CN1902946A

CN1902946A - 激光投影显示器

Info

Publication number: CN1902946A
Application number: CNA2004800393772A
Authority: CN
Inventors: 米克罗斯·斯坦恩; 保罗·德沃基斯; 纳拉彦·纳姆部迪利; 卡尔·维坦博格; 晨·谭; 雷·戈尔德曼; 迪米特利·亚维德; 福莱得里克·F·伍德; 约瑟夫·凯兹
Original assignee: Symbol Technologies LLC
Current assignee: Microvision Inc
Priority date: 2003-12-31
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2024-12-21
Also published as: DE602004023972D1; US20050140832A1; CN1902946B; JP2007528023A; JP4500818B2; EP1704725B1; EP1704725A1; US7369584B2; WO2005067310A1

Abstract

提供一种方法和装置，用于控制激光投影显示器(LPD)的操作。通常地，LPD由激光器、光学***和控制器组成。激光器适于发射激光束。光学***适于以二维光栅图案扫描显示面上的激光束。控制器适于控制激光束被扫描的速率以在显示面上产生变化分辨率的区域。控制器还适于仅仅在二维光栅扫描图案的选择的部分内将激光束呈现在显示面上，以使可产生隔离的图像区域。

Description

激光投影显示器

技术领域

本发明总体涉及电子显示器，更具体地，涉及激光投影显示器(LPD)。

背景技术

现今，大量各种各样的电子显示器在市场上是可利用的。这些设备中的大多数直观地与用户交互。也就是，诸如桌面电脑、膝上电脑、笔记本、电视机、个人数字助理(PDA)、无线电设备、MP3播放器、汽车仪表板、蜂窝电话、手表、视频设备等等之类的许多消费电子设备通过显示屏将信息提供给用户。这些显示屏幕可采用大量各种各样的形式，包含阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子显示器、发光二极管(LED)、投影器等等。

一般地，这些显示器具有均匀连续的形状，通常为矩形的，迄今为止，这些形状已经是不轻易可调整的或可适应的。相反地，已经配置消费产品以适应于显示屏幕的均匀形状。也就是，消费电子设备通常被设计以具有有相当大、平板区域的壳体，该壳体容纳常规形状的显示设备。很少或者没有考虑将显示屏幕适合于产品的功能或用途所指示的功能上的或有美感的形状。

此外，不仅仅显示屏幕典型地具有均匀的、通常平板的结构，而与这种结构的偏离也是有问题的。将图象投影在非均匀显示屏幕上，通常产生图像不希望的扭曲。例如，将图像投影在具有不规则或非平坦区域的显示屏幕上将产生在不规则或非平坦区域扭曲的投影图像。

另外，在可以使用两个或多个显示屏幕的消费设备中，典型地提供两个分离的、而在功能上相同的显示屏幕。当然，提供两个功能上相同的显示屏幕在价格上是高得惊人的昂贵。

本发明针对克服或者至少减少上述问题中的一个或多个的影响。

发明内容

在本发明的一个方面，提供一种用于显示图像的装置。该装置包括激光器、光学***和控制器。激光器适于发射激光束。光学***适于以二维光栅图案扫描显示面上的激光束，以及控制器适于以二维光栅图案中的至少一个维数改变激光束被扫描的速率。

在本发明的另一方面，提供一种用于显示图像的装置。该装置包括激光器、光学***和控制器。激光器适于发射激光束。光学***适于以二维光栅图案扫描显示面上的激光束，以及控制器适于控制激光束被扫描的速率以在显示面上产生变化分辨率的区域。

在本发明的另一方面，提供一种用于显示图像的装置。该装置包括激光器、光学***和控制器。激光器适于发射激光束。光学***适于以二维光栅图案扫描显示面上的激光束，以及控制器适于仅仅在二维光栅扫描图案的选择的部分内将激光束呈现在显示面上。

