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Technisches Anwendungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildprojektion sowie einen Bildprojektor, bei denen ein Projektionsstrahl in der Intensität moduliert und durch Ablenkung an einem zweiachsigen Scanner zur Erzeugung eines Bildes über eine Projektionsfläche geführt wird.
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Stand der Technik
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In den letzten Jahren hat die Display-Technik stetig an Bedeutung gewonnen. Besonders die Flüssigkristall-Technologie hat es ermöglicht, hochauflösende flache Displays herzustellen, welche aufgrund ihrer äußerst kompakten Abmessungen in immer neue Anwendungsbereiche vordringen konnten. Trotz dieses Vorzugs gibt es Anwendungsgebiete, in denen selbst die kompakten LC-Displays noch zu groß sind und daher an ihre Grenzen stoßen. Ein typisches Beispiel sind Mobiltelefone. Während die Handy-Hersteller einerseits das Ziel verfolgen, die Baugröße von Generation zu Generation kleiner und kompakter zu gestalten, läuft der Wunsch nach immer höherer Bildauflösung und größerer Bildwiedergabe dieser Entwicklung diametral entgegen. Einen möglichen Ausweg könnte daher die Bildprojektion bieten, vorausgesetzt, der Projektor lässt sich in das zur Verfügung stehende Bauvolumen integrieren. Die Bildgröße wird dabei im Wesentlichen durch den Projektionsabstand bestimmt und kann daher ein Vielfaches der Größe eines mobilen LC-Displays betragen.
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Aus diesem Grund wird seit mehreren Jahren an der Entwicklung von miniaturisierten Laserscannern gearbeitet, mit deren Hilfe es möglich sein soll, einen entsprechend intentsitätsmodulierten Laserstrahl so schnell über eine Projektionsfläche abzulenken, dass für das menschliche Auge der Eindruck eines stehenden Bildes entsteht. Die amerikanische Firma Microvision hat bereits Projektions-Displays mit SVGA-Auflösung realisiert. Ein Silizium-Mikrochip mit einer in zwei Achsen beweglich aufgehängten Spiegelplatte (MEMS-Aktuator) lenkt den eintreffenden Projektionsstrahl in erforderlicher Weise ab. Analog zum Bildaufbau in einem Fernseher wird der Projektionsstrahl zeilenweise sehr schnell (bis zu 20kHz) abgelenkt, während eine gleichzeitig überlagerte Vertikalbewegung mit der Frequenz der Bildwiederholrate (typisch 30–60Hz) erfolgt. Die Horizontalbewegung und Vertikalbewegung müssen dabei zueinander synchronisiert werden, damit jedes Bild eine identische Anzahl von Zeilen besitzt. In der Regel wird die schnelle Zeilenbewegung des Scanners resonant betrieben, damit durch die Resonanzüberhöhung die erforderlichen Ablenkwinkel erreicht werden. Da ein solches resonant oszillierendes System im Falle einer Phasenabweichung (Frequenzverschiebung) nicht schnell genug nachgeregelt bzw. korrigiert werden kann, ist es erforderlich, die langsame Vertikalbewegung an die Bewegung der schnellen Achse anzupassen. Dazu muss die langsame Achse jedoch nicht resonant betrieben werden, so dass der Effekt der Resonanzüberhöhung in dieser Achse nicht genutzt werden kann.
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Zusätzlich muss die Modulation der Lichtquelle mit der Scannerbewegung synchronisiert werden, damit jedes projizierte Bild an der gleichen Stelle beginnt und jede Zeile aus der gleichen Anzahl von Bildpunkten aufgebaut ist. Die für eine solche Raster-Bildprojektion erforderliche Synchronisation ist mit einigen nicht unerheblichen Problemen verbunden.
