专利名称：激光投影白平衡跟踪的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及激光投影系统，并且更特定地涉及激光投影系统中的白平衡跟
足示o
背景技术：
当电流通过二极管时，激光二极管发光。激光二极管的输出辐亮度(radiance)随 着通过二极管的驱动电流的变化而变化。激光二极管的输出辐亮度还可能由于其它因素而 变化。例如，激光二极管的输出辐亮度可能随着年限而变化。又如，激光二极管的输出辐亮 度可能随二极管的温度变化而变化。由于激光二极管的温度在某种程度上可能受到周围温 度的改变以及导致二极管的“自发热”的历史驱动电流的影响，所以这可能是有问题的。利用激光二极管来进行光生成的彩色投影仪可能由于老化、温度改变和其它因素 而遭受亮度和色平衡的变化。显示的图像的亮度可能随着每个彩色激光二极管辐亮度的改 变而改变。如果不同的彩色激光二极管具有对影响辐亮度的因素(例如，老化、温度等)的 不同响应，则还可能影响色平衡。
图1示出了具有亮度和白平衡跟踪的激光投影设备；图2示出了国际照明委员会(CIE)的色度图；图3和图4示出了微型投影仪；图5和图6示出了具有亮度和白平衡跟踪的激光投影仪；图7示出了温度补偿的激光投影仪的彩色通道；图8示出了根据本发明的各种实施例的移动装置；以及图9示出了根据本发明的各种实施例的流程图。
具体实施例方式在以下详细说明中，将对附图进行参考，附图以图示的方式示出了其中可以实践 本发明的特定实施例。这些实施例被详细地描述足以使得本领域的技术人员能够实践本发 明。应当理解，虽然本发明的各种实施例是不同的，但不必相互排斥。例如，在不脱离本发 明的精神和范围的情况下，本文中结合一个实施例描述的具体特征、结构或特性可以在其 它实施例内执行。此外，应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以修改每个 公开的实施例内的独立元素的位置或布置。因此，以下详细描述不应在限制的意义上进行， 并且本发明的范围仅由适当解释的所附权利要求以及所述权利要求拥有权利的等同物的 整个范围来限定。在附图中，相同的数字在所有若干视图中表示相同或类似的功能。图1示出了具有亮度和白平衡跟踪的激光投影设备。设备100包括图像处理电 路130、辐亮度到驱动电流的映射110、激光投影仪120以及亮度和色平衡反馈电路150。在操作中，激光投影仪120水平地前后扫描光束，并且垂直地上下扫描光束，以“绘制”图像。光的辐亮度在不连续的点处改变，以在显示表面上照亮像素。图像处理电路 130确定要在图像中的像素位置处显示的一种以上颜色的辐亮度。电路130在节点102上 将“指令的(commanded)辐亮度”提供给映射部件110。映射部件110在节点104上将指令 的辐亮度映射到驱动电流值。激光投影仪120接收节点104上的驱动电流值，并且在140 处投光。在一些实施例中，激光投影仪120接收节点104上的可变电流，并且该电流通过激 光二极管。在其它实施例中，激光投影仪120接收节点104上的数字数据，并且激光投影仪 120包括用于产生通过激光二极管的电流的数模转换器(DAC)。激光投影仪120可以包括基于周围温度改变而变热或变冷的激光二极管。此外， 投影仪120内的激光二极管可以在发光时变热。此外，多个历史驱动电流可以具有对激光 二极管的累积加热效应。随着激光二极管温度的改变，给定驱动电流的辐亮度也改变。这 可以导致显示图像的总亮度(辉度)的变化。其它因素还可以随着时间的推移影响激光二 极管的辐亮度。例如，激光二极管的辐亮度可能由于老化而随着时间的推移改变。一些激光二极管可能比其它对温度的变化更为敏感。例如，绿色激光二极管可能 比诸如红色和蓝色的其它颜色的二极管对温度的变化更为敏感。当一个激光二极管比其它 的更为敏感时，显示图像的色平衡可能根据随温度的函数而改变。亮度和色平衡反馈电路150考虑到温度变化和其它因素的效果，并且修改映射部 件110内的指令的辐亮度到驱动电流的映射。在一些实施例中，修改映射以仅校正亮度变 化。在其它实施例中，修改映射以仅校正色平衡。在另外的实施例中，修改映射以校正亮度 和色平衡。下文参考后面的附图来进一步描述亮度和色平衡反馈电路的各种实施例。亮度和色平衡反馈电路150从图像处理电路130接收指令的辐亮度值，并且还从 激光投影仪120接收测量的辐亮度值。