垂直成分とを有する走査軌道を示す。
【図６】図６は、自走ピクセルクロックによって指定された時間に画素データを補間（内挿）する画像処理要素を示す。
【図７】図７は、自走ピクセルクロックによって指定された時間に画素データを補間（内挿）する画像処理要素を示す。
【図８】図８は、直線状の垂直軌道と正弦曲線状の水平軌道とから得られた偏向波形を示す。
【図９】図９は、正弦曲線状の垂直軌道と正弦曲線状の水平軌道とから得られた偏向波形を示す。
【図１０】図１０は、正弦曲線状の水平成分と正弦曲線状の垂直成分とを有する走査軌道を示す。
【図１１】図１１は、図１０の走査軌道の画素データを内挿する画像処理要素を示す。
【図１２】図１２は、本発明の様々な実施形態によるフローチャートを示す。
【図１３】図１３は、本発明の様々な実施形態によるモバイル装置のブロック図を示す。
【図１４】図１４は、本発明の様々な実施形態によるモバイル装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
実施形態の説明
以下の詳細な説明において、添付の図面は、例示の目的で、発明が実施される特定の実施形態を示すために参照される。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施することが可能である程度に充分詳細に記載されている。本発明の実施形態は、異なっているにもかかわらず、必ずしも相互に排他的ではないことが理解されるべきである。例えば、ここに記載された一つの実施形態に関する特定の特徴、構造、特性は、発明の範囲と精神から逸脱することなく他の実施形態でも同様に実施可能である。これに加えて、それぞれの開示された実施形態の中の個々の構成要素の位置や配置が、発明の範囲と精神から逸脱することなく変更可能であることが、理解されるべきである。このため、以下の詳細な記載は限定の目的で理解されるべきではなく、本発明の範囲は、添付の請求項によってのみ定義され、適切に解釈され、請求項が与えられるべき均等な全ての範囲と共に定義される。図面の中では、同一の数字は、それぞれの図面を通じて同一又は類似の機能のものを参照する。
【０００５】
図１は、非同期ピクセルクロックを備えた投影システムを図示する。投影システム１００は、画像処理要素１０２と、輝度−電流（Ｌ／Ｉ）変換器１３０と、デジタル−アナログ変換器（デジタルアナログコンバータ、ＤＡＣ）１３２と、レーザ光源１１０、１１２、１１４と、を備えている。投影システム１００はさらに、ビーム結合器１２０、１２２、１２４と、フィルタ／偏光子１５０と、ミラー（反射鏡）１４２を備えた微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）装置１４０と、デジタル位相同期ループ（ＰＬＬ）１７０と、自励発振器１８０と、を含む。
【０００６】
作動時において、画像処理要素１０２は、ノード１０１でビデオデータを受け取り、自励発振器１８０からピクセルクロックを受け取り、画素が表示されるべきときにレーザ光源を駆動するために、命令された輝度値を処理１０３で発生させる。命令された輝度値はＬ／Ｉ変換器１３０によってデジタル電流に変換され、そのデジタル電流はＤＡＣ１３２によってアナログ電流に変換される。アナログ電流はピクセルクロックによって指定された時間に発生される。例えば、ピクセルクロックがエッジを発生させるとき、ＤＡＣ１３２は電流を発生させてレーザ光源を駆動する。これで光線が発生する。システム１００は複数のＬ／Ｉ変換器とＤＡＣを含むことできる。例えば、別々のＬ／Ｉ変換器とＤＡＣをそれぞれの色（赤、緑、青）のために提供することができる。
【０００７】
赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）及び青色光（Ｂ）は、レーザ光源１１０、１１２、１１４から得られる。しかし、カラーフィルタや発光ダイオード（ＬＥＤ）あるいは端面放射型発光ダイオード等の他の光源でも容易に代用できる。レーザの一つの利点は、レーザ光が縦列として発生され、この縦列が狭ビームとして発生されることである。レーザ光はビーム結合器１２０、１２２、１２４によって組み合わされる。ある実施形態では、ビーム結合器１２０、１２２、１２４は二色ミラーである。他のビーム結合要素での代用も本発明の範囲内である。得られるカラー光線はＭＥＭＳミラー１４２に向けられる。
【０００８】
ＭＥＭＳミラー１４２は、スイープ駆動部１９０によって提供される「（複数の）駆動信号」として示されている電気刺激に対応して、二軸で回転する。作動時には、スイープ駆動部１９０はＭＥＭＳ装置１４０に信号を送り、ディスプレイ画像を描くための軌道を光線に走査させる。このビーム走査の軌道はどのような形状でも構わない。例えば、走査の軌道は一方向で視野域をスイープ（掃引）するときには直線であり、視野域を別方向にスイープするときには非直線である。以下の様々な実施形態は垂直方向の直線状の軌道と、水平方向の非直線状の軌道とを有する。他の実施形態では垂直方向と水平方向の両方で非直線状の軌道を有する。
【０００９】
