DE69223865T2

DE69223865T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Betriebs eines Bilderzeugungssystems

Info

Publication number: DE69223865T2
Application number: DE69223865T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey B Sampsell
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1991-07-12
Filing date: 1992-07-10
Publication date: 1998-06-18
Anticipated expiration: 2012-07-11
Also published as: EP0522580B1; JPH05199484A; KR930002866A; EP0522580A2; DE69223865D1; US5179274A; KR100253107B1; EP0522580A3

Description

[1. Gebiet der Erfindung]

Diese Erfindung bezieht sich auf Abbildungssysteme und dergleichen, und insbesondere auf ein Verfahren und eine Schaltung zum Steuern der Operation eines Abbildungssystems.

[2. Hintergrund der Erfindung]

Es ist aus vielen Gründen wünschenswert, steuern zu können, bei welchen Pegeln von Licht optische Systeme arbeiten. Zwei dieser Gründe sind z. B. das Verhindern der illegalen Nutzung von Vorrichtungen und das Verringern der Abnutzung und der Belastung von Systemen.
Ein Hersteller kann optische Systeme für drei verschiedene Märkte herstellen, was von der Größe des Systems abhängt. Bei Anzeigevorrichtungen z. B. umfassen die drei möglichen Märkte die kommerziellen Projektionssysteme, Großbildschirmfernsehgeräte (größer als 30 Zoll) und Kleinbildschirmfernsehgeräte. In allen können die gleichen Vorrichtungen verwendet werden, nämlich optische Speicher, Raumlichtmodulatoren oder andere lichtempfindliche Vorrichtungen. Es ist möglich, ein kleineres und kostengünstigeres Fernsehgerät herzustellen und ein Großbildschirmfernsehgerät oder ein Projektionssystem herzustellen, in dem nur bestimmte Abschnitte verwendet werden, die üblicherweise in den größeren Systemen verwendet werden.
Das gemeinsame Element in diesen Systemen ist die Verwendung von Licht, wobei jede Ebene des Systems einen anderen Lichtpegel erfordert. Zum Beispiel kann das große Projektionssystem hohe Beleuchtungspegel erfordern, während das Fernsehgerät sehr viel niedrigere Pegel erfordert. Es wäre somit günstig, die Vorrichtungen in jedem System auf ein bestimmtes "Beleuchtungsfenster" zu beschränken, bei dem nur das betreffende System arbeiten kann.
Ein weiterer wichtiger Grund zum Steuern der Operation ist, eine Beschädigung von Teilen eines Systems zu verhindern. Wenn z.ºB. ein System bei einem bestimmten Beleuchtungspegel effizient arbeitet, kann das System einer Abnutzung unterliegen, wenn es bei einem ineffizienten Pegel arbeitet.
Außerdem können durch relativ hohe Beleuchtungspegel einzelne Vorrichtungen beschädigt werden. Wenn auf eine Vorrichtung zu viel Licht fällt, sollte die Vorrichtung im Idealfall fähig sein, abzuschalten, um eine Beschädigung zu verhindern.
Die US-A-4 960 988 offenbart ein Sicherheitsabschaltschutzsystem für ein lichtempfindliches System wie z. B. einen Bildverstärker. Das System enthält mehrere in Serie geschaltete, normalerweise geschlossene lichtempfindliche photoelektrische Darlington-Sicherheitsschalter, die so angeordnet sind, daß sie zusammen mit dem lichtempfindlichen System Licht empfangen. Wenn Licht, das eine Schwellenintensität überschreitet, auf irgendeinen der Darlington-Sicherheitsschalter fällt, bewirkt dies, daß ein solcher Schalter das lichtempfindliche System abschaltet.

[Zusammenfassung der Erfindung]

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren geschaffen zum Steuern der Operation eines Abbildungssystems, wie es im Anspruch 1 definiert ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Schaltung geschaffen zum Steuern der Operation eines Abbildungssystems, wie sie in Anspruch 8 definiert ist.

[Kurzbeschreibung der Zeichnungen]

Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird im folgenden beispielhaft auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in welchen:
Fig. 1 eine Struktur zeigt, die ermöglicht, daß Licht in ein Substrat eindringt;
Fig. 2 eine Vorrichtung zeigt zum Steuern der Operation eines Signals;
Fig. 3a eine alternative Vorrichtung zum Steuern der Operation eines Signals zeigt; und
Fig. 3b eine Logiktabelle für die in Fig. 3a gezeigte Vorrichtung zeigt.

[Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen]

Die Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer Möglichkeit zum Steuern der Operation eines optischen Systems. Wenn eine allgemein mit 2 bezeichnete Vorrichtung hergestellt wird, können in der oberen Schicht und in den folgenden tieferen Schichten Zwischenräume 4, 6 und 8 entstehen, um das Durchdringen von Licht in das Substrat zu ermöglichen. Die Vorrichtung ist z. B. eine verformbare Spiegelvorrichtung (DMD), jedoch ist klar, daß das Verfahren auf eine beliebige lichtempfindliche Vorrichtung angewendet werden kann.
In einer Ausführungsform besitzt die Vorrichtung Transistoren im Substrat 10, von denen einer 11 gezeigt ist. Der Drain-Anschluß 12 und der Source-Anschluß 14 sind im Substrat ausgebildet. Über diesen liegt eine Schicht Gate-Oxid 16. Das Gate 20 ist normalerweise aus Polysilicium hergestellt. Über dem Gate- Oxid ist das Kontaktmetall 18a und 18b ausgebildet. Wenn eine Einebnung gewünscht ist, kann die Schicht 22 abgeschieden und geätzt werden, um eine flache Schicht auszubilden. In die Einebnungsschicht 22, die normalerweise eine Art Glas wie z. B. BPSG ist, wird ein Durchgang 24 geätzt. Anschließend wird eine Metallschicht abgeschieden und geätzt. Das Metall füllt den Durchgang 24 aus. Das Metall wird anschließend gemustert und geätzt, um Elektroden auszubilden, wovon eine 26 gezeigt ist.
Um in DMDs die Spiegelelemente auszubilden, wird über der Elektrode 26 eine Schicht 28 abgeschieden und als Abstandhalter verwendet. Die Durchgänge 30a und 30b werden anschließend in den Abstandhalter gemustert, um z. B. Stützen aufzunehmen. Eine Schicht von Scharniermetall 32 wird über dem Abstandhalter abgeschieden, wobei die Durchgänge aufgefüllt werden und die Trägerstützen und Scharniere ausgebildet werden. Die Metallschicht 34 wird anschließend abgeschieden und geätzt, mit Ausnahme der Stellen, an denen die Spiegelelemente gewünscht sind. Der Abstandhalter wird anschließend von unterhalb des Spiegels herausgeätzt, um einen Zwischenraum zurückzulassen. Die resultierende Vorrichtung besteht aus einem breiten Spiegelelement, das von dünnen Scharnieren über einem Luftspalt, auf dessen Boden eine Elektrode liegt, getragen wird.
Wenn diese Vorrichtung während der Herstellung sorgfältig ausgerichtet wird, bleiben in der Vorrichtung die Lichtpfade 36a und 36b zurück. Es kann dann Licht in das Substrat eintreten, indem es an den dünnen Scharnieren vorbei durch den Luftspalt und die Einebnungsschicht in das Substrat gelangt. Wenn das Licht mit dem Substrat in Kontakt kommt, bewirkt es die Erzeugung von Phototrägern, die ihrerseits einen hohen Leckstrom im Transistor hervorrufen, woraufhin die Vorrichtung abschaltet. Die Empfindlichkeit der Vorrichtung gegenüber zu viel Licht kann somit verwendet werden, um bei höheren Beleuchtungspegeln abzuschalten.
Bei diesem Lösungsansatz ergeben sich Probleme. Ein mögliches Problem besteht darin, daß die Vorrichtung mit einer bestimmten Ausrichtung des optischen Pfades hergestellt werden muß. Es wäre möglich, die Vorrichtung zu entfernen und in einer anderen Geometrie des optischen Pfades zu verwenden, wodurch der Abschalteffekt vermieden wird. Außerdem beschränkt dieses Verfahren nur die Verwendung der Vorrichtung bei hohen Beleuchtungspegeln.
Ein alternativer Lösungsansatz ist in Fig. 2 gezeigt. Es ist eine Schaltung gezeigt zum Steuern der Vorrichtung, die auf einer Seite der Vorrichtung angeordnet sein kann. Es wird angenommen, daß ein Systemtakt 38 der die Vorrichtung treibende Takt ist, es ist jedoch möglich, diesen durch irgendein Signal zu ersetzen, das für die Operation des Systems oder der Vorrichtung notwendig ist. Eine Spannungsversorgung 40 ist über einen Lasttransistor 42 mit einem Phototransistor 44 verbunden. Wenn das System bei einem geringeren Beleuchtungspegel arbeitet, ist der Phototransistor 44 abgeschaltet und die Leitung 46 des Transistors 42 liegt auf Hochpegel. Wenn die Leitung 46 auf Hochpegel liegt, wird der Transistor 48 durch die Leitung 46 gespeist, der Transistor 48 ist eingeschaltet und das Taktsignal vom Takt 38 kann über die Leitung 50 zum System gelangen. Wenn ein übermäßiger Beleuchtungspegel auftritt, schaltet der Phototransistor 44 