(57)【要約】走査型プロジェクタは、二次元でビームを掃引する走査ミラー（１６２）を備えたＭＥＭＳ装置（１６０）を含む。駆動回路が、走査角の情報を受信し、ＭＥＭＳ装置に、二軸上のミラー偏向の量を制御するための信号刺激を提供する。走査角の情報は、一定の画像サイズ、一定の画像輝度を維持し、および／または台形歪みを補正するように変更することができる。【選択図】図１
2018536179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査型表示システムであって、
第一のレーザ光を放射する第一のレーザ光源と、
第二のレーザ光を放射する第二のレーザ光源と、
前記第一のレーザ光源から受け取る前記第一のレーザ光と、前記第二のレーザ光源から受け取る前記第二のレーザ光とを反射および走査して、投影面に可視画像を形成する走査ミラーと、
前記投影面から反射された前記第二のレーザ光を検出する光検出器と、
前記光検出器に反応して、前記走査型表示システムから前記投影面までの距離を測定する飛行時間（ＴＯＦ）検出回路と、
二次元の角度範囲で前記ミラーを偏向させる信号によって、前記ミラーを駆動するミラー駆動回路と、
前記投影面上で一定の表示サイズを維持するために、ミラー偏向の前記角度範囲を変更する表示サイズ制御回路と、
を備えていることを特徴とする走査型表示システム。
【請求項２】
前記表示サイズ制御回路が、ユーザ入力に反応することを特徴とする請求項１に記載の走査型表示システム。
【請求項３】
前記飛行時間（ＴＯＦ）検出回路が、前記走査型表示システムから前記投影面までの距離を複数の点で測定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の走査型表示システム。
【請求項４】
前記表示サイズ制御回路が、台形歪みがあるか否かを判断するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の走査型表示システム。
【請求項５】
前記表示サイズ制御回路が、台形歪みを補正するためにミラー偏向の角度範囲を変更するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の走査型表示システム。
【請求項６】
前記第二のレーザ光源が、赤外レーザ光源を備えていることを特徴とする請求項１に記載の走査型表示システム。
【請求項７】
前記第一のレーザ光源が、少なくとも一つの可視レーザ光源を備えていることを特徴とする請求項１に記載の走査型表示システム。
【請求項８】
走査型表示システムであって、
少なくとも一つの可視レーザ光源と、
少なくとも一つの不可視レーザ光源と、
前記少なくとも一つの可視レーザ光源から受け取る光と、前記少なくとも一つの不可視レーザ光源から受け取る光と、を反射および走査して、投影面に可視画像を形成する走査ミラーと、
前記投影面から反射された不可視レーザ光を検出する光検出器と、
前記光検出器に反応して、前記走査型表示システムから前記投影面までの距離を測定する飛行時間（ＴＯＦ）検出回路と、
二次元の角度範囲で前記ミラーを偏向させる信号によって、前記ミラーを駆動するミラー駆動回路と、
前記投影面に一定の画像輝度を維持するために、ミラー偏向の前記角度範囲を変更する表示サイズ制御回路と、
を備えていることを特徴とする走査型表示システム。
【請求項９】
前記表示サイズ制御回路が、ユーザ入力に反応することを特徴とする請求項８に記載の走査型表示システム。
【請求項１０】
前記飛行時間（ＴＯＦ）検出回路が、前記走査型表示システムから前記投影面までの距離を複数の点で測定するように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の走査型表示システム。
【請求項１１】
前記表示サイズ制御回路が、台形歪みがあるか否かを判断するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の走査型表示システム。
【請求項１２】
前記表示サイズ制御回路が、台形歪みを補正するためにミラー偏向の角度範囲を変更するように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の走査型表示システム。
【請求項１３】
前記少なくとも一つの不可視レーザ光源が、赤外レーザ光源を備えていることを特徴とする請求項８に記載の走査型表示システム。
【請求項１４】
前記少なくとも一つの可視レーザ光源は、一または複数の赤色レーザ光源、一または複数の緑色レーザ光源、および一または複数の青色レーザ光源を備えていることを特徴とする請求項８に記載の走査型表示システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
背景
走査型表示システムは、典型的には、ラスターパターンの光ビーム（ｌｉｇｈｔ  ｂｅａｍ）を走査して、ラスターパターンの走査軌道上に位置する画素からなる画像を投影する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
走査型表示システムによって生成される表示のサイズは、典型的には、プロジェクタと表示面との間の距離と、垂直方向及び水平方向のミラー偏向（ｍｉｒｒｏｒ  ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）の角度範囲（ａｎｇｕｌａｒ  ｅｘｔｅｎｔ）との関数である。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】本発明の様々な実施形態に従った走査型表示システムを示す。
【図２】走査ミラーを備えた微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）装置の平面図を示す。
【図３】線形垂直軌道および正弦波水平軌道から得られる偏向波形を示す。
【図４】一定の画像サイズまたは輝度を維持するミラー偏向の角度範囲の動的な変更の例を示す。
【図５】線形垂直軌道および可変振幅を有する正弦波水平軌道から得られる偏向波形を示す。