亮度和色平衡反馈电路150将指令的辐亮度与测量 的辐亮度作比较，并且修改辐亮度到驱动电流的映射来校正亮度和/或色平衡变化。图2示出了国际照明委员会(CIE)的色度图。色度图200包括表示人眼可观察到 的所有颜色的包络210。在该包络210内，三角形区域220表示典型的色域(chromaticity gamut)，其包围了标准红色/绿色/蓝色(sRBG)显示装置中可产生的所有颜色。区域220 被定义为三基色点即红色250、绿色230和蓝色240内的区域。如图2中所示，在CIE xy色度坐标中，红色处于6400，0. 3300]，绿色处于
，并且蓝色处于
。如任何RGB色空间，对于R、G和B的非 负值，不可能表示由基色、色域定义的色三角形外的颜色，色域在人类可见的颜色范围内。点260表示“白点”。白点是一组色度坐标，其用于定义图像捕捉或再现中的“白” 色。可以基于应用来使用白色的不同定义。白点260被示为W.3127，0. 3290]处的CIE D65 白点。D65白色如通常在色度图中那样在文献中清楚定义。D65白色认作是示例性白点，以 说明本发明的各种实施例中的色平衡。本发明并不限于D65白点。在不脱离本发明的范围 的情况下，可以利用任何白点。当激光二极管在激光投影系统中改变辐亮度时，白点可以远离校准值进行移动。 例如，如果彩色激光二极管具有根据温度的函数的不同辐亮度变化，则校准为D65白色的 激光投影仪可以显示除了 D65之外的白点。如果绿色激光二极管比红色和蓝色激光二极管 对温度更为敏感，则显示的白点可以随温度的升高而远离绿点230进行移动，并且可以随 温度降低而朝着绿点230进行移动。
本发明的各种实施例测量一个或多个激光二极管的辐亮度，并且将测量的辐亮度 与预期辐亮度作比较。可以更新辐亮度到驱动电流的映射，以补偿预期辐亮度值与测量的 辐亮度值之间的差。例如，如图1中所示，激光投影仪120可以将测量的辐亮度值提供给亮 度和颜色反馈电路150。反馈电路150还从图像处理电路130接收期望辐亮度值。然后，通 过亮度和色平衡反馈电路150来更新辐亮度到驱动电流的映射部件110。在一些实施例中，关于所有三种颜色来更新辐亮度到驱动电流的映射。在其它实 施例中，仅关于三种颜色中的一个来更新辐亮度到驱动电流的映射。映射可以被更新以单 独校正亮度，或可以被更新以跟踪白平衡。在一些实施例中，设置各种颜色之间的辐亮度比 以保持D65白点。图3示出了微型投影仪。投影仪300可以在如激光投影仪120的设备100 (图1) 中进行使用，但这不是本发明的限制。投影仪300包括激光二极管302、304和306。投影仪300还包括镜子303、305和 307 ；滤波器/起偏器310 ；以及具有镜子320的微型电子机器(MEMS)装置318。如参考图 1所述，激光二极管由红色、绿色和蓝色辐亮度数据(电流)来驱动。红色光、绿色光和蓝色 光由激光二极管来提供。激光二极管通常将光产生为光柱，并且该光柱显现为窄束。当每 个光束(直接地或经由引导光学装置)对准MEMS镜子时，光的颜色可以逐个像素地在镜子 表面上进行混合。MEMS镜子在两条轴线上旋转，以在水平方向和垂直方向上扫动光束。光束所采用 的轨迹是从扫动驱动器接收到信号的函数。在一些实施例中，光束可以以正弦方式水平地 前后扫动。此外，在一些实施例中，光束可以以正弦方式垂直地上下扫动。总之，光束可以 以包括线性和非线性方式的水平方式和垂直方式的任何组合来进行扫动。当光束在一个方 向上或两个方向上进行扫动时，可以显示像素。例如，在一些实施例中，可以在光束在垂直 方向上向下扫动时显示像素，但在光束向上扫动时不显示像素。又如，在一些实施例中，可 以在光束向下扫动并且在光束在垂直方向向上扫动时显示像素。该图片构建的过程可以每秒重复许多次，以再现活动的图片。因此，MEMS镜子和 三色光源的功能可以类似于常规CRT监视器或电视机来工作，但没有金属和玻璃真空管， 并且没有屏幕上的荧光物质。作为替代，这产生了具有几乎无限的焦点的小型投影仪。通过使用固态彩色连续光束激光二极管，能够在毫米尺度上构建这样的投影装 置。此外，通过按需要修改对激光二极管的电力来产生特定的颜色，能够极大地降低这样的 装置的电学要求。同时，这产生了可以配合到小尺寸装置中并且可依靠其储存的电池电力 运行的投影装置。基于MEMS的投影仪作为示例进行描述，而本发明的各种实施例并不局限 于此。