DE112006001075T5

DE112006001075T5 - Scanlinienausrichtung in Rastermuster

Info

Publication number: DE112006001075T5
Application number: DE112006001075T
Authority: DE
Inventors: Dmitriy Yavid
Original assignee: Symbol Technologies LLC
Current assignee: Microvision Inc
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2006-04-20
Publication date: 2008-03-13
Also published as: JP5392894B2; CN101189619A; WO2006116329A1; JP2008539464A; US7059523B1; CN100541518C

Abstract

Eine Anordnung zum Synchronisieren eines Datensignals auf einem Muster von ungeraden und geraden Scanlinien mit der Bewegung eines Scanspiegels, der betriebsbereit ist, um einen Lichtstrahl entlang jeder Scanlinie hinwegzustreichen, wobei die Anordnung Folgendes aufweist:
a) einen Antrieb zum periodischen Oszillieren des Scanspiegels zwischen Endpositionen an gegenüberliegenden Enden einer Mittelposition;
b) eine Leuchtvorrichtung zum Übertragen eines ersten Lichtimpulses zu dem Scanspiegel zur Reflektion von diesem während des Hinwegstreichens über jede ungerade Scanlinie, und zum Übertragen eines zweiten Lichtimpulses zu dem Scanspiegel zur Reflektion von diesem, während des Hinwegstreichens über jede gerade Scanlinie, wobei die ersten und zweiten Lichtimpulse benachbarter ungerader und gerader Scanlinien eine gleiche Zeitdauer besitzen;
c) einen Detektor zum Detektieren von Licht, das von dem Scanspiegel durch die ersten und zweiten Lichtimpulse reflektiert wird, um erste bzw. zweite detektierte Signale zu erzeugen; und
d) einen Prozessor, der betriebsmäßig mit dem Antrieb, der Leuchtvorrichtung und dem...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Ausrichtung von Scanlinien in einem Rastermuster und auf eine Anordnung für und ein Verfahren zum Synchronisieren eines Datensignals auf einem Muster von ungeraden und geraden Scanlinien mit der Bewegung eines Scanspiegels, der betriebsbereit ist, um einen Lichtstrahl entlang jeder Scanlinie hinwegzustreichen, insbesondere zur Verwendung in einem Farbbildprojektionssystem, das betriebsbereit ist, um ein zweidimensionales Bild in Farbe zu projizieren, während ein geringer Stromverbrauch, eine hohe Auflösung, eine kompakte Miniaturgröße, ein leiser Betrieb und eine minimale Vibration aufrechterhalten werden.
Es ist allgemein bekannt, ein zweidimensionales Bild auf einen Bildschirm zu projizieren, und zwar basierend auf einem Paar von Scanspiegeln, die in zueinander rechtwinkligen Richtungen oszillieren, um einen Laserstrahl über ein Rastermuster hinwegzustreichen, das aus ungeraden Scanlinien besteht, und zwar beispielsweise von links nach rechts über den Bildschirm hinweggestrichen, sowie geraden Scanlinien, beispielsweise von rechts nach links über den Bildschirm hinweggestrichen. Jede Scanlinie besitzt eine Anzahl von Pixeln. Ein Laser zum Emittieren des Laserstrahls wird durch einen Prozessor ansprechend auf ein Videosignal erregt, um zu bewirken, dass ausgewählte Pixel beleuchtet und sichtbar gemacht werden, um das Bild zur Ansicht auf dem Bildschirm zu erzeugen. Die bekannten Projektionssysteme projizieren jedoch das Bild mit begrenzter Auflösung, typischerweise weniger als einem Viertel der VGA-Qualität (VGA = Video-Graphics-Array) von 640×480 Pixel und leiden oft unter einer Fehlausrichtung zwischen den Scanlinien, die eine Bildversetzung von einem zum anderen erzeugen.
Um die Helligkeit des projizierten Lichts zu maximieren, tragen sowohl die ungeraden als auch geraden Scanlinien das Videosignal, d.h. das Bild wird aus den Videodaten von sowohl den ungeraden als auch geraden Scanlinien konstruiert. Jedes benachbarte Paar von geraden Scanlinien muss miteinander ausgerichtet werden, um das Bilden versetzter Bilder zu verhindern. Um eine solche Konvergenz oder Ausrichtung zwischen jedem benachbarten Paar von ungeraden und geraden Scanlinien sicherzustellen, muss eine nahezu perfekte Synchronisation, typischerweise geringer als 0,01% Genauigkeit, zwischen dem Videosignal und der Bewegung des Scanspiegels aufrechterhalten werden, der verantwortlich für das Hinwegstreichen des Laserstrahls entlang jeder Scanlinie ist.
In der Technik wurden verschiedene Positions- oder Geschwindigkeitsrückkopplungsschaltungen vorgeschlagen, um zu versuchen, eine derart hohe absolute Genauigkeit vorzusehen. Es wurde vorgeschlagen, dass die piezoelektrischen Wandler die Bewegung des Scanspiegels detektieren. Ebenso wurde ein Permanentmagnet auf dem Scanspiegel in der Nähe einer elektromagnetischen Spule angebracht, um ein Rückkopplungssignal zu erzeugen, das eine Anzeige für die Bewegung des Scanspiegels bildet. Optische Lichtemittiervorrichtungen und Lichtdetektoren, ebenso wie kapazitive Sensoren, sind ebenfalls vorgeschlagen worden.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass die bekannten Rückkopplungsschaltungen alles in allem nicht zufriedenstellend sind. Unvermeidlich gibt es eine Fehlausrichtung zwischen den Scanlinien, die korrigiert werden muss, typischerweise durch ein Kalibrierungsverfahren, in dem das Bild beobachtet wird, beispielsweise durch menschliche oder maschinelle Sicht, und dann wird der Spiegelantrieb angepasst bis die Scanlinien ausgerichtet sind. Bedauerlicherweise berücksichtigt diese Kalibrierung nicht Veränderungen in der Temperatur und der Alterung der Schaltungskomponenten und muss folglich von Zeit zu Zeit wiederholt werden, ein Verfahren das ein Konsument wahrscheinlich nicht bereit ist auszuführen.
Bestimmte elektro-optische Leser zum elektro-optischen Lesen eines Raummusters grapischer (Kenn-)Zeichen, beispielsweise eines zweidimensionalen Symbols, streichen ebenfalls einen Laserstrahl als ein Rastermuster von Scanlinien durch Bewegen eines Scanspiegels hinweg. Es ist wünschenswert, dass jede Scanlinie, ob sie von links nach rechts oder von rechts nach links über das Symbol hinweg gestrichen wird, verwendet wird, um das zweidimensionale Symbol zu lesen.
Demgemäß ist es ein allgemeines Ziel dieser Erfindung, die Scanlinien in einem Rastermuster auszurichten, insbesondere zur Verwendung in einer Bildprojektionsanordnung, die ein scharfes und klares, zweidimensionales Farbbild auf einen Anzeigebildschirm projiziert.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, ein Datensignal auf einem Muster von ungeraden und geraden Scanlinien mit der Bewegung eines Scanspiegels zu synchronisieren, der betriebsbereit ist, um einen Lichtstrahl entlang jeder Scanlinie hinwegzustreichen.
Noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, die Bildkalibrierung in Bildprojektionsanordnungen zu beseitigen.
Noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, eine nahezu perfekte Ausrichtung zwischen ungeraden und geraden Scanlinien eines projizierten Bilds zu erreichen.
Ein zusätzliches Ziel ist es eine kompakte, leichtgewichtige und tragbare Miniaturfarbbildprojektionsanordnung, die nützlich in vielen Instrumenten unterschiedlicher Formfaktoren ist.
In Übereinstimmung mit diesen Zielen und anderen, die im Folgenden offensichtlich werden, besteht ein Merkmal dieser Erfindung kurz gesagt in einer Anordnung für und ein Verfahren zum Synchronisieren eines Datensignals, wie beispielsweise eines Videosignals, auf einem Muster von ungeraden und geraden Scanlinien mit der Bewegung eines Scanspiegels, der betriebsbereit ist, um einen Lichtstrahl, insbesondere einen Laserstrahl, entlang jeder Scanlinie hinwegzustreichen.
Die Anordnung umfasst einen Antrieb zum periodischen Oszillieren des Scanspiegels zwischen Endpositionen an gegenüberliegenden Enden einer Mittelposition. Beispielsweise wird eine Reihe von Antriebspulsen periodisch an den Antrieb angelegt, um zu bewirken, dass der Scanspiegel mit einer mechanischen Resonanzfrequenz, z.B. 30 kHz, oszilliert.
Die Anordnung umfasst ebenfalls einen Illuminator bzw. eine Leuchtvorrichtung, z.B. eine Leuchtdiode oder einen Laser, um einen ersten Lichtimpuls zu dem Scanspiegel zur Reflektion von diesem während des Hinwegstreichens über jede ungerade Scanlinie zu übertragen, und zum Übertragen eines zweiten Lichtimpulses an den Scanspiegel zur Reflektion von diesem während des Hinwegstreichens über jede gerade Scanlinie. Die ersten und zweiten Lichtimpulse für jedes benachbarte Paar von ungeraden und geraden Scanlinien besitzen die gleiche Zeitdauer und werden idealerweise in der Mitte jeder Scanlinie übertragen.
Die Anordnung umfasst weiter einen Detektor, z.B. einen Photodetektor zum Detektieren von Licht, das von dem Scanspiegel durch die ersten und zweiten Lichtimpulse reflektiert wird, um erste bzw. zweite detektierte Signale zu erzeugen. Die Leuchtvorrichtung und der Detektor sind vorzugsweise auf der gleichen Seite des Scanspiegels gelegen und der Detektor erzeugt gleich bleibend jedes detektierte Signal zwischen den Endpositionen des Spiegels.
Ein Prozessor ist operativ mit dem Antrieb, der Leuchtvorrichtung und dem Detektor verbunden und ist betriebsbereit, um die ersten und zweiten detektierten Signale zu verarbeiten, um die Mittelposition des Spiegels für jede benachbarte ungerade und gerade Scanlinie zu bestimmen, und um den Antrieb zu steuern, um die Mittelposition für jede ungerade Scanlinie mit der Mittelposition für jede benachbarte gerade Scanlinie zur Ausrichtung des Musters der Scanlinien auszurichten. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst der Prozessor einen ungeraden Integrator zum Integrieren jedes ersten detektierten Signals, um ein erstes integriertes Signal zu erzeugen, und einen geraden Integrator, um jedes zweite detektierte Signal zu integrieren, um ein zweites integriertes Signal zu erzeugen, sowie eine Steuervorrichtung, beispielsweise ein Mikroprozessor, zum Vergleichen der integrierten Signale, und um die Mittelposition des Spiegels für jede benachbarte ungerade und gerade Scanlinie zu bestimmen, wenn die integrierten Signale dich gleichen sind. Sobald die Mittelposition des Spiegels für jede Scanlinie bekannt ist, dann sind die Endpositionen des Spiegels für jede Scanlinie bekannt. Wenn die Positionen sämtlicher Scanlinien bekannt sind, sind die Scanlinien miteinander ausgerichtet.
In dem Fall einer Bildprojektionsanordnung besitzt jede Scanlinie eine Anzahl von Pixeln, und der Prozessor bewirkt, dass ausgewählte Pixel auf den Scanlinien beleuchtet und sichtbar gemacht werden, und zwar ansprechend auf das Videosignal, um ein Bild zu erzeugen. Mit der Ausrichtung sämtlicher Scanlinien werden keine versetzten Bilder erzeugt und folglich ist keine Kalibrierung notwendig.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines handgehaltenen Instruments, das eine Bild bei einem Arbeitsabstand von diesem projiziert;
2 ist eine vergrößerte, perspektivische Überkopfansicht einer Bildprojektionsanordnung zur Installation in dem Instrument der 1;
3 ist eine obere Draufsicht auf die Anordnung der 2;
4 ist eine perspektivische Vorderansicht eines Trägheitsantriebs zur Verwendung in der Anordnung der 2;
5 ist eine perspektivische Rückansicht des Trägheitsantriebs der 4;
6 ist eine perspektivische Ansicht einer praktischen Implementierung der Anordnung der 2;
7 ist ein Elektroschemablockdiagramm, das den Betrieb der Anordnung der 2 darstellt;
8 ist eine diagrammatische Ansicht eines Teils einer Synchronisationsanordnung gemäß dieser Erfindung;
9 ist ein Diagramm der Spiegelbewegung versus der Zeit;
10 ist ein Diagramm eines Videosignals, das in korrekter Weise an die entsprechenden Scanlinien angenähert ist;
11 ist ein Diagramm eines Videosignals, das in nicht korrekter Weise an die entsprechenden Scanlinien angenähert ist;
12 ist eine diagrammatische Ansicht von korrekt angenäherten Pixeln und nicht korrekt angenäherten Pixeln auf dem Anzeigebildschirm;
13 ist ein Diagramm der Antwortcharakteristik des Detektors als einer Funktion des Scanwinkels des Spiegels;
14 ist ein Elektroschema der Synchronisationsanordnung gemäß dieser Erfindung;
15 ist ein Diagramm der Spiegelversetzung versus der Zeit;
16 ist ein Diagramm der Antriebsimpulse, die verwendet werden um den Spiegel anzutreiben;
17 ist ein Diagramm der Beleuchtungsvorrichtungsimpulse, die verwendet werden um die Beleuchtungsvorrichtung zu modulieren;
18 ist ein Diagramm der detektierten Signale, die durch den Detektor detektiert werden;
19 ist ein Diagramm der integrierten Signale versus des Scanwinkels des Spiegels, wenn die integrierten Signale bei einem Mittelteil des Spiegels übereinstimmen; und
20 ist ein Diagramm analog zu 19, das aber einen Versatz der integrierten Signale bei der Mittelposition des Spiegels darstellt.