ein, wodurch die Leitung 46 auf Niedrigpegel gezogen wird. Wenn die Leitung 46 auf Niedrigpegel liegt, ist der Transistor 48 ausgeschaltet und das Taktsignal 38 wird nicht zur Leitung 50 weitergeleitet. Die Vorrichtung erhält daher keinen Takt und ist abgeschaltet. Dieser Lösungsansatz hat den Vorteil, daß er vom optischen System unabhängig ist, erlaubt jedoch wiederum die Steuerung bei keinem anderen Pegel als bei übermäßigen Beleuchtungspegeln. Ferner ist es möglich, diese Technik zu umgehen. Da der Phototransistor abgeschaltet ist, wenn er nicht beleuchtet ist, und Teil der Vorrichtung ist, durch die das Licht eintritt, ist es möglich, daß das Fenster mit irgendeinem Gegenstand abgedeckt wird, der eine Beleuchtung verhindert.
Ein weiterer Lösungsansatz ist in Fig. 3a gezeigt. Bei diesem System werden zwei Phototransistoren 44a und 44b verwendet. Irgendwelche anderen lichtempfindlichen Elemente, die die zum Logikgatter führende Signalleitung beeinflussen können, können anstelle der Phototransistoren verwendet werden, wie z. B. Photodioden. Ein Transistor 44a wird bei niedrigen Lichtpegeln aktiv und wird als "weicher" Transistor bezeichnet. Der andere Transistor 44b wird bei höheren Lichtpegeln aktiv und als "starker" Transistor bezeichnet. Beide Transistoren werden über Lasttransistoren 42a und 42b von der Spannungsversorgung 40 gespeist. Wenn das System nicht beleuchtet ist, sind beide Transistoren abgeschaltet. Die Ausgangsleitung 46a vom weichen Transistor wird direkt in eine Logikvorrichtung eingegeben, in dieser Ausführungsform ein NICHT-ODER-Gatter 54. Die Ausgangsleitung 46b vom starken Transistor wird bei 52 invertiert, bevor sie in das NICHT-ODER-Gatter 54 eingegeben wird. Der Ausgang des Gatters wird anschließend über den Transistor 48 mit der Taktleitung 38 verbunden.
Wie aus der Logiktabelle der Fig. 3b deutlich wird, schalten beide Transistoren ab, wenn das System nicht beleuchtet wird. Die Leitungen 46a und 46b liegen auf Hochpegel. Sobald jedoch die Leitung 46b invertiert wird, nehmen die beiden Eingänge des NICHT-ODER-Gatters Hoch- bzw. Niedrigpegel an. Die Leitung zwischen dem NICHT-ODER-Gatter und dem Transistor 48 liegt dann auf Niedrigpegel und das Taktsignal wird nicht durchgelassen, so daß die Vorrichtung nicht arbeitet.
Bei niedrigen Beleuchtungspegeln schaltet der "weiche" Transistor ein. Dies zieht die Leitung 46a auf Niedrigpegel. Die Leitung 46b bleibt unbeeinflußt, da das Licht nicht stark genug ist, um den Transistor 44b einzuschalten. Der Eingang des NICHT-ODER-Gatters liegt daher auf Niedrigpegel, was zu einem Hochpegelsignal am Transistor 48 führt. Dies erlaubt dem Taktsignal auf die Leitung 50 und nach außen zum System zu gelangen. Bei hohen Beleuchtungspegeln schalten beide Transistoren ein und beide Leitungen 46a und 46b nehmen Niedrigpegel an. Dies führt zu Hochpegel- und Niedrigpegeleingängen am NICHT- ODER-Gatter 54, was zu einem Niedrigpegelausgangssignal führt. Dies bewirkt, daß der Transistor 48 abgeschaltet bleibt und das Taktsignal nicht zum System gelangt.
Da der Transistor 48 nur arbeitet, wenn seine Eingangsleitung auf Hochpegel liegt, kann dann, wenn die Eingangsleitung mittels eines Lasers durchgebrannt wird, das Steuersignal niemals über den Transistor zum System gelangen. Statt eines einzelnen Transistors kann ein Logikgatter wie z. B. ein UND-Gatter verwendet werden, das irgendwelche Probleme überwindet, die als Folge einer aufgrund des Abschneidens schwebenden Leitung bestehen können. Dies erfordert, daß die Leitungen von der Schaltung und vom Taktsignal auf Hochpegel liegen, so daß der Takt zum System gelangt. Es wird angenommen, daß dieses System sich auf optisch sichtbare Strahlung bezieht, jedoch zur Verwendung in einem beliebigen geeigneten Frequenzbereich angepaßt werden kann, der z. B. Infrarotstrahlung, UV-Strahlung und dergleichen enthält, wobei der Ausdruck "optisch" entsprechend auszulegen ist.
Obwohl bisher eine bestimmte Ausführungsform für ein Verfahren zur Steuerung der Operation optischer Systeme beschrieben worden ist, ist somit nicht beabsichtigt, daß solche speziellen Bezeichnungen als Einschränkungen des Umfangs dieser Erfindung betrachtet werden, sofern dies nicht in den folgenden Ansprüchen dargelegt ist.

