-
Hintergrund
-
Die
Erfindung betrifft ein Schaltsystem für ein Projektionssystem und
ein Verfahren zu diesem Zweck und betrifft insbesondere einen einfachen
und kostengünstigen
Schalter eines Schaltsystems für ein
Projektionssystem sowie ein Verfahren zu diesem Zweck.
-
1 zeigt ein herkömmliches
Schaltsystem 100 für
ein Projektionssystem, mit einem Spiegel 102, einem Elektromagneten 104,
einer Feder 106, einem Laserdetektor 108 und einer
Regel- bzw. Steuereinrichtung 110. Der Laserdetektor 108 detektiert die
Position des Spiegels 102 und sendet an die Regel- bzw.
Steuereinrichtung 110 eine Positionsinformation bezüglich des
Spiegels 102. Dann stellt die Regel- bzw. Steuereinrichtung 110 eine
Frequenz und einen Magnetismus des Elektromagneten 104 ein.
Weil die Regel- bzw. Steuereinrichtung 110 den Elektromagneten 104 in
Entsprechung zu dem Ergebnis des Laserdetektors 108 regelt
bzw. steuert, stellt das Schaltsystem 100 ein Schaltsystem
mit einem geschlossenen Regelkreis dar.
-
Der
Laserdetektor 108 erhöht
die Komplexität
des Schaltsystems 100. Die Regeleinrichtung 110 erfordert
auch ein kompliziertes Regelungsprogramm. Somit sind die Kosten
eines herkömmlichen Schaltsystems 100 vergleichsweise
hoch.
-
Zusammenfassung
-
Demgemäß wird ein
einfaches und kostengünstiges
Schaltsystem bereitgestellt und das Schaltsystem kann seine Schaltfrequenz
rasch einstellen bzw. abstimmen. Das Schaltsystem gemäß der Erfindung
kann sich ohne zusätzliche Überwachungs-
bzw. Kontrolleinrichtungen schalten, so dass die Positionierungszeitdauer
und Kosten des Schaltsystems verringert werden können und die Zuverlässigkeit
des Schaltsystems erhöht
werden kann.
-
Eine
Ausführungsform
des Schaltsystems umfasst ein optisches Element, einen elektromagnetischen
Schalter, eine zusätzliche
Einstellungs- bzw. Abgleichanordnung und eine Regel- bzw. Steuerschaltung.
Das optische Element reflektiert Licht oder lenkt dieses ab bzw.
bricht dieses. Der elektromagnetische Schalter, der sich zu einer
Seite des optischen Elements befindet, dreht und bewegt das optische Element
in einer ersten Richtung. Die zusätzliche Einstellungs- bzw.
Abgleichanordnung, die sich auf dem optischen Element befindet,
dreht und bewegt das optische Element in einer zweiten Richtung,
die verschieden ist zu der ersten Richtung. Die Regel- bzw. Steuerschaltung,
die mit dem elektromagnetischen Schalter gekoppelt ist, stellt ein
An-Aus-Signal des elektromagnetischen Schalters in Entsprechung zu
einer natürlichen
Frequenz des Schaltsystems anhand eines anfänglichen Signals ein.
-
Der
elektromagnetische Schalter und die zusätzliche Einstell- bzw. Abgleichanordnung
befinden sich auf demselben Ende bzw. auf verschiedenen Enden des
optischen Elements. Der Schalter umfasst außerdem eine Drehachse und das
optische Element wird bezüglich
der Drehachse gedreht oder bewegt.
-
Die
zusätzliche
Einstell- bzw. Abgleichanordnung kann eine Feder, ein Magnet, ein
elektromagnetischer Schalter mit konstanter Frequenz oder eine flexible
Anordnung sein. Die Frequenz des elektromagnetischen Schalters mit
konstanter Frequenz hat eine programmierbare oder feste Frequenz.
