(57)【要約】  【課題】ディスプレイ機器の体積を低減して拡張現実デバイスに適用しやすくしたレーザビーム走査式ディスプレイ機器及び拡張現実メガネを提供する。  【解決手段】本発明のレーザビーム走査式ディスプレイ機器は、集束レンズと、上記集束レンズの焦点に配置されたレーザエミッタと、ビームコンバイナと、微小電気機械モジュールと、投影レンズとを含む。レーザエミッタは三原色レーザ信号を発射し、集束レンズにより三原色レーザ信号をビームコンバイナに照射する。ビームコンバイナは、三原色レーザ信号を集束レーザ信号に集束して上記微小電気機械モジュールに発射する。微小電気機械モジュールは、受信した集束レーザ信号を走査して表示対象内容が得られる。投影レンズは、走査により得られた表示対象内容をスクリーンに表示する。当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、微小電気機械モジュールにより得られた表示対象内容を投影レンズによりレンズに表示し、レーザ信号反射装置や透過装置を必要としないため、体積を大幅に低減すことができ、拡張現実メガネに適用しやすい。  【選択図】図1
2020507094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビーム走査式ディスプレイ機器であって、
集束レンズと、前記集束レンズの焦点に配置されたレーザエミッタと、ビームコンバイナと、微小電気機械モジュールと、投影レンズとを含み、
前記レーザエミッタは、三原色レーザ信号を発射し、
前記ビームコンバイナは、前記集束レンズにより前記三原色レーザ信号を集束することにより得られる集束レーザ信号を前記微小電気機械モジュールに反射し、
前記微小電気機械モジュールは、受信した集束レーザ信号を走査して表示対象内容を生成し、前記投影レンズにより前記表示対象内容を拡張現実メガネのレンズに表示することを特徴とするレーザビーム走査式ディスプレイ機器。
【請求項２】
前記レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、安全監視モジュールをさらに含み、
前記安全監視モジュールは、前記レーザエミッタに接続し、且つ、取得した前記三原色レーザ信号の各レーザ信号のパワーに基づき前記レーザエミッタの動作状態を制御することを特徴とする請求項１に記載のレーザビーム走査式ディスプレイ機器。
【請求項３】
前記安全監視モジュールは、
前記三原色レーザ信号の各レーザ信号のパワーが所定の安全なパワー以下である場合、前記三原色レーザ信号を発射するように、前記レーザエミッタを制御し、
前記三原色レーザ信号のいずれかのレーザ信号のパワーが所定の安全なパワーを超えた場合、前記三原色レーザ信号の発射を停止するように、前記レーザエミッタを制御することを特徴とする請求項２に記載のレーザビーム走査式ディスプレイ機器。
【請求項４】
前記レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、第１のドライバ及び第２のドライバをさらに含み、
前記第１のドライバは、前記レーザエミッタに接続し、且つ、三原色にそれぞれ対応する３つの色チャネルの前記表示対象内容の各画素の色値に基づき所定期間の発光回数を決定するように、前記レーザエミッタを駆動し、
前記第２のドライバは、前記微小電気機械モジュールに接続し、且つ、受信した集束レーザ信号に基づき前記微小電気機械モジュールを駆動することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレーザビーム走査式ディスプレイ機器。
【請求項５】
前記レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、コントローラをさらに含み、
前記コントローラは、前記第１のドライバ及び前記第２のドライバにそれぞれ接続し、且つ、前記第１のドライバを駆動するための第１の駆動信号及び前記第２のドライバを駆動するための第２の駆動信号を生成することを特徴とする請求項４に記載のレーザビーム走査式ディスプレイ機器。
【請求項６】
前記表示対象内容のタイプは、映像であり、
前記レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、トランスコーダをさらに含み、
前記トランスコーダは、前記コントローラに接続し、且つ、原映像内容に対してトランスコード処理を行うことにより、前記表示対象内容に対応するトランスコードされた映像内容を生成することを特徴とする請求項５に記載のレーザビーム走査式ディスプレイ機器。
【請求項７】
前記レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、第１のメモリ及び第２のメモリをさらに含み、
前記第１のメモリは、前記トランスコーダに接続し、且つ、前記トランスコードされた映像内容を記憶し、
前記第２のメモリは、前記トランスコーダに接続し、且つ、前記原映像内容を記憶することを特徴とする請求項６に記載のレーザビーム走査式ディスプレイ機器。
【請求項８】
前記コントローラは、さらに、前記微小電気機械モジュールに角度調整コマンドを送信し、
前記微小電気機械モジュールは、前記角度調整コマンドに含まれる所定の調整角度に基づき前記微小電気機械モジュールに配置された反射ミラーの角度を調整することにより、所定の形状及び所定の走査方式で前記集束レーザ信号を走査することを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載のレーザビーム走査式ディスプレイ機器。
【請求項９】
前記コントローラは、さらに、
前記反射ミラーの実際の調整角度と前記所定の調整角度との誤差角度を計算し、
前記所定の調整角度及び前記誤差角度に基づき前記反射ミラーの調整角度を較正することを特徴とする請求項８に記載のレーザビーム走査式ディスプレイ機器。
【請求項１０】
拡張現実メガネであって、
レンズと、前記レンズを固定するフレームと、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のレーザビーム走査式ディスプレイ機器とを含み、
前記レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、前記フレームの外側に設けられ、
前記レンズは、スクリーンであることを特徴とする拡張現実メガネ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示技術に関し、特にレーザビーム走査式ディスプレイ機器及び拡張現実メガネに関する。
【背景技術】
【０００２】
拡張現実（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ、以下、「ＡＲ」という）技術は、コンピュータビジョン技術により現実世界に存在しない仮想画像を生成し、仮想画像を現実世界の中で表示する技術である。この技術は、スクリーンに仮想画像及び現実世界を同時に表示でき、ユーザに新たな視聴方式を提供する。
【０００３】
拡張現実技術に基づく従来の拡張現実デバイスでは、表示モジュールが一般的に光源と、ガルバノスキャナと、光線透過装置と、光線反射装置とで構成される。光線透過装置及び光線反射装置はいずれも複数種の光学レンズで構成されるため、表示モジュールの体積が大きい。一方、実際に使用する拡張現実デバイスとしてＡＲメガネやＡＲヘルメットが一般的であり、ユーザはこのような大型の表示モジュールが搭載された拡張現実デバイスを利用するとき、着用しにくい場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、ディスプレイ機器の体積を減少して拡張現実デバイスに適用しやすい、レーザビーム走査式ディスプレイ機器及び拡張現実メガネを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかるレーザビーム走査式ディスプレイ機器は、集束レンズと、上記集束レンズの焦点に配置されたレーザエミッタと、ビームコンバイナと、微小電気機械モジュールと、投影レンズとを含む。上記レーザエミッタは、三原色レーザ信号を発射（発信）し、上記ビームコンバイナは、上記集束レンズにより上記三原色レーザ信号を集束することにより得られる集束レーザ信号を上記微小電気機械モジュールに反射し、上記微小電気機械モジュールは、受信した集束レーザ信号を走査して表示対象内容を生成し、上記投影レンズにより上記表示対象内容を拡張現実メガネのレンズに表示する。
【０００６】
上記ディスプレイ機器は、安全監視モジュールをさらに含んでもよい。上記安全監視モジュールは、上記レーザエミッタに接続し、且つ、取得した上記三原色レーザ信号における各レーザ信号のパワーに基づき上記レーザエミッタの動作状態を制御する。
【０００７】