例如，在不脱离本发明的范围的情况下其它投影仪类型可以被包括在具有亮度和色 平衡的投影系统中。投影仪300还包括光电检测器(PD) 340、350和360。排列光电检测器340、350和 360，使得每一个都检测通过镜子303、305和307中的一个的不同颜色的光。镜子303、305 和307允许预定量的光通过光电检测器，同时将剩余的光反射到镜子310。光电检测器在 370处将测量的辐亮度值提供给反馈电路。尽管示出光电检测器检测镜子303、305和307的后侧上的光，但这不是本发明的 限制。在本发明的各种实施例中，光电检测器被置于各种位置以检测不同颜色的光。
图4示出了微型投影仪。投影仪400可以在如激光投影仪120的设备100 (图1) 中进行使用，但这不是本发明的限制。投影仪400包括激光二极管302、304和306 ；镜子303、305和307 ；滤波器/起偏 器310以及具有镜子320的微型电子机器(MEMS)装置318，所有都参考上文的图3进行了 描述。投影仪400还包括位于滤波器/起偏器310后侧上的集成光电检测器460。光电检 测器460检测所有三种颜色的光，并且在470处提供所有三个激光二极管的测量的辐亮度 数据。尽管集成光电检测器460被示出位于滤波器/起偏器310的后侧上，但这不是本 发明的限制。例如，光电检测器460可以位于适于测量多个激光二极管的辐亮度的任何位置。图5示出了具有亮度跟踪的激光投影装置。激光投影装置500包括辐亮度到电流 (R-I)映射部件502、其它校正电路504、数模转换器(DAC)和驱动器506、激光二极管508、 光电检测器(PD) 510、互阻抗放大器512、积分器514、模数转换器(ADC) 516、测量的辐亮度 补偿和校准电路522、辐亮度积分电路552、指令的辐亮度补偿和校准电路554、减法器528 以及R-I映射校正部件530。在操作中，将指令的辐亮度值提供给R-I映射部件502，该R-I映射部件502将驱 动电流值提供给电路504和DAC/驱动器506。DAC/驱动器506产生通过激光二极管508 驱动的模拟驱动电流。R-I映射部件502是能够储存从指令的辐亮度值到激光二极管电流 值的映射的可修改的装置。例如，R-I映射部件502可以是保存查找表的随机存取存储器 装置。在一些实施例中，查找表可以在双端口存储器中实现，双端口存储器可以从一个端口 进行修改并且从另一个端口进行“查找”。在其它实施例中，R-I映射部件可以是用于将辐 亮度值映射到驱动电流值的数学函数。在不脱离本发明范围的情况下，可以以任何方式来 实现R-I映射部件。校正电路504可以包括适用于显示的图像的任何补偿或变换。例如，补偿电路504 可以包括色彩校正，如Y校正。在不脱离本发明的范围的情况下，可以在数字驱动器电流 值上执行任何类型的补偿或校正。DAC/驱动器506包括数模转换器和用于驱动激光二极管的驱动器电路。DAC可以 接受任何数目的数字输入比特，并且可以具有任何分辨率。例如，在一些实施例中，DAC可 以接受八个、十个或多个输入比特。驱动器电路可以包括模拟电路，诸如放大器和适用于驱 动激光二极管的驱动器。激光二极管508响应于驱动电流来产生光。激光二极管508可以是可用于投影装 置中的任何激光二极管。例如，激光二极管508可以是二极管302、304或306(图3、图4) 中的一个。光电检测器510测量激光二极管508的辐亮度。PD 510可以是任何光电检测器， 包括图3中所示那些中的任何一个。光电检测器通常输出作为测量的光的函数的电流。互 阻抗放大器512将PD 510所提供的电流转换成电压。通过积分器514来对来自互阻抗放 大器512的电压输出进行积分，以提供在积分时段内的互阻抗放大器输出的平均值。积分 时段可以是任何长度。在一些实施例中，积分时段长得足以增大互阻抗放大器输出的信噪 比(SNR)，但是短得足以允许快速亮度校正。在一些实施例中，积分器514借助于光电检测器的自然响应时间来并入光电检测器。例如，激光二极管可以在逐个像素的基础上发出脉 冲光，并且光电检测器输出可以在许多像素上反映入射到光检测器上的光的平均量。ADC 516将积分器514 (或互阻抗放大器512)的输出转换成数字值，并且将该数 字值提供给测量的辐亮度补偿/校准电路522。电路522对接收到的值应用补偿和校准变 换，以消除位于激光二极管508之后的电路的效应。