Claims

1. Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Abbildungssystems unter Verwendung:

wenigstens zweier lichtempfindlicher Vorrichtungen (44a, 44b) für die Erzeugung von Ausgangssignalen (46a, 46b), wobei wenigstens eine der lichtempfindlichen Vorrichtungen lichtempfindlicher als die andere der Vorrichtungen ist; einer Logikvorrichtung (52, 54), die ein Ausgangssignal erzeugt und als Eingangssignale die Ausgangssignale (46a, 46b) jeder der wenigstens zwei lichtempfindlichen Vorrichtungen (44a, 44b) empfängt; und

einem Logikgatter (48) mit einem ersten Eingang, der das Ausgangssignal der Logikvorrichtung (52, 54) empfängt, einem zweiten Eingang, der ein Betriebssignal (38) zum Betreiben des Abbildungssystems empfängt, und einem Ausgang, der an das Abbildungssystem angeschlossen ist, wobei das Logikgatter (48) das Betriebssignal (38) zum Betreiben des Abbildungssystems wahlweise in Abhängigkeit vom vorliegen des Ausgangssignals der Logikvorrichtung (52, 54) freigibt und wobei das Ausgangssignal der Logikvorrichtung (52, 54) nur erzeugt wird als Antwort auf das Vorhandensein von auf die lichtempfindlichen Vorrichtungen (44a, 44b) auftreffendem Licht, dessen Intensität höher als ein erster Schwellenintensitätswert und niedriger als ein zweiter, höherer Schwellenintensitätswert ist, wobei der erste und der zweite Schwellenwert durch die ausgewählten lichtempfindlichen Vorrichtungen (44a, 44b) bestimmt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Logikvorrichtung (52, 54) einen Inverter enthält, der wenigstens eines der wenigstens zwei Ausgangssignale der strahlungsempfindlichen Vorrichtungen invertiert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem das Logikgatter ein Transistor ist, dessen Gate das Ausgangssignal der Logikvorrichtung empfängt, wobei dann, wenn das Ausgangssignal den Transistor auf Durchlaß schaltet, das Betriebssignal (38) vom Transistor zum Abbildungssystem durchgelassen wird, dessen Betrieb dann zugelassen wird.

4. Verfahren nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, bei dem die strahlungsempfindlichen Vorrichtungen Phototransistoren sind.

5. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die strahlungsempfindlichen Vorrichtungen Photodioden sind.

6. Verfahren nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, bei dem die Logikvorrichtung ein NOR-Gatter (54) enthält.

7. Verfahren nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, bei dem die Logikvorrichtung einen Inverter (52) enthält.

8. Schaltung zum Steuern des Betriebs eines Abbildungssystems, mit:

wenigstens zwei lichtempfindlichen Vorrichtungen (44a, 44b), wovon wenigstens eine lichtempfindlicher als andere der Vorrichtungen ist;

einer Logikvorrichtung (52, 54) mit einem Ausgang und mit Eingängen, die an jeden der Ausgänge der lichtempfindlichen Vorrichtungen angeschlossen sind;

einem Logikgatter (48) mit einem ersten Eingang, der an den Ausgang der Logikvorrichtung (52, 54) angeschlossen ist, einem zweiten Eingang zum Empfangen eines Betriebssignals (38) zum Betreiben des Abbildungssystems und einem Ausgang, der an das Abbildungssystem angeschlossen ist, wobei das Logikgatter (48) das Betriebssignal (38) zum Betreiben des Abbildungssystems in Abhängigkeit vom Vorhandensein eines Ausgangssignals am Ausgang der Logikvorrichtung (52, 54) wahlweise freigeben kann und wobei die Logikvorrichtung (52, 54) ein Ausgangssignal nur erzeugen kann als Antwort auf das Vorhandensein von auf die lichtempfindlichen Vorrichtungen (44a, 44b) auftreffendem Licht mit einer Intensität oberhalb eines ersten Schwellenintensitätswerts und unterhalb eines zweiten, höheren Schwellenintensitätswerts, wobei der erste und der zweite Schwellenwert durch die ausgewählten lichtempfindlichen Vorrichtungen (44a, 44b) bestimmt sind.