在本发明的另一方面，提供一种用于显示图像的方法。该方法包括以二维光栅图案扫描显示面上的激光束，以及以二维光栅图案中的至少一个维数改变激光束被扫描的速率。

在本发明的另一方面，提供一种用于显示图像的方法。该方法包括以二维光栅图案扫描显示面上的激光束，以及控制激光束被扫描的速率以在显示面上产生变化的分辨率的区域。

在本发明的另一方面，提供一种用于显示图像的方法。该方法包括以二维光栅图案扫描显示面上的激光束，以及仅仅在二维光栅扫描图案的选择部分内将激光束呈现在显示面上。

附图说明

通过参考结合附图的下面说明书，本发明可以被理解，其中相同参考标记指示相同部件，并且其中：

图1是激光投影显示器(LPD)的顶水平视图的示意框图；

图2是图1中所示的视图表面的示意图；

图3A和3B描绘扫描设备在其操作期间不同时间处的顶视图；

图4描绘显示屏幕的示意图，在显示屏幕中只有屏幕的部分被激光照亮；

图5描绘LPD的示意图，该LPD被布置以将光投影在不规则显示屏幕上；

图6描绘显示屏幕的示意图，在显示屏幕中只有屏幕的选择的间隔部分被激光照亮；

图7描绘LPD的示意图，该LPD被布置以将光投影在多个分立的不规则显示屏幕上；

图8描绘LPD的示意图，该LPD被布置以将光投影在多个分立的不规则显示屏幕上，该多个分立的不规则显示屏幕以非共面结构被布置；

图9描绘显示屏幕的示意图，该显示屏幕具有多个具有变化的分辨率的显示区域；

图10描绘显示屏幕的示意图的可替换实施例，该显示屏幕具有多个具有变化的分辨率的显示区域；

图11描绘分离开的显示屏幕的示意图，该显示屏幕由公共LPD以变化的分辨率所照亮；

图12描绘具有分离开的显示屏幕的飞机乘客舱的示意图，该显示屏幕由公共LPD照亮；

图13描绘具有双显示容量的计算机***，使用LCD屏幕和LPD；

图14和15描绘具有从前、后侧可以观察的LPD和显示屏幕的计算机***的示意图；

图16和17描绘具有从前、后侧可以观察的LPD和显示屏幕的计算机***的可替换实施例的示意图；

图18和19描绘具有从前、后侧可以观察的LPD和显示屏幕的计算机***的可替换实施例的示意图；

图20描绘基于LPD的投影***的示意图，该投影***具有由公共LPD照亮的公用和专用(private)显示屏幕；

图21描绘LPD基底的投影***的可替换实施例的示意图，该投影***具有由公共LPD照亮的公用和专用(private)显示屏幕；

图22描绘了具有多个部分的大显示屏幕，该大显示屏幕可适用变化的强度照亮；

图23描绘了由具有触摸灵敏度的LPD照亮的显示屏幕；

图24描绘了用于对虚拟键盘成像的LPD投影***；以及

图25和25A描绘了用于对虚拟键盘成像的LPD投影***的可替换实施例；

图26A和26B描绘了多LPD投影***；以及

图27A-27C描绘了LPD投影***，该LPD投影***能够使用公共LPD背面照亮多个显示屏幕。

尽管本发明易受各种改变和替换形式的影响，但其具体实施例通过附图中例子被示出且在这里被详细说明。然而应当理解，具体实施例在这里的说明不是用于将本发明限制在公开的具体形式，而相反地，本发明将覆盖落入由附加权利要求书所限定的本发明的宗旨及范围内的所有改变、等价物和替换例。

具体实施方式

本发明以说明性实施例在下面描述。为了清楚起见，并非实际实现的所有特征均被描述在说明书中。当然能够理解，在任何这种实际实施例的开发中，许多具体实现决定必须被作出以达到开发者具体的目标，诸如对***相关和业务相关约束的顺从，开发者具体的目标针对各种实现方式可以变化。此外，能够理解，这种开发努力可能是复杂的且耗时的，但仍然将是本领域技术人员在具有本公开益处的情况下进行的一般性努力。

下面同时待审的申请通过在此参考以其全文被结合：Mik Stern等人的“在电子显示器件中用于对齐多个激光器的方法和装置”；MikStern等人的“由激光投影显示器传送的用于可控制降低功率的方法和装置”；Narayan Nambudiri等人的“在汽车应用中使用激光投影显示器用于显示信息的方法和装置”；Narayan Nambudiri等人的“用于提供液晶显示器控制器和激光投影显示器之间接口的方法和装置”；PaulDvorkis等人的“彩色激光投影显示器”；Chinh Tan等人的“使用彩色激光投影显示器捕获图像的方法和装置”；Fred Wood等人的“用于在激光投影显示器中保存能量的方法和装置”；Carl Wittenberg等人的“用于可控制补偿激光投影显示器中扭曲的方法和装置”和DmitriyYavid等人的“用于可控制调制激光投影显示器中的激光器的方法和装置”。

现在转向附图，具体参照图1，示出依据本发明的一个实施例的激光投影显示(LPD)100的示意框图。在说明性实施例中，LPD 100包括三个激光器102、104、106，各个能够发射由诸如红、绿或蓝之类的单色组成的光束108、110、112。本领域技术人员将会理解，不脱离本发明的宗旨和范围，激光器的数量和从那里发射的光的颜色可能被改变。

激光器102、104、106被布置在公共平面114上，光束108、110、112互相相对被成角度定向，以落在第一扫描器件上的大致上共同位置116，第一扫描器件诸如第一扫描镜子118，从那里它们被反射作为光束120、122、124。在说明性实施例中，第一扫描镜子118以相当高的速率(例如大约20-30KHz)在轴120上振荡。第一扫描镜子118的旋转或振荡引起光束108、110、112移动。也就是，当第一扫描镜子118的角位置改变时，来自第一扫描镜子118的光束120、122、124的反射角也如此。因此，当镜子振荡时，反射光束120、122、124被扫描以产生光束120、122、124沿二维显示器的一个部分的移动。

通过诸如镜子126的第二扫描器件产生二维显示器的第二部分。在说明性实施例中，第二镜子126在枢转点130处被耦合至镜子128，以产生围绕基本上正交于第一镜子118的旋转轴的轴的旋转的或振荡的运动。光束120、122、124被反射离开第二镜子126，作为光束132、134、136，进而射入观察面138。不脱离本发明的宗旨和范围，观察面138可以采用任意各种形式。例如，观察面138可以是使用激光器102、104、106可从前面或背面照亮的固定屏幕，并且可被包含在与LPD 100共用的壳体(未显示)内，或可替换地，观察面138可以采用与LPD 100间隔开的任何方便的、一般平面的形式，诸如壁或屏幕。

第二镜子126相比于第一镜子118的速率(例如，大约60Hz)以相对低速率振荡或旋转。因此，将会理解，如图2中所示，光束132、134、136一般顺着显示器表面138的路径140。本领域技术人员将会理解路径140在形状和概念上类似于通常使用阴极射线管和计算机监视器中的光栅扫描。

尽管本发明在这里被描述在采用分离的第一和第二扫描镜子118、126的实施例的环境中，本领域技术人员将会理解类似路径140可以使用单个镜子产生。该单个镜子应当能够围绕两个旋转轴运动，以提供沿两个正交轴的快和慢振荡运动。

如根据图1清楚的是，由于激光器102、104、106的角定位，即使激光器102、104、106已经被机械和光学布置，以在镜子118上的相同平面114内和相同点(在旋转轴120上)处传递光束108、110、112，各个激光器具有不同反射角，这引起光束120、122、124发散。控制器142被提供以可控制地激励激光器102、104、106，以有效地使光束120、122、124共线，使得它们可被第二镜子126反射且被从第二镜子126传送至观察表面138上的同一点处，相对地于观察面138的距离无关。