上記安全監視モジュールは、上記三原色レーザ信号における各レーザ信号のパワーが所定の安全なパワー以下である場合、上記三原色レーザ信号を発射するように上記レーザエミッタを制御し、上記三原色レーザ信号におけるいずれかのレーザ信号のパワーが所定の安全なパワーを超えた場合、上記三原色レーザ信号の発射を停止するように上記レーザエミッタを制御する構成としてもよい。
【０００８】
上記ディスプレイ機器は、第１のドライバ及び第２のドライバをさらに含み、上記第１のドライバは、上記レーザエミッタに接続し、且つ、三原色にそれぞれ対応する３つの色チャネルにおける上記表示対象内容の各画素の色値に基づき所定期間の発光回数を決定するように上記レーザエミッタを駆動し、上記第２のドライバは、上記微小電気機械モジュールに接続し、且つ、受信した集束レーザ信号に基づき上記微小電気機械モジュールを駆動する構成としてもよい。
【０００９】
上記ディスプレイ機器は、コントローラをさらに含み、上記コントローラは、上記第１のドライバ及び前記第２のドライバにそれぞれ接続し、且つ、上記第１のドライバを駆動するための上記第１の駆動信号及び上記第２のドライバを駆動するための第２の駆動信号を生成する構成としてもよい。
【００１０】
上記表示対象内容のタイプは映像であり、上記ディスプレイ機器は、トランスコーダをさらに含み、上記トランスコーダは、上記コントローラに接続し、且つ、原映像内容に対してトランスコード処理を行うことにより、上記表示対象内容に対応するトランスコードされた映像内容を生成する構成としてもよい。
【００１１】
上記ディスプレイ機器は、第１のメモリ及び第２のメモリをさらに含み、上記第１のメモリは、上記トランスコーダに接続し、且つ、上記トランスコードされた映像内容を記憶し、上記第２のメモリは、上記トランスコーダに接続し、且つ、前記原映像内容を記憶する構成としてもよい。
【００１２】
上記コントローラは、さらに、上記微小電気機械モジュールに角度調整コマンドを送信し、上記微小電気機械モジュールは、上記角度調整コマンドに含まれる所定の調整角度に基づき上記微小電気機械モジュールに配置された反射ミラーの角度を調整することにより、所定の形状及び所定の走査方式で上記集束レーザ信号を走査する構成としてもよい。
【００１３】
上記コントローラは、さらに、上記反射ミラーの実際の調整角度と上記所定の調整角度との間の誤差角度を計算し、上記所定の調整角度及び上記誤差角度に基づき上記反射ミラーの調整角度を較正する構成としてもよい。
【００１４】
本発明にかかる拡張現実メガネは、レンズと、上記レンズを固定するフレームと、上記レーザビーム走査式ディスプレイ機器のいずれか１種とを含み、上記レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、上記フレームの外側に設けられ、上記レンズは、上記スクリーンである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一実施態様によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器及び拡張現実メガネにおいて、レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、集束レンズと、上記集束レンズの焦点に配置されたレーザエミッタと、ビームコンバイナと、微小電気機械モジュールと、投影レンズとを含む。レーザビーム走査式ディスプレイ機器のレーザエミッタが三原色レーザ信号を発射したら、集束レンズにより三原色レーザ信号をビームコンバイナに照射させ、ビームコンバイナは、赤色、緑色及び青色の３つの三原色レーザ信号を集束レーザ信号に集束し、当該集束レーザ信号を微小電気機械モジュールに反射する。微小電気機械モジュールは、受信した集束レーザ信号を走査して表示対象内容を生成する。投影レンズは走査により生成された表示対象内容を拡張現実メガネのレンズに表示する。上記のとおり、当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器では、集束レーザ信号を生成したのち、直接投影レンズにより、微小電気機械モジュールにより生成された表示対象内容を拡張現実メガネのレンズに表示でき、微小電気機械モジュールと投影レンズとの間にレーザ信号反射装置や透過装置を必要としない。また、レーザ信号反射装置や透過装置は、一般的に複数の反射ミラー又は透過ミラーで構成されるため、構造が複雑で体積も大きいが、本発明のレーザビーム走査式ディスプレイ機器は、このような大型のレーザ信号反射装置や透過装置を必要としないため、体積を大幅に減らすことができ、拡張現実デバイスに適用しやすい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器の概略構造図である。
【図２】本発明の実施形態によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器の内部構造の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の実施例２によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器の概略構造図である。
【図４】本発明の実施例１による拡張現実メガネの概略構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の目的、技術的解決手段、及び利点を明らかにするために、図面を参照しながら本発明の実施例の技術的解決手段について詳しく説明する。記載される実施例は、本発明の実施例の一部であり、そのすべてではない。当業者が本発明の実施例に基づき、創作的行為をすることなく想到した他の実施例は、すべて本発明の技術的範囲に入るものである。
【００１８】
本発明の実施例の記載に用いられる用語は、特定の実施例を説明するのみであり、本発明を限定するものではない。本発明の実施例及び特許請求の範囲に関する記載に単数の意味で用いられる「１種」、「前記」及び「当該」は、複数の場合も含む。また、文脈の中で意味を限定しない限り、「複数種」は、少なくとも２種を含むことを意味するが、少なくとも１種を含む場合を除外しない。
【００１９】
なお、本明細書に用いられる「及び／又は」という用語は、関連対象間の関係性について説明するためのものであり、３種類の関係が存在することを表す。例えば、「Ａ及び／又はＢ」は、Ａが単独で存在する、Ａ及びＢ両方が存在する、Ｂが単独で存在するといった３種類の状況を表すことができる。また、文中の「／」は、特記がない限り、両側の関連対象が「又は」の関係にあることを表す。
【００２０】
また、本発明の実施例で特定対象について記述するとき、「第１の」、「第２の」、「第３の」などの用語を用いることもあるが、当該特定対象はこれらの用語により限定されるものではない。これらの用語は、特定対象同士を互いに区別するためにだけ用いられる。例えば、本発明の技術的範囲から逸脱しない限り、第１の特定対象を第２の特定対象と呼ぶことができ、同様に、第２の特定対象を第１の特定対象と呼ぶこともできる。
【００２１】
文脈によっては、本明細書に用いられる「場合」、「とき」などの用語は、「特定の動作が発生したのであれば、提示した条件又は事項が満たされたのであれば、確定したのであれば、又は検出したのであれば」といった意味合いで解釈することが可能である。また、文脈によっては、「確定する場合、又は（提示した条件又は事項）を検出する場合」などの文言は、「確定したとき、確定したのであれば、又は（提示した条件又は事項）を検出するとき、（提示した条件又は事項）を検出したのであれば」といった意味合いで解釈することが可能である。
【００２２】
さらに、「含む」又はこれに類する他の表現は、非排他的な包括の場合を含み、一連の要素を含む製品又はシステムは、当該要素だけではなく、明記されていない他の要素や、このような製品又はシステムに固有の要素も含むことを意図するものである。更なる制限を加えない限り、文言「１つの…を含む」で限定された要素は、上記要素を含む製品又はシステムに別の同一要素も存在する場合を除外しない。
【００２３】
図１は、本発明の実施例１によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器の概略構造図である。図１に示すように、本実施例によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器は、集束レンズ１１と、上記集束レンズの焦点に配置されたレーザエミッタ１２と、ビームコンバイナ１３と、微小電気機械モジュール１４と、投影レンズ１５とを含む。
【００２４】
レーザエミッタ１２は三原色レーザ信号を発射する。三原色レーザ信号は少なくとも１組の三原色レーザ信号であり、各組の三原色レーザ信号は赤色、緑色及び青色の３つのレーザ信号を含んでもよい。レーザエミッタ１２はＮ個（ただしＮ≧３）のレーザ発射管を含み、各レーザ発射管は所定波長のレーザ信号を直接発射でき、且つレーザ信号の所定波長は赤、緑、青の三色のいずれかと対応する構成としてもよい。レーザエミッタ１２はＮ個のレーザ発射管及びＮ個のレーザ発射管にそれぞれ接続されたＮ個の周波数逓倍回路を含む構成としてもよい。Ｎ個の周波数逓倍回路はそれぞれ、レーザ発射管が発射したレーザ信号の波長を半減する。周波数逓倍処理により半減した波長は、赤、緑、青の三色のいずれかと対応する。且つ、上記構造が異なるレーザエミッタ１２の各レーザ発射管が発射したレーザ信号はいずれも低いパワーを有し、通常レーザ安全規格に定められる０．３８５ｍｗよりも低い。実際に使用するとき、レーザ信号のパワーは、通常、レーザ安全規格の規定値よりはるかに低い０．２７ｍｗとすることができる。
