具有多束扫描器的显示系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年5月29日提交的美国临时申请编号为62/677,601的优先权。

背景技术

本文件涉及扫描束显示系统。

在扫描束显示系统中，可以是光束在屏幕上进行扫描以在屏幕上形成图像。一些显示系统，诸如一些激光显示系统，使用具有多个反射小面的多面扫描器来提供水平扫描，并使用竖向扫描镜(例如振镜(galvo)驱动镜)来提供竖向扫描。在操作中，当多面扫描器旋转以改变小面的取向和位置时，该多面扫描器的一个小面扫描一条水平线，而下一个小面扫描下一个水平线。水平扫描和竖向扫描彼此同步以在屏幕上投影图像。

发明内容

描述了提供包括了组成显示区域的显示屏幕的技术和显示系统的示例和实现，其中每个显示区域由单独的扫描束进行寻址。

在一方面，显示系统包括：显示屏幕，其在多个显示区域中的每个显示区域中包括至少一个伺服反馈标记；以及多个子系统。每个子系统配置为在所述多个显示区域的相关联的显示区域上生成图像。每个子系统包括：一个或更多个光源，所述一个或更多个光源用于产生包括激发束和伺服束的多个扫描束；束扫描模块，所述束扫描模块用于接收扫描束并且将扫描束引导到显示屏幕的相关联的显示区域上；伺服反馈检测器，所述伺服反馈检测器被定位成：从相关联的显示区域接收伺服束的反馈光，根据反馈光来检测所述伺服反馈标记，并产生监测信号，该监测信号指示在显示区域上的至少一个束的位置；以及控制器。束扫描模块包括共振扫描镜和线性扫描镜，所述共振扫描镜配置成使所述扫描束在相关联的显示区域上沿着第一扫描方向进行扫描，所述线性扫描镜配置成使所述扫描束在相关联的显示区域上沿着第二扫描方向进行扫描。控制器配置成接收图像数据，所述图像数据包括表示像素的强度值的像素数据，以根据图像数据来调制所述激发束，并基于监测信号来控制激发束的调制的定时，以将基于像素的强度值的调制与显示屏幕上的相应的像素位置对齐。

实施方式可以包括以下特征中的一个或更多个特征。

线性扫描镜可以是旋转多面镜或振镜扫描镜。显示屏幕可以包括多个荧光带状件(stripe)，并且这些带状件可以沿着第二扫描方向延伸。至少一个伺服反馈标记可以包括定位于相邻的带状件之间或在显示区域的边缘处之间的标记。激发束沿着第一扫描方向扫描的速度可以大于激发束沿着第二扫描方向扫描的速度。

控制器可以配置成基于监测信号来确定共振扫描镜的振荡频率。控制器可以配置成根据振荡频率、预确定的函数以及伺服束经过伺服反馈标记的时间来确定激发束随着时间的位置，该预确定的函数是将激发位置沿着所述第一扫描方向的位置建模为时间的函数。

显示屏幕可以在多个显示区域中的每个显示区域中包括多个伺服反馈标记；多个伺服反馈标记可以沿着第一扫描方向分布成使得：当使伺服束沿着第一扫描方向进行扫描时，伺服束相继地从多个反馈标记中的每个反馈标记进行反射。控制器可以配置成基于由伺服束所经过的伺服反馈标记的数量来确定激发束随着时间的位置。

潜在的优势可能包括(但不限于)以下一者或更多者。

扫描显示系统的深度(例如，显示系统所需的屏幕后方的最小距离)可以减小，而甚至当降低成本时也不会显著增加。利用来自伺服束的反馈，可以实现由共振扫描镜进行扫描的束与磷光体区域的精确协调。