【図６】台形歪みを補正するためのミラー偏向の角度範囲の動的な変更の一例を示す。
【図７】本発明の様々な実施形態に従った方法のフロー図を示す。
【図８】本発明の様々な実施形態に従ったモバイル装置のブロック図を示す。
【図９】本発明の様々な実施形態に従ったモバイル装置を示す。
【図１０】本発明の様々な実施形態に従ったゲーム装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
以下の詳細な説明では、本発明を実施することができる特定の実施形態を例示として示した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施することを可能にするように十分に詳細に説明されている。様々な実施形態は、異なるものであるが、必ずしも互いに排他的でる必要はないことが理解されるべきである。例えば、一実施形態に関連して本明細書に記載された、特定の特徴、構造、若しくは特性を、本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態で実施することができる。さらに、開示された各実施形態における個々の要素の位置または配置が本発明の範囲から逸脱することなく、変更されてもよいことは理解されるべきである。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で理解されるべきではない。また、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ定義され、特許請求の範囲に記載されている均等物の全範囲と共に、適切に解釈される。図面における同じ数字は、複数の図面を通して同一又は類似の機能を提供することができる。
【０００５】
図１は、本発明の様々な実施形態に従った走査型表示システムを示す。システム１００は、画像処理要素１０２（ｉｍａｇｅ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  １０２）、可視レーザ光源１０４、不可視レーザ光源１０８（ｎｏｎｖｉｓｉｂｌｅ  ｌａｓｅｒ  ｌｉｇｈｔ  ｓｏｕｒｃｅ  １０８）、走査ミラー１６２を有する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）装置１６０、および駆動回路１１０を含む。駆動回路１１０は、垂直制御部１１２（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  １１２）、水平制御部１１４（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  １１４）、およびミラー駆動部１１６（ｍｉｒｒｏｒ  ｄｒｉｖｅ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  １１６）を含む。また、システム１００は、光検出器（ＰＤ）１８４、飛行時間（ＴＯＦ）検出回路１７０、表示サイズ制御回路１７２、及び環境光センサ（ＡＬＳ）１７１を含む。
【０００６】
動作時に、画像処理要素１０２は、画素が表示される必要のある場合に、接続点１０１（ｎｏｄｅ  １０１）上で映像（ビデオ）データを受信し、可視レーザ光源１０４を駆動するための表示画素データを生成する。可視レーザ光源１０４は、表示画素データを受信し、これに応答して濃淡の値（グレースケール値）を有する光を発生させる。可視レーザ光源１０４は単色であってもよいし、複数の異なる色光源を含んでもよい。例えば、いくつかの実施形態では、可視レーザ光源１０４は、赤色、緑色および青色の光源を含む。これらの実施形態では、画像処理部１０２は、赤色、緑色および青色の各光源に対応する表示画素データを出力する。
【０００７】
１０１の映像データは、典型的には、直線からなる格子上の画素データとして受信される画像のソースデータを表すが、これは必須ではない。例えば、映像データ１０１は、任意の解像度（例えば、６４０×４８０、８４８×４８０、１９２０×１０８０）の画素格子を表すことができる。走査型表示システム１００は、ラスターパターンを走査する走査型プロジェクタを含む。ラスターパターンは、画像のソースデータの直線からなる格子と必ずしも位置合わせされる必要はない。また、画像処理要素１０２は、ラスターパターン上の適切な点に表示される表示画素データを生成するように動作する。例えば、いくつかの実施形態では、画像処理要素１０２は、前記ラスターパターンの走査軌道に沿って表示画素値を決定するために、垂直方向（上下方向）及び／または水平方向に、ソース画像データにおける画素の間を補間する。
【０００８】
光源１０４および光源１０８は、レーザビーム１１２を放射することができる例えばレーザダイオードのようなレーザ光源とすることができる。ビーム１１２は、走査ミラー１６２に入射し、制御された出力ビーム１２４を発生させる。実施形態では、光源１０４、１０８とミラー１６２との間の光路に、光学要素が含まれる。例えば、走査型表示システム１００は、コリメートレンズ、ダイクロイックミラー、または他の任意の適切な光学素子を含んでもよい。
【０００９】
駆動回路１１０は、出力ビーム１２４に投影面１２８上のラスタースキャン１２６（ｒａｓｔｅｒ  ｓｃａｎ  １２６）を発生させるようにするための、走査ミラー１６２の角運動を制御する１つ以上の駆動信号を１９３で提供する。動作時、光源１０４および／または光源１０８は、光パルス（ｌｉｇｈｔ  ｐｕｌｓｅｓ、光の点滅）を発生させ、走査ミラー１６２は、ビーム１２４がラスタースキャン１２６をジグザクに横断する（ｔｒａｖｅｒｓｅ）ようにこの光パルスを反射する。
【００１０】