Der elektromagnetische Schalter kann eine Schwingspule sein. Die
Regel- bzw. Steuerschaltung gibt ein Treibersignal aus, um das An-Aus-Signal des elektromagnetischen
Schalters einzustellen bzw. abzustimmen. Das Treibersignal ist ein
Signal mit einer sinusförmigen
Signalform oder ein Signal mit einer Rechteck-Signalform anstelle
einer sinusförmigen
Signalform. Die Regel- bzw. Steuerschaltung ist eine Schaltung mit
einem offenen Regelkreis.
-
Eine
Ausführungsform
der Regel- bzw. Steuerschaltung umfasst einen Widerstand, einen
Verstärker,
einen Komparator und eine Regel- bzw. Steuereinrichtung. Der Widerstand
in Reihe mit dem elektromagnetischen Schalter geschaltet. Der Verstärker ist
mit den beiden Enden des Widerstands verbunden. Der Komparator ist
mit dem Widerstand verbunden und die Regel- bzw. Steuereinrichtung
ist mit dem Komparator verbunden. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung
leitet die natürliche
Frequenz des Schaltsystems ab und stellt das An-Aus-Signal des elektromagnetischen
Schalters entsprechend der natürlichen
Frequenz ein bzw. stimmt dieses ab.
-
Eine
andere Ausführungsform
der Regel- bzw. Steuerschaltung umfasst einen Widerstand, eine Vorverarbeitungsschaltung
und eine Nachverarbeitungsschaltung. Der Widerstand ist in Reihe
mit dem elektromagnetischen Schalter geschaltet. Die Vorverarbeitungsschaltung
ist mit den beiden Enden des Widerstandes verbunden. Die Nachverarbeitungsschaltung
ist mit der Vorverarbeitungsschaltung verbunden und gewinnt die
natürliche
Frequenz des Schaltsystems und stellt das An-Aus-Signal des elektromagnetischen
Schalters entsprechend der natürlichen
Frequenz ein bzw. stimmt dieses ab.
-
Eine
andere Ausführungsform
der Regel- bzw. Steuerschaltung umfasst einen Widerstand und eine
Regel- bzw. Steuereinrichtung. Der Widerstand ist in Reihe mit dem
elektromagnetischen Schalter geschaltet. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung
ist mit den beiden Enden des Widerstands verbunden. Die Regel- bzw.
Steuereinrichtung gewinnt die natürliche Frequenz des Schaltsystems
und stellt das An-Aus-Signal des elektromagnetischen Schalters entsprechend
der natürlichen
Frequenz ein bzw. stimmt dieses ab.
-
Die
Erfindung stellt auch ein weiteres Schaltsystem bereit. Das Schaltsystem
umfasst ein optisches Element, einen elektromagnetischen Schalter und
eine Regel- bzw. Steuerschaltung. Das optische Element reflektiert
Lichtstrahlen oder lenkt diese ab bzw. bricht diese. Der elektromagnetische
Schalter, der sich auf eine Seite des optischen Elements befindet,
dreht und bewegt das optische Element. Die Regel- bzw. Steuerschaltung,
die mit dem elektromagnetischen Schalter verbunden ist, stellt ein An-Aus-Signal
des elektromagnetischen Schalters entsprechend einer natürlichen
Frequenz des Schaltsystems anhand eines anfänglichen Signals ein bzw. stimmt
dieses ab.
