Способ и устройство проецирования изображения с повышенным уровнем безопасности

Способ и устройство проецирования изображения с повышенным уровнем безопасности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для проецирования изображения с повышенным уровнем безопасности. В частности, но не исключительно, настоящее изобретение обеспечивает способ, содержащий модификацию потока пикселей, образующего изображение, так, чтобы указанный поток содержал заданное количество черных пикселей, с целью обеспечить, что проекционное устройство будет оставаться в рамках стандарта для выбранного класса лазера в соответствии с международными нормами классификации безопасности лазеров. Также обеспечивается соответствующее проекционное устройство.

Уровень техники

Многие проекционные устройства содержат микроэлектромеханическое (MEMS) зеркало, которое используется для отражения света на экран отображения и которое качается относительно одной или более осей качания для сканирования экрана отображения световым лучом с целью проецирования изображения на экран отображения. Эти проекционные устройства обычно используют лазерный луч для проецирования изображения на экран отображения. Соответственно, такие проекционные устройства подпадают под действие международных норм классификации безопасности лазеров. Эти нормы классификации безопасности лазеров определяют уровень безопасности каждого лазера в зависимости от максимальной интенсивности света, который способен излучать лазер, (в дальнейшем здесь называется «максимально допустимый уровень излучения»). Нормы классификации безопасности устанавливают четыре класса безопасности (1-4); лазеры 1 класса представляют собой наиболее безопасный класс лазеров, поскольку максимально допустимый уровень излучения для таких лазеров является наименьшим из всех классов лазеров; напротив, 4 класс составляют наиболее опасные лазеры; лазеры 4 класса могут генерировать неограниченно интенсивное излучение, другими словами, для лазеров 4 класса не установлен максимально допустимый уровень излучения. Сверх 1 класса находятся лазеры 2 класса, и сверх 2 класса располагаются лазеры 3 класса; лазеры 2 класса имеют максимально допустимый уровень излучения выше, чем лазеры 1 класса, а лазеры 3 класса имеют максимально допустимый уровень излучения выше, чем лазеры 2 класса. Лазерами 4 класса являются лазеры, способные излучать свет с интенсивностью, превосходящей максимально допустимый уровень излучения для лазеров 3 класса. Проекционные устройства используют свет, образующий пиксели проецируемого изображения; поэтому проекционные устройства также подпадают под действие норм классификации безопасности лазеров. Проекционные устройства, отнесенные к 1 классу, обеспечивают, благодаря низкому максимально допустимому уровню излучения, максимальный уровень безопасности для пользователя; поскольку низкий максимально допустимый уровень лазерного излучения, генерируемого этими устройствами, не вызовет повреждения глаз пользователя. Поэтому наиболее благоприятными и предпочтительными, из соображений безопасности, являются проекционные устройства 1 класса согласно международным нормам классификации безопасности лазеров. Отметим, что значения максимально допустимого уровня излучения, определяющие класс лазера, зависят от системы, использующей этот лазер; другими словами, проекционное устройство может содержать лазер 3 класса, но из-за потерь энергии излучения, которые могут иметь место в этом проекционном устройства, максимальный уровень излучения от этого проекционного устройства может быть не более максимально допустимого уровня излучения для лазеров 2 класса; в таком случае это проекционное устройство следует отнести к 2 классу согласно международным нормам классификации безопасности лазеров.

