DE102008049477A1

DE102008049477A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Projektion mindestens eines Lichtstrahls

Info

Publication number: DE102008049477A1
Application number: DE102008049477A
Authority: DE
Inventors: Jan Oliver Dr. Drumm; Christian Gammer; Jens Richter
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2010-04-08
Also published as: WO2010034743A1; TWI474046B; CN102165759A; US8684538B2; CN102165759B; TW201018961A; US20110227969A1; KR20110081252A; KR101280495B1

Abstract

Es werden ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Projizieren mindestens eines Lichtstrahls angegeben, bei dem eine Zeitbasis (z. B. eine Taktfrequenz) einer Verarbeitungseinheit zur Ansteuerung des mindestens einen Lichtstrahls abhängig von einer Auslenkung des mindestens einen Lichtstrahls eingestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Projektion mindestens eines Lichtstrahls.
In Projektoren, die auf einem sogenannten ”Flying-Spot”-Funktionsprinzip beruhen, werden mittels eines zweidimensionalen resonanten Mikrospiegels Lichtstrahlen (typischerweise bestehend aus den drei Grundfarben rot, grün und blau) ausgelenkt und auf eine Bildebene projiziert.
Bei einer ”Flying-Spot”-Projektion werden Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben z. B. von Laserquellen (rot R, blau B und grün G) jeweils auf einen halbdurchlässige Spiegel (Transmission und Reflektion der Spiegel erfolgt in Abhängigkeit der Wellenlänge) und dann als ein gemeinsamer Strahl (auch als Projektionsstrahl bezeichnet) auf einen zweidimensionalen resonanten Mikrospiegel gerichtet, der den gemeinsamen Strahl zweidimensional ablenkt und auf eine Bildebene projiziert. Dabei wird in der Bildebene das Bild durch den kontinuierlich harmonisch abgelenkten gemeinsamen Strahl aufgebaut.
Eine Bildinformation wird durch eine Intensitätsmodulation der jeweiligen Lichtquelle synchron zu der Auslenkung des Mikrospiegels generiert und dargestellt.
Durch die Bewegung, z. B. mittels Zeilen-Scan-Verfahren oder Lissajous-Verfahren des Spiegels und entsprechend geeigneter Modulation der Laser-Intensität, kann somit auf dem Schirm die gewünschte Bildinformation erzeugt werden. Die Spiegel können z. B. als sogenannte MEMS-Spiegel ausgeführt sein.
Bild-Jitter-Effekte (z. B. ein horizontal oder vertikal durchlaufendes Bild) entstehen, wenn die tatsächliche Frequenz der Spiegelbewegung (Zeilen- oder Spaltenfrequenz) nicht mit der in der Video-Elektronik eingestellten Soll-Frequenz der Spiegelbewegung übereinstimmt. Bei Abweichung von Soll- und Ist-Frequenz des Spiegels wird nicht die maximale Spiegelauslenkung erreicht. Die Stärke des Effekts hängt von der Fertigungsqualität der Spiegel ab (fertigungsbedingte Soll-Frequenzabweichung). Bild-Jitter-Effekte können auch durch Änderung der Umgebungsbedingungen (z. B. Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, etc.) auftreten (umgebungsbedingte Soll-Frequenzabweichung).
Es ist bekannt, dass die Antriebsfrequenz der schnellen Achse des Strahlablenkungssystems seiner mechanischen Resonanzfrequenz nachgeregelt und als Zeitbasis verwendet wird. Die Nachregelung der Frequenz ist notwendig, um die geometrische Größe des projizierten Bildes konstant zu halten. Die Zeitbasis bedingt, dass z. B. nach jeder Richtungsumkehr der Spiegeldrehbewegung ein Triggersignal an die datenverarbeitende Einheit (engl.: DPU), die einen festen System-Takt aufweist, gesendet wird, um die Intensitätsmodulation der Laserstrahlen entlang einer Zeile zu starten.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass bei Änderung der Frequenz der Zeitbasis (z. B. auf Grund einer thermische Drift der mechanischen Resonanz) Bildinformationen am Zeilenende abgeschnitten bzw. Zeilen gestaucht dargestellt werden. Dies führt zu einer verminderten Qualität des projizierten Bildes.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere eine effiziente und verbesserte Möglichkeit zur Driftkompensation bei einer Projektion eines Lichtstrahls zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Projizieren mindestens eines Lichtstrahls angegeben, bei dem eine Zeitbasis (z. B. eine Taktfrequenz) einer Verarbeitungseinheit zur Ansteuerung des mindestens einen Lichtstrahls abhängig von einer Auslenkung des mindestens einen Lichtstrahls eingestellt wird.