-
Ein
Verfahren zum Einstellen bzw. Abstimmen eines Schaltsystems wird
ebenfalls bereitgestellt. Das Verfahren umfasst eine Bereitstellung
eines anfänglichen
Signals für
das Schaltsystem und ein Ableiten dessen natürlicher Frequenz anhand eines
Spannungs-Zeit-Signals
des Schaltsystems. Die Signalform kann von analog zu digital gewandelt
werden. Die Signalform kann sinusförmig oder rechteckförmig anstelle
sinusförmig
sein. Weil das Schaltsystem entsprechend der natürlichen Frequenz eingestellt
bzw. abgestimmt wird, wird ein kompliziertes Schaltungsprogramm
vermieden. Ferner kann das Schaltsystem rasch und präzise schalten.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
1 ist
eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Schaltsystems;
-
2 zeigt
eine Ausführungsform
eines Schaltsystems gemäß der Erfindung;
-
3A zeigt
eine erste Ausführungsform
einer Regel- bzw. Steuerschaltung gemäß der Erfindung;
-
3B zeigt
eine zweite Ausführungsform einer
Regel- bzw. Steuerschaltung gemäß der Erfindung;
-
3C zeigt
eine dritte Ausführungsform
einer Regel- bzw. Steuerschaltung gemäß der Erfindung;
-
3D zeigt
ein Schaltverfahren gemäß der Erfindung;
-
4A–4D zeigen
weitere Schaltsysteme gemäß der Erfindung;
und
-
5 zeigt
eine Spannungs-Zeit-Signalform des Schaltsystems gemäß der Erfindung.
-
Ausführliche
Beschreibung
-
2 ist
eine schematische Darstellung eines Schaltsystems 200 gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung. Das Schaltsystem 200 umfasst ein optisches
Element 202, einen elektromagnetischen Schalter 204,
eine zusätzliche
Einstell- bzw. Abgleichanordnung 206 und eine Regel- bzw. Steuerschaltung 208.
Das Schaltsystem 200 kann bei einem Projektionssystem oder
einem anderen optischen System eingesetzt werden.
-
Das
optische Element 202 reflektiert Licht oder lenkt dieses
ab bzw. bricht dieses und kann ein DMD (digitale mikrooptische Elementeinrichtung;
Digital Micro optical component Device), eine LCos (Flüssigkristall
auf Silizium; Liquid Crystal on Silicon), eine Linse oder ein Spiegel
sein. Das optische Element kann eben, hemisphärisch, konkav oder konvex sein.
-
Der
elektromagnetische Schalter 204, der sich zu einer Seite
des optischen Elements 202 befindet, dreht und bewegt das
optische Element in einer zweiten Richtung, die verschieden ist
zu der ersten Richtung. Die Schaltfrequenz des elektromagnetischen
Schalters 204 wird von einer Regel- bzw. Steuerschaltung 208 geregelt
bzw. gesteuert. Der elektromagnetische Schalter 204 kann
eine Schwingspule sein.
-
Die
zusätzliche
Einstell- bzw. Abstimmungsanordnung 206 befindet sich auf
dem optischen Element 202 oder in direktem Kontakt mit
diesem. Die zusätzliche
Einstellanordnung 206 dreht und bewegt das optische Element
in einer zweiten Richtung, die verschieden ist zu der ersten Richtung.
Die zusätzliche
Einstellanordnung 206 und der elektromagnetische Schalter 204 können sich
auf derselben Seite oder auf unterschiedlichen Seiten des optischen
Elements 202 befinden. Die zusätzliche Einstellanordnung 206 kann
eine Feder sein, wie in der 2 gezeigt,
ein elektromagnetischer Schalter 212 mit konstanter Frequenz,
wie in der 4D gezeigt, ein Magnet, eine
flexible Anordnung oder eine Schwingungsanordnung. Die Frequenz
des elektromagnetischen Schalters mit konstanter Frequenz weist
eine programmierbare oder feste Frequenz auf.