Das Bezugszeichen 10 in 1 bezeichnet im Allgemeinen ein handgehaltenes Instrument, beispielsweise einen PDA, in dem eine leichtgewichtige, kompakte Bildprojektionsanordnung 20, wie in 2 gezeigt, angebracht und betriebsbereit ist, um ein zweidimensionales Farbbild mit einer variablen Entfernung von dem Instrument zu projizieren. Als Beispiel ist ein Bild 18 innerhalb eines Arbeitsbereichs von Entfernungen relativ zu dem Instrument 10 gelegen.
Wie in 1 gezeigt, erstreckt sich das Bild 18 über einen optisch horizontalen Scanwinkel A, der sich entlang der horizontalen Richtung erstreckt, sowie einen optisch vertikalen Scanwinkel B, der sich entlang der optisch vertikalen Richtung des Bilds erstreckt. Wie unten beschrieben, weist das Bild beleuchtete und unbeleuchtete Pixel auf einem Rastermuster von Scanlinien auf, über die durch einen Scanner in der Anordnung 20 hinweggestrichen wird.
Die Parallelepiped-Form des Instruments 10 stellt nur einen Formfaktor eines Gehäuses dar, in dem die Anordnung 20 implementiert werden kann. Das Instrument kann als Füller bzw. Stift, ein Mobiltelefon, eine Muschelschale oder eine Armbanduhr geformt sein, wie beispielsweise in U.S. Patentanmeldung Serien-Nr. 10/090,653 , eingereicht am 4. März 2002, dem gleichen Anmelder wie der vorliegenden Anmeldung zugewiesen, und hierin durch Bezugnahme enthalten, gezeigt.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel misst die Anordnung 20 weniger als ungefähr 30 Kubikzentimeter im Volumen. Diese kompakte Miniaturgröße ermöglicht es, dass die Anordnung 20 in den Gehäusen vieler unterschiedlicher Formen, groß oder klein, tragbar oder stationär, einschließlich einigen angebracht wird, die eine On-board-Anzeige 12, eine Tastatur 14 und ein Fenster 16 umfassen, durch welches das Bild projiziert wird.
Bezug nehmend auf die 2 und 3 umfasst die Anordnung 20 einen Halbleiterlaser 22, der bei Erregung einen hellen, roten Laserstrahl bei ungefähr 635–655 Nanometern emittiert. Die Linse 24 ist ein biasphärisch konvexe Linse mit einer positiven Brennweite und die betriebsfähig ist, um nahezu die gesamte Energie in dem roten Strahl zu sammeln und einen beugungsbegrenzten Strahl zu erzeugen. Die Linse 26 ist eine konkave Linse mit einer negativen Brennweite. Die Linsen 24, 26 werden durch nicht dargestellte, entsprechende Linsenhaltevorrichtungen getrennt auf einer Tragevorrichtung (aus Klarheitsgründen nicht in 2 dargestellt) innerhalb des Instruments 10 gehalten. Die Linsen 24, 26 formen das Profil des roten Strahls über die Arbeitsentfernung hinweg.
Ein weiterer Halbleiterlaser 28 ist auf der Tragevorrichtung angebracht und emittiert bei Erregung einen beugungsbegrenzten blauen Laserstrahl bei ungefähr 475–505 Nanometern. Eine weitere biasphärisch konvexe Linse 30 und eine konkave Linse 32 werden eingesetzt, um das Profil des blauen Strahls in einer zu den Linsen 24, 26 analogen Art und Weise zu formen.
Ein grüner Laserstrahl mit einer Wellenlänge in der Größenordnung von 530 Nanometern wird nicht durch einen Halbleiterlaser erzeugt, sondern stattdessen durch ein grünes Modul 34 mit einer gepumpten YAG-Kristalllaserdiode im Infrarotbereich, deren Ausgabestrahl 1060 Nanometer beträgt. Ein nicht-linearer Frequenzverdopplungskristall ist in dem Infrarotlaserhohiraum zwischen den beiden Laserspiegeln. Da die Infrarotlaserleistung innerhalb des Hohlraums viel größer ist als die Leistung, die außerhalb des Hohlraums eingekoppelt wird, erzeugt der Frequenzverdoppler effizienter das verdoppelte Frequenzgrünlicht innerhalb des Hohlraums. Der Ausgabespiegel des Lasers reflektiert die 1060 nm Infrarotstrahlung und ist durchlässig gegenüber dem gedoppelten 530 nm Grünlaserstrahl. Da der korrekte Betrieb des Festkörperlasers und des Frequenzverdopplers eine präzise Zeitsteuerung erfordern, wird eine Halbleitervorrichtung verwendet, die sich auf den Peltier-Effekt stützt, um die Temperatur des Grünlasermoduls zu steuern. Die thermo-elektrische Kühlvorrichtung kann die Vorrichtung entweder erwärmen oder abkühlen, und zwar abhängig von der Polarität des angelegten Stroms. Ein Thermistor ist Teil des Grünlasermoduls, um seine Temperatur zu überwachen. Die Ausgabe von dem Thermistor wird in die Steuervorrichtung eingespeist, welche den Steuerstrom an die thermo-elektrische Kühlvorrichtung demgemäß anpasst.
Wie unten beschrieben, werden die Laser im Betrieb mit Frequenzen in der Größenordnung von 100 MHz pulsiert. Die roten und blauen Halbleiterlaser 22, 28 können mit derart hohen Frequenzen pulsiert werden, die gegenwärtig verfügbaren grünen Festkörperlaser können dies jedoch nicht. Als eine Folge davon wird der grüne Laserstrahl, der aus dem grünen Modul 34 austritt, mit einem akustooptischen Modulator (AOM) 36 pulsiert, der eine akustische, stehende Welle innerhalb eines Kristalls zur Beugung des grünen Strahls erzeugt. Der AOM 36 erzeugt jedoch nicht beugenden Strahl 38 nullter Ordnung und einen pulsierten, gebeugten Strahl 40 erster Ordnung. Die Strahlen 38, 40 divergieren voneinander und um sie zu trennen, um den unerwünschten Strahl 38 nullter Ordnung zu beseitigen, werden die Strahlen 38, 40 entlang eines langen, gefalteten Pfads mit einem Faltspiegel 42 geführt. Alternativ kann der AOM entweder außerhalb oder innerhalb des grünen Lasermoduls verwendet werden, um den grünen Laserstrahl zu pulsieren. Andere mögliche Wege, den grünen Laserstrahl zu modulieren, umfassen die Elektroabsorptionsmodulation oder den Mach-Zender-Interferometer. Der AOM ist schematisch in 2 gezeigt.
Die Strahlen 38, 40 werden durch die positiven und negativen Linsen 44, 46 geführt. Nur der gebeugte grüne Strahl 40 wird jedoch zugelassen, auf den Faltspiegel 48 aufzutreffen und von diesem reflektiert zu werden. Der nicht gebeugte Strahl 38 wird durch einen Absorber 50, der vorzugsweise auf dem Spiegel 48 angebracht ist, absorbiert.