Большинство имеющихся сегодня проекционных устройств являются устройствами 2 класса или более, поскольку лазерный свет, излучаемый проекционным устройством, сфокусирован или коллимирован. Свет лазера, отражаемый MEMS-зеркалом и сканируемый этим зеркалом по экрану отображения, формирует пиксели проецируемого изображения. Каждый раз, когда MEMS-зеркало изменяет направление качания, оно продолжает отражать свет лазера на экран отображения; в этот момент, поскольку MEMS-зеркало качается с меньшей скоростью или даже останавливается, расстояние между последовательными пикселями на экране отображения становится меньше, как показано на Фиг. 7. На Фиг. 7 пиксели 50а и 50b отражены на экран отображения, когда MEMS-зеркало изменяет направление качания; очевидно, что расстояние между пикселями 50а и 50b уменьшено и на деле это расстояние настолько мало, что эти пиксели 50а и 50b накладываются один на другой или по меньшей мере располагаются очень близко один к другому (это контрастирует с наличием большего расстояния между пикселями 51а и 51b, отраженными на экран отображения, когда MEMS-зеркало находится в середине качания). Поскольку расстояние между пикселями 50а и 50b мало, и поскольку последовательные импульсы света, образующие эти пиксели 50а и 50b, разделены коротким промежутком времени, проекционное устройство направляет, в пределах временного интервала 16 мкс (18 мкс это такой промежуток времени, для которого согласно международным нормам классификации безопасности лазеров считается, что если интервал времени между двумя или более импульсами короче этих 18 мкс, тогда такие импульсы следует рассматривать как эквивалентные одному импульсу) и в пределах области человеческого глаза, фотоны в повышенной концентрации в область экрана отображения, где представлены указанные пиксели 50а и 50b. Эта повышенная концентрация фотонов превзойдет максимально допустимый уровень излучения, установленный для 1 класса согласно международным нормам классификации безопасности лазеров, так что проекционное устройство должно быть отнесено к 2 классу (или выше) согласно международным нормам классификации безопасности лазеров.

Более того, лазерное излучение, проецируемое посредством проекционного устройства, обычно является импульсным; это дополнительно повышает опасность, создаваемую проекционным устройством для глаз пользователя. Согласно международным нормам классификации безопасности лазеров допустимые уровни излучения для импульсных лазеров ниже, чем для лазеров непрерывного излучения, из-за повышенного риска для глаз пользователя, создаваемого импульсным лазерным излучением. Проекционному устройству гораздо легче превысить максимально допустимый уровень излучения для рассматриваемого класса в случае применения импульсного лазера.

Целью настоящего изобретения является устранение или уменьшение указанных выше недостатков. В частности, одной из целей настоящего изобретения является создание способа проецирования изображения, который бы обеспечил, что проекционное устройство не превысит максимально допустимого уровня излучения для выбранного класса при проецировании изображения.

Раскрытие изобретения

Согласно настоящему изобретению указанные цели достигаются посредством способа проецирования изображения с повышенным уровнем безопасности с использованием проекционного устройства, содержащего MEMS-зеркало, качающееся относительно одной или более осей качания, для сканирования светом от одного или более лазеров экрана отображения, с целью проецирования пикселей, образующих изображение, на экран отображения, при этом способ содержит этапы, на которых

(a) выбирают класс лазера для проекционного устройства;

(b) вычисляют соотношения между максимально допустимым уровнем излучения и расстоянием для выбранного класса лазера и для заданного количества черных пикселей в изображении;

(c) повторяют этап (b) множество раз, каждый раз для другого заданного числа черных пикселей в изображении, для получения множества соотношений между максимально допустимым уровнем излучения и расстоянием для выбранного класса лазеров, где каждое соотношение соответствует своему, отличному от других заданному количеству пикселей в изображении;

(d) определяют расстояния между экраном отображения и проекционным устройством;

(e) выбирают желаемый максимально допустимый уровень излучения для изображения, подлежащего проецированию проекционным устройством на экран отображения;

(f) выбирают, из совокупности множества соотношений между максимально допустимым уровнем излучения и расстоянием, соотношение, содержащее максимально допустимый уровень излучения, равный желаемому максимально допустимому уровню излучения, выбранному на этапе (е), для расстояния, найденного на этапе (d), и;

(g) осуществляют идентификацию заданного числа черных пикселей в изображении для выбранного соотношения;

(h) осуществляют модификацию потока пикселей, образующих указанное изображение, подлежащее проецированию проекционным устройством, так, чтобы получить поток пикселей, содержащий заданное количество черных пикселей, идентифицированное на этапе (g).