例如，光电检测器和互阻抗放大器可以 具有通过补偿/校准电路522补偿的传递函数。补偿/校准电路522的输出试图如实地表 示523处的激光二极管的实际辐亮度。将指令的辐亮度提供给辐亮度积分电路552，其在与积分器514相同的时段内进 行积分。在一些实施例中，省略了积分器514，并且积分电路552在时段上进行积分，以匹配 诸如PD 510的测量路径中的电路的自然响应。指令的辐亮度补偿和校准电路554对接收到的值应用补偿和校准变换，以消除位 于激光二极管508之前的电路的效应。例如，DAC和驱动器放大器可以具有通过补偿/校 准电路554来补偿的传递函数。补偿/校准电路554试图在555处表示实际上由激光二极
管产生的预期辐亮度。减法器528将指令的辐亮度和测量的辐亮度作比较，并且产生误差值。将该误差 值提供给R-I映射校正部件530，然后该R-I映射校正部件530有条件地修改R-I映射部件 502的内容。可以通过更新查找表或通过更新部件502内实现的数学函数来修改R-I映射 部件502。通过匹配指令的辐亮度值555和测量的辐亮度值523，减小激光二极管的亮度变 化。例如，可以减小由温度改变造成的亮度变化。图5中所示的反馈回路可以在各种输出光级下连续地进行操作。例如，当指令的 辐亮度与显示的(视频或静止)图像中的像素相对应时，积分时段上的输出光级可以在图 像的不同部分中变化。在一些实施例中，R-I映射校正部件530收集各种光级的校正数据， 并且校正保存在R-I校正部件502中的传递函数的偏移和增益。在一些实施例中，基于两 个数据点来修改传递函数。例如，在低光级的一个数据点和在较高的光级的一个数据点可 以用于确定用于R-I映射部件中的数据的偏移和增益。在其它实施例中，R-I映射校正部 件530可以收集许多光级的数据，并且映射出用于R-I映射部件502的全新传递函数。在不脱离本发明的范围的情况下，图5中所示的各种部件可以以很多不同的方式 来实现。例如，一些部件可以以硬件或软件或者硬件/软件的组合来实现。作为特定实例， 并且不是通过限制的方式，补偿/校准电路522和554和/或R-I映射校正部件530可以 以专用硬件电路或参数化硬件电路来实现。此外，补偿/校准电路522和554和/或R-I 映射校正部件530可以通过执行软件指令的处理器来实现。图6示出了具有亮度和颜色跟踪的激光投影装置。激光投影装置600包括红色 /绿色/蓝色(RGB)辐亮度到电流(R-I)映射部件602、RGB DAC/驱动器606、RGB激光二 极管608、RGB光电检测器和相关电路620、数字滤波器640以及亮度和颜色跟踪校正部件 630。激光投影装置600还可以包括其它电路，诸如图5中所示的补偿/校准电路。为了简 单，可以从图6中有意地省略这些电路。RGB R-I映射部件602接收用于红色、绿色和蓝色激光二极管的指令的辐亮度。在 一些实施例中，R-I映射部件602是保存在单独的存储器装置中的查找表，而在其它实施例 中，R-I映射部件602是共享单个存储器装置的查找表。在另外的实施例中，R-I映射部件602被实现为数学函数。R-I映射部件独立地将红色、绿色和蓝色的指令的辐亮度值映射到 激光二极管驱动电流值。RGB DAC/驱动器606将RGB激光驱动电流值转换成驱动电流，并且RGB激光二极 管608由这些电流来驱动以产生合成的彩色像素。例如，RGB激光二极管608可以与激光 二极管302、304和306 (图3、图4)相对应。RGB光电检测器和相关电路620检测从激光二极管608发出的光量。例如，RGB光 电检测器可以是光电检测器340、350和360(图3)或光电检测器460 (图4)。相关电路可 以包括积分器、ADC、校准电路以及用于在622处调节和产生RGB测量的辐亮度的其它适当 的电路。还将RGB指令的辐亮度提供给数字滤波器640。数字滤波器640在与622处的测 量的辐亮度值作比较之前对指令的辐亮度值进行滤波。在一些实施例中，数字滤波器640 试图补偿回路中的所有电路的响应。例如，在一些实施例中，数字滤波器640补偿RGB DAC/ 驱动器606中的驱动器的响应以及RBG光电检测器的响应。亮度和色平衡跟踪校正部件630计算在622和642处提供的每个颜色的辐亮度值 之间的误差。在一些实施例中，误差信息用于修改一种或多种颜色的R-I映射部件，以校正 亮度变化。