Die Anordnung umfasst ein Paar von dichroitischen Filtern 52, 54, die angeordnet sind, um die grünen, blauen und roten Strahlen so kollinear wie möglich zu machen, bevor sie eine Scananordnung 60 erreichen. Der Filter 52 ermöglicht es, dass der grüne Strahl 40 durch diesen passiert, aber der blaue Strahl 56 von dem blauen Laser 28 durch den Störeinfluss reflektiert wird. Der Filter 54 ermöglicht es, dass die grünen und blauen Strahlen 40, 56 durch diesen passieren, aber der rote Strahl 58 von dem roten Laser 22 durch den Störeinfluss reflektiert wird.
Die nahezu kollinearen Strahlen 40, 56, 58 werden zu einem stationären Aufprallspiegel 62 geleitet und von diesem reflektiert. Die Scananordnung 60 umfasst einen ersten Scanspiegel 64, der durch einen Trägheitsantrieb 66 (isoliert in 4–5 gezeigt) mit einer ersten Scanrate oszillierbar, um die von dem Aufprallspiegel 62 reflektierten Laserstrahlen über den ersten horizontalen Scanwinkel A hinwegzustreichen, und ein zweiter Scanspiegel 68 ist durch einen elektromagnetischen Antrieb 70 mit einer zweiten Scanrate oszillierbar, um die Laserstrahlen, die von dem ersten Scanspiegel 64 reflektiert werden über den zweiten vertikalen Scanwinkel B hinwegzustreichen. In einer abweichenden Konstruktion können die Scanspiegel 64, 68 durch einen einzelnen Zweiachsenspiegel ersetzt werden.
Der Trägheitsantrieb 66 ist eine Hochgeschwindigkeitskomponente mit geringem elektrischen Stromverbrauch. Details des Trägheitsantriebs können in der U.S. Patentanmeldung Serien-Nr. 10/387,878 , eingereicht am 13. März 2003, und dem gleichen Anmelder wie die vorliegende Anmeldung und hierin durch Bezugnahme enthalten, gefunden werden. Die Verwendung des Trägheitsantriebs verringert den Stromverbrauch der Scananordnung 60 auf weniger als ein Watt und in dem Fall des Projizieren eines Farbbilds, wie unten beschrieben, auf weniger als zehn Watt.
Der Antrieb 66 umfasst einen beweglichen Rahmen 74 zum Tragen des Scanspiegels 64 mittels einer Anlenkung, die ein Paar von kollinearen Anlenkungsteilen 76, 78 umfasst, die sich einlang einer Anlenkungsachse erstrecken und zwischen gegenüberliegenden Bereichen des Scanspiegels 64 und gegenüberliegenden Bereichen des Rahmens verbunden sind. Der Rahmen 74 muss den Scanspiegel 64 nicht umgeben, wie es gezeigt ist.
Der Rahmen, die Anlenkungsteile und der Scanspiegel werden aus ein einstückigen, im Allgemeinen planaren Siliciumsubstrat gebildet, welches ungefähr 150μ dick ist. Das Silicium wird geätzt, um omegaförmige Einschnitte zu bilden, die obere parallele Einschnittbereiche, untere parallele Einschnittbereiche und U-förmige, mittlere Einschnittbereiche besitzen. Der Scanspiegel 64 besitzt vorzugsweise eine ovale Form und kann sich frei in den Einschnittbereichen bewegen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel belaufen sich die Abmessungen entlang der Achsen des ovalförmigen Scanspiegels auf 749μ × 1600μ. Jeder Anlenkungsteil misst 27μ in der Breite und 1130μ in der Länge. Der Rahmen besitzt eine rechteckige Form und misst 3100μ in der Breite und 4600μ in der Länge.
Der Trägheitsantrieb ist auf einer im Allgemeinen planaren gedruckten Leiterplatte 80 angebracht und ist betriebsbereit, um direkt den Rahmen zu bewegen und durch Trägheit indirekt den Scanspiegel 64 um die Anlenkungsachse zu oszillieren. Ein Ausführungsbeispiel des Trägheitsantriebs umfasst ein Paar von piezoelektrischen Wandlern 82, 84, die sich senkrecht auf der Platte 80 und in Kontakt mit beabstandeten Teilen des Rahmens 74 an beiden Seiten des Anlenkungsteils 76 erstrecken. Ein Klebstoff kann verwendet werden, um einen dauerhaften Kontakt zwischen einem Ende jedes Wandlers und jedem Rahmenteil sicherzustellen. Das gegenüberliegende Ende jedes Wandlers ragt aus der Rückseite der Platte 80 hervor und ist elektrisch durch die Drähte 86, 88 mit einer periodisch alternierenden Spannungsquelle (nicht gezeigt) verbunden.
Im Gebrauch legt das periodische Signal eine periodische Antriebsspannung an jeden Wandler an und veranlasst den jeweiligen Wandler sich abwechselnd in der Länge auszudehnen und zusammenzuziehen. Wenn sich der Wandler 82 ausdehnt, zieht sich der Wandler 84 zusammen und umgekehrt, wodurch die beabstandeten Rahmenteile simultan geschoben und gezogen werden und bewirkt wird, dass sich der Rahmen um die Anlenkungsachse verdreht. Die Antriebsspannung besitzt eine Frequenz, die mit der Resonanzfrequenz des Scanspiegels übereinstimmt. Der Scanspiegel wird von seiner ursprünglichen Ruheposition bewegt, bis er ebenfalls um die Anlenkungsachse mit der mechanischen Resonanzfrequenz oszilliert. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind der Rahmen und der Scanspiegel ungefähr 150μ dick und der Scanspiegel besitzt einen hohen Q-Faktor. Eine Bewegung in der Größenordnung von 1μ durch jeden Wandler kann die Oszillation des Scanspiegels mit Scanraten von mehr als 20 kHz bewirken.
Ein weiteres Paar von piezoelektrischen Wandlern 90, 92 erstreckt sich senkrecht zu der Platte 80 und in dauerhaften Kontakt mit beabstandeten Teilen des Rahmens 74 an beiden Seiten des Anlenkungsteils 78. Die Wandler 90, 92 dienen als Rückkopplungsvorrichtungen, um die Oszillationsbewegung des Rahmens und folglich des Scanspiegels 64 zu überwachen und um und um elektrische Rückkopplungssignale zu erzeugen und entlang der Drähte 94, 96 zu einer Rückkopplungssteuerschaltung zu leiten (nicht in 4–5 gezeigt).
Alternativ können anstelle der Verwendung piezoelektrischer Wandler 90, 92 zur Rückkopplung, eine magnetische Rückkopplung verwendet werden, wo ein Permanentmagnet auf der Rückseite des Hochgeschwindigkeitsspiegels angebracht ist und eine externe elektromagnetische Spule verwendet wird, um die sich verändernden Magnetfelder, die durch den oszillierenden Magneten erzeugt werden, aufzunehmen.
Obwohl Licht von der Außenoberfläche des Scanspiegels reflektiert werden kann, ist es wünschenswert die Oberfläche des Spiegels 64 mit einer spiegelnden Beschichtung, die aus Gold, Silber, Aluminium oder einer speziell ausgelegten, hochreflektiven, dielektrischen Beschichtung besteht, zu beschichten.