现转向图3A和3B，论述使光束120、122、124共线的控制器142的操作。为了简化论述，仅仅两个激光器102、104被说明在图3中，但是本领域技术人员将会理解：不脱离本发明的宗旨和范围，这里论述的概念可被扩展至三个或更多激光器。如图3A所示，如果激光器102、104同时被激励，则反射光束120、122发散。如图3B所示，如果激光器102、104在略微不同时间处被激励，则光束120、122可以实现随从单独的共同路径(也就是，光束120、122共线)。例如，如果激光器102在第一时间t1被激励，则镜子118将如实线所示处于第一位置，然后光束108将反射离开镜子118，作为光束120。随之，如果激光器104在第二时间t2被激励，然后镜子118将在第二位置，如由虚线所示，并且光束110将反射离开镜子118，作为光束122。通过精确控制时间t2，镜子118将处于沿与光束120基本上相同的路径精确反射光束122的位置。

这样，通过控制器142的操作，光束120、122基本上是共线的，除了随时间略微转移。也就是光束120、122现在均将基本上投影在显示表面138上相同点，除了在略微不同时间处。然而，由于人眼的暂留，时限上的变化是不可能察觉到的。也就是，在图1中所述三个激光器***的情况下，各个激光器102、104、106将在相当短时间窗内可控制地将单色激光和强度传送至观察面132上基本上相同点处。人眼不会察觉到该三个单独的颜色，而将感知该三光束的混合，使得协调和希望的色调出现在观察面的点上。本领域技术人员将会理解，该过程可被沿路径140多次重复，以在观察面132上再现画面。

通过控制镜子118、126的运动速率和范围，LPD 100可显示非均匀形状屏幕，并且显示在多个断续的显示面上。容量程度是外加在扫描镜子118、126上的控制类型的函数。各个镜子118、126可是谐振的(单频率振荡)或者是非谐振的(被驱动的和变化的频率)。

在镜子118、126均是谐振情况中(每个均被以单一频率驱动)，在激光器被对准希望的观察区域之外的时限期间通过消隐该显示，可以形成非均匀形状显示。更具体地，参考图4，X和Y镜子将在区域1内沿扫描线5移动激光的投影。由于在X方向扫描的结束处该镜子运动的非线性属性，在X方向扫描的结束处区域(6A和6B)不用于显示(例如，在产生矩形显示时，激光器在X扫描线的开始和结束期间通常被消隐(避开))。因此，在激光器被对准希望的显示形状外侧的时限期间对激光器的消隐可在可视区域1A内产生任意形状显示2。

图5示出LPD 9将图象投影在不规则形状屏幕8上的实施例。在该实施例中，计算机7被在功能上和物理上与LPD9相关联，以将图像投影在不规则形状屏幕8上。该屏幕8可被固定至计算机7，或者可以是可移动的。还可能的是，假定LPD 9可被配置以捕获图像(如在于2003年12月31日提出的同时待审申请No.60/534,005中所述的，因而在此以其全文被结合参考)，在激光束撞击该屏幕8时自动检测，并且对激光器的消隐期间作出适当的调整。更具体地，回头参考图4，在设定期间，对于可能的可视区域1A内的各个象素，LPD投影激光器和检测反射信号是否与撞击屏幕材料时所期望的相关。在存储器中可以构造表，该表与成形显示2相关联。仅当激光器被指向成形显示2之内时激光器被激励。回头参考图5，如果用户决定使用替换的成形屏幕10取代成形屏幕8，自动检测周期可被启动以重置存储器表，以将替换的成形屏幕10相关联。可替换地，检测周期可周期性地发生，以使用户不用手动提示计算机屏幕已经被改变。

在给定成形屏幕8相对于LPD投影器8被移动时，在前述段落中描述的检测周期也可被使用。例如，如果屏幕8围绕X轴或Y轴11旋转使用户观察能力最大，则从LPD 9看到的屏幕8的外观形状改变。检测周期可被利用以重新成形投影的图像，以使它仅仅落在屏幕8上。同样，镜子118、126可被控制或调整以补偿得到的LPD和屏幕8之间的角度，屏幕8的角度的检测可以经由实际传感器测量屏幕8和投影器之间的角度，或可选择地，可以经由LPD 9的成像来实现。更具体地，在成像的情况下，如果屏幕8的原始形状是已知的(存储在LPD或计算机的存储器中)，通过将屏幕的图像视图与存储器的屏幕的原始形状相比较，相对LPD 9的位置的屏幕8的角度可在数学上计算。

图6提出使用两个谐振镜子(X和Y)形成与单个LPD不同的显示。如在图2中，LPD能够投影在潜在的观察区域13。通过定义(在存储器中逻辑上)独特的且分立的成形区域14、15和16，LPD可被关闭，或者否则受到分立成形区域14、15和16的外侧的投影的限制。在该例子中，为了说明目的，区域14是棒球钻石，区域15是准备就绪的击球手圈，以及区域16是记分板。

尽管图6在单一表面上示出各种分立成形区域14、15和16，但是本发明不限于此。图7示出使用屏幕区域14A、15A和16A的视频游戏(video game)21，这些区域类似于图4中示出的。在这种情况中，各个屏幕物理上是分离的且分别安装的。因此，LPD 20将图像投影在每一个屏幕区域。人们可想象棒球游戏，在该游戏中视频演示动作在屏幕区域14A上被看到，同时分数被显示在屏幕16A且下一个该击打的击球手的视频图片被在屏幕15A上看到。在该图7实施例中，激光器在瞄准屏幕区域14A、15A或16A之外的位置时是消隐的(blank)(关闭或阻挡)。

尽管图7示出各种不同分立的成形区域14A、15A或16A作为分离显示，该分离显示被安装具有其共面的观察面，但本发明不限于此。图8示出使用多个屏幕区域14B、15B及16B的视频游戏23，这些区域类似于图6中所显示的。在这种情况中，各个屏幕实际上是分离的且分别安装的并互相成不同视角。这允许具有这样一些项目的紧凑产品，这些项目不经常相关、或很少被看到、被安装在不太希望的视角上。