В наиболее предпочтительном варианте настоящего изобретения способ содержит этапы, на которых

(a) выбирают класс лазера для проекционного устройства;

(b) вычисляют соотношение между максимально допустимым уровнем излучения и расстоянием для выбранного класса лазера и для заданного количества черных пикселей в изображении;

(b2) преобразуют максимально допустимый уровень излучения в максимально допустимый уровень яркости для получения соотношения между максимально допустимым уровнем яркости и расстоянием для выбранного класса лазера и для заданного количества черных пикселей в изображении;

(c) повторяют этапы (b) и (b2) множество раз, каждый раз для другого заданного количества черных пикселей в изображении, чтобы получить множество соотношений между максимально допустимым уровнем яркости и расстоянием для выбранного класса лазеров, где каждое соотношение соответствует своему, отличному от других заданному количеству пикселей в изображении;

(d) определяют расстояние между экраном отображения и проекционным устройством;

(e) выбирают желаемый максимально допустимый уровень яркости для изображения, подлежащего проецированию проекционным устройством на экран отображения;

(f) выбирают, из совокупности множества соотношений между максимально допустимым уровнем яркости и расстоянием, соотношения, содержащего максимально допустимый уровень яркости, равный желаемому максимально допустимому уровню яркости, выбранному на этапе (е), для расстояния, найденного на этапе (d), и;

(g) осуществляют идентификацию заданного количества черных пикселей в изображении для выбранного соотношения;

(h) осуществляют модификацию потока пикселей, образующих указанное изображение, подлежащее проецированию проекционным устройством, так, чтобы получить поток пикселей, содержащий заданное количество черных пикселей, идентифицированное на этапе (g).

В наиболее предпочтительном варианте максимально допустимые уровни излучения преобразуют в эквивалентные максимально допустимые уровни яркости с использованием уравнений, хорошо известных в технике, и затем эти максимально допустимые уровни яркости применяют при осуществлении способа вместо использования максимально допустимых уровней излучения.

В большинстве случаев величина максимально допустимого уровня яркости диктуется светом, излучаемым вследствие фототермического эффекта в проекционном устройстве. В других случаях величина максимально допустимого уровня яркости может диктоваться светом, излучаемым вследствие фотохимического эффекта в проекционном устройстве.

Поток пикселей предпочтительно содержит пиксели, образующие изображение, подлежащее проецированию. Это изображение может представлять собой видео или неподвижное изображение. Предпочтительно каждый пиксель в потоке пикселей будет образован световым импульсом. Наиболее предпочтительно каждый световой импульс будет модулированным световым импульсом. Поток пикселей может быть определен потоком видео.

Этап (d) может представлять собой этап определения расстояния между экраном отображения и проекционным устройством или определения расстояния до головы человека.

Способ может содержать этап формирования потока пикселей посредством учета каждого последующего или соседнего пикселя в рассматриваемом изображении и передачи такого потока пикселей на вход лазерного драйвера. К типовым стандартным форматам потока пикселей относятся RGB, VGA, HDMI или ΜΙΡΙ.

Предпочтительно способ содержит этапы, на которых измеряют расстояние между экраном отображения и проекционным устройством и динамически регулируют количество черных пикселей, входящих в состав потока пикселей, образующего изображение, подлежащего проецированию, в зависимости от измеренного расстояния так, чтобы проекционное устройство не превысило максимально допустимый уровень яркости для выбранного класса на измеренном расстоянии. Способ может содержать этапы, на которых измеряют расстояние между головой человека и проекционным устройством и динамически регулируют количество черных пикселей, входящих в состав потока пикселей, образующего изображение, подлежащего проецированию, в зависимости от измеренного расстояния так, чтобы проекционное устройство не превысило максимально допустимый уровень яркости для выбранного класса на измеренном расстоянии.

Этап модификации потока пикселей может представлять собой этап модификации потока пикселей так, чтобы указанное заданное количество черных пикселей было распределено на противоположных сторонах или вокруг периметра проецируемого изображения.