ＭＥＭＳ装置１４０は一以上のセンサを備えており、ミラー１４２の位置を検知する。例えば、実施形態によっては、ＭＥＭＳ装置１４０は、水平軸でミラーの偏向度に比例する電圧を搬送するピエゾ抵抗センサを含む。さらに、実施形態によっては、ＭＥＭＳ装置１４０は水平軸でミラーの偏向度に比例する電圧を搬送する追加のピエゾ抵抗センサを含む。また他の実施形態では、処理１４３での位置情報は、一以上のデジタル同期信号の形態であろう。デジタル同期信号は位置センサによって直接的に生成されるか、正弦曲線の位置信号から生成することができる。
【００１０】
位置情報は、処理１４３でデジタルＰＬＬ１７０に提供される。ＰＬＬ１７０は少なくとも一つのループ回路を含み、ミラー１４２の水平位置を追尾する。実施形態によっては、ＰＬＬ１７０は第２ループ回路を含み、ミラー１４２の垂直位置を観測する。
【００１１】
デジタルＰＬＬ１７０は処理１４３でミラー位置信号を受け取り、処理１８１で自走ピクセルクロックを受け取り、処理１７２で走査されたビームの位置情報を生成する。実施形態によっては、処理１７２の走査された光線の位置情報は、それが正弦曲線状に動くときにミラー１４２の位置に固定されるデジタル位相信号である。例えば、処理１７２の走査された光線の位置情報は、ミラーの現在の位置を表す実質的に直線的に増加する位相値でよい。他の実施形態では、処理１７２の走査された光線の位置情報はミラー１４２の正弦曲線状偏向に対応する正弦曲線波のデジタル表示である。例えば、処理１７２の走査された光線の位置情報はミラーの位置に固定された位相角の正弦曲線を表す。以下でさらに詳細に説明されているように、ミラー１４２は１方向または両方向（例：水平のみ、または水平と垂直の両方）の正弦曲線状偏向を有することができる。デジタルＰＬＬ１７０内のデジタル回路は自走ピクセルクロックによって測定される。デジタルＰＬＬ１７０はピクセルクロックを発生しない。
【００１２】
自励発振器１８０は「自励式（自走式）」として参照される。なぜなら、それはスキャニングミラー１４２（光線を走査している反射鏡）の動作に位相同期されていないからである。特定の実施形態においては、自励発振器１８０は水晶発振器である。もし自励発振器の周波数がドリフトする（ゆらぐ）なら、ＰＬＬはそれをエラー信号と認識し、それがあたかもミラーの動作の周波数ドリフトであるかのように観測するであろう。実施形態によっては、自励発振器１８０は、安定性を増すために（例：温度に対する周波数安定性、等々）一以上の制御システムを含むことができるが、それは本発明の必須要件ではない。異なる実施形態では、自励発振器１８０は、このシステムによって発生される単一の周波数ＥＭＩを減少させるスペクトラム拡散クロックを生成する。さらに異なる実施形態では、自励発振器１８０は水晶発振器を含まず、及び／又は周波数分割回路あるいは他のクロック発生機構を含む。
【００１３】
画像処理要素１０２は処理１７２で走査ビーム位置情報を受け取り、更に処理１８１で自走ピクセルクロックを受け取る。画像処理要素１０２は、自走ピクセルクロックの各エッジに、どの画素が表示されるべきかを決定するため、その走査ビーム位置情報を使用する。実施形態によっては、画像処理要素１０２は近隣画素データ間を内挿し、命令された輝度値を決定する。
【００１４】
実施形態によっては、水平位置と垂直位置の片方または両方に関して近似処理が行われる。例えば、実施形態によっては、１００％正確ではないかも知れないが、垂直走査位置は一定の横列として近似化できる。また例えば、実施形態によっては、１００％正確とは限らないが、垂直走査位置は最も近い横列であると近似化できる。これら及び他の近似化は以下の図面に関して以下で解説されている。
【００１５】
図１で示される様々な要素は種々の方法で実現される。例えば、画像処理要素１０２は専用のハードウェア、ソフトウェアまたはそれらの任意の組み合わせで実現される。より遅い速度での動作時においては、ソフトウェアによる実行は、表示速度の要求を満たすために十分な速度であろう。高速での動作時においては、専用のハードウェアによる実行が、表示速度の需要を満たすために必要となろう。
【００１６】
図２は、スキャニングミラーを備えた超小型電気機械システム（ＭＥＭＳ）装置の平面図である。ＭＥＭＳ装置１４０は、固定プラットホーム２０２（固定された基本構造）と、スキャニングプラットフォーム（走査プラットフォーム、走査のための基本構造）２１４と、スキャニングミラー１４２と、を備えている。スキャニングプラットフォーム２１４は、湾曲部２２０、２２２によって固定プラットフォーム２０２に連結されている。スキャニングプラットフォーム２１４は、駆動ライン２５０に接続された駆動コイルを有する。駆動ライン２５０に送られる電流は駆動コイル内に電流を流す。ＭＥＭＳ装置１４０は一以上の集積化ピエゾ抵抗位置センサも内蔵する。ピエゾ抵抗センサ２８０はスキャニングプラットフォーム２１４に対するミラー１４２の動きを表す電圧を発生させる。実施形態によっては、ＭＥＭＳ装置１４０は各画素のために１つの位置センサを含む。２つのインターコネクト２６０が駆動ライン２５０に連結されている。残りのインターコネクトは各軸のための集積化位置センサを提供する。