-
Die
Regel- bzw. Steuerschaltung 208, die mit dem elektromagnetischen
Schalter 204 verbunden ist, stellt ein An-Aus-Signal des
elektromagnetischen Schalters 204 entsprechend einer natürlichen
Frequenz des Schaltsystems 200 ein, wobei die natürliche Frequenz
von einem anfänglichen
Signal abgeleitet wird. Die Regel- bzw. Steuerschaltung 208 gewinnt
ein Signal mit einem Einzelimpuls, beispielsweise ein Signal mit
einer sinusförmigen
Signalform oder anstelle der sinusförmigen Signalform ein Signal
mit einer rechteckförmigen
Signalform, und zwar als das anfängliche
Signal. Das anfängliche
Signal wird dem elektromagnetischen Schalter 204 eingegeben
und eine Spannungs-Zeit-Signalform des Schaltsystems 200 wird
erhalten. Nach Analysieren der Spannungs-Zeit-Signalform wird die
natürliche Frequenz
bestimmt, und zwar als die natürliche
Frequenz f0, die in der 5 gezeigt ist. Die Spannungs-Zeit-Signalform
kann analog oder digital sein. Die Regel- bzw. Steuerschaltung 208 gibt
ein Treibersignal an den elektromagnetischen Schalter 204 aus, um
das An-Aus-Signal
des elektromagnetischen Schalters 204 einzustellen bzw.
abzustimmen. Das Treibersignal kann ein Signal mit einer sinusförmigen Signalform,
ein Signal mit einer rechteckförmigen
Signalform oder ein Signal mit einer rechteckförmigen Signalform als sinusförmige Signalform
sein. Die Regel- bzw. Steuerschaltung 208 kann eine Schaltung mit offenem
Regelkreis sein. Weil die Regel- bzw. Steuerschaltung 208 den
elektromagnetischen Schalter 204 entsprechend einer Spannungs-Zeit-Signalform
regelt bzw. steuert, sind zusätzliche Überwachungs-
bzw. Steuereinrichtungen nicht erforderlich. Die Kosten des Schaltsystems 200 und
die Zeit zum Positionieren werden verringert und eine Zuverlässigkeit
des Betriebs des Schaltsystems 200 wird erhöht.
-
Ferner
kann die Regel- bzw. Steuerschaltung 208 die natürliche Frequenz
bzw. Eigenfrequenz so verwenden, dass diese die Schaltfrequenz des elektromagnetischen
Schalters 204 des Schaltsystems 200 ist, oder
die Regel- bzw. Steuerschaltung 208 stellt das An-Aus-Signal
des elektromagnetischen Schalters 204 mit Hilfe der natürlichen
Frequenz ein, um das optische Element 202 je nach Bedarf
zu drehen oder zu bewegen.
-
3A zeigt
eine Regel- bzw. Steuerschaltung 208 gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung. Die Regel- bzw. Steuerschaltung 208 umfasst
einen Widerstand 302, einen Verstärker 304, einen Komparator 306 und
eine Regel- bzw. Steuereinrichtung 308. Der Widerstand 302 ist
mit dem elektromagnetischen Schalter 204 in Reihe geschaltet.
Der Verstärker 304 ist
mit beiden Enden des Widerstands 302 verbunden. Der Komparator 306 ist
mit dem Verstärker 304 verbunden.
Die Regel- bzw. Steuereinrichtung 308, die mit dem Komparator 306 verbunden ist,
analysiert die natürliche
Frequenz des Schaltsystems 200 und stellt das An-Aus-Signal
des elektromagnetischen Schalters 204 entsprechend als
die natürliche
Frequenz ein. Der Verstärker 304 verstärkt die
Spannungsdifferenz von beiden Enden des Widerstands 302 und
leitet eine Spannungs-Zeit-Signalform ab, wie in der 5 gezeigt.
Der Komparator 306 wandelt die analoge Spannungs-Zeit-Signalform in
ein digitales Signal um. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung 308 analysiert
die digitale Spannungs-Zeit-Signalform,
um eine natürliche
Frequenz des Schaltsystems abzuleiten. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung 308 stellt
das An-Aus-Signal des elektromagnetischen Schalters 204 entsprechend
der natürlichen
Frequenz ein, um das optische Element 202 zu drehen oder
zu bewegen. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung 308 kann
ein Mikroprozessor sein.