Der elektromagnetische Antrieb 70, umfasst einen Permanentmagneten der gemeinsam auf und hinter dem zweiten Scanspiegel 68 angebracht ist, und eine elektromagnetische Spule 72, die betriebsbereit ist, um ein periodisches Magnetfeld ansprechend auf den Empfang eines periodischen Antriebssignals zu erzeugen. Die Spule 72 ist benachbart zu dem Magnet, so dass das periodische Feld magnetisch mit dem permanenten Feld des Magneten interagiert und bewirkt, dass der Magnet und seinerseits der zweite Scanspiegel 68 oszillieren.
Der Trägheitsantrieb 66 oszilliert den Scanspiegel 64 mit einer hohen Geschwindigkeit mit einer Scanrate, die vorzugsweise größer als 5 kHz ist und noch bevorzugter in der Größenordnung von 18 kHz oder mehr liegt. Diese hohe Scanrate liegt bei einer unhörbaren Frequenz, wodurch Geräusche und Vibration minimiert werden. Der elektromagnetische Antrieb 70 oszilliert den Scanspiegel 68 mit einer langsameren Scanrate in der Größenordnung von 40 Hz, was ausreichend schnell ist, um es zu ermöglichen, dass das Bild auf einer menschlichen Augennetzhaut ohne übermäßiges Flimmern bleibt.
Der schnellere Spiegel 64 streicht über eine horizontale Scanlinie hinweg, und der langsamere Spiegel 68 streicht über die horizontale Scanlinie vertikal hinweg, wodurch ein Rastermuster erzeugt wird, welches ein Netz oder eine Sequenz annähernd paralleler Scanlinien ist, aus denen das Bild konstruiert wird. Jede Scanlinie besitzt eine Anzahl von Pixeln. Die Bildauflösung besitzt vorzugsweise die XGA-Qualität von 1024×768 Pixeln. Über einen begrenzten Arbeitsbereich können wir einen hochauflösenden Fernsehstandard, bezeichnet als 720p, von 1270×720 Pixeln anzeigen. In einigen Anwendungen ist eine einhalbfache VGA-Qualität von 320×480 Pixeln oder eine einviertelfache VGA-Qualität von 320×240 Pixeln ausreichend. Minimal ist eine Auflösung von 160×160 Pixeln erwünscht.
Die Rollen der Spiegel 64, 68 könnten umgekehrt werden, so dass der Spiegel 68 schneller und der Spiegel 64 langsamer ist. Der Spiegel 64 könnte ebenfalls ausgelegt sein, um die über vertikale Scanlinie hinwegzustreichen, in welchem Fall der Spiegel 68 über die horizontale Scanlinie hinwegstreichen würde. Der Trägheitsantrieb kann ebenfalls verwendet werden, um den Spiegel 68 anzutreiben. In der Tat könnte jeder der beiden Spiegel durch einen elektromechanischen, elektrischen, mechanischen, elektrostatischen, magnetischen oder elektromagnetischen Antrieb angetrieben werden.
Der langsame Spiegel wird in einem Hinwegstreichmodus mit konstanter Geschwindigkeit betrieben, in welcher Zeit das Bild angezeigt wird. Während der Rückkehr des Spiegels wird der Spiegel zurück in die Ausgangsposition mit seiner natürlichen Frequenz, die signifikant höher ist, hinwegstreicht. Während der Rückkehrstrecke des Spiegels können die Laser abgeschaltet werden, um den Stromverbrauch der Vorrichtung zu verringern.
6 ist eine praktische Implementierung der Anordnung 20 in der gleichen Perspektive wie der der 2. Die zuvor erwähnten Komponenten werden auf einer Tragevorrichtung angebracht, die eine obere Abdeckung 100 und eine Trageplatte 102 umfasst. Haltevorrichtungen 104, 106, 108, 110, 112 halten jeweils die Faltespiegel 42, 48, die Filter 52, 54 und den Abprallspiegel 62 in gemeinsamer Ausrichtung. Jede Haltevorrichtung besitzt eine Vielzahl von Positionierungseinschnitten zur Aufnahme von Positionierungspfosten, die stationär auf der Tragevorrichtung angebracht sind. Auf diese Weise sind die Spiegel und Filter in korrekter Weise positioniert. Wie gezeigt, gibt es drei Pfosten, wodurch zwei Winkelanpassungen und eine seitliche bzw. laterale Anpassung ermöglicht werden. Jede Haltevorrichtung kann in ihrer Endposition verklebt werden.
Das Bild wird durch selektive Beleuchtung der Pixel in einer oder mehreren der Scanlinien konstruiert. Wie unten in größerem Detail mit Bezugnahme auf 7 beschrieben, bewirkt eine Steuervorrichtung 114, dass ausgewählte Pixel in dem Rastermuster beleuchtet werden, und durch die drei Laserstrahlen sichtbar gemacht werden. Beispielsweise leiten rote, blaue und grüne Leistungssteuervorrichtungen 116, 118, 120 jeweils elektrische Ströme zu den roten, blauen und grünen Lasern 22, 28, 34, um letztere zu erregen, um die jeweiligen Lichtstrahlen bei jedem ausgewählten Pixel zu emittieren und leiten keine elektrischen Ströme zu den roten, blauen und grünen Lasern, um letztere zu enterregen, um die anderen, nicht ausgewählten Pixel nicht zu beleuchten. Das entstehende Muster von beleuchteten und nicht beleuchteten Pixeln weist das Bild auf, welches jegliche Anzeige einer menschen- oder maschinenlesbaren Information oder Graphik sein kann.
Bezug nehmend auf 1 ist das Rastermuster in einer vergrößerten Ansicht gezeigt. Beginnend bei einem Endpunkt werden die Laserstrahlen durch den Trägheitsantrieb entlang der horizontalen Richtung mit der horizontalen Scanrate zu einem gegenüberliegenden Endpunkt hinweggestrichen, um eine Scanlinie zu bilden. Daraufhin werden die Laserstrahlen durch den elektromagnetischen Antrieb 70 entlang der vertikalen Richtung mit der vertikalen Scanrate zu einem anderen Endpunkt hinweggestrichen, um eine zweite Scanlinie zu bilden. Die Bildung ungerader und gerader Scanlinien schreitet in der gleichen Art und Weise voran.
Das Bild wird in dem Rastermuster durch Erregen oder An- und Aus-Pulsieren des Lasers zu ausgewählten Zeiten unter Steuerung des Mikroprozessors 114 oder der Steuerschaltung durch Betrieb der Leistungssteuervorrichtungen 116, 118, 120 erzeugt. Die Laser erzeugen sichtbares Licht und werden nur angeschaltet, wenn ein Pixel in dem erwünschten Bild gesehen werden soll. Die Farbe jedes Pixels wird durch eine oder mehrere der Farben der Strahlen bestimmt. Jegliche Farbe im Spektrum des sichtbaren Lichts kann durch selektive Überlagerung von einem oder mehreren der roten, blauen und grünen Laser gebildet werden. Das Rastermuster ist ein Netz, das aus mehreren Pixeln auf einer Linie und mehreren Linien besteht. Das Bild ist eine Bitmap ausgewählter Pixel. Jeder Buchstabe oder jede Zahl, jegliche graphische Darstellung oder Logo, und sogar maschinenlesbare Strichcodesymbole können als ein Bitmap-Bild abgebildet werden.