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So besitzen mikromechanisch hergestellte Scanner wie jedes andere mechanische Produkt eine gewisse Parameterstreuung. Bezogen auf die Resonanzfrequenz bedeutet dies jedoch, dass jedes mit einem solchen Scanner aufgebaute Display kalibriert werden muss. Die Ansteuer- und Synchronisations-Elektronik von Scanner und Lichtquelle muss dabei sehr genau auf die Resonanzfrequenz des Scanners abgestimmt werden. Der hierzu erforderliche Aufwand auf der Elektronikseite kann unter Umständen sehr hoch sein. Das Gleiche gilt auch für die dazu aufzuwendende Arbeitszeit. Beides steht einer kostengünstigen Massenfertigung im Wege.
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Eine hohe Bildauflösung erfordert bei gegebenem Durchmesser des Projektionsstrahls große optische Scanwinkel. Um diese erreichen zu können, ist es bezogen auf die resonant betriebene Zeilenablenkung erforderlich, eine möglichst hohe Resonanzüberhöhung bzw. einen hohen mechanischen Gütefaktor Q zu erzielen. Der amerikanische Hersteller Microvision nennt für seine Resonanzscanner einen Gütefaktor von > 20.000. Eine so hohe Güte hat jedoch gleichzeitig zur Folge, dass der Resonanzverlauf im Frequenzspektrum extrem scharf ist. Das bedeutet, dass die hohe Resonanzüberhöhung nur dann erzielt wird, wenn die Ansteuerfrequenz äußerst präzise an das scharfe Maximum der Resonanzkurve angeglichen wird. Eine geringfügige Abweichung der Ansteuerfrequenz von der Resonanzfrequenz führt infolge der großen Steilheit sofort zu einer deutlichen Abnahme der Scanamplitude. Ein hoher Gütefaktor hat aber auch eine enorme Steilheit des Phasenfrequenzganges zur Folge. Während der Scanner unterhalb der Resonanzfrequenz mit dem Anregungssignal phasengleich ist (Phasenwinkel = 0°), ändert sich die Phasenlage auf 90°, wenn sich der Scanner exakt in Resonanz befindet, und schwingt schließlich gegenphasig (Phasenwinkel = 180°), wenn die Anregungsfrequenz oberhalb der mechanischen Resonanzfrequenz des Scanners liegt. Aufgrund des steilen Phasenwechsels beim Durchgang durch die Resonanz können bereits kleinste Störungen der Umgebungsbedingungen zu erheblichen Veränderungen der Phasenlage und damit zu erheblichen Verzerrungen der Bildinformation innerhalb der gerade projizierten Zeile führen. Wiederum lässt sicht dies bestenfalls durch erheblichen Sensorik- und Elektronikaufwand ausgleichen.
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Die genannten Probleme verstärken sich besonders dann, wenn das Projektionssystem starken Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. Soll ein solches System etwa im Automobil verwendet werden, dann ist in der Regel eine Einsatzfähigkeit des Systems im Temperaturbereich von –40° bis +85° gefordert. Temperaturschwankungen führen zu Änderungen der Materialeigenschaften und haben dadurch eine Verschiebung der mechanischen Resonanzfrequenz zur Folge, die die Bildwiedergabe negativ beeinflusst.
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Aus
US 2003/01 22 066 A1 ist ein Bildprojektor mit einer resonant betriebenen Scanneranordnung offenbart, über die gleichzeitig mehrere Projektionsstrahlen zur Erzeugung eins Bildes auf einer Projektionsfläche abgelenkt werden. Die Resonanzfrequenz ist dabei variabel. Der Weg der Projektionsstrahlen, mit dem diese über die Projektionsfläche geführt werden, ist jeweils vorgegeben. Mithilfe einer Look-up-Tabelle kann auch bei sinusförmiger Scanbewegung die Zuordnung der Daten zu den korrekten Pixelpositionen erreicht werden.
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Aus
EP 0 392 256 A2 ist ein Projektionssystem bekannt, mit dem ein Bild zeilenweise durch nacheinander erfolgende Ablenkung eines entsprechend der Pixelinformation intensitätsmodulierten Lichtstrahls an einem Horizontalspiegel und einem Vertikalspiegel aufgebaut wird. Um eine gleichmäßige Helligkeit über die Projektionsfläche trotz einer nicht-linearen Bewegung des Horizontalspiegels zu erreichen, wird jeder Lichtwert entsprechend dem Verhältnis einer momentanen Scanrate zur maximalen Scanrate reduziert.