Способ может содержать этап приема черных пикселей, входящих в состав потока пикселей, MEMS-зеркалом в проекционном устройстве в моменты, когда это MEMS-зеркало изменяет направления качания относительно оси качания, так что эти черные пиксели появляются на противоположных сторонах проецируемого изображения. Предпочтительно, черные пиксели размещают в потоке пикселей в таких позициях, что их принимает MEMS-зеркалом проекционного устройства в моменты, когда это MEMS-зеркало изменяет направление качания относительно оси качания, так что эти черные пиксели появляются на сторонах проецируемого изображения. Предпочтительно, черные пиксели размещают в потоке пикселей в таких позициях, что их принимает MEMS-зеркало проекционного устройства перед, во время и после того, как это MEMS-зеркало изменяет направление качания относительно оси качания.

Предпочтительно, черные пиксели размещают в потоке пикселей в таких позициях, что они попадают к MEMS-зеркалу, когда это MEMS-зеркало оказывается в позиции, повернутой на -50° или +50° от стартовой позиции, где стартовую позицию принимают за 0°. Эту позицию 0° можно также считать позицией покоя для MEMS-зеркала. Предпочтительно позиции -+50° являются позициями, соответствующими максимальной амплитуде качания MEMS-зеркала. Таким образом, когда MEMS-зеркало находится точно в пределах 10° от позиций, соответствующим углам отклонения -50° и +50° от стартовой позиции (0°), тогда это MEMS-зеркало будет отражать только черные пиксели на экран отображения. Следует отметить, что есть две позиции, в которых MEMS-зеркало будет отклонено на величину, соответствующую максимальной амплитуде качания; первая максимальная амплитуда качания будет достигнута, когда MEMS-зеркало качнется в направлении по часовой стрелке в позицию соответствующую углу поворота +50° от стартовой позиции (0°), и вторая максимальная амплитуда качания будет достигнута, когда MEMS-зеркало качнется в направлении против часовой стрелки в позицию соответствующую углу поворота -50° от стартовой позиции (0°). Предпочтительно, черные пиксели размещают в потоке пикселей в таких позициях, что они попадают на MEMS-зеркало в моменты, когда это MEMS-зеркало оказывается в позициях, соответствующих отклонению на величину, равную максимальной амплитуде качаний, от стартовой позиции.

Такое MEMS-зеркало может быть конфигурировано для качания относительно двух осей качания, и тогда способ содержит этап приема черных пикселей, входящих в состав потока пикселей в моменты, когда это MEMS-зеркало изменяет направление качания относительно каждой из этих двух осей качания, так что такие черные пиксели появляются по периметру проецируемого изображения. Предпочтительно, MEMS-зеркало конфигурировано для качания относительно двух осей качания, а также черные пиксели размещены в потоке пикселей в таких позициях, что MEMS-зеркало в проекционном устройстве принимает эти пиксели в моменты, когда это MEMS-зеркало изменяет направление качания относительно каждой из указанных двух осей качания, в результате чего эти черные пиксели появляются по периметру проецируемого изображения. Предпочтительно, MEMS-зеркало конфигурировано для качания относительно двух осей качания, а также черные пиксели размещены в потоке пикселей в таких позициях, что MEMS-зеркало в проекционном устройстве принимает эти пиксели перед, во время и после того, как это MEMS-зеркало изменяет направление качания относительно каждой из указанных двух осей качания.

Этап модификации потока пикселей осуществляется так, чтобы этот поток пикселей, образующий изображение, которое необходимо проецировать, имел указанное заданное количество черных пикселей, может представлять собой этап преобразования пикселей в составе потока пикселей в черные пиксели.

Количество пикселей, преобразуемых в черные пиксели, из состава потока пикселей предпочтительно равно указанному заданному количеству черных пикселей.

Предпочтительно пиксели, преобразуемые в черные пиксели, представляют собой пиксели, расположенные по сторонам или по периметру изображения, подлежащее проецированию.

Этап модификации потока пикселей осуществляется так, чтобы этот поток пикселей, образующий изображение, подлежащее проецированию, имел указанное заданное число черных пикселей, и может содержать этапы, на которых осуществляют сжатие пикселей в составе потока пикселей и затем добавление черных пикселей к сжатому потоку пикселей. Предпочтительно количество черных пикселей, добавляемых к сжатому потоку пикселей, равно указанному заданному количеству черных пикселей. Предпочтительно, при сжатии потока пикселей уменьшают количество пикселей в этом сжимаемом потоке на величину, равную указанному заданному количеству черных пикселей.