【００２５】
集束レンズ１１がレーザエミッタ１２の発射した同色のレーザ信号を集束するときの集束効果を最良にするために、上記レーザエミッタ１２は通常集束レンズ１１の焦点に配置する。集束レンズ１１は、平凸レンズ、正凹凸レンズ、非球面ミラーなどの透過型レンズ、又は反射レンズなどの反射型レンズであってもよい。
【００２６】
ビームコンバイナ１３は、複数の反射ミラーで構成されてもよい。レーザエミッタ１２に関する上記の説明に続き、レーザエミッタ１２の反射ミラーの数量はＮ＋１個としてよく、これにより、三原色レーザ信号における各レーザ信号はいずれも１つの反射ミラーと対応する。レーザエミッタ１２が３つのレーザ発射管を含む場合、それぞれ赤色レーザ信号、緑色レーザ信号及び青色レーザ信号を発信する構成としてもよい。赤色レーザ信号、緑色レーザ信号及び青色レーザ信号と対応する反射ミラーは、それぞれ反射ミラー１、反射ミラー２及び反射ミラー３としてもよい。これら３つの反射ミラーは、それぞれ赤色レーザ信号、緑色レーザ信号及び青色レーザ信号を反射する。また、ビームコンバイナ１３に反射ミラー４がさらに設けられ、反射ミラー４は、反射ミラー１、反射ミラー２及び反射ミラー３により反射されたレーザ信号を集束できる。すなわち、ビームコンバイナ１３により、レーザエミッタ１２が発射した三原色レーザ信号を集束することにより集束レーザ信号を形成する。ビームコンバイナ１３は、搭載された反射ミラー４により集束レーザ信号を微小電気機械モジュール１４に反射できる。図２に、本実施例によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器の構造の一例の概略図を示す。
【００２７】
ビームコンバイナ１３は、コリメータと反射ミラーとで構成されてもよい。この場合、コリメータは、レーザエミッタ１２が発射した三原色レーザ信号を集束することにより集束レーザ信号を形成でき、ビームコンバイナ１３は、搭載された反射ミラー４により集束レーザ信号を微小電気機械モジュール１４に反射できる。
【００２８】
微小電気機械モジュール１４は、集束レーザ信号を受信し、集束レーザ信号を投影レンズ１５に反射できる。微小電気機械モジュール１４は所定の方式で自ら角度を調整できるモジュールである。このため、投影レンズ１５が受信した集束レーザ信号の投影レンズ１５での位置も微小電気機械モジュール１４の角度によって変化する。すなわち、微小電気機械モジュール１４により集束レーザ信号を走査することにより表示対象内容を生成する。走査方式はプログレッシブ方式、又はインターレース方式としてもよい。
【００２９】
最終的に、レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、走査して生成した表示対象内容を、投影レンズによりスクリーンに表示する。当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器を拡張現実デバイスに適用する。拡張現実デバイスがＡＲメガネである場合、ＡＲメガネのレンズはスクリーンである。拡張現実デバイスがＡＲヘルメットである場合、ＡＲヘルメットに配置されたディスプレイはスクリーンである。
【００３０】
本実施例では、レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、集束レンズと、上記集束レンズの焦点に配置されたレーザエミッタと、ビームコンバイナと、微小電気機械モジュールと、投影レンズとを含む。レーザビーム走査式ディスプレイ機器のレーザエミッタが三原色レーザ信号を発射し、集束レンズにより三原色レーザ信号をビームコンバイナに照射し、ビームコンバイナは、赤色、緑色及び青色の三原色のレーザ信号を集束レーザ信号に集束し、当該集束レーザ信号を微小電気機械モジュールに反射する。微小電気機械モジュールは、受信した集束レーザ信号を走査して表示対象内容を生成する。投影レンズは走査により生成された表示対象内容をスクリーンに表示する。上記のとおり、当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器では、集束レーザ信号を生成したのち、直接投影レンズにより、微小電気機械モジュールにより生成された表示対象内容を拡張現実メガネのレンズに表示できる。そのため、微小電気機械モジュールと投影レンズとの間にレーザ信号反射装置や透過装置を必要としない。通常、レーザ信号反射装置や透過装置は、複数の反射ミラー又は透過ミラーで構成されるため、構造が複雑で体積も大きい。しかし、本発明のレーザビーム走査式ディスプレイ機器は、このような大型のレーザ信号反射装置や透過装置を必要としないため、体積を大幅に低減することができ、拡張現実デバイスに適用しやすい。
【００３１】
本発明によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器を拡張現実デバイスに適用する場合、スクリーンとユーザの目との間の距離が短い。レーザ信号がユーザの目を傷つけることを回避するために、レーザ信号のパワーを監視する必要がある。そこで、図３には、本発明の実施例２によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器の概略構造図を示す。図３に示すように、本実施例によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器は、図１の実施例を基礎として、レーザエミッタ１２に接続した安全監視モジュール２１をさらに含んでもよい。
【００３２】
レーザエミッタ１２は安全監視モジュール２１にレーザ信号を発射（信）し、安全監視モジュール２１が三原色レーザ信号を受信し、三原色レーザ信号の各レーザ信号のパワーを取得し、パワーの大きさに基いてレーザエミッタ１２の動作状態を制御する。
【００３３】
レーザエミッタ１２の動作状態を制御するルールを以下のとおりとすることができる。すなわち、三原色レーザ信号の各レーザ信号のパワーが所定の安全なパワー以下である場合、三原色レーザ信号を発射するようにレーザエミッタ１２を制御する。集束レンズ１１が当該三原色レーザ信号を受信し、三原色レーザ信号のいずれかのレーザ信号のパワーが所定の安全なパワーを超えた場合、レーザ信号のパワーが大きすぎることを示す。この状態で視聴するとユーザの目を傷つける可能性があり、このとき、安全監視モジュール２１は、三原色レーザ信号の発射を停止するようにレーザエミッタ１２を制御する。
【００３４】
当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、第１のドライバ２２をさらに含んでもよい。第１のドライバ２２は、レーザエミッタ１２に接続し、且つ、第１の駆動信号を受信すると、レーザエミッタ１２を駆動し、レーザエミッタ１２は三原色レーザ信号を発射する。
【００３５】
当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、第２のドライバ２３をさらに含んでもよい。第２のドライバ２３は微小電気機械モジュール１４に接続し、且つ、第２の駆動信号を受信すると、微小電気機械モジュール１４を駆動する。
【００３６】
さらに、レーザエミッタ１２が第１のドライバ２２により駆動すると、レーザエミッタ１２は三原色レーザ信号を発射する。三原色レーザ信号の各レーザ信号は、所定期間にのみ発光（射）し、且つ、当該所定期間にレーザ信号が連続的に発射するのではなく、間欠的に発射する構成としてもよい。すなわち、所定期間に、レーザエミッタ１２が各レーザ信号で複数回発射するように制御する。実際に適用するときは、微小電気機械モジュール１４により生成された表示対象内容は、１つ又は複数のフレームの画像で、且つ、いずれかのフレームの画像におけるすべての画素がいずれも異なるＲ値とＧ値とＢ値を有する。所定時間内にレーザエミッタ１２が発射した三原色レーザ信号の赤色レーザ信号、緑色レーザ信号及び青色レーザ信号の発光回数は、画素のＲ値とＧ値とＢ値にそれぞれ対応するものとして理解してよい。例えば、特定の画素のＲ値、Ｇ値及びＢ値がそれぞれ２４２、１５６及び１７７であるとき、レーザエミッタ１２が赤、緑、青の三色のレーザ信号を発射するレーザ発射管の所定時間内での発光回数はそれぞれ２４２回、１５６回及び１７７回である。すなわち、ビームコンバイナ１３は、異なる回数で発光したレーザ信号を集束すると、異なる色の集束レーザ信号を生成できる。微小電気機械モジュール１４が、異なる色の集束レーザ信号を走査すると、表示対象内容が生成できる。
【００３７】