いくつかの実施形態において、ラスタースキャン１２６は、横軸（水平方向の軸）上の正弦波状の成分と縦軸（垂直方向の軸）上の鋸歯状の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、前後左右に正弦波パターンで掃引（スイープ）され、且つ垂直方向（上から下へ）に鋸歯状パターンで掃引され、フライバック（下から上）で表示は空白状態となる。図１は、ビームが垂直方向で上から下に掃引されるときの正弦波パターンを示しているが、下から上へのフライバックは示していない。他の実施形態では、垂直掃引はフライバックがないように三角波で制御される。さらに別の実施形態では、垂直掃引は正弦波状である。本発明の様々な実施形態は、垂直掃引及び水平掃引を制御するために使用される波形、または結果として得られるラスターパターンによって、限定されない。
【００１１】
いくつかの実施形態において、可視レーザ光源１０４および不可視レーザ光源１０８は、１または複数のレーザ光発生装置を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、可視レーザ光源１０４および不可視レーザ光源１０８は、レーザダイオードを含むことができる。これらの実施形態では、可視レーザ光源１０４は、表示画素値を受け取り、レーザダイオードを駆動する電流信号を発生させる駆動回路も含む。また、不可視レーザ光源１０８もまた、不可視レーザ光の光パルスを発生させる必要のあるときに、表示サイズ制御回路１７２からの駆動信号を受け取る駆動回路を含んでいる。
【００１２】
表示サイズ制御回路１７２は、不可視レーザ光源１０８を駆動するように示されているが、これは本発明を限定するものではない。例えば、いくつかの実施形態では、表示サイズ制御回路１７２は、１つまたは複数の可視レーザ光源を駆動し、ＰＤ１８４は使用される可視の波長に感度を有する。
【００１３】
いくつかの実施形態において、不可視レーザ光源１０８は、赤外（ＩＲ）光などの不可視光を発生させる。これらの実施形態では、ＰＤ１８４は、同じ波長の不可視光を検出することができる。例えば、いくつかの実施形態では、レーザ光源１０８は、実質的に８０８ナノメートル（ｎｍ）の波長の光を発生させるＩＲレーザダイオードであってもよい。光の波長は本発明を限定するものではない。不可視レーザ光源は、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の波長の不可視光を発生させることができる。
【００１４】
ＭＥＭＳ装置１６０は、二次元で光を走査する走査ミラーアセンブリの一例である。いくつかの実施形態では、走査ミラーアセンブリは、二次元で（例えば２軸で）走査する単一のミラーを含む。代替的には、いくつかの実施形態では、ＭＥＭＳ装置１６０は、２つの走査ミラーを含むアセンブリであってもよく、１つの走査ミラーは第一の軸に沿ったビームを偏向させ、もう一方の走査ミラーは第一の軸に概ね直角な第二の軸に沿ったビームを偏向する。
【００１５】
結果として得られる表示は、走査ミラー１６２から投影面までの距離（ｄ）と、ミラー偏向の角度範囲との関数である、高さ（Ｖ）と幅（Ｈ）とを有する。ここで使用されている用語「角度範囲（ａｎｇｕｌａｒ  ｅｘｔｅｎｔ）」とは、瞬間的なミラーの角度移動よりもむしろ、ミラーが偏向する角度全体（ｔｏｔａｌ  ａｎｇｌｅ、総角度）を指す。幅（Ｈ）は、距離（ｄ）と横方向（水平方向）の角度範囲（θＨ）の関数である。この関係は、図１で、以下のように示されている。
【００１６】
【数１】
2018536179.tif 000003
【００１７】
高さ（Ｖ）は、距離（ｄ）と縦方向（垂直方向）の角度範囲（θＶ）の関数であり、この関係は、図１に以下のように示されている。
【００１８】
【数２】
2018536179.tif 000004
【００１９】
本発明の様々な実施形態では、様々な結果を達成するための走査投影装置の動作中に、垂直走査角（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｓｃａｎ  ａｎｇｌｅ）および水平走査角（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  ｓｃａｎ  ａｎｇｌｅ）のいずれか一方もしくは両方を動的に変更する。例示の結果は、距離（ｄ）が変化したときに、結果として得られる表示の一定の画像サイズを維持すること、距離（ｄ）が変化したときに、結果として得られる表示の画像輝度を維持すること、および／または台形歪み（ｋｅｙｓｔｏｎｅ  ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を補正することを含む。
【００２０】
図１に示すように、水平制御部１１４（横方向制御部１１４）は、水平方向（横方向）の角度範囲を表す信号刺激を受信し、垂直制御部１１２（縦方向制御部１１２）は、垂直方向（縦方向）の角度範囲を表す信号刺激を受信する。角度範囲の信号刺激は、複数の信号線上に提供されてもよく（例えば、専用の信号線または共用バス（ｓｈａｒｅｄ  ｂｕｓ））、または単一の信号線（例えばシリアルバス）上に提供されてもよい。信号刺激が提供される方法は本発明を限定するものではない。
【００２１】
水平制御部１１４および垂直制御部１１２は、角度範囲の信号刺激を受信し、特定された角度を通じて実際のミラーの動作を生じさせる信号を発生させる。ミラー駆動部１１６によって、垂直制御部１１２および水平制御部１１４が発生させた信号が組み合わされ、接続点１９３で、ミラー駆動部１１６は、組み合わされた信号を用いてＭＥＭＳ装置１６０を駆動する。２つの走査ミラーを含むいくつかの実施形態では、ＭＥＭＳ装置１６０は、垂直制御部１１２および水平制御部１１４が発生させる信号によって直接駆動される。
【００２２】
駆動回路１１０は、たとえば電圧または電流源、オペアンプ、ブリッジ回路（位置感知回路を有するかまたは有しない、開ループ制御または閉ループ制御の全て）、位相ロックループ（ＰＬＬ）、フィルタ、加算器、乗算器、レジスタ、プロセッサ、メモリ等のような機能回路を使用して構築されている（実装されている）。したがって、駆動回路１１０は、ハードウェア、ソフトウェア、または任意の組み合わせで実現することができる。例えば、いくつかの実施形態では、駆動回路１１０は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に実装される。さらに、いくつかの実施形態では、より高速なデータ経路制御のいくつかはＡＳＩＣで実行され、全体的な制御はソフトウェアでプログラム可能である。