Этап модификации потока пикселей осуществляется так, чтобы этот поток пикселей, образующий изображение, подлежащее проецированию, имел указанное заданное количество черных пикселей, и может содержать этапы добавления черных пикселей к потоку пикселей для получения модифицированного потока пикселей, в состав которого входят пиксели, образующие изображение, и добавленные черные пиксели, и затем увеличение угла сканирования MEMS-зеркала.

Угол сканирования предпочтительно увеличивают путем увеличения амплитуды качания MEMS-зеркала относительно одной или более осей качания этого зеркала. Угол сканирования MEMS-зеркала предпочтительно увеличивают на величину, позволяющую компенсировать количество черных пикселей; например, если пиксель имеет диаметр 1 мм на расстоянии 1 м и если добавляют по одному черному пикселю на двух сторонах изображения, тогда полный угол оптического сканирования (т.е. угол, эквивалентный углу, соответствующему удвоенной амплитуде полного механического качания MEMS-зеркала) увеличивают для компенсации этого добавленного пикселя; величина, на которую увеличивают угол оптического сканирования MEMS-зеркала, может быть вычислен следующим образом α=2*tg-1(0.5/1000), где α - величина, на которую увеличивается угол оптического сканирования, и tg^-1 обозначает функцию, обратную тригонометрической функции тангенса; так что полный угол оптического сканирования MEMS-зеркала равен: (первоначальный угол сканирования + α).

Другой альтернативой является увеличение угла сканирования MEMS-зеркала в соответствии с отношением, равным: (количество черных пикселей, созданных в потоке пикселей, + количество пикселей в составе потока пикселей, отличных от этих черных пикселей, подлежащих проецированию)/(общее количество проецируемых пикселей); полный угол сканирования MEMS-зеркала будет, таким образом, равен произведению первоначального угла сканирования MEMS-зеркала на указанное отношение: (количество черных пикселей, созданных в потоке пикселей, + количество пикселей в составе потока пикселей, отличных от этих черных пикселей, подлежащих проецированию)/(общее количество проецируемых пикселей). Количество пикселей в составе потока пикселей, отличных от черных пикселей, подлежащих проецированию, называется количеством пикселей, образующих изображение.

Способ может дополнительно содержать этап модификации продолжительности каждого из образующих изображение пикселей в модифицированном потоке пикселей и/или момента времени и/или продолжительности лазерных световых импульсов с целью компенсации скорости качания MEMS-зеркала. Образующие изображение пиксели представляют собой пиксели в составе потока пикселей, отличные от черных пикселей, созданных в этом потоке пикселей. Лазерные световые импульсы представляют собой световые импульсы, каждый из которых формирует один из образующих изображение пикселей. Момент времени лазерного светового импульса представляет собой момент времени, в который происходит генерация лазерного импульса. Целью модификации продолжительности образующих изображение пикселей является обеспечение того, чтобы все пиксели имели на экране отображения одинаковые размеры, какой бы ни была скорость зеркала. Это достигается управлением импульсами источника света, генерирующего световые импульсы, каждый из которых образует пиксель в составе изображения, подлежащего проецированию, с повышенной частотой («быстрее»), когда MEMS-зеркало движется с высокой скоростью, (т.е. в области середины амплитуды качания) и управлением импульсами источника света с пониженной частотой («медленнее»), когда это MEMS-зеркало движется с низкой скоростью (т.е. возле крайних (максимальных) точек амплитуды качания).

Если качания зеркала представляют собой синусоидальное движение, можно вычислить позицию зеркала в функции времени; на основе чего можно вычислить продолжительность каждого из образующих изображение пикселей в модифицированном потоке пикселей с использованием следующего уравнения:

Pixel_duration(t)=(Res/2)*sin(2pi*t*Fr-pi/2)

Здесь "Res" представляет горизонтальное разрешение (заданное заранее), Fr - резонансная частота MEMS-зеркала (заданная заранее) и "t" - время.