Somit kann eine Auslenkung des mindestens einen Lichtstrahls eingesetzt werden als Trigger und/oder als eine Zeitbasis für die Ansteuerung des mindestens einen Lichtstrahls.
Die Verarbeitungseinheit kann einen Prozessor, einen Controller und/oder eine programmierbare Logik umfassen.
Eine Weiterbildung ist es, dass der mindestens eine Lichtstrahl anhand einer umlenkenden Projektionseinrichtung, insbesondere anhand eines Spiegels oder eines Mikrospiegels, ausgelenkt wird.
Bei der umlenkenden Projektionseinrichtung kann es sich insbesondere um einen zweidimensionalen resonanten Mikrospiegel handeln.
Anstatt des zweidimensionalen Spiegels könne auch zwei eindimensionale Spiegel eingesetzt werden. Insbesondere können beide Achsen Resonanzfrequenzen aufweisen, wobei der Antrieb der beiden Achsen nicht immer resonant erfolgen muss. Wird beispielsweise die langsame Achse quasi-statisch angetrieben, wird von einem Zeilen-Scan-Verfahren gesprochen. Werden beide Achsen resonant angetrieben, entspricht dies einem Lissajous-Verfahren.
Eine andere Weiterbildung ist es, dass die Auslenkung anhand einer Spiegeleinheit ermittelt und/oder gemessen wird.
Die Spiegeleinheit umfasst insbesondere die umlenkende Projektionseinheit (z. B. einen Spiegel), einen Treiber für die umlenkende Projektionseinheit, Möglichkeiten zur Messung und/oder Auswertung von Bewegungen bzw. Positionen der umlenkenden Projektionseinheit ggf. mit einer Möglichkeit zur Konditionierung eines gemessenen Signals sowie einen Signalkonverter.
Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass eine Auslenkung der umlenkenden Projektionseinheit, insbesondere eine Antriebsfrequenz einer schnellen Achse der umlenkenden Projektionseinrichtung, mittels eines Reglers nachgeführt und hierüber die Zeitbasis der Verarbeitungseinheit eingestellt wird.
Auch ist es eine Weiterbildung, dass die Antriebsfrequenz der schnellen Achse der umlenkenden Projektionseinrichtung mittels eines Referenzsignals unter Berücksichtigung mechanischer Eigenschaften der umlenkenden Projektionseinrichtung eingestellt wird.
Insbesondere kann das Referenzsignal einen Phasenwert vorgeben.
Ferner ist es eine Weiterbildung, dass ein Verhältnis der Antriebsfrequenz der schnellen Achse und einer Antriebsfrequenz einer langsamen Achse der umlenkenden Projektionseinrichtung mittels des Reglers im wesentlichen konstant gehalten wird.
Im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung wird anhand der Verarbeitungseinheit eine zeitliche Modulation der Intensität des mindestens einen Lichtstrahls durchgeführt.
Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass die Verarbeitungseinheit ein Ausgangssignal abhängig von der Auslenkung des mindestens einen Lichtstrahls rückkoppelt.
Insbesondere kann die Verarbeitungseinheit Teil eines Regelkreises sein. Beispielsweise kann die Verarbeitungseinheit einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) ein digitales Signal bereitstellen, wobei ein Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators zur Einstellung der Zeitbasis der Verarbeitungseinheit eingesetzt wird.