【００２３】
水平方向の角度範囲および垂直方向の角度範囲は、表示サイズ制御回路１７２によって制御される。動作時、表示サイズ制御回路は、ユーザの入力、ならびにＴＯＦ検出回路１７０および／または環境光センサ１７１から受信した距離の情報に応答して、ミラー偏向の角度範囲を動的に変更することができる。例えば、表示サイズ制御回路１７２は、ユーザが具体的な画像サイズまたは具体的な画像輝度を特定させるために、ユーザの入力を許容することができる。また例えば、表示サイズ制御回路１７２は、距離（ｄ）が変化したか、若しくは環境光のレベルが変化したときに、一定の画像サイズまたは一定の画像輝度を維持するために、ミラー偏向の角度範囲を変更することができる。さらに、表示サイズ制御回路１７２は、表示された画像の台形歪みを補正するためのミラー偏向の様々な角度範囲を提供することができる。
【００２４】
飛行時間（ＴＯＦ）検出回路１７０は、投影面１２８から反射されたＩＲレーザ光パルスを受信する。ＴＯＦ検出回路１７０は、反射されたＩＲパルスの受信のタイミングと、不可視レーザ光源１０８から放射されたＩＲパルスのタイミングとを比較し、ＩＲパルスのＴＯＦを決定し、それによってＩＲ光パルスがそこから反射された投影面上の点までの距離を測定する。
【００２５】
ＴＯＦ検出回路は、任意の適切な回路を用いて実施することができる。例えば、いくつかの実施形態では、ＴＯＦ検出回路１７０は、ＩＲパルスの放射時にリセットされ反射パルスを受信したときに停止するアナログ積分器を含む。また、ＴＯＦ検出回路１７０は、アナログ積分器の出力を、ＩＲレーザパルスの飛行時間（ＴＯＦ）に対応するデジタル値に変換するアナログデジタル変換器を含むことができる。ＩＲレーザパルスの飛行時間（ＴＯＦ）は、システム１００と、そこから光パルスが反射される投影面１２８の点の間の距離に対応する。
【００２６】
表示サイズ制御回路１７２は、ユーザ入力を受け取る。例えば、いくつかの実施形態では、システム１００は、ユーザが、ディスプレイ１８０で得られる一定の表示サイズまたは一定の輝度を指定することを可能にするユーザインターフェースを含む。ユーザインターフェースはタッチスクリーン、メニュー、ボタン、ジェスチャー認識等を含むことができる。
【００２７】
動作時に、表示サイズ制御回路１７２は、不可視レーザ光源１０８に対して、投影面１２８上の一以上の点までの距離を測定するために、ラスタースキャン１２６の一以上の位置に不可視光パルスを放出するように命令する。そしてその後、ユーザ入力に応じて一定の表示サイズまたは一定の輝度のいずれかを維持するように、角度範囲θＨおよびθＶを変更する。
【００２８】
また、表示サイズ制御回路１７２は、角度範囲θＨおよびθＶの一方または両方を変更することによって、結果として得られる表示１８０の台形歪みを補正することができる。例えば、いくつかの実施形態において、表示サイズ制御回路１７２は、不可視レーザ光源１０８に、投影面１２８上の、２つ、３つ、若しくはそれ以上の点までの距離を測定するために、ラスタースキャン１２６上の、２つ、３つ、若しくはそれ以上の点にＩＲレーザ光パルスを放射するように命令することができる。投影面１２８上の、２つ、３つ、若しくはそれ以上の点までの距離が実質的に等しくない場合には、表示サイズ制御回路１７２は、不均一な距離に由来する台形歪みの量を決定することができ、θＨおよびθＶの一方または両方を変更することにより、台形歪みを補正することができる。
【００２９】
いくつかの実施形態において、表示サイズ制御回路１７２は、投影面１２８の複数の点までの距離を継続的に測定する。この複数の点までの距離は、画像サイズを変更するために使用される距離（ｄ）を決定するために平均化することができる。また、閾値を超えて複数の点までの距離が異なっているときにのみ、台形の補正に従事する。
【００３０】
いくつかの実施形態において、表示サイズ制御回路１７２は、環境光センサ１７１からの環境光レベルを記述する情報を継続的に受信する。ある期間に亘る受信した環境光レベルの情報は、環境光レベルの平均値を決定するように平均してもよく、水平方向の範囲および垂直方向の範囲は実質的に一定の輝度を維持するように変更されてもよい。
【００３１】
表示サイズ制御回路１７２は、例えば、位相ロックループ（ＰＬＬ）、フィルタ、加算器、乗算器、レジスタ、プロセッサ、メモリ等といった、機能回路（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｃｉｒｃｕｉｔ）を用いて構築されている。したがって、表示サイズ制御回路１７２は、ハードウェア、ソフトウェア、または任意の組み合わせで実現することができる。例えば、いくつかの実施形態では、表示サイズ制御回路１７２は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に実装される。さらに、いくつかの実施形態では、より高速なデータ経路制御のいくつかはＡＳＩＣで実行され、全体的な制御はソフトウェアでプログラム可能である。特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に実装される。
【００３２】
図２は、走査ミラーを備えた微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）の平面図を示す。ＭＥＭＳ装置１６０は、固定プラットフォーム２０２と、走査プラットフォーム２１４と、走査ミラー１６２とを含む。走査プラットフォーム２１４は、湾曲部２１０、２１２によって固定プラットフォーム２０２に結合される。走査ミラー１６２は、湾曲部２２０、２２２によって走査プラットフォーム２１４に結合される。走査プラットフォーム２１４は、駆動線２５０に接続された駆動コイルを有し、駆動回路１１０から接続点１９３に提供された複合信号によって駆動される（図１）。駆動線２５０に入力される電流は、駆動コイルに電流を発生させる。２つの相互接続部２６０は、駆動線２５０に結合される。