【００１７】
動作時に、外部の磁界源（図示されない）は、駆動コイル上に磁界をかける。外部磁界源によって、駆動コイルにかけられた磁界はコイルの平面にその一部を有し、２つの駆動軸に対して直交しない方向に方向付けられる。コイル巻き線の中の面内電流は、面内磁界と相互作用し、導電体に面外ローレンツ力を発生させる。駆動電流はスキャニングプラットフォーム２１４にループを形成するため、電流は走査軸にて符号を逆転させる。すなわちローレンツ力も走査軸にて符号を逆転させ、磁界面および磁界に垂直にトルクを発生させる。この組み合わされたトルクはトルクの周波数コンテンツに応じて２つの走査方向の応答を発生させる。
【００１８】
スキャニングプラットフォーム２１４はトルクに対応して、固定プラットホーム２０２に対して運動する。湾曲部２１０、２２０は捩れが可能な部材であり、スキャニングプラットフォーム２１４が固定プラットホーム２０２に対して角度移動する際に捩れる。実施形態によっては、スキャニングミラー１４２は、共振周波数でスキャニングプラットフォーム２１４に対して運動する。しかしこのことは本発明の限定する要件ではない。
【００１９】
湾曲部２１０、２１２の長軸は、旋回軸（中心軸）を形成する。湾曲部２１０、２１２は柔軟な部材であり、捩れて撓み、スキャニングプラットフォーム２１４を旋回軸で回転させ、固定プラットホーム２０２に対して角度的な変位を許容する。湾曲部２１０、２１２は、図２で示すような捩れる実施形態には限定されない。例えば、実施形態によっては、湾曲部２１０、２１２は、アーチ型、「Ｓ」字形、または他の蛇行した形状等であってもよい。この用語「湾曲部」とはスキャニングプラットフォームを、別体の（スキャニング、または固定）プラットホームに連結させ、その別体のプラットホームに対してスキャニングプラットフォームに角度的な変位（ずれ）をもたせるようにする任意の柔軟な部材のことである。
【００２０】
図２で示す特定ＭＥＭＳ装置の実施形態は一例として提供されており、本発明の様々な実施形態はこの特定の実施内容には限定されない。例えば、一軸または両方の軸でミラー位置情報を提供できる任意のスキャニングミラーを、本発明の範囲から逸脱せずに採用できる。
【００２１】
図３は、デジタル位相同期ループ（ＰＬＬ）回路を示す。ＰＬＬ回路１７０は、位相比較器（フェーズコンパレータ）３０２、ループフィルタ（動作エンコーダの内部回路）３１０、位相累算器（フェーズアキュムレータ）３３０、正弦波発生器３４０及び同期発生器３５０を含む。
【００２２】
動作時に、位相比較器３０２は、処理１４３でミラー位置を受け取る。この明細書の以下の部分では、ミラーの位置信号を同期信号として扱うが、これは本発明を限定するものではない。ミラー位置信号は、正弦波状に変化するミラー変位を表す任意の周期信号でよい。
【００２３】
位相比較器３０２は、処理１４３の同期信号を処理３５１の内部発生同期信号と比較する。位相比較器３０２はループフィルタ３１０にエラー信号を提供する。実施形態によっては、位相比較器３０２は２つの同期信号間の位相関係を表す単一デジタル信号（１または０）を提供する。他の実施形態では、位相比較器３０２は、位相関係（例：１、０、−１）を示す多数のビットのデジタル信号を提供する。
【００２４】
ループフィルタ３１０は、比例カウンタ３１２と積分カウンタ３２２とを含んで示されている。これらカウンタの出力値はＫＰ及びＫＩによってスケール処理（縮尺処理）され、得られたエラーεＰとεＩとは静的な位相の増分値と合算され、処理３１１で位相値を発生させる。ループが固定されると処理３１１の位相値は実質的に一定となるが、ミラーの位置を測定するために多少変動する。
【００２５】
処理３１１の位相値は位相累算器３３０により合算される。位相累算器３３０は位相値を合算し、処理３３１で位相信号を発生させる。処理３３１の位相信号はミラーの現在の位置を表す実質的に直線状に増加する位相値である。正弦波発生器３４０は処理３３１で位相信号を受け取り、処理１７２で位相信号の正弦曲線を発生させる。
【００２６】
図３で示すように、ある実施形態では処理３３１の位相信号の正弦曲線は、処理１７２で走査された光線の位置として提供される。異なる実施形態では、位相信号自身は走査された光線の位置として提供される。例えば、ある実施形態では、位相累算器３３０の出力は処理１７２で走査された光線の位置情報として提供される。
【００２７】
図３で示す実施形態では、処理３３１の位相信号は処理３５１で内部発生同期値を発生させる同期発生器３５０に提供される。この内部発生同期値は位相比較器３０２に戻され、ループを閉じ、処理３３１の位相信号と処理１７２の再発生デジタル正弦曲線はミラー位置に対して位相同期された状態である。
【００２８】
デジタルＰＬＬ１７０の全ての部分は、ピクセルクロック速度で動作する。デジタル位相比較器３０２は、固定クロック速度で位相のエラー情報を出力するので、ループフィルタ３１０に提供される位相のエラー情報は±０．５までの時間刻みのエラーを有するであろう。しかし、このデジタルＰＬＬのループバンド幅は高周波ピクセルクロックに対して低い値にセットできるので、大抵の位相比較器エラーノイズは平均化される。従って、再発生正弦曲線は入力ミラー位置信号への位相同期を±０．５の時間刻みよりも大幅に細かい解像度に維持できる。