在附图和下面的描述中阐述了一个或更多个实施例的细节。根据说明书、附图和权利要求书中可以看出其他方面、特征和优点。

附图说明

图1A是具有多个组成显示区域的显示屏幕的示例的示意性正视图。

图1B是用于对显示屏幕的多个显示区域进行寻址的多个扫描束的示例的示意性立体图。

图1C是图1A的显示屏幕的控制系统的示例的示意性图。

图2A是使用多束扫描器对显示屏幕的多个显示区域进行寻址的显示系统的一个示例的示意性侧视图。

图2B是使用多束扫描器对显示屏幕的多个显示区域进行寻址的显示系统的另一示例的示意性侧视图。

图3是示例扫描激光显示系统的示意性立体图，其具有由激光可激发的发光材料(例如，磷光体)制成的发光屏幕，用于在携带要显示的图像信息的扫描激光束的激发下发出彩色光。

图4A和图4B分别是在图2中屏幕上具有平行发光带状件和彩色像素的结构的一个示例屏幕结构的示意性截面侧视图和示意性俯视图。

图5A和图5B分别是具有多个子屏幕的显示屏幕的示例的示意性立体图和示意性截面侧视图。

图6A是前置物镜扫描配置中的示例实施方案的示意性图。

图6B是后置物镜扫描束显示配置的示例实施方案的示意性图。

图7是用于对显示屏幕的多个显示区域进行寻址的多个扫描束的示例的示意性立体图。

图8是使用基于扫描伺服束的伺服反馈控制的扫描显示系统的示例的示意性图。

图9是共振扫描镜的示意性俯视图。

具体实施方式

大型显示器(也称为大尺寸格式显示器或大屏幕显示器)可用作“地板到天花板”显示器，其可以具有8平方英尺或更大的成像表面。一般来说，期望大型显示器是薄的，以便在安装显示器的区域中保留可用的平方英尺。

在一些显示系统中，特别是大型显示器中，显示屏幕可以具有由单独的扫描束进行单独地寻址的区域。一般来说，扫描束所寻址的区域越大，显示系统所需的深度就越大。即使使用复杂的光路，例如涉及折叠镜等，也不能彻底地缓解该问题。然而，通过使用大量的单独的束扫描器，每个束扫描器覆盖较小的区域，可以减小显示系统的深度。表面上，由于部件数量的扩大，这种方法在成本上是过高的。然而，使用伺服反馈系统可以使得能够使用较低精度和较低成本的扫描部件，例如共振扫描镜。因此，显示系统的深度可以减小，而甚至当降低成本时也不会显著增加。

图1A示出了显示屏幕101的示例，在显示屏幕101上由多个扫描束引擎生成了多个组成显示区域110。显示区域110布置在阵列中，例如矩形阵列。每个显示区域110可以是四边形的，例如，通常是矩形的，尽管这不是必需的。显示区域110可以邻接或稍微地重叠。

参考图1A和图1B，显示屏幕101可以是扫描束显示系统100的部分。如图1B所示，对于每个显示区域110，存在相关联的扫描束引擎180。每个扫描束引擎180生成扫描束320，例如光束、例如激光束，该扫描束在相关联的显示区域110上扫描，例如，光栅扫描。扫描可以具有例如箭头A所示的快速扫描方向和例如垂直于快速扫描方向的慢速扫描方向。

图1C示出了图1中的显示屏幕101的控制系统的示例。在该示例中，每个组成显示区域110具有其自己的显示控制器220，该显示控制器220控制每个显示区域110的操作。用于显示器100的中央控制器210与组成显示区域110的显示控制器220通信连接。中央控制器210可以接收例如来自计算机等的图像数据，并将图像数据划分为若干部分，所述若干部分被引导至每个显示控制器220，这使得相关联的显示区域110显示由显示屏幕100显示的完整图像的小部分。可选地，显示器可以系统可以仅包括直接耦合到每个扫描束引擎180的单个控制器210。

参照图2A，每个扫描束引擎180将具有视场102，在该视场中可以将图像有效地投影到显示屏幕101上。视场102所对向的角度通常受到例如物理部件和/或光学部件的最大偏转的限制。这样，扫描束引擎180到屏幕101的距离、以及因此显示器100的深度D1，将依赖于组成显示区域110区域的宽度W1或高度。

显示区域110的面积与由快速光学扫描器(例如水平扫描器)和慢速扫描器(例如竖向扫描器)所扫描的两个光学角中的较大角乘以系统的光学深度成比例。光学深度是从扫描器到显示屏幕表面的距离。它是激光二极管和显示屏幕之间光学系统放大率的函数。例如，对于要使用非球面透镜在面板上成像的激光二极管，从透镜到面板的距离可以为100mm至150mm，光学深度小于100mm至150mm，

尽管复杂光路(例如涉及折叠镜等)可以使束引擎的位置偏移以稍微减小显示器100的深度D1，但是它们并不能彻底地缓解该问题。此外，精密可控的振镜是昂贵的，因此具有多个显示区域相应地将是昂贵的。

然而，参考图2A和图2B，通过减小组成显示区域110的宽度(在图2B中由宽度W2示出)，扫描束引擎180到屏幕101的距离也可以减小，因此，显示器100的深度D2也将减小。