Auch ist es möglich, dass die Verarbeitungseinheit unabhängig von dem Regelkreis – insbesondere nicht Teil der Regelschleife des Regelkreises – ist und nur über die Auslenkung des mindestens einen Lichtstrahls angesteuert wird. Diese Ansteuerung kann z. B. mittels eines von dem spannungsgesteuerten Oszillator ermittelten Wert erfolgen.
Die Verarbeitungseinheit kann z. B. ein DLL-Element zur Umsetzung eines Eingangssignals in eine angepasste Zeitbasis bzw. Taktfrequenz umfassen.
Eine Ausgestaltung ist es, dass der mindestens eine Lichtstrahl aus mindestens einer Lichtquelle zusammengesetzt ist.
Insbesondere kann die mindestens eine Lichtquelle mindestens einen Laser, insbesondere mindestens eine Laserdiode, umfassen. Der Lichtstrahl kann z. B. aus einem roten, einem blauen und einem oder zwei grünen Lasern zusammengesetzt sein.
Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass der mindestens eine Lichtstrahl mittels eines Flying-Spot-Verfahrens projiziert wird.
Insbesondere kann es ein Zeilen-Scan-Verfahren und/oder ein Lissajous-Verfahren eingesetzt werden
Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zur Projektion mindestens eines Lichtstrahls umfassend eine Prozessoreinheit und/oder eine festverdrahtete Schaltungsanordnung und/oder eine freiprogrammierbare Logik, die derart eingerichtet ist, dass das hierin Verfahren durchführbar ist.
Weiterhin wird die oben genannte Aufgabe gelöst mittels einer Vorrichtung zur Projektion mindestens eines Lichtstrahls

– umfassend eine Verarbeitungseinheit zur Ansteuerung des mindestens einen Lichtstrahls,
– umfassend eine Einheit zur Ermittlung einer Auslenkung des mindestens einen Lichtstrahls,
– wobei eine Zeitbasis der Verarbeitungseinheit abhängig von einer der Auslenkung des mindestens einen Lichtstrahls einstellbar ist.

Eine Ausgestaltung besteht darin, dass die Einheit zur Ermittlung der Auslenkung des mindestens einen Lichtstrahls die Auslenkung des mindestens einen Lichtstrahls mittels eines Reglers im wesentlichen konstant hält.
Insbesondere kann der Regler einen spannungsgesteuerten Oszillator ansteuern, der mit der Verarbeitungseinheit verbunden ist und dieser eine Spannung abhängig von der Auslenkung des mindestens einen Lichstrahls bereitstellt. Ein DLL-Element der Verarbeitungseinheit skaliert entsprechend dem von dem spannungsgesteuerten Oszillator bereitgestellten Signal die Zeitbasis der Verarbeitungseinheit.
Eine nächste Ausgestaltung ist es, dass die Komponenten der Vorrichtung zumindest teilweise als diskrete Bauelemente realisiert sind und/oder zumindest teilweise als eine integrierte Lösung ausgeführt sind.
Auch ist es eine Ausgestaltung, dass eine Kommunikation mit der Verarbeitungseinheit und einer weiteren Verarbeitungseinheit mittels eines Ringpuffers und/oder mittels eines Dual-Port-RAMs erfolgt.
Hierdurch ist voreilhaft eine Entkopplung verschiedener Zeitbasen bzw. Taktraten möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellt und erläutert.
Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Regelung eines Taktes einer Verarbeitungseinheit (DPU) abhängig von einer Auslenkung mindestens eines Lichtstrahls;
2 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Regelung eines Taktes einer Verarbeitungseinheit (DPU) abhängig von einer Auslenkung mindestens eines Lichtstrahls, wobei im Gegensatz zu 1 die Verarbeitungseinheit in den Regelkreis integriert ist;
3 Signalverläufe der Regelung gemäß 2 in Abhängigkeit von einem Takt mit einer Taktdauer T;
4 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer asynchronen Datenkommunikation mittels eines Ringpuffers oder eines Dual-Port-RAMs.
Der vorliegende Ansatz erlaubt es, dass eine Antriebsfrequenz einer schnellen Achse des Strahlablenkungssystems seiner mechanischen Resonanzfrequenz nachgeregelt und als eine Zeitbasis verwendet wird.
