用于LISSAJOUS扫描投影系统和投影仪设备的缓冲装置以及为投影单元提供像素帧的方法与流程

本发明大体上涉及一种投影系统，更具体地，涉及一种缓冲装置和用于向lissajous扫描投影系统提供像素信息的方法。

背景技术：

1、投影仪是一种接收成像信号并将相应的静止图像或运动图像投影到屏幕上的光学设备。通常，投影仪有两类，如阴极射线管(cathode ray tube，crt)投影仪和扫描投影仪。基于crt的投影系统正在迅速失去市场，仅用于少数专业应用。扫描投影仪是在激光发明后不久就被提出的，现在已经商业化生产。

2、扫描投影仪使用由微机电系统(micro-electro mechanical system，mems)振镜生成的扫描光束来显示图像或视频。大多数投影系统都是基于光栅扫描的投影系统。这些系统经过优化以支持光栅扫描。基于光栅扫描的投影仪在一个或两个轴上使用正弦驱动器进行扫描。在光栅扫描中，微镜的快轴以谐振频率振荡，而慢轴执行非谐振运动以逐行扫描光。光栅扫描激光投影仪具有慢扫描频率。帧率受慢扫描频率的影响，需要将其提高到人眼视觉的暂留水平，以实现实时成像。光栅扫描激光投影仪在慢动作时需要大的工作电压，以便在静态模式下获得足够的视野。

3、现有的投影系统通过与像素信息分辨率相同大小的ram等预缓冲存储器获取用于投影的像素信息。在任何扫描投影仪中，像素的分辨率受到存储器(ram)大小的限制。由于ram大小有限，因此对高分辨率的支持也有限。这是因为需要高接口频率才能以高帧率将像素写入存储器。此外，现有的投影系统仅针对光栅扫描进行了优化。与光栅扫描投影相比，目前还没有基于lissajous的扫描投影的方案。

4、因此，在向投影系统提供像素信息时，需要解决现有技术中的上述技术缺陷。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供一种用于向投影仪单元提供像素信息的架构和方法，所述投影仪单元独立于输入像素信息的分辨率，并且能够以高帧率处理像素信息。

2、这个目的是通过独立权利要求的特征来实现的。其它实现方式在从属权利要求、说明书和附图中是显而易见的。根据第一方面，提供了一种用于投影系统的缓冲装置，其中mems振镜用于根据lissajous图案沿着镜像投影仪轨迹将具有帧尺寸的像素帧投影到投影单元上，所述mems振镜被控制在第一时钟频率，所述缓冲装置包括投影缓冲器和阴影缓冲器。阴影缓冲器用于从以第二时钟频率操作的数据单元接收输入的像素数据流，同时以第二时钟频率控制对阴影缓冲器的写入。投影缓冲器用于从阴影缓冲器接收像素数据，并以镜像投影轨迹的顺序向投影单元提供像素数据，所述投影缓冲器被控制在第一时钟频率，所述第一时钟频率是自适应的。阴影缓冲器用于按照镜像投影轨迹的顺序接收像素数据。

3、根据第二方面，提供了一种用于增强现实或虚拟现实的投影仪设备，包括投影单元、用于根据lissajous图案将像素帧投影到投影单元上的mems振镜，以及根据第一方面的缓冲装置，用于向由mems振镜反射的投影单元提供像素数据。

4、根据第三方面，提供了一种向投影单元提供像素帧的方法，每个帧都具有帧尺寸。所述方法包括以第一时钟频率以lissajous图案向投影单元提供像素，以及进一步的步骤，包括：从以第二时钟频率操作的数据单元写入输入的像素数据流；以第二时钟频率控制对阴影缓冲器的写入；以第一时钟频率将像素数据从阴影缓冲器转发到投影缓冲器，所述第一时钟频率是自适应的；以镜像投影轨迹的顺序从投影缓冲器向投影单元提供像素数据，所述阴影缓冲器用于以镜像投影轨迹的顺序接收像素数据。

5、本发明解决了现有技术中的一个技术问题，所述技术问题即分辨率受存储器大小的限制，对高分辨率的支持受到限制，因为需要高接口频率才能以高帧率将像素写入存储器。

6、在第一种可能的实现方式中，根据第一方面的缓冲装置包括反馈单元，所述反馈单元用于检测mems振镜的位置，并将关于位置的信息发送到数据单元，以控制发送到阴影缓冲器的像素数据的顺序。因此，所述方法可以包括检测mems振镜的位置，并将关于位置的信息发送到数据单元，以控制发送到阴影缓冲器的像素数据的顺序。

7、在根据第一方面的缓冲装置和根据第三方面的方法的第二种可能的实现方式中，所述第二时钟频率是根据自适应第一时钟频率的平均频率选择的。

8、生成自适应第一时钟频率的时钟在扫描期间平均比最大频率值慢。因此，负责填充阴影缓冲器的第二时钟频率可以根据平均第一时钟频率而不是最大频率来降低，从而放宽了以高帧率填充像素的高速接口的要求。