-
Die 3D zeigt
ein Schaltverfahren gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Ein anfängliches
Signal wird in dem Schritt S340 für das Schaltsystem bereitgestellt.
Dann gewinnt die Regel- bzw. Steuereinrichtung 304 in dem
Schritt S342 eine analoge Spannungs-Zeit-Signalform des Schaltsystems. Nachdem
die analoge Spannungs-Zeit-Signalform in dem Schritt S344 in eine
digitale Spannungs-Zeit-Signalform gewandelt wurde, gewinnt die
Regel- bzw. Steuereinrichtung 308 die natürliche Frequenz
in Entsprechung zu der digitalen Signalform in dem Schritt S346.
-
Weil
die Spannungsdifferenz an beiden Enden des Widerstands 302 geeignet
verstärkt
wird und die Signalform digitalisiert ist, kann die Regel- bzw. Steuereinrichtung 308 die
Signalform analysieren, um die natürliche Frequenz einfach und
rasch abzuleiten, und kann diese die Position des optischen Elements 202 rasch
und präzise
einstellen.
-
Bei
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung umfasst eine Regel- bzw. Steuerschaltung 208a,
wie in der 3B gezeigt, einen Widerstand 302,
eine Vorverarbeitungsschaltung 310 und eine Nachverarbeitungsschaltung 312.
Die Vorverarbeitungsschaltung 310 kann ein Komparator oder
ein Verstärker
sein und die Nachverarbeitungsschaltung 312 kann ein Mikroprozessor
sein.
-
Bei
dieser zweiten Ausführungsform
gemäß der Erfindung
gewinnt die Regel- bzw. Steuerschaltung 208a entweder die
analoge oder digitale Spannungs-Zeit-Signalsform des Widerstands 302 entsprechend
der Vorverarbeitungsschaltung 310. Die Nachverarbeitungsschaltung 312 analysiert
die Signalform, um die natürliche
Frequenz des Schaltsystems 200 abzuleiten. Die Nachverarbeitungsschaltung 312 stellt
das An-Aus-Signal des elektromagnetischen Schalters 204 entsprechend
der natürlichen Frequenz
ein, um das optische Element 202 zu drehen oder zu bewegen.
-
Weniger
Elemente werden bei der zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung
verwendet, so dass die Kosten des Schaltsystems weiter reduziert
sind.
-
Bei
einer dritten Ausführungsform
gemäß der Erfindung
umfasst die Regel- bzw. Steuerschaltung 208b, wie in der 3C gezeigt,
einen Widerstand 302 und eine Regel- bzw. Steuereinrichtung 314.
Die Regel- bzw. Steuereinrichtung kann ein Mikroprozessor sein.
-
Bei
einer dritten Ausführungsform
gemäß der Erfindung
gewinnt die Regel- bzw. Steuerschaltung 208b die analoge
(oder digitale) Spannungs-Zeit-Signalform des Widerstands 302 mit
Hilfe der Regel- bzw. Steuereinrichtung 314. Die Regel- bzw.
Steuereinrichtung 314 stellt das An-Aus-Signal des elektromagnetischen
Schalters 204 entsprechend der natürlichen Frequenz ein, um das
optische Element 202 zu drehen oder zu bewegen.
-
Bei
der dritten Ausführungsform
gemäß der Erfindung
werden weniger Elemente als bei der ersten Ausführungsform verwendet, so dass
die Kosten des Schaltsystems gemäß der dritten
Ausführungsform
ebenfalls reduziert sind.
-
Das
Schaltsystem 200 umfasst außerdem eine Drehachse 210.