В одном из вариантов, в котором нет увеличения угла сканирования MEMS-зеркала, продолжительность образующих изображение пикселей также модифицируют; вследствие создания черных пикселей в потоке пикселей, образующие изображение пиксели будут отклонены MEMS-зеркалом на экран отображения, когда это MEMS-зеркало находится в позициях, соответствующих разным углам сканирования, и потому движется с различными скоростями сканирования. Соответственно, продолжительность первого (и также последующих) образующих изображение пикселей должна быть адаптирована для компенсации этого факта. Для определения продолжительности каждого из образующих изображение пикселей используется следующее уравнение:

Pixel_duration(t)=(Res/2+Black_px)*sin(2pi*t*Fr-pi/2)

Здесь "Black_px" равно половине общего количества черных пикселей, созданных в потоке пикселей.

Способ может дополнительно содержать этапы повторения этапов (а)-(с) для множества различных классов лазеров, выбора класса лазера для проекционного устройства, которое должно проецировать изображение, и выбора множества соотношений между максимально допустимым уровнем яркости и расстоянием для класса лазера, выбранного на предыдущем этапе, и использования выбранного множества соотношений при выполнении этапов (f) и (g) рассматриваемых способов.

Способ может содержать этапы определения соотношения между максимально допустимым уровнем излучения, порождаемого фотохимическим эффектом в проекционном устройстве, и расстоянием от проекционного устройства, для конкретного рассматриваемого класса лазеров, и когда расстояние между проекционным устройством и экраном отображения равно 10 см или меньше, и если максимальный уровень излучения, порождаемого фотохимическим эффектом, в проекционном устройстве выше максимального уровня излучения, порождаемого фототермическим эффектом, в проекционном устройстве, тогда модифицируют поток пикселей, образующих изображение, подлежащее проецированию, таким образом, чтобы ввести в этот поток пикселей заданное количество черных пикселей и сделать максимальный уровень излучения, порождаемого фотохимическим эффектом в проекционном устройстве, меньше или равным максимальному уровню излучения, порождаемого фототермическим эффектом в проекционном устройстве.

Способ может дополнительно содержать этапы определения соотношения между максимально допустимым уровнем яркости, порождаемым фотохимическим эффектом в лазере проекционного устройства, и расстоянием от проекционного устройства для рассматриваемого класса лазеров. Это предпочтительно делается путем вычисления соотношения между максимально допустимым уровнем излучения в результате фотохимического эффекта и расстоянием для выбранного класса лазеров. Найденный максимально допустимый уровень излучения для фотохимического эффекта служит для защиты людей от вредного фотохимического эффекта (например, фоторетинита - фотохимического повреждения роговицы под воздействием излучения в диапазоне длин волн от 400 нм до 600 нм). Международные стандартные требования для вычисления максимально допустимого уровня излучения для фотохимического эффекта и максимально допустимого уровня излучения для фототермического эффекта в функции расстояния приведены в стандарте IEC 60825-1 и в техническом отчете IEC/TR 60825-13.

Затем максимально допустимый уровень излучения для фотохимического эффекта предпочтительно преобразуют в максимально допустимый уровень яркости таким же образом, как показано выше (т.е. как было сделано выше для максимально допустимого уровня излучения для фототермического эффекта), для получения соотношения между максимально допустимым уровнем яркости и расстоянием для выбранного класса лазеров. Способ может дополнительно, если расстояние между проекционным устройством и экраном отображения равно 10 см или меньше, и если максимально допустимый уровень излучения, порождаемого фотохимическим эффектом, в проекционном устройстве выше максимально допустимого уровня излучения, порождаемого фототермическим эффектом, в проекционном устройстве, содержать этап модификации потока пикселей, образующих изображение, подлежащее проецированию, так, чтобы ввести в этот поток пикселей заданное количество черных пикселей, так что максимально допустимый уровень излучения, порождаемого фотохимическим эффектом в проекционном устройстве, становится меньше или равен максимально допустимому уровню излучения, порождаемого фототермическим эффектом в проекционном устройстве.