值得注意的是，在保持显示屏幕101的相同大小的同时减小显示区域110的大小将需要更大数量的显示区域110，从而需要更大数量的扫描束引擎180。例如，如果显示区域的尺寸减半，则扫描束引擎的数量增加到四倍。通常，这样的方法是违反直觉的，因为束扫描部件的数量的扩大将使成本过高。然而，使用伺服反馈系统可以使得能够使用较低精度和较低成本的扫描部件，例如共振扫描镜。因此，显示系统的深度可以减小，而甚至当降低成本时也不会显著增加。

回到图1A和图1B，在扫描束显示系统100中，屏幕101的每个显示区域110可以包括发光材料或荧光材料，这些材料在来自相关联的扫描束320的激发下发出光。在一些实施方式中，三种不同颜色的磷光体由激光束进行光学地激发，以分别产生适于形成彩色图像的红色、绿色和蓝色的光，该三种不同颜色的磷光体可以在屏幕上形成为像素点或平行重复的红、绿和蓝磷光体带状件。

磷光体材料是荧光材料的一种类型。然而，可以使用其他的光学可激发的、发光的、非磷荧光体的荧光材料。例如，量子点材料在适当的光学激发下发出光，因此可用作本申请中的系统和设备的荧光材料。更具体地说，半导体化合物，例如，尤其是CdSe和PbS，可以以粒子的形式制造，所述粒子的直径与化合物的激子玻尔半径的量级相当，作为量子点材料来发出光。为了产生不同颜色的光，可以使用具有不同能带间隙结构的不同量子点材料以在相同的激发光下发出不同的颜色。一些量子点的大小在2到10纳米之间，并包含大约数十个原子，例如10到50个原子。量子点可以分散并混合在各种材料中以形成液体溶液、粉末、胶冻状基质材料和固体(例如，固溶体)。可以在基板上形成量子点膜或膜带状件，作为本申请中的系统或设备的屏幕。在一个实施方式中，例如，可以设计和精心安排三种不同的量子点材料，使其作为光泵由扫描激光束光学地激发，以产生适合于形成彩色图像的红色、绿色和蓝色的光。这样的量子点可以在屏幕上形成为以平行线布置的像素点(例如，重复顺序的红像素点线、绿像素点线和蓝像素点线)。

扫描束显示系统使用至少一个扫描束来激发沉积在屏幕上的彩色发光材料以产生彩色图像。扫描束被调制成在红色、绿色和蓝色通道中携带图像信息，并且扫描束以如下方式被控制：扫描束分别以红色、绿色和蓝色的图像来激发红色、绿色和蓝色的彩色发光材料。因此，扫描束携带图像信息，但是不直接产生观看者看到的可见光。取而代之的是，屏幕上的彩色发光荧光材料吸收扫描束的能量，并发出红色、绿色和蓝色的可见光，以生成观看者看到的实际彩色图像。当然，显示系统100可以使用不同和/或其他的颜色。

图3示出扫描束显示系统100的示例。该系统包括扫描束引擎180，该扫描束引擎180包括光源310(例如，激光模块)，以产生至少一个扫描束320(例如，激光束)并投影到屏幕101的显示区域110上。尽管该系统仅示出了单个扫描束引擎180，但是以下讨论可以应用于每个扫描束引擎180和屏幕101的每个显示区域。

使用具有足以引起荧光材料发出光或发冷光的能量的一个或更多个激光束对荧光材料进行激光激发是光学激发的各种形式之一。在其他实施方式中，光学激发可以由非激光光源生成，该非激光光源具有足够的能量以激发屏幕中使用的荧光材料。非激光激发光源的示例包括各种发光二极管(LED)、照明灯和其他光源，它们产生处于某波长或光谱带的光以激发荧光材料，该荧光材料将较高能量的光转换为在可见范围内较低能量的光。

对屏幕上的荧光材料进行激发的激发光束的频率或光谱范围可以比荧光材料发出的可见光的频率高。因此，激发光束可以在紫色光谱范围和紫外(UV)光谱范围内，例如波长在420nm以下。在以下描述的示例中，紫色或紫外(UV)激光束用作磷光体材料或其他荧光材料的激发光的示例，并且可以是处于其他波长的光。

在图3所示的示例扫描束显示系统中，屏幕101具有在竖向方向上延伸的平行彩色磷光体带状件150。成对的相邻磷光体带状件150由发出不同颜色光的不同磷光体材料制成。在所示示例中，红色磷光体吸收激光以发出红光，绿色磷光体吸收激光以发出绿光，而蓝色磷光体吸收激光以发出蓝光。相邻的三色磷光体带状件具有三种不同的颜色。图1显示了带状件的一个特定空间颜色顺序，即红色、绿色和蓝色。也可以使用其他颜色顺序。