如相关于图5的前面所述，可能的是配置PLD以检测何时LPD被投影在屏幕上并调整该投影以使仅仅希望的位置被照亮。在图8中，该概念可被扩展至多个分立屏幕14B、15B和16B。因此，LPD 24可在投影的视场内检测到屏幕14B、15B和16B的位置，以及调整其存储器，以使它仅仅照亮屏幕(如果不对准屏幕，则不投影)。另外。各个屏幕相对LPD的角度可被检测到，并且与各个屏幕相关联的图像可在存储器中被数字化倾斜调整(skew adjusted)，以使在所有显示器14B、15B及16B上的图像与各显示器被适当地对齐。

在所有现有论述(图4-8)中，两个谐振镜子被使用(一个用于X轴扫描，以及一个用于Y轴扫描)。对于两个谐振镜子***，最优显示区域(例如，容纳最大象素数的形状)是矩形的(或方形的)。这是由于各个镜子谐振在给定频率处且不能被动态调整。在利用谐振X和Y镜子形成复合(complex)形状或多个屏幕时(如图4-8中所示)，在消隐区域中的那些像素被丢失或不能被恢复。因此，显示在复合或多个屏幕环境中的总像素数少于将显示在矩形区域中的象素数。

图9示出来自具有谐振X镜子和非谐振Y镜子的LPD的说明性扫描。非谐振扫描Y镜子具有在零至数百赫兹范围内的频率。SymbolTechnology的TBE扫描电动机非常好地适合用于提供这种非谐振扫描。图9示出断开在三个分立部分中的显示。在区域25和26中激光投影28被紧紧地光栅扫描，且选择性被激励以形成高分辨率可看到的图像。在这些区域25和26中，Y方向镜子以相对恒定低速移动(例如，60Hz)，从而提供具有近似相同象素密度的显示区域。在区域27中，Y镜子被以较高频率驱动(数百赫兹)，以将激光器的对准从区域25的结束相当快地移动至部分26的开头。该激光器在穿过区域27时限期间可以是消隐的。以此方式，两个分立观察区25和26可被形成，互相在空间上分离，没有如发生在具有投影可看到区域25和26的两个谐振镜子的***中那样丢失像素。

图10示出LPD的另一性能，该LPD具有谐振X镜子和非谐振Y镜子。图10类似于图9，除了显示区域31的象素密度可被布置少于区域30。这通过将图像投影在区域30上的同时快速移动Y镜子而实现。作为例子，假定X镜子以恒定频率移动，如果Y镜子在区域30中以60Hz移动，在区域31中以120Hz移动，则区域31内象素密度是区域30中象素密度的一半。下面是具有不同象素密度的多个区域的屏幕的说明性使用。在操作具有Windows^操作***的计算机时，屏幕的顶部或底部经常被保存用于菜单选项。该菜单选项不需要高象素密度。因此，屏幕的菜单区域可被设定具有低象素密度，而屏幕的其余部分以高密度模式显示。可替换地，Windows^操作***允许用户同时打开和显示多个窗口。假定用户打开要求高分辨率的图形程序以及要求低分辨率的文本程序，LPD可动态调整在由用户打开的各个窗口中可看到部分中提供的分辨率。

图11示出利用图8和图10中论述的概念的可选择实施例。计算机41被示出，具有安装在其侧面的LPD 40(也就是相对图8和10中LPD的方位旋转90度)，以使投影激光器的Y方向在图中是水平的。两个分立屏幕35和36被提供。通过谐振X镜子和非谐振Y镜子产生光栅图形。当投影在屏幕35上时，Y镜子例如以60Hz移动，从而提供高分辨率屏幕。在投影在屏幕35上结束处(35的右手侧)，Y镜子被加速例如到数百赫兹，直到达到显示36的开始。在投影在屏幕36上时，Y镜子被以120Hz移动，产生低密度显示。

两个屏幕操作的例子是图片编辑，其中不同屏幕分辨率可能相关。在这种情况中，该图片的高分辨率视图可被显示在屏幕35上。不要求高分辨率的菜单选项可被显示在显示36上。

图11中两个屏幕实施例还可利用示出在图9中的扫描。在这个例子中，屏幕35和36每个将具有相同象素分辨率。

图12说明LPD的不同用途，该LPD具有谐振X镜子和非谐振Y镜子。在该例子中，飞机45的座椅47A和47B具有适用于在其上投影LPD显示的表面49A和49B。单LPD 52可被安装以使Y扫描角沿平面的水平轴。通过使用图9中所述的扫描方法，两个不同图像可被投影在各个椅子的后背49A和49B上。以这种方式，例如，两个乘客可同时观看从单个LPD投影的不同电影。可选择地，如果每个用户具有连接至驱动LPD的输出的计算机源的控制面板，则每个乘客可相互之间交互地玩计算机游戏，其中每个屏幕可显示不同游戏角度或位置。

图13说明混合产品，结合标准LCD屏幕55和LPD 57及屏幕58(或连接或投影在表面上)。在这种情况中，例如，如果产品是计算机，则有同时利用双监视器的许多程序。该图13实施例使具有LCD的标准计算机的用户得到第二显示，而没有于执行或结合第二显示相关联的实际难题(challenge)。具有图13中结构的便携式计算机的第二用途是利用LPD 57将图像投影在由观众看到的表面58上，而LCD屏幕55有主持人(计算机的操作者)的相同或不同内容。这可尤其对主持人有帮助，其中讲话提示在LCD屏幕上而陈述(power-point、视频等)则通过LPD 57被投影。

当LPD被投影在透反(transflective)表面(例如，反射一些光且通过一些光的表面)时，图像可被从屏幕的两侧看到。透反材料的例子是标准白纸、乳胶、磨砂玻璃、有纹理的莱克桑(textured lexan)、塑料等等。另外，来自每个侧面的视角是180度。这提供实质上360度可观察到的显示。