【００３３】
動作時に、外部の磁場源（図示せず）が駆動コイルに磁場を発生させる。外部磁場源により駆動コイルに付される磁場は、コイルの面（ｐｌａｎｅ）内の成分を有し、２つの駆動軸に対して直交しないように（ｎｏｎ−ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｌｙ）方向付けられる。コイル巻線の面内電流は、面内の磁場と相互作用し、導体（ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）上に面外のローレンツ力を発生させる。駆動電流は、走査プラットフォーム２１４上にループを形成するため、電流は、走査軸の両端で符号（ｓｉｇｎ）が反転する。これは、ローレンツ力もまた走査軸の両端で符号が逆となることを意味し、結果として磁場の面内と、磁場に垂直な（ｎｏｒｍａｌ）トルクを生じさせる。この組み合わされたトルクが、トルクの周波数内容に依存して、２つの走査方向の応答を発生させる。
【００３４】
湾曲部２１０および２１２の長軸は、旋回軸を形成する。湾曲部２１０および２１２は捩れるような湾曲を受ける柔軟な部材であり、これにより、走査プラットフォーム２１４が旋回軸上で回転し、固定プラットフォーム２０２に対して角度変位を有することを可能にする。湾曲部２１０および２１２は、図２に示すような捩れた形態に限定されない。例えば、いくつかの実施形態では、湾曲部２１０および２１２は、円弧状、「Ｓ」字形状、または他の蛇行形状のような他の形状となる。ここで用いられる「湾曲（ｆｌｅｘｕｒｅ）」という用語は、走査プラットフォームを別のプラットフォーム（走査プラットフォームまたは固定プラットフォーム）に結合し、走査プラットフォームが他のプラットフォームに対して角度変位を有することを可能にする、動きが可能な任意の柔軟な部材を指す。
【００３５】
ミラー１６２は、湾曲部２２０および２２２によって形成される第１の軸上で旋回し、且つ湾曲部２１０および２１２によって形成された第２の軸上で旋回する。本明細書では、第１の軸は横軸（水平方向の軸）と呼ばれ、第２の軸は縦軸（垂直方向の軸）と呼ばれる。縦および横の区別は、ある程度自由に決定が可能である。なぜなら、表示システムの回転が２つの軸の回転を引き起こすためである。したがって、本発明の様々な実施形態は、「縦（垂直）」および「横（水平）」という用語によって限定されない。
【００３６】
いくつかの実施形態において、走査ミラー１６２は、正弦波の水平方向の掃引を引き起こす横軸（水平方向の軸）上の機械的な共振周波数で走査される。さらに、いくつかの実施形態では、走査ミラー１６２は、共振周波数ではない周波数で縦軸（垂直方向の軸）上に走査されるため、縦方向に走査する周波数は独立して制御されることができる。
【００３７】
本発明の様々な実施形態において、ミラー１６２のミラー偏向の角度範囲は、稼働中に変更される。例えば、横方向（水平方向）の角度範囲が変更されてもよく、縦方向（垂直方向）の角度範囲が変更されてもよく、あるいは両方が変更されてもよい。角度範囲は、駆動線２５０上で受信した信号刺激によって制御および変更することができる。この信号刺激は、駆動回路１１０によって、接続点１９３上に提供される（図１）。
【００３８】
図２に示された特定の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、この特定の実施形態に限定されない。例えば、光ビームをラスターパターンで反射することが可能な二次元の掃引が可能な任意の走査ミラーが、本発明の範囲から逸脱することなく組み込まれてもよい。また、例えば、任意の組合せの走査ミラー（例えば２つのミラーであって、各軸につき１つのミラー）が光ビームをラスターパターンで反射するために使用されてもよい。さらに、本発明の範囲から逸脱することなく、任意のタイプのミラー駆動機構を活用することができる。例えば、ＭＥＭＳ装置１６０は、静磁場を有する移動プラットフォーム上で、駆動コイルを使用するが、他の実施形態では、固定プラットフォーム上の駆動コイルと移動プラットフォーム上の磁石を含んでもよい。さらに、ミラー駆動機構は、静電駆動機構を含んでもよい
【００３９】
図３は、図１の走査型表示システムの動作に適した例示的な波形を示す。縦方向の偏向波形は鋸歯状の波形であり、横方向の偏向波形３２０は正弦波状の波形である。波形３１０および波形３２０に従って、ミラー１６２を縦軸および横軸上で偏向させると、図４及び図６の左側に示す走査ビームの軌道が得られる。
【００４０】
波形３１０、３２０に従ったミラー１６２の偏向は、ＭＥＭＳ装置１６０を好適な駆動信号で駆動することによって達成することができる。いくつかの実施形態では、横方向の偏向周波数はミラーの共振周波数であり、その周波数における非常に微細な励起が、所望の走査角をもたらす。縦方向の偏向のための鋸歯状の駆動信号は、様々な周波数における正弦波の和から発生させることができる。また、縦方向の偏向のための駆動信号は、波形発生器にプログラムされた特定の点から導出させることもできる。
【００４１】
鋸歯状の駆動信号は図３に示される縦方向の偏向をもたらすが、他の駆動信号の実施形態が存在する。例えば、いくつかの実施形態では、縦方向の駆動信号は、三角波（続きのフレームが上から下方向に描画され、続いてフレームが下から上に描画され、それぞれのフレームが交互となる波形）または正弦波形であってもよい。
【００４２】
鋸歯状の縦方向の偏向波形３１０は、縦方向の掃引部分とフライバック部分とを含む。いくつかの実施形態では、画素は、縦方向の掃引部分の間表示され、フライバック部分の間は表示されない。フライバック部分は、画像視野の上部にビームが「フライバック（戻る）」することに対応する。ブランキング波形（空白波形）３８０も図３に示されている。走査ビームはフライバック中は空白であり（画素が表示されない）、縦方向の掃引の間は空白ではない。
【００４３】