激发束320处于彩色磷光体的光吸收带宽内的波长，并且通常处于比彩色图像的可见蓝色以及绿色和红色短的波长。作为示例，彩色磷光体可以是如下磷光体：该磷光体吸收在420nm以下的光谱范围内的UV光以产生期望的红光、绿光和蓝光。

光源310可以包括：一个或更多个激光器，如产生束320的UV二极管激光器；束扫描机构，该束扫描机构使束320水平地和竖向地进行扫描以在屏幕101上一次渲染一个图像帧；以及信号调制机构，该信号调制机构对束320进行调制以携带对于红色、绿色和蓝色而言的图像通道的信息。这样的显示系统可以配置为后扫描系统，其中观看者和扫描束引擎180在屏幕101的相对侧。快速扫描方向可以垂直于彩色磷光体带状件，而慢速扫描方向可以平行于彩色磷光体带状件。

尽管上面描述了磷光体带状件，但是可选地，显示屏幕101可以包括对屏幕上的图像像素进行限定的彩色像素化发光区域。

图4A示出了图3中的屏幕101的示例性设计。屏幕101可以包括后基板401，该后基板对扫描束320是透明的并且面向光源310以接收扫描束320。第二前基板402相对于后基板401固定并且用后扫描配置方式面向观看者。在一些实施方式中，使用前基板；彩色磷光体带状件层被暴露。

彩色磷光体带状件层403放置在基板401和基板402之间，并且包括磷光体带状件。用于发出红色、绿色和蓝色的彩色磷光体带状件分别用“R”、“G”和“B”表示。前基板402对于由磷光体带状件发出的红色、绿色和蓝色是透明的。基板401和基板402可以由各种材料制成，包括玻璃或塑料面板。后基板401可以是薄膜层，并且可以配置成将可见能量朝着观看者反射。

每个彩色像素包括在水平方向上的三个相邻的彩色磷光体带状件的部分，并且其竖向尺寸由扫描束320在竖向方向上的束扩散来限定。因此，每个彩色像素包括三种不同颜色(例如，红色、绿色和蓝色)的三个子像素。模块180使扫描束320一次一条水平线进行扫描，例如从左到右和从上到下来填充屏幕101

图4B进一步在沿垂直于屏幕101的表面的方向B-B的视图中示出了屏幕101的操作。由于每个颜色带状件150是纵向形状，因此束320的截面可以成形为沿着带状件的方向伸长，以使对于像素而言的每个彩色带状件内的束的填充因子最大化。这可以通过在扫描束引擎180中使用束成形光学元件来实现。

参照图5A和图5B，显示屏幕101可以包括多个分立的显示面板400，每个面板400包括放置在前基板402和后基板401之间的彩色磷光体带状件层403，如上文对图4A所述。特别地，如图5B所示，在一些实施方式中，显示屏幕101包括连续的背板105。每个面板400固定至背板105。

假设面板400固定至背板105的远离观看者的一侧，则前基板402比后基板401更靠近背板105。假设面板400固定至背板的远离观看者的一侧，背板105对于来自磷光体的可见光是透明的。例如，背板可以是硬塑料。对于该配置的替代方案，背板105本身可以用作前基板，即，在彩色磷光体带状件层和背板105之间没有基板402。

可替代地，面板可以固定至背板的靠近观看者的一侧。在这种情况下，后基板401比前基板402更靠近背板105，并且背板105对于扫描束320是透明的。

可替代地，对于该配置，背板105本身可以用作背面基板，即，在彩色磷光体带状件层与背板105之间没有基板401。对于该配置的替代方案，背板105本身可以用作前基板，即，在彩色磷光体带状件层和背板105之间没有前基板402。

可替代地，显示屏幕101可以根据多个面板400组装而没有背板105，例如，通过将单独的面板400的边缘贴在一起。

每个扫描束引擎180可以包括激光源，以产生激发屏幕上的磷光体材料的扫描激光束，该激光源可以是单模式激光器或多模式激光器。激光器也可以是沿与磷光体带状件的伸长方向垂直的方向的单模式，以具有受每个磷光体带状件的宽度限制且小于每个磷光体带状件的宽度的束扩散。沿着磷光体条纹的伸长方向，该激光束可具有多模式，以在与沿经过磷光体带状件的方向扩散的束相比更大的区域上扩散。利用如下的激光束：该激光束在一个方向上的单模式会在屏幕上有小的束的覆盖区并且在垂直方向上的多模式会在屏幕上有较大的覆盖区，这种使用允许束成形为适合屏幕上伸长的彩色子像素，并经由多模式在束中提供足够的激光功率来确保屏幕有足够的亮度。