图14示出具有透反表面62的产品60的实施例，在该透反上LPD61投影图像。在该例子中，文本信息64和图形信息63被显示。在从前方65观察屏幕62时，以正常方式(非颠倒方式)看到图像。图15示出从图14中位置66看到的相同图像。如可以看到的，图形图像63R和64R呈现颠倒的。在仅仅图形图像被表示的情况中，这种颠倒是不重要的。然而在文本显示的情况中，这种颠倒是不可接受的。

图16示出将允许从两侧观察的且解决图14中图像颠倒问题的实施例。在图16中，屏幕70包含透反的部分71和反射的部分72。供给观众的图像是数字颠倒的且被投影在透反部分71，因此，从观察位置75看到的是正常图像(参见图17，该图17示出从观众位置75看到的图像)。然而，从前方(观察位置76)看到的文本74现在呈现为颠倒的。此外，非颠倒的图像被投影在屏幕的反射部分72。这个图像仅仅从前方76被看到，并且从观众位置75是不能看到的。因此，演讲者提示或提供给主持人而不是观众的其他信息可以被显示在显示器的前方侧。

图16的布置尤其很好地适用于游戏***，其中一个玩家位于屏幕的一侧，而第二玩家位于另一侧。

图18示出具有LPD 82的产品80，该LPD 82能够在反射屏幕88的两侧显示。该产品具有弯曲的镜子81，该镜子81安装在屏幕的前方。图19示出激光器从LPD 82向屏幕88上的投影，以及从观察位置86看到弯曲镜子81。LPD 82将第一图像投影在屏幕88的背侧，可以由在屏幕背后的一些人看到。这个图像的很好例子可以是powerpoint陈述。LPD 82还投影从镜子81回射的第二图像，并且投影在屏幕88的前侧。应当注意到，在该实施例中，扫描镜子81上的扫描图形的形状是梯形的，以提供投影在屏幕88的前侧上的矩形图像。在屏幕88前方观察位置87处的人可以看到该图像。第二图像的例子可以是在屏幕的另一侧上的与powerpoint陈述相关联的发言提示。因此，使用单个LPD 82可以形成在各个侧面具有完全不同图像的两侧显示。本发明的该实施例对于游戏***、计算机***、便携式DVD播放器、数字照相机、数字摄影机等等尤其有价值。

图19示出使用弯曲镜子81的情形中的光栅图形。在这种情况中，与投影在屏幕88上时的密度相比较，Y方向中的扫描密度当投影在弯曲镜子81时可被调整为更密集的。这对于具有非谐振Y镜子的***是容易提供的。该弯曲镜子81然后将扩展图像且将其导向至反射屏幕88的前侧。通过改变激光器在X扫描期间被激励的时间，可容易数字化生成屏幕88上的梯形形状。作为替换，平坦镜子可被利用取代弯曲镜子81，然而在这种情况中，镜子的尺寸应当变大，增加屏幕88和产品80之间需要的间隙90(参见图18)。在这种情况中，光栅扫描的密度当投影在屏幕88和镜子81上时将是相同的。

图20示出混合产品的另一例子。在这种情况中，常规投影显示器(诸如焦点对准机构)将图象投影在观众看到的壁93上。连接至焦点对准机构的是LPD 91和屏幕92。LPD 91将发言者提示投影在屏幕92上。这样，主持人可以看到屏幕92上他/她的发言提示，同时观众看到壁93上的陈述。

图21示出本发明的另一实施例，该实施例被配置以在不同表面上显示两个不同图像。在这种情况中，LPD 100将第一图像直接投影在分离的屏幕101或壁上。第二图像被投影在镜子103上(通过安装托架104被刚性地连接至LPD 100)，然后被反射在投影屏幕102的背面。这样，利用单LPD 100，用户可将第一图像(诸如powerpoint显示)投影在壁101上，并将第二图像(诸如发言人提示)投影在屏幕102上。

图22示出从远方投影在非常大屏幕112或表面上的LPD 110。当较大图像由LPD 110投影时，通常LPD110被移动至相当远。对于任意给定的周围光线条件，能够到达显示太暗淡以致不能实际被看到的地方。然而，通过将该LPD转向侧边(turn sideway)，以使Y扫描轴沿水平方向，由于Y镜子的非谐振性质，屏幕中的选择的区域可成为沿Y扫描轴的更紧密地光栅扫描。例如，将显示***为6个逻辑部分Q1-Q6，各个部分可被用于显示不同信息集。作为例子，在办公室环境中，Q1可显示日程表，Q2可显示每日新闻，Q3可显示时钟，Q4可显示计算机屏幕，Q5可显示电话薄，Q6可显示家庭图片。各个部分Q1-Q6可以低分辨率被显示，直至用户选择具体观看的部分之前。通过与驱动LPD 110的计算机相互作用可进行该选择。在选择观察的部分时，在该特定部分中的光栅扫描在频率上被增加，从而增加区域的分辨率和整体亮度。在图22中，示出选择Q5用于较高分辨率的部分，如由在该部分中的较高频率光栅所示出的。

与计算机相互作用以确定那一屏幕部分提供较高分辨率的方法可以使用各种各样输入设备中的任一个，诸如鼠标、键盘，或可以是基于时间的。例如，在指定前5分钟，显示日程信息的部分可被高分辨率显示。作为另一例子，在电话铃响起来时，呼叫者的图片或关于呼叫者身份的信息可被以高分辨率显示在显示图片的部分(链接至呼叫者的呼叫ID的图片)。