上記説明から分かるように、第１のドライバ２２及び第２のドライバ２３はいずれも駆動信号により制御される。そのため、当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、第１のドライバ２２及び第２のドライバ２３にそれぞれ接続したコントローラ２４をさらに含んでもよい。コントローラ２４は、第１のドライバ２２を駆動するための第１の駆動信号及び第２のドライバ２３を駆動するための第２の駆動信号を生成する。
【００３８】
実際に適用するとき、当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、画像、映像など多種類の表示対象内容を表示できる。表示対象内容のタイプが映像である場合、当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、コントローラ２４に接続したトランスコーダ２５をさらに含んでもよい。
【００３９】
トランスコーダ２５は、原映像内容のデータフォーマットをレーザビーム走査式ディスプレイ機器に適用可能なデータフォーマットに変換する。すなわちトランスコードされた映像内容を生成する。上記第１の駆動信号及び第２の駆動信号は、トランスコード処理により生成されたものであってもよい。具体的には、コントローラ２４は、トランスコーダ２５がトランスコード処理を終了した後、第１のドライバ２２に第１の駆動信号を、第２のドライバ２３に第２の駆動信号を送信してもよい。または、コントローラ２４は、トランスコーダ２５がトランスコード処理を開始した後、第１のドライバ２２に第１の駆動信号を、第２のドライバ２３に第２の駆動信号を送信してもよい。
【００４０】
また、映像内容を管理するために、当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器に独立した記憶空間を設けてもよい。そこで、当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、トランスコーダ２５に接続した第１のメモリ２６及びトランスコーダ２５に接続した第２のメモリ２７をさらに含んでもよい。
【００４１】
なお、第１のメモリ２６は、トランスコードされた映像内容を記憶し、第２のメモリ２７はトランスコードする前の原映像内容を記憶する。
【００４２】
実施例１に関する上記説明から分かるように、微小電気機械モジュール１４は、所定の方式で自ら角度を調整できるモジュールである。微小電気機械モジュール１４に反射ミラーが配置されるが、通常は、当該反射ミラーの角度を微小電気機械モジュール１４の角度と見なしてよい。当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器のコントローラ２４は、さらに、微小電気機械モジュール１４が所定の調整角度に基づき、さらには所定の形状及び所定の走査方式により集束レーザ信号を走査できるように、角度調整コマンドに含まれる所定の調整角度に基づき微小電気機械モジュール１４に配置された反射ミラーの角度を調整することもできる。なお、角度調整コマンドは、所定の時間間隔で微小電気機械モジュール１４に送信されてもよい。所定の形状は円錐形で、所定の走査方式はインターレース方式とすることもできる。中心点から外部に向かって走査すると、中心点の画像を最も鮮明にすることができ、ユーザが視聴するときの目に対する集束を満たすことができる。勿論、所定の走査方式はプログレッシブ方式とすることができる。
【００４３】
なお、すべてのモジュールには誤差があり、微小電気機械モジュール１４も例外ではない。微小電気機械モジュール１４の誤差とは、微小電気機械モジュール１４に配置された反射ミラーの誤差、すなわち反射ミラーの実際の調整角度と角度調整コマンドにおける所定の調整角度とが一致しないものと理解してよい。これは、微小電気機械モジュールで走査して生成された表示対象内容の表示効果に影響を与える。誤差が大きすぎると、表示された画像を視聴できない可能性もある。このような問題を避けるために、レーザビーム走査式ディスプレイ機器のコントローラ２４は、さらに、反射ミラーの実際の調整角度と所定の調整角度との間の誤差角度を計算し、所定の調整角度及び誤差角度に基づき反射ミラーの調整角度を較正する。
【００４４】
具体的には、コントローラ２４は、反射ミラーの角度が調整されるたびに、角度調整後の反射ミラーの角度を取得する。反射ミラーのその時の角度が角度１であり、コントローラ２４が角度調整コマンドを送信した後、反射ミラーが角度１より、角度調整コマンドに含まれる所定の調整角度に基づき反射ミラーの角度を調整することにより、角度２を得る。角度２と角度１との差は、反射ミラーの実際の調整角度である。そして、実際の調整角度及び所定の調整角度により両者の誤差角度を計算する。
【００４５】
コントローラ２４は、当該誤差角度を微小電気機械モジュール１４に送信し、微小電気機械モジュール１４は当該誤差角度を記録する。コントローラ２４が再度角度調整コマンドを微小電気機械モジュール１４に送信すると、微小電気機械モジュール１４の反射ミラーは、所定の調整コマンド及び算出された誤差角度に基づき反射ミラーの角度を調整でき、すなわち調整角度に対する較正を実現する。
【００４６】
本実施例では、実施例１をベースとし、当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、さらに、安全監視モジュールを含む。上記安全監視モジュールは、レーザエミッタが発射した各レーザ信号のパワーが所定の安全なパワーを超えたか否かを判断し、レーザ信号のパワーが大きすぎる場合、レーザ信号の発射を停止するようにレーザエミッタを制御することにより、ユーザの目を保護する。また、表示対象内容のタイプが映像である場合、当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、異なる処理段階の映像内容を記憶するために、独立した第１のメモリ及び第２のメモリをさらに含むことにより異なる処理段階の映像内容に対する管理を実現する。また、当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器はコントローラをさらに含み、上記コントローラは、微小電気機械モジュールが完全で視聴効果に優れる表示対象内容を生成できるように、微小電気機械モジュールの調整角度を較正する。
【００４７】
図４は、本発明の実施例１による拡張現実メガネの概略構造図である。図４に示すように、当該拡張現実メガネは、レンズと、レンズを固定するフレームと、上述した実施例によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器とを含む。当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、フレームの外側に設けられ、上記レンズはスクリーンである。
【００４８】
当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器と拡張現実メガネのレンズとの間の位置関係は、図４に示すとおりである。実際に使用するときの当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器とレンズとの間の距離は、使用時のニーズに応じて設定してもよい。
【００４９】
本実施例で詳述していない部分は、図１、図２及び図３に示す実施例の関連説明を参照されたい。当該技術的解決手段の実行過程及び技術的効果については、詳細な説明を省略するので、図１、図２及び図３に示す実施例の関連記載を参照されたい。
【００５０】
上述したレーザビーム走査式ディスプレイ機器の実施例は、例示的なものである。このうち、別個のモジュールとして説明されたユニットは、物理的に分離していてもしていなくてもよい。ユニットとして表示されたモジュールは、物理的なユニットであってもそうでなくてもよい。すなわち、同じ場所に配置されていても、複数のネットワークユニットに分散されていてもよい。実際のニーズに応じて、上記の一部又はすべてのモジュールを選択して本実施例の解決手段の目的を達成できる。当業者であれば、創作活動をすることなく理解して実施することができる。
【００５１】
当業者であれば、実施例に関連する上記説明により、上記各実施例は、必要な汎用ハードウェアプラットフォームにおいて実現できる。無論、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせることによっても実現できることは自明である。そして、上記技術的解決手段の趣旨や従来技術に寄与する部分は、コンピュータ用製品の形で実現できる。当該コンピュータ用製品は、コンピュータ機器（ＰＣ、サーバ、又はネットワーク機器など）に各実施例、又は実施例の特定部分に記載の方法を実行するための複数のコマンドを含み、ＲＯＭ／ＲＡＭ、磁気ディスク、ＣＤＲＯＭなどのコンピュータ可読記憶媒体に記憶されていてもよい。
【００５２】