【００２９】
図４は図１の投影システムの動作に適した例示的な波形を示す。垂直偏向波形４１０は鋸歯波形であり、水平偏向波形４２０は周期ＴＨを有した正弦波形である。ミラー１４２が波形４１０、４２０に従ってその垂直軸及び水平軸で偏向すると、図５で示す走査ビームの軌道が得られる。
【００３０】
波形４１０、４２０によるミラー１４２の偏向は、好適な駆動信号でＭＥＭＳ装置１４０を駆動することによって達成できる。ある実施形態では、水平偏向周波数はミラーの共振周波数であり、その周波数での非常に小さな励起が望む偏向で得られるであろう。垂直偏向のための鋸歯形の駆動信号は、様々な周波数での正弦波の合算から導くことができる。
【００３１】
鋸歯形の垂直偏向波形４１０は、垂直スイープ部とフライバック部とを含む。実施形態によっては、画素は垂直スイープ部において表示され、フライバック部においては表示されない。フライバック部は、画像の視野の最上部に「フライバックする」光線に対応する。空白となる波形４８０もまた図４に示されている。走査された光線はフライバック中に空白処理され（画素は表示されない）、垂直スイープ中には空白処理されない。
【００３２】
水平同期（ＨＳＹＮＣ）信号４４０も、図４に示されている。ＨＳＹＮＣ信号４４０は処理１４３でミラー位置信号に対応する（図１）。ＨＳＹＮＣは水平偏向波形の周期毎に１つの上昇エッジを有するデジタル信号である。ＨＳＹＮＣはレベル検知器の水平偏向波形を通過させることで創出できる。波形４２０に従った水平偏向はＭＥＭＳ装置１４２で位置センサによって測定されるため、ＨＳＹＮＣは偏向ＴＨと同じ周期を有する。
【００３３】
図５は正弦曲線状の水平成分と直線状の垂直成分とを有した走査の軌道を示す。走査の軌道５００は図４で示す垂直ミラー偏向と水平ミラー偏向に対応する。走査の軌道５００はグリッド（格子）５０２で重ね合わされて示されている。グリッド５０２は表示画像を形成する画素の横列と縦列を表す。画素の横列は水平破線と整合しており、画素の縦列は垂直破線と整合している。画像は破線の交点で発生する画素で成る。走査の軌道５００は正弦曲線状の水平成分と直線状の垂直成分とを有する。この軌道で、光線は、正弦曲線模様で左から右に前後にスイープされ、一定速度で垂直にスイープされる。実施形態によっては、軌道は「フライバック」中に素早く上方にスイープされ、画素は戻り時には表示されない。他の実施形態では（図８参照）、軌道は下方にスイープする場合と同じ速度で上方に直線状にスイープし、画素は上下の両方の垂直スイープ中に表示される。
【００３４】
図１に関して上述したように、走査の軌道５００を発生させる投影システムは自走ピクセルクロックを使用する。自走ピクセルクロックはグリッド５０２の画素に位置的に必ずしも対応しない表示画素となる。例えば、ピクセルクロックエッジが、グリッド５０２の横列ｍの画素Ｐｎの右側で、画素Ｐｎ│１の左側に存在する処理５３０で発生するであろう。実施形態によっては、投影システムは一次元で画素強度値を内挿することができる。例えば、投影システムはＰｎ，ｍとＰｎ＋１，ｍの間で画素強度値を内挿でき、処理５３０で得られた画素強度を表示できる。他の実施形態では、投影システムは二次元で画素強度値を内挿できる。例えば、投影システムはＰｎ，ｍ、Ｐｎ＋１，ｍ、Ｐｎ，ｍ＋１及びＰｎ＋１，ｍ＋１の間で画素強度を内挿し、得られた画素強度を処理５３０で表示できる。
【００３５】
表示画素はグリッドの画素よりも数が多いかも知れない。例えば、水平正弦曲線状軌道は左側または右側よりも中央で速くスイープするので、水平中央部付近で縦列当たりに少なくとも１つの画素を表示する直線状ピクセルクロックは左側と右側の近くで縦列当たり２画素以上を表示するであろう。実施形態によっては、ピクセルクロック及びスイープ周波数はタイミングが合わされ、中央では縦列当たりに約２つの画素を表示し、左側と右側の付近では縦列当たりに約８以上の画素を表示する。さらに、自走ピクセルクロックは垂直スイープ及び水平スイープに対して非同期であるため、連続的な垂直スイープ及び水平スイープの最中には画素は同一点で必ずしも表示されない。正確な強度を表示しながら、近隣の画素間を内挿することで、ピクセルクロックをグリッド内で画素間の任意の場所に「着地（到達）」させる。
【００３６】
ある実施形態では、垂直スイープ速度は、水平スイープの数がグリッドの横列数に等しくなるようにセットされる。例えば、図５で示すように、左から右への各水平スイープは１つの横列５１２に対応し、右から左への続くスイープ５２０は次の横列に対応することができる。以下で図６に関して解説するように、垂直走査位置はいつでも対応する横列として近似化が可能である。これで表示画素が画像の左側及び右側に集まるような画像の歪みが導入されるが、処理の複雑性は減少させる。異なる実施形態では、垂直スイープ速度はグリッドの横列の数には影響を受けず、無関係である。
【００３７】