可选择地，可以利用传感器检测头部位置以确定该用户面对的方向，并且可以选择高分辨率显示的合适部分。这样，可以形成低分辨率的非常巨大屏幕，并且仅仅正在被看到的那些部分被以较高分辨率显示(因此是较亮的)。在这种情况中，高分辨率部分可与头部位置相符合。有许多已知的检测用户头部位置的方法。一种是使用户戴上一种具有两个空间上分离的不同LED的头盔，并且远程固定传感器检测各个LED的相对位置。另外一种，CCD相机可对用户成像及计算头部位置。

另外改进是检测与头部位置相反的用户正在注视的方向。在这种情况中，高分辨率部分被设定为与用户注视的方向相符。有几种已知的方法用于检测用户注视的方向。一种是使用CCD照相机和合适的图像处理软件以检测注视的方向。可替换地，由使用在照相机中的多种技术，用于检测照相机用户正在注视的方向(用于设置自动聚焦参数)。这些技术可被应用至本发明。

图23说明被利用以将图像背投影在屏幕116上的LPD 115，其中LPD 115被布置成还检测用户何时及何处触摸该屏幕。已知的是使用二维光栅扫描激光器读取条码和其它图像。这通过检测从目标(在这种情况中为屏幕116)反射的激光图像来完成。该图像检测可以与图像投影相组合以检测个人何时及何处触摸屏幕116。当屏幕116被触摸时，屏幕表面是变形的且引起激光光线以与屏幕表面平坦(或没有变形)时不同地被反射。与LPD 115相关联的处理电路可以注意到该改变，并且可以作出用户在给定位置处正在触摸该屏幕的逻辑决定。另外，施加的数量或压力将影响变形幅度，该变形幅度可以由LPD 115检测到。因此，应用可以被写入，其中压力强度控制该应用的多个方面。

图24示出LPD 130，该LPD 130被安装在架子136上且一般将图像134向下投影在水平面131上。由LPD投影的图像包括表面131的第一部分上的图形图像和表面131的第二部分上的键盘图像135。如参考图23中所述，LPD可被布置以对任何投影在其上的东西成像(例如，照像)。在图24中的实施例中，LPD 130对用户手133的位置成像，并且处理逻辑被施加以确定手133相对于投影键135的位置。这样，虚拟键盘可以被实现。应当注意到是，如果LPD 130被成角以将图像134投影在表面131上(例如以45度角)，LPD 130的成像能力不仅可检测手相对于投影键盘135的位置、还可检测各个手指在投影键盘135上方的高度。这样，可以检测到手指什么时候触摸到表面131，以注册键的压按。

图25示出虚拟键盘设备的另一实施例。在该例子中，LPD 141被安装在架子140上。LPD 141一般将图形图像146向下投影在表面的上部，以及将特定键盘/手图像145投影在显示器的下部。在该实施例中，分离的CCD照相机147和处理软件被用于检测用户手和手指的位置，以确定希望的键选择。然而，该实施例不同于前面的虚拟键区，因为用户将他的手144放置在在投影键区图像之下的表面上。当CCD检测到手位置时，处理软件创制了用户手悬垂在其上的键区图像145。因此，当用户在空白水平表面143上打字时，键盘/手图像145在区域145中显示虚拟键盘和用户手的图形表示。这种方法避免了用户的手阻挡图24中键盘的投影显示的问题。在本发明的另一实施例中，固定的键区图像可被打印在表面的位置143上。这将提供关于用户应当将他的/她的手指放置用于各个键的哪个地方。固定的键区图像可被直接打印在表面上，或可以是供用户放置在表面上的打印点。

本发明的另一实施例被示出在图25A中。在该实施例中，与计算机处理单元组合的激光投影器150被安装在显示区域的上方，诸如天花板，或者在非常高的墙壁或其它结构上，以便不对用户显眼。LPD150可被聚焦以将相对长距离投影至桌子或其他表面。使用桌子作为说明，LPD 150将图像投影在桌子上。该图像包括图形部分152和键区部分153。该图形部分152可显示正常显示在计算机监视器上的信息。该键区部分153可显示正常预打印在计算机键盘上的文字。另外，布置标志154可被投影在表面上，指示用户哪里可放置手指位置传感器151。手指位置传感器151在被放置在位时可检测到用户的手指被定位在哪里及手指何时被放下以触及桌面。这样，手指位置传感器151可检测用户敲打哪个键。手指位置传感器151可类似于目前可从Canesta得到的传感器。在这种情况中，手指位置传感器151包含图像捕获设备和用于检测手指何时超过(break)桌面上的水平面的传感器。将无线发射机结合进手指位置传感器151，该手指位置传感器与天花板的LPD计算机150通信，各个模拟的键压按可被提供至LPD计算机150，因此，正常关联于桌面型计算机的监视器和键区可被完全取消。

作为图25A中本发明的另一实施例，手指位置传感器151可利用LPD计算机150的图像功能被简化，以检测用户手在投影键盘区域153上方的位置。为了检测用户是否想敲击键，手指位置传感器151可被极大地简化，使得它仅仅包含用于检测手指什么时间超过(break)桌面上的水平面的电路和传感器。没有另外的成像设备包含在151中的必要。在该实施例中，由于手指位置传感器151只不过必须检测手指是否超过水平面，所以传感器151可被定位在投影图像的外侧。例如，传感器151可位于桌子边沿或者被安装在比邻桌子的墙壁上。

图26A和26B示出四个独立的LPD 161(a-d)的机群160，它们被安装在关节式臂杆162(a-d)上。各个关节式臂杆162(a-d)可被计算机控制以在不同位置可变化地瞄准LPD 161(a-d)。计算机(未显示)连接至机群160且控制由每一个LPD 161(a-d)投影的图像，还有关节式臂杆162(a-d)(目标)的位置。参照图26B，机群160被安装在房间165的天花板的内侧。四个独立的LPD 161(a-d)中的每个一般分别朝向墙壁166(a-d)。独立的LPD 161(a-d)中的每个可将独立的图像投影在各自墙壁166(a-d)上。投影的图像相对于作为在房间内的活动的函数的容量、位置和尺寸可动态地改变。例如，假定桌168被定位在靠近墙壁166b。LPD 162b可在直接在桌子168的顶边沿上方的位置处被对准墙壁166B，并且计算机屏幕167bb的图像可被投影。因此，当用户坐在桌子处时，虚拟计算机屏幕可被显示。同时，LPD 162d可将虚拟图像167d(诸如绘画或图片)投影在壁166d上，而LPD 162b可将另一虚拟图像167a(诸如TV图片)投影在壁166a上。最后，假定在壁166c有出口门169，则表示入室行窃和/或火警***的显示图像167C可被投影在壁167C上。因此，在本发明的示例性实施例中，多种不同类型显示可被同时投影。投影的图像不限于在该具体实施例中公开的类型。