Zusätzlich wird eine Regelungselektronik vorgesehen, anhand derer ein Verhältnis einer Zeitbasis oder Taktfrequenz einer Prozessoreinheit (auch bezeichnet als ”DPU”) und der Zeitbasis konstant gehalten wird.
Die Prozessoreinheit kann einen Prozessor oder eine programmierbare Logik umfassen.
Zusätzlich kann das Verhältnis der Antriebsfrequenzen von langsamer (z. B. quasi-statischer Antrieb) und schneller Achse konstant gehalten werden. Mit dem hier beschriebenen Ansatz bleibt der Bildeindruck (Auflösungsvermögen) auch bei sich ändernder oder anfänglich unterschiedlichen Frequenzen der schnellen Achse im wesentlichen unverändert. Insofern sind insbesondere keine Störungen oder Verzerrungen von dem Benutzer wahrnehmbar.
Die zeitliche Modulation der Laser-Intensität wird an die Bewegung des Spiegels angepasst, um eine möglichst verzerrungsfreie Bilddarstellung zu gewährleisten und um Bild-Jitter-Effekte zu vermeiden. Dazu wird die Zeitbasis bzw. Taktfrequenz der DPU nachgeregelt.
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Regelung eines DPU Taktes.
Ein spannungsgesteuerter Oszillator VCO 101 stellt an seinem Ausgang ein Signal U1 bereit, das mit einem Eingang eines Referenzsystems REF 104, mit einem Eingang einer Spiegeleinheit MIRROR 105 und mit einem Eingang eines DLL-Elements 103 einer DPU 102 verbunden ist.
Am Ausgang der Spiegeleinheit MIRROR 105 wird ein Signal U2 einer Addiereinheit 107 eines Reglers REG 106 zugeführt. Am Ausgang des Referenzsystems REF 104 wird ein Signal U3 mit negativen Vorzeichen der Addiereinheit 107 zugeführt.
Der Regler REG 106 umfasst weiterhin einen Integrator 108, der mit dem Ausgang der Addiereinheit 107 verbunden ist.
Der Ausgang des Integrators 108 ist mit dem Eingang des VCO 101 verbunden.
Die Lichtquelle, z. B. Laser, wird mittels der DPU 102 angetrieben. Insbesondere multipliziert das DLL-Element das Signal U1 und bestimmt so die Taktbasis für den Laser.
Die Regelung der Zeitbasis bzw. Taktfrequenz der DPU 102 erfolgt über einen von der DPU 102 unabhängigen Regelkreis.
Nach dem Einschalten läuft der VCO 101 mit seiner Grundfrequenz f1 = f0, da kein Signal U_R an seinem Eingang anliegt. Der VCO 101 liefert das Ausgangssignal U1(f1), das in der Spiegeleinheit MIRROR 105 in ein geeignetes Antriebssignal für die schnelle Spiegelachse umgewandelt wird. Die Bewegung des Spiegels wird gemessen und als Signal U2(f1) bereitgestellt.
Das Referenzsystem REF 104 liefert ein verzögertes (phasenverschobenes) Signal U3(f1). Die Signale U3 und U2 werden mittels der Addiereinheit 107 subtrahiert und in dem Regler REG 106 wird deren Phasenlage verglichen. Der Regler REG 106 erzeugt daraus das Signal U_R, das an den Eingang des VCO 101 geleitet wird.
Ist das Signal U_R ungleich Null, ist die Nachregelung der Spiegelfrequenz (schnelle Achse) aktiv. Die Erzeugung der DPU-Taktfrequenz f2 erfolgt über das an das DLL-Element 103 geleitete Signal U1. Somit ist das Verhältnis von f2/f1 im wesentlichen konstant und die schnelle Achse des Spiegels befindet sich entsprechend in einem resonanten Betrieb.