Для фотохимического эффекта максимально допустимый уровень излучения (AEL) для рассматриваемой длины волны А излучения лазера, находящегося в диапазоне длин волн от 400 нм до 600 нм определяют по формуле: AEL=(3.9×[10]^(-3))*C3/(n*t)Βт. Где С3=1 для 400 нм<λ<450 нм и С3=[10]^(0.02(λ-450)) для 450 нм<λ<600 нм. Для 1 класса время экспозиции составляет 100 с, так что t=100. Параметр η обозначает долю излучаемой проекционным устройством мощности, попадающую в глаз пользователя, считая, что глаз имеет круглую апертуру диаметром 7 мм.

Способ может дополнительно содержать - этапы измерения ускорения проекционного устройства и модификации потока пикселей таким образом, чтобы этот поток пикселей, образующий изображение, подлежащее проецированию, имел заданное количество черных пикселей, с целью обеспечить, что проекционное устройство не превысит заданный максимально допустимый уровень яркости, когда измеренное ускорение превосходит пороговый уровень ускорения.

Способ может содержать этап качания MEMS-зеркала относительно одной или более осей качания для сканирования световым лучом по экрану отображения по схеме растрового сканирования, по схеме чересстрочной развертки, по схеме нечересстрочной развертки, по схеме двунаправленной развертки, по схеме сканирования Лиссажу, по синусоидальной схеме или по двойной синусоидальной схеме.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложено проекционное устройство с повышенным уровнем безопасности, содержащее программный модуль, имеющий в составе программное обеспечение, конфигурированное для осуществления описываемого выше способа.

Проекционное устройство может также содержать средства для измерения расстояния, чтобы определять расстояние между экраном отображения и проекционным устройством или между объектом (например, головой человека), присутствующим в пределах проекционного конуса проекционного устройства, и этим проекционным устройством. Наиболее предпочтительно, проекционное устройство должно содержать средства для измерения расстояния между экраном отображения и проекционным устройством и средства для динамического регулирования количества черных пикселей, создаваемых в потоке пикселей, образующем изображение, подлежащее проецированию, согласно измеренному расстоянию, так что проекционное устройство не превосходит максимально допустимого уровня излучения.

Проекционное устройство может также содержать акселерометр, а программное обеспечение может быть дополнительно конфигурировано для приема величин ускорения, измеренных акселерометром, и для модификации потока пикселей, образующего изображение, подлежащее проецированию, таким образом, чтобы создать в нем заданное количество черных пикселей с целью обеспечить, что проекционное устройство не превышает заданного максимально допустимого уровня яркости, когда измеренное ускорение превосходит пороговый уровень ускорения.

Проекционное устройство может содержать датчик положения в качестве системы измерения расстояния, конфигурированной для модификации потока пикселей таким образом, чтобы в потоке пикселей, образующем изображение, подлежащее проецированию, создать заданное количество черных пикселей с целью обеспечить, что проекционное устройство не превышает заданного максимально допустимого уровня излучения, в зависимости от расстояния от проектора до проекционной поверхности, измеренного датчиком положения.

Предпочтительно «черные» пиксели, которые были созданы в потоке пикселей, будут полностью черными по цвету. В альтернативном варианте «черные» пиксели, созданные в потоке пикселей, могут быть не абсолютно черными, что означает, что выходное излучение лазера не равно нулю, но может быть отрегулировано таким образом, чтобы проецировать свет с интенсивностью меньше первоначальной интенсивности, достаточно низкой и не превышающей заданного максимально допустимого уровня излучения.