Wie in 7 gezeigt, wird ein eingehendes Videosignal mit vertikalen und horizontalen Synchronisationsdaten, ebenso wie Pixel- und Clock- bzw. Taktdaten, zu den roten, blauen und grünen Puffern 122, 124, 126 unter der Steuerung des Mikroprozessors 114 gesendet. Die Speicherung eines vollständigen VGA-Rahmens erfordert viele Kilobytes und es wäre wünschenswert, ausreichend Speicher in den Puffern für zwei vollständige Rahmen zu besitzen, um zu ermöglichen, dass ein Rahmen geschrieben wird, während ein weiterer Rahmen bearbeitet und projiziert wird. Die gepufferten Daten werden an einen Formstierer 128 unter der Steuerung eines Geschwindigkeits-Profilers 130 und zu roten, blauen und grünen Nachschlagtabellen (LUTs = Look Up Tables) 132, 134, 136 gesendet, um inhärente, interne Verzerrungen zu korrigieren, die durch das Scannen verursacht werden, ebenso wie geometrische Verzerrungen, die durch den Winkel der Anzeige des projizierten Bilds verursacht werden. Die resultierenden roten, blauen und grünen digitalen Signale werden in rote, blaue und grüne analoge Signale durch Digital-zu-Analog-Wandler (DACs = Digital to Analog Converters) 138, 140, 142 umgewandelt. Die roten und blauen analogen Signale werden den roten und blauen Laserantrieben (LDs = Laser Drivers) 144, 146 zugeführt, die ebenfalls mit den roten und blauen Leistungssteuervorrichtungen 116, 118 verbunden sind. Das grüne analoge Signal wird dem AOM-Hochfrequenzantrieb (RF = Radio Frequency) 150 und seinerseits dem grünen Laser 34 zugeführt, der ebenfalls mit einem grünen Laserantrieb 148 und mit der grünen Leistungssteuervorrichtung 120 verbunden ist.
Die Rückkopplungssteuerungen sind ebenfalls in 7 gezeigt, einschließlich der roten, blauen und grünen Photodiodenverstärker 152, 154, 156 verbunden mit roten, blauen und grünen Analog-zu-Digital-(A/D)Wandlern 158, 160, 162 und ihrerseits mit dem Mikroprozessor 114. Die Wärme wird durch einen Thermistorverstärker 164, verbunden mit einem A/D-Wandler 166 und dieser seinerseits mit dem Mikroprozessor, überwacht.
Die Scanspiegel 64, 68 werden durch die Antriebvorrichtungen 168, 170 angetrieben, denen analoge Antriebssignale von den DACs 172, 174 zugeführt werden, die ihrerseits mit dem Mikroprozessor verbunden sind. Die Rückkopplungsverstärker 176, 178 detektieren die Position der Scanspiegel 64, 68 und sind mit den Rückkopplungs-A/Ds 180, 182 und diese ihrerseits mit dem Mikroprozessor verbunden.
Eine Leistungsmanagementschaltung 184 ist betriebsbereit, um die Leistung zu minimieren, während schnelle Einschaltzeiten ermöglicht werden, vorzugsweise indem der grüne Laser zu allen Zeiten angeschaltet bleibt und durch Halten des Stroms der roten und blauen Laser gerade unterhalb der Laserschwelle.
Eine Lasersicherheitabschaltschaltung 186 ist betriebsbereit, um die Laser abzuschalten, wenn detektiert wird, dass einer der beiden Scanspiegel 64, 68 sich in einer Fehlposition befindet.
Gemäß dieser Erfindung sollen die Scanlinien in dem Rastermuster 18 miteinander ausgerichtet werden. Zur einfacheren Beschreibung werden die Scanlinien, über die von links-nach-rechts hinweggestrichen wird, als ungerade Linien bezeichnet, und die Scanlinien über die von rechts-nach-links hinweggestrichen wird, werden als gerade Linien bezeichnet, obwohl das Umgekehrte wahr sein könnte. Über jeder Scanlinie wird durch den Scanspiegel 64 hinweggestrichen, der in 8 isoliert gezeigt ist, um den zusammengesetzten Laserstrahl 40, 56, 58 der auf diesen auftrifft, von einer vorderen reflektierenden Oberfläche 212 zu einem Anzeigebildschirm hinwegzustreichen. Der Scanspiegel 64 wird periodisch mit seiner mechanischen Resonanzfrequenz durch die Antriebsvorrichtung 168 angetrieben, und 9 stellt die sinusförmige Oszillation des Scanspiegels 64 dar, die als Winkelversetzung als einer Funktion der Zeit eingezeichnet ist. Für die repräsentative ungerade Linie 200 zeigt die Zeit t_a eine Endposition des Spiegels 64 an, während die Zeit t_b die gegenüberliegende Endposition des Spiegels 64 anzeigt. Analog stellt für die repräsentative ungerade Linie 201 die Zeiten t_b und t_c die Endpositionen des Spiegels 64 dar.
10 stellt das zuvor erwähnte Videosignal auf repräsentativen Scanlinien 200, 201 dar, wenn diese ausgerichtet sind. Auf diese Weise beginnt das Videosignal für die Linie 200 bei t_a und endet bei t_b, während das Videosignal für die Linie 201 bei t_b beginnt und bei t_c endet.
11 stellt das Videosignal dar, wenn es eine Fehlausrichtung zwischen den benachbarten geraden und ungeraden Scanlinien 200, 201 gibt. Jetzt endet das Videosignal für die Linie 200 nicht bei t_b, sondern endet später bei t_d. Ebenso endet das Videosignal für die Linie 201 nicht bei t_c, sondern endet später bei t_e.
12 ist ein schematisches Diagramm, das die Pixelposition auf dem Anzeigebildschirm darstellt. Die Mittelposition des Spiegels, der über die Scanlinien 200, 201, 202 hinwegstreicht, ist jeweils als Punkt A, B, C bezeichnet und die sich in vertikaler Ausrichtung befinden, was auch als korrekte Konvergenz bezeichnet wird. Wenn jedoch die Mittelposition des Spiegels von der Mitte der Scanlinien 200, 201, 202 versetzt ist, wie durch die Punkte A', B', C' angezeigt, dann gibt es eine vertikale Fehlausrichtung, die ebenfalls als fehlerhafte Konvergenz bezeichnet wird. Diese Erfindung ist auf das Sicherstellen einer korrekten Konvergenz zwischen sämtlichen Scanlinien des Rastermusters gerichtet.