説明を明確にするために、図３は、縦方向の一つの掃引につき少数の横方向の走査サイクルしか示していない。実際には、より多くの横方向のサイクルが存在する。例えば、２４．５ｋｈｚの水平共振周波数および６０Ｈｚのフレームレートで、縦方向の一つの掃引当たり約４０８周期の横方向の走査が得られる。
【００４４】
横方向の偏向波形３２０の振幅は、ミラー偏向の横方向の角度範囲に対応している。振幅が増加するにつれて、ミラー偏向の角度範囲も増加する。ここで図１を参照すると、θＨが増加するとき、駆動回路１１０は、ＭＥＭＳ１６０に、横方向の偏向波形３２０の振幅を増大させる刺激を提供している。一般に、θＨの変化（ΔθＨ）は、横方向の偏向波形３２０の振幅の変化をもたらす。同様に、縦方向の偏向波形３１０の振幅は、ミラー偏向の縦方向の角度範囲に対応している。振幅が増加するとき、ミラー偏向の角度範囲も増加する。図１を参照すると、θＶが増加するとき、駆動回路１１０は、ＭＥＭＳ１６０に、縦方向の偏向波形３１０の振幅を増加させる刺激を提供している。一般に、θｖの変化（Δθｖ）は縦方向の偏向波形３１０の振幅に変化をもたらす。
【００４５】
ここで図４を参照すると、図４は、一定の画像サイズ若しくは輝度を維持するための、ミラー偏向の角度範囲を動的に変更する一例を示している。図４の左側は、第１の横方向の角度範囲θＨ１および第１の縦方向の角度範囲θＶ１を有するラスターパターンを示している。図４の右側は、横方向の角度範囲をθＨ２に増加させ、縦方向の角度範囲をθＶ２に増加させたときのラスターパターンを示している。図３を参照すると、このパターンは、縦方向の偏向波形３１０の振幅の増加、および、横方向の偏向波形３２０の振幅の増加に対応している。
【００４６】
図４に示された変化は、一定のサイズまたは輝度を指定するユーザが原因となって、若しくは距離ｄの減少が原因となって、生じる可能性がある。ラスターパターンがより大きな角度範囲で示される。しかし、走査型表示システムが投影面により近いので、結果として得られる表示１８０は、ユーザに対して実質的に同じ大きさとなるように見える。
【００４７】
図５は、直線的な（線形の）縦方向の軌道と、可変振幅（ｖａｒｉａｂｌｅ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ、可変の振幅）を有する正弦波の横方向の軌道と、から得られる偏向波形を示す。縦方向の偏向波形とブランキング波形３８０とが図３を参照して記載されている。横方向の波形５２０は可変振幅を有しており、振幅は、ラスタースキャンの縦方向の掃引が進行するにつれて変化する、横方向の角度範囲に対応している。いくつかの実施形態では、可変である横方向の角度範囲θＨは、表示サイズ制御回路１７２（図１）により検出された台形歪みを補正する。
【００４８】
波形３１０および５２０に従ったミラー１６２の偏向は、適切な駆動信号を用いてＭＥＭＳ装置１６０を駆動することによって達成することができる。いくつかの実施形態では、横方向の偏向周波数はミラーの共振周波数であり、その周波数における非常に微細な励起が、所望の走査角をもたらす。縦方向の偏向のための鋸歯状の駆動信号は、様々な周波数における正弦波の和から発生させることができる。また、縦方向の偏向のための駆動信号は、波形発生器にプログラムされた特定の点から導出させることもできる。
【００４９】
ここで図６を参照すると、図６は、台形歪みを補正するためのミラー偏向の角度範囲の動的な変更の一例を示している。図６の左側は、第一の横方向の角度範囲θＨ１および第一の縦方向の角度範囲θＶ１を有するラスターパターンを示している。図６の右側では、横方向の角度範囲が縦方向の掃引に亘って変動する値を有するように変更された場合のパターンを示す。ここで図５を参照すると、符号５２０で示されるような可変振幅を有する横方向の範囲θＨに対応する。
【００５０】
図６に示す変更は、複数の点における投影面までの距離を測定することによって台形歪みが存在すると判定した、表示サイズ制御回路から発生させることが可能である。図６のラスターパターンは、可変である横方向の角度範囲で示されているが、結果として得られる表示１８０は、ユーザにとって、実質的に同じサイズおよび形状に見える。なぜなら、変更のない場合には存在することになる台形歪みを補正するために使用されるからである。いくつかの実施形態では、ミラー偏向の角度範囲は、台形歪みの補正だけでなく、一定の画像サイズまたは輝度を同時に達成するように変更される。例えば、図４および６に示す角度範囲の変更は、単一の操作に組み合わせることができる。
【００５１】
いくつかの実施形態では、台形歪みは、横方向の角度範囲θＨを変化させることなく、画像処理要素１０２（図１）内でデジタル的に補正される。
【００５２】
図７は、本発明の様々な実施形態に従った方法のフロー図を示す。いくつかの実施形態では、方法７００またはその一部は、表示サイズ制御回路によって実行され、その実施形態はこれ以前の図に示されている。さらに、いくつかの実施形態では、方法７００またはその一部は、走査型表示システムによって実行され、その実施形態はこれ以前の図に示されている。他の実施形態では、方法７００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７００は、この方法を実行する装置の特定の種類による限定を受けない。方法７００における様々な動作は、提示された順序で実行されてもよく、または異なる順序で実行されてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、図７に列記されたいくつかの処理は、方法７００から省略される。
【００５３】
方法７００は、区分７１０から始まる。区分７１０に示されているように、画像中の画素を表わす可視レーザ光のパルスが生成される。これは、濃淡の値を有する（ｇｒａｙｓｃａｌｅ  ｖａｌｕｅｄ）赤色、緑色および青色のレーザ光パルスを発生させるように可視レーザ光源（１０４）に命令する画像処理要素１０２に対応していても良い。区分７２０では、可視レーザ光パルスは、走査ミラーに反射されて投影面上に画像を表示する。これは、ミラー１６２が二軸上で偏向するときに、レーザ光パルスがミラー１６２で反射され、ラスタースキャン１２６に沿って画素を光らせることに対応していてもよい。