図６は、自走ピクセルクロックによって指定される時間に画素データを内挿する画像処理要素を示す。画像処理要素６１０は要素１０２（図１）に対応する。ここでは水平ビーム位置はＰＬＬによって提供され、垂直ビーム位置は現在使用中の横列として近似化される。画像処理要素６１０は図５の走査の軌道を有するシステムの画素強度データを内挿するのに使用できる。画像処理装置６１０はビデオ処理要素６１２、フレームバッファ６１４、横列バッファ６２０及び補間要素（内挿処理を行う要素）６５０を備えている。実施形態によっては各色のために少なくとも１つの横列が存在し、他の実施形態においては、各色のための複数の横列バッファが存在する。例えば、ある実施形態では、各色に対して３つの横列バッファが存在する。
【００３８】
動作中には、ビデオ処理要素６１２は処理１０１でビデオを受け取り、フレームバッファ６１４に画像データのフレームを提供する。画素データの横列にはフレームバッファ６１４から横列バッファ６２０に必要に応じてローディングされ、続いて画素強度データが横列バッファ６２０から補間要素６５０に提供される。次に補間要素６５０は現在の走査された光線位置に基づいて水平画素強度データを内挿する。
【００３９】
垂直走査位置は要素６４０によって現在使用中の横列として近似処理される。ある実施形態では、要素６４０は、水平スイープが画像の左側または右側のいずれかに到達すると常にνだけ増分される。横列バッファ６２０は垂直走査位置がνだけ増分されると常にフレームバッファ６１４から現在の横列をローディングする。垂直リトレース（再帰）を有する実施形態では、νはゼロから横列の全数まで増分され、その後に上から下まで次の垂直スイープのためにゼロから再開する。双方向の垂直スイープを有する実施形態では、νは一垂直方向にカウント（計数）して上昇し、反対垂直方向にカウントして下降する。
【００４０】
水平ＰＬＬ６０２はそれぞれのピクセルクロックの現在の水平走査位置を次の式で決定する。
【００４１】
【数１】
0005628907.tif 000002
【００４２】
この式１のｔはピクセルクロックで決定され、ｆは水平スイープ周波数を表している。水平ＰＬＬ６０２はデジタルＰＬＬ１７０（図１と図３）に対応する。
【００４３】
式（１）で示すように、水平の走査位置ｈは、ＰＬＬによって決定される瞬間的な位相値の正弦値として決定される。ある実施形態では、正弦関数は拡大縮小処理がなされ、位相オフセットが含まれており、１オフセットが加えられる。例えば、水平方向の走査位置は各ピクセルクロックで以下の式により提供される。
【００４４】
【数２】
0005628907.tif 000003
【００４５】
この式（２）のｈ０はスケールファクタ（因子）であり、Φは位相のオフセット値であり、Ｂはリニアオフセットである。ある実施形態では、ｈ０、Φ及びＢは他の変数の関数である。例えば、それぞれは、それぞれの色の周波数帯（赤、緑、青）に対して異なる可能性がある。
【００４６】
水平ビーム位置ｈは処理６０３で画像処理要素６１０に提供され、処理６３０で整数部ｎと小数部αに分解される。整数部は横列バッファ６２０から正確な画素データを導くのに使用され、少数部は画素強度データの内挿補間に使用される。
【００４７】
横列バッファ６２０はｎを受け取り、ｎ番目の画素Ｐｎのための画素強度データと、次の画素Ｐｎ＋１のための画素強度データを補間要素６５０に提供する。新画素強度Ｐｎｅｗを以下の式で決定するために補間要素６５０はＰｎとＰｎ＋１の間で内挿する。
【００４８】
【数３】
0005628907.tif 000004
【００４９】
式（３）は同一横列（現在使用中の横列）の画素間に内挿補間を提供し、現在使用中の横列はそれぞれの水平スイープに対して変化する。図５を再び解説すると、ピクセルクロックエッジは走査の軌道が処理５３０に存在するときに発生する。現在使用中の横列（ｍ番目の横列）に存在するＰｎ，ｍとＰｎ＋１，ｍを使用することで式（３）により表示画素の強度は計算される。
【００５０】
動作中には、それぞれの水平スイープが一の横列に対応するという近似化のため、横列バッファ６２０は一度に一の横列（現在使用中の横列）を保持するだけである。それぞれの水平スイープに先立って、横列バッファ６２０にはフレームバッファ６１４からの一の横列の画素データがローディングされる。この近似化は消費電力を節約する。なぜなら横列間を内挿するために複数の横列をフレームバッファ６１４内でアクセスする必要がないからである。
【００５１】
図７は自走ピクセルクロックによって指定された時間に画素データを内挿する別な画像処理要素を示す。画像処理要素７１０は画像処理要素６１０とは異なる。すなわち、垂直走査位置は垂直走査位置を現在使用中の横列として近似処理するのではなく、直線状の軌道に基づいて決定される。
【００５２】
要素７１０はビデオ処理要素６１２、フレームバッファ６１４、横列バッファ７２０及び補間要素７５０を含む。ビデオ処理要素６１２とフレームバッファ６１４並びにそれらの動作は上述されている。
【００５３】
垂直走査位置決定要素７０２は以下の式により垂直走査位置を決定する。
【００５４】
【数４】
0005628907.tif 000005
【００５５】