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In
US 2004/02 18 155 A1 wird ein Bildprojektor beschrieben, bei dem der Projektionsstrahl vorgegebene Lissajous-Figuren beschreibt. Die dem Bildprojektor zugeführten Bilddaten werden entsprechend dem vorgegebenen Weg umgeordnet.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Bildprojektion sowie einen Bildprojektor anzugeben, bei denen die Bildqualität weniger empfindlich gegenüber schwankenden Umgebungsbedingungen ist.
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Darstellung der Erfindung
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Die Aufgabe wird mit dem Verfahren sowie dem Bildprojektor gemäß den Patentansprüchen 1 bzw. 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie des Bildprojektors sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie dem Ausführungsbeispiel entnehmen.
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Bei dem vorliegenden Verfahren zur Bildprojektion wird ein Projektionsstrahl in der Intensität moduliert und durch Ablenkung an einem zweiachsigen Scanner zur Erzeugung eines Bildes über eine Projektionsfläche geführt. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass während der Bildprojektion kontinuierlich oder zumindest in sehr kurz hintereinander liegenden Zeitabständen, in denen sich der Projektionsstrahl in Abhängigkeit von einer darzustellenden Auflösung um einen Bildpunkt auf der Projektionsfläche weiterbewegt, momentane zweidimensionale Positionswerte durch Messung ermittelt werden, die jeweils einer momentanen Position des Projektionsstrahls auf der Projektionsfläche zugeordnet sind, dass jeweils eine der momentanen Position des Projektionsstrahls zugeordnete lokale Bildinformation auf Basis des ermittelten Positionswertes aus einem Bildspeicher ausgelesen und der Projektionsstrahl entsprechend der ausgelesenen lokalen Bildinformation in der Intensität eingestellt wird, und dass der Positionswert als Wertepaar aus einer Zeilen- und einer Spaltennummer bezüglich einer Bildmatrix des Bildes ermittelt und die der momentanen Position zugeordnete lokale Bildinformation durch direkten Zugriff über die ermittelte Zeilen- und Spaltennummer aus dem Bildspeicher ausgelesen wird, damit die Unabhängigkeit der vorliegenden Bildprojektion von Ablenkeigenschaften des Scanners ermöglicht wird.
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Der zugehörige Bildprojektor umfasst eine erste Lichtquelle für einen Projektionsstrahl, eine Modulationseinrichtung zur Modulation des Projektionsstrahls in der Intensität und einen zweiachsigen Scanner, über den der Projektionsstrahl abgelenkt wird. Der Bildprojektor zeichnet sich dadurch aus, dass er eine Positions-Messeinrichtung aufweist, mit der kontinuierlich oder zumindest in sehr kurz hintereinander liegenden Zeitabständen, in denen sich der Projektionsstrahl in Abhängigkeit von einer darzustellenden Auflösung um einen Bildpunkt auf der Projektionsfläche weiterbewegt, ein momentaner zweidimensionaler Positionswert ermittelbar ist, der einer momentanen Position des Projektionsstrahls auf einer Projektionsfläche zugeordnet ist, und eine mit der Positions-Messeinrichtung und der Modulationseinrichtung verbundene Steuereinheit mit einem Bildspeicher umfasst, die so ausgebildet ist, dass sie jeweils eine der momentanen Position zugeordnete lokale Bildinformation auf Basis des ermittelten Positionswertes aus dem Bildspeicher ausliest und die Modulationseinrichtung entsprechend der ausgelesenen lokalen Bildinformation ansteuert, und dass die Positions-Messeinrichtung und die Steuereinheit so ausgebildet sind, dass der Positionswert als Wertepaar aus einer Zeilen- und einer Spaltennummer bezüglich einer Bildmatrix des Bildes ermittelt und die der momentanen Position zugeordnete lokale Bildinformation durch direkten Zugriff über die ermittelte Zeilen- und Spaltennummer aus dem Bildspeicher ausgelesen wird, damit die Unabhängigkeit der vorliegenden Bildprojektion von Ablenkeigenschaften des Scanners ermöglicht wird.