Gemäß dieser Erfindung ist eine Leuchtvorrichtung 214, wie beispielsweise eine Leuchtdiode oder ein Laser, positioniert, um zu einer hinteren Reflektionsoberfläche 216 des Scanspiegels 64 zu weisen, und ist betriebsbereit um Lichtimpulse zu übertragen, wie unten beschrieben, und zwar zur Reflektion von diesem und zur Detektion durch einen Detektor 218, wie beispielsweise einer Photodiode. Die Leuchtvorrichtung 214 und der Detektor 218 sind auf der gleichen Seite des Spiegels 64 positioniert. Der Detektor 218 besitzt eine monotone Antwortcharakteristik, wie in 13 dargestellt, in der der Detektor das schwächste Signal an einer Endposition (Scanwinkel = –D) des Spiegels 64 detektiert, ein etwas stärkeres Signal an einer Mittelposition (Scanwinkel = null Grad) des Spiegels 64 und das stärkste Signal an der gegenüberliegenden Endposition (Scanwinkel = +D) des Spiegels 64.
14 stellt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, in dem die zuvor erwähnte Steuervorrichtung 114 über den Spiegelantrieb 168 den Scanspiegel 64 in Resonanz antreibt. 15 stellt die Spiegelversetzung als eine Funktion der Zeit dar, wenn der Spiegel mit seiner mechanischen Resonanzfrequenz oszilliert. Die Steuervorrichtung 114 erzeugt ein periodisches Antriebssignal, vorteilhafter Weise die Reihe von Antriebsimpulsen die in 16 dargestellt ist, in der ein positiver Antriebsimpuls 220 an einer Endposition des Spiegels erzeugt wird, und ein negativer Antriebsimpuls 222 an der gegenüberliegenden Endposition des Spiegels erzeugt wird. Andere periodische Signale könnten ebenfalls eingesetzt werden.
Die Steuervorrichtung 114 ist ebenfalls betriebsbereit, um über den Leuchtvorrichtungsantrieb 224 der Leuchtvorrichtung 214 mit ersten und zweiten Lichtimpulsen 226, 228 zu modulieren, wie in 17 gezeigt. Die Lichtimpulse sind voneinander um 180° der Phase beabstandet und besitzen die gleiche Zeitdauer. Der erste Lichtimpuls 226 wird in der Mitte der entsprechenden ungeraden Scanlinie 201 übertragen, währenddessen der zweite Lichtimpuls 228 in der Mitte der nächsten, benachbarten, repräsentativen geraden Scanlinie 202 übertragen wird.
18 stellt die Antwort des Detektors 218 dar. Während der Scanlinie 201, während der Strahl von links nach rechts hinweggestrichen wird, steigt das Signal 232, das durch den Detektor detektiert wird, gemäß der monotonen Antwortcharakteristik der 13 an. Während der Scanlinie 202, fällt, während der Strahl von rechts nach links hinweggestrichen wird, das Signal 234, das durch den Detektor detektiert wird, wieder gemäß der monotonen Antwortcharakteristik der 13.
Die detektierten Signale 232, 234 werden an einen Verstärker 230 geleitet. Ein Links-nach-Rechts-Integrierer 236 integriert das Signal 232, um einen links nach rechts integrierten Impuls 240 in den 19–20 zu erzeugen. Ein Rechts-nach-Links-Integrierer 238 integriert das Signal 234, um einen rechts nach links integrierten Impuls 242 in 19–20 zu erzeugen.
Die integrierten Impulse 240, 242 werden in die Steuervorrichtung 114 eingespeist. Wenn sich die Lichtimpulse 226, 228 (17) exakt in der Mitte der repräsentativen benachbarten Scanlinien 201, 202 (15) befinden, dann werden die integrierten Impulse 240, 242 (19) die gleichen an der Mittelposition (null Grad) des Spiegels sein, da der Spiegel 64 über den exakt gleichen Winkel während beider Lichtimpulse 226, 228, wenngleich in entgegengesetzten Richtungen, hinwegstreicht. Wenn die Lichtimpulse 226, 228 (17) sich nicht exakt in der Mitte der repräsentativen benachbarten Scanlinien 201, 202 (15) befinden, dann werden die integrierten Impulse 240, 242 (20) nicht die gleichen an der Mittelposition des Spiegels sein. Beispielsweise stellt 20 dar, dass die integrierten Impulse 240, 242 bei der Mittelposition des Spiegels versetzt sind. Die Steuervorrichtung 114 detektiert diesen Versetzungszustand und steuert den Spiegelantrieb 168, um die Phase des Antriebsimpulses 220, 222 zu verschieben, um die Symmetrie der integrierten Impulse 240, 242 an der Mittelposition wiederherzustellen. Mit anderen Worten wird der Scanspiegel gezwungen, eine präzise bekannte Phasenposition einzunehmen. Sobald die Mittelposition des Spiegels bekannt ist, sind seine Endpositionen bekannt. Der Spiegel 64 wird mit einer konstanten Geschwindigkeit während sowohl des ungeraden als auch geraden Hinwegstreichens gescannt. Jede Scanlinie besitzt die gleiche Anzahl von Pixeln. Folglich sind die Pixel auf jeder geraden Scanlinie ausgerichtet mit den Pixeln auf jeder ungeraden Scanlinie. Die Scanlinien befinden sich auf diese Weise in korrekter Konvergenz und keine versetzten Bilder werden erzeugt, die kalibriert werden müssen, wie im Stand der Technik.
Wie zuvor bemerkt, sind die Zeitdauern für die Lichtimpulse 226, 228 die gleichen für jeden Zyklus des Scanspiegels. Diese Zeitdauer muss nicht die gleiche für nachfolgende Zyklen sein, und verändert sich vorzugsweise zufällig von Zyklus zu Zyklus. Mit anderen Worten ist die Zeitdauer für die Lichtimpulse jedes Zyklus die gleiche, aber unterschiedlich für aufeinanderfolgende Zyklen. Dieses Merkmal zielt darauf ab Fehler zu vermeiden, wo sich beispielsweise Staub auf der hinteren reflektierenden Oberfläche 216 des Spiegels ablagert, wodurch Spikes oder Rauschen an unvorhersagbaren Stellen auf der Detektorantwortkurve der 13 verursacht werden. Derartige Spikes können das Übereinstimmen der integrierten Impulse 240, 242 an der Mittelposition des Spiegels beeinflussen und durch zufälliges Verändern der Zeitdauer der Impulse 226, 228 für nachfolgende Zyklen können folglich derartige Spikes über eine ausreichend große Anzahl von Zyklen ignoriert werden.
Was als neu beansprucht und durch das Patent geschützt werden soll, ist in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein leichtgewichtiges, kompaktes Bildprojektionsmodul, insbesondere zur Anbringung in einem Gehäuse mit einem lichtdurchlässigen Fenster, ist betriebsbereit, um zu bewirken, dass ausgewählte Pixel in einem Rastermuster beleuchtet wird, um ein Bild hoher Auflösung mit VGA-Qualität in Farbe zu erzeugen. Ein Datensignal auf einem Muster von ungeraden und geraden Scanlinien in dem Muster wird mit der Bewegung eines Scanspiegels synchronisiert, der betriebsbereit ist, um einen Lichtstrahl entlang jeder Scanlinie hinwegzustreichen, um sämtliche Scanlinien auszurichten.