このｄν／ｄｔは垂直スイープ速度であり、ｔはピクセルクロックエッジの時間である。垂直走査位置は処理７０３で画像処理要素７１０に提供される。
【００５６】
垂直走査位置νは整数部ｍと小数部ｂに処理７３０で分割される。例えば、もしνが９．７であると決定されたら（９番目と１０番目の横列の間）、ｍ＝９でｂ＝０．７である。横列バッファ７２０はｎとｍを受け取り、画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ＋１，の画素強度データを補間要素７５０に提供する。補間要素７５０はＰｎ，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ＋１間で内挿し、新画素強度Ｐｎｅｗを以下の式で決定する。
【００５７】
【数５】
0005628907.tif 000006
【００５８】
式（５）は４つの画素間の線形内挿の一例である。本発明の様々な実施形態は線形内挿に限定されない。例えば、ある実施形態では、最近隣内挿法が利用され、他の実施形態では、さらに高い次元（例：三次元）の内挿が利用される。
【００５９】
４つの画素の間の内挿補間の一例を図５で示す。式（５）は異なる横列と異なる縦列の画素間で内挿を提供する。動作中は、横列バッファ７２０は１つの水平スイープを実行するのに必要な数だけ横列を保持する。さらに、実際の垂直走査位置の上方または下方の一以上の横列にアクセスすることで、垂直方向の位置合わせの不正が補償される。ある実施形態では、垂直方向の色の位置合わせの不正がこのように補償される。それぞれの水平スイープに先立って、横列バッファ７２０には、フレームバッファ６１４から複数の横列の画素データが読み込まれる。フレームバッファ６１４内でのランダムなアクセスが不要であるために、電力が節約される。
【００６０】
図８は、直線状（線形）の垂直軌道と正弦曲線状の水平軌道から得られた偏向波形を示す。垂直偏向波形８１０は三角波形であり、水平偏向波形８６０は正弦波形である。ある実施形態では、画素はビームが上端から下端およびその逆にスイープするときに描画される。例えば、垂直三角波形の上昇部８１２の途中では、ビームは軌道５００（図５）を上から下にスイープし、下降部８１４の途中ではビームは軌道５００（または異なる軌道）を下から上にスイープする。
【００６１】
図８で示す偏向波形は、垂直偏向が三角形であり、水平偏向が正弦波であるときの投影システム１００（図１）の動作に対応する。水平ＰＬＬは、前述の図面に関して上記で説明したようにそれぞれのピクセルクロックでスキャニングミラーの位置を観察するのに利用される。補間要素はピクセルクロックによって指定された時間に画素データを内挿する。
【００６２】
図９は正弦曲線状の垂直軌道と正弦曲線状の水平軌道から得られた偏向波形を示す。垂直偏向波形９１０と水平偏向波形９６０の両方は正弦波形である。ある実施形態では、画素はビームが上から下に、並びに下から上にスイープする際に描画される。正弦曲線状の垂直軌道及び水平軌道を利用する実施形態では、２つのＰＬＬが利用できる。１つは水平ミラー位置に固定するものであり、１つは垂直位置に固定するものである。
【００６３】
図１０は正弦曲線状の水平成分と正弦曲線状の垂直成分とを有した走査軌道を示す。水平軌道と垂直軌道との間の位相と周波数の関係は図９の場合とは同じではない。本発明の範囲を逸脱せずに、どのような位相及び周波数関係でも水平偏向と垂直偏向との間に存在できる。走査の軌道１０００はグリッド１００２で重なり合って図示されている。グリッド１００２は表示画像を形成している画素の横列と縦列を表す。画素の横列は水平破線と整合しており、画素の縦列は垂直破線と整合している。グリッド１０２はグリッド５０２（図５）よりも少ない数の画素を有しているように図示されているが、それは本発明を限定しない。任意の画像解像度が任意の走査の軌道で利用できる。走査の軌道１０００は、正弦曲線状及び水平及び垂直の両方で双方向にスイープされる光線に対応する。表示画素１０３０は、１つのピクセルクロックが到着したときの走査位置に対応する。表示画素１０３０の画素強度は４つの包囲画素から内挿される。画像解像度及びスイープ速度に応じて、多数の表示画素が画像画素間で発生できる。
【００６４】
図１１は、図１０の走査の軌道の画素データを内挿する画像処理要素を示す。画像処理要素７１０は図７で示すものと同じである。相違は垂直走査位置が、垂直正弦曲線状偏向に固定されたＰＬＬ１１０２によって処理１００３に供給されることである。図１１の実施形態では、デジタルＰＬＬ１７０（図１）は２つのＰＬＬを含む。１つは水平偏向に固定され、１つは垂直偏向に固定されている。内挿は前記式（５）に関して説明したものと同様に実行される。
【００６５】
図１２に、本発明による様々な実施形態によるフローチャートを図示する。ある実施形態では、方法１２００またはその一部は、自走ピクセルクロック等を備えたラスター走査型プロジェクタによって実施される。それらの実施形態は前記の図面に図示されている。他の実施形態では、方法１２００は集積回路または電子システムによって実施される。方法１２００はこの方法を実行する装置の種類によっては限定されない。方法１２００の様々な工程は、図示の順序で実行できるが、他の順序であっても構わない。さらに、ある実施形態では図１２で示すいくつかの工程は方法１２００から省略できる。