图6A示出了来自扫描束引擎阵列的一个单扫描束引擎180的示例实施方式。扫描束引擎180包括激发光源310，以生成单个激发束320来扫描屏幕101。激发束320可以是激光束，激发光源310可以是激光器。

扫描束引擎180还可包括伺服光源310，以生成单个伺服束130来扫描屏幕101。伺服束130可以具有与激发束320不同的波长。例如，激发束可以在紫外范围中，而伺服束130可以在红外范围中。伺服光束130可以是激光束，伺服光源310可以是激光器。在一些实施方式中，伺服光源312是IR激光器，激发光310源是UV激光器。

因此，在该实施方式中，扫描束引擎恰好生成两个扫描束512，即，激发束320和伺服束130。

提供信号调制控制器520以控制和调制激发束320。例如，调制控制器520可以控制和调制激发光源310，使得激发光束320调制成携带要在屏幕101上相应的显示区域110中显示的图像。信号调制控制器520可以包括数字图像处理器，该数字图像处理器产生用于三个不同颜色通道的数字图像信号。信号调制控制器520可以包括激光驱动器电路，该激光驱动器电路产生携带数字图像信号的控制信号。然后施加控制信号以调制光源310，例如，用于激光二极管的电流。

束扫描可以通过扫描模块610来实现。扫描模块包括扫描镜540，特别是共振扫描镜，快速扫描方向，例如水平扫描方向。共振扫描镜可以使束512沿单个轴线进行扫描。当被驱动时，共振扫描镜会随着镜的角度的正弦变化而发生振荡。

参照图9，共振扫描镜540通常包括悬在基板710(例如，蚀刻的硅晶片)上方或在基板710的腔体中的镜板700。镜板700可以通过支柱(strut)702和扭转弹簧704联接到基板710的其余部分。扭转弹簧704允许镜700绕着沿支柱702延伸的轴线706旋转。指状物可以从镜和从基板710延伸，以形成叉指式梳状致动器712。通过向梳状致动器712中的基板的指状物施加AC电压，可以致使镜700绕轴线706振荡。

返回到图6A，扫描投影模块还包括“线性扫描镜”550，即，扫描镜配置成以基本上均匀的速度横穿扫描方向，用于慢速扫描方向，例如竖向扫描方向。线性扫描镜还使束512沿着单个轴线(例如，慢速扫描方向)进行扫描。线性扫描镜的示例包括多小面的多面镜扫描器或振镜扫描镜。振镜扫描镜使用线圈和磁体来使镜移动。

多面扫描器550的每个小面可以相对于多面扫描器的旋转轴具有相同的倾斜角。可以包括扫描透镜560，以将来自多面扫描器550的激发束320和伺服束130聚焦到屏幕101上。扫描透镜560设计成将每个束512成像到屏幕101上。多面扫描器550的反射小面中的每个使两个扫描束512(激发束320和伺服束130)同时进行扫描。

各种部件，例如伺服光源312、继电器光学模块530和扫描投影模块610，可以配置成使得伺服束130行进的路径与激发束320共线，但是略微提前于激发束320沿着快速扫描方向的行进，例如，方向A(参见图1B)。

在图6A所示的示例中，扫描束512首先被引导至共振扫描镜540，然后从共振扫描镜540被引导至多面扫描器550。或者，如图6B所示的示例所示，扫描束512首先被引导至多面扫描器550，然后从共振扫描镜550被引导。

使激发束320在屏幕101上空间地进行扫描，以在不同的时间撞击不同颜色的磷光体。相应地，调制束320携带在不同时间对于每个像素而言的红色、绿色和蓝色的图像信号，以及在不同时间对于不同像素而言的红色，绿色和蓝色的图像信号。因此，信号调制控制器520用在不同时间的不同磷光体的图像信息对调制束320进行编码。因此，激发束扫描将束320中的时域编码图像信号映射到屏幕101上的空间磷光体位置上，用于生成图像中的像素。例如，调制束320可以使每个颜色像素时间均等地划分为用于三个不同颜色通道的三个颜色子像素的三个顺序的时隙。束320的调制可以使用脉冲调制技术来产生每种颜色的期望灰度，每个像素中的适当颜色组合以及期望的图像亮度。