なお、上記の各実施例は、本発明の技術的解決手段を説明するためのものであり、限定を加えるものではない。上記の各実施例を参照しながら本発明について詳しく説明したが、当業者であれば、上記各実施例に記載の技術的解決手段を変更したり、一部の技術的特徴について同等の置換を行うこともできる。、しかし、これらの変更や置換により、当該技術的解決手段の趣旨が本発明の各実施例の技術的解決手段の技術的思想と技術的範囲から逸脱するものでないことは明らかである。
【図１】
2020507094.tif 000003
【図２】
2020507094.tif 000004
【図３】
2020507094.tif 000005
【図４】
2020507094.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月21日(2018.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビーム走査式ディスプレイ機器であって、
集束レンズと、前記集束レンズの焦点に配置されたレーザエミッタと、ビームコンバイナと、微小電気機械モジュールと、投影レンズとを含み、
前記レーザエミッタは、三原色レーザ信号を発射し、
前記ビームコンバイナは、前記集束レンズにより前記三原色レーザ信号を集束することにより得られる集束レーザ信号を前記微小電気機械モジュールに反射し、
前記微小電気機械モジュールは、受信した集束レーザ信号を走査して表示対象内容を生成し、前記投影レンズにより前記表示対象内容を拡張現実メガネのレンズに表示することを特徴とするレーザビーム走査式ディスプレイ機器。
【請求項２】
前記レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、安全監視モジュールをさらに含み、
前記安全監視モジュールは、前記レーザエミッタに接続し、且つ、取得した前記三原色レーザ信号の各レーザ信号のパワーに基づき前記レーザエミッタの動作状態を制御することを特徴とする請求項１に記載のレーザビーム走査式ディスプレイ機器。
【請求項３】
前記安全監視モジュールは、
前記三原色レーザ信号の各レーザ信号のパワーが所定の安全なパワー以下である場合、前記三原色レーザ信号を発射するように、前記レーザエミッタを制御し、
前記三原色レーザ信号のいずれかのレーザ信号のパワーが所定の安全なパワーを超えた場合、前記三原色レーザ信号の発射を停止するように、前記レーザエミッタを制御することを特徴とする請求項２に記載のレーザビーム走査式ディスプレイ機器。
【請求項４】
前記レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、第１のドライバ及び第２のドライバをさらに含み、
前記第１のドライバは、前記レーザエミッタに接続し、且つ、三原色にそれぞれ対応する３つの色チャネルの前記表示対象内容の各画素の色値に基づき所定期間の発光回数を決定するように、前記レーザエミッタを駆動し、
前記第２のドライバは、前記微小電気機械モジュールに接続し、且つ、受信した集束レーザ信号に基づき前記微小電気機械モジュールを駆動することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレーザビーム走査式ディスプレイ機器。
【請求項５】
前記レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、コントローラをさらに含み、
前記コントローラは、前記第１のドライバ及び前記第２のドライバにそれぞれ接続し、且つ、前記第１のドライバを駆動するための第１の駆動信号及び前記第２のドライバを駆動するための第２の駆動信号を生成することを特徴とする請求項４に記載のレーザビーム走査式ディスプレイ機器。
【請求項６】
前記表示対象内容のタイプは、映像であり、
前記レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、トランスコーダをさらに含み、
前記トランスコーダは、前記コントローラに接続し、且つ、原映像内容に対してトランスコード処理を行うことにより、前記表示対象内容に対応するトランスコードされた映像内容を生成することを特徴とする請求項５に記載のレーザビーム走査式ディスプレイ機器。
【請求項７】
前記レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、第１のメモリ及び第２のメモリをさらに含み、
前記第１のメモリは、前記トランスコーダに接続し、且つ、前記トランスコードされた映像内容を記憶し、
前記第２のメモリは、前記トランスコーダに接続し、且つ、前記原映像内容を記憶することを特徴とする請求項６に記載のレーザビーム走査式ディスプレイ機器。
【請求項８】
前記コントローラは、さらに、前記微小電気機械モジュールに角度調整コマンドを送信し、
前記微小電気機械モジュールは、前記角度調整コマンドに含まれる所定の調整角度に基づき前記微小電気機械モジュールに配置された反射ミラーの角度を調整することにより、所定の形状及び所定の走査方式で前記集束レーザ信号を走査することを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載のレーザビーム走査式ディスプレイ機器。
【請求項９】
前記コントローラは、さらに、
前記反射ミラーの実際の調整角度と前記所定の調整角度との誤差角度を計算し、
前記所定の調整角度及び前記誤差角度に基づき前記反射ミラーの調整角度を較正することを特徴とする請求項８に記載のレーザビーム走査式ディスプレイ機器。
【請求項１０】
拡張現実メガネであって、
レンズと、前記レンズを固定するフレームと、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のレーザビーム走査式ディスプレイ機器とを含み、
前記レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、前記フレームの外側に設けられ、
前記レンズは、スクリーンであることを特徴とする拡張現実メガネ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示技術に関し、特にレーザビーム走査式ディスプレイ機器及び拡張現実メガネに関する。
【背景技術】
【０００２】
拡張現実（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ、以下、「ＡＲ」という）技術は、コンピュータビジョン技術により現実世界に存在しない仮想画像を生成し、仮想画像を現実世界の中で表示する技術である。この技術は、仮想画像及び現実世界における真実の物体を積み重ねてユーザに示し、ユーザに新たな視聴方式を提供する。
【０００３】
拡張現実技術に基づく従来の拡張現実デバイスでは、表示モジュールが一般的に光源と、ガルバノスキャナと、光線透過装置と、光線反射装置とで構成される。光線透過装置及び光線反射装置はいずれも複数種の光学レンズで構成されるため、表示モジュールの体積が大きい。一方、実際に使用する拡張現実デバイスとしてＡＲメガネやＡＲヘルメットが一般的であり、ユーザはこのような大型の表示モジュールが搭載された拡張現実デバイスを利用するとき、着用しにくい場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、ディスプレイ機器の体積を減少して拡張現実デバイスに適用しやすい、レーザビーム走査式ディスプレイ機器及び拡張現実メガネを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかるレーザビーム走査式ディスプレイ機器は、集束レンズと、上記集束レンズの焦点に配置されたレーザエミッタと、ビームコンバイナと、微小電気機械モジュールと、投影レンズとを含む。上記レーザエミッタは、三原色レーザ信号を発射（発信）し、上記ビームコンバイナは、上記集束レンズにより上記三原色レーザ信号を集束することにより得られる集束レーザ信号を上記微小電気機械モジュールに反射し、上記微小電気機械モジュールは、受信した集束レーザ信号を走査して表示対象内容を生成し、上記投影レンズにより上記表示対象内容を拡張現実メガネのレンズに表示する。
【０００６】
上記ディスプレイ機器は、安全監視モジュールをさらに含んでもよい。上記安全監視モジュールは、上記レーザエミッタに接続し、且つ、取得した上記三原色レーザ信号における各レーザ信号のパワーに基づき上記レーザエミッタの動作状態を制御する。
【０００７】
上記安全監視モジュールは、上記三原色レーザ信号における各レーザ信号のパワーが所定の安全なパワー以下である場合、上記三原色レーザ信号を発射するように上記レーザエミッタを制御し、上記三原色レーザ信号におけるいずれかのレーザ信号のパワーが所定の安全なパワーを超えた場合、上記三原色レーザ信号の発射を停止するように上記レーザエミッタを制御する構成としてもよい。
【０００８】