【００６６】
方法１２００はブロック１２１０で開始するように図示されている。そこではスキャニングミラーの位置が検知され、スキャニングミラーの位置を反映する位置信号が発生される。位置信号は、ミラーの偏向（たわみ）に同期された一以上の同期信号でよい。例えば、水平スイープでスキャニングミラーの位置を知らせる水平同期信号を発生させることができる。また例えば、垂直スイープでスキャニングミラーの位置を知らせる垂直同期信号を発生させることができる。
【００６７】
位置信号は、スキャニングミラーに連結された位置センサによって提供される。例えば、図２に関して説明したように、位置信号はミラー偏向に比例する電圧を提供するピエゾ抵抗要素によって提供できる。その後に同期信号は閾値検出回路によって創出できる。
【００６８】
処理１２２０で位相信号は位相が位置信号に固定される。これは自走ピクセルクロックによって同期されるＰＬＬ１７０（図１と図３）の動作に対応する。例えば、図３に関して説明したように、処理３３１の位相信号は処理１４３の位置信号に同期される位相である。
【００６９】
処理１２３０で画素データは自走ピクセルクロックによって指定された時間に内挿される。これは前述の種々な補間要素の動作に対応する。ある実施形態では、画素データは一次元的に内挿され、他の実施形態では画素データは二次元で内挿される。
【００７０】
図１３は、本発明の様々な実施形態によるモバイル装置（移動可能な装置）のブロック図である。図１３で示すように、モバイル装置１３００は無線インターフェース１３１０、プロセッサ１３２０及び走査型プロジェクタ１００を含む。走査型プロジェクタ１００は処理１５２でラスター画像を描画する。走査型プロジェクタ１００は、図１を参照して解説されている。ある実施形態では、走査型プロジェクタ１００は、自走ピクセルクロックと、ピクセルクロックによって指定された時間に画素強度を内挿する補間要素とを含む。
【００７１】
走査型プロジェクタ１００は多くの画像源から画像データを受け取る。例えば、ある実施形態では、走査型プロジェクタ１００は静止画像を保存するメモリを含む。さらに他の実施形態では、走査型プロジェクタ１００はビデオ画像を含むメモリを含む。さらに他の実施形態では。走査型プロジェクタ１００は、例えば、コネクタ、無線インターフェース１３１０、等の外部ソースから受け取った画像を表示する。
【００７２】
無線インターフェース１３１０は任意の無線送信及び／又は受信の機能を含む。例えば、ある実施形態では、無線インターフェース１３１０は、無線ネットワークを介して通信できるネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）を含む。また例えば、ある実施形態では、無線インターフェース１３１０はセルフォン機能を含む。さらに異なる実施形態では、無線インターフェース１３１０は地球測位システム（ＧＰＳ）受信器を含む。本分野の専門家であれば、無線インターフェース１３１０が本発明の範囲から逸脱せずに任意の無線通信性能を含むことができることを理解しよう。
【００７３】
プロセッサ１３２０は、モバイル装置１３００の様々な要素と通信できる任意のタイプのプロセッサでよい。例えば、プロセッサ１３２０は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）ベンダから利用できる埋め込み型プロセッサでも、商業的に入手できるマイクロプロセッサであってもよい。ある実施形態では、プロセッサ１３２０は、画像またはビデオデータを走査型プロジェクタ１００に提供する。画像またはビデオデータは無線インターフェース１３１０から得られ、あるいは無線インターフェース１３１０から得られたデータから導かれる。例えば、走査型プロジェクタ１００は、プロセッサ１３２０を経由して、無線インターフェース１３１０から直接的に入手した画像またはビデオを表示できる。また例えば、プロセッサ１３２０は、無線インターフェース１３１０から受け取った画像及び／又はビデオに追加するオーバレイを提供したり、無線インターフェース１３１０から受け取ったデータに基づいて保存された画像を変更できる（例：無線インターフェース１０１０が位置座標を提供しているＧＰＳ実施形態のマップ表示を変更する）。
【００７４】
図１４は本発明の様々な実施形態によるモバイル装置を示す。モバイル装置１４００は通信能力を備え、または備えていない手持ち投影装置でよい。例えば、ある実施形態では、モバイル装置１４００は殆ど、または全く他の性能を有していない手持ちプロジェクタでよい。また例えば、ある実施形態では、モバイル装置１４００は、例えばセルフォン、スマートフォン、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、地球測位システム（ＧＰＳ）レシーバ、等々を含んだ、通信用に利用できる装置でよい。さらに、モバイル装置１４００は無線（例：ＷｉＭａｘ）またはセルラ接続を介してさらに大規模なネットワークに接続できる。あるいはこの装置はデータメッセージまたはビデオコンテンツを規制外領域（例：ＷｉＦｉ）接続を介して受け入れることができる。