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Das vorliegende Verfahren sowie der zugehörige Bildprojektor werden im Folgenden am Beispiel eines Mikrospiegelscanners mit einem in zwei Achsen verstellbaren Mikrospiegel näher erläutert, ohne jedoch auf Mikrospiegelscanner beschränkt zu sein. Anstelle eines Mikrospiegelscanners lassen sich auch andere zweiachsige Scanner einsetzen. Bei dem Scanner muss es sich auch nicht in jedem Falle um ein reflektives Strahlablenksystem handeln. Auch ein transmittives Strahlablenksystem kann verwendet werden, beispielsweise auf Basis zweier Linsen, die geeignet gegeneinander verschoben werden.
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Bei dem vorliegenden Verfahren handelt es sich um ein scannendes Projektionsverfahren, bei dem der Bildprojektor hinsichtlich der Ablenkparameter in nahezu beliebiger Weise betrieben werden kann. So kann die Erzeugung des Bildes auf der Projektionsfläche nicht nur im Raster-Scan-Verfahren sondern beispielsweise auch im Lissajous-Scan-Verfahren erfolgen. Im Unterschied zu den bekannten Standardverfahren der Bildprojektion wird die Lichtquelle beim vorliegenden Verfahren nicht durch eine vorausberechnete Sequenz von Pixeldaten, d. h. von Intensitätswerten innerhalb einer Zeile, moduliert. Vielmehr wird eine schnelle Positions-Messeinrichtung eingesetzt, um in jedem Moment der Bildprojektion einen, der exakten Position des Projektionsstrahls auf der Projektionsfläche zugeordneten Positionswert zu ermitteln. Eine der momentanen Position zugeordnete lokale Bildinformation, insbesondere ein Pixelwert des Bildpunktes, den der Projektionsstrahl auf der Projektionsfläche gerade überquert, wird aus einem Bildspeicher ausgelesen. Der Projektionsstrahl wird entsprechend der ausgelesenen lokalen Bildinformation in der Intensität eingestellt. Somit wird an jeder Position des Projektionsstrahls auf der Projektionsfläche immer der an dieser Stelle darzustellende korrekte Bildpunkt erzeugt. Die Scangeometrie, d. h. der Weg, auf dem der Projektionsstrahl über die Projektionsfläche geführt wird, ist dabei unerheblich. Das vorliegende Verfahren sowie der zugehörige Bildprojektor erzeugen somit auch unabhängig von möglichen Störungen des Mikrospiegelscanners oder störenden Einwirkungen auf diesen Scanner die Bildpunkte immer an der richtigen Stelle, so dass keinerlei durch derartige Störungen bedingte Verzerrungen auftreten.
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Die lokale Bildinformation entspricht dabei der Bildinformation, die an einem bestimmten Bildpunkt innerhalb des Bildes angezeigt werden soll. Hierbei handelt es sich in der Regel um eine Grauwertinformation, im einfachsten Fall um eine einfache Hell-Dunkel-Information in Form der Bitwerte 1 bzw. 0. Die Bildinformation kann jedoch auch zusätzlich eine Farbinformation beinhalten. Entsprechend der ausgelesenen Bildinformation wird der Projektionsstrahl über die Modulationseinrichtung in der Intensität eingestellt. Das Gleiche wird für die nächste ermittelte Position des Projektionsstrahls durchgeführt, wobei die Positionsermittlung kontinuierlich oder zumindest in sehr kurz hintereinander liegenden Zeitabständen erfolgt, in denen sich der Projektionsstrahl in Abhängigkeit von der darzustellenden Auflösung höchstens um einen Bildpunkt auf der Projektionsfläche weiter bewegt. Auf diese Weise erfolgt eine Modulation des Projektionsstrahls in Abhängigkeit von der jeweils ermittelten Position und der dieser Position zugeordneten Bildinformation.