【００５４】
区分７３０では不可視レーザ光パルスが生成される。これは、不可視レーザ光源１０８に１以上の不可視レーザ光パルスを発生させるように命令する表示サイズ制御回路１７２に対応していてもよい。この１以上の不可視レーザ光パルスは、ラスタースキャン１２６に沿って１以上の位置に配置される。区分７４０において、不可視レーザ光パルスは走査ミラーに反射される。
【００５５】
区分７５０では、不可視レーザ光パルスの反射が受信される。これは、区分７３０で生成されたレーザ光パルスの反射を受信し、区分７４０で投影面に反射されたレーザ光パルスの反射を受信するＰＤ１８４に対応していてもよい。
【００５６】
区分７６０において、不可視レーザ光パルスの反射の飛行時間を測定して前記投影面までの距離を求める。これは、反射されたレーザ光パルスのＴＯＦを測定するＴＯＦ検出回路１７０に対応していてもよい。いくつかの実施形態では、１つのＴＯＦがラスタースキャン毎に測定され、他の実施形態では、複数のＴＯＦがラスタースキャン毎に測定される。
【００５７】
区分７７０において環境光のレベルが測定される。いくつかの実施形態では、これは環境光を測定し、表示サイズ制御回路１７２に対して環境光レベルを記述する情報を提供する環境光センサ１７１（図１）に対応する。
【００５８】
区分７８０において、ミラー偏向の角度範囲は、投影面までの測定された距離、ユーザの入力、および環境光レベルのうちの一以上に応答して変更される。これは、角度範囲θＨおよびθＶを変更する表示サイズ制御回路１７２に対応する。例えば、ユーザが一定の画像サイズまたは一定の画像輝度を選択した場合には、投影面までの距離が減少するにつれて、角度範囲を増加させることができる。また例えば、ユーザが一定の画像の輝度を選択した場合、環境光レベルが減少するにつれて、角度範囲を増加させることができる。さらに、ユーザが台形の補正を選択した場合には、角度範囲の一方または両方を、台形歪みを補正するように変化させるようにすることができる。
【００５９】
図８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８に示すように、モバイル装置８００は、無線インターフェース８１０、プロセッサ８２０、メモリ８３０および走査型表示システム１００を含む。走査型表示システム１００は、ＴＯＦ距離を測定すること、画像サイズを一定に制御すること、輝度を一定に制御すること、及び上記のような台形歪みを補正することを含む。
【００６０】
走査型表示システム１００は、任意の画像ソース（ｉｍａｇｅ  ｓｏｕｒｃｅ）から画像データを受信することができる。例えば、いくつかの実施形態では、走査型表示システム１００は静止画像を保持するメモリを含む。他の実施形態では、走査型表示システム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、走査型表示システム１００は、コネクタ、無線インターフェース８１０、有線インターフェース、等を含む外部ソースから受信した画像を表示する。
【００６１】
無線インターフェース８１０は、任意の無線送信及び／または受信機能を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、無線インターフェース８１０は、無線ネットワークを介して通信することが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、いくつかの実施形態では、無線インターフェース８１０は、セルラー電話機能を含むことができる。さらに別の実施形態では、無線インターフェース８１０は、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機を含むことができる。当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、無線インターフェース８１０が任意のタイプの無線通信能力を含むことができることを理解するであろう。
【００６２】
プロセッサ８２０は、モバイル装置８００の様々な構成要素と通信することができる任意のタイプのプロセッサとすることができる。例えば、プロセッサ８２０は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の供給業者から入手可能な組み込み型プロセッサであってもよく、または、商業的に入手可能なマイクロプロセッサであってもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサ８２０は走査型表示システム１００に画像または映像データを提供する。画像または映像データは無線インターフェース８１０から取得されるか、または無線インターフェース８１０から取得されたデータから導き出されてもよい。例えば、プロセッサ（８２０）を介して、走査型表示システム（１００）は、無線インターフェース（８１０）から直接取得された画像または映像を表示することができる。また、例えば、プロセッサ８２０は、無線インターフェース８１０から受信される画像および／または映像に追加するための重畳表示を提供することができ、または無線インターフェース８１０から受信したデータに基づいて、記憶された画像を変更することができる（例えば、無線インターフェース８１０が提供した位置座標で、ＧＰＳのマップ表示を修正する）。
【００６３】