上記ディスプレイ機器は、第１のドライバ及び第２のドライバをさらに含み、上記第１のドライバは、上記レーザエミッタに接続し、且つ、三原色にそれぞれ対応する３つの色チャネルにおける上記表示対象内容の各画素の色値に基づき所定期間の発光回数を決定するように上記レーザエミッタを駆動し、上記第２のドライバは、上記微小電気機械モジュールに接続し、且つ、受信した集束レーザ信号に基づき上記微小電気機械を駆動する構成としてもよい。
【０００９】
上記ディスプレイ機器は、コントローラをさらに含み、上記コントローラは、上記第１のドライバ及び前記第２のドライバにそれぞれ接続し、且つ、上記第１のドライバを駆動するための上記第１の駆動信号及び上記第２のドライバを駆動するための第２の駆動信号を生成する構成としてもよい。
【００１０】
上記表示対象内容のタイプは映像であり、上記ディスプレイ機器は、トランスコーダをさらに含み、上記トランスコーダは、上記コントローラに接続し、且つ、原映像内容に対してトランスコード処理を行うことにより、上記表示対象内容に対応するトランスコードされた映像内容を生成する構成としてもよい。
【００１１】
上記ディスプレイ機器は、第１のメモリ及び第２のメモリをさらに含み、上記第１のメモリは、上記トランスコーダに接続し、且つ、上記トランスコードされた映像内容を記憶し、上記第２のメモリは、上記トランスコーダに接続し、且つ、前記原映像内容を記憶する構成としてもよい。
【００１２】
上記コントローラは、さらに、上記微小電気機械モジュールに角度調整コマンドを送信し、上記微小電気機械モジュールは、上記角度調整コマンドに含まれる所定の調整角度に基づき上記微小電気機械モジュールに配置された反射ミラーの角度を調整することにより、所定の形状及び所定の走査方式で上記集束レーザ信号を走査する構成としてもよい。
【００１３】
上記コントローラは、さらに、上記反射ミラーの実際の調整角度と上記所定の調整角度との間の誤差角度を計算し、上記所定の調整角度及び上記誤差角度に基づき上記反射ミラーの調整角度を較正する構成としてもよい。
【００１４】
本発明にかかる拡張現実メガネは、レンズと、上記レンズを固定するフレームと、上記レーザビーム走査式ディスプレイ機器のいずれか１種とを含み、上記レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、上記フレームの外側に設けられ、上記レンズは、スクリーンである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一実施態様によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器及び拡張現実メガネにおいて、レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、集束レンズと、上記集束レンズの焦点に配置されたレーザエミッタと、ビームコンバイナと、微小電気機械モジュールと、投影レンズとを含む。レーザビーム走査式ディスプレイ機器のレーザエミッタが三原色レーザ信号を発射したら、集束レンズにより三原色レーザ信号をビームコンバイナに照射させ、ビームコンバイナは、赤色、緑色及び青色の３つの三原色レーザ信号を集束レーザ信号に集束し、当該集束レーザ信号を微小電気機械モジュールに反射する。微小電気機械モジュールは、集束レーザ信号を走査して表示対象内容が得られる。投影レンズは走査により生成された表示対象内容を拡張現実メガネのレンズに表示する。上記のとおり、当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器では、集束レーザ信号を生成したのち、直接投影レンズにより、微小電気機械モジュールにより走査して得られた表示対象内容を拡張現実メガネのレンズに表示でき、微小電気機械モジュールと投影レンズとの間にレーザ信号反射装置や透過装置を必要としない。また、レーザ信号反射装置や透過装置は、一般的に複数の反射ミラー又は透過ミラーで構成されるため、構造が複雑で体積も大きいが、本発明のレーザビーム走査式ディスプレイ機器は、このような大型のレーザ信号反射装置や透過装置を必要としないため、体積を大幅に減らすことができ、拡張現実デバイスに適用しやすい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器の概略構造図である。
【図２】本発明の実施形態によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器の内部構造の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の実施例２によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器の概略構造図である。
【図４】本発明の実施例１による拡張現実メガネの概略構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の目的、技術的解決手段、及び利点を明らかにするために、図面を参照しながら本発明の実施例の技術的解決手段について詳しく説明する。記載される実施例は、本発明の実施例の一部であり、そのすべてではない。当業者が本発明の実施例に基づき、創作的行為をすることなく想到した他の実施例は、すべて本発明の技術的範囲に入るものである。
【００１８】
本発明の実施例の記載に用いられる用語は、特定の実施例を説明するのみであり、本発明を限定するものではない。本発明の実施例及び特許請求の範囲に関する記載に単数の意味で用いられる「１種」、「前記」及び「当該」は、複数の場合も含む。また、文脈の中で意味を限定しない限り、「複数種」は、少なくとも２種を含むことを意味するが、少なくとも１種を含む場合を除外しない。
【００１９】
なお、本明細書に用いられる「及び／又は」という用語は、関連対象間の関係性について説明するためのものであり、３種類の関係が存在することを表す。例えば、「Ａ及び／又はＢ」は、Ａが単独で存在する、Ａ及びＢ両方が存在する、Ｂが単独で存在するといった３種類の状況を表すことができる。また、文中の「／」は、特記がない限り、両側の関連対象が「又は」の関係にあることを表す。
【００２０】
また、本発明の実施例で特定対象について記述するとき、「第１の」、「第２の」、「第３の」などの用語を用いることもあるが、当該特定対象はこれらの用語により限定されるものではない。これらの用語は、特定対象同士を互いに区別するためにだけ用いられる。例えば、本発明の技術的範囲から逸脱しない限り、第１の特定対象を第２の特定対象と呼ぶことができ、同様に、第２の特定対象を第１の特定対象と呼ぶこともできる。
【００２１】
文脈によっては、本明細書に用いられる「場合」、「とき」などの用語は、「特定の動作が発生したのであれば、提示した条件又は事項が満たされたのであれば、確定したのであれば、又は検出したのであれば」といった意味合いで解釈することが可能である。また、文脈によっては、「確定する場合、又は（提示した条件又は事項）を検出する場合」などの文言は、「確定したとき、確定したのであれば、又は（提示した条件又は事項）を検出するとき、（提示した条件又は事項）を検出したのであれば」といった意味合いで解釈することが可能である。
【００２２】
さらに、「含む」又はこれに類する他の表現は、非排他的な包括の場合を含み、一連の要素を含む製品又はシステムは、当該要素だけではなく、明記されていない他の要素や、このような製品又はシステムに固有の要素も含むことを意図するものである。更なる制限を加えない限り、文言「１つの…を含む」で限定された要素は、上記要素を含む製品又はシステムに別の同一要素も存在する場合を除外しない。
【００２３】
図１は、本発明の実施例１によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器の概略構造図である。図１に示すように、本実施例によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器は、集束レンズ１１と、上記集束レンズの焦点に配置されたレーザエミッタ１２と、ビームコンバイナ１３と、微小電気機械モジュール１４と、投影レンズ１５とを含む。
【００２４】
レーザエミッタ１２は三原色レーザ信号を発射する。三原色レーザ信号は少なくとも１組の三原色レーザ信号であり、各組の三原色レーザ信号は赤色、緑色及び青色の３つのレーザ信号を含んでもよい。レーザエミッタ１２はＮ個（ただしＮ≧３）のレーザ発射管を含み、各レーザ発射管は所定波長のレーザ信号を直接発射でき、且つレーザ信号の所定波長は赤、緑、青の三色のいずれかと対応する構成としてもよい。レーザエミッタ１２はＮ個のレーザ発射管及びＮ個のレーザ発射管にそれぞれ接続されたＮ個の周波数逓倍回路を含む構成としてもよい。Ｎ個の周波数逓倍回路はそれぞれ、レーザ発射管が発射したレーザ信号の波長を半減する。周波数逓倍処理により半減した波長は、赤、緑、青の三色のいずれかと対応する。且つ、上記構造が異なるレーザエミッタ１２の各レーザ発射管が発射したレーザ信号はいずれも低いパワーを有し、通常レーザ安全規格に定められる０．３８５ｍｗよりも低い。実際に使用するとき、レーザ信号のパワーは、通常、レーザ安全規格の規定値よりはるかに低い０．２７ｍｗとすることができる。