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Für die Ermittlung der jeweiligen momentanen Position des Projektionsstrahls wird vorzugsweise die momentane Stellung des Mikrospiegels erfasst, aus der diese Position auf der Projektionsfläche, die der Bildfläche des darzustellenden Bildes entspricht, ableitbar ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens sowie des zugehörigen Projektors erfolgt die Erfassung der jeweils momentanen Stellung des Mikrospiegels über einen Messstrahl, der auf einer anderen Achse als der Projektionsstrahl auf den Mikrospiegel auftrifft und auf einen positionsempfindlichen Detektor gelenkt wird. Durch Zuordnung der von dem Messstrahl überstrichenen Fläche dieses positionsempfindlichen Detektors zur Projektionsfläche lässt sich über das Positionssignal des positionsempfindlichen Detektors jederzeit die momentane Position des Projektionsstrahls auf der Projektionsfläche ermitteln. Diese als x- und y-Koordinaten bzw. Zeilen- und Spaltennummer bezüglich der Bildmatrix (Zeilen und Spalten) des Bildes erhaltene Positionsinformation kann unmittelbar zum Auslesen der Bildinformation eines in gleicher Weise aufgebauten Bildspeichers genutzt werden. So wird auf Basis der ermittelten Zeilen- und Spaltennummer direkt der an dieser Zeilen- und Spaltennummer im Bildspeicher eingeschriebene Wert ausgelesen. Auf diese Weise lässt sich eine sehr schnelle Einstellung der korrekten momentanen Intensität des Projektionsstrahles durchführen.
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Der enorme Vorteil des vorliegenden Verfahrens besteht darin, dass der Scanner den Projektionsstrahl grundsätzlich in beliebiger Weise über die Projektionsfläche führen kann und dennoch jeder Bildpunkt immer an der richtigen Stelle mit der richtigen Helligkeit projiziert wird, falls der Scanner die Projektionsfläche vollständig abdeckt. Liegen bspw. schwankende Umgebungstemperaturen vor, die veränderte Auslenkungen des Mikrospiegels zur Folge haben, dann wird die eindeutige Zuordnung jedes Bildpunktes zu einem definierten Raumwinkel der Projektion nicht gestört. Bei Einsatz eines Standardprojektionsverfahrens mit den Videosignalen Vsync, Hsync und Pixelclock hingegen besteht eine Reaktionsmöglichkeit bei auftretenden Störungen nur von Zeile zu Zeile. Innerhalb einer Zeile kann es also grundsätzlich zu Verzerrungen der Bildinformation kommen. Dies tritt beim vorliegenden Verfahren nicht auf.
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Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Verfahrens bzw. des zugehörigen Bildprojektors besteht darin, dass beide Achsen des Mikrospiegelscanners resonant betrieben werden können, um damit in beiden Achsen die Resonanzerhöhung durch den Gütefaktor auszunutzen. Der Scanner wird bei dieser Ausführungsform stets in seinen Grundschwingungsmoden betrieben, ohne den Projektionsstrahl dabei auf eine feste Bahn zwingen zu müssen. Durch diese Betriebsweise wird die maximale Auslenkung des Mikrospiegels in beiden Achsen und somit eine deutliche Verbesserung in Bezug auf Auflösung und Bildgröße erreicht. Für den Einsatz in rauer Umgebung, etwa im Mobiltelefon oder im Automobil, garantiert dieser Ansatz auch dann einen zuverlässigen Betrieb, wenn sich die mechanischen Eigenschaften des Oszillators (Scanners) ändern sollten, bspw. durch Temperaturänderung. Bei dieser Art der Ansteuerung werden Lissajous-Scan-Figuren geschrieben, die je nach Frequenzteilungsverhältnis der beiden Achsen eine hohe oder niedrige Zeilendichte im Bild ergeben. Um die Zeilendichte zu erhöhen, kann die Phasenlage der beiden Achsen zueinander gezielt durchgestimmt werden, um damit mehrere gegeneinander versetzte Teilbilder zu einem dicht geschriebenen Gesamtbild zu ergänzen.