例如，如果所有三个激光二极管的测量的辐亮度低于预期辐亮度，则可以修改 R-I映射部件的每一个来增大激光二极管的驱动电流。又如，如果一个激光二极管的测量的 辐亮度低于预期辐亮度，则可以修改与该激光二极管相对应的R-I映射部件以增大激光二 极管的驱动电流。在一些实施例中，误差信息用于针对色平衡跟踪来修改用于一种或多种颜色的 R-I映射部件。例如，可以修改R-I映射部件以保持颜色之间的辐亮度比，以保持如上文参 考图2所述的白点。在一些实施例中，修改用于一种颜色的R-I映射部件以校正亮度变化， 并且修改剩下的两个R-I映射部件以校正色平衡变化。例如，在一些实施例中，绿色激光二 极管可以明显地对温度变化更为敏感。在这些实施例中，可以修改与绿色激光二极管相对 应的查找表以校正亮度变化，并且可以修改用于红色激光二极管和蓝色激光二极管的查找 表以保持色平衡的适当比率。图6中所示的各种部件可以以硬件、软件或其任何组合来实现。例如，数字滤波器 640和/或亮度和色平衡跟踪部件630可以以专用硬件电路、可参数化的硬件电路或在处理 器上运行的软件来实现。图7示出了温度补偿的激光投影仪彩色通道。激光投影仪彩色通道700是包括激 光二极管、光电检测器和其它相关电路的电路，用于补偿由于温度改变和老化引起的激光 二极管特性的改变。图7的电路补偿单色通道。例如，图7的电路可以补偿红色激光二极 管、绿色激光二极管或蓝色激光二极管的改变。在一些实施例中，彩色投影仪包括三个颜色通道700，一个对应于红色、绿色和蓝 色中的每一个。在这些实施例中，针对亮度变化来单独地补偿每个颜色通道，并且因此保持 了白平衡。尽管针对亮度变化来单独地补偿每个颜色通道，但是颜色通道700可以包括用 于减小颜色通道之间的色度亮度干扰(crosstalk)效果的电路。参见3x3光谱响应逆矩阵 756。这在下文将进一步描述。在操作中，电路700在701处接收规范化(normalized)的亮度值。将范化的亮度值表示为0和1之间的值，其中，1为最亮，并且0为黑暗。范化的亮度可以由图像处理设备 来提供。例如，范化的亮度值可以由视频处理设备来提供。图7的电路被示出接收规范化的亮度，而前面的示图示出了接收指令的辐亮度的 电路。辐亮度以辐射通量(例如，瓦特)的单位来进行测量，并且通常具有计算在内的范化 的亮度值。例如，指令的辐亮度值可以是规范化的亮度和用户辉度值的函数。图7的电路 单独地示出了亮度和用户辉度，但是这不是本发明的限制。温度补偿的L-I表702接收范化的亮度(L)值，并且将其映射到电流⑴值。将 电流值提供给驱动激光二极管508的数模转换器(DAC) 506。表702是通过包括互反的传递 函数来补偿激光二极管508中的非线性的查找表。当进行合并时，激光二极管和查找表传 递函数提供了范化的亮度与激光二极管的实际光电输出之间的端对端线性响应。可以定期地更新表702的内容，以补偿激光二极管中的温度或年限的改变，或者 将用户辉度水平的改变计算在内。例如，在一些实施例中，每个视频帧更新一次表。在其它 实施例中，当用户改变期望的辉度水平时，更新表。在另外的实施例中，每当需要补偿测量 的变化时就更新表。通过使节点727上的L-I增益值与L-I数据716相乘来确定表702的内容，该L-I 数据716从完整的I-L表714中提取。完整的I-L表714包括表示固定的电流(I)对亮度 (L)的曲线的数据，该曲线跨过大范围的亮度和电流，并且表示给定操作条件(例如，年限、 温度)集合的完整激光二极管操作曲线。在一些实施例中，基于应用或用户喜好来提取完整的二极管操作曲线的一部分来 进行使用。例如，基于喜好，用户可以设置辉度控制，使得仅使用I-L曲线的下部的50%。 又如，当在仰视显示应用中使用时，辉度控制可以设置得很高，以克服周围光状态。在一些实施例中，可以测量二极管特性，并且在制造期间加载I-L表714，并且此 后I-L表714的内容可以是不变的。在其它实施例中，可以定期地测量激光二极管的特性， 并且可以定期地更新I-L表。例如，在一些实施例中，可以在通电时测量激光二极管的特 性，并且I-L表714可以是不变的，直至电源循环(power is cycled) 0在711处设置用户辉度水平，并且通过查找表(LUT) 712将用户辉度水平映射到标 量值。将辉度标量提供给调整器(scaler) 722 (下文将进一步描述)，并且在提取L-I数据 716中使用。