9、在根据第一方面的缓冲装置和根据第三方面的方法的第三种可能的实现方式中，所述投影缓冲器和阴影缓冲器小于帧尺寸。

10、所述投影缓冲器和阴影缓冲器的尺寸n只是要投影的单个帧的总分辨率的一小部分，而不由帧的像素分辨率定义，这允许自由选择投影缓冲器和阴影缓冲器的尺寸。可选地，所述投影缓冲器和阴影缓冲器的尺寸对填充缓冲器中像素帧的接口速度有积极的影响。

11、在根据第一方面的缓冲装置和根据第三方面的方法的第四种可能的实现方式中，所述投影缓冲器和阴影缓冲器具有相同的尺寸。

12、在根据第一方面的缓冲装置和根据第三方面的方法的第五种可能的实现方式中，所述数据单元是帧缓冲器，例如图形处理器单元(graphics processor unit，gpu)。可选地，所述数据单元可以是微控制器(microcontroller，mcu)或数字信号处理器(digitalsignal processor，dsp)。

13、在根据第一方面的缓冲装置和根据第三方面的方法的第六种可能的实现方式中，在两个像素的投影之间，对于所述阴影缓冲器的所有n个元素并行地执行将像素数据从阴影缓冲器转发到投影缓冲器的步骤。所述像素修改不可见，因此避免了频闪或屏闪。

14、本发明的这些和其它方面在下面描述的一个和多个实施例中是显而易见的。

技术特征：

1.一种用于投影系统的缓冲装置，其中mems振镜用于根据lissajous图案沿着镜面投影仪轨迹将具有帧尺寸的像素帧投影到投影单元上，所述mems振镜被控制在第一时钟频率，所述缓冲装置包括：

2.根据权利要求1所述的缓冲装置，其特征在于，还包括反馈单元，所述反馈单元用于检测mems振镜的位置，并将关于位置的信息发送到数据单元，以控制发送到阴影缓冲器的像素数据的顺序。

3.根据上述权利要求中任一项所述的缓冲装置，其特征在于，所述第二时钟频率是根据所述自适应第一时钟频率的平均频率选择的。

4.根据上述权利要求中任一项所述的缓冲装置，其特征在于，所述投影缓冲器和所述阴影缓冲器小于所述帧尺寸。

5.根据上述权利要求中任一项所述的缓冲装置，其特征在于，所述投影缓冲器和所述阴影缓冲器具有相同的尺寸。

6.根据上述权利要求中任一项所述的缓冲装置，其特征在于，所述数据单元是帧缓冲器，例如图形处理器单元(graphics processor unit，gpu)。

7.一种用于增强现实或虚拟现实的投影仪设备，包括投影单元、用于根据lissajous图案将像素帧投影到投影单元上的mems振镜，以及根据上述权利要求中任一项的缓冲装置，用于向由mems振镜反射的投影单元提供像素数据。

8.一种向投影单元提供像素帧的方法，每个帧都具有帧尺寸，包括以第一时钟频率以lissajous图案向投影单元提供像素，所述方法包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的方法，还包括通过反馈单元检测所述mems振镜的位置，并向所述数据单元发送关于所述位置的信息，以控制发送到所述阴影缓冲器的像素数据的顺序的步骤。

10.根据上述权利要求8至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二时钟频率是根据所述自适应第一时钟频率的平均频率选择的。

11.根据上述权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述投影缓冲器和所述阴影缓冲器小于所述帧尺寸。

12.根据上述权利要求8至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述投影缓冲器和所述阴影缓冲器具有相同的尺寸。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述数据单元是帧缓冲器，例如图形处理器单元(graphics processor unit，gpu)。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述将像素数据从所述阴影缓冲器转发到所述投影缓冲器的步骤是在所述两个像素的投影之间并行地针对所述阴影缓冲器的所有n个元素执行的。

技术总结
提供了一种用于在Lissajous扫描投影系统中提供像素信息的缓冲装置(104)。所述投影系统包括存储器(104)、MEMS振镜(106)、投影单元(108)和数据单元(102)。所述存储器(104)包括投影缓冲器(104B)和阴影缓冲器(104A)。输入的像素信息流被写入所述阴影缓冲器(104A)。所述输入的像素信息流被转发到所述投影缓冲器(104B)。所述投影缓冲器(104B)将所述输入的像素信息流转发到所述投影单元(108)。所述投影单元(108)通过镜像投影轨迹并根据Lissajous图案来投影所述输入的像素信息流。所述阴影缓冲器(104A)和所述投影缓冲器(104B)以不同的频率操作。

技术研发人员：彼得·布利哈斯基,托马斯·冯·万托克,奥列格·佩特拉克,马塞尔·雷赫,阿洛希乌斯·托塔帕图·乔伊,曹勇
受保护的技术使用者：华为技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13