图7示出了扫描束显示器100，其包括由多个扫描束引擎180(例如扫描束引擎180a和180b)寻址的屏幕101。扫描束引擎180固定至机架182，以将引擎180在所有三个轴线上相对于彼此保持在固定的位置。

每个扫描束引擎生成单个激发束320以对不同的区域110进行寻址。例如，来自引擎180a的激发束320可以对区域110a进行寻址，并且来自引擎180的激发束可以对区域110b进行寻址。每个区域110可以包括平行的荧光带状件150(仅示出了三个带状件，从而可以示出划标记600的位置)。

激发束320的调制需要与激发束320在显示屏幕上的位置相协调，因此利用适当的数据来调制与每个像素相对应的磷光体位置。另外，当束点没有完全覆盖荧光带状件150时，可能需要停用激发束320。例如，为了安全起见可能需要停用紫外激发束(例如，以防止UV光通过屏幕101传递给观看者)。

不幸的是，束扫描模块610中的部件不一定是稳定的。例如，尽管共振扫描镜540可以在例如20kHz至23kHz的高频处操作，但是振荡频率可以漂移。此外，不能精确地控制共振扫描镜540的位置。此外，共振扫描镜540趋于致使激发束320在屏幕101上的水平位置非线性地变化，例如，正弦变化(而不是基本线性地变化，如用三角波驱动的振镜扫描器或旋转多面镜)。这样，不能在假设激发束320以基本恒定的速度水平地横穿屏幕101的情况下简单地调制该束。相反，需要确定激发束320的实际水平位置，并将其用于控制激发束320的调制。

可以提供各种对准机构，以将激发束320的调制的定时与扫描束320的位置相协调。特别地，可以使用反馈机构来监测扫描束的竖向(和水平)位置。

反馈机构包括屏幕上的参考标记。参考标记可以在荧光条之间和/或荧光条之上和/或在荧光区域之外的一个或更多个外围区域中。参考标记可以反射伺服光以产生反馈光，并且可以通过使用一个或更多个光学伺服传感器来测量反馈光以产生一个或更多个反馈伺服信号。扫描束引擎180中的伺服控制对该反馈伺服信号进行处理，以提取关于在屏幕上的束定位和束的其他特性的信息，并作为响应，调整激发束320的调制的定时，以确保使用适当的数据对像素进行调制。

在一些实施方式中，由使携带图像的激发光束进行扫描的相同扫描模块在屏幕上使指定的伺服束进行扫描。该指定的伺服束用于提供对扫描激发束的伺服反馈控制，以确保正常显示操作期间激发束中的光学脉冲的适当光学对准和精确传递。该指定的伺服束具有与激发束的光学波长不同的光学波长。作为示例，该指定的伺服束可以是人眼可能不可见的红外(IR)伺服束。下面的示例使用IR伺服束130来说明此指定的伺服束的特征和操作。

参照图7和图8，每个扫描束引擎180可以产生伺服束130，例如红外束。扫描束引擎180使伺服束130与激发束320一起在屏幕101上进行扫描。与激发束320不同，伺服束130不需要被调制以携带图像数据。因此，伺服束130可以是连续波束。可替代地，当预期伺服束130是在参考标记的一般扫描区域中时，可以打开伺服束130，否则就关闭。在任一种情况下，伺服束130都不用图像数据来调制。

当在屏幕101上产生图像时，伺服束130对于人眼是不可见的，因此在系统的正常操作期间，在屏幕101上不会产生任何明显的视觉伪像。例如，伺服束130可以是红外束，例如，具有介于780nm与820nm之间的范围内的波长。出于安全考虑，可以使屏幕101具有滤光器，该滤光器阻止不可见的伺服束130和/或激发束320从观看者侧的屏幕101离开。类似地，显示屏幕101可以包括反射伺服束130但允许激发束320通过的二向色滤光器。在这方面，具有仅在可见光谱范围(例如，从420nm到680nm)中的带通传输范围的截止(cutoff)吸收滤光器可以用于阻挡伺服束130和激发束320。可以在系统正常操作期间动态地执行基于伺服束130的对激发束320的伺服控制。该伺服设计避免了在用于伺服操作的正常显示模式期间对图像产生激发束320的操纵，并且因此避免了可能由图像产生激发束320的伺服相关的操纵所引起的任何视觉伪像。