L-I数据的提取的部分乘以L-I增益值，并且然后载入表702中，使得二极管 曲线的提取的部分将在范化的亮度范围内被完全利用。在一些实施例中，用户辉度对标量的LUT 712可能不是线性的。例如，可以基于人 类的辉度感觉来校准映射。节点727上的L-I增益值受到预期辐亮度水平与测量辐亮度水平之间的比较的影 响。电路700包括用于基于范化的亮度和用户辉度水平来确定预期辐亮度水平的辐亮度预 测设备。辐亮度预测设备包括累加器720和调整器722。累加器720对累加时段内的范化 的亮度值进行累加。累加器720接收图7中示作帧同步的复位信号。复位信号的时段确定 其中累加器720操作的累加时段。在由图7所表示的实施例中，复位信号通过帧同步来提 供，并且积分时段与视频帧相对应。调整器722调整(scale)累加的亮度以考虑用户辉度。调整器722还调整以辐射 通量(例如，瓦特)为单位的累加亮度，使得其可以与测量的辐亮度水平作比较。
电路700包括用于测量辐亮度的辐亮度测量设备。辐亮度测量设备包括光电检 测器510、互阻抗放大器512、积分器744、模数转换器(ADC) 746、累加器748、调整器752以 及3x3光谱响应逆矩阵756。光电二极管510检测从激光二极管508发出的光，并且将成比例的电流提供给互 阻抗放大器512。在每个视频线路中在模拟域中对互阻抗放大器512输出的电压进行积分。 ADC 746将积分的电压转换成数字值。由累加器748来累加表示积分线路的数字值。因此， 累加器748的输出与视频帧上由光电检测器510所检测到的光量成比例。尽管辐亮度预测设备和辐亮度测量设备二者的积分/累加时段被示作一个视频 帧，但是这不是本发明的限制。例如，积分/累加时段可以等于视频线路。又如，积分/累 加时段可以多于或少于一个视频线路，或多于或少于一个视频帧。调整器752接收累加器748的输出，并且提供偏移和增益调整。偏移“b”减去由 其它电路元件所引入的任何偏移。例如，偏移可以消除“暗电流”的效应，暗电流是在没有 光时光电检测器510所提供的电流。暗电流可以通过测量没有光时在一个线路内的光电检 测器输出来进行校准。乘法器“m”允许调整来转换为辐射通量单位，其与调整器722的输 出单位相同。一些实施例包括三个电路700，一个用于红色、绿色和蓝色激光二极管的每一个。 在这些实施例中，每个光电检测器可以从其它激光二极管中捕捉到一些不需要的光。例如， 想要测量来自于绿色激光二极管的光的光电检测器可仪从红色和蓝色激光二极管中捕捉 到一些光。该“色度亮度干扰”可以造成测量误差，该测量误差没有可以传递到L-C表中的 误差的校正。3x3光谱响应逆矩阵756 “搜寻”红色、绿色和蓝色以消除色度亮度干扰所引起的 任何误差。3x3光谱响应逆矩阵756从三种颜色的电路中的每一个接收测量的和调整的辐 射通量值，并且执行3x3矩阵乘法。色度亮度干扰影响可以在制造或测试期间被测量，并且 可以在此时设置3x3矩阵的内容。在一些实施例中，色度亮度干扰影响可以在彩色激光投 影仪的寿命期间被定期地测量。尽管3x3光谱响应逆矩阵示出在调整器752和比较器724之间，但是这不是本发 明的限制。例如，本发明的一些实施例包括调整器722和比较器724之间的路径中的光谱 响应矩阵。这些实施例将范化的亮度输入转换成反馈通道中预期的彩色色度亮度干扰污染 值，而如图7中所示的矩阵756将反馈输入转换成纯色辐射通量值。比较器724将由辐亮度预测设备和辐亮度测量设备提供的预期辐射通量值和测 量的辐射通量值作比较。如果它们相差至少阈值(极限阈值)，则比较器724的输出使得递 增器/递减器(INC/DEC) 726来修改节点727上的L-I增益值。当预期辐亮度值和测量的辐 亮度值相差极限阈值时，在每个积分/累加时段之后修改L-I增益值。在图7所表示的实 施例中，每次预期辐亮度值和测量的辐亮度值相差极限阈值时，就递增或递减L-I增益值。 在其它实施例中，比例控制器可以用于响应于比较器来修改L-I增益值。比例控制器可以 将增益值调整与比较器输出成比例的值，而非递增或递减。图7中示出的各种部件可以以许多不同方式来实现。例如，各种部件可以以数字 硬件、模拟硬件、软件或任何组合来实现。此外，本发明的各种实施例可以以任何集成水平 来实现。例如，一些部件可以被包括在专用集成电路中。