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Bei dem vorliegenden Bildprojektor kann ein defekter Mikrospiegelscanner ohne weitere Kalibriermaßnahmen durch einen neuen Mikrospiegelscanner ersetzt werden, der aufgrund der unvermeidbaren Exemplarstreuung in der Regel nicht die identischen Eigenschaften aufweist. Dies wird durch die Unabhängigkeit der vorliegenden Bildprojektion von den Ablenkeigenschaften des Mikrospiegelscanners ermöglicht.
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Ein weiterer, bereits kurz angedeuteter Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens sowie des zugehörigen Bildprojektors besteht darin, dass sich von außen auf den Scanner einwirkende Vibrationen oder Stöße nicht als Störungen im Bild auswirken, wie das bei konventionellen Synchronisationsverfahren der Fall ist. Die durch die Störung erzwungene Schwingung kann ebenso gut für die Bildprojektion verwendet werden wie die in der Regel eingesetzte elektrostatische Anregung des Mikrospiegels.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Das vorliegende Verfahren sowie der zugehörige Bildprojektor werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen ohne Beschränkung des durch die Schutzansprüche vorgegebenen Schutzbereichs nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung der Positionserfassung bei dem vorliegenden Verfahren;
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2 eine schematische Darstellung einzelner Einheiten eines beispielhaften Bildprojektors gemäß der vorliegenden Erfindung; sowie
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3 ein Beispiel für eine Anwendung des vorliegenden Bildprojektors.
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Wege zur Ausführung der Erfindung
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Die 1 zeigt hierzu in schematisierter Darstellung einen 2D-Scanner-Chip 1, der den Mikrospiegel-Scanner (MEMS-Scanner) des vorliegenden Bildprojektors bildet. In diesem Chip ist der Mikrospiegel 2 ausgebildet, der um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen durch elektrostatische Ansteuerung auslenkbar ist. Bei geeigneter Ansteuerfrequenz kann dieser Spiegel, der bezüglich jeder Achse einen mechanischen Oszillator darstellt, in Resonanz betrieben werden, um maximale Auslenkungen zu erreichen. Durch diese Auslenkungen wird ein Projektionsstrahl 3, der von einer modulierten Lichtquelle 4, beispielsweise einer Laserdiode, auf den Mikrospiegel 2 gerichtet wird, über eine nicht dargestellte Projektionsfläche geführt. Neben der Lichtquelle 4 für die Projektion ist eine zweite Lichtquelle 5, die ebenfalls durch eine Laserdiode realisiert sein kann, als Teil des Bildprojektors vorgesehen. Diese zweite Lichtquelle 5 emittiert einen Messstrahl 6, der unter einem anderen Winkel ebenfalls auf den Mikrospiegel 2 gerichtet und von diesem abgelenkt wird. Die Ablenkung erfolgt auf einen an der entsprechenden Stelle angeordneten zweidimensionalen, positionsempfindlichen Detektor 7. Dieser positionsempfindliche Detektor 7 liefert ein Signal, das vom Auftreffpunkt des Messstrahls 6 auf der Detektorfläche abhängig ist. Aus diesem Signal lässt sich die x- und y-Position des Messstrahls 6 auf der Detektorfläche ermitteln. Durch eine feste Zuordnung zwischen diesen Auftreffpositionen und der Position des Projektionsstrahls 3 auf der Projektionsfläche kann diese Position ebenfalls aus dem Signal des positionsempfindlichen Detektors 7 abgeleitet werden. Die beiden Lichtquellen 4, 5 sind dabei selbstverständlich starr zueinander angeordnet und ausgerichtet.