Das optische Element 202 wird um die Drehachse 210 gedreht
bzw. auf dieser bewegt. Das optische Element 202 ist in
zwei Abschnitte unterteilt, die auf der Drehachse 210 abgestützt sind,
und die Relativstellungen des elektromagnetischen Schalters 204 und
der zusätzlichen
Einstellanordnung 206 werden variiert. Beispielsweise können sich
bei einem Schaltsystem 200a, das in der 4A gezeigt
ist, der elektromagnetische Schalter 204 und die zusätzliche
Einstellungsanordnung 206 auf derselben Seite des optischen
Elements 202 befinden und befindet sich der elektromagnetische
Schalter 204 außerhalb
der zusätzlichen
Einstellungsanordnung 206. Bei einem Schaltsystem 200b,
das in der 4B gezeigt ist, können sich
der elektromagnetische Schalter 204 und die zusätzliche
Einstellungsanordnung 206 auf derselben Seite des optischen
Elements 202 befinden und befindet sich die zusätzliche Einstellungsanordnung 206 außerhalb
des elektromagnetischen Schalters 204. Bei einem Schaltsystem 200c,
das in der 4C gezeigt ist, befinden sich
der elektromagnetische Schalter 204 und die zusätzliche
Einstellungsanordnung 206 auf derselben Seite des optischen
Elements 202, befinden sich jedoch die zusätzliche
Einstellungsanordnung 206 und der elektromagnetische Schalter 204 auf
jeweils unterschiedlichen Seiten des optischen Elements 202. Bei
einem Schaltsystem 200d, das in der 4D gezeigt
ist, befinden sich der elektromagnetische Schalter 204 und
die zusätzliche
Einstellungsanordnung 206 auf jeweils unterschiedlichen
Seiten des optischen Elements 202.
-
Weil
die Schaltfrequenz aus einer natürlichen
Frequenz bzw. Eigenfrequenz abgeleitet wird, kann die Frequenz des
erfindungsgemäßen Schaltsystems
rasch und präzise
eingestellt werden. Das Schaltsystem gemäß der Erfindung erfordert auch weniger
komplexe Regel- bzw.
Steuerschaltungen oder Regel- bzw. Steuerprogramme.
-
Das
erfindungsgemäße Schaltsystem
wird durch Überwachen
der Spannungsdifferenz des elektromagnetischen Schalters geregelt
bzw. gesteuert, so dass keine weiteren Überwachungsmaßnahmen erforderlich
sind, die Positionierungszeitdauer reduziert ist und die Zuverlässigkeit
des Betriebs des Systems erhöht
wird.
-
Zusammenfassend
betrifft die vorliegende Erfindung ein Schaltsystem. Das Schaltsystem
umfasst ein optisches Element, einen elektromagnetischen Schalter,
eine zusätzliche
Einstellungs- bzw. Abstimmungsanordnung und eine Regel- bzw. Steuerschaltung.
Das optische Element reflektiert Licht oder lenkt dieses ab bzw.
bricht dieses. Der elektromagnetische Schalter, der sich auf einer
Seite des optischen Elements befindet, regelt bzw. steuert das optische
Element, um sich in einer Richtung zu drehen oder zu bewegen. Die
zusätzliche
Einstellungsanordnung, die sich auf dem optischen Element befindet,
regelt bzw. steuert das optische Element, um sich in einer anderen
Richtung zu drehen bzw. zu bewegen. Die Regel- bzw. Steuerschaltung,
die mit dem elektromagnetischen Schalter verbunden ist, stellt ein
An-Aus-Signal des elektromagnetischen Schalters mit Hilfe einer
natürlichen
Frequenz des Schaltsystems ein, wobei die natürliche Frequenz anhand eines
anfänglichen
Signals gewonnen wird.
-
Wenngleich
die Erfindung in beispielhafter Weise und anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels
beschrieben worden ist, sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung
nicht darauf beschränkt ist.
Vielmehr soll diese zahlreiche Modifikationen und ähnliche
Anordnungen (wie diese dem Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich
sein werden) umfassen. Deshalb soll dem Schutzbereich der beigefügten Ansprüche die
breitestmögliche
Auslegung zugrunde gelegt werden, so dass diese sämtliche
solcher Modifikationen und ähnliche
Anordnungen mit umfassen.