Die Frequenz f1 des Signals U1 entspricht der Bewegungsfrequenz der schnellen Achse des Spiegelsystems und liegt zwischen 15 kHz und 50 kHz. Die Bandbreite der Fertigungsverteilung eines Spiegel-Typs liegt üblicherweise im Bereich von +/–1–2%, und die Taktrate einer DPU liegt üblicherweise im Bereich von 10 MHz bis 400 MHz. Daraus errechnet sich z. B. für einen Spiegel-Typ mit angestrebter Grundfrequenz von 30 kHz eine Fertigungsverteilung von 29,4 kHz bis 30,6 kHz. Bei einer typischen Taktrate von 180 MHz bedeutet dies, dass das Verhältnis von f2/f1 konstant = 6000 ist. Die Variation der Taktrate liegt folglich in einem Frequenzband von 176 MHz bis 184 MHz.
Nachfolgend werden einzelne in 1 gezeigte Blöcke näher beschrieben:
VCO 101:
Der VCO 101 erzeugt einen Takt f1, der abhängig von dem Eingangssignal U_R ist: f1 = f0 + kVCO·UR,wobei k_VCO eine Konstante des VCO 101 ist.
Das Signal U_R kann auch negativ sein, so dass der Takt f0 eine mittlere Frequenz darstellt. Der VCO liefert ein Ausgangssignal U1(f1).
Spiegeleinheit MIRROR 105:
Die Spiegeleinheit MIRROR 105 umfasst insbesondere einen Spiegel, einen Spiegeltreiber, Möglichkeiten zur Messung und/oder Auswertung von Spiegelwerten bzw. Spiegelbewegungen (Feedback des Spiegels) ggf. mit einer Möglichkeit zur Konditionierung des gemessenen Signals sowie einen Signalkonverter.
Der Antrieb des Spiegels kann induktiv, kapazitiv, piezo-resistiv oder elektro-mechanisch erfolgen. Das Messsystem (Spiegel-Feedback) kann durch Auswertung einer kapazitiven, induktiven, optischen oder elektromechanischen Messgröße ein Signal liefern, das Rückschlüsse auf die Bewegung des Spiegels zulässt. Die Signalkonditionierung bewirkt eine zusätzliche Pegelanpassung und Rauschfilterung des Messsignals.
Die Spiegeleinheit MIRROR 105 liefert das Ausgangssignal U2(f1)
Referenzsystem REF 104:
Das Referenzsystem REF 104 ermöglicht eine Phasenverschiebung des Eingangssignals U(f1) um einen einstellbaren Phasen-Wert.
Der einzustellende Phasenwert hängt von mechanischen Eigenschaften des Spiegel ab und liegt typischerweise bei ca. 90°. Das Referenzsystem REF 104 liefert ein Ausgangssignal U3(f1).
DPU 102:
Die DPU 102 kann eingehende Videodaten verarbeiten und entsprechend eines vorgegebenen/implementierten Algorithmus, der insbesondere hinsichtlich eines vorgegebenen Verhältnisses zwischen DPU-Taktfrequenz und Frequenz der schnellen Spiegelachse optimiert ist, Modulationssignale an die bzw. den Laser-Treiber weitergeben.
DLL-Element 103:
Das DLL-Element 103 ist vorzugsweise in der DPU 102. integriert und skaliert die vom VCO 101 ausgegebene Taktfrequenz gemäß dem festgelegten Verhältnis der beiden Takte.
Regler REG 106:
Der Regler REG 106 hat die Aufgabe, die Eingangssignale U2 und U3 auf ihre Phasenlage zu vergleichen und je nach Abweichung ein geeignetes Signal (die Regelspannung in Form des Signals U_R) zu erzeugen.
In dem hier beispielhaft dargestellten Szenario werden die Signale U3 und U2 subtrahiert und ein folgender Integrator 108 ermittelt ein Maß für die Abweichung der Phasenlage und stellt dieses als Signal U_R bereit, das an den Eingang des VCO 101 geleitet wird.
Insbesondere sind die folgenden Ausgestaltungen oder Variationen möglich:

(1) Die Anordnung gemäß 1 kann aus diskreten Bauelementen umfassend die DPU 102, den VCO 101, den Regler REG 106, die Spiegeleinheit MIRROR 105 (insbesondere mit Spiegeltreiber und/oder Messanordnung) und das Referenzsystem REF 104 aufgebaut sein.