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2 zeigt ein Beispiel für die einzelnen Einheiten eines Bildprojektors, mit dem das vorliegende Verfahren durchführbar ist. Die Lichtquelle für die Bildprojektion bildet in dieser Darstellung zusammen mit der Modulationseinrichtung eine Lasereinheit 8. Der von dieser Lasereinheit 8 erzeugte modulierte Projektionsstrahl 3 trifft auf den Mikrospiegel 2 des Mikrospiegelscanners und wird durch diesen auf eine nicht dargestellte Projektionsfläche abgelenkt. Gleichzeitig wird über die weitere Lichtquelle 5 der Messstrahl 6 über den Mikrospiegel 2 auf den positionsempfindlichen Detektor 7 gerichtet. Von diesem Detektor 7 werden die vier Ableitströme in einer analogen Signalaufbereitung in Baustein 14 zu normierten x- bzw. y-Positionssignalen verarbeitet (nach dem Schema (X2 – X1)/(X2 + X1), wenn X2 und X1 die beiden Teilströme in x-Richtung darstellen). Die beiden aufbereiteten Analogsignale werden in einem Analog-Digital-Konverter 9 digitalisiert und sprechen unmittelbar den mit Bildinformation beschriebenen Bildspeicherbaustein 10 an. Am Ausgang der angesprochenen Speicherzelle liegt nun die Information „1“ oder „0“ an. Mit diesem Signal wird über die Steuereinheit 11 die Modulationseinrichtung der Lasereinheit 8 angesteuert, um die Intensität der Lichtquelle entsprechend einzustellen. Vorzugsweise wird hierbei ein Bildspeicher eingesetzt, der über zwei Ports verfügt und gleichzeitig beschrieben und ausgelesen werden kann.
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Diese Datenverarbeitung erfolgt in Echtzeit beim Betrieb des Bildprojektors. Während der Projektionsstrahl die Position eines bestimmten Bildpunktes auf der Projektionsfläche überquert, greift die Elektronik mit Hilfe der ermittelten x- und y-Position auf den Bildspeicher zu und erfragt, ob das entsprechende Bildspeicherelement bei einer Ein-Bit-Darstellung gesetzt ist oder nicht. Ist das Bildspeicherelement gesetzt, dann wird der Laser angeschaltet. Ist das Bildspeicherelement nicht gesetzt, bleibt der Laser aus.
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Natürlich lässt sich die Codierung auch entsprechend invertieren oder ohne Einschränkung auch auf eine Grauwertdarstellung übertragen. Entsprechend wird dann nicht ein einziges Bit aus dem Bildspeicher ausgelesen, sondern ein Datenwort bestehend aus einer größeren Anzahl von Bits (z. B. 8, 12, 16, usw.), um die Helligkeit der Lichtquelle mit der Modulationseinrichtung entsprechend einzustellen. Handelt es sich um Farbinformation, so müssen derartige Grauwerte, beispielsweise bei einem RGB-System, für jeden der an der Farbdarstellung beteiligten Farbkanäle ausgelesen werden.
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Durch die Bewegung des Projektionsstrahls über die Projektionsfläche wird zu jedem Zeitpunkt eine derartige Positionserfassung und Einstellung der Intensität der Lichtquelle vorgenommen, so dass der Projektionsstrahl auf dieser Basis moduliert wird, um das Bild auf die Projektionsfläche zu schreiben.
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3 zeigt schließlich eine mögliche Verwendung des vorliegenden Bildprojektors in einem Mobiltelefon 12, mit dem dann auf eine gerade zur Verfügung stehende Fläche das Bild in einer ausreichenden Größe projiziert werden kann (Projektionsfläche 13).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- 2D-Scanner-Chip
- 2
- Mikrospiegel
- 3
- Projektionsstrahl
- 4
- Lichtquelle
- 5
- Lichtquelle
- 6
- Messstrahl
- 7
- positionsempfindlicher Detektor
- 8
- Lasereinheit
- 9
- Analog-Digital-Konverter
- 10
- Bildspeicher
- 11
- Steuereinheit
- 12
- Mobiltelefon
- 13
- Projektionsfläche
- 14
- Baustein für analoge Signalaufbereitung