【００２５】
集束レンズ１１がレーザエミッタ１２の発射した同色のレーザ信号を集束するときの集束効果を最良にするために、上記レーザエミッタ１２は通常集束レンズ１１の焦点に配置する。集束レンズ１１は、平凸レンズ、正凹凸レンズ、非球面ミラーなどの透過型レンズ、又は反射レンズなどの反射型レンズであってもよい。
【００２６】
ビームコンバイナ１３は、複数の反射ミラーで構成されてもよい。レーザエミッタ１２に関する上記の説明に続き、レーザエミッタ１２の反射ミラーの数量はＮ＋１個としてよく、これにより、三原色レーザ信号における各レーザ信号はいずれも１つの反射ミラーと対応する。レーザエミッタ１２が３つのレーザ発射管を含む場合、それぞれ赤色レーザ信号、緑色レーザ信号及び青色レーザ信号を発信する構成としてもよい。赤色レーザ信号、緑色レーザ信号及び青色レーザ信号と対応する反射ミラーは、それぞれ反射ミラー１、反射ミラー２及び反射ミラー３としてもよい。これら３つの反射ミラーは、それぞれ赤色レーザ信号、緑色レーザ信号及び青色レーザ信号を反射する。また、ビームコンバイナ１３に反射ミラー４がさらに設けられ、反射ミラー４は、反射ミラー１、反射ミラー２及び反射ミラー３により反射されたレーザ信号を集束できる。すなわち、ビームコンバイナ１３により、レーザエミッタ１２が発射した三原色レーザ信号を集束することにより集束レーザ信号を形成する。ビームコンバイナ１３は、搭載された反射ミラー４により集束レーザ信号を微小電気機械モジュール１４に反射できる。図２に、本実施例によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器の構造の一例の概略図を示す。
【００２７】
ビームコンバイナ１３は、コリメータと反射ミラーとで構成されてもよい。この場合、コリメータは、レーザエミッタ１２が発射した三原色レーザ信号を集束することにより集束レーザ信号を形成でき、ビームコンバイナ１３は、搭載された反射ミラー４により集束レーザ信号を微小電気機械モジュール１４に反射できる。
【００２８】
微小電気機械モジュール１４は、集束レーザ信号を受信し、集束レーザ信号を投影レンズ１５に反射できる。微小電気機械モジュール１４は所定の方式で自ら角度を調整できるモジュールである。このため、投影レンズ１５が受信した集束レーザ信号の投影レンズ１５での位置も微小電気機械モジュール１４の角度によって変化する。すなわち、微小電気機械モジュール１４により集束レーザ信号を走査することにより表示対象内容を生成する。走査方式はプログレッシブ方式、又はインターレース方式としてもよい。
【００２９】
最終的に、レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、走査して生成した表示対象内容を、投影レンズによりスクリーンに表示する。当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器を拡張現実デバイスに適用する。拡張現実デバイスがＡＲメガネである場合、ＡＲメガネのレンズはスクリーンである。拡張現実デバイスがＡＲヘルメットである場合、ＡＲヘルメットに配置されたディスプレイはスクリーンである。
【００３０】
本実施例では、レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、集束レンズと、上記集束レンズの焦点に配置されたレーザエミッタと、ビームコンバイナと、微小電気機械モジュールと、投影レンズとを含む。レーザビーム走査式ディスプレイ機器のレーザエミッタが三原色レーザ信号を発射し、集束レンズにより三原色レーザ信号をビームコンバイナに照射し、ビームコンバイナは、赤色、緑色及び青色の三原色のレーザ信号を集束レーザ信号に集束し、当該集束レーザ信号を微小電気機械モジュールに反射する。微小電気機械モジュールは、受信した集束レーザ信号を走査して表示対象内容が得られる。投影レンズは走査により生成された表示対象内容をスクリーンに表示する。上記のとおり、当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器では、集束レーザ信号を生成したのち、直接投影レンズにより、微小電気機械モジュールが走査して得られた表示対象内容を拡張現実メガネのレンズに表示できる。そのため、微小電気機械モジュールと投影レンズとの間にレーザ信号反射装置や透過装置を必要としない。通常、レーザ信号反射装置や透過装置は、複数の反射ミラー又は透過ミラーで構成されるため、構造が複雑で体積も大きい。しかし、本発明のレーザビーム走査式ディスプレイ機器は、このような大型のレーザ信号反射装置や透過装置を必要としないため、体積を大幅に低減することができ、拡張現実デバイスに適用しやすい。
【００３１】
本発明によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器を拡張現実デバイスに適用する場合、スクリーンとユーザの目との間の距離が短い。レーザ信号がユーザの目を傷つけることを回避するために、レーザ信号のパワーを監視する必要がある。そこで、図３には、本発明の実施例２によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器の概略構造図を示す。図３に示すように、本実施例によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器は、図１の実施例を基礎として、レーザエミッタ１２に接続した安全監視モジュール２１をさらに含んでもよい。
【００３２】
レーザエミッタ１２は安全監視モジュール２１にレーザ信号を発射（信）し、安全監視モジュール２１が三原色レーザ信号を受信し、三原色レーザ信号の各レーザ信号のパワーを取得し、パワーの大きさに基いてレーザエミッタ１２の動作状態を制御する。
【００３３】
レーザエミッタ１２の動作状態を制御するルールを以下のとおりとすることができる。すなわち、三原色レーザ信号の各レーザ信号のパワーが所定の安全なパワー以下である場合、三原色レーザ信号を発射するようにレーザエミッタ１２を制御する。集束レンズ１１が当該三原色レーザ信号を受信し、三原色レーザ信号のいずれかのレーザ信号のパワーが所定の安全なパワーを超えた場合、レーザ信号のパワーが大きすぎることを示す。この状態で視聴するとユーザの目を傷つける可能性があり、このとき、安全監視モジュール２１は、三原色レーザ信号の発射を停止するようにレーザエミッタ１２を制御する。
【００３４】
当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、第１のドライバ２２をさらに含んでもよい。第１のドライバ２２は、レーザエミッタ１２に接続し、且つ、第１の駆動信号を受信すると、レーザエミッタ１２を駆動し、レーザエミッタ１２は三原色レーザ信号を発射する。
【００３５】
当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、第２のドライバ２３をさらに含んでもよい。第２のドライバ２３は微小電気機械モジュール１４に接続し、且つ、第２の駆動信号を受信すると、微小電気機械モジュール１４を駆動する。
【００３６】
さらに、レーザエミッタ１２が第１のドライバ２２により駆動すると、レーザエミッタ１２は三原色レーザ信号を発射する。レーザエミッタ１２は、三原色レーザ信号を連続的に発射するのではなく、所定期間に搭載されたレーザ発射管により複数回発射する構成としてもよい。且つ、所定期間に異なる色のレーザを発射するレーザ発射管の発光回数は異なる。実際に適用するときは、微小電気機械モジュール１４により生成された表示対象内容は、１つ又は複数のフレームの画像で、且つ、いずれかのフレームの画像におけるすべての画素がいずれも異なるＲ値とＧ値とＢ値を有する。レーザエミッタ１２が所定時間内に発射した赤色レーザ信号、緑色レーザ信号及び青色レーザ信号の発光回数は、画素のＲ値とＧ値とＢ値にそれぞれ対応するものとして理解してよい。例えば、特定の画素のＲ値、Ｇ値及びＢ値がそれぞれ２４２、１５６及び１７７であるとき、レーザエミッタ１２が赤、緑、青の三色のレーザ信号を発射するレーザ発射管の所定時間内での発光回数はそれぞれ２４２回、１５６回及び１７７回である。ビームコンバイナ１３は、赤、緑、青の三色のレーザ信号を集束すると、異なる色の集束レーザ信号が得られる。微小電気機械モジュール１４が、異なる色の集束レーザ信号を走査すると、表示対象内容が得られる。
【００３７】
上記説明から分かるように、第１のドライバ２２及び第２のドライバ２３はいずれも駆動信号により制御される。そのため、当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、第１のドライバ２２及び第２のドライバ２３にそれぞれ接続したコントローラ２４をさらに含んでもよい。コントローラ２４は、第１のドライバ２２を駆動するための第１の駆動信号及び第２のドライバ２３を駆動するための第２の駆動信号を生成する。