【００７５】
モバイル措置１４００は処理１５２で光によって画像を創出する走査型プロジェクタ１００を含む。モバイル装置１４００は多くの別タイプの回路をも含む。しかし、それらは図の簡素化のために図１４からは意図的に省略されている。
【００７６】
モバイル装置１４００はディスプレイ１４１０、キーパッド１４２０、オーディオポート１４０２、制御ボタン１４０４、カードスロット１４０６及びオーディオ／ビデオ（Ａ／Ｖ）ポート１４０８を含む。これら要素のいずれも必須のものではない。例えば、モバイル装置１４００は、ディスプレイ１４１０、キーパッド１４２０、オーディオポート１４０２、コントロールボタン１４０４、カードスロット１４０６、Ａ／Ｂポート１４０８を含まずに走査型プロジェクタ１００のみを含むこともできる。ある実施形態ではこれら要素のサブセットを含む。例えば、アクセサリプロジェクタ製品は走査型プロジェクタ１００、コントロールボタン１４０４及びＡ／Ｖポート０１４０８を含むことができる。
【００７７】
ディスプレイ１４１０は任意タイプのディスプレイでよい。例えば、ある実施形態では、ディスプレイ１４１０は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）スクリーンを含む。ディスプレイ１４１０は処理１５２で投影されるものと同一コンテンツまたは異なるコンテンツを常に表示できる。例えば、アクセサリプロジェクタは常に同じコンテンツ表示できるが、モバイルフォン実施形態は処理１５２で１タイプのコンテンツを表示し、ディスプレイ１４１０で異なるコンテンツを表示できる。キーパッド１４２０はフォンキーパッドであっても別タイプのキーパッドであってもよい。
【００７８】
Ａ／Ｖポート１４０８はビデオ及び／又はオーディオ信号を受信及び／又は送信できる。例えば、Ａ／Ｖポート１４０８はデジタルオーディオデータ及びビデオデータを運搬するのに適したケーブルを受け入れるデジタルポートでよい。さらにＡ／Ｖポート１４０８はコンポジット形態の入力を受け入れることができるＲＣＡジャックを含むことができる。またさらに、Ａ／Ｖポート１４０８はアナログビデオ信号を受け入れるＶＧＡコネクタを含むことができる。ある実施形態では、モバイル装置１４００はＡ／Ｖポート１４０８を介して外部信号源に繋ぐことができ、モバイル装置１４００はＡ／Ｖポート１４０８を介して受け入れられるコンテンツを投影できる。ある実施形態では、モバイル装置１４００はコンテンツの発生源であり、Ａ／Ｖポート１４０８はコンテンツを異なる装置に送るために使用される。
【００７９】
オーディオポート１４０２は、オーディオ信号を提供する。例えば、ある実施形態では、モバイル装置１４００は、オーディオ及びビデオ信号を記録してプレーできるメディアプレーヤーである。ある実施形態では、ビデオは処理１５２で投影され、オーディオはオーディオポート１４０２で出力される。ある実施形態では、モバイル装置１４００はオーディオ及びビデオ信号をＡ／Ｖポート１４０８で受け取るアクセサリプロジェクタでよい。これら実施形態ではモバイル装置１４００は処理１５２でビデオコンテンツを投影し、オーディオポート１４０２でオーディオコンテンツを出力する。
【００８０】
モバイル装置１４００はカードスロット１４０６も含む。ある実施形態では、カードスロット１４０６に挿入されるメモリカードはオーディオポート１４０２で出力されるオーディオ源及び／又は処理１５２で投影されるビデオデータを提供できる。カードスロット１４０６はどのような種類の固形メモリ装置でもよく、例えば、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）メモリカード及びスマートメディアカードを含む。これらは本発明の例示であり、本発明を限定するものではない。
【００８１】
本発明をいくつかの実施形態及び実施形態により説明したが、専門家であれば容易に理解するように、本発明の精神と範囲から逸脱せずにそれらを改良することが可能である。そのような改良は本発明の範囲内である。
【図１】
0005628907.tif 000007
【図２】
0005628907.tif 000008
【図３】
0005628907.tif 000009
【図４】
0005628907.tif 000010
【図５】
0005628907.tif 000011
【図６】
0005628907.tif 000012
【図７】
0005628907.tif 000013
【図８】
0005628907.tif 000014
【図９】
0005628907.tif 000015
【図１０】
0005628907.tif 000016
【図１１】
0005628907.tif 000017
【図１２】
0005628907.tif 000018
【図１３】
0005628907.tif 000019
【図１４】
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