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图8示出了根据本发明的各种实施例的移动装置。移动装置800可以是具有或不 具有通信能力的手持式投影装置。例如，在一些实施例中，移动装置800可以是几乎没有或 没有其它能力的手持式投影仪。又如，在一些实施例中，移动装置800可以是便携式音乐播 放器。又如，在一些实施例中，移动装置800可以是可用于通信的装置，包括例如，蜂窝电 话、智能电话、个人数字助理(PDA)、全球定位系统(GPS)接收器等。此外，移动装置800可 以经由无线(例如，WiMax)或蜂窝连接来连接到较大的网络上，或者该装置可以经由不受 控的频谱(例如，WiFi)连接来接受数据消息或视频内容。移动装置800包括用于通过光808来创建图像的激光投影仪801。类似于上述的 投影系统的其它实施例，移动装置800可以包括有助于亮度和色平衡跟踪补偿激光二极管 中的温度变化的反馈回路。在一些实施例中，移动装置800包括天线806和电子部件805。在一些实施例中， 电子部件805包括接收器，并且在其它实施例中，电子部件805包括收发器。例如，在GPS 实施例中，电子部件805可以是GPS接收器。在这些实施例中，由激光投影仪801显示的图 像可以与移动装置的位置相关。又如，电子部件805可以是适用于双向通信的收发器。在 这些实施例中，移动装置800可以是蜂窝电话、双向无线电装置、网络接口卡(NIC)等。移动装置800还包括存储卡槽804。在一些实施例中，插入存储卡槽804中的存储 卡可以提供使视频数据由激光投影仪801来显示的源。存储卡槽804可以收容任何类型的 固态存储装置，包括例如，多媒体存储卡(MMC)、记忆棒DUO、安全数字(SD)存储卡和智能媒 体卡。上述清单旨在为示例性的，而非穷尽的。图9示出了根据本发明的各种实施例的流程图。在一些实施例中，方法900或其 部分由激光投影仪、移动装置等来执行，在前面的附图中示出了它们的实施例。在其它实施 例中，方法900由集成电路或电子系统来执行。方法900不受执行该方法的特定类型的设 备的限制。方法900中的各种动作可以以所呈现的顺序来执行，或者可以以不同的顺序来 执行。此外，在一些实施例中，从方法900中省略图9中所列出的一些动作。方法900被示出从框910开始，在框910中，将指令的辐亮度值映射到激光二极管 驱动电流。在一些实施例中，指令的辐亮度值由投影装置内的图像处理或视频处理部件来 产生。指令的辐亮度值可以包括用于不同颜色的激光二极管的不同辐亮度值，以显示图像 中一个像素。指令的辐亮度值还可以针对多个像素来包括用于每个激光二极管的不同辐亮 度值。可以使用任何适合的装置来将指令的辐亮度值映射到驱动电流值。例如，R-I映射 部件502(图5)或602(图6)可以用于将指令的辐亮度值映射到数字激光二极管电流值。 然后，可以使用数模转换器(DAC)来将数字激光二极管电流值转换成驱动电流。在920处，通过驱动电流来驱动激光二极管。在一些实施例中，这与一个激光二极 管在对应于多个像素的时间内由多个电流驱动来驱动相对应。在其它实施例中，这与多个 激光二极管通过电流来驱动以显示一个彩色像素相对应。在另外的实施例中，这与多个激 光二极管在一定时间内由多种电流驱动来显示多个彩色像素相对应。在930处，从指令的辐亮度值确定估计的辐亮度。在一些实施例中，这包括对指令 的辐亮度值进行滤波来补偿放大器、DAC和投影装置中的其它部件的效应。对指令的辐亮 度值进行滤波还可以包括对一定时间内的指令的辐亮度值进行积分，以匹配测量激光二极管的辐亮度的装置的响应。在940处，检测激光二极管的测量的辐亮度。测量的辐亮度值由诸如图3至图6 中所示的光电检测器来产生。在950处，910中所使用的映射可以响应于估计的辐亮度和测 量的辐亮度来进行修改。在一些实施例中，修改用于一个激光二极管的映射以校正亮度变 化。在其它实施例中，修改用于多个激光二极管的映射以校正亮度变化。在另外的实施例 中，修改用于多个激光二极管的映射以保持辐亮度比率来校正色平衡变化。尽管已经结合某些实施例描述了本发明，但是应当理解，可以在不脱离本发明的 精神和范围的情况下，采用本领域技术人员容易理解的修改和变化。这样的修改和变化被 认为是在本发明和所附权利要求的范围内。
权利要求