図９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９００は、通信能力を有するか、または通信能力を有しない携帯式走査型表示システムとすることができる。例えば、いくつかの実施形態では、モバイル装置は、他の能力をほとんど、または全く有さない走査型表示システムであってもよい。また、例えば、いくつかの実施形態では、モバイル装置９００は、例えば携帯電話機、スマートフォン、タブレットコンピュータ装置、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機等を含む、通信に使用可能な装置であってもよい。さらに、モバイル装置９００は、無線（例えばセルラー方式）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、または、この装置は、データメッセージまたは映像コンテンツを、非調整型スペクトル（ｕｎｒｅｇｕｌａｔｅｄ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ、例えばＷｉＦｉ（登録商標））接続を介して、受信及び／または送信することができる。
【００６４】
モバイル装置９００は、走査型表示システム１００、タッチセンサ式ディスプレイ９１０、オーディオポート９０２、制御ボタン９０４、カードスロット９０６、及びオーディオ／映像（Ａ／Ｖ）ポート９０８を含む。これらの要素はいずれも必須ではない。例えば、モバイル装置９００は、タッチセンサ式ディスプレイ９１０、オーディオポート９０２、制御ボタン９０４、カードスロット９０６及びＡ／Ｖポート９０８のいずれも含まない、走査型表示システム１００のみを含む構成とすることができる。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。例えば、付属プロジェクタは、走査型表示システム１００、制御ボタン９０４、およびＡ／Ｖポート９０８を含むことができる。スマートフォンである実施形態では、タッチセンサ式ディスプレイ９１０と表示システム１００とを組み合わせてもよい。
【００６５】
タッチセンサ式ディスプレイ９１０は、任意の種類のディスプレイとすることができる。例えば、いくつかの実施形態では、タッチセンサ式ディスプレイ９１０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）スクリーンを含む。いくつかの実施形態では、ディスプレイ９１０はタッチセンサ式ではない。ディスプレイ９１０は、走査型表示システム１００によって投影された画像を表示してもよいが、常に表示しても、またしなくともよい。例えば、付属製品は、ディスプレイ９１０上に投影された画像を常に表示することができ、一方で携帯電話の実施形態では、ディスプレイ９１０に異なるコンテンツを表示しながら、映像を投影することができる。いくつかの実施形態は、タッチセンサ式ディスプレイ９１０に加えて、キーパッドを含むことができる。
【００６６】
Ａ／Ｖポート９０８は、ビデオ（ｖｉｄｅｏ、映像）信号及び／またはオーディオ（ａｕｄｉｏ、音声）信号を受信及び／または送信する。例えば、Ａ／Ｖポートは、デジタルオーディオ及び映像データを搬送するのに適したケーブルを受け入れる高精細マルチメディアインターフェース（ＨＤＭＩ（登録商標））のようなデジタルポートであってもよい。さらに、Ａ／Ｖポート９０８は、複合入力を受信または送信するためのＲＣＡジャックを含むことができる。さらに、Ａ／Ｖポート９０８は、アナログのビデオ信号を受信または送信するための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９００は、Ａ／Ｖポート９０８を介して外部信号源に接続することができると同時に、モバイル装置９００は、Ａ／Ｖポート９０８を介して受信したコンテンツを、外部信号源に表示することができる。他の実施形態では、モバイル装置９００は、コンテンツの発信者であってもよく、Ａ／Ｖポート９０８は、コンテンツを異なる装置に送信するために使用される。
【００６７】
オーディオポート９０２は、オーディオ信号を提供する。例えば、いくつかの実施形態では、モバイル装置９００は、音声および映像を記録および再生することができるメディア記録装置である。これらの実施形態では、映像は、走査型表示システム１００によって投影されてもよく、音声をオーディオポート９０２で出力するようにしてもよい。
【００６８】
また、モバイル装置はカードスロット９０６を含む。いくつかの実施形態では、カードスロット９０６内に挿入されたメモリカードは、オーディオポート９０２に出力されるオーディオ用のソース及び／または走査型表示システム１００によって投影される映像データを提供することができる。カードスロット９０６は、例えば、セキュアデジタル（ＳＤ）メモリカードを含む任意の種類の半導体メモリ装置を受けいれることができる。
【００６９】
図１０は、本発明の様々な実施形態によるゲーム装置を示す。ゲーム装置１０００は、ボタン１００２、ディスプレイ１０１０およびディスプレイシステム１００を含む。いくつかの実施形態では、ゲーム装置１０００は、ユーザがゲームを行うために、より大きな制御盤（ｃｏｎｓｏｌｅ）を必要としないスタンドアロン（独立形式）装置である。例えば、ユーザは、ディスプレイ１０１０および／または１８０で投影されたコンテンツを見ながらゲームを行うことができる。他の実施形態では、ゲーム装置１０００はより大きなゲーム用制御盤のためのコントローラとして動作する。これらの実施形態では、ユーザは、ディスプレイ１０００および／または１８０で投影されたコンテンツを見ながら、制御盤につながれたより大きな画面を見ることができる。
【００７０】
いくつかの実施形態では、ゲーム装置１０００は、モバイル装置８００の一部または全部を含む（図８）。例えば、ゲーム装置は、無線インターフェース８１０、プロセッサ８２０、メモリ８３０、及び走査型表示システム１００のうち１以上のものを含んでもよい。
【００７１】
本発明は、特定の実施形態に関連して説明されたが、当業者が容易に理解できるように、本発明の範囲から逸脱することなく、変更および変形を行うことができることを理解すべきである。そのような変更および変形は、本発明および添付の請求項の範囲内であるとみなされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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