如图6A图6B所示，伺服束130与激发束320一起被引导通过扫描束引擎180中的相同光路。用于生成伺服束130的光源312可以是光源模块(例如，生成激发束320的相同模块)中的半导体激光器。伺服束130可以与激发束320的扫描路径重叠，或者沿着其自身的扫描路径行进，该扫描路径不同于任何激发束320的路径。各种部件的定位是固定的，使得伺服束130和每个激发束320之间的空间关系是固定的，并且通过校准过程已知。因此，伺服束130在屏幕101上的定位可以用于确定激发束320的定位。

返回图7和图8，屏幕101上的伺服参考标记可以产生反馈光132。伺服束130与激发束320具有已知的空间关系。因此，伺服束130的定位可以用于确定激发束320的定位。伺服束130和激发束320之间的这种关系可以通过使用参考伺服标记来确定，例如在屏幕101的非观看区域中的开始线(SOL)标记。扫描束引擎180接收并检测反馈光132以获得屏幕101上的伺服束130的定位信息，并将该定位信息用于对激发束320的调制的定时。

图8示出了基于使用伺服束130的伺服控制的扫描束显示系统。显示处理器和控制器640可用于基于来自一个或更多个辐射伺服检测器620的一个或更多个伺服检测器信号来提供控制功能和控制智能，该一个或更多个辐射伺服检测器620检测来自屏幕101伺服反馈光132。虽然可以使用两个或更多个伺服检测器620来改善伺服检测灵敏度，但是单个检测器620可能就足够了。

屏幕101中包括多个伺服参考标记600。屏幕101上的伺服参考标记可以产生反馈光132。每个伺服参考标记600对伺服束130的反射率与对周围区域的反射率不同，因此，当伺服束130扫描经过参考标记时，检测器620可以检测强度的变化。替代地或附加地，检测器620还可用于收集通过在屏幕处对激发束320进行散射或反射而产生的激发伺服光122，以向处理器和控制器640提供用于伺服控制的附加反馈信号。

在图8中，提供了扫描投影模块610，以使激发束320和伺服束130扫描并投影到屏幕101上。模块610可以处于后置物镜配置或前置物镜配置。如图所示，图像数据被馈送至显示处理器和控制器640，该显示处理器和控制器640产生图像数据信号，该图像数据信号携带图像数据至用于光源310(例如激发激光器)的信号调制器控制器520。伺服光源312不需要调制以携带图像数据。在光源是激光器的情况下，信号调制控制器520可以包括激光器驱动器电路，该激光器驱动器电路产生激光器调制控制信号，该激光器调制控制信号携带具有分配给激光器310的图像数据的图像信号。然后施加激光控制信号以对激光器310进行调制，例如，调制用于激光二极管的电流以产生激光束320。

显示处理器和控制器640还向信号调制控制器520产生控制信号，以使调制与屏幕101上的束320的水平位置同步。换句话说，控制器640可以基于来自伺服光检测器620的信号来确定束320的水平位置。基于水平位置，控制器640确定应使用哪个/那些图像数据来调制激发束320，并调整调制的定时，以便使用适当的数据来调制各个像素。

另外，控制器640可以针对水平扫描时间的特定部分来选择性地停用激发光源310。这可用于补偿由共振扫描镜引起的光束沿水平轴线的正弦停留时间。

如上所注意的，使参考标记600在光学上不同于参考标记600周围和参考标记600之间的区域，以允许对参考标记600进行光学检测，从而记录伺服束130和激发束320的位置。可以在屏幕101上形成参考标记600，同时对于激发束320保持与参考标记600周围和参考标记600之间的区域基本相同的光学传输。因此，伺服参考标记600的存在不会光学地干扰激发束320的光学传输。

伺服参考标记600可以在各种配置中实施。例如，每个伺服参考标记600可以镜面反射伺服束130的光，并且参考标记600周围和参考标记600之间的区域可被配置成透射、吸收或漫射。假设检测器620定位于屏幕上伺服束130的入射角上以接收镜面反射的光，则每次伺服束320经过参考标记600时，反馈光132的强度都会突然增加。

可替代地，也可以使伺服参考标记600对伺服束130的光进行漫反射，并且标记600周围和标记600之间的区域可以镜面反射。假设检测器620定位偏离屏幕101上伺服束的入射角以便接收漫射地反射的光，则每次伺服束320经过参考标记600时，反馈光132的强度都会突然增加。

返回图7，显示屏幕101可以包括一个或更多个伺服参考标记600。参考标记600可能有各种不同的形状或功能。显示屏幕101可以包括多个参考标记，并且显示屏幕101可以包括或有更多的不同形状或功能的伺服参考。