一种设备，包括图像处理电路，所述图像处理电路用于指令辐亮度值；映射部件，所述映射部件用于将所述辐亮度值转换成驱动电流值；数模转换器，所述数模转换器用于将所述驱动电流值转换成驱动电流；第一激光二极管，所述第一激光二极管用于响应于所述驱动电流来发光；检测器，所述检测器用于检测从所述第一激光二极管发出的光；以及回路电路，所述回路电路被耦接以响应于所述检测器来更新所述映射部件。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述回路电路包括数字滤波器，所述数字滤波器用于从所述图像处理电路接收所述辐亮度值，所述数字 滤波器具有接近所述数模转换器的响应的响应；以及误差计算器，所述误差计算机被耦接以从所述数字滤波器和所述检测器接收信息，并 且进一步被耦接以将更新信息提供给所述映射部件。
3.根据权利要求2所述的设备，进一步包括第二激光二极管和第三激光二极管。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述第一激光二极管是绿色激光二极管。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，提供给所述映射部件的所述更新信息被提供，以 校准所述绿色激光二极管的亮度。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，提供给所述映射部件的所述更新信息进一步被 提供，以针对色平衡来校准所述红色激光二极管和所述绿色激光二极管。
7.一种电路，包括激光二极管，所述激光二极管用于发光；查找表，所述查找表用于将规范化的亮度值映射到用于所述激光二极管的驱动电流值；乘法器部件，所述乘法器部件用于响应于增益值来调整数据，并且将调整的数据提供 给所述查找表；辐亮度测量设备，所述辐亮度测量设备用于检测从所述激光二极管发出的光； 辐亮度预测设备，所述辐亮度预测设备用于确定预期光量；以及 比较器，所述比较器用于响应于所述测量设备和所述光预测设备来修改所述增益值。
8.根据权利要求7所述的电路，其中，所述辐亮度测量设备包括光电检测器、互阻抗 放大器和模拟积分器。
9.根据权利要求8所述的电路，其中，所述辐亮度测量设备进一步包括模数转换器和 数字累加器。
10.一种彩色投影仪，包括至少一个激光光源，所述至少一个激光光源用于投影彩色图像； 电路，所述电路被耦接以确定所述至少一个激光光源的预期辐亮度； 至少一个光电检测器，所述至少一个光电检测器用于检测所述至少一个激光光源的测 量的辐亮度；以及反馈电路，所述反馈电路被耦接以响应于所述预期辐亮度和所述测量的辐亮度来校准 所述激光光源。
11.根据权利要求10所述的彩色投影仪，其中，被耦接以确定预期辐亮度的所述电路包括数字滤波器，所述数字滤波器用于对驱动所述至少一个激光光源的驱动电子装置的 响应进行建模。
12.根据权利要求10所述的彩色投影仪，其中，所述至少一个激光光源包括红色激光 二极管、绿色激光二极管和蓝色激光二极管。
13.根据权利要求10所述的彩色投影仪，进一步包括映射部件，所述映射部件用于将 期望辐亮度值映射到用于所述至少一个激光光源的驱动电流值。
14.根据权利要求13所述的彩色投影仪，其中，所述反馈回路被耦接以修改所述映射 部件。
15.一种移动装置，包括激光投影仪，所述激光投影仪用于投影图像，所述激光投影仪包括基于视频内容而经 受发热的激光二极管，所述激光投影仪进一步包括用于检测从所述激光二极管发出的光的 至少一个光电检测器，所述激光投影仪进一步包括将期望辐亮度值映射到用于所述激光二 极管的驱动电流值的映射部件，并且所述激光投影仪进一步包括用于响应于所述光电检测 器来调整所述映射部件的反馈回路。
全文摘要
激光二极管的辐亮度是激光二极管驱动电流的函数。辐亮度还是诸如年限和温度的其它因素的函数。激光投影装置(100)包括激光二极管(302、304、306)，以响应于指令的辐亮度来生成光，并且还包括光电检测器(460)，以提供测量的辐亮度。将指令的辐亮度和测量的辐亮度作比较，并且调整用于激光二极管的驱动电流以提供亮度和色平衡跟踪。
文档编号H04N5/74GK101897191SQ200880120846
公开日2010年11月24日 申请日期2008年11月4日 优先权日2007年12月21日
发明者玛格丽特·K·布朗, 迈克尔·L·沙夫, 马克·钱皮恩, 黄恒 申请人:微视公司