【００３８】
実際に適用するとき、当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、画像、映像など多種類の表示対象内容を表示できる。表示対象内容のタイプが映像である場合、当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、コントローラ２４に接続したトランスコーダ２５をさらに含んでもよい。
【００３９】
トランスコーダ２５は、原映像内容のデータフォーマットをレーザビーム走査式ディスプレイ機器に適用可能なデータフォーマットに変換する。すなわちトランスコードされた映像内容を生成する。上記第１の駆動信号及び第２の駆動信号は、トランスコード処理により生成されたものであってもよい。具体的には、コントローラ２４は、トランスコーダ２５がトランスコード処理を終了した後、第１のドライバ２２に第１の駆動信号を、第２のドライバ２３に第２の駆動信号を送信してもよい。または、コントローラ２４は、トランスコーダ２５がトランスコード処理を開始した後、第１のドライバ２２に第１の駆動信号を、第２のドライバ２３に第２の駆動信号を送信してもよい。
【００４０】
また、映像内容を管理するために、当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器に独立した記憶空間を設けてもよい。そこで、当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、トランスコーダ２５に接続した第１のメモリ２６及びトランスコーダ２５に接続した第２のメモリ２７をさらに含んでもよい。
【００４１】
なお、第１のメモリ２６は、トランスコードされた映像内容を記憶し、第２のメモリ２７はトランスコードする前の原映像内容を記憶する。
【００４２】
実施例１に関する上記説明から分かるように、微小電気機械モジュール１４は、所定の方式で自ら角度を調整できるモジュールである。微小電気機械モジュール１４に反射ミラーが配置されるが、通常は、当該反射ミラーの角度を微小電気機械モジュール１４の角度と見なしてよい。当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器のコントローラ２４は、さらに、微小電気機械モジュール１４が所定の調整角度に基づき、さらには所定の形状及び所定の走査方式により集束レーザ信号を走査できるように、角度調整コマンドに含まれる所定の調整角度に基づき微小電気機械モジュール１４に配置された反射ミラーの角度を調整することもできる。なお、角度調整コマンドは、所定の時間間隔で微小電気機械モジュール１４に送信されてもよい。所定の形状は円錐形で、所定の走査方式はインターレース方式とすることもできる。中心点から外部に向かって走査すると、中心点の画像を最も鮮明にすることができ、ユーザが視聴するときの目に対する集束を満たすことができる。勿論、所定の走査方式はプログレッシブ方式とすることができる。
【００４３】
なお、すべてのモジュールには誤差があり、微小電気機械モジュール１４も例外ではない。微小電気機械モジュール１４の誤差とは、微小電気機械モジュール１４に配置された反射ミラーの誤差、すなわち反射ミラーの実際の調整角度と角度調整コマンドにおける所定の調整角度とが一致しないものと理解してよい。これは、微小電気機械モジュールで走査して生成された表示対象内容の表示効果に影響を与える。誤差が大きすぎると、表示された画像を視聴できない可能性もある。このような問題を避けるために、レーザビーム走査式ディスプレイ機器のコントローラ２４は、さらに、反射ミラーの実際の調整角度と所定の調整角度との間の誤差角度を計算し、所定の調整角度及び誤差角度に基づき反射ミラーの調整角度を較正する。
【００４４】
具体的には、コントローラ２４は、反射ミラーの角度が調整されるたびに、角度調整後の反射ミラーの角度を取得する。反射ミラーのその時の角度が角度１であり、コントローラ２４が角度調整コマンドを送信した後、反射ミラーが角度１より、角度調整コマンドに含まれる所定の調整角度に基づき反射ミラーの角度を調整することにより、角度２を得る。角度２と角度１との差は、反射ミラーの実際の調整角度である。そして、実際の調整角度及び所定の調整角度により両者の誤差角度を計算する。
【００４５】
コントローラ２４は、当該誤差角度を微小電気機械モジュール１４に送信し、微小電気機械モジュール１４は当該誤差角度を記録する。コントローラ２４が再度角度調整コマンドを微小電気機械モジュール１４に送信すると、微小電気機械モジュール１４の反射ミラーは、所定の調整コマンド及び算出された誤差角度に基づき反射ミラーの角度を調整でき、すなわち調整角度に対する較正を実現する。
【００４６】
本実施例では、実施例１をベースとし、当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、さらに、安全監視モジュールを含む。上記安全監視モジュールは、レーザエミッタが発射した各レーザ信号のパワーが所定の安全なパワーを超えたか否かを判断し、レーザ信号のパワーが大きすぎる場合、レーザ信号の発射を停止するようにレーザエミッタを制御することにより、ユーザの目を保護する。また、表示対象内容のタイプが映像である場合、当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、異なる処理段階の映像内容を記憶するために、独立した第１のメモリ及び第２のメモリをさらに含むことにより異なる処理段階の映像内容に対する管理を実現する。また、当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器はコントローラをさらに含み、上記コントローラは、微小電気機械モジュールが完全で視聴効果に優れる表示対象内容を生成できるように、微小電気機械モジュールの調整角度を較正する。
【００４７】
図４は、本発明の実施例１による拡張現実メガネの概略構造図である。図４に示すように、当該拡張現実メガネは、レンズと、レンズを固定するフレームと、上述した実施例によるレーザビーム走査式ディスプレイ機器とを含む。当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器は、フレームの外側に設けられ、上記レンズはスクリーンである。
【００４８】
当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器と拡張現実メガネのレンズとの間の位置関係は、図４に示すとおりである。実際に使用するときの当該レーザビーム走査式ディスプレイ機器とレンズとの間の距離は、使用時のニーズに応じて設定してもよい。
【００４９】
本実施例で詳述していない部分は、図１、図２及び図３に示す実施例の関連説明を参照されたい。当該技術的解決手段の実行過程及び技術的効果については、詳細な説明を省略するので、図１、図２及び図３に示す実施例の関連記載を参照されたい。
【００５０】
上述したレーザビーム走査式ディスプレイ機器の実施例は、例示的なものである。このうち、別個のモジュールとして説明されたユニットは、物理的に分離していてもしていなくてもよい。ユニットとして表示されたモジュールは、物理的なユニットであってもそうでなくてもよい。すなわち、同じ場所に配置されていても、複数のネットワークユニットに分散されていてもよい。実際のニーズに応じて、上記の一部又はすべてのモジュールを選択して本実施例の解決手段の目的を達成できる。当業者であれば、創作活動をすることなく理解して実施することができる。
【００５１】
当業者であれば、実施例に関連する上記説明により、上記各実施例は、必要な汎用ハードウェアプラットフォームにおいて実現できる。無論、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせることによっても実現できることは自明である。そして、上記技術的解決手段の趣旨や従来技術に寄与する部分は、コンピュータ用製品の形で実現できる。当該コンピュータ用製品は、コンピュータ機器（ＰＣ、サーバ、又はネットワーク機器など）に各実施例、又は実施例の特定部分に記載の方法を実行するための複数のコマンドを含み、ＲＯＭ／ＲＡＭ、磁気ディスク、ＣＤＲＯＭなどのコンピュータ可読記憶媒体に記憶されていてもよい。
【００５２】
なお、上記の各実施例は、本発明の技術的解決手段を説明するためのものであり、限定を加えるものではない。上記の各実施例を参照しながら本発明について詳しく説明したが、当業者であれば、上記各実施例に記載の技術的解決手段を変更したり、一部の技術的特徴について同等の置換を行うこともできる。、しかし、これらの変更や置換により、当該技術的解決手段の趣旨が本発明の各実施例の技術的解決手段の技術的思想と技術的範囲から逸脱するものでないことは明らかである。
【国際調査報告】
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