李薩如模式激光掃描顯示系統(tǒng)像素?cái)?shù)據(jù)流重建方法

王浩然， 武 靜， 郭曉光

(1.光電控制技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 洛陽(yáng) 471000； 2.中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽(yáng)電光設(shè)備研究所，河南 洛陽(yáng) 471000)

0 引言

當(dāng)前，一種基于二維微光機(jī)電掃描鏡的激光掃描顯示系統(tǒng)結(jié)合了MEMS器件體積小、重量輕、功耗低的優(yōu)點(diǎn)和激光顯示亮度高、對(duì)比度高、色彩豐富的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于VR顯示設(shè)備和平視顯示系統(tǒng)。其中，靜電驅(qū)動(dòng)的掃描鏡在激光掃描顯示中應(yīng)用最廣泛，對(duì)應(yīng)的反射光斑的掃描模式是李薩如模式。文獻(xiàn)[1-4]闡述了李薩如模式掃描鏡的驅(qū)動(dòng)原理和振動(dòng)特性，并給出了激光掃描顯示系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)架構(gòu)；文獻(xiàn)[5-6]對(duì)李薩如掃描顯示的基本原理和像素劃分進(jìn)行了研究。但目前對(duì)于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，即李薩如掃描模式的像素?cái)?shù)據(jù)流的重建方法卻較少有文獻(xiàn)涉及研究。本文將闡述兩種易于工程實(shí)現(xiàn)的李薩如掃描模式像素?cái)?shù)據(jù)流的重建方法，并對(duì)比研究了兩種方法的特點(diǎn)。

1 李薩如掃描原理

對(duì)于梳齒式靜電驅(qū)動(dòng)的掃描鏡，其鏡面偏轉(zhuǎn)角度在互相垂直的2個(gè)方向均為正弦振動(dòng)，激光束經(jīng)過(guò)鏡面反射，反射光斑在投影平面上的運(yùn)動(dòng)方程在小的掃描角度[7]下近似為

(1)

設(shè)定fx>fy，記x方向?yàn)榭燧S振動(dòng)方向，y方向?yàn)槁S方向。考慮φx=φy=0的情況，此時(shí)對(duì)應(yīng)的李薩如掃描模式的光斑運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1所示。

圖1 李薩如掃描模式及其像素劃分Fig.1 Lissajous pattern and its pixels division

圖1還給出了李薩如掃描模式中一種典型的像素劃分方法[8-10]，以掃描線離原點(diǎn)最近的y軸交點(diǎn)到原點(diǎn)的距離作為像素劃分的邊長(zhǎng)，可以確保掃描線經(jīng)過(guò)每一個(gè)像素，即