图像167(a-d)可随时间、外部事件、用户初始要求等而改变。例如，在白天，投影的绘画可以是适合于儿童的，诸如卡通人物，在晚上，投影的绘画可以适合于成人。可替换地，取决于年代、适合的季节或假日，图像可被显示。另外，在生日时，生日家庭成员的图像可被显示。

在下面论述了图像可随外部事件而改变的示例性情形。通过键区输入或其它方式控制图像的计算机可被告知关于将访问该房间的人，以及通过适当选择的LPD所投影的图像。例如，如果计算机被告知：你的岳母正在来访，则计算机可被编程以投影你岳母及外孙的图片。诸如股票价格或气象警报之类的可选择外部触发事件可被设定以改变投影的图像。例如，投影的图像可在最初为艺术品，然而，在计算机接收气象警报时，图像可改变以显示局部气象情形。更进一步，在将外侧的气象情况通告计算机的情况下，图像可以随预定的而改变。例如，如果外面正在下雨，阳光充足的图像可被显示；如果外面炎热，则滑雪道(ski slope)的图像可被显示。更进一步，房间的居住者可实施远程控制(IR或无线)与计算机直接通信控制LPD以设置由LPD投影的图像的对准方向和内容。例如，在用户处于冰箱处时，用户可要求图像投影在冰箱上显示配方组分，使得用户记得将适当的项目去除。在该房间的门铃响起来时，用户可要求显示门前的人的图像被投影在距离他们最近的壁上。

最后，图26B的激光投影显示可被配置为成像设备，用于对房间中的内容成像。该图像可被用于确定在房间内人们的位置，从而因此调整投影图像的位置、内容和大小，以最好地适合房间中这些位置。更进一步，由激光投影器捕获的房间内图像可被用于监视，从而消除使用另外的监视照相机的需要。作为另外实施例，房间内的人们可以穿戴位置标签，该标签向驱动激光投影器的计算机报告他们的位置。现有位置***有工作在802.11网络内的***(TDA-时差或到达***和RSSI-信号强度***)。

图27A和27B示出一种显示，其中一个激光器投影仪200将显示投影在四个独立的观察屏幕上。在该实施例中，LPD 200将XGA彩色图像(1024×768象素)投影在四个相等大小镜子202a-202d上面。每个镜子将图像的四分之一(512×384象素)反射在四个独立的镜子201a-201d中之一上。每个屏幕由允许从屏幕的后侧看到图像的平面制造。各种各样材料(诸如乳胶)可被采用作为屏幕材料。在该配置中，四个观看者的每个可以看到由单个LPD投影的独立的图像。

图27C示出由LPD 200投影XGA彩色图像的布置，在说明性实施例中，四个单独的观察区域被定向以使图像在由镜子反射在四个屏幕中每一个时出现在右侧。

图27A-C中本发明的一个用途是在高级游戏***中，结果四个屏幕中每个的分辨率足以允许高级的游戏应用。因此，图21中本发明的一个用途是将LPD投影器连接至游戏***(例如，具有游戏应用的Game Cub、Nintendo、Game Boy或PC)，其中游戏***被布置以具有四个分离的游戏控制输入(每个用于四个用户中的每个)。游戏程序允许四个玩家同时玩具有四个不同图形显示的游戏。该游戏***向LPD提供单XGA输出图像，其中每个用户或所有用户的显示处于XGA输出的四分之一，并且通过镜子被反射至各个用户的合适的屏幕。该游戏***可被布置以允许各个用户交互地参与到单个游戏中(其中每个用户具有他们自己的游戏视觉面(view))或可替换地，一个或多个玩家可同时玩独立的游戏。

尽管图27A-C中发明示出四个镜子和四个屏幕，但本发明不限于此。可使用任何数量的镜子和屏幕。控制LPD输出的程序因而应当根据确保希望的图像落在各个镜子面而被调整。另外，数个镜子和屏幕可以是不同大小，具有不同象素分辨率。再一次，控制LPD输出的程序因而应当调整以便补偿。更进一步，给定Y镜子的非谐振属性，一些镜子可具有由LPD投影在其上的更密集的图像，因此将高分辨率图像投影在它们各自的屏幕上。

图27A-C中本发明的更进一步的用途是使用该设备作为4个镜子。例如，在学校中，四个侧边的显示可被放置在方形课桌上，每个学生将使用各个屏幕中之一。在该例子中，四个独立的键区和鼠标将连接至单个计算机，该计算机因而将运行四个独立的程序(每个用于其中一个用户)。合成XGA图像被形成且提供给LPD，其中四分之一图像通过镜子被提供给四个各自屏幕中的每个。因此，由于计算机和LPD的共享，可以开发出非常有成本效益的解决方案。

如果没有具体明确的陈述，或者根据论述是显而易见的，诸如“处理”或“计算”或“计算的”或“确定”或“显示”等等之类的术语指的是计算机***或类似电子计算设备的动作和处理，该计算机***或类似电子计算设备操纵和转变计算机***寄存器和存储器内的表示物理、电子数量的数据为计算机***存储器和寄存器或其它这种信息存储、传送或显示设备内的同样表示为物理数量的其它数据。