Например, если считать по несколько черных пикселей на каждой стороне изображения, то первые пиксели с каждого края могут быть совершенно черными, затем следующие имеют плавно изменяющуюся или стационарно более высокую яркость до точки, где будет достигнут первый пиксель с «полной» яркостью. Это должно позволить иметь меньшее число вырезаемых пикселей в изображении и потому уменьшить степень снижения разрешения изображения. Другой выигрыш состоит в том, что с учетом синусоидального движения зеркала эти пиксели будут противоположны яркостной зависимости изображения из-за синусоидального движения (или скорости) MEMS-зеркала, вследствие чего при использовании описанного выше способа изображение будет иметь более равномерную яркость.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет лучше понято с помощью описания вариантов, даваемого на примерах и иллюстрируемого чертежами, на которых:

Фиг. 1 представляет логическую схему этапов, выполняемых при осуществлении способа согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения;

Фиг. 2 представляет график для рассматриваемого класса лазеров, где изображены кривые, иллюстрирующие соотношение между максимально допустимым уровнем излучения проекционного устройства и расстоянием от этого проекционного устройства, причем каждая кривая соответствует ситуации, когда проекционное устройство осуществляет проецирование изображения, образованного потоком пикселей, в котором было создано свое для каждой кривой, отличное от других кривых заданное количество черных пикселей;

Фиг. 3 представляет логическую схему этапов, выполняемых при осуществлении способа согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения;

Фиг. 4 представляет график для рассматриваемого класса лазеров, где изображены кривые, иллюстрирующие соотношение между максимально допустимым уровнем яркости проекционного устройства и расстоянием от этого проекционного устройства, причем каждая кривая соответствует ситуации, когда проекционное устройство осуществляет проецирование изображения, образованного потоком пикселей, в котором было создано свое для каждой кривой, отличное от других кривых заданное количество черных пикселей;

Фиг. 5а и b иллюстрируют, как выглядят черные пиксели при проецировании потока пикселей;

Фиг. 6 представляет проекционное устройство согласно другому аспекту настоящего изобретения;

Фиг. 7 иллюстрирует пиксели, проецируемые известным проекционным устройством на разных стадиях качания MEMS-зеркала.

Осуществление изобретения

Способ согласно настоящему изобретению осуществляется в проекционном устройстве, содержащем MEMS-зеркало, качающееся относительно одной или более осей качания для сканирования световым лучом по экрану отображения с целью проецирования изображения на экран отображения. Предпочтительно, MEMS-зеркало качается относительно указанных одной или более осей качания для сканирования световым лучом по экрану отображения по схеме растрового сканирования, по схеме чересстрочной развертки, по схеме нечересстрочной развертки, по схеме двунаправленной развертки, по схеме развертки Лиссажу, по синусоидальной схеме или по двойной синусоидальной схеме. Предпочтительно, MEMS-зеркало качается относительно одной оси качания или двух ортогональных осей качания. Эти световые лучи генерируют одним или более лазерами, предпочтительно красным, зеленым и синим лазерами. Эти один или более лазеров генерируют свет в форме световых импульсов, где каждый импульс образует пиксель изображения, подлежащее проецированию.

На Фиг. 1 представлена логическая схема, иллюстрирующая этапы способа согласно одному из вариантов настоящего изобретения. Способ содержит этапы выбора класса лазеров для проекционного устройства (этап (а)); далее, вычисление соотношения между максимально допустимым уровнем излучения и расстоянием для выбранного класса лазера и для заданного количества черных пикселей в изображении с использованием уравнения, приведенного в международной системе классификации лазеров (этап (b)). Этот максимально допустимый уровень излучения представляет собой максимально допустимый уровень излучения для конкретного класса лазеров. В этом примере максимально допустимый уровень излучения представляет собой фототермический максимально допустимый уровень излучения, т.е. уровень излучения, обусловленного фототермическим эффектом. Международные стандартные правила вычисления фототермического максимально допустимого уровня излучения в функции количества «черных» участков изображения и в функции расстояния известны из стандарта IEC 60825-1 и технического отчета IEC/TR 60825-13.

Этап (b) повторяют несколько раз, каждый раз для своего, отличного от других заданного количества черных пикселей в составе изображения с целью получения множества соотношений между максимально допустимым уровнем излучения и расстоянием для выбранного класса лазеров, где каждое соотношение соответствует своему, отличному от других соотношений заданному количеству черных пикселей в составе изображения (этап (с)). Это множество соотношений между максимально допустимым уровнем излучения и расстоянием для выбранно