Claims

Eine Anordnung zum Synchronisieren eines Datensignals auf einem Muster von ungeraden und geraden Scanlinien mit der Bewegung eines Scanspiegels, der betriebsbereit ist, um einen Lichtstrahl entlang jeder Scanlinie hinwegzustreichen, wobei die Anordnung Folgendes aufweist: a) einen Antrieb zum periodischen Oszillieren des Scanspiegels zwischen Endpositionen an gegenüberliegenden Enden einer Mittelposition; b) eine Leuchtvorrichtung zum Übertragen eines ersten Lichtimpulses zu dem Scanspiegel zur Reflektion von diesem während des Hinwegstreichens über jede ungerade Scanlinie, und zum Übertragen eines zweiten Lichtimpulses zu dem Scanspiegel zur Reflektion von diesem, während des Hinwegstreichens über jede gerade Scanlinie, wobei die ersten und zweiten Lichtimpulse benachbarter ungerader und gerader Scanlinien eine gleiche Zeitdauer besitzen; c) einen Detektor zum Detektieren von Licht, das von dem Scanspiegel durch die ersten und zweiten Lichtimpulse reflektiert wird, um erste bzw. zweite detektierte Signale zu erzeugen; und d) einen Prozessor, der betriebsmäßig mit dem Antrieb, der Leuchtvorrichtung und dem Detektor verbunden ist, um die ersten und zweiten detektierten Signale zu verarbeiten, um die Mittelposition des Spiegels für jede benachbarte ungerade und gerade Scanlinie zu bestimmen, und um den Antrieb zu steuern, um die Mittelposition jeder ungeraden Scanlinie mit der Mittelposition jeder benachbarten geraden Scanlinie zur Ausrichtung des Musters der Scanlinien auszurichten.
Anordnung gemäß Anspruch 1, sowie einen Laser zum Emittieren eines Laserstrahls als der Lichtstrahl, und wobei jede Scanlinie eine Anzahl von Pixeln besitzt, und wobei der Prozessor eine Steuervorrichtung umfasst, um den Laser zu erregen, um zu bewirken, dass ausgewählte Pixel auf den Scanlinien beleuchtet und sichtbar gemacht werden, um ein Bild ansprechend auf ein Videosignal zu erzeugen.
Anordnung gemäß Anspruch 2, wobei der Scanspiegel eine erste reflektierende Oberfläche besitzt, auf die der Laserstrahl einfällt, sowie eine zweite reflektierende Oberfläche, auf die die Lichtimpulse einfallen.
Anordnung gemäß Anspruch 3, wobei die Leuchtvorrichtung eine modulierbare Lichtquelle ist, und wobei der Detektor ein Photodetektor ist, und wobei die Lichtquelle und der Photodetektor auf einer gleichen Seite des Scanspiegels angeordnet sind und zu der zweiten reflektierenden Oberfläche von diesem weisen.
Anordnung gemäß Anspruch 4, wobei der Photodektor monoton jedes detektierte Signal zwischen den Endpositionen des Scanspiegels erzeugt.
Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Antrieb ein periodisches Spiegelantriebssignal erzeugt, um periodisch den Scanspiegel zu oszillieren.
Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Prozessor einen ungeraden Integrierer zum Integrieren jedes ersten detektierten Signals, um ein erstes integriertes Signal zu erzeugen, und einen geraden Integrierer zum Integrieren jedes zweiten detektierten Signals aufweist, um ein zweites integriertes Signal zu erzeugen, sowie eine Steuervorrichtung zum Vergleichen der integrierten Signale und zum Bestimmen der Mittelposition des Spiegels für jede benachbarte ungerade und gerade Scanlinie, wenn die integrierten Signale die gleichen sind.
Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Prozessor eine Steuervorrichtung umfasst, die betriebsbereit ist, um die Zeitdauer der ersten und zweiten Lichtimpulse eines ersten Paars von benachbarten ungeraden und geraden Scanlinien gleich zu halten, und um die Zeitdauer der ersten und zweiten Lichtimpulse eines zweiten Paars von benachbarten ungeraden und geraden Scanlinien zu verändern, so dass sie sich vom ersten Paar unterscheiden.
Verfahren zum Synchronisieren eines Datensignals auf ein Muster von ungeraden und geraden Scanlinien mit der Bewegung eines Scanspiegels, der betriebsbereit ist, um einen Lichtstrahl entlang jeder Scanlinie hinwegzustreichen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) periodisches Oszillieren des Scanspiegels zwischen Endpositionen an gegenüberliegenden Enden einer Mittelposition; b) Übertragen eines ersten Lichtimpulses zu dem Scanspiegel zur Reflektion von diesem während des Hinwegstreichens über jede ungerade Scanlinie, und Übertragen eines zweiten Lichtimpulses zu dem Scanspiegel zur Reflektion von diesem während des Hinwegstreichens über jede gerade Scanlinie, wobei die ersten und zweiten Lichtimpulse benachbarter ungerader und gerader Scanlinien von einer gleichen Zeitdauer sind; c) Detektieren von Licht, das von dem Scanspiegel durch die ersten und zweiten Lichtimpulse reflektiert wird, um erste bzw. zweite detektierte Signale zu erzeugen; und d) Verarbeiten der ersten und zweiten detektierten Signale, um die Mittelposition des Spiegels für jede benachbarte ungerade und gerade Scanlinie zu bestimmen, sowie Ausrichten der Mittelposition für jede ungerade Scanlinie mit der Mittelposition für jede benachbarte gerade Linie zur Ausrichtung der Scanlinien.
Verfahren gemäß Anspruch 9, sowie das Emittieren eines Laserstrahls als dem Lichtstrahl, und wobei jede Scanlinie eine Anzahl von Pixeln besitzt, sowie Bewirken, dass ausgewählte Pixel auf den Scanlinien beleuchtet und sichtbar gemacht werden, um ein Bild ansprechend auf ein Videosignal zu erzeugen.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei der Scanspiegel eine erste reflektierende Oberfläche besitzt, auf die der Laserstrahl einfällt, sowie eine zweite reflektierende Oberfläche, auf die die Lichtimpulse einfallen.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei der Detektionsschritt durch monotones Erzeugen jedes detektierten Signals zwischen den Endpositionen des Scanspiegels erzeugt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei der Verarbeitungsschritt das Integrieren jedes ersten detektierten Signals zur Erzeugung eines ersten, integrierten Signals, das Integrieren jedes zweiten detektierten Signals zur Erzeugung eines zweiten integrierten Signals, und das Vergleichen der integrierten Signale und das Bestimmen der Mittelposition des Spiegels für jede benachbarte ungerade und gerade Scanlinie aufweist, wenn die integrierten Signale die gleichen sind.
Verfahren gemäß Anspruch 9, sowie das Aufrechterhalten der Zeitdauer der ersten und zweiten Lichtimpulse eines ersten Paars von benachbarten ungeraden und geraden Scanlinien, so dass sie gleich sind, und das Verändern der Zeitdauer der ersten und zweiten Lichtimpulse eines zweiten Paars von benachbarten ungeraden und geraden Scanlinien, so dass sie sich von dem ersten Paar unterscheiden.