例如，显示屏幕101可以包括在显示区域110中竖向延伸的一个或更多个伺服划线602。每次伺服束130经过划线602时，反馈光132的强度都会变化(例如，在检测器偏离入射角的情况下，镜面背景上对于漫射标记而言的强度增加)。控制器640(参见图8)可以从检测器620接收信号，并确定伺服束130经过标记602的时间。因为划线610相对于荧光带状件150处于已知位置，并且激发束320相对于伺服束130处于已知位置，所以控制器640可以确定激发束520相对于荧光带状件150的水平位置。

假设伺服束130每次振荡经过给定标记602两次(例如，一次在共振扫描镜向左摆动时，而一次在共振扫描镜向右摆动时)，控制器可以确定共振扫描镜的振荡速率。然后，可以基于伺服束130经过标记604的时间来确定激发束的水平位置。例如，控制器640可以存储预确定的函数，该预确定的函数是将激发位置的水平位置建模为时间的函数。例如，该函数可以是正弦函数。然后可以使用已知时间、预确定的函数和振荡速率来计算水平位置。例如，振荡速率可以用作预确定的函数的比例因子。

可替代地，如果标记600s以足够高的密度分布在屏幕101上，例如，如果在每个元组的不同颜色的荧光带状件150之后存在划线602，则可以直接确定水平位置，而无需对激发束的运动进行建模。控制器640可以简单地对来自检测器620的脉冲数量进行计数；因此，该数量将对应于激发束的位置。

显示屏幕101可以可选地包括形状或大小与划线602不同的至少一个标记604。例如，标记604可以在扫描方向上更宽。标记60定位于相对于荧光带状件150的已知水平位置。标记604可以在显示区域101的边缘处或在显示区域的中央。每次伺服束130经过伺服标记604时，反馈光132的强度都会变化。控制器640(参见图8)可以从检测器620接收信号，并确定伺服束130经过标记604的时间。控制器可以基于信号的持续时间将标记604与标记602区分开来，例如，较宽的标记导致脉冲。控制器640可以使用标记604的检测来重置由标记602生成的来自检测器620的脉冲数量的计数。

另外，显示屏幕101可以包括一个或更多个标记606，该一个或更多个标记提供可以用于确定伺服束130的竖向位置的信号。例如，标记606可以具有三角形的形状。如果伺服束130在三角形的薄截面中经过标记606，则反馈光132的强度在短时间段内发生变化。如果伺服束130在三角形的较宽截面中经过标记606，则反馈光132的强度在短时间段内发生变化。因此，控制器640可以使用强度变化的持续时间(例如，信号中的步长的持续时间)来确定激发束320的竖向位置。

显示系统100还可以包括光学传感器，该光学传感器定位成监测由磷光体发出的光的强度。该数据可以馈送至控制器640，控制器640可以配置为控制激发束的强度，使得任何特定的灰度级将在整个显示屏幕上提供均匀的亮度，具有均匀性以便与处于所有灰度级的所有区域的亮度相匹配。控制器640还可以配置成基于来自光学传感器的信号来检测激光功率衰减。

控制器可以实施在数字电子电路中，或者实施在计算机软件、固件或硬件中，或者在它们的组合中。控制器可以使用一个或更多个计算机程序产品来实施，即，在非暂时性机器可读存储介质中有形地体现的一个或更多个计算机程序，用于由数据处理装置(例如，可编程处理器、计算机或多个处理器或计算机)执行或控制数据处理装置的操作。

虽然本专利申请包含许多细节，但这些细节不应被解释为对发明的范围或可能要求保护的内容的限制，而是对特定于本发明特定实施例的特征的描述。在本专利申请中的单独的实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中以组合的方式实施。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以分别在多个实施例中实施或以任何合适的子组合来实施。此外，尽管上述特征可以被描述为在某些组合中起作用，甚至最初如此要求保护，但是在某些情况下，可以从该组合中切除来自所要求保护的组合的一个或更多个特征，并且所要求保护的组合可以被定向为子组合或子组合的变体。

仅公开了一些实施方式。然而，可以基于本专利申请中描述和说明的内容来对所述实施方式和其他实施方式进行改变和优化。例如

·可以省略单独的伺服束，并且可以将激发束320用作伺服束。在这种情况下，屏幕101上的伺服参考标记可以对激发束320具有与对周围区域不同的反射率，从而产生反馈光132。

·单个显示区域110可以由一个以上的激发束320进行扫描。例如，多个激发束可以通过扫描投影模块610馈送，并且从多面镜和共振扫描镜来共同反射。

相应地，其他实施例在随附权利要求的范围内。