(2) Die Anordnung gemäß 1 kann als integrierte Lösung ausgeführt sein, z. B. in Form einer integrierten elektronischen Einzelchip-Lösung in Kombination mit dem Spiegel.
(3) Die Anordnung gemäß 1 umfasst Halbleiter-Elemente und kann integriert aufgebaut sein, umfassend z. B. den VCO 101, den Regler REG 106, die Spiegeleinheit MIRROR 105 (oder Teile derselben) sowie das Referenzsystem REF 104.
(4) Zusätzlich kann bei der Anordnung gemäß 1 ein Frequenzverhältnis von schneller Achse zu langsamer Achse konstant gehalten werden.

Als eine weitere Ausgestaltung zeigt 2 ein Blockschaltbild der DPU-Taktregelung, wobei im Gegensatz zu 1 eine DPU in den Regelkreis integriert ist.
So zeigt 2 einen VCO 201, der an seinem Ausgang ein Signal U1 bereit stellt, das das mit einem Eingang eines Referenzsystems REF 204, mit einem Eingang einer Spiegeleinheit MIRROR 205 und mit einem Eingang eines DLL-Elements 203 einer DPU 202 verbunden ist.
Am Ausgang der Spiegeleinheit MIRROR 205 wird ein Signal U2 einer Addiereinheit 207 eines Reglers REG 206 zugeführt. Am Ausgang des Referenzsystems REF 204 wird ein Signal U3 mit negativen Vorzeichen der Addiereinheit 207 zugeführt.
Der Regler REG 206 umfasst weiterhin einen Integrator 208, der mit dem Ausgang der Addiereinheit 207 verbunden ist. Der Ausgang des Integrators 208 ist mit einem ersten Eingang eines Komparators 210 (der auch in dem Regler REG 206 vorgesehen ist) verbunden, an dessen zweitem Eingang ein Referenzwert 211 anliegt. Der Ausgang des Komparators 210 ist mit der DPU 202 verbunden.
Die DPU 202 weist einen Ausgang auf, der mit dem Integrator 208 verbunden ist und einem Rücksetzen des Integrators 208 dient (”Reset”).
Weiterhin ist ein Ausgang der DPU 202 mit einer Quantisiereinheit 209 verbunden. Die Quantisiereinheit 209 umfasst insbesondere einen Digital/Analog-Wandler zur Umsetzung eines n-Bit Signals der DPU 202 in ein analoges Signal U_R.
Somit unterscheidet sich die Schaltung gemäß 2 von der Schaltung gemäß 1 insbesondere dadurch, dass der Ausgang des Reglers REG 206 nicht direkt an den VCO 201 geleitet, sondern über die DPU 202 geführt wird.
Die DPU 202 führt einen Reset des Integrators 208 insbesondere nach einer steigenden Flanke der Eingangssignale U2 und U3 durch. Bei einer positiven Abweichung der Differenz von U3 und U2 liefert der Regler REG 206 logisch ”1” als Ausgangssignal an die DPU 202, andernfalls logisch ”0”.
Das Ausgangssignal des Reglers REG 206 kann abhängig von einer Implementierung eines Regelalgorithmus auch umgekehrt ausfallen.
Beispielsweise kann eine Implementierung derart ausgestaltet sein, dass logisch ”0” am Ausgang des Reglers REG 206 eine Frequenzerhöhung, also eine Erhöhung des Signals U_R, bedingt. Hierzu wird von der DPU 202 ein erhöhter digitaler Wert n an die Quantisiereinheit 209 gesendet. Die Quantisiereinheit 209 wandelt den digitalen Wert in ein analoges Signal U_R um, das einen höheren Wert aufweist als der vorherige Wert des Signals U_R.
Entsprechend führt logisch ”1” am Ausgang des Reglers REG 206 zu einem Signal U_R mit reduziertem Wert.
3 zeigt Signalverläufe der Regelung gemäß 2 in Abhängigkeit von einem Takt mit einer Taktdauer T.