本领域技术人员将会理解，在这里被说明在多个实施例中各种***层、程序或模块可以是可执行的控制单元。该控制单元可包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、处理器卡(包括一个或多个微处理器或控制器)，或者其它控制或计算设备。关于被论述的存储设备可包括用于存储数据和指令的一个或多个可用计算机处理的存储介质。存储介质可包括不同形式存储器，包括诸如动态或静态随机访问存储器(DRAM或SRAM)、可擦除和可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除和可编程只读存储器(EEPROM)和快闪存储器之类的半导体存储设备和诸如固定、软盘、可移动盘之类的磁盘，以及包括磁带的磁介质，和诸如密度盘(CD)和数字视盘(DVD)之类的光媒介。在各种***中构成各种软件层、程序或模块的指令可以被存储在各自的存储设备中。该指令在由控制单元执行时引起响应***执行编程的动作。

这里公开的具体实施例仅仅是说明性的，因为本发明可以以本领域技术人员清楚的具有这里教导的益处的等价方式之外的不同方式被改变和实施。此外，限制的并不是针对在这里公开的结构或设计的细节，而是在权利要求书中所描述的。因此，为了实施和使用说明的***而要求的处理电路可以具有该披露内容的益处、本领域技术人员能够理解的专用集成电路、软件驱动处理电路、固件、可编程逻辑设备、硬件、上面部件的分立部件或配置而实施。因此显而易见的是，上面披露的具体实施例可被更改或改变，以及这种变化被认为在本发明的范围和宗旨内。因此，这里所寻求的保护如在权利要求书中所阐述。

Claims

1.一种用于显示图像的装置，包括：

适于发射激光束的激光器；

光学***，适于以二维光栅图案在显示面上扫描激光束；以及

控制器，适于沿二维光栅图案的各个维度中的至少一个维度改变激光束被扫描的速率。

2.如权利要求1所述的装置，其中控制器适于通过沿二维光栅图案的各个维度中的至少一个维度改变激光束被扫描的速率，提供变化的分辨率的区域。

3.如权利要求1所述的装置，其中控制器还适于仅仅在二维光栅扫描图案的选择的各部分内将激光束呈现在显示面上。

4.如权利要求3所述的装置，其中选择的各部分是被物理地隔开的。

5.一种用于显示图像的装置，包括：

适于发射激光束的激光器；

光学***，适于以二维光栅图案在显示面上扫描激光束；以及

控制器，适于控制激光束被扫描的速率，以在显示面上产生变化的分辨率的区域。

6.如权利要求5所述的装置，其中控制器适于通过沿二维光栅图案的各个维度中的至少一个维度改变激光束被扫描的速率，提供变化的分辨率的区域。

7.如权利要求5所述的装置，其中控制器还适于仅仅在二维光栅扫描图案的选择的各部分内将激光束呈现在显示面上。

8.如权利要求7所述的装置，其中选择的各部分是被物理地隔开的。

9.一种用于显示图像的装置，包括：

适于发射激光束的激光器；

光学***，适于以二维光栅图案在显示面上扫描激光束；以及

控制器，适于仅仅在二维光栅扫描图案的选择的各部分内将激光束呈现在显示面上。

10.如权利要求9所述的装置，其中选择的各部分是被物理地隔开的。

11.如权利要求9所述的装置，其中控制器还适于控制激光束被扫描的速率，以在显示面上产生变化的分辨率的区域。

12.如权利要求11所述的装置，其中控制器适于通过沿二维光栅图案的各个维度中的至少一个维度改变激光束被扫描的速率，提供变化的分辨率的区域。

13.一种显示图像的方法，包括：

以二维光栅图案在显示面上扫描激光束；以及

沿二维光栅图案的各个维度中的至少一个维度改变激光束被扫描的速率。

14.如权利要求13所述的方法，进一步包括仅仅在二维光栅扫描图案的选择的各部分内将激光束呈现在显示面上。

15.如权利要求14所述的方法，其中仅仅在二维光栅扫描图案的选择的各部分内将激光束呈现在显示面上进一步包括仅仅在二维光栅扫描图案的选择的隔离开的各部分内将激光束呈现在显示面上。

16.一种显示图像的方法，包括：

以二维光栅图案在显示面上扫描激光束；以及

控制激光束被扫描的速率，以在显示面上产生变化的分辨率的区域。

17.如权利要求16所述的方法，其中控制激光束被扫描的速率以在显示面上产生变化的分辨率的区域进一步包括沿二维光栅扫描图案的各个维度中的至少一个维度改变激光束被扫描的速率。

18.如权利要求16所述的方法，进一步包括仅仅在二维光栅扫描图案的选择的各部分内将激光束呈现在显示面上。

19.如权利要求18所述的方法，其中仅仅在二维光栅扫描图案的选择的各部分内将激光束呈现在显示面上进一步包括仅仅在二维光栅扫描图案的选择的隔离开的各部分内将激光束呈现在显示面上。

20.一种显示图像的方法，包括：

以二维光栅图案在显示面上扫描激光束；以及

仅仅在二维光栅扫描图案的选择的各部分内将激光束呈现在显示面上。

21.如权利要求20所述的方法，其中仅仅在二维光栅扫描图案的选择的各部分内将激光束呈现在显示面上进一步包括仅仅在二维光栅扫描图案的选择的隔离开的各部分内将激光束呈现在显示面上。

22.如权利要求20所述的方法，进一步包括控制激光束被扫描的速率，以在显示面上产生变化的分辨率的区域。

23.如权利要求22所述的方法，其中控制激光束被扫描的速率以在显示面上产生变化的分辨率的区域进一步包括沿二维光栅扫描图案的各个维度中的至少一个维度改变激光束被扫描的速率。

24.一种显示图像的装置，包括：

用于以二维光栅图案在显示面上扫描激光束的装置；以及

用于控制激光束被扫描的速率以在显示面上产生变化的分辨率的区域的装置。