Ein Graph 301 zeigt beispielhaft ein Signal am Ausgang des Komparators 210, ein Graph 302 ein zugehöriges Signal am Eingang der Quantisiereinheit 209 und ein Graph 303 ein entsprechendes Signal U1 am Ausgang des VCO 201.
Hinsichtlich möglicher Ausgestaltungen oder Variationen gelten die oben zu 1 gemachten Ausführungen entsprechend. Zusätzlich können die Quantisiereinheit 209 und/oder der Komparator 210 entsprechend als diskretes und/oder integriertes Element ausgeführt sein.
Kommunikation der DPU
Hinsichtlich einer Kommunikation der DPU mit weiteren Bausteinen ist ggf. zu beachten, dass eine asynchrone Datenkommunikation zur Entkopplung der unterschiedlichen Taktbasen notwendig sein kann.
4 zeigt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer asynchronen Datenkommunikation mittels eines Ringpuffers oder eines Dual-Port-RAMs.
Beispielsweise ist in 4 eine bildgebende Einheit 401 dargestellt, die eine Taktbasis A i. H. v. 60 Hz aufweist. Eine darstellende Einheit 402 weist eine Taktbasis B i. H. v. 55 Hz auf. Zwischen der bildgebenden Einheit 401 und der darstellenden Einheit 402 ist ein Dual-Port-RAM 403 angeordnet. Das Dual-Port-RAM 403 umfasst zwei Ports A und B mit getrennten Adress- und Datenbussystemen, wobei beide Ports auf denselben Speicherbereich zugreifen können.
Von der bildgebenden Einheit 401 werden dem Dual-Port-Ram 403 ein Taktsignal ”Clk A”, ein Adress-Signal ”Adr A” und ein Lese-/Schreib-Signal ”W/R A” bereitgestellt. Weiterhin werden zwischen dem Dual-Port-Ram 403 und der bildgebenden Einheit 401 Daten ”Data A” ausgetauscht. Von der darstellenden Einheit 402 werden dem Dual-Port-Ram 403 ein Taktsignal ”Clk B”, ein Adress-Signal ”Adr B” und ein Lese-/Schreib-Signal ”W/R B” bereitgestellt. Weiterhin werden zwischen dem Dual-Port-Ram 403 und der darstellenden Einheit 402 Daten ”Data B” ausgetauscht.
Jedes Port A und/oder B bietet die Möglichkeit, über verschiedene Kontrollsignale sowohl Daten aus dem Speicher zu lesen als auch Daten in den Speicher zu schreiben. Aufgrund der getrennten Takteingänge kann an beiden Ports mit unterschiedlicher Geschwindigkeit geschrieben bzw. gelesen werden. Während beispielsweise am Port B die zur Darstellung benötigten Bilddaten ausgelesen werden, können über den zweiten Adressbus am Port A bereits neue Bilddaten eingeschrieben werden.
Weitere Vorteile
Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht eine Kompensation von fertigungsbedingten Toleranzen der Spiegel-Frequenz sowie eine Kompensation von umgebungsbedingten Änderungen der Spiegelfrequenz. Die Kompensation ist unabhängig von einem bildgenerierenden Algorithmus, insbesondere ist der bildgenerierende Algorithmus unabhängig von der Spiegelfrequenz.
Weiterhin können mit dem Vorschlag die Bildauflösung erhöht sowie Bild-Jitter-Effekte vermieden bzw. reduziert werden.
Auch wird eine kleinere und/oder kostengünstige Realsierung bzw. Bauweise der datenverarbeitenden Einheit ermöglicht.
Ein weiterer Vorteil ist die reduzierte Leistungsaufnahme der datenverarbeitenden Einheit.
Durch die vorgeschlagene Kompensation werden eine Ausbeute der Spiegel-Fertigung und eine Ausbeute der Projektor-Fertigung erhöht.
Insgesamt kann eine Streuung der Bildqualität bezogen auf eine Gesamtmenge an Projektoren reduziert werden.

101: VCO (spannungsgesteuerter Oszillator)
102: DPU (datenverarbeitende Einheit, Verarbeitungseinheit)
103: DLL-Element (Delay-Locked-Loop)
104: Referenzsystem REF
105: Spiegeleinheit MIRROR
106: Regler REG
107: Addiereinheit (Summationsglied)
108: Integrator
201: VCO (spannungsgesteuerter Oszillator)
202: DPU (datenverarbeitende Einheit)
203: DLL-Element (Delay-Locked-Loop)
204: Referenzsystem REF
205: Spiegeleinheit MIRROR
206: Regler REG
207: Addiereinheit (Summationsglied)
208: Integrator
209: Quantisiereinheit (umfassend z. B. Digital/Analog-Wandler)
210: Komparator
211: Referenzwert
301: Graph: Signal am Ausgang des Komparators 210
302: Graph: Signal am Eingang der Quantisiereinheit 209
303: Graph: Signal U1 am Ausgang des VCO 201
401: bildgebende Einheit
402: darstellende Einheit
403: Dual-Port-RAM

Claims

Verfahren zum Projizieren mindestens eines Lichtstrahls, – bei dem eine Zeitbasis einer Verarbeitungseinheit (102, 202) zur Ansteuerung des mindestens einen Lichtstrahls abhängig von einer Auslenkung des mindestens einen Lichtstrahls eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der mindestens eine Lichtstrahl anhand einer umlenkenden Projektionseinrichtung, insbesondere anhand eines Spiegels oder eines Mikrospiegels, ausgelenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Auslenkung anhand einer Spiegeleinheit (105, 205) ermittelt und/oder gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei dem eine Auslenkung der umlenkenden Projektionseinheit, insbesondere eine Antriebsfrequenz einer schnellen Achse der umlenkenden Projektionseinrichtung mittels eines Reglers (106, 206) nachgeführt und hierüber die Zeitbasis der Verarbeitungseinheit eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Antriebsfrequenz der schnellen Achse der umlenkenden Projektionseinrichtung mittels eines Referenzsignals (U3) unter Berücksichtigung mechanischer Eigenschaften der umlenkenden Projektionseinrichtung eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei dem ein Verhältnis der Antriebsfrequenz der schnellen Achse und einer Antriebsfrequenz einer langsamen Achse der umlenkenden Projektionseinrichtung mittels des Reglers (106, 206) im wesentlichen konstant gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem anhand der Verarbeitungseinheit (102, 202) eine zeitliche Modulation der Intensität des mindestens einen Lichtstrahls durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Verarbeitungseinheit (102, 202) ein Ausgangssignal (U_R) abhängig von der Auslenkung des mindestens einen Lichtstrahls rückkoppelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine Lichtstrahl aus mindestens einer Lichtquelle zusammengesetzt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine Lichtstrahl mittels eines Flying-Spot-Verfahrens projiziert wird.
Vorrichtung zur Projektion mindestens eines Lichtstrahls umfassend eine Prozessoreinheit und/oder eine festverdrahtete Schaltungsanordnung und/oder eine freiprogrammierbare Logik, die derart eingerichtet ist, dass das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchführbar ist.
Vorrichtung zur Projektion mindestens eines Lichtstrahls – umfassend eine Verarbeitungseinheit (102, 202) zur Ansteuerung des mindestens einen Lichtstrahls, – umfassend eine Einheit (105, 205) zur Ermittlung einer Auslenkung des mindestens einen Lichtstrahls, – wobei eine Zeitbasis der Verarbeitungseinheit abhängig von einer der Auslenkung des mindestens einen Lichtstrahls einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Einheit (105, 205) zur Ermittlung der Auslenkung des mindestens einen Lichtstrahls die Auslenkung des mindestens einen Lichtstrahls mittels eines Reglers (106, 206) im wesentlichen konstant hält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, deren Komponenten zumindest teilweise als diskrete Bauelemente realisiert sind und/oder zumindest teilweise als eine integrierte Lösung ausgeführt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei der eine Kommunikation mit der Verarbeitungseinheit (102, 202) und einer weiteren Verarbeitungseinheit mittels eines Ringpuffers und/oder mittels eines Dual-Port-RAMs (403) erfolgt.